专利名称：整体多晶立方氮化硼超高压烧结密实体刀具及其制造方法 立方氮化硼具有的硬度和导热性接近金刚石并具有与黑色金属的反应能力较金刚石低的优异性能，因此，人们从提高工作效率和降低安装费用的角度考虑，在加工难切削黑色金属材料时，采用含这种刀具替代磨具或加工工具及胶结碳化物或金属陶瓷刀具。用于制备刀具的立方氮化硼烧结密实体是一种包含立方氮化硼颗粒和粘结剂的烧结密实体，一般可粉成下列两种类型(1)在耐磨性和强度方面均衡的烧结密实体主要用来加工硬质钢，这种烧结密实体包含30-80％(体积)立方氮化硼颗粒，所述立方氮化硼是通过粘结剂粘结在一起的，粘结剂主要由Ti型陶瓷例如TiN、TiC、TiCN等组成。(2)在导热性和强度方面性能优异的烧结密实体，主要用来加工铸铁这种烧结密实体包含80-90％(体积)的立方氮化硼颗粒，立方氮化硼颗粒被直接地粘结在一起，粘结剂主要由Al化合物或Co化合物组成。但是，立方氮化硼颗粒存在的缺点是具有龟裂性，使用寿命短。为了提高立方氮化硼烧结密实体的耐磨强度和断裂强度，人们提出了一种生产方法，在立方氮化硼烧结密实体上涂覆一层TiN、TiCN、TiAlN等材料的膜。例如，公开的ZL01142529和ZL01142530；但是，这种涂覆膜常常剥离，并且涂覆膜也常常损坏，造成工作时使用寿命缩短。
本发明的目的，是提供一种既能防止立方氮化硼颗粒龟裂，又能延长立方氮化硼刀具使用寿命的整体多晶立方氮化硼超高压烧结密实体刀具。本发明是这样实现的，整体多晶立方氮化硼超高压烧结密实体的刀具材料，它含有75％～85％重量的立方氮化硼微粉，10％～15％重量的IIIV和IIIA族金属合金微粉，5％～10％重量的陶瓷微粉添加剂。
所述立方氮化硼微粉粒度为10～38μm，合金微粉粒度小于等于15μm，陶瓷微粉添加剂粒度小于等于10μm。
所述立方氮化硼微粉粒度最优选为20～28μm，合金微粉粒度最优选为小于等于10μm，陶瓷微粉添加剂粒度最优选为小于等于5μm。
所述IIIV和IIIA族金属合金微粉为钴铝合金微粉，陶瓷微粉添加剂为TiC+Al2O3+TiN+AlB微粉。
钴铝合金微粉中，钴占2～3％重量；陶瓷微粉添加剂中各成分重量为TiC占3～5％，Al2O3占10～20％，TiN占30～35％，AlB占25～57％。
制造整体多晶立方氮化硼超高压烧结密实体刀具的方法是①将刀具原料置入模具；②将模具置入超高压合成体中，形成超高压组装块；③将刀具原料加压6～8.5GPa，加温1300～1800℃，时间60～90秒。
还可以将刀具原料加压6.5～7.5GPa，加温1500～1600℃，时间70～80秒。
所述模具为石墨模具，石墨模具由石墨封闭。
本发明由于改变了粘接材料，使得粘接性能更好；由于立方氮化硼是微粉，有效防止了多晶立方氮化硼颗粒具有龟裂的缺点，延长了使用寿命；由于是整体超高压烧结，即克服了涂覆膜易磨损的缺陷，又克服了整体多晶立方氮化硼烧结密实体与其它材料复合而存在的结合缺陷。另外，采用本发明制备的整体多晶立方氮化硼超高压烧结密实体刀具的实用效果试验的切削参数如此之高，切削效果如此之好是前所未有的。


