[发明专利]特征为在磨削期间微破裂的单晶金刚石或CBN

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2012年9月29日提交的名称为“Single Crystal cBN Featuring Micro-fracturing During Grinding”(特征为在磨削期间微破裂的单晶cBN)的临时申请61/707943的优先权。

技术领域和工业实用性

本公开涉及硬质磨料粒子和制造它们的方法，更具体地涉及金刚石核或立方氮化硼晶体的生长。

在多种粘结体系例如玻璃质粘结、金属粘结、树脂粘结或电镀中的用立方氮化硼(CBN)超硬磨料材料(superabrasive material)制成的磨轮通常用于磨削应用。由于CBN具有仅次于金刚石的硬度的性质，用CBN制成的磨轮具有低的轮磨损、高的磨削比和良好的表面光洁度(surface finish)。然而，如果在加速磨削条件下磨削工件，则它可能被烧坏。

因此，可见需要如下的磨削工具，其由超硬复合材料制成，待在对韧性的要求高的操作、例如加速磨削条件中使用。

发明内容

在一个实施方式中，超硬磨料材料可包含具有不规则表面的超硬磨料晶体；和在所述超硬磨料晶体内的多个结构缺陷，其中当用作磨削材料(grinding material)时，所述多个结构缺陷造成微崩裂(micro-chipping)。

在另一个实施方式中，方法可包括如下步骤：提供多个六方氮化硼(hBN)晶粒；提供多种催化剂，并且使所述多个hBN晶粒、所述多种催化剂经受高压和高温，持续足以形成具有层状(layered)或片状(laminar)结构的单晶结构的时段。

在又一个实施方式中，超硬磨料材料可包含具有不规则表面的超硬磨料单晶，其中所述单一超硬磨料晶体(single superabrasive crystal)具有层状或片状微结构，所述层状或片状微结构基本上平行于所述不规则表面排列，以使得层或片状微结构能够沿着层状或片状结构模式(structure pattern)而磨损或脱落。

附图说明

当结合附图阅读时，将更好地理解前述发明内容以及以下的具体实施方式。应理解，所描绘的实施方式不限于所示的确切布置和手段。

图1是根据一个示例性实施方式的超硬磨料材料的扫描电子显微照片(SEM)图像；

图2是示例根据一个示例性实施方式的制造超硬磨料材料的方法的流程图；和

图3是示例根据一个示例性实施方式在Blohm Precimat 306CNC平面磨床上的磨削性能和微破裂程度的图。

具体实施方式

在描述本发明的方法、体系和材料之前，要理解，本公开不限于所描述的特定方法、体系和材料，因为这些可改变。还要理解，在描述中使用的术语是仅出于描述特定形式或实施方式的目的，而不欲限制范围。例如，如本文中所用的，除非上下文另外明确说明，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数形式。另外，如本文中所用的词语“包含”旨在是指“包括但不限于”。除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本领域普通技术人员通常理解的相同的含义。

除非另外说明，否则在本说明书和权利要求书中使用的所有表示成分的量，诸如尺寸、重量等的性质，反应条件等的数值，应理解为在所有情况下都被术语“约”修饰。因此，除非作出相反说明，否则在以下说明书和所附权利要求书中提出的数值参数是近似值，其可根据由本发明所寻求获得的所希望的性质而改变。最起码地，并且并非试图应用等同原则来限制权利要求书的范围，每个数值参数应至少根据所报道有效数字的位数并通过应用普通的舍入技术来解释。

如本文中所用的，术语“约”意指使用其的数字的数值增加或减少10％。因此，约50％意指在45％-55％的范围内。

一个示例性实施方式可提供磨料晶粒，例如立方氮化硼(cBN)或金刚石(超硬磨料)晶粒，例如，其具有在磨削期间微破裂的超硬磨料单晶。所述超硬磨料晶体可在高压和高温下生长。所述超硬磨料晶粒可包含具有层状或片状微结构的超硬磨料单晶。所述独特的层状或片状微结构在磨削期间可具有低的磨削功耗，同时维持竞争性磨削比。

经受磨削的超硬磨料晶体例如cBN的破裂特征可能由于晶体的天然形成的多面形状而直接通过超硬磨料晶体裂开，或由于高韧性而变钝(dull)至破裂。一个示例性实施方式提供cBN磨料的新型设计，所述cBN磨料的破裂特征可通过控制和修饰裂缝渗透路径而改进，从而预期磨削功率低。