DE112017001608T5

DE112017001608T5 - Polykristallines kubisches bornitrid

Info

Publication number: DE112017001608T5
Application number: DE112017001608.8T
Authority: DE
Inventors: Dong Kyun Shin; Hee Sub Park
Original assignee: Iljin Diamond Co Ltd
Current assignee: Iljin Diamond Co Ltd
Priority date: 2016-04-01
Filing date: 2017-03-21
Publication date: 2018-12-13
Also published as: WO2017171288A1; US20190071359A1; KR20170112716A; JP2019512455A

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf polykristallines kubisches Bornitrid. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf polykristallines kubisches Bornitrid (PKB) mit verbesserter Bruchfestigkeit und Verschleißbeständigkeit.Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das polykristalline kubische Bornitrid hergestellt, indem c-BN-Partikel mit verschiedenen Partikelgrößen verwendet werden. Auf diese Weise kann die Bindungskraft mittels Wärmebehandlung der zweiten Gruppe von c-BN-Partikeln und des Bindemittels erhöht werden. Gleichzeitig können Verbesserungen sowohl bei der Dispersion der c-BN-Partikel der ersten und zweiten Gruppe als auch der Bindungskraft zwischen dem Bindemittel und kubischen Bornitriden erzielt werden. Somit können die Verschleißbeständigkeit und die Bruchfestigkeit des PKB effektiv verbessert werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner das Herstellen des polykristallinen kubischen Bornitrids durch Steuerung des Volumenverhältnisses von den geladenen c-BN-Partikeln ermöglichen, dass die Verschleißbeständigkeit und die Bruchfestigkeit des PKB verbessert wird. Daher können Bearbeitungswerkzeuge mit ausgezeichneter Lebensdauer unter Verwendung des PKB hergestellt werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein polykristallines kubisches Bornitrid. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein polykristallines kubisches Bornitrid (PKB; engl. PCBN) mit verbesserter Bruchfestigkeit und Verschleißbeständigkeit.
Beschreibung des Stands der Technik
Mit der Weiterentwicklung der Industrietechnik ist es nötig, die Präzision, das Leistungsvermögen und die Lebensdauer von Schneidwerkzeugen, Modellformen oder mechanischen Präzisionselement-Teilen zu verbessern. Es existiert eine wachsende Nachfrage nach Hochpräzisions-Fertigbearbeitung von eisenbasierten Materialien mit hoher Härte verschiedener Abform-Pressform und Gleit-Komponenten. Monokristalliner Diamant und einkristallines kubisches Bornitrid wurden als präzise Verarbeitungselemente für diese eisenbasierten Materialien untersucht. Bei dem Schneiden des eisenbasierten Materials mit dem Einkristall-Diamant findet jedoch durch die Schneidwärme eine chemische Reaktion zwischen dem Diamant und Eisen statt. Es tritt daher das Problem auf, dass das Diamant-Werkzeug schnell abnutzt. Es ist somit unmöglich unter Verwendung des Einkristall-Diamants eine Metallform, die aus einem Stahl gefertigt ist, direkt zu verarbeiten. Daher wird beispielsweise bei der Präzisionsbearbeitung einer Linsenform stromlose Vernickelung durchgeführt. Hierbei wurde die präzise Endbearbeitung der beschichteten Lage übernommen. Wenn allerdings dieser Ansatz verwendet wird, ist die Festigkeit der Form unzureichend und der Vorgang ist kompliziert. Außerdem wurde die direkte Bearbeitung mittels eines Verfahrens zur Unterdrückung chemischer Reaktionen unter Verwendung einer besonderen Atmosphäre untersucht. Dies kann jedoch nicht praktisch sein.
Im Allgemeinen liegt Bornitrid typischerweise in den folgenden drei Kristallformen vor: kubisches Bornitrid (c-BN), hexagonales Bornitrid (h-BN) und wurtzitisches Bornitrid (w-BN). Von diesen ist das kubische Bornitrid (c-BN) ein harter Zinkblendenstruktur-Typ von Bornitrid mit einer Struktur, die Diamant ähnlich ist. Die Bindung, die zwischen den Atomen in der kubischen Bornitrid-Struktur ausgebildet ist, ist stark. Diese Bindungen sind hauptsächlich geteilte tetraedrische Bindungen.
Zudem ist kubisches Bornitrid (c-BN) die zweithärteste Substanz nach Diamant. Im Gegensatz zu Diamant reagiert c-BN bei hohen Temperaturen nicht mit eisenbasierten Materialien und c-BN kann bei niedrigen Temperaturen synthetisiert werden. C-BN wird selbst bei hohen Temperaturen von etwa 1300° C nicht oxidiert. C-BN wird vorteilhaft als Oberflächenbeschichtungsmaterial von Schneidwerkzeugen verwendet. Wenn das eisenbasierte Material unter Verwendung des c-BN-basierten Schneidwerkzeugs verwendet wird, weist das c-BN eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit auf, hat eine hohe Wärmeübertragungsrate und nutzt nicht leicht durch Schleif-Wärme ab. Dadurch hält sich die Schleifklinge, die aus c-BN gefertigt ist, gut. Deshalb ist die Verwendung von c-BN bei der Bearbeitung von eisenbasierten Metallen, wie etwa hochfestem Vergütungsstahl, Werkzeugstahl und Gusseisen, weit verbreitet.
Das kubische Bornitrid kann in der Form eines polykristallinen kubischen Bornitrids (PKB) verwendet werden. Da Diamant die Eigenschaft aufweist, in Gegenwart von eisenbasierten Metallen oxidiert zu werden, wird polykristallines kubisches Bornitrid hauptsächlich zum Bearbeiten von eisenbasierten Metallen verwendet, die nicht mit Diamant bearbeitet werden können. Das PKB wird meistens zur schneidenden Bearbeitung von Gusseisen verwendet, wie etwa bei Automobilen und verschiedenen Maschinenkomponenten.
Das polykristalline kubische Bornitrid (PKB) kann hergestellt werden, indem das kubische Bornitrid (c-BN) mit einem speziellen keramischen Material als Bindemittel vermischt wird, um eine Mischung zu bilden, und die Mischung dann zu sintern. Jüngst wurden polykristallin kubisch Bornitrid-basierte Werkzeuge in großem Ausmaß für schwer zu schneidende Werkstücke angewendet, wie etwa für hochfesten Vergütungsstahl, superhitzebeständige Legierungen und Sintermetalle. Das polykristallin kubisch Bornitrid-basierte Werkzeug, das eine Hochpräzisions-Bearbeitung der gehärteten Materialien ermöglicht, kann eine Alternative zu herkömmlichen Schleifbearbeitungs-Werkzeugen sein.
