[发明专利]一种高韧性聚晶立方氮化硼复合片的制备方法

权利要求书

1.一种高韧性聚晶立方氮化硼复合片的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1) 把制备聚晶立方氮化硼复合片所用的原料立方氮化硼微粉、硬质合金基体片、硬质合金基体微粉、无机非金属晶须、粘结剂分别经过化学酸碱处理、物理真空处理方法，去除原料的杂质，表面钝化物、污染物和氧化物；

(2) 把步骤（1）中处理后的立方氮化硼微粉、硬质合金基体微粉、无机非金属晶须、粘结剂用于聚晶立方氮化硼聚晶层的合成，分别按照不同的的质量分数进行混合，与基体材料硬质合金基体片，依照一定的铺层顺序，压制成试块；

(3) 把步骤（2）压制成型的试块，辅助使用非用于聚晶成分的盐管、碳片、钛片、钼杯，石墨模具；将压制成型的试块放进有盐管屏蔽层隔离的钼杯中，再将装好的盐管放进石墨模具，最后装入叶腊石腔体，封头，装配成合成块，烘箱中干燥，再通过超高压高温烧结在一起形成聚晶硬质合金复合片；

(4) 烧结成的聚晶立方氮化硼硬质合金复合块，自然冷却后取出，经线切割或激光切割加工成不同形状的复合片。

2.根据权利要求1所述的高韧性聚晶立方氮化硼复合片的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中立方氮化硼微粉、硬质合金基体微粉、无机非金属晶须、粘结剂在聚晶立方氮化硼聚晶层中的质量百分比为：立方氮化硼(cBN)微粉50%～85%，硬质合金基体微粉13%～30%，无机非金属晶须0.5%～2%，粘结剂2%～20%。

3.根据权利要求1所述的高韧性聚晶立方氮化硼复合片的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中在制备试块时依据一定化学梯度进行排布，以硬质合金基体为基础，与基体面垂直方向上，按照远离基体的方向顺序逐渐递减硬质合金微粉在聚晶层的化学成分含量，形成一定的化学梯度。

4.根据权利要求3所述的高韧性聚晶立方氮化硼复合片的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中在石墨模具中，先放入硬质合金基体片，然后铺放三层不同硬质合金基体微粉的混合物，分别经过压实；在紧接着基体铺放第一层高含量硬质合金基体微粉的原料粉混合物，压实；紧接着第一层铺放第二层，硬质合金基体微粉含量少于第一层；紧接着第二层铺放第三层，硬质合金基体微粉含量又少于第二层；第一层硬质合金基体微粉在原料微粉中的质量分数为5%～20%，第二层硬质合金基体微粉在原料微粉中的质量分数为5%～10%，第三层硬质合金基体微粉在原料微粉中的质量分数为2%～10%。

5.根据权利要求1所述的高韧性聚晶立方氮化硼复合片的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)超高压高温烧结形成聚晶硬质合金复合片，烧结的具体条件是采用六面顶压机设备进行合成，压力为4.6～7.0 GPa，温度1300～1600 oC，合成时间6～35分钟。

6.根据权利要求1所述的高韧性聚晶立方氮化硼复合片的制备方法，其特征在于：所述的立方氮化硼微粉的粒径有三种分布，一种是1微米到4微米范围，第二种是7微米到10微米范围，第三种是12微米到15微米范围。

7.三种微粉各自在立方氮化硼微粉中的质量分数比是：1微米到4微米范围的占40%～50%，7微米到10微米范围的占30%～50%，第三种是12微米到15微米范围的占5%～40%。

8.根据权利要求1所述的高韧性聚晶立方氮化硼复合片的制备方法，其特征在于：所述的无机非金属晶须是氧化铝、氧化锆、碳化硅和硼纤维的一种或其中两种晶须，晶须长度在100纳米至20微米范围，直径不大于100纳米。

9.根据权利要求1所述的高韧性聚晶立方氮化硼复合片的制备方法，其特征在于：所述的粘结剂是金属钴粉、金属镍粉、氮化钛、氮化铝、碳化钛、碳化钨中的一中或其中两种，纯度都大于99%，粒径不大于10微米。

10.根据权利要求1所述的高韧性聚晶立方氮化硼复合片的制备方法，其特征在于：竹炭经过光催化剂二氧化钛改性，改性后竹炭纳米改性微粉粒径在20纳米到不大于1微米。