一種超硬復(fù)合磨料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種超硬復(fù)合磨料及其制備方法，該超硬復(fù)合磨料由以下重量百分比的組分組成：立方氮化硼和/或金剛石10%～90%，添加劑10%～90%；其中，添加劑為氧化物、氮化物、碳化物、碳氮化物、氮鋁化物、石榴石、摻雜金屬中的任意一種或其組合。本發(fā)明的超硬復(fù)合磨料，將立方氮化硼和/或金剛石與氧化物、氮化物、碳化物、碳氮化物、氮鋁化物、石榴石、摻雜金屬中的任意一種或其組合進(jìn)行復(fù)配，所得復(fù)合磨料具有較高的硬度和韌性，磨削能力強(qiáng)、效率高；具有良好的耐磨性、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性，使用壽命長(zhǎng)；同時(shí)，使用該磨料加工過(guò)程中揚(yáng)塵少，避免了對(duì)環(huán)境空氣的污染；適用于金屬切割、打磨等加工過(guò)程。
【專(zhuān)利說(shuō)明】 一種超硬復(fù)合磨料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超硬復(fù)合材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種超硬復(fù)合磨料，同時(shí)還涉及一種超硬復(fù)合磨料的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]磨料是一種具有高硬度和一定機(jī)械強(qiáng)度的顆粒材料，用于制造磨具或直接用于研磨和拋光。磨料在工業(yè)上應(yīng)用非常廣泛，特別是加工高精度或低粗糙度的零件或較硬的零件時(shí)，磨料和磨具是必不可少的。一般來(lái)說(shuō)，磨料具有以下基本特性:1)較高的硬度，磨料的硬度必須高于被加工對(duì)象的硬度；2)適度的抗破碎性及自銳性；3)良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。
[0003]目前，金屬的切割、打磨都是使用普通的磨料，如剛玉、碳化硅等制成的切割、打磨工具進(jìn)行切斷、拋光。傳統(tǒng)的普通磨料制成的切割、打磨工具，存在使用壽命極短、加工效率低的問(wèn)題，在金屬加工過(guò)程中，經(jīng)常需要停機(jī)對(duì)切割、打磨工具進(jìn)行更換，生產(chǎn)效率較低；力口工過(guò)程中粉塵污染嚴(yán)重，不利于工人的健康；同時(shí)，對(duì)制造工具的原料礦產(chǎn)資源也是一種極大的浪費(fèi)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種超硬復(fù)合磨料，解決現(xiàn)有金屬切割、打磨用磨料使用壽命短、加工效率低的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種超硬復(fù)合磨料的制備方法。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種超硬復(fù)合磨料，由以下重量百分比的組分組成:立方氮化硼和/或金剛石10%?90%，添加劑10%?90% ;其中，添加劑為氧化物、氮化物、碳化物、碳氮化物、氮鋁化物、石榴石、摻雜金屬中的任意一種或其組合。
[0007]所述氧化物為剛玉、氧化鋯、氧化鈰中的任意一種或其組合。
[0008]所述氮化物為氮化硅、氮化鋁、氮化鈦中的任意一種或其組合。
[0009]所述碳化物為碳化硅、碳化鈦、碳化鎢中的任意一種或其組合。
[0010]所述碳氮化物為碳氮化鈦。
[0011 ] 所述氮鋁化物為氮鋁化鈦。
[0012]所述摻雜金屬為鈷、鎢、鎳、銅、鋁、鈦、稀土金屬中的任意一種或其組合。所述稀土金屬為釔、釹、鑭中的任意一種或組合。
[0013]所述立方氮化硼為粒度為0.0001?1mm的粉體；所述金剛石為粒度為0.0001?1mm的粉體；所述添加劑為粒度為0.0001?1mm的粉體。
