[实用新型]一种表面渗氮或渗硼硬质合金基体聚晶立方氮化硼复合片

说明书

本实用新型涉及一种表面渗氮或者渗硼硬质合金基体聚晶立方氮化硼复合片，所用的表面渗氮或者渗硼硬质合金表面会形成一层W‑C‑Co‑N或者W‑C‑Co‑B系化合物，硬度从表层到硬质合金逐渐降低，并且表层硬度接近立方氮化硼层硬度。表层W‑C‑Co‑N或者W‑C‑Co‑B系化合物不含金属，在高温高压条件下不会有大量金属渗入立方氮化硼层，同时高温高压条件下硬质合金渗氮或者渗硼层W‑C‑Co‑N或者W‑C‑Co‑B系化合物和立方氮化硼层混合初始材料的界面处会发生化学反应形成化学键结合。使得表面渗氮或者渗硼硬质合金热稳定性提高；降低分层几率；产品抗裂性能、抗崩性能好。

技术领域

本实用新型涉及切削刀具用的聚晶立方氮化硼复合片的制备技术领域，具体涉及一种表面渗氮或者渗硼硬质合金基体聚晶立方氮化硼复合片。

背景技术

立方氮化硼热稳定性优于人造金刚石，在高温下仍能保持足够高的力学性能和硬度，具有很好的红硬性；立方氮化硼结构稳定，具有高的抗氧化能力，化学稳定性好，与金刚石相比尤其好在立方氮化硼在高达1100〜1300 °C的温度下也不与铁族元素起化学反应，因此立方氮化硼特别适合于加工黑色金属材料。聚晶立方氮化硼是由立方氮化硼单晶，可以加入粘结剂，也可以在不加任何粘结剂的条件下，经超高压高温烧结制得的。聚晶立方氮化硼具有立方氮化硼的大 部分性能，克服了立方氮化硼单晶的晶面方向性解理的缺点。

聚晶立方氮化硼主要用于制作刀具材料。聚晶立方氮化硼刀具坯料主要有三种，一种是整体纯聚晶立方氮化硼烧结片；第二种是以聚晶立方氮化硼为聚晶层，以硬质合金为基体经高温高压共同烧结而成的复合片；第三种是先烧结制备聚晶立方氮化硼刀片坯料，再焊接到硬质合金上而制备成。 由于硬质合金韧性好，通常采用硬质合金作为基体，与聚晶立方氮化硼制备复合片。但是硬质合金基体与聚晶层化学成分差异大，热膨胀系数不同，复合片容易开裂、脱层，使用时受到极大地限制。为解决上述问题，中国专利CN102505090B利用相似相容原理，通过与硬质合金基体接触的聚晶层合成原料微粉中加入与硬质合金基体具有相同化学成分的硬质合金微粉，并通过化学梯度法，沿远离基体方向改变硬质合金微粉的含量，远离基体方向硬质合金微粉的含量不断降低。在超高压高温烧结时，合成腔体内温度具有梯度性，内部温度高，外部温度低，而与此相应的是硬质合金基体中的钴元素向高温区扩散，这样增强了聚晶层与硬质合金基体的相容性和结合强度。但是使用合金基体的主要问题仍然存在，如：1）合金层的金属会大量渗入CBN层内，从而降低复合片热稳定性；2）界面结合力仍然为金属渗透层结合，分层率高；3）基体与CBN层热膨胀系数差别大，产品抗裂性能、抗崩性能差；4）合金基体聚晶立方氮化硼复合片耐热性差，后期刀具制作过程中真空焊接温度提高有限。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服已有的技术不足，提供一种表面渗氮或者渗硼硬质合金替代传统硬质合金作为基体的聚晶立方氮化硼复合片。

本实用新型的技术构思为，硬质合金与立方氮化硼层的硬度和热膨胀系数显著不同，如若设计一层梯度层使得界面处性能接近，降低界面应力，降低分层率。硬质合金表面渗氮或者渗硼处理技术已有报道，表面渗氮或者渗硼处理后的硬质合金表面会形成一层W-C-Co-N或者W-C-Co-B系化合物，硬度从表层到硬质合金逐渐降低，并且表层硬度接近立方氮化硼层硬度。表层W-C-Co-N或者W-C-Co-B系化合物不含金属，在高温高压条件下不会有大量金属渗入立方氮化硼层，同时高温高压条件下硬质合金渗氮或者渗硼层W-C-Co-N或者W-C-Co-B系化合物和立方氮化硼层混合初始材料的界面处会发生化学反应形成化学键结合。因此，表面渗氮或者渗硼硬质合金可以解决合金基体的主要问题：

一、相比传统硬质合金基体，立方氮化硼层内金属含量降低，热稳定性提高；

二、界面结合力由原来的金属渗透层结合转变为化学键结合，降低分层几率；

三、硬质合金渗氮或者渗硼层W-C-Co-N或者W-C-Co-B系化合物和立方氮化硼层热膨胀系数更加接近，降低宏观应力，提高产品抗裂性能、抗崩性能；