图1是实施本发明结构示意图。

材料配方175％重量的多晶立方氮化硼微粉，15％重量的钴铝合金微粉，10％重量的陶瓷微粉添加剂。
材料配方285％重量的多晶立方氮化硼微粉，10％重量的钴铝合金微粉，5％重量的陶瓷微粉添加剂。
材料配方380％重量的多晶立方氮化硼微粉，12％重量的钴铝合金微粉，8％重量的陶瓷微粉添加剂。
上述微粉(1)钴铝合金微粉中，钴占2％重量，铝占98％重量；陶瓷微粉添加剂中TiC占3％重量，Al2O3占10％重量，TiN占30％重量，AlB占57％重量。
(2)钴铝合金微粉中，钴占3％重量，铝占97％重量；陶瓷微粉添加剂中TiC占3％重量，Al2O3占15％重量，TiN占50％重量，AlB占32％重量。
(3)钴铝合金微粉中，钴占2％重量，铝占98％重量；陶瓷微粉添加剂中TiC占4％重量，Al2O3占20％重量，TiN占35％重量，AlB占41％重量。
(4)钴铝合金微粉中，钴占2.5％重量，铝占97.5％重量；陶瓷微粉添加剂中TiC占5％重量，Al2O3占15％重量，TiN占32％重量，AlB占48％重量。
(5)钴铝合金微粉中，钴占2.5％重量，铝占97.5％重量；陶瓷微粉添加剂中TiC占5％重量，Al2O3占20％重量，TiN占50％重量，AlB占25％重量。上述微粉粒度①多晶立方氮化硼微粉粒度为28μm，合金粉粒度为10μm，陶瓷添加剂粒度为5μm。
②多晶立方氮化硼微粉粒度为24μm，合金粉粒度为6μm，陶瓷添加剂粒度为4μm。
③多晶立方氮化硼微粉粒度为20μm，合金粉粒度为4μm，陶瓷添加剂粒度为3μm。
④多晶立方氮化硼微粉粒度为10μm，合金粉粒度为3μm，陶瓷添加剂粒度为2μm。
⑤多晶立方氮化硼微粉粒度为38μm，合金粉粒度为15μm，陶瓷添加剂粒度为10μm。
以制造整体多晶立方氮化硼超高压烧结密实体SNMN120412刀具的方法为例，根据刀片的实际尺寸要求，选用合适的模具。模具材料采用高纯，高强度石墨。
如图1所示(1)、毛坯表面保留0.5mm以上的加工余量，因此毛坯尺寸不小于13.7×13.7×5.8(mm)(2)、考虑刀具原料具备1.2左右的收缩比，模具3腔体尺寸不小于16×16×7(mm)。
(3)、将上述研混好的刀具原料2放入内孔16×16×7(mm)的圆柱模具3内，模具外径尺寸Φ25～27mm，模具端面采用石墨片1封固。
(4)、刀具原料被封固后装入叶腊石4形成的超高压合成体中。图中5为金属片，6为导电线圈。
(5)、按图1组装完成后，放入铰链式6×800吨金刚石压机，采用下述工艺合成；压力8GPa；温度1600℃；时间80秒。
上述条件也可以是压力7GPa；温度1500℃；时间70秒。
上述条件也可以是压力7.5GPa；温度1550℃；时间75秒。
上述条件也可以是压力8GPa；温度1600℃；时间80秒。
上述条件也可以是压力8.5GPa；温度1600℃；时间60秒。
上述条件也可以是压力6GPa；温度1300℃；时间90秒。
采用上述配方及制造方法制备的整体多晶立方氮化硼超高压烧结密实体刀具的实用效果试验。
刀具规格为SNMN120412(1)加工高Cr铸铁材料HRC60～65，工件为渣浆泵叶轮，断续切削，而且切削层表面夹渣及内含砂眼，切削参数为v＝90m/min，ap＝6mm，f＝0.35mm/rev，单刃连续切削50粉钟，刀具元崩刃，切削过程无噪音。
(2)加工高锰钢材料ZGMn13A，断续切削，而且切削层表面夹渣，内含砂眼，切削参数为v＝48m/min，ap＝6mm，f＝0.28mm/rev，单刃连续切削4小时，刀具无崩刃，刀具的后刀面有轻微磨损，切削过程无噪音。


本发明涉及一种改进型材料的刀具及其制造方法。采用包括整体多晶立方氮化硼超高压烧结密实体刀具的材料，它含有75％～85％重量的多晶立方氮化硼微分，10％～ 15％重量的IIIV和IIIA族金属合金微分，5％～10％重量的陶瓷微分添加剂。及制造整体多晶立方氮化硼超高压烧结密实体刀具的方法，就是①将刀具原料置入模具；②将模具置入超高压合成胶体中，形成超高压组装块；③将刀具原料加压6～8.5GPa，加温1300～1800℃，时间60～90秒。采用本发明制备的整体多晶立方氮化硼超高压烧结密实体刀具的实用效果试验的切削参数如此之高，切削效果如此之好是前所未有的。