CN116568435A - 刀片和切削刀具 - Google Patents

刀片和切削刀具 Download PDF

Info

Publication number
CN116568435A
CN116568435A CN202180082847.7A CN202180082847A CN116568435A CN 116568435 A CN116568435 A CN 116568435A CN 202180082847 A CN202180082847 A CN 202180082847A CN 116568435 A CN116568435 A CN 116568435A
Authority
CN
China
Prior art keywords
boron nitride
metal
sintered body
layer
blade
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180082847.7A
Other languages
English (en)
Inventor
矶部太志
森聪史
萩原亚寿纱
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Publication of CN116568435A publication Critical patent/CN116568435A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/18—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with cutting bits or tips or cutting inserts rigidly mounted, e.g. by brazing
    • B23B27/20—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with cutting bits or tips or cutting inserts rigidly mounted, e.g. by brazing with diamond bits or cutting inserts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • C04B35/645—Pressure sintering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/583—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on boron nitride
    • C04B35/5831—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on boron nitride based on cubic boron nitrides or Wurtzitic boron nitrides, including crystal structure transformation of powder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5053—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials non-oxide ceramics
    • C04B41/5062—Borides, Nitrides or Silicides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C04B41/89—Coating or impregnation for obtaining at least two superposed coatings having different compositions
    • C04B41/90—Coating or impregnation for obtaining at least two superposed coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2226/00—Materials of tools or workpieces not comprising a metal
    • B23B2226/12—Boron nitride
    • B23B2226/125—Boron nitride cubic [CBN]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3852—Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
    • C04B2235/386—Boron nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5292—Flakes, platelets or plates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5445—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof submicron sized, i.e. from 0,1 to 1 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/604—Pressing at temperatures other than sintering temperatures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/72—Products characterised by the absence or the low content of specific components, e.g. alkali metal free alumina ceramics
    • C04B2235/723—Oxygen content
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/76—Crystal structural characteristics, e.g. symmetry
    • C04B2235/767—Hexagonal symmetry, e.g. beta-Si3N4, beta-Sialon, alpha-SiC or hexa-ferrites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
    • C04B2235/787—Oriented grains

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Abstract

在相对于与第1面(7)垂直的氮化硼烧结体的截面的、透射型X射线衍射中，设与第1面(7)垂直方向的立方晶氮化硼的111衍射峰的顶点的X射线强度为IcBN(111)v。设压缩型氮化硼的002衍射峰的顶点的X射线强度为IhBN(002)v。设与第1面(7)平行方向的立方晶氮化硼的111衍射峰的顶点的X射线强度为IcBN(111)h。设压缩型氮化硼的002衍射峰的顶点的X射线强度为IhBN(002)h。根据这些X射线强度求得的压缩型氮化硼含有值大于0.002并小于0.01。立方晶取向值大于0.5，压缩型氮化硼取向值大于立方晶取向值。另外，本发明的刀片(1)，在氮化硼烧结体的表面的至少一部分具有涂层(20)。

