CN103228393A - 接合体 - Google Patents

Abstract

本发明的接合体具有作为第一被接合材料（1）的硬质合金烧结体和作为第二被接合材料（2）的cBN烧结体。该结合体的特征在于：所述第一被接合材料（1）和所述第二被接合材料（2）由接合材料（3）接合在一起，其中该接合材料（3）设置在所述第一被接合材料（1）和所述第二被接合材料（2）之间并且含有钛（Ti）；并且在所述第二被接合材料（2）和所述接合材料（3）之间的界面处形成厚度为10nm-300nm的氮化钛（TiN）化合物层。

Description

接合体

技术领域

本发明涉及接合体，尤其涉及适用于切削工具的接合体。

背景技术

传统上，已经制造出尖端具有高硬度材料的切削工具,该高硬度材料经钎焊接合到其尖端上，这种切削工具的代表为立方氮化硼（cBN）切削工具，已将这种切削工具用于切削特殊钢和其他各种类型的切削加工。

具体而言，例如，已经制造并出售了具有硬质合金和cBN的工具，其中该硬质合金和cBN经钎焊而接合在一起（例如，SumitomoElectric Hardmetal株式会社发布的IGETALLOY切削工具('07-'08总目录)，2006年10月，第L4页，Coated SUMIBORON Series（非专利文献1））。或者，已经提出了通过钎焊将PCD（烧结金刚石）或cBN与陶瓷、金属陶瓷或硬质合金接合起来而形成的接合体（例如，特开2002-036008号公报(专利文献1)和特许3549424号公报(特开平11-320218号公报(专利文献2))）。此外，也已经提出了通过采用Cu钎料进行钎焊以将硬质合金或金属陶瓷与高速钢等接合而形成的切削工具（例如，特开平11-294058号公报(专利文献3)）。

尤其是近年来，将硬质合金与cBN接合在一起的切削工具特别引起关注。

引用列表

专利文献

专利文献1：特开2002-036008号公报

专利文献2：日本专利No.3549424（特开平11-320218号公报）

专利文献3：特开平11-294058号公报

非专利文献

非专利文献1：Sumitomo Electric Hardmetal株式会社发布的IGETALLOY切削工具('07-'08总目录)，2006年10月，第L4页，CoatedSUMIBORON Series

发明内容

技术问题

然而，不能认为通过上述常规方法得到的接合体具有足够大的接合强度，人们需要一种具有更大接合强度的接合体，特别是硬质合金与cBN牢固接合在一起的接合体。

解决问题的方案

为了解决上述问题，本发明人进行了各种实验和深入的研究，结果发现，通常当接合材料中含有用于硬质合金烧结体和cBN烧结体的结合相组分的Ti时，则在接合时，Ti作为一种化学元素扩散到所述硬质合金烧结体和cBN烧结体中，并且所述烧结体牢固地接合在一起，即可以得到接合强度高的接合体。

此外已经发现，在这种接合中，在接合材料与cBN烧结体之间的界面处生成了Ti与cBN烧结体的氮组分的反应产物、或TiN化合物层，并且该TiN化合物层的厚度与接合强度有关。

更具体而言，加热时间更长和含有更大量的Ti会增加TiN化合物层的厚度，因此在TiN化合物层对于cBN烧结体的优异润湿性的协同作用下，提供了更高的接合强度。然而，当TiN化合物层超过一定厚度时，TiN化合物层的脆性将对接合强度具有较大的影响，并且如果形成的TiN化合物层过厚，更具体而言，如果形成厚度超过300纳米（nm）的TiN化合物层，则TiN化合物层容易断裂并且不能提供大的接合强度。100nm以下是更加优选的，因为该厚度有助于提供大的接合强度。此外，所述TiN化合物可以是粒状晶体、柱状晶体、非晶态或任何结晶状态。

相反，已经发现，当进行加热的时间短或Ti的引入量较小并因此使TiN化合物层厚度过小时，更具体而言，当形成的TiN化合物层小于10nm时，Ti作为化学元素向待接合材料中的扩散并不充分，并且不能在整个接合面上形成TiN化合物层，因而倾向于在较小的面积上形成TiN化合物层，因此不能提供大的接合强度。需要注意的是，TiN化合物层可含有少量除Ti和N以外的其他组分。这样的组分可包括构成cBN和硬质合金的化学元素以及构成接合材料的化学元素。

