申请/专利权人：住友电气工业株式会社

申请日：2015-09-29

公开（公告）日：2020-11-27

公开（公告）号：CN106795060B

主分类号：C04B35/58(20060101)

分类号：C04B35/58(20060101);B23B27/14(20060101);C04B35/581(20060101);C04B35/626(20060101);C23C14/06(20060101);C23C14/24(20060101)

优先权：["20141003 JP 2014-204706"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.11.27#授权;2017.06.23#实质审查的生效;2017.05.31#公开

摘要：提供了即使在高速切削条件下也具有优异耐磨性的烧结体、使用该烧结体的工具以及该烧结体的制造方法。该烧结体包含：第一颗粒组，其包含具有由式1Al1‑xCrxN…1在式1中，x为0.2≤x≤0.8表示的立方岩盐结构的颗粒；以及第二颗粒组，其包含至少一种第一化合物的颗粒，该第一化合物选自由铝、锆、钇、镁和铪的氧化物和氧氮化物所构成的组中。

主权项：1.一种烧结材料，其包含：第一颗粒组，其包含具有由Al1-xCrxN表示的立方岩盐结构的颗粒，其中x满足0.2≤x≤0.8；以及第二颗粒组，其包含至少一种第一化合物的颗粒，该第一化合物为AlON，或者该第一化合物由AlON以及选自由铝、锆、钇、镁和铪的氧化物所构成的组中的至少一者构成，所述第二颗粒组存在于所述第一颗粒组的相邻颗粒之间的界面中，并且用作结合相。

全文数据：烧结材料、使用烧结材料的切削工具以及烧结材料的制造方法技术领域[0001]本发明涉及烧结材料、使用该烧结材料的切削工具以及该烧结材料的制造方法。背景技术[0002]作为用于切削等的切削工具的材料，已知有氧化铝Al2O3烧结材料。这样的氧化铝烧结材料具有以下优异的性质，即，与铁系工件的反应性低，并且能够廉价地进行制造；然而，氧化铝烧结材料倾向于具有低的韧性。因此，当用作切削工具时，氧化铝烧结材料易于损坏。另外，由于氧化铝与作为结合剂的金属化合物之间的反应性低，因此难以采用元素周期表中第4A族、第5A族和第6A族的各金属的氮化物、碳氮化物等作为结合剂。[0003]为了解决这个问题，作为具有高硬度和韧性的陶瓷烧结材料，专利文献1日本专利待审公开No.2013-216517公开了一种陶瓷烧结材料，其包含:立方氮化铝；以及选自元素周期表中第4A族、第5A族和第6A族金属的氮化物、碳化物、氧化物和硼化物所构成的组中的至少一种金属化合物及其固溶体。[0004]引用列表[0005]专利文献[0006]专利文献1:日本专利待审公开No.2013-216517发明内容[0007]技术问题[0008]然而，专利文献1的技术采用了低耐热性的立方氮化铝。因此，在切削离心铸铁等的情况下，在高速切削条件下，烧结材料中的立方氮化铝转变为低硬度的六方氮化铝。因此，在高速切削条件下，烧结材料的耐磨性将会不利地降低。[0009]鉴于上述情况，本发明的目的在于提供即使在高速切削条件下也具有优异耐磨性的烧结材料;使用该烧结材料的工具；以及该烧结材料的制造方法。[0010]解决问题的方案[0011]根据本发明的一个实施方案的烧结材料是这样的烧结材料，其包含：[0012]第一颗粒组，其包含具有由AlHCrxN式1其中X满足0.2x0.8表示的立方岩盐结构的颗粒;以及[0013]第二颗粒组，其包含至少一种第一化合物的颗粒，该第一化合物选自由铝、锆、钇、镁和铪的氧化物和氧氮化物所构成的组中。[0014]根据本发明的一个实施方案的切削工具是使用上述烧结材料的切削工具。