Description

刀片和切削刀具
技术领域
本发明涉及刀片和切削刀具。
背景技术
氮化硼烧结体具有高硬度。利用这一特性，氮化硼烧结体可用于粉碎构件和工具的刀片等。
在专利文献1中记述有一种含有立方晶氮化硼的氮化硼烧结体。另外，在专利文献1中记述有一种立方晶氮化硼复合多晶体，其含有纤维锌矿型氮化硼，并且具备立方晶氮化硼的(220)面的X射线衍射强度I(220)相对于立方晶氮化硼的(111)面的X射线衍射强度I(111)之比I(220)/I(111)低于0.1的取向面。换言之，在该立方晶氮化硼复合多晶体的取向面中，I(111)为I(220)的10倍以上。即，可以说在取向面中，(111)面很强地进行取向。此立方晶氮化硼复合多晶体，能够使用作为原料取向后的pBN而取得。另外还记述，作为比较例含有六方晶氮化硼时，立方晶氮化硼在取向面中，即使(111)面很强地进行取向，磨耗量也大，作为切削刀具的性能差。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5929655号公报
发明内容
本发明的一个方式的刀片，具备有着第1面、第2面、位于第1面和第2面的棱部的至少一部分上的刃口的氮化硼烧结体。氮化硼烧结体，含有立方晶氮化硼和压缩型氮化硼。在相对于垂直于第1面的氮化硼烧结体截面的、透射型X射线衍射中，设与第1面垂直的方向上的、立方晶氮化硼的111衍射的峰顶点的X射线强度为IcBN(111)v，压缩型氮化硼的002衍射的峰顶点的X射线强度为IhBN(002)v，设与第1面平行的方向上的、立方晶氮化硼的111衍射的峰顶点的X射线强度为IcBN(111)h，压缩型氮化硼的002衍射的峰顶点的X射线强度为IhBN(002)h。由(IhBN(002)v+IhBN(002)h)/(IcBN(111)v+IcBN(111)h)表示的压缩型氮化硼含有值，大于0.002并小于0.01。由IcBN(111)v/(IcBN(111)v+IcBN(111)h)表示的立方晶取向值大于0.5。由IhBN(002)v/(IhBNv(002)+IhBN(002)h)表示的压缩型氮化硼取向值，大于立方晶取向值。另外，本发明的一个方式的刀片，在氮化硼烧结体的表面的至少一部分具有涂层。
本发明的一个方式的切削刀具具备：具有从第1端延伸到第2端的长度，并在第1端侧具有卡槽的刀柄；位于卡槽的上述的刀片。
附图说明
图1是表示本发明的刀片的一例的立体图。
图2是表示本发明的刀片的另一例的立体图。
图3是表示本发明的涂层的结构的一例的剖视图。
图4是图3所示的H部的示意放大图。
图5是表示本发明的切削刀具的一例的图。
具体实施方式
以下，参照附图对用于实施本发明的刀片和切削刀具的方式(以下，表述为“实施方式”)进行详细说明。还有，本发明不受此实施方式限定。另外，各实施方式，可以在不与处理内容发生矛盾的范围内适宜组合。另外，在以下的各实施方式中，对相同部位附加相同符号，并省略重复的说明。
另外，在以下所示的实施方式中，有使用“一定”、“正交”、“垂直”或“平行”这种表达的情况，但这些表达不需要是严格意义上的“一定”、“正交”、“垂直”或“平行”。即，上述各表达，例如允许制造精度、设置精度等的偏差。
另外，以下参照的各图，为了便于说明，只简化显示必要的主要部分。
已知有由氮化硼烧结体形成的刀片。这种刀片，在提高耐磨损性方面存在进一步改善的余地。
＜刀片＞
图1中显示本发明的刀片1的一例。在图1所示的例子中，刀片1是多边形的氮化硼烧结体3。图2中显示本发明的刀片1的另一例。在图2中显示氮化硼烧结体3接合在例如由硬质合金形成的基体5上的例。基体5与氮化硼烧结体3一起形成多边形的刀片。若具有这样的结构，则能够减少价格比较高的氮化硼烧结体3在刀片1中所占的比例。在图2的示例中，氮化硼烧结体3位于刀片1所具有的多个角部之中的一角上。不限于此，氮化硼烧结体3也可以位于刀片1所具有的多个角部之中的两个以上的角上。
在氮化硼烧结体3与基体5之间，例如，可以设置含有Ti和Ag的接合材(未图示)。氮化硼烧结体3和基体5，能够使用历来公知的接合法经由接合材而一体化。
氮化硼烧结体3具有第1面7和第2面9。在图1和图2所示的例子中，第1面7是刀片1的上表面，第2面是刀片1的侧面。另外，在图1和图2所示的例子中，第1面7相当于前刀面，第2面9相当于后刀面。以后，有时将第1面7称为前刀面7。另外，有时将第2面9称为后刀面9。刀片1在第1面7与第2面9的棱部的至少一部分上具有刃口13。