本发明立足于上述发现，并且本发明为这样一种结合体，其具有作为第一被接合材料的硬质合金烧结体和作为第二被接合材料的cBN烧结体，其中：所述第一被接合材料和所述第二被接合材料由接合材料接合在一起，其中该接合材料设置在所述第一被接合材料和所述第二被接合材料之间并且含有钛（Ti）；并且在所述第二被接合材料和所述接合材料之间的界面处形成厚度为10nm-300nm的氮化钛（TiN）化合物层。

本发明可以提供如上所述在硬质合金烧结体与cBN烧结体之间具有高接合强度的接合体，因此可以提供具有高接合强度的切削工具等。

如上所述，本发明所设置的氮化钛（TiN）化合物层还含有这样的化合物，该化合物含有少量的除Ti和N以外的其他化学元素，这些其他化学元素的含量范围落在不会偏离本发明主旨的范围内。

在通过加热进行接合时，cBN烧结体不耐热并可在高温下分解，因此cBN烧结体会在短时间内热分解。因此，优选的是进行短时间加热。

具体优选的加热方式是通电时间为一分钟以内的电阻加热，更优选30秒以内，在这种情况下，第一被接合材料或硬质合金烧结体的温度优选为大约1000℃-1300℃。

优选熔点等于或低于1000℃的接合材料，这是因为这种接合材料可以防止cBN烧结体质量劣化，并且还便于将TiN化合物层的厚度控制在规定的范围内。

如果接合材料的熔点等于或高于1000℃，则获得规定厚度的TiN化合物层需要更长的加热时间或更高的加热温度。然而，更长时间的加热容易引起cBN质量的劣化，并且在更高温度下加热可能会导致TiN化合物层的厚度过大以及硬质合金烧结体变形等等。

优选在加热的同时，沿纵向和横向两个方向进行压制。

通过沿纵向和横向两个方向进行压制，cBN烧结体可以在相对于硬质合金基材的固定位置处接合，因此可以准确定位。与沿单方向进行压制相比，这让接合之后的磨削加工量减少，此外，将cBN烧结体的位移量和磨削量设计为最小需要量，这使得所使用的cBN烧结体的尺寸更小，并使昂贵的cBN烧结体的使用量减少。

此外，优选在受控负荷下，沿纵向和横向进行压制，这是因为这样有助于将底面和背面处的接合层厚度控制为规定的厚度比。此外，不仅仅取决于润湿性，还可以增加待接合材料和接合材料间的接触面积，因此，可以在短时间内增加它们彼此接触的面积，这是优选的。未沿横向进行压制或压制不当将主要在背面处不利地形成间隙，而宽度等于或大于0.5mm的间隙尤其会造成接合强度降低。此外，即使没有形成间隙，没有进行压制也会造成易于在接合层中留下气泡，并且不能预期活性化学元素通过压制而扩散。此外，如果加热时间短，则润湿性不足会阻止接合材料在待接合材料之间充分播散，结果这些材料的接合面积趋于降低，导致接合强度降低。

此外，当在硬质合金基材上施加过小的压制负荷并同时进行电阻加热时，会导致硬质合金烧结体与电极之间的接触电阻增加，并且可能会发生电流不通或者放电等类似问题。当进行电阻加热时，优选施加0.1MPa-200MPa的压力。

对于通过将包含钴（Co）等金属结合剂的cBN烧结体和/或具有超过70%的高cBN含量的cBN的烧结体作为待接合材料接合到硬质合金上而得到的工具，其具有下述问题：当在1000℃以上经过长时间的加热而进行接合时，cBN烧结体会开裂，这导致难以获得令人满意的接合。

据认为，这可能是因为cBN与金属结合剂之间的热膨胀系数存在显著差异，因而当它们被加热至1000℃以上时，金属结合剂的体积膨胀大，因而cBN烧结体开裂；或者若cBN烧结体具有超过70%的cBN含量，则其与作为基材的硬质合金之间的热膨胀系数差异较大，因而在它们接合后的冷却期间，cBN烧结体会开裂。此外，这还可能是因为cBN烧结体中的金属结合剂在1000℃以上形成为液相，从而使cBN烧结体开裂。

