立方氮化硼晶體、包含其的本體以及包含其的工具的制作方法
【專利摘要】一種包含氯化物鹽化合物的立方氮化硼（cBN）晶體或多個(gè)晶體，所述氯化物鹽化合物包括堿金屬或堿土金屬。例如，所述氯化物鹽化合物可以選自氯化鉀、氯化鎂、氯化鋰、氯化鈣或氯化鈉。所述晶體或多個(gè)晶體可以具有相對(duì)粗糙的表面結(jié)構(gòu)。
【專利說(shuō)明】立方氮化硼晶體、包含其的本體以及包含其的工具
[0001]本專利公開(kāi)總體上涉及立方氮化硼晶體、包含所述立方氮化硼晶體的本體(body)，特別是但并不限于包含聚晶立方氮化硼材料(包括所述立方氮化硼晶體)的本體，以及包含該立方氮化硼晶體的工具，特別是但并不限于磨削工具(grinding tool)。
[0002]美國(guó)專利號(hào)US 3，881，890公開(kāi)了在其中納入磷的立方氮化硼晶體。與含磷化合物以及其它方面一起，還公開(kāi)了在合成cBN材料的過(guò)程中使用氯化銨作為礦化劑。
[0003]Sulzhenko 和 Sokolov (Sulzhenko, A.A.和 A.N.Sokolov (1999) “The effectof chemical composition of a crystallisation medium on stoichiometry of cBNcrystals”，Journal of Superhard Materials,第 21 卷，第 4 期，第 36 至 39 頁(yè))公開(kāi)了在NH4Cl (氯化銨)存在時(shí)cBN晶體的生長(zhǎng)產(chǎn)生了具有高的晶體結(jié)構(gòu)完美程度的強(qiáng)固晶體，其具有完美的晶體習(xí)性以及無(wú)可見(jiàn)夾雜物的鏡面鏡面(face)。
[0004]對(duì)于在磨削金屬本體中使用、能夠提供具有增強(qiáng)光滑度的磨削表面的cBN晶體存在需求。
[0005]從第一方面來(lái)看，提供了立方氮化硼(cBN)晶體或多個(gè)cBN晶體，該晶體或每個(gè)晶體包括氯化物鹽化合物例如氯化鉀(KCl)、氯化鎂(MgCl2)、氯化鋰(LiCl)、氯化鈣(CaCl2)、氯化鈉(NaCl)和/或氯化銨NH4Cl,作為夾雜物存在或存在于夾雜物中或者作為cBN晶格中的間隙式或替位式雜質(zhì)存在。可以提供多個(gè)晶體。在一些實(shí)例中，所述氯化物鹽化合物可以選自氯化鉀(KCl)或氯化鎂(MgCl2)。在一個(gè)實(shí)例中，cBN晶體可以基本上沒(méi)有氯化鋇(BaCl2)。在一些實(shí)例中，所述cBN晶體可以包括作為夾雜物存在或存在于夾雜物中或者作為cBN晶格中的間隙式或替位式雜質(zhì)存在的a -B2O3或β -Β203。
[0007]在一些實(shí)例中，所述cBN晶體可以基本上不含鈦化合物例如TiH2、Ti02、TiB2、TiC、TiN。
[0008]所述cBN晶體可以落在30/50或35/40的美國(guó)篩孔尺寸區(qū)段(band)內(nèi)。在一些實(shí)例中，所述cBN晶體或多個(gè)cBN晶體可以分別具有至少約5或/和至多約20的夾雜物數(shù)目或夾雜物平均數(shù)目。在一些實(shí)例晶體中，至少約半數(shù)的晶體可以是伸長(zhǎng)的，具有至少約1.5或至少約2的縱橫比。
[0009]所述cBN晶體可以具有夾雜物，包括氯化物鹽化合物如氯化鉀(KC1)、氯化鎂(MgCl2)、氯化鋰(LiCl)、氯化鈣(CaCl2)、氯化鈉(NaCl)和/或氯化銨NH4C1?？梢蕴峁┒鄠€(gè)所述晶體。在一些實(shí)例中，所述氯化物鹽化合物可以選自氯化鉀(KCl)或氯化鎂(MgCl2)。在一個(gè)實(shí)例中，夾雜物可以基本上沒(méi)有氯化鋇(BaCl2)15在一些實(shí)例中，夾雜物可以包括a -B2O3或β -B2O3化合物。在一些實(shí)例中，夾雜物可以基本上沒(méi)有鈦化合物例如TiH2、Ti02、TiB2, TiC, TiN0