本发明的刀片1的氮化硼烧结体3，含有立方晶氮化硼和压缩型氮化硼。
在相对于氮化硼烧结体3中的垂直于第1面7的截面的、透射型X射线衍射中，所得到的数据之中，设垂直于第1面7的方向上的、立方晶氮化硼的111衍射的X射线强度为IcBN(111)v。另外，设垂直于第1面7的方向上的、压缩型氮化硼的002衍射的X射线强度为IhBN(002)v。另外，在相对于氮化硼烧结体3中的垂直于第1面7的截面的、透射型X射线衍射中，所得到的数据之中，设平行于第1面7的方向上的、立方晶氮化硼的111衍射的X射线强度为IcBN(111)h。另外，设平行于第1面7的方向上的、压缩型氮化硼的002衍射的X射线强度为IhBN(002)h。
还有，上述的各面的特别指定，关于立方晶氮化硼，以JCPD卡No.01－075－6381为基础。另外，关于压缩型氮化硼，以JCPDS卡No.18－251为基础。关于六方晶氮化硼，以JCPDS卡No.00―045―0893为基础。另外，关于后述的纤维锌矿型氮化硼，以JCPDS卡No.00－049－1327为基础。
透射型X射线衍射，例如，使用株式会社Rigaku制的弯曲IPX射线衍射装置RINTRAPID2进行即可。
将以上述的各X射线强度为基础得到的(IhBN(002)v+IhBN(002)h)/(I(111)v+IcBN(111)h)称为压缩型氮化硼含有值。压缩型氮化硼含有值，是与氮化硼烧结体3所含的压缩型氮化硼的量相关的指标。该值越大，氮化硼烧结体3所含的压缩型氮化硼的量越多。压缩型氮化硼含有值不是含量本身。
本发明的刀片1的氮化硼烧结体3中，压缩型氮化硼含有值大于0.002并小于0.01。即，本发明的刀片1的氮化硼烧结体3，以满足该条件的程度含有压缩型氮化硼。
另外，将以上述的各X射线强度为基础得到的IcBN(111)v/(IcBN(111)v+IcBN(111)h)称为立方晶取向值。若立方晶取向值为0.5，则立方晶氮化硼的111面朝向随机方向，是无取向的状态。立方晶取向值越大，氮化硼烧结体3所含的立方晶氮化硼的111面与第1面7平行取向的程度越大。
本发明的刀片1的氮化硼烧结体3中，立方晶取向值大于0.5。换言之，垂直方向的立方晶氮化硼的111衍射的峰顶点的X射线强度，大于平行方向的立方晶氮化硼的111衍射的峰顶点的X射线强度。即，也可以说立方晶氮化硼的111面，沿着第1面7的法线方向取向。
将以上述的各X射线强度为基础得到的IhBN(002)v/(IhBN(002)v+IhBN(002)h)称为压缩型氮化硼取向值。若压缩型氮化硼取向值为0.5，则压缩型氮化硼的002面朝向随机方向，是无取向的状态。压缩型氮化硼取向值越大，氮化硼烧结体3所含的压缩型氮化硼的002面，与第1面7平行地取向的程度越大。
本发明的刀片1的氮化硼烧结体3中，压缩型氮化硼取向值大于立方晶取向值。即，压缩型氮化硼的002面，相比立方晶氮化硼的111面，与第1面7平行地取向的程度更大。
本发明的刀片1，通过具有上述结构，从而具有优异的耐磨损性。该效果被推测是由于本发明的刀片1含有少量的压缩型氮化硼，此外，在第1面中压缩型氮化硼的002面大量取向，因此粘结在第1面的被切削物与压缩型氮化硼一起被剥离。
本发明的刀片1的氮化硼烧结体3中，压缩型氮化硼含有值可以为0.004以上且0.008以下。若具有这样的结构，则刀片1的硬度高。
另外，本发明的刀片1的氮化硼烧结体3中，立方晶取向值可以为0.55以上。若具有这样的结构，则前刀面7的硬度高。
另外，本发明的刀片1的氮化硼烧结体3中，压缩型氮化硼取向值可以为0.8以上。若具有这样的结构，刀片1的寿命长。
另外，本发明的刀片1中，氮化硼烧结体3可以含有纤维锌矿型氮化硼。具有这种结构的氮化硼烧结体3的硬度高。
另外，本发明的刀片1中，立方晶氮化硼的平均粒径可以为200nm以下。若具有这样的结构，则刀片1的强度高。还有，立方晶氮化硼的平均粒径可以为100nm以下。
另外，本发明的刀片1，可以在氮化硼烧结体3的表面具有硬质涂层(未图示)。
＜涂层＞
本发明的刀片1可以具有涂层。涂层，例如以提高氮化硼烧结体3的耐磨损性、耐热性等为目的而被覆在氮化硼烧结体3上。还有，在图2所示的刀片1中，涂层也可以被覆于氮化硼烧结体3和基体5。
在此，参照图3对于刀片1具有的涂层结构的一例进行说明。图3是表示本发明的涂层结构一例的剖视图。
如图3所示，刀片1具有涂层20。涂层20的厚度，例如可以为0.1μm以上且5.0μm以下。
