JP5594568B2 - 立方晶窒化ホウ素基超高圧焼結材料製切削工具及び表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具 - Google Patents
立方晶窒化ホウ素基超高圧焼結材料製切削工具及び表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5594568B2 JP5594568B2 JP2010052915A JP2010052915A JP5594568B2 JP 5594568 B2 JP5594568 B2 JP 5594568B2 JP 2010052915 A JP2010052915 A JP 2010052915A JP 2010052915 A JP2010052915 A JP 2010052915A JP 5594568 B2 JP5594568 B2 JP 5594568B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- boron nitride
- cubic boron
- sintered material
- cbn
- high pressure
- 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.)
- Active
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 66
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 title claims description 41
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 title claims description 37
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 37
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 60
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 45
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 40
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 16
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 16
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 8
- 229910010038 TiAl Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 7
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 6
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 6
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 229910010037 TiAlN Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000007888 film coating Substances 0.000 description 3
- 238000009501 film coating Methods 0.000 description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 3
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010048744 Fear of falling Diseases 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000004453 electron probe microanalysis Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
例えば、特許文献1に示すように、高硬度鋼の切削加工において、耐摩耗性の向上を図るため、cBN工具の表面に、TiAlN等のTiベースの硬質膜を物理蒸着で蒸着形成した被覆cBN工具が知られているが、この被覆cBN工具によれば、逃げ面摩耗の抑制に効果はみられるものの、すくい面に発生するクレータ摩耗の抑制効果は十分とはいえなかった。
また、クレータ摩耗の抑制を図るための切削工具としては、例えば、特許文献2に示すように、超硬合金からなる工具基体の表面に酸化アルミニウム(以下、Al2O3で示す)を化学蒸着で形成した被覆超硬工具が知られている。
そこで、本発明は、耐クレータ摩耗性にすぐれ、刃先強度の低下がなく耐チッピング性にすぐれたcBN工具を提供するとともに、cBN工具に対して硬質膜を蒸着形成した場合にも、ろう付け部からの刃先の脱落の恐れがなく、しかも、耐クレータ摩耗性、耐チッピング性にすぐれた被覆cBN工具を提供することを目的とする。
つまり、cBN焼結材の構成成分であるcBN粒子として、予め微小膜厚のAl2O3膜をコーティングしたcBN粒子を用いることにより、蒸着時の高温による刃先の脱落が生じる恐れのあるAl2O3硬質膜の蒸着形成を行わなくとも、耐クレータ摩耗性にすぐれたcBN工具が得られることを見出したのである。
「(1) 立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料からなる工具基体を超硬合金母材にろう付け接合した立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具において、
上記立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料は、酸化アルミニウムによってその表面が均一に切れ間なく被覆され、かつ、該酸化アルミニウムの被覆厚さと立方晶窒化ほう素粒子の粒径の比の値は0.00333〜0.13667である立方晶窒化ほう素粒子粉末と、TiC粉末、TiN粉末およびTiCN粉末の内の一種以上と、TiAl3粉末、Al2O3粉末およびWC粉末との焼結材であることを特徴とする立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具。
(2) 立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料からなる工具基体を超硬合金母材にろう付け接合した立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具において、
上記立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料の構成成分である立方晶窒化ほう素粒子の表面は酸化アルミニウムによって均一に切れ間なく被覆され、かつ、該酸化アルミニウムの被覆厚さと立方晶窒化ほう素粒子の粒径の比の値は0.00333〜0.13667であり、また、上記立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料のその他の構成成分は、TiC、TiNおよびTiCNの内の一種以上と、Al2O3、WC、および、TiまたはAlを含む反応生成物とからなることを特徴とする立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具。