[0010]所述CBN晶體可以具有夾雜物并且每個(gè)夾雜物的體積或者夾雜物的平均體積可以為至少約300立方微米并且至多約60，000立方微米。多個(gè)cBN晶體可以具有夾雜物并且所述夾雜物的平均體積可以為至少約300立方微米并且至多約20，000立方微米。在一些實(shí)例cBN晶體或多個(gè)晶體中，至少半數(shù)的夾雜物可以具有至多約10，000立方微米或至多約8，OOO立方微米的體積。
[0011]氯化物鹽可以作為高度分散的、細(xì)粒的夾雜物存在，所述夾雜物具有至多約4微米、至多約2微米、至多約I微米或至多約500nm的平均尺寸。氯化物鹽可以選自氯化鉀、氯化鋰、氯化鎂、氯化鈉、氯化鈣或氯化鈹。堿金屬或堿土金屬在cBN晶體中的含量可以為至少約百萬(wàn)分之10 (ppm)或至少約IOOppm以及或至多約100，OOOppm、至多約10，OOOppm或至多約1，OOOppm。
[0012]所述cBN晶體可以具有夾雜物并且每個(gè)夾雜物的密度或者夾雜物的平均密度可以為至少約0.5克/立方厘米或至少約I克/立方厘米并且至多約3克/立方厘米或至多約2.5克/立方厘米。
[0013]所述cBN晶體可以具有對(duì)應(yīng)于至少5的立方-八面體指數(shù)(即相對(duì)于立方體，該晶體更接近八面體)和至多2的四面體指數(shù)TI (即相對(duì)于立方體或八面體，該晶體更接近四面體)的晶體習(xí)性。
[0014]所述cBN晶體的表面可以具有粗糙、蝕刻的外觀以及具有相對(duì)較少的光滑或“光澤”表面。所述cBN晶體可以具有表面粗糙度使得每個(gè)晶體具有至少約80個(gè)表面晶面/平方毫米晶體表面，每個(gè)晶面具有至少約500平方微米的面積。
[0015]所述cBN晶體可以落在30/50或者35/40的美國(guó)篩孔尺寸區(qū)段內(nèi)。所述cBN晶體的表面粗糙度可以為:每個(gè)晶體具有至少約80個(gè)表面晶面/平方毫米晶體表面(mm2)或者至少約100個(gè)表面晶面/平方毫米(mm2)晶體表面，每個(gè)晶面具有至少約500平方微米的面積(表面晶面的數(shù)目以及各自的表面面積往往與晶體尺寸成比例)。所述cBN晶體的表面粗糙度可以為:每個(gè)晶體具有至多約180個(gè)或至多約160個(gè)表面晶面/平方毫米(mm2)晶體表面面積，每個(gè)晶面具有至多約500平方微米的面積。
[0016]所述cBN晶 體可以具有相對(duì)豐富的表面晶面且兼具有高強(qiáng)度。根據(jù)本專利公開(kāi)的多個(gè)cBN晶體的就易碎性而言的強(qiáng)度可以為至少約50%，至少約60%或至少約70%。尺寸至多在美國(guó)篩孔范圍50/60中的晶體往往可具有至少約60%的易碎性強(qiáng)度。所述晶體可以具有相對(duì)聞的熱穩(wěn)定性。
[0017]實(shí)例cBN晶體可以包括化學(xué)計(jì)量過(guò)量的氮(N)并且具有黃色或琥珀色。
[0018]實(shí)例cBN晶體可以具有聞熱穩(wěn)定性的特征(即，甚至在熱處理后也具有聞強(qiáng)度)。
[0019]實(shí)例cBN晶體可以具有在至少約100微米、至少約300微米或至少約700微米范圍內(nèi)的尺寸。cBN晶體可以具有對(duì)應(yīng)于60/70美國(guó)篩孔、50/60美國(guó)篩孔、45/50美國(guó)篩孔或35/40美國(guó)篩孔的平均尺寸。
[0020]從第二方面看，提供了制造cBN晶體的方法。該方法包括將氮化硼源例如六方氮化硼(hBN)、用于促進(jìn)cBN晶體生長(zhǎng)的催化劑材料例如鋰(Li)和氯源例如氯化銨(NH4Cl)在反應(yīng)體積中合并，并且在堿金屬(例如K、Na)或堿土金屬(例如Mg、Be、Ca或Sr)的源存在時(shí)使所述反應(yīng)體積處于壓力和溫度下，在所述壓力和溫度下cBN比hBN更加熱穩(wěn)定從而形成cBN晶體?？梢詾閏BN晶體提供涂層例如通過(guò)電鍍的含鎳涂層。
