一种制造近净成型超硬材料本体的方法，包括：由超硬粉末、粘结剂和流体的混合物制备微粒；压实所述微粒以形成复杂形状的软生坯本体；在炉中加热所述软生坯本体，以形成没有残余粘结剂的硬生坯本体；将所述硬生坯本体中的一个或多个嵌入容纳粉末或容纳装置中并形成压力单元；在高压和高温下烧结所述单元；以及将所述容纳粉末从所述单元移除或将嵌入体从所述容纳装置移除以显露一个或更多个近净成型本体。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种制造近净成型超硬材料本体的方法，包括：由超硬粉末、粘结剂和流体的混合物制备微粒；压实所述微粒以形成复杂形状的软生坯本体；在炉中加热所述软生坯本体，以形成没有残余粘结剂的硬生坯本体；将所述硬生坯本体中的一个或多个嵌入容纳粉末或容纳装置中并形成压力单元；在高压和高温下烧结所述单元；以及将所述容纳粉末从所述单元移除或将嵌入体从所述容纳装置移除以显露一个或更多个近净成型本体。【专利说明】近净成型切削刀具刀片 相关申请的交叉引用 本申请要求2011年12月30日提交的美国临时申请No. 61/581664的权益。
和工业应用性 本公开涉及一种近净成型（near-net)切削刀具刀片，以及一种在高压高温 (HPHT)工艺中制造近净成型切削刀具刀片的方法。
技术介绍
聚晶立方氮化硼（PCBN)、金刚石和金刚石复合材料通常用于提供切削刀具（比如 在采矿、金属切削和钻孔操作中使用的切削刀具）的超硬、超耐磨切削表面。 包括立方氮化硼、金刚石和金刚石复合材料的刀具在本领域是众所周知的。通常， cBN晶粒嵌入可以例如为TiN、TiC或TiCN的粘结剂基体中。铝也可以被加入，或者以金属 形式或者作为八1化合物，诸如1141、1141 3、1141、(：(^1或者附八1。 在一种类型的金刚石复合材料中，金刚石晶粒嵌入粘结剂基体中，该粘结剂基体 可以例如为碳化硅、碳化钛或碳化物的混合物。碳化物可以在HPHT期间部分地或完全地形 成。产生这种固体的传统方式可以是利用期望的组合物粉末装载空腔，任选地用以提供金 属外部供应，用于渗透到粉末中并使单元（cell)暴露于高温和高压（HPHT)。 需要一种制造超耐磨本体的方法，其不需要昂贵的加工，从而有效地且经济地实 现期望的尺寸和形状。
技术实现思路
在一个示例性实施例中，一种制造近净成型超硬材料本体的方法可包括以下步 骤：由超硬粉末、陶瓷粉末和/或金属粉末、临时的有机粘结剂和混合液体的混合物制备微 粒；压实所述微粒，以形成具有限定和复杂形状的软生坯本体；在炉中脱粘并预烧结所述 软生坯本体，以形成硬生坯本体；将所述硬生坯本体中的一个或更多个嵌入容纳粉末中并 压实所述容纳粉末，以形成容纳装置；在高压和高温下烧结所述容纳单元；以及将经HPHT 烧结的近净成型本体从所述容纳单元移除。 在另一示例性实施例中，一种制造近净成型超硬材料本体的方法可包括以下步 骤：在乙醇-水混合物中将立方氮化硼和铝的粉末与聚乙二醇的临时的有机粘结剂混合， 以形成浆料；喷射干燥所述浆料，以形成微粒；将所述微粒压实至最大生坯密度，以形成软 生坯本体；在炉中脱粘并预烧结所述软生坯本体，以形成硬生坯本体；将所述硬生坯本体 嵌入石墨粉末中并压实所述石墨粉末，以形成单元；在高压和高温下烧结所述单元；以及 将经HPHT烧结的近净成型本体从所述容纳单元移除，以显露近净成型本体。 在另一示例性实施例中，一种制造近净成型超硬材料本体的方法可包括以下步 骤：在水混合物中将金刚石、硅和氮化硅的粉末与聚乙二醇的临时的有机粘结剂混合，以形 成浆料；将所述浆料喷射到液体氮中，以形成微粒；冻结干燥所述微粒；将所述微粒压实至 最大生坯密度，以形成软生坯本体；在炉中脱粘并预烧结所述软生坯本体，以形成硬生坯本 体；将所述硬生坯本体连同硅片一起嵌入石墨粉末中并压实所述石墨粉末，以形成单元； 在高压和高温下烧结所述单元；以及将经HPHT烧结的近净成型本体从所述容纳单元移除， 以显露近净成型本体。 在一个示例性实施例中，与经标准处理的和切割的本体相比，所得到的经烧结的 近净成型本体可以基本上没有内部缺陷（在计算机断层摄影（CT)下，小于约50微米）。经 标准处理的和切割的本体示出内部缺陷（小于约50微米）。 