一种立方氮化硼复合材料及由其制备的螺杆和制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种立方氮化硼复合材料及由其制备的螺杆和制造方法，其中立方氮化硼复合材料由包括以下重量份的组份制成：不锈钢粉末100份、立方氮化硼粉末10~60份、碳化三铁粉末5~20份、烧结助剂2~10份，以上述立方氮化硼复合材料为原料经过成型加工制造出螺杆。本发明提供的螺杆比普通不锈钢螺杆更硬、更耐磨，使用寿命是普通不锈钢螺杆的5~6倍，能够长期用于高填充的材料加工，同时本发明首次将碳化三铁与立方氮化硼复合作为螺杆材料使用，拓宽了立方氮化硼和碳化三铁的应用领域。
【专利说明】一种立方氮化硼复合材料及由其制备的螺杆和制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械制造领域，尤其涉及一种立方氮化硼复合材料及由其制备的螺杆和制造方法。
【背景技术】
[0002]随着现代科学技术的不断发展，特别是高温特种工程塑料的不断问世以及塑料加工行业不断的发展，各种新型的塑料填料不断被开发出来，很多填料的硬度很高，对普通不锈钢螺杆的磨损很大，严重影响了螺杆的使用寿命。
[0003]立方氮化硼的晶体结构类似金刚石，硬度略低于金刚石(金刚石的莫氏硬度为10，立方氮化硼的莫氏硬度为9.5)，常用作磨料和刀具材料，例如中国专利申请CN102416602A公开了一种立方氮化硼砂轮；中国专利申请CN101712550A公开了一种立方氮化硼超硬刀具，主要用于车削刀具。但立方氮化硼用来作为螺杆材料至今尚未见报道。 [0004]碳化三铁具有斜方晶系的结构，硬度较大，但目前其应用较少，应用领域窄。
【发明内容】
[0005]为解决现有技术中存在的目前各种新型的塑料填料硬度高造成对普通不锈钢螺杆磨损大的问题，本发明的第一目的是提供一种用于制造螺杆的立方氮化硼复合材料及由该复合材料制造的螺杆，该螺杆比普通不锈钢螺杆更硬、更耐磨，使用寿命是普通螺杆的5飞倍，能够长期用于高填充的材料加工。
[0006]本发明的第二目的是提供一种由立方氮化硼复合材料制造的螺杆。
[0007]本发明的第三目的是提供上述立方氮化硼复合材料螺杆的制造方法。
[0008]本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种立方氮化硼复合材料，由包括以下重量份的组份制成:
不锈钢粉末100份，
立方氮化硼粉末1(T60份，
碳化三铁粉末5~20份，
烧结助剂2~10份。
[0009]优选的，所述的不锈钢粉末选自9Crl8MoV不锈钢、38CrMoAl不锈钢或SKH-9高速钢中一种或几种。
[0010]优选的，所述的不锈钢粉末的粒径为500目~1000目；
所述的立方氮化硼粉末粒径为100(T2000目；
所述的碳化三铁粉末粒径为1500目~2500目。
[0011]优选的，所述的烧结助剂选自硼微粉、氧化铝微粉中的一种或两种。
[0012]优选的，所述的硼微粉和氧化铝微粉的粒径均为12501500目，优选的所述的硼微粉的纯度大于或等于99.6%。
[0013]一种上述立方氮化硼复合材料制造的螺杆。[0014]一种上述立方氮化硼复合材料螺杆的制造方法，包括以下步骤:
A将立方氮化硼复合材料作为原料，按照一定的配比放入超硬合金罐中混合均匀，其中，立方氮化硼复合材料包括100重量份不锈钢粉末，10^60重量份立方氮化硼粉末，5~20重量份碳化三铁粉末，2~10重量份烧结助剂；
B将上述混合好的原料放入超硬合金组合块合成腔体模具中进行密封；
C将整个模具放入高温下热压成型为螺杆，其中，热压成型压力为12~20GPa，温度为110(T2100°C，保压时间为100~200秒；
D将热压成型好的螺杆进行退火、淬火以及表面喷涂处理，即得到立方氮化硼复合材料螺杆。
[0015]优选的，所述的步骤C中，热压成型压力为14~18 GPa，温度为130(Tl80(rC，保压时间为120~180秒。
[0016]另一种上述立方氮化硼复合材料螺杆的制造方法，包括以下步骤:
A将立方氮化硼复合材料作为原料，按照一定的配比放入超硬合金罐中混合均匀，其中，立方氮化硼复合材料包括不锈钢粉末100份，立方氮化硼粉末10飞0份，碳化三铁粉末5~20份，烧结助剂2~10份；
B将上述混合好的原料放入超硬合金组合块空心圆柱体腔体模具中进行密封；
C将整个模具放入高温下热压成型为圆柱体立方氮化硼复合材料，其中，热压成型压力为12~20GPa，温度为110(T210(TC，保压时间为100~200秒；
