[實用新型]一種表面滲氮或滲硼硬質合金基體聚晶立方氮化硼復合片

有效

• 申請號: 202021006431.6
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN212833506U
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 秦家千;李擁軍;王福龍
• 申請（專利權）人: 河南領科材料有限公司
• 主分類號: C04B35/5835
• 分類號: C04B35/5835;C04B35/5831;C04B35/56;C23C8/00
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 張春

本實用新型涉及一種表面滲氮或者滲硼硬質合金基體聚晶立方氮化硼復合片，所用的表面滲氮或者滲硼硬質合金表面會形成一層W?C?Co?N或者W?C?Co?B系化合物，硬度從表層到硬質合金逐漸降低，并且表層硬度接近立方氮化硼層硬度。表層W?C?Co?N或者W?C?Co?B系化合物不含金屬，在高溫高壓條件下不會有大量金屬滲入立方氮化硼層，同時高溫高壓條件下硬質合金滲氮或者滲硼層W?C?Co?N或者W?C?Co?B系化合物和立方氮化硼層混合初始材料的界面處會發生化學反應形成化學鍵結合。使得表面滲氮或者滲硼硬質合金熱穩定性提高；降低分層幾率；產品抗裂性能、抗崩性能好。

技術領域

本實用新型涉及切削刀具用的聚晶立方氮化硼復合片的制備技術領域，具體涉及一種表面滲氮或者滲硼硬質合金基體聚晶立方氮化硼復合片。

背景技術

立方氮化硼熱穩定性優于人造金剛石，在高溫下仍能保持足夠高的力學性能和硬度，具有很好的紅硬性；立方氮化硼結構穩定，具有高的抗氧化能力，化學穩定性好，與金剛石相比尤其好在立方氮化硼在高達1100?1300 °C的溫度下也不與鐵族元素起化學反應，因此立方氮化硼特別適合于加工黑色金屬材料。聚晶立方氮化硼是由立方氮化硼單晶，可以加入粘結劑，也可以在不加任何粘結劑的條件下，經超高壓高溫燒結制得的。聚晶立方氮化硼具有立方氮化硼的大 部分性能，克服了立方氮化硼單晶的晶面方向性解理的缺點。

聚晶立方氮化硼主要用于制作刀具材料。聚晶立方氮化硼刀具坯料主要有三種，一種是整體純聚晶立方氮化硼燒結片；第二種是以聚晶立方氮化硼為聚晶層，以硬質合金為基體經高溫高壓共同燒結而成的復合片；第三種是先燒結制備聚晶立方氮化硼刀片坯料，再焊接到硬質合金上而制備成。 由于硬質合金韌性好，通常采用硬質合金作為基體，與聚晶立方氮化硼制備復合片。但是硬質合金基體與聚晶層化學成分差異大，熱膨脹系數不同，復合片容易開裂、脫層，使用時受到極大地限制。為解決上述問題，中國專利CN102505090B利用相似相容原理，通過與硬質合金基體接觸的聚晶層合成原料微粉中加入與硬質合金基體具有相同化學成分的硬質合金微粉，并通過化學梯度法，沿遠離基體方向改變硬質合金微粉的含量，遠離基體方向硬質合金微粉的含量不斷降低。在超高壓高溫燒結時，合成腔體內溫度具有梯度性，內部溫度高，外部溫度低，而與此相應的是硬質合金基體中的鈷元素向高溫區擴散，這樣增強了聚晶層與硬質合金基體的相容性和結合強度。但是使用合金基體的主要問題仍然存在，如：1）合金層的金屬會大量滲入CBN層內，從而降低復合片熱穩定性；2）界面結合力仍然為金屬滲透層結合，分層率高；3）基體與CBN層熱膨脹系數差別大，產品抗裂性能、抗崩性能差；4）合金基體聚晶立方氮化硼復合片耐熱性差，后期刀具制作過程中真空焊接溫度提高有限。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了克服已有的技術不足，提供一種表面滲氮或者滲硼硬質合金替代傳統硬質合金作為基體的聚晶立方氮化硼復合片。

本實用新型的技術構思為，硬質合金與立方氮化硼層的硬度和熱膨脹系數顯著不同，如若設計一層梯度層使得界面處性能接近，降低界面應力，降低分層率。硬質合金表面滲氮或者滲硼處理技術已有報道，表面滲氮或者滲硼處理后的硬質合金表面會形成一層W-C-Co-N或者W-C-Co-B系化合物，硬度從表層到硬質合金逐漸降低，并且表層硬度接近立方氮化硼層硬度。表層W-C-Co-N或者W-C-Co-B系化合物不含金屬，在高溫高壓條件下不會有大量金屬滲入立方氮化硼層，同時高溫高壓條件下硬質合金滲氮或者滲硼層W-C-Co-N或者W-C-Co-B系化合物和立方氮化硼層混合初始材料的界面處會發生化學反應形成化學鍵結合。因此，表面滲氮或者滲硼硬質合金可以解決合金基體的主要問題：

一、相比傳統硬質合金基體，立方氮化硼層內金屬含量降低，熱穩定性提高；

二、界面結合力由原來的金屬滲透層結合轉變為化學鍵結合，降低分層幾率；

三、硬質合金滲氮或者滲硼層W-C-Co-N或者W-C-Co-B系化合物和立方氮化硼層熱膨脹系數更加接近，降低宏觀應力，提高產品抗裂性能、抗崩性能；