[0021]所公開(kāi)的cBN晶體可以具有如下特征:它們趨向于在使用中表現(xiàn)出因微細(xì)裂縫而致的磨損作為主要磨損模式。換言之，晶體可以趨向于通過(guò)從晶體表面脫離的微觀小片而磨損，而不是主要沿晶體學(xué)平面穿過(guò)晶體的劈裂。這可以具有維持粗糙晶體表面和減少使用中的晶體的碎片尺寸的效果，這有可能延長(zhǎng)使用該材料的研磨工具的總壽命。預(yù)期這可以產(chǎn)生所磨削的本體的更光滑表面，因?yàn)榫w尺寸不可能發(fā)生因大的破裂而致的突然改變。雖然不希望受具體理論的約束，但是通過(guò)很小夾雜物在晶體內(nèi)的分散可以促進(jìn)微細(xì)裂縫的傾向。也可以預(yù)期晶體的表面粗糙度會(huì)促進(jìn)微細(xì)裂縫。
[0022]從第三方面來(lái)看，提供了包含聚晶cBN材料(PCBN)的本體，所述聚晶cBN材料包含多個(gè)根據(jù)本專利公開(kāi)的cBN晶體。
[0023]本文中使用的PCBN材料包含處在含金屬或陶瓷材料的基質(zhì)內(nèi)的立方氮化硼(cBN)的晶粒。例如，PCBN材料可以包含分散在粘結(jié)劑基質(zhì)材料中的至少約40體積百分比或至少約60體積百分比的cBN晶粒，所述粘結(jié)劑基質(zhì)材料包括含Ti化合物(例如碳氮化鈦)和/或含Al化合物(例如氮化鋁)，和/或含諸如Co和/或W的金屬的化合物。一些型式(或“等級(jí)”)的PCBN材料可以包含至少約80體積百分比或甚至至少約85體積百分比的cBN晶粒?？梢酝ㄟ^(guò)在超高壓力和高溫下燒結(jié)cBN晶粒與陶瓷或金屬材料、或者陶瓷或金屬的前體材料的聚集體而制造PCBN。例如，壓力可以為至少約4GPa以及溫度可以為至少約1000攝氏度。
[0024]從第四方面看，提供了包含多個(gè)根據(jù)本專利公開(kāi)的cBN晶體的工具。例如，該工具可包括磨輪、切削工具、鋸片或線鋸串珠。磨輪可包含電鍍-結(jié)合、樹(shù)脂-結(jié)合、金屬-結(jié)合或玻璃-結(jié)合的cBN晶體。
[0025]所公開(kāi)的cBN晶體預(yù)期適用于電鍍的磨削工具中。
[0026]圖1示出了 cBN晶體在立方-八面體指數(shù)COI和四面體指數(shù)TI方面的多種主要晶體習(xí)性；
[0027]圖2示出了實(shí)例c BN晶體的計(jì)算的X射線斷層圖像；
[0028]圖3示出了通過(guò)實(shí)例cBN砂粒E和參考cBN砂粒產(chǎn)品R(兩者都在美國(guó)篩孔尺寸范圍50/60內(nèi))產(chǎn)生的具體的法向和切向磨削力F’ n、F’ t的變化，作為具體材料去除速率9\的函數(shù)；
[0029]圖4示出了通過(guò)在美國(guó)篩孔尺寸范圍50/60和120/140內(nèi)的實(shí)例cBN砂粒產(chǎn)生的具體法向磨削力F’ n和具體切向磨削力F’ t的變化，作為具體材料去除速率Q’ w的函數(shù)；
[0030]圖5示出了實(shí)例cBN砂粒E和參考cBN砂粒R (兩者都在美國(guó)篩孔尺寸50/60和120/140內(nèi))的具體磨削能量u’的變化，作為具體材料去除速率Q’ w的函數(shù)；
[0031]圖6示出了在實(shí)例cBN砂粒E和參考cBN砂粒R (兩者都在120/140的美國(guó)篩孔尺寸范圍內(nèi))的工具壽命測(cè)試期間記錄的具體的法向磨削力F’ n，作為被磨削的工件材料的具體體積V的函數(shù)；
