酚醛樹脂硅化法連接超硬材料的方法
【專利摘要】本發明公開了一種酚醛樹脂硅化法連接超硬材料的方法，在超硬材料中加入酚醛樹脂，酚醛樹脂的加入質量為超硬材料質量的2-40%，混合后模壓或擠壓成型，在30-200℃的條件下烘干，得到坯料；將坯料移入鋪有硅粉的真空燒結爐中，硅粉的質量為超硬材料質量的1-30%，于1450-1750℃的條件下燒結0.2-2小時，進行硅化反應，并于1550-1850℃的條件下保溫0.2-1.5小時，真空排出多余硅，得到超硬材料。本發明通過對酚醛樹脂硅化法對超硬材料進行連接，使用酚醛樹脂和石墨或石油焦的混合物為結合劑，將超硬材料顆粒成型，真空中硅化后形成碳化硅相，從而實現超硬材料的牢固結合，可獲得抗彎強度為350-550MPa的超硬材料制品。
【專利說明】酚醛樹脂硅化法連接超硬材料的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及利用酚醛樹脂硅化法連接超硬材料的方法，提高超硬材料連接強度和適用溫度的【技術領域】。
【背景技術】
[0002]一般超硬材料指的是人造金剛石、人造CBN。這兩種材料的同時存在，起到了互補的作用、可以覆蓋當前與今后發展的各種新型材料的加工，對整個切削加工領域極為有利。天然單晶金剛石是世界上最硬的物質，所以作為磨料和切削工具，其性能是無與倫比的，以金剛石車刀為例，其刃口圓弧半徑可以刃磨到連掃描電子顯微鏡，SEM，也無法檢測，直到現在還沒有一種材料能取而代之，利用它來切削加工，往往可以直接獲得鏡面，當前被廣泛地應用于儀表、電子、光學等領域，成為不可缺少的切削工具的材料，超硬材料由于性能優越，應用不斷地在擴大，已從金屬加工發展到了光學玻璃加工、石材加工、陶瓷加工、硬脆材料加工等傳統加工難進行的領域。
[0003]但是，現有的超硬材料的連接采用金屬結合劑，是以金屬或合金粉末為粘結材料，采用粉末冶金的工藝方法制造超硬材料制品，結合劑包括:如青銅結合劑，以青銅粉為主體金屬，加入錫、鎳、鐵、銀、鋅、鉛等金屬粉末制成的結合劑。生產工藝原理與粉末冶金產品相似，它只是在粉末冶金的基礎上，就如何提高結合劑對磨粒(超硬材料)的把持能力方面進行著改進。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服現有超硬材料金屬結合劑結合強度較低，不能應用于高溫環境等不足，而提供一種使用酚醛樹脂及石墨或石油焦混合物為結合劑，通過硅化反應形成碳化硅相，實現超硬材料的牢固結合的方法。
[0005]本發明的技術方案是:一種酚醛樹脂硅化法連接超硬材料的方法，在超硬材料中加入酚醛樹脂，酚醛樹脂的加入質量為超硬材料質量的2-40%，混合后模壓或擠壓成型，在30-200°C的條件下烘干，得到坯料；將坯料移入鋪有硅粉的真空燒結爐中，硅粉的質量為超硬材料質量的1_30%，于1450-1750°C的條件下燒結0.2-2小時，進行硅化反應，并于1550-1850°C的條件下保溫0.2-1.5小時，真空排出多余硅，得到超硬材料。
[0006]一種酚醛樹脂硅化法連接超硬材料的另一種方法，在超硬材料中加入石墨或石油焦，石墨或石油焦的加入質量為超硬材料質量的1-400%，再加入酚醛樹脂，酚醛樹脂的加入質量為超硬材料質量的2-40%，混合后模壓或擠壓成型，在30-200°C的條件下烘干，得到坯料；將坯料移入鋪有硅粉的真空燒結爐中，硅粉的質量為超硬材料質量的1_30%，于1450-1750°C的條件下燒結0.2-2小時，進行硅化反應，并于1550_1850°C的條件下保溫
0.2-1.5小時，真空排出多余硅，得到超硬材料。
[0007]所述超硬材料為立方氮化硼或金剛石。
[0008]所述石墨或石油焦的加入質量優選為超硬材料質量的100-200%。[0009]本發明的有益效果是:通過對酚醛樹脂硅化法對超硬材料進行連接，使用酚醛樹脂和石墨或石油焦的混合物為結合劑，將超硬材料顆粒成型，真空中硅化后形成碳化硅相，從而實現超硬材料的牢固結合，可獲得抗彎強度為350-550MPa的超硬材料制品，本發明超硬材料結合強度高，耐熱，可以適用于高溫或者高硬度材料的切削，壽命長，成本低，工藝簡單，適用于工業規模。
【具體實施方式】
[0010]實施例1
稱取0.5g立方氮化硼，0.5g石油焦粉末，混合均勻，加入0.3g酚醛樹脂，混合均勻，模壓成型后，在100°C烘干。然后移入鋪有硅粉的真空燒結爐中在1650°C燒結I小時，氬氣氣氛下保溫，然后升溫至1700°C真空下保溫0.5小時，得到超硬材料制品。該制品抗彎強度350MPa。
[0011]實施例2
稱取0.2g金剛石粉末，0.8g石油焦粉末，混合均勻，加入0.4g酚醛樹脂，混合均勻，模壓成型后，在100°C烘干。然后移入鋪有硅粉的真空燒結爐中在1650°C燒結1.2小時，氬氣氣氛下保溫，然后升溫至1700°C真空下保溫0.6小時，得到超硬材料制品。該制品抗彎強度550MPa。
[0012]實施例3