[0015]根据本发明的一个实施方案的烧结材料的制造方法是制造上述烧结材料的方法，该方法包括:获得包括六方AlN颗粒和六方Cr2N颗粒的第一混合颗粒组;通过对该第一混合颗粒组进行热处理，从而获得包括立方CrN颗粒的第二混合颗粒组;通过等压合成法或冲击压缩法处理所述第二混合颗粒组，从而获得包含具有由Ala-xCrxN式（1其中X满足0.2.8表示的立方岩盐结构的颗粒的第一颗粒组;通过将所述第一颗粒组与所述第二颗粒组混合，从而获得第三混合颗粒组，其中所述第二颗粒组包含至少一种第一化合物的颗粒，该第一化合物选自由铝、锆、钇、镁和铪的氧化物和氧氮化物所构成的组中；以及通过烧结所述第三混合颗粒组来获得烧结材料。[0016]根据本发明的一个实施方案的烧结材料的制造方法是上述烧结材料的制造方法，该方法包括:准备包含铝和铬作为组成元素的靶材；以及通过在氩气和氮气气氛中的物理气相沉积法来处理所述靶材，从而在基板上进行薄膜的气相合成，所述薄膜包含第一颗粒组，该第一颗粒组包含具有由Alα-χCrxN式（1其中X满足0.2x0.8表示的立方岩盐结构的颗粒。[0017]发明的有益效果[0018]根据上述实施方案，可以提供即使在高速切削条件下也具有优异耐磨性的烧结材料;使用该烧结材料的工具；以及该烧结材料的制造方法。附图说明[0019]图1为示出了本发明的一个实施方案的烧结材料的制造方法的流程图。具体实施方式[0020][本发明实施方案的描述][0021]首先，列出和描述本发明的实施方案。[0022]1根据本发明的一个实施方案的烧结材料是这样的烧结材料，其包含：[0023]第一颗粒组，其包含具有由Ala-xCrxN式⑴）（其中X满足0.2彡X彡0.8表示的立方岩盐结构的颗粒;以及[0024]第二颗粒组，其包含至少一种第一化合物的颗粒，该第一化合物选自由铝、锆、钇、镁和铪的氧化物和氧氮化物所构成的组中。[0025]在由式⑴表示的颗粒似下也称为“立方AlCrtf或“cAlCrN”）中，络固溶在低耐热性的立方氮化铝（以下也称为“立方A1N”或“cAIN”）中。该颗粒的耐热性优异。因此，使用这种颗粒的烧结材料即使在高速切削条件下也可以具有优异的耐磨性。[0026]⑵X优选满足0.3«0.7。根据该构成，烧结材料的耐磨性进一步提高。[0027]3烧结材料优选包含0.5体积％以上90体积％以下的第二颗粒组，并且第一化合物优选包括选自由六12〇3、2抑2^1^、¥2〇3、1%0和!1«2所构成的组中的至少一者。通过使用含量在上述范围内的六12〇3、2抑2^1^、¥2〇3、1%0或!1«2作为第一化合物，烧结材料的烧结性提高，从而使得烧结材料的耐磨性进一步提高。[0028]4烧结材料优选进一步包含含有立方氮化硼的第三颗粒组。立方氮化硼为这样的硬质颗粒，其韧性和强度比具有由式（1表示的立方岩盐结构的颗粒的韧性和强度更加优异。因此，当烧结材料包含这种颗粒时，烧结材料的韧性提高，从而导致耐崩裂性提高。[0029]5烧结材料优选包含20体积％以上70体积％以下的第三颗粒组。因此，烧结材料的耐崩裂性进一步提尚。[0030]6根据本发明的一个实施方案的工具是使用（1至⑶中任一项所述的烧结材料的切削工具。[0031]由于烧结材料的耐磨性优异，因而使用该烧结材料的工具的耐磨性也优异。因此，根据本发明的一个实施方案的工具可以具有比常规工具更长的使用寿命。[0032]7根据本发明的一个实施方案的烧结材料的制造方法是制造⑴至⑶中任一项所述的烧结材料的方法，其包括:获得包含六方AlN颗粒和六方Cr2N颗粒的第一混合颗粒组；通过对所述第一混合颗粒组进行热处理，从而获得包含立方CrN颗粒的第二混合颗粒组;通过等压合成法或冲击压缩法处理所述第二混合颗粒组，从而获得包含具有由Alα-χCrxN式（1其中X满足0.2彡X彡0.8表示的立方岩盐结构的颗粒的第一颗粒组;通过将所述第一颗粒组与所述第二颗粒组混合，从而获得第三混合颗粒组，其中所述第二颗粒组包含至少一种第一化合物的颗粒，该第一化合物选自由铝、锆、钇、镁和铪的氧化物和氧氮化物所构成的组中；以及通过烧结所述第三混合颗粒组来获得烧结材料。[0033]根据所述制造烧结材料的方法，可以获得⑴至⑶中任一项所述的烧结材料。