金属在制备期间将扩散进入多晶金刚石。类似地，来自多晶金刚石的第二相中的一些金属(例如钴)将扩散进入包含碳化物的层。
[0032]金刚石层的工作表面可为光滑的、抛光的或粗糙的或不规则的。当工作表面是粗糙的或不规则的时候，这可能是由于工作表面经历喷砂或相似处理。
[0033]可以对较软层的暴露的上表面进行抛光。对较软层抛光明显比对多晶金刚石层表面抛光容易得多。
[0034]多晶金刚石层优选地粘结于载体或基材，通常沿着与工作表面相对的表面。载体或基材优选由烧结碳化物制成。该碳化物优选为碳化钨、碳化钽、碳化钛或碳化铌。优选通过在现有技术中已知的方法将超细碳化物用于制备烧结碳化物。
【附图说明】
[0035]附图1是本发明的工具部件的实施方案局部的截面侧视图。
【具体实施方式】
[0036]因而，本发明在其中耐切肩性是工具材料重要需求的应用中提供了具有改善性能的工具部件。来自于该较软层的性质和它与多晶金刚石层的牢固粘结的其它优点是:
[0037]粘结于较硬磨料层的较软层在磨损的初始阶段产生了切削刃的自磨圆(self-rounding)或自?行磨效果。这进而将提高切削刃的强度并且缩短磨合磨损阶段。可以通过提高或降低较软层的硬度来控制磨圆程度。该层的材料也将填充多晶金刚石层的边缘的孔隙和凹坑从而导致较少的磨损诱发位点。在初始磨圆步骤后，该较软顶层可以磨损成为断肩槽的形状。
[0038]抛光的较软顶层将在工作表面上产生相对于现有技术的多晶金刚石产品较少的瑕疵。该较软层还将快速变形以便在初始切削期间提供更强的、更加磨圆的刃。通常，金属层相对于多晶金刚石还将具有较高的断裂韧性。较弱侵蚀性抛光的方法将在多晶金刚石表面中导致较低的应力。所有这些因素将减少剥落、碎裂和开裂的频率与严重程度，特别是在基材的中断和/或冲击性机加工中。
[0039]现在将参照图解工具部件的切削刃部分的附图来描述本发明的实施方案。参照该附图，工具部件包含沿着界面14粘结有多晶金刚石层12的烧结碳化物基材10。多晶金刚石层12具有作为工具部件的工作表面的上表面16。该表面16沿着线24与侧表面18相交，该线24限定了工具部件的切削刃。
[0040]较软层20粘结于工作表面16。该较软层20延伸到切削刃24。该较软层20由选自钼、铌和钽的金属以金属、碳化物或它们的组合组成。来自层20中的一些该金属将存在于由虚线标识的多晶金刚石层的区域22中。来自多晶金刚石层12的一些金属将存在于较软层20中。因此，扩散粘结存在于较软层20和多晶金刚石层12之间。
[0041]下面将描述本发明的实施例。
[0042]实施例1
[0043]将金刚石颗粒的物料放置在具有钴作为粘结相的烧结碳化物基材上。将这种未粘结的物料放置在钼壳体内，并且该壳体放置在常规的高压/高温装置的反应区中。使壳体中的内含物承受约1400°C的温度和约5GPa的压力。将这些条件维持足够长的时间，以便产生具有粘结到烧结碳化物基材的表面和相对的暴露表面的多晶金刚石层。该多晶金刚石层具有含钴的第二相。
[0044]将该壳体从反应区中移出。钼/碳化钼层粘结于多晶金刚石的外表面。通过研磨去掉该钼/碳化钼层的外部区域，留下比多晶金刚石软的材料薄层，其粘结于该多晶金刚石层的主表面之一。
[0045]该较软层具有100微米的厚度。使用EDS的分析显示，该较软层由主要的碳化钼和次要量的钼金属以及来自烧结碳化物基材的钴组成。使用同样的EDS分析发现，与较软层的界面邻近的多晶金刚石区域包含钼。较软层和多晶金刚石层之间的粘结牢固。从碳化物承载的多晶金刚石制备多个切削工具部件，这样的切削工具镶嵌件具有由附图所图解的结构。在试验中发现，这些切削工具部件在木材加工和金属加工应用中是有效的。没有发生较软层的分层。
[0046]实施例2
[0047]以与实施例1中相同的方式制备了碳化物承载的多晶金刚石产品，该产品包含粘结于烧结碳化物基材的多晶金刚石层并且具有由主要的碳化铌和次要量的铌(金属形式)以及来自多晶金刚石的钴组成的较软层，但不同的是，使用铌壳体取代了钼壳体。发现次要量的铌存在于与较软层的界面邻近的多晶金刚石的区域中。较软层的厚度为100微米。从这种产品可以生产多个工具部件，每个所述多个工具部件具有由附图图解的结构并适合钻孔应用。
[0048]本发明提供了如下优选技术方案:
[0049]1.工具部件，包含具有工作表面的多晶金刚石层、沿着界面粘结于多晶金刚石层的工作表面的较软层，该较软层具有至多100微米厚度并且包含选自钼、钽和铌的金属，该较软层的金属以金属碳化物、金属或它们的组合的形式存在，并且来自较软层的金属存在于多晶金刚石层的邻近该界面的区域中。