Allerdings ist es wahrscheinlich, dass bei herkömmlichem polykristallinen kubischen Bornitrid temperaturinduzierte Rissbildung aufgrund der hohen Belastung durch den Temperaturwechsel auftritt, wie er während des Schneideprozesses auftritt. Die Festigkeit des PKB wird bei hohen Temperaturen verringert. Es ist daher unmöglich, unter Verwendung von PKB eine scharfe Klingenspitze zu erhalten, die für ein Präzisions-Schneidwerkzeug erforderlich ist. Die Lebensdauer des Werkzeugs ist somit nicht ausgezeichnet. Es ist daher dringend nötig, Schneidwerkzeuge mit hervorragender Bruchfestigkeit und Verschleißbeständigkeit zu untersuchen, um temperaturinduzierte Rissbildung selbst bei hohen Temperaturen minimieren zu können.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Technischer Zweck
Die vorliegende Erfindung soll polykristallines kubisches Bornitrid angeben, indem polykristallines kubisches Bornitrid unter Verwendung von c-BN-Partikeln mit verschiedenen Partikelgrößen so hergestellt wird, dass die Bindungskraft zwischen dem Bindemittel und den c-BN-Partikeln mittels Verringerung der Lücken zwischen den c-BN-Partikeln verschiedener Größe vergrößert werden kann.
Ferner soll die vorliegende Erfindung polykristallines kubisches Bornitrid angeben, indem das Volumenverhältnis von eingeführten c-BN-Partikeln definiert wird und indem das polykristalline kubische Bornitrid basierend auf dem Volumenverhältnis so hergestellt wird, dass die Bruchfestigkeit und die Verschleißbeständigkeit des resultierenden PKB verbessert sind und das resultierende PKB für Herstellungswerkzeuge mit einer guten Lebensdauer verwendet werden kann.
Technische Lösung
Bei einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein polykristallines kubisches Bornitrid (PKB) angegeben, das eine erste Gruppe von kubischen Bornitrid- (c-BN-) Partikeln und eine zweite Gruppe von c-BN-Partikeln sowie ein Bindemittel enthält, wobei die kubischen Bornitrid- (c-BN-) Partikel der ersten Gruppe andere Partikelgrößen aufweisen als die Partikelgrößen der kubischen Bornitrid- (c-BN) Partikel der zweiten Gruppe, wobei eine durchschnittliche c-BN-Partikelgröße bei der ersten Gruppe zwischen 1 µm und 4 µm liegt, wobei eine durchschnittliche c-BN-Partikelgröße bei der zweiten Gruppe zwischen 0,01 µm und 1 µm liegt, wobei ein Gesamtgehalt der c-BN-Partikel der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe zwischen 50 Vol.-% und 70 Vol.-% liegt, wobei ein Volumenverhältnis von den c-BN-Partikeln der ersten Gruppe und den c-BN-Partikeln der zweiten Gruppe durch folgende Relation 1 und Relation 2 definiert ist: $ERSTE GRUPPE \div 3 \geq ZWEITE GRUPPE$
$(ERSTE GRUPPE + ZWEITE GRUPPE) \div 9 < ZWEITE GRUPPE$
wobei ERSTE GRUPPE den Gehalt der c-BN-Partikel der ersten Gruppe angibt und ZWEITE GRUPPE den Gehalt der c-BN-Partikel der zweiten Gruppe angibt.
Bei einer Ausführungsform enthält ein Bindemittel Übergangsmetalle der Gruppe 4 und der Gruppe 5 sowie Carbonitride, nitrocarburierte Materialien, Oxide oder Boride von Al-, W- und Co-Metallen, wobei das Bindemittel drei oder mehrere Arten von komplexen Mischkristallen in einer Form der Carbonitride, der nitrocarburierten Materialien, Oxide oder Boride enthält.
Bei einer Ausführungsform wird das polykristalline kubische Bornitrid (PKB) hergestellt, indem die c-BN-Partikel der zweiten Gruppe mit dem Bindemittel vermischt werden, um ein Gemisch auszubilden, und indem das Gemisch wärmebehandelt wird und indem dann das wärmebehandelte Gemisch mit den c-BN-Partikeln der ersten Gruppe vermischt wird.
Bei einer Ausführungsform werden die c-BN-Partikel der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe und das Bindemittel miteinander vermischt, indem eines von den folgenden Verfahren verwendet wird: Kugelmühlen-, Attritor-Mühlen- und Planetenmühlen-Verfahren.
Bei einer Ausführungsform wird das polykristalline kubische Bornitrid bei 1200° C bis 1600° C und bei 3,5 GPa bis 6,5 GPa gesintert.
Bei einer Ausführungsform liegt eine durchschnittliche c-BN-Partikelgröße der ersten Gruppe zwischen 1 µm und 4 µm, wobei eine durchschnittliche c-BN-Partikelgröße der zweiten Gruppe zwischen 0,01 µm und 1 µm liegt.
Bei einer Ausführungsform liegt die durchschnittliche c-BN-Partikelgröße der ersten Gruppe zwischen 1,5 µm und 3,5 µm, wobei die durchschnittliche c-BN-Partikelgröße der zweiten Gruppe zwischen 0,3 µm und 0,9 µm liegt.
Technische Wirkungen
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das polykristalline kubische Bornitrid unter der Verwendung von c-BN-Partikeln unterschiedlicher Größen hergestellt. Auf diese Weise wird die Bindungskraft mittels Wärmebehandlung der zweiten Gruppe von c-BN-Partikeln und des Bindemittels erhöht. Gleichzeitig können Verbesserungen sowohl bei der Dispersion der c-BN-Partikel der ersten und zweiten Gruppe als auch bei der Bindungskraft zwischen dem Bindemittel und kubischen Bornitriden erzielt werden. Somit können die Verschleißbeständigkeit und die Bruchfestigkeit des PKB effektiv verbessert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner das Herstellen des polykristallinen kubischen Bornitrids durch Steuerung des Volumenverhältnisses von den geladenen c-BN-Partikeln ermöglichen, dass die Verschleißbeständigkeit und die Bruchfestigkeit des PKB verbessert wird. Daher können die Bearbeitungswerkzeuge mit ausgezeichneter Lebensdauer unter Verwendung des PKB hergestellt werden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung, die eine Zustand zeigt, bei dem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung c-BN-Partikel einer zweiten Gruppe zwischen c-BN-Partikel einer ersten Gruppe dispergiert sind.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGEN
Die Details weiterer Ausführungsformen sind in der detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen enthalten.