[0034]⑶根据本发明的一个实施方案的烧结材料的制造方法是制造⑴至⑶中任一项所述的烧结材料的方法，该方法包括:准备包含铝和铬作为组成元素的靶材；以及通过在氩气和氮气气氛中的物理气相沉积法来处理所述靶材，从而在基板上进行薄膜的气相合成，所述薄膜包含第一颗粒组，该第一颗粒组包含具有由Ala^CrxN式1其中X满足0.2χ0.8表示的立方岩盐结构的颗粒。[0035]根据该烧结材料的制造方法，可以获得⑴至⑶中任一项所述的烧结材料。[0036][本发明实施方案的详细说明][0037]参照附图，下面将描述根据本发明实施方案的烧结材料、工具以及该烧结材料的制造方案的具体实施例。应当注意，本发明由权利要求的条款限定，而不是由这些实施例限定，并且本发明旨在包括与权利要求的条款等同的范围和含义内的任何修改。[0038]当本说明书中描述的化学式没有特别限定原子比时，所包含的各元素不必具有相同的原子比。该情况旨在包括所有常规已知的原子比。[0039]在本说明书中，术语“平均粒径”是指使用诸如Microtrac之类的粒径分布测定装置而测定的值。[0040]〈第一实施方案〉[0041]根据第一实施方案的烧结材料是这样的烧结材料，其包含：[0042]第一颗粒组，其包含具有由Al1-xCrxN式（1其中X满足0.2χ0.8表示的立方岩盐结构的颗粒;以及[0043]第二颗粒组，其包含至少一种第一化合物的颗粒，该第一化合物选自由铝、锆、钇、镁和铪的氧化物和氧氮化物所构成的组中。[0044]作为岩盐氯化钠的代表性晶体结构的立方岩盐结构是这样的结构，其中两种不同类型的面心立方晶格相互结合，并使得它们在单位立方晶格的脊ridge的方向上彼此移位半个脊长。具有由上式⑴表示的立方岩盐结构的颗粒CAlCrN具有这样的结构，其中在立方氮化铝cAIN的晶体结构中固溶有铬。由此，cAlCrN的耐热温度高于cAIN的耐热温度。因此，包含cAlCrN的烧结材料在高速切削中可以具有优异的耐磨性。[0045]在上述式（1中，X满足0.2彡X彡0.8，X优选满足0.3彡X彡0.7，X更优选满足0.4彡X0.6。如果X小于0.2,则烧结材料在高速切削中不能表现出优异的耐磨性。这可能是因为如果X小于0.2，则不能充分地改善cAlCrN的耐热性。另一方面，如果X大于0.8，则烧结材料在高速切削中不能表现出优异的耐磨性。这可能是由于以下原因：如果X大于0.8,则CAlCrN的硬度降低，使得烧结材料的硬度也降低。[0046]根据第一实施方案的烧结材料优选包含20体积％以上99.5体积％以下的第一颗粒组，更优选包含35体积％以上99.5体积％以下的第一颗粒组，并且进一步优选包含40体积％以上80体积％以下的第一颗粒组。当烧结材料包含20体积％以上的第一颗粒组时，烧结材料在高速切削中可具有优异的耐磨性。[0047]根据第一实施方案的烧结材料包含第二颗粒组，其包含至少一种第一化合物的颗粒，该第一化合物选自由铝、锆、钇、镁和铪的氧化物和氧氮化物所构成的组中。烧结材料中的第二颗粒组存在于相邻的硬质颗粒之间的界面中，并且用作结合相。由于结合相可以使硬质颗粒彼此牢固地结合，因此烧结材料可以具有更优异的耐磨性。[0048]包含在第二颗粒组中的第一化合物的例子包括氧化铝AI2O3、氧化错ZrO2、氧化•乙Y2O3、氧化镁MgO、氧化铪HfO2等。其中，氧化铝AI2O3、氧化纪Y2O3、氧化镁MgO和氧化铪HfO2的使用使得烧结材料的耐磨性显著提高。[0049]根据第一实施方案的烧结材料优选包含0.5体积％以上90体积％以下的第二颗粒组，更优选包含10体积％以上50体积％以下的第二颗粒组。当烧结材料包含0.5体积％以上90体积％以下的第二颗粒组时，烧结材料的耐磨性和耐崩裂性进一步提高。此外，当第二颗粒组包含Al2O3和ZrO2时，烧结材料的耐崩裂性显著地提高。这可能是因为Al2O3被ZrO2分散强化从而提供了强韧性。[0050]根据第一实施方案的烧结材料优选进一步包含含有立方氮化硼的第三颗粒组。立方氮化硼是具有比CAlCrN更优异的韧性和强度的硬质颗粒。