[發明專利]接合體

有效

• 申請號: 201180056763.2
• 申請日: 2011-11-22
• 公開（公告）號: CN103228393A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 石田友幸;森口秀樹;中島猛;久木野曉;萬木伸一郎;榎并晃宏;岡村克己;松田裕介;佐野浩司;小林慶三;尾崎公洋
• 申請（專利權）人: 住友電氣工業株式會社;住友電工硬質合金株式會社;獨立行政法人產業技術綜合研究所
• 主分類號: B23K20/00
• 分類號: B23K20/00;B23B27/18;B23B27/20;B23K1/19;B23K35/30;C22C9/06;C22C14/00;C22C19/00
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 丁業平;常海濤

技術領域

本發明涉及接合體，尤其涉及適用于切削工具的接合體。

背景技術

傳統上，已經制造出尖端具有高硬度材料的切削工具,該高硬度材料經釬焊接合到其尖端上，這種切削工具的代表為立方氮化硼（cBN）切削工具，已將這種切削工具用于切削特殊鋼和其他各種類型的切削加工。

具體而言，例如，已經制造并出售了具有硬質合金和cBN的工具，其中該硬質合金和cBN經釬焊而接合在一起（例如，Sumitomo?Electric?Hardmetal株式會社發布的IGETALLOY切削工具('07-'08總目錄)，2006年10月，第L4頁，Coated?SUMIBORON?Series（非專利文獻1））。或者，已經提出了通過釬焊將PCD（燒結金剛石）或cBN與陶瓷、金屬陶瓷或硬質合金接合起來而形成的接合體（例如，特開2002-036008號公報(專利文獻1)和特許3549424號公報(特開平11-320218號公報(專利文獻2))）。此外，也已經提出了通過采用Cu釬料進行釬焊以將硬質合金或金屬陶瓷與高速鋼等接合而形成的切削工具（例如，特開平11-294058號公報(專利文獻3)）。

尤其是近年來，將硬質合金與cBN接合在一起的切削工具特別引起關注。

引用列表

專利文獻

專利文獻1：特開2002-036008號公報

專利文獻2：日本專利No.3549424（特開平11-320218號公報）

專利文獻3：特開平11-294058號公報

非專利文獻

非專利文獻1：Sumitomo?Electric?Hardmetal株式會社發布的IGETALLOY切削工具('07-'08總目錄)，2006年10月，第L4頁，Coated?SUMIBORON?Series

發明內容

技術問題

然而，不能認為通過上述常規方法得到的接合體具有足夠大的接合強度，人們需要一種具有更大接合強度的接合體，特別是硬質合金與cBN牢固接合在一起的接合體。

解決問題的方案

為了解決上述問題，本發明人進行了各種實驗和深入的研究，結果發現，通常當接合材料中含有用于硬質合金燒結體和cBN燒結體的結合相組分的Ti時，則在接合時，Ti作為一種化學元素擴散到所述硬質合金燒結體和cBN燒結體中，并且所述燒結體牢固地接合在一起，即可以得到接合強度高的接合體。

此外已經發現，在這種接合中，在接合材料與cBN燒結體之間的界面處生成了Ti與cBN燒結體的氮組分的反應產物、或TiN化合物層，并且該TiN化合物層的厚度與接合強度有關。

更具體而言，加熱時間更長和含有更大量的Ti會增加TiN化合物層的厚度，因此在TiN化合物層對于cBN燒結體的優異潤濕性的協同作用下，提供了更高的接合強度。然而，當TiN化合物層超過一定厚度時，TiN化合物層的脆性將對接合強度具有較大的影響，并且如果形成的TiN化合物層過厚，更具體而言，如果形成厚度超過300納米（nm）的TiN化合物層，則TiN化合物層容易斷裂并且不能提供大的接合強度。100nm以下是更加優選的，因為該厚度有助于提供大的接合強度。此外，所述TiN化合物可以是粒狀晶體、柱狀晶體、非晶態或任何結晶狀態。

相反，已經發現，當進行加熱的時間短或Ti的引入量較小并因此使TiN化合物層厚度過小時，更具體而言，當形成的TiN化合物層小于10nm時，Ti作為化學元素向待接合材料中的擴散并不充分，并且不能在整個接合面上形成TiN化合物層，因而傾向于在較小的面積上形成TiN化合物層，因此不能提供大的接合強度。需要注意的是，TiN化合物層可含有少量除Ti和N以外的其他組分。這樣的組分可包括構成cBN和硬質合金的化學元素以及構成接合材料的化學元素。

本發明立足于上述發現，并且本發明為這樣一種結合體，其具有作為第一被接合材料的硬質合金燒結體和作為第二被接合材料的cBN燒結體，其中：所述第一被接合材料和所述第二被接合材料由接合材料接合在一起，其中該接合材料設置在所述第一被接合材料和所述第二被接合材料之間并且含有鈦（Ti）；并且在所述第二被接合材料和所述接合材料之間的界面處形成厚度為10nm-300nm的氮化鈦（TiN）化合物層。

本發明可以提供如上所述在硬質合金燒結體與cBN燒結體之間具有高接合強度的接合體，因此可以提供具有高接合強度的切削工具等。