[发明专利]一种聚晶立方氮化硼刀具材料及其制备方法

说明书

本发明属于聚晶立方氮化硼刀具材料领域，公开一种聚晶立方氮化硼刀具材料及其制备方法。由下述重量百分比的原料制成：立方氮化硼粉体30~95%、结合剂5~70%；所述结合剂的重量百分比组成为下述的组成a或组成b；组成a：硅粉2~40%、0氧化锆≤20%、0镱铝石榴石或者氧化镱≤5%，余量为SiC粉和Si₃N₄粉；其中，SiC粉和Si₃N₄粉为任意重量配比；组成b：金属粉1~10%、硅粉1~30%、0氧化锆≤20%、0镱铝石榴石或者氧化镱≤5%，余量为SiC粉和Si₃N₄粉；其中，所述金属粉为Ti粉、Al粉中的一种或两种的混合物；SiC粉和Si₃N₄粉为任意重量配比。本发明制备的PCBN硬度高，高温性能优良。

技术领域

本发明属于聚晶立方氮化硼刀具材料领域，具体涉及一种聚晶立方氮化硼刀具材料及其制备方法。

背景技术

立方氮化硼刀具材料具有高的硬度和耐磨性、稳定的化学性能、高的抗氧化温度，特别适合加工金刚石刀具无法加工的铁基合金材料，因而具有巨大的市场潜力。近年来高速切削和无润滑油切削的提出和应用，使得对刀具材料的高温性能有着更高的要求。

国内生产的立方氮化硼刀具材料性能较低，难以满足使用要求，高性能的立方氮化硼刀具材料主要依赖进口。因而开发高性能的立方氮化硼刀具材料具有重要的意义。

发明内容

为提高聚晶立方氮化硼的高温稳定性和力学性能，本发明的目的旨在提供一种聚晶立方氮化硼刀具材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种聚晶立方氮化硼刀具材料，由下述重量百分比的原料制成：

立方氮化硼粉体30~95%、结合剂5~70%；所述结合剂的重量百分比组成为下述的组成a或组成b；

组成a：硅粉2~40%、0氧化锆≤20%、0镱铝石榴石或者氧化镱≤5%，余量为SiC粉和Si₃N₄粉；其中，SiC粉和Si₃N₄粉为任意重量配比；

组成b：金属粉1~10%、硅粉 1~30%、0氧化锆≤20%、0镱铝石榴石或者氧化镱≤5%，余量为SiC粉和Si₃N₄粉；其中，所述金属粉为Ti粉、Al粉中的一种或两种的混合物；SiC粉和Si₃N₄粉为任意重量配比。

较好地，立方氮化硼粉体粒度为0.1~100μm，更优选0.5~15μm。

最佳地，由下述重量百分比的原料制成：立方氮化硼粉体70%、结合剂30%；所述立方氮化硼粉体粒度为1~8μm；所述结合剂的重量百分比组成为下述的组成a或组成b；

组成a：硅粉10%、氧化锆5%、镱铝石榴石或者氧化镱0.5%，余量为SiC粉和Si₃N₄粉；其中，SiC粉和Si₃N₄粉的重量比为7∶3；

组成b：金属粉3%、硅粉7%、氧化锆5%、镱铝石榴石或者氧化镱0.5%，余量为SiC粉和Si₃N₄粉；其中，所述金属粉为Ti粉；SiC粉和Si₃N₄粉的重量比为7∶3。

所述聚晶立方氮化硼刀具材料的制备方法，包括以下步骤：

①立方氮化硼粉体处理：将立方氮化硼粉体用10~20 mol/L氢氟酸进行酸洗处理2~4 h，将酸洗过的立方氮化硼粉体离心分离，先水洗再用无水乙醇醇洗，然后真空干燥；