[发明专利]一种立方氮化硼复合材料及由其制备的螺杆和制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械制造领域，尤其涉及一种立方氮化硼复合材料及由其制备的螺杆和制造方法。

背景技术

随着现代科学技术的不断发展，特别是高温特种工程塑料的不断问世以及塑料加工行业不断的发展，各种新型的塑料填料不断被开发出来，很多填料的硬度很高，对普通不锈钢螺杆的磨损很大，严重影响了螺杆的使用寿命。

立方氮化硼的晶体结构类似金刚石，硬度略低于金刚石（金刚石的莫氏硬度为10，立方氮化硼的莫氏硬度为9.5），常用作磨料和刀具材料，例如中国专利申请CN102416602A公开了一种立方氮化硼砂轮；中国专利申请CN101712550A公开了一种立方氮化硼超硬刀具，主要用于车削刀具。但立方氮化硼用来作为螺杆材料至今尚未见报道。

碳化三铁具有斜方晶系的结构，硬度较大，但目前其应用较少，应用领域窄。

发明内容

为解决现有技术中存在的目前各种新型的塑料填料硬度高造成对普通不锈钢螺杆磨损大的问题，本发明的第一目的是提供一种用于制造螺杆的立方氮化硼复合材料及由该复合材料制造的螺杆，该螺杆比普通不锈钢螺杆更硬、更耐磨，使用寿命是普通螺杆的5~6倍，能够长期用于高填充的材料加工。

本发明的第二目的是提供一种由立方氮化硼复合材料制造的螺杆。

本发明的第三目的是提供上述立方氮化硼复合材料螺杆的制造方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种立方氮化硼复合材料，由包括以下重量份的组份制成：

不锈钢粉末 100份，

立方氮化硼粉末 10~60份，

碳化三铁粉末 5~20份，

烧结助剂 2~10份。

优选的，所述的不锈钢粉末选自9Cr18MoV不锈钢、38CrMoAl不锈钢或SKH-9高速钢中一种或几种。

优选的，所述的不锈钢粉末的粒径为500目~1000目；

所述的立方氮化硼粉末粒径为1000~2000目；

所述的碳化三铁粉末粒径为1500目~2500目。

优选的，所述的烧结助剂选自硼微粉、氧化铝微粉中的一种或两种。

优选的，所述的硼微粉和氧化铝微粉的粒径均为1250~2500目，优选的所述的硼微粉的纯度大于或等于99.6%。

一种上述立方氮化硼复合材料制造的螺杆。

一种上述立方氮化硼复合材料螺杆的制造方法，包括以下步骤：

A 将立方氮化硼复合材料作为原料，按照一定的配比放入超硬合金罐中混合均匀，其中，立方氮化硼复合材料包括100重量份不锈钢粉末，10~60重量份立方氮化硼粉末，5~20重量份碳化三铁粉末，2~10重量份烧结助剂；

B 将上述混合好的原料放入超硬合金组合块合成腔体模具中进行密封；

C 将整个模具放入高温下热压成型为螺杆，其中，热压成型压力为12~20GPa，温度为1100~2100℃，保压时间为100~200秒；

D 将热压成型好的螺杆进行退火、淬火以及表面喷涂处理，即得到立方氮化硼复合材料螺杆。

优选的，所述的步骤C中，热压成型压力为14~18 GPa，温度为1300~1800℃，保压时间为120~180秒。

另一种上述立方氮化硼复合材料螺杆的制造方法，包括以下步骤：

A 将立方氮化硼复合材料作为原料，按照一定的配比放入超硬合金罐中混合均匀，其中，立方氮化硼复合材料包括不锈钢粉末100份，立方氮化硼粉末10~60份，碳化三铁粉末5~20份，烧结助剂2~10份；

B 将上述混合好的原料放入超硬合金组合块空心圆柱体腔体模具中进行密封；

C 将整个模具放入高温下热压成型为圆柱体立方氮化硼复合材料，其中，热压成型压力为12~20GPa，温度为1100~2100℃，保压时间为100~200秒；

D 将热压成型好的圆柱体立方氮化硼复合材料用削刀加工成型为螺杆；

E 将加工成型好的螺杆进行退火、淬火以及表面喷涂处理，即得到立方氮化硼复合材料螺杆。

优选的，所述的步骤C中，热压成型压力为14~18 GPa，温度为1300~1800℃，保压时间为120~180秒；所述的步骤D中，所述削刀为金刚石削刀。

相比现有技术，本发明的有益效果是：

1.本发明采用立方氮化硼复合材料作为制造螺杆的原料，可明显提高螺杆的硬度和耐磨性，使得本发明的螺杆使用寿命是普通合金钢螺杆的5~6倍；