涂层20具有硬质层21。硬质层21与后述的金属层22比较，是耐磨损性优异的层。硬质层21具有1层以上的金属氮化物层。硬质层21可以是1层。另外，也可以如图3所示多个金属氮化物层重叠。另外，硬质层21，可以具有多个金属氮化物层层叠的层叠部23、和位于层叠部23之上的第3金属氮化物层24。关于硬质层21的结构后述。
另外，涂层20具有金属层22。金属层22位于氮化硼烧结体3与硬质层21之间。具体来说，金属层22在第1面(在此为下表面)与氮化硼烧结体3的上表面相接，在位于第1面相反侧的第2面(在此为上表面)与硬质层21的下表面相接。
金属层22与氮化硼烧结体3的结合性比与硬质层21的高。作为具有这样特性的金属元素，例如，可列举Zr、V、Cr、W、Al、Si、Y。金属层22含有上述金属元素之中至少1种以上的金属元素。
还有，Ti单质、Zr单质、V单质、Cr单质和Al单质，无法作为金属层22使用。这是因为它们均是熔点低，抗氧化性低，由此不适合面向切削刀具使用。另外，Hf单质、Nb单质、Ta单质、Mo单质与氮化硼烧结体3的结合性低。但是，关于含Ti、Zr、V、Cr、Ta、Nb、Hf、Al的合金没有此限。
金属层22可以是含有Al－Cr合金的Al－Cr合金层。这样的金属层22，由于与氮化硼烧结体3的结合性特别高，所以使氮化硼烧结体3与涂层20的结合性提高的效果高。
金属层22是Al－Cr合金层时，金属层22中的Al的含量，可以比金属层22中的Cr的含量多。例如，金属层22中的Al与Cr的组成比(原子％)可以是70:30。通过成为这样的组成比率，氮化硼烧结体3与金属层22的结合性更高。
金属层22也可以含有上述金属元素(Zr、V、Cr、W、Al、Si、Y)以外的成分。但是，从与氮化硼烧结体3结合性的观点出发，金属层22也可以含有上述金属元素合计至少95原子％以上。更优选金属层22合计含有上述金属元素98原子％以上。例如，金属层22为Al－Cr合金层时，金属层22可以至少含有Al和Cr合计95原子％以上。此外金属层22也可以至少含有Al和Cr合计98原子％以上。还有，金属层22中的金属成分的比例，例如，可以通过使用EDS(能量色散型X射线光谱仪)的分析特定。
另外，因为Ti与氮化硼烧结体3的润湿性差，所以从与氮化硼烧结体3的结合性提高的观点出发，优选金属层22尽可能不含有Ti。具体来说，金属层22中的Ti含量可以为15原子％以下。
这样，在本发明的刀片1中，通过将与氮化硼烧结体3的润湿性比与硬质层21的高的金属层22设于氮化硼烧结体3与硬质层21之间，能够使氮化硼烧结体3与涂层20的结合性提高。还有，因为金属层22与硬质层21的结合性也高，所以也难以发生硬质层21从金属层22剥离。
另外，氮化硼烧结体3是绝缘体。作为绝缘体的氮化硼烧结体3，与通过PVD法(物理气相沉积)所形成的膜的结合性存在改善的余地。相对于此，本发明的刀片1，因为具有导电性的金属层22位于氮化硼烧结体3的表面，所以由PVD法形成的硬质层21与金属层22的结合性高。
接下来，参照图4对于硬质层21的结构进行说明。图4是图3所示的H部的示意放大图。
如图4所示，硬质层21具有位于金属层22之上的层叠部23、和位于层叠部23之上的第3金属氮化物层24。
层叠部23具有多个第1金属氮化物层23a和多个第2金属氮化物层23b。层叠部23具有第1金属氮化物层23a与第2金属氮化物层23b交替地层叠而成的结构。
第1金属氮化物层23a和第2金属氮化物层23b的厚度，可以分别为10nm以上且50nm以下。这样，通过很薄地形成第1金属氮化物层23a和第2金属氮化物层23b，从而第1金属氮化物层23a和第2金属氮化物层23b的残余应力小。由此，例如，第1金属氮化物层23a和第2金属氮化物层23b的剥离和裂纹等难以发生，所以涂层20的耐久性高。
第1金属氮化物层23a是与金属层22接触的层，第2金属氮化物层23b形成于第1金属氮化物层23a上。
第1金属氮化物层23a和第2金属氮化物层23b，也可以含有金属层22所包含的金属。
例如，金属层22中包含两种金属(在此，为“第1金属”、“第2金属”)。这种情况下，第1金属氮化物层23a含有第1金属和第3金属的氮化物。第3金属是金属层22中不包含的金属。另外，第2金属氮化物层23b含有第1金属和第2金属的氮化物。
例如，在实施方式中，金属层22也可以含有Al和Cr。这种情况下，第1金属氮化物层23a可以含有Al。具体来说，第1金属氮化物层23a可以是含有作为Al和Ti的氮化物的AlTiN的AlTiN层。另外，第2金属氮化物层23b可以是含有作为Al和Cr的氮化物的AlCrN的AlCrN层。
这样，使含有金属层22所含金属的第1金属氮化物层23a位于金属层22之上，金属层22与硬质层21的结合性高。由此，硬质层21难以从金属层22剥离，因此涂层20的耐久性高。
第1金属氮化物层23a即AlTiN层，除了与上述金属层22的结合性以外，例如耐磨损性也优异。另外，第2金属氮化物层23b即AlCrN层，例如耐热性、抗氧化性优异。这样，涂层20通过包含组成互不相同的第1金属氮化物层23a和第2金属氮化物层23b，能够控制硬质层21的耐磨损性和耐热性等的特性。由此，能够延长刀片1的工具寿命。例如，在实施方式的硬质层21中，能够维持AlCrN所具有的优异的耐热性，并提高与金属层22的结合性和耐磨损性这样的力学特性。
这样，涂层20的至少一部分，可以层叠每一层的厚度为10nm以上且50nm以下的多个层(第1金属氮化物层23a和第2金属氮化物层23b)。
还有，层叠部23，例如可以通过电弧离子镀法(AIP法)成膜。AIP法是在真空气氛中利用电弧放电使靶材金属(在此为AlTi靶和AlCr靶)蒸发，与N2气结合，从而成膜金属氮化物(在此为AlTiN和AlCrN)的方法。还有，金属层22也可以通过AIP法成膜。
第3金属氮化物层24也可以位于层叠部23之上。具体来说，第3金属氮化物层24在层叠部23之中与第2金属氮化物层23b相接。第3金属氮化物层24，例如，与第1金属氮化物层23a同样，是含有Ti和Al的金属氮化物层(AlTiN层)。
第3金属氮化物层24的厚度，可以比第1金属氮化物层23a和第2金属氮化物层23b的各厚度厚。具体来说，如上述第1金属氮化物层23a和第2金属氮化物层23b的厚度为50nm以下时，第3金属氮化物层24的厚度可以为1μm以上。例如，第3金属氮化物层24的厚度可以为1.2μm。
由此，例如，第3金属氮化物层24的摩擦系数低时，能够使刀片1的抗粘结性提高。另外，例如，第3金属氮化物层24的硬度高时，能够使刀片1的耐磨损性提高。另外，例如，第3金属氮化物层24的氧化开始温度高时，能够使刀片1的抗氧化性提高。
另外，第3金属氮化物层24的厚度，可以比层叠部23的厚度厚。具体来说，在实施方式中，层叠部23的厚度为0.5μm以下时，第3金属氮化物层24的厚度可以为1μm以上。例如，层叠部23的厚度为0.3μm时，第3金属氮化物层24的厚度可以为1.2μm。如此，通过使第3金属氮化物层24比层叠部23厚，从而上述抗粘结性、耐磨损性等的提高效果更高。
还有，金属层22的厚度，例如可以为0.1μm以上且低于0.6μm。即，金属层22可以比第1金属氮化物层23a和第2金属氮化物层23b各自厚，并且，可以比层叠部23薄。
＜切削刀具＞
接着，参照图5对于本发明的切削刀具进行说明。图5是表示本发明的切削刀具的一例的图。
本发明的切削刀具101，如图5所示，例如，是从第1端(图5中的上端)朝向第2端(图5中的下端)延伸的棒状体。
切削刀具101，如图5所示，具备：刀柄105，其具有从第1端(前端)延伸到第2端的长度，并具有位于第1端侧的卡槽103；位于卡槽103的上述刀片1。因为切削刀具101具备刀片1，所以能够长期进行稳定的切削加工。
卡槽103是安装刀片1的部分，具有相对于刀柄105的下表面平行的支承面、和相对于支承面垂直或倾斜的限制侧面。另外，卡槽103在刀柄105的第1端侧开口。
刀片1位于卡槽103。这时，刀片1的下表面可以与卡槽103直接相接，另外，在刀片1与卡槽103之间也可以夹隔垫片(未图示)。
刀片1以使前刀面7和后刀面9相交的棱部的作为刃口13使用部分的至少一部分从刀柄105向外方突出的方式被安装在刀柄105上。在本实施方式中，刀片1由固定螺栓107安装在刀柄105上。即，在刀片1的贯通孔55中***固定螺栓107，将该固定螺栓107的前端***形成于卡槽103的螺丝孔(未图示)中，使螺纹部之间拧紧，由此刀片1被安装在刀柄105上。
作为刀柄105的材质，能够使用钢、铸铁等。这些构件之中可以使用韧性高的钢。
在本实施方式中，例示的是用于所谓车削加工的切削刀具。作为车削加工，例如，可列举内径加工、外径加工和开槽加工等。还有，作为切削刀具，不限定用于车削加工。例如，用于铣削加工的切削刀具也可以使用上述实施方式的刀片1。
＜制造方法＞
以下，对于本发明的刀片的氮化硼烧结体的制造方法进行说明。首先，准备作为原料粉末的扁平形状的六方晶氮化硼粉末。使用平均粒径为0.7μm以上，市售原料之中氧杂质量低于0.5质量％的。所谓六方晶氮化硼粉末的平均粒径，意思是用电子显微镜测量的氮化硼粉末的长轴方向的长度的平均值。六方晶氮化硼粉末，平均粒径可以是0.2μm以上且30μm以下。六方晶氮化硼粉末也可以是具有99％以上纯度的高纯度。另外，也可以含有制造立方晶的氮化硼粉末时使用的催化剂成分。另外，也可以使用纯度低于99％的原料粉末。
原料粉末的成形以单轴压制进行，通过控制成形时的压力，能够控制烧成后的立方晶取向值和压缩型氮化硼取向值。以单轴压制成形时，扁平的六方晶氮化硼粉末进行取向，六方晶氮化硼粉末的002面以垂直于压制的加压轴方向的方式进行取向。单轴压制时，若对同一成形体以反复施加压力的方式进行，则成形体的六方晶氮化硼粉末的取向性高。
接着，将经由上述方法制作的成形体，以1800～2200度的温度，在8～10GPa的压力下烧成，由此能够得到本发明的氮化硼烧结体。氮化硼烧结体中包含的压缩型氮化硼的比例，能够由烧成时的温度与压力进行控制。此外，根据上述的制造方法，能够在氮化硼质烧结体上形成涂层。
以上，对于本发明的氮化硼烧结体、刀片和切削刀具进行了说明，但不限于上述的实施方式，在不脱离本发明要旨的范围，可以进行各种改良和变更。
实施例
对于平均粒径为0.3μm、6μm、16μm，氧杂质量为0.3质量％的扁平形状的六方晶氮化硼粉末，以单轴压制加以成形，得到成形体。另外，对于相同的六方晶氮化硼粉末进行等压加压而制作成形体。以表1所示的条件烧成这些成形体。
接着，将得到的烧结体沿着与烧结体的第1面垂直的方向切断，制作具有相对于第1面以直角相交的面的厚约0.5mm的试验片。以此试验片的垂直于第1面的截面为基准，使用株式会社Rigaku制的弯曲IPX射线衍射装置RINT RAPID2，求得压缩型氮化硼含有值、立方晶取向值、压缩型氮化硼取向值。所得到的各值显示在表1中。此外，截取所得到的烧结体的一部分，制作刀片。另外，也制作在刀片的表面设有涂层的试料。该涂层的构成显示在表2。还有，在下述的试验中，评价没有涂层的刀片，和设有两种涂层的刀片。
【表1】
(表1)
【表2】
将这些刀片的第1面作为前刀面，进行切削试验。以下展示切削试验的条件。
＜切削试验的条件＞
被切削材：Ti合金(Ti－6Al－4V)
切削条件：Vc＝100m/min，f＝0.1mm/rev，ap＝0.4mm，Wet
使用工具：CNGA120408
由等压成形的成形体得到的试料即试料No.1～3、7、11、15均不具有本发明的刀片的氮化硼烧结体结构。另外，即便使用单轴加压的成形体时，在烧成温度为2100℃、烧成压力为11GPa的试料No.8～10中，也不包含压缩型氮化硼。使用单轴加压的成形体，在烧成温度为2300℃、烧成压力为7.7GPa的试料No.16中，虽然含有压缩型氮化硼，但压缩型氮化硼取向值小于立方晶取向值。
另一方面，以单轴压制而成形的试料之中，试料No.4～6、12～14其压缩型氮化硼含有值小于0.005，立方晶取向值大于0.5，压缩型氮化硼取向值大于立方晶取向值，寿命长。还有，试料No.4～6、12～14的立方晶氮化硼的平均粒径均在200nm以下。特别是使用了平均粒径小的原料粉末的试料No.4和试料No.12的平均粒径为100nm以下。
立方晶取向值为0.55以上的试料No.5、6、12、13、14，寿命比立方晶取向值低于0.55的试料No.4长。压缩型氮化硼取向值为0.8以上的试料No.13、14，寿命比压缩型氮化硼取向值低于0.8的试料No.12长。
不满足本发明的刀片的氮化硼烧结体的构成要件的试料，寿命比作为本发明刀片的试料No.4～6、12～14短。无论哪个试料，具有涂层的刀片，其寿命均比没有涂层的刀片更长。特别是具有金属层的刀片寿命很长。
本次公开的实施方式，应该视为所有方面均为例示而非限制性的。实际上，上述实施方式可以由各种方式体现。另外，上述的实施方式以不脱离附加的发明要求范围及其宗旨为前提，可以在各种各样的方式下进行省略、置换、变更。
符号说明
1…刀片
3…氮化硼烧结体
5…基体
7…前刀面
9…后刀面
13…刃口
20…涂层
21…硬质层
22…金属层
23…层叠部
23a…第1金属氮化物层
23b…第2金属氮化物层
24…第3金属氮化物层
101…切削刀具
103…卡槽
105…刀柄

