[發(fā)明專利]PCBN中的二硼化鈦組合物

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380045338.2
• 申請(qǐng)日: 2013-08-23
• 公開（公告）號(hào): CN104684670A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尼爾森·葉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 戴蒙得創(chuàng)新股份有限公司
• 主分類號(hào): B23B27/02
• 分類號(hào): B23B27/02;B23B27/14;C22C29/14;C22C29/16
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 吳潤(rùn)芝;郭國(guó)清

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2012年8月31日提交的、名為“PcBN中的二硼化鈦組合物”的臨時(shí)申請(qǐng)61/696,124的優(yōu)先權(quán)。

技術(shù)領(lǐng)域和工業(yè)應(yīng)用

本公開涉及一種適用于制備超硬研磨壓坯的由粉狀組合物制備的燒結(jié)超硬材料，具體地涉及包含可用于耐用性和韌性提高的切削工具的包含立方氮化硼(cBN)的燒結(jié)體。

多晶立方氮化硼(PcBN)、金剛石和金剛石復(fù)合材料普遍用于提供切削工具如用于金屬加工的切削工具的超硬切削表面。

cBN切削工具經(jīng)受腐蝕或磨損，并需要耐化學(xué)性和耐熱性以優(yōu)化對(duì)工件的切削速度和工具的壽命。

因此，需要在材料中的一種新型組合物，以制備具有混合的優(yōu)異耐用性和韌性特性的超硬壓坯。

發(fā)明概述

在一個(gè)實(shí)施方案中，燒結(jié)的超硬壓坯體可以包含超硬顆粒和將所述超硬顆粒結(jié)合在一起的粘結(jié)相，其中所述粘結(jié)相包含鈦化合物和余量鋁化合物，其中所述燒結(jié)超硬壓坯體具有一定量的鈦化合物，以具有混合的耐用性和韌性應(yīng)用。

在另一個(gè)實(shí)施方案中，PcBN壓坯體包含：按體積計(jì)至少35％的立方氮化硼(cPN)顆粒，其中cPN顆粒的平均粒度分布(PSD)為約0.1μm至約5μm；將立方氮化硼顆粒結(jié)合在一起的粘結(jié)相，其中所述粘結(jié)相包含鈦化合物和余量鋁化合物。

在另一個(gè)實(shí)施方案中，PcBN壓坯體包含立方氮化硼顆粒；和將立方氮化硼顆粒結(jié)合在一起的粘結(jié)相，其中，所述粘結(jié)相包含二硼化鈦，其中所述二硼化鈦被限定為二硼化鈦(101)峰的XRD峰高，在背景校正之后，所述二硼化鈦(101)峰的XRD峰高為(111)cBN的峰高的至少約15％。

附圖說(shuō)明

當(dāng)結(jié)合附圖解讀時(shí)，將更好地理解前述發(fā)明概述和以下對(duì)實(shí)施方案的詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，所描述的實(shí)施方案不限制于所示的精確布置和工具。

圖1為根據(jù)示例性實(shí)施方案的背景校正后的PcBN壓坯體中二硼化鈦的XRD跡線圖。

發(fā)明詳述

一個(gè)示例性實(shí)施方案提供了一種燒結(jié)的超硬壓坯體，其具有包含鈦化合物和余量鋁化合物的粘結(jié)相。超硬顆?？梢赃x自立方氮化硼、金剛石和金剛石復(fù)合材料。用于制備多晶cBN壓坯的起始材料組合物包含以粉末或特別是生壓坯形式的cBN和粘結(jié)相。粘結(jié)相可以至少部分地熔融和與cBN反應(yīng)并通過高壓高溫(HPHT)燒結(jié)期間燒結(jié)的反應(yīng)形成結(jié)合。

一個(gè)示例性實(shí)施方案可以提高cBN材料的韌性和增加耐磨性。超硬的燒結(jié)壓坯及其制備的方法提供了顯著改善的微觀結(jié)構(gòu)均勻性和比其他超硬的燒結(jié)壓坯更好的耐用性和韌性。

示例性實(shí)施方案提供了cBN壓坯，更具體地提供了包括cBN和基質(zhì)相的cBN壓坯，所述基質(zhì)相合并了鈦基粘結(jié)相與余量鋁化合物。所述cBN壓坯可包含可與cBN顆粒相比的15％-40％的鈦化合物，如二硼化鈦，其被限定為在背景校正后，與cBN(111)峰相比的二硼化鈦(101)峰的XRD峰高。

由于cBN和包含鈦化合物的二次硬質(zhì)相之間的反應(yīng)的結(jié)果，二硼化鈦可以通常出現(xiàn)在cBN壓坯中。二硼化鈦可以在cBN晶粒之間或cBN晶粒與粘結(jié)劑晶粒之間充當(dāng)結(jié)結(jié)劑。二硼化鈦具有約3000℃的高熔點(diǎn)、約24GPa的優(yōu)異硬度和與其他材料相比的高楊氏模量。二硼化鈦在高溫下具有良好的抗磨損性和抗氧化性。

在制備本發(fā)明的燒結(jié)cBN壓坯時(shí)，給料粉末可以以所期望的粒度進(jìn)行摻合和通過各種技術(shù)進(jìn)行混合。主要在碾磨或摻合步驟過程中完成cBN顆粒的分散。通常作為粉碎和分散的手段的碾磨是本領(lǐng)域所公知的。通常用于研磨陶瓷粉末的碾磨技術(shù)包括常規(guī)的球磨、滾球磨、行星球磨、磨碎機(jī)和攪拌球磨。在常規(guī)球磨中，能量輸入由碾磨介質(zhì)的尺寸和密度、碾磨桶的直徑和旋轉(zhuǎn)的速度決定。由于該方法需要球滾動(dòng)，從而限制了旋轉(zhuǎn)速度，且因此限制了能量。常規(guī)球磨很適于碾磨具有低至中顆粒強(qiáng)度的粉末。通常，在要將粉末碾磨至約1微米或更高的最終粒度時(shí)使用常規(guī)球磨。

在行星球磨中，碾磨桶的行星運(yùn)動(dòng)給予達(dá)重力加速度20倍的加速度。當(dāng)使用致密的碾磨體時(shí)，這能夠在碾磨中提供與常規(guī)球磨相比大得多的能量。該技術(shù)很適于粉碎中等強(qiáng)度、具有約1微米的最終粒度的顆粒。

在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，超硬顆?？梢岳绨大w積計(jì)至少約35％的超硬顆粒如cBN。在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，超硬顆?？梢园大w積計(jì)約35％至約70％的cBN。燒結(jié)的超硬壓坯體可以還包含將超硬顆粒結(jié)合在一起的粘結(jié)相。該粘結(jié)相可以例如包含鈦化合物如二硼化鈦、氮化鈦、碳化鈦、碳氮化鈦，和余量鋁化合物如氮化鋁或氧化鋁。