一种超薄超硬复合材料及其加工方法与流程

本发明涉及一种超硬材料，即涉及超硬复合材料加工方法，更具体涉及一种超薄聚晶金刚石/聚晶立方氮化硼复合材料的加工方法。

背景技术：

1、聚晶金刚石复合片(pdc)既具有金刚石的硬度及耐磨性，又具有硬质合金的强度、抗冲击韧性与良好的可焊接性，因而在众多机械加工领域被广泛应用。聚晶立方氮化硼(pcbn)复合片仅次于聚晶金刚石(pcd)的高硬度高耐磨性，其具有优异的化学惰性，高热稳定性及高温红硬性高导热性，低摩擦系数；能以硬态切削完成淬硬零件的最终成型加工。聚晶金刚石复合片(pdc)、聚晶立方氮化硼(pcbn)制作的工具已成为最能满足高速、高效、精密的首选加工工具。

2、目前常用的pdc/pcbn复合材料的总厚度：1.0-50mm，常用的厚度2.0-30mm。pcd/pcbn层的总厚度为0.5-4.0mm。常用的厚度0.5-3.0mm。在超精密加工应用领域，如3c行业：3d玻璃、陶瓷及金属外壳和中框加工领域，散热板，光学器件，半导体器件等材料加工。刀具材料加工加工精度要求较高，较厚的pdc带来加工困难，其需求特殊尺寸的超薄pdc/pcbn复合材料，总厚度：1.0mm以下，pcd/pcbn层的总厚度为0.5mm以下，同时要求总厚公差±0.05mm以内，pcd/pcbn层的总厚度±0.1mm以内，整体高度差＜0.2mm。由于超硬材料的难加工性，以及pcd/pcbn与硬质合金衬底较大的材料性能差异产生的内应力。导致超薄聚晶金刚石/聚晶立方氮化硼(pcd/pcbn)复合材料很难加工制造出来，从而限制了其在超精密加工领域的大规模推广应用。因此，急需开发一种新的pcd/pcbn加工方方法。

技术实现思路

1、为解决上述技术中存在的问题，本发明提供了一种重新设计的pcd/pcbn复合材料pcd/pcbn层与硬质合金层的界面结合形状，采用pcd/pcbn层与硬质合金层交替多次加工，或者同时加工的方法，生产制造一种超薄聚晶金刚石/聚晶立方氮化硼复合材料。常规的超薄聚晶金刚石/聚晶立方氮化硼复合材料的界面结合形状为平面结构，先加工聚晶金刚石/聚晶立方氮化硼层至需要尺寸，再加工硬质合金至需要尺寸。但由于超硬材料的难加工性，以及pcd/pcbn与硬质合金衬底较大的材料性能差异产生的内应力，导致随着总厚度越来越小，拱形度越来越大，以至于拱形度＞0.3mm以上，甚至出现整体碎裂的现象出现。而依靠本发明的设计，则克服了该技术问题。

2、本发明提供一种超薄超硬复合材料的加工方法，其包括下面的步骤：

3、步骤1：得到超薄超硬复合材料，超薄超硬复合材料具有pcd/pcbn层和硬质合金层，硬质合金层的界面为凹陷形状；

4、步骤2：加工硬质合金层，磨削深度为c1，此时由于内应力释放，pcd/pcbn层上表面拱起高度p1；

5、步骤3：加工pcd/pcbn层上表面，磨削深度为p1，pcd/pcbn层上表面重新加工成平面形状；

6、步骤4：加工硬质合金层，磨削深度为c2，此时由于内应力释放，pcd/pcbn层上表面拱起高度p2；

7、重复步骤3和步骤4；直至第n-1步骤，ppcd/pcbn层厚度至需求厚度，pcd/pcbn层与硬质合金层的界面平行；

8、步骤n，最后加工硬质合金层，磨削至所需总厚度，加工完成。

9、优选地，在步骤1中，pcd/pcbn复合超硬材料层通过高温高压的方式与硬质合金层结合；

10、硬质合金层的凹陷深度为p0；pcd/pcbn层的中心比边缘厚p0。

11、优选地，采用机械加工或者电火花或者激光的方式加工硬质合金层和pcd/pcbn层。

12、优选地，加工硬质合金层和pcd/pcbn层采用双面同时加工的方式进行切削。

13、本发明制备得到的超薄超硬复合材料，该超薄超硬复合材料中的pcd/pcbn层的总厚度为h＝0.3mm，误差h±0.1mm以内；超薄超硬复合材料的总厚度为h＝0.8mm，误差为h±0.05mm。

14、本发明提供的超薄pdc/pcbn复合材料，加工精度高，内应力小，成品率高。

15、具体地，本发明通过对于上下两层的pcd/pcbn层和硬质合金层的交替加工磨削，而使得应力始终控制在较小的水平，以避免应力较大造成的碎裂问题，最终实现了需要尺寸厚度的超薄超硬复合材料。

技术特征：

1.一种超薄超硬复合材料的加工方法，其特征在于，包括下面的步骤：

2.根据权利要求1所述的超薄超硬复合材料的加工方法，其特征在于，在步骤1中，pcd/pcbn复合超硬材料层通过高温高压的方式与硬质合金层结合；

3.根据权利要求1所述的超薄超硬复合材料的加工方法，其特征在于，采用机械加工或者电火花或者激光的方式加工硬质合金层和pcd/pcbn层。

4.根据权利要求1所述的超薄超硬复合材料的加工方法，其特征在于，加工硬质合金层和pcd/pcbn层采用双面同时加工的方式进行切削。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的超薄超硬复合材料的加工方法制备得到的超薄超硬复合材料，该超薄超硬复合材料中的pcd/pcbn层的总厚度为h＝0.3mm，误差h±0.1mm以内；超薄超硬复合材料的总厚度为h＝0.8mm，误差为h±0.05mm。

技术总结本发明提供一种超薄超硬复合材料及其加工方法，采用PCD/PCBN层与硬质合金层交替多次加工，或者同时加工的方法，生产制造一种超薄聚晶金刚石/聚晶立方氮化硼复合材料。常规的超薄聚晶金刚石/聚晶立方氮化硼复合材料的界面结合形状为平面结构，先加工聚晶金刚石/聚晶立方氮化硼层至需要尺寸，再加工硬质合金至需要尺寸。本发明提供的超薄PDC/PCBN复合材料，加工精度高，内应力小，成品率高。具体地，本发明通过对于上下两层的PCD/PCBN层和硬质合金层的交替加工磨削，而使得应力始终控制在较小的水平，以避免应力较大造成的碎裂问题，最终实现了需要尺寸厚度的超薄超硬复合材料。技术研发人员：郭荣福,曹家瑜受保护的技术使用者：河南景链新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13