Claims (11)

1.一种刀片，是具备氮化硼烧结体的刀片，所述氮化硼烧结体具有第1面、第2面、位于所述第1面和所述第2面的棱部的至少一部分上的刃口，其中，
所述氮化硼烧结体含有立方晶氮化硼和压缩型氮化硼，
在相对于与所述第1面垂直的所述氮化硼烧结体的截面的、透射型X射线衍射中，
设与所述第1面垂直的方向上的、所述立方晶氮化硼的111衍射峰的顶点的X射线强度为IcBN(111)v，所述压缩型氮化硼的002衍射峰的顶点的X射线强度为IhBN(002)v，
设与所述第1面平行的方向上的、所述立方晶氮化硼的111衍射峰的顶点的X射线强度为IcBN(111)h，所述压缩型氮化硼的002衍射峰的顶点的X射线强度为IhBN(002)h时，
由(IhBN(002)v+IhBN(002)h)/(IcBN(111)v+IcBN(111)h)所示的压缩型氮化硼含有值大于0.002并小于0.01，
由IcBN(111)v/(IcBN(111)v+IcBN(111)h)所示的立方晶取向值大于0.5，
由IhBN(002)v/(IhBN(002)v+IhBN(002)h)所示的压缩型氮化硼取向值，大于所述立方晶取向值，
在所述氮化硼烧结体的表面的至少一部分具有涂层。
2.根据权利要求1所述的刀片，其中，所述立方晶取向值为0.55以上。
3.根据权利要求1或2所述的刀片，其中，所述压缩型氮化硼取向值为0.8以上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的刀片，其中，所述氮化硼烧结体含有纤维锌矿型氮化硼。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的刀片，其中，所述截面中的所述立方晶氮化硼的平均粒径为200nm以下。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的刀片，其中，所述涂层的厚度为0.1μm以上且5.0μm以下。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的刀片，其中，所述涂层具有层叠的多个层，与所述氮化硼烧结体相接的所述涂层由金属形成。
8.根据权利要求7所述的刀片，其中，所述金属由Ti、Zr、V、Cr、Ta、Nb、Hf、Al的单质以外的金属构成。
9.根据权利要求8所述的刀片，其中，所述金属含有Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si、Y之中至少一种以上的元素。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的刀片，其中，所述涂层的至少一部分，层叠有每一层的厚度为10nm以上且50nm以下的多个层。
11.一种切削刀具，其具备：具有从第1端延伸到第2端的长度，并在所述第1端侧具有卡槽的刀柄；
位于所述卡槽的权利要求1～10中任一项所述的刀片。
CN202180082847.7A 2020-12-25 2021-12-07 刀片和切削刀具 Pending CN116568435A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-218019 2020-12-25
JP2020218019 2020-12-25
PCT/JP2021/044996 WO2022138146A1 (ja) 2020-12-25 2021-12-07 インサートおよび切削工具

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116568435A true CN116568435A (zh) 2023-08-08

Family

ID=82159669

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180082847.7A Pending CN116568435A (zh) 2020-12-25 2021-12-07 刀片和切削刀具

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240017331A1 (zh)
JP (1) JPWO2022138146A1 (zh)
CN (1) CN116568435A (zh)
DE (1) DE112021006675T5 (zh)
WO (1) WO2022138146A1 (zh)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5618509A (en) * 1993-07-09 1997-04-08 Showa Denko K.K. Method for producing cubic boron nitride
JPH10158065A (ja) * 1996-11-28 1998-06-16 Sumitomo Electric Ind Ltd 立方晶窒化ホウ素焼結体およびその製造方法
EP1373163B1 (en) * 2001-03-27 2006-06-07 Showa Denko K.K. Method for producing cubic boron nitride
US20090130434A1 (en) * 2006-03-28 2009-05-21 Kyocera Corporation Surface Coated Tool
SE533883C2 (sv) * 2009-06-01 2011-02-22 Seco Tools Ab Nanolaminerat belagt skärverktyg
JP5929655B2 (ja) 2012-09-11 2016-06-08 住友電気工業株式会社 立方晶窒化ホウ素複合多結晶体およびその製造方法、切削工具、ならびに耐摩工具
JP6447205B2 (ja) * 2015-02-09 2019-01-09 住友電気工業株式会社 立方晶窒化ホウ素多結晶体、切削工具、耐摩工具、研削工具、および立方晶窒化ホウ素多結晶体の製造方法
JP6720816B2 (ja) * 2016-10-06 2020-07-08 住友電気工業株式会社 窒化ホウ素多結晶体の製造方法、窒化ホウ素多結晶体、切削工具、耐摩工具および研削工具
JP6744014B2 (ja) * 2018-06-18 2020-08-19 住友電工ハードメタル株式会社 立方晶窒化硼素多結晶体及びその製造方法
US20220259109A1 (en) * 2019-06-27 2022-08-18 Kyocera Corporation Insert and cutting tool

Also Published As

Publication number Publication date
US20240017331A1 (en) 2024-01-18
WO2022138146A1 (ja) 2022-06-30
DE112021006675T5 (de) 2023-10-12
JPWO2022138146A1 (zh) 2022-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3866305B2 (ja) 工具用複合高硬度材料
KR100187614B1 (ko) 절삭용 소결체 인서트 및 그 제조 방법
JP4927559B2 (ja) 立方晶窒化硼素質焼結体およびそれを用いた切削工具
WO2010010648A1 (ja) 切削インサート及び切削工具
JP3743984B2 (ja) 工具用複合高硬度材料
JP2002144111A (ja) 表面被覆窒化硼素焼結体工具
CN111867758B (zh) 涂层刀具和具备它的切削刀具
CN114007785B (zh) 切削刀片和切削刀具
CN116568435A (zh) 刀片和切削刀具
JP2002346811A (ja) 被覆焼結体工具
JP4191663B2 (ja) 工具用複合高硬度材料
WO2022138401A1 (ja) インサートおよび切削工具
JP7507887B2 (ja) 被覆工具および切削工具
WO2023032582A1 (ja) 被覆工具および切削工具
WO2024005058A1 (ja) インサートおよび切削工具
WO2022163719A1 (ja) 被覆工具および切削工具
WO2022138400A1 (ja) 被覆工具および切削工具
WO2022004527A1 (ja) インサートおよび切削工具
CN112439935B (zh) 被覆切削工具
JP3729463B2 (ja) フライス切削用強靭性超硬合金および被覆超硬合金
WO2022163718A1 (ja) 被覆工具および切削工具
JPH0873289A (ja) 工具用複合高硬度材料
JPH07232980A (ja) 被覆複合焼結体
WO2024018889A1 (ja) 被覆工具および切削工具
CN110769957B (zh) 涂层刀具、切削刀具和切削加工物的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination