[发明专利]聚晶立方氮化硼、制备方法及其应用、包含该聚晶立方氮化硼的刀具

说明书

本发明涉及超硬材料领域，具体而言，提供了一种聚晶立方氮化硼、制备方法及其应用、包含该聚晶立方氮化硼的刀具。所述聚晶立方氮化硼主要由以下体积份数的原料制备而成：立方氮化硼55‑65份、过渡金属的碳化物30‑38份和金属粉5‑7份；所述过渡金属为元素周期表第4、5或6副族中的至少一种；所述金属粉包括Al、Si或Ti中的至少一种。该聚晶立方氮化硼主要以特定体积份数的立方氮化硼、过渡金属的碳化物和金属粉制备而成，经过各原料的科学配合，具有硬度高、耐磨性能好的优点。

技术领域

本发明涉及超硬材料领域，具体而言，涉及一种聚晶立方氮化硼、制备方法及其应用、包含该聚晶立方氮化硼的刀具。

背景技术

立方氮化硼(cBN)是仅次于金刚石的超硬材料，它不但具有金刚石的许多优良特性，而且有更高的热稳定性和对铁族金属及其合金的化学惰性，作为工程材料已经广泛应用于黑色金属及其合金材料的加工工业中。同时，立方氮化硼又以其优异的热学、电学、光学和声学等性能，在一系列高科技领域得到应用，成为一种极具发展前景的功能材料。

聚晶立方氮化硼(PcBN)是立方氮化硼的多晶体，因具有硬度高、耐磨性好、化学性能稳定等优点被广泛应用于铸铁、淬硬钢、粉末冶金等材料的加工领域。目前，聚晶立方氮化硼的制备主要分为以下两类：(1)以六方氮化硼(hBN)为原料，无需添加任何催化剂，在高温高压下hBN向cBN转化，并通过cBN-cBN自身直接成键形成PcBN；(2)向立方氮化硼中添加粘结剂，使其在高温高压条件下与cBN反应并在颗粒间形成粘结层，将cBN粘结成PcBN。由于第一类方法对烧结条件及合成设备要求十分严苛，很难适用于工业生产，因此添加粘结剂法仍为目前广泛应用的制备聚晶立方氮化硼的方法。目前的粘结剂主要为金属粘结剂或陶瓷粘结剂，然而单独采用金属粘结剂或陶瓷粘结剂存在粘结效果差或烧结温度高的缺点，得到的聚晶立方氮化硼的致密性不高、硬度较低、耐磨性较差。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种聚晶立方氮化硼，该聚晶立方氮化硼具有硬度高、耐磨性能好的优点。

本发明的第二目的在于提供一种聚晶立方氮化硼的制备方法，该制备方法简单、易操作，制备得到的聚晶立方氮化硼具有硬度高的优点。

本发明的第三目的在于提供一种包含上述聚晶立方氮化硼的刀具，该刀具具有较高的硬度和耐磨性，切削性能好。

本发明的第四目的在于提供一种聚晶立方氮化硼在刀具或金属加工中的应用，能够使刀具具有较高的切削性能，使金属的加工效率和加工质量得以提高。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种聚晶立方氮化硼，主要由以下体积份数的原料制备而成：立方氮化硼55-65份、过渡金属的碳化物30-38份和金属粉5-7份；所述过渡金属为元素周期表第4、5或6副族中的至少一种；所述金属粉包括Al、Si或Ti中的至少一种。

作为进一步优选地技术方案，主要由以下体积份数的原料制备而成：立方氮化硼57-63份、过渡金属的碳化物31-37份和金属粉5.5-7份；

优选地，主要由以下体积份数的原料制备而成：立方氮化硼58-62份、过渡金属的碳化物32-36份和金属粉5.5-6.5份。

作为进一步优选地技术方案，所述过渡金属为钛、钒或铬中的至少一种；

优选地，所述过渡金属为钒和/或铬。

作为进一步优选地技术方案，所述立方氮化硼的粒径为1-5μm；

优选地，所述立方氮化硼的粒径为3μm。

作为进一步优选地技术方案，所述过渡金属的碳化物的粒径为0.5-2μm；