SE454983B - Hardmaterialkropp av kubisk bornitrid - Google Patents

Description

454 983 2 _ patentet 7208677-0. Härvid användes kombinationer av kristal- ler av kubisk bornitrid, karbidpulver och diamantkristaller med gott resultat för framställning av användbara presskrop- par. Kompositkroppar, i vilka ett skikt av kristaller av kubisk bornitrid har bundits till ytan av en hârdmetallskiva, har framställts, varvid skiktet av kubísk bornitrid har visat sig vara i huvudsak fritt från hålrum.

Uppfinningen klargöres i det följande närmare under hänvisning till bifogade ritningar.

På figur 1 visas ett exempel på en för högt tryck och hög tem- peratur avsedd anordning, som är lämplig för genomförande av uppfinningen.

Figur 2 visar en sektion genom en form av en chargeenhet avsedd för användning i anordningen enligt figur l vid fram- ställning av kompositskärplattor.

Figur 3 är en tredimensionell vy, som visar en kompositskär- platta av kubisk bornitrid för maskinbearbetning.

Figur 4 är en sektion genom skärplattan enligt figur 3 längs linjen XX eller linjen YY.

Figur 5 och figur 6 är tredimensionella vyer av kompositskär- plattor av kubisk bornitrid/hårdmetall.

Figur 7 är en sektion, som visar en kombination av infodring och beskíckningsenhet för framställning av föremål enligt figurerna 3, 5 och 6.

Figur 8 visar en sektion genom en annan utföringsform av en beskickningsenhet för användning i anordningen enligt figur l.

Figur 9 är en annan tredimensionell vy, som visar en komposit- skärplatta innehållande kubisk bornitrid. 454 983 3 Figur 10 är ytterligare en sektion utefter linjen XX eller linjen YY genom skärplattan enligt figur 9.

Figur ll är en sektion, som visar en kombination av infodring och beskickningsenhet för framställning av föremålen enligt figurerna 9, 5 och 6.

En föredragen utföringsform av en anordning för högt tryck och hög temperatur, i vilken hårdmaterialkroppar enligt uppfin- ningen kan framställas, beskrives i den amerikanska patent- skriften 2 941 248 (vilken är avsedd att utgöra en del av föreliggande beskrivning) och visas skissartad på figur 1.

Reaktionskärlsutformningar som är användbara vid genomförandet av uppfinningen beskrives i den amerikanska patentskriften 3 609 818, som är avsedd att utgöra en del av föreliggande beskrivning.

Anordningen 10 innefattar ett par tryckstämplar ll och ll' av hårdmetall samt en mellanliggande bält- eller matrisdel 12 av samma slags material. Matrisdelen 12 är försedd med en öpp- ning 13, i vilken finnes anordnat ett reaktionskårl 14. Mel- lan tryckstämpeln ll och matrisen 12 samt mellan tryckstämpeln ll' och matrisen 12 finnes en packningsisoleringsenhet 15, l5', vilken i vardera fallet innefattar ett par värmeisole- rande och elektriskt isolerande pyrofyllitdelar 16 och 17 samt en mellanliggande metallpackning l8.

Reaktionskärlet 14 innehåller enligt en föredragen utförings- form en ihålig saltcylinder 19. Cylindern 19 kan vara utförd av annat material, exempelvis talk, som a) icke omvandlas under inverkan av högt tryck och hög temperatur vid processen till ett starkare, styvare tillstånd (exempelvis genom fas- omvandlingar och/eller sammanpressning) och b) är i huvudsak fritt från volymdiskontinuiteter under inverkan av hög tempe- ratur och högt tryck av exempelvis det slag som förekommer i pyrofyllit och porös aluminiumoxid. Material som uppfyller de krav som anges i den amerikanska patentskriften 3 030 662 (spalt l, rad 59 - spalt 2, rad 2, vilket är avsett att utgöra 454 983 4 _ en del av föreliggande beskrivning) är användbara för fram- ställning av cylinder 19.

