[发明专利]立方氮化硼烧结体及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及立方氮化硼烧结体及其制造方法，尤其涉及一种包含粘合剂和催化剂的立方氮化硼烧结体及其制造方法。

背景技术

立方氮化硼(下文称为“cBN”)烧结体具有仅次于金刚石的第二高的硬度、并且具有不与铁系材料反应的特征，因此通常被用在铁系材料的切削工具中(如，日本专利特开No.2011-207690)。

单独直接烧结cBN颗粒(粉末)是非常困难的，因此，通常用于切削工具中的cBN烧结体是通过利用TiC或TiN等陶瓷材料作为粘合剂、并且在超高压力下烧结cBN粉末从而制得的。

此外，在一些情况中，为了改善抗断裂性，常规的cBN烧结体包含催化剂元素，其为选自由钴(Co)、铬(Cr)、镍(Ni)和钼(Mo)所构成的组中的至少一种元素。在这种情况中，添加催化剂元素的目的是为了改善cBN烧结体的韧性从而改善抗断裂性。催化剂元素为金属元素，因而具有延展性。然而，延展性使得催化剂元素难以与cBN粉末粉碎并混合。

鉴于此，通过如下方式制造常规cBN烧结体。即，通过利用化合物(如碳化物或氮化物)形式的催化剂元素制备粉末状的催化剂元素，并将催化剂元素粉末和cBN粉末的混合物烧结。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利特开No.2011-207690

发明内容

技术问题

然而，在常规cBN烧结体中，如上所述，粉末形式的催化剂元素与cBN粉末混合(下文也称为“粉末混合”)，因而在一些情况中，催化剂元素未均匀分散在所得cBN烧结体中。此外，已知催化剂元素的硬度低于cBN的硬度，因此使用大量的催化剂元素会造成耐磨性的劣化。因而，在考虑到(例如)耐磨性因而催化剂元素的用量应较小的情况中，催化剂元素不能足够地产生改善cBN烧结体的抗断裂性的效果。

本发明旨在解决上述问题。本发明的主要目的是提供这样一种立方氮化硼烧结体及其制造方法，其中该立方氮化硼烧结体在将催化剂元素的添加量保持为较小的同时，具有改善的抗断裂性。

问题的解决手段

本发明的立方氮化硼烧结体为包含立方氮化硼、粘合剂和金属催化剂元素的立方氮化硼烧结体，所述立方氮化硼的百分含量为50体积％以上85体积％以下，并且所述催化剂元素的百分含量为0.5质量％以上5质量％以下。所述粘合剂包含：选自由在日本使用的元素周期表中第IVa族元素、第Va族元素和第VIa族元素的氮化物、碳化物、硼化物和氧化物、及其固溶体构成的组中的至少一者；以及铝化合物。

因此，在该立方氮化硼烧结体中，催化剂元素可分散于粘合剂中，这使得可改善立方氮化硼烧结体的抗断裂性。

催化剂元素可包括选自由钴(Co)、铬(Cr)、镍(Ni)和钼(Mo)所构成的组中的至少一种元素。

将利用扫描透射电子显微镜观察本发明的立方氮化硼烧结体的结构中的8μm×8μm区域而获得的图像沿线段分为四行四列的部分区域，在所述线段上进行组成分析，并计算在所述线段上的各任意测量点处的氮(N)的检测峰值和硼(B)的检测峰值的合计值，将合计值为最大值的一半以下的测量点确定为粘合部测量点，其中所述最大值为所有测量点处的各个所述合计值中的最大值，并且所述粘合部测量点中未检测到所述催化剂元素的测量点数目与全部粘合部测量点的总数之比可为30％以下。

当立方氮化硼的百分含量为70体积％以上80体积％以下时，立方氮化硼烧结体的弯曲强度可大于125kgf/mm²。

本发明的制造立方氮化硼烧结体的方法包括如下步骤：准备立方氮化硼粉末；通过将金属催化剂元素附着至所述粉末的表面，从而制备催化剂附着粉末；将所述催化剂附着粉末与粘合剂混合；以及将所述催化剂附着粉末与所述粘合剂的混合物烧结。

通过这种方式，可制造催化剂元素分散于粘合剂中的、具有优异的抗断裂性的立方氮化硼烧结体。

所述制备催化剂附着粉末的步骤可包括：用包含催化剂元素的膜通过物理气相沉积来包覆粉末的表面的步骤。

发明的有益效果

根据本发明，可提供这样一种立方氮化硼烧结体及其制造方法，其中该立方氮化硼烧结体在将催化剂元素的添加量保持为较小的同时，具有改善的抗断裂性。

附图简要说明

图1为示出在本实施方案的cBN烧结体中，评价催化剂元素在粘合剂中的分散的方法的图。

图2为示出本实施方案中cBN烧结体的制造方法的流程图。

图3为示出本发明实施例1中实验1的测试方法的图。