專利名稱：：復(fù)合燒結(jié)體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及立方氮化硼(下文中可稱之為"cBN")燒結(jié)體，該燒結(jié)體由cBN和陶瓷粘結(jié)劑構(gòu)成。本發(fā)明通過(guò)對(duì)陶瓷粘結(jié)劑中所含的Zr、Si、Hf、Ge、W和/或Co的含量和含量百分比進(jìn)行限定，從而提供一種具有優(yōu)異的強(qiáng)度、韌性和耐磨性的立方氮化硼燒結(jié)體。
背景技術(shù)：
：目前，利用立方氮化硼的髙硬度燒結(jié)體是己知的。例如，日本專利申請(qǐng)公開No.53-077811(專利文獻(xiàn)l)披露了一種cBN燒結(jié)體，其含有20體積％至80體積％的cBN，并且余量為Ti陶瓷粘結(jié)劑。然而，在高效切削(如斷續(xù)切削、以及重切削/高速切削)方面，該燒結(jié)體無(wú)法提供令人滿意的工具壽命。因此，為了提髙燒結(jié)體的韌性或耐熱性，對(duì)粘結(jié)劑進(jìn)行改良，并且用陶瓷材料覆蓋cBN顆粒，以增強(qiáng)粘結(jié)力，并改善分散性等。曰本專利公告No.60-014826(日本專利申請(qǐng)公開No.56-069350，專利文獻(xiàn)2)，日本專利公告No.61-054857(日本專利申請(qǐng)公開No.61-179847，專利文獻(xiàn)3)，日本專利公告No.61-054858(日本專利申請(qǐng)公開No.61-179848，專利文獻(xiàn)4)和日本專利申請(qǐng)公開No.05-287433(專利文獻(xiàn)5)等披露了這樣一種具有高韌性的燒結(jié)體，在該燒結(jié)體中，日本專利申請(qǐng)公開No.53-077811(專利文獻(xiàn)1)中的Ti陶瓷粘結(jié)劑得以改善。這些專利文獻(xiàn)2至5中公開的燒結(jié)體具有高的韌性，因而適用于對(duì)淬硬鋼等進(jìn)行斷續(xù)切削。此外，日本專利申請(qǐng)公開No.10-182242(專利文獻(xiàn)6)披露了這樣一種燒結(jié)體，其中cBN顆粒的外圍涂敷有粘結(jié)劑，以通過(guò)該粘結(jié)劑將cBN顆粒固定，從而使得cBN顆粒之間不會(huì)直接彼此結(jié)合。美國(guó)專利No.5639285(專利文獻(xiàn)7)披露了這樣一種燒結(jié)體，4其中Ti陶瓷粘結(jié)劑得到改善，以增強(qiáng)CBN顆粒與粘結(jié)劑顆粒之間的粘結(jié)力，從而使cBN顆粒相互結(jié)合在一起。此外，日本專利申請(qǐng)公開No.07-252580(專利文獻(xiàn)8)和日本專利申請(qǐng)公開No.07-252581(專利文獻(xiàn)9)均披露了在粘結(jié)劑中加入有Si的燒結(jié)體。如上所述，通過(guò)如下方式提高cBN燒結(jié)體的韌性，從而提供適用于對(duì)高硬度的淬硬鋼進(jìn)行斷續(xù)切削的燒結(jié)體，所述方式為改善粘結(jié)劑本身；或者通過(guò)避免cBN顆粒之間接觸來(lái)改善燒結(jié)體的微結(jié)構(gòu)；或者正好相反，通過(guò)積極地將cBN顆粒相互結(jié)合在一起來(lái)改善燒結(jié)體的微結(jié)構(gòu)，等等。專利文獻(xiàn)l:日本專利申請(qǐng)公開No.53-077811曰本專利公告No.60-014826(日本專利申請(qǐng)公開專利文獻(xiàn)2No.56-069350)專利文獻(xiàn)3No.61-179847)專利文獻(xiàn)4No.61-179848)專利文獻(xiàn)5專利文獻(xiàn)6專利文獻(xiàn)7專利文獻(xiàn)8專利文獻(xiàn)9日本專利公告No.61-054857(日本專利申請(qǐng)公開日本專利公告No.61-054858(日本專利申請(qǐng)公開日本專利申請(qǐng)公開No.05-287433日本專利申請(qǐng)公開No.10-182242美國(guó)專利No.5639285日本專利申請(qǐng)公開No.07-252580日本專利申請(qǐng)公開No.07-25258
