一種立方氮化硼復(fù)合材料及由其制備的螺桿和制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種立方氮化硼復(fù)合材料及由其制備的螺桿和制造方法，其中立方氮化硼復(fù)合材料由包括以下重量份的組份制成：不銹鋼粉末100份、立方氮化硼粉末10~60份、碳化三鐵粉末5~20份、燒結(jié)助劑2~10份，以上述立方氮化硼復(fù)合材料為原料經(jīng)過(guò)成型加工制造出螺桿。本發(fā)明提供的螺桿比普通不銹鋼螺桿更硬、更耐磨，使用壽命是普通不銹鋼螺桿的5~6倍，能夠長(zhǎng)期用于高填充的材料加工，同時(shí)本發(fā)明首次將碳化三鐵與立方氮化硼復(fù)合作為螺桿材料使用，拓寬了立方氮化硼和碳化三鐵的應(yīng)用領(lǐng)域。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種立方氮化硼復(fù)合材料及由其制備的螺桿和制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械制造領(lǐng)域，尤其涉及一種立方氮化硼復(fù)合材料及由其制備的螺桿和制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是高溫特種工程塑料的不斷問(wèn)世以及塑料加工行業(yè)不斷的發(fā)展，各種新型的塑料填料不斷被開(kāi)發(fā)出來(lái)，很多填料的硬度很高，對(duì)普通不銹鋼螺桿的磨損很大，嚴(yán)重影響了螺桿的使用壽命。
[0003]立方氮化硼的晶體結(jié)構(gòu)類(lèi)似金剛石，硬度略低于金剛石(金剛石的莫氏硬度為10，立方氮化硼的莫氏硬度為9.5)，常用作磨料和刀具材料，例如中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN102416602A公開(kāi)了一種立方氮化硼砂輪；中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN101712550A公開(kāi)了一種立方氮化硼超硬刀具，主要用于車(chē)削刀具。但立方氮化硼用來(lái)作為螺桿材料至今尚未見(jiàn)報(bào)道。 [0004]碳化三鐵具有斜方晶系的結(jié)構(gòu)，硬度較大，但目前其應(yīng)用較少，應(yīng)用領(lǐng)域窄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的目前各種新型的塑料填料硬度高造成對(duì)普通不銹鋼螺桿磨損大的問(wèn)題，本發(fā)明的第一目的是提供一種用于制造螺桿的立方氮化硼復(fù)合材料及由該復(fù)合材料制造的螺桿，該螺桿比普通不銹鋼螺桿更硬、更耐磨，使用壽命是普通螺桿的5飛倍，能夠長(zhǎng)期用于高填充的材料加工。
[0006]本發(fā)明的第二目的是提供一種由立方氮化硼復(fù)合材料制造的螺桿。
[0007]本發(fā)明的第三目的是提供上述立方氮化硼復(fù)合材料螺桿的制造方法。
[0008]本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種立方氮化硼復(fù)合材料，由包括以下重量份的組份制成:
不銹鋼粉末100份，
立方氮化硼粉末1(T60份，
碳化三鐵粉末5~20份，
燒結(jié)助劑2~10份。
[0009]優(yōu)選的，所述的不銹鋼粉末選自9Crl8MoV不銹鋼、38CrMoAl不銹鋼或SKH-9高速鋼中一種或幾種。
[0010]優(yōu)選的，所述的不銹鋼粉末的粒徑為500目~1000目；
所述的立方氮化硼粉末粒徑為100(T2000目；
所述的碳化三鐵粉末粒徑為1500目~2500目。
[0011]優(yōu)選的，所述的燒結(jié)助劑選自硼微粉、氧化鋁微粉中的一種或兩種。
[0012]優(yōu)選的，所述的硼微粉和氧化鋁微粉的粒徑均為12501500目，優(yōu)選的所述的硼微粉的純度大于或等于99.6%。
[0013]一種上述立方氮化硼復(fù)合材料制造的螺桿。[0014]一種上述立方氮化硼復(fù)合材料螺桿的制造方法，包括以下步驟:
