[发明专利]制造CBN材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用化学计量的Ti(C_xN_yO_z)_a粘结相原料来制造cBN材料的方法。本发明还涉及根据所述方法制造的cBN材料和一种cBN材料。

背景技术

包含立方氮化硼(cBN)的工具是本领域中公知的。cBN晶粒通常包埋在可以是例如TiN、TiC或TiCN的粘结剂基质中。通常还加入呈金属形式或呈Al化合物形式的铝。

当制造包含TiN和/或TiCN的粘结剂基质的cBN工具时，形成粘结相的粉末TiN或TiCN是亚化学计量的，即比率N/Ti或CN/Ti基本上低于1。这些类型的粉末难以在均质组成下产生，并且因此是昂贵的。

包含亚化学计量的TiN、TiC和TiCN中的一种或多种以及Al₂O₃的常规cBN材料具有如下的烧结结构，其包含cBN晶粒，TiC、TiN和/或TiCN晶粒的粘结相，以及包埋在TiC、TiN和/或TiCN相中的Al₂O₃。所述Al₂O₃可以被发现为是TiC、TiN和/或TiCN相中或邻近cBN晶粒的孤立斑点。在这种结构中，通常还可以见到小的WC-Co和/或W-Co岛状物。这是来自研磨体的碎片，其通常由硬质合金构成。

JP 61-119646公开了在烧结结构中具有TiCNO粘结相的cBN材料。

WO 96/36465公开了PcBN或PCD材料，其中，其中z小于其化学计量值的Ti(CNO)_z原料可以与金属粘结相一起使用。

WO2009/150601公开了包含cBN、粘结剂基质和超合金的立方氮化硼材料。

本领域中已知cBN材料的预烧结消除一些昂贵的生产步骤，例如钎焊。EP1043410A1公开了用于生产PcBN切削工具刀片的方法。所述方法包括以下步骤：混合PcBN粉末与液体和压制剂，形成粉末聚结物，以及压制所述聚结物以形成坯体。然后对成形的坯体进行预烧结工艺以形成多孔体，随后对其进行高压-高温(HPHT)烧结步骤以形成致密体。

发明内容

本发明的一个目的在于获得在不使用昂贵的亚化学计量的TiN、TiC和/或TiCN原料的情况下制造cBN材料的方法。

本发明的另一个目的在于获得具有提高的抗裂纹形成性的cBN材料。

本发明的又一个目的在于提供具有提高的工具寿命的cBN材料。

附图说明

图1示出根据本发明制造的cBN材料的扫描电子显微镜(SEM)图像。大的黑色区域(A)是cBN晶粒，浅灰色晶粒(E)是由包含Co和/或W的浅色边缘(D)围绕的Ti(C,N)晶粒。围绕一些Ti(C,N)晶粒，还可以看见呈灰色区域(B)的Al₂O₃。接近于cBN晶粒(A)的灰色区域(C)是TiB₂或AlN。

图2示出根据现有技术的cBN材料的扫描电子显微镜(SEM)图像，其中A至C表示与关于图1相同的相。白色岛状物(D)是包含WC-Co和/或W-Co的岛状物。粘结相(F)是TiN。

图3示出实施例3的结果的曲线图。

图4示出在实施例4中分析的根据现有技术的cBN材料的SEM图像。

图5示出在实施例4中分析的根据本发明的cBN材料的SEM图像。

发明详述

本发明涉及制造cBN材料的方法，其包括以下步骤：

-提供包含cBN晶粒、铝和Ti(C_xN_yO_z)_a粉末的粉末混合物，其中0.05≤z≤0.4，

-对所述粉末混合物进行研磨操作以形成粉末掺合物，

-对所述粉末掺合物进行成形操作以形成生坯体，

-在650至950℃的温度下对所述生坯体进行预烧结步骤，以形成预烧结体，和

-对所述预烧结体进行HPHT操作以形成所述cBN材料。

提供粉末混合物的步骤可包括提供呈干燥粉末混合物形式或呈包含于液体、例如研磨液体中的粉末混合物形式的粉末混合物。