[發(fā)明專利]制備多峰立方氮化硼粉末的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580063004.7
• 申請日: 2015-11-18
• 公開（公告）號: CN107001156B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 格羅爾德·緯爾;邵銳;雅各布·帕默爾;勞倫斯·迪斯
• 申請（專利權(quán)）人: 戴蒙得創(chuàng)新股份有限公司
• 主分類號: C04B35/5831
• 分類號: C04B35/5831;C04B35/626
• 代理公司: 中原信達知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 吳潤芝;郭國清

制備cBN復(fù)合粉末的多步研磨方法，所述方法包括通過添加粘結(jié)劑和第一cBN成分形成第一粉末混合物，將所述第一粉末混合物研磨第一時間段，將第二cBN成分與所述研磨的第一粉末混合物合并以形成第二粉末混合物，并且將所述第二粉末混合物研磨第二時間段(小于所述第一時間段)以形成cBN復(fù)合粉末。所述第二cBN成分的D50值與所述第一cBN成分的D50值之比為至少3.0。對所述兩種cBN成分分級粉使用不同研磨時間的兩步研磨控制了所述cBN復(fù)合粉末混合物中研磨碎片的量。所述cBN復(fù)合粉末在HPHT條件下的進一步加工形成無cBN粒子的直徑的平均值小于2.0微米的基于cBN的陶瓷。

與相關(guān)申請的交叉引用

無。

技術(shù)領(lǐng)域和工業(yè)實用性

本公開總的來說涉及切削工具，具體來說涉及包含基于立方氮化硼(cBN)的陶瓷的切削工具刀片。此外，本公開涉及使用具有cBN的多峰粒度分布的陶瓷粉末摻混物來生產(chǎn)用于制造成切削工具刀片的立方氮化硼復(fù)合材料的方法，其中將至少兩種不同粒度分布的cBN原材料從最細的分級粉到較粗的分級粉以逐步方式進行摻混，并通過調(diào)整應(yīng)用于較粗cBN的研磨時間來控制研磨碎片的量。

在常規(guī)方法中，首先通過在研磨機中摻混或在漿料中超聲摻混，將cBN粉末與陶瓷粉末例如TiN、TiCN和金屬粉末例如鋁和鋁化鈦(titanium alumide)摻混。理想情況下，cBN粒子被均勻分散在由粘結(jié)劑相材料、即陶瓷和金屬粉末形成的基質(zhì)中。然而，對于具有細cBN例如小于或等于6微米粒子的粉末來說，超聲技術(shù)未必提供充分的分散度。研磨是實現(xiàn)均勻分散的最有效方法。

總的來說，研磨作為粉碎和分散的手段，在本領(lǐng)域中是公知的。在研磨陶瓷粉末中常用的研磨技術(shù)包括常規(guī)球磨機、滾筒球磨機、行星式球磨機、超微磨碎機(attritormill)和攪拌球磨機。所述過程中的基本元件包括研磨罐、研磨介質(zhì)和旋轉(zhuǎn)元件。研磨可以是干式或濕式的，在后一種情況下混合物包括研磨介質(zhì)例如醇。通常將待研磨的材料置于研磨罐中且暴露于研磨介質(zhì)，并通過所述材料與研磨介質(zhì)和研磨罐的物理接觸進行研磨。當在本文中使用時，術(shù)語“研磨碎片”是指由于磨粒、研磨體和內(nèi)襯之間的摩擦而從研磨介質(zhì)或研磨機的內(nèi)襯產(chǎn)生的任何材料。有許多因素決定研磨碎片的量，包括研磨介質(zhì)的尺寸和密度、罐的尺寸和漿料粘度。研磨碎片通常隨著研磨時間、cBN粒度和研磨速度而增加。

一般來說，基于cBN的陶瓷在高壓高溫(HPHT)條件下燒結(jié)。首先將cBN復(fù)合粉末摻混物與或不與支承結(jié)構(gòu)一起裝載到耐火艙中，所述支承結(jié)構(gòu)在適用的情況下通常是硬質(zhì)金屬如燒結(jié)硬質(zhì)合金。通常將若干個這樣的耐火艙匯集在高壓室核心中。在HPHT過程中，材料經(jīng)受至少4GPa的壓力和至少1300℃的溫度(參見例如美國專利號5,512,235，其全部內(nèi)容通過參考并入本文)。在這些條件下，所述cBN復(fù)合粉末摻混物被燒結(jié)至全密度，并且所述支承結(jié)構(gòu)如果存在的話，至少由于支承結(jié)構(gòu)中的鈷的熔化而變軟并附接到所述燒結(jié)的cBN復(fù)合材料。

cBN在機械加工工具中具有廣泛的商業(yè)應(yīng)用，并且已被廣泛用作研磨產(chǎn)品中的磨粒并以cBN復(fù)合材料的形式用作切削工具。通常，cBN復(fù)合材料通過例如經(jīng)釬焊直接粘結(jié)到刀體來使用。

cBN切削工具的切削性能可以受到尤其是在HPHT過程中使用的cBN粉末混合物、即cBN粒子和粘結(jié)劑相粒子的特性的影響。影響cBN粉末混合物的特性的性能的實例包括cBN粒度(和相對于粘結(jié)劑相的粒度的尺寸)、cBN粒度分布和cBN粒子在粘結(jié)劑中的分散度。通常，cBN切削刀片的具體性能目標是這些特性之間的平衡。cBN粒度的雙峰摻混物的使用，對于通過提高耐磨損性和韌性來改進切削工具的性能來說是理想的。