JP2023512955A - Ｔｉベースのセラミック化合物を有さない立方晶窒化ホウ素で形成される複合材およびその作製方法 - Google Patents
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Abstract
約３０～６５体積％のｃＢＮ、約３～３０体積％のジルコニウム（Ｚｒ）含有化合物、約０～１０体積％のコバルト－タングステン－ホウ化物（ＣｏｘＷｙＢｚ）、約２～３０体積％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、約０．５～１０体積％のホウ化タングステン、および約５体積％以下の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含む、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）ベースの複合材。【選択図】なし
Description
技術分野及び産業上の利用可能性
本開示は一般に、立方晶窒化ホウ素で形成される複合材料、並びにそれらの作製方法および使用方法に関する。具体的には、本開示は、切削困難な材料の機械加工において有用な複合材料に関する。
本開示は一般に、立方晶窒化ホウ素で形成される複合材料、並びにそれらの作製方法および使用方法に関する。具体的には、本開示は、切削困難な材料の機械加工において有用な複合材料に関する。
以下の背景技術についての議論では、特定の構造および／または方法について言及している。しかしながら、以下に言及することは、これらの構造および／または方法が従来技術を構成することを認めるものであると解釈されるべきではない。出願人は、そのような構造および／または方法が、従来技術として適格ではないことを実証する権利を明示的に留保する。
立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）は、切削および／または機械加工に適用するためのｃＢＮベースの複合材を形成するのに、しばしば用いられる超硬材料である。化学摩耗に対する耐性を改善するために、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）などのような特定のセラミック材料がｃＢＮとブレンドされ得る。しかしながら、そのようなセラミック材料は、硬い材料を機械加工する際に最適に発揮するほどの十分な硬度および／または耐熱性を有していない可能性がある。例えば、特に耐熱性超合金のような切削困難な材料を切削または機械加工する際に、既存のｃＢＮベースの複合材は、急激な摩耗、破壊、および／または不具合を依然として示し得る。従って、切削困難な材料を切削または機械加工するための、改善された特性、を有するより良いｃＢＮベースの複合材に対する要求がある。
立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）ベースの複合材が提供される。当該複合材は、約３０～６５体積％のｃＢＮ、約３～３０体積％のジルコニウム（Ｚｒ）含有化合物、約０～１０体積％のコバルト－タングステン－ホウ化物（ＣｏｘＷｙＢｚ）、約２～３０体積％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、約０．５～１０体積％のホウ化タングステン、および約５体積％以下の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含む。
立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）ベースの複合材を形成する方法も提供される。該方法は、ｃＢＮベースの複合材を形成するためのｃＢＮベースの配合物の粉体を混合し、第１の混合物を形成すること、を含む。そのｃＢＮベースの複合材は、約３０～６５体積％のｃＢＮ、約３～３０体積％のジルコニウム（Ｚｒ）含有化合物、約０～１０体積％のコバルト－タングステン－ホウ化物（ＣｏｘＷｙＢｚ）、約２～３０体積％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、約０．５～１０体積％のホウ化タングステン、および約５体積％以下の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、を含む。その方法は、第１の混合物を乾燥させて、第２の混合物を形成すること、および第２の混合物を１またはそれ以上の耐熱性の型へ充填すること、を含む。その方法は、高圧高温条件で第２の混合物を焼結すること、も含む。