Koncentriskt i och intill cylindern 19 är anordnat ett elekt- riskt motståndsupphettningsrör 20 av grafit. I grafitupphett- ningsröret 20 finnes i sin tur koncentrískt anordnad den cylindriska saltinfodríngen 21. Ãndarna av infodringen 21 är försedda med saltpluggar 22, 22', anordnade vid den övre resp. undre änden. Såsom beskrives i det följande kan infodringen 21 ha en cylindrisk ihålig kärna avsedd att mottaga en stor beskickningsenhet innehållande subenheter eller också kan infodringen utgöras av en serie formenheter, som är anordnade i en stapel för framställning av ett flertal hårdmaterialkrop- par, exempelvis såsom visas på figurerna 3, 5 och 6.

Elektriskt ledande metalländskivor 23 och 23' användes vid vardera änden av cylindern 19 för att åstadkomma elektrisk anslutning till grafitupphettningsröret 20. Invid varje skiva 23, 23' finnes en ändlocksenhet 24 och 24', vilka var och en innefattar en pyrofyllitplugg eller -skiva 25, som omges av en elektriskt ledande ring 26.

Arbetsmetoder för samtidig inverkan av såväl högt tryck som hög temperatur i denna anordning är välkända för fackmannen.

Beskrivningen i det föregående hänför sig enbart till en typ av anordning för högt tryck och hög temperatur. Olika andra slags anordningar kan användas för att åstadkomma erforderligt tryck och erforderlig temperatur enligt uppfinningen.

På figur 2 visas ett arrangemang för framställning av ett flertal skiv- eller tablettformade kompositkroppar (hård- metallunderlag med ett skikt av sintrad kubisk bornitrid bil- dat på underlaget) med användning av aluminiumlegering såsom bindemedel. Chargeenheten 30 (vilken icke visas i samma skala) passar in i utrymmet 31 i anordningen på figur l.

Chargeenheten 30 utgöres av en cylindrisk hylsa 32 av höljes- metall, som kan utgöras av zirkonium, titan, tantal, volfram 454 983 5 eller molybden. I den cylindriska hylsan 32 av höljesmetall finnes anordnad ett antal subenheter, som åtskiljes av pluggar 33 av samma slags material som cylindern l9, exempelvis hexa- gonal bornitrid eller NaC1, som förblir i huvudsak oförändrat under genomförande av processen och underlättar åtskiljandet av subenheterna efter processen. Varje subenhet är innesluten i en bägarformad del 34 med ändlockskivor 34a utförda av något av de material som kan användas till hylsan 32, företrädesvis zirkonium eller titan. I varje subenhet är en massa 36 av finfördelade (mindre än ca 30 um) kristaller av kubisk bornit- rid anordnad mellan en massa 37 och ett par metallskivor, en skiva 38 av aluminium och en skiva 39 av legeringsmetall, som kan utgöras av nickel, kobolt, mangan, järn, vanadin och krom.

De inbördes lägena av skivorna 38 och 39 är icke av kritisk betydelse, förutsatt att bildning av 'aluminiumiagaring äger rum. Massan 37 kan utgöras av hàrdmetall (sintrad karbid) eller av sintringsbart karbidpulver, varvid sintringen äger rum under konsolideringen av den kubiska bornitriden. Mängden aluminium som användes i förhållande till mängden legerings- metall är icke av kritisk betydelse och kan variera från ca lika stora viktdelar till ca 1 del aluminium per 10 delar legeringsmetall.

Vid framställning av skärplattor med denna utföringsform anordnas chargeenheten 30 i anordningen 10, tryck pâlägges och systemet upphettas därefter. Den använda temperaturen ligger inom intervallet ca 1300-l600°C under en tidrymd överstigande ca 3 minuter, varvid systemet samtidigt utsättes för mycket högt tryck, exempelvis av storleksordningen 55 kilobar, för att säkerställa att man upprätthåller betingelser, vid vilka den kubiska bornitriden i systemet är termodynamiskt stabil.