Die Vorteile sowie Merkmale der vorliegenden Erfindung und wie sie erreicht werden, werden unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen ersichtlich, die nachstehend im Detail unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die nachstehend offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in verschiedenen weiteren Formen implementiert werden. Wenn ein bestimmter Bereich mit einem weiteren Bereich verbunden ist, umfasst dies in der folgenden Beschreibung nicht nur den Fall, für den sie direkt verbunden sind, sondern auch den Fall, für den sie mittels eines weiteren Mediums dazwischen verbunden sind. Ferner sind Teile der Zeichnung, die sich nicht auf die vorliegende Erfindung beziehen, weggelassen, um die Beschreibung der vorliegenden Erfindung zu verdeutlichen. Gleiche Teile sind über die gesamte Angabe hinweg mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Nachfolgend ist die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben.
Das Folgende beschreibt das polykristalline kubische Bornitrid gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detaillierter.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein polykristallines kubisches Bornitrid (PKB), das aus c-BN-Partikeln einer ersten Gruppe und einer zweiten Gruppe von unterschiedlichen Partikelgrößen sowie einem Bindemittel besteht. Der Durchschnittswert der c-BN-Partikelgröße der ersten Gruppe liegt zwischen 1 µm und 4 µm. Der Durchschnittswert der c-BN-Partikelgröße der zweiten Gruppe liegt bevorzugt zwischen 0,01 µm und 1 µm. Wenn der Durchschnittswert der c-BN-Partikelgröße der ersten Gruppe kleiner ist als 1 µm und der Durchschnittswert der c-BN-Partikelgröße der zweiten Gruppe kleiner ist als 0,01 µm, ist die Größe der c-BN-Partikel zu klein, so dass die Verschleißbeständigkeit des polykristallinen kubischen Bornitrid verringert wird. Dies ist nicht bevorzugt. Insbesondere wenn die c-BN-Partikelgröße der zweiten Gruppe kleiner ist als 0,01 µm, wird die Bindungskraft zwischen dem c-BN und dem Bindemittel während des Sinterverfahrens stark verringert. Wenn die Bindungskraft verringert ist, wird die Härte des Sinterkörpers verringert. Dies führt zu einer Verringerung der Verschleißbeständigkeit und das Leben des Bearbeitungswerkzeugs ist verkürzt.
Wenn zudem der Durchschnittswert der c-BN-Partikelgröße der ersten Gruppe 4 µm überschreitet und der Durchschnittswert der c-BN-Partikelgröße der zweiten Gruppe 1 µm überschreitet, erhöht sich die Bruchhäufigkeitsrate des c-BN so, dass die Rauheit des Werkstücks nicht in guter Weise erhalten werden kann. Dies ist nicht bevorzugt. Allgemein gilt: Je größer die Größe der c-BN-Partikel, desto mehr besteht die Tendenz, dass sich die Verschleißbeständigkeit verbessert. Wenn sich der c-BN-Gehalt erhöht, besteht die Tendenz, dass sich die Verschleißbeständigkeit erhöht. Wenn jedoch die Größe der c-BN-Partikel in der ersten Gruppe 4 µm überschreitet, wird die Bruchhäufigkeit bei dem c-BN erhöht, so dass die Rauheit des Werkstücks nicht in guter Weise erhalten werden kann. Wenn also die maximale Größe von c-BN-Partikeln in der ersten Gruppe kleiner ist als 4 µm, kann die erforderliche Rauheit Ra des Werkstücks während der Bearbeitung von Vergütungsstahl kleiner als Ra 5 µm gehalten werden. Ferner liegt weiter bevorzugt die c-BN-Partikelgröße der ersten Gruppe bei 1,5 µm bis 3,5 µm, wobei die c-BN-Partikelgröße der zweiten Gruppe weiter bevorzugt bei 0,3 µm bis 0,9 µm liegt.
Wenn bei der vorliegenden Erfindung c-BN-Partikel der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe mit unterschiedlichen Partikelgrößen zusammen mit dem Bindemittel gesintert werden, befinden sich die c-BN-Partikel der zweiten Gruppe, die eine relativ kleine Partikelgröße aufweisen, in den Lücken zwischen den c-BN-Partikeln der ersten Gruppe. Dadurch zeigt sich die Wirkung des Verringerns der Lücken zwischen den c-BN-Partikeln. Ferner werden die c-BN-Partikel der zweiten Gruppe mit dem Bindemittel vermischt, um Mischpulver auszubilden. Die Mischpulver werden dann wärmebehandelt. Die wärmebehandelten Mischpulver werden mit c-BN-Partikeln der ersten Gruppe vermischt. Die resultierende Mischung wird dann gesintert. Dabei wird das vorliegende PKB erzeugt. Dies ergibt das polykristalline kubische Bornitrid mit verbesserter Dispersion von c-BN-Partikeln aus der ersten Gruppe und c-BN-Partikeln aus der zweiten Gruppe. 1 ist eine schematische Darstellung, die einen Zustand zeigt, bei dem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung c-BN-Partikel der zweiten Gruppe zwischen c-BN-Partikeln der ersten Gruppe dispergiert sind.
Bei der Herstellung des polykristallinen kubischen Bornitrids gemäß der vorliegenden Erfindung wird vor dem Sintervorgang das Bindemittel hinzugefügt und untergemischt, um die Bindungen zwischen den c-BN-Partikeln der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe zu stärken. Das Mischen der c-BN-Partikel und des Bindemittels wird bevorzugt unter Verwendung eines Kugelmühlen-, eines Attritor-Mühlen- oder eines Planetenmühlen-Verfahrens durchgeführt. Das Mischverfahren von den c-BN-Partikeln und dem Bindemittel ist nicht darauf beschränkt. Jedes herkömmlicherweise bekannte Verfahren kann als das Mischverfahren verwendet werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Menge an Bindemittel, das vor dem Sintervorgang hinzugefügt wird, weiter verringert, wenn die Lücken zwischen den c-BN-Partikeln mit der Verwendung von c-BN-Partikeln der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe mit zueinander unterschiedlichen Partikelgrößen verringert ist. Dadurch kann polykristallines kubisches Bornitrid erhalten werden, das eine ausgezeichnete Bruchfestigkeit und Härte aufweist. Bei dem polykristallinen kubischen Bornitrid, das eine große Menge an Bindemittel enthält, nimmt die Härte des Sinterkörpers aus polykristallinem kubischen Bornitrid ab. Je geringer die Härte des Sinterkörpers aus polykristallinem kubischen Bornitrid ist, desto schneller tritt der Verschleiß des Bearbeitungswerkzeugs auf. Dadurch ist die Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeugs verringert.
