[发明专利]添加镍包覆六方氮化硼纳米片复合粉体的自润滑陶瓷刀具材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种添加镍包覆六方氮化硼纳米片复合粉体的自润滑陶瓷刀具材料及其制备方法。该自润滑陶瓷刀具材料是以α相氧化铝作为基体，以碳化钨钛作为增强相，添加镍包覆六方氮化硼纳米片(BNNS@Ni)复合粉体作为固体润滑剂，以氧化镁和氧化钇作为烧结助剂，经过湿法球磨混料和真空热压烧结制成。本发明还提供所述自润滑陶瓷刀具材料的制备方法。本发明提高了BNNS在陶瓷基体中的分散性，改善陶瓷材料的微观结构的均匀性，并且在烧结过程中产生液相，提高自润滑陶瓷材料的烧结致密度，还能对自润滑陶瓷刀具材料增韧补强。同时兼顾自润滑陶瓷刀具材料的力学性能和切削性能。

技术领域

本发明涉及一种添加镍包覆六方氮化硼纳米片复合粉体的自润滑陶瓷刀具材料及其制备方法，属于陶瓷刀具材料技术领域。

背景技术

近年来，随着我国装备制造业整体实力的不断提升，以高速轨道交通装备、大飞机、高效精密机床等为代表的先进装备的研制取得快速发展，随之而来的是对高硬度、高强度、耐高温、耐腐蚀等难加工材料的开发应用。同时，社会进步对加工制造产业提出高效、节能和环保的要求，催生了高速干切削、硬态切削等先进切削加工工艺。由于采用先进工艺切削难加工材料时产生的大量切削热和极高的机械应力容易使刀具产生严重的磨损或破损失效，因此对刀具的性能提出了严峻的挑战。传统的刀具如高速钢刀具和硬质合金刀具已远不能胜任，涂层硬质合金刀具和普通陶瓷刀具的使用效果也不尽如人意。

自润滑陶瓷刀具是针对上述加工要求而研发的一种先进刀具材料。这种刀具材料以具有高硬度、耐磨损、耐高温和化学惰性等优点的陶瓷材料为基体，添加固体润滑剂后经烧结制成。在切削过程中，刀具材料含有的固体润滑剂析出并涂覆于刀具的切削表面而形成润滑膜，能有效降低刀具分别与工件和切屑之间的摩擦系数，进而降低切削温度和由此产生的刀具热磨损。然而，由于传统的固体润滑剂具有力学性能偏低的本性，导致自润滑陶瓷刀具的力学性能尤其是硬度明显降低，不能满足大多数难加工材料的切削要求。自润滑陶瓷刀具的减摩性能和力学性能不能兼顾的难题极大地限制了其推广应用。

针对上述难题，近年来开发了添加金属包覆固体润滑剂复合粉体的新型自润滑陶瓷刀具材料。氟化钙和六方氮化硼是制备自润滑陶瓷材料常用的两种固体润滑剂。中国专利文件CN106810259A提供了一种添加镍磷合金包覆氟化钙复合粉体的自润滑陶瓷刀具材料；CN106904947A公开了一种添加镍包覆六方氮化硼复合粉体的自润滑陶瓷刀具材料。上述专利申请通过包覆层金属改善固体润滑剂与陶瓷基体的界面性能进而达到增韧补强的目的，使得其制备的自润滑陶瓷刀具材料的力学性能显著高于相应的添加未包覆的固体润滑剂的自润滑陶瓷刀具材料。但是，上述专利文件技术方案的不足之处在于未能克服氟化钙和六方氮化硼自身力学性能低的缺点，致使所制备的自润滑陶瓷刀具材料的力学性能仍有待进一步提高。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种添加镍包覆六方氮化硼纳米片复合粉体的自润滑陶瓷刀具材料及其制备方法。本发明的目的是通过开发应用具有高力学性能的新型固体润滑剂以解决现有技术自润滑陶瓷刀具的减摩性能和力学性能不能兼顾的难题。

术语说明：

BNNS：是指六方氮化硼纳米片，本发明固体润滑剂的初始原料。

本发明采用的技术方案如下：

一种添加镍包覆六方氮化硼纳米片复合粉体的自润滑陶瓷刀具材料，以α相氧化铝(α-Al₂O₃)作为基体，以碳化钨钛((W,Ti)C)作为增强相，以氧化镁(MgO)和氧化钇(Y₂O₃)作为烧结助剂，经过湿法球磨混料和真空热压烧结制成；其特征在于，添加镍包覆六方氮化硼纳米片(BNNS@Ni)复合粉体作为固体润滑剂；