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CN101980810B - 接合制品 - Google Patents

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CN101980810B
CN101980810B CN2009801113574A CN200980111357A CN101980810B CN 101980810 B CN101980810 B CN 101980810B CN 2009801113574 A CN2009801113574 A CN 2009801113574A CN 200980111357 A CN200980111357 A CN 200980111357A CN 101980810 B CN101980810 B CN 101980810B
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Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Sumitomo Electric Industries Ltd
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Sumitomo Electric Hardmetal Corp
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Abstract

本发明公开一种适于作为切削工具的接合制品，即使在切削期间钎料金属的温度达到了液相产生温度以上的高温，也不会引起接合层的接合强度的降低，并且本发明适于例如高速切削、CVD涂覆处理等。接合制品包括用作第一被接合材料(1)的硬质合金烧结体和用作第二被接合材料(3)的cBN烧结体或者金刚石烧结体。第一被接合材料(1)与第二被接合材料(3)通过接合材料(2)接合在一起，接合材料(2)设置在第一被接合材料(1)与第二被接合材料(3)之间并且在低于1000℃的温度下不形成液相。所述接合是在通电加热以及加压到0.1至200Mpa的压力下进行的。通过通电加热使第一被接合材料产生热量且优先于第二被接合材料接合。

Description

接合制品
技术领域
本发明涉及一种接合制品，特别涉及一种适用于切削工具的接合制品。
背景技术
以cBN(立方氮化硼)或者金刚石切削工具为典型代表的顶部通过钎焊方式接合有高硬度材料的切削工具已得以常规制造并且已用于对特种钢和任何其他各种材料进行切削处理。
具体地说，例如，已制造出并市售一种通过钎焊方式使cBN与硬质合金接合而形成的工具(例如，非专利文献1)。作为选择，已经提出了一种通过钎焊方式使PCD(烧结金刚石)或者cBN与陶瓷或者金属陶瓷接合而形成的接合制品(例如，专利文献1和2)。另外，还提出了一种通过采用铜钎料的钎焊方式使硬质合金或者金属陶瓷与高速钢等接合而形成的切削工具(例如，专利文献3)。
专利文献1：日本专利公报No.2002-36008
专利文献2：日本专利公报No.11-320218
专利文献3：日本专利公报No.11-294058
非专利文献1：IGETALLOY Cutting Tool(′07-、08GereralCatalogue)issued by Sumitomo Electric Hardmetal Co.，October，2006，P.L4，Coated SUMIBORON Series
发明内容
本发明将要解决的问题
然而，在许多钎料中，液相出现在大约700至800℃。因此，难以将使用钎焊接合制品的切削工具应用于切削时温度可能会超过前述温度的高速切削之类的场合中。另外，在某些情况下，在钎焊期间形成的液相可能会泄露并污染待接合的材料，这可能导致在后续阶段的处理期间的不良影响。