为了防止cBN烧结体的这种质量劣化，优选设计好cBN烧结体和接合材料的布置方式以及通电方法，使得在电阻加热期间，硬质合金烧结体比cBN烧结体更优先发热。

具体而言，这包括（例如）对于接触cBN烧结体的电极和接触硬质合金烧结体的电极使用不同的材料。由不同材料形成的电极分别使不同量的电流通过所述烧结体，以控制各烧结体的发热。另外，可对硬质合金烧结体进行比cBN烧结体更集中的电阻加热来间接加热cBN烧结体。

通过如此设定通电路径，硬质合金烧结体可以比cBN烧结体更优先被加热，这是优选的。虽然不再在超出需要的高温下对cBN烧结体进行加热，但可以在高温下对接合材料的附近进行短时间加热，由此形成牢固的接合，此外，可以充分利用cBN烧结体的高硬度等特性，而不会导致cBN烧结体的热降解、分解和开裂等品质劣化。

此外，在本发明中，接合材料优选含有选自锆（Zr）、钴（Co）、镍（Ni）、银（Ag）和铜（Cu）中的一种或两种以上。

在本发明中，当接合材料如上所述由含有Ti的合金形成时，可以得到接合强度更高的接合体，另外，通常用作硬质合金烧结体和cBN烧结体的结合相组分的Co和Ni，或者Ag、Cu和Zr表现出对于cBN烧结体的优异润湿性。

这种接合材料可以包含（例如）Ag-Ti合金、Cu-Ti合金、Ni-Ti合金、Co-Ti合金、及其固溶体，例如Cu-Ti-Zr合金、Ag-Cu-Ti合金、Cu-Ni-Ti合金和Cu-Ni-Zr-Ti合金等，还有（例如）它们的金属间化合物等。需要注意的是，还可包含少量在硬质合金基材或cBN中所含有的其他组分，例如W、Cr、Ta或Nb等等。例如，可包含Cu-Cr-Al-Ti合金等。

金属间化合物可以在最初就包含在接合材料中。另外，构成金属间化合物的化学元素可以以不同的状态包含在接合材料中，并且所述金属间化合物可以在接合之后通过反应而形成。当通过反应而形成金属间化合物时，反应热可以被用于进行接合，因此，通过反应来形成金属间化合物对于接合更加有效。

此外，在本发明中优选的是，当接合材料由钛（Ti）、锆（Zr）、铜（Cu）和镍（Ni）构成，以x体积%表示Ti、Zr和Cu的含有比率，并且以(100-x)体积%表示Ni的含有比率，接合材料含有(0.1-0.4)x体积%的Ti、(0.1-0.4)x体积%的Zr以及(0.3-0.7)x体积%的Cu。

如上所述，Ni被用作硬质合金烧结体和cBN烧结体的结合相组分，Cu和Zr表现出对于cBN烧结体的优异润湿性，使用含有这些材料的接合材料可以提供接合强度更高的接合体。

本发明人进行了各种实验，发现当接合材料中Ti、Zr和Cu的总含有比率表示为x体积%，并且Ni的含有比率表示为(100-x)体积%，并且接合材料含有如上所示比率的Cu、Zr和Ti时，有助于使该接合材料具有令人满意的熔点和令人满意的润湿性，并使得接合更强。需要注意的是，在以上描述中，例如，表达式“(0.1-0.4)x体积%”表示含有比率（体积%）在0.1x至0.4x的范围内。

此外，在本发明中，优选接合材料中镍（Ni）的含有比率等于或小于70体积%。

如上所述，含有Ni的接合材料使接合体具有更高的接合强度，其中Ni被用作硬质合金烧结体和cBN烧结体的结合相组分。然而，当接合材料中Ni的含有比率超过70体积%时，则接合材料中Ti的含量将相对减少，从而将难以获得具有如上所述的适当厚度的TiN化合物层，因而是不优选的。

此外，在本发明中，优选在第二被接合材料的底面和第二被接合材料的背面处使第二被接合材料与第一被接合材料接合，并且背面处的接合层厚度大于底面处接合层的厚度。

在切削、特别是间歇性切削中，当切削工具接触工件时，该工具的切削刃受到冲击，作为相对较软的层的接合材料有效地缓解了这种冲击。然而，接合材料中靠近底面的一侧容易在由切割产生的负荷和热的作用下而导致塑性变形，从而使耐崩裂性降低且加工精度降低。本发明人发现，沿纵向和横向适当进行压制可使底面处的接合层厚度小于背面处的接合层厚度，从而提供了在保持加工精度的同时还具有高耐崩裂性的接合体。

