表面被覆烧结体制造技术

本发明专利技术提供一种表面被覆烧结体，其由立方氮化硼烧结体和位于其上的具有充分粘附性的表面覆盖层形成。本发明专利技术的表面被覆烧结体包括立方氮化硼烧结体和在其表面上形成的表面覆盖层，所述立方氮化硼烧结体包含20体积%-99.5体积%的立方氮化硼和粘结剂，所述表面覆盖层包括粘附层和至少一层硬质覆盖层，所述粘附层是至少含有W的金属层，并且该粘附层被形成为覆盖在所述立方氮化硼烧结体的表面上，所述粘附层被构造为非晶态和/或由平均粒度等于或小于5nm的超细颗粒构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及表面被覆烧结体，所述表面被覆烧结体包括立方氮化硼烧结体和在其表面上形成的表面覆盖层。
技术介绍
通常，立方氮化硼烧结体硬度高，因此，其已经被广泛用作诸如切削工具之类的工具用材料。另外，还已知，在立方氮化硼烧结体的表面上形成表面覆盖层能够提高耐磨性坐寸ο 例如，日本专利特开No. 2005-047004 (专利文献I)公开了一种高硬度的工具用复合材料，其为这样的立方氮化硼烧结体，该立方氮化硼烧结体的表面上设有由4a族、5a族和6a族元素的氮化物、碳化物等化合物形成的中间层和在该中间层上形成的由TiAlN等构成的覆盖层。另外，日本专利特开No. 2002-144110 (专利文献2)公开了一种氮化硼表面被覆烧结体工具，其由这样的氮化硼烧结体形成，该氮化硼烧结体的表面上设有由选自4a族、5a族和6a族元素中的至少一种元素形成的中间层，和在该中间层上形成的硬质覆盖层。另外，日本专利特开No. 2000-129423 (专利文献3)公开了一种硬质覆盖层，其由形成于基材上的第一层以及形成于该第一层上的第二层形成，其中所述第一层由4a族、5a族、6a族的金属形成，并且所述第二层由TiAlVN等形成。引用列表专利文献PTLl 日本专利特开 No. 2005-047004PTL2 :日本专利特开 No. 2002-144110PTL3 日本专利特开 No. 2000-12942
技术实现思路
技术问题当在立方氮化硼烧结体上形成硬质覆盖层时，所述硬质覆盖层往往表现出较差的韧性。特别地，当硬质覆盖层受到大的冲击负荷、变动负荷等时，硬质覆盖层可能会脱落，这导致工具的寿命缩短。因此，如专利文献1-3所教导的那样，在硬质覆盖层和基材(或立方氮化硼烧结体)之间形成中间层，从而加强硬质覆盖层与基材的粘附性。在专利文献I中，认为由4a族、5a族、6a族元素的氮化物、碳化物等化合物形成的中间层比TiAlN等覆盖层(或硬质覆盖层)更能提高粘附性。但是，这样的化合物是金属结合性化合物，因此难以与立方氮化硼烧结体形成化学键。因此，如果这种化合物受到大的冲击负荷、变动负荷等，那么它需要具有抵抗这种负荷的更强的粘附性。另外，在专利文献2中，中间层由金属构成，而不是由专利文献I中所述的化合物构成。这种金属扩散至立方氮化硼烧结体和硬质覆盖层这二者中，并在金属扩散部分形成金属硼化物、金属氮化物等的固溶体，因此期望这种金属能够提供比专利文献I更强的粘附性。然而，这样的固溶体毕竟不能在结合性不同的界面(例如，具有共价结合性的金属硼化物与金属氮化物间的界面)处提供足够的化学键。因此，如果这种固溶体受到大的冲击负荷、变动负荷等，它需要具有抵抗这种负荷的更强的粘附性。与专利文献2类似，专利文献3公开了形成金属层作为中间层以削弱应力。当硬质覆盖层的应力大时，预计这种应力的削弱是有效的。但是，如果硬质覆盖层本身的应力小，则预计这种应力的削弱不是有效的。此外，该专利文献并没有提及基材的类型，当使用立方氮化硼烧结体作为基材时，并不清楚会有怎样的效果。鉴于这些情况完成了本专利技术，本专利技术设计了一种由其上形成有表面覆盖层的立方 氮化硼烧结体形成的表面被覆烧结体，，并且该表面被覆烧结体能够表现出充分的粘附性，即使当所述表面覆盖层受到大的冲击负荷、变动负荷等时也是如此。