Vid l300°C bör minimitrycket vara ca 40 kilobar och vid l600°C bör minimitrycket vara ca 50 kilobar. Vid de temperaturer som användes smältes sintringsmedlet i massan 37, så att kobolt, nickel eller järn (beroende på den speciella karbidsammansätt- ningen) göres tillgängligt för vandring från massan 37 in i massan 36, i vilken metallen legeras med den smälta aluminium- legeringen, som bildas av skivorna 38 och 39 samt genom reak- 454 983 6 tion i den kubiska bornitriden. Det på detta sätt bildade metallmaterialet verkar såsom effektivt bindemedel för kris- tallerna av kubisk bornitrid nära gränsytan mellan massorna 37 och 36 för bindning av dessa kristaller till varandra och till hårdmetallen. Resten av kristallerna i massan av kubisk bor- nitrid bindes samman av det metallmaterial som bildas genom legering av skivorna 38 och 39 samt genom reaktion av denna legering med den kubiska bornitriden.

Mängden aluminium i utgångsmaterialet kan variera från ca 1 till ca 40 viktprocent av mängden kubisk bornitrid och mängden legeringsmetall (nickel, kobolt, mangan, järn, vanadin och krom) kan variera från ca 2 till ca 100 viktprocent av mängden kubisk bornitrid. Mängden av dessa legeringsmetaller som kvarstannar i den konsoliderade kubiska bornitriden såsom grundmassematerial varierar beroende på trycket och den tid- rymd under vilken högt tryck och hög temperatur bringas att inverka. I många fall är mängden aluminium plus legerings- metallatomer i den sammanpressade kubiska bornitriden mer än ca l viktprocent av mängden kubisk bornitrid.

Förformade aluminiumlegeringar kan givetvis användas i stället för separata skivor för legering in situ.

Efter avslutande av den vid hög temperatur och högt tryck genomförda processen sänkes först temperaturen och därefter trycket. Efter tillvaratagande av de såsom skärplattor användbara massorna är den skyddande höljesmetallen kraftigt bunden till dessas ytterytor. Blottläggning av de önskade ytorna hos kompositskärplattorna åstadkommes enklast genom bortslipning av den skyddande höljesmetallen.

Vid användning av aluminiumlegering såsom bindemedel, såsom beskrivits i det föregående, har man med gott resultat fram- ställt en mångfald kroppar av kubisk bornitrid med användning av kristaller av kubisk bornitrid med en storlek av 1-10 pm.

Dessa presskroppar har väsentligt överlägsna nötningsegenska- per jämfört med hårdmetallkroppar. Presskroppar av kubisk 454 985 7 _ . bornitrid (som icke är bundna till underlag av hårdmetall) har även framställts av kristaller av kubisk bornitrid inom detta storleksintervall med användning av subenheter, i vilka någon massa 37 icke användes.

Vid många av de i det följande angivna exemplen, som avser denna utföringsform, bildas ett ringa överskott av aluminium- legering, som återstår sedan infiltreringen mellan kristal- lerna av kubisk bornitrid avslutats. Detta ringa överskott kan legeras med bägaren 34.

Sedan temperaturen och trycket sänkts, avlägsnas kropparna och kan därefter slipas till form för användning till skärverktyg.

När en polerad yta av en sådan kropp undersökes under mikro- skop, kan man iakttaga ett flertal fina partiklar av kubisk bornitrid, vilka är tätt anslutna till varandra med de små mellanrummen mellan kristallerna fyllda med en andra fas, som synes vara metallisk. Sålunda iakttogs repor på den polerade ytan till skillnad från strängar av hål från fragment av kubisk bornitrid som plockats ut, såsom hade iakttagits på polerade ytor av presskroppar framställda med användning av andra aktiva metaller såsom bindemedel.

Penetrering mellan och bindning av kristallerna av kubisk bor- nitríd genom bindemedlet är mycket god i presskroppar av kubisk bornitrid framställda enligt uppfinningen. Karakteris- tiska röntgendiffraktionsdiagram erhålles för varje speciellt legeringssystem (aluminium plus någon av de angivna legerings- metallerna). Dessa diffraktionsdiagram har visat förekomsten av kubisk bornitrid, AlN och ytterligare oidentifierbara faser. Elektronstrålemikrosondprovning av kompositkroppar och presskroppar av kubisk bornitrid framställda med aluminium och nickel såsom källa för bindemedlet visar att såväl Al som Ni förefinnes i mellanrummen.

De finfördelade kristallerna av kubisk bornitrid framställes företrädesvis genom strålmalning (jet-millinq) av större korn 8 _ av kubisk bornitrid. Före införingen av dessa i reaktionskär- let upphettas lämpligen de fina kristallerna av kubisk bornit- rid (900°C, 1 timme) i ammoniak för ytterligare rengöring av ytan av kristallerna.

Vissa kompositkroppar av kubisk bornitrid och hårdmetall fram- ställda såsom beskrivits har formats till verktyg (kvadratisk yta, ca 6,1 mm kantlängd) och använts för skärning av "Inconel 718", som är en nickelbaserad varmhållfast legering. Ett typiskt Ni-Al-bundet verktyg skulle ha haft ett ytskikt av bunden kubisk bornitrid med en tjocklek varierande från 0,76 till 0,25 mm kraftigt bundet till ett hârdmetallunderlagsblock (exempelvis hårdmetall "grade 883 Carboloy") med en tjocklek av ca 3,05 mm. Nötningen av sådana verktyg var allmänt väsentligt mindre än den nötning som erhölls vid användning av verktyg av "grade 883 Carboloy“ under samma betingelser.

Ett antal kompositkroppar framställda enligt denna utförings- form underkastades nötningsprovning, varvid en stång med tjockleken 3,15 mm av "René 41" (en nickelbaserad varmhållfast legering), som roterade med en hastighet av 200 varv/minut, pressades mot skiktet av kubisk bornitrid på den provade kom- positkroppen med en kraft av 36 kp under 3 minuters tid. Dju- pet av nötningsspâret på presskroppen uppmättes därefter. Vid vart och ett av de i det följande angivna exemplen var arran- gemanget som användes i huvudsak detsamma som för en på figur 2 visad subenhet. Den skyddande bägare (eller hylsa) som användes i varje fall hade en diameter av 6,4 mm. Om icke annat angives i exemplen, var hela mängden kubisk bornitrid strålmald (största korndimension l-10 pm). Den i exemplen 2 och 6 använda kubiska bornitriden hade värmebehandlats i NH3 före beskíckningen. I varje exempel användes en försintrad hårdmetallskiva (hârdmetall "grade 883 Carboloy") såsom under- lagsblock i presskroppen.

Exempel l En bägare av zirkoníum fylldes med en försintrad hårdmetall- 454 983 9 skiva (tjocklek 1,27 mm), korn av kubisk bornitrid (0,050 g), Al-skiva (0,0l0 g) och Co-skiva (0,034 g). Enheten underkas- tades samtidigt inverkan av ett tryck av S4 kb och en tempera- tur av 1550°C under 61 minuters tid. Bindningen av den kubiska bornitriden till hårdmetallen och bindningen av kornen av kubisk bornitrid med metallgrundmassan var god. Den konso- liderade delen av kubisk bornitrid kunde poleras väl. Nöt- ningsprovning gav ett spårdjup av 0,034 mm.

Exempel 2 En Mo~hylsa (tjocklek 0,051 mm) med Mo-ändskivor (tjocklek 0,051 mm) beskickades med en försintrad karbidskiva (tjocklek 1,27 mm), korn av kubisk bornitrid (0,065 g), Al-skiva (0,0l0 g) och ett skikt av en blandning av pulver av Co (0,015 g) och Al (0,004 g). Enheten underkastades samtidigt inverkan av ett tryck av 56 kb och en temperatur av l500°C under 63 minuters tid. God bindning av den kubiska bornitri- den till hârdmetallen och till metallgrundmassan erhölls. Den kubiska bornitriden i metallgrundmassan uppvisade en tätpackad mikrostruktur. Nötningsprovning gav ett nötningsspårdjup av 0,025 mm.

Exempel 3 En bägare av Zr beskickades med en försintrad hårdmetallplugg (tjocklek 1,27 mm), korn av kubisk bornitrid (0,06O g) och en blandning av grovt pulver av Al (0,0l0 g) och Mn (0,040 g).

Enheten utsattes samtidigt för ett tryck av 55 kb och en tem- peratur av l550°C under 60 minuters tid. Bíndningen av den kubiska bornitriden till hårdmetallen och till metallgrundmas- san var god. Presskroppdelen av kubisk bornitrid i komposit- kroppen kunde poleras väl. Nötningsprovning gav ett nötnings- spårdjup av 0,012? mm.