通常，第一被接合材料或硬质合金烧结体通过加压成形而形成，因此，它在与第二被接合材料的背面相对的表面上具有倾斜的脱模角度。

因此，将第一被接合材料与第二被接合材料匹配在一起时，倾向于在背面处产生间隙，并且如果接合材料（或嵌入材料）只是遍布于底面的话，则将产生空隙（或间隙），并且可能得不到充分的接合。因此，优选的是，所述接合材料也用于接合背面。

本发明提供了背面处厚度大于底面处厚度的接合层。这有助于减少空隙（或间隙），因此得到充分的接合强度。

此外，在本发明中，当背面处的接合层的厚度表示为a并且底面处的接合层的厚度表示为b时，b为1μm-50μm且满足1<a/b<20。

本发明人已经发现，靠近底面的接合层厚度为1μm-50μm、更优选为1μm-20μm（此厚度小于一般的真空钎焊接合体的厚度）的上述接合体不易于发生塑性变形，并且易于保持高加工精度。此外，本发明人还发现，将背面处的接合层的厚度a与底面处的接合层的厚度b的比值（即a/b）控制在规定范围内可使得所生成的接合体保持高加工精度并且还具有优异的耐崩裂性。

更具体而言，如果底面处的接合层的厚度过大，则它在切削测试期间易于发生塑性变形。此外，如果a/b过小，即如果背面处的接合层的厚度相比于底面处的接合层厚度过小，则接合层无法从内部缓和冲击，并且难以得到有效改善的耐崩裂性。相反，本发明人发现，如果a/b过大，即如果背面处的接合层的厚度相比于底面处的接合层的厚度过大，那么即使外表上看来好像没有间隙，但接合层内部有间隙的可能性增加，从而导致接合强度降低。优选1<a/b<20，更优选2<a/b<15。此时，优选背面处的接合层的厚度为5μm-200μm，更优选为5μm-100μm，这是因为这使得接合层不易于具有内部间隙。关于本发明所进行的对于背面处和底面处的接合层厚度的控制，常规钎焊方法是难以做到的。

如上所述，在本发明中，可以提供这样一种工具，其能够以高接合强度充分利用cBN烧结体的高硬度等性能，同时不会引起作为高压稳定型材料的cBN烧结体的品质劣化（热降解、分解、开裂等）。特别是，因为本发明的工具适宜用作耐磨工具、采矿及土木工程工具和切削工具等工具，因此本发明工具是优选的。

本发明的有益效果

本发明可以提供一种接合体，该接合体的接合强度高于常规方法得到的接合强度，并可提供高接合强度的切削工具等。

附图说明

图1(a)和1(b)分别是本发明实施方式中接合体的示意性侧视图和平面图。

图2是示出通过电阻加热和压制而进行接合时的一种通电方式的概念图。

图3是示出温度测量的侧视图。

图4是示出强度测量的侧视图。

具体实施方式

下面将参考附图对本发明的实施方式进行说明。

1.接合体的构成

图1(a)和1(b)分别是本发明实施方式中接合体的示意性侧视图和平面图。图1中，接合体包括由硬质合金烧结体形成的第一被接合材料1、由cBN烧结体形成的第二被接合材料2、以及设置在第一被接合材料1和第二被接合材料2之间并含有Ti的接合材料3，并且在第二被接合材料2和接合材料3之间的界面处形成有厚度为10nm-300nm的TiN化合物层（未示出）。

通过电阻加热和压制进行接合的方法

首先，参考图2对通过电阻加热和压制进行接合的方法进行说明。图2是示出通过电阻加热和压制进行接合时的一种通电方式的概念图。图2包括电极34、分割电极35和由氧化铝等形成的水平压制材料36。

在图2中，分割电极35与第二被接合材料2接触，电极34与第一被接合材料1接触。通过对电极34和分割电极35使用不同的材料，可以改变它们的导电性和导热性。另外，可以分别向第一被接合料材1和第二被接合材料2施加不同的电流，并且可以大幅改变所述材料的温度。

这使得第一被接合材料1比第二被接合材料2更优先发热，并且可以防止不耐热且可在短时间内热降解的第二被接合材料2（或cBN烧结体）发生热降解。

此外，通过独立地对各个电极进行压制，可以高精度地控制施加于第一被接合材料1和施加于第二被接合材料2的压力。因此，通过水平压制材料36沿横方在第二被接合材料2上施加压制负荷，并在该压制负荷下以最佳平衡的方式进行压制，从而使第一被接合材料1具有最佳接触电阻，这使得接合材料3（或接合层）具有最佳厚度。

