RU2011649C1 - Method of manufacturing ceramics for cutting tools - Google Patents

Method of manufacturing ceramics for cutting tools Download PDF

Info

Publication number
RU2011649C1
RU2011649C1 SU4027686A RU2011649C1 RU 2011649 C1 RU2011649 C1 RU 2011649C1 SU 4027686 A SU4027686 A SU 4027686A RU 2011649 C1 RU2011649 C1 RU 2011649C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bn
powder
boron nitride
tin
ceramics
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Хара Акио
Язу Судзи
Original Assignee
Сумитомо Электрик Индастриз, Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
Priority to JP76154570 priority Critical
Priority to JP15457076A priority patent/JPS573631B2/ja
Application filed by Сумитомо Электрик Индастриз, Лтд. filed Critical Сумитомо Электрик Индастриз, Лтд.
Application granted granted Critical
Publication of RU2011649C1 publication Critical patent/RU2011649C1/en
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=15587112&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=RU2011649(C1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Links

Images

Abstract

FIELD: manufacture of shrunk ceramic products. SUBSTANCE: essence of new method resided in admixing powdery compact boron nitride modification with refractory compounds selected from group including carbides, nitrides, borides and carbonitrides of transition metals classified under group including Ti, Zr, Hf, Nb, V, and Ta powdery metallic component. At first, researchers sintered admixture of 10 to 89.9 % by volume of refractory compound and 0.1 to 20 % by volume powdery metallic component which was silicon and/or aluminum. Resultant cake was ground and admixed with boron nitride (BN) having particle size either equal to or smaller than 7 ≅ 7 μm. Ratio of BN to ground cake was 10 to % by volume to 20 to 90 % by volume, respectively. Compound of general formula MeAx was employed as refractory ingredient, where Me represented transition metal selected from above mentioned group, A denoted C and/or N or B and x was either equal to or smaller than 0.93. In this manner was obtained material in which refractory compound produced continuous matrix with distributed boron nitride crystals. EFFECT: more durable cutting tools. 10 dwg

Description

Изобретение относится к керамике горячей прессовки, предназначенной для инструмента механической обработки, а также к способу получения такой прессованной керамики. The invention relates to a ceramic hot pressing, designed for the machining tool, and a method for producing such molded ceramics.

Форма высокого давления нитрида бора включает кубическую форму нитрида бора (называемую ниже кубическим ВB [CBN] ) и вюртцитную форму нитрида бора (называемую ниже вюртцитным ВN [WBN] . Они обладают самой высокой твердостью после алмаза и наиболее перспективны для использования при шлифовке и при резании. a high pressure form boron nitride contains cubic form of boron nitride (referred to below cubic BB [CBN]) and vyurttsitnuyu form boron nitride (referred to below vyurttsitnym BN [WBN]. They possess very high hardness after diamond and most promising for use in grinding and cutting .

Для шлифовки указанный материал уже широко используют. Grinding said material is already widely used. Предназначенный для резания прессованный кубический BN, связанный металлом, таким как кобальт, поступает для пробы на продажу. Intended for cutting extruded cubic BN, associated with a metal such as cobalt, enters the sample for sale. Эта прессованная керамика кубического BN, связанного металлом, при использовании в качестве режущего инструмента, обладает различными дефектами: связующий металл размягчается при высоких температурах, вызывая уменьшение износостойкости, и инструмент часто ломается из-за приваривания к обрабатываемой детали. This compact ceramics cubic BN, bound metal, when used as a cutting tool, has various defects: a binder metal is softened at high temperatures, causing a decrease in wear resistance and tool often breaks due to the welding workpiece.

В качестве материала для инструмента форма высокого давления нитрида бора обладает отличными свойствами, такими как высокие твердость и теплопроводность. As a material for high pressure form boron nitride tool it has excellent properties such as high hardness and thermal conductivity. В режущем инструменте, например, при прочих равных условиях чем выше теплопроводность материала инструмента, тем ниже температура рабочего конца режущего инструмента, что наиболее предпочтительно для износостойкости инструмента. The cutting tool, for example, ceteris paribus the higher thermal conductivity of the tool material, the lower the temperature of the working end of the cutting tool that is most preferable for wear resistance tool. В случае прерывистого резания, например шарошки тепловой удар наносится по инструменту при быстром повышении и падении температуры, что вызывает тепловое растрескивание. In the case of intermittent cutting, such cutters thermal shock is applied to the instrument with rapid rise and fall of temperature, which causes thermal cracking. Однако, если инструмент имеет более высокую теплопроводность, трещины вряд ли появятся, поскольку разность температур между поверхностью и внутренней частью инструмента будет небольшой. However, if the tool has a high thermal conductivity, cracks hardly appear, since the temperature difference between the surface and the interior of the tool will be small.

Известен способ получения керамики для режущего инструмента путем смешивания 70-99 об. A method of producing ceramics for cutting tools by mixing about 70-99. % нитрида бора кубической модификации, до 30% карбида тугоплавкого металла из группы W, Ti и т. д. и металла (Со, Ni, Fe), выполняющего роль связки. % Boron nitride of cubic modification, 30% refractory metal carbide from the group W, Ti and t. D., Metal (Co, Ni, Fe), performing the role of the ligament. В результате спекания получают материал из взаимосвязанных частиц нитрида бора, причем износостойкость полученного материала недостаточна. The material obtained by sintering of interconnected particles of boron nitride, the wear resistance of the material obtained is insufficient.

Целью изобретения является повышение износостойкости материала за счет получения структуры, в которой тугоплавкое соединение образует непрерывную матрицу с распределенными в ней кристаллами нитрида бора. The aim of the invention is to increase the wear resistance of the material due to obtain structure in which the refractory compound forms a continuous matrix with distributed therein boron nitride crystals.

На фиг. FIG. 1 представлен график зависимости изменения теплопроводностей от температуры кубического BN различных соединений; 1 is a plot of thermal conductivity change with temperature cubic BN various compounds; на фиг. FIG. 2 - диаграмма состояния в координатах давление - температура, зона стабильности кубического BN; 2 - a phase diagram on the pressure - temperature stability zone cubic BN; на фиг. FIG. 3 - график зависимости постоянной решетки TiN, содержащегося в керамике горячей прессовки, от температур спекания; 3 - a graph of the lattice constant of TiN, contained in the ceramic hot pressing, sintering temperatures; на фиг. FIG. 4 - график зависимости атомно-весового отношения азота и титана в материале TiN от постоянной решетки; 4 - graph of the atomic weight ratio of titanium and nitrogen in the material of the TiN lattice constant; на фиг. FIG. 5 - график зависимости объемного содержания кубического BN в прессованной керамике от времени, в течение которого режущий инструмент, изготовленный из керамики по настоящему изобретению, изнашивается на определенную величину: на фиг. 5 - plot of volume fraction of cubic BN ceramics molded in the time during which the cutting tool is made of ceramics of the present invention is worn by a predetermined value: FIG. 6 - график зависимости среднего размера частиц кубического BN от степени износа полученной керамики горячей прессовки; 6 - a graph of the average particle size of cubic BN by wear resulting ceramic hot pressing; на фиг. FIG. 7 - диаграмма состояния в координатах давление - температура вюртцитного BN, где показана его метастабильная зона; 7 - a phase diagram on the pressure - temperature vyurttsitnogo BN, which shows its metastable zone; на фиг. FIG. 8 - эскиз формы обрабатываемой заготовки; 8 - Sketch shape of the workpiece; на фиг. FIG. 9 - график, показывающий износостойкость режущего инструмента, снабженного керамикой горячей прессовки по настоящему изобретению; 9 - a graph showing the wear resistance of the cutting tool provided with a ceramic hot pressing according to the present invention; на фиг. FIG. 10 - график зависимости количества вюртцитного BN в керамике горячей прессовки по изобретению от времени, в течение которого режущий инструмент, изготовленный из керамики горячей прессовки по изобретению, изнашивается на определенную величину. 10 - graph of number vyurttsitnogo BN in the ceramic hot pressing according to the invention on time, during which the cutting tool made of a ceramic hot pressing according to the invention is worn by a predetermined amount.

Для того чтобы придать керамике горячей прессовки на основе кубического BN свойства, необходимые для инструмента механической обработки, например для режущего инструмента, нужен связывающий материал, обладающий более высокими теплопроводимостью, теплостойкостью, твердостью, сопротивлением к истиранию, вязкостью, антиреакционностью к обрабатываемой детали, чем известные связующие металлы, такие как кобальт. In order to give the ceramic hot pressing on the basis of cubic BN properties required for machining tools, such as cutting tools, needed binder having a high thermal conductivity, heat resistance, hardness, abrasion resistance, toughness, antireaktsionnostyu the workpiece than the prior art binding metals such as cobalt.

В настоящем изобретении в качестве связующих материалов, удовлетворяющих указанным требованиям, выбраны карбиды, нитриды, карбонитриды, бориды и силициды металлов переходных групп IVa (Ti, Zr, Hf), Va (V, Nb, Ta) и VIa (Cr, Mo, W) Периодической таблицы, их смеси, а также соединения их твердых растворов. In the present invention, as the binder materials satisfying these requirements are selected carbides, nitrides, carbonitrides, borides and silicides of metals of transition groups IVa (Ti, Zr, Hf), Va (V, Nb, Ta) and VIa (Cr, Mo, W ) of the periodic table, mixtures thereof and their solid solution compounds. Эти соединения обладают главным образом высокими твердостью, температурой сварки и металлическими свойствами по сравнению с их окислами. These compounds have mainly high hardness, temperature of welding and metallic properties compared to their oxides. В частности, теплопроводности этих соединений близки по величине к металлам. In particular, the thermal conductivity of these compounds is similar in magnitude to metals.

С точки зрения теплостойкости и прочности по сравнению с другими окислами, Al 2 O 3 обладает отличными свойствами и высокой теплопроводностью при комнатной температуре. From the viewpoint of heat resistance and strength compared with other oxides, Al 2 O 3 has excellent properties and high thermal conductivity at room temperature. Однако, как показано на фиг. However, as shown in FIG. 1, ее теплопроводность существенно уменьшается при более высоких температурах. 1, its thermal conductivity decreases significantly at higher temperatures. Это большой дефект при использовании в режущем инструменте, где наиболее важна высокотемпературная стойкость. This is a big defect when used in the cutting tool, which is the most important high-temperature resistance. В противоположность этому указанные соединения обладают более высокой теплопроводностью при более высоких температурах, как показано на фиг. In contrast, these compounds have a higher thermal conductivity at higher temperatures, as shown in FIG. 1. one.

