DE2248539C2

DE2248539C2 -

Info

Publication number: DE2248539C2
Application number: DE19722248539
Authority: DE
Inventors: Robert Henry Schenectady N.Y. Us Wentorf Jun.; William Achillo Scotia N.Y. Us Rocco
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1972-06-30
Filing date: 1972-06-30
Publication date: 1988-11-03
Also published as: DE2248539A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schichtkörpers durch Umwandeln von hexagonalem Bornitrid in kubisches Bornitrid, bei dem hexagonales Bornitrid in Gegenwart eines Katalysators gleichzeitig Drücken und Temperaturen ausgesetzt wird, die im Bereich des Zustands diagramms von Bornitrid liegen, in dem kubisches Bornitrid die stabile Phase darstellt.The invention relates to a method for producing a Laminated body by converting hexagonal boron nitride in cubic boron nitride, with the hexagonal boron nitride in Presence of a catalyst simultaneously pressing and Exposed to temperatures in the range of the state diagram of boron nitride, in the cubic boron nitride represents the stable phase.

Aus der US-PS 31 92 015 ist ein Verfahren zur Umwandlung von hexagonalem Bornitrid in kubisches Bornitrid bekannt, bei dem Keimkristalle aus kubischem Bornitrid in hexagonales Bornitrid eingebettet und in Gegenwart eines Katalysators gleichzeitig Drücken und Temperaturen ausgesetzt werden, die in dem Bereich des Zustandsdiagramms von Bornitrid liegen, in dem kubisches Bornitrid die stabile Phase ist. Bei diesem Verfahren werden die Keimkristalle aus kubischem Bornitrid zum Wachstum angeregt, so daß daraus größere Kristalle aus kubischem Bornitrid gebildet werden. Als Katalysator wird mindestens ein Metall oder ein Metall nitrid der Alkalimetalle, Erdalkalimetalle, Blei, Antimon und Zinn umfassenden Gruppe eingesetzt.From US-PS 31 92 015 is a process for conversion known from hexagonal boron nitride to cubic boron nitride, for the seed crystals from cubic boron nitride in hexagonal Boron nitride embedded and in the presence of a catalyst exposed to pressures and temperatures at the same time, those in the area of the boron nitride state diagram in which cubic boron nitride is the stable phase. In this process, the seed crystals are made of cubic Boron nitride stimulated to grow, so that larger ones Cubic boron nitride crystals are formed. At least one metal or one metal is used as the catalyst nitride of alkali metals, alkaline earth metals, lead, antimony and tin group.

Gegenstand der älteren DE-PS 21 10 218 ist ein Verfahren zum Herstellen von kubischem Bornitrid, bei dem ein Gemisch aus hexagonalem Bornitrid und einem Katalysator einer Temperatur von über 1500°C und einem Druck von wenigstens 55 kbar ausgesetzt wird. Als Katalysator werden Boride, Nitride, Silizide und Germanide der Übergangsmetalle einge setzt. Das nach diesem Verfahren hergestellte kubische Bornitrid eignet sich als Schleifmittel.The subject of the older DE-PS 21 10 218 is a method for the production of cubic boron nitride, in which a mixture made of hexagonal boron nitride and a catalyst Temperature above 1500 ° C and a pressure of at least 55 kbar is exposed. Borides, Nitrides, silicides and germanides of the transition metals are used puts. The cubic made by this process Boron nitride is suitable as an abrasive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem ein Schichtkörper mit einer aus kubischem Bornitrid bestehenden Verschleißschicht hergestellt werden kann.The invention has for its object a method of the type mentioned at the beginning, with the one Laminate with a cubic boron nitride Wear layer can be made.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß feinverteiltes hexagonales Bornitrid in Gegenwart einer Sinterhartmetallmasse umgewandelt wird und man als Katalysator eine Legierung als Aluminium mit mindestens einem der Metalle Kobalt, Nickel oder Mangan verwendet.This task is solved by a procedure of the beginning mentioned type, which is characterized according to the invention is that finely divided hexagonal boron nitride is present a cemented carbide mass is converted and one as An aluminum alloy with at least one catalyst uses the metals cobalt, nickel or manganese.

Der nach dem Verfahren der Erfindung hergestellte Schicht körper besitzt eine hochfeste Schicht aus kubischem Bornitrid, die auf einer starken Sinterhartmetallunterlage abgestützt ist. Durch die Umwandlung von hexagonalem Bornitrid in Gegenwart der Sinterhartmetallmasse erzielt man eine ausgezeichnete unmittelbare Verbindung zwischen den kubischen Bornitridkristallen und der Sinterhartmetallmasse. Der nach dem Verfahren der Erfindung hergestellte Schichtkörper eignet sich hervorragend als Einsatz für Werkzeuge zum Zerspanen von besonders harten Werkstoffen.The layer made by the process of the invention body has a high-strength layer of cubic boron nitride, which are supported on a strong cemented carbide base is. By converting hexagonal boron nitride into The presence of the cemented carbide mass achieves one excellent direct connection between the cubic Boron nitride crystals and the cemented carbide mass. The after Laminates produced by the method of the invention is ideal as an insert for tools for Machining particularly hard materials.

Der Habitus und die Größe der aus dem hexagonalen Bornitrid gebildeten kubischen Bornitridkristalle kann durch Zusatz von kubischem Bornitrid oder von Karbidsinterpulver vorteil haft beeinflußt werden. Durch diesen Zusatz erzielt man eine besonders feinkristalline Schicht aus kubischem Bornitrid. Zweckmäßigerweise wird kubisches Bornitrid mit einer Teilchen größe von 1 bis 10 µm bzw. Karbidsinterpulver mit einer Teilchengröße von 1 bis 5 µm zugesetzt.The habit and size of that from the hexagonal boron nitride formed cubic boron nitride crystals can be added of cubic boron nitride or of carbide sinter powder be influenced. With this addition you get one particularly fine crystalline layer made of cubic boron nitride. It is expedient to use cubic boron nitride with one particle size from 1 to 10 µm or carbide sinter powder with a Particle size of 1 to 5 microns added.

Die Erfindung wird nun näher anhand von Zeichnungen erläutert, in denen zeigt The invention will now be explained in more detail with reference to drawings, in which shows

Fig. 1 eine Ausführungsform einer zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung geeigneten Vorrichtung zum Erzeugen von hohen Drücken und hohen Tempera turen, Fig. 1 shows an embodiment of an apparatus suitable for performing the method according to the invention, apparatus for generating high pressures and high tempera tures

Fig. 2 eine Ausführungsform einer Füllung, mit der die Vorrichtung nach Fig. 1 bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung beschickt werden kann,An embodiment of a filling with which the apparatus of FIG. 1 can be loaded for carrying out the method according to the invention, Fig. 2,

Fig. 3 eine andere Ausführungsform einer Füllung, mit der die Vorrichtung nach Fig. 1 zur Herstellung eines Werkzeugeinsatzes beschickt werden kann, Fig. 3 shows another embodiment of a filling with which the apparatus of FIG. 1 can be charged for making a tool insert,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines aus kubischem Bornitrid und Sinterhartmetall bestehenden Werkzeug einsatzes, Fig. 4 is a perspective view of the insert of an existing cubic boron nitride and cemented carbide tool,

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie XX oder YY in Fig. 4, Fig. 5 is a section along the line XX or YY in Fig. 4,

Fig. 6 und 7 schematische Ansichten von aus kubischem Bor nitrid und Sinterhartmetall zusammengesetzten Werk zeugeinsätzen, die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellt worden sind undNitride FIGS. 6 and 7 are schematic views of cubic boron and cemented carbide inserts generating composite plant, which have been prepared according to the method of the invention, and

Fig. 8 im Schnitt einen Teil einer Beschickungsanordnung zur Herstellung der Einsätze nach den Fig. 4, 6 und 7. Fig. 8 in cross-section a part of a feed arrangement for the production of the inserts of FIGS. 4, 6 and 7.

Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung wird vorzugs weise die in der US-PS 29 41 248 beschriebene Vorrichtung zum Erzeugen von hohen Drücken und hohen Temperaturen verwendet, die daher nachstehend anhand von Fig. 1 kurz erläutert wird.For carrying out the method according to the invention, preference is given to using the device described in US Pat. No. 2,941,248 for generating high pressures and high temperatures, which is therefore explained briefly below with reference to FIG. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 10 weist zwei aus Sinterhart metall bestehende Stempel 11 und 11′ auf, zwischen denen ein aus dem gleichen Metall bestehendes gürtelförmiges Matrizenteil 12 vorgesehen ist, das eine Öffnung 13 aufweist, in der ein Reaktions gefäß 14 angeordnet ist. Zwischen jedem der Stempel 11 und 11′ und dem Matrizenteil 12 sind Dichtungsanordnungen 15, 15′ vorge sehen, von denen jede aus zwei wärmeisolierenden und nicht leiten den Pyrophyllitteilen 16 und 17 besteht, zwischen denen eine Metall einlage 18 angeordnet ist.The device 10 shown in Fig. 1 has two sintered metal stamp 11 and 11 ' , between which a belt-shaped die part 12 made of the same metal is provided, which has an opening 13 in which a reaction vessel 14 is arranged. Between each of the punches 11 and 11 ' and the die part 12 are sealing arrangements 15, 15' see easily, each of which consists of two heat-insulating and not conduct the pyrophyllite parts 16 and 17 , between which a metal insert 18 is arranged.

Das Reaktionsgefäß 14 besteht in einer bevorzugten Ausführungs form aus einem Hohlzylinder 19 aus Salz. Der Hohlzylinder 19 kann auch aus einem anderen Material, beispielsweise Talk, bestehen, das a) bei den beim Betrieb auftretenden hohen Drücken und hohen Temperaturen nicht in einen festeren und steiferen Zustand (durch Phasenübergang und/oder Verdichtung) umgewandelt wird und b) im wesentlichen frei von Volumendiskontinuitäten ist, die bei der An wendung von hohen Drücken und Temperaturen beispielsweise bei Pyrophyllit und porösem Aluminiumoxyd auftreten können. Werk stoffe, die die vorstehend angeführten Kriterien erfüllen und sich daher für die Herstellung des Hohlzylinders 19 eignen, sind in der US-PS 30 30 662, Spalte 1, Zeile 59 - Spalte 2, Zeile 2, angeführt.In a preferred embodiment, the reaction vessel 14 consists of a hollow cylinder 19 made of salt. The hollow cylinder 19 can also consist of another material, for example talc, which a) is not converted into a firmer and more rigid state (by phase transition and / or compression) at the high pressures and high temperatures that occur during operation, and b) essentially is free of volume discontinuities that can occur when using high pressures and temperatures, for example with pyrophyllite and porous aluminum oxide. Materials that meet the above criteria and are therefore suitable for the manufacture of the hollow cylinder 19 are listed in US-PS 30 30 662, column 1, line 59 - column 2, line 2.

Im Zylinder 19 ist ein als elektrisches Widerstandsheizelement dienendes Graphitrohr 20 angeordnet, das am Zylinder anliegt. In nerhalb des Graphitrohres 20 ist wiederum ein zylindrisches Futter 21 aus Salz konzentrisch angeordnet. Das Futter 21 ist am unteren und oberen Ende mit aus Salz bestehenden Stopfen 22 bzw. 22′ ver sehen. Wie weiter unten näher erläutert wird, kann das Futter 21 einen zylindrischen Hohlraum zur Aufnahme einer gegebenenfalls mehrteiligen Füllung aufweisen oder das Futter kann auch zur Her stellung der in den Fig. 4, 6 und 7 dargestellten Einsätze aus einer Reihe von übereinandergeschichteten Formaggregaten bestehen. An jedem Ende des Zylinders 19 ist eine aus elektrisch leitendem Me tall bestehende Endscheibe 23 bzw. 23′ vorgesehen, über die Strom zur Aufheizung des Graphitrohres 20 zugeführt werden kann. Im Anschluß an jede der Endscheiben 23 bzw. 23′ ist eine Abschluß kappe 24 bzw. 24′ vorgesehen, die aus einer Pyrophyllitscheibe 25 besteht, die von einem elektrisch leitenden Ring 26 umschlossen ist.A graphite tube 20 serving as an electrical resistance heating element is arranged in the cylinder 19 and bears against the cylinder. Inside the graphite tube 20 , a cylindrical liner 21 made of salt is again arranged concentrically. The feed 21 is seen at the lower and upper ends with plugs 22 and 22 ' consisting of salt ' ver. As will be explained in more detail below, the chuck 21 can have a cylindrical cavity for receiving a possibly multi-part filling, or the chuck can also be used to produce the inserts shown in FIGS . 4, 6 and 7 from a series of stacked molding units. At each end of the cylinder 19 is an electrically conductive Me tall existing end plate 23 or 23 'is provided, can be supplied via the current for heating the graphite tube 20 . Following each of the end plates 23 and 23 ' , an end cap 24 and 24' is provided, which consists of a pyrophyllite disc 25 which is enclosed by an electrically conductive ring 26 .

Mit der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung kann in bekannter Weise eine im Reaktionsgefäß angeordnete Füllung gleichzeitig hohen Drücken und hohen Temperaturen ausgesetzt werden. Anstelle der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung können natürlich auch andere Vorrichtungen verwendet werden, mit denen die beim Verfahren nach der Erfindung erforderlichen hohen Drücke und hohen Temperaturen erzeugt werden können.With the device shown in FIG. 1, a filling arranged in the reaction vessel can be exposed to high pressures and high temperatures in a known manner. Instead of the device shown in FIG. 1, other devices can of course also be used with which the high pressures and high temperatures required in the method according to the invention can be generated.

In Fig. 2 ist schematisch eine Ausführungsform einer Füllung für die Umwandlung von hexagonalem Bornitrid in kubisches Bornitrid schematisch dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wird die Aluminiumlegierung in situ gebildet, wenn sie mit Hilfe der Vor richtung 10 Drücken und Temperaturen unterworfen wird, bei denen kubisches Bornitrid als stabile Modifikation vorliegt. Die Füllung 30 paßt in den Hohlraum 31 der Vorrichtung nach Fig. 1. Der Maß stab für die Fig. 1 und 2 wurde aus Platzersparnisgründen unter schiedlich gewählt. In FIG. 2, an embodiment of a filling for the conversion of hexagonal boron nitride into cubic boron nitride is schematically illustrated schematically. In this embodiment, the aluminum alloy is formed in situ when it is subjected to pressures and temperatures with the device 10 at which cubic boron nitride is present as a stable modification. The filling 30 fits into the cavity 31 of the device according to FIG. 1. The dimension rod for FIGS . 1 and 2 was chosen differently to save space.

Die in Fig. 2 dargestellte Füllung 30 enthält eine Scheibe 32 aus Kobalt, Nickel oder Mangan und eine kleinere Scheibe 33 aus Alu minium. Die Scheiben 32 und 33 sind von relativ reinem hexagona lem Bornitrid 34 umschlossen.The filling 30 shown in FIG. 2 contains a disk 32 made of cobalt, nickel or manganese and a smaller disk 33 made of aluminum. The disks 32 and 33 are surrounded by relatively pure hexagona lem boron nitride 34 .

Anstelle der beiden Scheiben 32 und 33 können natürlich auch vor gebildete Legierungen verwendet werden, beispielsweise eine Le gierung aus 13% Aluminium und 87% Nickel. Das Verhältnis Aluminium : Legierungskomponente liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 1 Gewichtsteil Aluminium pro 2 Gewichtsteile Legierungskomponente bis 1 Gewichtsteil Aluminium pro 100 Ge wichtsteile Legierungskomponente. Der Katalysator kann auch pulverförmig vermischt mit dem hexagonalen Bornitrid in Form der einzelnen Legierungskomponenten oder der vorgeformten Legierung eingesetzt werden.Instead of the two disks 32 and 33 can of course also be used before alloys formed, for example an alloy of 13% aluminum and 87% nickel. The aluminum: alloy component ratio is preferably within a range from 1 part by weight of aluminum per 2 parts by weight of alloy component to 1 part by weight of aluminum per 100 parts by weight of alloy component. The catalyst can also be used in powder form mixed with the hexagonal boron nitride in the form of the individual alloy components or the preformed alloy.

Das hexagonale Bornitrid und der Katalysator sind von einem Zylin der 36 umschlossen, der durch Abschlußscheiben 37 und 37′ ab geschlossen ist. Der Zylinder 36 und die Abschlußscheiben 37 und 37′ bestehen aus einem Metall, das den Eintritt von Sauerstoff verhindert und die Entfernung von Sauerstoff begünstigt. Für diese Zwecke geeignete Metalle werden später bei der Beschreibung von Fig. 3 angeführt. Stopfen 38 und 39, die aus dem gleichen Material wie der Zylinder 19 bestehen, füllen das zur Füllung des Innen raumes 31 erforderliche restliche Volumen aus.The hexagonal boron nitride and the catalyst are enclosed by a Zylin 36 , which is closed by end plates 37 and 37 ' . The cylinder 36 and the end plates 37 and 37 ' are made of a metal that prevents the entry of oxygen and favors the removal of oxygen. Metals suitable for this purpose will be mentioned later in the description of FIG. 3. Plugs 38 and 39 , which are made of the same material as the cylinder 19 , fill the space required to fill the inner space 31 .

example 1

Ein Becher aus Zr (Dicke 0,05 mm, Durchmesser 6,35 mm) wurde zusammen mit einer Abdeckscheibe aus Mo (Dicke 0,05 mm) als Behälter verwendet. Der Behälter wurde mit zwei getrennten Schichten aus hexagonalem Bornitrid gefüllt, die voneinander durch eine Schicht (Dicke 1,3 mm) aus Sinterhartmetall (93% WC, 6% Co) getrennt waren. Ein Ring aus Al (Dicke 0,13 mm, Innen durchmesser 4,7 mm, Außendurchmesser 6,22 mm) wurde in Berührung mit der benachbarten Fläche der Sinterhartmetall schicht angeordnet. Einige kleine Klumpen aus Al (Gesamtgewicht 0,004 g, Korngröße 23 Maschen/cm) wurden in Berührung mit der unteren Schicht aus hexagonalem Bornitrid und in Berührung mit der benachbarten Fläche der Sinterhartmetallschicht angeordnet. Die Anordnung wurde 60 Minuten lang gleichzeitig einem Druck von 54 kb und einer Temperatur von 1500°C ausgesetzt. Auf der oberen Fläche der Sinterhartmetallschicht wurde innerhalb des Aluminium ringes eine große Masse aus kubischem Bornitrid gebildet. Diese Masse wurde poliert und geprüft, wobei sich ergab, daß die kubi schen Bornitridkristalle ineinandergewachsen waren und einen dentritischen Kristallhabitus aufwiesen. Bei der Verschleißprüfung wurde eine Verschleißnarbentiefe von 8,9 µ gemessen. Klumpen aus polykristallinem kubischem Bornitrid wurden auch auf der unteren Seite der Sinterhartmetallschicht im Bereich der Aluminiumklumpen gebildet.A cup made of Zr (thickness 0.05 mm, diameter 6.35 mm) was made together with a cover plate made of Mo (thickness 0.05 mm) as Container used. The container was separated with two Layers of hexagonal boron nitride filled by each other a layer (1.3 mm thick) made of cemented carbide (93% WC, 6% Co) were separated. A ring made of Al (thickness 0.13 mm, inside diameter 4.7 mm, outer diameter 6.22 mm) was in Contact with the adjacent surface of the cemented carbide layered. A few small lumps of Al (total weight 0.004 g, grain size 23 mesh / cm) were in contact with the bottom layer of hexagonal boron nitride and in contact with the adjacent surface of the cemented carbide layer. The assembly was simultaneously pressurized for 60 minutes 54 kb and exposed to a temperature of 1500 ° C. On the top Surface of the cemented carbide layer was inside the aluminum ring formed a large mass of cubic boron nitride. These The mass was polished and checked, and it was found that the kubi between the boron nitride crystals and one dentritic crystal habit. During the wear test a wear scar depth of 8.9 µ was measured. Lump Polycrystalline cubic boron nitride were also used on the lower one Side of the cemented carbide layer in the area of the aluminum lump educated.

Die im Ausgangsmaterial vorgesehene Aluminiummenge kann von ungefähr 2 bis ungefähr 40 Gew.-% des hexagonalen Bornitrids reichen, während die Legierungskomponente (Nickel, Kobalt, Mangan) von ungefähr 4 bis ungefähr 100 Gew.-% des hexagonalen Bornitrids reichen kann. Die als Matrixmaterial im gebildeten kubischen Bornitrid ver bleibende Menge dieser Legierungsmetalle hängt vom angewendeten Druck und davon ab, wie lange der hohe Druck und die hohe Tempera tur angewendet werden. In jedem Falle beträgt der Anteil des Alu miniums und der Legierungskomponente im Preßkörper aus kubi schem Bornitrid über ungefähr 1 Gew.-% des kubischen Bornitrids. Anstelle der zur Legierungsbildung an Ort und Stelle vorgesehenen getrennten Scheiben können natürlich auch vorgeformte Aluminium legierungen verwendet werden.The amount of aluminum provided in the starting material can be from about 2 to about 40% by weight of the hexagonal boron nitride range, while the alloy component (nickel, cobalt, manganese) of from about 4 to about 100 weight percent of the hexagonal boron nitride can. The ver as matrix material in the cubic boron nitride formed The remaining amount of these alloy metals depends on the one used Pressure and depending on how long the high pressure and high tempera be applied. In any case, the proportion of aluminum miniums and the alloy component in the compact from cubi chemical boron nitride over about 1% by weight of the cubic boron nitride. Instead of the one intended for alloy formation on site separate panes can of course also be preformed aluminum alloys can be used.

Reines Aluminium oder reines Kobalt, Nickel oder Mangan könnten allein nicht als Katalysator für die Umwandlung von hexagonalem Bornitrid in kubisches Bornitrid wirken.Pure aluminum or pure cobalt, nickel or manganese could not alone as a catalyst for the conversion of hexagonal Boron nitride act in cubic boron nitride.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung, mit der erfindungsgemäß eine Reihe von Scheiben oder pillenförmigen Schichtkörpern hergestellt werden können, die aus einer Sinterhartmetallunterlage bestehen, auf der eine Schicht aus gesintertem kubischem Bornitrid aufgebracht ist. Wie die Füllanordnung 30 nach Fig. 2 paßt auch die Füllanordnung 40 nach Fig. 3 in den Innenraum 31 der Vorrichtung nach Fig. 1. Fig. 3 shows an arrangement, a series of disks or pill-shaped laminations with the present invention can be produced which consist of a cemented carbide substrate, is applied to a layer of sintered cubic boron nitride. Like the filling arrangement 30 according to FIG. 2, the filling arrangement 40 according to FIG. 3 fits into the interior 31 of the device according to FIG. 1.

Die in Fig. 3 dargestellte Füllanordnung 40 weist einen Abschirm zylinder 41 aus einem Abschirmmetall zur Verhinderung des Zu tritts von und zur Entfernung von Sauerstoff auf. Als Abschirm metall ist Zirkonium, Titan, Tantal, Wolfram und Molybdän geeig net. Innerhalb des Abschirmzylinders 41 sind eine Reihe von Teil füllungen vorgesehen, die voneinander durch Scheiben 42 getrennt sind, die aus dem auch für den Zylinder 19 verwendeten Material bestehen. Die Teilfüllungen sind oben und unten durch Abschirm scheiben 43 geschützt, die aus Titan, Zirkonium, Molybdän, Tantal oder Wolfram bestehen. Jede auf diese Weise auf allen Seiten ab geschirmte Teilfüllung besteht aus einer größeren Masse 44, einer kleineren Masse 46 und Metallscheiben 47 und 48. Jede Masse 46 besteht zum großen Teil oder vollständig aus hexagonalem Bornitrid. Der Habitus und die Größe der aus dem hexagonalen Bornitrid ge bildeten Kristalle kann durch Zumischen von Teilchen aus kubischem Bornitrid (beispielsweise mit einer Korngröße von 1-10 µ) oder Sinterhartmetallkarbidpulver (Korngröße 1-5 µ) zum hexagonalen Bornitrid geändert werden. Vorzugsweise wird das hexagonale Bor nitrid zur Entfernung von Sauerstoff vorbehandelt.The filling arrangement 40 shown in FIG. 3 has a shielding cylinder 41 made of a shielding metal to prevent entry and removal of oxygen. Zirconium, titanium, tantalum, tungsten and molybdenum are suitable as shielding metals. Within the shielding cylinder 41 , a number of part fillings are provided, which are separated from one another by disks 42 , which consist of the material used for the cylinder 19 . The partial fillings are protected at the top and bottom by shielding disks 43 , which consist of titanium, zirconium, molybdenum, tantalum or tungsten. Each partial filling shielded in this way on all sides consists of a larger mass 44 , a smaller mass 46 and metal disks 47 and 48 . Each mass 46 consists largely or entirely of hexagonal boron nitride. The habit and the size of the crystals formed from the hexagonal boron nitride can be changed to the hexagonal boron nitride by adding particles of cubic boron nitride (for example with a grain size of 1-10 μ) or cemented carbide carbide powder (grain size 1-5 μ). The hexagonal boron nitride is preferably pretreated to remove oxygen.

Jede Masse 44 besteht aus einer Sinterhartmetallscheibe, die vor zugsweise aus einem Gemisch aus Wolframkarbidpulver und Kobalt pulver hergestellt ist. Gegebenenfalls kann Sinterhartmetallpulver verwendet werden, wobei dann die Sinterhartmetallscheibe in situ bei der Herstellung des Schichtkörpers aus Sinterhartmetall und kubischem Bornitrid gebildet wird.Each mass 44 consists of a cemented carbide disk, which is preferably made from a mixture of tungsten carbide powder and cobalt powder. Optionally, cemented carbide powder can be used, in which case the cemented carbide disk is formed in situ during the production of the laminated body from cemented carbide and cubic boron nitride.

Die eine der beiden Metallscheiben 47 und 48 besteht aus Aluminium und die andere aus Kobalt, Nickel oder Mangan. Wenn diese Teil füllungen gleichzeitig Drücken und Temperaturen innerhalb des Be reiches im Zustandsdiagramm von kubischem Bornitrid ausgesetzt werden, in dem kubisches Bornitrid die stabile Phase ist, wird das hexagonale Bornitrid in kubisches Bornitrid umgewandelt, wo bei ein zur spanabhebenden Materialbearbeitung geeigneter Körper gebildet wird, der mit der aus Sinterhartmetall bestehenden Unter lage eine Einheit bildet.One of the two metal disks 47 and 48 is made of aluminum and the other of cobalt, nickel or manganese. If these partial fillings are simultaneously subjected to pressures and temperatures within the range in the state diagram of cubic boron nitride in which cubic boron nitride is the stable phase, the hexagonal boron nitride is converted into cubic boron nitride, where a body suitable for machining is formed, which forms a unit with the sintered hard metal underlay.

Falls für die Masse 46 lediglich im wesentlichen reines hexagonales Bornitrid verwendet wird, neigen die kubischen Bornitridkristalle, die in einer mit der Sinterhartmetallschicht verbundenen Schicht gebildet werden, zu einem Habitus in Form von schlanken Dentriten mit einem Durchmesser von ungefähr 10-20 µ und einer Länge von ungefähr 50-100 µ. Wo die so gebildeten kubischen Bornitridkristalle nicht aufgrund ihres dentritischen Habitus ineinandergreifen, sind die Kristalle fest miteinander durch Metall aus den Scheiben 47 und 48 und aus der Masse 44 verbunden.If essentially pure hexagonal boron nitride is used for the mass 46 , the cubic boron nitride crystals which are formed in a layer connected to the cemented carbide layer tend to have a habit in the form of slender dentrites with a diameter of approximately 10-20 μm and a length of approximately 50-100 µ. Where the cubic boron nitride crystals formed in this way do not interlock due to their dendritic habit, the crystals are firmly connected to one another by metal from the disks 47 and 48 and from the mass 44 .

Das Aussehen eines polierten Schnitts eines Preßlings aus kubi schem Bornitrid, dessen Kristalle in situ nach der vorliegenden Erfindung gebildet wurden, unterscheidet sich vom Aussehen eines polierten Schnitts eines Preßlings aus kubischem Bornitrid, der aus vorgebildeten kubischen Bornitridkristallen hergestellt worden ist. Im ersten Fall sind die Kristalle langgestreckt und verlaufen über wiegend in einer einzigen Richtung (säulenförmig) und können auch abzweigende Fortsätze (Dentriten) besitzen. Im letzteren Fall sind die Kristalle klotziger. Im ersten Fall ist das Längen-Breiten- Verhältnis der Kristalle überwiegend größer als 1,5 : 1, während im letzteren Fall das Längen-Breiten-Verhältnis überwiegend kleiner als 1,4 : 1 ist.The appearance of a polished section of a cubi compact chemical boron nitride, the crystals of which are in situ according to the present Invention was different from the appearance of a polished section of a compact made of cubic boron nitride preformed cubic boron nitride crystals. In the first case, the crystals are elongated and overflow weighing in a single direction (columnar) and can also have branching extensions (dentrites). In the latter case the crystals more chunky. In the first case, the latitude-longitude Ratio of crystals predominantly greater than 1.5: 1, while in the latter case the length-width ratio is predominantly smaller than 1.4: 1.

Falls zur Herstellung der Masse 46 dem hexagonalen Bornitrid ein fein zerteilter kristalliner Hartstoff (beispielsweise kubisches Bor nitrid, WC, Al₂O₃, Si₃N₄ usw.) zugemischt wird, derIf a finely divided crystalline hard material (for example cubic boron nitride, WC, Al ₂ O ₃ , Si ₃ N ₄ etc.) is mixed with the hexagonal boron nitride to produce the mass 46 , the

a) at the applied pressures and temperatures remains fixed and
b) has a coefficient of thermal expansion of approximating the coefficient of thermal expansion of cubic boron corresponds to nitride,

besitzen die sich bildenden kubischen Bornitrid kristalle eine maximale Länge von 2-10 µ und sind säulenförmig oder blockförmig. Die kristalline Masse ist frei von Hohlräumen und die Zwischenräume zwischen den kubischen Bornitridkristallen sind mit Metall und/oder mit kristallinem Hartstoffteilchen ausge füllt, falls solche zugesetzt werden. Die Verbindung der Kristalle miteinander und mit dem Sinterkarbid erfolgt überwiegend durch Metall und aus den Scheiben 47 und 48 und aus der Masse 44 und durch das gegebenenfalls verwendete Sinterkarbidpulver. the cubic boron nitride crystals that form have a maximum length of 2-10 µ and are columnar or block-shaped. The crystalline mass is free of voids and the spaces between the cubic boron nitride crystals are filled with metal and / or with crystalline hard particles, if such are added. The connection of the crystals to one another and to the cemented carbide is carried out predominantly by metal and from the disks 47 and 48 and from the mass 44 and by the cemented carbide powder which may be used.

Es wurden auch Schichtkörper unter Verwendung einer in den Zeich nungen nicht gezeigten Teilanordnung hergestellt, die aus einer Sinterkarbidscheibe und einer mit deren Oberseite in Berührung stehenden Scheibe aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestand, wobei diese beiden Scheiben von einer Masse aus hexago nalem Bornitrid bedeckt waren, in der kein zusätzliches Katalysator metall vorhanden war. Es stellte sich heraus, daß Kobalt aus dem Sinterkarbid in ausreichender Menge verfügbar war, um zusammen mit dem Aluminium aus der Aluminiumscheibe die erforderliche Katalysatorlegierung zu bilden. In ähnlicher Weise kann anstelle des vorgesinterten Karbids ein pulverförmiges Sinterhartmetall (be stehend aus Karbid und Sintermittel) verwendet werden.Laminates were also used using one in the drawing Settings not shown subassembly made from a Sintered carbide disc and one in contact with the top standing disc made of aluminum or an aluminum alloy existed, these two discs from a mass of hexago nal boron nitride were covered, in which no additional catalyst metal was present. It turned out that cobalt from the Sintered carbide was available in sufficient quantities to put together with the aluminum from the aluminum disc the required To form catalyst alloy. Similarly, instead of presintered carbide a powdered cemented carbide (be standing from carbide and sintering agent) can be used.

Bei der aus Fig. 3 ersichtlichen Teilfüllung steht Kobalt aus der Masse 44 an der Grenzfläche zwischen der Masse 44 und den in der Masse 46 gebildeten kubischen Bornitridkristallen zur Verfü gung und ergibt ein komplexes Matrixsystem, das eine ausgezeich nete Bindung zwischen dem gebildeten kubischen Bornitrid und dem Sinterkarbid gewährleistet.In the partial filling shown in FIG. 3, cobalt is available from the mass 44 at the interface between the mass 44 and the cubic boron nitride crystals formed in the mass 46 and results in a complex matrix system which has an excellent bond between the cubic boron nitride and the cemented carbide guaranteed.

Zwischen der gebildeten Schicht aus hochfestem kubischem Bor nitrid und der Unterlage, die im Vergleich zur Schicht aus kubi schem Bornitrid merklich größer ist, erfolgt also bei der Herstel lung eine unmittelbare Bindung, so daß keine Zwischenschicht aus Weichlot oder Hartlot erforderlich ist. Da der an kubischem Bor nitrid reiche Schneid- bzw. Schleifkantenbereich unmittelbar mit der steifen und unnachgiebigen Unterlage verbunden ist, wird die Bruchgefahr für die kubische Bornitridmasse wesentlich verringert und die Verbindung des Schichtkörpers mit einem anderen Körper, beispielsweise mit einem Werkzeugschaft, erleichtert. Between the layer of high strength cubic boron nitride and the base, which compared to the layer of cubic chemical boron nitride is noticeably larger, that is, at the manufacturer a direct bond, so that no intermediate layer Soft solder or hard solder is required. Because of the cubic boron nitride-rich cutting or grinding edge area immediately with is connected to the stiff and unyielding base Risk of breakage for the cubic boron nitride mass is significantly reduced and connecting the laminated body to another body, with a tool shank, for example.

Nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren der Erfindung her gestellte Schichtkörper wurden bei der Druckentlastung des Reak tionsgefäßes manchmal zufällig zerbrochen. Der Bruch verläuft dabei im wesentlichen rechtwinklig zur vertikalen Achse der Füllan ordnung. Bei den mit der Füllanordnung nach Fig. 3 hergestellten Schichtkörpern verläuft die Grenzfläche zwischen der kubischen Bornitridmasse und der Sinterhartmetallmasse in der gleichen Rich tung. Die hohe Qualität der Verbindung an dieser Grenzfläche zeigt sich dadurch, daß die Bruchlinie in den meisten Fällen gewöhnlich durch die kubische Bornitridschicht verlief. Nur in seltenen Fällen konnte ein Bruch an der Grenzfläche zwischen kubischem Bornitrid und Hartmetall beobachtet werden, wobei in diesen Fällen die Bruch fläche einen irregulären Verlauf aufwies und teilweise durch das kubische Bornitrid, teilweise durch das Hartmetall und teilweise entlang der Grenzfläche verlief. Die Grenzfläche ist also im allge meinen fester als die Zugfestigkeit von kubischen Bornitridkristallen.Laminates produced by the process of the invention described above were sometimes accidentally broken during the pressure relief of the reaction vessel. The break is essentially perpendicular to the vertical axis of the Füllan arrangement. In the products with the filling arrangement according to Fig. 3 stacked bodies, the interface between the cubic Bornitridmasse and the cemented carbide mass runs processing in the same Rich. The high quality of the connection at this interface is evident from the fact that the fault line usually ran through the cubic boron nitride layer in most cases. A fracture at the interface between cubic boron nitride and hard metal could only be observed in rare cases, in which case the fracture surface was irregular and partly through the cubic boron nitride, partly through the hard metal and partly along the interface. The interface is generally stronger than the tensile strength of cubic boron nitride crystals.

Bei der mikroskopischen Untersuchung (300fache Vergrößerung) der polierten Kanten von zu Werkzeugeinsätzen geformten Schicht körpern wurde die Ursache für die ungewöhnlich feste Verbindung zwischen der Schicht mit kubischem Bornitrid und der Unterlage festgestellt. Bei einer guten Bindung stehen die kubischen Bornitrid körner an der Grenzfläche entweder direkt mit dem Sinterkarbid in Verbindung oder weisen eine dünne Reaktionsschicht auf, die zwi schen den kubischen Bornitridkörnern und dem Sinterkarbid ver läuft. Die Reaktionsschicht ist in jedem Falle dünner als 10 µ, was darauf hindeutet, daß das Sinterkarbidgefüge in jedem Fall nur geringfügig angegriffen wird. Die Grenzfläche ist frei von Hohl räumen und unregelmäßig in Mikrometergrößenanordnung (1-100 µ), da das kubische Bornitrid in den Sinterkarbid hineingedrückt und/oder plastisch deformierter Sinterkarbid in die Zwischenräume zwischen benachbarte kubische Bornitridkristalle hineingepreßt worden ist. Eine derartig ineinandergreifende Grenzfläche läßt sich offensicht lich nicht erzielen, wenn ein vorgeformter Preßling aus kubischem Bornitrid auf eine Sinterkarbidscheibe gelötet wird.Microscopic examination (300x magnification) the polished edges of the layer formed into tool inserts bodies became the cause of the unusually strong connection between the layer with cubic boron nitride and the base detected. With a good bond, the cubic boron nitride is grains at the interface either directly with the cemented carbide in Compound or have a thin reaction layer between between the cubic boron nitride grains and the cemented carbide running. The reaction layer is in any case thinner than 10 μ what indicates that the cemented carbide structure in any case only is attacked slightly. The interface is free of hollow clear and irregular in micrometer size (1-100 µ), since the cubic boron nitride is pressed into the cemented carbide and / or plastically deformed cemented carbide in the spaces between neighboring cubic boron nitride crystals has been pressed into it. Such an interlocking interface can be seen Lich not achieve if a preformed compact from cubic Boron nitride is soldered to a cemented carbide disc.

Bei der Herstellung von Werkzeugeinsätzen nach dem Verfahren der Erfindung wird die Füllanordnung 30 oder 40 in die Vorrichtung 10 eingesetzt, unter Druck gesetzt und dann aufgeheizt. Die Füllung wird während einer Zeitspanne von über 3 Minuten einer Temperatur im Bereich von ungefähr 1300-1600°C ausgesetzt, um das Karbid- Kobalt-Gemisch zu sintern, wobei die Füllung gleichzeitig sehr hohen Drücken ausgesetzt wird, beispielsweise in der Größen ordnung von 50 Kilobar, damit thermodynamisch stabile Bedingun gen für die Bildung von kubischem Bornitrid aus hexagonalem Bor nitrid gewährleistet sind. Bei einer Temperatur von 1300°C sollte der Mindestdruck ungefähr 40 kb und bei einer Temperatur von 1600°C sollte der Mindestdruck mindestens ungefähr 50 kb betragen.In the manufacture of tool inserts according to the method of the invention, the filling arrangement 30 or 40 is inserted into the device 10 , pressurized and then heated. The fill is subjected to a temperature in the range of approximately 1300-1600 ° C for over 3 minutes to sinter the carbide-cobalt mixture, while the fill is exposed to very high pressures, for example in the order of 50 Kilobar to ensure thermodynamically stable conditions for the formation of cubic boron nitride from hexagonal boron nitride. At a temperature of 1300 ° C the minimum pressure should be about 40 kb and at a temperature of 1600 ° C the minimum pressure should be at least about 50 kb.

Das zur Herstellung der vorgesinterten Masse 44 verwendete oder als Masse 44 eingesetzte Pulvergemisch besteht vorzugsweise aus einem Wolframkarbid-Hartmetallpulver (Gemisch aus Wolfram karbidpulver und Kobaltpulver), das im Handel in Korngrößen von 1-5 µ erhältlich ist. Gegebenenfalls kann Wolframkarbid ganz oder zum Teil durch Titankarbid und/oder Tantalkarbid ersetzt werden. Da auch als Bindemetall Nickel verwendet worden ist, können als Bindemittel für die Karbidteilchen Kobalt, Nickel und Gemisch dieser Metalle verwendet werden. Vorzugsweise ver wendet man jedoch als Bindemittel Kobalt. Aluminiumlegierungen der vorstehend genannten Metalle wirken als Katalysator lösungsmittel für die Synthese von kubischem Bornitrid bei der Herstellung der aus kubischem Bornitrid und Sinterhartmetall be stehenden Schichtkörper für Werkzeuge. Für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung sind Sinterhartmetallpulvergemische geeignet, die ungefähr 75-97 Gew.-% Karbid und 3-25 Gew.-% Kobalt enthalten.The powder mixture used to produce the presintered mass 44 or used as mass 44 preferably consists of a tungsten carbide hard metal powder (mixture of tungsten carbide powder and cobalt powder), which is commercially available in grain sizes of 1-5 μ. If necessary, all or part of tungsten carbide can be replaced by titanium carbide and / or tantalum carbide. Since nickel has also been used as the binding metal, cobalt, nickel and a mixture of these metals can be used as binders for the carbide particles. However, cobalt is preferably used as the binder. Aluminum alloys of the above-mentioned metals act as a catalyst solvent for the synthesis of cubic boron nitride in the manufacture of the layered body consisting of cubic boron nitride and cemented carbide for tools. Sintered hard metal powder mixtures containing approximately 75-97% by weight carbide and 3-25% by weight cobalt are suitable for carrying out the method according to the invention.

In den nachstehenden Beispielen sind die Ergebnisse einer Ver schleißprüfung angeführt, bei der ein mit 2000 Umdrehungen pro Minute rotierender Stab aus der Superlegierung Ren 41 mit einem Durchmesser von 32 mm gegen die kubisches Bornitrid ent haltende Schicht des Schichtkörpers aus kubischem Bornitrid und Sinterhartmetall gepreßt wurde. Die Tiefe der im kubischen Bor nitrid erzeugten Verschleißnarbe wurde gemessen und ist in den nachstehenden Beispielen angeführt.In the examples below, the results of a wear test are given, in which a rod made of the superalloy Ren 41 with a diameter of 32 mm and rotating at 2000 revolutions per minute was pressed against the layer of the cubic boron nitride and cemented carbide layer containing the cubic boron nitride. The depth of the wear scar created in the cubic boron nitride was measured and is shown in the examples below.

Example 2

Ein Molybdän-Becher (Durchmesser 6,35 mm) wurde mit einem Gemisch aus gemahlenen kubischen Bornitridkristallen (1-10 µ, 0,017 g), hexagonalem Bornitrid (0,05 g) und NiAl₃ (Teilchen größe 30 µ, 0,013 g) gefüllt und über dem Pulvergemisch wurde eine Scheibe (Dicke 0,13 mm) aus Sinterhartmetall angeordnet. Das Pulvergemisch wurde vor dem Eindringen in den Molybdän-Becher eine Stunde lang in NH₃ bei 820°C gebrannt. Die Anordnung wurde 69 Minuten lang gleichzeitig einem Druck von 55 kb und einer Temperatur von 1550°C ausgesetzt. Dabei wurde ein Schichtkörper gebildet. Die auf der Hartmetallscheibe gebildete Masse bestand aus einem innigen Gemisch aus Metall und kubischen Bornitridteilchen. Die kubischen Bornitridteilchen waren überwie gend kleiner als 40 µ. Der Schichtkörper konnte gut poliert werden. Bei der Verschleißprüfung wurde eine Verschleißnarbentiefe von 22,8 µ gemessen.A molybdenum beaker (diameter 6.35 mm) was filled with a mixture of ground cubic boron nitride crystals (1-10 μ, 0.017 g), hexagonal boron nitride (0.05 g) and NiAl ₃ (particle size 30 μ, 0.013 g) and a disk (0.13 mm thick) of cemented carbide was placed over the powder mixture. The powder mixture was baked in NH ₃ at 820 ° C for one hour before entering the molybdenum beaker. The assembly was simultaneously subjected to a pressure of 55 kb and a temperature of 1550 ° C for 69 minutes. A laminated body was formed. The mass formed on the hard metal disc consisted of an intimate mixture of metal and cubic boron nitride particles. The cubic boron nitride particles were predominantly smaller than 40 µ. The laminate could be polished well. A wear scar depth of 22.8 µ was measured in the wear test.

Example 3

Ein Molybdän-Becher (Dicke 0,05 mm, Durchmesser 6,35 mm) wurde mit einem Pulvergemisch aus hexagonalem Bornitrid (0,051 g), Hartmetallpulver (0,033 g), Aluminium (0,005 g) und Nickel (0,010 g) beschickt und über dem Gemisch wurde eine Scheibe (Dicke 1,27 mm) aus Hartmetall angeordnet. Die Anordnung wurde 124 Minuten lang gleichzeitig einem Druck von 54 kb und einer Temperatur von 1500°C ausgesetzt. Es wurde ein Schichtkörper aus einer auf der Hartmetallscheibe fest haftenden Masse aus kubischem Bornitrid gebildet. Die kubischen Bornitrid teilchen besaßen eine säulenförmige Gestalt, waren jedoch viel kleiner als die kubischen Bornitridteilchen, die erzielt werden, wenn ohne Zusatz von Sinterhartmetallpulver gearbeitet wird. Die kubi schen Bornitridteilchen wurden fest in einer metallischen Matrix festgehalten. Bei der Verschleißprüfung wurde eine Verschleiß narbentiefe von 12,7 µ gemessen.A molybdenum cup (thickness 0.05 mm, diameter 6.35 mm) was made with a powder mixture of hexagonal boron nitride (0.051 g), Tungsten carbide powder (0.033 g), aluminum (0.005 g) and nickel (0.010 g) and a was added over the mixture Disk (thickness 1.27 mm) made of hard metal. The assembly was simultaneously depressed for 124 minutes 54 kb and exposed to a temperature of 1500 ° C. It became a Laminated body made of a firmly adhering to the hard metal disc Mass formed from cubic boron nitride. The cubic boron nitride particles were columnar in shape but were large smaller than the cubic boron nitride particles that are obtained when is worked without the addition of cemented carbide powder. The kubi Boron nitride particles became solid in a metallic matrix captured. During the wear test there was wear grain depth of 12.7 µ measured.

Example 4

Ein Zirkonium-Becher (Dicke 0,05 mm, Durchmesser 8,89 mm) wurde mit einem Pulvergemisch aus hexagonalem Bornitrid (0,1 g) und NiAl₃ (0,02 g) gefüllt und das Pulvergemisch wurde mit einer Scheibe (Dicke 2,92 mm) aus Sinterhartmetall ab gedeckt. Das Pulvergemisch wurde vor dem Eindringen in den Zirkonium-Becher in kaltem Zustand zu einer Pille verpreßt und eine Stunde lang bei 900°C in NH₃ gebrannt. Die Anordnung wurde 62 Minuten lang gleichzeitig einem Druck von 54 kb und einer Tem peratur von 1500°C ausgesetzt. An der Hartmetallscheibe wurden aus dem aus hexagonalem Bornitrid und NiAl₃ bestehenden Gemisch Knötchen aus kubischem Bornitrid gebildet.A zirconium beaker (thickness 0.05 mm, diameter 8.89 mm) was filled with a powder mixture of hexagonal boron nitride (0.1 g) and NiAl ₃ (0.02 g) and the powder mixture was filled with a disk (thickness 2 , 92 mm) made of cemented carbide. Before entering the zirconium beaker, the powder mixture was pressed into a pill in the cold state and baked in NH ₃ at 900 ° C. for one hour. The assembly was simultaneously subjected to a pressure of 54 kb and a temperature of 1500 ° C for 62 minutes. Nodules of cubic boron nitride were formed on the hard metal disc from the mixture consisting of hexagonal boron nitride and NiAl ₃ .

Example 5

Ein Molybdän-Becher (Dicke 0,05 mm, Durchmesser 6,35 mm) wurde mit einem Pulvergemisch (mit der Siebgröße von unter 130 Maschen/cm) beschickt, das aus hexagonalem Bornitrid (0,05 g), Co (0,012 g), W (0,003 g), Al (0,003 g) bestand. Über dem Pulver gemisch wurde eine Scheibe (Dicke 1,27 mm) aus Hartmetall angeordnet. Die Anordnung wurde 120 Minuten lang gleichzeitig einem Druck von 54 kb und einer Temperatur von 1460°C ausgesetzt. Es wurde ein fester Schichtkörper gebildet, der ein gutes Poliervermögen zeigte. Der Belag aus kubischem Bornitrid bestand aus kleinen Bornitridteilchen (unter 30 µ) mit zwischen den Teilchen liegenden dünnen Metallschichten. Bei der Verschleiß prüfung wurde eine Verschleißnarbentiefe von 10 µ gemessen.A molybdenum cup (thickness 0.05 mm, diameter 6.35 mm) was mixed with a powder mixture (with a sieve size of less than 130 meshes / cm), made of hexagonal boron nitride (0.05 g), Co (0.012 g), W (0.003 g), Al (0.003 g). Over the powder a disk (1.27 mm thick) made of hard metal was mixed arranged. The arrangement was made for 120 minutes at the same time a pressure of 54 kb and a temperature of 1460 ° C exposed. A solid laminate was formed, the one showed good polishability. The cubic boron nitride covering consisted of small boron nitride particles (below 30 µ) with between the Particles lying thin metal layers. With wear a wear scar depth of 10 µ was measured.

Example 6

Ein Molybdän-Becher (Durchmesser 8,89 mm) wurde mit einem Pulvergemisch aus hexagonalem Bornitrid (0,1 g), Ni₂Al₃ (0,01 g) und Mo (0,007 g) beschickt. Über dem Pulvergemisch wurde eine Scheibe (Dicke 3,05 mm) aus Hartmetall angeordnet. Vor dem Einbringen des Pulvergemisches in den Molybdän-Becher wurde dieses in kaltem Zustand zu einer Pille verpreßt und eine Stunde lang in Wasserstoff bei 800°C gebrannt. Die Anordnung wurde 70 Minuten lang gleichzeitig einem Druck von 55 kb und einer Tem peratur von 1500°C ausgesetzt. Es wurde ein Schichtkörper mit einer auf der Hartmetallunterlage fest haftenden Masse gebildet. Das Poliervermögen des Schichtkörpers war gut. Die auf der Hart metallunterlage haftende Masse bestand aus feinen kubischen Bor nitridkristallen, die in einer metallischen Matrix eingebettet sind.A molybdenum beaker (diameter 8.89 mm) was charged with a powder mixture of hexagonal boron nitride (0.1 g), Ni ₂ Al ₃ (0.01 g) and Mo (0.007 g). A disk (3.05 mm thick) made of hard metal was placed over the powder mixture. Before the powder mixture was introduced into the molybdenum beaker, it was pressed into a pill in the cold state and baked in hydrogen at 800 ° C. for one hour. The assembly was simultaneously subjected to a pressure of 55 kb and a temperature of 1500 ° C for 70 minutes. A laminated body with a mass firmly adhering to the hard metal base was formed. The polishability of the laminate was good. The mass adhering to the hard metal base consisted of fine cubic boron nitride crystals, which were embedded in a metallic matrix.

Example 7

Ein Behälter aus einem Molybdän-Zylinder (Dicke 0,025 mm, Durchmesser 6,35 mm) und eine Molybdänscheibe (Dicke 0,05 mm) wurde mit einer Nickelscheibe (0,034 g), einer an der Nickel scheibe anliegenden Aluminiumscheibe (0,004 g), einer Hartmetall scheibe (Dicke 1,25 mm) und einem Pulvergemisch aus hexagonalem Bornitrid (0,025 g) und kubischen Bornitridkristal len (1-10 µ, 0,025 g) beschickt. Das Pulvergemisch wurde zwischen der Hartmetallscheibe und den beiden anderen Metallscheiben an geordnet. Der Behälter wurde 60 Minuten lang gleichzeitig einem Druck von 55 kb und einer Temperatur von 1550°C unterworfen. Es wurde ein Schichtkörper gebildet, der aus einer Hartmetallun terlage besteht, auf dem eine harte Masse fest haftet. Die harte Masse besteht aus im wesentlichen säulenförmigen kubischen Bor nitridkristallen, die in einer metallischen Matrix eingebettet sind. Bei der Verschleißprüfung wurde eine Verschleißnarbentiefe von 30,5 µ gemessen.A container made of a molybdenum cylinder (thickness 0.025 mm, Diameter 6.35 mm) and a molybdenum disc (thickness 0.05 mm) was with a nickel disc (0.034 g), one on the nickel disc attached aluminum disc (0.004 g), a hard metal washer (1.25 mm thick) and a powder mixture made of hexagonal boron nitride (0.025 g) and cubic boron nitride crystal len (1-10 µ, 0.025 g). The powder mixture was between the hard metal disc and the other two metal discs orderly. The container became one at the same time for 60 minutes Pressure of 55 kb and a temperature of 1550 ° C subjected. A laminated body was formed which was made of a hard metal There is a surface on which a hard mass adheres firmly. The hard one Mass consists of essentially columnar cubic boron nitride crystals embedded in a metallic matrix. A wear scar depth of 30.5 µ measured.

Zur Herstellung der in den Fig. 4, 6 und 7 dargestellten Schicht körper, die als Werkzeugeinsätze verwendet werden, ist eine modi fizierte Ausführungsform des Salzfutters 21 und der Stopfen 22 und 22′ erforderlich, da die Werkzeugeinsätze eine nicht scheibenför mige, sondern eine viereckige Form aufweisen. Zur Herstellung von viereckigen Schichtkörpern kann die innerhalb des Heizrohres 20 vorgesehene Anordnung entsprechend Fig. 8 ausgestaltet werden, wobei eine Reihe von zylindrischen Blöcken vorgesehen sind, um Formen zu bilden, die mit einem vorgeformten Sinterhartmetall körper 52 (oder mit einem zur Herstellung eines Sinterhartmetall körpers geeigneten Pulvergemisch), einer Masse 53 aus hexagonalem Bornitrid (oder hexagonalem Bornitrid und einem Zusatz von feinen kubischen Bornitridteilchen) oder einem Pulvergemisch aus hexa gonalem Bornitrid und Karbid und mit dem Legierungskatalysator gefüllt werden. Beispielsweise weist der in Fig. 8 dargestellte Salzblock 21 a eine Aussparung 54 auf, die eine dem gewünschten Werkzeugeinsatz entsprechende Form aufweist. Die Aussparung 54 wird mit Abschirmmetall 56 ausgekleidet und dann mit den Massen 52 und 53 beschickt. Der Legierungskatalysator für die Masse 53 kann in Form eines Pulvergemisches aus Aluminium und der Le gierungskomponente (Kobalt, Nickel und Mangan) vorgesehen werden, das mit dem hexagonalen Bornitrid vermischt ist, oder in Form von Scheiben (nicht gezeigt), die an einer Außenfläche der Masse 53 vorgesehen werden. Der zur Abdeckung vorgesehene Salzblock 21 b weist ebenfalls eine Aussparung auf, die zur Aufnahme eines Ab deckbleches zur Vervollständigung der Metallabschirmung der Pul vermasse und vorzugsweise zur Aufnahme eines Hartmetallblockes SC dient, der das Abdeckblech 57 vor Zerstörung schützt. Es kann eine Reihe von übereinandergestapelten Salzblöcken 21 a und 21 b in die Vorrichtung zur Erzeugung von hohen Drücken und hohen Tem peraturen eingesetzt werden.To prepare the will body in Figs. 4, 6 and layer shown 7, which is used as tool inserts, is a modi fied embodiment of the salt liner 21 and plugs 22 and 22 'required as the tool inserts non-shaped a scheibenför, but a quadrangular Have shape. For the production of square laminated bodies, the arrangement provided within the heating tube 20 can be designed according to FIG. 8, a series of cylindrical blocks being provided to form shapes which are formed with a preformed sintered hard metal body 52 (or with a body for producing a sintered hard metal body suitable powder mixture), a mass 53 of hexagonal boron nitride (or hexagonal boron nitride and an addition of fine cubic boron nitride particles) or a powder mixture of hexagonal boron nitride and carbide and be filled with the alloy catalyst. For example, the salt block 21 a shown in FIG. 8 has a recess 54 which has a shape corresponding to the desired tool insert. The recess 54 is lined with shielding metal 56 and then loaded with the masses 52 and 53 . The alloy catalyst for mass 53 may be in the form of a powder mixture of aluminum and the alloy component (cobalt, nickel and manganese) mixed with the hexagonal boron nitride, or in the form of disks (not shown) attached to an outer surface of the Mass 53 are provided. The intended to cover salt block 21 b also has a recess for receiving a cover sheet from the completion of the metal shield of the Pul vermasse and preferably serves to accommodate a hard metal block SC, which protects the cover plate 57 from being destroyed. A number of stacked salt blocks 21 a and 21 b can be used in the device for generating high pressures and high temperatures.

Bei dem Werkzeugeinsatz 60 nach Fig. 4 sind die Stirnflächen 61 und 62 des Hartmetallblockes 63 und der Einlage 64 aus kubischem Bornitrid in der aus Fig. 5 ersichtlichen Weise geneigt, damit die Schneidkanten der Einlage 64 aus kubischem Bornitrid ohne Schwierigkeiten an ein Werkstück herangebracht werden können.The tool insert 60 according to FIG. 4, the end faces 61 and 62 of the hard metal block 63 and the liner 64 of cubic boron nitride in the 5 seen from FIG. Manner inclined so that the cutting edges of the insert 64 are brought cubic boron nitride without difficulty to a workpiece can.

Die in den Fig. 6 und 7 dargestellten Werkzeugeinsätze 72 und 82 weisen dünne Schichten 71 und 81 aus kubischem Bornitrid auf, die fest mit den Hartmetallkörpern 73 und 83 verbunden sind. Die Dicke der Schichten beträgt mindestens ungefähr 0,025 mm und höchstens 1,5 mm, obwohl auch Schichtdicken in der Größenord nung bis ungefähr 2 mm realisiert werden können. Die Schichten 71 und 81 werden absichtlich so dünn ausgeführt, damitThe tool inserts 72 and 82 shown in FIGS. 6 and 7 have thin layers 71 and 81 made of cubic boron nitride, which are firmly connected to the hard metal bodies 73 and 83 . The thickness of the layers is at least about 0.025 mm and at most 1.5 mm, although layer thicknesses of the order of up to about 2 mm can also be realized. The layers 71 and 81 are deliberately made so thin so

a) the layers 71 and 81 consisting of cubic boron nitride can act as chip breaking surfaces and
b) the tool inserts 72 and 82 can be sharpened more easily.

Im Idealfall sind die Eigen schaften der Schicht aus kubischem Bornitrid und der Unterlage aus Hartmetall so aufeinander abgestimmt, daß die aus kubischem Bornitrid bestehende Schneidkante etwas weniger schnell ver schleißt als das Hartmetall. In diesem Fall steht ein kleiner An teil der Schicht aus kubischem Bornitrid immer etwas über den Hartmetallkörper vor und bildet eine Schneidkante, wodurch die vorhandene Menge an kubischem Bornitrid im richtigen Verhältnis zur Lebensdauer des Werkzeuges steht.Ideally, they are your own the layer of cubic boron nitride and the base made of carbide so that the cubic Boron nitride existing cutting edge a little less quickly wears out as the carbide. In this case there is a small To part of the layer of cubic boron nitride always something above the Carbide body in front and forms a cutting edge, making the Existing amount of cubic boron nitride in the correct ratio stands for the life of the tool.

Nach Anwendung des hohen Druckes und der hohen Temperatur wird zunächst die Temperatur und dann der Druck verringert. Das fest an den Außenflächen des gebildeten Werkzeugeinsatzes haften de Abschirmmetall läßt sich an den gewünschten Stellen leicht ab schleifen.After applying high pressure and high temperature first the temperature and then the pressure is reduced. The adhere firmly to the outer surfaces of the tool insert formed de Shielding metal can be easily removed at the desired points grind.

Die Eigenschaften der kubischen Bornitride enthaltenden Schicht können durch Einführen von Wolfram verändert werden. Zu diesem Zweck kann Wolfram absichtlich in metallischer Form oder in Form von Wolframkarbid dem hexagonalen Bornitrid zugesetzt werden.The properties of the layer containing cubic boron nitride can be changed by inserting tungsten. To this Purpose can be intentional in metallic form or in tungsten Form of tungsten carbide added to the hexagonal boron nitride will.

Nach dem Verfahren der Erfindung hergestellte Schichtkörper werden gewöhnlich an einem größeren Körper, beispielsweise an einem Werkzeugschaft oder an einer Bohrspitze befestigt, wo sie dann zur Bearbeitung eines Werkstückes dienen.Laminates produced by the process of the invention are usually on a larger body, for example attached to a tool shank or a drill bit, where they are then used to machine a workpiece.

Claims

1. A process for producing a laminated body by converting hexagonal boron nitride into cubic boron nitride, in which hexagonal boron nitride is simultaneously subjected to pressures and temperatures in the presence of a catalyst, which are in the range of the state diagram of boron nitride in which cubic boron nitride represents the stable phase, characterized in that finely divided hexagonal boron nitride is converted in the presence of a cemented carbide mass and an aluminum alloy with at least one of the metals cobalt, nickel or manganese is used as the catalyst.

2. The method according to claim 1, characterized in that cubic boron nitride is added.

3. The method according to claim 2, characterized in that cubic boron nitride with a particle size of 1 to 10 µm is added.

4. The method according to claim 1, characterized in that Carbide powder is added.

5. The method according to claim 4, characterized in that Carbide sinter powder with a particle size of 1 to 5 µm is added.