[发明专利]立方氮化硼晶体、包含其的本体以及包含其的工具

说明书

本专利公开总体上涉及立方氮化硼晶体、包含所述立方氮化硼晶体的本体（body），特别是但并不限于包含聚晶立方氮化硼材料（包括所述立方氮化硼晶体）的本体，以及包含该立方氮化硼晶体的工具，特别是但并不限于磨削工具（grinding tool）。

美国专利号US 3,881,890公开了在其中纳入磷的立方氮化硼晶体。与含磷化合物以及其它方面一起，还公开了在合成cBN材料的过程中使用氯化铵作为矿化剂。

Sulzhenko和Sokolov(Sulzhenko,A.A.和A.N.Sokolov(1999)“The effect of chemical composition of a crystallisation medium on stoichiometry of cBN crystals”，Journal of Superhard Materials，第21卷，第4期，第36至39页）公开了在NH₄Cl(氯化铵)存在时cBN晶体的生长产生了具有高的晶体结构完美程度的强固晶体，其具有完美的晶体习性以及无可见夹杂物的镜面镜面（face）。

对于在磨削金属本体中使用、能够提供具有增强光滑度的磨削表面的cBN晶体存在需求。

从第一方面来看，提供了立方氮化硼（cBN）晶体或多个cBN晶体，该晶体或每个晶体包括氯化物盐化合物例如氯化钾(KCl)、氯化镁(MgCl₂)、氯化锂(LiCl)、氯化钙(CaCl₂)、氯化钠(NaCl)和/或氯化铵NH₄Cl，作为夹杂物存在或存在于夹杂物中或者作为cBN晶格中的间隙式或替位式杂质存在。可以提供多个晶体。在一些实例中，所述氯化物盐化合物可以选自氯化钾(KCl)或氯化镁(MgCl₂)。在一个实例中，cBN晶体可以基本上没有氯化钡（BaCl₂）。

在一些实例中，所述cBN晶体可以包括作为夹杂物存在或存在于夹杂物中或者作为cBN晶格中的间隙式或替位式杂质存在的α-B₂O₃或β-B₂O₃。

在一些实例中，所述cBN晶体可以基本上不含钛化合物例如TiH₂、TiO₂、TiB₂、TiC、TiN。

所述cBN晶体可以落在30/50或35/40的美国筛孔尺寸区段（band）内。在一些实例中，所述cBN晶体或多个cBN晶体可以分别具有至少约5或/和至多约20的夹杂物数目或夹杂物平均数目。在一些实例晶体中，至少约半数的晶体可以是伸长的，具有至少约1.5或至少约2的纵横比。

所述cBN晶体可以具有夹杂物，包括氯化物盐化合物如氯化钾(KCl)、氯化镁(MgCl₂)、氯化锂(LiCl)、氯化钙(CaCl₂)、氯化钠(NaCl)和/或氯化铵NH₄Cl。可以提供多个所述晶体。在一些实例中，所述氯化物盐化合物可以选自氯化钾(KCl)或氯化镁(MgCl₂)。在一个实例中，夹杂物可以基本上没有氯化钡（BaCl₂）。在一些实例中，夹杂物可以包括α-B₂O₃或β-B₂O₃化合物。在一些实例中，夹杂物可以基本上没有钛化合物例如TiH₂、TiO₂、TiB₂、TiC、TiN。

所述cBN晶体可以具有夹杂物并且每个夹杂物的体积或者夹杂物的平均体积可以为至少约300立方微米并且至多约60,000立方微米。多个cBN晶体可以具有夹杂物并且所述夹杂物的平均体积可以为至少约300立方微米并且至多约20,000立方微米。在一些实例cBN晶体或多个晶体中，至少半数的夹杂物可以具有至多约10,000立方微米或至多约8,000立方微米的体积。

氯化物盐可以作为高度分散的、细粒的夹杂物存在，所述夹杂物具有至多约4微米、至多约2微米、至多约1微米或至多约500nm的平均尺寸。氯化物盐可以选自氯化钾、氯化锂、氯化镁、氯化钠、氯化钙或氯化铍。碱金属或碱土金属在cBN晶体中的含量可以为至少约百万分之10（ppm）或至少约100ppm以及或至多约100,000ppm、至多约10,000ppm或至多约1,000ppm。