此外，在某些情况下可以实施涂覆处理以提高接合制品的耐磨性。然而，同样难以进行需要超过前述温度的高温的涂覆处理(例如，CVD涂覆需要1000℃或更高的温度)。
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种适于作为切削工具的接合制品，该接合制品适于高速切削、CVD涂覆处理等，并且即使在切削期间钎料达到了液相形成温度以上的高温，也不会引起接合层的接合强度的降低。
解决问题的手段
通过潜心研究，发明人发现，可以通过将在下文中说明的根据各项权利要求所述的发明内容来解决上述问题。
将在下文中说明根据各项权利要求所述的发明内容。
根据权利要求1的接合制品为以下接合制品，其包括用作第一被接合材料的硬质合金烧结体和用作第二被接合材料的cBN烧结体或者金刚石烧结体。第一被接合材料与第二被接合材料通过接合材料接合在一起，接合材料在低于1000℃的温度下不形成液相并且设置在第一被接合材料与第二被接合材料之间。通过接合材料的接合是在通电加热以及加压到0.1至200Mpa的压力下进行的。
在根据权利要求1的接合制品中，由硬质合金烧结体形成的第一被接合材料与由cBN烧结体或者金刚石烧结体形成的第二被接合材料通过如下接合材料接合在一起，该接合材料在低于1000℃的温度下不形成液相并且设置在第一被接合材料与第二被接合材料之间。因此，当将这种接合制品用作切削操作的切削工具时，即使在切削操作期间达到了800℃以上的高温，接合层也不会形成液相，并且接合强度不会降低。因此，可以提供适用于切削期间温度达到1000℃或更高温度的高速切削的切削工具等。
另外，这允许在大约1000℃的温度下涂覆接合制品的CVD涂覆以及类似涂覆。因此，对通常不能应用CVD涂覆的cBN工具和金刚石工具进行CVD涂覆变成了可能，例如，这使得可以延长使用寿命并且可以切削多种材料。注意，在该情况下，接合层优选为在稍高于CVD涂覆温度的温度下不形成液相的层。这是因为，在CVD涂覆期间接合层会因温度的快速变化等情况而变形，从而可以减小接合强度降低的影响。
由于用作第二被接合材料的cBN烧结体或者金刚石烧结体易受热量的损害并且在高温下容易分解，故cBN烧结体或者金刚石烧结体易于在短时间内热劣化。因此，采用在等于或者高于1000℃的温度下形成液相的接合材料，难以通过钎焊接合获得第一被接合材料与第二被接合材料的接合制品。
然而，在根据权利要求1的发明中，由于通过通电加热并且在第一被接合材料与第二被接合材料之间施加0.1至200Mpa的压力来进行接合，因此可以在几秒至几分钟的极短的时间内获得牢固接合。因此，可以使用在低于1000℃的温度下不形成液相的接合材料将作为高压稳定型材料的cBN烧结体或者金刚石烧结体与硬质合金相接合，同时cBN烧结体或者金刚石烧结体的质量不会下降。
过小的压力会产生问题，比如电极与用作被接合材料的cBN烧结体或者金刚石烧结体之间以及与硬质合金烧结体之间的接触电阻增大，从而电流不能通过或者会产生放电。另一方面，过大的压力会产生问题，比如cBN烧结体和硬质合金烧结体变形。在根据权利要求1的发明中，由于优选压力为0.1至200MPa，所以不会发生这些问题并且可以得到更合适的接合制品。1至100MPa的压力是优选的，这是因为可获得适合的接触电阻并且在接合面有效地产生热量。10至70MPa的压力是更优选的，这是因为可获得更适合的接触电阻并且被接合材料难以发生变形。
根据权利要求2的接合制品是根据权利要求1的接合制品，其中，通过通电加热，第一被接合材料产生热量并且优先于第二被接合材料接合。