Что касается способа получения керамики горячей прессовки из выбранных таким образом связующих соединений и кубического BN, то исходный порошковый кубический BN со средним размером частиц 0,1-100 мкм смешивают не менее чем с одним соединением, средний размер частиц которого не превышает 50 мкм, и порошковую смесь или необожженную прессовку из нее, предварительно отформованную при комнатной температуре, спекают под давлением свыше 20 кб при температурах свыше 700 о С в течение времени свыше 3 мин при помощи пресса сверхвысокого давления кольцевог As a method for producing ceramic hot pressing of thus selected compounds binders and cubic BN, then the original cubic BN powder having an average particle size of 0.1-100 micrometers is mixed with at least one compound, an average particle size not exceeding 50 microns, and powder mixture or green compact therefrom preformed at room temperature, is sintered under pressure over 20 kb at temperatures above about 700 C for a time of 3 minutes by means of ultra-high pressure press koltsevog о или поясного типа для производства алмазов. or on a lap-type diamond production. В качестве нагревательного элемента используют графитовую трубу, в которую помещают электроизолирующий материал, такой как тальк или NaCl, который окружает порошковую смесь или необожженную прессовку из него. The heating element is used as the graphite tube in which is placed an electrically insulating material, such as talc or NaCl, which surrounds the powder mixture or the green compact thereof. Вокруг графитовой трубы располагают прессованную среду, такую как пирофиллит. Around the graphite tube has a compressed medium such as pyrophyllite. Предпочтительно проводить спекание при давлениях и температуре в зоне стабильности кубического BN, указанной на фиг. Is preferred to conduct sintering at pressures and temperatures in the zone of stability of cubic BN, indicated in FIG. 2. Однако эта зона в настоящее время четко не определена и служит только для критерия. 2. However, this area is currently not clearly defined, and only serves to test. Условия могут измениться из-за теплостойкости связующего соединения, используемого в сочетании с кубическим BN. Terms and conditions may vary due to the heat resistance of the binder compound used in combination with cubic BN.

Наиболее ценным качеством, придающим полезность керамике горячей прессовки по изобретению, является то, что теплостойкие соединения образуют непрерывную матрицу в структуре прессованной керамики по изобретению. The most valuable quality conferring utility ceramic hot pressing of the invention is that the heat resistant compound to form a continuous matrix structure pressed ceramic of the invention. Таким образом, в керамике по изобретению вязкие, прочные, теплостойкие связующие соединения пропитывают и заполняют зазоры между частицами кубического BN подобно кобальту, который является матрицей сцементированного карбида WC-Со, образуя непрерывную матрицу, посредством чего керамике горячей прессовки придается вязкость. Thus, in the inventive ceramics viscous, tough, heat resistant binders compound impregnated and fill gaps between the particles of cubic BN like cobalt, which is a matrix of cemented carbide WC-Co, forming a continuous matrix, whereby the ceramic hot pressing given viscosity.

Для того чтобы получить керамику горячей прессовки, обладающую указанной структурой, в результате опытов было найдено, что количество кубического BN не должно превышать 80 об. In order to obtain a ceramic hot pressing having said structure, as a result of experiments, it was found that the amount of cubic BN should not exceed 80 vol. % в керамике. % In ceramics. Нижний предел количества кубического BN в прессованной керамике составляет 10 об. The lower limit of the amount of cubic BN in the pressed ceramic is about 10 vol. % . %. Если кубического BN меньше 10 об. If cubic BN is less than 10 vol. % , то прессованная керамика не проявляет в инструменте свойства, которыми обладает кубический BN. %, The molded ceramics does not exhibit properties of the tool, which has a cubic BN.

На фиг. FIG. 3 показана структура керамики горячей прессовки по настоящему изобретению, которая содержит 60 об. 3 shows the structure of the ceramic hot pressing according to the present invention which comprises 60 vol. % кубического BN, а остальное количество составляет TiN. % Cubic BN, and the remainder is TiN. На фотографии матрица TiN, имеющая более светлый вид, пропитывает и заполняет зазоры между частицами кубического BN, имеющего темный вид, посредством чего образуется плотно сконцентрированная, сжатая и непрерывная матрица TiN. The photo matrix TiN, having a lighter form permeates and fills the gaps between the particles of cubic BN, having a dark appearance, thereby forming a tightly concentrated, compressed and continuous matrix of TiN. Причина, благодаря которой происходит образование такой структуры, заключается в том, что TiN как более мягкий, чем кубический BN, при высоких температурах, может проникать в зазоры между частицами кубического BN во время спекания. The reason due to which the formation of such a structure is that as a TiN softer than cubic BN, at high temperatures, can penetrate into gaps between particles of cubic BN during sintering.

При использовании прессованной керамики для инструмента предпочтительными теплостойкими связующими соединениями в качестве матрицы керамики горячей прессовки по изобретению являются карбиды, нитрид и карбонитриды металлов переходных групп IVa и Va Периодической таблицы, а также соединения их твердых растворов, причем среди них наиболее предпочтительны карбиды, нитриды и карбонитриды Ti, Zr или Hf металлов группы IVa. When using pressable ceramic Instrument preferred heat resistant binders compounds as matrix ceramic hot pressing of the invention are carbides, nitrides and carbonitrides of metals of transition groups IVa and Va of the Periodic Table and compounds solid solutions thereof, and among them most preferred are the carbides, nitrides and carbonitrides Ti, Zr or Hf metal group IVa.

Другая причина, благодаря которой карбиды, нитриды и карбонитриды металлов групп IVa и Va и их соединения твердых растворов обладают отличными свойствами в качестве теплостойких связующих соединений матрицы в прессованной керамике, состоит в следующем. Another reason due to which carbides, nitrides and carbonitrides of IVa and Va group metals and their compounds are solid solutions exhibit excellent properties as a heat resistant binder matrix compounds in the pressed ceramic is as follows. При рассмотрении, например нитрида, нитриды этих металлов можно сформулировать в виде MN 1 ± x , где М - металл Ti, Zr, Hf, V, Nb или Та, х - существование атомной вакансии или сравнительно лишнего атома, которые существуют в широком диапазоне отношения М к азоту на фазовой диаграмме. When considering, for example nitride, nitrides of these metals may be formulated as MN 1 ± x, where M - metal of Ti, Zr, Hf, V, Nb or Ta, x - the existence of the atomic vacancy or relatively extra atom that exists in a wide range of ratios M to the nitrogen in the phase diagram. В результате опытов, используя различные нитриды, имеющие различные х в формуле MN 1 ± x , было найдено, что некоторые нитриды со значением х в ограниченном диапазоне проявляют лучшую степень спекания. As a result of experiments using various nitrides having different x in formula MN 1 ± x, it was found that some of the nitrides with the value of x in a limited range exhibit the best degree of sintering.

При использовании прессованной керамики для инструмента, особенно для режущего инструмента, размер кристаллических частиц керамики предпочтительно не превышает нескольких микрон. When using pressable ceramic tool, especially a cutting tool, the size of the crystalline ceramic particles is preferably not more than several microns. Для того чтобы получить также тонкие частицы, порошковый материал кубического BN должен быть тоньше нескольких микрон. In order to obtain as fine particles of cubic BN powder material should be thinner than a few microns. Тонкий порошок из частиц в несколько микрон или еще меньше содержит сравнительно большее количество кислорода, большая часть которого обычно присутствует в виде гидроокиси или т. п. При нагревании этого гидроокисного соединения оно расщепляется с образованием газов. The fine powder particles of a few microns or less contains relatively greater amounts of oxygen, most of which is usually present in the form of hydroxide or m. P. Upon heating of this hydroxy-compound is cleaved to produce gases. Если материал, подвергаемый спеканию, не полностью уплотнен, то удалить газы из системы не представляет труда. If the material is sintered, is not completely sealed, then remove the gases from the system is not difficult. Однако при спекании под сверхвысокими давлениями (по данному изобретению) невозможно удалить газы из системы. However, in sintering under ultra-high pressure (the present invention) can not remove gases from the system. В этом случае обычно предварительно обезгаживают материал. In this case, usually pre-degassed material. Однако, если при обезгаживании нельзя использовать высокие температуры, возникает проблема. However, if outgassing can not use high temperature, a problem arises. Таким образом, температуры нагрева ограничены из-за реконверсии кубического BN в форму низкого давления нитрида бора. Thus, the heating temperature is limited due to BN reconversion of cubic boron nitride in the form of low pressure.

Процесс обезгаживания тонкого порошка осуществляют следующим образом. The process of the degassing fine powder is as follows. Сначала удаляют при низких температурах физически адсорбированные газ и воду. First removed at low temperatures physically adsorbed gas and water. Затем отщепляют химически адсорбированные газ и гидраты окисей. Is then cleaved off chemically adsorbed gas hydrates and oxides. Наконец остаются окислы. Finally oxides remain. В силу того что кубический BN стабилен при температурах ниже примерно 1000 о С, его можно предварительно нагреть хотя бы до этой точки. Because the cubic BN is stable at temperatures below about 1000 C, it may be preheated at least to this point. Поэтому если предварительная обезгаживающая обработка проведена, оставшиеся газовые компоненты находятся в виде окислов. Therefore, if the pre-processing has been done degassed, the remaining gas components are in the form of oxides. Поскольку нужно, чтобы прессованная керамика содержала как можно меньше газообразных компонентов, предпочтительно удалять воду и водород с помощью предварительной обработки. Since the need to compact ceramic contained as little as possible of the gaseous components, it is preferred to remove water and hydrogen using a pretreatment. В указанном процессе все материалы по настоящему изобретению подвергают обежгаживанию в вакууме при давлении ниже 10 -3 мм рт. In this process, all the materials of the present invention is subjected obezhgazhivaniyu in vacuo at a pressure below 10 -3 mmHg. ст. Art. при температурах свыше 700 о С в течение свыше 10 мин. at temperatures above 700 C for more than 10 min.

Возможность получения лучшей прессованной керамики при добавлении MN 1 ± x обусловлена следующим. The possibility of obtaining better pressed ceramic adding MN 1 ± x is caused as follows.

Окислы в виде B 2 O 3 существуют на поверхности порошка кубического BN даже после указанной обезгаживающей обработки. Oxides in the form of B 2 O 3 exist on the surface of a cubic BN powder even after said degassing treatment. Когда этот B 2 О 3 и часть М, соответствующая (-х) на MN 1 ± x , вступают в реакцию When the B 2 O 3 and a portion M corresponding to the (-x) on the MN 1 ± x, are reacted
В 2 O 3 + 4 М -> МВ 2 + 3 МO при этом не образуется газ, а МО имеет такую же кристаллическую структуру, как и MN, посредством чего образуется твердый раствор. B 2 O 3 + M 4 -> 2 + CF 3 MO is not formed gas and MO has the same crystal structure as the MN, thereby forming a solid solution. Это может быть причиной, благодаря которой нитриды Ti, Zr и Hf, изображаемые в виде MN 1 ± x . This may be the reason by which nitrides Ti, Zr and Hf, as depicted MN 1 ± x. проявляют более высокую степень спекания. exhibit a higher degree of sintering.

Указанные соображения применимы не только к нитридам, но также и к карбидам формулы MC 1 ± x , карбонитридам формулы М(С, N) 1 ± x , их смесям, а также к соединениям их твердых растворов. These considerations are applicable not only to the nitrides, but also to MC carbides formula 1 ± x, carbonitrides of the formula M (C, N) 1 ± x, mixtures thereof, and the compounds solid solutions thereof.