因此，当烧结材料包含这种颗粒时，烧结材料的韧性提高，从而使得耐崩裂性提高。特别地，当第三颗粒组包含立方氮化硼时，烧结材料的耐崩裂性显著地提高。这可能是因为硼和CAlCrN彼此牢固地结合。[0051]烧结材料进一步优选包含20体积％以上70体积％以下的第三颗粒组。当烧结材料包含20体积％以上的第三颗粒组时，烧结材料的耐崩裂性显著地提高。另一方面，如果烧结材料中的第三颗粒组的量大于70体积％，则耐磨性降低。[0052]〈第二实施方案〉[0053]根据第二实施方案的工具是使用了根据第一实施方案的烧结材料的工具。如上所述，由于第一实施方案的烧结材料在高速切削中具有优异的耐磨性，因此使用了该烧结材料的工具也具有优异的耐磨性。[0054]根据第二实施方案的切削工具的例子包括钻头、端铣刀、铣削用可转位切削刀片、车削用可转位切削刀片、金属锯、齿轮切削工具、铰刀或丝锥。此外，切削工具可以是全部地或局部例如，刃部分）由上述烧结材料构成。[0055]当切削工具全部由上述烧结材料构成时，可以通过将烧结材料加工成所需形状来制造切削工具。烧结材料可以通过例如激光来进行加工。另一方面，当切削工具部分地由上述烧结材料构成时，可以通过将烧结材料接合至工具中所包括的基体的期望位置，从而制造切削工具。应当注意，对于烧结材料的接合方法没有特别限定;然而，为了抑制烧结材料与基体分离，优选在基体和烧结材料之间设置接合层，从而将基体和烧结材料彼此牢固地连接在一起。[0056]〈第三实施方案〉[0057]以下将参照图1对根据第三实施方案的烧结材料的制造方法进行说明。[0058]第一实施方案中所述的烧结材料的制造方法包括:获得包含六方AlN颗粒和六方〇必颗粒的第一混合颗粒组的步骤在图1中表示为SI;以下也称为“获得第一混合颗粒组的步骤”）；通过热处理该第一混合颗粒组，来获得包含立方CrN颗粒的第二混合颗粒组的步骤在图1中表示为S2;以下称为“获得第二混合颗粒组的步骤；通过等压合成法或冲击压缩法来处理该第二混合颗粒组，从而获得包含具有由Ala-xCrxN式1其中X满足0.2x0.8表示的立方岩盐结构的颗粒的第一颗粒组的步骤在图1中表示为S3;以下也称为“获得第一颗粒组的步骤；通过将该第一颗粒组与第二颗粒组混合，从而获得第三混合颗粒组的步骤，该第二颗粒组包含至少一种第一化合物的颗粒，该第一化合物选自由铝、锆、钇、镁和铪的氧化物和氧氮化物构成的组中（在图1中表示为S4;以下也称为“获得第三混合颗粒组的步骤”）；以及通过烧结该第三混合颗粒组来获得烧结材料的步骤在图1中表示为S5;以下也称为“获得烧结材料的步骤”）。[0059]获得第一混合颗粒组的步骤）[0060]参照图1，在获得第一混合颗粒组的步骤SI中，获得了包含六方AlN以下也称为“hAIN”）颗粒和六方Cr2N似下也称为“hCr2N”）颗粒的第一混合颗粒组。优选使用球磨装置、珠磨装置等混合第一混合颗粒组，并且优选粉碎至平均粒径为〇.5μπι以下。[0061]获得第二混合颗粒组的步骤）[0062]接着，在获得第二混合颗粒组的步骤S2中，对第一混合颗粒组进行热处理，从而获得包含立方CrN颗粒的第二混合颗粒组。[0063]热处理可以通过例如在氮气气氛中并且在800°C以上且1100°C以下加热第一混合颗粒组来进行。因此，包含在第一混合颗粒组中的六方Cr2N转变为立方CrN。[0064]获得第一颗粒组的步骤）[0065]然后，在获得第一颗粒组的步骤S3中，通过等压合成法或冲击压缩法来处理第二混合颗粒组，从而获得包含立方AlCrN颗粒的第一颗粒组。[0066]冲击压缩法可以通过例如）以下步骤来进行:将第二混合颗粒组与起散热作用的铜粉末和压力介质混合;将其引入钢容器中；以及通过冲击波瞬时施加15GPa以上的压力，压力施加时间为50微秒以下。由此，包含在第二混合颗粒组中的六方AlN转变为立方A1N，并且Cr固溶在立方AlN中，从而合成了立方AlCrN。对于冲击施加的压力，优选为15GPa以上50GPa以下的压力，更优选为35GPa以上50GPa以下的压力。