SE415882B - Hardmetallkompositkropp, i synnerhet for slip- eller skerverktyg, innefattande kristaller av kubisk bornitrid och hardmetallmaterial samt forfarande for framstellning av kompositkroppen - Google Patents

Hardmetallkompositkropp, i synnerhet for slip- eller skerverktyg, innefattande kristaller av kubisk bornitrid och hardmetallmaterial samt forfarande for framstellning av kompositkroppen

Info

Publication number
SE415882B
SE415882B SE7208677A SE867772A SE415882B SE 415882 B SE415882 B SE 415882B SE 7208677 A SE7208677 A SE 7208677A SE 867772 A SE867772 A SE 867772A SE 415882 B SE415882 B SE 415882B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
boron nitride
cubic boron
cemented carbide
carbide
crystals
Prior art date
Application number
SE7208677A
Other languages
English (en)
Inventor
Jr R H Wentorf
W A Rocco
Original Assignee
Gen Electric
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
Application filed by Gen Electric filed Critical Gen Electric
Publication of SE415882B publication Critical patent/SE415882B/sv

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B27/00Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/148Composition of the cutting inserts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/28Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass cutting tools
    • B23P15/30Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass cutting tools lathes or like tools
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/04Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic
    • B24D3/06Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic metallic or mixture of metals with ceramic materials, e.g. hard metals, "cermets", cements
    • B24D3/08Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic metallic or mixture of metals with ceramic materials, e.g. hard metals, "cermets", cements for close-grained structure, e.g. using metal with low melting point
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/583Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on boron nitride
    • C04B35/5831Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on boron nitride based on cubic boron nitrides or Wurtzitic boron nitrides, including crystal structure transformation of powder
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64Burning or sintering processes
    • C04B35/645Pressure sintering
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567Treatment time