Когда соединения Ti, Zr, Hf, V, Nb и Та формул МN 1 ± x , МС 1 ± х и М(С, N) 1 ± x имеют значения 1±х меньше чем 0,97, они проявляют отличную степень спекания. When the compounds of Ti, Zr, Hf, V, Nb and Ta formulas MN 1 ± x, ± 1 x MC and M (C, N) 1 ± x have values ± 1 x less than 0.97, they exhibit excellent degree of sintering. Кроме того, получены различные материалы из TiN 1 ± x , значение 1±х в котором изменяется в широких пределах. In addition, various materials obtained from TiN 1 ± x, ± 1 value x which varies within wide limits. Каждый из материалов смешивали с кубическим ВN и спекали при высоких температурах под высоким давлением, чтобы получить керамику горячей прессовки. Each of the materials was mixed with a cubic BN and sintered at high temperature under high pressure to obtain a ceramic hot pressing. В результате исследования свойств каждой прессованной керамики было найдено, что во всех случаях плотно сконцентрированная прессованная керамика обладает высокой твердостью, причем постоянная решетки TiN, в прессованной керамике выше, чем постоянная решетки TiN в порошковом материале. As a result of investigation of the properties of each molded ceramics it has been found that in all cases tightly concentrated molded ceramics has a high hardness, wherein the lattice constant of TiN, in the pressed ceramic is higher than the lattice constant of TiN in the particulate material.

На фиг. FIG. 4 показаны результаты измерения с помощью рентгеноструктурного анализа постоянных решетки TiN в керамиках горячей прессовки, которые получали под давлением 55 кб при различных температурах посредством смешивания 60 об. 4 illustrates the measurement results by X-ray analysis in the TiN lattice constants hot pressing ceramics which was obtained under a pressure of 55 kb at different temperatures by mixing 60 vol. % порошкового кубического BN, имеющего частицы трех различных размеров, и 40 об. % Particulate cubic BN, having three different particle sizes, and 40 vol. % TiN 0,72 (содержание азота 17,4% в TiN), имеющего средний размер частиц 1 мкм. % TiN 0,72 (nitrogen content of 17.4% in TiN), having an average particle size of 1 .mu.m. На фиг. FIG. 4 светлыми квадратами показана керамика кубического BN при использовании частиц со средним размером 1 мкм, светлыми треугольниками - 3 мкм, а светлыми кружками - 5 мкм. 4 shows the bright squares cubic BN ceramics by using particles with an average size of 1 .mu.m, light triangles - 3 microns, and open circles - 5 microns. Линией А показаны постоянные решетки керамики из одного TiN 0,72 , а линией В - постоянная решетки порошкового материала TiN 0,72 . Line A shows the lattice constants of a ceramic TiN 0,72, and line B - the lattice constant of the powder material TiN 0,72. Постоянная решетки материала TiN 0,72 составляла 4,232 The lattice constant of TiN 0,72 material was 4.232

Figure 00000001
, в то время как в прессованной керамике кубического BN и TiN 0,72 постоянные решетки TiN 1 ± x в качестве матрицы для кубического BN были больше и имели более высокое значение, чем максимальное значение для , TiN 1 ± x о котором уже сообщалось, как показано на фиг. , While in the pressed ceramics of cubic BN and TiN TiN lattice constants of 0.72 ± x 1 as a matrix for cubic BN were longer and had a higher value than the maximum value, TiN 1 ± x which has been reported as FIG. 5. Причина, из-за которой изменяется постоянная решетки в прессованной керамике по изобретению, может заключаться в следующем: известно, что существует большое количество атомных пустот в Ti и N формулы TiN 1 ± x , даже в том случае, если TiN 1,0 является стехиометрическим соединением TiN 0,72 , используемым для получения экспериментальных результатов на фиг. 5. The reason because of which the lattice constant changes in the pressed ceramics of the invention may be as follows: it is known that there are a large number of atomic voids to Ti and TiN formula N 1 ± x, even if TiN 1.0 compound is stoichiometric TiN 0,72, used to obtain the experimental results in FIG. 4, имеет большее количество атомных пустот N, чем Тi, в которых также должны находиться атомные пустоты. 4, has a larger number of atomic voids N, than Ti, which also must be atomic voids. На фиг. FIG. 4 кривой А показаны постоянные кристаллической решетки прессованных керамик, которые получали спеканием порошкового TiN 0,72 , не содержащего кубического BN, по давлением 55 кб при различных температурах. 4, curve A shows the pressed lattice constant of ceramics which was prepared by sintering powdered TiN 0,72, not containing cubic BN, at a pressure of 55 kb at different temperatures. В этом случае постоянные решетки TiN также становятся выше, чем в порошковом материале TiN из-за обработки высокой температурой и давлением. In this case, the lattice constants of TiN also becomes higher than the particulate material in the TiN due to the high temperature and pressure treatment. В результате чем выше степень атомной пустоты, тем меньше постоянная решетки кристалла. As a result, the higher the degree of atomic voids, the smaller the lattice constant of the crystal. Изменение степени атомной пустоты может происходить из-за движения атомных пустот в пределах кристаллической решетки под воздействием обработки высокими температурами и давлением, посредством чего степень пустоты уменьшается до некоторой величины, определяемой температурой и давлением. Changing the degree of atomic voids may occur due to movement of the atomic voids within the crystal lattice under the influence of high processing temperatures and pressures, whereby the degree of vacuum decreases to a certain value, determined by the temperature and pressure. О таком явлении уже сообщалось в связи с TiO, имеющем такую же кристаллическую структуру, как и TiN. On such a phenomenon has been reported in connection with TiO, having the same crystal structure as TiN. Можно указать на некоторые особенности, связанные с прессованными керамиками, показанными на фиг. You can specify some of the features associated with the pressed ceramic shown in FIG. 4. four.

(1) Каждая точка, нанесенная на фиг. (1) Each dot deposited in FIG. 4, является значением измерения керамики горячей прессовки, которая была плотно сконцентрирована и обладала высокой твердостью. 4 is a measurement value of the ceramic hot pressing, which has been tightly focused and had a high hardness. В измеренном диапазоне постоянные решетки TiN в керамиках горячей прессовки по изобретению выше постоянных кристаллической решетки как порошкового материала TiN, так и керамики, состоящей только из TiN. The measured range of lattice constants in TiN ceramics hot pressing according to the invention the above lattice constants as the powder material TiN, or ceramics consisting only of TiN.

(2) Чем выше температура спекания, тем больше постоянная решетки, которая имеет тенденцию достигать постоянного значения. (2) The higher the sintering temperature, the larger lattice constant, which tends to reach a constant value.

(3) Чем меньше размер частиц используемого порошкового материала кубического ВN, чем больше постоянная решетки при низких температурах. (3) The smaller the particle size of the powder material used cubic BN, the larger the lattice constant at low temperatures.

Эти тенденции можно приписать тому, что во время спекания части, сравнительно обогащенной Ti в порошковом материале TiN 1 ± x , образуется TiB или TiB при реакции TiN 1 ± x и BN, который является твердым компонентом прессованной керамики по настоящему изобретению. These trends can be attributed to the fact that during the sintering part, relatively enriched in Ti TiN powder material ± x 1, TiB and TiB is formed by the reaction of 1 ± x TiN and BN, which is a solid pressed ceramic component of the present invention. В то же время N в BN диффундирует в TiN 1 ± x матрицы, заполняя атомные пустоты, сравнительно обедненные N в TiN 1 ± x . At the same time N to BN diffuses into the TiN 1 ± x of the matrix, filling the atomic voids is relatively depleted in N TiN 1 ± x. Если используют более мелкий порошок кубического ВN, становится больше площадь контакта с порошком TiN 1 ± x , что способствует вышеуказанной реакции при низких температурах. If more than a cubic BN fine powder becomes greater than the contact area with the powder TiN 1 ± x, which promotes the above reaction at low temperatures. По настоящему изобретению при реакции на поверхностях контакта между частицами TiN 1 ± x и кубического BN, являющегося твердым компонентом, можно получить очень твердую, плотно сконцентрированную прессованную керамику, в которой частицы кубического BN крепко связаны вместе матрицей кристаллов TiN. According to the present invention, when the reaction on the contact surfaces between the particles of TiN 1 ± x and cubic BN, which is a solid component, it is possible to obtain very firm, tightly concentrated pressed ceramics in which particles of cubic BN firmly bonded together TiN matrix crystals.

Авторы провели последующие эксперименты, используя порошковые материалы TiN 1 ± x с различными значениями (1± х). The authors conducted subsequent experiments using powder materials TiN 1 ± x with various values of (1 ± x). В результате было найдено, что температурные условия, в которых можно получить плотно сконцентрированную керамику, сдвигаются в сторону более высоких значений по мере того, как значение (1± х) становится больше. As a result, it was found that the temperature conditions in which it is possible to obtain dense ceramics concentrated is shifted towards higher values ​​as the value is (1 ± x) becomes larger. Причина может состоять в том, что уменьшается сравнительный избыток Ti, который участвует в реакции с частицами кубического BN, а также степень атомной пустоты N по мере того, как значение (1± x) становится больше. The reason may be that the reduced excess comparative Ti, which participates in the reaction with the particles of cubic BN, and the degree of N atomic voids to the extent that the value (1 ± x) becomes larger. Однако, если спекание осуществляют в устройстве сверхвысокого давления, как в настоящем изобретении, наиболее предпочтительно проводить процесс при более низких температурах, поскольку можно продлить срок службы устройства и уменьшить взаимодействие керамики горячей прессовки с окружающим материалом. However, if sintering is carried out at ultrahigh pressure apparatus as in the present invention, most preferred to operate the process at lower temperatures, since it is possible to extend the life of the device and reduce the reaction hot pressing ceramics with the surrounding material.

Указанные результаты можно, кроме TiN 1 ± x , применять также к таким связующим соединениям, как ZrN 1 ± x , Ti(C, N) 1 ± x . These results can be other than TiN 1 ± x, also apply to such binding compounds as ZrN 1 ± x, Ti (C, N ) 1 ± x. Были проделаны опыты на карбидах, таких как TiC 1 ± x и ZrC 1 ± x . Experiments were carried out on carbides such as TiC 1 ± x and ZrC 1 ± x. Например, порошок одного TiC 1 ± x обработали при высоких давлениях и температуре, что не привело к изменению постоянной решетки. For example, the powder of TiC 1 ± x treated at high pressure and temperature, which did not change the lattice constant. Возможно, что карбиды с таким же относительным атомным весом, что и нитриды, обладают меньшей степенью атомной пустоты. It is possible that carbides with same relative atomic weight and nitrides that exhibit a lesser degree of atomic voids. Если смесь порошка кубического BN с порошком связующего соединению TiC 1 ± x , который обладает меньшей величиной (1± х) и большей степенью атомной пустоты С, спекают под высоким давлением при высоких температурах, то при реакции BN со сравнительным избытком Ti образуется TiB 2 , кроме того N и BN диффундируют, заполняя атомные пустоты С в TiC и образуя карбонитрид Ti, т. е. Ti (C, N). If a mixture of powder of cubic BN powder binder compound TiC 1 ± x, which has the smaller value (1 ± x), and a greater degree of atomic voids Since sintered under high pressure at high temperatures, then the BN reaction with Comparative excess Ti forms TiB 2, furthermore N and BN diffuse filling atomic voids TiC and C. forming a carbonitride Ti, r. f. Ti (C, N).