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的問(wèn)題然而，上述經(jīng)改善的例子存在下述問(wèn)題。當(dāng)對(duì)諸如淬硬鋼等高硬度材料進(jìn)行切削時(shí)，切削刃的溫度變?yōu)?0(TC或更高。近年來(lái)，人們期望提高生產(chǎn)率；因此，隨著切削速度、或者每轉(zhuǎn)進(jìn)給量或每齒進(jìn)給量的增加，切削刃的溫度升高到約100(TC的情況并不罕見。此外，人們不斷要求對(duì)具有復(fù)雜形狀的部件進(jìn)行切削。在對(duì)這種斷續(xù)切削區(qū)域進(jìn)行高效切削時(shí)，會(huì)不斷地重復(fù)著切削刃的離開和切削的過(guò)程。當(dāng)使切削刃離開時(shí)，切削刃會(huì)迅速冷卻。因此，切削刃會(huì)經(jīng)受迅速的溫度變化和應(yīng)力變化。在上述的改善之中，在對(duì)高硬度鋼進(jìn)行高速加工或高效斷續(xù)切削時(shí)，粘結(jié)劑的強(qiáng)度、韌性以及耐磨性不足，而粘粘結(jié)劑的強(qiáng)度、韌性以及耐磨性是近年來(lái)人們所需要的。因而不能說(shuō)目前已經(jīng)獲得了令人滿意的工具壽命。為了解決上述問(wèn)題而完成了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供這樣一種立方氮化硼燒結(jié)體，其具有優(yōu)異的強(qiáng)度、韌性和耐磨性，并且在對(duì)高硬度材料進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)實(shí)現(xiàn)了高的效率以及長(zhǎng)的壽命。解決所述問(wèn)題的手段本發(fā)明的復(fù)合燒結(jié)體為這樣一種復(fù)合燒結(jié)體，其含有大于或等于20體積％且小于或等于80體積％的立方氮化硼顆粒，以及粘結(jié)劑；其中所述粘結(jié)劑含有選自由元素周期表中的第4a族元素、第5a族元素以及第6a族元素的氮化物，碳化物，硼化物和氧化物及它們的固溶體所組成的組中的至少一種物質(zhì)；選自由Zr、Si、Hf、Ge、W和Co的單體，其化合物及它們的固溶體所組成的組中的至少一種物質(zhì)；以及A1化合物；并且當(dāng)復(fù)合燒結(jié)體中含有W和/或Co時(shí)，W和/或Co的總重量低于2.0重量％，并且該復(fù)合燒結(jié)體還含有Zr、Si、Hf和Ge(下文中稱之為"X")中的一種或多種，而當(dāng)該復(fù)合燒結(jié)體含有X時(shí)，各X的含量為大于或等于0.005重量％且低于2.0重量%，X/(X+W+Co)為大于或等于0.01且小于或等于1.0，此外A1的重量為大于或等于2.0重量％且小于或等于20.0重量％。在所述復(fù)合燒結(jié)體中，優(yōu)選的是，粘結(jié)劑中含有Si或Zr，復(fù)合燒結(jié)體中所含的W禾B/或Co的總重量低于1重量％，Si或Zr的含量為大于或等于0.01重量％且低于0.5重量％，此外Si/(Si+W+Co)或Zr/(Zr+W+Co)為大于或等于0.05且小于或等于1.0。另外還優(yōu)選的是，所述復(fù)合燒結(jié)體中含有作為粘結(jié)劑的Ti化合物，Ti化合物的平均粒徑為大于或等于100nm且小于或等于400nm，并且復(fù)合燒結(jié)體內(nèi)的粘結(jié)劑中所含有的Al化合物的平均粒徑為大于或等于50nm且小于或等于150nm。在復(fù)合燒結(jié)體中，還優(yōu)選的是，當(dāng)粘結(jié)劑中所含的Ti化合物的平均粒徑由RTi表示，并且粘結(jié)劑中所含的Al化合物的平均粒徑由R^表示時(shí)，則R^/RT,為大于或等于0.2且小于或等于0.5。發(fā)明效果本發(fā)明的復(fù)合燒結(jié)體具有上述的結(jié)構(gòu)，從而使得對(duì)強(qiáng)度、韌性以及耐磨性的改善高度相容。通過(guò)使這些性質(zhì)得到改善，其耐碎裂性和耐磨性得到顯著提高。結(jié)果，在其至少一部分中含有本發(fā)明的復(fù)合燒結(jié)體的切削工具獲得了高的效率和長(zhǎng)的壽命，并且其可優(yōu)選用于對(duì)高硬度鋼的高速切削、高效斷續(xù)切削以及重切削中。