在权利要求2的接合制品中，用作第一被接合材料的硬质合金烧结体产生热量，并优先于用作第二被接合材料的cBN烧结体或者金刚石烧结体接合。一般来说，cBN烧结体或者金刚石烧结体的电阻高于硬质合金烧结体的电阻。因此，在通电加热期间，用作第二被接合材料的cBN烧结体或者金刚石烧结体优先于用作第一被接合材料的硬质合金烧结体产生热量，这可能导致cBN烧结体或者金刚石烧结体的质量下降(热劣化、分解、产生裂痕等)。
为了防止出现第二被接合材料的这种质量下降，需要设计第二被接合材料与接合材料的排列以及通电方法，使得在通电加热期间，第一被接合材料优先于第二被接合材料产生热量。具体地说，这包括，例如，将不同的材料分别用于与第二被接合材料接触的电极和与第一被接合材料接触的电极。通过采用不同的材料作为电极，由于流经第一被接合材料的电流量与流经第二被接合材料的电流量不同，所以可以控制第一被接合材料与第二被接合材料中的每一个的热量产生。另外，通过对第一被接合材料进行比第二被接合材料更强的通电加热，可以间接地加热第二被接合材料。
以这种方式，通过设计通电路径，可以优先于第二被接合材料对第一被接合材料进行加热。结果，位于接合材料附近的部分可以在短时间内被加热到高温，更具体地说在例如一分钟之内，并且优选地在30秒之内，而不会将用作第二被接合材料的cBN烧结体或者金刚石烧结体加热至高于所需的温度。因此，可以实现牢固接合，并且可以充分利用诸如高硬度等cBN烧结体或者金刚石烧结体的性质，而不会使cBN烧结体或者金刚石烧结体的质量下降(热劣化、分解、产生裂痕等)。
根据权利要求3的接合制品是根据权利要求1或2的接合制品，其中，通过通电加热，接合材料的成分中的至少一种元素扩散入第一被接合材料和/或第二被接合材料中。
根据权利要求3，由于接合材料的成分中的至少一种元素扩散入第一被接合材料和/或第二被接合材料中，所以第一被接合材料与第二被接合材料可以更有效地接合，并且可以获得具有更高的接合强度的接合制品。
根据权利要求4的接合制品是根据权利要求1-3中任一项的接合制品，其中，经通电加热和加压而变形的接合材料用于接合。
在根据权利要求4的接合制品中，由于采用了因通电加热和加压而变形的接合材料，因此，接合材料的变形所伴随的物质运动对被接合材料与接合材料之间的界面结合起到有效作用，并且可以获得具有高接合强度的接合制品。另外，由于接合材料根据通过通电加热和加压接合的被接合材料的形状而变形，所以可以增加接合面积并且可以获得增强接合强度的效果。
根据权利要求5的接合制品是根据权利要求1-4中任一项的接合制品，其中接合材料由钛(Ti)、钴(Co)、镍(Ni)中的任意一者制成，或者由包含钛(Ti)、钴(Co)、镍(Ni)中的至少一者的合金制成。
在根据权利要求5的发明中，一般使用接合材料作为用作第一被接合材料的硬质合金烧结体与用作第二被接合材料的cBN烧结体或者金刚石烧结体的结合相成分。另外，接合材料包含在等于或者高于1400℃的温度下形成液相的Ti、Co和Ni中的至少任意一者。因此，可以获得具有高接合强度的接合制品。
根据权利要求6的接合制品是根据权利要求6的接合制品，其中，接合材料包含钛(Ti)。
在权利要求6的接合制品中，使用包含Ti的材料作为接合材料，该材料作为用作第二被接合材料的cBN烧结体或者金刚石烧结体的结合相成分。因此，接合材料中的Ti容易扩散到第一被接合材料和第二被接合材料中，并且可以获得牢固接合。此外，采用与Ti结合以形成金属间化合物的材料使得可以进一步提高接合材料形成液相的温度并且提高强度。因此，采用包含Ti的接合材料是优选的。
与Ti结合以形成金属间化合物的元素包括例如Si。所述金属间化合物可以最初即包含在接合材料中。另外，构成金属间化合物的元素可以包含在不同状态下的接合材料中，并且金属间化合物可以在接合完成后反应形成。当通过反应形成金属间化合物时，反应的热量可以用于接合，从而，反应形成金属间化合物对于接合而言是更为有效的。
根据权利要求7的接合制品是权利要求1-6中任一项的接合制品，其中，接合材料在低于第一被接合材料形成液相温度的温度下形成液相。
在权利要求7的接合制品中，由于接合材料在比第一被接合材料形成液相的温度低的温度下形成液相，所以在通电加热和加压期间，接合制品在第一被接合材料明显变形之前变形。因此，可以在进行接合的同时防止第一被接合材料因接合而发生形状改变。这种接合材料可以包含例如Ti-Co合金，Ti-Ni合金等。
根据权利要求8的接合制品是根据权利要求7的接合制品，其中，接合材料的至少一部分在通电加热期间形成液相。
在权利要求8的接合制品中，接合材料的至少一部分在通电加热期间形成液相。因此，接合制品的成分中的元素容易扩散入第一被接合材料和第二被接合材料中，并且第一被接合材料与第二被接合材料可以牢固接合。
根据权利要求9的接合制品是根据权利要求1或8的接合制品，其中接合材料和/或第一被接合材料的结合相具有30vol％(体积百分比)或更少的镍(Ni)含量。注意，这里的结合相指的是第一被接合材料中所包含的合金相。更具体地说，结合相指的是，在用作第一被接合材料的硬质合金烧结体中，由与WC等硬质相结合的铁族金属所形成的相。
在权利要求9的接合制品中，接合材料和/或第一被接合材料的结合相具有30vol％(体积百分比)或更少的镍(Ni)含量。这是因为，在镍含量超过30vol％的情况下，当向接合制品施加CVD涂层时，接合材料和第一被接合材料与用作CVD涂覆材料的氯气发生反应以及CVD膜异常生长的可能性很大。
根据权利要求10的接合制品是根据权利要求1或9的接合制品，其中，接合材料通过镀敷法设置在第一被接合材料和/或第二被接合材料的表面上。
在权利要求10的接合制品中，接合材料通过镀敷法设置在第一被接合材料和/或第二被接合材料的表面上。因此，与施加粉末或者糊状的接合材料的情况相比，容易控制接合材料的厚度，并且可以稳定质量。此外，当将根据本权利要求的发明用于接合制品的大量制造时，易于步骤的自动化，从而接合制品就成本和质量稳定化而言是有利的。
根据权利要求11的接合制品是根据权利要求1或9的接合制品，其中，接合材料通过物理气相沉积法设置在第一被接合材料和/或第二被接合材料的表面上。
在权利要求11的接合制品中，接合材料通过物理气相沉积设置在第一被接合材料和/或第二被接合材料的表面上。因此，与施加粉末或者糊状的接合材料的情况相比，容易控制接合材料的厚度，并且可以稳定质量。此外，当将根据本权利要求的发明用于接合制品的大量制造时，易于步骤的机械化和自动化，从而接合制品就成本和质量稳定化而言是有利的。尤为优选的是通过溅射法或者电弧蒸镀方法形成膜。
根据权利要求12的接合制品是根据权利要求1或11的接合制品，其中，接合制品是切削工具。
在根据权利要求12的发明中，由于接合制品包括被接合材料，即用作第一被接合材料的硬质合金烧结体和用作第二被接合材料的cBN烧结体或者金刚石烧结体，所以通过上述接合材料将第一被接合材料与第二被接合材料接合所获得的接合制品适于用作切削工具。切削工具包括下列类型：如图1所示的切削刀片，以及诸如钻头、端面铣刀和绞刀等旋转工具。在本发明中，可以提供这样的切削工具：即使在超过了钎料形成液相的温度的高速切削期间，也不会引起接合材料的接合强度的降低。
如上文所述，在本发明中，可以提供以下这种工具：能够充分利用诸如高硬度等cBN烧结体或者金刚石烧结体的性质，同时不会使作为高压稳定型材料的cBN烧结体或者金刚石烧结体的质量下降(热劣化、分解、产生裂痕等)。具体地说，由于本发明的工具适合用作诸如耐磨工具、矿山及土木工程工具以及切削工具等，所以本发明的工具是优选的。
另外，在本发明中，第二被接合材料可以与第一被接合材料接合而无需背衬金属(设置在切削面的相反侧上的薄硬质合金层)。然而，具有背衬金属的由第一被接合材料与第二被接合材料形成的接合制品也未排除在本发明之外。
本发明的效果