D将热压成型好的圆柱体立 方氮化硼复合材料用削刀加工成型为螺杆；
E 将加工成型好的螺杆进行退火、淬火以及表面喷涂处理，即得到立方氮化硼复合材料螺杆。
[0017]优选的，所述的步骤C中，热压成型压力为14~18 GPa，温度为130(Tl80(rC，保压时间为12(T180秒；所述的步骤D中，所述削刀为金刚石削刀。
[0018]相比现有技术，本发明的有益效果是:
1.本发明采用立方氮化硼复合材料作为制造螺杆的原料，可明显提高螺杆的硬度和耐磨性，使得本发明的螺杆使用寿命是普通合金钢螺杆的5飞倍；
2.本发明首次将碳化三铁与立方氮化硼复合作为螺杆材料使用，拓宽了碳化三铁的应用领域。
【具体实施方式】
[0019]下面结合实施例对本发明作进一步说明，除特殊说明外，实施例中各组份均为重量份。实施例中的测试项目均执行相应的国家标准，即洛氏硬度GB/T 230.3-2002，耐磨性能 GB/T 12444-2006。
[0020]实施例1
本实施例中，立方氮化硼复合材料包括:
100份目数为500目的9Crl8MoV不锈钢粉末，15份目数为1000目的立方氮化硼粉末，5份目数为2000目的碳化三铁粉末，3份目数为1250目、纯度为99.8%的硼微粉，3份目数为1250目的氧化铝粉末。
[0021]分别采用以下的方法制造螺杆:方法1:
A 将上述立方氮化硼复合材料作为原料，按照上述配比放入超硬合金罐中混合均
匀；
B将上述混合好的原料放入超硬合金组合块合成腔体模具中进行密封；
C 将整个模具放入高温下热压成型为螺杆，其中，热压成型压力为15GPa，温度为1500°C，保压时间为120秒；
D将热压成型好的螺杆进行退火、淬火以及表面喷涂处理，即得到本实施例方法I制造的立方氮化硼复合材料螺杆。
[0022]方法2:
A 将上述立方氮化硼复合材料作为原料，按照上述配比放入超硬合金罐中混合均
匀；
B将上述混合好的原料放入超硬合金组合块空心圆柱体腔体模具中进行密封；
C将整个模具放入高温下热压成型为圆柱体立方氮化硼复合材料，其中，热压成型压力为15GPa，温度为1500°C，保压时间为120秒；
D将热压成型好的圆柱体立方氮化硼复合材料用金刚石削刀加工成型为螺杆；
E 将加工成型好的螺杆进行退火、淬火以及表面喷涂处理，即得到本实施例方法2制造的立方氮化硼复合材料螺杆。
[0023]以上制造的立方氮化硼复合材料螺杆的硬度及耐磨性数据见表1。
[0024]对比实施例1
螺杆原料为100份目数为500目的9Crl8MoV不锈钢粉末。
[0025]分别对应采用以下的方法制造螺杆:
方法1:
A将上述螺杆原料放入超硬合金组合块合成腔体模具中进行密封；
B 将整个模具放入高温下热压成型为螺杆，热压成型压力为15GPa，温度为1500°C，保压时间为120秒；
C将热压成型好的螺杆进行退火、淬火以及表面喷涂处理，即得到本对比实施例方法I制造的螺杆。
[0026]方法2:
A将上述螺杆原料放入超硬合金组合块空心圆柱体腔体模具中进行密封；
B将整个模具放入高温下热压成型为不锈钢圆柱体，其中，热压成型压力为15GPa，温度为1500°C，保压时间为120秒；
C将热压成型好的不锈钢圆柱体用金刚石削刀加工成型为螺杆；
D 将加工成型好的螺杆进行退火、淬火以及表面喷涂处理，即得到本对比实施例方法2制造的螺杆。
[0027]本对比实施例制造的螺杆的硬度及耐磨性数据见表1。
[0028]实施例2
本实施例中，立方氮化硼复合材料包括:
100份目数为500目的38CrMoAl不锈钢粉末，20份目数为1000目的立方氮化硼粉末，10份目数为2000目的碳化三铁粉末，5份目数为1250目、纯度为99.8%的硼微粉，3份目数为1250目的氧化铝粉末。
[0029]分别采用以下的方法制造螺杆:
方法1:
A 将上述立方氮化硼复合材料作为原料，按照上述配比放入超硬合金罐中混合均
匀；
B将上述混合好的原料放入超硬合金组合块合成腔体模具中进行密封；
C 将整个模具放入高温下热压成型为螺杆，其中，热压成型压力为16GPa，温度为1550°C，保压时间为130秒；
D将热压成型好的螺杆进行退火、淬火以及表面喷涂处理，即得到本实施例方法I制造的立方氮化硼复合材料螺杆。
[0030]方法2:
A 将上述立方氮化硼复合材料作为原料，按照上述配比放入超硬合金罐中混合均
匀；
B将上述混合好的原料 放入超硬合金组合块空心圆柱体腔体模具中进行密封；
C将整个模具放入高温下热压成型为圆柱体立方氮化硼复合材料，其中，热压成型压力为16GPa，温度为1550°C，保压时间为130秒；
D将热压成型好的圆柱体立方氮化硼复合材料用金刚石削刀加工成型为螺杆；