解决问题的手段为了克服上述问题，本专利技术人进行了认真研究并得到了以下发现当使用由金属形成的中间层时，预期其起到使基材和硬质覆盖层结合的中介的作用，或者在一定程度上将冲击削弱，因此能够在一定程度上提高基材与硬质覆盖层间的粘附力。然而，该中间层能够被大的冲击负荷破坏，而这与中间层的构造有关。因此，本专利技术人基于这一发现进一步深入研究了中间层的构造，由此完成了本专利技术。更具体而言，本专利技术提供了一种表面被覆烧结体，包括立方氮化硼烧结体和在其表面上形成的表面覆盖层，所述立方氮化硼烧结体包含20体积％至99. 5体积％的立方氮化硼，以及粘结剂；所述表面覆盖层包括粘附层和至少一层硬质覆盖层，所述粘附层是至少含有W的金属层，并且该粘附层被形成为覆盖在所述立方氮化硼烧结体的表面上，所述硬质覆盖层被形成为覆盖在所述粘附层上，所述粘附层被构造为非晶态和/或由平均粒度等于或小于5nm的超细颗粒构成。这里，优选的是，所述粘附层包含Ti和Cr中的至少一种元素，并且该至少一种元素相对于W的原子比值为O. 1-3，并且优选的是，所述粘附层含有O. I原子％-20原子％的选自由Co、Ni和Fe构成的组中的至少一种元素。此外还优选的是，所述粘附层的厚度为Inm至 30nm。所述硬质覆盖层的应力优选为-I. 5GPa至+0. 5GPa，并且优选的是，所述硬质覆盖层包括作为最底层的与所述立方氮化硼烧结体和所述粘附层接触的第一覆盖层；并且所述第一覆盖层由这样的化合物构成，所述化合物由从周期表的IVa族元素(Ti、Zr、Hf等)、Va族元素(V、Nb、Ta等)和VIa族元素(Cr、Mo、W等)、Al和Si所构成的组中选出的至少一种元素与从硼、碳、氮和氧所构成的组中选出的至少一种元素形成。优选的是，所述第一覆盖层由从TiAlN、AlCrN和TiSiCN所构成的组中选出的至少一种化合物构成，或者由含有所述化合物的固溶体构成；或者所述第一覆盖层由超多层结构构成，该超多层结构具有所述化合物或所述固溶体作为构成层。还优选的是，所述第一覆盖层具有与所述粘附层的界面相距20nm以内的由粒度为Inm至20nm的柱状晶体构成的区域。还优选的是，所述硬质覆盖层的厚度为O. 5 μ m至20 μ m。本专利技术还设计了一种切削工具，其具有带有切削刃的硬质合金基材，所述切削刃上接合有上述表面被覆烧结体。优选的是，所述基材由硬质合金形成；并且所述硬质合金至少包含WC和从由Co、Ni和Fe构成的组中选出的至少一种元素。本专利技术的有益效果具有上述构造的本专利技术的表面被覆烧结体能够在立方氮化硼烧结体与表面覆盖层之间提供优异的粘附性。具体实施方式 下文将更加具体地描述本专利技术。<表面被覆烧结体>本专利技术的表面被覆烧结体包括立方氮化硼烧结体和在所述立方氮化硼烧结体的表面上形成的表面覆盖层。本专利技术的表面被覆烧结体可以具有被形成为覆盖在立方氮化硼烧结体的全部或部分表面上的表面覆盖层。具体而言，如下文将要描述的那样，当表面被覆烧结体与基材接合并加以使用时，与所述基材接合的那部分表面被覆烧结体上并不需要具有表面覆盖层。<立方氮化硼烧结体>本专利技术的立方氮化硼烧结体包含20体积％至99. 5体积％的立方氮化硼，以及粘结剂。本专利技术的立方氮化硼烧结体可以包含任何其他组分(包括不可避免的杂质)，只要其包含这两种组分即可。本专利技术的立方氮化硼烧结体由大量的立方氮化硼颗粒形成，粘结剂起到粘结各立方氮化硼颗粒的作用。这样的粘结剂并没有特别限制，其可以选自(例如)具有以下组成的那些粘结剂组成I :由从周期表的IVa族元素、Va族元素和VIa族元素、Al和Si构成的组中选出的至少一种元素与从硼、碳、氮和氧构成的组中选出的至少一种元素形成的化合物；组成2 :含有上述化合物的固溶体；组成3 :金属单质，例如Co、W、Ni、Al等；组成4 :含有Co、W、Ni、Al和/或类似物的化合物；组成5 :含有组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：瀬户山诚，冈村克己，月原望，
申请(专利权)人：住友电工硬质合金株式会社，
类型：发明
国别省市：