DK155659B

DK155659B - Kompositlegeme til slibning eller til skaerevaerktoejer og fremgangsmaade til fremstilling af samme

Info

Publication number: DK155659B
Application number: DK327572AA
Authority: DK
Inventors: Jr Robert Henry Wentorf; William Achillo Rocco
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1971-07-01
Filing date: 1972-06-30
Publication date: 1989-05-01
Also published as: JPS5243846B1; NL180445C; FR2144426A5; DK155659C; AT336432B; JPS54119506A; NL174715C; NL174715B; SE454983B; NL7208868A; IT956916B; BE785771A; NL8302488A; SE8001534L; CH579437A5; DE2265792C2; NL180445B; ATA570972A; SE415882B; DE2232227A1

Description

i

DK 155659 B

Opfindelsen angår et kompositi egerne til slibning eller til skære-værktøjer, hvilket legeme omfatter krystaller af kubisk bornitrid (CBN).

5 Fra US patentskrift nr. 2.947.617 kendes et drejestål, hvis skæredel består af en enkelt kubisk bornitridkrystal, som under anvendelse af et 1 oddemel 1emlag og et mellemlag af titanhydrid er fastgjort til drejestålets skaft. Fra dette patentskrift kendes også en slibeskive, hvis slibelag indeholder kubiske bornitridkrystaller, der er 10 indlejret i en harpiksmatrix. Slibelaget er anbragt på et af harpiks bestående basislegeme. En til anbringelse på et drejestål egnet enkeltkrystal af kubisk bornitrid bør være så stor som mulig. Fremstillingen af store krystaller af kubisk bornitrid er imidlertid meget vanskelig.

15

Fra US patentskrift nr. 3.136.615 og tysk fremlæggelsesskrift nr. 1.169.833 kendes slibe- og skærelegemer, som indeholder krystaller af diamant og/eller kubisk bornitrid, der er indlejret i en matrix af borcarbid. Sådanne legemer er forholdsvis sprøde og går derfor 20 let i stykker under indvirkning af de ved spåntagende bearbejdning forekommende tryk.

Fra DE patentskrift nr. 661.132 kendes en fremgangsmåde til at forsyne et skæreværktøj med et hårdmetallag, hvorved skæreværktøjets 25 basisdel belægges med et koldpresset, forsintret, færdigsintret eller smeltet hårdmetallag som under samtidig anvendelse af tryk og varme forbindes med basisdelen.

Fra GB patentskrift nr. 1.034.386 kendes en fremgangsmåde til 30 fremstilling af et hårdmetal formi egerne af flere hårdmetaldele, der forenes til et formlegeme, idet de enkelte hårdmetaldelé sammenpresses med tilsvarende tilpassede flader og opvarmes i et sådant omfang, at det i hårdmetallet værende bindemetal smelter.

35 Fra DE fremlæggelsesskrift nr. 1.502.019 kendes en skæreindsats af hårdmetal til anbringelse på et skærende værktøj, hvilken indsats omfatter et tykt basislegeme af hårdmetal, hvorpå der er anbragt et tyndt slidlag af med titancarbid modificeret hårdmetal. Til fremstilling af en sådan skæreindsats kan der i en form indføres et 2

DK 155659 B

pulver til dannelse af basislegemet, hvorpå der udstrøes et til dannelse af slidlaget egnet pulver, og hvor det hele derpå presses og sintres.

5 Meget hårde materialer, specielt superlegeringer på nikkelbasis, lader sig knap eller kun meget vanskeligt bearbejde med de kendte skæreindsatser.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe en værktøjsindsats 10 indeholdende kubisk bornitrid og med en så stor styrke, at man dermed uden vanskeligheder kan bearbejde selv særligt seje og hårde materialer.

Dette formål opnås med et icompositlegeme af den i indledningen 15 angivne art, hvilket kompositlegeme er ejendommeligt ved, at det omfatter separate ved et tryk på over 40 kilobar sammensintrede masser, hvor en første af disse masser består af kobolt-, nikkel-, eller jernbundet wolfram-, tantal- eller titankarbid, og en anden masse, som indeholder en polykrystallinsk masse af krystaller af 20 kubisk bornitrid, omfatter mere end 70 vol urnenprocent indbyrdes sammenbundne krystaller af kubisk bornitrid.

Opfindelsen angår også en fremgangsmåde til fremstilling af det ovenfor angivne kompositlegeme. Denne fremgangsmåde er ejendommelig 25 ved, (a) at der i en beholder af beskyttende metal anbringes en separat mængde af sinterbart hårdmetalpulver omfattende et bindermetal og et hårdmetal karbid eller en sintret hårdmetalmasse af kobolt-, nikkel -30 eller jernbundet wolfram-, tantal- eller titankarbid og en separat mængde af krystaller af kubisk bornitrid eller en polykrystallinsk masse af krystaller af kubisk bornitrid, som ved et efterfølgende tryksintringstrin danner en separat masse omfattende mindst 70 volumenprocent kubisk bornitrid, 35 (b) at beholderen og dennes indhold underkastes samtidig indvirk ning af en temperatur på 1300-1600°C og et tryk, der overstiger ca.

40 kilobar i mindst 3 minutter, (c) at tilførslen af varme til beholderen standses, (d) at trykket, som udøves på beholderen, ophæves, og 3

DK 155659 B

(e) at hårdmetalkompositi egernet udtages.

Opfindelsen vil i det følgende blive omtalt nærmere i forbindelse med tegningen, hvor: 5 fig. 1 viser et apparat, der er egnet til brug ved udøvelse af fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse, fig. 2 viser et snitbillede af en udførelsesform for fyldningssammensætning til brug i apparatet ifølge fig. 1, 10 fig. 3 er et tredimensionalt billede, der viser en sammensat CBN-mas ki nværktøj sindsats, fig. 4 er et snitbillede gennem indsatsen ifølge fig. 3 set enten langs linien X-X eller langs linien Y-Y, fig. 5 og 6 er begge tredimensionale billeder af sammensatte CBN-15 sintrede carbidmaskinværktøjsindsatsemner, der er fremstillet ifølge den foreliggende opfindelse, fig. 7 er et snitbillede, der viser en kombineret foring/fyldnings-sammensætning til brug ved fremstilling af de opbygninger, der er vist i fig. 3, 5 og 6, 20 fig. 8 viser i snit en anden udførelsesform for fyldningssammensætning til brug i apparatet ifølge fig. 1, fig. 9 er et andet tredimensionalt billede, der viser en sammensat CBN-maskinværktøjsindsats, fig. 10 er et andet snit gennem indsatsen ifølge fig. 9 set enten 25 langs linien X-X eller langs linien Y-Y, og fig. 11 er et snitbillede, der viser en kombineret foring/fyldningssammensætning til brug ved fremstilling af de opbygninger, der er vist i fig. 9, 5 og 6.