冲击施加压力时的温度优选为1200°C以上3000°C以下，更优选为1800°C以上2200°C以下。[0067]优选使用球磨装置、珠磨装置等将所得的第一颗粒组粉碎至平均粒径为Ο.ΐμπι以上0.5μπι以下。第一颗粒组可以用作烧结材料的原料。[0068]获得第三混合颗粒组的步骤）[0069]接着，在获得第三混合颗粒组的步骤S4中，将第一颗粒组与第二颗粒组混合，从而获得第三混合颗粒组，该第二颗粒组包含至少一种第一化合物的颗粒，该第一化合物选自由铝、锆、钇、镁和铪的氧化物和氧氮化物所构成的组中。[0070]第三颗粒组可以进一步包含立方氮化硼。[0071]第三混合颗粒组优选使用球磨装置、珠磨装置等进行混合，并且优选粉碎至平均粒径为〇·5μηι以下。[0072]获得烧结材料的步骤）[0073]然后，在获得烧结材料的步骤S5中，烧结第三混合颗粒组从而获得烧结材料。[0074]具体而言，例如，可以在IOkPa以上15GPa以下的压力以及800°C以上1900°C以下的温度下处理第三混合颗粒组，由此获得烧结材料。烧结材料的获得步骤优选在非氧化性气氛下，特别是在真空或氮气气氛下进行。虽然烧结方法没有特别的限制，但是可以使用放电等离子体烧结SPS、热压、超高压加压等。[0075]〈第四实施方案〉[0076]根据第四实施方案的烧结材料的制造方法包括：[0077]准备包含铝和铬作为组成元素的靶材的步骤;以及[0078]通过在氩气和氮气气氛中的物理气相沉积法来处理该靶材，从而在基板上进行薄膜的气相合成的步骤，该薄膜包含第一颗粒组，该第一颗粒组包含具有由Al1-xCrxN式1其中X满足〇.2X0.8表示的立方岩盐结构的颗粒。[0079]可以通过（例如）用电弧离子镀法处理靶材从而在基板上形成薄膜来进行包含第一颗粒组的薄膜的气相合成的步骤。在这种情况下，例如，处理条件可以设置如下:Ar流量为20sccm;N2流量为80sccm;压力为2Pa;偏压为110V;电弧电流为91A;以及基板温度为400cC。[0080]实施例1[0081]以下通过实施例来更具体地描述本发明。然而，本发明不限于这些实施例。[0082][试样1至42][0083]获得第一混合颗粒组的步骤）[0084]将六方AlN颗粒（由TokuyamaCorporation提供）和六方CnN颗粒（由ShinNipponKinzokuCo.,Ltd.提供）以10:90至90:10的比例混合，从而获得第一混合颗粒组。应当注意，通过珠磨机将第一混合颗粒组粉碎至平均粒径为0.5μπι以下。[0085]获得第二混合颗粒组的步骤）[0086]接着，在氮气处理炉中，在900°C下对第一混合颗粒组进行热处理，从而获得包含立方CrN颗粒的第二混合颗粒组。各试样的第二混合颗粒组中的hAIN含量摩尔％与3〇~含量摩尔％之比示于表1的“第二混合颗粒组”一栏中。[0087]获得第一颗粒组的步骤）[0088]然后，将第二混合颗粒组与散热体和铜粉末混合，并引入钢制容器中。接着，通过爆炸物的爆炸，在40GPa的压力和2000°C的温度下处理第二混合颗粒组，从而获得第一颗粒组。对所得第一颗粒组进行XRD分析，确认了cAlCrN。应当注意，通过珠磨机将第一颗粒组粉碎至平均粒径为0.5μηι以下。[0089]获得第三混合颗粒组的步骤）[0090]接着，将第一颗粒组、第二颗粒组和第三颗粒组混合，从而获得第三混合颗粒组。应当注意，它们各自的混合量以及各颗粒组中所包含的化合物的类型示于表1中。应当注意，通过珠磨机将第三混合颗粒组粉碎至平均粒径为0.5μπι以下。[0091]获得烧结材料的步骤）[0092]然后，将第三混合颗粒组引入到钽制微腔中，使用压力机在7GPa的压力和1350Γ的温度下进行烧结15分钟，从而获得烧结材料。[0093]烧结材料的测定）[0094]对烧结材料进行XRD分析，并通过Rietveld法来修正晶格常数，从而获得cAl1—xCrxN的晶格常数和X的值。在此，通过确定Cr的固溶量来获得X的值，其中基于4.12A的cAlN晶格常数和4.15A的cCrN晶格常数的比例计算获得Cr的固溶量。