[發明專利]刀具結構體、包含其的鑲件及其制造方法

有效

• 申請號: 201280043053.0
• 申請日: 2012-07-17
• 公開（公告）號: CN103813998A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: J·J·巴里;T·P·莫拉特;R·W·N·尼倫
• 申請（專利權）人: 六號元素磨料股份有限公司;六號元素有限公司
• 主分類號: C04B35/645
• 分類號: C04B35/645;C04B37/02;B23B27/14
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 王海寧

本公開總體上涉及包含超硬材料的刀具結構體（cutter?structure）、包含所述刀具結構體的機床鑲件以及制造所述刀具結構體的方法。

美國專利第6,106,585號公開了一種制造切削元件的方法，包括通過將大量磨料晶體（金剛石或CBN）以及與該磨料晶體接觸的大量催化劑金屬放置到單元或罐中而形成復合物質，所述單元或罐是保護性金屬外殼，其中罐內部的上表面預形成有淺凹（dimple）。該淺凹表面提供了用于在該層的上表面上形成特征的圖案，其起到斷屑槽特征的作用。

英國專利GB?2?366?804公開了利用化學氣相沉積（CVD）金剛石的成核側面用于工具表面，該成核側面含有在沉積基底上形成的金剛石微晶。該專利說明了使用所公開的方法制造的CVD金剛石工具優于整體含超過10%鈷的聚晶金剛石（PCD）工具。當然，作為用以制造PCD材料的超高壓、高溫方法的結果，PCD材料可以包含鈷，其中認為在金剛石比石墨更加熱力學穩定的壓力和溫度條件下鈷（或其它的鐵族金屬）促進多個金剛石晶粒的交互生長。由于鈷還能在環境壓力下促進金剛石向無定形碳或石墨的再轉變，因此必須保持PCD低于約700攝氏度的溫度。不同于PCD，CVD金剛石完全由金剛石制成并且因此具有更長的磨損壽命。

需要提供用于機床的具有高效性能、良好工具壽命的超硬鑲件，以及需要提供制造所述鑲件的更有效的方法。

從第一個方面的視角看，提供了一種制造刀具結構體的方法，該刀具結構體包含限定前刀面拓撲結構的超硬材料，該方法包括：提供包含基底本體的預燒結組件，所述基底本體具有限定出與所述前刀面拓撲結構互補的拓撲結構的構造表面（formation?surface），以及包含多個超硬晶粒的聚集體，該聚集體布置在所述構造表面的附近，其中該基底本體包含能夠促進超硬晶粒在超硬材料為熱力學穩定的壓力和溫度下的燒結的催化劑或粘合劑材料的源；使預燒結組件經受該壓力和溫度以提供包含燒結聚晶超硬材料的超硬結構，所述燒結聚晶超硬材料在超硬結構的第一主邊界處連接至所述構造表面，該超硬結構具有與第一主邊界相對的第二主邊界；去除基底本體以便暴露所述超硬結構的限定所述前刀面拓撲結構的第一主邊界。

配置所述構造表面以包括作為前刀面拓撲結構的補充的至少一個區域。因此，例如，對于可存在于所述前刀面拓撲結構中的至少一個凹陷和/或凸起特征，在構造表面上將存在對應的各自凸起或凹陷。換而言之，所述構造表面的拓撲結構可類似于前刀面拓撲結構的負像（negative）。

本公開設想了刀具結構體和鑲件的特征的各種設置和組合，以及方法的變體，下面描述其非限制性和非窮盡的實例。

在各種實例中，刀具結構體可以是用于機床的鑲件，和或所述超硬材料可以限定出包括斷屑槽拓撲結構的主要前刀面，和或所述刀具結構體可以連接至鑲件基部。

在各種實例中，前刀面拓撲結構可以在使用中能夠起斷屑槽拓撲結構的作用，其包含至少一個斷屑槽特征，并且在各種實例設置中，斷屑槽特征的尺寸可以是至少約100微米且至多約幾毫米；該刀具結構體可以具有至少約100微米或至少約500微米的平均厚度（在第一和第二主邊界之間）；和或該刀具結構體可以具有至多約2000微米、至多約1000微米或至多約500微米的平均厚度；并且該刀具結構體可以包含天然或合成的金剛石材料，或CBN材料。

聚晶超硬材料的實例包括聚晶金剛石（PCD）材料、熱穩定PCD材料、碳化硅粘合的金剛石（SCD）或聚晶立方氮化硼（PCBN）。所述刀具結構體可以包含通過化學氣相沉積（CVD）方法制造的金剛石材料，但是將不基本上由通過CVD法制造的金剛石材料組成。在一些設置中，所述刀具結構體可以不含通過CVD法制造的金剛石材料。