CN101679837A

CN101679837A - 涂覆的cbn

Info

Publication number: CN101679837A
Application number: CN200880016934A
Authority: CN
Inventors: D·P·伊根; K·格里尼
Original assignee: Element Six Ltd
Current assignee: Element Six Ltd
Priority date: 2007-05-22
Filing date: 2008-05-22
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2028-05-22
Also published as: JP5420533B2; CN101679837B; US8308830B2; JP2010527888A; WO2008142656A1; KR20100022072A; WO2008142656A9; EP2155832A1; US20100213247A1

Abstract

本发明涉及涂覆的含硼或氮的超硬研磨材料，其选自cBN、硼低价氧化物和碳化硼，该含硼或氮的超硬研磨材料包含：cBN、硼低价氧化物或碳化硼超硬研磨材料基材；碳化物/氮化物/硼化物形成金属的初级层，这样的金属优选为Ti且基本为碳化物、氮化物或硼化物的形式；高熔点金属的次级层，所述高熔点金属选自W、Mo、Cr、Ni、Ta、Au、Pt、Pd及其合金；及Ag、Ni、Cu、Au、Pd、Pt、Rh、Os、Ir、Re、它们的组合和合金例如青铜(Cu/Sn)、银/青铜和银/锡的外覆层，次级层的金属不同于外覆层的金属。本发明还涉及制备这样的材料的方法，这样的材料在工具中的用途以及包括这样的材料的工具。

Description

涂覆的CBN

序言

本发明涉及涂覆的含硼或氮的超硬研磨材料，用于制备这样的材料的方法，还涉及含有超硬研磨材料的工具，所述超硬研磨材料含涂覆的硼或氮。特别地，本发明涉及涂覆的cBN、硼低价氧化物和/或碳化硼超硬研磨材料以及这样的材料在氧化环境中的用途。cBN研磨材料包括化学计量比的cBN磨粒、非化学计量比的cBN磨粒、富氧cBN磨粒、多晶氮化硼(PCBN)坯体、cBN复合片(compact)和cBN团块(agglomerate)。

发明背景

超硬磨料例如金刚石和cBN通常用于切割、研磨、钻孔、锯切和抛光用途。一种制备用于上述用途的含有cBN的工具的方法是钎焊。然而，在钎焊过程中，难以在cBN和钎焊材料之间获得足够结合，因为在cBN表面上存在氧化硼层，该层在钎料(braze)熔化时妨碍了钎焊材料润湿cBN表面。这种润湿性的缺乏典型导致cBN在钎料中的不良附着。此外，氧化硼层不良地化学结合到cBN，这意味着氧化硼层和cBN之间的界面结合是不良的。在工具制备工业中，这些因素都限制了cBN的利用(uptake)。

将涂层施加于超硬磨料以便改善孕镶超硬磨料的金属基质工具的性能。WO2005078041(Egan等人，E6，2005)记载了在磨粒尺寸为0.1μm-10mm的cBN上具有TiN初级层和W次级层的涂层。涂层的TiN和W的组合在如下情形中是有用的：在烧结期间TiN涂层将被基质材料成分反应掉。例如，TiN和W组合在其中钛基涂层将被液相反应掉的情形中是有用的，所述液相用于将超硬磨料组分固定于另外的金属或陶瓷材料。

然而，关于WO2005078041(Egan等人，E6，2005)和cBN上的其它涂层的问题在于，需要在非氧化环境中制备工具以便防止对涂层的损害。在氧化环境中涂层表面的氧化可影响涂层在基质中的保持力。此外，通过涂层提供的任何保护均可受到损害。在氧化环境中进行钎焊时，这些现象都限制了由涂层提供的益处。

因此，通常在真空中利用惰性气体和非常特殊的钎料进行钎焊，所有这些使得钎焊过程相对困难和昂贵。因此，具有能够在空气中(氧化环境)使用相对廉价的标准钎料进行钎焊的cBN产品将简化钎焊过程并降低成本。

在US5647878(lacovangelo等人，GE，1997)和US5500248(lacovangelo等人，GE，1996)中，作者记载了在化学气相沉积(CVD)金刚石镶嵌件上通过施加双层涂层克服了上述问题，所述涂层由WTi结合层和保护性钎料相容外覆层例如Ag构成。据显示，在制备环境中，可使用标准钎料将双层涂覆的金刚石镶嵌件空气钎焊到工具基材上，而无需真空炉或特殊气氛。

在‘878和‘248中的发明均旨在于金刚石工具镶嵌件。所述基材主要集中于CVD金刚石，且所有的实施例使用CVD金刚石。

EP 0 716 159记载了涂覆有WTi内层和Ag外层的涂层或者Cr内层和NiCr外层的涂层的CBN复合片。评价了这些双层涂覆的CBN复合片的可钎焊性和附着力。

发明概述

根据本发明的第一方面，提供了涂覆的含硼或氮的超硬研磨材料，其选自cBN、硼低价氧化物和碳化硼，该超硬研磨材料包含：

cBN、硼低价氧化物和/或碳化硼超硬研磨材料基材；

碳化物/氮化物/硼化物形成金属的初级层，这样的金属优选基本处于碳化物、氮化物或硼化物形式；

高熔点金属的次级层，所述高熔点金属选自W、Mo、Cr、Ni、Ta、Au、Pt、Pd及其合金；和

Ag、Ni、Cu、Au、Pd、Pt、Rh、Os、Ir、Re、其组合和合金(例如青铜(Cu/Sn)、银/青铜和银/锡)的外覆层(overcoat)，次级层的金属不同于外覆层的金属。

术语“超硬”意指具有大于约25GPa的维氏硬度，优选大于约30GPa。

cBN是最优选的材料，尽管期望Ti涂层形成与碳化硼中的C和所有上述材料(TiB₂)中的B的结合。

硬度值接近或甚至超过金刚石的合成超硬材料的发展已引起材料科学家的极大关注。金刚石具有70-100GPa的维氏硬度，其是已知的最硬材料，接着是立方氮化硼(HV～60GPa)和本文称作B60的硼低价氧化物(HV～38GPa)。对B60单晶分别在0.49N和0.98N载荷下确定了53GPa和45GPa的硬度值，这与立方氮化硼的值相近。

术语“硼低价氧化物”包括下文所列的所有形式的材料。已知B60还可为非化学计量比的，即作为B₆O_1-x(其中x为0-0.3)存在。在术语B60中包括了这样的非化学计量比形式。这些材料的强共价键和短的原子间键长度有助于特殊的物理和化学性能，例如高硬度、低质量密度、高热导率、高化学惰性和优异的耐磨性[1、2]。在Ellison-Hayashi等人的美国专利No.5,330,937中报导了名义组成为B30、B40、B60、B70、B80、B120、B150和B180的硼低价氧化物粉末的形成。Kurisuchiyan等人(日本专利No.7,034,063)和Ellison-Hayashi等人(美国专利No.5,456,735)中讨论了潜在的工业应用，包括在研砂轮、磨料和切割工具中的用途。

碳化物/氮化物/硼化物形成金属可选自Ti、Cr和Mo。该金属优选是Ti。

涂覆的超硬研磨材料可为以下形式：(i)尺寸为0.01μm-20mm的涂覆的cBN磨粒(ii)涂覆的多晶氮化硼(PCBN)坯体(iii)cBN复合片和(iv)cBN团块，其允许在氧化环境中钎焊cBN工具时使用cBN。在制备含有液相浸渗剂(例如青铜)的烧结切片(segment)时或在通过例如钎焊的方法将cBN材料固定到另外的金属或金属陶瓷材料时，该涂覆的cBN材料消除了对真空炉的需要。

根据本发明该方面的优选实施方案，通过溶胶-凝胶、CVD或PVD(物理气相沉积)施加初级碳化物层或涂层。可通过PVD或低温CVD或电镀覆施加次级层例如W。优选通过PVD、CVD、电解镀覆或无电镀覆施加Ag、Ni、Cu、Au、Pd或Pt的外覆层。

根据本发明该方面的另一实施方案，可通过低温涂覆方法例如溶胶-凝胶、PVD或低温CVD来涂覆具有低的热稳定性的cBN，由此使任何强度降低最小化，而高温涂覆方法可引起cBN基材强度降低。对于具有高的热稳定性的cBN，可使用热和冷方法的组合。优选热方法以便在cBN和涂层之间产生化学结合，由此改善cBN在金属之内或之上的保持力。

根据本发明的第二方面，提供了涂覆的含硼或氮的超硬研磨材料在研磨工具中的用途以改善其性能，该超硬研磨材料选自cBN、硼低价氧化物和/或碳化硼。用于制备这样的工具的方法可包括热压、自由烧结、浸渗烧结和特别是钎焊。

在本发明该方面的优选实施方案中，涂覆的PCBN坯体可用于研磨工具以改善性能。该涂层允许通过在氧化环境中将坯体钎焊到工具上而使PCBN坯体接合至工具。

根据本发明的第三方面，提供了通过向涂覆的含硼或氮的超硬研磨材料的表面上直接施加非氧化保护涂层而制备的可空气钎焊的制品，因此简化涂覆过程，并降低涂覆成本，所述超硬研磨材料选自cBN、硼低价氧化物和/或碳化硼。

根据本发明的该方面，能够通过向cBN的Ti、TiC、TiN、TiB、TiBN或TiCN初级表面上施加非氧化保护涂层来制备可空气钎焊的制品，因此相对于直接将非氧化保护涂层施加于cBN表面改善了保护涂层对cBN颗粒的附着。

根据本发明的第四方面，提供了制备涂覆的含硼或氮的超硬研磨材料的方法，所述超硬研磨材料选自cBN、硼低价氧化物和/或碳化硼，该方法包括步骤：

提供cBN、硼低价氧化物和/或碳化硼基材；

用碳化物/氮化物/硼化物形成金属的初级层来涂覆基材，所述金属基本处于碳化物、氮化物或硼化物形式；

用高熔点金属的次级层涂覆初级层，所述高熔点金属选自W、Mo、Cr、Ni、Ta、Au、Pt、Pd及其合金；和

用Ag、Ni、Cu、Au、Pd、Pt、Rh、Os、Ir、Re、其组合/合金或其合金的外覆层来涂覆次级层，次级层的金属不同于外覆层的金属。

在本发明的优选实施方案中，通过CVD或PVD施加初级涂层(层)，通过PVD或CVD施加次级涂层例如W，因而消除了对涂覆后的热处理的需要。可通过PVD或电解沉积或无电沉积施加外覆层。

根据本发明的第五方面，提供了包括根据本发明的涂覆的含硼或氮的超硬研磨材料的含磨料工具，所述超硬研磨材料选自cBN、硼低价氧化物和/或碳化硼。

根据本发明该方面的优选实施方案，含磨料的工具选自：用于锯条的切片、锯条本身、钻机、用于金刚石线的串珠(bead)、带锯条、弓形锯、取芯钻头、线绳串珠(wire bead)、螺旋钻头、耐磨零件、砂轮、磨头(grinding tip)、旋转式修整器、用于单头(log)或多头旋转式修整器的修整器头、轮廓修整器、直式和异型刳刨工具、磨杯、单刃工具、校准轧辊、拉丝模、单刃车刀、量具(gauge)材料、硬面堆焊体、平面磨床、或含有涂覆的超硬磨料的任何烧结切片。

根据本发明的第六方面，提供了根据本发明的涂覆的含硼或氮的超硬研磨材料在氧化钎焊过程、在非氧化环境(包括在真空下)和/或在还原环境中的用途，该超硬研磨材料选自cBN、硼低价氧化物和/或碳化硼。

在本说明书中，可交换地使用术语层和涂层。

优选实施方案

根据本发明提供了涂覆的含硼或氮的超硬研磨材料，所述超硬研磨材料选自cBN、硼低价氧化物和/或碳化硼(磨粒)，其尺寸优选为0.01μm-20mm(起始磨粒，然而本领域技术人员清楚，在起始磨粒和成品磨粒之间存在可忽略的差别)，这允许在氧化环境中制备工具时使用该磨粒。该涂覆的材料优选由cBN磨粒基材、TiC初级层、W次级层以及Ag的外覆层构成。