E 将加工成型好的螺杆进行退火、淬火以及表面喷涂处理，即得到本实施例方法2制造的立方氮化硼复合材料螺杆。
[0031]以上制造的立方氮化硼复合材料螺杆的硬度及耐磨性数据见表1。
[0032]对比实施例2
螺杆原料为100份目数为500目的38CrMoAl不锈钢粉末。
[0033]分别对应采用以下的方法制造螺杆:
方法1:
A将上述螺杆原料放入超硬合金组合块合成腔体模具中进行密封；
B 将整个模具放入高温下热压成型为螺杆，热压成型压力为16GPa，温度为1550°C，保压时间为130秒；
C将热压成型好的螺杆进行退火、淬火以及表面喷涂处理，即得到本对比实施例方法I制造的螺杆。
[0034]方法2:
A将上述螺杆原料放入超硬合金组合块空心圆柱体腔体模具中进行密封；
B将整个模具放入高温下热压成型为不锈钢圆柱体，其中，热压成型压力为16GPa，温度为1550°C，保压时间为130秒；
C将热压成型好的不锈钢圆柱体用金刚石削刀加工成型为螺杆；
D 将加工成型好的螺杆进行退火、淬火以及表面喷涂处理，即得到本对比实施例方法2制造的螺杆。
[0035]本对比实施例制造的螺杆的硬度及耐磨性数据见表1。
[0036]表1实施例f 2及对比实施例f 2硬度及耐磨性
【权利要求】
1.一种立方氮化硼复合材料，其特征在于，由包括以下重量份的组份制成: 不锈钢粉末100份， 立方氮化硼粉末10~60份， 碳化三铁粉末5~20份， 烧结助剂2~10份。
2.根据权利要求1所述的立方氮化硼复合材料，其特征在于，所述的不锈钢粉末选自9Crl8MoV不锈钢、38CrMoAl不锈钢或SKH-9高速钢中一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的立方氮化硼复合材料，其特征在于，所述的不锈钢粉末的粒径为500目~1000目； 所述的立方氮化硼粉末粒径为100(T2000目； 所述的碳化三铁粉末粒径为1500目~2500目。
4.根据权利要求1所述的立方氮化硼复合材料，其特征在于，所述的烧结助剂选自硼微粉、氧化铝微粉中的一种或两种。
5.根据权利要求4所述的立方氮化硼复合材料，其特征在于，所述的硼微粉和氧化铝微粉的粒径均为12501500目，所述的硼微粉的纯度大于或等于99.6%。
6.一种权利要求f 5中任一项所述的立方氮化硼复合材料制造的螺杆。
7.—种权利要求6中所述的立方氮化硼复合材料螺杆的制造方法，其特征在于，包括以下步骤: A将立方氮化硼复合材料作为原料，按照一定的配比放入超硬合金罐中混合均匀，其中，立方氮化硼复合材料包括100重量份不锈钢粉末，10^60重量份立方氮化硼粉末，5~20重量份碳化三铁粉末，2~10重量份烧结助剂； B将上述混合好的原料放入超硬合金组合块合成腔体模具中进行密封； C 将整个模具放入高温下热压成型为螺杆，其中，热压成型压力为12~20GPa，温度为110(T2100°C，保压时间为100~200秒； D 将热压成型好的螺杆进行退火、淬火以及表面喷涂处理，即得到立方氮化硼复合材料螺杆。
8.根据权利要求7所述的立方氮化硼复合材料螺杆的制造方法，其特征在于，所述的步骤C中，热压成型压力为14~18 GPa，温度为130(Tl80(TC，保压时间为120~180秒。
9.一种权利要求6中所述的立方氮化硼复合材料螺杆的制造方法，其特征在于，包括以下步骤: A将立方氮化硼复合材料作为原料，按照一定的配比放入超硬合金罐中混合均匀，其中，立方氮化硼复合材料包括不锈钢粉末100份，立方氮化硼粉末10飞0份，碳化三铁粉末5~20份，烧结助剂2~10份； B将上述混合好的原料放入超硬合金组合块空心圆柱体腔体模具中进行密封； C将整个模具放入高温下热压成型为圆柱体立方氮化硼复合材料，其中，热压成型压力为12~20GPa，温度为110(T210(TC，保压时间为100~200秒； D将热压成型好的圆柱体立方氮化硼复合材料用削刀加工成型为螺杆； E 将加工成型好的螺杆进行退火、淬火以及表面喷涂处理，即得到立方氮化硼复合材料螺杆。
10.根据权利要求9所述的立方氮化硼复合材料螺杆的制造方法，其特征在于，所述的步骤C中，热压成型压力为14~18 GPa，温度为130(Tl80(TC，保压时间为120~180秒； 所述的步骤D中，所述削刀为 金刚石削刀。
【文档编号】C22C33/02GK103805834SQ201210440180
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月7日 优先权日:2012年11月7日
【发明者】杨桂生, 俞飞, 孙利明 申请人:合肥杰事杰新材料股份有限公司