[0014]一種上述的超硬復(fù)合磨料的制備方法，包括下列步驟:
[0015]1)取立方氮化硼和/或金剛石、添加劑混合，制成復(fù)合粉體；
[0016]2)將步驟1)所得復(fù)合粉體在3萬(wàn)?5萬(wàn)個(gè)大氣壓、1200?1900°C條件下合成，即得所述超硬復(fù)合磨料。
[0017]所述合成為高溫高壓燒結(jié)工藝。所述燒結(jié)的時(shí)間為10?20min。
[0018]所述超硬復(fù)合磨料的粒度為0.001?3mm，單顆粒靜壓強(qiáng)度為1?100kg。
[0019]本發(fā)明的超硬復(fù)合磨料，合成的形狀為規(guī)則形狀如三角形、菱形、方形、等積形等，也可為可用的不規(guī)則形狀。
[0020]本發(fā)明的超硬復(fù)合磨料，將立方氮化硼和/或金剛石與氧化物、氮化物、碳化物、碳氮化物、氮鋁化物、石榴石、摻雜金屬中的任意一種或其組合進(jìn)行復(fù)配，所得復(fù)合磨料具有較高的硬度和韌性，磨削能力強(qiáng)、效率高；具有良好的耐磨性、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性，使用壽命長(zhǎng)；相比于普通的剛玉磨料、碳化硅磨料，其在硬度和韌性，磨削能耐磨性、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性方面都極具競(jìng)爭(zhēng)力；同時(shí)，使用該磨料加工過(guò)程中揚(yáng)塵少，避免了對(duì)環(huán)境空氣的污染；適用于金屬切割、打磨等加工過(guò)程。
[0021]本發(fā)明的超硬復(fù)合磨料的制備方法，將復(fù)合粉體在高溫高壓條件下合成復(fù)合磨料，實(shí)現(xiàn)了超硬復(fù)合磨料的制備，所得復(fù)合磨料具有較高的硬度和韌性，磨削能力強(qiáng)、效率高；具有良好的耐磨性、熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性，使用壽命長(zhǎng)；本發(fā)明的制備方法，工藝簡(jiǎn)單，操作方便，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0023]實(shí)施例1
[0024]本實(shí)施例的超硬復(fù)合磨料，由以下重量百分比的組分組成:粒度為0.5?1 μ m的立方氮化硼30%，粒度為10?30 μ m的剛玉50%，粒度為10?30 μ m的氮化鋁10%，粒度為1?2 μ m的鋁粉10%。
[0025]本實(shí)施例的超硬復(fù)合磨料的制備方法，包括下列步驟:
[0026]1)取立方氮化硼、剛玉、氮化鋁、鋁粉混合，制成復(fù)合粉體；
[0027]2)將步驟1)所得復(fù)合粉體在5萬(wàn)個(gè)大氣壓、150(TC條件下燒結(jié)15min，即得所述超硬復(fù)合磨料。
[0028]所得超硬復(fù)合磨料的粒度為0.5?0.7mm,單顆粒靜壓強(qiáng)度為2?4kg。
[0029]實(shí)施例2
[0030]本實(shí)施例的超硬復(fù)合磨料，由以下重量百分比的組分組成:粒度為1?5μπι的立方氮化硼55%，粒度為10?20 μ m的剛玉25%，粒度為10?20 μ m的氮化鈦10%，粒度為1?2 μ m的鈷粉10%。
[0031]本實(shí)施例的超硬復(fù)合磨料的制備方法，包括下列步驟:
[0032]1)取立方氮化硼、剛玉、氮化鈦、鈷粉混合，制成復(fù)合粉體；
[0033]2)將步驟1)所得復(fù)合粉體在5.5萬(wàn)個(gè)大氣壓、1550°C條件下燒結(jié)15min，即得所述超硬復(fù)合磨料。
[0034]所得超硬復(fù)合磨料的粒度為0.7?0.9mm,單顆粒靜壓強(qiáng)度為4?7kg。
[0035]實(shí)施例3
[0036]本實(shí)施例的超硬復(fù)合磨料，由以下重量百分比的組分組成:粒度為1?5μπι的金剛石30%，粒度為10?20 μ m的剛玉25%，粒度為10?20 μ m的氮化鈦40%，粒度為1?2 μ m的鋁粉5%。