根据本发明，可提供一种适于作为切削工具的接合制品，该接合制品适于高速切削、CVD涂覆处理等，并且即使在切削期间钎料如常规技术那样达到了形成液相的温度以上的高温，也不会引起接合层的接合强度的降低。
附图说明
图1是示出通电加热和加压接合的一种通电方式的概念图。
图2是示出通电加热和加压接合的另一种通电方式的概念图。
图3是示出旋转工具的通电加热和加压接合的一种方式的概念图。
图4是示出旋转工具的通电加热和加压接合的另一种方式的概念图。
附图标记说明
1第一被接合材料；2接合材料；3第二被接合材料；4、6、7、8电极；5分割电极
具体实施方式
下面，基于下述实例来说明实施本发明的优选实施例。注意，本发明不限于下述实施例。在与本发明的范围相同和相等的范围内可以对下述实施例进行各种修改。
(关于通电加热和加压接合的通电)
首先，利用附图对通电加热和加压接合的通电方式进行说明。
1.第一通电方式
在图1中，被接合材料1和3分别为第一被接合材料(硬质合金烧结体)以及第二被接合材料(cBN烧结体或者金刚石烧结体)，并且被接合材料1和3通过夹设在二者之间的接合材料2相接合。
具体地说，被接合材料1和3与接合材料2夹设在电极(石墨)4之间。向被接合材料1和3、接合材料2以及电极4施加压力，并且使电极4通电流。由于电极4跨越被接合材料1与被接合材料3的两端，因此可以形成电路，足以进行接合的电流通过该电路流过具有较低电阻的被接合材料，即使被接合材料中的任一者具有大电阻。
使用如本发明第1方面所述的在通电加热到低于1000℃的温度下不形成液相的材料作为接合材料2。这里，理想的是具有如本发明第4至第10方面所述性质的材料。
电极4通电流使被接合材料1和3以及接合材料2产生电阻热，并且因此使被接合材料1和3接合。注意，两电极4理所当然地由具有导电性的材料制成，并且理想的是由不与被接合材料1和3以及接合材料2反应的材料制成。即使两电极4由与被接合材料1和3以及接合材料2反应的材料制成，也可以通过在电极4与被接合材料1和3之间设置碳片材来抑制与电极的反应。
2.第二通电方式
在图2中，分割电极5与第二被接合材料3接触，而电极4与第一被接合材料1接触。通过采用不同材料的电极4和分割电极5，可以改变其导电性与导热性。另外，可以分别向第一被接合材料和第二被接合材料施加不同的电流，并且可以极大程度地改变其温度。因此，甚至可以在没有热劣化的情况下接合易于热劣化的被接合材料。此外，通过将电极分割并单独地压迫每一个电极，可以高精度地控制施加于第一被接合材料和第二被接合材料的压力，从而可以提高接合强度。因此，优选对电极进行分割。
3.第三通电方式
在图3中，被接合材料1和被接合材料3布置为在二者之间夹设着接合材料2，并且电极与各个被接合材料相接触。通过在电极之间施加电压，电流通过被接合材料以及接合材料，这产生了热量，从而将被接合材料1与被接合材料3相接合。为了使通过的电流足以进行加热，优选使电极与被接合材料尽量紧密地接触。当被接合材料3具有大电阻时，在一部分被接合材料3上预先加设具有小电阻的材料。因此，可以保证电流通路并且可以使足以进行接合的电流通过。优选使电极与被接合材料紧密接触。
4.第四通电方式
在图4中，被接合材料1和被接合材料3布置为在二者之间夹设着接合材料2，并且电极与各个被接合材料相接触。电极分为：用于通电和加压的电极6与电极8，以及主要用于通电的电极4与电极7。因此，即使被接合材料具有大电阻，电流也可以优先从电极4和电极7通过被接合材料的已经加设了小电阻材料的部分，并且只有需要加压和加热的部分被加压和加热。注意，电极6可以与电极4接触，并且电极8可以与电极7接触。另外，电流可以不通过电极6与电极8。此外，优选的是，独立调节电极4与电极7的位置以及通过电极4与电极7的电流量，这是因为独立调节允许处理形状和性质的变化。此外，电极4、6、7和8可以全部由相同的材料制成，可以部分地由不同的材料制成，或者可以全部由不同的材料制成。作为选择，只有与被接合材料接触的部分可由不同的材料制成。