A將立方氮化硼復(fù)合材料作為原料，按照一定的配比放入超硬合金罐中混合均勻，其中，立方氮化硼復(fù)合材料包括100重量份不銹鋼粉末，10^60重量份立方氮化硼粉末，5~20重量份碳化三鐵粉末，2~10重量份燒結(jié)助劑；
B將上述混合好的原料放入超硬合金組合塊合成腔體模具中進(jìn)行密封；
C將整個(gè)模具放入高溫下熱壓成型為螺桿，其中，熱壓成型壓力為12~20GPa，溫度為110(T2100°C，保壓時(shí)間為100~200秒；
D將熱壓成型好的螺桿進(jìn)行退火、淬火以及表面噴涂處理，即得到立方氮化硼復(fù)合材料螺桿。
[0015]優(yōu)選的，所述的步驟C中，熱壓成型壓力為14~18 GPa，溫度為130(Tl80(rC，保壓時(shí)間為120~180秒。
[0016]另一種上述立方氮化硼復(fù)合材料螺桿的制造方法，包括以下步驟:
A將立方氮化硼復(fù)合材料作為原料，按照一定的配比放入超硬合金罐中混合均勻，其中，立方氮化硼復(fù)合材料包括不銹鋼粉末100份，立方氮化硼粉末10飛0份，碳化三鐵粉末5~20份，燒結(jié)助劑2~10份；
B將上述混合好的原料放入超硬合金組合塊空心圓柱體腔體模具中進(jìn)行密封；
C將整個(gè)模具放入高溫下熱壓成型為圓柱體立方氮化硼復(fù)合材料，其中，熱壓成型壓力為12~20GPa，溫度為110(T210(TC，保壓時(shí)間為100~200秒；
D將熱壓成型好的圓柱體立 方氮化硼復(fù)合材料用削刀加工成型為螺桿；
E 將加工成型好的螺桿進(jìn)行退火、淬火以及表面噴涂處理，即得到立方氮化硼復(fù)合材料螺桿。
[0017]優(yōu)選的，所述的步驟C中，熱壓成型壓力為14~18 GPa，溫度為130(Tl80(rC，保壓時(shí)間為12(T180秒；所述的步驟D中，所述削刀為金剛石削刀。
[0018]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是:
1.本發(fā)明采用立方氮化硼復(fù)合材料作為制造螺桿的原料，可明顯提高螺桿的硬度和耐磨性，使得本發(fā)明的螺桿使用壽命是普通合金鋼螺桿的5飛倍；
2.本發(fā)明首次將碳化三鐵與立方氮化硼復(fù)合作為螺桿材料使用，拓寬了碳化三鐵的應(yīng)用領(lǐng)域。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，除特殊說(shuō)明外，實(shí)施例中各組份均為重量份。實(shí)施例中的測(cè)試項(xiàng)目均執(zhí)行相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，即洛氏硬度GB/T 230.3-2002，耐磨性能 GB/T 12444-2006。
[0020]實(shí)施例1
本實(shí)施例中，立方氮化硼復(fù)合材料包括:
100份目數(shù)為500目的9Crl8MoV不銹鋼粉末，15份目數(shù)為1000目的立方氮化硼粉末，5份目數(shù)為2000目的碳化三鐵粉末，3份目數(shù)為1250目、純度為99.8%的硼微粉，3份目數(shù)為1250目的氧化鋁粉末。
[0021]分別采用以下的方法制造螺桿:方法1:
A 將上述立方氮化硼復(fù)合材料作為原料，按照上述配比放入超硬合金罐中混合均
勻；
B將上述混合好的原料放入超硬合金組合塊合成腔體模具中進(jìn)行密封；
C 將整個(gè)模具放入高溫下熱壓成型為螺桿，其中，熱壓成型壓力為15GPa，溫度為1500°C，保壓時(shí)間為120秒；
D將熱壓成型好的螺桿進(jìn)行退火、淬火以及表面噴涂處理，即得到本實(shí)施例方法I制造的立方氮化硼復(fù)合材料螺桿。
[0022]方法2:
A 將上述立方氮化硼復(fù)合材料作為原料，按照上述配比放入超硬合金罐中混合均
勻；
B將上述混合好的原料放入超硬合金組合塊空心圓柱體腔體模具中進(jìn)行密封；
C將整個(gè)模具放入高溫下熱壓成型為圓柱體立方氮化硼復(fù)合材料，其中，熱壓成型壓力為15GPa，溫度為1500°C，保壓時(shí)間為120秒；
D將熱壓成型好的圓柱體立方氮化硼復(fù)合材料用金剛石削刀加工成型為螺桿；
E 將加工成型好的螺桿進(jìn)行退火、淬火以及表面噴涂處理，即得到本實(shí)施例方法2制造的立方氮化硼復(fù)合材料螺桿。
