[发明专利]一种镀钛立方氮化硼复合片及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种镀钛立方氮化硼复合片及其制备工艺，其制备工艺包括：1）硬质合金基底表面脱钴；2）立方氮化硼微粉表面镀钛；3）镀钛立方氮化硼微粉净化；4）立方氮化硼粉末层混料制备；5）制备复合组件；6）制备复合片，得到镀钛立方氮化硼复合片。本发明制备得到的镀钛立方氮化硼复合片满足了切削和铣削加工工艺中所使用的超硬复合材料刀具高精度、高效率的加工要求。

技术领域

本发明属于超硬材料技术领域，具体涉及一种镀钛立方氮化硼复合片及其制备工艺。

背景技术

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，因而被广泛应用于机械加工刀具领域。

立方氮化硼复合片是具有卓越性能表现的一种刀具材料，由于其与铁族元素非常高的化学惰性，因此在高韧性、高耐磨、高强度黑色金属材料工具的加工中发挥着不可替代的作用。现有技术中常见的立方氮化硼复合片通常采用普通（无表面镀层）的立方氮化硼颗粒制备的，由于普通立方氮化硼颗粒表面存在结构缺陷以及性能相容性问题，影响了立方氮化硼复合片的使用寿命和效率的提高。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种镀钛立方氮化硼复合片，同时，提供一种该镀钛立方氮化硼复合片的制备工艺。

为实现上述目的，本发明使用以下工艺制备镀钛立方氮化硼复合片，包括以下步骤：

1）硬质合金基底表面脱钴：用HNO₃：H₂O体积比为1:（2.5～3）的溶液内浸蚀硬质合金基底上表面50～160min，后用水冲洗至中性，得到表面脱钴的硬质合金基底。

2）立方氮化硼微粉表面镀钛：在立方氮化硼微粉表面蒸镀钛，得到镀钛立方氮化硼微粉，镀层厚度为100～300nm。

3）镀钛立方氮化硼微粉净化：将步骤2）制得的镀钛立方氮化硼微粉用盐酸和硫酸分别洗涤后，得到净化后的镀钛立方氮化硼微粉；所述镀钛立方氮化硼微粉的粒径为5～40μm。

4）立方氮化硼粉末层混料制备：将重量百分比分别为65～75%步骤3）净化后的镀钛立方氮化硼微粉、2～5%纳米金刚石粉、5～8%的金属结合剂以及18～22%的陶瓷结合剂混合，得到粉末混合料，在粉末混合料中加入丙酮、硬质合金球，混合20～25h，干燥后，得到立方氮化硼粉末层混料。

5）制备复合组件：将立方氮化硼粉末层混料、过渡合金片、脱钴硬质合金基底依次叠放，真空烧结，通入具有还原性的混合气体反应后，再抽真空至气压3×10^-3Pa以下，得到复合组件；

6）制备复合片：将步骤5）得到的复合组件置于合成组装块内，将合成组装块在六面顶压机中进行烧结，得到镀钛立方氮化硼复合片。

步骤2）中，镀钛工艺具体为：将TiO₂，MgO₂，NaCl以及Al以（35～45）:（22～25）:（25～30）: （8～10）的质量比混合，得到A组分，将无水乙醇，丁醇，PEG200以及PEG600以（80～90）:（5～11）:（3～5）:（2～4）的体积比混合，得到B组分，将立方氮化硼微粉，A组分和B组分以（90～95）: （4.7～9.5）: （0.3～0.5）的重量比混合，进行蒸镀，蒸镀条件为抽真空至10^-4Pa后加热至温度为750～800℃后保温80～120min，降至大气压力和常温后，清洗立方氮化硼微粉，烘干得镀钛立方氮化硼微粉。

步骤3）中，盐酸和硫酸的洗涤工艺具体为：先用盐酸和去离子水体积比为1:（1～2）的溶液煮沸漂洗5～10h，洗涤至中性，再用硫酸和去离子水体积比为1:（1～2）的溶液煮沸漂洗8～12h，洗涤至中性，然后再用水煮沸漂洗15～20h，烘干。