[发明专利]钢制承插口玻璃钢钢筋混凝土管

说明书

发明背景

本发明涉及多晶立方氮化硼磨料压块(compact)的制造。

氮化硼典型地以三种晶体形式存在，即立方氮化硼(CBN)、六方氮化硼(hBN)和纤锌矿型(wurtzitic)立方氮化硼(wBN)。立方氮化硼为结构类似于金刚石的氮化硼的硬质闪锌矿形式。在CBN结构中，原子之间形成的键是牢固的，主要为共价四面体键。制备CBN的方法在本领域中是公知的。一种如此方法是，在特定催化添加剂材料(其可以包括碱金属、碱土金属、铅、锡和这些金属的氮化物)的存在下，使hBN经受极高压力和温度。当温度和压力降低时，可以回收CBN。

CBN在机加工工具等中具有广泛的商业应用。可以将其用作砂轮、刀具等中的磨料颗粒，或者使用常规电镀技术将其粘结于工具体以形成工具嵌体。

CBN也可以按粘结形式用作CBN压块，也称作PCBN。CBN压块趋于具有良好的磨损性，是热稳定的，具有高导热性、良好的抗冲击性并且与工件接触时具有低的摩擦系数。

金刚石是比CBN硬的唯一已知材料。然而，由于金刚石趋于与某些材料例如铁反应，当与含铁金属一起作业时其不能使用，因此在这些情形中优选使用CBN。

CBN压块包含CBN颗粒的烧结多晶块体。当CBN含量超过该压块的75体积％时，存在大量的CBN与CBN接触和粘结。当CBN含量较低时，例如在该压块的40-60体积％的范围中，则直接的CBN与CBN接触和粘结的程度较小。

CBN压块通常也可包含含有一个或多个相的粘合剂，所述相包含铝、硅、钴、镍、钛、铬、钨和铁。

还可存在另外的第二硬相，其可以是陶瓷质的。适宜的陶瓷硬相的实例为第4、5或6族过渡金属的碳化物、氮化物、硼化物和碳氮化物，氧化铝，及它们的混合物。

基质定义为构成组合物中除CBN以外的所有组分。

CBN压块可以在工具嵌体或工具的形成中直接粘结于工具体。然而，对于许多应用，优选将该压块粘结于基材/载体材料，形成负载的压块结构，并随后将该负载的压块结构粘结于工具体。该基材/载体材料典型地为胶结金属碳化物，其与粘合剂如钴、镍、铁或者其混合物或合金粘结在一起。金属碳化物颗粒可以包含钨、钛或钽的碳化物颗粒或其混合物。

制造多晶CBN压块和负载的压块结构的已知方法包括，使CBN颗粒的未烧结块体经受高温和高压条件(即CBN在结晶学上稳定的条件)并持续适当的时间段。可以使用粘合剂相来增强颗粒的粘结。所用的典型高温高压(HTHP)条件为1100℃或更高的温度和约2GPa或更高的压力。维持这些条件的时间段典型地为约3-120分钟。

通常将具有或不具有基材的烧结CBN压块切割成待用的特定切削或钻孔工具的所需尺寸和/或形状，并然后使用钎焊技术安装在工具体上。

高CBN材料(也称作PCBN)主要用于机加工应用例如灰铸铁、粉末冶金(PM)钢、高铬铸铁、白铸铁和高锰钢。高CBN材料通常用于粗的和重度断续的机加工操作。在某些情形中，它们还用于精加工，例如灰铸铁和粉末冶金(PM)铁的精加工。

PCBN的这种广泛应用范围要求材料具有高抗磨损性、高边完整度、高强度、高韧性和高抗热性。仅通过具有至少75体积％的高CBN含量和将与CBN形成高强度结合的粘结相的材料可获得这些性能的组合。

因为CBN是提供硬度、强度、韧性、高导热性、高抗磨损性和与含铁材料接触时的低摩擦系数的高CBN材料的最关键组分，粘合剂相的主要作用是胶结结构中的CBN晶粒和补充复合物中的CBN性能。因此，与CBN相比高CBN复合物设计中较弱的环节是粘合剂相。

美国专利US6,316,094和EP1,043,410均描述了制造含有低(即小于70体积％)CBN含量的多晶CBN压块的方法。这些CBN压块在材料上与本发明的压块不同，既在于总cBN含量又在于非cBN基质的功能或作用。本领域中公知高和低CBN含量的材料在根本上互不相同，这由它们用于大相径庭的应用所证明。

低CBN含量压块的基质材料既包括第二硬相又包括粘合剂相，其中所述第二硬相是基质中占主要的材料。对于这些压块，基质相(特别是第二硬相)本身在确定应用中的压块性能中起重要作用。这种基质将以足够的量(大于30体积％)存在以便在两个维度上是连续的。在上面引述的专利的一些实施例中，将第二硬相、粘合剂相和CBN进行粉碎研磨(attritionmilling)。这种研磨的目的是减小脆性第二硬相的尺寸和均匀分散粘合剂、第二硬相颗粒和CBN颗粒。