通电条件

通电条件根据所使用的第一被接合材料1、第二被接合材料2和接合材料3的材料等来恰当地决定。优选的是，进行通电的时间在一分钟以内，特别是在大约30秒以内，以避免导致第一被接合材料1和第二被接合材料2的材料变形或熔融、以及接合材料3附近部分以外的其他部分中的颗粒粗大化。

接合材料的形式/方式

作为用于通过电阻加热和压制进行接合的接合材料3的形式/方式，可以采用通过镀覆法或物理气相沉积法对第一被接合材料1和/或第二被接合材料2的表面进行涂覆的方法，以及将粉末状、箔状或糊状的接合材料涂布到第一被接合材料1和/或第二被接合材料2的表面上的方法。对于接合强度的稳定而言，尤其优选通过镀覆法或物理气相沉积法对第一被接合材料1和第二被接合材料2进行涂覆的方法，这是因为所述方法在用接合材料3涂覆被接合材料1和2之后便于被接合材料1和2的操作，因此在接合步骤的自动化中是有利的，并且还便于控制涂覆膜的厚度。

压制

电阻加热和压制可使接合材料3发生变形，增强了接合材料3与待接合材料1和2之间的粘着性，并促进了化学元素的扩散。因此，可以显著提高接合强度。特别是，当将本发明的接合体应用于切削工具（例如切削刀片）时，作为基材的第一被接合材料1和第二被接合材料2的接合面指向垂直方向和水平方向两个方向，并且有必要在这两个方向上牢固地接合第一被接合材料1和第二被接合材料2。在这种情况下，如上所述，优选沿这两个方向进行压制。

压制负荷过小是不适宜的，因为这种压制负荷会造成电极与被第一、第二被接合材料1和2之间的接触电阻增加，并且电流不能流过或者会发生放电。压制负荷过大也是不适宜的，因为这种压制负荷会引起硬质合金烧结体的变形。在本发明的情况下，对于被接合材料1而言，0.1MPa至200MPa的压制负荷是适宜的，然而，对于待接合材料2而言，0.01MPa-50MPa是适宜的。

气氛

第一被接合材料1、第二被接合材料2和接合材料3均包含金属，因此优选在真空、惰性气体或还原性气氛中将这些材料接合在一起。虽然对真空度没有特别限制，但期望真空度高于13.3Pa（0.1托）。惰性气体可以包括氩气、氦气、氮气或这些气体的混合物。还原性气氛可以包括其中小比例气态氢气与上述惰性气体混合的气体气氛，或可以通过将加热的石墨置于接合材料3附近来提供还原性气氛,等等。

通过电流的方式

作为通过的电流的形态，如果电流能够使得第一被接合材料1、第二被接合材料2和接合材料3加热至适宜的温度，则直流电和交流电均可以使用。特别是，由于脉冲直流电可以改变电流峰值以及的脉冲开启/关闭之间的比值，因此可以瞬间加热接合面并且可以使第一被接合材料1和第二被接合材料2的总体温度控制范围变宽。因此，脉冲直流电在接合方面是有效的。

设定接合材料的厚度

以下将参考图1对接合材料3的厚度进行描述。可以这样设定接合材料3的厚度，使靠近背面2b的厚度a大于靠近底面2a的厚度b，优选1<a/b<20，以达到强的耐崩裂性并保持高加工精度，此外，减少背面（在背面处易于形成空隙）处的空隙，由此提供了恒定的高接合强度。

实施例

1.制作接合体

使用表1中显示的各接合材料3，按照各接合条件制造实施例1-23和比较例1-7的接合体。

(1)TiN化合物层的厚度

参见表1（“化合物层厚度”列）。

(2)第一被接合材料1（在实施例和比较例中均相同）

材料：一部分具有埋头孔的硬质合金烧结体（基材金属）

形状：顶角：90°，内切圆：12.7mm，厚度：4.76mm，R：0.8mm（JIS:SNGN120408）

(3)第二被接合材料2（在实施例和比较例中均相同）

材料：cBN(嵌入物)(cBN含量：90%)

