CN107042576A - 烧结刀具及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种烧结刀具及其加工方法。所述加工方法包括提供烧结刀具；并对烧结刀具进行深冷处理，深冷处理包括：在室温下，以不高于1°F/min的速度，将烧结刀具的温度降至‑300～‑280°F，并保持不少于8小时；然后再以不高于1°F/min的速度，将烧结刀具的温度升至室温。通过对烧结刀具成品进行深冷处理，在不改变结构尺寸和材质的前提下，可消除烧结刀具内部应力，延长烧结刀具使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及刀具加工领域，特别是涉及一种烧结刀具及其加工方法。
背景技术
聚晶立方氮化硼(PCBN，Polycrystalline Cubic Boron Nitride)是继人造金刚石之后，人工合成的一种新型超硬刀具材料，其硬度仅次于金刚石，在切削和磨销加工中得到广泛应用，是目前高速切削铁系金属最合适的刀具材料。聚晶立方氮化硼刀片的制作方法主要有两种：一种是一次聚合法，即直接用立方氮化硼(CBN)一次聚合成高密度的烧结体；另一种是二次聚合法，先合成高密度立方氮化硼，然后再以立方氮化硼为原料经高温高压烧结成聚晶立方氮化硼。
聚晶立方氮化硼刀片在实际使用过程中具有寿命不长的缺陷。
发明内容
本发明旨在提供一种寿命更长的烧结刀具及其加工方法。
一种烧结刀具的加工方法，包括：
提供烧结刀具；
对烧结刀具进行深冷处理，包括：在室温下，以不高于1°F/min的速度，将烧结刀具的温度降至-300～-280°F，并保持不少于8小时；然后再以不高于1°F/min的速度，将烧结刀具的温度升至室温。
在其中一个实施例中，所述烧结刀具为聚晶立方氮化硼刀具，所述提供烧结刀具的步骤包括用立方氮化硼烧结形成聚晶立方氮化硼刀具。
在其中一个实施例中，所述烧结刀具为聚晶立方氮化硼刀片与硬质合金基体的复合体，所述提供烧结刀具的步骤包括用立方氮化硼烧结形成聚晶立方氮化硼刀片，并将聚晶立方氮化硼刀片与硬质合金基体烧结形成复合体。
在其中一个实施例中，对烧结刀具进行深冷处理的步骤中，包括：在室温下，以0.5-0.7°F/min的速度，将烧结刀具的温度降至-300～-290°F，并保持12～18小时；然后再以0.5-0.7°F/min的速度，将烧结刀具的温度升至室温。
在其中一个实施例中，所述烧结刀具为硬质合金刀具，所述提供烧结刀具的步骤包括利用难熔金属的硬质化合物和粘结金属烧结形成硬质合金刀具。
在其中一个实施例中，对烧结刀具进行深冷处理的步骤中，包括：在室温下，以0.6-0.9°F/min的速度，将烧结刀具的温度降至-300～-280°F，并保持9～12小时；然后再以0.6-0.9°F/min的速度，将烧结刀具的温度升至室温。
一种烧结刀具，由上述的加工方法制成。
上述烧结刀具及其加工方法通过对烧结刀具成品进行深冷处理，在不改变结构尺寸和材质的前提下，可消除烧结刀具内部应力，延长烧结刀具使用寿命。
具体实施方式
本发明一实施例提供的烧结刀具加工方法，对成品的烧结刀具再作深冷处理，以使烧结刀具内部应力消除，而且尺寸和材质均无变化，与此同时，还可改善机械韧性及耐磨性。所述烧结刀具可以是聚晶立方氮化硼刀具，也可以是硬质合金刀具，还可以是由硬质合金基体与聚晶立方氮化硼刀片烧结而成的复合体刀具。
一具体实施例中，所述烧结刀具为聚晶立方氮化硼刀具。聚晶立方氮化硼刀具可以采用一次聚合法，在模具中直接用立方氮化硼一次聚合成高密度的烧结刀具。整体烧结的聚晶立方氮化硼刀具因没有硬质合金衬底，故散热性，韧性都更好。但也因直接烧结成形，故其内部元素比较活跃，分布的不大均匀。通过对烧结刀具进行深冷处理后可使分子排列的更加均匀，机械韧性及耐磨性均有提高，而且深冷处理不影响烧结刀具的尺寸和材质。
所述深冷处理包括在室温下，以不高于1°F/min的速度，将烧结刀具的温度降至-300～-280°F，并保持不少于8小时；然后再以不高于1°F/min的速度，将烧结刀具的温度升至室温。