В прессованной керамике используют указанные теплостойкие связующие соединения в качестве матрицы. In ceramics molded using these heat resistant binders compound as template. Если нужно, керамика может содержать металлы, такие как Ni, Co, Fe и Сu, в качестве третьего компонента в матрице в дополнение к указанным теплостойким соединениям, но последние должны быть основным компонентом матрицы. If needed, ceramics can contain metals such as Ni, Co, Fe and Cu, as a third component in the matrix in addition to the heat resistant compounds, but these must be the main component of the matrix. Поэтому металл примешивают в объемном соотношении, меньшем, чем объемное соотношение теплостойких соединений, предпочтительно в пределах 0,1-20 об. Therefore, metal is mixed in a volume ratio of less than the volume ratio of heat resistant compounds, preferably in the range of 0.1-20. % прессованной керамики. % Pressed ceramic. Если содержание металла превышает 20 об. If the metal content exceeds 20 vol. % , он уменьшает теплостойкость и износостойкость прессованной керамики и ценные свойства керамики для инструмента будут утрачены. %, It reduces the heat resistance and wear resistance of pressed ceramic and valuable properties of the ceramic will be lost for the tool. Кроме того, в прессованной керамике по настоящему изобретению могут находиться незначительное количество щелочных металлов, таких как Li, щелочноземельных металлов, таких как Mg, и других металлов таких как Pb, Sn и Cd, в качестве примесных элементов. Furthermore, in the pressed ceramics of the present invention may be in a minor amount of alkali metals such as Li, alkaline earth metals such as Mg, and other metals such as Pb, Sn and Cd, as impurity elements.

Кубический BN, используемый в качестве основного материала прессованной керамики по настоящему изобретению, синтезируют до гексагонального нитрида бора под сверхвысокими давлениями. Cubic BN, is used as a main material pressed ceramic of the present invention to synthesize hexagonal boron nitride under ultrahigh pressures. Поэтому возможно, что порошок кубического BN содержит гексагональный нитрид бора в качестве примеси. Therefore, it is possible that a cubic BN powder comprises hexagonal boron nitride as an impurity. Более того, возможна реконверсия кубического BN в гексагональный нитрид бора под давлением тепла до того, как связующее соединение проникнет в промежутки между частицами кубического BN, заполняя их, поскольку частицы кубического BN изостатически подвергаются внешнему давлению. Moreover, it is possible reconversion of cubic BN in the hexagonal boron nitride under a pressure of heat before the binder compound will penetrate into the interstices between the particles of cubic BN, filling them, since the particles of cubic BN isostatically subjected to external pressure. В этих случаях нужно порошковый материал прессованной керамики смешать с металлами, являющимися катализаторами гексагонального нитрида бора, чтобы способствовать превращению в кубический BN и препятствовать реконверсии в гексагональный нитрид бора. In these cases need to press ceramic powder material mixed with the metal, is a catalyst for the hexagonal boron nitride to facilitate the transformation into cubic BN and prevent the reconversion into a hexagonal boron nitride.

В ходе работы были проведены с катализаторами, в частности с Al и Si, с тем, чтобы подтвердить эффективность. During operation were carried out with the catalysts, particularly Al and Si, in order to confirm effectiveness. При добавлении Al или Si к связующим соединениям, например к нитридам элементов IVa группы формулы MN 1 ± x , первоначально Al и/или Si смешивают с соединением MN 1 ± x в котором значение (1± x) не превышает 0,97. When adding Al or Si to the communication connection, such as nitrides of elements of group IVa of the formula MN 1 ± x, initially Al and / or Si is mixed with the compound MN 1 ± x where the value of (1 ± x) does not exceed 0.97. Смесь нагревают в вакууме или в инертной атмосфере при температурах свыше 600 о С, чтобы вызвать реакцию относительного избытка М в МN 1 ± x с Al или Si, посредством чего получают интерметаллические соединения, существующие в некоторых пределах отношения М к Al либо М к Si, фазовой диаграммы, если М является, например Ti, то TiAl 3 , TiAl и другие. The mixture was heated in a vacuum or inert atmosphere at temperatures above 600 ° C to cause a reaction of the relative excess of M in MN 1 ± x with Al or Si, whereby the intermetallic compound existing in a certain range ratio of M to Al or M to Si, phase diagram, if M is, for example Ti, the TiAl 3, TiAl and others. Интерметаллические соединения измельчают в порошок и используют в качестве связующего материала при смешивании с порошком кубического BN, Al и Si, добавленные указанным способом, равномерно диспергируются в матрице и небольшие количества их являются эффективными. The intermetallic compound is crushed into powder and used as a binder material when mixed with a powder of cubic BN, Al and Si, written in this way, uniformly dispersed in a matrix and minor amounts of them are effective.

Другой способ добавления Al или Si, заключается в том, что предварительно получают порошок интерметаллического соединения М-Al и/или M-Si в дополнение к связующему соединению, к которому его и добавляют. Another method of adding Al or Si, is that previously prepared intermetallic compound powder of M-Al and / or M-Si in addition to the communication connection, and to which it is added. Указанную добавку можно также смешать в карбиде связующего соединения или в карбонитриде его. These additives can also be mixed into the binder compound carbide or carbonitride it.

Эффективность прессованной керамики, смешанной с Аl или Si, сравнивали с прессованной керамикой без добавки. Efficacy pressed ceramic mixed with Al or Si, compared with ceramics of pressed without additives. Обе керамики отшлифовали и исследовали их структуры. Both ceramics polished and examined their structure. Оказалось, что в керамике, содержащей Al или Si, меньшее количество частиц кубического ВN отслаивалось из структуры на плоскости шлифа, что может быть вызвано большей силой сцепления частиц кубического ВN к матрице. It was found that ceramics containing Al or Si, fewer particles of cubic BN peelable structures on the plane of the section, which may be caused by a greater force of adhesion to the particles of cubic BN matrix. Кроме того, обе керамики сравнивали при применении в качестве режущего инструмента. In addition, both compared ceramics when used as a cutting tool. Также было найдено, что прессованная керамика, содержащая Al или Si, превосходит другую как по износостойкости, так и по вязкости. It was also found that molded ceramics containing Al or Si, the other is superior both in abrasion resistance and viscosity. Эффективный диапазон добавляемого Аl или Si составляет примерно 0,1-20 об. The effective range of Si or Al added is about 0.1-20 vol. % . %.

Как указано выше, количество кубического BN составляет 10-80 об. As indicated above, the amount of cubic BN is about 10-80. % . %. Если прессованную керамику по настоящему изобретению используют для режущего инструмента, предпочтительно изменить объемное соотношение в соответствии с обрабатываемой деталью, которую предстоит резать. If the pressed ceramics of the present invention is used for a cutting tool, preferably the volume ratio change in accordance with the workpiece that will be cut. Например, если нужно резать твердую сталь, чугун или т. п. , имеющие твердость свыше HRC (по Роквеллу, шкала С) 45, то предпочтительно брать 30-70 об. For example, if it is necessary to cut a solid steel, cast iron or the like. N., Having a hardness exceeding HRC (Rockwell, Scale C) 45, it is preferred to take about 30-70. % кубического BN. % Cubic BN.

На фиг. FIG. 6 показано соотношение между объемным содержанием кубического BN и износостойкостью при резке закаленной стали твердостью НRC 60. Средний размер частиц кубического BN в прессованной керамике составляет 3 мкм а в матрицу добавлен Al, который образует интерметаллические соединения Al-Ti. 6 shows the relation between the volume content of cubic BN and wear resistance in cutting of hardened steel hardness HRC 60. The average particle size of cubic BN in the pressed ceramic is 3 microns in a matrix and added Al, which forms an intermetallic compound of Al-Ti. На фиг. FIG. 6 сплошным кружком показан результат испытания коммерчески доступной прессованной керамики кубического BN с использованием Со в качестве связующего вещества. 6 solid circle shows the result of testing the commercially available pressed ceramic cubic BN using Co as a binder.

Кубический BN обладает более высокой твердостью и стойкостью к истиранию, чем TiN. Cubic BN has a high hardness and abrasion resistance than TiN. Поэтому если прессованная керамика содержит максимально возможное количество кубического BN, то ее стойкость к истиранию можно улучшить при использовании прессованной керамики в качестве режущего инструмента для резки закаленной стали и т. п. На практике однако при использовании TiN в качестве связующего соединения, как показано на фиг. Therefore, if the pressed ceramic comprises a maximum possible number of cubic BN, then its abrasion resistance can be improved by using a pressed ceramic as a cutting tool for cutting hardened steel and m. N. In practice, however, when using TiN as a binder compound, as shown in Figure . 6 прессованная керамика, содержащая 60 об. 6 molded ceramics containing 60 vol. % кубического BN, обладает самой высокой износостойкостью, а в диапазоне свыше 60 об. % Cubic BN, has a very high wear resistance, and in the range of more than 60 vol. % износостойкость прессованной керамики уменьшается. % Decreases the wear resistance of pressed ceramic.

Износ режущей кромки при практической резке обычно разделяют на абразивный износ и химический износ, такой как адгезионный износ и диффузионный износ между режущим инструментом и обрабатываемой деталью, либо окислительный износ режущего инструмента. Wear of the cutting edge in practical cutting is usually divided into abrasive wear and chemical wear, such as adhesive wear and diffusion wear between the cutting tool and the workpiece, or oxidative wear of the cutting tool. Абразивному износу кубический BN противостоит лучше всего, как указано выше, но и химическому износу лучше противостоят нитриды, карбиды и карбонитриды Ti, Zr, Hf и других металлов, используемые в данном изобретении. Abrasion cubic BN best resists as described above, but also the chemical wear better withstand nitrides, carbides and carbonitrides of Ti, Zr, Hf, and other metals used in the present invention. Поэтому при использовании прессованной керамики в режущем инструменте может быть оптимальный диапазон состава по отношению к износостойкости, которая вызвана как абразивным, так и химическим износами. Therefore, when using a pressed ceramic cutting tool may be an optimal range of composition with respect to wear resistance, which is called as abrasive and chemical wear. Прессованная керамика, содержащая кубический BN примерно 60 об. Pressed ceramics, cubic BN containing about 60 vol. % , обладает намного большей износостойкостью, чем известная прессованная керамика кубического BN, матрица которой состоит в основном из Со, а объем кубического BN составляет примерно 85 об. %, Exhibits much greater resistance to wear than the known molded ceramics cubic BN, wherein the matrix consists essentially of Co and cubic BN volume of approximately 85 vol. % . %. Прессованная керамика содержащая меньше 20 об. Pressed ceramics containing less than 20 vol. % кубического BN, имеет износостойкость существенно такую же, как у известной прессованной керамики кубического BN. % Cubic BN, has durability substantially the same as the known molded ceramics cubic BN.

На фиг. FIG. 7 показана износостойкость керамики горячей прессовки по изобретению, которая содержит постоянную объемную долю кубического BN 60 об. 7 shows a wear ceramic hot pressing according to the invention which comprises a cubic BN constant volume fraction of 60 vol. % , в зависимости от размера частиц кубического ВN. %, Depending on the particle size of the cubic BN. Использовали ту же самую обрабатываемую деталь, что и в фиг. We used the same workpiece as in FIG. 6. Можно видеть, что чем меньше средний размер частиц кубического BN, тем меньше ширина износа. 6. It can be seen that the smaller the average size of cubic BN particles, the smaller the width of wear. Размер частиц кубического BN влияет не только на износостойкость, но также и на частоту обрабатываемой поверхности. Cubic BN particle size affects not only the wear resistance but also the frequency of the machined surface. При резании обрабатываемой детали, такой как заказанная сталь, предварительно обработанная шлифовкой, возникает проблема шороховатости обработанной поверхности. When cutting a workpiece, such as the ordered steel, pretreated by grinding, a problem arises shorohovatosti treated surface. Согласно опыта было найдено, что не возникает проблем в практическом использовании ни в отношении износостойкости, ни шероховатости обработанной поверхности, если средний размер частиц не превышает 10 мкм. According to experience it was found that no problems in practical use in respect of wear resistance audio or machined surface roughness, when the average particle size of less than 10 microns.

С другой стороны, при резке более мягкой стали или детали из чугуна, имеющего твердость ниже HRC 45, прессованная керамика, содержащая кубического BN меньше 40 об. On the other hand, when cutting a mild steel or iron parts, having a hardness below 45 HRC, extruded ceramics, cubic BN containing less than 40 vol. % , может обладать нужными свойствами. %, May have the desired properties. В этом случае прессованную керамику можно получать при меньших затратах и в условиях сравнительно низких давлений при спекании в устройстве сверхвысокого давления. In this case, the pressed ceramics can be prepared at lower costs and in conditions of relatively low pressures during sintering ultrahigh pressure apparatus. Кроме того, можно улучшить шероховатость обработанной поверхности. Furthermore, it is possible to improve the machined surface roughness. Ввиду этих преимуществ в этом случае прессованная керамика с меньшим объемным содержанием кубического BN может оказаться наилучшей. In view of these advantages, in this case pressed ceramics with a smaller volume content of cubic BN may be best.

При режущем использовании прессованной керамики по изобретению прессованную керамику, содержащую кубический BN и теплостойкое связующее вещество, можно припаять твердым припоем к стальной основе инструмента или к игле с отрезанным рабочим концом режущего инструмента. When cutting using pressable ceramic of the invention the molded ceramics containing cubic BN and heat-resistant binder can be brazed to the steel base to the needle or instrument to cut of the cutting tool working end. Кубический BN сам по себе обладает плохой адгезией или смачиваемостью к обычному серебряному или медному припоям. Cubic BN itself has poor adhesion and wettability to the usual silver or copper solders. Поэтому чем больше объем кубического BN в прессованной керамике, тем труднее ее припаять. Therefore, the greater the volume of a cubic BN in molded ceramics, the harder it is to solder.

В прессованной керамике объем кубического BN составляет больше 10 и меньше 80 об. The compressed volume of cubic BN ceramics is more than 10 and less than 80 vol. % . %. Кроме того, связующее вещество состоит в основном из карбида, нитрида, карбонитрида, борида и силицида металлов групп IVa, Va и VIa Периодической таблицы, которые образуют непрерывную матрицу в структуре прессованной керамики. Moreover, the binder consists essentially of carbide, nitride, carbonitride, boride and silicide metals of groups IVa, Va and VIa of the Periodic Table which form a continuous matrix in the structure of molded ceramic. Эта матрица обладает лучшей смачиваемостью к серебряному или медному припоям. This matrix has a better wettability to the silver or copper solders. Поэтому прессованную керамику по изобретению можно паять обычным способом. Therefore, the pressed ceramics of the invention can be soldered in a conventional manner. Однако при использовании прессованной керамики по изобретению для режущего инструмента достаточно, чтобы твердый и износостойкий слой, содержащий кубический ВN, образовывал единственную режущую кромку инструмента. However, when using the inventive pressed ceramic cutting tool enough to hard and wear-resistant layer containing cubic BN, forms a single cutting edge of the tool. Наиболее предпочтительно получать сложную керамику, содержащую твердый слой кубического BN и сцементированную карбидную подложку, составляющую одно целое с первым слоем, учитывая стоимость и прочность инструмента. Most preferably the complex ceramics containing a solid cubic BN layer and cemented carbide substrate integral with the first layer, given the cost and strength of the tool. Толщину твердого слоя в сложной прессованной керамике можно изменять в зависимости от условий эксплуатации режущего инструмента так же, как и ее форму, чтобы удовлетворить условиям работы, но обычно она не меньше 0,5 мм, что достаточно для достижения цели настоящего изобретения. The thickness of the solid layer in a complex pressed ceramics can be changed depending on the operating conditions of the cutting tool as well as its shape to suit the working conditions, but is usually not less than 0.5 mm, which is sufficient to achieve the purpose of the present invention.

Для цементирующего карбида, используемого в качестве подложки, наиболее предпочтителен цементирующий WС, поскольку он обладает высокой твердостью, теплопроводностью и вязкостью. For cementitious carbide used as the substrate, most preferred cementitious WC, because it has high hardness, heat conductivity and viscosity.

Способ получения сложной прессованной керамики заключается в следующем. A method for producing a complex molded ceramics is as follows. Предварительно получают подложку сплава подходящей формы из цементированного карбида. Pre-prepared alloy substrate suitable form of cemented carbide. Порошковую смесь или необожженную прессовку из теплостойкого связующего соединения и порошка кубического BN, предназначенную для получения твердого слоя для эффективной режущей кромки, помещают на подложку. The powder mixture or green compact from a heat resistant binder and a compound powder of cubic BN, adapted to obtain a solid layer for effective cutting edge is placed on the substrate. Заготовку подвергают горячей прессовке с помощью пресса сверхвысокого давления для спекания твердого слоя и одновременного соединения с подложкой из цементированного карбида. The preform is hot-pressed with a press ultrahigh pressure sintering of the solid layer and the simultaneous connection with a substrate of cemented carbide. В это время связующий металл, такой как Со, содержащийся в цементированной карбидной подложке, растворяется при высоких температурах, превышающих точку появления жидкой фазы, во время горячей прессовки. At this time, the binder metal such as Co contained in the cemented carbide substrate is dissolved at high temperatures higher than the point of occurrence of the liquid phase during hot pressing. Если количество кубического BN в материале для получения твердого слоя превышает пределы его содержания в прессованной керамике по настоящему изобретению, например если почти весь материал состоит из кубического BN, то жидкая фаза цементированной карбидной подложки проникает в промежутки между частицами кубического BN, но поскольку частицы кубического BN обладают высокой жесткостью и их трудно деформировать даже под сверхвысоким давлением, то зазоры все же остаются. If the number of cubic BN in the material to obtain a solid layer exceeds the limits of its content in the pressed ceramics of the present invention, for example if almost all of the material consists of a cubic BN, the liquid phase of the cemented carbide substrate penetrates into gaps between particles of cubic BN, but since the particles of cubic BN have high rigidity and are difficult to deform even under high pressure, the gaps still remain. Прессованная керамика имеет матрицу, состоящую главным образом из карбида, нитрида, карбонитрида, борида и силицида металлов групп IVa, Va и VIa, которые образуют непрерывную матрицу в прессованной керамике. Molded ceramic has a matrix consisting mainly of carbide, nitride, carbonitride, boride and silicide metals of groups IVa, Va and VIa, which form a continuous matrix in the pressed ceramic. Эти связующие соединения обладают меньшей жесткостью, чем кубический BN, и их легко деформировать под сверхвысоким давлением, чтобы получить плотно упакованное порошковое тело до появления жидкой фазы. These binding compounds have lower rigidity than cubic BN, and they are easy to deform under high pressure to obtain a tightly packed powder body before the liquid phase. В результате в прессованной керамике не происходит какого-либо проникновения жидкой фазы цементированной карбидной подложки во время горячей прессовки под сверхвысоким давлением, которая может вызвать изменение состава твердого слоя или уменьшение его теплостойкости. As a result, the pressed ceramic does not occur any penetration of the liquid phase cemented carbide substrate during a hot pressing under high pressure, which can cause changes in the composition of the solid layer or decrease its heat stability. Далее, как можно понять из того факта, что карбиды, нитриды и карбонитриды металлов групп IVa, Va и VIa, выбранные в качестве особенно предпочтительных связующих материалов, используют в качестве твердых, теплостойких компонент в известных цементированных карбидах или керамиках, указанные металлы групп IVa, Va и VIa обладают высоким сродством к металлам группы железа, таким как Со, используемым в качестве связующих металлов цементированных карбидов. Further, as can be understood from the fact that the carbides, nitrides and carbonitrides of metals of groups IVa, Va and VIa, selected as particularly preferred binder materials are used as a solid, heat-resistant component in conventional cemented carbides or ceramics, the metals of groups IVa, Va and VIa have a high affinity to the metals of the iron group such as Co, used as binder metals cemented carbides. Прессованная керамика по изобретению обладает сильной адгезией к цементированной карбидной подложке на границе раздела, поэтому эти связующие соединения, такие как TiN, образуют непрерывную матрицу в прессованной керамике. Molded ceramic of the invention has a strong adhesion to the cemented carbide substrate at the interface, however, these binding compounds such as TiN, to form a continuous matrix in the pressed ceramic.

Изобретение относится в основном к кубическому BN. The invention relates primarily to a cubic BN. Однако форма высокого давления нитрида бора включает не только кубическую форму BN, но также и ранее указанную вюрцитную форму BN, к которой также применимо настоящее изобретение. However, the form of high pressure boron nitride includes not only the cubic form BN, but also previously indicated wurtzite form BN, which is also applicable to the present invention.

Вюртцитный нитрид бора получается из гексагонального нитрида бора в динамическом способе создания сверхвысокого давления с помощью ударных волн. Vyurttsitny boron nitride obtained from hexagonal boron nitride in the dynamic process of creating ultrahigh pressures using shock waves. Этот способ обладает тем преимуществом, что можно получить материал с меньшими затратами по сравнению с кубическим BN, который получают с помощью устройства статического сверхвысокого давления. This method has the advantage that it is possible to obtain a material with a lower cost as compared with a cubic BN, which is obtained by an apparatus of static ultrahigh pressure. В способе синтеза ударными волнами высокие давления и температуры удерживаются в течение более коротких времен. In the method of synthesis of shock waves high pressure and temperature are held for a short time. В результате ограничено время роста кристаллов, размер частиц полученного таким образом вюртцитного BN обычно составляет меньше 10 мкм. As a result, limited time of crystal growth, particle size of the thus obtained vyurttsitnogo BN is typically less than 10 microns. Кроме того, частицы имеют усложненную форму с множеством тонких выступов и углублений на поверхности, что приводит к большей площади поверхности. Moreover, the particles have a complicated shape with a plurality of fine projections and depressions on the surface, which leads to a greater surface area. Поэтому даже после предварительной обезгаживающей тепловой обработки они удерживают много газообразных компонентов, ухудшающих свойства прессованной керамики. Therefore, even after prior degassing heat treatment, they retain much of the gaseous components, which deteriorate the properties of the pressed ceramic.

В силу того, что вюртцитный BN, используемый в качестве материала прессованной керамики, получают из гексагонального нитрида бора с помощью ударных волн, гексагональный нитрид бора может присутствовать в виде примеси в порошке вюртцитного BN. Due to the fact that vyurttsitny BN, used as a pressed ceramic material, prepared from hexagonal boron nitride using shock waves, hexagonal boron nitride may be present as an impurity in the powder vyurttsitnogo BN. Кроме того, при спекании под сверхвысоким давлением вюртцитный BN может повторно превращаться в гексагональный нитрид бора под воздействием тепла, поскольку частицы вюртцитного BN изостатически не подвергаются давлению до того, как связующие соединения проникнут в промежутки между частицами вюртцитного BN. In addition, during sintering under high pressure vyurttsitny BN can repeatedly converted to hexagonal boron nitride by heat, since the particles vyurttsitnogo BN isostatically not subjected to pressure before the binding compound will penetrate into the interstices between the particles vyurttsitnogo BN. В этих условиях если добавляют Al, Si и другие каталитические металлы, то они хорошо предотвращают реконверсию вюртцитного BN и способствуют конверсии оставшегося гексагонального нитрида бора. Under these conditions, if the added Al, Si and other catalytic metals, they prevent good reconversion vyurttsitnogo BN and promote conversion of remaining hexagonal boron nitride.

На фиг. FIG. 8 линией В - В' показана метастабильная зона вюртцитного BN. 8, line B - B 'shown metastable zone vyurttsitnogo BN. Известно, что вюртцитный BN может трансформироваться в кубический BN под давлением и при температурах в пределах, определенных линиями В-В' и А-А'. It is known that vyurttsitny BN can be transformed into a cubic BN under pressure and at temperatures within the range defined by lines B-B 'and A-A'. При получении прессованной керамики часть или весь вюртцитный BN можно трансформировать в кубический BN посредством спекания в условиях указанного диапазона. Upon receipt pressed ceramic part or all vyurttsitny BN can be transformed into a cubic BN by sintering under the conditions specified range. В это время также эффективно добавлять указанные катализаторные металлы. At this time also effective to add these catalyst metals. Кроме того, смесь порошков вюртцитного и кубического BN можно использовать в качестве материала для получения прессованной керамики по изобретению. Furthermore, the mixture of powders vyurttsitnogo and cubic BN can be used as a material for producing molded ceramic of the invention.

Керамика горячей прессовки обладает высокими твердостью, вязкостью, теплостойкостью и износостойкостью, ее можно использовать в различных инструментах, таких как волочильная доска для волочения проволоки, обдирочный штамп, буровая коронка или в других аналогичных инструментах, отличных от режущего инструмента. Ceramic hot compact has high hardness, toughness, heat resistance and wear resistance, it can be used in various instruments, such as wire drawing board for wire drawing die roughing, the drill bit or other similar tools other than cutting tools.

Настоящее изобретение поясняется следующими примерами. The present invention is illustrated by the following examples.

П р и м е р 1. Смесь порошка кубического BN со средним размером частиц 7 мкм и одного из связующих соединений, перечисленных в табл. EXAMPLE EXAMPLE 1. A mixture of cubic BN powder having an average particle size of 7 microns and one of the binders of the compounds listed in the Table. 1, в объемном соотношении 60: 40 поместили в молибденовую капсулу и отформовали в необожженную прессовку при условиях, перечисленных в табл. 1, in a volume ratio of 60: 40 was placed in a molybdenum capsule and formed into green compact under the conditions listed in Table. 1. one.

Наблюдение структуры спеченной прессовки, полированной алмазной пастой, а также результаты рентгеноструктурного анализа матрицы связующего материала показали, что образец 8 содержал TiN в качестве основного компонента и весьма вероятно небольшие количества Ti 2 AlN, TiAl и TiAl 3 , в то время как образец 9 содержал небольшую долю TiNi или соединения TiNi, диспергированных в матрице в дополнение к TiN. Observation of the structure of the sintered compact, polished with diamond paste and the results of X-ray analysis of the matrix of the binder shown that sample 8 contained TiN as a main component and very probably minor amounts Ti 2 AlN, TiAl and TiAl 3, while sample 9 contained a small TiNi and TiNi proportion of the compound dispersed in the matrix in addition to TiN. Кроме того, было отмечено, что матрица образца 10 содержала TiC и металлический никель. Furthermore, it was observed that the matrix of the sample 10 contained TiC and metallic nickel. Аналогично было найдено, что матрица образца N содержит TiFl и TiFl 2 наряду с TiN. Similarly, it was found that the matrix comprises N sample and TiFl TiFl 2 along with TiN. Матрица образца 12 содержит TiCl и Ti 2 Cu наряду с TiN. 12 sample matrix comprises TiCl 2 Cu and Ti in addition to TiN. Матрица образца 13 содержала TiN, TiSi 2 и TiSi. Matrix sample 13 contained TiN, TiSi 2 and the TiSi.

П р и м е р 2. Порошок TiN 0,73 со средним размером частиц 1 мкм перемешали с порошком алюминия со средним размером частиц 30 мкм при весовом соотношении 90: 10 с помощью смесителя. EXAMPLE Example 2 TiN 0,73 powder with an average particle size of 1 micron was mixed with aluminum powder having an average particle size of 30 microns at a weight ratio of 90: 10 with a mixer. Порошковую смесь отформовали в необожженную прессовку в виде гранулы под давлением 1 т/см 2 , нагрели и поддерживали при 1000 о С в течение 30 мин в вакуумной печи. The powder mixture was molded in the form of granules in the green compact under a pressure of 1 t / cm 2, was heated and maintained at 1000 C for 30 minutes in a vacuum oven. Полученную спеченную прессовку раздробили в порошок. The obtained sintered compact was crushed to powder. При рентгеноструктурном анализе порошка получили пики, которые можно приписать TiAl 3 , TiAl и Ti 2 AlN наряду с пиками Ti, но металлический алюминий не был обнаружен. When powder X-ray diffraction peaks are obtained, which can be ascribed to 3 TiAl, TiAl and Ti 2 AlN peaks along with Ti, but aluminum metal was not detected.

Указанный порошок TiN, содержащий соединения алюминия, и порошок кубического BN со средним размером частиц 7 мкм смешивали вместе в объемном соотношении 40: 60. Получили необожженную прессовку в молибденовой капсуле и подвергли спеканию в керамику горячей прессовки с внешним диаметром 7 мм и высотой 3,5 мм. Said powder TiN, aluminum containing compounds and cubic BN powder having an average particle size of 7 microns was mixed together in a volume ratio of 40: 60. The obtained green compact in a molybdenum capsule and subjected to sintering in a hot pressing ceramics with the outer diameter of 7 mm and a height of 3.5 mm.

Керамику горячей прессовки отформовали в волочильную доску с отверстием диаметром 1 мм таким же образом, как готовят волочильную доску из алмаза. Hot pressing of ceramics molded in a draw plate with a hole diameter of 1 mm in the same manner as the draw plate is prepared from diamond. Для сравнения изготовили две обычные волочильные доски такой же формы, как и указанная: одну из продаваемого цементированного карбида, другую из алмазного спеченного порошка, который приготовили из алмазного порошка, связанного металлическим кобальтом. For comparison, two conventional manufactured drawplates the same shape as said, one of the cemented carbide sold, the other of the diamond sintered powder which is prepared from diamond powder, metal cobalt bound. С помощью этих штампов вытягивали вольфрамовые проволоки из вольфрама, предварительно нагретого примерно до 800 о С. Штамп согласно изобретению смог протянуть 3 т, в то время как штамп из продаваемого цементированного карбида износился после волочения 200 кг вольфрама, а штамп из спеченного алмазного порошка износился после волочения 1 т вольфрама. With these dies pulled tungsten wire of tungsten, preheated to about 800 ° C. The stamp according to the invention could extend to 3 tons, whereas the stamp from cemented carbide sold worn after drawing 200 kg tungsten, and stamp of sintered diamond powder worn after drawing 1 t tungsten.

П р и м е р 3. Порошок Ti (C 0,4 , N 0,4 ) 0,8 cо средним размером частиц 1 мкм смешали с алюминиевым порошком со средним размером частиц 30 мкм при весовом соотношении 98: 2, чтобы получить порошковую смесь Ti (C, N), содержащую соединения алюминия, таким же образом, как в примере 2. Порошковую смесь затем смешали с порошком кубического BN со средним размером частиц 4 мкм при объемном соотношении 65: 35. Керамику горячей прессовки по изобретению получили из указанной смеси при давлении 50 кб и температуре спекания 1150 о С. EXAMPLE EXAMPLE 3. Ti powder (C 0,4, N 0,4) 0,8 co average particle size of 1 micron was mixed with aluminum powder having an average particle size of 30 microns at a weight ratio of 98: 2 to obtain a powder mixture of Ti (C, N), comprising an aluminum compound in the same manner as in example 2. the powder mixture was then mixed with the cubic BN powder having an average particle size of 4 microns at a volume ratio of 65: 35. Ceramics hot pressing according to the invention received from said mixture at a pressure of 50 kb and a sintering temperature of 1150 C.

Режущий инструмент изготовили из керамики горячей прессовки и провели испытания резания по резанию термообработанной стали JIS SCr 3 , имеющей форму, указанную на фиг. Cutting tools manufactured from ceramic hot pressing and cutting tests conducted by cutting treated steel JIS SCr 3 having the form shown in FIG. 9, где А составляло 32 мм в диаметре, В и С - 12 мм, а длина - 196 мм соответственно, причем направление резания показано стрелкой. 9, wherein A is 32 mm in diameter, and C - 12 mm, length - 196 mm, respectively, the cutting direction shown by the arrow. При условиях: скорость резания 60 м/мин глубина резания 0,15 мм и подача 0,12 мм на оборот. Under the conditions: cutting speed 60 m / min Depth of Cut 0.15 mm and 0.12 mm feed per revolution. Испытания показали, что режущий инструмент все еще можно было использовать после проточки 20 стальных заготовок. Tests have shown that the cutting tool could still be used after the groove 20 steel billets. Для сравнения таким же образом, как указано выше, испытали продаваемый режущий инструмент, изготовленный из керамики горячей прессовки кубического BN, связанного металлическим кобальтом, и оказалось, что режущая кромка обломалась даже при резании только одной заготовки. For comparison, in the same manner as above, tested marketed cutting tool made of a ceramic hot pressing cubic BN, associated cobalt metal, and it turned out that the cutting edge even broken off when cutting only one workpiece.

П р и м е р 4. Порошок TiN 0,73 cо средним размером частиц 1 мкм, измельченный с помощью шаровой мельницы, содержащей шары из твердого металла, смешали в смесителе с алюминиевым порошком со средним размером частиц 30 мкм при весовом соотношении 90: 10, а затем отформовали в необожженную прессовку в виде таблетки под давлением 1 т/см 2 . EXAMPLE EXAMPLE 4 Powder TiN 0,73 co average particle size of 1 micron, ground using a ball mill containing balls made of hard metal, are mixed in a blender with aluminum powder having an average particle size of 30 microns at a weight ratio of 90: 10 and then molded into a green compact in the form of a tablet under pressure of 1 ton / cm 2. Эту заготовку затем нагревали при 1000 о С в течение 30 мин в вакуумной печи, чтобы получить керамику горячей прессовки по изобретению. This preform was then heated at 1000 C for 30 minutes in a vacuum oven to obtain a ceramic hot pressing according to the invention. Керамику горячей прессовки раздробили в порошок для рентгеноструктурного анализа, в результате которого получили пики, которые можно приписать TiAl 2 , TiAl и Ti 2 AlN наряду с пиками, вызванными TiN, но не было пиков, которые можно было бы приписать металлическую алюминию. Ceramic hot pressing crushed into powder for X-ray analysis, in which peaks are obtained, which can be ascribed TiAl 2, TiAl and Ti 2 AlN addition to peaks caused by TiN, but no peaks that could be attributed to metallic aluminum.