(关于采用通电加热和加压接合方式的接合)
接下来，对采用上述图1或者图2所示的通电方式的通电加热和加压接合进行说明。
根据所用的被接合材料与所用的接合材料的材质等适当确定通电条件。优选的是，通电时间在大约30秒以内，从而不会导致被接合材料的材料变形或者熔融，也不会导致被接合材料的位于接合材料附近的部分之外的部分发生颗粒膨胀。
对于用于通电加热和加压接合的接合材料的形式，除了在第一被接合材料和/或第二被接合材料的表面施加粉末或者糊状的接合材料的方法之外，还可以采用利用镀敷法或者物理气相沉积法对第一被接合材料和第二被接合材料进行涂覆的方法。利用镀敷法或者物理气相沉积法对第一被接合材料和第二被接合材料进行涂覆的方法对稳定接合强度而言尤为优选，这是因为，该方法有助于在被接合材料涂覆接合材料之后对被接合材料进行处理，该方法有利于接合步骤的自动化，并且该方法有助于控制涂层的厚度。
通过通电加热和加压，接合材料容易变形，接合材料与被接合材料之间的粘附力得以增大，并且容易发生元素扩散。因此，可以极大地增加接合强度。具体地说，当将本发明的接合制品应用于切削工具(例如，切削刀片)时，用作基体材料的第一被接合材料与第二被接合材料的接合面指向图1中的竖直方向和水平方向这两个方向，并且必然在这两个方向上将第一被接合材料与第二被接合材料紧密接合。在该情况下，优选的是从这两个方向施加压力。
过小的压力是不合适的，这是因为压力引起电极与被接合材料之间的接触电阻增大，并且电流不能通过或者产生放电。过大的压力同样是不合适的，这是因为压力引起硬质合金烧结体变形。在本发明中，0.1至200MPa的压力是合适的。
对于接合期间的环境，理想的是在真空环境或者惰性环境或者还原环境中进行接合，这是因为被接合材料与接合材料均包含金属。尽管对真空度不特别加以限制，但是理想的是真空度大于13.3Pa(0.1Torr)。惰性气体可以包括氩气、氦气、氮气或者它们的混合气体。还原环境可以包括少量氢气与上述惰性气体混合的气体环境，以及在被接合材料附近设置热石墨的方法。
对于所通过电流的形式，直流电和交流电均可以采用，只要该电流可以将被接合材料和接合材料加热到合适的温度。具体地说，由于脉冲直流电的脉冲的峰值电流以及On∶Off比可以改变，因此可以迅速加热接合界面并且可以扩展被接合材料的整个温度控制范围。因此，脉冲直流电在接合中是有效的。
(实例1至6与比较例1和2)
本实例和比较例与接合期间的被接合材料的压力、接合强度以及变形之间的关系相关。
如图1所示，表面覆有10μm厚的镀Ni层的、具有三角形背衬金属的cBN刀片(第二被接合材料)设置在由硬质合金制成并具有沉孔的基体(第一被接合材料)上，并且在竖直方向上分别施加0.05MPa(比较例1)、0.1MPa(实例1)、10MPa(实例2)、30MPa(实例3)、70MPa(实例4)、100MPa(实例5)、200MPa(实例6)以及250MPa(比较例2)的压力的状态下，在真空中进行通电加热和加压接合。从而，得到实例1至6以及比较例1和2的接合制品。注意，使用石墨作为电极，在电极与被接合材料之间插入石墨片以防止与电极起反应。在下列条件下使脉冲直流电通过：脉冲电流值为2000A，脉冲的On∶Off比为1∶1，脉冲宽度为10ms，通电时间为10秒并且负重为0.98kN。注意，以WC-5％Co(被接合材料A)和WC-10％Co(被接合材料B)(二者均以wt％(质量百分比)表示)这两种类型作为由硬质合金制成的基体(第一被接合材料)。
测量所得到的各个接合制品的接合强度(剪切断裂强度)，此外，观测在接合层附近的各个待接合的材料是否发生变形。结果在表1中示出。
[表1]
Figure GSB00000875852000121
Figure GSB00000875852000131