形状：2mm×1mm，且厚度为1.2mm

(4)接合材料（组成和状态）、加热方法和接合条件

参见表1。在表1中，“接合材料的组成”列表示已经接合的接合材料的组成，它为EPMA法研究的结果，并且该组成与作为起始材料的接合材料3的组成一致。设置第一被接合材料和第二被接合材料，使得第二被接合材料底面中1mm×1mm的区域以及背面均与第一被接合材料的埋头孔接触，在此条件下将所述材料接合在一起。在表1中，“接合材料的形式/方式”列表示接合材料的各种形式/方式。术语“粉末”表示接合材料呈粉末状。术语“物理气相沉积”表示通过将所述接合材料在被接合材料上进行物理气相沉积而加以使用。术语“物理气相沉积+镀覆”表示将接合材料在第一被接合材料和第二被接合材料中的一者上进行物理气相沉积、并且使用该接合材料镀覆第一被接合材料和第二被接合材料中的另一者。术语“粉末+电镀”表示使用该接合材料以镀覆被接合材料，并且以粉末的形式使用。

需要注意的是，在所述加热方法中，“通电”是指通过电阻加热和压制进行接合，并且在所述接合条件下，“加热时间”表示“电流”列中所示出的脉冲直流电流的通电时长。“硬质合金基材的压制负荷”表示施加于第一被接合材料的压力。“cBN的压制负荷”表示施加于第二被接合材料上的压力。“横向压制负荷”表示通过图2所示的水平压制材料施加的压力。此外，在所述加热方法中，“真空炉”表示使用真空炉的加热方法，并且表示在表1所示的基材温度下进行加热。此外，在所述加热方法中，“高频”表示使用高频感应加热装置进行加热。

2.测定方法

(1)接合材料的厚度

打磨之后，通过显微镜观察，测量底面接合材料厚度（靠近第二被接合材料2的底面的接合材料3(或接合层)的裸露面的平均厚度）和背面接合材料厚度（靠近第二被接合材料2的背面的接合材料3(或接合层)的裸露面的平均厚度）。结果显示在表1中。“背面/底面厚度比”表示背面接合材料厚度与底面接合材料厚度之比（背面接合材料厚度/底面接合材料厚度）。

(2)TiN化合物层的厚度

对接合界面进行FIB加工之后，利用TEM进行观察并利用EDX和EELS进行组分分析，以测量TiN化合物层的厚度。根据TiN化合物层的厚度适当调节放大倍率从而进行观察，获得一个视野内的厚度平均值。结果示于表1中（参见“化合物层的厚度”列）。

(3)测定基材温度

图3是示出基材温度测定方法的示意图。在图3中，接合体中的第一被接合材料1暴露于激光光斑44下。

用辐射温度计测量埋头孔附近的第一被接合材料1（或硬质合金烧结体）的温度。具体而言，如图3中所示，定位激光光斑44（直径为1mm），使得激光光斑的中心与第一被接合材料1（13mm²×5mm厚度）的上表面间的距离为1mm、并且还与埋头孔的背面间的距离为1mm，用辐射温度计测量温度。测量结果显示在表1中。

(4)测量接合强度

图4示出了接合强度的测量方法。沿着来自附图纸面的上侧和下侧的方向对接合体进行压制，同时向第二被接合材料2中从第一被接合材料1伸出的部分施加垂直于所述附图纸面的力，以赋予接合材料3以剪切力，并测量接合材料3断裂时的强度作为接合强度。测量结果显示在表1中。

需要注意的是，在表1中，未示出底面接合材料厚度或接合强度的实施例表示所述被接合材料没有被接合材料接合。

3.观察

在接合强度测量之后，用SEM-EDX观察实施例和比较例的断裂面。此外，还用TEM观察其接合面。

用SEM和EDX观察实施例3的断裂面并用TEM观察其接合面，并且对其进行EELS分析，从而揭示了内在断裂的并不是被认为是脆性的B富含层、即TiN化合物层，而是cBN，并且获得了高接合强度。相反，比较例7的TiN化合物层厚度过大并且断裂，已经发现其不能提供高接合强度。同样的观察了其他实施例和其他比较例。