焼結された立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）ベースの成形体を含む切削工具、がさらに提供される。そのｃＢＮベースの成形体は、約３０～６５体積％のｃＢＮ、約３～３０体積％のジルコニウム（Ｚｒ）含有化合物、約０～１０体積％のコバルト－タングステン－ホウ化物（ＣｏｘＷｙＢｚ）、約２～３０体積％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、約０．５～１０体積％のホウ化タングステン、および約５体積％以下の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、を含む。その焼結成形体は、焼結されたｃＢＮベースの成形体を形成するためのｃＢＮベースの配合物の粉体を混合し、第１の混合物を形成すること、第１の混合物を乾燥させて、第２の混合物を形成すること、第２の混合物を１またはそれ以上の耐熱性の型へ充填すること、および高圧高温条件で第２の混合物を焼結し、焼結成形体を形成すること、により形成される。
前述の概要は、以下の実施形態の詳細な説明と同様に、添付された図面と組み合わせて読まれる際に、より良く理解され得る。描かれた実施形態は、示された正確な配置および手段に限定されないと理解されるべきである。
本開示は、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）で形成される複合材または焼結成形体、並びにそれらの作製方法および使用方法に関する。具体的には、本開示は、例えば高温域で高強度を必要とする用途のための超合金のような切削困難な材料を、切削および機械加工する際に有用な、改善されたｃＢＮベースの複合材料、に関する。例えば、ここで開示されるｃＢＮベースの複合材料（例えば、焼結成形体）は、ニッケルベースの超合金（例えば、インコネル７１８、インコネル６２５）、コバルトベースの超合金（例えば、アロイ１８８、ヘインズ２５、アロイＬ６０５）、鉄ベースの超合金（例えば、Ａ２８６）、若しくはこれらの超合金と同等な、劣等な、または優位な機械的性質の任意の材料を切削および／または機械加工するために使用され得る。
ここで開示されるｃＢＮベースの複合材料は、他の改善の中でも、より高い耐摩耗性、靭性、耐薬品性、硬度、および／または高温硬度を含み得る。これらの改善は、ここで開示される割合の、ｃＢＮ、コバルト－タングステン－ホウ化物（ＣｏｘＷｙＢｚ）、ホウ化タングステン（ＷＢ、Ｗ２Ｂ、Ｗ２Ｂ５またはそれらの組み合わせ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）およびジルコニウム（Ｚｒ）含有化合物（二酸化ジルコニウム、窒化ジルコニウム、炭化ジルコニウム、炭窒化ジルコニウム、二ホウ化ジルコニウムまたはそれらの組み合わせ）、に少なくとも部分的に起因する。本開示は、ｃＢＮベースの配合物を、切削困難な材料の切削または機械加工のために使用され得る焼結成形体、へ形成するための方法も説明する。
上記を念頭に置いて、表１および２は例示的なｃＢＮベースの複合材料（例えば、焼結成形体）の組成を列挙する。ｃＢＮベースの複合材料を形成するための例示的な方法は図１のフロー図中に描かれている。表１および２中、列挙される全ての体積％（ｖｏｌ．％）はｃＢＮベースの複合材料の総体積％に基づく。
ｃＢＮベースの複合材料（例えば、焼結成形体）は、約３０～６５体積％のｃＢＮ、約４０～６０体積％のｃＢＮ、約４５～５５体積％のｃＢＮ、約５０体積％のｃＢＮ、または約６０体積％のｃＢＮを含んでいてもよい。さらに、ｃＢＮベースの複合材料は、約０～１５体積％（例えば、約０．１～１５体積％）のＣｏｘＷｙＢｚ、約０～１０体積％（例えば、約０．１～１０体積％）のＣｏｘＷｙＢｚ、約３～１５体積％のＣｏｘＷｙＢｚ、約３～１２体積％のＣｏｘＷｙＢｚ、または約３～８体積％のＣｏｘＷｙＢｚを含んでいてもよい。さらに、ｃＢＮベースの複合材料は、約０．５～１０体積％のホウ化タングステン、約０．５～６体積％のホウ化タングステン、約３～８体積％のホウ化タングステン、または約１～３体積％のホウ化タングステンを含んでいてもよい。提供されるように、ｃＢＮベースの複合材料は、約２～３０体積％のＡｌ２Ｏ３、約５～２５体積％のＡｌ２Ｏ３、約２～１５体積％のＡｌ２Ｏ３、約１０～２０体積％のＡｌ２Ｏ３、または約５～１０体積％のＡｌ２Ｏ３を含んでいてもよい。