[0032]圖7A示出了與70N/mm、80N/mm和90N/mm的具體法向磨削力？\對(duì)應(yīng)的通過(guò)磨輪去除的對(duì)比具體體積V’，所述磨輪包含處在美國(guó)篩孔尺寸范圍50/60內(nèi)的實(shí)例cBN砂粒E和參考cBN砂粒R。圖7B示出了在美國(guó)篩孔尺寸范圍120/140內(nèi)的砂粒情況下的該數(shù)據(jù)。
[0033]圖8A示出了包含實(shí)例cBN砂粒E和參考cBN砂粒R (兩者在美國(guó)篩孔尺寸范圍50/60內(nèi))的輪的對(duì)比性力比率U，作為被去除的工件材料的具體體積r的函數(shù)。圖8B示出了在美國(guó)篩孔尺寸范圍120/140內(nèi)的砂粒情況下的該數(shù)據(jù)；
[0034]圖9示出了與通過(guò)在美國(guó)篩孔尺寸范圍50/60內(nèi)的實(shí)例cBN砂粒E和參考cBN砂粒R的工具壽命測(cè)試期間產(chǎn)生的磨削方向垂直的表面粗糙度SR ;和
[0035]圖10示出了在操作窗口測(cè)試之后包含50/60美國(guó)篩孔尺寸范圍內(nèi)的實(shí)例cBN砂粒的磨輪的表面的掃描電子顯微圖像(SEM)。
[0036]參照?qǐng)D1，實(shí)例cBN晶體可以具有對(duì)應(yīng)于至少5的立方-八面體指數(shù)COI (即相對(duì)于立方體，該晶體更接近八面體)和至多2的四面體指數(shù)TI (即相對(duì)于立方體或八面體，該晶體更接近四面體)的晶體習(xí)性。實(shí)例cBN晶體可以具有相對(duì)鋒利且有棱角的外觀。該cBN晶體的表面可以具有粗糙、蝕刻的外觀并且具有相對(duì)少的光滑或“光澤”表面。
[0037]在制造cBN晶體的實(shí)例方法的一種型式中，反應(yīng)體積中的氯化銨的存在量可以是氮化硼源和催化劑材料以及任何其他添加劑(如可促進(jìn)cBN晶體形成或改變它們的微觀結(jié)構(gòu)或生長(zhǎng)的添加劑)的總重量的至少約0.5重量百分比或至少約I重量百分比以及至多約6重量百分比或至多約4重量百分比。
[0038]雖然不希望受到具體理論的約束，然而銨的存在可具有如下效果:在其受熱時(shí)幫助增加反應(yīng)體積中的壓力。這可以具有促進(jìn)cBN的生長(zhǎng)以及相對(duì)較大cBN晶體形成的效果。
[0039]在一個(gè)實(shí)例中，該方法可以包括提供具有相對(duì)光滑表面的cBN晶體以及處理該晶體以使表面粗糙化。
[0040]cBN晶體的表面可具有相對(duì)復(fù)雜的形狀和紋理并且通常包含多個(gè)不同的晶面或刻面(facet)，其反映下方的晶體結(jié)構(gòu)和對(duì)稱性。自形的晶體將可能具有相對(duì)少的刻面和規(guī)則的晶體習(xí)性，然而非自形的晶體可以具有相對(duì)大數(shù)目的表面晶面或刻面的相對(duì)復(fù)雜的排列。在給定尺寸區(qū)段內(nèi)的cBN晶體的表面粗糙度可以如下表示:按照每平方毫米晶體表面的具有至少一定臨界值(例如500平方微米)的面積的表面晶面的數(shù)目。表面晶面可以由晶體的放大圖像的檢查而辨別，可以通過(guò)圖像處理方法輔助該檢查。通常，給定尺寸的晶體的至少臨界面積的表面晶面的數(shù)目越高，則可以認(rèn)為該表面越粗糙。為了使這種關(guān)于表面粗糙度的量度基本上不依賴于晶體的尺寸，將具有至少臨界值的面積的表面晶面的數(shù)目除以晶體的總表面面積。通常，當(dāng)測(cè)量多個(gè)晶體的平均表面粗糙度時(shí)，應(yīng)該檢查至少3個(gè)晶體。
[0041]可以使用計(jì)算機(jī)斷層(CT)掃描設(shè)備來(lái)獲得晶體的三維圖像，這可能有助于表面粗糙度的測(cè)量?；诶@該本體的單轉(zhuǎn)`動(dòng)軸拍攝的大系列的二維X射線圖像，CT掃描儀使用數(shù)字幾何處理和X射線來(lái)匯編本體(例如晶體)的三維圖像。例如，能夠使用購(gòu)自Carl ZeissIndustrial Metrology?的Metrotom 800? CT掃描儀設(shè)備?？梢允褂脠D像分析軟件通過(guò)例如計(jì)算表示每個(gè)晶體的表面的詳細(xì)有限元表達(dá)(representation)來(lái)分析利用該CT掃描儀設(shè)備獲得的圖像?？梢詮脑摫磉_(dá)計(jì)算每個(gè)晶體的體積和面積、以及表面上每個(gè)晶面的面積。因此，可以計(jì)算具有至少一些臨界值的面積的晶面的數(shù)目。用晶體的總表面面積除以該數(shù)目將產(chǎn)生表面粗糙度的量度，該量度基本上不依賴于晶體的尺寸。也可以使用CT掃描儀設(shè)備和圖像分析軟件研究cBN晶體中的夾雜物。
[0042]參照?qǐng)D2，實(shí)例cBN晶體100包含6個(gè)夾雜物110，最小的夾雜物具有約500立方微米的體積并且最大的夾雜物具有約40，000立方微米的體積。夾雜物的密度在約1.2克/立方厘米到約2.6克/立方厘米的范圍內(nèi)。
[0043]cBN晶體的強(qiáng)度可以根據(jù)它們的易碎性表示，可以通過(guò)如下方式測(cè)量所述易碎性:選擇具有在特定尺寸范圍內(nèi)的尺寸的多個(gè)晶體，使所述晶體經(jīng)歷多重沖擊并且然后測(cè)量在沖擊處理后保持在所述尺寸范圍內(nèi)的晶體的百分比?？梢酝ㄟ^(guò)在對(duì)應(yīng)于特定美國(guó)篩孔尺寸的篩孔之間篩選多個(gè)晶體來(lái)選擇晶體并且按照沖擊處理后保持在那些篩孔內(nèi)的晶體的重量百分比來(lái)表示易碎性?？梢酝ㄟ^(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)多重沖擊:將特定質(zhì)量的晶體放入具有特定質(zhì)量的金屬球的容器中，并且以特定頻率和振幅機(jī)械搖晃所述容器持續(xù)特定的循環(huán)數(shù)。可以通過(guò)將晶體在惰性氣氛中在高溫例如1100攝氏度熱處理一段時(shí)間后測(cè)量晶體樣品的易碎性來(lái)測(cè)量晶體的熱穩(wěn)定性的品質(zhì)因數(shù)。
[0044]可以在磨削應(yīng)用中通過(guò)如下方式來(lái)測(cè)試cBN砂粒:向承載輪上以單層形式電鍍特定量的晶體從而形成電鍍磨輪，并且使用該磨輪來(lái)磨削金屬工件，Tuffy和O’ Sullivan對(duì)此進(jìn)行了更詳細(xì)地描述(Tuffy, K.和 M.0’ Sullivan (2006) “Abrasive machining ofductile iron with cBN”, Industrial Diamond Review,第 I 卷，第 33-37 頁(yè))?？梢栽诰w(也被稱為砂粒)上進(jìn)行兩種磨削測(cè)試。在短“操作窗口”測(cè)試中，跨寬范圍的具體材料去除速率運(yùn)行磨輪，直到可能的450mm3/mm/S，以研究所產(chǎn)生的磨削力和磨削效率中的差另O。在該操作窗口測(cè)試的上端處的磨削條件可被認(rèn)為處在高效率深磨削(HEDG)區(qū)域內(nèi)。在測(cè)試期間監(jiān)控法向和 切向的磨削力。在工具壽命測(cè)試中，以恒定的中等材料去除速率工件磨削直至達(dá)到指定的壽命終止標(biāo)準(zhǔn)。本文中使用的工具壽命定義為在具體的法向磨削力超過(guò)90N/mm之前所磨削的材料的具體體積。由于研磨顆粒的漸進(jìn)磨損增加實(shí)際的接觸面積和有效晶粒的數(shù)目，因此可預(yù)期磨削力隨著被磨削工件體積的增加而增加。