WO2005078041(Egan等人，E6，2005)记载了在尺寸为0.1μm-10mm的cBN磨粒上的具有TiN初级层和W次级层的涂层。本发明的产品优选包括在WO2005078041(Egan等人，E6，2005)中记载的双层产品上的Ag、Ni、Cu、Au、Pd、Pt或其合金的外部抗氧化外覆层。保护性外覆层防止W的氧化，且该保护外覆层优选为Ag。尽管可直接将保护性外覆层施加于cBN表面或者施加于Ti、TiN、TiB、TiBN或TiCN层，但优选具有Ti、TiN、TiB、TiBN或TiCN初级层以及W次级层，以便提供与WO2005078041(Egan等人，E6，2005)所述的相同益处。具体地，涂层的TiN和W的组合在如下情形中是有用的：在烧结期间TiN涂层将被基质材料成分反应掉。关于此的例子是使用液体浸渗剂例如青铜。此外，TiN和W的组合在其中钛基涂层将被钎料反应掉的情形中是有用的，所述钎料用于将超硬磨料组分固定于另外的金属或陶瓷材料。

钨层并不具有碳化物内部，其不是必要的，因为外层的目的主要是作为用于保护内层和基材的阻挡层，且通过保持钨涂层相对为薄可获得足够的层间结合。钨涂层具有约0.01μm到约50μm的厚度，特别是约0.2μm到约1μm。

在如下情形中TiN和W的组合是特别有用的：在制备孕镶cBN的工具中(在该工具中大量青铜或铜限制TiN涂层的有效性)，在制备钎焊cBN层的工具中，以及在制备含cBN的金属基质复合材料中。

在双层涂覆TiN加W的产品上的附加抗氧化外覆层(例如Ag)允许所有上述优点，以及允许在空气中制备任何这样的工具的附加益处，由此便利了可制备性且降低了成本。

所述cBN磨粒颗粒是常规用于制备金属结合的工具中的那些。它们通常具有均匀的尺寸，典型为0.01μm到20mm。这样的cBN磨粒颗粒的例子包括：0.01-60微米的微米磨粒、40μm(微米)到200μm的轮用磨粒、180μm到2mm的锯用磨粒、长度或直径为至多20mm的较大晶体。

可以通过热涂覆方法例如CVD或者通过低温涂覆方法例如PVD或低温CVD施加Ti、TiC、TiN、TiB、TiBN或TiCN初级层。

在热涂覆方法中，在适于发生这样的结合的适当热条件下将金属基涂层施加于cBN基材上。通常，用于热方法的范围将是650℃-1300℃。可使用的典型热涂覆技术包括：涉及从金属卤化物气相进行沉积的方法，CVD方法或热扩散真空涂覆或金属蒸气沉积方法。优选从金属卤化物气相进行沉积和CVD方法。

在涉及从金属卤化物气相沉积的方法中，在合适的气体环境中(例如，含有如下一种或多种的非氧化环境：选自氦气和氩气的惰性气体，氢气，烃，分解氨或任何组合，例如氩气/氢气混合物，其为正压、大气压或减压例如10^-1-10^-7毫巴)将待涂覆的颗粒暴露于含有待涂覆金属(例如Ti)的金属卤化物例如氯化钛、碘化钛和硼化钛。作为该方法的一部分，可从金属产生金属卤化物。

使该混合物经受热循环，例如650℃-1300℃持续5分钟到10小时，1-10次循环，在此期间，金属卤化物将Ti传递到颗粒表面，在该表面上释放之并使之化学结合至颗粒。

还可使用冷涂覆技术例如低温CVD方法或PVD(优选后者)沉积初级层。二者均是低温方法，因为产生的热量不足以引起与cBN形成大量氮化物。用于施加外涂层的PVD方法的例子是溅射涂覆。在Ti涂层的情形中，通过激发源例如磁控管产生金属蒸气流。位于该流中的制品例如cBN磨粒或PCBN坯体被Ti金属涂覆。在TiC、TiN或TiCN的情形中，可通过反应溅射沉积这些涂层。通过引入含碳或氮的气体进行反应溅射，所述气体与金属流反应从而形成碳化物或氮化物。碳可以来源于气体例如甲烷或丁烷，而氮可来源自N₂。还可理解，可通过同时引入两种气体制备TiCN。反应溅射还可以通过系统地增加在PVD反应腔室中的反应气体的量用于使涂层从例如Ti渐变到TiN。