ｃＢＮベースの複合材料は、約２～３０体積％のジルコニウム含有化合物、約５～２５体積％のジルコニウム含有化合物、約８～１５体積％のジルコニウム含有化合物、または約３～１５体積％のジルコニウム含有化合物も含んでいてもよい。さらに、ｃＢＮベースの複合材料は、約５体積％以下の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）（例えば、約０．０１～１体積％のＡｌＮ、約０．０１～４体積％のＡｌＮ、約０．０１～３体積％のＡｌＮ、または約０．０１～１体積％のＡｌＮ）を含んでいてもよい。ここで開示されるホウ化タングステンは、ＷＢ、Ｗ２Ｂ、Ｗ２Ｂ５またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。ここで開示されるジルコニウム含有化合物は、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）、炭化ジルコニウム（ＺｒＣ）、炭窒化ジルコニウム（ＺｒＣＮ）、二ホウ化ジルコニウム（ＺｒＢ２）またはこれらの組み合わせを含んでいてもよい。二酸化ジルコニウムは、立方晶相（ｃ－ＺｒＯ２）、単斜晶相（ｍ－ＺｒＯ２）、および／または正方晶相であり得る。
図１はｃＢＮベースの複合材料（例えば、焼結成形体）を形成する例示的な方法１００を描いている。例示的な方法１００は、ｃＢＮベースの配合物の粉体を混合し、第１の混合物を形成すること（工程１０２）、を含む。ｃＢＮベースの配合物は、１またはそれ以上の粉体状の配合物であって、例えば、ｃＢＮを含むまたはｃＢＮからなる粉体、酸化ジルコニウム（立方晶、単斜晶および／または正方晶相であり得る）、ＺｒＮ、ＺｒＣ、ＺｒＣＮおよび／またはＺｒＢ２を含む粉体のような、ジルコニウムを含むまたはジルコニウムからなる粉体、Ａｌ２Ｏ３および／またはＡｌＮを含む粉体のような、アルミニウムを含むまたはアルミニウムからなる粉体、タングステン（Ｗ）を含むまたはＷからなる粉体、コバルト（Ｃｏ）を含むまたはＣｏからなる粉体、ホウ素（Ｂ）を含むまたはＢからなる粉体、およびそれらの組み合わせ、を含む粉体状の配合物を含んでいてもよく、またはそのような粉体状の配合物からなっていてもよい。工程１０２は、ここで開示されるｃＢＮベースの複合材料（例えば、表１または２で示される組成物）を形成するために使用され得る粉体を提供すること、を含む。粉体はナノおよび／またはミクロンサイズの粉体であり得、例えばｃＢＮベースの配合物の粉体の平均粒子径がナノメートル（ｎｍ）またはマイクロメートル（μｍ）の範囲、すなわち約１００ｎｍ～６μｍであり得る。工程１０２は、粉体を混合し、混合物またはスラリーを形成すること、を含む。粉体は、任意の適切な製粉またはブレンド技術（例えば、アトリッションミル（attribution mill）やボールミルなど）を使用して混合され得る。粉体は、例えばエタノール、イソプロパノール、アセトン、メタノール、ヘキサン、ヘプタン、またはそれらの組み合わせのような、任意の適切な溶媒中で製粉またはブレンドされ、第１の混合物を形成し得る。製粉条件（例えば、時間、１分あたりの回転数、媒体または溶媒の種類など）は、所望の混合効果（例えば、粉体の分布や均一性など）を達成するために使用される製粉機の大きさおよび／または種類に応じて、調整または調節され得る。
工程１００は、第１の混合物を乾燥させて、第２の混合物を形成すること（工程１０４）、を含み得る。工程１０２で形成される第１の混合物またはスラリーは、例えば真空乾燥、自然乾燥などのような、第１の混合物中の溶媒および／またはバインダーを実質的に除去するための任意の適切な技術、を使用して乾燥され得る。
工程１００は、第２の混合物を耐熱性の型へ充填すること（工程１０６）、を含み得る。耐熱性の型は、例えばチタン、ニオブ、モリブデンなどの任意の適切な耐熱性金属を含む、任意の適切な材料で作られ得る。工程１０６は、第２の混合物を耐熱性の型へ充填すること、および型の開口内にぴったり合う超硬合金（ＷＣ－Ｃｏ）のディスクを用いて蓋をすること、を含み得る。工程１０６は、第２の混合物および／またはＷＣ－Ｃｏの基材／ディスクを含有する耐熱性の型を密封すること、も含み得る。
