[发明专利]高耐缩孔性的高强度烧结体

说明书

                   技术领域

本发明涉及高耐缩孔性的高强度烧结体。尤其是在耐磨性和耐缺损性方面有改良的、切削工具用的高压相型氮化硼基烧结体。

                   技术背景

立方晶氮化硼(以下称cBN)所代表的高压相型氮化硼是仅次于钻石的高硬度物质，cBN烧结体通常用于各种切削工具、耐磨零件、耐冲击零件等方面。

在这种烧结体中，硬度和强度难以并立，而以其并立为目的的现有技术有，例如特公昭62-25630号公报、特公昭62-25631号公报、特开平5-186272号公报。这些公报所描述的烧结体均具有优异的耐缺损性，且用硬化钢的断续切削时显示其优异的性能，但是切削条件中的切削速度V仅为100m/min左右。

即使是这种烧结体，在实际应用时，如同硬化钢高速断续切削一样，其切削速度V超过150m/min时，刃部温度升高，冲击变大，这时，缩孔磨损大，产生缩孔部分的龟裂，使用寿命变短以至达到缺损。

                   发明内容

因此，本发明的主要目的在于提供一种烧结体，该烧结体如同硬化钢高速断续切削一样，即使其刃部温度升高，冲击增大，它仍具有优异的耐缩孔性的特性，且使用寿命长。

本发明的高耐缩孔性的高强度烧结体是一种包含高压相型氮化硼和结合材料的高耐缩孔性的高强度烧结体。在烧结体中，高压相型氮化硼所占体积为50％-78％，其余部分为结合相。该结合相是选自Ti的氮化物、碳化物、碳氮化物、硼化物；Al的氮化物、硼化物、氧化物；W的碳化物、硼化物；Co的氮化物、碳化物、碳氮化物、硼化物；Ni的碳化物、硼化物中的至少一种或相互固溶体。该结合相在烧结体组织中是连续的。烧结体中以化合物存在的Al、W、Co、Ni的金属成分在烧结体中的重量为3％-20％。这些化合物构成结合相。此外，不言而寓，本发明烧结体中不可避免地含有杂质，这对本发明没有影响。

                   附图说明

图1为具有优异强度及耐热性的重量比[W/(W+Co+Ni)]和重量比[Co/(Co+Ni)]范围的示意图。

                   发明的详细说明

如同硬化钢的高速断续切削一样，在实际应用中会出现刃部温度升高，耐缩孔磨耗快，耐缩孔部分发生龟裂以至缺损，这是因为由于高温，使结合相的强度降低，又由于刃部的冲击，使结合相发生微细龟裂或者在高压相型氮化硼和结合相的界面处产生微细龟裂，这种龟裂受冲击的影响而使其加重，以至刃部缺损。

对于烧结体来说，高压相型氮化硼的量其所占体积为50％-78％，如60％-75％，尤其为63％-72％。若体积低于50％，烧结体的硬度降低，高压相型氮化硼基烧结体的特征减弱，使用寿命变短。若体积高于78％，结合相的量减少，高压相型氮化硼和结合相的结合强度减弱，烧结体的强度降低。

结合相是选自Ti的氮化物、碳化物、碳氮化物、硼化物、Al的氮化物、硼化物、氧化物、W的碳化物、硼化物；Co的氮化物、碳化物、碳氮化物、硼化物、Ni的碳化物、硼化物中的至少一种或其相互固溶体，结合相在烧结体组织中呈连续的。

如此构成的结合相，不仅在高温强烈冲击的应用中，它的强度加大，而且与高压相型氮化硼的结合力大，烧结体的强度大。在高温冲击时，结合相的微细龟裂产生少，龟裂很难发展扩大。由于结合相呈连续状态，高压相型氮化硼与结合相的结合力，维持高压相型氮化硼的能力会提高。

在烧结体中以化合物存在的Al、W、Co和Ni的金属成分的总量在烧结体中为3重量％-20重量％，例如5-15重量％，尤其为5-12重量％。在制造烧结体的烧结工序中，这些Al、W、Co、Ni化合物被包含于结合材料中，其中的金属成分与高压相型氮化硼反应而生成，或者包含在结合材料中。这些化合物具有提高高压相型氮化硼和结合相界面的结合强度或提高结合相的强度效果。

这些化合物中的Al、W、Co、Ni金属成分的量，若低于3重量％，所述的效果小，烧结体的强度降低。但是若高于20重量％，烧结体的耐热性降低，故不作优选。

以化合物存在的Al金属成分的重量为烧结体的2重量％-10重量％，例如优选4-8重量％。尤其是Al与高压相型氮化硼之间的反应性高，有提高结合强度的效果。Al是易于被氧化的元素，有时观察到在烧结体中生成Al₂O₃。