一種酚醛樹脂硅化法連接超硬材料的方法，在立方氮化硼中加入酚醛樹脂，酚醛樹脂的加入質量為立方氮化硼質量的2%，混合后模壓或擠壓成型，在30°C的條件下烘干，得到坯料；將坯料移入鋪有硅粉的真空燒結爐中，硅粉的質量為立方氮化硼質量的1%，于1450°C的條件下燒結0.2小時，進行硅化反應，并于1550°C的條件下保溫0.2小時，真空排出多余硅，得到超硬材料。該制品抗彎強度400MPa。
[0013]實施例4
一種酚醛樹脂硅化法連接超硬材料的方法，在金剛石中加入酚醛樹脂，酚醛樹脂的加入質量為金剛石質量的40%，混合后模壓或擠壓成型，在200°C的條件下烘干，得到坯料；將坯料移入鋪有硅粉的真空燒結爐中，硅粉的質量為金剛石質量的30%，于1750°C的條件下燒結2小時，進行硅化反應，并于1850°C的條件下保溫1.5小時，真空排出多余硅，得到超硬材料。該制品抗彎強度450MPa。
[0014]實施例5
一種酚醛樹脂硅化法連接超硬材料的方法，在立方氮化硼或金剛石中加入酚醛樹脂，酚醛樹脂的加入質量為立方氮化硼或金剛石質量的10%，混合后模壓或擠壓成型，在100°C的條件下烘干，得到坯料；將坯料移入鋪有硅粉的真空燒結爐中，硅粉的質量為立方氮化硼或金剛石質量的20%，于1600°C的條件下燒結I小時，進行硅化反應，并于1800°c的條件下保溫I小時，真空排出多余硅，得到超硬材料。該制品抗彎強度550MPa。
[0015]實施例6
一種酚醛樹脂硅化法連接超硬材料的方法，在立方氮化硼或金剛石中加入石墨或石油焦，石墨或石油焦的加入質量為超硬材料質量的1%，再加入酚醛樹脂，酚醛樹脂的加入質量為立方氮化硼或金剛石質量的2%，混合后模壓或擠壓成型，在30°C的條件下烘干，得到坯料；將坯料移入鋪有硅粉的真空燒結爐中，硅粉的質量為立方氮化硼或金剛石質量的1%，于1450°c的條件下燒結0.2小時，進行硅化反應，并于1550°C的條件下保溫0.2小時，真空排出多余硅，得到超硬材料。該制品抗彎強度480MPa。
[0016]實施例7
一種酚醛樹脂硅化法連接超硬材料的方法，在立方氮化硼或金剛石中加入石墨或石油焦，石墨或石油焦的加入質量為超硬材料質量的400%，再加入酚醛樹脂，酚醛樹脂的加入質量為立方氮化硼或金剛石質量的40%，混合后模壓或擠壓成型，在200°C的條件下烘干，得到坯料；將坯料移入鋪有硅粉的真空燒結爐中，硅粉的質量為立方氮化硼或金剛石質量的30%,于1750°C的條件下燒結2小時，進行硅化反應，并于1850°C的條件下保溫1.5小時，真空排出多余硅，得到超硬材料。該制品抗彎強度520MPa。
[0017]實施例8
一種酚醛樹脂硅化 法連接超硬材料的方法，在立方氮化硼或金剛石中加入石墨或石油焦，石墨或石油焦的加入質量為超硬材料質量的200%，再加入酚醛樹脂，酚醛樹脂的加入質量為立方氮化硼或金剛石質量的20%，混合后模壓或擠壓成型，在150°C的條件下烘干，得到坯料；將坯料移入鋪有硅粉的真空燒結爐中，硅粉的質量為立方氮化硼或金剛石質量的20%，于1600°C的條件下燒結1.5小時，進行硅化反應，并于17000°C的條件下保溫0.5小時，真空排出多余硅，得到超硬材料。該制品抗彎強度500MPa。
【權利要求】
1.一種酚醛樹脂硅化法連接超硬材料的方法，其特征在于:在超硬材料中加入酚醛樹月旨，酚醛樹脂的加入質量為超硬材料質量的2-40%，混合后模壓或擠壓成型，在30-200°C的條件下烘干，得到坯料；將坯料移入鋪有硅粉的真空燒結爐中，硅粉的質量為超硬材料質量的1-30%，于1450-1750°C的條件下燒結0.2-2小時，進行硅化反應，并于1550_1850°C的條件下保溫0.2-1.5小時，真空排出多余硅，得到超硬材料。
2.一種酚醛樹脂硅化法連接超硬材料的方法，其特征在于:在超硬材料中加入石墨或石油焦，石墨或石油焦的加入質量為超硬材料質量的1-400%，再加入酚醛樹脂，酚醛樹脂的加入質量為超硬材料質量的2-40%，混合后模壓或擠壓成型，在30-200°C的條件下烘干，得到坯料；將坯料移入鋪有硅粉的真空燒結爐中，硅粉的質量為超硬材料質量的1_30%，于1450-1750°C的條件下燒結0.2-2小時，進行硅化反應，并于1550_1850°C的條件下保溫0.2-1.5小時，真空排出多余硅，得到超硬材料。
3.根據權利要求1或2所述的酚醛樹脂硅化法連接超硬材料的方法，其特征在于:所述超硬材料為立方氮化硼或金剛石。
4.根據權利要求2所述的酚醛樹脂硅化法連接超硬材料的方法，其特征在于:所述石墨或石油焦的加入質 量為超硬材料質量的100-200%。
【文檔編號】C04B35/565GK104003727SQ201410191613
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月8日 優先權日:2014年5月8日
【發明者】張小立, 張旺璽, 劉 英, 湯峰, 張瑞杰 申請人:中原工學院