工程１００は、第２の混合物を高圧高温条件で焼結すること（工程１０８）、を含み得る。第２の混合物を含有する密封された耐熱性の型は高圧高温（ＨＰＨＴ）セル内に設置され得、かつここで開示されるｃＢＮベースの複合材料（例えば、焼結成形体）を形成するためにＨＰＨＴ焼結条件が適用される。工程１０８は、約５ギガパスカル（ＧＰａ）～８ＧＰａの圧力および約１３００～１６００℃の温度で第２の混合物を焼結すること、を含み得る。工程１０８は、少なくとも約４ＧＰａの圧力および少なくとも約１１００℃の温度で第２の混合物を焼結すること、を含み得る。ｃＢＮベースの複合材料（例えば、焼結成形体）は、例えば約０．１～１０μｍ、約０．１～８μｍ、約０．１～６μｍ、約０．１～４μｍ、約０．１～２μｍ、約２～４μｍ、約０．１～１μｍ、約０．８～１．２μｍ、または約１μｍのような、ナノメートルまたはサブミクロンの範囲のｃＢＮ粒度を有し得る。
方法１００により形成されるｃＢＮベースの複合材料（例えば、焼結成形体）は、切削困難な材料を切削または機械加工するために使用され得る。例えば、方法１００により形成されるｃＢＮベースの複合材料は、ニッケルベースの超合金（例えば、インコネル７１８、インコネル６２５）、コバルトベースの超合金（例えば、アロイ１８８、ヘインズ２５、アロイＬ６０５）、鉄ベースの超合金（例えば、Ａ２８６）、またはこれらの超合金と同等な、劣等な、若しくは優位な機械的性質の任意の材料、を含む高強度の超合金を切削および／または機械加工するための切削工具、へ形成され得る。
特定の理論に縛られることなく、ここで開示されるｃＢＮベースの複合材料（例えば、焼結成形体）の組成および相は、耐摩耗性、靭性、耐薬品性、硬度、高温硬度、またはそれらの組み合わせ、を改善することに貢献し得、それにより切削および機械加工能力を改善することに貢献し得る。表３は、ここで開示されるｃＢＮベースの複合材料（例えば、焼結成形体）で作られた切削工具を使用する際の、例示的な切削性能を示している。
示された実施例中、試料１～５は、表１および２中に示される組成並びに図１に記載される方法１００に基づいて形成されるｃＢＮベースの複合材料（例えば、焼結成形体）、で作られた切削工具を表している。切削試験は、インコネル７１８に対して、３５０メートル毎分（ｍ／ｍｉｎ）の速度および０．１５ミリメートル毎回転（ｍｍ／ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）の送り速度で、クーラントが継続的に切削界面へ適用された状態、で行われた。切削試験は、試料１～５について、０．２５ｍｍの所定の逃げ面摩耗に対して行われた。工具寿命の終わりにあたるキロメートル（ｋｍ）単位の切削距離が、表３中一番右の列に示される。
試料１および試料２はともに、ｃＢＮ約６０体積％、Ａｌ含有相または化合物（Ａｌ２Ｏ３および／またはＡｌＮ）、Ｚｒ含有相または化合物（ＺｒＣＮおよび／またはＺｒＢ２）およびＷ含有相または化合物（ＷＢ、Ｗ２Ｂ、Ｗ２Ｂ５、ＣｏＷ２Ｂ２、および／またはＣｏＷＢ）、を含有し、ともにチタン（Ｔｉ）含有相または化合物を含有しない。試料１と試料２の相違点は、試料２はＷ２Ｂ５およびＣｏｘＷｙＢｚ（ＣｏＷ２Ｂ２、ＣｏＷ３Ｂ３、および／またはＣｏＷＢ）を含有する一方、試料１は含有せず、かつ試料２は少し小さめの焼結された粒度を有する点である。切削距離は、試料１は０．８ｋｍ、および試料２は１．０ｋｍである。試料３および試料４はともに、ｃＢＮ約５０体積％、Ａｌ含有相または化合物（Ａｌ２Ｏ３）、Ｚｒ含有相または化合物（ＺｒＣＮおよび／またはＺｒＢ２）およびＷ含有相または化合物（ＷＢ、ＷＣ、ＣｏＷ２Ｂ２、ＣｏＷ３Ｂ３および／またはＣｏＷＢ）、を含有し、ともにチタン（Ｔｉ）含有相または化合物を含有しない。試料３と試料４の相違点は、試料３はＺｒＢ２を含有する一方、試料４は含有せず、かつ試料４はＷＣを含有する一方、試料３は含有しない点である。切削距離は、試料３は１．３ｋｍ、および試料４は１．０ｋｍである。試料５もｃＢＮ約５０体積％を含有するが、試料５はＴｉ含有相または化合物（炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）および／または窒化チタン（ＴｉＮ））を含有し、かつ、Ｚｒ含有相または化合物、およびＣｏｘＷｙＢｚ、を含有しない点で、試料１～４と相違する。試料５の切削距離は０．７ｋｍである。
特定の理論に縛られることなく、Ａｌ２Ｏ３の存在、ＣｏｘＷｙＢｚの存在、ホウ化タングステンの存在、およびＺｒ含有化合物の存在は、改善された切削能力に貢献し得る、と考えられる。比較的小さなｃＢＮ含有量（例えば、約５０体積％、約４５～５５体積％）のｃＢＮベースの複合材料は、比較的大きなｃＢＮ含有量（例えば、約６０体積％、約６５体積％）のものより良い切削能力を有し得る、とも考えられる。いくつかの実施形態中では、Ａｌ２Ｏ３、ＣｏｘＷｙＢｚ、ホウ化タングステン、およびＺｒ含有化合物を含み、かつＴｉ含有化合物（例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、炭素酸窒化チタン（ＴｉＣＯＮ）、酸窒化チタン（ＴｉＮＯ）、またはそれらの組み合わせ）不含のまたは実質的に不含の、ｃＢＮベースの複合材料は、チタン（Ｔｉ）含有バインダーを有すがホウ化タングステンおよび／またはＣｏｘＷｙＢｚを有さないもの、よりも良い切削能力を有し得ると考えられる。