Zudem ist die Festigkeit des PKB-basierten Bearbeitungswerkzeugs bei hohen Temperaturen so verringert, dass ein Problem darin besteht, dass das Bearbeitungswerkzeug leicht bricht, weil die Wärmebeständigkeit des polykristallinen kubischen Bornitrids, das eine große Menge an Bindemittel enthält, schlecht ist. Aufgrund des Bruchs des Bearbeitungswerkzeugs aufgrund der Abnahme in der Festigkeit ist es ferner unmöglich, eine scharfe Klingenspitze zu erhalten. Die Festigkeit und Verschleißbeständigkeit der Klinge sind somit nicht ausreichend. Das Werkzeug kann für ein Schneid-Bearbeitungswerkzeug ungeeignet sein.
Bei einer Ausführungsform liegt der Gesamtgehalt von c-BN-Partikeln der ersten und zweiten Gruppe zwischen 50 Vol.-% und 70 Vol.-%. Das Volumenverhältnis zwischen den c-BN-Partikeln der ersten Gruppe den c-BN-Partikeln der zweiten Gruppe ist bevorzugt durch die folgende Relation 1 und Relation 2 definiert: $ERSTE GRUPPE \div 3 \geq ZWEITE GRUPPE$
$(ERSTE GRUPPE + ZWEITE GRUPPE) \div 9 < ZWEITE GRUPPE$
(wobei ERSTE GRUPPE: Gehalt von c-BN-Partikeln der ersten Gruppe, ZWEITE GRUPPE: Gehalt von c-BN-Partikeln der zweiten Gruppe)
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, wenn der Gesamtgehalt von c-BN-Partikeln der ersten und der zweiten Gruppe zwischen 50 Vol.-% und 70 Vol.-% liegt, die Dispersion von den c-BN-Partikeln der ersten Gruppe, die relativ große Partikel sind, und den c-BN-Partikeln der zweiten Gruppe, die relativ kleine Partikel sind, zunehmen. Während des Sintervorgangs wird der Bindungsgrad der c-BN-Partikel der kleinen, zweiten Gruppe verbessert. Somit wird die Bruchfestigkeit des PKB verbessert. Dies ermöglicht das Herstellen eines Bearbeitungswerkzeugs mit einer hervorragenden Lebensdauer. Wenn der Gesamtgehalt von c-BN-Partikeln der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe kleiner ist als 50 Vol.-%, verringert sich die Härte des polykristallinen kubischen Bornitrids, so dass die Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeugs verkürzt wird. Wenn der Gesamtgehalt von c-BN-Partikeln der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe 70 Vol.-% überschreitet, nimmt die Härte des PKB zu und seine Belastbarkeit wird verbessert, wobei die Wärmebeständigkeit des PKB sich verschlechtern kann.
Ferner liegt das Volumenverhältnis von den c-BN-Partikeln der ersten Gruppe und den c-BN-Partikeln der zweiten Gruppe bevorzugt in dem Bereich des in Relation 1 und Relation 2 definierten Volumenverhältnisses. Wenn das Volumenverhältnis von den c-BN-Partikeln der ersten Gruppe und den c-BN-Partikeln der zweiten Gruppe sowohl Relation 1 als auch Relation 2 erfüllt, verbessert sich die Bindungskraft zwischen den c-BN-Partikeln der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe und dem Bindemittel, und es verbessert sich die Unabhängigkeit von jedem der c-BN-Partikel. Wenn das Volumenverhältnis von den c-BN-Partikeln der ersten Gruppe und den c-BN-Partikeln der zweiten Gruppe die Relation 1 und die Relation 2 nicht erfüllt, verringert sich die Lebensdauer des polykristallinen kubischen Bornitrids.
Das polykristalline kubische Bornitrid gemäß der vorliegenden Erfindung weist c-BN-Partikel der ersten Gruppe und c-BN-Partikel der zweiten Gruppe sowie ein Bindemittel auf, dass die Partikel bindet. Das Bindemittel enthält Übergangsmetalle der Gruppe 4 und der Gruppe 5 sowie AI-, W-, und Co-Metalle oder Carbonitride, nitrocarburierte Materialien, Oxide oder Boride davon. Es existieren drei oder mehrere komplexe Mischkristalle oder Verbindungen in der Form von Carbonitriden, nitrocarburierten Materialien, Oxiden oder Boriden. Das Massenverhältnis der vorstehend genannten drei oder mehreren Arten von Mischkristallen oder Verbindungen liegt bevorzugt bei 5 Gew.-% der Gesamtmasse des Bindemittels.
Ferner kann das polykristalline kubische Bornitrid der vorliegenden Erfindung unter einem Druck von 3,5 GPa bis 6,5 GPa pro Einheitsfläche in dem Temperaturbereich von 1200° C bis 1600° C druckgefertigt sein. Wenn die Temperatur niedriger ist als 1200° C und der Druck geringer ist als 3,5 GPa kann bei der Herstellung des polykristallinen kubischen Bornitrids das kubische Bornitrid einen Phasenübergang zu dem hexagonalen Bornitrid erfahren. Dies ist nicht wünschenswert. Wenn die Temperatur 1600° C überschreitet und der Druck 6,5 GPa überschreitet, kann während des Sintervorgangs aufgrund einer starken Reaktion des polykristallinen kubischen Bornitrids ein Phasenübergang und Degeneration auftreten. Dies ist nicht wünschenswert.
Wie vorstehend beschrieben wird das polykristalline kubische Bornitrid gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von c-BN-Partikeln der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe mit unterschiedlichen Partikelgrößen hergestellt. Dadurch verbessert sich die Wärmebeständigkeit des polykristallinen Bornitrids. Ferner sind das Volumenverhältnis und der Gesamtgehalt von den c-BN-Partikeln der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe optimalerweise so definiert, dass dadurch ermöglicht wird, das polykristalline kubische Bornitrid mit der verbesserten Abnutzungsbeständigkeit, Wärmebeständigkeit und Schlagfestigkeit herzustellen. Somit kann ein Schneid-Bearbeitungswerkzeug mit einer ausgezeichneten Lebensdauer hergestellt werden.
Dementsprechend weist dieses PKB-basierte Bearbeitungswerkzeug eine bessere Lebensdauer auf als die herkömmlichen polykristallin kubisch Bornitrid-basierten Bearbeitungswerkzeuge, wenn ein Bearbeitungswerkzeug, das auf dem vorliegenden polykristallinen kubischen Bornitrid basiert, bei der Bearbeitung von harten Materialien, wie etwa Titanlegierungen und Superlegierungen, verwendet wird.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die vorliegenden Beispiele detaillierter beschrieben.
(Versuchsbeispiel 1) Lebensdauer-Test von Bearbeitungswerkzeugen basierend auf dem Gesamtgehalt und Volumenverhältnis von c-BN-Partikeln der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe
Beim Versuchsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung testete der Anmelder die Lebensdauer eines Bearbeitungswerkzeugs basierend auf dem Gesamtgehalt und dem Volumenverhältnis von den c-BN-Partikeln der ersten und zweiten Gruppe für das polykristalline kubische Bornitrid gemäß den vorliegenden Beispielen. Nachfolgend sind die Bedingungen für die vorliegenden Beispiele und die Vergleichsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung wie folgt:
(Vorliegendes Beispiel 1)
Bei dem vorliegenden Beispiel 1 liegt der c-BN-Partikelgehalt der ersten Gruppe bei 54 Vol.-%. Der c-BN-Partikelgehalt der zweiten Gruppe liegt bei 10 Vol.-%. Der Gesamtgehalt der c-BN-Partikel der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe liegt bei 64 Vol.-%. Für diesen Fall wurden 9 Vol.-% Al, 25 Vol.-% TiCN und 2 Vol.-% WC zusammen als Bindemittel zu den kubischen Bornitrid-Partikeln hinzugefügt. Die resultierenden Mischpulver wurden unter Verwendung eines allgemeinen Kugelmühlen-Vorgangs vermischt.
Während des Mischens wird c-BN der zweiten Gruppe mit dem Bindemittel vermischt. Anschließend wird das Gemisch einer Vakuum-Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 650° C oder höher unterzogen. Sobald eine erste Reaktion auftritt, wird das Gemisch kugelgeschliffen und mit dem kubischen Bornitrid der ersten Gruppe vermischt. Während des Kugelmühlen-Vorgangs können die Kugeln WC-Kugeln sein.
Nachdem die Mischpulver mittels des Mischvorgangs geformt worden sind, wurde bei 500° C eine Entwachsung durchgeführt, um Wachsrückstände von dem geformten Körper zu entfernen. Der auf diese Weise behandelte geformte Körper wurde dann bei 1400° C bis 1500° C unter der Bedingung von 5 GPa bis 6 GPa gesintert.
(Vorliegendes Beispiel 2)
Bei dem vorliegenden Beispiel 2 liegt der c-BN-Partikelgehalt der ersten Gruppe bei 45,00 Vol.-%. Der c-BN-Partikelgehalt der zweiten Gruppe liegt bei 15,00 Vol.-%. Der Gesamtgehalt der c-BN-Partikel der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe liegt bei 60,00 Vol.-%. Für diesen Fall wurden 10 Vol.-% Al und 30 Vol.-% TiCN zusammen als Bindemittel zu den kubischen Bornitrid-Partikeln hinzugefügt. Die resultierenden Mischpulver wurden unter Verwendung eines allgemeinen Kugelmühlen-Vorgangs vermischt. Während des Kugelmühlen-Vorgangs können die Kugeln WC-Kugeln sein.
Während des Mischens wird c-BN der zweiten Gruppe mit dem Bindemittel vermischt. Anschließend wird das Gemisch einer Vakuum-Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 650° C oder höher unterzogen. Sobald eine erste Reaktion auftritt, wird das Gemisch kugelgeschliffen und mit dem kubischen Bornitrid der ersten Gruppe vermischt. Nachdem die Mischpulver mittels des Mischvorgangs geformt worden sind, wurde der auf diese Weise behandelte geformte Körper bei 1400° C bis 1500° C unter der Bedingung von 5 GPa bis 6 GPa gesintert.
(Vorliegendes Beispiel 3)
Bei dem vorliegenden Beispiel 3 liegt der c-BN-Partikelgehalt der ersten Gruppe bei 50 Vol.-%. Der c-BN-Partikelgehalt der zweiten Gruppe liegt bei 16 Vol.-%. Der Gesamtgehalt der c-BN-Partikel der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe liegt bei 66 Vol.-%. Für diesen Fall wurden 9 Vol.-% Al, 24 Vol.-% TiN und 1 Vol.-% W zusammen als Bindemittel zu den kubischen Bornitrid-Partikeln hinzugefügt. Die resultierenden Mischpulver wurden unter Verwendung eines allgemeinen Kugelmühlen-Vorgangs vermischt. Während des Kugelmühlen-Vorgangs können die Kugeln WC-Kugeln sein.
Während des Mischens wird c-BN der zweiten Gruppe mit dem Bindemittel vermischt. Anschließend wird das Gemisch einer Vakuum-Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 650° C oder höher unterzogen. Sobald eine erste Reaktion auftritt, wird das Gemisch kugelgeschliffen und mit dem kubischen Bornitrid der ersten Gruppe vermischt. Nachdem die Mischpulver mittels des Mischvorgangs geformt worden sind, wurde der auf diese Weise behandelte geformte Körper bei 1400° C bis 1550° C unter der Bedingung von 5,5 GPa bis 6,5 GPa gesintert.
(Vorliegendes Beispiel 4)
Bei dem vorliegenden Beispiel 4 liegt der c-BN-Partikelgehalt der ersten Gruppe bei 44 Vol.-%. Der c-BN-Partikelgehalt der zweiten Gruppe liegt bei 8 Vol.-%. Der Gesamtgehalt der c-BN-Partikel der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe liegt bei 52 Vol.-%. Für diesen Fall wurden 19 Vol.-% Al und 29 Vol.-% TiN zusammen als Bindemittel zu den kubischen Bornitrid-Partikeln hinzugefügt. Die resultierenden Mischpulver wurden unter Verwendung eines allgemeinen Kugelmühlen-Vorgangs vermischt. Während des Kugelmühlen-Vorgangs können die Kugeln WC-Kugeln sein.
Während des Mischens wird c-BN der zweiten Gruppe mit dem Bindemittel vermischt. Anschließend wird das Gemisch einer Vakuum-Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 650° C oder höher unterzogen. Sobald eine erste Reaktion auftritt, wird das Gemisch kugelgeschliffen und mit dem kubischen Bornitrid der ersten Gruppe vermischt. Nachdem die Mischpulver mittels des Mischvorgangs geformt worden sind, wurde der auf diese Weise behandelte geformte Körper bei 1450° C bis 1550° C unter der Bedingung von 5,5 GPa bis 6,5 GPa gesintert.