在一实施例中，对烧结刀具进行深冷处理的步骤中，在室温(25℃左右，可以是20℃，也可以是22℃)下，以0.5-0.7°F/min的速度，将烧结刀具的温度降至-300～-290°F(-184℃～-178℃)，并保持12～18小时；然后再以0.5-0.7°F/min的速度，将烧结刀具的温度升至室温。
经实验验证，经此深冷处理后的烧结刀具相较于未经深冷处理的烧结刀具，寿命提高30％。
上述加工方法也适用于硬质合金基体与聚晶立方氮化硼刀片的复合体刀具。复合体刀具的制备可先提供硬质合金基体，再将聚晶立方氮化硼刀片烧结至硬质合金基体上而成。硬质合金基体可以采用难熔金属硬质化合物与粘结金属烧结而成。一实施例中，硬质合金基体可由如下步骤提供：将难熔金属硬质化合物(碳化钨、碳化钽等)、粘结金属(钴粉或镍粉)及少量添加剂(硬脂酸或依索敏)经过配料，在己烷研磨介质中进行混合和研磨，添加石蜡的料浆，再经真空干燥(或喷雾干燥)、过筛、制粒，制成掺蜡混合料；再将掺蜡混合料在模具内经过压制制成高精度压坯；压坯经真空脱蜡烧结或低压烧结，制成硬质合金基体。
经实验发现，上述工艺原理也同样适用于硬质合金刀具。
硬质合金刀具可以采用制成上述硬质合金基体的工艺过程制备，只不过最终直接形成所需刀具的外形，即刀具的基体和刀片均由硬质合金一体烧结而成。具体的，硬质合金刀具可由如下步骤提供：将难熔金属硬质化合物(碳化钨、碳化钽等)、粘结金属(钴粉或镍粉)及少量添加剂(硬脂酸或依索敏)经过配料，在己烷研磨介质中进行混合和研磨，添加石蜡的料浆，再经真空干燥(或喷雾干燥)、过筛、制粒，制成掺蜡混合料；再将掺蜡混合料在模具内经过压制制成高精度压坯；压坯经真空脱蜡烧结或低压烧结，制成硬质合金刀具。
一实施例中，可对上述的硬质合金刀具进行如下深冷处理：在室温下，以0.6-0.9°F/min的速度，将硬质合金刀具的温度降至-300～-280°F(-184℃～-174℃)，并保持9～12小时；然后再以0.6-0.9°F/min的速度，将硬质合金刀具的温度升至室温。
经实验验证，经此深冷处理后的硬质合金刀具相较于未经深冷处理的硬质合金刀具，寿命提高20％。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种烧结刀具的加工方法，其特征在于包括：
提供烧结刀具；
对烧结刀具进行深冷处理，包括：在室温下，以不高于1°F/min的速度，将烧结刀具的温度降至-300～-280°F，并保持不少于8小时；然后再以不高于1°F/min的速度，将烧结刀具的温度升至室温。
2.根据权利要求1所述的烧结刀具的加工方法，其特征在于，所述烧结刀具为聚晶立方氮化硼刀具，所述提供烧结刀具的步骤包括用立方氮化硼烧结形成聚晶立方氮化硼刀具。
3.根据权利要求1所述的烧结刀具的加工方法，其特征在于，所述烧结刀具为聚晶立方氮化硼刀片与硬质合金基体的复合体，所述提供烧结刀具的步骤包括用立方氮化硼烧结形成聚晶立方氮化硼刀片，并将聚晶立方氮化硼刀片与硬质合金基体烧结形成复合体。
4.根据权利要求2或3所述的烧结刀具的加工方法，其特征在于，对烧结刀具进行深冷处理的步骤中，包括：在室温下，以0.5-0.7°F/min的速度，将烧结刀具的温度降至-300～-290°F，并保持12～18小时；然后再以0.5-0.7°F/min的速度，将烧结刀具的温度升至室温。
5.根据权利要求1所述的烧结刀具的加工方法，其特征在于，所述烧结刀具为硬质合金刀具，所述提供烧结刀具的步骤包括利用难熔金属的硬质化合物和粘结金属烧结形成硬质合金刀具。
6.根据权利要求5所述的烧结刀具的加工方法，其特征在于，对烧结刀具进行深冷处理的步骤中，包括：在室温下，以0.6-0.9°F/min的速度，将烧结刀具的温度降至-300～-280°F，并保持9～12小时；然后再以0.6-0.9°F/min的速度，将烧结刀具的温度升至室温。
7.一种烧结刀具，其特征在于由权利要求1-6任意一项所述的加工方法制成。
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