(3) 前記(1)または(2)に記載の立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具の表面に、硬質膜を蒸着形成したことを特徴とする表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具。」
を特徴とするものである。
例えば、ALD法により、cBN粒子表面に微小膜厚のAl2O3膜をコーティングする場合、流動層炉内にcBN粒子を装入し、0.8Torrの減圧下にて、200℃程度に昇温し、Al(CH3)3ガス流入工程、Arガスパージ工程、H2Oガス流入工程、Arガスパージ工程を1サイクルとして、このサイクルを目標層厚になるまで繰り返す(例えば、1時間かけて10nmのAl2O3膜を成膜する)ことにより、Al 2 O 3 の被覆厚さと立方晶窒化ほう素粒子の粒径の比の値が0.00333〜0.13667であるAl2O3膜をcBN粒子表面に形成することができる。
ここで、上記cBN粒子表面にコーティングされたAl2O3膜に切れ間があると、すくい面表面にcBNが直接露出する可能性が高くなるため、Al2O3膜は均一に切れ間なくcBN粒子表面をコーティングする程度の平均被覆厚さを有する必要があるが、Al2O3膜の平均被覆厚さがcBN粒子の平均直径の1/2を超えるようになると、刃先エッジに存在するAl2O3がcBN粒子より先に摩滅するためcBN粒子の脱落が顕著になり、刃先のシャープさを維持できなくなることから、Al2O3膜の平均被覆厚さは、cBN粒子の平均直径の1/2以下と定める。本発明では、実施例に基づき、Al 2 O 3 の被覆厚さと立方晶窒化ほう素粒子の粒径の比の値が0.00333〜0.13667となるようにAl 2 O 3 膜の平均被覆厚さを定めた。
cBN粒子表面のAl2O3膜の被覆の均一性については、TEM(透過型電子顕微鏡)観察を行うことによって確認することができる。
本発明cBN工具は、少なくともそのすくい面に、Al2O3膜の露出はあっても、cBN粒子が露出することはないので、耐クレータ摩耗性にすぐれ、さらに、刃先強度の低下が少ないことから耐チッピング性にすぐれるという性能を備える。
なお、硬質膜の種類は上記のものに限定されるわけではなく、他のいかなる硬質膜でも構わない。
平均粒径3μmのcBN粒子を基材とし、これに、表1に示される条件のALD(Atomic Layer Deposition)法により、表1に示される膜厚のAl2O3膜を均一にかつ切れ間なく形成する。
なお、上記で得られた微小膜厚のAl2O3膜でコーティングされたcBN粒子粉末について、TEM(透過型電子顕微鏡)を用いて観察したところ、cBN粒子表面に表1に示される(Al2O3コーティング膜厚)/(cBN粒径)の値が0.00333〜0.13667であるAl2O3膜が均一にかつ切れ間なくコーティングされていることが確認された。
なお、本発明cBN工具1〜10のcBN焼結材について、ワイヤーカットで切断した後、イオン研磨を用いて表面を平滑化し、その断面をSEM(走査型電子顕微鏡)とEPMA(電子線マイクロアナライザー)を用いて観察したところ、いずれも、図1の模式図に示すように、cBN粒子表面にAl2O3膜が均一かつ切れ間なくコーティングされ、かつ、(Al 2 O 3 コーティング膜厚)/(cBN粒径)の値が0.00333〜0.13667であることが確認された。
切削加工試験の測定結果を表4に示した。
《切削条件1》
被削材:JIS・SKD11の丸棒(硬さ:HRC60)、
切削速度: 150 m/min、
送り: 0.15 mm/rev、
切込み: 0.3 mm、
切削時間: 10 分
の条件での、ダイス鋼の乾式切削加工試験。
なお、クレータ摩耗深さの測定は、レーザー顕微鏡を用いて試験前の刃先直線形状からのへこみ量を測定することにより行った。
Claims (3)
- 立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料からなる工具基体を超硬合金母材にろう付け接合した立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具において、
上記立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料は、酸化アルミニウムによってその表面が均一に切れ間なく被覆され、かつ、該酸化アルミニウムの被覆厚さと立方晶窒化ほう素粒子の粒径の比の値は0.00333〜0.13667である立方晶窒化ほう素粒子粉末と、TiC粉末、TiN粉末およびTiCN粉末の内の一種以上と、TiAl3粉末、Al2O3粉末およびWC粉末との焼結材であることを特徴とする立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具。 - 立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料からなる工具基体を超硬合金母材にろう付け接合した立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具において、
上記立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料の構成成分である立方晶窒化ほう素粒子の表面は酸化アルミニウムによって均一に切れ間なく被覆され、かつ、該酸化アルミニウムの被覆厚さと立方晶窒化ほう素粒子の粒径の比の値は0.00333〜0.13667であり、また、上記立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料のその他の構成成分は、TiC、TiNおよびTiCNの内の一種以上と、Al2O3、WC、および、TiまたはAlを含む反応生成物とからなることを特徴とする立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具。 - 前記請求項1または2に記載の立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具の表面に、硬質膜を蒸着形成したことを特徴とする表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010052915A JP5594568B2 (ja) | 2010-03-10 | 2010-03-10 | 立方晶窒化ホウ素基超高圧焼結材料製切削工具及び表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010052915A JP5594568B2 (ja) | 2010-03-10 | 2010-03-10 | 立方晶窒化ホウ素基超高圧焼結材料製切削工具及び表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011183524A JP2011183524A (ja) | 2011-09-22 |
JP5594568B2 true JP5594568B2 (ja) | 2014-09-24 |
Family
ID=44790411
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010052915A Active JP5594568B2 (ja) | 2010-03-10 | 2010-03-10 | 立方晶窒化ホウ素基超高圧焼結材料製切削工具及び表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5594568B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5126702B1 (ja) * | 2011-09-12 | 2013-01-23 | 三菱マテリアル株式会社 | 立方晶窒化ほう素基焼結材料製切削工具 |
