[发明专利]一种低成本高性能聚晶立方氮化硼刀具材料

说明书

本发明公开了一种低成本高性能聚晶立方氮化硼刀具材料，原料组成及质量百分比为70～90wt％的立方氮化硼粉体、2～10wt％的六方氮化硼粉体、8～28wt％的添加剂粉体。立方氮化硼由0.1～20μm中的至少2～3种不同粒度级配构成；六方氮化硼的粒度小于1μm；添加剂的粒度小于0.5μm；添加剂的原料组成为：①Al、Nb、Ti、Zr、Ni、Si金属单质的至少两种；②Al、Nb、Ti、Zr、Ni、Si金属单质的硼化物、氮化物或碳化物粉体中的至少两种；③氧化锂、氮化锂、氧化镁、氧化硼粉体中的至少两种；均按任何比例混合；①、②、③类原料按照2～10︰2～8︰4～10的质量份数复合。本发明抗弯强度为750～900MPa，硬度为42～70GPa，断裂韧性为7～10MPam^1/2，在150m/min的切削速度下可以切削1250～3000米。

技术领域

本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，具体涉及一种低成本高性能聚晶立方氮化硼刀具材料。

背景技术

近年来，随着CNC(计算机数字化控制)加工技术的迅猛发展，新材料及难加工材料不断涌现，并伴随着市场激烈竞争，于是对加工效率和加工精度的要求越来越高，甚至以切带磨。因此，对刀具材料的加工能力、加工效率、加工精度和使用寿命要求越来越高，以至于传统的金属或合金刀具难以满足现在市场的需要。而超硬材料尤其是立方氮化硼(PcBN)材料，具有硬度高，导热率高，耐腐蚀，热稳定性好，以及高温下不与金属发生反应等特点，因此可以实现各种软硬金属的高速高效切削，甚至干式切削及以车代磨等加工，是未来刀具的重要发展方向。

发明内容

本发明的目的，在于适应CNC加工技术的发展需要，提供一种低成本的聚晶立方氮化硼刀具材料。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一种低成本高性能聚晶立方氮化硼刀具材料，原料组成及质量百分比含量为：70～ 90wt％立方氮化硼粉体、2～10wt％六方氮化硼粉体、8～28wt％添加剂粉体；

所述立方氮化硼粉体由0.1μm～20μm中的至少2～3种不同粒度级配构成；

所述六方氮化硼的粒度小于1μm；

所述添加剂粉体的粒度小于0.5μm；

添加剂粉体的原料组成为：

①Al、Nb、Ti、Zr、Ni、Si金属单质的至少两种按任何比例混合；

②Al、Nb、Ti、Zr、Ni、Si金属单质的硼化物、氮化物或碳化物粉体中的至少两种按任何比例混合；

③氧化锂、氮化锂、氧化镁、氧化硼粉体中的至少两种的按任何比例混合；

上述①、②、③类原料按照2～10︰2～8︰4～10的质量比复合；

上述聚晶立方氮化硼刀具材料制备方法，具有以下步骤：

(1)按照添加剂粉体的粒度小于0.5μm，为Al、Nb、Ti、Zr、Ni、Si金属单质的至少两种及其硼化物、氮化物或碳化物粉体中的至少两种以及氧化锂、氮化锂、氧化镁、氧化硼粉体中的至少两种的复合的要求，先配制添加剂粉体，置于球磨罐中，加入氧化锆球后充分干混均匀；

(2)将步骤(1)干混均匀的添加剂粉体，按照原料组成及质量百分比含量为70～90wt％立方氮化硼粉体、2～10wt％六方氮化硼粉体、8～28wt％添加剂粉体的比例配料，置于球磨罐中，加入锆球和乙醇湿混均匀；

(3)将步骤(2)湿混均匀混合原料置于低温干燥箱中，于60℃～80℃烘干；

(4)将步骤(3)烘干后的原料置于真空炉中，于300～400℃真空干燥处理8～14小时，