结果示于表1。[0095]当使用SEM-EDX来观察烧结材料的经CP处理的表面时，可以证实，烧结材料的经CP处理的表面中AlCrN与第二颗粒组的面积比基本上等于第三混合颗粒组中第一颗粒组与第二颗粒组的体积比（应用软件:MitaniCorporation的WinROOF。[0096]评价）[0097]将所得烧结材料用激光进行切割并进行精加工，从而制成刀具形状为CNMA120408并且负刃带negativeland为15°X0.1至0.15mm的切削工具。将所得切削工具在下述切削条件下用于离心铸铁的切削试验，从而测定切削1.5km后的后刀面磨损量μπι。此外，观察切削2.Okm后的切削工具的磨损类型和崩裂状态。[0098]切削速度：900m分钟[0099]切入深度：0.1mm[0100]进给率:0.28mm转[0101]冷却液:乳液[0102]车床:OKUMALB400;刀柄：EWN68-150CKB6[0103]工件:具有致密珍珠岩结构并具有灰铸铁化学成分的离心铸铁[0104]工件形状:圆柱形；内径Φ为85mm[0105]结果示于表1。[0106][^1][0107][0108]评价结果）[0109]在试样1至试样7的比较中，当上述式⑴中的X的值为0.2以上0.8以下试样2至6时，各烧结材料的耐磨性良好。[0110]在试样8至试样14的比较中，第三混合颗粒组中的第一颗粒组的量越多，各烧结材料的耐磨性越优异。[0111]在试样4以及试样15至20的比较中，当使用六12〇3、2抑2、¥2〇3、1%0或!1«2作为第二颗粒组时，烧结材料的耐磨性同样优异。[0112]在试样4以及试样21至29的比较中，当使用两种以上的化合物的颗粒作为第二颗粒组时，耐崩裂性优异。此外，当使用cBN作为第三颗粒组时，耐崩裂性也优异。[0113]在试样30至37的比较中，各试样的耐崩裂性优异，并且第三混合颗粒组中的第三颗粒组的量越少，耐磨性越优异。[0114]实施例2[0115][试样43至84][0116]获得第一混合颗粒组的步骤）[0117]将六方AlN颗粒（由TokuyamaCorporation提供）和六方CnN颗粒（由ShinNipponKinzokuCo.，Ltd.提供混合，从而获得如表2的“混合比”一栏中所示的Al与Cr的原子比，由此获得第一混合颗粒组。应当注意，通过珠磨机将第一混合颗粒组粉碎至平均粒径为0.5μπι以下。[0118]获得第一颗粒组的步骤）[0119]接着，在氮气压力为8MPa且温度为2000°C的氮气炉中对第一混合颗粒组进行处理，从而制造第一颗粒组等压合成法）。对该颗粒硬质材料进行XRD分析，从而确认cAlCrN。[0120]获得第三混合颗粒组的步骤）[0121]然后，将第一颗粒组、第二颗粒组和第三颗粒组混合，从而获得第三混合颗粒组。应当注意，它们各自混合量以及各颗粒组中所包含的化合物的类型示于表2中。应当注意，通过珠磨机将第三混合颗粒组粉碎至平均粒径为0.5μπι以下。[0122]获得烧结材料的步骤）[0123]接着，将第三混合颗粒组引入到钽制微腔中，使用压力机在7GPa的压力和1350°C的温度下进行烧结15分钟，从而获得烧结材料。[0124]烧结材料的测定）[0125]对烧结材料进行XRD分析，并通过Rietveld法来修正晶格常数，从而获得cAl1—xCrxN的晶格常数和X的值。在此，通过确定Cr的固溶量来获得X的值，其中基于4,1,2A的cAlN晶格常数和4.15A的cCrN晶格常数的比例计算获得Cr的固溶量。结果示于表2。[0126]当使用SEM-EDX来观察烧结材料的经CP处理的表面时，可以证实，烧结材料的经CP处理的表面中AlCrN与第二颗粒组的面积比基本上等于第三混合颗粒组中第一颗粒组与第二颗粒组的体积比（应用软件:MitaniCorporation的WinROOF。[0127]评价）[0128]将所得烧结材料用激光进行切割并进行精加工，从而制成刀具形状为CNMA120408并且负刃带为15°X0.1至0.15mm的切削工具。