立方氮化硼表面復(fù)合處理方法、立方氮化硼磨粒、應(yīng)用

[0001] 本發(fā)明涉及材料表面處理技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種立方氮化硼表面復(fù)合處理方法、立方氮化硼磨粒、應(yīng)用。

[0002] 立方氮化硼作為一種人工合成的新型材料，具有很高的硬度，耐磨性好，還具有熱穩(wěn)定性和化學(xué)惰性，以及良好的透紅外形和較寬的禁帶寬度等優(yōu)異性能，在機(jī)械加工行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。

[0003] 其中，采用立方氮化硼制備的立方氮化硼磨具的磨削性能十分優(yōu)異，不僅能勝任難磨材料的加工，提高生產(chǎn)率，還能有效地提高工件的磨削質(zhì)量，因此，立方氮化硼對于磨削加工技術(shù)具有重要意義。

[0004] 但是，以上的技術(shù)方案在實(shí)際使用時(shí)存在以下不足：立方氮化硼單晶一般為不規(guī)則形狀，在用立方氮化硼為原料制作的砂輪等工具時(shí)，如果立方氮化硼表面未加處理，在砂輪工作過程中會造成立方氮化硼顆粒從砂輪上脫落現(xiàn)象發(fā)生，這樣不僅會造成立方氮化硼的浪費(fèi)，也降低了砂輪的使用壽命。

[0005] 本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種立方氮化硼表面復(fù)合處理方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的現(xiàn)有立方氮化硼磨具存在易發(fā)生立方氮化硼顆粒脫落現(xiàn)象的問題。

[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供如下技術(shù)方案：一種立方氮化硼表面復(fù)合處理方法，包括以下步驟：
1）將立方氮化硼中加入氫氧化鈉和氫氧化鉀混合均勻，再放入鈦合金鍋內(nèi)，然后將鈦合金鍋放入坩堝爐內(nèi)，溫度設(shè)定在300-400℃進(jìn)行保溫1-4 h，得到混合物料；
2）將上述鈦合金鍋內(nèi)的混合物料取出，用純凈水沖洗至中性，然后再將沖洗后的混合物料置于不銹鋼盤內(nèi)并放入超聲波清洗機(jī)內(nèi)進(jìn)行超聲清洗15-25min，烘干，得到清洗后的立方氮化硼，備用；
3）利用磁控濺射原理，在所述的清洗后的立方氮化硼表面磁控濺射以覆蓋一層鈦膜，得到覆蓋鈦膜的立方氮化硼；
4）在所述的覆蓋鈦膜的立方氮化硼表面利用化學(xué)沉積方法進(jìn)行鍍鎳（鍍一層鎳），得到立方氮化硼磨粒。

[0007] 本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種采用上述的立方氮化硼表面復(fù)合處理方法制備得到的立方氮化硼磨粒。

[0008] 本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種上述的立方氮化硼磨粒在磨具加工中的應(yīng)用。

[0009] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明實(shí)施例提供的立方氮化硼表面復(fù)合處理方法通過加熱、清洗、覆蓋鈦膜、鍍鎳等步驟得到立方氮化硼磨粒，可以使立方氮化硼磨粒與結(jié)合劑具有超強(qiáng)結(jié)合能力和胡侵性，使用此形狀的立方氮化硼制成的砂輪可以提高砂輪的使用壽命；另一方面，鍍鎳層的內(nèi)表面完整地緊密地包裹著立方氮化硼磨粒，使得鍍層與磨粒的機(jī)械結(jié)合強(qiáng)度遠(yuǎn)高于金屬或樹脂與磨料壓制成型的結(jié)合強(qiáng)度，與此同時(shí)，由于內(nèi)部鈦層金屬是以原子狀態(tài)沉積于立方氮化硼磨粒表面，與表面結(jié)合很緊密，所以在砂輪使用中基本不會造成立方氮化硼顆粒的脫落，可以大大提高立方氮化硼的有效性，提高了砂輪的壽命，降低了生產(chǎn)費(fèi)用，解決了現(xiàn)有立方氮化硼磨具存在易發(fā)生立方氮化硼顆粒脫落現(xiàn)象的問題，具有廣闊的市場前景。

[0010] 圖1為本發(fā)明一實(shí)施例提供的覆蓋鈦膜的立方氮化硼的光學(xué)顯微鏡圖片。

[0011] 圖2為本發(fā)明一實(shí)施例提供的立方氮化硼磨粒的光學(xué)顯微鏡圖片。

[0012] 圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的覆蓋鈦膜的立方氮化硼的光學(xué)顯微鏡圖片。

[0013] 圖4為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的立方氮化硼磨粒的光學(xué)顯微鏡圖片。

[0014] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明只是一種全新的立方氮化硼表面復(fù)合處理的方法和工藝，部分內(nèi)容采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備或已有技術(shù)，不存在原創(chuàng)性問題，即本發(fā)明中未涉及部分均可以采用現(xiàn)有技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，這里并不作贅述。

[0015] 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種立方氮化硼表面復(fù)合處理方法，包括以下步驟：1）將立方氮化硼中加入氫氧化鈉和氫氧化鉀混合均勻，再放入鈦合金鍋內(nèi)，然后將鈦合金鍋放入坩堝爐內(nèi)，溫度設(shè)定在300-400℃進(jìn)行保溫1-4 h，得到混合物料；
2）將上述鈦合金鍋內(nèi)的混合物料取出，用純凈水沖洗至中性，然后再將沖洗后的混合物料置于不銹鋼盤內(nèi)并放入超聲波清洗機(jī)內(nèi)進(jìn)行超聲清洗15-25min，烘干，得到清洗后的立方氮化硼，備用；
3）利用磁控濺射原理，在所述的清洗后的立方氮化硼表面磁控濺射以覆蓋一層鈦膜，得到覆蓋鈦膜的立方氮化硼；
4）在所述的覆蓋鈦膜的立方氮化硼表面利用化學(xué)沉積方法進(jìn)行鍍鎳（鍍一層鎳），得到立方氮化硼磨粒。

[0016] 作為本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，在所述的立方氮化硼表面復(fù)合處理方法中，還包括選料的步驟，所述選料是選擇表面干凈無雜質(zhì)的立方氮化硼單晶（單晶體的立方氮化硼），具有一定的重量（具體重量根據(jù)需求進(jìn)行選擇，這里并不作限定重量，以設(shè)備利用率較高為宜），所述立方氮化硼的顆粒尺寸在0.02mm至0.9mm。

[0017] 作為本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，在所述的立方氮化硼表面復(fù)合處理方法中，具體的，用氫氧化鈉和氫氧化鉀混合和上步的立方氮化硼充分混合，三樣物品的質(zhì)量百分比含量為氫氧化鈉（20-30wt%）氫氧化鉀（10-30wt%）立方氮化硼（40-70wt%），具體含量需要根據(jù)不同粒度和型號進(jìn)行配比，凡是在上述范圍皆在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。

[0018] 作為本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，所述磁控濺射采用的磁控濺射機(jī)為現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備（本發(fā)明使用的磁控濺射機(jī)功率最大為10kW（千瓦）），磁控濺射覆蓋在所述的清洗后的立方氮化硼上面的鈦膜具有非常強(qiáng)的結(jié)合力。

[0019] 作為本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，所述磁控濺射采用的基體為鈦板，所述磁控濺射一般采用的功率為3-6kW，最大是10kW，真空度一般保持在0.3Pa以下。

[0020] 進(jìn)一步的，設(shè)定好相應(yīng)的參數(shù)后，根據(jù)需要一般保持磁控濺射機(jī)工作4-20h，完成后將覆蓋鈦膜的立方氮化硼物料取出以便后面使用。