本發(fā)明的最佳實(shí)施方式本發(fā)明的復(fù)合燒結(jié)體含有cBN顆粒以及陶瓷粘結(jié)劑。與陶瓷粘結(jié)劑相比，cBN顆粒的硬度、強(qiáng)度以及韌性較高，因此cBN顆粒起到燒結(jié)體骨架的作用并承擔(dān)起維持材料強(qiáng)度的功能，從而使該材料能夠經(jīng)受對(duì)高硬度淬硬鋼的切肖U。同時(shí)，陶瓷粘結(jié)劑起到可在工業(yè)水平的壓力和溫度下燒結(jié)cBN顆粒(其是難以燒結(jié)的材料)的作用，同時(shí)在對(duì)高硬度淬硬鋼的切削過(guò)程中，陶瓷粘結(jié)劑具有抑制化學(xué)/熱磨耗的作用，這是因?yàn)榕ccBN相比，粘結(jié)劑與鐵的反應(yīng)性較低。因此，在高速連續(xù)切削過(guò)程(其通常要求較高的耐磨性)中，使用cBN含量百分比相對(duì)較低的cBN燒結(jié)體；在斷續(xù)切削(其要求較高的耐碎裂性)中，使用cBN含量百分比相對(duì)較高的cBN燒結(jié)體。換言之，為了提高耐磨性，有效的是使陶瓷含量較髙；然而，如果cBN含量百分比相對(duì)過(guò)低，則不能維持經(jīng)受住對(duì)高硬度淬硬鋼進(jìn)行切削所需的材料強(qiáng)度。因此，維持最低含量的cBN是必需的。同時(shí)，為了提高耐碎裂性，有效的是使cBN含量百分比較高；然而，如果陶瓷粘結(jié)劑的含量百分比相對(duì)過(guò)低，則耐磨性會(huì)大幅降低。因此，維持最低含量的陶瓷粘結(jié)劑是必需的。為了克服這種折中關(guān)系，本發(fā)明人重復(fù)進(jìn)行了大量研究，從而發(fā)明了這樣一種復(fù)合燒結(jié)體，其含有大于或等于20體積％且小于或等于80體積％的立方氮化硼顆粒，以及粘結(jié)劑；其中所述粘結(jié)劑含有選自由元素周期表中的第4a族元素(Ti、Zr、Hf等)、第5a族元素(V、Nb、Ta等)以及第6a族元素(Cr、Mo、W等)的氮化物，碳化物，硼化物，氧化物以及它們的固溶體所組成的組中的至少一種物質(zhì)；選自由Zr、Si、Hf、Ge、W和Co的單體，其化合物以及它們的固溶體所組成的組中的至少一種物質(zhì)；以及A1化合物；并且當(dāng)所述復(fù)合燒結(jié)體中含有W和/或Co時(shí)，W和/或Co的總重量低于2.0重量%，并且所述復(fù)合燒結(jié)體含有Zr、Si、Hf和Ge(下文中稱之為"X")中的一種或多種，而當(dāng)復(fù)合燒結(jié)體含有X時(shí)，各X的含量為大于或等于0.005重量％且低于2.0重量％，X/(X+W+Co)為大于或等于0.01且小于或等于i.o，此外Al的重量為大于或等于2.0重量％且小于或等于20.0重量％。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)滿足如下條件時(shí)，粘結(jié)劑中所用的陶瓷本身的材料強(qiáng)度和耐磨性得到顯著提高，從而使燒結(jié)體在上述苛刻的切削環(huán)境中表現(xiàn)出穩(wěn)定的工具壽命，其中所述條件為cBN燒結(jié)體中的粘結(jié)劑含有選自由Zr、Si、Hf、Ge、W和Co的單體，其化合物及它們的固溶體所組成的組中的至少一種物質(zhì)；燒結(jié)體中所含的W和Co的總重量低于2.0重量％;X的含量為大于或等于0.005重量％且低于2.0重量％;并且X/(X+W+Co)為大于或等于0.01且小于或等于1.0;此外Al的總重量為大于或等于2.0重量％且小于或等于20.0重量％。下面將對(duì)通過(guò)上述結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的效果進(jìn)行詳細(xì)描述。當(dāng)對(duì)高硬度淬硬鋼迸行切削時(shí)，其切削刃暴露于高溫下；因而，其cBN顆粒(其對(duì)鐵具有高的反應(yīng)性)會(huì)被選擇性地磨掉。結(jié)果，以凸起的形狀裸露出來(lái)的粘結(jié)劑便被機(jī)械打磨，使得粘結(jié)劑被破壞并脫落，這樣加速了粘結(jié)劑的磨耗。在斷續(xù)切削中，材料強(qiáng)度較低的粘結(jié)劑部分由于斷續(xù)沖擊而發(fā)生微小的龜裂。當(dāng)龜裂擴(kuò)展時(shí)，粘結(jié)劑會(huì)選擇性地被破壞并脫落，從而發(fā)生碎裂。