立方氮化硼表面復合處理方法、立方氮化硼磨粒、應用

[0001] 本發(fā)明涉及材料表面處理技術領域，具體是一種立方氮化硼表面復合處理方法、立方氮化硼磨粒、應用。

[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，在機械加工行業(yè)有著廣泛的應用。

[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，提高生產率，還能有效地提高工件的磨削質量，因此，立方氮化硼對于磨削加工技術具有重要意義。

[0004] 但是，以上的技術方案在實際使用時存在以下不足：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，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象發(fā)生，這樣不僅會造成立方氮化硼的浪費，也降低了砂輪的使用壽命。

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

[0006] 為實現上述目的，本發(fā)明實施例提供如下技術方案：一種立方氮化硼表面復合處理方法，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，然后將鈦合金鍋放入坩堝爐內，溫度設定在300-400℃進行保溫1-4 h，得到混合物料；
2）將上述鈦合金鍋內的混合物料取出，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并放入超聲波清洗機內進行超聲清洗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沉積方法進行鍍鎳（鍍一層鎳），得到立方氮化硼磨粒。

[0007] 本發(fā)明實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合處理方法制備得到的立方氮化硼磨粒。

[0008] 本發(fā)明實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用。

[0009] 與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明實施例提供的立方氮化硼表面復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合劑具有超強結合能力和胡侵性，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械結合強度遠高于金屬或樹脂與磨料壓制成型的結合強度，與此同時，由于內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，降低了生產費用，解決了現有立方氮化硼磨具存在易發(fā)生立方氮化硼顆粒脫落現象的問題，具有廣闊的市場前景。

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

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

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

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

[0014] 下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細地說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。本發(fā)明只是一種全新的立方氮化硼表面復合處理的方法和工藝，部分內容采用標準設備或已有技術，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有技術來實現，這里并不作贅述。

[0015] 本發(fā)明實施例提供的一種立方氮化硼表面復合處理方法，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，然后將鈦合金鍋放入坩堝爐內，溫度設定在300-400℃進行保溫1-4 h，得到混合物料；
2）將上述鈦合金鍋內的混合物料取出，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并放入超聲波清洗機內進行超聲清洗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沉積方法進行鍍鎳（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)選實施例，在所述的立方氮化硼表面復合處理方法中，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（具體重量根據需求進行選擇，這里并不作限定重量，以設備利用率較高為宜），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)選實施例，在所述的立方氮化硼表面復合處理方法中，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%），具體含量需要根據不同粒度和型號進行配比，凡是在上述范圍皆在本發(fā)明保護范圍之內。

[0018] 作為本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，所述磁控濺射采用的磁控濺射機為現有的標準設備（本發(fā)明使用的磁控濺射機功率最大為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的結合力。

[0019] 作為本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，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] 進一步的，設定好相應的參數后，根據需要一般保持磁控濺射機工作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)選實施例，在所述的立方氮化硼表面復合處理方法中，在進行鍍鎳前還包括將所述的覆蓋鈦膜的立方氮化硼進行敏化與活化的步驟。

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

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

[0024] 進一步優(yōu)選的，所述的立方氮化硼表面復合處理方法具體包括以下步驟：1）選擇表面干凈無雜質的立方氮化硼（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（具體重量根據需求進行選擇，這里并不作限定重量，以設備利用率較高為宜），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，然后將鈦合金鍋放入坩堝爐內，溫度設定在300-400℃進行加熱保溫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%），具體含量需要根據不同粒度和型號進行配比，凡是在上述范圍皆在本發(fā)明保護范圍之內；
3）將上述鈦合金鍋內的混合物料取出，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并放入超聲波清洗機內清洗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為現有的標準設備（本發(fā)明使用的磁控濺射機功率最大為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的結合力；進一步的，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；再進一步的，設定好相應的參數后，根據需要一般保持磁控濺射機工作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溶液中進行敏化處理，所述活化是在敏化后進行水洗，再置于PdCl2溶液中進行活化處理；
6）將活化處理過的立方氮化硼置于水浴鍋內，水浴溫度60-85℃，利用化學沉積方法進行鍍鎳（鍍一層鎳），具體是加入配好的化學鍍液（可以采用現有的鍍鎳溶液，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，具體根據需求進行選擇，這里并不作限定）反應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。