一种增韧聚晶立方氮化硼的制备方法技术

本发明专利技术为一种增韧聚晶立方氮化硼的制备方法，以氮化硅(Si3N4)和氧化锆(3Y-ZrO2)为主要结合剂，加入少量的Ti粉和Al粉，和立方氮化硼(CBN)微粉一起混合均匀，装填在石墨模具中，低温真空处理后在六面顶压机上合成聚晶立方氮化硼(PCBN)烧结体。合成的PCBN强度高，具有较好的韧性和耐磨性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于超硬材料领域，特别涉及一种增韧聚晶立方氮化硼的制备方法。
技术介绍
聚晶立方氮化硼(PCBN)是继人造金刚石之后，人工合成的一种新型超硬刀具切削材料，其硬度仅次于金刚石，在切削和磨销加工中得到广泛应用。通常是先合成高密度立方氮化硼(CBN)，然后再以其为原料加入金属陶瓷结合剂，经高温高压烧结成聚晶立方氮化硼。陶瓷粘结剂PCBN中粘结剂的含量一般较高，比金属粘结剂PCBN具有更好的抗高温性能，但其韧性较差，影响了其应用。
技术实现思路
本专利技术为一种增韧聚晶立方氮化硼的制备方法，以陶瓷结合剂为主体，合成的PCBN强度高，具有较好的韧性和耐磨性。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种增韧聚晶立方氮化硼的制备方法，其包含以下步骤：以氮化硅(Si3N4)和氧化锆(3Y-ZrO2)为主要结合剂，加入钛(Ti)粉和铝(Al)粉，和立方氮化硼(CBN)微粉一起混合均匀，装填在石墨模具中，低温真空处理后在六面顶压机上合成聚晶立方氮化硼(PCBN)烧结体。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的一种增韧聚晶立方氮化硼的制备方法，所述粉料中立方氮化硼N微粉粒度为20-40μm，占总重的60-70％。前述的一种增韧聚晶立方氮化硼的制备方法，所述氮化硅平均粒度1μm，氧化锆平均粒度0.5μm，二者之和占粉末总重的20-30％。前述的一种增韧聚晶立方氮化硼的制备方法，所述，铝粉、钛粉平均粒度40μm占粉末总重的10％。前述的一种增韧聚晶立方氮化硼的制备方法，所述低温真空处理温度为250-300℃，真空度为10-3Pa，时间2-4小时。本专利技术加入氧化锆(3Y-ZrO2)作为增韧相，Ti粉和Al粉熔点较低，在烧结过程中作为熔融助剂使烧结体快速致密化，减少了高温条件下Si3N4中N的移出，同时可以在高温高压条件生成AlN及TiN，具有高强度和高耐磨性，可提高PCBN性能。具体实施方式为更好的揭示本专利技术，现结合具体实施例对本专利技术说明如下。实施例1：本专利技术一种增韧聚晶立方氮化硼的制备方法包含以下步骤：配料：按比例配置CBN、3Y-ZrO2、Si3N4、Ti粉和Al粉。其中立方氮化硼N微粉粒度为25μm，占总重的70％；氮化硅平均粒度1μm，氧化锆平均粒度0.5μm，二者之和占粉末总重的20％；铝粉、钛粉平均粒度40μm占粉末总重的10％。2.混合：在行星式球磨机进行球磨，聚氨酯球磨罐，玛瑙磨球，球磨2小时，转速250rpm。3.装填：粉末混合均匀后在压机上预压成所需形状并装填在圆柱形的石墨模具中。4.组装：石墨模具置于叶腊石中，上下覆盖石墨片及钢圈。5.低温真空处理：在温度为300℃，真空度为10-3Pa的条件对组装块进行处理，时间2小时。6.合成：在超高压六面顶压机中合成PCBN烧结体，压力约4.2GPa，温度约1400℃。实施例2：专利技术一种增韧聚晶立方氮化硼的制备方法包含以下步骤：1.配料：按比例配置CBN、3Y-ZrO2、Si3N4、Ti粉和Al粉。其中立方氮化硼N微粉粒度为20μm，占总重的60％；氮化硅平均粒度1μm，氧化锆平均粒度0.5μm，二者之和占粉末总重的30％；铝粉、钛粉平均粒度40μm占粉末总重的10％。2.混合：在行星式球磨机进行球磨，聚氨酯球磨罐，玛瑙磨球，球磨3小时，转速230rpm。3.装填：粉末混合均匀后在压机上预压成所需形状并装填在圆柱形的石墨模具中。4.组装：石墨模具置于叶腊石中，上下覆盖石墨片及钢圈。5.低温真空处理：在温度为300℃，真空度为10-3Pa的条件对组装块进行处理，时间3小时。6.合成：在超高压六面顶压机中合成PCBN烧结体，压力约4.2GPa，温度约1400℃。实施例3：专利技术一种增韧聚晶立方氮化硼的制备方法包含以下步骤：1.配料：按比例配置CBN、3Y-ZrO2、Si3N4、Ti粉和Al粉。其中立方氮化硼N微粉粒度为40μm，占总重的65％；氮化硅平均粒度1μm，氧化锆平均粒度0.5μm，二者之和占粉末总重的25％；铝粉、钛粉平均粒度40μm占粉末总重的10％。2.混合：在行星式球磨机进行球磨，聚氨酯球磨罐，玛瑙磨球，球磨4小时，转速250rpm。3.装填：粉末混合均匀后在压机上预压成所需形状并装填在圆柱形的石墨模具中。4.组装：石墨模具置于叶腊石中，上下覆盖石墨片及钢圈。5.低温真空处理：在温度为300℃，真空度为10-3Pa的条件对组装块进行处理，时间4小时。6.合成：在超高压六面顶压机中合成PCBN烧结体，压力约4.2GPa，温度约1400℃。以上所述，仅是本专利技术的较佳实施例而已，并非对本专利技术作任何形式上的限制，虽然本专利技术已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本专利技术，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本专利技术技术方案范围内，当可利用上述揭示的
技术实现思路
作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本专利技术技术方案的内容，依据本专利技术的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本专利技术技术方案的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增韧聚晶立方氮化硼的制备方法，其包含以下步骤：以氮化硅(Si 3N4)和氧化锆(3Y‑ZrO2)为主要结合剂，加入钛(Ti)粉和铝(Al)粉，和立方氮化硼(CBN)微粉一起混合均匀，装填在石墨模具中，低温真空处理后在六面顶压机上合成聚晶立方氮化硼(PCBN)烧结体。

【技术特征摘要】
1.一种增韧聚晶立方氮化硼的制备方法，其包含以下步骤：以氮化硅(Si3N4)和氧化锆(3Y-ZrO2)为主要结合剂，加入钛(Ti)粉和铝(Al)粉，和立方氮化硼(CBN)微粉一起混合均匀，装填在石墨模具中，低温真空处理后在六面顶压机上合成聚晶立方氮化硼(PCBN)烧结体。2.根据权利要求1所述的一种增韧聚晶立方氮化硼的制备方法，其特征在于，所述粉料中立方氮化硼N微粉粒度为20-40μm，占总重的60-70％。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁超，郭帅，高学昆，
申请(专利权)人：洛阳新巨能高热技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41