一種帶中心孔的超硬刀片及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種超硬刀片及制備方法，具體涉及一種把硬質(zhì)合金刀片或金屬陶瓷 刀片作為基體材料通過燒結(jié)工藝制成的帶中心孔的超硬刀片及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 金剛石和立方氮化硼是目前已知的最硬的兩種材料，由這兩種材料制作成的刀片 已被廣泛的應(yīng)用到機(jī)械加工領(lǐng)域。而目前帶中心孔的超硬刀片有兩種形式，第一種就是帶 孔的密實(shí)體整體燒結(jié)超硬刀片，這種刀片制作復(fù)雜，并且刀片在使用過程中易在中心孔處 斷裂；第二種就是在硬質(zhì)合金基體上焊接超硬材料刀粒，這種方法刀片在加工過程中會因 為切削熱太大而產(chǎn)生刀頭脫落現(xiàn)象，并且刀片焊接制作過程工序繁多，設(shè)備投入大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是傳統(tǒng)的超硬刀片制作結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易斷裂、設(shè)備投入大， 提供一種工藝簡單、耐磨損、設(shè)備投資小的帶中心孔的超硬刀片及制備方法。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：一種帶中心孔的超硬刀片，包括中心 孔和基體，所述的基體上燒結(jié)有燒結(jié)體。
[0005] 所述的基體上燒結(jié)的燒結(jié)體，為基體通過過渡層與燒結(jié)體燒結(jié)連接。
[0006] 所述的燒結(jié)體是超硬材料粉末燒結(jié)體；所述的過渡層是銅過渡層或碳氮化鈦過渡 層。
[0007] -種帶中心孔的超硬刀片制備方法，它包括以下步驟：1、將帶中心孔的硬質(zhì)合金 刀片或金屬陶瓷刀片制成所需的形狀作為基體；2、在基體需要燒結(jié)連接的部位涂抹一層過 渡層；3、將帶有過渡層的基體放入相應(yīng)的超硬刀片型腔中，超硬刀片型腔為金屬型腔，在超 硬刀片型腔內(nèi)對應(yīng)基體缺失的各部位裝填預(yù)先準(zhǔn)備的超硬材料粉末，并壓實(shí)，密封；4、將超 硬刀片型腔裝入由混合粉末制成的混合粉末模具中；5、將混合粉末模具放入石墨加熱管 中，再與葉臘石組裝后放入金剛石六面頂壓機(jī)中，在高溫高壓下采用燒結(jié)工藝制成超硬刀 片。
[0008] 所述的燒結(jié)工藝是在壓力4-8Gpa、溫度1300-180(TC的條件下進(jìn)行，燒結(jié)時(shí)間為 10_20min。
[0009] 所述的過渡層是銅過渡層或碳氮化鈦過渡層。
[0010] 所述的超硬材料粉末包括重量份為50-90份的金剛石或立方氮化硼微粉、重量份 為5-50份的金屬粉末、重量份為5-50份陶瓷顆粒和陶瓷晶須。。
[0011] 所述的混合粉末模具是由以下原料制成：烙點(diǎn)范圍為800-1000°C的低烙點(diǎn)物質(zhì) 氯化鈉，熔點(diǎn)范圍為1000-1800°C的高熔點(diǎn)物質(zhì)氧化鎂和氧化鋁和白云石。
[0012] 所述的氯化鈉、氧化鎂、氧化鋁和白云石的重量份分別是5-40份、5-30份、10-40 份、30-70 份。
[0013] 所述的混合粉末模具6的低熔點(diǎn)物質(zhì)還包括重量份為0-30份的氟化鈉，0-20份的 氟化鉀,0-30份的冰晶石；高熔點(diǎn)物質(zhì)還包括重量份為0-30的氧化鈣，0-15的氟化鎂。
[0014] 采用上述結(jié)構(gòu)的帶中心孔的超硬刀片及其制備方法，工藝簡單，設(shè)備投資小，生產(chǎn) 出的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單、不易斷裂、耐磨損。
【附圖說明】
[0015] 圖1是帶中心孔的正方形超硬刀片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖2是帶中心孔的菱形超硬刀片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖3是帶中心孔的六邊形超硬刀片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖4是帶中心孔的圓形超硬刀片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖5是制作帶中心孔的多邊形超硬刀片的工裝結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 如圖1至圖4所示，帶中心孔的超硬刀片包括中心孔54和基體5,所述的基體5上 燒結(jié)有燒結(jié)體8。
