[发明专利]一种细粒度立方氮化硼刀片及其制备方法

摘要

本发明涉及一种细粒度立方氮化硼刀片，是由下述重量百分比含量的原料组成：立方氮化硼微粉60～80%和纳米结合剂20～40%，其中，纳米结合剂由下述重量百分比含量的原料组成：TiN 粉25～45%、NbC粉17～20%、Al2O3粉12～15%、HfC粉12～15%、Be粉6～10%、WC粉6～10%和Mo粉2～5%。本发明中纳米材料结合剂的加入，有利于形成强韧的烧结体，增加立方氮化硼刀片的韧性，延长使用寿命。按其制备方法制出的细粒度立方氮化硼刀片，其技术指标可达到晶粒尺寸≤1µm，磨耗比7000～7500，显微硬度HV6000～6500，抗弯强度850～900MPa，能够满足精密加工的要求。

主权项

一种细粒度立方氮化硼刀片，其特征在于：该立方氮化硼刀片由下述重量百分比含量的原料组成：立方氮化硼微粉60～80%和纳米结合剂20～40%，其中，纳米结合剂是由下述重量百分比含量的原料组成：TiN 粉25～45%、NbC粉17～20%、Al2O3粉12～15%、HfC粉12～15%、Be粉6～10%、WC粉6～10%和Mo粉2～5%，该细粒度立方氮化硼刀片的制备方法包括以下步骤：(1)净化与还原处理：将立方氮化硼微粉用混酸溶液煮沸6～7h，用去离子水洗涤至中性，再用王水煮沸6～7h，并用去离子水洗涤至中性，然后用碱溶液煮沸5h～6h，再用去离子水煮沸漂洗9h～10h，漂洗后去离子水的导电率数值＜2.8µS/cm，最后烘干备用，烘干温度为150℃～200℃，烘干时间为10～20h；按所述配比取纳米结合剂，将其置入氢气还原炉中进行还原处理，处理温度为650～750℃，处理时间为3～5h，处理后取出备用；其中：所述的混酸溶液由体积比按1：1.2～1.5的硫酸和硝酸制得，立方氮化硼微粉与混酸溶液以1:8体积比混合；所述的王水由体积比例按1：1～3的盐酸和硝酸制得，立方氮化硼微粉与王水以1:8体积比混合；所述的碱溶液由体积比例按0.5～0.8：2的氢氧化钾或氢氧化钠和去离子水制得，立方氮化硼微粉与碱溶液以1:7体积混合；(2)混料：按所述配比称取步骤(1)净化与还原处理过的立方氮化硼微粉和纳米结合剂，加入无水乙醇放入球磨罐内，在氮气保护下进行球磨混料，料和球的重量比为1∶2～2.5；料和无水乙醇的体积比为1∶1～1.2；速转40～50 r/min，球磨时间：25～35小时；(3)预压：将混合好的立方氮化硼微粉加入物料总重0.2～0.5%的橡胶溶液混合均匀并晾干，再将物料充填到刀片模具中压制成刀片状块体，把刀片状块体装入石墨模具中，然后盖上石墨片形成烧结体组件；(4)真空处理：将烧结体组件置于真空烧结炉中进行真空热处理，温度为650～750℃，时间≥250min，真空保持3×10‑4Pa～3×10‑3Pa；(5)高温高压烧结：将烧结体组件置于合成组装块内，在六面顶压机上对其进行高温高压烧结，烧结温度为1450～1500℃，烧结压力为6.5～7GPa，烧结时间20～25min，得细粒度立方氮化硼刀片毛坯；（6）成品：将细粒度立方氮化硼刀片毛坯进行精加工后制得细粒度立方氮化硼刀片，经检测细粒度立方氮化硼刀片的性能达到：晶粒尺寸小于1µm，磨耗比为7000～7500，显微硬度为HV6000～6500，抗弯强度为850～900MPa，即为合格的细粒度立方氮化硼刀片成品。