[发明专利]一种超硬刀具的制备方法

说明书

本发明属于超硬刀具领域，具体涉及一种超硬刀具的制备方法。该超硬刀具的制备方法包括以下步骤：制备含有粗化超硬磨料、硅源、钛源、纳米炭黑、铝源、硼源的溶胶，经凝胶后加热反应，磨粉，得到掺杂有二硼化钛、碳化钛、碳化硅和氧化铝的磨料复合粉末；磨料复合粉末采用热压法制得超硬刀具。本发明的超硬刀具的制备方法，在超硬磨料基体上原位生成二硼化钛、碳化钛、碳化硅和氧化铝等颗粒增强相，再利用热压法制备得到增强颗粒细小、热力学性能稳定、界面无污染、结合强度高的超硬刀具，对提高超硬刀具的硬度、耐磨性等性能有利。

技术领域

本发明属于超硬刀具领域，具体涉及一种超硬刀具的制备方法。

背景技术

目前的超硬刀具主要有聚晶金刚石刀具和聚晶立方氮化硼刀具两种。立方氮化硼具有高硬度、高热稳定性、对铁族金属呈惰性，故最适合切削各种淬硬钢、各种铁基、镍基、钴基和其他热喷涂零件。金刚石具有更高的硬度以及其他优异性能，它所制造的刀具，可以加工各种难加工材料，对有色金属，主要是铜铝及其合金，进行精密切削加工。

人造超硬刀具的制造方法有很多，目前使用的主要是热压法和气相沉积法。热压法制备聚晶刀具所使用的设备是两面顶和六面顶液压机。将金刚石或立方氮化硼与结合剂混合均匀后放入叶腊石腔体内，经过高温高压处理后即为聚晶刀具坯料。

采用传统方法制备的超硬刀具，在硬度、耐磨性等方面仍有待改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超硬刀具的制备方法，进一步提高刀具的硬度、耐磨性指标。

为实现上述目的，本发明的的超硬刀具的制备方法的技术方案是：

一种超硬刀具的制备方法，包括以下步骤：制备含有超硬磨料、硅源、钛源、纳米炭黑、铝源、硼源的溶胶，经凝胶后加热反应，磨粉，得到掺杂有二硼化钛、碳化钛、碳化硅和氧化铝的磨料复合粉末；磨料复合粉末采用热压法制得超硬刀具。

本发明的超硬刀具的制备方法，在超硬磨料基体上原位生成二硼化钛、碳化钛、碳化硅和氧化铝等颗粒增强相，再利用热压法制备得到增强颗粒细小、热力学性能稳定、界面无污染、结合强度高的超硬刀具，对提高超硬刀具的硬度、耐磨性等性能有利。

优选的，所述硅源为正硅酸乙酯，所述钛源为钛酸四丁酯，所述铝源为九水合硝酸铝，所述硼源为硼酸；正硅酸乙酯、钛酸四乙酯、纳米炭黑、九水合硝酸铝、硼酸的质量比为(130～150)：(160～180)：10：(175～350)：(10～20)。

优选的，加热反应的温度为150～250℃。在该温度下反应，可在减少原料烧损的情况下，使上述增强相顺利产生。

优选的，所述超硬磨料经过粗化处理，得到粗化超硬磨料，所述粗化超硬磨料由包括以下步骤的方法进行制备：将超硬磨料进行碱煮，以及利用强酸进行表面粗化处理。通过对超硬磨料进行粗化处理，方便增强相颗粒在粗化界面处附着。

优选的，所述溶胶的制备过程包括：向含有超硬磨料的分散液中加入硅源、钛源、纳米炭黑、水解催化剂、水解控制剂混合均匀，然后加入铝源、硼源混合均匀。更优选的，所述硅源选自正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯中的一种或两种以上组合；钛源选自钛酸四甲酯、钛酸四乙酯、钛酸四丙酯、钛酸四丁酯、硝酸钛中的一种或两种以上组合；铝源选自异丙醇铝、三甲基铝或九水合硝酸铝；硼源为硼酸甲酯和/或硼酸。进一步优选的，所述水解催化剂为氨水，使用氨水调节体系pH为9-11；所述水解控制剂为乙酰丙酮。硅源、钛源发生常规水解反应实现溶胶、凝胶过程，以上水解催化剂、水解控制剂的使用可更好的对水解速率进行控制，促进水解过程均匀、稳定进行。

优选的，所述含有超硬磨料的分散液由超硬磨料、分散剂、悬浮剂和溶剂组成。采用该方式可方便得到稳定分散的悬浮液体系。悬浮剂优选聚乙烯醇。每100mL溶剂对应超硬磨料的用量为45～55g；对应聚乙烯醇的用量为1～3ml。