專利名稱：適合于制造刀具的立方氮化硼粉末及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合于隨后制造刀具的立方氮化硼粉末及其制造方法。
具有由超硬磨料如立方氮化硼(cBN)所形成的刃口的刀具是通過粉末冶金技術(shù)制造的，而且主要用于鑄鐵和淬火鋼的切削。對于鑄鐵，使用含有80-100wt％之cBN的韌性材料，而對于淬火鋼則使通常用10-50wt％的TiC、TiN或Ti(C，N)。這降低了韌性，但大大提高材料的化學(xué)穩(wěn)定性。最通常的情況是，PCBN材料也包含較少量的(通常＜10wt％，總共＜25wt％)其他組分，例如Co、Ni、WC、Al、AlN和Al2O3。這些組分可添加在原料粉末中或者在處理過程中得到。
PCBN刀具主要按兩種不同的方式制造i)將PCBN粉末混合物高壓/高溫(HP/HT)燒結(jié)為固體，然后將該固體切割并磨刃為最終的刀具。
ii)HP/HT燒結(jié)PCBN粉末薄層，該薄層同時粘結(jié)在基底(通常為滲碳碳化物盤)上，然后由其上切下較小的片(碎片)。這些碎片硬焊在常規(guī)滲碳碳化物工具(刀具、端面銑刀、鉆頭)上，然后磨刃成最終狀態(tài)。因為在最終制成之前必須經(jīng)歷許多步驟，所以在制造這些工具時的花費相對較高。同樣，每個工具通常僅有一個或兩個刃口可用。
US 5,676,496公開了一種較低成本地制造PCBN刀具的方法。其是通過將滲碳碳化物或金屬陶瓷基底放置在容器中、然后將PCBN粉末填充于在基底上適當(dāng)設(shè)置的溝槽中來實現(xiàn)的。接著HP/HT燒結(jié)所述容器，使PCBN粉末固結(jié)為完全密實的本體，并同時粘結(jié)在基底上。基底/PCBN復(fù)合物則可直接磨刃為刀具。
雖然該方法可大大降低每個刃口的成本，但其主要的缺陷在于，將包含PCBN的粉末混合物填充在溝槽中原則上必須手工進行。PCBN粉末的流動性較差，加上必須的溝槽形狀，使得自動化處理是不可靠的。除了明顯的健康危險外，手工填充還導(dǎo)致填充密度不均勻，而且使PCBN粉末過度暴露于氧氣中。填充密度的不均勻性使得必須選擇較所需要更大的溝槽尺寸，以確保所得到的PCBN量總是足夠的。小心控制PCBN粉末中的氧含量對于HP/HT燒結(jié)是非常關(guān)鍵的，這是因為過量的氧對固結(jié)過程產(chǎn)生負面影響。原則上，人們希望具有高的而且可高度重復(fù)的填充密度，并使處理和儲存期間的氧攜帶量最小化。
根據(jù)本發(fā)明，其提供一種具有良好流動性并包含PCBN的粉末。該粉末特別適合于制造復(fù)雜形狀的主體，其具有致密裕度(tighttolerances)以及過度可重復(fù)的料坯密度。
根據(jù)本發(fā)明的方法，適合于制造上述材料的粉末的制造包括以下步驟1、用合適的液體(如乙醇)和合適的試劑(例如聚乙二醇，PEG)混合原料粉末，例如cBN以及hBN(六方氮化硼)、TiC、TiN、Ti(C，N)、WC、W、C、Co、Co2Al9、Al、AlN、Al2O3中的一種或多種，形成具有所希望的組成的均勻漿液。TiC+TiN+Ti(C，N)的量小于50wt％，而其他添加劑的量小于25wt％。
2、使用噴霧干燥技術(shù)形成球形粉末附聚物，其直徑通常為100μm，并具有良好的流動性質(zhì)。
3、將PCBN粉末填充在滲碳碳化物或金屬陶瓷基底的凹口、空穴、溝槽等中。
4、在合適的溫度和氣氛下(對于PEG優(yōu)選200-400℃，在流動的氫氣中)由粉末中除去所述試劑。
5、在HP/HT條件下將PCBN粉末燒結(jié)在一起，并同時粘結(jié)在容器內(nèi)的基底上，形成復(fù)合體，例如刀具。
參考PCBN描述了本發(fā)明的方法，但顯而易見的是，還可使用金剛石作為磨料或它們的混合物。
權(quán)利要求
1.制造PCBN刀具的方法，其特征在于，—用合適的液體(如乙醇)和合適的試劑(例如聚乙二醇，PEG)混合原料粉末，例如cBN以及hBN、TiC、TiN、Ti(C，N)、WC、W、C、Co、Co2Al9、Al、AlN、Al2O3中的一種或多種，形成具有所希望的組成的均勻漿液；—優(yōu)選通過噴霧干燥形成球形粉末附聚物，其直徑通常為100μm；—將PCBN粉末填充在滲碳碳化物或金屬陶瓷基底的凹口、空穴、溝槽等中；—在合適的溫度和氣氛下由粉末中除去所述試劑；—在HP/HT條件下將PCBN粉末燒結(jié)在一起，并同時粘結(jié)在容器內(nèi)的基底上，形成復(fù)合體。
2.包括PCBN的粉末，其特征在于，其是球形粉末附聚物，直徑通常為100μm。
全文摘要
本發(fā)明涉及制造PCBN刀具的方法,其包括以下步驟:用合適的液體和合適的試劑混合原料粉末,例如cBN以及hBN、TiC、TiN、Ti(C,N)、WC、W、C、Co、Co
文檔編號C04B37/02GK1269272SQ0010581
公開日2000年10月11日 申請日期2000年4月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月7日
發(fā)明者烏爾夫·羅蘭德, 格羅爾德·魏因勒 申請人:桑德維克公司