JP5305056B1 (ja) * | 2012-05-16 | 2013-10-02 | 三菱マテリアル株式会社 | 立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具 |
JP5988164B2 (ja) * | 2013-01-31 | 2016-09-07 | 三菱マテリアル株式会社 | 立方晶窒化ほう素基焼結材料製切削工具 |
JP6198142B2 (ja) * | 2014-03-26 | 2017-09-20 | 三菱マテリアル株式会社 | 立方晶窒化ホウ素基超高圧焼結材料製切削工具 |
GB201503976D0 (en) * | 2015-03-09 | 2015-04-22 | Element Six Abrasives Sa | Polycrystalline abrasive constructions |
WO2024142470A1 (ja) * | 2022-12-27 | 2024-07-04 | 株式会社村田製作所 | カット刃及びカット刃の製造方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0724606A (ja) * | 1993-07-06 | 1995-01-27 | Mitsubishi Materials Corp | 耐欠損性のすぐれた表面複合立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具 |
JP3948632B2 (ja) * | 1993-08-12 | 2007-07-25 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 被覆高圧型窒化硼素焼結体及びその製造法 |
JP4560604B2 (ja) * | 2000-01-25 | 2010-10-13 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 立方晶窒化硼素基焼結材及びその製造方法 |
JP2003236708A (ja) * | 2001-12-11 | 2003-08-26 | Mitsubishi Materials Corp | 耐チッピング性のすぐれた立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削チップ |
-
2010
- 2010-03-10 JP JP2010052915A patent/JP5594568B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011183524A (ja) | 2011-09-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5305056B1 (ja) | 立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具 | |
JP6634647B2 (ja) | 耐チッピング性、耐摩耗性にすぐれた表面被覆切削工具 | |
JP5614460B2 (ja) | cBN焼結体工具および被覆cBN焼結体工具 | |
JP6343888B2 (ja) | 耐欠損性にすぐれた立方晶窒化硼素焼結体切削工具 | |
JP5652113B2 (ja) | 耐熱合金の切削加工で優れた耐欠損性を発揮するwc基超硬合金製切削工具および表面被覆wc基超硬合金製切削工具 | |
JP2019031742A (ja) | サーメット、切削工具、及びサーメットの製造方法 | |
JP5594568B2 (ja) | 立方晶窒化ホウ素基超高圧焼結材料製切削工具及び表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具 | |
JP5559575B2 (ja) | サーメットおよび被覆サーメット | |
JP2011212832A (ja) | 立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具 | |
JP5402507B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
WO2016084939A1 (ja) | 耐チッピング性、耐摩耗性にすぐれた表面被覆切削工具 | |
JP2011235410A (ja) | 耐熱合金の切削加工で優れた耐欠損性を発揮するwc基超硬合金製切削工具および表面被覆wc基超硬合金製切削工具 | |
JP4807575B2 (ja) | 高硬度鋼の高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具 | |
JP6843096B2 (ja) | 立方晶窒化硼素焼結体、及び、立方晶窒化硼素焼結体を有する工具 | |
JP2011156645A (ja) | 耐熱塑性変形性にすぐれる表面被覆wc基超硬合金製切削工具 | |
JP6098882B2 (ja) | 耐欠損性にすぐれた立方晶窒化硼素焼結体切削工具 | |
JP5407487B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP7170964B2 (ja) | 超硬合金及び被覆超硬合金 | |
JP2020132972A (ja) | 超硬合金および切削工具 | |
JP5321360B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP4883471B2 (ja) | 高硬度鋼の重切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具 | |
JP2020132971A (ja) | 超硬合金および切削工具 | |
JP7170965B2 (ja) | 超硬合金及び被覆超硬合金 | |
JP5945162B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP4770284B2 (ja) | 高硬度鋼の高速断続切削加工ですぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削チップ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120927 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131128 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140107 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140224 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140424 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140711 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140724 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5594568 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |