[发明专利]立方氮化硼制品金属结合剂及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于超硬材料领域，尤其是关于一种立方氮化硼制品专用含硼金属结合剂及其制造方法。 

背景技术

立方氮化硼（CBN)与人造金刚石灰石一样是一种细的磨粒，必须有结合剂将其固结成型，才能起切削作用。传统的CBN结合剂有树脂、陶瓷和金属结合剂三种，其中，树脂结合剂加工容易、锋利度好，但使用温度低，其对CBN磨粒的把持力极差，因而耐用度也极差；陶瓷结合剂硬度高，可在高温下使用，其对CBN磨粒的把持力优于树脂结合剂，但陶瓷结合剂太脆，耐冲击能力差也限制了其使用。金属结合剂正好弥补了上述的缺点并保持了前两者的优点。但传统的金属结合剂均是沿袭了金刚石制品的结合剂配方方式，由于立方氮化硼CBN和人造金刚石物质结构的不同，金刚石制品的金属结合剂的优点没有在立方氮化硼制品中得到充分的发挥。这主要是表现在传统的金刚石制品金属结合剂对金刚石能产生一定程度的化学键合，因而把持力很好。而立方氮化硼是由氮和硼合成的，传统的金属结合剂与这两种元素没有产生化学键合，只是简单意义上的机械包镶作用。因此，有必要研究一种与氮和硼有化学作用的专用结合剂。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种立方氮化硼制品金属结合剂及其生产方法。

本发明的日的是通过以下技术措施实现的：立方氮化硼制品金属结合剂，其特征在于：其原料及重量百分比为：二氧化硅SiO₂ 55-60％、三氧化二铝Al₂O₃ 10 -15％、氧化钾K₂O 6-8.5％、氧化钠Na₂O 2.5-5.5％、铜粉Cu 6-10％、锡粉Su 0.5-1.5％和锌粉Zn 0.3-1％。

本发明的的生产方法包括下述步骤：

1）按重量百分比取原料，放入气体保护的混料机中混合2-4小时；

2）、将步骤a混合物置于高温扩散炉中处理9小时，高温扩散炉是在还原保护气氛中进行，其工作过程为：室温600^oC 下3小时再恒温1小时、600^oC-800℃升温1小时，在800℃下恒温1小时；在800-960℃恒温1小时，后升温至800-960℃恒温2小时，同期自然冷却至室温  4-6小时；

3）、将步骤b经过处理的原料在气体保护或真空球磨机中粉碎，经真空超声波-300目网筛筛选；

 4）、将步骤c筛下物经称重，真空包装为成品。

本发明的制作结合剂，具有较低的耐火度和较高的强度，在600-960之间烧结，适用于制备金刚石及立方氮化硼磨具，可使超硬材料磨具的使用速度达到160m/s以上。

具体实施方式

立方氮化硼制品金属结合剂，其原料及重量百分比为：二氧化硅SiO₂ 55-60％、三氧化二铝Al₂O₃ 10 -15％、氧化钾K₂O 6-8.5％、氧化钠Na₂O 2.5-5.5％、铜粉Cu 6-10％、锡粉Su 0.5-1.5％和锌粉Zn 0.3-1％。

本发明的的生产方法包括下述步骤：

1、按重量百分比取原料，放入气体保护的混料机中混合2-4小时；

2、将步骤a混合物置于高温扩散炉中处理9小时，高温扩散炉是在还原保护气氛中进行，其工作过程为：室温600^oC 下3小时再恒温1小时、600^oC-800℃升温1小时，在800℃下恒温1小时；在800-960℃恒温1小时，后升温至800-960℃恒温2小时，同期自然冷却至室温  4-6小时；

3、将步骤b经过处理的原料在气体保护或真空球磨机中粉碎，经真空超声波-300目网筛筛选；

 4、将步骤c筛下物经称重，真空包装为成品。

本发明中，硼元素的最大特点，是可以与很多金属元素形成高温、高硬度的硼化物，而轻金属元素的氮化物也有这种特点，本发明配方中的硼元素在制品的烧结成型过程巾，可与CBN中的氮产生一定的键合，而轻金属和过渡金属则容易与硼在烧结过程中与硼产生一定程度的键合，因而可以从真正意义上达到结合剂对磨粒的把持作用，所生成的制品其锋利度和耐用度均有明显的提高。