[0037]本實(shí)施例的超硬復(fù)合磨料的制備方法，包括下列步驟:
[0038]1)取金剛石、剛玉、氮化鈦、鋁粉混合，制成復(fù)合粉體；
[0039]2)將步驟1)所得復(fù)合粉體在5.5萬(wàn)個(gè)大氣壓、1550°C條件下燒結(jié)15min，即得所述超硬復(fù)合磨料。
[0040]所得超硬復(fù)合磨料的粒度為0.7?0.9mm,單顆粒靜壓強(qiáng)度為3?6kg。
[0041]實(shí)施例4
[0042]本實(shí)施例的超硬復(fù)合磨料，由以下重量百分比的組分組成:粒度為0.5?10 μ m的立方氮化硼30%，粒度為0.5?10 μ m的金剛石10%，粒度為10?300 μ m的氮化鈦35%，粒度為20?30 μ m的氮鋁化鈦20%，粒度為1?2 μ m的銅粉5%。
[0043]本實(shí)施例的超硬復(fù)合磨料的制備方法，包括下列步驟:
[0044]1)取立方氮化硼、金剛石、氮化鈦、氮鋁化鈦、銅粉混合，制成復(fù)合粉體；
[0045]2)將步驟1)所得復(fù)合粉體在6萬(wàn)個(gè)大氣壓、1650°C條件下燒結(jié)15min，即得所述超硬復(fù)合磨料。
[0046]所得超硬復(fù)合磨料的粒度為0.7?0.9mm,單顆粒靜壓強(qiáng)度為3?8kg。
[0047]實(shí)施例5
[0048]本實(shí)施例的超硬復(fù)合磨料，由以下重量百分比的組分組成:粒度為0.5?10 μ m的立方氮化硼30%，粒度為0.5?10 μ m的金剛石10%，粒度為10?300 μ m的氮化鈦35%，粒度為20?30 μ m的氮鋁化鈦20%，粒度為1?2 μ m的銅粉3%，粒度為1?2 μ m的鎢粉2%。
[0049]本實(shí)施例的超硬復(fù)合磨料的制備方法，包括下列步驟:
[0050]1)取立方氮化硼、金剛石、氮化鈦、氮鋁化鈦、銅粉、鎢粉混合，制成復(fù)合粉體；
[0051]2)將步驟1)所得復(fù)合粉體在6萬(wàn)個(gè)大氣壓、1650°C條件下燒結(jié)15min，即得所述超硬復(fù)合磨料。
[0052]所得超硬復(fù)合磨料的粒度為0.7?0.9mm,單顆粒靜壓強(qiáng)度為10?13kg。
[0053]實(shí)施例6
[0054]本實(shí)施例的超硬復(fù)合磨料，由以下重量百分比的組分組成:粒度為0.5?1 μ m的立方氮化硼90%，粒度為10?30 μ m的剛玉6%，粒度為10?30 μ m的氮化硅3%，粒度為1?2 μ m的鈷粉1%。
[0055]本實(shí)施例的超硬復(fù)合磨料的制備方法，包括下列步驟:
[0056]1)取立方氮化硼、剛玉、氮化硅、鈷粉混合，制成復(fù)合粉體；
[0057]2)將步驟1)所得復(fù)合粉體在5萬(wàn)個(gè)大氣壓、1500°C條件下燒結(jié)lOmin，即得所述超硬復(fù)合磨料。
[0058]所得超硬復(fù)合磨料的粒度為0.5?0.7mm,單顆粒靜壓強(qiáng)度為87?93kg。
[0059]實(shí)施例7
[0060]本實(shí)施例的超硬復(fù)合磨料，由以下重量百分比的組分組成:粒度為0.5?1 μ m的立方氮化硼90%，粒度為10?30 μ m的剛玉6%，粒度為10?30 μ m的氮化硅3%，粒度為1?2 μ m的鈷粉1%。
[0061]本實(shí)施例的超硬復(fù)合磨料的制備方法，包括下列步驟:
[0062]1)取立方氮化硼、剛玉、氮化硅、鈷粉混合，制成復(fù)合粉體；
[0063]2)將步驟1)所得復(fù)合粉體在5萬(wàn)個(gè)大氣壓、150(TC條件下燒結(jié)15min，即得所述超硬復(fù)合磨料。
[0064]所得超硬復(fù)合磨料的粒度為0.5?0.7mm,單顆粒靜壓強(qiáng)度為93?100kg。
[0065]實(shí)施例8
[0066]本實(shí)施例的超硬復(fù)合磨料，由以下重量百分比的組分組成:粒度為0.5?1 μ m的立方氮化硼90%，粒度為10?30 μ m的剛玉6%，粒度為10?30 μ m的氮化硅3%，粒度為1?2 μ m的鈷粉1%。