特定の理論に縛られることなく、特定の結晶相の特定の組み合わせおよび／または除外は、ここで開示されるｃＢＮベースの複合材料（例えば、焼結成形体）の強化された切削能力に貢献し得る、と考えられる。例えば、ＣｏｘＷｙＢｚは結晶相としてｃＢＮベースの複合材料（例えば、焼結成形体）中に存在し、それにより改善された切削能力に貢献する。例えば、ＣｏｘＷｙＢｚは、１またはそれ以上の結晶性ＣｏＷＢ、結晶性ＣｏＷ２Ｂ２、および／または結晶性ＣｏＷ３Ｂ３として存在してもよい。例えば、Ｚｒ含有化合物は、ＺｒＢ２および／またはＺｒＣＮとしてｃＢＮベースの複合材料（例えば、焼結成形体）中に存在し、それにより改善された切削能力に貢献する。例えば、ホウ化タングステン（例えば、ＷＢ、Ｗ２ＢおよびＷ２Ｂ５のような）は、ｃＢＮベースの複合材料（例えば、焼結成形体）中に存在し、それにより改善された切削能力に貢献する。
いくつかの実施形態中、ここで開示されるｃＢＮベースの複合材料（例えば、焼結成形体）は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）および／または二ホウ化アルミニウム（ＡｌＢ２）が実質的に不含であり得、またはそれらが除外され得る。いくつかの実施形態中、ここで開示されるｃＢＮベースの複合材料（例えば、焼結成形体）は、チタン（Ｔｉ）含有化合物または相（例えば、ＴｉＣＮ、ＴｉＮ）が実質的に不含であり得、またはそれらが除外され得る。いくつかの実施形態中、ここで開示されるｃＢＮベースの複合材料（例えば、焼結成形体）は、例えば１体積％未満のＡｌＮのような、とても小さな含有量の、または無視できる量のＡｌＮを含み得る。いくつかの実施形態中、ここで開示されるｃＢＮベースの複合材料（例えば、焼結成形体）はＡｌ２Ｏ３およびＺｒ含有化合物を含み得る。いくつかの実施形態中、ここで開示されるｃＢＮベースの複合材料（例えば、焼結成形体）は、Ｗ２Ｃ２１Ｂ６が実質的に不含であり得、またはそれが除外され得る。
存在する相を特定するために、Ｘ線回析（ＸＲＤ）が、本明細書で開示されるｃＢＮベースの複合材料（例えば、焼結成形体）に対して行われ得る。図２、３、４、および５は、それぞれ試料１、試料２、試料３、および試料４のＸＲＤスペクトルを示す。図２のＸＲＤスペクトルは、試料１が、ｃＢＮ相、および、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＺｒＢ２、ＷＢ、およびＷ２Ｂを含む他の主要な相、を含有することを証明する。図３のＸＲＤスペクトルは、試料２が、ｃＢＮ相、および、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＣＮ、Ｗ２Ｂ、Ｗ２Ｂ５、ＣｏＷＢ、およびＣｏＷ２Ｂ２を含む他の主要な相、を含有することを証明する。図３のＸＲＤスペクトルで示されるように、ＣｏＷ３Ｂ３が存在する。図４のＸＲＤスペクトルは、試料３が、ｃＢＮ相、および、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＢ２、ＺｒＣＮ、ＷＢ、ＣｏＷ２Ｂ２、およびＣｏＷＢを含む他の主要な相、を含有することを証明する。図５のＸＲＤスペクトルは、試料４が、ｃＢＮ相、および、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＣＮ、ＷＢ、ＷＣ、ＣｏＷ２Ｂ２、およびＣｏＷＢを含む他の主要な相、を含有することを証明する。図５のＸＲＤスペクトルで示されるように、ＣｏＷ３Ｂ３が存在する。
別途定義されない限り、ここで使用される全ての技術用語および科学用語は、ここで記載される対象が関係する技術分野の当業者に、一般的に理解されるものと同じ意味を有する。
例えば、濃度範囲、百分率範囲、または比率範囲のような、値の範囲が提供される場合、文脈が別途明確に指示しない限り、下限単位の１０分の１までの、その範囲の上限と下限の間の介在値、および、任意の他のその指定範囲内で指定された値または介在値、のそれぞれが記載される対象に含まれる、と理解される。これらのより小さい範囲の上限および下限は、そのより小さい範囲内に独立して含まれていてもよく、かつそのような実施形態も、任意の、その指定範囲内から具体的に除かれる限界値に従うことを条件に、記載される対象に含まれる。指定範囲が一方または双方の限界値を含む場合、それらの含まれる限界値のいずれかまたは双方を除く範囲も記載される対象に含まれる。