将所得切削工具在下述切削条件下用于离心铸铁的切削试验，从而测定切削1.5km后的后刀面磨损量μπι。此外，观察切削2.Okm后的切削工具的磨损类型和崩裂状态。[0129]切削速度:900m分钟[0130]切入深度:0.1mm[0131]进给率:0.28mm转[0132]冷却液:乳液[0133]车床:OKUMALB400;刀柄：EWN68-150CKB6[0134]工件:具有致密珍珠岩结构并具有灰铸铁化学成分的离心铸铁[0135]工件形状:圆柱形；内径Φ为85mm[0136]结果示于表2。[0137][^2][0138][0139]评价结果）[0140]在试样43至试样49的比较中，当上述式（1中的X的值为0.2以上0.8以下（试样44至48时，各烧结材料的耐磨性优异。[0141]在试样50至试样56的比较中，第三混合颗粒组中的第一颗粒组的量越多，各烧结材料的耐磨性越优异。[0142]在试样46以及试样57至62的比较中，当使用六1203、2抑2、¥203、1%0或!^02作为第二颗粒组时，烧结材料的耐磨性同样优异。[0143]在试样46以及试样63至71的比较中，当使用两种以上的化合物的颗粒作为第二颗粒组时，耐崩裂性优异。此外，当使用cBN作为第三颗粒组时，耐崩裂性也优异。[0144]在试样72至79的比较中，各试样的耐崩裂性优异，并且第三混合颗粒组中的第三颗粒组的量越少，耐磨性越优异。[0145]从上述结果可以确认，使用等压合成法而生产的烧结材料表现出与使用冲击压缩法而生产的烧结材料类似的结果。[0146]实施例3[0147][试样85至126][0148]革巴材准备步骤）[0149]准备靶材，使得靶材中的Al与Cr的混合比（原子比）为表3中“靶材组成”一栏中所述的比例。[0150]获得第一颗粒组的步骤）[0151]接着，通过电弧离子镀法处理靶材，从而在高速钢基板上形成薄膜。处理条件如下:Ar流量为20sccm;N2流量为80sccm;压力为2Pa;偏压为110V;电弧电流为91A;以及基板温度为400°C。然后，通过将形成在高速钢基板上的薄膜从基板上剥离下来从而进行收集薄膜，并用珠磨机粉碎至粒径为〇.5μπι至3μπι来生产浆料。然后，将浆料干燥从而获得第一颗粒组。对该第一颗粒组进行XRD分析，从而确认了cAlCrN。[0152]获得第三混合颗粒组的步骤）[0153]然后，将第一颗粒组、第二颗粒组和第三颗粒组混合，从而获得第三混合颗粒组。应当注意，它们各自的混合量以及各颗粒组中所包含的化合物的类型示于表3中。应当注意，通过珠磨机将第三混合颗粒组粉碎至平均粒径为0.5μπι以下。[0154]获得烧结材料的步骤）[0155]接着，将第三混合颗粒组引入钽制微腔中，用压力机在7GPa的压力和1350Γ的温度下进行烧结15分钟，从而获得烧结材料。[0156]烧结材料的测定）[0157]对烧结材料进行XRD分析，并通过Rietveld法来修正晶格常数，从而获得cAl1—xCrxN的晶格常数和X的值。在此，通过确定Cr的固溶量来获得X的值，其中基于4.12A^cAlN晶格常数和4,15A的cCrN晶格常数的比例计算来获得Cr的固溶量。结果示于表3。[0158]当使用SEM-EDX来观察烧结材料的经CP处理的表面时，可以证实，烧结材料的经CP处理的表面中AlCrN与第二颗粒组的面积比基本上等于第三混合颗粒组中第一颗粒组与第二颗粒组的体积比（应用软件:MitaniCorporation的WinROOF。[0159]评价）[0160]将所得烧结材料用激光进行切割并进行精加工，从而制成刀具形状为CNMA120408并且负刃带为15°XO.1至0.15mm的切削工具。将所得切削工具在下述切削条件下用于离心铸铁的切削试验，从而测定切削1.5km后的后刀面磨损量μπι。此外，观察切削2.Okm后的切削工具的磨损类型和崩裂状态。