[0067]本實(shí)施例的超硬復(fù)合磨料的制備方法，包括下列步驟:
[0068]1)取立方氮化硼、剛玉、氮化硅、鈷粉混合，制成復(fù)合粉體；
[0069]2)將步驟1)所得復(fù)合粉體在5萬(wàn)個(gè)大氣壓、1500°C條件下燒結(jié)20min，即得所述超硬復(fù)合磨料。
[0070]所得超硬復(fù)合磨料的粒度為0.5?0.7mm,單顆粒靜壓強(qiáng)度為95?100kg。
[0071]實(shí)施例9
[0072]本實(shí)施例的超硬復(fù)合磨料，由以下重量百分比的組分組成:粒度為0.5?1 μ m的立方氮化硼10%，粒度為10?30 μ m的碳化硅60%，粒度為10?30 μ m的氮化鋁20%，粒度為1?2 μ m的銅粉9%，稀土釔1%。
[0073]本實(shí)施例的超硬復(fù)合磨料的制備方法，包括下列步驟:
[0074]1)取立方氮化硼、碳化硅、氮化鋁、銅粉、稀土釔混合，制成復(fù)合粉體；
[0075]2)將步驟1)所得復(fù)合粉體在5萬(wàn)個(gè)大氣壓、1500°C條件下燒結(jié)15min，即得所述超硬復(fù)合磨料。
[0076]所得超硬復(fù)合磨料的粒度為0.5?0.7mm,單顆粒靜壓強(qiáng)度為5?7kg。
【權(quán)利要求】
1.一種超硬復(fù)合磨料，其特征在于:由以下重量百分比的組分組成:立方氮化硼和/或金剛石10%?90%，添加劑10%?90% ;其中，添加劑為氧化物、氮化物、碳化物、碳氮化物、氮鋁化物、石榴石、摻雜金屬中的任意一種或其組合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超硬復(fù)合磨料，其特征在于:所述氧化物為剛玉、氧化鋯、氧化鈰中的任意一種或其組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超硬復(fù)合磨料，其特征在于:所述氮化物為氮化硅、氮化鋁、氮化鈦中的任意一種或其組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超硬復(fù)合磨料，其特征在于:所述碳化物為碳化硅、碳化鈦、碳化鎢中的任意一種或其組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超硬復(fù)合磨料，其特征在于:所述碳氮化物為碳氮化鈦。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超硬復(fù)合磨料，其特征在于:所述氮鋁化物為氮鋁化鈦。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超硬復(fù)合磨料，其特征在于:所述摻雜金屬為鈷、鎢、鎳、銅、鋁、鈦、稀土金屬中的任意一種或其組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超硬復(fù)合磨料，其特征在于:所述立方氮化硼為粒度為0.0001?Imm的粉體；所述金剛石為粒度為0.0001?Imm的粉體；所述添加劑為粒度為0.0001?Imm的粉體。
9.一種如權(quán)利要求1所述的超硬復(fù)合磨料的制備方法，其特征在于:包括下列步驟: 1)取立方氮化硼和/或金剛石、添加劑混合，制成復(fù)合粉體； 2)將步驟I)所得復(fù)合粉體在3萬(wàn)?5萬(wàn)個(gè)大氣壓、1200?190(TC條件下合成，即得所述超硬復(fù)合磨料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的超硬復(fù)合磨料的制備方法，其特征在于:所述超硬復(fù)合磨料的粒度為0.001?3mm，單顆粒靜壓強(qiáng)度為I?100kg。
【文檔編號(hào)】C09K3/14GK104293291SQ201410010868
【公開(kāi)日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】李劍, 李和鑫 申請(qǐng)人:河南富耐克超硬材料股份有限公司