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Description

7208677-0 2 ningen av presskroppen. En speciell egenskap hos dessa legeringar vid användning såsom bindemedel erhålles vid framställning av presskroppar av kubisk bornitrid med kristallstorlek av exempelvis mindre än 30/Lm.
Om kristaller av kubisk bornitrid med storlek överstigande 80rum såsom största dimension är godtagbara, kan man enligt uppfin- ningen genomföra högtrycksprocesser, varvid de i det föregående an- givna aluminiumlegeringarna icke behöver användas såsom bindemedel.
Kombinationer av kristaller av kubisk bornitrid, karbidpulver och diamantkristaller har även med gott resultat använts för framställ- ning av användbara presskroppar. Kompositkroppar, i vilka ett skikt av kristaller av kubisk bornitrid har bundits till ytan av en hârdmetall- skiva, har även framställts, varvid skiktet av kubisk bornitrid har visat sig vara i huvudsak fritt från hálrum. in Uppfinningen klargöres i det följande närmare under hänvisning till bifogade ritning.
Pâ figur l visas ett exempel på en för högt tryck och hög tem- peratur avsedd anordning som är lämplig för genomförande av uppfin- ningen.
Figur 2 visar en sektion genom en form av en chargeenhet av- sedd för användning i anordningen enligt figur l vid genomförande av uppfinningen.
Figur 3 är en tredimensionell vy som visar en kompositskärplatta av kubisk bornitrid för maskinbearbetning. _ Figur 4 är en sektion genom skärplattan enligt figur 3 längs linjen XX eller linjen YY.
Figur 5 och 6 är tredimensionella vyer av kompositskärplattor av kubisk bornitrid/hårdmetall framställda enligt uppfinningen.
Figur 7 är en sektion som visar en kombination av infodring och beskickningsenhet för framställning av föremål enligt figurerna 3, 5 och 6.
Figur 8 visar en sektion genom en annan utföringsform av en beskickningsenhet för användning i anordningen enligt figur 1 vid genomförande av förfarandet enligt uppfinningen.
Figur 9 är en annan tredimensionell vy som visar en komposit- skärplatta innehållande kubisk bornitrid.
Figur 10 är ytterligare en sektion utefter linjen XX eller YY genom skärplattan enligt figur 9.
Figur ll är en sektion som visar en kombination av infodring och beskickningsenhet för framställning av föremålen enligt figurerna 9, 5 och 6.
En föredragen utföringsform av en anordning för högt tryck och hög temperatur, i vilken kompositskärplattor enligt uppfinningen kan framställas, beskrives i den amerikanska patentskriften 2.941.248 7208677-'0 3 (vilken är avsedd att utgöra en del av föreliggande beskrivning) och visas skissartad på figur 1. Reaktionskärlsutformningar som är använd- bara vid genomförandet av uppfinningen beskrives i den amerikanska patentskriften (A.f.s. p.ans. 144, 2 januari 1970), som är avsedd att utgöra en del av föreliggande beskrivning.
Anordningen lO innefattar ett par tryckstämplar ll och ll' av hàrdmetall samt en mellanliggande bält- eller matrisdel 12 av samma slags material. Matrisdelen 12 är försedd med en öppning 13, i vilken finnes anordnat ett reaktionskärl 14. Mellan tryckstämpeln ll och matrisen 12 samt mellan tryckstämpeln ll' och matrisen 12 finnes en packnings-isoleringsenhet 15, l5', vilken i vardera fallet innefattar ett par värmeisolerande och elektriskt isolerande pryofyllitdelar 16 och 17 samt en mellanliggande metallpackning 18.
Reaktionskärlet 14 innehåller enligt en föredragen utförings- form en ihålig saltcylinder 19. Cylindern l9 kan vara utförd av annat material, exempelvis talk, som a) icke omvandlas under inverkan av högt tryck och hög temperatur vid processen till ett starkare, styvare tillstånd (exempelvis genom fasomvandlingar och/eller sammanpressning), och b) är i huvudsak fritt från volymdiskontinuiteter under inverkan av hög temperatur och högt tryck av exempelvis det slag som förekom- mer i pyrofyllit och porös aluminiumoxid. Material som uppfyller de krav som anges 1 den amerikanska patentskriften 3.030.662 ( spalt l, rad 59 - spalt 2, rad 2, vilket är avsett att utgöra en del av före- liggande beskrivning) är användbara för framställning av cylinder 19.
Konoentriskt i och intill cylindern l9 är anordnat ett elek- triskt motständsupphettningsrör 29 av grafit. I grafitupphettnings- röret 20 finnes i sin tur koncentriskt anordnad den oylindriska salt- infodringen 21. Ändarna av infodringen 21 är försedda med saltpluggar 22, 22', anordnade vid den övre respektive undre änden. Såsom beskri« ves i det följande, kan infodringen 21 ha en cylindrisk ihålig kärna avsedd att mottaga en stor beskickningsenhet innehållande suhenheter, eller också kan infodringen utgöras av en serie formenheter som är an- ordnade i en stapel för framställning av ett flertal komposit-verk- tygsinsatser, exempelvis såsom visas på figurerna 5, 5 och 6.
Elektriskt ledande metalländskivor 25 och 25' användes vid vardera änden av cylindern 19 för att åstadkomma elektrisk anslutning till grafitupphettningsröret 20. Invid varje skiva 25, 23' finnes n en ändlocksenhet 24 och 24', vilka var och en innefattar en pyrofyllit- plugg eller -skiva 25, som omges av en elektriskt ledande ring 2(.
Arbetsmetoder för samtidig inverkan av såväl högt tryck som hög temperatur i denna anordning är välkända för faokmannen. Beskriv~ * 7208677-6 ningen i det föregående hänför sig enbart till en typ av anordning för högt tryck och hög temperatur. Olika andra slags anordningar kan användas för att åstadkomma erforderligt tryck och erforderlig tempe- ratur enligt uppfinningen. ' Pa figur 2 visas ett arrangemang för framställning av ett flertal skiv- eller tablettformade kompositkroppar (hârdmetallunderlag med ett skikt av sintrad kubisk bornitrid bildat på underlaget) med användning av aluminiumlegering såsom bindemedel. Chargeenheten 30 (vilken icke visas i samma skala) passar in i utrymmet 31 i anord- I ningen på figur 1. _ Chargeenheten 30 utgöres av en cylindrisk hylsa 32 av höljes- metall, som kan utgöras av zirkonium, titan, tantal, volfram eller molybden. I den cylindriska hylsan 32 av höljesmetall finnes anordnade ett antal subenheter som åtskiljes av pluggar 33 av samma slags ma- terial som cylindern l9, exempelvis hexagonal bornitrid eller NaCl, som förblir i huvudsak oförändrat under genomförande av processen och underlättar åtskiljandet av subenheterna efter processen. Varje subenhet är innesluten 1 en bägarformad del 34 med ändlockskivor 34a utförda av nagot av de material som kan användas till hylsan 32, företrädesvis zirkonium eller titan. I varje subenhet är en massa 36 av finfördelade (mindre än ca. 30,Mm) kristaller av kubisk bornitrid anordnad mellan en massa 37 och ett par metallskivor, en skiva 38 av aluminium och en skiva 39 av legeringsmetall, som kan utgöras av nickel, kobolt, mangan, järn, vanadin och krom. De inbördes lägena av skivorna 38 och 39 är icke av kritisk betydelse förutsatt att bild- ning av aluminiumlegering äger rum. Massan 37 kan utgöras av hârdmetall (sintrad karbid) eller av sintringsbart karbidpulver, varvid sintring- en äger rum under konsolideringen av den kubiska bornitriden. Mängden aluminium som användes 1 förhållande till mängden legeringsmetall är icke av kritisk betydelse och kan variera från ca. lika stora vikt- delar till ca. l del aluminium per lO delar legeringsmetall.
Vid framställning av skärplattor med denna utföringsform an- ordnas chargeenheten 3041 anordningen 10, tryck pâlägges och systemet upphettas därefter. Den använda temperaturen ligger inom intervallet ca. 1300-160000 under en tidrymd överstigande ca. 3 minuter, varvid systemet samtidigt utsättes för mycket högt tryck, exempelvis av storleksordningen 55 kilobar, för att säkerställa att man upprätthål- ler betingelser vid vilka den kubiska bornitriden i systemet är termo- dynamiskt stabil. Vid l300°C bör minimitrycket vara ca. 40 kilobar och vid l600°C bör minimitrycket vara ca. 50 kilobar. Vid de tempera- 'turer som användes smältes sintringsmedlvt i massan 37, så att kobolt, 7208677-0 s nickel eller Järn (beroende på den speciella karbidsammansättningen) göres tillgängligt för vandring från massan 37 in i massan 56, i vil- ken metallen legeras med den smälta aluminiumlegeringen, som bildas av skivorna 38 och 39 samt genom reaktion i den kubiska bornitriden. Det på detta sätt bildade metallmaterialet verkar såsom effektivt binde- medel för kristallerna av kubisk bornitrid nära gränsytan mellan mas- sorna 37 och 56 för bindning av dessa kristaller till varandra och till hardmetallen. Resten av kristallerna i massan av kubisk bornitrid bindes samman av det metallmaterial som bildas genom legering av ski- vorna 58 och 39 samt genom reaktion av denna legering med den kubiska bornitriden. _ Mängden aluminium i utgångsmaterialet kan variera från ca. l till ca. 40 vikt-% av mängden kubisk bornitrid och mängden legerings- metall (nickel, kobolt, mangan, Järn, vanadin och krom) kan variera från ca. 2 till ca. 100 vikt-% av mängden kubisk bornitrid. Mängden av dessa legeringsmetaller som kvarstannar i den konsoliderade kubis- ka bornitriden såsom grundmassematerial varierar beroende på trycket och den tidrymd under vilken högt tryck och hög temperatur bringas att inverka. I många fall är mängden aluminium plus legeringsmetall~ atomer 1 den sammanpressade kubiska bornitriden mer än ca. 1 vikt-% av mängden kubisk bornitrid.
Förformade aluminiumlegeringar kan givetvis användas i stället för separata skivor för legering in situ.
Efter avslutande av den vid hög temperatur och högt tryck genomförda processen sänkas först temperaturen och därefter trycket.
Efter tillvaratagande av de såsom skärplattor användbara massorna är den skyddande höljesmetallen kraftigt bunden till dessas ytterytor.
Blottläggning av de önskade ytorna nos kompositskärplattorna åstad- kommas enklast genom bortslipning av den skyddande höljcsmetallen.
Vid användning av aluminiumlcgcrlng såsom bindemedel såsom be" skrivits i det föregående har man med gott resultat framställt en mångfald kompositkroppar av kubisk bornitrid och hårdmetall med an- vändning av kristaller av kubisk bornitrid med en storlek av l«lO}nn.
Dessa presskroppar har väsentligt överlägsna nötningsegenskapcr Jäm- fört med hàrdmetallkroppar. Presskroppar av kubisk bornitrid (som icke är bundna till underlag av hårdmetall) har även framställts av kristaller av kubisk bornitrid inom detta storleksintervall med an- vändning av subenheter, i vilka någon massa 57 icke användes.
Vid många av de i det följande angivna exemplen, som avser denna utföringsform, bildas ett ringa överskott av aluminiumlegcring, som återstår sedan infiltreringen mellan kristallerna av kubisk bor- vzoesvvfo 6 nitrid avslutats. Detta ringa överskott kan legeras med bägaren 34 eller med en del av hårdmetallmassan 36.
Sedan temperaturen och trycket sänkts, avlägsnas kompositkrop- parna och kan därefter slipas till form för användning till skärverk- tva.
När en polerad yta av en sådan kropp undersökes under mikroskop kan man iakttaga ett flertal fina partiklar av kubisk bornitrid, vilka är tätt anslutna till varandra med de små mellanrummen mellan kristal- lerna fyllda med en andra fas, som synes vara metallisk. Sålunda iakt- togs repor på den polerade ytan till skillnad från strängar av hål från fragment av kubisk bornitrid som plockats ut, såsom hade iaktta- gits på polerade ytor av presskroppar framställda med användning av andra aktiva metaller såsom bindemedel. 7 Penetrering mellan och bindning av kristallerna av kubisk bor- nitrid genom bindemedlet är mycket god i kompositkroppar och press- kroppar av kubisk bornitrid framställda enligt uppfinningen. Karak- täristiska röntgendiffraktionsdiagram erhålles för varje speciellt legeringssystem (aluminium plus någon av de angivna legeringsmetaller- na). Dessa diffraktionsdiagram har visat förekomsten av kubisk bor- nitrid, AlN och ytterligare oidentifierbara faser. Elektronstràle- mikrosondprovning av kompositkroppar och presskroppar av kubisk bor- nitrid framställda med aluminium ooh nickel såsom källa för binde- medlet visar att såväl Al som Ni förefinnes i mellanrummen.
De finfördelade kristallerna av kubisk bornitrid framställes företrädesvis genom strålmalning (jet-milling) av större korn av kubisk bornitrid. Före införingen av dessa i reaktionskärlet upphettas lämpligen de fina kristallerna av kubisk bornitrid (900°C, l timme) i ammoniak för ytterligare rengöring av ytan av kristallerna.
Vissa kompositkroppar av kubisk bornitrid och hårdmetall fram- ställda enligt uppfinningen har formats till verktyg (kvadratisk yta, ca. 6,1 mm kantlängd) och använts för skärning av "lnconel 718", som är en nickelbaserad varmhållfast legering. Ett typiskt Ni-Al-bundet venctyg skulle ha haft ett ytskikt av bunden kubisk bornitrid med en tjocklek varierande från 0,76 till 0,25 mm kraftigt bundet till ett hárdmetallunderlagsblock (exempelvis hårdmetall "grade 883 Carboloy") med en tjocklek av ca. 3,05 mm. Nötningen av sådana verktyg var all- mänt väsentligt mindre än den nötning som erhölls vid användning av verktyg av "grade 883 Carboloy" under samma betingelser.
Ett antal kompositkroppar framställda enligt denna utförings- form underkastades nötningsprovning, varvid en stång med tjockleken '3,l5 mm av "René 4I'(en nickelbascrad varmnållfast legering), som '720867?-Û 7 roterade med en hastighet av 200 varv/minut, pressades mot skiktet av kubisk bornitrid pà den provade kompositkroppcn med en kraft av 56 kp under 5 minuters tid. Djupet av nötningsspåret pà presskroppen uppmättes därefter. Vid vart och ett av de i det följande angivna exemplen var arrangemanget som användes i huvudsak detsamma som för en på figur 2 visad subenhet. Den skyddande bägare (eller hylsa) som användes i varje fall hade en diameter av 6,4 mm. Om icke annat an- gives i exemplen, var hela mängden kubisk bornitrid strålmald (största korndimension l-l0ÅLm). Den i exemplen 2 och 6 använda kubiska bor- nitriden hade värmebehandlats i NH före beskickningen. I varje exem- pel användes en försíntrad hârdmetallskiva (hårdmetall"8S5 grade Carboloy") såsom underlagsblock i presskroppen.) Exempel 1.
En bägare av zirkonium fylldes med en försintrad hârdmetall- skiva (tjocklek 1,27 mm), kom av klinisk bernltrld (o,o5o g), Al-skive (0,0l0 g) och Co-skiva (0,034 m). Enheten undcrkastadcs samtidigt inverkan av ett tryck av 54 kb och en temperatur av 155000 under 61 minuters tid. Bindningen av den kubiska bornitriden till hàrdmetal- len och bindningen av kornen av kubisk bornitrid med metallgrundmassan var god. Den konsoliderade delen av kubisk bornitrid kunde poleras väl.
Nötningsprovning gav ett spârdjup av 0,054 mm. gšempel 2.
En Mo-hylsa (tjocklek 0,051 mm) med Mo-ändskivor (tjocklek 0,051. mm) beskickades med en för-sinnen kerbicskive (njcekiek 1,27 mm), korn av kublsk bornitrid (0,065 g), Al-skiva (0,0l0 g) och ett skikt av en blandning av pulver av Co (0,0l5 g) och Al (0,004 g). Enheten underkastades samtidigt inverkan av ett tryck av 56 kb och en tempe- ratur av l500°C under 65 minuters tid. God bindning av den kubiska bornitriden till hàrdmetallen och till metallgrundmassan erhölls.
Den kubiska bornitriden 1 metallgrundmassan uppvisade en tätpackad mikrostruktur. Nötningsprovning gav ett nötningsspårdjup av 0,025 mm.
En bägare av Zr beskickades med en försintrad hårdmetallplugg (tjocklek l,27 mm), korn av kubisk bornitrid (0,060 g) och en bland- ning av grovt pulver av Al (0,0l0 g) och Mn (0,04O g). Enheten ut- sattes samtidigt för ett tryck av 55 kb och en temperatur av 155000 under 60 minuters tid. Bindningen av den kubiska bornitriden till hårdmetallen och till metallgrundmassan var god. Presskroppdelen av kubisk bornitrid i kompositkroppen kunde poleras väl. Nötningsprovning gav ett nötningsspârdjup av 0,012? mm. . 7208677-o Exempel 4.
En Mo-bägare beskickades med en försintrad hårdmctallplugg (tjocklek 1,27 mm), finkornig kubisk bornitrid (0,060 g), en Al-skiva (0,005 g) och en blandning av pulver av V (0,0l0 g) och Al (0,0l0 g).
De iakttagna egenskaperna hos kompositkroppen och presskroppsdelen av kubisk bornitrid var lika de nos produkten enligt exempel iakttagna.
Nötningsspårdjupet uppgick till 0,039 mm.
Exempel 5.
En Zr-bägare (tjocklek 0,051 mm) beskickades med en hårdmetall- skiva (tjocklek 5,08 mm), en skiva av 90 Fe 10 A1 (tjocklek 0,20 mm x diameter 6,25 mm, vikt 0,025 g) och korn av kubisk bornitrid (korn- storlek 0,149/0,125 mm, 0,093 g). Metall-legeringsskivan anordnades vid ytan av hàrdmetallen i kontakt med såväl hàrdmetallen som den kubiska bornitriden. Denna enhet utsattes samtidigt för 55 kb tryck och en temperatur av l500°C under 60 minuters tid. Den på detta sätt framställda kompositkroppen undersöktes, och det visade sig att avse- värd direkt bindning mellan korn av kubisk bornitrid och mellan korn av kubisk bornitrid samt hàrdmetall hade erhållits.
Exempel 6.
En Mo-bägare beskickades med en hårdmetallskiva (tjocklek 1,27 mm), kubisk bornitrid (0,080 g, l-20/um), en Al-skiva (0,0l5 g) och spän av "Inconel 718" (0,0}5 g). Inconel 718 har följande samman- sättning i vikt-p: 52,5 % Ni 0,6 % Al 0,2 91% Mu 19 96 cr '18 96 Fe 3 76 Mo 5,2 9% Nu 0,8 'få fri Enheten underkastades samtidigt ett tryck av SH kb och en temperatur av 150000 under 60 minuters tid. God bindning hade erhållits mellan den kubiska bornitriden och hårdmetallen. Massan av kubisk bornitrid var mycket tät och innehöll mycket ringa mängd grundmassemctnil. Denna metallgrundmassa var mycket väl bunden till kornen av kubisk bornitrid.
Nötningsprovning gav ett nötningsspârdjup av 0,018 mm.
Exempel 7.
En Zr-bägare beskickades med en försintrad skiva (tjocklek 1,27 mm)-och en blandning (0,065 g) av korn av kubisk bornitrid plus "grade 55A Carboloy" (lå % Co, 8? % WC) karbidpulver (0,052 g) och Al-pulver (0,003 g). Enheten utsattes samtidigt för 55 kb tryck och en temperatur av l500°C under 50 minuters tid. En viss grad av samman- sintring av kornen av kubisk bornitrid erhölls och god bindning iakt- togs mellan kornen av kubisk bornitrid samt såväl den försintrade ski- 9 7208677-0 van som metallgrundmassan. Nötningsprovning gav ett nötningsspårdjup av 0,0089 mm.
Exempel 8.
En Zr-bägare beskickades med en försintrad karbidskiva (tjock- lek 0,27 mm), ett skikt av "grade 190 Carboloy"-karbidpulver (0,046 g, 25 76 co, 75 % wc), en vxl-skiva (o,o1o g) och kor-n av komm: bonn- trid (0,06O g). Skiktet av karbidpulver anordnades över ytan av den försintrade skivan och Al-skivan anbringades mellan karbidpulverskik- tet och den kubiska bornitriden. Denna enhet underkastades samtidigt inverkan av ett tryck av 57 kb och en temperatur av 155000 under 60 minuters tid. God bindning erhölls mellan den försintrade karbiden och den in situ sintrade karbiden. God bindning iakttogs likaledes mellan den kubiska bornitriden och metallgrundmassan. Ett fåtal större (20-30 m) metallöar iakttogs. Delen av konsoliderad kubisk bornitrid polerades väl. Nötningsprovning gav ett nötningsspàrdjup av 0,0ll5 mm.
Exempel 9.
Man framställde två kompositkroppar för formning till svarv- skärverktyg. I vardera fallet användes det arrangemang som visas för en subenhet på figur 2. En Zr-bägare 34 med en diameter av 8,9 mm och ett lock 34a användes. En hårdmetallskiva (883 grade Carboloy) med tjookleken 2,95 mm användes såsom massa 37 och 0,120 g renad strålmald kubisk bornitrid (l-10 m) användes såsom massa 36. En Al-skiva 38 med en vikt av 0,020 g samt en Ni-skiva 39 med en vikt av 0,066 g användes. Denna enhet utsattes samtidigt för inverkan av ett tryck av 55 kb och en temperatur av 150000 under 60 minuters tid.
Kompositkropparna tillvaratogs, formades till färdigdimensioner (tjock- lek 3,15 mm X 6,1 mm kvadratkantmått) och provades.
För Jämförelse med ett verktyg av "grade 883 Carboloy" användes de bada svarvskärverktygen enligt exempel 9 för skärning av "Inconel 718". Under betingelser som gav ca. 0,3 mm nötning på ett verktyg av "grade 883 Carboloy" uppvisade kompositkroppen av kubisk bornitrid en nötning av endast 0,1 mm på den yta av presskroppen, som hade anlegat mot arbetsstyoket. Den spånbrytande ytan (av kubisk bornitrid) hos kompositkroppen var icke kraftigt sliten med undantag av ett spår mot vilket ytterhörnet av spånet anlåg. Samma typ av nötning uppträdde på samtliga provade verktyg (inklusive verktygen av Carboloy). Före- komsten av denna speciella typ av nötning på alla verktyg var förut~ sebar, eftersom samtliga verktyg hade tillverkats med samma geometris~ ka form. Kompositkropparna av kubisk bornitrid gav bättre resultat än verktygen av "Carboloy", när skärhastigheten höjdes.
Den föredragna direkta bindningen är den bindning, som erhål- Ä7208677~d les in situ mellan det kubiska bornitridmaterialet, som har mycket hög hàllfasthet, och den väsentligt större massan av underliggande styvt underlagsmaterial av hårdmetall. Denna direkta bindning onödig- gör behovet av något mellanliggande bindemedelsskikt mellan press- kropp och underlag, exempelvis såsom skulle erhållas vid hårdlödning eller lödning. Genom att man anordnar ett styvt, icke eftergivande underlagsmaterial i direkt kontakt med den på kubisk bornitrid rika skäreggdelen minskas i hög grad benägenheten till sprickbildning i materialet av kubisk bornitrid, och mindre mängd kubisk bornitrid er- fordras för framställning av ett verktyg.
De kompositskärplattor, som visas på figurerna 5, 5 och 6, framställdes med icke-cylindrisk form, varvid ett hârdmetallunderlag och finkornig kubisk bornitrid förenas i närvaro av en speciell ma- terialkombination, varvid en modifierad utformning av saltinfodringen 21 samt pluggarna 22, 22' erfordrades. Den konstruktion som inpassas i upphettningsröret 20 kan utföras såsom en serie cylindriska block, vilka är staplade på varandra och bildar formar som fylles med reak- tionsbestàndsdelarna. Såsom exempel visas på figur 7 ett saltblock 2la, som är utformat med ett urtag 72, som återger formen av den önskade skärplattan med tillägg för tjockleken av skyddsmetallhöljet 73. Urtaget 72 är infodrat med skyddande höljesmetall 75 (exempelvis zirkonium) såsom visas på figuren och innehåller en förformad hård- metallkropp (eller massa av sintringsbart karbidpulver) 74, en massa av finfördelade kristaller av kubisk bornitrid 76 och skivor (eller pulver) av aluminium och den metall som skall legeras med aluminium.
Täökblook av salt 2lb är försett med urtag för att upptaga ett lock 77 som fullbordar det skyddande metallhöljet, samt företrädesvis ett underlagsblock av sintrad karbid SC för att minska punkteringen av det skyddande metallhöljesskiktet 77. Ett antal sådana samverkande par av saltblock, exempelvis 2la, 2lb kan användas tillsammans med det beskrivna innehållet.
Vid den skärplattekonstruktion 40, som visas på figur 5, är de båda ytorna 41 och Ä2 hos hårdmetalldelen 45 och kompositkroppen Ä4 av kubisk bornitrid utformade med släppning (figur 4) för att under- lätta anbringandet av skäregg av kubisk bornitrid hos kompositkroppen 44 av kubisk bornitrid mot arbetsstycket. a y Vid framställning av de tunna skikten 51, 61 av konsoliderad kubisk bornitrid (ca, 90-97 volym-%) i skärplattekonstruktionerna 52, 62, som visas på figurerna 5 och 6, begränsas skiktet av finkornig x kubisk bornitrid till en maximitjocklek av ca. 1,5 mm och en minimi- 'tjocklek av ca. 0,025 mm, även om det är möjligt att framställa sådana '7208677-0 ll skikt med tjocklek av upp till ca. 2 mm. Avsikten med att göra dessa skikt 51, 61 mycket tunna är att a) utnyttja skikten 51, 61 av kubisk bornitrid såsom spånbrytarytor, b) att göra det lättare att skärpa skärplattorna 52, 62 och c) att spara på använd kubisk bornitrid.
I idealfallet är förhållandet mellan mängderna av skiktet av kubisk bornitrid och hårdmetallen sådant att kanten av kubisk bornitrid slites bort något mindre hastigt än hårdmetalldelen. Om dessa betingelser upprätthålles, kommer en ringa del av skiktet av kubisk bornitrid att kontinuerligt skjuta ut utanför hârdmetallkroppen och ge en skär- egg, och den använda mängden kubisk bornitrid kommer att vara propor- tionell mot verktygets livslängd. , Såsom angivits i det föregående, kan man vid bindning av ku- bisk bornitrid med storlek överstigande SOF m (såsom största dimen- sion) undvara användning av aluminiumlegering såsom bindemedel. I sådant fall är den använda metoden verksam för att ge tillfredsstäl- lande sammanbindning av kristaller av kubisk bornitrid med ett mått av 30/Mm (såsom största dimension) och mindre, förmodligen på grund av den större föroreningshalt som kvarstannar koncentrerad på den större ytterytan av sådana små partiklar. För sådana ändamål, vid vil- ka en storlek hos den kubiska bornitriden överstigande 80p.m är accep- tabel, kan den i det föregående angivna såsom bindemedel använda alu- miniumlegeringen eventuellt utelämnas.
På figur 8 visas ett arrangemang för framställning av ett flertal skiv- eller tablettformade kompositkroppar (hårdmetallunder- lag med ett skikt av sintrad kubisk bornitrid på underlaget) i från- varo av aluminiumlegering såsom bindemedel. Chargeenheten 50(a) visas icke 1 samma skala som anordningen pà figur l men passar in i utrym- met jl 1 denna anordning.
Chargeenheten 30(a) utgöres av en cylindrisk hylsa 32(a) av höljesmetall som kan utgöras av zirkonium, titan, tantal, volfram och molybden. I den cylindriska hylsan 52(a) av höljesmetall finnes an- ordnade ett antal subenheter som skyddas upptill och ncdtill med höljesmetallskivor 53(a) av någon av de i det föregående angivna metallerna som användes för framställning av hylsan 52(a) med de un- dantag som anges i det följande. Varje subenhet som skyddas på detta sätt på alla sidor utgöres av en större massa jH(b) och en mindre massa 36(a). Varje massa 36(a) är helt eller övervägande sammansatt av pulver av kubisk bornitrid (med största dimension överstigande ca. 80mm).
Genom användning av en försintrad hârdmetallskiva såsom massa 34(b) och rena kristaller av kubisk bornitrid större än ca. O,l2§ mm 7208677-0 12 (120 mesh U.S. Sieve) såsom massa 36(a) utan ytterligare tillsatser kan man framställa en enkel slipmedelskropp som beskrives i det föl- jande, varvid delen av kubisk bornitrid är 1 huvudsak fri från hàlrum och är förenad med hårdmetallskivan med en utomordentlig god bindning.
Exempel 10.
I huvudsak ren kubisk bornitrid med kornstorlek av ca. 0,lÄ9 mm (100 mesh) fördelades såsom en massa över en yta av en hårdsintrad karbidskiva framställd av "grade 883 Carboloy(R)"-karbidpulver. Ma- terialkombinationen inneslöts i ett tunt zirkoniumhölje för utestäng- ande av och bortskaffande av syre, Denna enhet omgavs i sin tur med NaCl-element (för'att utfylla volymen 31) i en högtrycksanordning.
Efter ca. 1 timmes tid under inverkan av högt tryck och hög tempe- ratur (55-60 kb och 150000) tillvaratogs en slipmedelskompositkropp.
Delen av kubisk bornitrid visade sig vara i huvudsak fri från hålrum, och en utomordentligt god bindning visade sig förefinnas mellan hård- metallen och intilliggande kubisk bornitrid.
Kompositkroppen enligt exempel 10 undersöktes och det visade sig att den i huvudsak fullständiga friheten från hàlrum i massan av kubisk bornitrid (99 volym-% kubisk bornitrid) hade âstadkommits genom ett flertal mekanismer: a) inträngning av zirkoniummetall (fràn höljet) till ett ringa djup, exempelvis 0,2 mm; b) krossning av kornen av kubisk bornitrid (vilka därefter kan konsolideras); c) inträngning av karbidmaterial mellan kornen av kubisk bor- nitrid under högtemperaturbehandlingen (när karbidmaterialet förelag; 1 plastiskc tillstånd) och _ d) direkt bindning mellan kornen av kubisk bornitrid.
- Kornen av kubisk bornitrid hade stor kontaktyta med varandra och syntes delvis ha deformerats plastiskt för att anpassas i form till varandra. _ För att man skall bibehålla fördelarna med en mekaniskt insta- bil utformning av chargeenheten utföres skivorna 37(a) av samma ma- terial som cylindern l9, exempelvis NaCl, hexagonal bornitrid, för att ge den erfordefiiga "utfyllande" verkan och utfylla den minskade volymen i varje subenhet under processen.
Vid de angivna utföringsformerna av uppfinningen kan sintrings- bart karbidpulver, såsom anges i det följande, användas i stället för den försintrade karbiden såsom massa }4(b). I sådant fall äger sintring av karbidpulvret rum in situ.
Den direkta bindning som åstadkommas mellan det kubiska borni- '7208677-0 15 tridmaterialet med mycket hög hállfasthet och den väsentligt större massan av underliggande, styvt karbidunderlagsmaterial onödiggör an- vändning av ett mellanliggande bindemedelsskikty exempelvis påfört genom hårdlödning eller lödning. Genom att man använder ett styvt, icke eftergivande underlagsmaterial i direkt kontakt med den på kubisk bornitrid rika skäreggdelen minskas benägenheten till sprickbildning 1 materialet av kubisk bornitrid under användningen av skärplattan.
Vid användning av utföringsformen med aluminiumlegering såsom bindemedel eller utföringsformen utan sådant bindemedel har komposite kroppar framställda enligt uppfinningen i vissa fall oavsiktligt brutits sönder under trycksänkningen i reaktionskärlet för tillvara- tagande av produkten. Denna typ av brott äger rum i en riktning, som är i huvudsak vinkelrät mot den vertikala axeln i chargeenheten.
Ifråga om kompositkroppar framställda med subenheter enligt figur 2 och figur 8 ligger gränsytan mellan den kubiska bornitriden och hård- metallen 1 samma riktning. Den höga kvaliteten av bindningen vid denna gränsyta framgår av det förhållandet, att brott vanligen äger rum genom skiktet av kubisk bornitrid. Endast sällan äger brott rum vid gränsytan, och i dessa fall var brottytan oregelbunden samt passerade genom den kubiska bornitriden och hàrdmetallen likaväl som utefter gränsytan. Gränsytan är sålunda i allmänhet starkare än brottgränsen för kristallerna av kubisk bornitrid.
Mikroskopisk undersökning (30OX) av polerade eggar av komposit- kroppar formade till skärplattor enligt de angivna utföringsformerna har visat skälet till denna ovanligt starka bindning vid gränsytan.
Vid "god bindning" synes kornen av kubisk bornitrid vid gränsytan (vid förstoringsgraden 3OOX) antingen stå i direkt kontakt med den sintrade karbiden eller också synes ett tunt reaktionsskikt vara an- bringat mellan kornen av kubisk bornitrid och den sintrade karbiden.
Heáætionsskikten har mindre tjocklek än lO;1m, vilket visar att i samtliga fall en minimal sönderdelning av och angrepp på hàrdmetall- strukturen äger rum. Gränsytan är fri från hålrum och är oregelbunden i mikrometerskala (1-100/um) beroende på att kubisk bornitrid pressats in i hårdmetallen och/eller att plastiskt deformerad hárdmetall rört sig in i mellanrum mellan intilliggande kristaller av kubisk bornitrid.
Denna typ och kvalitet sammanlasta gränsytor kan icke erhållas genom hårdlödning av en i förväg framställd presskropp av kubisk bornitrid till en hårdmetallskiva.
Framställningen av presskroppar av kubisk bornitrid för använd- ning såsom slipmedelselement i verktyg för skärande och slipande be- 'arbetning anges i de i det föregående angivna amerikanska patentskrif- -72Q8677'Û terna. Efter framställningen fästes presskroppen till något slags underlag. Dessa patentskrifter innehåller icke några uppgifter som skulle kunna leda en fackman till att framställa en kompositskär- platta i vilken presskroppen av kubisk bornitrid vid framställningen samtidigt förenas med en underlagsmassa av hàrdmetall i enlighet med uppfinningen utan användning av tillsatsmaterial.
Förutom den typ av kompositkropp, som beskrivits i det före- gående, i vilken en massa av kristaller av kubisk bornitrid bäres på och bindes till en förformad hárdmetallmassa, kan två andra typer av kompositkroppar framställas. Dessa båda typer av kompositkroppar har' en förhållandevis likformig fördelning av hårdmetall i en massa av slipmedelskorn. I den andra typen av kompositkroppar utgöres slip- medelskornen av korn av kubisk bornitrid, och 1 den tredje typen av kompositkroppar utgöres slipmedelskornen av en blandning av korn av kubisk bornitrid och diamantkorn.
Exempel ll. e En blandning av 94 volym-% korn av kubisk bornitrid samt 6 volym-% karbidpulver "Carboloy grade 883" (6 % Co, 94 % WC) inne- slöts i ett tunt Zr-hölje (för uteslutande och avlägsnande av syre).
Denna enhet infördes i en anordning för högt tryck och hög temperatur av det slag som beskrives i exempel 10. Blandningen utsattes för ett tryck av ca. 55 kb och en temperatur av l500°C under ca. 60 minuters tid. Míkroskopisk undersökning av polerade ytor av den erhållna kom- positkroppen visade att den sintrade karbiden hade rört sig in i de .flesta mycket små hålrummen mellan kornen av kubisk bornitrid. Även om direkt bindning mellan kornen av kubisk bornitrid icke erhölls i större skala vid denna typ av kompositkropp var bindningen mellan kubisk bornitrid och metall (karbid) mycket god. En brottyta hos kom- ypositkroppen visade mycket få ställen vid vilka ett korn av kubisk bornitrid hade dragits ut ur systemet. Kornen av kubisk bornitrid hade 1 stället brustit. Något reaktionsskikt kunde icke iakttagas invid kornen av kubisk bornitrid vid förstoringsgraden EOOX. p För framställning av denna typ av kompositkropp användes före- trädesvis en halt av kristaller av kubisk bornitrid av ca. 70-94 volym-%. Med denna höga halt av kubisk bornitrid erhålles direkt kontakt mellan kristallerna av kubisk bornitrid under inverkan av högt tryck. Till följd härav erhålles krossning av korncn, och en stor andel av de ursprungliga tomrummen fylles med sönderbrutna korn av kubisk bornitrid. Inträngande karbidpulver synes hindra direkt bindning mellan kornen av kubisk bornitrid, men bindningen mellan ku- bisk bornitrid och karbid ger en seg, stark slipmedelskropp. 7208677-0 15 Vid genomförande av uppfinningen utgöres karbidpulvret, om sådant användes, företrädesvis av för formning avsett volframkarbid- pulver (blandning av karbidpulver och koboltpulver) som finnes till- gängligt i handeln med partikelstorlekar från l-5 m. Volframkarbiden kan, om så önskas, ersättas helt eller delvis med titankarbid och/eller tantalkarbid. Eftersom viss användning av nickel och Järn har skett vid bindning av karbidmaterial, kan det material som användes för åstadkommande av metallbindemedlet i hårdmetallen utgöras av kobolt, nickel, Järn eller blandningar av dessa metaller. Kobolt föredrages emellertid såsom metallbindemedel. Sammansättningen hos karbidform- ningspulver som är lämpliga vid genomförande av uppfinningen kan inne- fatta blandningar innehållande ca. 75-97 % karbid och ca. 3-25 % binde medelsmetall. Exempel på karbidpulver som användes är karbid av typen "Carboloy grade 883" (6 % Co, 94 % WC) och "Carboloy grade 905 (5 % co: % wc: 75 Tac: 0:15 ø Tic)' Sasom angivits i det föregående, erfordras vid framställning av kompositskärplattor enligt figurerna 9, 5 och 6 samt vid framställning av någon av dessa icke-cylindriska formkroppar en modifierad konstruk- tion av saltinfodringen 21 samt pluggarna 22, 22'. Den enhet som in- passas 1 upphettningsröret 20 kan sålunda utgöras av en serie cylin- driska block staplade på varandra, så att de bildar formar som fylles med beståndsdelarna, exempelvis blandning av karbidformningspulver och korn av kubisk bornitrid. Såsom exempel visas pà figur ll ett saltblock 2l(c), som är försett med ett urtag 72(a), som motsvarar formen av den önskade skärplattan med tillägg för tjockleken av ett skyddande metallhölje 73(a). Urtaget 72(a) är infodrat med ett skyd- dande metallhölje 73(a) (exempelvis zirkonium), såsom visas pà figu- - ren, för att innehålla de material som skall formas till en komposit- kropp. Täckande saltblock 2l(d) är försett med urtag avsedda att inne- hålla täckplàt 74(a) som fullbordar det skyddande metallnöljet, före- trädesvis ett underlagsblock av hàrdmetall SC, för att minska punkte- ringen av det skyddande metallhöljesskiktet 74(a). Ett antal samver- kande par av saltblock, exempelvis 2l(c), 2l(d), kan användas för att utfylla volymen 31.
Vid en skärplattekonstruktion 40(a), som visas på figur 9, är de båda ytorna 4l(a) och 42(a) hos en kompositkropp 43(a) av hård- metall/slipmedelskorn formade med släppning (figur 10) för att under- lätta anbringandet mot arbetsstycket av skäreggarna av kubisk bor- nitrid. -7208677-o 16 Om så önskas, kan större delen av verktygskroppen 40(a) utgöras av hårdmetall (antingen förformad eller framställd in situ) med endast det område som bildar och ligger intill stället 44(a) utfört av kompo- sitmaterialet hårdmetall/slipmedelskorn.
Enligt den utföringsform, vid vilken aluminiumlegering icke användes såsom bindemedel, är vid framställning av de tunna skikten g 51, 61 av konsoliderad kubisk bornitrid (ca. 99 volym-%) i skärplatte- konstruktionen 52, 62 på figurerna 5 och 6 skiktet av korn av kubisk bornitrid begränsat till en maximitjocklek av ca. 1,0 mm och en mini- mitjocklek av ca. Q,l mm; men det är möjligt att framställa sådana skikt med en tjocklek upp till ca. 2 mm.
Sedan behandlingen vid hög temperatur och högt tryck avslutats, sänkes först temperaturen och därefter trycket. Sedan skärplatte- massorna tillvaratagits, förblir skyddshöljet av metall starkt bundet till ytterytorna. Blottläggning av de önskade ytorna av kompositskär- plattan åstadkommes enkelt genom bortslipning av skyddshöljet. ' Det har visat sig att systemet kan upptaga små mängder till- satsmaterial, exempelvis volfram och beryllium.
Exempel 12.
Två subenheter infördes i volymen 51 (vid den övre samt nedre änden) i en anordning för högt tryck och hög temperatur. VarJe sub- enhet inneslöts i en Zr-bägare (diameter 6,4 mm) och utgjordes av en plugg av hårdmetall “B85 grade Carboloy" (tjocklek 1,27 mm) och en massa av korn av kubäsk bornitrid med storleken 0,125-0,149 mm (0,065g) Endast i den nedre subenheten var kornen av kubisk bornitrid täckta med ett tunt skikt av Ta-metall som påförts genom katodisk förstoft- ning (sputtered). Subenheterna utsattes samtidigt för inverkan av ett tryck av 55 kb och en temperatur av l5l0°C under 60 minuters tid. Där- efter tillvaratogs subenheterna, polerades och undersöktes under mikro- skcp.
Den övre subenheten uppvisade omfattande direkt bindning mellan korn av kubisk bornitrid, vilket gav en stark slipmedelskropp. Vidare fanns även mycket god vidnäftning av korn av kubisk bornitrid till hårdmetallen. ' ' Den lägre subenheten (Ta-belagd kubisk bornitrid) uppvisade många områden, i vilka kornen av kubisk bornitrid var sintrade till varandra. Andra kristaller av kubisk bornitrid var bundna till Ta- '7208677-0 17 grundmassan. God bindning av systemet kubisk bornitrid/Ta till hård- metallen erhölls.
Exemgel 13.
Man framställde en enhet liknande subenheterna enligt exempel 12. En Zr-bägare (väggtjocklek 0,051 mm, diameter 6,4 mm) såsom hölje beskickades med en kropp (0,5 g) av kallpressat karbidpulver "885 grade Carboloy", och i kontakt med ytan av denna kropp anbringades en blandning bestående av korn av kubisk bornitrid med partikelstor- lek 400 mesh (0,06O g), karbidpulver "B83 grade Carboloy" (0,02l g) och Be-pulver (0,003 g). Enheten utsattes samtidigt för inverkan av ett tryck av 56 kb och en temperatur av 152000 under 60 minuters tid.
Man erhöll en kompositskiva med ett hàrdmetallunderlag (tjock- lek 1,78 mm) täckt pá en sida med ett skikt av konsoliderad kubisk bornitrid (tJocklek 0,71 mm) och likformig diameter av 5,9 mm, Stark bindning iakttogs mellan kornen av kubisk bornitrid och hårdmetallen samt direkt bindning kubisk bornitrid/kubisk bornitrid.
De framställda kompositkropparna enligt uppfinningen användes vanligen bundna till större kroppar, exempelvis verktygsskaft eller borrstänger, som användes för att anbringa kompositkropparna mot det material som skall bearbetas eller skäras.

Claims (15)

'7208677-0 18 PATENTKRAV
1. l. Hårdmaterialkompositkropp, i synnerhet för slip- eller skärverktyg, innefattande kristaller av kubisk bor- nitrid och hårdmetallmaterial, k ä n n e t e c k n a d därav, att kompositkroppen innefattar separata kroppar, som är kraftigt bundna till varandra, varvid en första av dessa kroppar utgöres av metallbunden hârdmetallkarbid och en andra utgöres av en polykristallin kropp av kristaller av kubisk bornitrid innehållande mer än 70 volymprocent kristaller av kubisk bornitrid, som är bundna till varandra.
2. Kompositkropp enligt patentkravet 1, i synnerhet skärkropp eller skärplatta för skärande bearbetning, k ä n - n e t e c k n a d därav, att i kroppen av kubisk bornitrid är utformad en skäregg och att kroppen av metallbunden hård- metallkarbid är utformad såsom ett kraftupptagande underlag för kroppen av kubisk bornitrid.
3. Kompositkropp enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n - n e t e c k n a d därav, att kroppen av kubisk bornitrid även innehåller metallbunden hårdmetallkarbid och/eller diamantpartiklar.
4. Kompositkropp enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d därav, att kroppen av kubisk bor* nitrid är bunden till hårdmetallkroppen utefter en gränsyta, som är i huvudsak fri från porer och hâlrum och varvid hård- metallen eller bindemedelslegering utfyller de mellanrum med en storlek av ca l - 100,um, som bildas mellan de gränsyt- bildande kristallerna av kubisk bornitrid så att kroppen av kubisk bornitrid bindes och låses till hårdmetallkroppen.
5. Kompositkropp enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d därav, att kroppen av kristaller av kubisk bornitrid innehåller en metallfas innehållande alumi- niumatomer samt atomer av minst ett legeringselement, som utgöres av en eller fler av metallerna nickel, kobolt, mangan, 7208677-0 19 järn, vanadin och krom, varvid den totala mängden aluminium och legeringselement överstiger l viktprocent av mängden kubisk bornitrid.
6. '6. Kompositkropp enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t-e c k n a d därav, att de enskilda kristallerna av kubisk bornitrid har en största dimension understigande ca 30 ,um och företrädesvis understigande ca 10 gm.
7. Kompositkropp enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d därav, att kroppen av kristaller av kubisk bornitrid har en tjocklek av ca 1,5 mm eller mindre.
8. Kompositkropp enligt något av patentkraven l - 5 eller 7, k ä n n e t e c k n a d därav, att halten av kris- taller av kubisk bornitrid i bornitridkroppen överstiger ca 90 volymprocent och företrädesvis uppgår till minst ca 99 volymprocent.
9. Kompositkropp enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d därav, att hårdmetallen är baserad på volframkarbid och kobolt.
10. Förfarande för framställning av en hårdmaterial- kompositkropp enligt något av föregående patentkrav, k ä n - n e t e c k n a t därav, att man i ett hölje av skyddande metall anbringar (a) en separat kvantitet av sintringsbart hårdmetall- pulver innehållande bindemedelsmetall och hårdmetallkarbid eller en sintrad hårdmetallkropp av metallbunden hårdmetall- karbid samt en separat kvantitet av kristaller av kubisk bornitrid, eller en polykristallin kropp av kristaller av kubisk bornitrid, som vid efterföljande trycksintring ger en separat kropp innehållande minst 70 volymprocent kubisk bor- nitrid, , (b) utsätter höljet och innehållet i detta för samtidig inverkan av en temperatur av 1300 - l600°C och ett tryck överstigande ca 40 kilobar under minst 3 minuters tid, ' 7208677-0 20 (c) avslutar värmetillförseln till höljet, (d) avlägsnar trycket från höljet och (e) tillvaratar den framställda hârdmaterialkomposit- kroppen.
11. ll. Förfarande enligt patentkravet 10, k ä n n e t e c k - n a t därav, att kroppen av kristaller av kubisk bornitrid innehåller en metallfas innehållande aluminiumatomer och atomer av minst ett legeringselement, som utgöres av nickel, kobolt, mangan, järn, vanadin och krom, varvid den totala mängden aluminium och legeringselement överstiger l vikt- procent av mängden kubisk bornitrid.
12. l2. Förfarande enligt patentkravet 10 eller ll, k ä n - n e t e c k n a t därav, att kristallerna av kubisk bor- nitrid anbringas såsom ett skikt på minst en yta av kroppen av hårdmetall eller sintringsbart pulver av bindemedelsmetall och hårdmetallkarbid, varvid skiktet har en tjocklek av 1,5 mm eller mindre.
13. l3. Förfarande enligt patentkravet ll, k ä n n e t e c k - _n a t därav, att det material, som användes såsom källa för en legering av aluminium, föreligger i pulverform eller i form av skivor innefattande en skiva av aluminium.
14. Förfarande enligt något av patentkraven 10 - l3, k ä n n e t e c k n a t därav, att delen av kubisk bornitrid även innehåller diamantpartiklar och/eller hårdmetallkarbid.
15. Förfarande enligt något av patentkraven l0 ~ 14, k ä n n e t e c k n a t därav, att hârdmetallkroppen är baserad på volframkarbid och kobolt. ANFÖRDA PuBLIKATIøNsR= sverige 224 733 (c22c 29/oo), 370 931 (C043 31/16), 373 353 (co4B 31/16), 375 036 (co4B 31 16) Tyskland 1 169 333 (so b=11/20 us 2 947 617 (51_3o7), 3 136 615 (51_3o7), 3 369 283 (29-95)
SE7208677A 1971-07-01 1972-06-30 Hardmetallkompositkropp, i synnerhet for slip- eller skerverktyg, innefattande kristaller av kubisk bornitrid och hardmetallmaterial samt forfarande for framstellning av kompositkroppen SE415882B (sv)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15870971A 1971-07-01 1971-07-01
US15871171A 1971-07-01 1971-07-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SE415882B true SE415882B (sv) 1980-11-10

Family

ID=26855307

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE7208677A SE415882B (sv) 1971-07-01 1972-06-30 Hardmetallkompositkropp, i synnerhet for slip- eller skerverktyg, innefattande kristaller av kubisk bornitrid och hardmetallmaterial samt forfarande for framstellning av kompositkroppen
SE8001534A SE454983B (sv) 1971-07-01 1980-02-27 Hardmaterialkropp av kubisk bornitrid

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE8001534A SE454983B (sv) 1971-07-01 1980-02-27 Hardmaterialkropp av kubisk bornitrid

Country Status (10)

Country Link
JP (2) JPS5243846B1 (sv)
AT (1) AT336432B (sv)
BE (1) BE785771A (sv)
CH (1) CH579437A5 (sv)
DE (2) DE2265792C2 (sv)
DK (1) DK155659C (sv)
FR (1) FR2144426A5 (sv)
IT (1) IT956916B (sv)
NL (2) NL174715C (sv)
SE (2) SE415882B (sv)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3831428A (en) * 1973-03-26 1974-08-27 Gen Electric Composite wire drawing die
DE2353324A1 (de) * 1972-11-01 1974-05-09 Gen Electric Verfahren zur herstellung einer schicht aus kubischem bornitrid, die direkt mit einer tragmasse mit hohem elastizitaetsmodul verbunden ist
AU512633B2 (en) * 1976-12-21 1980-10-23 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Sintered tool
ZA771270B (en) * 1977-03-03 1978-07-26 De Beers Ind Diamond Abrasive bodies
US4186022A (en) * 1977-06-08 1980-01-29 Vsesojuzny Nauchno-Issledovatelsky Institut Abrazivov I Shlifovania Superhard composite material
DE2726939C2 (de) * 1977-06-15 1982-07-22 Institut fiziki vysokich davlenij Akademii Nauk SSSR, Akademgorodok, Moskovskaya oblast' Verbundkörper und Verfahren zur Herstellung desselben
JPS5823353B2 (ja) * 1978-05-17 1983-05-14 住友電気工業株式会社 切削工具用焼結体とその製造法
DE3012199C2 (de) * 1979-03-29 1986-08-07 Sumitomo Electric Industries, Ltd., Osaka Sinterkörper aus Bornitrid mit einer Matrix aus MC↓x↓, MN↓x↓ und/oder M(CN)↓x↓ und Al und seine Verwendung
JPS6082841U (ja) * 1983-11-14 1985-06-08 スタンレー電気株式会社 トランジスタ・オン電圧上昇防止回路
JPS6131660A (ja) * 1984-07-20 1986-02-14 Fuji Electric Co Ltd 外燃機関の始動装置
FR2592821B1 (fr) * 1986-01-16 1989-02-03 Inst Sverkhtverdykh Mat Dispositif de compression a chaud d'un materiau composite contenant des diamants ou du nitrure de bore cubique
JPS61201751A (ja) * 1985-03-04 1986-09-06 Nippon Oil & Fats Co Ltd 高硬度焼結体およびその製造方法
US4705124A (en) * 1986-08-22 1987-11-10 Minnesota Mining And Manufacturing Company Cutting element with wear resistant crown
FR2605676B1 (fr) * 1986-10-24 1993-06-18 Combustibles Nucleaires Ste In Outil a abrasifs ultradurs pour tete de creusement et procede de fabrication d'un tel outil
AT388523B (de) * 1987-03-16 1989-07-25 Miba Sintermetall Ag Verfahren zum herstellen eines sinterkoerpers mit wenigstens einer molybdaenhaltigen verschleissschicht
DE3868451D1 (de) * 1987-07-29 1992-03-26 Sumitomo Electric Industries Verfahren zur verbindung eines sinterkoerpers aus kubischem bornitrid.
FR2638461A1 (fr) * 1988-11-03 1990-05-04 Combustible Nucleaire Produit composite abrasif comportant une partie active de materiau ultra-dur et procede de fabrication d'un tel produit
US4985050A (en) * 1989-08-15 1991-01-15 General Electric Company Supported thermally stable cubic boron nitride tool blanks and method for making the same
KR950000166B1 (ko) * 1990-01-10 1995-01-11 니흥유지 가부시끼가이샤 절삭공구 조립체
US5326380A (en) * 1992-10-26 1994-07-05 Smith International, Inc. Synthesis of polycrystalline cubic boron nitride
JPH06190731A (ja) * 1992-11-05 1994-07-12 General Electric Co <Ge> 高トルクの締着具を備えた研磨工具用インサート
DE69519341T2 (de) 1994-08-01 2001-03-15 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Überharter Verbundwerkstoff für Werkzeuge
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 (ja) 1994-10-27 2007-01-10 住友電工ハードメタル株式会社 工具用複合高硬度材料
JP4177845B2 (ja) 2004-01-08 2008-11-05 住友電工ハードメタル株式会社 立方晶型窒化硼素焼結体
WO2006046753A1 (en) 2004-10-28 2006-05-04 Kyocera Corporation Cubic boron nitride sintered material and cutting tool using the same
JP2017014084A (ja) 2015-07-03 2017-01-19 昭和電工株式会社 立方晶窒化硼素焼結体、立方晶窒化硼素焼結体の製造方法、工具、および切削工具
WO2020005247A1 (en) * 2018-06-28 2020-01-02 Diamond Innovations, Inc. Pcbn sintered compact

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE661132C (de) * 1931-04-19 1938-06-11 Fried Krupp Akt Ges Verfahren zur Herstellung von Werkzeugen
US2888355A (en) * 1955-01-03 1959-05-26 Carborundum Co Boron nitride-metal carbide bodies and the manufacture thereof
US2947617A (en) * 1958-01-06 1960-08-02 Gen Electric Abrasive material and preparation thereof
US2941248A (en) * 1958-01-06 1960-06-21 Gen Electric High temperature high pressure apparatus
US3136615A (en) * 1960-10-03 1964-06-09 Gen Electric Compact of abrasive crystalline material with boron carbide bonding medium
DE1169833B (de) * 1960-10-03 1964-05-06 Gen Electric Verfahren zur Herstellung eines Schleif- oder Schneidkoerpers
US3279049A (en) * 1963-12-05 1966-10-18 Chromalloy Corp Method for bonding a sintered refractory carbide body to a metalliferous surface
GB1042711A (sv) * 1964-02-10
JPS5243846A (en) * 1975-10-03 1977-04-06 Senichi Masuda Device for electrostatic powder coating

Also Published As

Publication number Publication date
BE785771A (fr) 1972-11-03
AT336432B (de) 1977-05-10
JPS5940579B2 (ja) 1984-10-01
NL180445C (nl) 1987-02-16
NL174715B (nl) 1984-03-01
JPS5243846B1 (sv) 1977-11-02
CH579437A5 (sv) 1976-09-15
JPS54119506A (en) 1979-09-17
SE454983B (sv) 1988-06-13
DE2232227A1 (de) 1973-01-11
NL8302488A (nl) 1983-11-01
DK155659C (da) 1989-10-16
NL174715C (nl) 1984-08-01
IT956916B (it) 1973-10-10
NL180445B (nl) 1986-09-16
FR2144426A5 (en) 1973-02-09
SE8001534L (sv) 1980-02-27
DE2265792C2 (sv) 1987-11-12
NL7208868A (sv) 1973-01-03
ATA570972A (de) 1976-08-15
DE2232227C2 (de) 1984-07-05
DK155659B (da) 1989-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE415882B (sv) Hardmetallkompositkropp, i synnerhet for slip- eller skerverktyg, innefattande kristaller av kubisk bornitrid och hardmetallmaterial samt forfarande for framstellning av kompositkroppen
US3743489A (en) Abrasive bodies of finely-divided cubic boron nitride crystals
US3767371A (en) Cubic boron nitride/sintered carbide abrasive bodies
CA1136429A (en) Abrasive compacts
US7033408B2 (en) Method of producing an abrasive product containing diamond
US3871840A (en) Abrasive particles encapsulated with a metal envelope of allotriomorphic dentrites
US3918219A (en) Catalyst systems for synthesis of cubic boron nitride
US6913633B2 (en) Polycrystalline abrasive grit
EP0208414B1 (en) Thermally stable diamond abrasive compact body
EP0181258B1 (en) Improved cubic boron nitride compact and method of making
USRE32380E (en) Diamond tools for machining
US6919040B2 (en) Method of producing an abrasive product containing cubic boron nitride
US4142869A (en) Compact-grained diamond material
JPS6124360B2 (sv)
IE52867B1 (en) Diamond and cubic boron nitride abrasive compacts using size selective abrasive particle layers
KR100642841B1 (ko) 내열성 다이아몬드 복합 소결체와 그 제조법
JP7533872B2 (ja) ダイヤモンド基塊状工具素材の製造方法
JP2003095743A (ja) ダイヤモンド焼結体及びその製造法
WO2017114675A1 (en) Super hard constructions &amp; methods of making same
EP0043542A1 (en) Process for production of a silicon carbide composite
JPS63121631A (ja) 精密小物部品微小加工工具用焼結体の製造方法
ZA200300742B (en) Method for producing an abrasive product containing diamond.
JPS6114107B2 (sv)