上記および本開示の他の場所で使用される「１つの（a）」および「１つの（an）」という用語は、列挙された構成要素の「１またはそれ以上（one or more）」を指す、と解されるべきである。単数形の使用は、他に具体的に指定されない限り、複数形を含むことは、当業者にとって明らかであろう。したがって、「１つの（a）」、「１つの（an）」、および「少なくとも１つの（at least one）」という語は、この適用では相互変換可能に使用される。
他に示されない限り、本明細書および特許請求の範囲で使用される、成分量や、例えば大きさ、重量、反応条件のような特性、などを表す全ての数字は、「約（about）」の語で、すべて修飾されているものと理解されるものである。本出願を通して、「約（about）」の語は、使用されている数値のプラスまたはマイナス１０％の数値を意味し得る。したがって、約５０％は４５％～５５％の範囲を意味し得る。これによると、反対に示されない限り、以下の明細書および添付される特許請求の範囲で定めた数値パラメータは、発明により取得しようと求められた所望の特性に依存して変化し得る近似値である。少なくとも、均等論を特許請求の範囲へ適用することを制限する試みとしてではなく、それぞれの数値パラメータは、報告された有効数字の数に照らして、および一般の丸め手法を適用することによって、少なくとも解されるべきである。
本出願を通して、様々な実施形態の記述が「を含む（comprising）」の言語を使用しているが、いくつかは、実施形態が、「から実質的になる（consisting essentially of）」または「からなる（consisting of）」の言語を使用して代わりに記載され得る、と当業者により理解されよう。
具体的な実施形態への言及がなされてきたが、他の実施形態および変形形態が、それらの精神および範囲から離れることなく、他の当業者によって考案され得ること、は明らかである。添付される特許請求の範囲は、すべてのそのような実施形態および同等の変形形態を含むと解されることを意図する。
Claims (20)
- 約３０～６５体積％の立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）；
約３～３０体積％のジルコニウム（Ｚｒ）含有化合物；
約０～１０体積％のコバルト－タングステン－ホウ化物（ＣｏｘＷｙＢｚ）；
約２～３０体積％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）；
約０．５～１０体積％のホウ化タングステン；および
約５体積％以下の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）
を含む、ｃＢＮベースの複合材。 - 約４５～５５体積％のｃＢＮ、約８～１５体積％のＺｒ含有化合物、約３～８体積％のＣｏｘＷｙＢｚ、約５～２５体積％のＡｌ２Ｏ３、約３～８体積％のホウ化タングステン、および１体積％未満のＡｌＮを含む、請求項１に記載のｃＢＮベースの複合材。
- Ｔｉ含有化合物を除く、請求項１に記載のｃＢＮベースの複合材。
- ホウ化タングステンがＷＢ、Ｗ２Ｂ、Ｗ２Ｂ５、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載のｃＢＮベースの複合材。
- ＣｏｘＷｙＢｚが結晶性ＣｏＷＢ、結晶性ＣｏＷ２Ｂ２、結晶性ＣｏＷ３Ｂ３、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載のｃＢＮベースの複合材。
- ＣｏｘＷｙＢｚがＷ２Ｃｏ２１Ｂ６を除く、請求項１に記載のｃＢＮベースの複合材。
- 窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、二ホウ化アルミニウム（ＡｌＢ２）、またはその双方を除く、請求項１に記載のｃＢＮベースの複合材。
- Ｚｒ含有化合物が、窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）、炭化ジルコニウム（ＺｒＣ）、炭窒化ジルコニウム（ＺｒＣＮ）、二ホウ化ジルコニウム（ＺｒＢ２）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載のｃＢＮベースの複合材。
- インコネル７１８、インコネル６２５、アロイ１８８、ヘインズ２５、アロイＬ６０５、および／またはＡ２８６を含む超合金、を切削するための切削工具であって、請求項１に記載のｃＢＮベースの複合材を含む切削工具。
- 約０．１～４マイクロメートル（μｍ）の粒度を有する、請求項１に記載のｃＢＮベースの複合材。
- 立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）ベースの複合材を形成する方法であって：
ｃＢＮベースの複合材を形成するためのｃＢＮベースの配合物の粉体を混合し、第１の混合物を形成することであって、ｃＢＮベースの複合材が、
約３０～６５体積％のｃＢＮ；
約３～３０体積％のジルコニウム（Ｚｒ）含有化合物；
約０～１０体積％のコバルト－タングステン－ホウ化物（ＣｏｘＷｙＢｚ）；
約２～３０体積％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）；
約０．５～１０体積％のホウ化タングステン；および
約５体積％以下の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）
を含む、第１の混合物を形成すること；
第１の混合物を乾燥させて、第２の混合物を形成すること；
第２の混合物を１またはそれ以上の耐熱性の型へ充填すること；および
高圧高温条件で第２の混合物を焼結すること
を含む方法。 - ｃＢＮベースの配合物の粉体を、エタノール、イソプロパノール、アセトン、メタノール、ヘキサン、ヘプタン、またはそれらの組み合わせを含む１またはそれ以上の溶媒と混合し、第１の混合物を形成することを含む、請求項１１に記載の方法。
- 第１の混合物を乾燥させることが、第１の混合物を真空乾燥させることを含む、請求項１１に記載の方法。
- 第２の混合物を充填することが、第２の混合物、および超硬合金（ＷＣ－Ｃｏ）の基材またはディスク、を１またはそれ以上の耐熱性の型へ配置することを含む、請求項１１に記載の方法。
- 少なくとも４ギガパスカル（ＧＰａ）の圧力および少なくとも１１００℃の温度で第２の混合物を焼結することを含む、請求項１１に記載の方法。
- 切削工具であって：
約３０～６５体積％のｃＢＮ；
約３～３０体積％のジルコニウム（Ｚｒ）含有化合物；
約０～１０体積％のコバルト－タングステン－ホウ化物（ＣｏｘＷｙＢｚ）；
約２～３０体積％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）；
約０．５～１０体積％のホウ化タングステン；および
約５体積％以下の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）
を含む焼結立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）ベースの成形体を含み、焼結成形体が：
焼結ｃＢＮベースの成形体を形成するためのｃＢＮベースの配合物の粉体を混合し、第１の混合物を形成すること；
第１の混合物を乾燥させて、第２の混合物を形成すること；
第２の混合物を１またはそれ以上の耐熱性の型へ充填すること；および
高圧高温条件で第２の混合物を焼結し、焼結成形体を形成すること
によって形成される、切削工具。 - 焼結ｃＢＮベースの成形体が、約４５～５５体積％のｃＢＮ、約８～１５体積％のＺｒ含有化合物、約３～８体積％のＣｏｘＷｙＢｚ、約５～２５体積％のＡｌ２Ｏ３、約３～８体積％のホウ化タングステン、および１体積％未満のＡｌＮを含む、請求項１６に記載の切削工具。
- 焼結ｃＢＮベースの成形体が、Ｗ２Ｃｏ２１Ｂ６、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、二ホウ化アルミニウム（ＡｌＢ２）またはそれらの組み合わせを除く、請求項１６に記載の切削工具。
- Ｚｒ含有化合物が、窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）、炭化ジルコニウム（ＺｒＣ）、炭窒化ジルコニウム（ＺｒＣＮ）、二ホウ化ジルコニウム（ＺｒＢ２）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１６に記載の切削工具。
- 焼結ｃＢＮベースの成形体が、Ｔｉ含有化合物を除く、請求項１６に記載の切削工具。
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