[发明专利]一种氮化钛包覆聚晶立方氮化硼的复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氮化钛包覆聚晶立方氮化硼的复合材料及其制备方法，要解决的是现有立方氮化硼与结合剂结合的复合材料存在的问题。本产品包括立方氮化硼微粉、结合剂和钛粉，立方氮化硼微粉、结合剂和钛粉的体积比为（30‑70）：（5‑10）：（25‑65）。本发明原料来源广泛，制备工艺简单，制备效率高，人工消耗小，生产成本低，适合大规模工业化生产；本发明的成品具有高致密度和高强度，同时具有良好的耐磨性能和长的使用寿命，解决了现有聚晶立方氮化硼刀具外围没有保护层，磨削过程易氧化、刀具使用寿命短、加工效率低的问题。

技术领域

本发明涉及超硬复合材料领域，具体是一种氮化钛包覆聚晶立方氮化硼的复合材料。

背景技术

立方氮化硼的硬度和耐磨性很高，导热性和电绝缘性很好。化学稳定性高，不受稀酸、浓酸、强氧化剂作用。温度不很高时，碱的作用也不明显。另外，立方氮化硼具有很高的热稳定性和高温硬度，具有很高的抗氧化能力，在1000℃时也不产生氧化现象；与铁系材料在1200℃～1300℃时也不发生化学反应,能够广泛应用于钢铁制品的精密加工和研磨。

但是目前合成高质量大尺寸的立方氮化硼单晶仍有一定的技术难度，所以目前通常采用立方氮化硼微粉和结合剂制成立方氮化硼/结合剂复合材料来满足工业应用。

聚晶立方氮化硼不仅克服了单晶的不足，而且还具有较高的硬度与耐磨性、良好的化学稳定性和热稳定性等优异性能。现阶段制备聚晶立方氮化硼多采用高温高压法进行合成，该方法工艺简单易操作，但是依然存在样品尺寸小、设备维护繁琐、生产成本高等诸多问题。

放电等离子烧结技术是对处于加压状态下的粉末两端施加低电压与大直流脉冲电流，脉冲电流产生的等离子体及烧结 过程中的加压有利于粉末的烧结，并降低烧结温度。放电等离子烧结技术具有加热均匀、升温 速度快、烧结温度低、生产效率高等特点，能抑制烧结体晶粒粗大，获得细小均匀的组织，可以得到高致密度的材料，对制备高性能金属基复合材料具 有重要意义。现有技术中，赵玉成等在《放电等离子烧结制备立方氮化硼聚晶》（金刚石与磨料磨具工程，2007年8月）一文中，公开了采用放电等离子烧结技术在惰性气氛中制备立方氮化硼聚晶。

但是，上述方法中制备的是单纯的立方氮化硼与结合剂结合的复合材料，该材料外围没有其他材料进行保护，在参与磨削过程中，CBN（立方氮化硼）颗粒会有易脱落、易氧化等现象，从而使刀具或者磨具的加工功率和使用寿命大大降低，人们也在进行相关方面的研究。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种氮化钛包覆聚晶立方氮化硼的复合材料，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种氮化钛包覆聚晶立方氮化硼的复合材料，包括立方氮化硼微粉、结合剂和钛粉，立方氮化硼微粉、结合剂和钛粉的体积比为（30-70）：（5-10）：（25-65）。

作为本发明实施例进一步的方案：立方氮化硼微粉的粒径为0.5μm-84μm。

作为本发明实施例进一步的方案：结合剂包括陶瓷结合剂、金属结合剂和陶瓷金属复合结合剂中的任意一种。

所述氮化钛包覆聚晶立方氮化硼的复合材料的制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将立方氮化硼微粉和结合剂混合并且预压成型，得到第一混合物；

步骤二，在第一混合物外层包覆钛粉并且二次预压成型，得到第二混合物；

步骤三，将第二混合物在氮气条件下进行等离子放电烧结，氮气可在未加热和开始加热中的任何过程通入，即得到成品，采用等离子放电烧结技术，有利于脉冲电流在粉体间的传导和放电，提高反应速率，且能够提高烧结体的致密度；第一混合物外层的钛粉在高温下能够和氮气反应，生成氮化钛，外层的氮化钛在一定程度上起到了隔氧保护、减轻热损伤的作用。