Указанный порошок TiN, содержащий соединения алюминия, смешали с порошком кубического BN со средним размером частиц 3 мкм в различных соотношениях, приведенных в табл. Said powder TiN, containing the aluminum compound is mixed with the cubic BN powder having an average particle size of 3 microns in various ratios shown in Table. 2. 2.

К порошковой смеси добавили камфоры в количестве 2 мас. To the powder mixture was added camphor in an amount of 2 wt. % в расчете на полный вес смеси и отформовали необожженную прессовку наружным диаметром 10 мм и высотой 1,5 мм. % Based on the total weight of the mixture and the molded green compact 10 mm outer diameter and 1.5 mm height. Необожженную прессовку поместили в капсулу из нержавеющей стали и нагревали при 1100 о С в течение 20 мин под пониженным давлением 10 -4 мм рт. The green compact was placed in a stainless steel capsule, and heated at 1100 C for 20 minutes under reduced pressure of 10 -4 mm Hg. ст. Art. для его обезгаживания в вакуумной печи. for its degassing in a vacuum oven. Капсулу поместили в аппарат сверхвысокого давления кольцевого типа, используя мирофиллит в качестве прессовальной среды, а графитовую трубу в качестве нагревателя, причем промежуток между образцом и нагревателем заполнили хлористым натрием. The capsule is placed in the unit of ring type superhigh pressure, using as the press mirofillit medium, and a graphite tube as a heater, the interspace between the sample and the heater filled with sodium chloride. Сначала давление подняли до 55 кб, затем повысили температуру до 1100 о С. После выдерживания температуры в течение 20 мин температуру понизили и постепенно убрали давление, посредством чего получили керамику горячей прессовки по изобретению с наружным диаметром примерно 10 мм и высотой примерно 1 мм. First, the pressure was raised to 55 kb, the temperature was then increased to 1100 C. After keeping the temperature for 20 minutes, the temperature dropped and the pressure is gradually removed, whereby hot pressing ceramics obtained according to the invention with an outer diameter of about 10 mm and a height of about 1 mm.

Керамику горячей прессовки сошлифовали алмазным камнеобрабатывающим кругом с тем, чтобы получить плоскость, и вырезали рабочий конец режущего инструмента с помощью алмазного резака. Ceramic hot pressing of grinding a diamond stone processing range in order to obtain a plane, and cut working end of the cutting tool with a diamond cutter. Рабочий конец режущего инструмента припаяли твердым припоем к стальной основе, получив режущий инструмент согласно настоящему изобретению. The working end of the cutting tool is brazed to the steel base, having a cutting tool according to the present invention. Для сравнения изготовили два обычных режущих инструмента: один из продаваемой керамики горячей прессовки из порошка кубического BN со средним размером частиц 3 мкм, связанного металлическим кобальтом, а другой из цементированного карбида JIS КО1, причем оба инструмента имеют такую же форму, как и инструмент по изобретению. For comparison produced two conventional cutting tools, one of the selling ceramic hot pressing of a powder of cubic BN with an average particle size of 3 microns, bound cobalt metal, while the other cemented carbide JIS KO1, wherein both tools have the same shape as the tool according to the invention .

Испытания резания производили на этих режущих инструментах при условиях: скорость резания 150 м/мин, глубина резания 0,2 мм и подача 0,12 мм/об. Cutting test was performed on these cutting tools under the conditions: cutting speed 150 m / min, cutting depth 0.2 mm, feed 0.12 mm / rev. В качестве испытуемой обрабатываемой детали использовали закаленную сталь SNCM9 c твердостью HRC 60. Время, необходимое для того, чтобы ширина износа выступающей поверхности каждого режущего инструмента достигла 0,1 мм, показано на фиг. As the test workpiece were used SNCM9 c hardened steel hardness HRC 60. The time required to wear width of the protruding surface of each cutting tool has reached 0.1 mm, shown in FIG. 6. Наглядно видно, что режущий инструмент из керамики горячей прессовки по изобретению имеет вдвое больший срок службы, чем обычный инструмент из продаваемой керамики горячей прессовки, полученной из порошка кубического BN, связанного металлическим кобальтом. 6. It is clearly seen that the cutting tool ceramic hot pressing according to the invention has a half life of greater than a conventional tool of selling hot pressing ceramics prepared from the powder of cubic BN, associated cobalt metal.

П р и м е р 5. Такой же порошок кубического BN и такой же порошок TiN, содержащий соединения алюминия, как и порошки, описанные в примере 4, смешивали, получив необожженную прессовку в форме гранулы с наружным диаметром 10 мм и толщиной 1,5 мм. EXAMPLE EXAMPLE 5 The same cubic BN powder and a powder of TiN, aluminum containing compound powders as described in Example 4, mixed to obtain the green compact in the form of pellets with an outer diameter of 10 mm and a thickness of 1.5 mm. Отдельно отформовали дисковую подложку, которая состояла из цементированного карбида WC-6% Со и имела наружный диаметр 10 мм и толщину 3 мм. Separately molded disc substrate which consisted of cemented carbide WC-6% Co and has an outer diameter of 10 mm and a thickness of 3 mm.

Подложку поместили в капсулу из нержавеющей стали, а на подложку положили указанную гранулу. The substrate was placed in a stainless steel capsule and placed on a substrate of said granules. Капсулу обезгазили в вакууме таким же образом, как и в примере 4. После обезгаживания необожженную прессовку с подложкой подвергли горячей прессовке при 1100 о С под давлением 55 кб в течение 20 мин с помощью аппарата сверхвысокого давления, чтобы получить сложную керамику горячей прессовки по изобретению. Capsule obezgazili in vacuo in the same manner as in Example 4. After degassing the green compact to the substrate subjected to hot pressing at 1100 ° C under a pressure of 55 kb for 20 min using a ultrahigh pressure apparatus, to obtain a complex ceramic hot pressing according to the invention. В полученной таким образом сложной керамике горячей прессовки слой керамики горячей прессовки, содержащий кубический BN, и имеющий наружный диаметр примерно 10 мм и толщину 1,5 мм, был крепко связан с подложкой цементированного карбида WC-6% Со. The thus obtained complex ceramic hot pressing hot pressing ceramic layer containing cubic BN, and having an outer diameter of about 10 mm and a thickness of 1.5 mm was firmly bonded to the substrate of cemented carbide WC-6% Co.

Сложную керамику горячей прессовки сошлифовали алмазным камнеобрабатывающим диском, чтобы получить рабочий конец режущего инструмента в виде диска, который прикрепили к стальной основе. Complex ceramic hot pressing the diamond stone processing of grinding disk to obtain the working end of the cutting tool in the form of a disc, which was attached to a steel base. Круглая отбеленная отливка из JIS HRC 56 с наружным диаметром и шириной соответственно 735 и 650 мм была выбрана в качестве обрабатываемой детали для испытания резания. Round bleached casting of JIS HRC 56 with an outer diameter and width respectively 735 and 650 mm was selected as a workpiece for cutting tests. Для сравнения проводили другое испытание резания на трех рабочих концах режущего инструмента: причем первый из продаваемой керамики горячей прессовки кубического BN, связанного металлическим кобальтом, второй из керамики Al 2 O 3 , содержащей TiС, а третий из цементированного карбида соответствующего JIS КО1. For another comparison, a cutting test in the three working end of the cutting tool: wherein sold first ceramic hot pressing cubic BN, associated cobalt metal, the second ceramic Al 2 O 3 containing TiC and third cemented carbide corresponding to JIS KO1. Условия резания подобрали для каждого отдельного режущего инструмента так, чтобы они подходили для инструмента, как приведено в табл. Cutting conditions are picked up for each individual cutting tool so as to be suitable for the instrument as shown in Table. 3 вместе с результатами испытания. 3 together with the results of the test. Рабочий конец из сложной керамики горячей прессовки по настоящему изобретению не ломался и показал производительность в 50 раз более высокую, чем рабочий конец из цементированного карбида КО1. The working end of the ceramic hot pressing complex of the present invention did not break performance and showed 50 times higher than the working end of cemented carbide KO1.

П р и м е р 6. Используя порошок вюртцитного BN со средним размером частиц менее 34 мкм, полученный методом ударной волны, получили порошковые смеси, состав которых приведен в табл. EXAMPLE EXAMPLE 6 Using vyurttsitnogo BN powder having an average particle size of less than 34 microns, the resulting shock wave method, a powdered mixture, whose composition is given in Table. 4. four.

Связующее соединение, используемое в этом примере, получили таким образом, что сначала смесь порошка TiN 0,72 и порошка либо алюминия, либо пиколя или меди отформовали в необожженную прессовку, которую затем нагревали до температуры в пределах от 1000 до 1200 о С в вакууме для того, чтобы TiN мог прореагировать с металлом с образованием интерметаллических соединений, таких как TiAl 3 , TiAl, TiCu, TiNi, TiNi 2 и других соединений, а потом размололи или раздробили в порошок. The binder compound used in this example, received so that the first powder mixture TiN 0,72 powder and either aluminum or copper picolyl or molded into the green compact which is then heated to a temperature ranging from 1000 to 1200 ° C in vacuo for to TiN could react with the metal to form intermetallic compounds such as TiAl 3, TiAl, TiCu, TiNi, TiNi 2 and other compounds, and then was milled or crushed to a powder.

Связующее соединение смешали с порошком вюртцитного BN, получив необожженную прессовку, которую герметизировали в капсуле из нержавеющей стали. The binder powder was mixed with compound vyurttsitnogo BN, receiving the green compact, which is sealed in a capsule made of stainless steel. Капсулу подвергали спеканию при 1100 о С в течение 20 мин по давлением 50 кб, чтобы получить керамику горячей прессовки с плотной структурой согласно настоящему изобретению. Capsule were sintered at 1100 C for 20 minutes at a pressure of 50 kb to receive hot pressing ceramics with dense structure according to the present invention. Постоянные кристаллических решеток TiN в порошке TiN 0,72 и в керамиках горячей прессовки приведены в табл. Constant lattices TiN TiN powder and 0.72 in the hot pressing ceramics shown in Table. 4. four.

