[发明专利]一种铝基金刚石复合超高硬度划片刀及其制造方法

摘要

本发明公开了一种铝基金刚石复合超高硬度划片刀及其制造方法，该超高硬度划片刀包括韧性陶瓷骨架、铝合金复合材料、金刚石刃部膜层三个部分；其中韧性陶瓷骨架具体为由氮化硅陶瓷体复合碳化硅晶须的韧化疏孔陶瓷骨架；铝合金复合材料具体为7A75铝合金粉末混合碳粉、聚乙烯醇后二次烧结而成；所述铝合金复合材料包裹着韧性陶瓷骨架，金刚石刃部膜层固定在铝合金复合材料表面。本发明表面硬度高、心部韧性好、抗裂、耐高温、散热性能好、切削性能好、使用寿命长。

主权项

1.一种铝基金刚石复合超高硬度划片刀的制造方法，其特征在于包括以下步骤：1)韧性陶瓷骨架的制造①按重量份数准备碳化硅晶须8份‑10份、颗粒尺寸3μm‑5μm的氮化硅微粉50份‑60份、氟化钾粉末1份‑1.5份、硅化钼3‑5份、正硅酸乙脂6份‑8份、无水乙醇3份‑5份、纯净水3份‑5份、热塑性酚醛树脂1.5份‑2.5份；②将步骤①获得的所有物料混合后放入轮廓尺寸与超高硬度划片刀外形尺寸相适应、具有30mm‑50mm间距网格的模具中，然后将该模具置于800℃‑850℃、真空度1×10‑3Pa‑1×10‑5Pa的环境下，保温5h‑8h，获得网格状预制毛坯；③将步骤②获得的网格状预制毛坯置于2‑3倍大气压的保护气氛中，以1000℃以上保持200℃/h‑250℃/h的升温速率升温至1600℃‑1700℃，保温时间4h‑7h；④烧结完成后，炉温T不低于1000℃时随炉冷却；炉温T处于800℃≤T＜1000℃半开炉门冷却；炉温T＜800℃出炉空冷，冷却至室温后，即获得所需韧性陶瓷骨架；2)铝合金复合材料的制造①按重量份准备足量7A75铝合金微粉、碳粉10份‑12份、聚乙烯醇20份‑25份；②将阶段1)获得的韧性陶瓷骨架放置于旋转托盘上，采用超音速火焰喷涂设备，以7A75铝合金微粉为原料，在真空度1×10‑1Pa‑1×10‑3Pa的环境下对韧性陶瓷骨架进行均匀化喷涂，喷涂厚度0.1mm‑0.15mm，获得预制心部骨架；③将步骤②获得的预制心部骨架置于与超高硬度划片刀外形尺寸相匹配的模具中，使预制心部骨架与模具空间形状同轴，并在模具剩余空间内填充满步骤①准备的7A75铝合金微粉、碳粉和聚乙烯醇的均匀混合物，获得待二次烧结模具；④将步骤③获得的待二次烧结模具置于700℃‑705℃、真空度1×10‑2Pa‑1×10‑3Pa的环境下，保温2h‑3h，获得二次预制毛坯；⑤将步骤④获得的二次预制毛坯在炉温T不低于500℃时随炉冷却；炉温T处于500℃≤T＜200℃半开炉门冷却；炉温T＜200℃出炉空冷，冷却至室温后，即获得所需内部固化有韧性陶瓷骨架的铝合金复合材料；3)超高硬度划片刀制造①准备维持1×10‑4Pa‑1×10‑5Pa真空度，通入使炉内气压升至1Pa‑10Pa的氩气作为电离介质，纯度99.99％的石墨为靶材，靶‑基距设置为75mm‑80mm，中频溅射电源功率为300W‑320W，频率范围30kHz‑50kHz，占空比为80％，脉冲偏压电源固定在100V，频率为40kHz，占空比为80％，基体温度为室温，沉积气压为0.50Pa的磁控溅射设备；②将阶段2)中获得的内部固化有韧性陶瓷骨架的铝合金复合材料竖立后沿轴心旋转，然后采用步骤①准备的磁控溅射设备对内部固化有韧性陶瓷骨架的铝合金复合材料盘片刃部进行磁控溅射，处理结束后取出即获得所需超高硬度划片刀。