[发明专利]多晶立方氮化硼及其制造方法

说明书

该多晶立方氮化硼包含98.5体积％以上立方氮化硼。当使用扫描电子显微镜以10,000倍的放大倍率观察多晶立方氮化硼的截面时，圆当量直径为1μm以上的晶粒的面积比率S1为20面积％以下。

技术领域

本公开涉及多晶立方氮化硼及其制造方法。本申请要求基于在2018年6月18日提交的日本专利申请No.2018-115432的优先权。该日本专利申请中的所有描述都通过引用并入本文。

背景技术

立方氮化硼(以下也称为“cBN”)的硬度仅次于金刚石的硬度，并且具有优异的热稳定性和化学稳定性。此外，由于与金刚石相比，cBN对于铁系材料更为稳定，因此立方氮化硼烧结体被用作铁系材料的加工工具。

已经使用的立方氮化硼烧结体包含约10体积％至40体积％的结合剂。然而，结合剂是降低烧结体的强度和热扩散率的原因。特别是，当将立方氮化硼烧结体用于高速切削铁系材料时，趋向于热负荷增加、切削刃容易缺损或产生裂纹并且工具寿命缩短。

为了解决这些问题，已经开发了制作不含结合剂的立方氮化硼烧结体的方法。在该方法中，不使用结合剂，并且在超高压和超高温下直接将六方氮化硼转变为立方氮化硼而无需使用催化剂，并且同时进行烧结。

在日本专利特开No.11-246271(专利文献1)中，公开了一种技术，其中在超高温和超高压下将低结晶六方氮化硼直接转变成立方氮化硼烧结体，并烧结以获得立方氮化硼烧结体。立方氮化硼烧结体具有高硬度，这是因为立方氮化硼烧结体包含具有小粒径的立方氮化硼颗粒。然而，立方氮化硼烧结体趋于具有低韧性。

为了确保多晶立方氮化硼的韧性，已经开发了这样一种技术，其中使立方氮化硼烧结体包含具有大的长轴的粗大的板状结构。根据该技术，板状结构可以在出现微细裂纹时防止裂纹的扩展。

在国际公开No.2016/129328(专利文献2)中，公开了一种技术，其中在超高压和超高温下，将粒径为0.5μm以下的六方氮化硼粉末直接转变为立方氮化硼和纤锌矿氮化硼，并烧结以获得包括板状结构的多晶立方氮化硼以及微细立方氮化硼。

在国际公开No.2016/125548(专利文献3)中，公开了一种技术，其中在超高压和超高温下，将粗大的六方氮化硼和非六方氮化硼或微细的六方氮化硼直接转变为立方氮化硼，并烧结以获得包括板状立方氮化硼的多晶立方氮化硼以及微细的立方氮化硼。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利特开No.11-246271

专利文献2：国际公开No.2016/129328

专利文献3：国际公开No.2016/125548

发明内容

本发明人研究了在常规多晶立方氮化硼中发生突然缺损的原因，并且发现在烧结体结构中存在粗大颗粒使烧结体结构的均匀性劣化，从而使强度和韧性劣化。因此，本发明人认为，通过减少烧结体结构中的粗大颗粒，可以减少这种突然缺损，并且通过深入研究，完成了如下所述的根据本实施方案的多晶立方氮化硼。

[1]根据本公开的一个方面的多晶立方氮化硼为

包含含量为98.5体积％以上的立方氮化硼的多晶立方氮化硼，

当用扫描电子显微镜以10,000倍的放大倍率观察多晶立方氮化硼的截面时，多晶立方氮化硼中圆当量直径为1μm以上的晶粒的面积比率S1为20面积％以下。

[2]根据本公开的一个方面的制造多晶立方氮化硼的方法为

制造根据上述[1]所述的多晶立方氮化硼的方法，该方法包括

准备六方氮化硼粉末的步骤；以及