SE422933B - Forfarande for framstellning av polykristallin bornitrid - Google Patents

Forfarande for framstellning av polykristallin bornitrid

Info

Publication number
SE422933B
SE422933B SE7906864A SE7906864A SE422933B SE 422933 B SE422933 B SE 422933B SE 7906864 A SE7906864 A SE 7906864A SE 7906864 A SE7906864 A SE 7906864A SE 422933 B SE422933 B SE 422933B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
boron nitride
reaction mixture
weight
particle size
graphite
Prior art date
Application number
SE7906864A
Other languages
English (en)
Other versions
SE7906864L (sv
Inventor
V N Troitsky
O N Breusov
E S Bogorodsky
B M Sokolovsky
Y A Shifrin
B N Surnin
N S Goryachev
A N Dremin
S V Pershin
V Y Averin
T V Bavina
I A Kiyansky
B M Grebtsov
Original Assignee
Inst Novykh Khim Akademii Nauk
Inst Khim Fiz An Sssr
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 Inst Novykh Khim Akademii Nauk, Inst Khim Fiz An Sssr filed Critical Inst Novykh Khim Akademii Nauk
Priority to SE7906864A priority Critical patent/SE422933B/sv
Publication of SE7906864L publication Critical patent/SE7906864L/sv
Publication of SE422933B publication Critical patent/SE422933B/sv

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/06Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron
    • C01B21/064Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron with boron
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Description