4.评价

从表1中发现，接合体的接合强度随着TiN化合物层厚度的变化而改变，并且当所述层的厚度在10-300nm的范围内时，可以具有高接合强度。需要注意的是，实施例6的a/b>20，因此在背面有空隙（或间隙），由此降低了接合强度。此外，实施例18-21满足这样的条件，即当接合材料由钛（Ti）、锆（Zr）、铜（Cu）和镍（Ni）构成，以x体积%表示Ti、Zr和Cu的总含有比率，并且以(100-x)体积%表示Ni的含有比率，所述接合材料含有(0.1-0.4)x体积%的Ti、(0.1-0.4)x体积%的Zr以及(0.3-0.7)x体积%的Cu。

此外，已经发现，实施例2-4（即加热进行了10-60秒的实施例）提供了厚度适当的TiN化合物层，并且没有观察到cBN热降解，而实施例3（即加热进行了20秒的实施例）能够提供特别高的接合强度。

注意，在表1的“接合材料组成”列中，Cu、Zr、Co、Ni前面各自有一个数值，它表示各金属的体积百分比。需要注意的是，Ti前面没有任何数值，表示Ti是余量。

5.切削试验

将在实施例6-12中的条件下所制得的接合体用来实施切削试验。切削在下列条件下进行：

工具的形状：CNGA120408

切削速度：150m/分钟

切削量：0.1mm

进给速率：0.1mm/rev

切削时间：60分钟

被切削材料：沿轴方向有四个沟槽的SCN415（干式）

结果示于表2中。

表2

从表2发现，底面处接合层厚度为1-50μm且背面/底面厚度比（背面接合层厚度/底面接合层厚度）超过1并小于20的各接合体（或实施例7-10）的磨损量等于或小于0.28mm，并具有优异的耐磨性。相反，背面/底面厚度比超过20的接合体（或实施例6）的背面接合层的厚度过大，因此接合强度不足，从而导致脱接合（disjoint）。此外，背面处的接合层的厚度相比于底面处的接合层厚度过小、且背面/底面厚度比低于1的接合体（或实施例11）在切削负荷的作用下发生崩裂。此外，底面处的接合层厚度相比于背面处的接合层厚度过大、且背面/底面厚度比低于1的接合体（或实施例12）在切削期间接合层软化，并且接合体崩裂。然而实施例10在切削之后没有严重崩裂，仔细观察其切削刃，发现与实施例7-9相比有微小缺口。

虽然已经基于一个实施方案对本发明进行了说明，但本发明不限于此。在相同或等同于本发明的范围内能够做出各种变型。

参考符号列表

1：第一被接合材料；2：第二被接合材料；2a：底面；2b：背面；3：接合材料；34：电极；35：分割电极；36：水平压制材料；44：激光光斑；a：背面处的接合层厚度；b：底面处的接合层厚度。

Claims (6)

1.一种接合体，其具有作为第一被接合材料（1）的硬质合金烧结体和作为第二被接合材料（2）的cBN烧结体，其中：所述第一被接合材料（1）和所述第二被接合材料（2）由接合材料（3）接合在一起，其中该接合材料（3）设置在所述第一被接合材料（1）和所述第二被接合材料（2）之间并且含有钛（Ti）；并且在所述第二被接合材料（2）和所述接合材料（3）之间的界面处形成厚度为10nm-300nm的氮化钛（TiN）化合物层。

2.根据权利要求1所述的接合体，其中，所述接合材料（3）包含选自锆（Zr）、钴（Co）、镍（Ni）、银（Ag）和铜（Cu）中的一种或两种以上。

3.根据权利要求2所述的接合体，其中当所述接合材料（3）由钛（Ti）、锆（Zr）、铜（Cu）和镍（Ni）构成，以x体积%表示Ti、Zr和Cu的总含有比率，并且以(100-x)体积%表示Ni的含有比率，所述接合材料含有(0.1-0.4)x体积%的Ti、(0.1-0.4)x体积%的Zr以及(0.3-0.7)x体积%的Cu。

4.根据权利要求2所述的接合体，其中，所述接合材料（3）中所含的镍（Ni）的比率等于或小于70体积%。

5.根据权利要求1所述的接合体，其中，所述第二被接合材料（2）在所述第二被接合材料（2）的底面（2a）和所述第二被接合材料（2）的背面（2b）处与所述第一被接合材料（1）接合，并且所述背面（2b）处的接合层的厚度大于所述底面（2a）处的接合层的厚度。

6.根据权利要求5所述的接合体，其中，当所述背面（2b）处的所述接合层的厚度表示为a并且所述底面（2a）处的所述接合层的厚度表示为b时，b为1μm-50μm，并且满足1<a/b<20。

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