如表1所示，当压力在0.1至100MPa(实例1至5)之间时，获得与常规钎焊制品相等的接合强度，并且未识别出被接合材料的变形。另外，当压力在100至200MPa之间时，根据被接合材料的组成，未识别出变形。然而，当压力极小(比较例1)时，未发生接合，并且当以超过200MPa(比较例2)的压力进行施压时，无论被接合材料的组成如何，在接合层附近的被接合材料发生变形。因此，可以证实，本发明的优选压力为0.1至200MPa。
(实例7)
接下来，通过采用溅射方法即物理气相沉积法代替电镀，在具有背衬金属的cBN(第二被接合材料)上设置厚度为10μm的Ti-30wt％Co层(接合材料)，并且cBN与硬质合金基体(第一被接合材料)相接合。这时，前述被接合材料A和被接合材料B用作硬质合金基体(第一被接合材料)，并且接合条件与实例3的接合条件相同。因此，可以证实，中间夹设有Ti-Co层的cBN与硬质合金无任何空隙地相接合。这应当是因为在接合期间形成了液相。注意，被接合材料A的接合强度为310MPa而被接合材料B的接合强度为325MPa。
接下来，用金刚石磨石对其中材料A和B用作第一被接合材料的实例3的接合制品与实例7的接合制品分别进行研磨处理，然后，采用公知的CVD方法在1000℃的涂覆温度下是其涂覆厚度均为2μm的TiCN和铝，并且观察CVD膜的生长。结果，在其中的接合材料为Ni的实例3的接合制品中，无论第一被接合材料的类型如何，均观察到了CVD膜的异常生长。另一方面，在其中接合材料为Ti-Co而非Ni的实例7的接合制品中，无论第一被接合材料的类型如何，均未观察到CVD膜的异常生长。
(实例8)
接下来，把通过在溶剂中溶解Ti粉末所形成的材料(接合材料)施加在硬质合金基体(被接合材料A：第一被接合材料)上，并且设定无背衬金属的cBN片(第二被接合材料)，并且在与实例3相同的通电条件下进行通电加热和加压接合。可以证实，该接合制品的接合强度为250MPa，这与常规的钎焊制品的接合强度相等。在该接合部分中观察到了20μm厚的致密的Ti层，并且可以证实Ti粉末被熔融或者烧结。
(实例9)
接下来，基于上述实例8，为了缩短通电时间，改变实例8描述的条件中的通电时间，以确定接合条件。结果，当通电时间从实例8中的10秒改为8秒时，在脉冲电流值比实例8描述的电流值(2000A)大200A的电流下可以获得优良的接合。此外，当通电时间改为6秒时，在将脉冲电流再增大200A的情况下可以获得良好的接合。
(实例10)
接下来，为了使cBN(第二被接合材料)的背面也实现准确接合，在从两个方向施加压力的同时进行接合。通过如上述实例所述的上下电极沿竖直方向施加压力，并且从侧面单独地施加载荷以在水平方向上对cBN施压。注意，被接合材料A用作第一被接合材料。使用与实例3所用的cBN相同的覆有镀Ni层的cBN，并且在下列条件下进行接合：脉冲电流为3000A，脉冲的On∶Off比为1∶4，并且通电时间为10秒。
结果，cBN的底面和背面均与硬质合金基体接合，而Ni层夹设在cBN与硬质合金基体之间。此时，接合强度为340MPa，并且获得的接合强度高于仅沿竖直方向施压所获得的接合强度。
(实例11)
接下来，将用于通电加热和加压的电极中的上电极分割开，并且使用不同的材料作为向硬质合金基体(被接合材料A：第一被接合材料)施压的电极和向cBN(第二被接合材料)施压的电极。结果，改变了流过电极的电流，也改变了流过硬质合金基体和cBN的电流值。因此，可以极大地改变硬质合金基体和cBN的温度，并且可以降低在高温下担心发生劣化的cBN的温度。
使用石墨作为硬质合金基体的通电加热和加压的电极，使用hBN作为cBN的通电加热和加压的电极。hBN是电绝缘的材料，并且几乎没有电流流过hBN。采用电镀的cBN。在下列条件下进行实验：脉冲电流为2000A，脉冲的On∶Off比为1∶1，脉冲宽度为10ms，通电时间为10秒并且载荷为0.98kN，因此，cBN可以无热劣化地接合。这应当是因为：几乎没有电流流过cBN并且在硬质合金基体被优先加热时cBN自身不会产生焦耳热，因此允许cBN接合而不升高其温度。注意：其接合强度为200MPa，这与常规的钎焊制品的接合强度相等。