[0021] 所述的基體5上燒結(jié)的燒結(jié)體8,為基體5通過過渡層9與燒結(jié)體8燒結(jié)連接?；?體5為硬質(zhì)合金刀片基體或金屬陶瓷刀片基體；硬質(zhì)合金刀片或金屬陶瓷刀片形狀有正方 形、三角形、各種角度的菱形、六邊形、八邊形等多邊形以及圓形。
[0022] 所述的燒結(jié)體8是超硬材料粉末燒結(jié)體；所述的過渡層9是銅過渡層或碳氮化鈦 過渡層。過渡層9的材料也可以是銅、鈦、鎢、鎳、鑰、鋁、氮化鈦、碳氮化鈦、氮化鋁、碳化鎢、 碳化鈦等中的一種或至少兩種物質(zhì)混合而成；過渡層各組分的重量份為：60-100份的銅， 40- 80份的鈦，0-40份的鎢，0-20份的鎳，0-20份的鑰，10-50份的鋁，10-50份的氮 化鈦，50-80份的碳氮化鈦，30-60份的氮化鋁，0-30份的碳化鎢，0-20份的碳化鈦，其 過渡層各組分的重量份的具體實(shí)施例見表1 ;過渡層9的作用在于加速基體5和超硬材料 粉末燒結(jié)體之間物質(zhì)擴(kuò)散融合，提高結(jié)合強(qiáng)度。
[0023] 如圖5所示，帶中心孔的超硬刀片制備方法包括以下步驟：1、將帶中心孔的硬質(zhì) 合金刀片或金屬陶瓷刀片制成所需的形狀作為基體5 ;2、在基體5需要燒結(jié)連接的部位涂 抹一層過渡層9 ;3、將帶有過渡層9的基體5放入相應(yīng)的超硬刀片型腔2中，超硬刀片型腔 2為金屬型腔，在超硬刀片型腔2內(nèi)對應(yīng)基體5缺失的各部位裝填預(yù)先準(zhǔn)備的超硬材料粉末 4,并壓實(shí)，密封；4、將超硬刀片型腔2裝入由混合粉末制成的混合粉末模具6中；5、將混合 粉末模具6放入石墨加熱管3中，再與葉臘石1組裝后放入金剛石六面頂壓機(jī)中，在高溫高 壓下采用燒結(jié)工藝制成超硬刀片，加熱管起到加熱作用，葉臘石起到隔熱、絕緣作用。
[0024] 所述的燒結(jié)工藝是在壓力4-8Gpa、溫度1300-180(TC的條件下進(jìn)行，燒結(jié)時(shí)間為 10_20min。
[0025] 所述的過渡層9是混合粉末材料過渡層。
[0026] 所述的超硬材料粉末4包括：重量份50- 90份的金剛石或立方氮化硼微粉，粉末 粒度1-25um;重量份為5-50份的金屬粉末，粒度小于15um，金屬是Ni、Si、V、Al、Ti、Co、 Cr、Mo、W中的一種或至少兩種粉末，各組分的重量份為60- 95份Ni，50-80份Si，0-20 份V，60-100 份A1，50-90 份Ti，50-90 份Co，0-30 份Cr，0-20 份Mo，40-80 份W，金 屬粉末各組分重量份的具體實(shí)施例見表2 ;重量份為5-50份陶瓷顆粒和陶瓷晶須，粒度小 于lOum，陶瓷晶須長徑比大于20,陶瓷顆粒是氮化鋁、碳化鈦、氮化鈦、碳氮化鈦、碳化鎢、 碳化硅、氧化鋁等中的一種或至少兩種物質(zhì)，各組分的重量份為：氮化鋁〇 - 98份，碳化鈦 0-100份，氮化鈦0-98份，碳氮化鈦0-100份，碳化鎢0-100份，碳化硅0-90份，氧化 鋁0-90份，陶瓷顆粒各組分重量份的具體實(shí)施例見表3 ;陶瓷晶須是碳化硅晶須、氮化硅 晶須、氧化鋁晶須、碳纖維中的一種或至少兩種物質(zhì)，各組分的重量份為：碳化硅晶須70- 100份，氮化硅晶須60-100份，氧化鋁晶須0-50份，碳纖維0-30份，陶瓷晶須各組分重 量份的具體實(shí)施例見表4。
[0027] 所述的混合粉末模具6是由以下原料制成：熔點(diǎn)范圍為800-1000°C的低熔點(diǎn)物質(zhì) 氯化鈉，熔點(diǎn)范圍為1000-1800°C的高熔點(diǎn)物質(zhì)氧化鎂和氧化鋁和白云石。低熔點(diǎn)物質(zhì)保證 合成腔體內(nèi)壓力場更加均勻，大大提高合成穩(wěn)定性；高熔點(diǎn)物質(zhì)使模具在高溫下仍然具有 較高的強(qiáng)度，保證合成穩(wěn)定性；白云石在溫度1300-1500°C下會發(fā)生特殊相變，體積變大， 在一定程度上彌補(bǔ)了材料燒結(jié)后因體積收縮而造成的壓力下降。所述的氯化鈉、氧化鎂、氧 化鋁和白云石的重量份分別是5-40份、5-30份、10-40份、30-70份；所述的混合粉末模具6 的低熔點(diǎn)物質(zhì)還包括重量份為0-30份的氟化鈉，0-20份的氟化鉀，0-30份的冰晶石；高熔 點(diǎn)物質(zhì)還包括重量份為0-30的氧化鈣，0-15的氟化鎂?；旌戏勰┠＞吒鹘M分重量份的具體 實(shí)施例見表5。
[0028] 表1:過渡層各組分的重量份的具體實(shí)施例
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種帶中心孔的超硬刀片，包括帶中心孔（54)的基體（5)，其特征在于：所述的基體 (5)周邊上設(shè)有燒結(jié)體（8)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶中心孔的超硬刀片，其特征在于：所述的燒結(jié)體（8)通過過 渡層（9)燒結(jié)在基體（5)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶中心孔的超硬刀片，其特征在于：所述的燒結(jié)體（8)是超硬 材料粉末燒結(jié)體；所述的過渡層（9)是銅過渡層或碳氮化鈦過渡層。
4. 一種帶中心孔的超硬刀片的制備方法，它包括以下步驟：1、將帶中心孔的硬質(zhì)合金 刀片或金屬陶瓷刀片制成所需的形狀作為基體（5);2、在基體（5)需要燒結(jié)連接的部位涂抹 一層過渡層（9) ;3、將帶有過渡層（9)的基體（5)放入相應(yīng)的超硬刀片型腔（2)中，超硬刀 片型腔（2)為金屬型腔，在超硬刀片型腔（2)內(nèi)對應(yīng)基體（5)缺失的各部位裝填預(yù)先準(zhǔn)備的 超硬材料粉末（4)，并壓實(shí)，密封；4、將超硬刀片型腔（2)裝入由混合粉末制成的混合粉末 模具（6)中；5、上述混合粉末模具（6)放入石墨加熱管（3)中，再與葉臘石（1)組裝后放入 金剛石六面頂壓機(jī)中，在高溫高壓下采用燒結(jié)工藝制成超硬刀片。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶中心孔的超硬刀片制備方法，其特征在于：所述的燒結(jié)工 藝是在壓力4-8Gpa、溫度1300-1800°C的條件下進(jìn)行，燒結(jié)時(shí)間為10_20min。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的帶中心孔的超硬刀片制備方法，其特征在于：所述的過 渡層（9 )是銅過渡層或碳氮化鈦過渡層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的帶中心孔的超硬刀片制備方法，其特征在于：所述的超硬材 料粉末（4)包括重量份為50-90份的金剛石或立方氮化硼微粉、重量份為5-50份的金屬粉 末、重量份為5-50份陶瓷顆粒和陶瓷晶須。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶中心孔的超硬刀片制備方法，其特征在于：所述的混合粉 末模具（6)是由以下原料制成：熔點(diǎn)范圍為800-1000°C的低熔點(diǎn)物質(zhì)氯化鈉，熔點(diǎn)范圍為 1000-1800°C的高熔點(diǎn)物質(zhì)氧化鎂和氧化鋁和白云石。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的帶中心孔的超硬刀片制備方法，其特征在于：所述的氯化鈉、 氧化鎂、氧化鋁和白云石的重量份分別是5-40份、5-30份、10-40份、30-70份。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的帶中心孔的超硬刀片制備方法，其特征在于：所述的混合粉 末模具6的低熔點(diǎn)物質(zhì)還包括重量份為0-30份的氟化鈉，0-20份的氟化鉀，0-30份的冰晶 石；高熔點(diǎn)物質(zhì)還包括重量份為0-30的氧化鈣,0-15的氟化鎂。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶中心孔的超硬刀片及制備方法，具體涉及一種把刀片作為基體材料通過燒結(jié)工藝制成的帶中心孔的超硬刀片及制備方法。要解決的技術(shù)問題是傳統(tǒng)的超硬刀片制作結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易斷裂、設(shè)備投入大。本發(fā)明包括中心孔和基體，所述的基體上燒結(jié)有燒結(jié)體。它包括以下步驟：1、將帶中心孔的刀片制成所需的形狀作為基體；2、在基體上涂抹過渡層；3、將基體放入超硬刀片型腔中，裝填預(yù)先準(zhǔn)備的超硬材料粉末；4、將超硬刀片型腔裝入混合粉末模具中；5、將混合粉末模具放入石墨加熱管中，再與葉臘石組裝后放入金剛石六面頂壓機(jī)中，燒結(jié)。本發(fā)明構(gòu)造合理，工藝簡單，設(shè)備投資小，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單、不易斷裂、耐磨損。
【IPC分類】B22F7-06, B23B27-00
【公開號】CN104551038
【申請?zhí)枴緾N201310501336
【發(fā)明人】劉書鋒, 崔衛(wèi)民
【申請人】鄭州博特硬質(zhì)材料有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月23日