7906864-9 2 (inom stabilitetsområdet för kubisk bornitrid) (jämför exempelvis de amerikanska patentskrifterna 3 852 078 och 3 9Hü 398).
Samtliga material kan användas vid s.k. slät svarvning av ar- betsstycken av härdade stål och andra svärbearbetbara material men de uppvisar låg slitbeständighet vid bearbetning under slagpåkän- níngsförhållanden, vilket beror på att man då som bindemedelstill- satser använder högsmältande föreningar, vars partikelstorlek i det närmaste motsvarar storleken (minst 1-10 pm) av partiklar av kubisk bornitrid. Såsom fallet är vid alla de kända förfarandena av nämnt slag, kommer slitbeständigheten hos de kompakter, som skall fram- ställas, att minska jämfört med slitbeständigheten hos ren kubisk bornitrid, eftersom alla dessa ämnen (utom diamant) uppvisar lägre fysikaliska och mekaniska egenskaper jämfört med kubisk bornitrid.
Dessa materials kristallstorlek är dessutom i regel 10'3 till 10-2 cm, vilket även ogynnsamt påverkar deras hållfasthet och följaktli- gen slitbeständigheten.
Låg reaktionsförmåga hos pulver av högsmältande föreningar med en partikelstorlek överstigande 1 pm medför en lång omsättningstid för grafitliknande bornitrid till kubisk bornitrid (jämför exempel- ' vis den amerikanska patentskriften 3 852 078). Detta minskar verk- ningsgraden vid framställning av kompakter och livslängden hos hög- trycksapparater, vilket gör framställningen väsentligen dyrare.
Ett förfarande för framställning av ett ytterst hårt slipma- terial är vidare känt (jämför exempelvis den franska patentskriften 2 174 617), vid vilket förfarande en blandning av grafitliknande bornitrid med ett stort antal defekter och wurtzitliknande bornitrid, vilken blandning erhållits genom slagkompression av grafitliknande bornitrid, utsättas för inverkan av höga temperaturer od1tryck inom stabilitetsområdet för bornitrids sammanpackade former. Kompakter 2 av detta material har huvudsakligen strukturen av mflmzfiflikmflfle bor- nitrid och gör det möjligt att bearbeta arbetsstycken av härdat stål under intermittenta svarvningsförhållanden. Ett sådant material upp- visar emellertid förhållandevis låg slitbeständighet, vilket beror på att det har låg mikrohårdhet (4000-6000 kp/mma), jämfört med kubisk bornitrids mikrohårdhet av 7000-8000 kp/mmz, och förhållande- vis hög restporositet. Dessutom innehåller reaktionsblandningen för framställning av detta material en stor mängd (upp till 45%) gra- fitliknande bornitrid, varför egenskaperna påverkas ogynnsamt hos de kompakter, som skall framställas, på grund av att det är farligt 7906864-9 3 att bibehålla grafitliknande bornitríd i dessa kompakter, eftersom man vid detta kända förfarande icke inför i reaktionsblandningen initieringsmedel för initiering av omsättningen av grafitliknande bornitríd till kubisk bornitríd.
Ett syfte med föreliggande uppfinning är att eliminera dessa nackdelar med de kända förfarandena för framställning av polykris- tallin bornitríd.
Det huvudsakliga syftet med uppfinningen är att förbättra för- farandet för framställning av polykristallin bornitríd av bornitríd och högsmältande ämnen under inverkan av hög temperatur och högt tryck, vilken förbättring gör det möjligt att framställa polykris- tallin bornitríd med högre skäregenskaper.
Detta uppnås medelst ett förfarande för framställning av poly- kristallín bornitríd, vid vilket förfarande en reaktionsblandning innehållande bornitríd och ett högsmältande ämne utsattes för in- verkan av höga tryck och temperaturer, varvid enligt uppfinningen som högsmältande ämne användes TiN, TiCxNy, (där x är 0,1 till 0,9 och y är 0,9 till 0,1) eller TiBXNy (där x är 0,05 till 0,3 och y är 0,95 till 0,7) i form av ett enkristallint material med en par- tikelstorlek av 5041000 Å, företrädesvis 100-1000 Å, och i en mängd av 0,1-30 viktprocent.
Nämnda reaktionsblandning kan innehålla 0,1 till 5 viktprocent aluminium.
Enligt uppfinningen använder man en reaktíonsblandning, som innehåller grafitliknande bornitríd, wurtzítliknande bornitríd, ku- bisk bornitríd eller blandningar därav.
Enligt uppfinningen kan man vidare använda en reaktionsbland- ning innehållande bornitríd, som underkastats slagkompression ge- nom inverkan av chockvågor.
Förfarandet enligt uppfinningen för framställning av poly- kristallin bornitríd beskríves närmare nedan.
För att framställa kompakter enligt uppfinningen kan man an- vända pulver av kubisk bornitríd, som i Sovjetunionen och Förenta Staterna är känt under namnet elbor respektive borazon och som framställts medelst ett av de ovan beskrivna kända förfarandena.