优选低温涂覆方法，但并不限于其中cBN基材具有低的热稳定性的情形。低温涂覆方法将使任何强度降低最小化，而高温涂覆方法可能引起cBN基材强度降低。在cBN具有高的热稳定性的情形中，可利用热方法和冷方法的组合。优选热方法以便与基材产生化学结合，因此改善磨粒在基质中的保持力，从而产生改善的性能。

使用冷涂覆技术例如低温CVD或PVD(优选后者)沉积钨的次级层。用于施加次级涂层的PVD方法的例子是溅射涂覆。在此方法中，通过激发源例如磁控管产生钨金属蒸气流。位于该流中的制品例如超硬磨料的磨粒或部件被钨金属涂覆。还可以通过低温CVD方法例如氢还原六氟化钨气体来施加钨次级层。通常，这在＜700℃下进行，但还可以在高至1300℃的温度下进行。

可通过冷技术例如PVD或通过电解镀覆或无电镀覆来施加抗氧化保护涂层的外覆层，优选Ag。用于施加该外涂层的PVD方法的例子是溅射涂覆。在此方法中，通过激发源例如磁控管产生银金属蒸气流。位于该流中的制品例如超硬磨料的磨粒或部件被银金属涂覆。

还可通过电解镀覆施加Ag外覆层。在此方法中，将一定量的磨粒置于镀覆筒体中，该筒体由AgCN、KCN、游离KCN以及增亮剂例如Silversene-L(RTM)组成。还使用容纳在聚丙烯袋中的银电极，该银电极的形式为矩形银片(银纯度为99.9％)。以1-30rpm，优选3-10rpm旋转筒体，且施加0.1-10安培、优选0.6-1.5安培电流以便用Ag涂覆磨料颗粒的表面。该方法的持续期和温度为1分钟到3星期和1℃-100℃。

还可通过无电镀覆施加银外覆层。无电镀覆的例子是依照ZA8203067[GE，Ruark & Webster，1983]和US 4403001[GE，Grenier，1983]中记载的改进型式，通过引用将这两篇文献并入本文。可通过如下方式使该方法适合于用银涂覆cBN：在氨银溶液中悬浮cBN磨粒，优选对其进行物理搅拌，随后在维持搅拌和金刚石在银溶液中悬浮的同时缓慢向氨银溶液添加还原溶液例如转换糖(食用糖与硝酸的混合物)。以计量的速率添加还原溶液直到银涂覆到单独磨粒上，且重复这样的过程直到获得所需的涂层重量(或厚度)。上述方法还可用于涂覆PCBN坯体。

随着颗粒直径降低，PVD的镀覆成本显著提高。因此，从成本角度看，随着颗粒直径降低，优选的方法是通过无电沉积、电解沉积或无电/电解沉积的组合来施加银涂层。

这样，初级层的优选厚度范围是0.01μm到50μm，优选0.3-1.2μm。

次级层的优选厚度范围是0.01μm-50μm，优选0.3-3μm。

外覆层(例如Ag)的优选厚度范围是0.01μm-50μm，优选0.3-3μm。

基材的优选尺寸范围是：

·对于磨粒：0.01μm-10mm；

·对于PCBN：直径0.5mm-1000mm，或长度0.5mm-1000mm。

优选地，次级层并不化学结合到初级层，然而应理解在工具制备期间可能发生一些结合。

优选地，外覆层例如Ag并不化学结合到次级层，然而应理解在工具制备期间可能发生一些结合。

在涂覆的每一情形中，优选覆盖整个基材，但总是有这样的可能性：涂层中可能存在一些间隙。

根据本发明制备的涂覆的cBN研磨材料(磨粒)主要旨在用于单层工具，或作为电镀的替代方案。

然而，为了突出该涂层的多种潜力，下文提供了潜在用途的非穷举性罗列：

锯条、带锯条、弓形锯、取芯钻头、线绳串珠、螺旋钻头、耐磨零件、砂轮、磨头、旋转式修整器、用于单头或多头旋转式修整器的修整器头、轮廓修整器、直式和异型刳刨工具、磨杯、单刃工具、校准轧辊、拉丝模、单刃车刀、量具材料、硬面堆焊体、平面磨床或者含有涂覆超硬磨料的任何烧结/钎焊切片、混凝土、或石质地板的研磨或抛光。

此外，由于可将涂层施加于化学计量比cBN磨粒、非化学计量比的cBN磨粒、富氧cBN磨粒、多晶氮化硼(PCBN)坯体、cBN复合片和cBN团块。该涂层还可用于这些应用领域。

本发明涂层的优点之一是其允许通过空气钎焊来制备工具，特别是通过在非惰性气氛中钎焊超硬磨料制备单层工具。这为制备这样的工具的新方法开辟了大量机会。用于将涂覆的超硬磨料制品钎焊到工具基材的技术包括：感应加热、标准钎焊、喷灯以及使用乙炔焰加热。

根据本发明的涂覆的研磨材料还可在其它工具制备技术例如热压、自由烧结和浸渗烧结中提供一些益处。例如，由于该涂层构建在例如IE S2004/0024中记载的现有技术上，因此，当用于通过浸渗烧结(其中通常存在液相)制备工具切片时，该涂层可提供优点例如改善的润湿、提高的保持力和/或改善的保护。

工具制备技术的其它例子包括但不限于放电烧结(EDS)、场辅助烧结技术(FAST)和激光烧结。此外，该涂层开辟了一种与目前用于制备现有工具和新工具的技术不同的工具制备技术，其可对工具制造商具有经济益处。

当将超硬磨料坯体例如PCD、CVD金刚石及PCBN连接到基材时，根据本发明的涂层可潜在地提供优点。

现在将参考以下非限定性实施例描述本发明。

实施例1

在元件6 ABN800 50/60 US Mesh磨粒上制备了三种涂覆产品：(1)通过PVD施加的0.5μm Ti涂层，(2)通过CVD施加的0.5μm TiN涂层和(3)由通过CVD得到的TiN初级层和通过PVD得到的W次级层组成的涂层(0.4μm)。

涂覆的cBN磨粒与钎料膏混和并置于碳化钨试样上。然后，使用感应线圈加热涂覆的cBN磨粒、钎料和试样直到可见钎料膏熔化且在钎料膏中的所有有机物/溶剂被烧去(burn off)。冷却后，对钎焊试样进行检测。在所有情形中可见，钎焊膏并未润湿涂层表面。因此，(1)、(2)或(3)不能在空气中钎焊，因为涂层表面氧化且因此抑制了钎焊材料的润湿。可预料上述原因导致cBN磨粒在钎料中的不良保持力。

实施例2

使用实施例1的样品(3)，通过PVD施加银层(0.5μm厚)以便制备样品(4)号。按实施例1中所概述地进行钎焊。在(4)的情形中，涂覆的cBN被钎料润湿。因此，将预料到样品(4)具有相对良好的cBN在钎料中的保持力。

实施例3

在元件6 ABN800 50/60 US Mesh磨粒上施加了以下涂层：通过反应溅射沉积的从Ti渐变到TiC的初级层(0.5μm厚)，通过低温CVD使用六氟化钨的氢还原沉积的W次级层，和通过电解镀覆使用氰化银沉积的Ag保护外覆层。如实施例1所概述地进行该涂覆产品的钎焊。涂覆的cBN被钎料润湿。因此，将预料到该样品具有相对良好的cBN在钎料中的保持力。

实施例4

在PCBN坯体上施加了以下涂层：通过低温CVD得到的TiN初级层(0.4μm)，通过PVD得到的W次级层(0.4μm)以及通过PVD得到的Ag保护外覆层(0.5μm)。

在上述涂覆的PCBN坯体以及未涂覆的坯体上进行润湿性测试。将钎料膏置于这两个坯体上，然后将其用感应线圈加热直到可见钎料膏熔化且所有的有机物/溶剂被烧去。冷却后，对钎焊试样进行检测。可见，在未涂覆的PCBN坯体的情形中，钎焊材料并未润湿坯体表面。然而，在涂覆的坯体的情形中，观测到了钎料在涂层上的润湿。

实施例5

根据实施例4涂覆PCBN坯体。在碳化钨基材的顶部，施加了钎料膏层。然后将涂覆坯体以涂覆侧向下置于碳化钨坯体顶部。然后用感应线圈加热该组件直到可见钎料膏熔化且所有的有机物/溶剂被烧去。冷却后，观测到PCBN坯体成功地钎焊到碳化钨基材上。

Claims

1.涂覆的含硼或氮的超硬研磨材料，该含硼或氮的超硬研磨材料选自cBN、硼低价氧化物和碳化硼，该涂覆的含硼或氮的超硬研磨材料包含：

·cBN、硼低价氧化物或碳化硼超硬研磨材料基材；

·碳化物/氮化物/硼化物形成金属的初级层；

·高熔点金属的次级层，所述高熔点金属选自W、Mo、Cr、Ni、Ta、Au、Pt、Pd及其合金；和

·Ag、Ni、Cu、Au、Pd、Pt、Rh、Os、Ir、Re、其组合和合金的外覆层，次级层的金属不同于外覆层的金属。

2.根据权利要求1的涂覆的材料，其中所述超硬材料具有大于约25GPa的维氏硬度。

3.根据权利要求1或2的涂覆的材料，其中所述超硬材料是cBN。

4.根据任一在前权利要求的涂覆的材料，其中碳化物/氮化物/硼化物形成金属选自Ti、Cr和Mo。

5.根据权利要求4的涂覆的材料，其中所述金属是Ti。

6.根据任一在前权利要求的涂覆的材料，其中初级层的金属基本为碳化物、氮化物或硼化物的形式。

7.根据任一在前权利要求的涂覆的材料，其中次级层的金属是钨且外覆层是银。

8.根据任一在前权利要求的涂覆的材料，其中涂覆的超硬研磨材料是以下形式：

·尺寸为0.01μm-20mm的涂覆的cBN磨粒；

·涂覆的多晶氮化硼(PCBN)坯体；

·cBN复合片；和/或

·cBN团块。

9.根据任一在前权利要求的涂覆的含硼或氮的超硬研磨材料的用途，其用于研磨工具中以便改善性能，所述超硬研磨材料选自cBN、硼低价氧化物和/或碳化硼。

10.根据权利要求9的用途，其中涂覆的研磨材料是涂覆的PCBN坯体。

11.可空气钎焊的制品，其通过将非氧化保护涂层直接施加于所述涂覆的含硼或氮的超硬研磨材料表面上而制成，所述超硬研磨材料选自cBN、硼低价氧化物和/或碳化硼。

12.制备涂覆的含硼或氮的超硬研磨材料的方法，所述含硼或氮的超硬研磨材料选自cBN、硼低价氧化物和/或碳化硼，该方法包括步骤：

·提供cBN、硼低价氧化物或碳化硼基材；

·用碳化物/氮化物/硼化物形成金属的初级层来涂覆基材；

·用高熔点金属的次级层来涂覆初级层，所述高熔点金属选自W、Mo、Cr、Ni、Ta、Au、Pt、Pd和其合金；及

·用Ag、Ni、Cu、Au、Pd、Pt、Rh、Os、Ir、Re、它们的组合或合金的外覆层来涂覆该次级层，次级层的金属不同于外覆层的金属。

13.根据权利要求12的方法，其中通过CVD或PVD施加初级层，且通过PVD或CVD施加次级涂层。

14.根据权利要求12或13的方法，其中通过PVD或电解沉积或无电沉积施加外覆层。

15.根据权利要求12-14中任一项的方法，其中所述初级层的金属基本为碳化物、氮化物或硼化物的形式。

16.含有磨料的工具，其包括根据权利要求1-8中任一项的涂覆的含硼或氮的超硬研磨材料，所述含硼或氮的超硬研磨材料选自cBN、硼低价氧化物和/或碳化硼。

17.根据权利要求16的含有磨料的工具，其中该工具选自：用于锯条的切片、锯条本身、钻机、用于金刚石线的串珠、带锯条、弓形锯、取芯钻头、线绳串珠、螺旋钻头、耐磨零件、砂轮、磨头、旋转式修整器、用于单头或多头旋转式修整器的修整器头、轮廓修整器、直式和异型刳刨工具、磨杯、单刃工具、校准轧辊、拉丝模、单刃车刀、量具材料、硬面堆焊体、平面磨床、或含有涂覆的超硬磨料的任何烧结切片。

18.根据权利要求1-8中任一项的涂覆的含硼或氮的超硬研磨材料的用途，其用于氧化钎焊方法中，用于非氧化环境中包括在真空下和/或在还原环境中，所述含硼或氮的超硬研磨材料选自cBN、硼低价氧化物和/或碳化硼。