[0021] 作為本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，在所述的立方氮化硼表面復(fù)合處理方法中，在進(jìn)行鍍鎳前還包括將所述的覆蓋鈦膜的立方氮化硼進(jìn)行敏化與活化的步驟。

[0022] 作為本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，所述敏化是將所述的覆蓋鈦膜的立方氮化硼置于SnCl2溶液中進(jìn)行敏化處理，所述活化是在敏化后進(jìn)行水洗，再置于PdCl2溶液中進(jìn)行活化處理。

[0023] 作為本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，在所述的立方氮化硼表面復(fù)合處理方法中，所述鍍鎳的反應(yīng)溫度一般為60-85℃。

[0024] 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述的立方氮化硼表面復(fù)合處理方法具體包括以下步驟：1）選擇表面干凈無雜質(zhì)的立方氮化硼（立方氮化硼是單晶體）作為立方氮化硼，立方氮化硼具有一定的重量（具體重量根據(jù)需求進(jìn)行選擇，這里并不作限定重量，以設(shè)備利用率較高為宜），所述立方氮化硼的顆粒尺寸在0.02mm至0.9mm；
2）將立方氮化硼中加入氫氧化鈉和氫氧化鉀混合均勻，再放入鈦合金鍋內(nèi)，然后將鈦合金鍋放入坩堝爐內(nèi)，溫度設(shè)定在300-400℃進(jìn)行加熱保溫1-4 h，得到混合物料；具體的，用氫氧化鈉和氫氧化鉀混合和上步的立方氮化硼充分混合，三樣物品的質(zhì)量百分比含量為氫氧化鈉（20-30wt%）氫氧化鉀（10-30wt%）立方氮化硼（40-70wt%），具體含量需要根據(jù)不同粒度和型號進(jìn)行配比，凡是在上述范圍皆在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)；
3）將上述鈦合金鍋內(nèi)的混合物料取出，用純凈水沖洗至中性，然后再將沖洗后的混合物料置于不銹鋼盤內(nèi)并放入超聲波清洗機(jī)內(nèi)清洗15-25min，烘干，得到清洗后的立方氮化硼，備用；
4）利用磁控濺射原理，在所述的清洗后的立方氮化硼表面磁控濺射以覆蓋一層鈦膜，得到覆蓋鈦膜的立方氮化硼；所述磁控濺射采用的磁控濺射機(jī)為現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備（本發(fā)明使用的磁控濺射機(jī)功率最大為10kW（千瓦）），磁控濺射覆蓋在所述的清洗后的立方氮化硼上面的鈦膜具有非常強(qiáng)的結(jié)合力；進(jìn)一步的，所述磁控濺射采用的基體為鈦板，所述磁控濺射采用的功率為3-6kW，最大是10kW，真空度一般保持在0.3Pa以下；再進(jìn)一步的，設(shè)定好相應(yīng)的參數(shù)后，根據(jù)需要一般保持磁控濺射機(jī)工作4-20h，完成后將覆蓋鈦膜的立方氮化硼物料取出以便后面使用；
5）將所述的覆蓋鈦膜的立方氮化硼進(jìn)行敏化與活化的步驟，所述敏化是將所述的覆蓋鈦膜的立方氮化硼置于SnCl2溶液中進(jìn)行敏化處理，所述活化是在敏化后進(jìn)行水洗，再置于PdCl2溶液中進(jìn)行活化處理；
6）將活化處理過的立方氮化硼置于水浴鍋內(nèi)，水浴溫度60-85℃，利用化學(xué)沉積方法進(jìn)行鍍鎳（鍍一層鎳），具體是加入配好的化學(xué)鍍液（可以采用現(xiàn)有的鍍鎳溶液，一般以硫酸鎳、乙酸鎳等為主鹽，次亞磷酸鹽、硼氫化鈉、硼烷、肼等為還原劑，再添加各種助劑，具體根據(jù)需求進(jìn)行選擇，這里并不作限定）反應(yīng)30-90min，最后將物料沖洗至中性，低溫烘干，得到立方氮化硼磨粒。