30 En foretrukken form for et højtryks-højtemperaturapparat, hvori den sammensatte værktøjsindsats ifølge den foreliggende opfindelse kan fremstilles, er omtalt i beskrivelsen til U.S.A. patent nr. 2.941.248 og er i hovedtræk vist i fig. 1. Reaktionsbeholderarrangementer, der er egnede til brug ved udøvelse af fremgangsmåden 35 ifølge den foreliggende opfindelse, er omtalt i U.S.A. patentskrift nr. 3609818.

Apparatet 10 omfatter et par cementerede wolframcarbidstempler 11 og 1Γ og en mellemliggende matricedel 12 af samme materiale.

DK 155659B

4

Matricedelen 12 omfatter en åbning 13, hvori der er anbragt en reaktionsbeholder 14. Mellem stemplet 11 og matricen 12 og mellem stemplet 1Γ og matricen 12 er der anbragt pakningsdele 15, 15', der hver omfatter et par varmeisolerende og elektrisk ikke-1edende 5 pyrophyllitdele 16 og 17 og en mellemliggende metalpakning 18.

En fortrukken udførelsesform for reaktionsbeholderen 14 omfatter en hul saltcylinder 19. Cylinderen 19 kan være af et andet materiale, såsom talkum, der a) ikke omdannes under højtryks-højtemperaturdrift 10 til en kraftigere, stivere tilstand (såsom ved faseomdannelse og/eller komprimering), og som b) stort set er fri for rumfangsdiskontinuiteter, der forekommer ved anvendelse af høje temperaturer og tryk, og som f.eks. forekommer i forbindelse med pyrophyllit og porøs aluminiumoxid.

15

Materialer, der opfylder de kriterier, der er anført i beskrivelsen til U.S.A. patent nr. 3.030.662 (kolonne 1, linie 59 til kolonne 2, linie 2), er egnede til fremstilling af cylinderen 19.

20 Et elektrisk modstandsopvarmningsrør af grafit 20 er anbragt koncentrisk inden i og grænsende op til cylinderen 19. I grafitopvarmningsrøret 20 er der igen koncentrisk anbragt en cylindrisk saltforing 21. Enderne på foringen 21 er forsynet med saltpropper 22, 22', der er anbragt henholdsvis foroven og forneden. Som det vil 25 blive omtalt nærmere i det følgende, kan foringen have et cylindrisk hult rum 31 til optagelse af en stor fyldningssammensætning indeholdende undersammensætninger, eller foringen kan bestå af en række formopbygninger, der er anbragt i en stabel til fremstilling af flere sammensatte værktøjsindsatsemner, f.eks. som vist på fig. 3, 5 30 og 6.

Elektrisk ledende metal endeskiver 23 og 23' anvendes ved hver ende af cylinderen 19 til at tilvejebringe elektrisk forbindelse med grafitopvarmningsrøret 20. Tilgrænsende hver skive 23, 23' findes en 35 endedæksel sammensætning 24 og 24', der hver omfatter en pyrophyllitprop eller skive 25, der er omgivet af en elektrisk ledende ring 26.

Driftsformer til samtidig anvendelse af både høje tryk og høje 5

DK 155659 B

temperaturer i det foreliggende apparat er velkendte for fagmanden indenfor dette fagområde.

Fig. 2 viser et arrangement til fremstilling af en flerhed af skive-5 eller pilleformede kompositprodukter (sintret carbidsubstrat med et lag af sintret CBN dannet over dette), under anvendelse af et al umi ni umi egeri ngssammenbi ndi ngsmedi um. Fyldni ngssammensætni ngen passer, selv om den ikke er vist i samme målestok, ind i rummet 31 i fig. 1.

10

Fyldningssammensætningen består af en cylindrisk muffe 32 af et afskærmningsmetal, der er udvalgt inden for den gruppe, der består af zirconium, titan, tantal, wolfram og molybdæn. Inden i den cylindriske afskærmningsmetalmuffe 32 er der anbragt en række 15 under-sammensætninger, der er adskilt ved hjælp af propper 33 af det samme materiale som cylinderen 19, f.eks. hexagonalt bornitrid eller NaCl, der forbliver stort set uændret under processen, og som letter senere adskillelse af under-sammensætningerne. Hver undersammensæt-ning er indeholdt i en cylinderformet del 34 med en lågskive 34a 20 fremstillet af et hvilket som helst af de materialer, der er egnede til muffen 32, men som fortrinsvis er fremstillet af zircon eller titan. I hver under-sammensætning er en masse 36 af findelte (mindre end ca. 30 mikron) CBN-krystaller anbragt mellem en masse 37, og et par metalskiver, en skive 38 af aluminium og en skive 39 af et 25 legerende metal, der er udvalgt blandt nikkel, kobolt, og jern. De relative stillinger for skiverne 38 og 39 er ikke kritisk, sålænge der sker frembringelse af aluminiumlegeringen. Massen 37 kan være af sintret carbid, eller den kan være fremstillet af carbidpulver, der kan sintre, idet sintring heraf sker under konsolideringen af 30 CBN-massen. Mængden af benyttet aluminium i forhold til mængden af legerende metal er ikke kritisk og kan ligge fra lige store vægtdele til ca. 1 vægtdel aluminium til 10 vægtdele legerende metal.

Ved fremstilling af værktøjsindsatsemner ved hjælp af denne udfø-35 relsesform anbringes fyldningssammensætningen 30 i apparatet 10, der påtvinges et tryk, og systemet opvarmes derefter. De benyttede temperaturer ligger i området fra 1300 til 1600°C i tidsrum på over 3 minutter, medens systemet samtidig udsættes for meget høje tryk, f.eks. af størrelsesordenen 55 kilobar for at sikre termodynamisk 6

DK 155659 B

stabile betingelser for CBN-indeholdet i systemet. Ved 1300°C skal minimumstrykket være ca. 40 kilobar, og ved 1600°C skal minimumstrykket være ca. 50 kilobar. Ved de benyttede temperaturer smelter sintringsmidlet i massen 37 og frigør kobolt, nikkel eller jern 5 (afhængig af den specielle carbidsammensætning) til bevægelse fra massen 37 til massen 36, hvor der dannes legeringer med den smeltede aluminiumlegering, der dannes ud fra skiverne 38 og 39 og ved reaktion i CBN-massen. Det metalliske medium, der således dannes, fungerer som et effektivt bindingsmiddel for CBN-krystallerne nær 10 grænsefladen mellem massen 36 og 37 til sammenbinding af disse krystaller indbyrdes og til det sintrede carbid. Resten af krystallerne i massen af CBN sammenbindes ved hjælp af det metalliske medium, der dannes ved legering af skiverne 38, 39 og ved reaktion mellem denne legering og CBN.

15 Mængden af aluminium i udgangsmaterialet kan ligge fra ca. 1 til ca.

40 vægtprocent af CBN, medens mængden af det legerende metal (nikkel, kobolt og jern) kan ligge fra ca. 2 til ca. 100 vægtprocent af CBN. Mængden af disse legerende metaller, der forbliver i det 20 konsoliderede CBN som grundmassemateriale, vil variere afhængig af trykket og varigheden af højtryks-højtemperaturtiIstanden. I alle tilfælde vil mængden af aluminium samt atomer af legerende metal i det kompakte CBN ligge over ca. 1 vægtprocent af mængden af CBN.

25 Forud fordannede aluminiumlegeringer kan selvfølgelig anvendes i stedet for særskilte skiver til legering in situ.

Efter afslutning af højtemperatur-højtryksbehandlingen reduceres først temperaturen og derefter trykket. Ved udtagning af værktøjs-30 indsatsmasserne er det beskyttende afskærmningsmetal stærkt forbundet med disses overflader. Blotlægge!se af de ønskede overflader på den sammensatte værktøjsindsats gennemføres ved blot at bortslibe den beskyttende afskærmning.

35 Ved anvendelse af den udførelsesform, der er omtalt ovenfor og hvorved der anvendes en aluminium som bindingsmedium er der med held blevet fremstillet talrige kompositlegemer af CBS og sintret carbid under anvendelse af CBN-krystaller i et størrelsesområde på fra 1 til 10 mi kron. Disse kompositlegemer udviser væsentlig forbedrede 7

DK 155659 B

slibeegenskaber sammenlignet med sintrede carbidlegemer.

I mange af de eksempler, der er anført nedenfor vedrørende denne udførelsesform, dannes der et ringe overskud af aluminiumlegering, 5 og dette er tilbage, efter at infiltreringen mellem CBN-krystallerne er afsluttet. Dette ringe overskud kan danne legering med cylinderen 34 eller med dele af den sintrede carbidmasse 36.

Efter at temperaturen og trykket er blevet nedsat, fjernes 10 kompos i ti egernerne, og de kan derefter slibes i form til brug som skæreværktøjer.

Når en poleret overflade på et sådant legeme undersøges under mikroskop, ses det, at mange fine partikler af CBN ligger tæt op til 15 hinanden, idet de ganske små mellemrum mellem disse er udfyldt med en anden fase, der tilsyneladende er metallisk. Der blev således iagttaget ridser på den polerede overflade i modsætning til rækker af huller fra CBN-fragmentfjernelse, som det er blevet iagtaget på polerede overflader på kompakte masser, der er fremstillet under 20 anvendelse af forskellige andre aktive metaller som sammenbindingsmedium.

Indtrængen mellem og sammenbinding af CBN-krystallerne ved hjælp af sammenbindingsmediet er udmærket for komposi tlegemer og kompakte 25 CBN-masser fremstillet ifølge den foreliggende opfindelse. Karakteristiske røntgenstrålediffraktionsmønstre forekommer for et hvilket som helst givet legeringssystem (aluminium samt et af de anførte legerende metaller). Disse diffraktionsmønstre har fastslået tilstedeværelsen af CBN, A1N og yderligere ikke-identificerbare faser.

30 Elektronstrålemikrosondeundersøgelser af kompositlegemer og kompakte CBN-masser fremstillet med aluminium og nikkel som kilde til sammenbindingsmediet viste både Al og Ni i mellemrummene.

De findelte CBN-krystaller fremstilles fortrinsvis ved jet-formaling 35 af større CBN-korn. Forud for indføring i reaktionsbeholderen opvarmes CBN-fi ngodset fortrinsvis (900°C, 1 time) i ammoniak for yderligere at rense overfladerne på krystallerne.

Nogle kompositlegemer af CBN og sintret carbid, der er fremstillet

DK 155659B

8 ifølge opfindelsen er blevet formet til værktøjer ifølge opfindelsen (kvadratiske, ca. 6,1 mm på hver led) og anvendt til at skære Inconel 718, en superlegering på nikkel basis. Et typisk Ni-Al-bundet værktøj ville have haft et overfladelag af bundet CBN med en tyk-5 kelse på fra 0,76 mm til 0,25 mm fast bundet til en sintret carbidunderstøtningsblok (f.eks. kvalitet 883 Carboloy sintret carbid) omkring 3,05 mm tyk. SI idet på sådanne værktøjer var hovedsagelig generelt set mindre end det slid, der er forbundet med anvendelse af kvalitet 883 Carboloyværktøjer under de samme betin-10 gelser.

En række kompositlegemer fremstillet ved denne udførelsesform for opfindelsen blev underkastet slidprøver, hvorunder en stang af René 41 (en superlegering på nikkelbasis) med en diameter på 3,2 mm, der 15 roterer med en hastighed på 2000 omdrejninger pr. minut, blev presset mod CBN-laget på kompositi egernet, der afprøvedes med en kraft på 36,3 kg i 3 minutter. Dybden af slidsporet på den kompakte masse blev derefter bestemt. I hvert af de efterfølgende eksempler var den benyttede anbringelse stort set den samme som for en urw-20 der-sammensætning som vist på figur 2. Beskyttelsescylinderen (eller muffen), der blev benyttet, havde i hvert tilfælde en diameter på 6,4 mm. Med mindre andet er anført i eksemplerne, var alt det benyttede CBN jetformalet (1-10 mikron som største dimension). Det CBN, der er benyttet i eksemplerne II og VI, blev opvarmet i NH3 før 25 indføring. I hvert eksempel blev der benyttet en forud sintret carbidskive (kvalitet 883 Carboloy sintret carbid) som understøtningsblok for kompositi egernet.

Eksempel I 30

En Zr-cylinder blev fyldt med en forud sintret carbidskive (1,3 mm tyk), CBN-korn (0,050 g), Al-skive (0,010 g) og Co-skive (0,034 g). Sammensætningen blev samtidig udsat for et tryk på 54 kb og en temperatur på 1550°C i 61 minutter. Bindingen af CBN til carbidet og 35 sammenbindingen mellem CBN-kornene og metalgrundmassen var god. Den konsoliderede CBN-del gav en god polering. Slidprøvesproret havde en dybde på 0,036 mm.

Eksempel II

9

DK 155659 B

En Mo-muffe (0,05 mm tyk) med Mo-endeskiver (0,05 mm tyk) blev fyldt med en forud sintret carbidskive (1,3 mm tyk), CBN-korn (0,065 g), Al-skive (0,010 g) og et lag af blandede Co- (0,015 g) og Al- (0,004 g) pulvere. Denne sammensætning blev samtidig underkastet et tryk på 5 56 kb og en temperatur på 1500*0 i 63 minutter. Der blev iagttaget god binding mellem CBN og det sintrede carbid og metal grundmassen.

CBN-indholdet i metal grundmassen udviste en tæt pakket mikrostruktur. Slidprøvesporet havde en dybde på 0,025 mm.

10 Eksempel III

En Zr-cylinder blev fyldt med en forud sintret carbidprop (1,3 mm tyk), CBN-korn (0,060 g) og en blanding af grove pulvere (Al 0,010 g og Mn 0,040 g). Sammmensætningen blev samtidig underkastet et tryk 15 på 55 kb og en temperatur på 1550°C i 60 minutter. Sammenbindingen mellem CBN og carbidet og metalgrundmassen var god. Den CBN-kompakte del af sammensætningen gav en god polering. Slidprøvesporet havde en dybde på 0,013 mm.

20 Eksempel IV

En Mo-cylinder blev fyldt med en forud sintret carbidprop (1,3 mm tyk), CBN-fingods (0,060 g), en Al-skive (0,005 g) og en blanding af V-(0,010 g) og Al-(0,010 g) pulvere. Iagttagelser med hensyn til 25 sammensætning og CBN-kompaktdel var som for produktet i eksempel III. Slidprøvesporet havde en dybde på 0,038 mm.

Eksempel V

30 En Zr-cylinder (0,05 mm tyk) blev fyldt med en sintret carbidskive (3,1 mm tyk), en 90 Fe 10 Al skive (0,15 mm tyk x 6,3 mm i diameter, 0,025 g) og CBN-korn (100/120 masker), 0,093 g. Metal!egeringsskiven blev anbragt på overfladen af det sintrede carbid i kontakt med både det sintrede carbid og CBN-massen. Denne sammensætning blev samtidig 35 udsat for et tryk på 55 kb og en temperatur på 1500°C i 60 minutter.

Det således fremstillede kompositlegeme blev undersøgt, og det konstateredes, at der var sket betydelig direkte binding mellem CBN-kornene og mellem CBN-kornene og det sintrede carbid.

Eksempel VI

DK 155659B

ίο

En Mo-cylinder blev fyldt med en sintret carbidskive (1,3 mm tyk), CBN (0,080 g, l-20/ί), en Al-skive (0,015 g) og spåner af Inconel 718 5 (0,035 g). Inconel 718 har følgende vægtsammensætning: 52,5% Ni 0,6% Al 0,2% Mn 19 % Cr 18 % Fe 3 % Mo 10 5,2 % Cb 0,8% Ti

Sammensætningen blev samtidig udsat for et tryk på 54 kb og en temperatur på 1500 °C i 60 minutter. Der havde udviklet sig en god binding mellem CBN-massen og carbidet. CBN-massen var meget tæt og 15 indeholdt meget lidt grundmassemetal. Det grundmassemetal, der var til stede, var godt bundet til CBN-kornene. Slidprøvesporet havde en dybde på 0,018 mm.

Eksempel VII

20

En Zr-cylinder blev fyldt med en forud sintret skive (1,3 mm tyk) og en blanding (0,065 g) af CBN-korn samt kvalitet 55A Carboloy (13%

Co, 87% WC) carbidpulver (0,032 g) og Al-pulver (0,003 g). Sammensætningen blev samtidig underkastet et tryk på 55 kb og en tempera-25 tur på 1500°C i 30 minutter. Nogen sammensintring af CBN-kornene skete, og der blev iagttaget god binding mellem CBN-kornene og både den forud sintrede skive og metal grundmassen. Slidprøvesporet havde en dybde på 0,009 mm.

30 Eksempel VIII

En Zr-cylinder blev fyldt med en forud sintret carbidskive (1,3 mm tyk), et lag kvalitet 190 Carboloy carbidpulver (0,046 g, 25% Co, 75% WC), en Al-skive (0,OlOg) og CBN-korn (0,060 g). Laget af 35 carbidpulver blev anbragt ud over overfladen på den forud sintrede skive, og Al-skiven blev anbragt mellem carbidpulveri åget og CBN-kornene. Sammensætningen blev samtidig udsat for et tryk på 57 kb og en temperatur på 1550eC i 60 minutter. Der opnåedes god sammenbinding mellem det forud sintrede carbid og carbidet, der sintrede in

DK 155659 B

π si tu. Der blev også iagttaget god binding mellem CBN-kornene og metal grundmassen. Nogle få større (20-30 mikrometer) metalområder blev iagttaget. Den konsoliderede CBN-del polerede godt. Slidprø-vesporet havde en dybde på 0,011 mm.

5 10 15 20 25 30 35

DK 155659B

12

Eksempel IX

To komposi tlegemer blev fremstillet til brug til drejebænksskæreværktøjer. I hvert tilfælde blev der benyttet det arrangement, der 5 er vist for en under-sammensætning i figur 2. Der blev benyttet en Zr-cylinder 34 med en diameter på 8,9 mm og tilsvarende låg 34a. En sintret carbidskive (kvalitet 883 Carboloycarbid) med en tykkelse på 2,9 mm blev anvendt som massen 37, og 0,120 g renset jetformalet CBN (1-10 mi kron) blev benyttet som massen 36. Al-skiven 38 vejede 0,020 10 g, og Ni-skiven 39 vejede 0,066 g. Denne sammensætning blev samtidig udsat for et tryk på 55 kb og en temperatur på 1500°C i 60 minutter.

De sammensatte produkter fjernedes, formedes til færdige dimensioner (3,2 mm tyk og 6,1 mm kvadrat) og afprøvedes.

15 Ved sammenligning med et kvalitet 883 Carboloy-værktøj blev de to drjebænksskæreværktøjer i eksempel IX anvendt til at skære Inconel 718. Ved betingelser, der frembragte ca. 0,30 mm slid på et kvalitet 883 Carboloy-værktøj, udviste CBN-kompositi egernerne kun (0,10 mm) slid på den kompakte flade, der blev gnedet mod arbejdsstykket. Den 20 spånafbøjende (CBN) overflade på kompositi egernet blev heller ikke stærkt slidt med undtagelse af en udhulning, hvor det udvendige hjørne på spånen gik imod. Den samme type slid indtraf også på alle andre afprøvede værktøjer (herunder Carboloy-værktøjer). Forekomsten af denne særlige type slid på alle værktøjer var at forudse, da alle 25 værktøjer var blevet fremstillet med den samme form. CBN- kompositi egernerne fungerede bedre end Carboloy-værktøjet, når skærehastigheden blev forøget.

Den foretrukne direkte binding er den, der dannes in situ mellem 30 CBN-materiale med meget stor styrke og den væsentlig større masse af underliggende stift carbidunderstøtningsmateriale. Denne direkte binding undgår ethvert behov for indskud af et bindingslag mellem den kompakte masse og substratet, såsom det der f.eks. fås ved lodning eller slaglodning. Ved at bringe stift, ikke-eftergivende 35 understøtningsmateriale i direkte kontakt med et CBN-rige bearbejd-ningskantområde formindskes forekomsten af brud i CBN-materialet i høj grad, og det er ikke nødvendigt med så meget CBN til fremstilling af et værktøj.

13

DK 155659 B

Der henvises nu til de sammensatte værktøjsindsatsemner, der er vist på figur 3, 5 og 6, hvor det ved fremstilling af disse ikke-cylin-driske former, hvor en sintret carbidunderstøtning og CBN-fingods er forenet til en enhed i nærværelse af særlige kombinationer af 5 materialer, er nødvendigt med en modificeret udformning af saltforingen 21 og propperne 22, 22'. Den opbygning, der passer inden i opvarmningsrøret 20, kan således være dannet af en række cylindriske blokke i stablet samvirkende arrangement for at tilvejebringe forme, der kan fyldes med reaktionsbestanddelene. I figur 7 10 er en saltblok 21a som eksempel forsynet med en udsparing 72, der svarer til formen for den ønskede værktøjsindsats, idet den åbner plads for tykkelsen af den beskyttende metal afskærmning 73. Udsparingen 72 er som vist beklædt med beskyttelsesmetal 73 (f.eks. zirconium) og tjener til at rumme et forud-tildannet sintret 15 carbidlegeme (eller masse af carbidpulver, der kan sintres) 74, en masse af findelte CBN-krystaller 76 og skiver (eller pulvere) af aluminium og det metal der skal legeres med dette. En lågsaltblok 21b er forsynet med udsparinger for at give plads for en lågplade 77, der kompletterer beskytte!sesmetal indeslutningen og fortrinsvis 20 en støtteblik af sintret carbid SC for at formindske punktering af det beskyttende metallag 77. En række sådanne samvirkende par af saltblokke, såsom 21a, 21b kan anvendes med ovennævnte indhold.

I værktøjsindsatsopbygningen 40 i figur 3 er begge overflader 41 og 25 42 på det cementerede carbid 43 og CBN-komposi ti egernet 44 skrå (figur 4) for at lette anbringelsen af CBN-skærekanterne på CBN-kompositi egernet i forhold til arbejdsstykket.

Ved udformning af de tynde lag 51, 61 af konsolideret CBN (ca. 90-97 30 rumfangsprocent) i værktøjsindsatsopbygningerne 52, 62, der er vist i figur 5 og 6, er laget af CBN-fingods begrænset til en maksimal tykkelse på ca. 1,5 mm og en minimum tykkelse på ca. 0,025 mm, selv om muligheden eksisterer for at fremstille sådanne lag i tykkelser på op til ca. 2,0 mm. Hensigten med bevidst at gøre disse lag 51, 61 35 meget tynde er, at a) fremstille CBN-1agene 51, 61 som spånbryde-overflader, b) at gøre det lettere at skærpe værktøjsindsatsemnerne 52, 62, og c) at økonomisere med det anvendte CBN. Ideelt set er sammenhængen mellem egenskaberne af CBN-1åget og det cementerede carbid således, at kanten på CBN-laget vil blive slidt bort lidt 14

DK 155659 B

langsommere end det cementerede carbid. Når dette er tilfældet vil en ringe del af CBN-laget fortsat rage frem fra det cementerede carbidlegeme og tilvejebringe en skærekant, og mængden af anvendt CBN vil svare til værktøjets levetid.

5

Som ovenfor anført kan aluminiumslegeringsbindemidlet ved binding af CBN-størrelser over 80 mi kron (største dimension) udelades. Når dette sker, er fremgangsmåden imidlertid uegnet til at tilvejebringe tilfredsstillende sammenbinding af CBN-krystaller, der måler 30 10 mikron (største dimension) og derunder, antagelig på grund af det store urenhedsindhold, der vedblivende er koncentreret på disse små partiklers store overfladeareal. Ikke desto mindre kan der om ønsket anvendes en fremgangsmåde, der ikke gør brug af ovennævnte aluminiumlegeringsbindingsmedier ved anvendelser hvor CBN-størrelser på 15 over 80 mi kron er passende.

Figur 8 viser en opstilling til fremstilling af en flerhed af skiveeller pilleformede sammensatte produkter (sintret carbidsubstrat hvorover der er dannet et lag af sintret CBN) uden tilstedeværelse 20 af et aluminiumlegeringsbindingsmedium. Fyldningssammensætningen 30(A) passer, selv om den ikke er vist i samme målestok i rummet 31 i det apparat, der er vist på figur 1.

Fyldningssammensætningen 30(A) består af en cylindrisk muffe 32(A) 25 af afskærmningsmetal, der er udvalgt blandt zirconium, titan, tantal, wolfram, og molybdæn. Inden i den cylindriske afskærmningsmetalmuffe 32(A) er der anbragt et antal under-sammensætninger, der foroven og forneden er beskyttet ved hjælp af afskærmningsskiver 33(A), der er fremstillet af et metal udvalgt blandt de, der er 30 anført til brug ved fremstilling af muffen 32(A), undtagen som anført nedenfor. Hver under-sammensætning, der således er beskyttet på alle sider, består af en større masse 34(B) og en mindre masse 36(A). Hver masse 36(A) udgøres i overvejende grad eller helt af CBN-pulver (større end ca. 80 mi kron for så vidt angår den største 35 dimension).

Ved at anvende en forsintret carbidskive som massen 34(B) og rene CBN-krystaller, der er større end svarende til en maskestørrelse på 120 (US sigtestandard), som massen 36(A) uden yderligere additiver, 15

DK 155659 B

kan der fremstilles et enkelt slibelegeme som omtalt nedenfor, hvor CBN-delen er stort set fri for hulrum og fastgjort til carbidskiven ved hjælp af en udmærket binding.

5 Eksempel X

Stort set rene CBN-korn med en størrelse svarende til en massestørrelse på 100 blev fordelt som en masse over en overflade på en hårdt sintret carbidskive fremstillet af kvalitet 883 Carboloy® 10 carbidpulver. Sammensætningen blev anbragt i en tynd zirconiumafskærmning for at udelukke og fjerne oxygen. Denne sammensætning blev igen omgivet af NaCl-dele (for at udfylde rumfanget 31) i et højtryksapparat. Efter 1 time under tilførsel af højt tryk og høj temperatur (55-60 kb og 1500eC) blev der opnået et sammensat 15 slibelegeme. Det konstateredes, at CBN-delen var stort set fri for hulrum, og at der eksisterede en udmærket binding mellem det sintrede carbid og tilgrænsende CBN.

Komposi ti egernet ifølge eksempel X blev undersøgt, og det konstate-20 redes, at den i alt væsentligt fuldstændige fjernelse af hulrum i CBN-massen (99 rumfangsprocent CBN) var blevet opnået ved hjælp af forskellige mekanismer.

a) Indtrængning af zirconiummetal (fra kappen) i en ringe dybde, 25 f.eks. 0,2 mm.

b) knusning af CBN-kornene (der da kan blive til en fast masse), c) indtrægning af carbidmateriale mellem CBN-kornene under 30 højtemperaturbehandlingen (når carbidmaterialet er i den plastiske tilstand) og d) direkte binding mellem CBN-kornene.

35 CBN-kornene havde indbyrdes store kontaktflader, og det viste sig, at de var blevet delvis plastisk deformeret for at tilpasse sig indbyrdes.

For at bevare fordelene ved mekanisk ustabil opbygning af

DK 155659B

16 fyldningssammensætningen er skiverne 37(A) fremstillet af det samme materiale som cylinderen 19, f.eks. NaCl, hexagonalt BN med henblik på at udfylde det formindskede rumfang i hver under-sammensætning under behandlingen.

5 I de beskrevne udførelsesformer for den foreliggende opfindelse kan carbidpulver, der kan sintre som omtalt nedenfor, anvendes i stedet for det forsintrede carbid som massen 34(B). I et sådant tilfælde sker sintring af carbidpulveret in situ.

10

Den direkte binding, der dannes mellem CBN-materialet med meget stor styrke og den væsentlig større masse af underliggende stift carbidunderstøtningsmateriale afhjælper ethvert behov for indskud af et bindingslag mellem disse som f.eks. det, der opnås ved lodning 15 eller slaglodning. Ved at tilvejebringe et stift ikke-eftergivende understøtningsmateriale i direkte kontakt med det CBN-rige bearbejdningskantområde formindskes forekomsten af brud i CBN-materialet under anvendelse af værktøjsindsatsen til bearbejdning til et minimum. I forbindelse med enten den udførelsesform, hvorved der 20 anvendes aluminiumlegeringssammenbindingsmedier, eller udførelsesformen, hvor et sådant ikke anvendes, er kompos i tlegemer, der er fremstillet ifølge den foreliggende opfindelse under tiden tilfældigt gået itu under dekompression af reaktionsbeholderen for at fjerne produktet. Denne type brud sker i en retning stort set 25 vinkelret på den lodrette akse for fyldningssammensætningen. I tilfælde af kompositlegemer, der er fremstillet med under-sammensætningerne ifølge figur 2 og figur 8, ligger grænsefladen mellem CBN og det sintrede carbid i den samme retning. Den høje kvalitet af bindingen ved denne grænseflade ses af det forhold, at bruddet 30 sædvanligvis sker gennem CBN-laget. Kun sjældent forekom der brud ved grænsefladen, og i disse tilfælde var brudoverfladen irregulær, idet den går gennem det sintrede carbid såvel som langs grænsefladen. Grænsefladen er således almindeligvis stærkere end selve CBN-krystallerne.

35

Mikroskopisk (300X) undersøgelse af de polerede kanter på kompositlegemer, der er formet til værktøjsindsatsemner, har påvist årsagerne til denne usædvanlige stærke grænsefladebinding. Ved "god binding" viser CBN-kornene ved grænsefladen (ved 300X forstørrelse) 17

DK 155659 B

sig enten at være i direkte kontakt med det sintrede carbid, eller at være forbundet ved hjælp af et tyndt reaktionslag anbragt mellem CBN-kornene og det sintrede carbid. Ethvert tilstedeværende reaktionslag er mindre end 10 mikron tykt, hvilket viser, at under alle 5 omstændigheder sker der minimal sprængning af og angreb på den sintede carbidstruktur. Grænsefladen er fri for hulrum og er irregulær i målestoksforholdet (l-100/ί) som følge af, at CBN-materialet er presset ind i det sintrede carbid og/eller som følge af bevægelsen af plastisk deformeret sintret carbid ind i mellemrummene mellem 10 hosliggende CBN-krystaller. Denne type og kvalitet af sammenlåset grænseflade er klart uopnåelig ved lodning af en forud fremstillet kompakt CBN-masse til en sintret carbidskive.

Fremstilling af kompakte CBN-masser til brug som sliddele i skære-15 og slibeværktøj er omtalt i ovennævnte beskrivelser til U.S.A.

patent nr. 3.136.615 og 3.233.988. Efter fremstilling fastgøres den kompakte masse fremstillet ifølge den kendte teknik til en bærer.

Der er intet i disse patentskrifter, der ville lede en fagmand til fremstilling af en værktøjsindsats i form af et kompositi egerne, 20 hvori en kompakt CBN-masse, når den dannes, samtidig integreres med en sintret carbidunderstøtningsmasse uden anvendelse af tilsætningsmaterialer.

For.uden den type kompositi egerne, der er omtalt ovenfor, hvori en 25 masse af CBN-krystaller understøttes på og er bundet til en forud tildannet sintret carbidmasse, kan der fremstilles to andre typer kompositlegemer. I begge sidstnævnte sammensætninger er det sintrede carbid forholdsvis ensartet fordelt i en masse af slibekorn. I den anden type kompositi egerne er slibekornene CBN-korn, medens slibe-30 kornene i den tredje type sammensætning er en blanding af CBN-korn og diamantkorn.

Eksempel XI

35 En blanding af 94 rumfangsprocent CBN-korn og 6 rumfangsprocent Carboloy kvalitet 883 carbidpulver (6% Co, 94% WC) blev omgivet af en tynd Zr-afskærmning (for at udelukke og fjerne oxygen). Denne sammensætning blev indført i et højtryks-højtemperaturapparat som beskrevet i eksempel X. Blandingen blev udsat for ca. 55 kb og 18

DK 155659 B

1500°C i ca. 60 minutter. Mikroskopisk undersøgelse af polerede flader på det resulterende kompositi egerne viser, at det sintrede carbid havde bevæget sig ind i de allermindste sprækker mellem CBN-kornene. Selv om direkte binding mellem CBN-kornene ikke var 5 omfattende i denne type kompositi egerne, var bindingen mellem CBN-materialet og metallet (carbidet) udmærket. En fraktureret overflade af sammensætningen viste meget få steder, hvor et CBN-korn var blevet trukket ud af systemet. I stedet var CBN-kornet brækket. Der blev ikke iagttaget noget reaktionslag op til CBN-kornene ved 300X 10 forstørrelse.

Ved fremstilling af denne type kompositi egerne anvendes der fortrinsvis CBN-krystalindhold på fra ca. 70 rumfangsprocent til ca. 94 rumfangsprocent. Med dette store CBN-indhold sker der direkte 15 kontakt mellem CBN-krystallerne ved de benyttede høje tryk. Som en følge heraf sker der knusning af korn, og en stor del af det oprindelige hulrum bliver fyldt med CBN-korn, der er gået itu. Indtrængende carbidpulver hindrer tilsyneladende direkte binding mellem CBN-kornene, men CBN/carbidbindingen tilvejebringer et sejt, stærkt 20 slibelegeme.

Sintringstidsrummet kan variere fra ca. 10 til ca. 60 minutter. Der kan anvendes tryk i området fra ca. 45 til 60 kb. De benyttede temperaturer kan variere fra 1300eC til 1600°C. Kombinationer af 25 tryk og temperatur skal vælges på en sådan måde, at der sikres termodynamisk stabilitet for CBN.

Denne anden type kompositlegemer kan igen fastgøres til en sintret carbidunderstøtningsblok ved hjælp af almindeligt kendte midler, 30 f.eks. ved hjælp af lodning. Som en anden mulighed kan dette kompositi egerne /understøtningsblokopbygning fremstilles in situ a) ved at anbringe CBN-korn/carbidpulverblandingen over overfladen af en sintret carbidskive eller b) ved at anvende en kombination af et lag af carbidpulver, der kan sintre, og tilgrænsende med dette et 35 lag af CBN-korn/carbidpulverblanding. Ved disse alternative arrangementer, såsom de arrangementer, der er omtalt ovenfor, er reaktionsmassen fortrinsvis indeholdt i en zirconiumkappe.

Ved den praktiske udøvelse af den foreliggende opfindelse er 19

DK 155659 B

carbidpulveret, hvor dette anvendes, fortrinsvis et wolframcarbid-støbepulver (blanding af carbidpulver og koboltpulver), der er kommercielt tilgængeligt i partikelstørrelser fra 1 til 5 mikron. Wolframcarbid kan, hvis dette ønskes, erstattes helt eller delvis af 5 enten titancarbid eller tantalcarbid eller begge. Da der har være gjort nogen anvendelse af nikkel og jern ved sammenbinding af carbider, kan materialet til tilvejebringelse af metalbindingen i det cementerede carbid udvælges blandt kobolt, nikkel, jern og blandinger af disse. Kobolt foretrækkes imidlertid som metalsammen-10 bindingsmaterialet. Sammensætningen af carbidformpulvere, der er egnede til brug ved den praktiske gennemførelse af den foreliggende opfindelse kan bestå af blandinger indeholdende ca. 75-97% carbid og ca. 3-25% metalbindingsmateriale. Eksempler på carbidpulvere, der anvendes, er Carboloy kvalitet 883 carbid (6% Co, 94% WC) og 15 Carboloy kvalitet 905 (3% Co, 93% WC, 3,85% TaC, 0,15% TiC).

Ved fremstilling af den tredje type kompositlegemer (CBN-korn, diamantkorn og sintret carbid) er den teknik, der er anført ovenfor til brug ved fremstilling af den anden type kompakt masse, anvende-20 lig med undtagelse af slibekornsindholdet. Som følge af diamantindholdet skal skiverne 33(A) være enten zirconium eller titan. Blån- -dinger af CBN og diamants!ibekorn kan ligge inden for vide grænser, idet dog det kubiske bornitrid skal udgøre mindste 70% i forhold til volumenet af CBN og carbid. Tryk, temperaturer og sintringtidsrum er 25 sammenlignelige med de, der benyttes ved fremstilling af den anden type komposi tlegemer med undtagelse af, at den termodynamiske stabilitet af diamant, når dette er til stede, kræver lidt højere tryk og/eller lavere temperaturer end for den anden type komposi tlegemer.

30

Eksempel XII

En enhed svarende til en under-sammensætning ifølge fig. 2 blev fremstillet i en Zr-beholder (diameter 6,4 mm). Fyldningen for denne 35 bestod af en skive af kvalitet 883 Carboloy sintret carbid (tykkelse 3,1 mm) og i kontakt med denne en blanding af 0,046 g CBN-korn (100-120 masker), 0,046 g diamantkorn (100-120 masker) og 0,020 g kvalitet 883 Carboloy pulver. Enheden blev samtidig udsat for et tryk på 55 kb og en temperatur på 1500°C i 60 minutter. Det 20

DK 155659 B

fremstillede kompositlegeme blev poleret til et skæreværktøj og afprøvet ved skæring af René 41 superlegering på en drejebænk. Værktøjet skar superlegeringen, men diamantdelen i den kompakte slibemasse blev alt for hurtigt slidt bort. Mikroskopisk undersø-5 gelse viste, at der var opnået god diamant/diamantbinding ved fremstillingen, og at der var god binding mellem diament og CBN-kornene og carbidunderstøtningen. Lejlighedsvis blev der iagttaget CBN/CBN-binding, men ingen diamant/CBN-binding.

10 Som oven for anført er det i forbindelse med de sammensatte værktøjsindsatsemner, der er vist i fig. 9, 5 og 6, og ved fremstilling af disse ikke cylindriske former nødvendigt med en modificeret udformning af saltforingen 21 og propperne 22, 22'. En opbygning, der passer inden i opvarmningsrøret 20, kan således dannes af en 15 række cylindriske blokke i stablet samvirkende arrangement for at tilvejebringe forme, der kan fyldes med bestanddelene, f.eks. en blanding af carbidformpulver og CBN-korn. Som eksempel kan saltblokken 21(C) i fig. 11 være forsynet med en udsparing 72 (A), der svarer til formen for den ønskede værktøjsindsats, men som giver 20 plads for tykkelsen af den beskyttende metal kappe 73(A). Udsparingen 72(A) er foret med beskyttelsesmetal 73(A) (f.eks. zirconium) som vist for at indeholde de materialer, der skal omdannes til et kompositlegeme. Lågsaltblokken 21(D) er forsynet med udsparinger for at skaffe plads til lågpladen 74(A), der fuldender den beskyttende 25 metal indeslutning og fortrinsvis en understøtningsblok af sintret carbid SC for at formindske punktering af det beskyttende metallag 74(A) mest muligt. En række samvirkende par af saltblokke, såsom 21(C), 21(D) kan anvendes til at udfylde rumfanget 31.

30 i den værktøjsindsatskonstruktion 40(A), der er vist i fig. 9, er begge overflader 41(A) og 42(A) på det cementerede kompositlegeme af carbid/slibekorn 43(A) forsynet med en skråflade (fig. 10) for at lette præsentationen af CBN-skærekanterne på dette i forhold til arbejdsstykket.

35

Om ønsket kan det meste af værktøjslegemet 40(A) bestå af sintret carbid (enten forud tildannet eller fremstillet in situ), idet alene det område, der udgør og grænser op til punktet 44(A), er af et kompositlegeme af cementeret carbid/slibekorn.

21

DK 155659 B

I denne udførelsesfonn, hvor der ikke anvendes en aluminiumlegering som bindingsmiddel ved dannelse af de tynde lag 51, 61 af konsolideret CBN (ca. 99 rumfangsprocent) i det værktøjsindsatskonstruktioner 52, 62, der er vist i fig. 5 og 6, er laget af CBN-korn 5 begrænset til en maksimal tykkelse på ca. 1,0 mm og en minimumtykkelse på ca. 0,1 mm, selv om der foreligger mulighed for at fremstille sådanne lag med tykkelser på op til ca. 2,0 mm.

Efter fuldførelse af højtemperatur-højtryksbehandlingen formindskes 10 først temperaturen og derefter trykket. Efter udtagning af værktøjsindsatsmasserne er den beskyttende metal kappe stærkt fastgjort til disses overflader. Blotlæggelse af de ønskede overflader på den dannede værktøjsindsats opnås ved blot at bortslibe den beskyttende afskærmning.

15

Der er også blevet konstateret, at systemet er kompatibelt med små mængder af tilsætningsstoffer, såsom wolfram og beryllium.

Eksempel XIII

20

To under-sammensætninger blev indført (foroven og forneden) i hulrummet 31 i et højtryks-højtemperaturapparat. Hver under-sammensætning blev omgivet af en Zr-cylinder (diameter 6,4 mm) og bestod af en prop af kvalitet 883 Carboloy sintret carbid (1,3 mm tyk) og 25 en masse af 100/120 maskers CBN-korn (0,065 g). CBN-kornene i den nederste under-sammensætning blev kun dækket med et tyndt lag af Ta-metal, der blev sprøjtet over disse. Under-sammensætningerne blev samtidig udsat for et tryk på 55 kb og en temperatur på 1510°C i 60 minutter. Under-sammensætningerne blev fjernet, poleret og undersøgt 30 under mikroskop.

Den øverste under-sammensætning udviste omfattende direkte binding mellem CBN-kornene, hvilket resulterede i et stærkt slibelegeme. Der var også udmærket vedhæften mellem CBN-kornene og det sintrede 35 carbid.

Den nederste under-sammensætning (Ta-overtrukket CBN) viste sig at have mange områder, hvor CBN-kornene var sammensintret. Andre CBN-krystaller var bundet til Ta-grundmassen. Der var klart god

DK 155659B

22 vedhæften mellem CBN/Ta-systemet og det sintrede carbid.

Eksempel XIV

5 Der blev fremstillet en enhed svarende til under-sammensætningerne i eksempel XIV. En Zr-cylinder (vægtykkelse 0,05 mm og en diameter på 6,4 mm) blev fyldt med et legeme (0,5g) koldpresset kvalitet 883 Carboloy carbidpulver og i kontakt med overfladen på dette, en blanding bestående af 400 maskers CBN-korn (0,060 g), kvalitet 883 10 Carboloy carbidpulver (0,021 g) og Be-pulver (0,003 g). Enheden blev samtidig udsat for et tryk på 56 kb og en temperatur på 1520°C i 60 minutter. Der opnåedes en sammensat skive bestående af et sintret carbidunder!ag (1,8 mm tyk) dækket på en side med et lag konsolideret CBN (tykkelse 0,71 mm) og med en ensartet diameter på 3,35 mm.

15 Der blev konstateret stærk binding mellem CBN-kornene og det sintrede carbid såvel som direkte CBN/CBN-binding.

Det er klart, at de sammensatte produkter, der er fremstillet ved den praktiske gennemførelse af den foreliggende opfindelse, sædvan-20 ligvis vil være fastgjort til et større legeme, f.eks. et værktøjsskaft eller borskær til fremføring mod det materiale, der skal skæres.

25 30 35

Claims

1. Kompositlegeme til slibning eller til skæreværktøjer, hvilket legeme omfatter krystaller af kubisk bornitrid sammenbundet med et 5 legeme af et metal materi ale, kendetegnet ved, at kompositi egernet omfatter separate ved et tryk på over 40 kilobar sammensintrede masser, hvor en første af disse masser består af kobolt-, nikkel-, eller jernbundet wolfram-, tantal- eller titan-karbid, og en anden masse, som indeholder en polykrystallinsk masse 10 af krystaller af kubisk bornitrid, omfatter mere end 70 volumenprocent indbyrdes sammenbundne krystaller af kubisk bornitrid.

2. Kompositlegeme ifølge krav 1 og navnlig i form af et skærelegeme eller en skæreindsats til maskinbearbejdning, k e n - 15 detegnet ved, at massen af kubisk bornitrid er formgivet til en skærekant, og karbidmassen er formgivet som et styrkedannende substrat for massen af kubisk bornitrid.

3. Kompositlegeme ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet 20 ved, at massen af kubisk bornitrid også omfatter kobolt-, nikkel-, eller jernbundet wolfram-, tantal- eller titankarbid og/eller diamantparti kl er.

4. Kompositlegeme ifølge et hvilket som helst af de foregående 25 krav, kendetegnet ved, at massen af kubisk bornitrid er bundet til karbidmassen ved en skilleflade, som er i det væsentlige fri for porer og hulrum, hvorhos et hårdmetal eller en binderlegering udfylder mellemrummene med en størrelse på 1-100 mikron dannet mellem de skillefladedannende krystaller af kubisk bornitrid, 30 således at massen af kubisk bornitrid er bundet og fastlåst til karbidmassen.

5. Kompositlegeme ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at massen af kubisk bornitrid 35 omfatter en metal fase indeholdende aluminiumatomer og atomer af mindst ét legerende grundstof bestående af et eller flere af metallerne nikkel, kobolt, mangan, jern, vanadium eller chrom, hvorhos den totale mængde af aluminium og legerende grundstof overstiger 1 vægtprocent af mængden af kubisk bornitrid. DK 155659 B

6. Kompositlegeme ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at de separate krystaller af kubisk bornitrid har en største dimension på under ca. 30 mi kron og fortrinsvis under ca. 10 mikron. 5

7. Kompositlegeme ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at massen af krystaller af kubisk bornitrid har en tykkelse på ca. 1,5 mm eller mindre.

8. Kompositlegeme ifølge et hvilket som helst af kravene 1-5 eller 7, kendetegnet ved, at koncentrationen af kubiske bor-nitridkrystaller i massen af kubisk bornitrid overstiger ca. 90 volumenprocent og fortrinsvis er mindst ca. 99 volumenprocent.

9. Kompositlegeme ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at karbidmassen er baseret på wolframkarbid og kobolt.

10. Fremgangsmåde til fremstilling af et hårdmaterialekom- 20 positlegeme ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendet egn et ved, (a) at der i en beholder af beskyttende metal anbringes en separat mængde af sinterbart hårdmetalpulver omfattende et bindermetal og et hårdmetal karbid eller en sintret hårdmetalmasse af kobolt-, nikkel-25 eller jernbundet wolfram-, tantal- eller titankarbid og en separat mængde af krystaller af kubisk bornitrid eller en polykrystallinsk masse af krystaller af kubisk bornitrid, som ved et efterfølgende tryksintringstrin danner en separat masse omfattende mindst 70 volumenprocent kubisk bornitrid, 30 (b) at beholderen og dennes indhold underkastes samtidig indvirk ning af en temperatur på 1300-1600°C og et tryk, der overstiger ca. 40 kilobar i mindst 3 minutter, (c) at tilførslen af varme til beholderen standses, (d) at trykket, som udøves på beholderen, ophæves, og 35 (e) at hårdmetalkompositi egernet udtages.

11. Fremgangsmåde ifølge krav 10, kendetegnet ved, at massen af krystaller af kubisk bornitrid omfatter en metalfase indeholdende aluminiumatomer og atomer af mindst ét legerende DK 155659 B grundstof bestående af nikkel, kobolt, mangan, jern, vanadium eller chrom, hvorhos den samlede mængde af aluminium og legerende grundstof overstiger 1 vægtprocent af mængden af kubisk bornitrid.

12. Fremgangsmåde ifølge krav 10 eller 11, kendetegnet ved, at krystallerne af kubisk bornitrid er anbragt som et lag på mindst den ene side af legemet af hårdmetal eller sinterbart pulver af bindermetal og hårdmetal karbid, hvorhos dette lag har en tykkelse på 1,5 mm eller derunder. 10

13. Fremgangsmåde ifølge krav 11, kendetegnet ved, at materialet, der anvendes som kilde for en legering af aluminium, er til stede som et pulver eller i form af plader, herunder en aluminiumplade. 15

14. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 10-13, kendetegnet ved, at massen af kubisk bornitrid også omfatter diamantpartikler og/eller et hårdmetal karbid.

15. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 10-14, kendetegnet ved, at hårdmetal massen er baseret på wol-framkarbid og kobolt. 30 35