[0050]2.根据技术方案I的工具部件，其中该较软层仅覆盖工作表面的一部分。
[0051]3.根据技术方案I所述的工具部件，其中该较软层覆盖整个工作表面。
[0052]4.根据前述技术方案中的任一项所述的工具部件，其中工作表面是多晶金刚石层的顶表面，该顶表面与侧表面相交，从而在交线处限定了工具部件的切削刃。
[0053]5.根据技术方案4所述的工具部件，其中该较软层从切削刃延伸跨过该工作表面的至少一部分。
[0054]6.根据前述技术方案中的任一项所述的工具部件，其中该较软层具有至少50微米的厚度。
[0055]7.根据前述技术方案中的任一项所述的工具部件，其中该较软层主要由碳化物形式的金属和次要量的金属形式的金属以及来自多晶金刚石的金属组成。
[0056]8.根据前述技术方案中的任一项所述的工具部件，其中多晶金刚石层粘结于基材。
[0057]9.根据前述技术方案中的任一项所述的工具部件，其中该基材是烧结碳化物基材。
[0058]10.一种工具部件，其基本如本文参照附图所述。
[0059]11.一种工具部件，其基本如本文参照任一实施例所述。
【主权项】
1.工具部件，包含具有作为第二相存在的金属和工作表面的多晶金刚石层、沿着界面粘结于多晶金刚石层的工作表面的较软层，该较软层具有至少50微米且至多100微米厚度并且包含选自钼、钽和铌的金属，其中该较软层原位产生且粘结于多晶金刚石使得来自该较软层的金属存在于多晶金刚石层的邻近该界面的区域中，且其中该较软层主要由碳化物形式的钼、钽或铌和次要量的金属形式的钼、钽或铌以及来自多晶金刚石第二相的金属组成，并且其中在使用期间该较软层对所述工具部件的切削刃产生自磨圆或自珩磨效果。
2.根据权利要求1所述的工具部件，其中该较软层仅覆盖工作表面的一部分。
3.根据权利要求1所述的工具部件，其中该较软层覆盖整个工作表面。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的工具部件，其中工作表面是多晶金刚石层的顶表面，该顶表面与侧表面相交，从而在交线处限定了工具部件的切削刃。
5.根据权利要求4所述的工具部件，其中该较软层从切削刃延伸跨过该工作表面的至少一部分。
6.根据权利要求1所述的工具部件，其中该较软层的金属是钼。
7.根据权利要求1所述的工具部件，其中该较软层的暴露的上表面被抛光。
8.根据权利要求1-3中的任一项所述的工具部件，其中多晶金刚石层粘结于基材。
9.根据权利要求1-3中的任一项所述的工具部件，其中该基材是烧结碳化物基材。
10.一种生产粘结于烧结碳化物基材的多晶金刚石物体的方法，该多晶金刚石物体具有工作表面以及沿着界面粘结于该工作表面的较软层；所述方法包括步骤: -在烧结碳化物基材的表面上提供金刚石颗粒的物料，所述基材具有金属粘结相； -将所述物料放置在壳体中，该壳体包含选自钼、钽和铌的金属； -使所述壳体承受产生多晶金刚石层和较软层所必需的高温和高压条件，所述多晶金刚石层粘结于基材，所述较软层原位产生且粘结于多晶金刚石的外部工作表面； 其中所述多晶金刚石层包含第二相，该第二相含有来自所述基材的金属粘结相的金属，与界面邻近的多晶金刚石区域包含钼、钽或铌，并且其中所述较软层主要由碳化物形式的钼、钽或铌和次要量的金属形式的钼、钽或铌以及来自所述基材的金属粘结相的金属组成； -除去所述较软层的外部区域使得所述较软层的厚度为至少50微米且至多100微米。
11.根据权利要求10的方法，其中所述粘结相的金属是钴。
12.根据权利要求10或11的方法，其中所述壳体承受约1400°C的温度和约5GPa的压力。
【专利摘要】本发明提供了一种工具部件，其包含具有至多100微米厚度的多晶金刚石层(12)和工作表面(16)。包含选自钼、钽和铌的金属的较软层(20)沿着界面粘结于多晶金刚石层(12)的工作表面(16)。该较软层(20)的金属以金属碳化物、金属或它们的组合的形式存在，并且存在于邻近该界面的多晶金刚石层(12)的区域(22)中。
【IPC分类】B22F7-06
【公开号】CN104588663
【申请号】CN201410713805
【发明人】C·J·比勒陀利乌斯, P·M·哈登
【申请人】六号元素（产品）（控股）公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2008年2月28日
【公告号】CN101652210A, CN101678457A, EP2114593A1, EP2114593B1, US20100167044, WO2008104946A1