[发明专利]一种聚晶材料的制备方法

说明书

本发明涉及超硬复合材料制备技术，具体涉及一种聚晶材料的制备方法。所述聚晶材料所用原料由粘接剂涂层和待聚晶原料粉末组成；所述粘接剂涂层镀覆在待聚晶原料粉末上；带有粘接剂镀层的待聚晶原料粉末经烧结后，得到聚晶材料。作为优选方案，粘接剂通过磁控溅射镀覆在待聚晶原料粉末上，形成粘接剂涂层。本发明首次尝试了，将粘结剂涂覆(尤其是通过磁控溅射涂覆)于待聚晶的粉体上，然后通过烧结，即可得到性能优异的产物。本发明工艺简单可控、所得产品性能优良，便于大规模的工业化应用。

技术领域

本发明涉及超硬复合材料制备技术，具体涉及一种聚晶材料的制备方法。

背景技术

随着汽车制造行业、航空航天领域等行业的快速发展，诸如淬火钢、不锈钢、球墨铸铁等等难加工材料的大面积应用以及不断提升的性能，给高速、高效、高精度的加工带来巨大困难，对超硬质材料刀具的需求在不断增加。而聚晶金刚石、聚晶立方碳化硼是目前广泛是用的两类超硬刀具。它们因为具有抗压强度高、导热性及耐磨性好、耐用性强、综合使用成本低等优点被广泛应用于机械加工中。

聚晶金刚石又被人们称之为是金刚石的烧结体,对它进行高温、高压的加工处理,通过使用钴等相关的金属结合剂来将多个金刚石的单晶体聚集结晶成为多个晶体于一体的晶体材料。聚晶金刚石具有极高的耐磨性和硬度,抗冲击性与硬质合金相当,且无解理面,各向同性,在机械加工、地质勘探以及化石能源开采等领域得到了广泛应用。

由高强度的共价键构成的立方氮化硼具有高硬度、良好的导热性和优异的化学稳定性常被用作切削刀具材料，适合加工各种淬硬刚、耐磨铸铁和高温合金。但是高强共价键在带来优异性能的同时也带来了烧结的困难，烧结高纯度的立方氮化硼是相当困难的，不适用于工业生产，因此采用在立方氮化硼中加入一定量的粘结剂，来制备聚晶立方氮化硼，从而获得良好的切削性能。

对聚晶金刚石和聚晶立方氮化硼来说，粘结剂的选择是十分关键的，对于聚晶金刚石来说，金属、非金属、碳化物、氮化物、硼化物、氧化物、碳氮化物中的一种或几种均可作为粘结剂，其中Co、Al、Si、WC、TiN、AlN最为常用。而对于聚晶立方氮化硼来说，常用Al，Ti，Co，AlN，SiC等作为粘结剂。使用金属粘结剂烧结的产品在高温下红硬性降低，而使用陶瓷粘结剂存在高温导热性差、烧结致密难、抗弯强度和断裂韧性较弱等问题。金属间化合物同时拥有金属和陶瓷的特性，在作为粘结剂上有很大的潜力。除了种类上的选择，粘结剂的分布状况也会对聚晶立方氮化硼的性能产生很大的影响，合理的粘结剂分布可以加速烧结过程，减少裂纹的扩展，提高聚晶立方氮化硼的性能。

发明内容

为了制备出性能更为优越的聚晶材料；人们不断的做了尝试，如发明人课题组前期所做的研究(具体见专利2019105644296)，在该专利中，已经开发出了低温制备高性能聚晶立方氮化硼；但随着探索的进行，发明人还发现了：将粘结剂涂覆于立方氮化硼粉体上后，再进行烧结时，其所得产品的性能有了意料不到的提升。基于此提出了本发明。本发明首次尝试了，将粘结剂涂覆(尤其是通过磁控溅射涂覆)于待聚晶的粉体上，然后通过烧结，即可得到性能优异的产物。

本发明一种聚晶材料的制备方法；所述聚晶材料所用原料由粘接剂涂层和待聚晶原料粉末组成；所述粘接剂涂层镀覆在待聚晶原料粉末上；带有粘接剂镀层的待聚晶原料粉末经烧结后，得到聚晶材料。

本发明一种聚晶材料的制备方法；所述聚晶材料选自聚晶立方氮化硼材料、聚晶金刚石中的至少一种。所述待聚晶粉体选自立方氮化硼粉体、金刚石粉体中的至少一种。

本发明一种聚晶材料的制备方法；粘接剂通过磁控溅射镀覆在待聚晶原料粉末上，形成粘接剂涂层。

本发明一种聚晶材料的制备方法；粘接剂镀层的厚度大于等于0.1微米。优选为0.1-2微米、进一步优选为0.1-1微米。