[0023]以上制造的立方氮化硼復(fù)合材料螺桿的硬度及耐磨性數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。
[0024]對(duì)比實(shí)施例1
螺桿原料為100份目數(shù)為500目的9Crl8MoV不銹鋼粉末。
[0025]分別對(duì)應(yīng)采用以下的方法制造螺桿:
方法1:
A將上述螺桿原料放入超硬合金組合塊合成腔體模具中進(jìn)行密封；
B 將整個(gè)模具放入高溫下熱壓成型為螺桿，熱壓成型壓力為15GPa，溫度為1500°C，保壓時(shí)間為120秒；
C將熱壓成型好的螺桿進(jìn)行退火、淬火以及表面噴涂處理，即得到本對(duì)比實(shí)施例方法I制造的螺桿。
[0026]方法2:
A將上述螺桿原料放入超硬合金組合塊空心圓柱體腔體模具中進(jìn)行密封；
B將整個(gè)模具放入高溫下熱壓成型為不銹鋼圓柱體，其中，熱壓成型壓力為15GPa，溫度為1500°C，保壓時(shí)間為120秒；
C將熱壓成型好的不銹鋼圓柱體用金剛石削刀加工成型為螺桿；
D 將加工成型好的螺桿進(jìn)行退火、淬火以及表面噴涂處理，即得到本對(duì)比實(shí)施例方法2制造的螺桿。
[0027]本對(duì)比實(shí)施例制造的螺桿的硬度及耐磨性數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。
[0028]實(shí)施例2
本實(shí)施例中，立方氮化硼復(fù)合材料包括:
100份目數(shù)為500目的38CrMoAl不銹鋼粉末，20份目數(shù)為1000目的立方氮化硼粉末，10份目數(shù)為2000目的碳化三鐵粉末，5份目數(shù)為1250目、純度為99.8%的硼微粉，3份目數(shù)為1250目的氧化鋁粉末。
[0029]分別采用以下的方法制造螺桿:
方法1:
A 將上述立方氮化硼復(fù)合材料作為原料，按照上述配比放入超硬合金罐中混合均
勻；
B將上述混合好的原料放入超硬合金組合塊合成腔體模具中進(jìn)行密封；
C 將整個(gè)模具放入高溫下熱壓成型為螺桿，其中，熱壓成型壓力為16GPa，溫度為1550°C，保壓時(shí)間為130秒；
D將熱壓成型好的螺桿進(jìn)行退火、淬火以及表面噴涂處理，即得到本實(shí)施例方法I制造的立方氮化硼復(fù)合材料螺桿。
[0030]方法2:
A 將上述立方氮化硼復(fù)合材料作為原料，按照上述配比放入超硬合金罐中混合均
勻；
B將上述混合好的原料 放入超硬合金組合塊空心圓柱體腔體模具中進(jìn)行密封；
C將整個(gè)模具放入高溫下熱壓成型為圓柱體立方氮化硼復(fù)合材料，其中，熱壓成型壓力為16GPa，溫度為1550°C，保壓時(shí)間為130秒；
D將熱壓成型好的圓柱體立方氮化硼復(fù)合材料用金剛石削刀加工成型為螺桿；
E 將加工成型好的螺桿進(jìn)行退火、淬火以及表面噴涂處理，即得到本實(shí)施例方法2制造的立方氮化硼復(fù)合材料螺桿。
[0031]以上制造的立方氮化硼復(fù)合材料螺桿的硬度及耐磨性數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。
[0032]對(duì)比實(shí)施例2
螺桿原料為100份目數(shù)為500目的38CrMoAl不銹鋼粉末。
[0033]分別對(duì)應(yīng)采用以下的方法制造螺桿:
方法1:
A將上述螺桿原料放入超硬合金組合塊合成腔體模具中進(jìn)行密封；
B 將整個(gè)模具放入高溫下熱壓成型為螺桿，熱壓成型壓力為16GPa，溫度為1550°C，保壓時(shí)間為130秒；
C將熱壓成型好的螺桿進(jìn)行退火、淬火以及表面噴涂處理，即得到本對(duì)比實(shí)施例方法I制造的螺桿。
[0034]方法2:
A將上述螺桿原料放入超硬合金組合塊空心圓柱體腔體模具中進(jìn)行密封；
B將整個(gè)模具放入高溫下熱壓成型為不銹鋼圓柱體，其中，熱壓成型壓力為16GPa，溫度為1550°C，保壓時(shí)間為130秒；
C將熱壓成型好的不銹鋼圓柱體用金剛石削刀加工成型為螺桿；
D 將加工成型好的螺桿進(jìn)行退火、淬火以及表面噴涂處理，即得到本對(duì)比實(shí)施例方法2制造的螺桿。