在两个示例性实施例中，近净成型本体的性能与经标准处理的、切割且研磨的材 料相比是相同的或得到改进的。 【专利附图】【附图说明】 图1示出了根据示例性实施例的具有在预烧结到约900°C的实例1中描述的组合 物的硬生坯的衍射图样； 图2a示出了在高压高温（HPHT)之前实例1中描述的硬生坯的装载的示意性俯视 图； 图2b示出了在高压高温（HPHT)之前实例1中描述的硬生坯的装载的横截面图； 图3示出了根据示例性实施例的在HPHT之后已经被喷砂以去除石墨残余物的表 1中描述的刀片的透视图； 图4示出了在实例1中描述的HPHT之后最终烧结的刀片的衍射图样； 图5示出了通过计算机断层摄影（CT)调查以检测内部缺陷的实例1中描述的经 烧结的完全致密的本体。2D图像表明本体是均质的且没有>50微米的缺陷； 图6示出了在实例2和4中的被压入石墨粉末中、由石墨箔包围并在HPHT之前装 载到MgO-杯中的硬生坯； 图7示出了在已经被喷砂之后如实例2中描述的HPHT之后的两个近净成型SNMA 刀片，其中顶部和底部部分被研磨； 图8示出了如实例2中描述的制造的没有>50微米的缺陷的完全致密的烧结均质 本体的2D CT投影； 图9示出了根据实例3 (现有技术）描述的制造的完全致密的烧结本体的2D CT 投影； 图10示出了根据示例性实施例的与在延性铁中标准制造的刀片STD相比近净成 型刀片NN A和NN B的耐磨性数据； 图11示出了通过冻结微粒、单轴压制、在氢气中脱聚乙二醇至450°C和在真空炉 中预烧结到1300°C形成的硬生坯。截齿的直径是16mm且喷嘴本体的直径是24mm ; 图12示出了利用压制的石墨容纳装置产生六个近净成型形状本体的HPHT单元的 图片。单元的一侧被暴露，以示出嵌入在石墨容纳装置中的近净成型形状本体； 图13示出了由利用容纳装置进行HPHT烧结的硬生坯本体形成的近净成型金刚石 复合本体。在HPHT烧结之后没有在本体上执行研磨或其它加工操作； 图14示出了由利用容纳装置进行HPHT烧结的硬生坯本体形成的近净成型金刚石 复合材料本体。在预烧结之前，在软生坯本体中形成了孔，且为了 HPHT烧结，孔被填充有用 于产生容纳装置的相同的石墨材料。在HPHT烧结之后，没有在本体上执行研磨或其它加工 操作； 图15示出了预烧结到1200°C、1300°C和1400°C的HPHT烧结本体的组合物之间的 对比。较高的预烧结温度增加烧结产品中的SiC量； 图16示出了预烧结温度对利用压制的石墨容纳装置产生的HPHT烧结的金刚石复 合材料的抗挠强度的影响； 图17示出了预烧结温度对利用压制的石墨容纳装置产生的HPHT烧结的金刚石复 合材料的SiC含量的影响； 图18示出了温度对在12001：、13001：、13501：和14001：下烧结的硬生坯中存在的 相的影响； 图19示出了在测试之前压制的采矿截齿的CT扫描； 图20示出了在测试之前研磨的采矿截齿的CT扫描； 图21示出了用于在花岗岩切削中测试截齿性能的机械切削条件； 图22示出了在测试之后压制的采矿截齿的照片； 图23示出了在测试之后压制的采矿截齿的CT扫描； 图24示出了在测试之后研磨的采矿截齿的照片； 图25本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制造近净成型超硬材料本体的方法，包括：由选自超硬粉末、粘结剂和流体构成的组中的材料的混合物制备微粒；压实所述微粒以形成具有限定形状的软生坯本体；在炉中加热所述软生坯本体以形成硬生坯本体；将所述硬生坯本体中的一个或多个嵌入容纳粉末中并压实所述容纳粉末以形成容纳装置；在高压和高温下烧结所述容纳装置；以及将所述容纳粉末从所述压力单元移除以显露一个或更多个近净成型本体。
【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：史蒂文·W·韦伯，格罗尔德·温尔，马林·莫滕松，托马斯·C·伊斯黎，
申请(专利权)人：戴蒙得创新股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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