[0161]切削速度:900m分钟[0162]切入深度：0.1mm[0163]进给率:0.28mm转[0164]冷却液:乳液[0165]车床:OKUMALB400;刀柄：EWN68-150CKB6[0166]工件:具有致密珍珠岩结构并具有灰铸铁化学成分的离心铸铁[0167]工件形状:圆柱形；内径Φ为85mm[0168]结果示于表3。[0169][^3][0170][0171]评价结果）[0172]在试样85至试样91的比较中，当上述式⑴中的X的值为0.2以上0.8以下试样2至6时，各烧结材料的耐磨性优异。[0173]在试样92至试样98的比较中，第三混合颗粒组中的第一颗粒组的量越多，各烧结材料的耐磨性越优异。[0174]在试样88以及试样99至104的比较中，当使用六12〇3、2抑2、¥2〇3、1%0或!1«2作为第二颗粒组时，烧结材料的耐磨性同样优异。[0175]在试样88以及试样105至113的比较中，当使用两种以上的化合物的颗粒作为第二颗粒组时，耐崩裂性优异。此外，当使用cBN作为第三颗粒组时，耐崩裂性也优异。[0176]在试样114至121中的比较中，各试样的耐崩裂性优异，并且第三混合颗粒组中的第三颗粒组的量越少，耐磨性越优异。[0177]从上述结果可以确认，使用物理气相沉积法而生产的烧结材料表现出与使用冲击压缩法而生产的烧结材料类似的结果。[0178]这里公开的实施方案和实施例在任何方面都是示意性的而非限制性的。本发明的范围由权利要求的条款而不是由上述实施方案所限定，并且旨在包括与权利要求的条款等同的范围和含义以内的任何修改。[0179]工业实用性[0180]根据本发明的一个实施方案的包含立方AlCrN的烧结材料可广泛地用于切削工具。例如，该烧结材料可用于钻头、端铣刀、铣削用可转位切削刀片、车削用可转位切削刀片、金属锯、齿轮切削工具、铰刀或丝锥。

权利要求：1.一种烧结材料，其包含：第一颗粒组，其包含具有由Alα-xCrxN式（1其中X满足0.2彡X彡0.8表示的立方岩盐结构的颗粒;以及第二颗粒组，其包含至少一种第一化合物的颗粒，该第一化合物选自由铝、锆、钇、镁和铪的氧化物和氧氮化物所构成的组中。2.根据权利要求1所述的烧结材料，其中X满足0.3X0.7。3.根据权利要求1或2所述的烧结材料，其中，所述烧结材料包含〇.5体积％以上90体积％以下的所述第二颗粒组，并且所述第一化合物包括选自由41203、2抑2、六1^、¥203、]\^0和!^02所构成的组中的至少一者。4.根据权利要求1至3中任一项所述的烧结材料，进一步包含含有立方氮化硼的第三颗粒组。5.根据权利要求4所述的烧结材料，其中所述烧结材料包含20体积％以上70体积％以下的所述第三颗粒组。6.—种切削工具，其使用权利要求1至5中任一项所述的烧结材料。7.—种制造根据权利要求1至5中任一项所述的烧结材料的方法，该方法包括：获得包含六方AlN颗粒和六方Cr2N颗粒的第一混合颗粒组；通过对所述第一混合颗粒组进行热处理，从而获得包含立方CrN颗粒的第二混合颗粒组；通过等压合成法或冲击压缩法处理所述第二混合颗粒组，从而获得包含具有由Alα-χCrxN试1其中X满足0.2χ彡0.8表示的立方岩盐结构的颗粒的第一颗粒组；通过将所述第一颗粒组与所述第二颗粒组混合，从而获得第三混合颗粒组，其中所述第二颗粒组包含至少一种第一化合物的颗粒，该第一化合物选自由铝、锆、钇、镁和铪的氧化物和氧氮化物所构成的组中；以及通过烧结所述第三混合颗粒组来获得烧结材料。8.—种制造根据权利要求1至5中任一项所述的烧结材料的方法，该方法包括：准备包含铝和铬作为组成元素的靶材；以及通过在氩气和氮气气氛中的物理气相沉积法来处理所述靶材，从而在基板上进行薄膜的气相合成，所述薄膜包含第一颗粒组，该第一颗粒组包含具有由Alα-χCrxN式（1其中X满足0.2X0.8表示的立方岩盐结构的颗粒。

百度查询： 住友电气工业株式会社 烧结材料、使用烧结材料的切削工具以及烧结材料的制造方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD