[发明专利]制备立方氮化硼碳化钛复合磨料的方法

说明书

本发明提供制备一种立方氮化硼碳化钛复合磨料的方法，包括将摩尔比为（1.8～2.2）∶3∶3的立方氮化硼微粉、石墨微粉、钛粉进行球磨混合均匀，得到复合粉体；将所述复合粉体与混合盐混合后在氩气气氛中加热至800℃～950℃，经水洗、过滤、去除盐和干燥处理后得到立方氮化硼碳化钛复合磨料，其中，所述混合盐由摩尔比为（0.5～1）∶1的NaCl和KCl混合组成。采用熔盐法在立方氮化硼磨料表面沉积碳化钛粉末增强磨料的寿命以及与结合剂之间的结合强度，可以用来作砂轮或刀具，比现有的涂层刀具的使用寿命长，制备的聚晶立方氮化硼砂轮的寿命是立方氮化硼磨料制品的1.2～1.5倍。

技术领域

本发明属于超硬复合材料领域，具体地，涉及一种制备立方氮化硼碳化钛复合磨料的方法。

背景技术

碳化钛是一种性能优良的陶瓷粉末，由于其熔点高、硬度大、耐腐蚀、抗氧化等优良的性能在汽车制造和航空航天等许多领域得到了广泛应用。主要体现在制备切削刀具、磨具以及相关材料的覆盖材料等方面。立方氮化硼是由六方氮化硼和触媒在高温高压下合成的，具有很高的硬度、热稳定性和化学惰性。立方氮化硼的磨具的磨削性能十分优异，能够进行难磨材料的加工，提供生产效率，而且还能够提高磨削质量。碳化钛是良好的涂层材料，采用气相沉积技术沉积在刀具的表面，增加了刀具的耐磨性。

立方氮化硼超硬刀具是将立方氮化硼磨料与陶瓷或金属粉末在高温高压下进行烧结制备的复合材料，其中，采用立方氮化硼-碳化钛复合磨料制备聚晶立方氮化硼刀具即具有涂层刀具的耐磨性又可以增强了立方氮化硼粉末与陶瓷结合剂之间的结合强度，增强了刀具的强度。但是现有技术中通常直接将立方氮化硼磨料和碳化钛微粉进行混合烧结，致使碳化钛不能较好的包裹立方氮化硼磨料表面。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种制备立方氮化硼碳化钛复合磨料的方法，以解决上述问题。

具体地，本发明采取如下技术方案∶一种制备立方氮化硼碳化钛复合磨料的方法，其包括以下步骤∶

原料混合 将摩尔比为（1.8～2.2）∶3∶3的立方氮化硼微粉、石墨微粉、钛粉进行球磨混合均匀，得到复合粉体；

制备复合磨料 将所述复合粉体与混合盐混合后在氩气气氛中加热至800℃～950℃，在所述立方氮化硼微粉表面形成碳化钛层，经水洗、过滤、去除盐和干燥处理后得到立方氮化硼碳化钛复合磨料，其中，所述混合盐由摩尔比为（0.5～1）∶1的NaCl和KCl混合组成。

基于上述，所述立方氮化硼微粉的粒度为5μm～50μm，所述石墨微粉的粒度为30μm～70μm，所述钛粉的粒度为30μm～70μm。

基于上述，所述的制备立方氮化硼碳化钛复合磨料的方法还包括在原料混合步骤前分别采用碱洗溶液和酸洗溶液对所述立方氮化硼微粉依次进行碱洗、酸洗以及最后采用丙酮溶液进行清洗的步骤。

基于上述，所述碱洗溶液由质量比为（1～4）∶（1～2）∶（8～10）的KOH、K₃［Fe(CN)₆］和H₂O组成；所述酸洗溶液由体积比为3∶（7～10）的H₂SO₄和H₂O₂组成。

基于上述，所述原料混合的步骤中球磨时的球料比为1∶1，转速为400r/min～750r/min。

其中，需要说明的是本发明首先将立方氮化硼微粉、石墨微粉、钛粉进行球磨混合后，使得三种微粉彼此之间能够充分混合均匀，进一步为在立方氮化硼微粉表面原位形成碳化钛提供条件，同时将球磨后的复合粉体与混合盐一起加热至800℃～950℃，采用熔盐法在立方氮化硼磨料表面沉积碳化钛粉末进一步增加了碳化钛与立方氮化硼微粉之间的接触面积，两者形成包裹的核壳结构和包裹结构，与直接采用碳化钛微粉增强立方氮化硼形成的点接触相比，其性能更稳定，结合力更强。