[發(fā)明專利]復(fù)合燒結(jié)體

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200780021851.2
• 申請日: 2007-05-28
• 公開（公告）號: CN101466651A
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 岡村克己;久木野曉;深谷朋弘
• 申請（專利權(quán)）人: 住友電工硬質(zhì)合金株式會社
• 主分類號: C04B35/5831
• 分類號: C04B35/5831;B23B27/14
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 丁業(yè)平;張?zhí)焓?/td>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及至少含有立方氮化硼和粘結(jié)劑的復(fù)合燒結(jié)體，更具 體地說，本發(fā)明涉及尤其適合用于諸如切削工具等應(yīng)用中的復(fù)合燒結(jié) 體。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)上，主要由立方氮化硼構(gòu)成的高硬度燒結(jié)體已用于諸如切 削工具等應(yīng)用中。這類燒結(jié)體通常是含有立方氮化硼和粘結(jié)劑的復(fù)合 燒結(jié)體，所述粘合劑的主要目的是保持前者的強(qiáng)度(提高耐磨性)等。 例如，已知的是具有“海-島”結(jié)構(gòu)的燒結(jié)體，其中立方氮化硼顆粒 (島)分散在由粘結(jié)劑構(gòu)成的連續(xù)相(海)中(日本專利申請公開 No.53-077811(專利文獻(xiàn)1)和日本專利申請公開No.10-182242(專利 文獻(xiàn)2))。

采用這種海-島結(jié)構(gòu)的目的是為了避免在立方氮化硼顆粒彼此 通過物理作用而接觸的部位處出現(xiàn)立方氮化硼未被燒結(jié)的情況，通過 將立方氮化硼顆粒彼此分開而不讓它們接觸，從而促進(jìn)立方氮化硼顆 粒的燒結(jié)狀態(tài)，由此提高燒結(jié)體的耐碎裂性(如韌性)。

另一方面，由于立方氮化硼顆粒不是互相接觸而是彼此分開 (即，為這樣一種結(jié)構(gòu)：立方氮化硼顆粒以非連續(xù)狀態(tài)存在)，因而 這種燒結(jié)體不能充分體現(xiàn)出立方氮化硼所特有的高導(dǎo)熱率這種優(yōu)異 的特性，從而產(chǎn)生諸如耐熱性不足或韌性低等問題。具體而言，在將 上述燒結(jié)體用于切削工具中的情況下，其不能抑制切削過程中切削刃 溫度的升高。此外，這種燒結(jié)體內(nèi)部產(chǎn)生的微小龜裂會在韌性低的粘 結(jié)劑中發(fā)展，從而使該燒結(jié)體更有可能破碎。因此，如果將上述燒結(jié) 體用在斷續(xù)切削和高效切削(如重切削和高速切削)所用的切削工具 中，那么在某些情況下，可能無法充分獲得令人滿意的工具壽命。

同時，為了解決燒結(jié)體的上述問題，人們已提出各種方案來努 力改良上述粘結(jié)劑的組成(日本特公昭60-014826號公報(日本特開昭 56-069350號公報、專利文獻(xiàn)3)、日本特公昭61-054857(日本特開昭 61-179847號公報、專利文獻(xiàn)4)、日本特公昭61-054858(日本特開昭 61-179848號公報、專利文獻(xiàn)5)、日本特開平05-287433號公報(專利 文獻(xiàn)6))。這些提案似乎對提高韌性起到一定作用，然而由于立方氮 化硼顆粒彼此分離，結(jié)構(gòu)不連續(xù)，因此難以徹底提高耐熱性。

此外，已知這樣的燒結(jié)體，其中立方氮化硼顆粒通過彼此連接 形成連續(xù)的結(jié)構(gòu)(美國專利5639285號說明書(專利文獻(xiàn)7))。在該燒 結(jié)體中，由于立方氮化硼顆粒顯示出連續(xù)的結(jié)構(gòu)，所以在一定程度上 有希望能夠獲得提高耐熱性的效果，即，抑制切削刃溫度上升的效果。 另一方面，由于粘結(jié)劑不連續(xù)地分散在由立方氮化硼顆粒構(gòu)成的連續(xù) 結(jié)構(gòu)的周圍，所以該燒結(jié)體的耐碎裂性或耐焊口磨耗性(crater?wear resistance)較差，結(jié)果造成其韌性較差。

這種缺陷看來主要歸因于燒結(jié)體中所含的立方氮化硼和粘結(jié)劑 這兩者之間的熱膨脹系數(shù)的不同。具體地說，據(jù)推測其原因如下。在 切削過程中，當(dāng)包含該燒結(jié)體的切削工具經(jīng)受高溫時，由于溫度的變 化(不僅包括溫度升高，還包括隨后的冷卻)而引起體積的改變。此 時，立方氮化硼的體積變化和粘結(jié)劑的體積變化差異很大。因此，立 方氮化硼和粘結(jié)劑之間發(fā)生分離，結(jié)果，粘結(jié)劑等容易從燒結(jié)體上脫 落下來。

這種缺陷尤其在切削諸如淬火鋼等高硬度材料時會產(chǎn)生問題， 因為在這種情況中切削工具的切削刃更有可能要經(jīng)受600℃或更高 的高溫。此外，近來人們還要求在切削加工操作中提高生產(chǎn)率。隨著 切削速度或進(jìn)給量的增加，切削刃的溫度往往會升高至1000℃左右。 因此，需要解決上述問題。

此外，對具有復(fù)雜形狀的部件進(jìn)行切削加工的要求與日俱增。 在涉及更復(fù)雜形狀的高效切削(如斷續(xù)切削)過程中，切削工具的切 削刃反復(fù)地離開被加工材料以及與被加工材料接觸(緊挨在一起)， 當(dāng)切削刃離開被加工材料時，切削刃會迅速地冷卻。從而，切削刃部 分中所含的燒結(jié)體會經(jīng)歷突然的溫度變化和應(yīng)力變化。因此，在近來 所要求的對高硬度鋼實施的高效率加工或高速斷續(xù)切削加工中，尤其 需要解決以上指出的問題。