在本發(fā)明中，粘結(jié)劑內(nèi)含有選自由Zr、Si、Hf、Ge、W和Co的8單體，其化合物以及它們的固溶體所組成的組中的至少一種；燒結(jié)體中所含的W和CO的總重量低于2.0重量％;X的含量為大于或等于0.005重量％且低于2.0重量％;并且X/(X+W+Co)為大于或等于0.01且小于或等于1.0，從而使粘結(jié)劑的強(qiáng)度、韌性以及耐磨性得到提高。因此，在針對(duì)高硬度鋼進(jìn)行髙速加工或高效斷續(xù)切削時(shí)，本發(fā)明所獲得的工具的壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于常規(guī)工具的使用壽命。換言之，極少量的選自由Zr、Si、Hf、Ge、W和Co的單體，其化合物以及它們的固溶體所組成的組中的至少一種物質(zhì)分散在粘結(jié)劑中，從而產(chǎn)生使得粘結(jié)劑的強(qiáng)度和韌性提高的效果，由此大幅度地抑制了粘結(jié)劑在切削過(guò)程中發(fā)生破壞和脫落。如果W和Co的總重量為至少2.0重量％或者X的含量為2.0重量％或更高，則燒結(jié)體的韌性會(huì)下降。如果X的含量低于0.005重量％，則不能獲得使強(qiáng)度和韌性提高的效果。此外，據(jù)推測(cè)，燒結(jié)體中粘結(jié)劑相的存在形式(例如，其組成或粒徑)可根據(jù)X、W和Co之間的重量比的不同而發(fā)生改變，從而使其強(qiáng)度、韌性以及耐熱性也發(fā)生變化。當(dāng)X、W和Co以X/(X+W+Co)滿足大于或等于0.01且小于或等于l.O這樣的重量比存在時(shí)，燒結(jié)體具有尤其優(yōu)異的強(qiáng)度、韌性以及耐磨性。如果燒結(jié)體中所含的Al的總重量低于2.0重量％，則燒結(jié)體的強(qiáng)度會(huì)降低。如果其高于20重量％，則耐磨性會(huì)降低。如果cBN顆粒的含量百分比低于20體積％，則燒結(jié)體的強(qiáng)度會(huì)大幅降低。如果其高于80體積％，則耐磨性會(huì)大幅降低。W和Co的總重量更優(yōu)選低于1重量％，進(jìn)一步更優(yōu)選低于0.5重量％。對(duì)其下限沒有特別的限定。同時(shí)，X的含量的上限更優(yōu)選為1重量％，甚至更優(yōu)選為0.5重量％。其下限更優(yōu)選為0.01重量％，甚至更優(yōu)選為0.05重量％。X/(X+W+Co)的下限更優(yōu)選為0.05，甚至更優(yōu)選為0.2。在根本不含有W和Co的情況下，其上限為1。Al的總重量的上限更優(yōu)選為10重量％，甚至更優(yōu)選為7重量％，并且其下限更優(yōu)選為2.5重量％，甚至更優(yōu)選為3重量％。優(yōu)選的是，粘結(jié)劑中含有Si或Zr，燒結(jié)體中所含的和Co的總重量低于1重量％，Si或Zr的含量為大于或等于0.01重量％且低于0.5重量％，并且Si/(Si+W+Co)或Zr/(Zr+W+Co)為大于或等于0.05且小于或等于1.0。如果Si或Zr的重量低于0.01重量％,則當(dāng)在高溫下對(duì)該燒結(jié)體材料進(jìn)行燒結(jié)時(shí)，Ti或Al的化合物會(huì)生長(zhǎng)成為異常晶粒，從而使燒結(jié)體的強(qiáng)度降低。另一方面，如果Si或Zr的重量為0.5重量％或更高，會(huì)過(guò)度地抑制粘結(jié)劑的擴(kuò)散反應(yīng)，從而使得cBN顆粒與粘結(jié)劑之間以及粘結(jié)劑材料之間的粘結(jié)力降低。這樣，燒結(jié)體的韌性和耐熱性降低。特別是，當(dāng)在超高壓和高溫下對(duì)燒結(jié)體材料進(jìn)行燒結(jié)時(shí)，燒結(jié)體的粘結(jié)劑內(nèi)所含的極少量的Si會(huì)抑制構(gòu)成粘結(jié)劑的Ti或Al化合物的過(guò)度擴(kuò)散反應(yīng)。結(jié)果，Si在抑制粘結(jié)劑生長(zhǎng)成為異常晶粒方面具有很大的作用。當(dāng)其重量位于上述范圍內(nèi)時(shí)，便獲得了使燒結(jié)體的強(qiáng)度和韌性特別高的效果。Si或Zr的上限更優(yōu)選為0.3重量％，甚至更優(yōu)選為0.15重量％，并且其下限更優(yōu)選為0.03重量％，甚至更優(yōu)選為0.05重量％。Si/(Si+W+Co)或Zr/(Zr+W+Co)的下限更優(yōu)選為0.065，甚至更優(yōu)選為0.08，并且在根本不含有W和Co的情況下，其上限為1。還優(yōu)選的是，粘結(jié)劑中所含的Ti化合物的平均粒徑為大于或等于100nm且小于或等于400nm，并且粘結(jié)劑中所含的Al化合物的平均粒徑為大于或等于50nm且小于或等于150nm。如果Ti化合物的平均粒徑低于100nm或者Al化合物的平均粒徑低于50nm，則燒結(jié)體的韌性和耐熱性會(huì)降低。如果Ti化合物的平均粒徑超過(guò)400nm或者Al化合物的平均粒徑超過(guò)150nm，則燒結(jié)體的強(qiáng)度會(huì)降低。Ti化合物的平均粒徑的上限更優(yōu)選為350nm，甚至更優(yōu)選為300nm，并且其下限更優(yōu)選為150nm，甚至更優(yōu)選為200nm。Al化合物平均粒徑的上限更優(yōu)選為130nm，甚至更優(yōu)選為110nm，并且其下限更優(yōu)選為70nm，甚至更優(yōu)選為90nm。當(dāng)粘結(jié)劑中所含的Ti化合物的平均粒徑由Rt;表示，并且粘結(jié)劑中所含的Al化合物的平均粒徑由Ra!表示吋，優(yōu)選的是，RA,/RTi為大于或等于0.2且小于或等于0.5。該粒徑比值使得燒結(jié)體的強(qiáng)度和韌性之間達(dá)到優(yōu)異的平衡。例子以下將參照例子來(lái)具體描述本發(fā)明的復(fù)合燒結(jié)體的實(shí)例；但是本發(fā)明并不局限于此。<實(shí)施例1〉使用均由硬質(zhì)合金制成的罐和球?qū)⑼ㄟ^(guò)以下方法獲得的化合物粉碎，從而得到粘結(jié)劑粉末，所述方法為在真空中，將其中TiNo.6或Ti(CN)o.6與Al以不同的重量比混合而得到的粉末在1200。C下熱處理30分鐘。接下來(lái)，將上述的各粘結(jié)劑分別與平均粒徑為1.2pm的cBN粉末摻混，從而得到表1所示的cBN含量百分比。同時(shí)，向其中加入極少量的Zr、Si、Hf和Ge微細(xì)粉末中的任意一種以及W和Co，并混合至均勻狀態(tài)，然后將所得混合物在真空爐中于900'C下保持20分鐘，以除去氣體。另外，將各粉末填充到由Mo制成的密封容器中，并隨后在超高壓設(shè)備中，于壓力為5.8GPa、溫度為140(TC的條件下燒結(jié)20分鐘。關(guān)于所得到的燒結(jié)體，將基于XRD(X射線衍射)的化合物鑒定而獲得的結(jié)果、以及基于ICP(電感耦合等離子體發(fā)射光譜)的定量分析而獲得的結(jié)果一同示于表1中。11<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>另外，使用所得到的燒結(jié)體來(lái)制造CBN工具(ISO型號(hào)CNGA120408)。表2示出通過(guò)以下方法獲得的結(jié)果，所述方法為在下述條件下對(duì)淬硬鋼進(jìn)行高速連續(xù)切削時(shí)，測(cè)定cBN工具直到發(fā)生破碎時(shí)的磨耗量以及工具壽命。待切削的材料滲碳淬火鋼SCM415H，HRC62，其為直徑100mm、長(zhǎng)度300mm的圓鋼；切削條件切削速度V二300m/分鐘，進(jìn)給量f=0.1mm/轉(zhuǎn)，并且切削深度d=0.1mm，干態(tài)表2類別樣品編號(hào)No.切削5km后的側(cè)面磨耗量(mm)直到發(fā)生破碎時(shí)的切削長(zhǎng)度(km)實(shí)施例]-l0.05711.6實(shí)施例l陽(yáng)20.05313.0實(shí)施例1-30.05412.7實(shí)施例卜40.0611.3實(shí)施例1-50.06111.1實(shí)施例1-60.05612.4實(shí)施例1-70.05612.3實(shí)施例1-80.05712.5實(shí)施例1-90.06511.5比較例1-100.0856.6比較例1-110.0797.1比較例1-120.0767.4比較例1-130.0747.8比較例1-140.0777.3可以理解的是，與比較例的樣品No.1-10至1-14相比，在滿足本發(fā)明要求的樣品No.l-l至1-9中，側(cè)面磨耗量較小，并且直至發(fā)生破碎時(shí)的工具壽命也較長(zhǎng)。