[0045]當(dāng)考慮上述兩種磨削測(cè)試的結(jié)果時(shí)，重要的是記住在測(cè)試中被磨削工件的總體積的差別。在本專利公開(kāi)中，在每個(gè)操作窗口測(cè)試期間磨削約133cm3的鑄鐵，然而在每個(gè)工具壽命測(cè)試期間至多1880cm3或至多9850cm3被除去。
[0046]以下更詳細(xì)地描述非限制性實(shí)施例以說(shuō)明本專利公開(kāi)。
[0047]通過(guò)混合88重量百分比的hBN粉末、10重量百分比的硼氮化鋰(Li2BN3)粉末和2重量百分比的NH4Cl粉末來(lái)制備反應(yīng)體積。還引入小的cBN籽晶。也引入了鉀源。使反應(yīng)體積經(jīng)受約5.5GPa的壓力和約1300攝氏度的溫度持續(xù)幾分鐘，其后將反應(yīng)體積處理以釋放多個(gè)生長(zhǎng)成的cBN晶體。這些晶體具有在30/60美國(guó)篩孔范圍內(nèi)的平均尺寸。該晶體具有相對(duì)粗糙的表面，擁有“被蝕刻”的外觀。
[0048]隨機(jī)地選擇cBN晶體中的四個(gè)并且通過(guò)計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描(CT掃描)進(jìn)行詳細(xì)研究，使用購(gòu)自 Carl Zeiss Industrial Metrology?的Metrotom 800? CT掃描儀設(shè)備。下表1示出了在所述四個(gè)cBN晶體的每一個(gè)中的夾雜物的體積和密度。
[0049]存在來(lái)自CT分析的證據(jù):至少一些夾雜物含Li3N、NH4CULi3BN2, C、hBN、a -B2O3>單質(zhì)L1、單質(zhì)K、KCl和LiCl。存在來(lái)自CT分析的一些證據(jù):至少一些夾雜物含有CaCl2、NaCl、MgCl2 和 β-B2O3。
[0050]表1
[0051]
【權(quán)利要求】
1.一種立方氮化硼(cBN)晶體，其含有氯化物鹽化合物，所述氯化物鹽化合物包括堿金屬或堿土金屬。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的cBN晶體，其中堿金屬或堿土金屬的含量為該cBN晶體的至少百萬(wàn)分之10 (ppm)且至多100，OOOppm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的cBN晶體，其中所述氯化物鹽化合物選自氯化鉀、氯化鎂、氯化鋰、氯化鈣或氯化鈉。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的cBN晶體，其中所述氯化物鹽化合物選自氯化鉀或氯化鎂。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的cBN晶體，其包含B203。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的cBN晶體，其不含包括鈦的化合物。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的cBN晶體，其中所述氯化物鹽化合物存在于分散在cBN晶體內(nèi)的夾雜物中。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的cBN晶體，其中所述氯化物鹽作為具有至多4微米平均尺寸的分散夾雜物存在。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的cBN晶體，所述cBN晶體在30/50的美國(guó)篩孔尺寸區(qū)段內(nèi)并且含有至少5個(gè)且至多20個(gè)夾雜物。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的cBN晶體，其含有至少半數(shù)為伸長(zhǎng)的夾雜物，具有至少1.5的縱橫比。