CN104684670A - Pcbn中的二硼化钛组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种烧结的超硬压坯组合物。烧结的超硬压坯体包含超硬颗粒立方氮化硼和二硼化钛。粘结相可以将所述超硬颗粒结合在一起。所述粘结相包含钛化合物和余量铝化合物。所述钛化合物可以在高温高压条件过程中形成。所述烧结的超硬压坯体可以具有一定量的钛化合物，以具有混合的耐用性和韧性应用。

Description

PCBN中的二硼化钛组合物
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年8月31日提交的、名为“PcBN中的二硼化钛组合物”的临时申请61/696,124的优先权。
技术领域和工业应用
本公开涉及一种适用于制备超硬研磨压坯的由粉状组合物制备的烧结超硬材料，具体地涉及包含可用于耐用性和韧性提高的切削工具的包含立方氮化硼(cBN)的烧结体。
多晶立方氮化硼(PcBN)、金刚石和金刚石复合材料普遍用于提供切削工具如用于金属加工的切削工具的超硬切削表面。
cBN切削工具经受腐蚀或磨损，并需要耐化学性和耐热性以优化对工件的切削速度和工具的寿命。
因此，需要在材料中的一种新型组合物，以制备具有混合的优异耐用性和韧性特性的超硬压坯。
发明概述
在一个实施方案中，烧结的超硬压坯体可以包含超硬颗粒和将所述超硬颗粒结合在一起的粘结相，其中所述粘结相包含钛化合物和余量铝化合物，其中所述烧结超硬压坯体具有一定量的钛化合物，以具有混合的耐用性和韧性应用。
在另一个实施方案中，PcBN压坯体包含：按体积计至少35％的立方氮化硼(cPN)颗粒，其中cPN颗粒的平均粒度分布(PSD)为约0.1μm至约5μm；将立方氮化硼颗粒结合在一起的粘结相，其中所述粘结相包含钛化合物和余量铝化合物。
在另一个实施方案中，PcBN压坯体包含立方氮化硼颗粒；和将立方氮化硼颗粒结合在一起的粘结相，其中，所述粘结相包含二硼化钛，其中所述二硼化钛被限定为二硼化钛(101)峰的XRD峰高，在背景校正之后，所述二硼化钛(101)峰的XRD峰高为(111)cBN的峰高的至少约15％。
附图说明
当结合附图解读时，将更好地理解前述发明概述和以下对实施方案的详细说明。应当理解，所描述的实施方案不限制于所示的精确布置和工具。
图1为根据示例性实施方案的背景校正后的PcBN压坯体中二硼化钛的XRD迹线图。
发明详述
一个示例性实施方案提供了一种烧结的超硬压坯体，其具有包含钛化合物和余量铝化合物的粘结相。超硬颗粒可以选自立方氮化硼、金刚石和金刚石复合材料。用于制备多晶cBN压坯的起始材料组合物包含以粉末或特别是生压坯形式的cBN和粘结相。粘结相可以至少部分地熔融和与cBN反应并通过高压高温(HPHT)烧结期间烧结的反应形成结合。
一个示例性实施方案可以提高cBN材料的韧性和增加耐磨性。超硬的烧结压坯及其制备的方法提供了显著改善的微观结构均匀性和比其他超硬的烧结压坯更好的耐用性和韧性。
示例性实施方案提供了cBN压坯，更具体地提供了包括cBN和基质相的cBN压坯，所述基质相合并了钛基粘结相与余量铝化合物。所述cBN压坯可包含可与cBN颗粒相比的15％-40％的钛化合物，如二硼化钛，其被限定为在背景校正后，与cBN(111)峰相比的二硼化钛(101)峰的XRD峰高。
由于cBN和包含钛化合物的二次硬质相之间的反应的结果，二硼化钛可以通常出现在cBN压坯中。二硼化钛可以在cBN晶粒之间或cBN晶粒与粘结剂晶粒之间充当结结剂。二硼化钛具有约3000℃的高熔点、约24GPa的优异硬度和与其他材料相比的高杨氏模量。二硼化钛在高温下具有良好的抗磨损性和抗氧化性。
在制备本发明的烧结cBN压坯时，给料粉末可以以所期望的粒度进行掺合和通过各种技术进行混合。主要在碾磨或掺合步骤过程中完成cBN颗粒的分散。通常作为粉碎和分散的手段的碾磨是本领域所公知的。通常用于研磨陶瓷粉末的碾磨技术包括常规的球磨、滚球磨、行星球磨、磨碎机和搅拌球磨。在常规球磨中，能量输入由碾磨介质的尺寸和密度、碾磨桶的直径和旋转的速度决定。由于该方法需要球滚动，从而限制了旋转速度，且因此限制了能量。常规球磨很适于碾磨具有低至中颗粒强度的粉末。通常，在要将粉末碾磨至约1微米或更高的最终粒度时使用常规球磨。
在行星球磨中，碾磨桶的行星运动给予达重力加速度20倍的加速度。当使用致密的碾磨体时，这能够在碾磨中提供与常规球磨相比大得多的能量。该技术很适于粉碎中等强度、具有约1微米的最终粒度的颗粒。
在一个示例性实施方案中，超硬颗粒可以例如包含按体积计至少约35％的超硬颗粒如cBN。在另一个示例性实施方案中，超硬颗粒可以包含按体积计约35％至约70％的cBN。烧结的超硬压坯体可以还包含将超硬颗粒结合在一起的粘结相。该粘结相可以例如包含钛化合物如二硼化钛、氮化钛、碳化钛、碳氮化钛，和余量铝化合物如氮化铝或氧化铝。
二硼化钛可以在高压高温条件过程中形成，其中可以将钛化合物与适合于混合的耐用性和韧性应用的超硬颗粒如cBN混合。
在一个示例性实施方案中，烧结的超硬颗粒可以具有如至少约0.1μm的平均粒度分布(PSD)。在另一个示例性实施方案中，烧结的超硬颗粒可以具有如从约0.1μm至约5μm的PSD。
在高压高温(HPHT)工艺中烧结cBN基材料。HPHT工艺过程中的相变导致生成新相如硼化物、氮化物和碳氮化物。在一个示例性实施方案中，可以在氮化钛和超硬颗粒如cBN之间形成二硼化钛。
可以使用具有40kV和45mA的发电机组的安装有Cu辐射的垂直衍射仪来进行cBN压坯材料的X射线检测。通常地，可以在20-65度的2θ范围内，以0.02度2θ的步长、每步5秒进行XRD扫描。收集的XRD扫描在半高宽(FWHM)测量之前进行背景校正和Ka-2扣除。可以在对数据进行曲线拟合和确定峰位后进行FWHM测量。在确定峰位后可以直接测量峰高。可以在(111)面测量cBN峰高，而可以在(101)面测量二硼化钛。
在制备超硬压坯步骤的一个示例性实施方案中，可以通过碾磨步骤将原始超硬材料如cBN与流体和陶瓷材料掺合，该陶瓷材料包括化学计量的或亚化学计量的来自铝、钛或元素周期表中IV、V或VI族的其他过渡金属的碳化物、氮化物、氧化物或其组合。碾磨之后，可以将粉末装载在耐熔金属杯(如Ta或Nb)中。杯的尺寸可以限制最终烧结压坯的尺寸。可以将载体材料(粉末或压坯)装载在杯中以原位结合至烧结cBN压坯。合适的基底包括如碳化钨。围绕基底边缘将杯材料卷边可以密封杯。
然后，坯料可以被装载到包含压力传递和压力密封材料的高压室中，然后以预定的时间段如10-90分钟经受高压(如10-80千巴)和高温(约1000-1900℃)，以烧结粉末混合物并将其钎焊成理想尺寸。将烧结的坯料从室中移出，进行加工以去除杯材料和使其形成理想尺寸。完工的坯料是充分导电的，可以通过电火花加工(EDM)切割成适于制备切削工具的形状和尺寸，所述切削工具用于加工粉末金属铁和其他类似材料。可以通过改变元件的尺寸而改变所描述的烧结坯料的尺寸和形状，且尺寸主要由促进烧结步骤的高压/高温(HPHT)装置所限制。
实施例1
对粒度分布理想的基材如亚化学计量的TiN、TiC、Al和cBN进行测量(65体积％的cBN、27体积％的Ti基材料、8体积％的Al)。用手大致掺合混合物。将碳化钨介质装载入磨碎机中。加入碾磨流体以产生足够的浆料粘度。当磨碎机低速运行时，将大致掺合的粉末组合物加入磨碎机中，并掺合预定的时间以产生足够水平的掺合。
将浆料过筛和干燥。回收粉末，并粗略过筛。测量粉末并倒入金属杯如Ta、Mo、或Nb杯中。将碳化钨基底放置在粉末上方并将杯密封。在惰性气体下对装载了的杯进行热处理，并装载入HPHT室。在预定的压力和温度下对装载了的杯进行HPHT处理一段限定的时间，以实现充分的反应和烧结。对烧结坯料进行加工以去除杯材料和使成为理想尺寸(如3.2mm的厚度，59mm的直径)。完工的坯料是充分导电的，因此其可以通过电火花加工(EDM)切割成适于制备切削工具的形状和尺寸，所述切削工具用于加工铁基粉末金属和其他类似材料。
实施例2
对粒度分布理想的基材如TiCN和cBN进行测量(65体积％的cBN、27体积％的TiCN、8体积％的Al)和在预定的气氛下通过热和/或化学品如有机物、酸或碱进行预处理。用手大致掺合混合物。将碳化钨介质装载入磨碎机中。加入碾磨流体如极性质子液体以产生足够的浆料粘度。当磨碎机低速运行时，将大致掺合的粉末组合物加入磨碎机中，并掺合预定的时间以产生足够水平的掺合。
将铝加至计算好体积的极性质子液体中，以获得适于造粒的最终浆料粘度。启动混合器以将铝分散在液体中。将掺合的cBN和TiCN粉末加入铝液体混合物中，混合预定的时间以产生充分的掺合和浆料粘度。向混合物中加入聚合物基材料如聚乙二醇或聚乙烯醇缩丁醛作为造粒的粘结剂。对该混合物进行造粒并压制成生压坯。
将生压坯在限定的气氛下加热，然后放置到金属杯如Ta、Mo、Nb杯中。将碳化钨基底放置在压坯上方，将杯密封。将装载了的杯装载入HPHT室中。将装载了的杯在预定压力和温度下进行HPHT处理限定的时间段，以实现充分的反应和烧结。对烧结坯料进行加工以去除杯材料和使成为理想尺寸(如3.2mm的厚度，59mm的直径)。完工的坯料是充分导电的，因此其可以通过电火花加工(EDM)切割成适于制备切削工具的形状和尺寸，所述切削工具用于加工铁基粉末金属和其他类似材料。
实施例3
对粒度分布理想的基材如亚化学计量的TiN、Al和cBN进行测量(65体积％的cBN、27体积％的Ti基材料、8体积％的Al)。用手大致掺合混合物。将碳化钨介质装载入如球磨机中。加入碾磨流体如非极性液体以产生适于造粒的足够浆料粘度。当磨碎机低速运行时，将大致掺合的粉末组合物加入磨碎机中，并掺合预定的时间以产生足够水平的掺合。
将浆料过筛。将聚合物基材料如聚乙二醇或聚乙烯醇缩丁醛加至浆料作为造粒的粘结剂。加入其他液体以获得用于造粒的最终浆料粘度。对混合物进行造粒并压制成生压坯。
将生压坯在限定的气氛下加热，然后放置到金属杯如Ta、Mo、Nb杯中。将碳化钨基底放置在压坯上方，将杯密封。将装载了的杯装载入HPHT室中。将装载了的杯在预定压力和温度下进行HPHT处理限定的时间段，以实现充分的反应和烧结。对烧结坯料进行加工以去除杯材料和使成为理想尺寸(如3.2mm的厚度，59mm的直径)。完工的坯料是充分导电的，因此可以通过电火花加工(EDM)切割成适于制备切削工具的形状和尺寸，所述切削工具用于加工粉末金属铁和其他类似材料。
如图1所示，实施例1的PcBN组合物的XRD图案，该组合物最初包含65体积％的平均粒度分布(PSD)在约0.1μm至约5μm的范围内的cBN，27体积％的亚化学计量的TiN和化学计量TiC的混合物，以及8体积％的Al。对组合物在cBN稳定的压力和温度范围内进行HPHT处理。起始组合物中组分的cBN、TiN和TiC峰图案呈现在反应产物如来自HPHT处理的AiN和TiB2峰图案的旁边。位于约44.4度的TiB2<101>峰和位于约43.4度的cBN<111>峰的峰高和峰面积的比例分别为28.7％和28.8％。TiB2<101>∶cBN<111>的峰高和峰面积比例是最终HPHT处理的PcBN组合物的特征。
二硼化钛的半高宽(FWHM)测量可以是至少0.3度2θ。如图1所示，cBN和TiB2的FWHM测量分别是0.359和0.354。
尽管本发明已经关联其特定实施方案进行了说明，但许多其他变体和修改和其他用途将对本领域技术人员变得显而易见。因此优选地，本发明不受本文中的特定公开所限定，而是仅由所附的权利要求书限定。

Claims (19)

1.一种PcBN压坯体，包含：
立方氮化硼颗粒；和
将立方氮化硼颗粒结合在一起的粘结相，其中，所述粘结相包含二硼化钛，其中将所述二硼化钛限定为二硼化钛(101)峰的XRD峰高，经背景校正之后，所述二硼化钛(101)峰的XRD峰高为(111)cBN峰的峰高的至少约15％。
2.权利要求1所述的PcBN压坯体，其中所述cBN压坯包含按体积计至少约35％的cBN颗粒。
3.权利要求1所述的PcBN压坯体，其中所述cBN压坯包含按体积计约35％至约70％的cBN颗粒。
4.权利要求1-3中任一项所述的PcBN压坯体，其中所述cBN颗粒具有至少约0.1μm的平均粒度分布(PSD)。
5.权利要求1-4中任一项所述的PcBN压坯体，其中所述cBN颗粒的平均粒度分布(PSD)为约0.1μm至约5μm。
6.权利要求1-5中任一项所述的PcBN压坯体，其中所述粘结相还包含碳化钛、氮化钛、碳氮化钛中的至少一种。
7.权利要求1-6中任一项所述的PcBN压坯体，所述钛化合物在高压高温条件过程中形成。
8.权利要求1-7中任一项所述的PcBN压坯体，其还包含余量的铝化合物。
9.权利要求1-7中任一项所述的PcBN压坯体，其中所述铝化合物包括氮化铝。
10.权利要求1-9中任一项所述的PcBN压坯体，其中将所述二硼化钛限定为二硼化钛(101)峰的XRD峰高，经过背景校正后，所述二硼化钛(101)峰的XRD峰高为(111)cBN峰的峰高的约15％至约40％。
11.权利要求1-10中任一项所述的PcBN压坯体，其中所述二硼化钛的XRD峰具有至少0.3度2θ的半高宽(FWHM)值。
12.一种PcBN压坯体，其包含：
按体积计至少35％的立方氮化硼(cBN)颗粒，其中cBN颗粒的平均粒度分布(PSD)为约0.1μm至约5μm；和
将所述立方氮化硼颗粒结合在一起的粘结相，其中所述粘结相包括钛化合物和余量的铝化合物。
13.权利要求12所述的PcBN压坯体，其中所述cBN压坯包含按体积计约35％至约70％的cBN颗粒。
14.权利要求12-13中任一项所述的PcBN压坯体，其中钛化合物包括二硼化钛。
15.权利要求12-14中任一项所述的PcBN压坯体，其中将所述二硼化钛限定为二硼化钛(101)峰的XRD峰高，经背景校正之后，所述二硼化钛(101)峰的XRD峰高为(111)cBN峰的峰高的至少约15％。
16.权利要求12-15中任一项所述的PcBN压坯体，其中所述粘结相还包含碳化钛、氮化钛、碳氮化钛中的至少一种。
17.权利要求12-16中任一项所述的PcBN压坯体，其中在氮化钛和cBN颗粒之间形成二溴化钛。
18.权利要求12-17中任一项所述的PcBN压坯体，其中所述铝化合物包括氮化铝。
19.权利要求12-18中任一项所述的PcBN压坯体，其中将所述二硼化钛限定为二硼化钛(101)峰的XRD峰高，经过背景校正后，所述二硼化钛(101)峰的XRD峰高为(111)cBN峰的峰高的约15％至约40％。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108675813A (zh) * 2018-07-07 2018-10-19 郑州万创智造科技有限公司 一种高强度聚晶立方氮化硼及其制造方法
CN110922192A (zh) * 2019-11-20 2020-03-27 天津大学 一种聚晶立方氮化硼刀具材料
CN115279715A (zh) * 2020-03-13 2022-11-01 三菱综合材料株式会社 硬质复合材料
CN115716752A (zh) * 2021-08-24 2023-02-28 株式会社泰珂洛 立方氮化硼烧结体和涂覆立方氮化硼烧结体

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6355124B2 (ja) * 2014-04-25 2018-07-11 住友電工ハードメタル株式会社 表面被覆窒化硼素焼結体工具
CN104030690B (zh) * 2014-06-09 2015-10-07 河海大学 一种氮化钛-二硼化钛-立方氮化硼复合材料的制备方法
JP2017014084A (ja) * 2015-07-03 2017-01-19 昭和電工株式会社 立方晶窒化硼素焼結体、立方晶窒化硼素焼結体の製造方法、工具、および切削工具
KR102573968B1 (ko) * 2016-01-29 2023-09-05 일진다이아몬드(주) 절삭공구용 복합 소결체 및 이를 이용한 절삭공구
CN109136794B (zh) * 2018-09-01 2020-11-13 芜湖乾凯材料科技有限公司 整体pcbn刀片及其制备方法
CN109082611A (zh) * 2018-09-01 2018-12-25 芜湖德加智能科技有限公司 复合pcbn刀片粘结剂及其制备方法
CN110241351B (zh) * 2019-06-27 2020-12-22 中南大学 一种高硬高强聚晶立方氮化硼及其制造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0386338A1 (en) * 1989-03-07 1990-09-12 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Hard sintered body for tools
US5395700A (en) * 1991-06-25 1995-03-07 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Hard sintered compact for tools
CN1485299A (zh) * 2002-06-26 2004-03-31 通用电气公司 用于机械加工化学反应性材料的烧结坯
WO2006046124A1 (en) * 2004-10-29 2006-05-04 Element Six (Production) (Pty) Ltd. Cubic boron nitride compact
CN1922119A (zh) * 2004-02-20 2007-02-28 戴蒙得创新股份有限公司 烧结复合件
US20070099030A1 (en) * 2005-10-28 2007-05-03 Sandvik Intellectual Property Ab Cubic boron nitride cutting tool insert with excellent resistance to chipping and edge fracture

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0386338A1 (en) * 1989-03-07 1990-09-12 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Hard sintered body for tools
US5395700A (en) * 1991-06-25 1995-03-07 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Hard sintered compact for tools
CN1485299A (zh) * 2002-06-26 2004-03-31 通用电气公司 用于机械加工化学反应性材料的烧结坯
CN1922119A (zh) * 2004-02-20 2007-02-28 戴蒙得创新股份有限公司 烧结复合件
WO2006046124A1 (en) * 2004-10-29 2006-05-04 Element Six (Production) (Pty) Ltd. Cubic boron nitride compact
US20070099030A1 (en) * 2005-10-28 2007-05-03 Sandvik Intellectual Property Ab Cubic boron nitride cutting tool insert with excellent resistance to chipping and edge fracture

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108675813A (zh) * 2018-07-07 2018-10-19 郑州万创智造科技有限公司 一种高强度聚晶立方氮化硼及其制造方法
CN110922192A (zh) * 2019-11-20 2020-03-27 天津大学 一种聚晶立方氮化硼刀具材料
CN115279715A (zh) * 2020-03-13 2022-11-01 三菱综合材料株式会社 硬质复合材料
CN115716752A (zh) * 2021-08-24 2023-02-28 株式会社泰珂洛 立方氮化硼烧结体和涂覆立方氮化硼烧结体

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