Exempel 4 En Mo-bägare beskickades med en försintrad hårdmetallplugg 454 983 10 (tjocklek 1,27 mm), finkornig kubisk bornitrid (0,060 g), en Al-skiva (0,005 g) och en blandning av pulver av V (0,0l0 g) och Al (0,0l0 g). De iakttagna egenskaperna hos kompositkrop- pen och presskroppsdelen av kubisk bornitrid var lika de hos produkten enligt exempel 3 íakttagna. Nötningsspârdjupet upp- gick till 0,039 mm.

Exempel 5 En Zr-bägare (tjocklek 0,051 mm) beskickades med en hård- metallskiva (tjocklek 3,08 mm), en skiva av 90 Fe 10 Al (tjocklek 0,20 mm x diameter 6,25 mm, vikt 0,025 9) och korn av kubísk bornitrid (kornstorlek 0,149/0,125 mm, 0,093 g).

Metallegeringsskivan anordnades vid ytan av hårdmetallen i kontakt med såväl hårdmetallen som den kubiska bornitriden.

Denna enhet utsattes samtidigt för 55 kb tryck och en tempera- tur av l500°C under 60 minuters tid. Den på detta sätt fram- ställda kompositkroppen undersöktes och det visade sig att avsevärd direkt bindning mellan korn av kubisk bornitrid och mellan korn av kubisk bornitrid samt hårdmetall hade erhål- lits.

Exempel 6 En Mo-bägare beskickades med en hårdmetallskiva (tjocklek 1,27 mm), kubisk bornítrid (0,080 g, 1-20 pm), en Al-skiva (0,0l5 g) och spån av "Inconel 718" (0,035 9). Inconel 718 har följande sammansättning i viktprocent: 52,5 % Ni 0,6 % Al 0,2 % Mn 19 % Cr 18 % Fe 3 % MO 5,2 % Nb 0,8 % Ti Enheten underkastades samtidigt ett tryck av 54 kb och en tem- peratur av l500°C under 60 minuters tid. God bindning hade erhållits mellan den kubiska bornitriden och hårdmetallen.

Massan av kubisk bornitrid var mycket tät och innehöll mycket 11 ' ' ringa mängd grundmassemetall. Denna metallgrundmassa var myc- ket väl bunden till kornen av kubisk bornitrid. Nötningsprov- ning gav ett nötningsspårdjup av 0,018 mm.

Exempel 7 En Zr-bägare beskickades med en försintrad skiva (tjocklek 1,27 mm) och en blandning (0,065 g) av korn av kubisk bornit- rid plus "grade 55A Carboloy“-(13 % Co, 87 % WC)-karbidpulver (0,032 g) och Al-pulver (0,003 g). Enheten utsattes samtidigt för 55 kb tryck och en temperatur av l500°C under 30 minuters tid. En viss grad av sammansintring av kornen av kubisk bor- nitríd erhölls och god bindning iakttogs mellan kornen av kubisk bornitrid och såväl den försintrade skivan som metall- grundmassan. Nötningsprovning gav ett nötningsspårdjup av 0,0089 mm.

Exempel 8 En Zr-bägare beskickades med en försintrad karbidskiva (tjock- lek 0,27 mm), ett skikt av "grade 190 Carboloy“rkarbidpulver (o,o4s g, zs % co, vs % wc), en A1-skiva (0,oío g) och korn av kubisk bornitrid (0,060 g). Skiktet av karbidpulver anordna- des över ytan av den försintrade skivan och Al-skivan anbringades mellan karbidpulverskiktet och den kubiska bornit- riden. Denna enhet underkastades samtidigt inverkan av ett tryck av 57 kb och en temperatur av lS50°C under 60 minuters tid. God bindning erhölls mellan den försintrade karbiden och den in situ sintrade karbiden. God bindning iakttogs lika- ledes mellan den kubiska bornitriden och metallgrundmassan.

Ett fåtal större (20-30 pm) metallöar iakttogs. Delen av kon- soliderad kubisk bornitrid polerades väl. Nötningsprovning gav ett nötningsspårdjup av 0,0ll5 mm.

