[发明专利]一种立方氮化硼金刚石及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种立方氮化硼金刚石及其制造方法，属于超硬材料领域。

背景技术

随着现代技术的发展，超硬材料制品得到了广泛的应用。超硬材料本身包括两种材料：人造金刚石和人造立方氮化硼。人造金刚石由于在600℃以上开始碳化，特别是在有铁元素存在的材料中，随着温度的升高，其机械强度迅速下降，因此限制了人造金刚石在加工铁系列金属制品时的应用。立方氮化硼正好克服了这一缺陷。立方氮化硼在氧化气氛条件下，900℃仍能保证其机械强度，因此在高速自动加工机械领域，得到了广泛的应用。立方氮化硼（CBN)与人造金刚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。

发明内容

本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足，提供一种立方氮化硼金刚石及其制造方法。

本发明的技术方案是通过以下方式实现的：一种立方氮化硼金刚石，原料及重量百分比如下：其中硼元素含量为10-20%，过渡金属为30-60%，轻金属为2-10%；所述渡金属为铁、铜、钴、镍合金粉末；所述轻金属为钙、镁、铝合金粉末；

本发明的的制备方法包括下述步骤： 1）粉末混合过筛； 2）预热成型； 3）氧化处理；4）高温烧结；其特征在于：

1）、粉末混合过筛：先将硼元素含量为10-20%、过渡金属为30-60%和轻金属为20-30%；以1：1：2原子百分比比例混合后再与轻金属热固性或可改性的热塑性高分子粉末以一定比例混合，其中高分子的比例按照所需孔隙率50-80%的体积百分比加入；在混粉过程中加入20-30氧化铝陶瓷球或钢球以便混合均匀，在V形结构容器中混粉，取出陶瓷球或钢球，备用；

所述的热固性或可改性的热塑性高分子粉末是聚胺脂、酚醛树脂或环氧树脂聚乙烯/聚丙烯；

2）、预热低温成型：将上述模具放入已经预热的空气循环炉或平板炉内，进行低温成型处理；

3）、氧化处理：将氧化炉从室温加热至600-650℃，加热时间为3小时，保温1-2小时后，待冷却后或直接转入高温烧结炉内；

4)、高温烧结: 将氧化的材料转入高温烧结炉内再加热到1650-1800 ℃，加热速度为2-3小时，保温1-2小时，然后随炉冷却至100℃以下，从炉子中取出，即为制得的立方氮化硼金刚石。

本发明：有效利用低温下铝粉的氧化和铝粉与氧化镁粉在空气中氧化合成反应来形成立方氮化硼金刚石，该制造工艺简单，多孔结构可以通过相应的制造工艺进行有效控制，易于实现批量工业化生产。 

具体实施方式

一种立方氮化硼金刚石，原料及重量百分比如下：其中硼元素含量为10-20%，过渡金属为30-60%，轻金属为20-30%；所述渡金属为铁、铜、钴、镍合金粉末；所述轻金属为钙、镁、铝合金粉末；

本发明的的制备方法包括下述步骤：

1、粉末混合过筛：先将硼元素含量为10-20%、过渡金属为30-60%和轻金属为20-30%；以1：1：2原子百分比比例混合后再与轻金属热固性或可改性的热塑性高分子粉末以一定比例混合，其中高分子的比例按照所需孔隙率50-80%的体积百分比加入；在混粉过程中加入20-30氧化铝陶瓷球或钢球以便混合均匀，在V形结构容器中混粉，取出陶瓷球或钢球，备用；

2、预热低温成型：将上述模具放入已经预热的空气循环炉或平板炉内，进行低温成型处理；

3、氧化处理：将氧化炉从室温加热至600-650℃，加热时间为3小时，保温1-2小时后，待冷却后或直接转入高温烧结炉内；

4、高温烧结: 将氧化的材料转入高温烧结炉内再加热到1650-1800 ℃，加热速度为2-3小时，保温1-2小时，然后随炉冷却至100℃以下，从炉子中取出，即为制得的立方氮化硼金刚石。