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的cBN晶體，其含有各自體積為至少300立方微米且至多60，000立方微米的夾雜物。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的cBN晶體，其含有至少半數(shù)具有至多10，000立方微米體積的夾雜物。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的cBN晶體，其含有各自密度為至少0.5克/立方厘米且至多3克/立方厘米的夾雜物。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的cBN晶體，其具有對(duì)應(yīng)于至少5的立方-八面體指數(shù)和至少2的四面體指數(shù)的晶體習(xí)性。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的cBN晶體，其表面粗糙度為每個(gè)晶體具有至少80個(gè)表面晶面/平方毫米晶體表面，每個(gè)晶面具有至少500平方微米的面積。
16.多個(gè)cBN晶體，所述cBN晶體如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述，這些cBN晶體的強(qiáng)度按照易碎性為至少50%。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的多個(gè)cBN晶體，每個(gè)晶體均在50/60的美國(guó)篩孔尺寸區(qū)段中，所述cBN晶體的強(qiáng)度按照易碎性為至少60%。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的多個(gè)cBN晶體，每個(gè)晶體均在30/50的美國(guó)篩孔尺寸區(qū)段內(nèi)，并且所述多個(gè)晶體具有平均數(shù)目為至少5且至多20的夾雜物。
19.根據(jù)權(quán)利要求16至18中任一項(xiàng)所述的多個(gè)cBN晶體，所述晶體含有夾雜物，每個(gè)夾雜物的平均體積為至少300立方微米且至多20000立方微米。
20.一種制造如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的cBN晶體的方法，該方法包括:將氮化硼源、用于促進(jìn)cBN晶體生長(zhǎng)的催化劑材料和氯源置于反應(yīng)體積中，并且在堿金屬源或堿土金屬源存在時(shí)使反應(yīng)體積處于壓力和溫度下，在所述壓力和溫度下cBN比hBN更加熱穩(wěn)定，從而形成cBN晶體。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，包括為cBN晶體提供包含T1、Ni和或W的涂層。
22.—種包含聚晶cBN材料(PCBN)的本體，該本體包含多個(gè)cBN晶體，每個(gè)晶體如權(quán)利要求I至15中任一項(xiàng)所述。
23.—種包含多個(gè)cBN晶體的工具，所述cBN晶體如權(quán)利要求1至15中任何一項(xiàng)所述。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的工具，所述工具選自磨輪、切削工具、鋸片或線鋸串珠。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的工具，其中借助電鍍結(jié)合將cBN晶體結(jié)合至工具本體。`
【文檔編號(hào)】C01B21/064GK103534224SQ201280023136
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月30日
【發(fā)明者】K·漢納索約 申請(qǐng)人:六號(hào)元素有限公司