[0035]本對(duì)比實(shí)施例制造的螺桿的硬度及耐磨性數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。
[0036]表1實(shí)施例f 2及對(duì)比實(shí)施例f 2硬度及耐磨性
【權(quán)利要求】
1.一種立方氮化硼復(fù)合材料，其特征在于，由包括以下重量份的組份制成: 不銹鋼粉末100份， 立方氮化硼粉末10~60份， 碳化三鐵粉末5~20份， 燒結(jié)助劑2~10份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立方氮化硼復(fù)合材料，其特征在于，所述的不銹鋼粉末選自9Crl8MoV不銹鋼、38CrMoAl不銹鋼或SKH-9高速鋼中一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的立方氮化硼復(fù)合材料，其特征在于，所述的不銹鋼粉末的粒徑為500目~1000目； 所述的立方氮化硼粉末粒徑為100(T2000目； 所述的碳化三鐵粉末粒徑為1500目~2500目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立方氮化硼復(fù)合材料，其特征在于，所述的燒結(jié)助劑選自硼微粉、氧化鋁微粉中的一種或兩種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的立方氮化硼復(fù)合材料，其特征在于，所述的硼微粉和氧化鋁微粉的粒徑均為12501500目，所述的硼微粉的純度大于或等于99.6%。
6.一種權(quán)利要求f 5中任一項(xiàng)所述的立方氮化硼復(fù)合材料制造的螺桿。
7.—種權(quán)利要求6中所述的立方氮化硼復(fù)合材料螺桿的制造方法，其特征在于，包括以下步驟: A將立方氮化硼復(fù)合材料作為原料，按照一定的配比放入超硬合金罐中混合均勻，其中，立方氮化硼復(fù)合材料包括100重量份不銹鋼粉末，10^60重量份立方氮化硼粉末，5~20重量份碳化三鐵粉末，2~10重量份燒結(jié)助劑； B將上述混合好的原料放入超硬合金組合塊合成腔體模具中進(jìn)行密封； C 將整個(gè)模具放入高溫下熱壓成型為螺桿，其中，熱壓成型壓力為12~20GPa，溫度為110(T2100°C，保壓時(shí)間為100~200秒； D 將熱壓成型好的螺桿進(jìn)行退火、淬火以及表面噴涂處理，即得到立方氮化硼復(fù)合材料螺桿。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的立方氮化硼復(fù)合材料螺桿的制造方法，其特征在于，所述的步驟C中，熱壓成型壓力為14~18 GPa，溫度為130(Tl80(TC，保壓時(shí)間為120~180秒。
9.一種權(quán)利要求6中所述的立方氮化硼復(fù)合材料螺桿的制造方法，其特征在于，包括以下步驟: A將立方氮化硼復(fù)合材料作為原料，按照一定的配比放入超硬合金罐中混合均勻，其中，立方氮化硼復(fù)合材料包括不銹鋼粉末100份，立方氮化硼粉末10飛0份，碳化三鐵粉末5~20份，燒結(jié)助劑2~10份； B將上述混合好的原料放入超硬合金組合塊空心圓柱體腔體模具中進(jìn)行密封； C將整個(gè)模具放入高溫下熱壓成型為圓柱體立方氮化硼復(fù)合材料，其中，熱壓成型壓力為12~20GPa，溫度為110(T210(TC，保壓時(shí)間為100~200秒； D將熱壓成型好的圓柱體立方氮化硼復(fù)合材料用削刀加工成型為螺桿； E 將加工成型好的螺桿進(jìn)行退火、淬火以及表面噴涂處理，即得到立方氮化硼復(fù)合材料螺桿。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的立方氮化硼復(fù)合材料螺桿的制造方法，其特征在于，所述的步驟C中，熱壓成型壓力為14~18 GPa，溫度為130(Tl80(TC，保壓時(shí)間為120~180秒； 所述的步驟D中，所述削刀為 金剛石削刀。
【文檔編號(hào)】C22C33/02GK103805834SQ201210440180
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月7日
【發(fā)明者】楊桂生, 俞飛, 孫利明 申請(qǐng)人:合肥杰事杰新材料股份有限公司