還可理解的是，特別是在樣品No.l-2(其中，W和Co的總重量低于1重量％，Si的重量為大于或等于0.01重量％且低于0.5重量％，并且Si/(Si+W+Co)為大于或等于0.05且小于或等于1.0)和樣品No.1-3(其中，Zr的重量為大于或等于0.01重量％且低于0.5重量％，并且Zr/(Zr+W+Co)為大于或等于0.05且小于或等于1.0)中，側(cè)面磨耗量較小并且直至發(fā)生破碎時(shí)的工具壽命也較長(zhǎng)。<實(shí)施例2>13使用均由硬質(zhì)合金制成的罐和球?qū)⑼ㄟ^(guò)以下方法獲得的化合物粉碎，從而得到粘結(jié)劑粉末，所述方法為在真空中，將其中TiNo.6與Al以不同的重量比混合而得到的粉末在1200'C下熱處理30分鐘。接下來(lái)，將上述的各粘結(jié)劑分別與平均粒徑為3.5pm的cBN粉末摻混，從而得到如表3所示的cBN含量百分比。向其中加入極少量的Zr或Si微細(xì)粉末以及W和Co，并混合至均勻狀態(tài)，然后將所得混合物在真空爐中于90(TC下保持20分鐘，以除去氣體。另外，將各粉末填充到由Mo制成的密封容器中，并隨后在超高壓設(shè)備中，于表3中所示的燒結(jié)條件下燒結(jié)20分鐘。關(guān)于所得到的燒結(jié)體，將基于XRD的化合物鑒定而獲得的結(jié)果、基于ICP的定量分析而獲得的結(jié)果、以及通過(guò)用SEM(電子顯微鏡)觀察來(lái)測(cè)定Ti化合物和Al化合物的平均粒徑而獲得的結(jié)果一同示于表3中。可通過(guò)作為原料的粘結(jié)劑的平均粒徑、以及燒結(jié)條件來(lái)控制Ti化合物和Al化合物的平均粒徑。No.cBN的含量燒結(jié)條件經(jīng)XRD鑒定的化合物X(Zr或Si)的含量(重量％)W和Co的總含量(重量％)x/(x+w+Co)Al的含量(重量％)Ti化合物的平均粒徑(nm)Al化合物的平均粒徑(nm)實(shí)施例2-1656.5GPa，1500°CcBN,TiN,TiB2,AlB2,AlNSi:0.110.720.13624678實(shí)施例2-2706.5GPa,1500。CcBN，TiN,TiB2,AlB2,AlNSi:0.070.650.1023572實(shí)施例2-3705.5GPa,1250°CcBN,TiN,TiB2,A恥，AINZr:0.60.70.4612321實(shí)施例2-4706.5GPa,1650°CcBN,TiN,TiB2,A1B2,AINSi:0.070.830.08312120實(shí)施例2-5706.5GPa，,°CcBN，TiN,TiB2,A1B2，細(xì)Si:0.070.760.08576265實(shí)施例2-6756.5GPa,1500°CcBN,TiN,TiB2,八舊2,AINSi:0.050.60.08424174比較例2-7706.5GPa,1500°CcBN,TiN,TiB2,A1B2，AIN,CoW2B2,WC,W-4.10419185比較例2-8706.5GPa'1650°CcBN,TiN，TiB2,AB2,AIN,CoW2B2,WC,W一4.10673381比較例2-9856.5GPa,1500°CcBN,TiN,TiB2,細(xì)2,AINSi:0.070.690.092022468比較例2-10706.5GPa,1500°CcBN，TiN,TiB2,AlB:，AINSi:0.070.650.101.524365200880003554.x轉(zhuǎn)溢齒被12/16:K另外，使用所得到的燒結(jié)體來(lái)制造CBN工具(ISO型號(hào)CNGA120408)。表4示出通過(guò)以下方法獲得的結(jié)果，所述方法為在下述條件下對(duì)淬硬鋼進(jìn)行高效斷續(xù)切削時(shí)，測(cè)定cBN工具直到發(fā)生破碎時(shí)的工具壽命。待切削的材料滲碳淬火鋼SCM415H，HRC62，其直徑為100mm、長(zhǎng)度為300mm，在該待切削材料的軸向上具有六個(gè)V型溝槽；切削條件切削速度V=200m/分鐘，進(jìn)給量f=0.15mm/轉(zhuǎn)，并且切削深度d=0.3mm，干態(tài)表4<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>可以理解的是，與不含Si或Zr的比較例樣品No.2-7和2-8相比，樣品No.2-l至2-6(其中，燒結(jié)體中Si或Zr的含量為大于或等于0.005重量％且小于或等于2重量％)直至發(fā)生破碎時(shí)的工具壽命明顯更長(zhǎng)?？梢岳斫獾氖牵诒容^例No.2-9(其中，cBN的含量百分比高于80體積％)和比較例No.2-10(其中，燒結(jié)體中Al的含量低于2重量%)中，其使用壽命比實(shí)施例No.2-l至2-6的使用壽命短。還可理解的是，樣品No.2-l、2-2、2-4和2-6(其中，Ti化合物的平均粒徑為大于或等于100nm且小于或等于400nm，并且粘結(jié)劑中所含的Al化合物的平均粒徑為大于或等于50nm且小于或等于150nm)具有特別長(zhǎng)的使用壽命。<實(shí)施例3>使用內(nèi)壁由Si3N4制成的罐和由Si3N4制成的球?qū)νㄟ^(guò)以下方法獲得的化合物進(jìn)行粉碎，從而得到粘結(jié)劑粉末，所述方法為在真空中，將其中TiNw與Al以80:20的重量比混合而得到的粉末在1200°C下熱處理30分鐘。接下來(lái)，將上述的各種粘結(jié)劑與平均粒徑為1.0pm的cBN粉末摻混，從而使得cBN的含量百分比為60體積％。使用內(nèi)壁由TEFLON(注冊(cè)商標(biāo))制成的罐以及由Si3N4制成的球?qū)⒏鲹交旆勰┗旌现辆鶆驙顟B(tài)。同時(shí)，向其中加入極少量的Si、W和Co中的至少一種，并將所得混合物混合至均勻狀態(tài)。隨后，將所得的混合物在真空爐中于90(TC下保持20分鐘，以除去氣體。另外，將各粉末填充到由Mo制成的密封容器中，隨后在超高壓設(shè)備中，于表5中所示的燒結(jié)條件下燒結(jié)20分鐘。關(guān)于所得到的燒結(jié)體，將通過(guò)ICP對(duì)Si、W和Co進(jìn)行定量分析所獲得的結(jié)果、以及通過(guò)用SEM(電子顯微鏡)觀察來(lái)測(cè)定Ti化合物和Al化合物的平均粒徑所獲得的結(jié)果一同示于表5中。<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>使用所得的燒結(jié)體來(lái)制造cBN工具(ISO型號(hào)CNGA120408)。表6示出通過(guò)以下方法獲得的結(jié)果，所述方法為在下述條件下對(duì)模具鋼(dicesteel)進(jìn)行斷續(xù)切削時(shí)，測(cè)定cBN工具直到發(fā)生破碎時(shí)的工具壽命。待切削的材料模具鋼SKDll，HRC63，其直徑為100mm、長(zhǎng)度為300mm，在待切削材料的軸向上具有六個(gè)V型溝槽；切削條件切削速度V二120m/分鐘，進(jìn)給量f=0.1mm/轉(zhuǎn)，并且切削深度d二0.2mm，干態(tài)表6類別樣品編號(hào)No.直到發(fā)生破碎時(shí)的切削長(zhǎng)度(km)實(shí)施例3-11.1實(shí)施例3-21.33實(shí)施例3-31.41實(shí)施例3-40.95實(shí)施例3-51.44實(shí)施例3-61.46實(shí)施例3-71.25實(shí)施例3匿81.49實(shí)施例3-91.52可以理解的是，樣品No.3-2、3-3、3-5、3-6、3-7、3-8和3-9(其中，當(dāng)粘結(jié)劑中所含的Ti化合物的平均粒徑由Rt,表示，并且所含的Al化合物的平均粒徑由Ra,表示吋，RAi/R^為大于或等于0.2且小于或等于0.5)直至發(fā)生破碎時(shí)的工具壽命長(zhǎng)于樣品No.3-l和3-4的工具壽命。雖然以上描述了本發(fā)明的實(shí)施方案和例子，但是本發(fā)明的本意在于將各實(shí)施方案和例子進(jìn)行適當(dāng)組合。應(yīng)當(dāng)理解，本文所公開的實(shí)施方案和例子在各方面都是示例性的，而非限定性的。本發(fā)明的范圍不是由上面的說(shuō)明書限定而是由權(quán)利要求限定，并且本發(fā)明旨在涵蓋與權(quán)利要求等同的范圍和含義內(nèi)的任何更改方式。19權(quán)利要求1.一種復(fù)合燒結(jié)體，包含大于或等于20體積％且小于或等于80體積％的立方氮化硼顆粒，以及粘結(jié)劑；其中所述粘結(jié)劑包含選自由元素周期表中的第4a族元素、第5a族元素、以及第6a族元素的氮化物，碳化物，硼化物和氧化物以及它們的固溶體所組成的組中的至少一種物質(zhì)；選自由Zr、Si、Hf、Ge、W和Co的單體，其化合物以及它們的固溶體所組成的組中的至少一種物質(zhì)；以及Al化合物；并且當(dāng)所述復(fù)合燒結(jié)體中含有W和/或Co時(shí)，W和/或Co的總重量低于2.0重量％，并且所述復(fù)合燒結(jié)體中含有所述Zr、Si、Hf和Ge(下文中稱之為“X”)中的一種或多種，并且當(dāng)所述復(fù)合燒結(jié)體含有所述X時(shí)，各X的含量為大于或等于0.005重量％且低于2.0重量％，并且X/(X+W+Co)為大于或等于0.01且小于或等于1.0，此外，Al的重量為大于或等于2.0重量％且小于或等于20.0重量％。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合燒結(jié)體，其中所述粘結(jié)劑中含有Si或Zr，所述復(fù)合燒結(jié)體中所含的W和/或Co的總重量低于1重量%，所述Si或Zr的含量為大于或等于0.01重量％且低于0.5重量％，此外Si/(Si+W+Co)或Zr/(Zr+W+Co)為大于或等于0.05且小于或等于1.0。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合燒結(jié)體，其含有Ti化合物作為所述粘結(jié)劑，所述Ti化合物的平均粒徑為大于或等于100nm且小于或等于400nm，并且所述復(fù)合燒結(jié)體的所述粘結(jié)劑中含有的Al化合物的平均粒徑為大于或等于50nm且小于或等于150nm。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合燒結(jié)體，其中當(dāng)所述粘結(jié)劑中所含的Ti化合物的平均粒徑由RTi表示，并且所述粘結(jié)劑中所含的Al化合物的平均粒徑由RAi表示時(shí)，R^/RTi為大于或等于0.2且小于或等于0.5。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合燒結(jié)體，其含有Ti化合物作為所述粘結(jié)劑，所述Ti化合物的平均粒徑為大于或等于100nm且小于或等于400nm，此外，所述復(fù)合燒結(jié)體的所述粘結(jié)劑中含有的Al化合物的平均粒徑為大于或等于50nm且小于或等于150nm。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合燒結(jié)體，其中當(dāng)所述粘結(jié)劑中所含的Ti化合物的平均粒徑由RTi表示，并且所述粘結(jié)劑中所含的Al化合物的平均粒徑由RAi表示時(shí)，RA!/RTi為大于或等于0.2且小于或等于0.5。全文摘要本發(fā)明涉及一種復(fù)合燒結(jié)體，其含有大于或等于20體積％且小于或等于80體積％的立方氮化硼顆粒，以及粘結(jié)劑；其中所述粘結(jié)劑含有選自由元素周期表中的第4a族元素、第5a族元素、以及第6a族元素的氮化物，碳化物，硼化物和氧化物以及它們的固溶體所組成的組中的至少一種物質(zhì)；選自由Zr、Si、Hf、Ge、W和Co的單體，其化合物以及它們的固溶體所組成的組中的至少一種物質(zhì)；以及Al化合物；并且當(dāng)所述復(fù)合燒結(jié)體中含有W和/或Co時(shí)，W和/或Co的總重量低于2.0重量％，并且所述復(fù)合燒結(jié)體中含有Zr、Si、Hf和Ge(下文中稱之為“X”)中的一種或多種，并且當(dāng)所述復(fù)合燒結(jié)體含有所述X時(shí)，各X的含量為大于或等于0.005重量％且低于2.0重量％，并且X/(X+W+Co)為大于或等于0.01且小于或等于1.0，并且此外，Al的重量為大于或等于2.0重量％且小于或等于20.0重量％。文檔編號(hào)B23B27/14GK101595075SQ20088000355公開日2009年12月2日申請(qǐng)日期2008年1月23日優(yōu)先權(quán)日2007年1月30日發(fā)明者久木野曉,岡村克己,寺本三記,山本佳津子,深谷朋弘申請(qǐng)人:住友電工硬質(zhì)合金株式會(huì)社;住友電氣工業(yè)株式會(huì)社