制造氮化硼多晶体的方法、氮化硼多晶体、切削工具、耐磨工具以及研磨工具技术

根据本发明专利技术的制造氮化硼多晶体的方法包括：通过在1300℃以上对高压相氮化硼粉末进行热处理，以获得热处理粉末的第一步骤；以及通过在8GPa至20GPa和1200℃至2300℃的条件下烧结所述热处理粉末，以获得氮化硼多晶体的第二步骤。

Methods for manufacturing boron nitride polycrystals, boron nitride polycrystals, cutting tools, wear resistant tools and abrasive tools.

The method for the manufacture of boron nitride polycrystals according to the invention includes the first step of obtaining the heat treated powder by heat treatment of the high-pressure phase boron nitride powder above 1300 centigrade, and the second step of the boron nitride polycrystal by sintering the heat treated powder at the condition of 8GPa to 20GPa and 1200 to 2300 C. Sudden.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造氮化硼多晶体的方法、氮化硼多晶体、切削工具、耐磨工具以及研磨工具
本专利技术涉及制造氮化硼多晶体的方法、氮化硼多晶体、切削工具、耐磨工具以及研磨工具。本申请要求于2016年10月6日提交的日本专利申请No.2016-198135的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术介绍
立方氮化硼(以下也称为“cBN”)具有仅次于金刚石的硬度，并且cBN具有优异的热稳定性和化学稳定性。特别地，与金刚石相比，cBN烧结材料对于铁系材料更为稳定，因此被用作这种铁系材料的加工工具。还已知一种无结合剂的cBN烧结材料，其克服了当cBN烧结材料中包含结合剂时当出现的强度降低、耐热性降低以及热扩散性降低的问题。作为制造cBN烧结材料的方法，已知通过下述方式获得cBN烧结材料：在不用催化剂的情况下，在超高压力和高温下将具有在常压下稳定保持的晶体状态的氮化硼直接转化成cBN；并且同时进行烧结(直接转化烧结法)。这种氮化硼的实例包括六方氮化硼(以下也称为“hBN”)。例如，在日本专利公开No.47-034099(专利文献1)、日本专利公开No.03-159964(专利文献2)等中记载了该方法。例如，日本专利公开No.54-033510(专利文献3)、日本专利公开No.08-047801(专利文献4)等中记载了由热解氮化硼(pBN)作为原料制造cBN烧结材料的方法。在该方法中，为了获得cBN烧结材料，需要7GPa和2100℃以上的条件。日本专利公开No.49-027518(专利文献5)和日本专利公开No.11-246271(专利文献6)中记载了在比上述条件(7GPa和2100℃以上)更温和的条件下获得cBN烧结材料的方法。日本专利公开No.2015-205789(专利文献7)公开了使用微细颗粒前体粉末获得粒径为100nm以下的cBN多晶体的方法。引用列表专利文献专利文献1：日本专利公开No.47-034099专利文献2：日本专利公开No.03-159964专利文献3：日本专利公开No.54-033510专利文献4：日本专利公开No.08-047801专利文献5：日本专利公开No.49-027518专利文献6：日本专利公开No.11-246271专利文献7：日本专利公开No.2015-205789
技术实现思路
根据本公开的一个实施方案的制造氮化硼多晶体的方法包括：通过在1300℃以上对高压相氮化硼粉末进行热处理，以获得热处理粉末的第一步骤；以及通过在8GPa至20GPa和1200℃至2300℃的条件下烧结所述热处理粉末，以获得氮化硼多晶体的第二步骤。根据本公开的一个实施方案的氮化硼多晶体包括立方氮化硼，所述立方氮化硼的平均粒径为25nm以下，在23℃±5℃和4.9N的测试载荷的努普硬度的测量中，比值b/a为0.07以下，所述比值b/a是努普压痕的较长对角线的长度a与较短对角线的长度b之比。根据本公开的一个实施方案的各切削工具、耐磨工具和研磨工具包括上述氮化硼多晶体。附图说明图1示出了努普压痕。具体实施方案[通过本公开解决的问题]专利文献5公开了在6GPa和1100℃的条件下获得cBN烧结材料的方法。在该方法中，作为原料的hBN颗粒需要为3μm以下，从而使hBN倾向于包含若干质量％的氧化硼杂质和吸附气体。在这样的cBN烧结材料中，由于杂质和吸附气体的影响，无法充分进行烧结，并且由于包含氧化物，使得硬度、强度和耐热性变低。这使得难以将该cBN烧结材料用作切削工具、耐磨工具等。专利文献6公开了通过使用低结晶性hBN作为原料，在6GPa至7GPa和1550℃至2100℃的条件下制造cBN多晶体的方法。该cBN多晶体的晶体粒径为约0.1μm至1μm。然而，在该cBN多晶体中，由于通过将烧结温度设定为较低温度从而获得可用于精加工、精密加工等的小粒径，因此烧结性较低。因此，由于粒径小，其强度较低、韧性也较低，并且容易发生崩裂。专利文献7公开了使用粒径为0.5μm的hBN微粒作为原料来制造具有微细晶粒的韧性立方氮化硼多晶体的方法。尽管由于hBN的高滑动性难以将其粉碎，但该方法需要进行粉碎粗hBN颗粒以制备hBN微粒的步骤。此外，由于hBN微粒具有较小的粒径，因此易于吸附大气成分中的氧气和水等杂质。因此，在使用这样的hBN微粒作为原料制造立方氮化硼多晶体时，氧气起到了阻碍其转化为cBN的作用，并且水以及水中氢的催化作用会促使cBN的急剧晶粒生长。杂质还会降低立方氮化硼多晶体的硬度和强度。因此，使用hBN微粒来制造韧性立方氮化硼多晶体微粒的方法的生产率较低。在专利文献7中，未获得具有25nm以下的微粒的立方氮化硼多晶体。因此，难以将其用于超精密加工等。基于上述内容，本公开的目的在于提供：一种制造具有微细结构的韧性氮化硼多晶体的方法；该氮化硼多晶体；切削工具；耐磨工具；以及研磨工具。[本公开的有益效果]根据以上描述，可以提供：一种制造具有微细结构的韧性氮化硼多晶体的方法；该氮化硼多晶体；切削工具；耐磨工具；以及研磨工具。[实施方案的说明]首先将列出并描述本专利技术的实施方案。[1]根据本公开的一个实施方案的制造氮化硼多晶体的方法包括：通过在1300℃以上对高压相氮化硼粉末进行热处理，以获得热处理粉末的第一步骤；以及通过在8GPa至20GPa和1200℃至2300℃的条件下烧结所述热处理粉末，以获得氮化硼多晶体的第二步骤。通过这样的构成，可以制造具有微细结构的韧性氮化硼多晶体。[2]在所述制造氮化硼多晶体的方法中，优选的是，所述第一步骤中的所述热处理在2100℃以下进行。因此，可以高效地制造具有微细结构的韧性氮化硼多晶体。[3]所述高压相氮化硼优选为立方氮化硼。因此，可以更高效地制造具有微细结构的韧性氮化硼多晶体。[4]所述高压相氮化硼优选为纤锌矿型氮化硼。因此，也可以更高效地制造具有微细结构的韧性氮化硼多晶体。[5]根据本公开的一个实施方案的氮化硼多晶体包括立方氮化硼，所述立方氮化硼的平均粒径为25nm以下，在23℃±5℃和4.9N的测试载荷的努普硬度的测量中，比值b/a为0.07以下，所述比值b/a是努普压痕的较长对角线的长度a与较短对角线的长度b之比。通过这样的构成，氮化硼多晶体具有微细结构并变得具有韧性。[6]在所述努普硬度的测定中，所述努普硬度优选为40GPa至60GPa。因此，可以获得具有更微细结构的韧性更高的氮化硼多晶体。[7]所述氮化硼多晶体优选包含0.01体积％以上的纤锌矿型氮化硼。因此，可以获得具有更微细结构的韧性更高的氮化硼多晶体。[8]所述氮化硼多晶体优选包含0.01体积％以上0.5体积％以下的压缩型六方氮化硼。因此，还可以获得具有更微细结构的韧性更高的氮化硼多晶体。[9]根据本公开的一个实施方案的切削工具优选包括上述氮化硼多晶体。因此，可以获得包含具有微细结构的韧性氮化硼多晶体的切削工具。该切削工具可用于切削铁系材料。[10]根据本公开的一个实施方案的耐磨工具优选包含上述氮化硼多晶体。因此，可以获得包含具有微细结构的韧性氮化硼多晶体的耐磨工具。该耐磨工具可用于加工铁系材料。[11]根据本公开的一个实施方案的研磨工具优选包含上述氮化硼多晶体。因此，可以获得包含具有微细结构的韧性氮化硼多晶体的工具。该研磨工具可用于研磨铁系材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造氮化硼多晶体的方法，该方法包括：通过在1300℃以上对高压相氮化硼粉末进行热处理，以获得热处理粉末的第一步骤；以及通过在8GPa至20GPa和1200℃至2300℃的条件下烧结所述热处理粉末，以获得氮化硼多晶体的第二步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.06 JP 2016-1981351.一种制造氮化硼多晶体的方法，该方法包括：通过在1300℃以上对高压相氮化硼粉末进行热处理，以获得热处理粉末的第一步骤；以及通过在8GPa至20GPa和1200℃至2300℃的条件下烧结所述热处理粉末，以获得氮化硼多晶体的第二步骤。2.根据权利要求1所述的制造氮化硼多晶体的方法，其中所述第一步骤中的所述热处理在2100℃以下进行。3.根据权利要求1或2所述的制造氮化硼多晶体的方法，其中所述高压相氮化硼为立方氮化硼。4.根据权利要求1或2所述的制造氮化硼多晶体的方法，其中所述高压相氮化硼为纤锌矿型氮化硼。5.一种氮化硼多晶体，包含立方氮化硼，所述立方氮化硼的平均粒径为25nm以下，在23℃±5℃和4.9N的测试载荷的努普硬度的测量中，比值b/a为0.07以下，所述比值b/a是努普压痕的较长对角线的长度a与较短对角线的长度b...

【专利技术属性】
技术研发人员：石田雄，角谷均，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP