[发明专利]一种聚晶立方氮化硼复合片的制备方法

说明书

本发明属于超硬材料领域，具体涉及一种聚晶立方氮化硼复合片的制备方法。该制备方法包括以下步骤：1)平铺镍金属粉形成镍金属层，在镍金属层之上平铺钛金属粉形成钛金属层，在钛金属层之上平铺立方氮化硼混合粉形成混粉层，在混粉层之上放置硬质合金基体，即组装成预烧结体；立方氮化硼混合粉由立方氮化硼微粉、结合剂、纳米金刚石混合而成；纳米金刚石在所述立方氮化硼混合粉中的质量分数为5‑10％；2)将预烧结体在4.5‑7Gpa、1300‑1800℃的条件下进行高温高压烧结处理。该方法制备的聚晶氮化氮化硼复合片，整体性好，具有较高的抗冲击性、耐耐高温性和耐磨性，可有效提高加工效率，延长使用寿命。

技术领域

本发明属于超硬材料领域，具体涉及一种聚晶立方氮化硼复合片的制备方法。

背景技术

聚晶立方氮化硼(PCBN)复合片通常是通过将添加一定量金属陶瓷结合剂的立方氮化硼混合粉末与硬质合金基体组装在一起，然后在超高温高压条件下烧结制得。由于它兼具CBN高硬度、高导热性、良好的化学稳定性和金属陶瓷结合剂的较好韧性，因而被广泛应用于加工铸铁、铁基粉末冶金金属、不锈钢和淬火钢等材料。

现有PCBN复合片制成刀具后，在成形加工、切削过程中，容易产生应力集中并导致裂纹和崩刃；同时受高温热磨损、氧化的影响容易导致脱焊，造成工具的锋利度下降，使用寿命降低，生产成本增加。综合来看，现有PCBN复合片的抗冲击性、耐高温性和耐磨性仍不尽如人意。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚晶立方氮化硼复合片的制备方法，以解决现有PCBN复合片的抗冲击性、耐高温性和耐磨性有待改善的问题。

为实现上述目的，本发明的聚晶立方氮化硼复合片的制备方法所采用的技术方案是：

一种聚晶立方氮化硼复合片的制备方法，包括以下步骤：

1)平铺镍金属粉形成镍金属层，在镍金属层之上平铺钛金属粉形成钛金属层，在钛金属层之上平铺立方氮化硼混合粉形成混粉层，在混粉层之上放置硬质合金基体，即组装成预烧结体；立方氮化硼混合粉由立方氮化硼微粉、结合剂、纳米金刚石混合而成；纳米金刚石在所述立方氮化硼混合粉中的质量分数为5-10％；

2)将预烧结体在4.5-7Gpa、1300-1800℃的条件下进行高温高压烧结处理，即得。

本发明提供的聚晶氮化氮化硼复合片的制备方法，主要是通过浸渗法制备PCBN复合片，钛和镍起到浸渗金属的作用，在高温高压烧结时，镍金属层、钛金属层相互熔融渗透形成浸渗金属，浸渗金属由下至上依次向混粉层、混粉层与硬质合金基体的界面上渗透。

随着烧结的进行，浸渗金属与结合剂、立方氮化硼、纳米金刚石转化成致密度高、结合强度高的聚晶立方氮化硼工作层，提高了工作层的抗冲击性、耐高温性和耐磨性。同时，浸渗金属向上浸渗也进入硬质合金基体与聚晶立方氮化硼工作层的结合界面，以类似焊接强化方式加强硬质合金基体与工作层的结合性能，提高PCBN复合片的整体性，使PCBN复合片在高温下的加工性能更加优异。

混粉层中，纳米金刚石的颗粒度小，可以很好地填充在CBN微粉与结合剂之间的孔隙中，提高PCBN的致密度，使合成时压力分布均匀，减小合成过程中的电阻波动。整体而言，该方法制备的聚晶氮化氮化硼复合片，整体性好，具有较高的抗冲击性、耐耐高温性和耐磨性，可有效提高加工效率，延长使用寿命。

浸渗金属的使用量以满足混粉层以及硬质合金基体与混粉层的界面所需即可，可控制钛金属粉、镍金属粉适当过量，优选的，步骤1)中，所述钛金属粉的粒径为4-30μm，所述钛金属层的厚度为0.2-1mm；所述镍金属粉的粒径为0.5-40μm，所述镍金属层的厚度为1-3mm。