[发明专利]一种WC-Co与CBN-Co梯度复合刀具材料及制备方法

权利要求书

1.一种制备WC-Co与CBN-Co梯度复合刀具材料的方法，该材料依次由经烧结而成的基体层、连接层、第一过渡层、第二过渡层和外耐磨层组成，从外耐磨层到基体层，每一层占材料总质量的质量分数分别为15%、12.5%、10%、7.5%和55%，基体层为WC-Co，连接层、第一过渡层、第二过渡层以及外耐磨层均为WC-Co与CBN-Co的混合粉体，并且从连接层到外耐磨层，WC-Co的质量分数呈梯度减少；其特征在于：通过化学镀在WC和CBN两种粉体表面包覆金属Co，得到WC-Co和CBN-Co两种粉体，并以WC-Co作为基体层，WC-Co和CBN-Co的混合粉体以不同混合比例分别作为连接层、第一过渡层、第二过渡层和外耐磨层，按照基体层、连接层、第一过渡层、第二过渡层和外耐磨层的顺序，依次装填在石墨模具内后，于真空条件下均匀加压进行放电等离子烧结，然后断电自然冷却至室温，即得到梯度复合刀具材料；

所述化学镀所用的镀液中主盐为15~40 g/l的硫酸钴、络合剂为50 g/l的柠檬酸三钠、还原剂为20~60 g/l的次亚磷酸钠、缓冲剂为25 g/l硼酸，配制镀液的方法为：

（1）用去离子水溶解硫酸钴，得到溶液a；

（2）用去离子水溶解柠檬酸三钠，得到澄清溶液b；

（3）将溶液a加入溶液b中，搅拌混合溶液，得到主盐络合溶液c；

（4）常温下，用去离子水溶解次亚磷酸钠，搅拌均匀，得到溶液d；

（5）将溶液d加入主盐络合溶液c中，边加边搅拌，得到溶液e；

（6）用去离子水溶解硼酸，搅拌均匀，得到澄清溶液f；

（7）将溶液f加入溶液e中，边加边搅拌，得到镀液；

（8）用氢氧化钠调整镀液的PH值为8~11，然后加去离子水定容；

连接层、第一过渡层、第二过渡层和外耐磨层中，每一层WC-Co和CBN-Co的混合粉体的配制方法为：

按照WC-Co和CBN-Co在所在层中的质量分数，分别取经化学镀处理的WC-Co粉体和CBN-Co粉体，倒入装有去离子水的容器中，混匀得到混合物Ⅰ，去离子水的质量为WC-Co粉体和CBN-Co粉体总质量的7~8倍；对混合物Ⅰ进行超声搅拌，保持混合物Ⅰ的温度为105℃；超声搅拌35min后，按照聚乙二醇和混合物Ⅰ的质量比为1:80，取聚乙二醇加入到混合物Ⅰ中，继续超声搅拌，得到混合物Ⅱ；将所得混合物Ⅱ真空干燥后过筛，得到WC-Co和CBN-Co的混合粉体；

在所述放电等离子烧结过程中，装填在石墨模具中的基体层、连接层、第一过渡层、第二过渡层和外耐磨层占梯度复合刀具材料的质量分数依次为55%、7.5%、10%、12.5%和15%。

2.根据权利要求1所述的制备WC-Co与CBN-Co梯度复合刀具材料的方法，其特征在于：所述WC粉体纯度大于99.1%，平均粒径为400nm，理论密度为14.83g/cm³ ； CBN粉体纯度大于99.0%，平均粒径500nm。

3.根据权利要求1所述的制备WC-Co与CBN-Co梯度复合刀具材料的方法，其特征在于：在对WC和CBN两种粉体进行化学镀之前，分别进行预处理，预处理包括粗化、敏化活化和烘干。

4.根据权利要求3所述的制备WC-Co与CBN-Co梯度复合刀具材料的方法，其特征在于：所述粗化是将待处理的粉体加入粗化液中，于室温下超声波振荡；然后静置至粉体沉降后，将粉体从粗化液中取出，用去离子水清洗沉降的粉体，分离出粉体；所述的粗化液的组成包括20ml/l的氢氟酸和2g/l的氟化铵。