[发明专利]一种具有夹芯层结构的聚晶立方氮化硼复合片及其制备方法

说明书

本发明属于复合刀具材料技术领域，具体涉及一种具有夹芯层结构的聚晶立方氮化硼复合片及其制备方法。所述具有夹芯层结构的聚晶立方氮化硼复合片的制备方法，包括以下步骤：1）沉积过渡层、2）离子注入立方氮化硼表面、3）混合、4）复合体组装、5）复合体真空处理、6）高温高压烧结。本发明由传统复合片的上下两层结构变为具有夹芯层的三层结构，解决传统聚晶立方氮化硼复合片韧性不够，使用中易出现崩裂的问题；采用离子注入技术，弥补普通立方氮化硼颗粒表面存在结构缺陷以及性能相容性，解决普通聚晶立方氮化硼复合片使用寿命和效率不高的问题。

技术领域

本发明属于复合刀具材料技术领域，具体涉及一种具有夹芯层结构的聚晶立方氮化硼复合片及其制备方法。

背景技术

聚晶立方氮化硼复合片是由立方氮化硼微粉和硬质合金基体为衬底，在高温高压条件下烧结而成的一种超硬复合材料，由于它具有立方氮化硼硬度高和耐磨性好的特点，同时又兼具有硬质合金抗冲击性能强和可焊性好的特点，因而被广泛应用于铸铁、淬火钢、耐热钢等难加工材料的切削加工领域。

传统的聚晶立方氮化硼复合片一般由硬质合金基体以及复合于基体上聚晶立方氮化硼的两层材料所组成，这种两层结构的复合片由于聚晶立方氮化硼远离硬质合金的一面没有硬质合金支撑体的保护，在切削过程中，聚晶立方氮化硼层极易发生崩裂现象，使用受到限制。因此，提高聚晶立方氮化硼的抗冲击韧性，最大限度地降低甚至避免使用时崩刃情况的发生，是提高聚晶立方氮化硼复合片性能的关键。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本发明提供了一种具有夹芯层结构的聚晶立方氮化硼复合片。该复合片由传统的上下两层结构变为具有夹芯层的三层结构，解决传统聚晶立方氮化硼复合片韧性不够，使用中易出现崩裂的问题；采用离子注入技术，弥补普通立方氮化硼颗粒表面存在结构缺陷以及性能相容性，解决普通聚晶立方氮化硼复合片使用寿命和效率不高的问题。

本发明还提供了上述复合片的制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种具有夹芯层结构的聚晶立方氮化硼复合片的制备方法，包括以下步骤：

1）沉积过渡层：采用磁控溅射方法在净化后的硬质合金基体表面上依次沉积氮化铬层和碳化钽层作为过渡层，得到含过渡层的硬质合金基体；

2）离子注入立方氮化硼表面：通过离子注入机，向立方氮化硼微粉表面依次注入氮离子和硼离子，得到含氮离子和硼离子的立方氮化硼微粉；

3）混料：步骤2）的含氮离子和硼离子的立方氮化硼微粉与结合剂按重量百分比50～90%和10～50%进行称量，混合，得到立方氮化硼混合粉体；

4）复合体组装：先将步骤1）的部分含过渡层的硬质合金基体放入金属杯内，过渡层朝上，然后倒入步骤3）的立方氮化硼混合粉体并辅平，再将剩余的含过渡涂层的硬质合金基体放入金属杯中，过渡层朝下，经由模具进行预压成型，得到具有立方氮化硼夹芯层的复合体组件；

5）复合体真空处理：将步骤4）的复合体组件置于真空烧结炉内，进行抽真空还原净化处理，得到净化后的复合体组件；

6）高温高压烧结：将步骤5）净化后的复合体组件置于合成组装块内，用六面顶压机进行高温高压烧结，制备出具有夹芯层结构的聚晶立方氮化硼复合片。