[发明专利]制造超硬结构的方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及超硬结构的制造方法，该超硬结构特别但不唯一地用于制造例如端铣刀和刨槽机的旋转工具的刀具元件的毛坯体(blank bodies)。

背景技术

专利号为7,104,160的美国专利公开了切削工具的生产方法，其包括的步骤为提供非粘合组件，该组件含有圆柱形核体，该核体具有端部和部分或全部由连贯的非烧结层覆盖的伸长的侧表面，所述非烧结层含有适于生产超硬材料的超硬研磨剂晶粒；将非粘合组件置于超硬研磨剂结晶稳定的升高的温度和压力条件下；重新获得烧结产品，该产品含有圆柱形核体和粘合至所述核体的超硬研磨剂材料；并加工被烧结的产品，从而生产在超硬研磨剂材料中的一个或多个刀口。

公开号为WO/2011/157667的国际专利申请公开了用于旋转加工工具的刀具元件的制造方法。该方法包括提供前体，所述前体含有连接至硬质合金基层的超硬结构，例如PCD或PCBN结构；所述前体具有近端、远端和连接近端和远端的周边，将超硬结构设置在周边上。所述方法还包括从周边上移除超硬结构的部分，从而在周边上形成多个刀口，连续的刀口相互隔开最多约10mm。

需要用于制造超硬结构的有效方法，其特别但不唯一地用于制造旋转加工工具的刀具元件。

发明内容

从本发明的第一方面可见，提供了一种结构的制造方法，该结构包括连接至大致细长的基底的侧表面的多晶超硬结构；所述方法包括：提供用于超高压、高温炉的容器，所述容器具有大致细长的腔体，用于容纳预烧结组件和限定纵向轴，腔体具有由腔壁连接的相对的端部；预烧结组件包括基底、聚集体和间隔结构，所述聚集体包括多个超硬晶粒，其被配置在基底的至少一部分侧表面上，所述间隔结构被配置为将基底与腔壁隔开；所述间隔结构包括或实质上由具有至少约300GPa或至少约500GPa杨氏模量的材料构成；所述方法还包括将预烧结组件插入到腔体中，所述基底基本上为纵向对齐，并且所述间隔结构被配置在基底侧表面和腔壁之间；将力施加至预烧结组件并将其加热至一定温度，所述力足以在容器内产生压强，用于在所述温度下烧结聚集体，并提供所述结构。

所述间隔结构将被配置为提供对基底的侧向支撑。

通过该公开可设想容器、预烧结组件和预烧结组件的部件的各种配置和组合，以及所述方法的变型，并且下面将描述非限定性、非详尽的实施例。

容器可被配置为插入到超高压、高温炉(也被称为超高压、高温压机或简言之HPHT压机)的腔室中。腔室(其可被称为压力腔室)将被配置为容纳容器。HPHT压机被配置为能够将负载施加到腔室中的容器上，因此在容器内包含物中产生压力。在一些实施例的配置中，HPHT压机可以是带式压机，且腔室可以一般为圆柱形并由含有硬质合金材料的模具限定，且通过撞击容器的相对端部的相对运动的铁砧，可将负载施加到容器上。在该配置中，当由铁砧对容器加载时，模具将对容器提供外部的侧向支撑。

所述力可以被纵向或三轴地施加在预烧结组件上。

在一些实施例的配置中，间隔结构为所述基底的整体部分(也就是说，间隔结构和基底的其余部分可以形成统一主体)。大致细长的基底可包括从基底的纵向核体结构侧向延伸的间隔结构。间隔结构由基底的一部分提供的配置可能具有该特点，即来自聚集体的超硬晶粒不太可能进入间隔结构和核体结构之间(因为在间隔结构和核体结构之间没有间隙)。

在一些实施例的配置中，间隔结构可直接与基底邻接和或中间结构(例如支撑或包含结构)可存在于至少部分基底和至少部分间隔结构之间。

间隔结构可直接与腔壁邻接和或中间结构(例如支撑或包含结构)可存在于至少部分间隔结构和至少部分腔壁之间。

所述方法可包括使用多于一个间隔结构，每个被配置在沿着基底的各个不同纵向位置上。

在一些实施例的配置中，间隔结构可包括环形或同心圆形结构，或间隔结构可以一般被配置为与基底一端整体形成或附着或邻接的端部圆盘。

在一些实施例的配置中，间隔结构可包括可滑动环，可将基底的一部分插入其中。可滑动环可以被配置在基底的一端上或在远离基底一端的轴向位置上，例如处在或靠近基底的轴向中心。多于一个环可以被使用并配置在沿着基底的不同轴向位置上，例如在其相对端部处。超硬晶粒的聚集体可被配置在预烧结组件中，使得其与可滑动环邻接。环可包括与基底包括的材料相同或不同的材料。在制造超硬结构时，特别是在烧结多晶超硬结构的步骤中，环可变成与基底连接。通过例如电火花加工(EDM)或研磨，可以将环从结构中移除。