Nämnda pulver kan ha en partikelstorlek varierande mellan bråkdelar av pm och 10 pm, vilket utgör en av fördelarna med förfarandet en- ligt uppfinningen genom att sådana pulver i regel icke användes vid framställning av slipskivor och huvudsakligen utgör avfallsprodukter 7906864-9 4 från industriell framställning av slipkorn av kubisk bornitrid.
Grafitliknande bornitrid, som användes för framställning av kompakterna enligt uppfinningen, kan få en partikelstorlek av från bråkdelar av pm till 100 pm, vilket innebär att man kan använda godtycklig industriell tillverkad, tämligen ren grafitliknande bor- nitrid.
Denna omständighet representerar även en fördel med förfaran- det enligt uppfinningen, eftersom man vid det genom den amerikanska patentskriften 3 852 078 kända förfarandet använder pulver av gra- fitliknande bornitrid med en partikelstorlek understigande 3 Pm.
Wurtfitlflawnde bornitrid kan framställas genom slagkompression av grafitliknande bornitrid medelst det genom den amerikanska pa- tentskriften Ä 014 979 kända förfarandet. Det är att föredra, att den använda wurtzítliknande bornitridens specifika yta är lika med minst 20 m2 per g. Man kan dessutom använda identisk wurtzitlik- nande bornitrid, som framställts genom statisk hoptryckning av grafitliknande bornitrid medelst exempelvis ett förfarande enligt den amerikanska patentskriften 3 212 852 och som uppvisar identiska egenskaper (bl.a. partikelstorlek), ehuru man i detta fall måste något öka den tid, under vilken höga tryck och temperaturer verkar på utgângsreaktionsblandningen.
Slagkompressionen av kubisk bornitrid och grafitliknande bor- nitrid kan dessutom genomföras medelst det ovan beskrivna förfaran- det.
En av de faktorer, som bidrar till att minska kostnaden för de kompakter, som skall framställas genom förfarandet enligt upp- finningen, är möjligheten att som en av reaktionsblandningens be- ståndsdelar använda en blandning av grafitliknande och wurtzitlik- nande bornitrid, med ett stort antal defekter, vilken blandning er- hålles vid framställning av wurtzitliknande bornitrid medelst det genom den amerikanska patentskriften H 013 979 kända förfarandet.
(Vid framställning av wurtzitliknande bornitrid medelst detta kända förfarande måstevmrtzitliknande bornitrid och grafitliknande bor- nitrid avskiljas från varandra efter avslutad slagkompression, vil- ket erfordrar avsevärda kostnader och medför stora förluster av wurtzitliknande bornitrid.) Pulver av högsmältande föreningar med en partikelstorlek av 50-1000 Å samt enkristallina pulver med en partikelstorlek av 100- 1000 Å kan framställas medelst ett av de kända förfarandena (jämför exempelvis Hojo J. et al. "Defect structure, thermal and electrical 7906864-9 5 properties of Ti nitride and V nitride powders", J. Less-Common Metals, vol. 53(2), 1977, p. 265-276.
Användningen av sådana pulver erbjuder följande fördelar: 1. Liten partikelstorlek hos högsmältande föreningar bidrar till att väsentligen öka antalet partiklar i en kompakt (flera tio- potenser) vid samma procenthalt av desamma, vilket i hög grad minskar partikelstorleken hos omkristalliserad bornitrid, som befinner sig mellan partiklarna. Då TiN-halten i reaktionsblandningen är 2-5 vikt- procent, partikelstorleken hos TiN är ungefär 500 Å och TiN-partik- larna är likformigt fördelade i hela volymen, är kompaktens kristal- litstorlek högst 10-6 till 10-5 cm. En minskning av storleken av kristalliter av bornitrid i kompakterna bidrar till att öka kompak- ternas hållfasthet och slitbeständighet. 2. Genom att partikelstorleken hos högsmältande föreningar reducerats till nämnda storlek, kan man i hög grad öka partiklarnas katalytiska aktivitet vid omvandlingen av grafitliknande bornitrid till kubisk bornitrid, vilket gör det möjligt att minska syntestiden eller procenthalten av nämnda partiklar (jämfört med de kända pulv- ren). Detta gör, å ena sidan, framställningen av kompakter billiga- re genom en ökning av högtrycksapparaternas driftmässighet (livslängd) och bidrar, å andra sidan, till att öka slitbeständigheten hos de kompakter, som skall framställas, genom minskning av mängden ämnen, som är mindre hårda jämfört med kubisk bornitrid. 3. Minskningen av partikelstorleken hos nämnda.nögsmä1tande föreningar till 50-1000 Å bidrar till att avsevärt öka partiklarnas mekaniska egenhållfasthet (eftersom alla dessa partiklar utgöres av enkristaller) jämfört med partiklar av samma föreningar med en stor- lek överstigande 1 pm, vilka huvudsakligen har polykristallin upp- byggnad. Detta begränsar i sin tur den försvagande inverkan av till- satser av högsmältande ämnen på hållfastheten hos de kompakter, i vilka nämnda tillsatser införes, samtidigt som den positiva effekten från införandet av dessa tillsatser bibehålles, vilken positiva effekt tar sig uttryck i dels en ökning av slagsegheten, dels en begränsning av kemisk reaktion mellan det kompakta materialet (kompakten) och den yta, som skall bearbetas (vilket blir särskilt utpräglat, då reaktionsblandningen för framställning av kompakter innehåller titan- karbonitrid), och dels möjligheten att modifiera kompakternas elekt- riska och fysikaliska egenskaper. Detta gör det möjligt att väsent- ligen öka det sortiment av material, som kan bearbetas medelst verk- 7906864-9 6 tyg av polykristallin bornitrid. De kända materialen exempelvis "BZN" uppvisar bästa möjliga skäregenskaper, då man bearbetar arbets- stycken av härdade stål med en hårdhet överstigande HRC Ä5, medan deras skäregenskaper försämras t.o.m. blir lägre än de hos hårdmetall, då stål med lägre hårdhet bearbetas. Verktyget av den polykristallina bornitrid, som framställts medelst förfarandet enligt uppfinningen av en reaktionsblandning innehållande 25 viktprocent titankarbonitrid, är fritt från sådana nackdelar, dvs. förfarandet enligt uppfinningen gör det möjligt att i hög grad öka det sortiment av material, som kan be- arbetas. _ 7 N. Liten partikelstorlek hos högsmältande föreningar leder till att partiklarna fungerar som s.k. dispergeringsförstärkníngsmedel för kompakten genom att de bibehåller sin storlek i den vid syntesen bil- dade kompakten, vilket även bidrar till högre fysikaliska och mekaniska egenskaper hos det material, som skall framställas.
Det bör observeras, att titanbornitrid uppvisar högre kataly- tisk omvandlingsaktivitet för grafitliknande bornitrid till kubisk bor- nitrid och att då materialet framställes av en reaktionsblandning inne- hållande titankarbonitrid, uppvisar det bästa möjliga skäregenskaper i synnerhet vid intermittentzsvarvning.
För att kunna framställa polykristallin bornitrid medelst förfa- randet enligt uppfinningen kan man använda godtyckliga, i stor omfatt- ning industriellt användbara högtrycksapparater. Det är endast viktigt, att dessa apparater kan åstadkomma erforderliga temperaturer och tryck (inom stabilitetsområdet för kubisk bornitrid enligt diagrammet av Bundy-Wentorf, jämför exempelvis F. Corrigan, F. Bundy "Direct transitions among the allotnnfin forms of boran nitríde at high pressures and tempenflnues", J. Chem. Phys. vol 63 (9), 1975, p. 3812-3820) under en tid av 1-10 min. Sådana apparater kan utgöras av kamrar av Belt-typ (jämför exempelvis den amerikanska patentskriften 2 9H1 2Ä8), en tetra- ederformad apparat (jämför exempelvis den amerikanska patentskriften 2 918 699) samt en genom den amerikanska patentskriften 3 695 797 känd kammare.
Kamrarna kalibreras tryck- och temperaturmässigt medelst det all- mänt kända förfarandet (jämför exempelvis P.W. Bridgeman, Proceedings of Academy of Arts and Sciences", vol. 81, (IV), March 1952, p. 165-251).
Reaktionsrummet är avsett att uppvärmas genom att eleketrísk ström får flyta via ett rörformat värmeelement av grafit, i vilket reak- tionsblandningen ifråga inpressas. Värmeelementet kan dessutom fram- 7906864-9 7 ställas av molybden, volfram, tantal och andra högsmältande metaller.
Det bör härvid observeras, att då ett värmeelement av grafit an- vändes, kan man klara sig utan skyddsskärmar av metall, som rekommen- deras enligt den amerikanska patentskriften 3 7ä3 389, eftersom då reaktionsblandningen sintras vid höga tryck och temperaturer vid för- farandet enligt uppfinningen, koldiffunderingen från värmeelementet in i reaktionsrummet blockeras genom att kolet reagerar med titannitrid, karbonitrid eller bornitrid, vilket resulterar i bildande av nya hår- da föreningar, vilka icke försämrar kompakternas fysikaliska och mekaniska egenskaper. Det är ur denna synpunkt sett, mer föredraget, att reaktionsblandningen innehåller titannitrid, som är den mest reaktionsvilliga beståndsdelen och som ger mycket hållfast titankar- bonitrid, då den reagerar med kol.
Det är känt att sintringen av bornitrid eller högsmältande föreningar - i frånvaro av flytande fas - sker genom omkristallisering och att då sintringstiden är kort, får den framställda kompakten restporositet, såsom fallet är enligt den franska patentskriften 2 17ü 617 (se ovan). Genom att pulver av bornitrid och högsmältande föreningar har stor specifik yta, kan de dessutom adsorbera en avse- värd mängd vatten, syrgas, kvävgas em., vilket vid syntesen kan leda till bildande av boroxid (BZOB) och andra ämnen, vilka minskar kom- paktens hållfasthet och följaktligen slitbeständighet.
För att förhindra att dessa föreningar bildas, inför man i ut- gångsreaktionsblandningen aluminium (i form av finfördelat pulver eller i form av en beläggning på reaktionsblandningens ena bestånds- del), som smälter under syntesförloppet, fyller eventuella porer och reagerar med vattenånga och adsorberade gaser under bildande av mycket hållfasta ämnen (Al2O3 eller AlN), vilka icke minskar kompaktens hållfasthet i någon väsentlig grad.
Förekomsten av aluminium, som är ett initieringsmedel för ini- tiering av fasomvandlingar i bornitrid, gör det dessutom möjligt att något minska syntestiden och stabilisera syntesförloppet.
Den mängd aluminium, som skall införasá.reaktionsblandningen, bör väljas genom att man utgår från att ju större utgângsämnens spe- cifika yta är, desto större mängd aluminium måste införas i reaktions- blandningen och omvänt.
I stället för aluminium kan man även använda germanium eller kisel, men detta är mindre effektivt. 7906864-9o 8 Skärverktyg, som framställts av den polykristallina bornitrid, som framställes medelst förfarandet enligt uppfinningen, gör det möjligt att effektivt bearbeta arbetsstycken av stål med såväl hög hårdhet (överstigande HRC 45) som låg hårdhet (understigande HRC H0), glödspånsfritt gjutjärn, hårda legeringar (WC-Co) med en kobolthalt av minst 8 viktprocent och ett antal andra svårbearbetbara material.
Den bearbetade ytans kvalitet motsvarar de 7 till 10-nde ytkvalitets- klasserna. Dessa materials slitbeständighet kan vara 10-100 gånger högre än hårdmetalls slitbeständighet (i beroende av skärningsförhål- landen och hårdheten hos det material, som skall bearbetas).
Uppfinningen belyses närmare nedan medelst följande utförings- exempel. ' Exempel 1. En blandning av 45 viktprooent wurtzitliknande bor- nitrid med en partikelstorlek av 0,1-1,5 pm, 53 viktprocent kubisk bornitrid med en partikelstorlek av 0,1-10 pm och 2 viktprocent ti- tannitrid (TiN) i form av ett enkristallint pulver med en partikel- storlek av 100-1000 Å utsättes för samtidig inverkan av ett tryck av 8 GPa och en temperatur av 200000, varefter temperaturen och trycket minskas till rumstemperatur respektive atmosfärstryck.
Den så erhållna produkten utgöres av en polykristallin kompakt (ett polykristallint kompakt material), som huvudsakligen består av kubiskt bornitrid. Av sådana kompakter framställda svarvstål gör det möjligt att svarva arbetsstycken av härdat stål med en hårdhet av HRC 60-68 under jämna och intermittenta svarvningsförhâllanden vid en skärhastighet av 60-120 m/min, en matning av 0,01-0,07 mm/varv och ett skärdjup av högst 1 mm. Dessa svarvståls beständighet mot- svarar 80-120 min (före omskärpning).
Med intermittenta svarvningsförhållanden förstås här svarvning av en axel av härdat stål med en diameter av 60-100 mm, som är för- sedd med ett längsgående spår med en bredd av H-5 mm.
Med hårdmetall av BK-8-typ (92 procent WC och 8 procent Go) be- lagda svarvstål uppvisar under nämnda förhållanden en beständighet av högst 0,5 min (vid jämn svarvning) och sönderdelas praktiskt ta- get momentant vid intermittent svarvning.
Exempel 2. En blandning av 95 viktprocent grafitliknande bor- nitrid och 5 viktprocent titannitrid (TiN) i form av ett enkristal- lint pulver med en partikelstorlek av 50-300 Å utsättes för samtidig inverkan av ett tryck av 8,5 GPa och en temperatur av 200000 under en tid av 1 min. 7906864-9 9 Röntgenanalys av den framställda produkten har visat, att den- na är fri från grafitliknande restbornitrid, medan röntgenanalys av det identiska, medelst det genom den amerikanska patentskriften 3 852 078 kända förfarandet framställda materialet (vid vilket förfa- rande man använder för syntesen ett pulver av titannfinäd med en par- tikelstorlek av 3-5 pm) har visat, att detta material innehåller 5-7 viktprocent grafitliknande restbornitrid. Grafitliknande bornitrid upptäckas icke i slutprodukten endast efter det att syntestiden ökats till 15 min. Ännu en större skillnad i egenskaperna hos det enligt uppfinningen föreslagna materialet och det kända materialet uppkommer vid jämförelseprovning av med dessa material bestyckade verktyg, dvs. s.k. genomgångssvarvstål vid intermittent svarvning av arbetsstycken av härdat stål med en hårdhet av HRC 58.