Claims (2)

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИКИ ДЛЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА, включающий смешивание порошков нитрида бора плотных модификаций, тугоплавкого соединения из группы карбидов, нитридов, боридов и карбонитридов переходного металла из группы: Ti, Zr, Hf, Nb, V, Ta и металлического компонента с последующим формованием и горячим прессованием в условиях стабильности кубического нитрида бора при температуре выше 700 o С и давлении более 20 Кбар, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости материала за счет получения структуры, в которой указанное ту 1. METHOD FOR MANUFACTURING CERAMIC CUTTING TOOL comprising mixing boron nitride powder dense modifications refractory compound from the group of carbides, nitrides, borides and carbonitrides of the transition metal from the group: Ti, Zr, Hf, Nb, V, Ta and the metal components followed by molding and hot-pressing under the conditions of stability of cubic boron nitride at a temperature above 700 o C and a pressure of more than 20 kbar, characterized in that, in order to improve the wear resistance of the material due to obtain a structure in which the above оплавкое соединение образует непрерывную матрицу с распределенными в ней кристаллами нитрида бора, предварительно спекают 10 - 89,9 об. oplavkoe compound forms a continuous matrix with distributed therein crystals of boron nitride, pre-sintered 10 - 89.9 vol. % порошка тугоплавкого соединения с 0,1 - 20 об. % Refractory compound powder with 0.1 - 20 vol. % порошка металлического компонента - кремния и/или алюминия, спек измельчают и смешивают с нитридом бора с размером частиц ≅ 7 мкм при следующем соотношении компонентов, об. % Of the powder metal component - silicon and / or aluminum frit is milled and mixed with boron nitride with a particle size ≅ 7 microns with the following ratio of components, vol. % : BN плотных модификаций с размером частиц ≅ 7 мкм - 10 - 80, указанный измельченный спек - 20 - 90, после чего смесь формуют. %: BN dense modifications ≅ particle size 7 microns - 10 - 80, said particulate spec - 20 - 90, after which the mixture was molded.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют тугоплавкое соединение общей формулы 2. The method of claim. 1, characterized in that the refractory compound of general formula
MeAx, MeAx,
где Me - переходный металл из группы: Ti, Ta, Zr, Hf, V, Nb; where Me - a transition metal from the group: Ti, Ta, Zr, Hf, V, Nb;
A - C и/или N или B; A - C and / or N or B; X ≅ 0,93. X ≅ 0,93.
SU4027686 1976-12-21 1986-06-23 Method of manufacturing ceramics for cutting tools RU2011649C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP76154570 1976-12-21
JP15457076A JPS573631B2 (en) 1976-12-21 1976-12-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2011649C1 true RU2011649C1 (en) 1994-04-30

Family

ID=15587112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4027686 RU2011649C1 (en) 1976-12-21 1986-06-23 Method of manufacturing ceramics for cutting tools

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JPS573631B2 (en)
RU (1) RU2011649C1 (en)
SU (1) SU1308193A3 (en)
ZA (1) ZA7707432B (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013170083A1 (en) * 2012-05-11 2013-11-14 Ulterra Drilling Technologies, L.P. Diamond cutting elements for drill bits seeded with hcp crystalline material
RU2524061C1 (en) * 2013-04-04 2014-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method of producing composite ceramic material
EP2108632B1 (en) * 2007-01-30 2017-05-10 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Sintered composite material
US10180032B2 (en) 2012-05-11 2019-01-15 Ulterra Drilling Technologies, L.P. Diamond cutting elements for drill bits seeded with HCP crystalline material

Families Citing this family (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6246510B2 (en) * 1977-09-21 1987-10-02 Sumitomo Electric Industries
JPS6119591B2 (en) * 1978-10-31 1986-05-17 Mitsubishi Metal Corp
JPS6114110B2 (en) * 1978-11-06 1986-04-17 Mitsubishi Metal Corp
JPS62877B2 (en) * 1978-11-06 1987-01-09 Mitsubishi Metal Corp
JPS6119588B2 (en) * 1978-12-09 1986-05-17 Mitsubishi Metal Corp
JPS6119589B2 (en) * 1978-12-09 1986-05-17 Mitsubishi Metal Corp
JPS6039739B2 (en) * 1979-01-13 1985-09-07 Ngk Spark Plug Co
JPS627259B2 (en) * 1979-02-26 1987-02-16 Sumitomo Electric Industries
GB2048956B (en) * 1979-03-29 1983-02-16 Sumitomo Electric Industries Sintered compact for a machining tool
JPS6053721B2 (en) * 1979-06-18 1985-11-27 Mitsubishi Metal Corp
JPS6251911B2 (en) * 1979-06-28 1987-11-02 Sumitomo Electric Industries
JPS6035979B2 (en) * 1979-08-16 1985-08-17 Toshiba Tungaloy Co Ltd
JPS6159392B2 (en) * 1979-08-27 1986-12-16 Sumitomo Electric Industries
JPS6034619B2 (en) * 1979-10-02 1985-08-09 Toshiba Tungaloy Co Ltd
JPS6014826B2 (en) * 1979-11-08 1985-04-16 Toshiba Tungaloy Co Ltd
JPS6125762B2 (en) * 1979-11-13 1986-06-17 Toshiba Tungaloy Co Ltd
JPS5856018B2 (en) * 1979-11-30 1983-12-13 Nippon Oils & Fats Co Ltd
JPS6334218B2 (en) * 1981-03-05 1988-07-08 Toshiba Tungaloy Co Ltd
JPS601389B2 (en) * 1981-03-09 1985-01-14 Mitsubishi Metal Corp
JPS601390B2 (en) * 1981-06-29 1985-01-14 Mitsubishi Metal Corp
JPS6225630B2 (en) * 1981-10-02 1987-06-04 Mitsubishi Metal Corp
JPS6020456B2 (en) * 1981-10-06 1985-05-22 Mitsubishi Metal Corp
JPS6020457B2 (en) * 1981-10-06 1985-05-22 Mitsubishi Metal Corp
JPS6020458B2 (en) * 1981-10-07 1985-05-22 Mitsubishi Metal Corp
JPS602379B2 (en) * 1981-12-25 1985-01-21 Mitsubishi Metal Corp
JPS602378B2 (en) * 1981-12-25 1985-01-21 Mitsubishi Metal Corp
JPS605666B2 (en) * 1982-03-23 1985-02-13 Mitsubishi Metal Corp
JPS607022B2 (en) * 1982-08-31 1985-02-21 Mitsubishi Metal Corp
JPS6184303A (en) * 1984-09-28 1986-04-28 Ishizuka Kenkyusho:Kk Manufacture of composite sintered body
JPS6260201B2 (en) * 1984-11-21 1987-12-15 Sumitomo Electric Industries
JPS6056783B2 (en) * 1984-12-25 1985-12-11 Mitsubishi Metal Corp
JPH0621315B2 (en) * 1986-01-06 1994-03-23 住友電気工業株式会社 cBN sintered body and manufacturing method thereof
JPH08732B2 (en) * 1987-01-16 1996-01-10 三菱マテリアル株式会社 Method for producing cubic boron nitride based ultra-high-pressure sintered body for a cutting tool
JPH0261507U (en) * 1988-10-25 1990-05-08
JPH0694580B2 (en) * 1988-12-14 1994-11-24 住友電気工業株式会社 High-precision machining tool for the sintered body
US5041399A (en) * 1989-03-07 1991-08-20 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Hard sintered body for tools
EP0695731B1 (en) 1994-08-01 2000-11-08 Sumitomo Electric Industries, Limited Super hard composite material for tools
US5700551A (en) * 1994-09-16 1997-12-23 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Layered film made of ultrafine particles and a hard composite material for tools possessing the film
JP3866305B2 (en) 1994-10-27 2007-01-10 住友電工ハードメタル株式会社 Composite high hardness material for tools
JPH10114575A (en) * 1996-10-04 1998-05-06 Sumitomo Electric Ind Ltd High hardness sintered compact for tool
IL140024D0 (en) 1999-12-03 2002-02-10 Sumitomo Electric Industries Coated pcbn cutting tools
JP5100927B2 (en) 2001-01-30 2012-12-19 昭和電工株式会社 Method for producing cubic boron nitride sintered body
JP4160898B2 (en) 2003-12-25 2008-10-08 住友電工ハードメタル株式会社 High strength and high thermal conductivity cubic boron nitride sintered body
WO2005066381A1 (en) 2004-01-08 2005-07-21 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Cubic boron nitride sintered compact
WO2006046125A1 (en) * 2004-10-29 2006-05-04 Element Six (Production) (Pty) Ltd. Cubic boron nitride compact
US7758976B2 (en) 2005-10-04 2010-07-20 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. cBN sintered body for high surface integrity machining and cBN sintered body cutting tool
CA2571470C (en) 2005-11-18 2013-02-05 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Cbn sintered body for high surface integrity machining, cbn sintered body cutting tool, and cutting method using the same
KR101252332B1 (en) 2006-06-12 2013-04-08 스미또모 덴꼬오 하드메탈 가부시끼가이샤 Composite sintered body
JP5126702B1 (en) 2011-09-12 2013-01-23 三菱マテリアル株式会社 Cutting tool made of cubic boron nitride based sintered material
JP5305056B1 (en) 2012-05-16 2013-10-02 三菱マテリアル株式会社 Cutting tool made of cubic boron nitride based sintered body
EP3061738B1 (en) 2013-10-22 2018-09-26 Tungaloy Corporation Cubic boron nitride sintered body and coated cubic boron nitride sintered body

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2108632B1 (en) * 2007-01-30 2017-05-10 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Sintered composite material
WO2013170083A1 (en) * 2012-05-11 2013-11-14 Ulterra Drilling Technologies, L.P. Diamond cutting elements for drill bits seeded with hcp crystalline material
US10180032B2 (en) 2012-05-11 2019-01-15 Ulterra Drilling Technologies, L.P. Diamond cutting elements for drill bits seeded with HCP crystalline material
RU2524061C1 (en) * 2013-04-04 2014-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method of producing composite ceramic material

Also Published As

Publication number Publication date
JPS573631B2 (en) 1982-01-22
SU1308193A3 (en) 1987-04-30
ZA7707432B (en) 1979-02-28
JPS5377811A (en) 1978-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5151107A (en) Cemented and cemented/sintered superabrasive polycrystalline bodies and methods of manufacture thereof
KR101226376B1 (en) Cubic boron nitride compact
KR100380510B1 (en) Supported polycrystalline compacts having improved physical properties and method for making same
US4229186A (en) Abrasive bodies
CA1074131A (en) Abrasive bodies
CA1136429A (en) Abrasive compacts
KR100371979B1 (en) Abrasive tool, dressing tool and method of manufacturing the dressing tool
US5510193A (en) Supported polycrystalline diamond compact having a cubic boron nitride interlayer for improved physical properties
US4241135A (en) Polycrystalline diamond body/silicon carbide substrate composite
EP0354043A2 (en) Thermally stable diamond abrasive compact body
US20090095538A1 (en) Polycrystalline Diamond Composite Constructions Comprising Thermally Stable Diamond Volume
EP0223585B1 (en) A hard sintered compact for a tool
JP2672136B2 (en) Diamond compact
CA2124393C (en) Method of making an abrasive compact
EP0774527A2 (en) Superhard composite member and method of manufacturing the same
EP0169081A2 (en) Composite polycristalline diamond
EP0503974B1 (en) Multigrain abrasive particles
CA2124394C (en) Method of making an abrasive compact
US4798026A (en) Thermostable abrasive diamond-containing product
EP0479214B1 (en) Wear resistant ceramic with a high alpha-content silicon nitride phase
EP1330323B1 (en) A method of making a composite abrasive compact
US4985051A (en) Diamond compacts
EP0191067B1 (en) Diamond compacts and process for making same
JP2857626B2 (en) High fracture toughness of the self-reinforced silicon nitride ceramic and its manufacturing method
US3871840A (en) Abrasive particles encapsulated with a metal envelope of allotriomorphic dentrites