(实例12)
除了采用未分割的电极作为上电极之外，可以与实例11类似地获得接合制品。所得到的接合制品的接合强度为350MPa，这与常规钎焊产品的接合强度相等并且高于实例11中的接合制品的接合强度。然而，可以看到所得到的接合制品的cBN的一部分具有由于热而产生的裂痕和质量下降。
基于实例11和12的结果，可以证实，通过控制对cBN(第二被接合材料)的电力供应并优先加热硬质合金(第一被接合材料)，能够获得具有高接合强度且cBN(第二被接合材料)无热劣化的接合制品。
(实例13)
接下来，用于向cBN(第二被接合材料)施压的电极由导电材料制成，而不是实例11描述的绝缘的hBN。这里，采用导电性比向硬质合金基体(第一被接合材料)施压的电极的导电性高的材料。结果，能够改变流过硬质合金基体和cBN的电流，使得流过硬质合金基体的电流能够加热cBN附近的基体，而流过cBN的电流能够优先加热接合材料。
具体地说，为了通过通电加热和加压进行接合，大约2000A的电流通过硬质合金基体，而大约1000A的电流通过cBN(电流值为估算值)。此时，硬质合金基体的沉孔深度与cBN的高度之差为0.1mm，并且即使间隙很大，也可以通过使用分割电极向硬质合金基体和cBN施压。通电的结果是在cBN无劣化的情况下可以实现牢固接合。

Claims (11)

1.一种接合制品，包括用作第一被接合材料(1)的硬质合金烧结体和用作第二被接合材料(3)的cBN烧结体或者金刚石烧结体，所述第一被接合材料(1)与所述第二被接合材料(3)通过接合材料(2)相接合，所述接合材料(2)在低于1000℃的温度下不形成液相并且所述接合材料(2)设置在所述第一被接合材料(1)与所述第二被接合材料(3)之间，并且所述通过接合材料(2)的接合是在通电加热以及加压到0.1至200Mpa的压力下进行的，
其中，通过所述通电加热，所述第一被接合材料(1)产生热量，并且所述第一被接合材料(1)优先于所述第二被接合材料(3)接合。
2.如权利要求1所述的接合制品，其中，
通过所述通电加热，所述接合材料(2)的成分中的至少一种元素扩散入所述第一被接合材料(1)和/或所述第二被接合材料(3)中。
3.如权利要求1所述的接合制品，其中，
因通电加热和加压而变形的所述接合材料(2)用于接合。
4.如权利要求1所述的接合制品，其中，
所述接合材料(2)由钛(Ti)、钴(Co)、镍(Ni)中的任意一者制成，或者由包含钛(Ti)、钴(Co)、镍(Ni)中的至少一者的合金制成。
5.如权利要求4所述的接合制品，其中，
所述接合材料(2)包含钛(Ti)。
6.如权利要求1所述的接合制品，其中，
所述接合材料(2)在比所述第一被接合材料(1)形成液相的温度低的温度下形成液相。
7.如权利要求6所述的接合制品，其中，
所述接合材料(2)的至少一部分在通电加热期间形成液相。
8.如权利要求1所述的接合制品，其中，
所述接合材料(2)和/或所述第一被接合材料(1)的结合相具有30vol％(体积百分比)或更少的镍(Ni)含量。
9.如权利要求1所述的接合制品，其中，
所述接合材料(2)通过镀敷法设置在所述第一被接合材料(1)和/或所述第二被接合材料(3)的表面上。
10.如权利要求1所述的接合制品，其中，
所述接合材料(2)通过物理气相沉积法设置在所述第一被接合材料(1)和/或所述第二被接合材料(3)的表面上。
11.如权利要求1所述的接合制品，其中，
所述接合制品是切削工具。
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