[发明专利]一种聚晶立方氮化硼材料合成用粘结剂及其使用方法

说明书

本发明涉及超硬复合材料技术，具体涉及一种聚晶立方氮化硼材料合成用粘结剂及其使用方法。所述粘结剂为金属间化合物；所述金属间化合物中含有铝、钛和M；所述M选自Cr,Nb,W,Mo,V中的至少一种；且所述金属间化合物中钛、铝的原子比例占金属间化合物的90‑95％。所述粘接剂的应用为：按体积比，粘结剂颗粒：立方氮化硼粉末＝10‑30：70‑90，配取粘结剂颗粒和立方氮化硼粉末；混合均匀后进行真空处理；真空处理后，在高温、高压的环境下进行烧结，得到聚晶立方氮化硼。本发明所开发的粘结剂为低温制备高性能聚晶氮化硼提供了必要条件。本发明粘结剂组分设置合理，应用工艺简单可控、所得产品性能优良，便于大规模的工业化应用。

技术领域

本发明涉及超硬复合材料技术，具体涉及一种聚晶立方氮化硼材料合成用粘结剂及其使用方法。

背景技术

立方氮化硼不仅具有高硬度，而且具有优异的热稳定性和化学稳定性，与铁系金属不会发生高温反应。由于立方氮化硼由高强度的共价键构成，烧结高纯度的立方氮化硼是相当困难的，不适用于工业生产，因此采用在立方氮化硼中加入一定量的结合剂，来制备聚晶立方氮化硼，从而获得良好的切削性能。因此利用其高硬度、热稳定性、化学惰性制备刀具和磨具，广泛应用于加工各种黑色金属材料及合金，以及韧难加工材料。

同时，随着对高温p-n结的研究，立方氮化硼存在的高温半导体特性引起了一定的关注，使得立方氮化硼成为一种潜在的功能材料。因此研究立方氮化硼合成的新方法、新理论、新特性有着重要的现实意义。

立方氮化硼的高强度的共价键使得烧结高纯度的立方氮化硼相当困难，因此采用一定量的粘结剂来制备聚晶立方氮化硼。常用Al，Ti，AlN,SiC等作为粘结剂。然而陶瓷粘结剂存在高温导热性差、烧结致密难、抗弯强度和断裂韧性较弱等问题。而使用金属粘结剂在较高温度状态下工作时，由于金属的软化而使刀具耐磨性大幅降低，从而导致红硬性下降。而金属间化合物同时拥有金属和陶瓷的特性，在作为粘结剂上有很大的潜力。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，首次提出以金属间化合物作为聚晶立方氮化硼材料合成用粘结剂；同时还开发出了该粘结剂的优化使用方法。

本发明一种聚晶立方氮化硼材料合成用粘结剂；所述粘结剂为金属间化合物；所述金属间化合物中含有铝、钛和M；所述M选自Cr,Nb,W,Mo,V中的至少一种；且所述金属间化合物中钛、铝的原子比例占金属间化合物的90-95％。

本发明一种聚晶立方氮化硼材料合成用粘结剂；所述粘结剂在使用前为颗粒状，其粒径小于等于75微米。

作为优选方案，本发明一种聚晶立方氮化硼材料合成用粘结剂；所述金属间化合物由Ti、Al、Cr、Nb构成，且按摩尔比计；Ti：Al＝40-50:40-50、Al：Cr＝40-50:2-5、Al：Nb＝40-50:2-7。作为进一步的优选方案，本发明一种聚晶立方氮化硼材料合成用粘结剂；所述金属间化合物由Ti、Al、Cr、Nb按摩尔比；Ti：Al：Cr：Nb＝48-50：48-50：2：2。作为更进一步的优选方案，所述金属间化合物由Ti、Al、Cr、Nb按摩尔比；Ti：Al：Cr：Nb＝48：48：2：2。

作为优选方案，本发明一种聚晶立方氮化硼材料合成用粘结剂；其松装密度为3.9-4.2g/cm³。

本发明一种聚晶立方氮化硼材料合成用粘结剂的应用，按体积比，粘结剂颗粒：立方氮化硼粉末＝10-30：70-90、优选为20-30:70:80、进一步优选为1:4，配取粘结剂颗粒和立方氮化硼粉末；混合均匀后进行真空处理；真空处理后，在高温、高压的环境下进行烧结，得到聚晶立方氮化硼。

所述立方氮化硼粉末的粒度小于10微米。