Exempel 9 Man framställde två kompositkroppar för formning till svarv- skärverktyg. I vardera fallet användes det arrangemang som 454 983 12 visas för en subenhet på figur 2. En Zr-bägare 34 med en dia- meter av 8,9 mm och ett lock 34a användes. En hårdmetallskiva (grade 883 Carboloy) med tjockleken 2,95 mm användes såsom massa 37 och 0,120 g renad strålmald kubisk bornitrid (1-10 um) användes såsom massa 36. En Al-skiva 38 med en vikt av 0,020 g samt en Ni-skiva 39 med en vikt av 0,066 g användes.

Denna enhet utsattes samtidigt för inverkan av ett tryck av 55 kb och en temperatur av 1S00°C under 60 minuters tid. Kom- positkropparna tillvaratogs, formades till färdigdimensioner (tjocklek 3,15 mm x 6,1 mm kvadratkantmått) och provades.

För jämförelse med ett verktyg av "grade 883 Carboloy" använ- des de båda svarvskärverktygen enligt exempel 9 för skärning av "Inconel 718". Under betingelser som gav ca 0,3 mm nötning på ett verktyg av "grade 883 Carboloy" uppvisade kompositkrop- pen av kubisk bornitrid en nötning av endast 0,1 mm på den yta av presskroppen, som hade anlegat mot arbetsstycket. Den spånbrytande ytan (av kubisk bornitrid) hos kompositkroppen var icke kraftigt sliten med undantag av ett spår mot vilket ytterhörnet av spånet anlåg. Samma typ av nötning uppträdde på samtliga provade verktyg (inklusive verktygen av Carboloy).

Förekomsten av denna speciella typ av nötning på alla verktyg var förutsebar, eftersom samtliga verktyg hade tillverkats med samma geometriska form. Kompositkropparna av kubisk bornitrid gav bättre resultat än verktygen av "Caiboloy", när skärhas- tigheten höjdes.

Den föredragna direkta bindningen är den bindning, som erhål- les in situ mellan det kubiska bornitridmaterialet, som har mycket hög hållfasthet, och den väsentligt större massan av underliggande styvt underlagsmaterial av hårdmetall. Denna direkta bindning onödiggör behovet av något mellanliggande bindemedelsskikt mellan presskropp och underlag, exempelvis såsom skulle erhållas vid hârdlödning efter lödning. Genom att man anordnar ett styvt, icke eftergivande underlagsmate- rial i direkt kontakt med den på kubisk bornitrid rika skär- eggdelen minskas i hög grad benägenheten till sprickbildning i materialet av kubisk bornitrid och mindre mängd kubisk bornit- (p 454 983 13 ' ' rid erfordras för framställning av ett verktyg.

De kompositskärplattor, som visas på figurerna 3, 5 och 6, framställdes med icke-cylindrisk form, varvid ett hårdmetall- underlag och finkornig kubisk bornitrid förenas i närvaro av en speciell materialkombination, varvid en modifierad utform- ning av saltinfodringen 21 samt pluggarna 22, 22' erfordrades.

Den konstruktion som inpassas i upphettningsröret 20 kan utfö- ras såsom en serie cylindriska block, vilka är staplade på varandra och bildar formar som fylles med reaktionsbestånds- delarna. Såsom exempel visas på figur 7 ett saltblock 2la, som är utformat med ett urtag 72, som återger formen av den önskade skärplattan med tillägg för tjockleken av skydds- metallhöljet 73. Urtaget 72 är infodrat med skyddande höljes- metall 73 (exempelvis zirkonium) såsom visas på figuren och innehåller en förformad hårdmetallkropp (eller massa av sint- ringsbart karbidpulver) 74, en massa av finfördelade kristal- ler av kubisk bornitrid 76 och skivor (eller pulver) av alumi- nium och den metall som skall legeras med aluminium. Täck- block av salt 2lb är försett med urtag för att upptaga ett lock 77, som fullbordar det skyddande metallhöljet, samt före- trädesvis ett underlagsblock av sintrad karbid SC för att minska punkteringen av det skyddande metallhöljesskiktet 77.