(Vergleichsbeispiel 1)
Bei Vergleichsbeispiel 1 liegt der c-BN-Partikelgehalt der ersten Gruppe bei 55 Vol.-%. Der c-BN-Partikelgehalt der zweiten Gruppe liegt bei 6 Vol.-%. Der Gesamtgehalt der c-BN-Partikel der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe liegt bei 60 Vol.-%. Für diesen Fall wurden 17 Vol.-% Al und 23 Vol.-% TiCN zusammen als Bindemittel zu den kubischen Bornitrid-Partikeln hinzugefügt. Die resultierenden Mischpulver wurden unter Verwendung eines allgemeinen Kugelmühlen-Vorgangs vermischt. Während des Kugelmühlen-Vorgangs können die Kugeln WC-Kugeln sein. Der Vorgang nach dem Mischvorgang wurde unter den gleichen Bedingungen wie bei dem vorliegenden Beispiel 1 durchgeführt. Anschließend wurde der Sintervorgang in der gleichen Weise wie in dem vorstehend beschriebenen vorliegenden Beispiel 1 ausgeführt.
(Vergleichsbeispiel 2)
Bei Vergleichsbeispiel 2 liegt der c-BN-Partikelgehalt der ersten Gruppe bei 34 Vol.-%. Der c-BN-Partikelgehalt der zweiten Gruppe liegt bei 30 Vol.-%. Der Gesamtgehalt der c-BN-Partikel der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe liegt bei 64 Vol.-%. Für diesen Fall wurden 11 Vol.-% Al und 25 Vol.-% TiN zusammen als Bindemittel zu den kubischen Bornitrid-Partikeln hinzugefügt. Die resultierenden Mischpulver wurden unter Verwendung eines allgemeinen Kugelmühlen-Vorgangs vermischt. Während des Kugelmühlen-Vorgangs können die Kugeln WC-Kugeln sein. Der Vorgang nach dem Mischvorgang wurde unter den gleichen Bedingungen wie bei dem vorliegenden Beispiel 1 durchgeführt. Anschließend wurde der Sintervorgang in der gleichen Weise wie in dem vorstehend beschriebenen vorliegenden Beispiel 1 ausgeführt.
(Vergleichsbeispiel 3)
Bei Vergleichsbeispiel 3 liegt der c-BN-Partikelgehalt der ersten Gruppe bei 58 Vol.-%. Der c-BN-Partikelgehalt der zweiten Gruppe liegt bei 6 Vol.-%. Der Gesamtgehalt der c-BN-Partikel der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe liegt bei 64 Vol.-%. Für diesen Fall wurden 11 Vol.-% Al und 25 Vol.-% TiCN zusammen als Bindemittel zu den kubischen Bornitrid-Partikeln hinzugefügt. Die resultierenden Mischpulver wurden unter Verwendung eines allgemeinen Kugelmühlen-Vorgangs vermischt. Während des Kugelmühlen-Vorgangs können die Kugeln WC-Kugeln sein. Der Vorgang nach dem Mischvorgang wurde unter den gleichen Bedingungen wie bei dem vorliegenden Beispiel 1 durchgeführt. Anschließend wurde der Sintervorgang in der gleichen Weise wie in dem vorstehend beschriebenen vorliegenden Beispiel 1 ausgeführt.
(Vergleichsbeispiel 4)
Bei Vergleichsbeispiel 4 liegt der c-BN-Partikelgehalt der ersten Gruppe bei 35 Vol.-%. Der c-BN-Partikelgehalt der zweiten Gruppe liegt bei 7 Vol.-%. Der Gesamtgehalt der c-BN-Partikel der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe liegt bei 42 Vol.-%. Für diesen Fall wurden 21 Vol.-% Al und 37 Vol.-% TiN zusammen als Bindemittel zu den kubischen Bornitrid-Partikeln hinzugefügt. Die resultierenden Mischpulver wurden unter Verwendung eines allgemeinen Kugelmühlen-Vorgangs vermischt. Während des Kugelmühlen-Vorgangs können die Kugeln WC-Kugeln sein. Der Vorgang nach dem Mischvorgang wurde unter den gleichen Bedingungen wie bei dem vorliegenden Beispiel 1 durchgeführt. Anschließend wurde der Sintervorgang in der gleichen Weise wie in dem vorstehend beschriebenen vorliegenden Beispiel 1 ausgeführt.
(Vergleichsbeispiel 5)
Bei Vergleichsbeispiel 5 liegt der c-BN-Partikelgehalt der ersten Gruppe bei 60 Vol.-%. Der c-BN-Partikelgehalt der zweiten Gruppe liegt bei 20 Vol.-%. Der Gesamtgehalt der c-BN-Partikel der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe liegt bei 80 Vol.-%. Für diesen Fall wurden 8 Vol.-% Al und 12 Vol.-% TiCN zusammen als Bindemittel zu den kubischen Bornitrid-Partikeln hinzugefügt. Die resultierenden Mischpulver wurden unter Verwendung eines allgemeinen Kugelmühlen-Vorgangs vermischt. Während des Kugelmühlen-Vorgangs können die Kugeln WC-Kugeln sein. Der Vorgang nach dem Mischvorgang wurde unter den gleichen Bedingungen wie bei dem vorliegenden Beispiel 1 durchgeführt. Anschließend wurde der Sintervorgang in der gleichen Weise wie in dem vorstehend beschriebenen vorliegenden Beispiel 1 ausgeführt.
Bearbeitungswerkzeuge wurden unter Verwendung der gesinterten polykristallinen kubischen Bornitride gemäß den vorliegenden Beispielen und den Vergleichsbeispielen hergestellt. Anschließend wurden mittels dieser Bearbeitungswerkzeuge Werkstücke geschnitten. Auf dieser Grundlage wurde die Lebensdauer der Bearbeitungswerkzeuge ausgewertet. Bei dem Versuchsbeispiel 1 wurde die Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeugs für jedes der vorliegenden Beispiele und Vergleichsbeispiele zweimal ausgewertet. Danach werden die gemessenen Lebensdauern der Bearbeitungswerkzeuge gemittelt. Die Schneid-Testbedingungen zum Auswerten der Lebensdauer von jedem Bearbeitungswerkzeug lauten wie folgt:
Lebensdauer-Auswertung 1 von Bearbeitungswerkzeugen
<Schneid-Testbedingungen>

Werkstück: SUJ2 (Durchmesser 50, Länge 150, zylindrisch)
Bearbeitungswerkzeug-Typ: CNGA120408
Schneid-Bedingung: Schneidegeschwindigkeit 250 m/min, Durchsatzrate F0,5 mm/U, Schnitttiefe 0,05 mm, kontinuierliche Bearbeitung unter trockenen Bedingungen

Auswertung 2 der Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeugs
<Schneid-Testbedingungen>

Werkstück: SUJ2 (50 mm im Durchmesser, 50 mm in der Länge, zwei V-Nuten sind definiert durch 180 Grad Abstand im zylindrischen Körper)
Bearbeitungswerkzeug-Typ: CNGA120408
Schneid-Bedingungen: Schneidegeschwindigkeit 200 m/min, Durchsatzrate F0,5 mm/U, Schnitttiefe 0,05 mm, kontinuierliche Bearbeitung unter trockenen Bedingungen

Die nachstehende Tabelle 1 ist eine Tabelle, in der die Lebensdauer eines Scheid-Bearbeitungswerkzeugs gemessen ist, bei dem die polykristallinen kubischen Bornitride verwendet sind, basierend auf dem jeweiligen Gesamtgehalt der ersten und zweiten Gruppe von c-BN-Partikeln und basierend darauf, ob die Relation 1 und die Relation 2 erfüllt sind:
Lebensdauer-Test von Bearbeitungswerkzeugen basierend auf dem Gesamtgehalt von c-BN-Partikeln der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe
Bei den vorliegenden Beispielen 1 bis 4 und bei dem Vergleichsbeispiel 4 und dem Vergleichsbeispiel 5 wird der Gesamtgehalt der c-BN-Partikel der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe geändert, um die Lebensdauer eines Bearbeitungswerkzeugs basierend auf dem Gesamtgehalt von c-BN-Partikeln in der ersten und zweiten Gruppe zu messen.
Auf Tabelle 1 bezugnehmend, liegt bei den vorliegenden Beispielen 1 bis 4 der vorliegenden Erfindung der Gesamtgehalt von c-BN-Partikeln der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe in einem Bereich von 50 Vol.-% bis 70 Vol.-%. Für diesen Fall ist aus der Lebensdauer-Auswertung 1 des Bearbeitungswerkzeugs ersichtlich, dass die Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeugs zumindest 6 ist. Bei der Lebensdauer-Auswertung 2 des Bearbeitungswerkzeugs ist die Lebensdauer der Bearbeitungswerkzeuge 4 oder größer. Diese hervorragende Lebensdauer wurde gemessen. Zur Information: Der Grund, weshalb die Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeugs bei der Lebensdauer-Auswertung 2 des Bearbeitungswerkzeugs geringer ist als die Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeugs bei der Lebensdauer-Auswertung 1 des Bearbeitungswerkzeug lautet wie folgt: Das bei der Auswertung 2 der Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeugs verwendete Werkstück weist V-Nuten auf, die in dem zylindrischen Körper definiert sind. Dadurch ist das in der Lebensdauer-Auswertung 2 des Bearbeitungswerkzeugs verwendete Werkstück schwieriger zu bearbeiten als das Werkstück bei der Lebensdauer-Auswertung 1 des Bearbeitungswerkzeugs.
Wenn der Gesamtgehalt von c-BN-Partikeln der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe in einem Bereich zwischen 50 Vol.-% und 70 Vol.-% liegt, nimmt für den Fall der vorliegenden Beispiele 1 bis 4 die Dispersion von den c-BN-Partikeln der ersten Gruppe, die relativ große Partikel aufweist, und den c-BN-Partikeln der zweiten Gruppe, die relativ kleine Partikel aufweist, zu. Der Bindungsgrad der c-BN-Partikel in der zweiten Gruppe von kleinen Partikeln ist verbessert. Daher werden die Verschleißbeständigkeit und die Bruchfestigkeit des resultierenden PKB verbessert. Die Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeugs ist somit ausgezeichnet.
Bei den Vergleichsbeispielen im Kontrast zu den vorstehend beschrieben vorliegenden Beispielen 1 bis 4 liegt insbesondere für den Fall des Vergleichsbeispiels 4 der Gesamtgehalt der c-BN-Partikel der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe außerhalb des Bereichs, der gemäß der vorliegenden Erfindung definiert ist, und liegt bei 42 Vol.-%. Für diesen Fall ist die Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeugs der Lebensdauer-Auswertung 1 des Bearbeitungswerkzeugs 2,3. Die erwartete Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeugs bei der Lebensdauer-Auswertung 2 des Bearbeitungswerkzeugs wurde mit 1,3 gemessen. Die Messergebnisse sind signifikant kleiner als diejenigen in den vorliegenden Beispielen 1 bis 4. Wenn der Gesamtgehalt von c-BN-Partikeln der ersten und zweiten Gruppe kleiner ist als 50 Vol.-%, wird die Härte des polykristallinen kubischen Bornitrids verringert. Dies verkürzt die Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeugs. Bei dem vorstehend genannten Vergleichsbeispiel 4 liegt der Gesamtgehalt der c-BN-Partikel der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe bei 42 Vol.-%. Dieser Wert ist kleiner als der des Gesamtgehalts, der in der vorliegenden Erfindung angegeben ist. Die Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeugs hiervon ist somit bei den beiden Lebensdauer-Auswertungen 1 und 2 geringer.
Bei den Vergleichsbeispielen im Kontrast zu den vorstehend beschrieben vorliegenden Beispielen 1 bis 4 liegt insbesondere für den Fall von Vergleichsbeispiel 5 der Gesamtgehalt von c-BN-Partikeln der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe außerhalb des Bereichs, der gemäß der vorliegenden Erfindung definiert wurde, und liegt bei 80 Vol.-%. Für diesen Fall ist die Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeugs der Lebensdauer-Auswertung 1 des Bearbeitungswerkzeugs 2,5. Die erwartete Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeugs bei der Lebensdauer-Auswertung 2 des Bearbeitungswerkzeugs wurde mit 1,7 gemessen. Diese Messergebnisse sind signifikant kleiner als die der vorliegenden Beispiele 1 bis 4. Wenn der Gesamtgehalt von c-BN-Partikeln in der ersten und zweiten Gruppe größer ist als 70 Vol.-%, nimmt die Härte des polykristallinen kubischen Bornitrids zu, die Härte des PKB nimmt zu und seine Belastbarkeit ist verbessert, wohingegen seine Bruchfestigkeit verschlechtert wird und es ist verschleißanfällig durch Wärmeeinwirkung. Das Bearbeitungswerkzeug kann leicht beschädigt werden und somit ist die Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeugs verkürzt. Bei dem vorstehend genannten Vergleichsbeispiel 5 liegt der Gesamtgehalt der c-BN-Partikel der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe bei 80 Vol.-%. Dieser Wert ist größer als der Gesamtgehalt, wie er in der vorliegenden Erfindung angegeben ist. Daher ist die Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeugs davon in beiden Lebensdauer-Auswertungen 1 und 2 der Bearbeitungswerkzeuge geringer.
Lebensdauer-Test von Bearbeitungswerkzeugen basierend auf dem Volumenverhältnis von c-BN-Partikeln der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe
Im Hinblick auf die vorliegenden Beispiele 1 bis 4 und die Vergleichsbeispiele 1 bis 3 ist für den ersten Fall das Volumenverhältnis von den c-BN-Partikeln der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe basierend auf den Relationen 1 und 2 erfüllt, wohingegen für den letztgenannten Fall das Volumenverhältnis von den c-BN-Partikeln der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe basierend auf den Relationen 1 und 2 nicht erfüllt ist. Auf diese Weise wurde die Lebensdauer eines Bearbeitungswerkzeugs basierend auf dem Volumenverhältnis von den c-BN-Partikeln der ersten und zweiten Gruppe gemessen.
Auf Tabelle 1 bezugnehmend, erfüllt bei den vorliegenden Beispielen 1 bis 4 der vorliegenden Erfindung das Volumenverhältnis zwischen den c-BN-Partikeln der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe die Relation 1 und die Relation 2. Für diesen Fall liegt die Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeugs bei der Lebensdauer-Auswertung 1 des Bearbeitungswerkzeugs 1 über 6. Die Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeugs bei der Lebensdauer-Auswertung 2 des Bearbeitungswerkzeugs 1 liegt über 4. Die Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeugs kann hervorragend sein. Bei den vorliegenden Beispielen 1 bis 4, bei denen das Volumenverhältnis von den c-BN-Partikeln der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe die Relation 1 und die Relation 2 erfüllt, sind die Bindungskräfte zwischen den c-BN-Partikeln der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe und dem Bindemittel sowie die Unabhängigkeit von jedem der c-BN-Partikel verbessert. Daher ist die Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeugs besser.
Bei den Vergleichsbeispielen im Kontrast zu den vorstehend beschrieben vorliegenden Beispielen 1 bis 4 erfüllt insbesondere für den Fall der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 das Volumenverhältnis von den c-BN-Partikeln der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe die Relation 1 und die Relation 2 nicht. Für diesen Fall liegt die Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeugs bei der Lebensdauer-Auswertung 1 des Bearbeitungswerkzeugs 1 in einem Bereich von 2 bis 3. Die Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeugs liegt bei der Lebensdauer-Auswertung 2 des Bearbeitungswerkzeugs 1 in einem Bereich von 1 bis 2. Die Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeugs kann im Vergleich zu der bei den vorliegenden Beispielen schlecht sein. Das liegt daran, dass für den Fall der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 das Volumenverhältnis zwischen den c-BN-Partikeln der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe die Relation 1 und die Relation 2 nicht erfüllt. Die Bindungskraft zwischen dem Bindemittel und den c-BN-Partikeln nimmt daher ab. Dadurch wird die Schlagfestigkeit des resultierenden PKB verringert. Somit ist die Lebensdauer des Bearbeitungswerkzeugs herabgesetzt.
Der Fachmann für die vorliegende Erfindung kann verstehen, dass die vorliegende Erfindung in weiteren spezifischen Formen ausgeführt sein kann, ohne von der Idee oder den essenziellen Charakteristika der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es ist daher zu verstehen, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen in jeglicher Hinsicht veranschaulichend und nicht beschränkend sind. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist vielmehr durch die Ansprüche definiert, die nachstehend aufgeführt sind, statt durch die vorstehende detaillierte Beschreibung. Alle Änderungen oder Modifikationen, die im Sinne der Bedeutung und des Umfangs der Ansprüche und ihrer Äquivalente sind, sind so auszulegen, dass sie in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen.

Claims

Polykristallines kubisches Bornitrid (PKB), das eine erste Gruppe von kubischen Bornitrid- (c-BN-) Partikeln, eine zweite Gruppe von c-BN-Partikeln und ein Bindemittel enthält, wobei die kubischen Bornitrid- (c-BN-) Partikel der ersten Gruppe andere Partikelgrößen aufweisen als die Partikelgrößen der kubischen Bornitrid- (c-BN-) Partikel der zweiten Gruppe, wobei eine durchschnittliche c-BN-Partikelgröße der ersten Gruppe zwischen 1 µm und 4 µm liegt, wobei eine durchschnittliche c-BN-Partikelgröße der zweiten Gruppe zwischen 0,01 µm und 1 µm liegt, wobei ein Gesamtgehalt der c-BN-Partikel der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe zwischen 50 Vol.-% und 70 Vol.-% liegt, wobei ein Volumenverhältnis von den c-BN-Partikeln der ersten Gruppe und den c-BN-Partikeln der zweiten Gruppe durch folgende Relation 1 und Relation 2 definiert ist: $ERSTE GRUPPE \div 3 \geq ZWEITE GRUPPE$
$(ERSTE GRUPPE + ZWEITE GRUPPE) \div 9 < ZWEITE GRUPPE$
wobei ERSTE GRUPPE den Gehalt der c-BN-Partikel der ersten Gruppe angibt und ZWEITE GRUPPE den Gehalt der c-BN-Partikel der zweiten Gruppe angibt.
Polykristallines kubisches Bornitrid (PKB) gemäß Anspruch 1, wobei ein Bindemittel Übergangsmetalle der Gruppe 4 und der Gruppe 5 enthält sowie Carbonitride, nitrocarburierte Materialien, Oxide oder Boride von AI-, W- und Co-Metallen, wobei das Bindemittel drei oder mehrere Arten von komplexen Mischkristallen in einer Form der Carbonitride, nitrocarburierten Materialien, Oxide oder Boride enthält.
Polykristallines kubisches Bornitrid (PKB) gemäß Anspruch 1, wobei das polykristalline kubische Bornitrid (PKB) hergestellt wird, indem die c-BN-Partikel der zweiten Gruppe mit dem Bindemittel vermischt werden, um ein Gemisch auszubilden, und indem das Gemisch wärmebehandelt wird und indem dann das wärmebehandelte Gemisch mit den c-BN-Partikeln der ersten Gruppe vermischt wird.
Polykristallines kubisches Bornitrid (PKB) gemäß Anspruch 1, wobei die c-BN-Partikel der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe und das Bindemittel miteinander vermischt werden, indem eines der folgenden Verfahren verwendet wird: Kugelmühlen-, Attritor-Mühlen- und Planetenmühlen-Verfahren.
Polykristallines kubisches Bornitrid (PKB) gemäß Anspruch 1, wobei das polykristalline kubische Bornitrit bei 1200° C bis 1600° C und bei 3,5 GPa bis 6,5 GPa gesintert wird.
Polykristallines kubisches Bornitrid (PKB) gemäß Anspruch 1, wobei die durchschnittliche c-BN-Partikelgröße der ersten Gruppe zwischen 1,5 µm und 3,5 µm liegt, wobei die durchschnittliche c-BN-Partikelgröße der zweiten Gruppe zwischen 0,3 µm und 0,9 µm liegt.