Vid en skärhastighet av 80 m/min, en matning av 0,0Ä mm per varv och ett skärdjup av 0,2 mm sönderdelades de av det kända mate- rialet framställda svarvstålen (vid framställningav dessa svarvstål användes TiN med en partikelstorlek av 3-5 pm) efter en arbetstid av 0,2-0,3 min, medan de av kcmpakterna enligt uppfinningen framställ- da svarvstålen arbetade under en tid av 5-10 min.
Exempel 3. En blandning av 90 viktprocent wurtzitliknande, ge- nom slaghoptryckning framställd bornitrid, 9 viktprocent grafitliknan- de bornitrid, som underkastats förberedande s.k. stötvågsbearbetning, och 1 viktprocent pulver av titankarbonitrid TiCO,uN0,6 med en par- tikelstorlek av 50-500 Ä, utsättes för inverkan av ett tryck av 7 GPa och en temperatur av 175090. Den framställda produkten innehål- ler 5-10 viktprocent wurtzitliknande restbornitrid och har en mikro- hårdhet av 5500-6500 kp/mm2.
De av dessa kompakter framställda svarvstålen gör det möjligt att effektivt bearbeta en hård legering (80% WC och 20% Co) vid en skärhastighet av 30-H0 m/nån, en matning av 0,05 mm/varv och ett skärdjup av 0,1-0,ü mm.
Exempel H. En blandning av 90 viktprocent grafitliknande bor- nitrid, som i förväg underkastats inverkan av stötvågor (8-9 GPa), 8 viktprocent pulver av titankarbonitrid TiC0,1N0,9 med en partikel- storlek av 100-1000 Å och 2 viktprocent aluminiumpulver utsättes för inverkan av ett tryck av 8 GPa och en temperatur av 200000.
Röntgenanalys visar, att den framställda kompakta produkten är fri från grafitliknande restbornitrid. Kompaktens egenskaper är 1,5 gånger högre än skäregenskaperna hos materialet enligt exempel 2.
Exempel 5. Förloppet genomföras enligt exempel U med undan- 7906864-9 10 tag av att man i stället för titankarbonitrid TiC0,1N0,9 använder titankarbonitrid TiC0,9N0,1 med samma partikelstorlek. Det så fram- ställda materialets skäregenskaper är något lägre än de hos materia- let enligt exempel H vid intermittent svarvning av arbetsstycken av härdat stål. Vid jämn svarvning är det framställda materialets be- ständighet 1,2 gånger högre.
Exempel 6. En blandning av 50 viktprocent kubisk bornitrid med en partikelstorlek av 3-5 pm, 45 viktprocent av en blandning av wurtzitliknande och grafitliknande bornitrid med ett stort antal de- fekter i ett inbördes blandningsförhållande av 20:1 respektive, vil- ken blandning bildats vid stötvågsbearbetning av grafitliknande bor- nitrid, och 5 viktprocent pulver av titanbornitrid TiB0,2N0,8 med en storlek av enkristallina partiklar av 50-500 Ä, sintras vid ett tryck av 7GPa och en temperatur av 1700°C, varvid högtryckskammarens reak- tionsrum har formen av ett svarvstål. Sedan trycket avlastats och temperaturen minskats till rumstemperatur, infästes det framställda ämnet i en hållare, varefter det skärpes medelst en diamantslipskiva och provas vid intermittent svarvning av arbetsstycken av härdat stål med en hårdhet av HRC 58. Vid en skärhastighet av 60-80 m/min, en matning av 0,04 mm/varv och ett skärdjup av 0,2 mm arbetade svarv- stålet i 90 min tills det förslitits längs släppningsytan, i vilket fall ¿§ h är 0,25 mm.
Exempel 7. Förloppet genomföras enligt det i exempel 6 beskriv- na förfarandet med undantag av att man i stället för titanbornitrid TiBo,2N0,8 använder titanbornitrid TiB0,05N0,95 med samma partikel- storlek. Den så framställda produkten har något sämre egenskaper än materialet enligt exempel 6.
Exempel 8. En blandning av 50 viktprocent kubisk bornitrid med en partikelstorlek av 1-30 pmm H0 viktprocent grafitliknande bornit- rid, som i förväg underkastats stötvågsbearbetning (6-7 GPa), 8 vikt- procent titanbornitrid TiB0,3N0,7 med en partikelstorlek av 200-800 Ä och 2 viktprocent aluminiumpulver utsättas för samtidig inverkan av ett tryck av 8,5 GPa och en temperatur av 205000, varigenom hela gra- fitliknande bornitriden omvandlas till kubisk bornitrid.
Det bildade materialets slitbeständighet är vid jämn svarvning 20% högre än den hos materialet enligt exempel 6.
Exempel 9. En blandning av 68 viktprocent wurtzitliknande bor- nitrid, 30 viktprocent pulver av titankarbonitrid TiCO,5NO,5 med en partikelstorlek av 100-1000 Å och 2 viktprocent aluminium utsättes för inverkan av ett tryck av.6 GPa och en temperatur av 160000.

Claims (4)

7906864~9 11 Vid bearbetning av glödspånsfritt gjutjärn med en hastighet av 600 m/min, en matning av 0,07 mm och ett skärdjup av 0,3 mm arbetade det av detta material framställda verktyget under en tid av 150 min vid ringa förslitning. §§§¶Q§l_10. En blandning av 99,8 viktprocent wurtzítliknande bornitrid och 0,2 viktprocent pulver av titankarbonitrid TiC0 6N0 Ä med en partikelstorlek av 100-500 Å behandlas under samma förhållan- den som angives i exempel 9. Den bildade kompaktens egenskaper liknar i det närmaste egenska- perna hos materialet enligt exempel 1. P a t e n t k r a v
1. , Föpfarande för framställning av polykristallin bornitrid genom att en reaktionsblandning innehållande bornitrid och ett högsmältande ämne utsättes för inverkan av höga tryck och temperaturer, k ä n n e - t e c k n a t a v att som högsmältande ämne användes TiN, TíCXNy (där X är 0,1 till 0,9 och y är 0,9 till 0,1) eller TiBXNy (där X är 0,05 till 0,3 och y är 0,95 till 0,7) i form av ett enkristallint material med en partikelstorlek av 50 - 1000 Å, företrädesvis 100 - 1000 Å, och i en mängd av 0,1 - 50 viktprocent.
2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t a v att reaktionsblandningen dessutom innehåller O,l - 5 viktprocent aluminium.
3. 5. Förfarande enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v att man som bornitrid i reaktionsblandningen använder grafitliknande bornitrid, wurtzitliknande bornitrid, kubisk bornitrid eller bland- ningar därav.
4. Förfarande enligt något av kraven l-5, k ä n n e t e c k n a t a v att man i reaktionsblandningen använder en bornitrid, som i förväg underkastats kompression genom inverkan av chockvâgor. 7906864-9 Sammandrag Uppfinningen avser framställning av ytterst hårda kompositione- material, särskilt ett förfarande för framställning av polykristal- lin bornitrid. Förfarandet grundar sig på att en reaktionsblandning, som inne- håller bornitrid och högsmältande ämnen exempelvis titannitrid eller titankarbonitrid, utsättes för inverkan av höga tryck och temperaturer, varvid det högsmältande ämnet måste ha en partikelstorlek av 50-1000 Å. Uppfinningen kan finna ett användningsområde vid framställning av verktyg för bearbetning av svårbearbetbara legeringar.
SE7906864A 1979-08-16 1979-08-16 Forfarande for framstellning av polykristallin bornitrid SE422933B (sv)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE7906864A SE422933B (sv) 1979-08-16 1979-08-16 Forfarande for framstellning av polykristallin bornitrid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE7906864A SE422933B (sv) 1979-08-16 1979-08-16 Forfarande for framstellning av polykristallin bornitrid

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE7906864L SE7906864L (sv) 1981-02-17
SE422933B true SE422933B (sv) 1982-04-05

Family

ID=20338637

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE7906864A SE422933B (sv) 1979-08-16 1979-08-16 Forfarande for framstellning av polykristallin bornitrid

Country Status (1)

Country Link
SE (1) SE422933B (sv)

Also Published As

Publication number Publication date
SE7906864L (sv) 1981-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3894850A (en) Superhard composition material based on cubic boron nitride and a method for preparing same
US5271749A (en) Synthesis of polycrystalline cubic boron nitride
KR960008726B1 (ko) 절삭공구용 고압상 질화붕소 소결체의 제조법 및 그 제조법에 의하여 제조된 소결체
JPH0621314B2 (ja) 高硬度工具用焼結体およびその製造方法
JPH07242466A (ja) 多結晶立方晶窒化ホウ素の製造方法
US4963321A (en) Surface refined sintered alloy and process for producing the same and coated surface refined sintered alloy comprising rigid film coated on the alloy
Slipchenko et al. Superhard pcBN materials with chromium compounds as a binder
US4388085A (en) Abrasion resistant articles based on silicon nitride
Slipchenko et al. Investigation of the mechanical properties and cutting performance of cBN-based cutting tools with Cr3C2 binder phase.
CA2052977A1 (en) High hardness, wear resistant materials
GB2058840A (en) Production of polycrystalline cubic boron nitride
JP3472630B2 (ja) 切削工具用立方晶窒化ほう素燒結体及び切削工具
SE422933B (sv) Forfarande for framstellning av polykristallin bornitrid
US5844153A (en) Cobalt binder metal alloy
Bindal et al. High-pressure sintering of cubic boron nitride
KR0174545B1 (ko) 코발트 결합 다이아몬드 공구와 그 제조방법
Panasyuk et al. Physicochemical principles of the formation of composite materials based on titanium diboride
US3507631A (en) Nitride-refractory metal cutting tools
WO1992017618A1 (en) Abrasive compact composed mainly of cubic boron nitride and method of making same
EP0043583A1 (en) Abrasion resistant articles based on silicon nitride
US4661155A (en) Molded, boron carbide-containing, sintered articles and manufacturing method
JPS6137221B2 (sv)
JPH06305732A (ja) Wc型窒化タンタルおよびその合成方法
JPS62108716A (ja) 立方晶窒化ほう素の製造方法
RU2016111C1 (ru) Шихта для получения литого тугоплавкого неорганического материала в режиме горения

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed

Ref document number: 7906864-9

Effective date: 19920306

Format of ref document f/p: F