Ett antal sådana samverkande par av saltblock, exempelvis 2la, 2lb. kan användas tillsammans med det beskrivna innehållet. vid den skärplattekonstruktion 40, som visas på figur 3, är de båda ytorna 41 och 42 hos hårdmetalldelen 43 och kompositkrop- pen 44 av kubisk bornitrid utformade med släppning (figur 4) för att underlätta anbringandet av skäregg av kubisk bornitrid hos kompositkroppen 44 av kubisk bornitrid mot arbetsstycket.

Vid framställning av de tunna skikten 51, 61 av konsoliderad kubisk bornitrid (ca 90-97 volymprocent) i skärplattekonstruk- tionerna 52, 62, som visas på figurerna 5 och 6, begränsas skiktet av finkornig kubisk bornitrid till en maximítjocklek av ca 1,5 mm och en minimitjocklek av ca 0,025 mm, även om det är möjligt att framställa sådant skikt med tjocklek av upp 454 983 14 till ca 2 mm. Avsikten med att göra dessa skikt 51, 61 mycket tunna är a) att utnyttja skikten 51, 61 av kubisk bornitrid såsom spånbrytarytor, b) att göra det lättare att skärpa skär- plattorna 52, 62 och c) att spara på använd kubisk bornitrid.

I idealfallet är förhållandet mellan mängderna av skiktet av kubisk bornitrid och hårdmetallen sådant att kanten av kubisk bornitrid slites bort något mindre hastigt än hårdmetalldelen.

Om dessa betingelser upprätthålles, kommer en ringa del av skiktet av kubisk bornitrid att kontinuerligt skjuta ut utan- för hårdmetallkroppen och ge en skäregg och den använda mäng- den kubisk bornitrid kommer att vara proportionell mot verk- tygets livslängd.

En halt av korn av kubisk bornitrid av mindre än 70 volympro- cent kan givetvis användas. Sintringstiden kan variera från ca 10 till ca 60 minuter. Tryck varierande från ca 45 till 60 kb kan användas. Den använda temperaturen kan variera från 1300 till 1600°C. Kombinationer av tryck och temperatur bör väljas, som säkerställer att den kubiska bornitriden är termo- dynamiskt stabil.

Denna andra typ av kompositkropp kan i sin tur bindas till ett hårdmetallunderlagsblock på konventionellt sätt, exempelvis med lödmaterial. Såsom alternativ kan kompositunderlagsblock- strukturen framställas in situ a) genom att man anbringar en blandning av korn av kubisk bornitrid och karbidpulver över ytan av en hårdmetallskiva eller b) genom att man använder en kombination av skikt av sintringsbart karbidpulver och samman- hängande med detta ett skikt av korn av kubisk bornitrid blan- dat med karbidpulver. Vid dessa alternativa arrangemang lik- som vid de i det föregående beskrivna arrangemangen är det lämpligt att anbringa reaktionsmassan i ett zirkoniumhölje.

Vid genomförande av uppfinningen utgöres karbidpulvret, om sådant användes, företrädesvis av för formning avsett volfram- karbidpulver (blandning av karbidpulver och koboltpulver) som finnes tillgängligt i handeln med partikelstorlekar från 1 till 5 um. Volframkarbiden kan, om så önskas, ersättas helt 454 983 15 eller delvis med titankarbid och/eller tantalkarbid. Eftersom viss användning av nickel och järn har skett vid bindning av karbidmaterial, kan det material som användes för åstadkom- mande av metallbindemedlet i hårdmetallen utgöras av kobolt, nickel, järn eller blandningar av dessa metaller. Kobolt föredrages emellertid såsom metallbindemedel. Sammansätt- ningen hos karbidformningspulver som är lämpliga vid genom- förande av uppfinningen kan innefatta blandningar innehållande ca 75-97 % karbid och ca 3-25 % bindemedelsmetall. Exempel på karbidpulver som användes är karbid av typen “Carboloy grade 883" (6 % Co, 94 % WC) och “Carboloy grade 905" (3 % Co, 93 % WC, 3,85 % TaC, 0,15 % TiC).

För framställning av den tredje typen av kompositkropp (korn av kubisk bornitrid, diamantkorn och sintrad karbid) är beskrivningen i det föregående beträffande framställningen av den andra typen av presskroppar tillämpbar med undantag för halten av slipmedelskorn. På grund av diamanthalten bör ski- vorna 33(a) utgöras av antingen zirkonium eller titan. Bland- ningar av slipmedelskorn av kubisk bornitrid och diamant kan ha halter varierande från l volymprocent kubisk bornitrid och 99 volymprocent diamant till 99 volymprocent kubisk bornitrid och 1 volymprocent diamant. Tryck, temperatur och sintrings- tid är jämförbara med de värden som användes vid framställning av den andra typen av kompositkroppar med undantag av att ter- modynamisk stabilitet för diamant, som finnes närvarande, erfordrar något högre tryck och/eller lägre temperatur än för framställning av den andra typen av kompositkropp.

I övrigt hänvisas till uppgifterna i beskrivning med utfö- ringsexempel i patentet 7208677-O, som är tillämpliga i sam- band med föreliggande uppfinning.

Claims (12)

454 985 jk _ PATENTKRAV

1. Hårdmaterialkropp, i synnerhet för slip- eller skär- verktyg, innefattande kristaller av kubisk bornitrid, k ä n - n e t e c k n a d därav, att kroppen innefattar kristaller av kubisk bornitríd, som är bundna till varandra med en metallfas innehållande aluminiumatomer.

2. Hårdmaterialkropp enligt patentkrav l, k ä n n e - t e c k n a d därav, att den innehåller en metallfas innehål- lande alumíniumatomer samt atomer av minst ett legeringsele- ment, som utgöres av en eller fler av metallerna nickel, kobolt, mangan, järn, vanadin och krom, varvid den totala mängden aluminium och legeringselement överstiger 1 viktpro- cent av mängden kubisk bornitrid.

3. Hårdmaterialkropp enligt patentkrav l eller 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att de enskilda kristallerna av kubisk bornitrid har en största dimension understigande ca 30 um och företrädesvis understigande ca 10 pm. n

4. Hårdmaterialkropp enligt något av föregående patent- krav, k ä n n e t e c k n a d därav, att halten av kristaller av kubisk bornitrid i kroppen är mer än 70 volymprocent.

5. Hårdmaterialkropp enligt patentkrav 4, k ä n n e - t e c k n a d därav, att halten av kristaller av kubisk bor- nitrid i kroppen överstiger ca 90 volymprocent och företrädes- vis uppgâr till minst ca 99 volymprocent.

6. Hårdmaterialkropp enligt något av föregående patent- krav, i synnerhet skärkropp eller skärplatta för skärande bearbetning, k ä n n e t e c k n a d därav, att i kroppen är utformad en skäregg.

7. Hårdmaterialkropp enligt något av föregående patent- krav, k ä n n e t e c k n a d därav, att kroppen har formen 454 985 Fr ' av ett skikt med en tjocklek av ca 1,5 mm eller mindre.

8. Förfarande för framställning av en hårdmaterialkropp enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t därav, att man i ett hölje av skyddande metall anbringar en kvantitet av kristaller av kubisk bornitrid samt en binde- medelsmetallkomponent innefattande aluminiumatomer och utsät- ter höljet och innehållet i detta för samtidig inverkanflav en temperatur av l300-l600°C och ett tryck överstigande ca 40 kilobar under minst 3 minuters tid samt tillvaratager den framställda hårdmaterialkroppen.

9. Förfarande enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k - n a t därav, att bindemedelsmetallkomponenten innehåller alu- miniumatomer och atomer av minst ett legeringselement, som utgöres av nickel, kobolt, mangan, järn, vanadin och krom, varvid den totala mängden aluminium och legeringselement över- stiger 1 viktprocent av mängden kubisk bornitrid.

10. Förfarande enligt patentkrav 8 eller 9, k ä n n e - t e c k n a t därav, att kristallerna av kubisk bornitrid anbringas såsom ett skikt, som efter pressning har en tjocklek av 1,5 mm eller mindre.

11. ll. Förfarande enligt något av patentkraven 8-10, k ä n n e t e c k n a t därav, att det material, som användes Såsom källa för en legering av aluminium, föreligger i pulver- form eller i form av skivor innefattande en skiva av alumi- nium.

12. Förfarande enligt något av patentkraven 8-ll, k ä n n e t e c k n a t därav, att delen av kubisk bornitrid även innehåller diamantpartiklar och/eller hårdmetall.