JP7047503B2 - A tool having a cubic boron nitride sintered body and a cubic boron nitride sintered body. - Google Patents
A tool having a cubic boron nitride sintered body and a cubic boron nitride sintered body. Download PDFInfo
- Publication number
- JP7047503B2 JP7047503B2 JP2018047751A JP2018047751A JP7047503B2 JP 7047503 B2 JP7047503 B2 JP 7047503B2 JP 2018047751 A JP2018047751 A JP 2018047751A JP 2018047751 A JP2018047751 A JP 2018047751A JP 7047503 B2 JP7047503 B2 JP 7047503B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sintered body
- boron nitride
- cubic boron
- compound
- cbn
- 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
Images
Description
本発明は、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に関する。 The present invention relates to a cubic boron nitride sintered body and a tool having a cubic boron nitride sintered body.
工具に使用される立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）焼結体は、立方晶窒化硼素と結合相を含む。一般的に、結合相の材料の一部には、Ａｌが使用される。結合相の材料にＡｌが使用されると、Ａｌが酸化することによって原料粉の表面に吸着している酸素が除去されるため、焼結反応を促進することができる。 The cubic boron nitride (cBN) sintered body used in the tool contains a cubic boron nitride and a bonded phase. Generally, Al is used as a part of the material of the bonding phase. When Al is used as the material of the bonded phase, oxygen adsorbed on the surface of the raw material powder is removed by oxidizing Al, so that the sintering reaction can be promoted.
従来のｃＢＮ焼結体は、結合相の材料として、Ｔｉ化合物およびＡｌ化合物を含む材料を用いていた。そのため、従来のｃＢＮ焼結体の焼結過程では、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、及びＴｉＢ２が反応により生成していた。 In the conventional cBN sintered body, a material containing a Ti compound and an Al compound was used as the material of the bonded phase. Therefore, in the sintering process of the conventional cBN sintered body, Al 2 O 3 , Al N, and TiB 2 were generated by the reaction.
また、従来のｃＢＮ焼結体では、ｃＢＮ粒子の周囲にＴｉＢ２の層が生成していた。このため、結合相全体に含まれるＴｉの比率よりも、ｃＢＮ粒子の周囲に存在するＴｉの比率が大きくなっており、結合相の均一性が阻害されていた。 Further, in the conventional cBN sintered body, a layer of TiB 2 is formed around the cBN particles. Therefore, the ratio of Ti present around the cBN particles is larger than the ratio of Ti contained in the entire bound phase, and the uniformity of the bound phase is impaired.
例えば、特許文献１には、立方晶窒化硼素粒子と結合相とを含む立方晶窒化硼素焼結体を少なくとも刃先に有する工具が開示されている。特許文献１に開示された工具において、立方晶窒化硼素焼結体は、立方晶窒化硼素粒子を４０～７０体積％含む。結合相は、第１成分と第２成分とを含む。第１成分は、ＴｉＣであり、第２成分は、ＴｉＢ２およびＡｌＢ２のいずれか一方または両方である。第１成分の（２００）面のＸ線回折強度をＩ１、第２成分の（１０１）面のＸ線回折強度をＩ２としたとき、Ｉ１は、立方晶窒化硼素焼結体において立方晶窒化硼素粒子を除く全成分のＸ線回折強度中最大であり、かつ０．０１≦Ｉ２／Ｉ１≦０．１を満たす。 For example, Patent Document 1 discloses a tool having at least a cubic boron nitride sintered body including cubic boron nitride particles and a bonded phase at the cutting edge. In the tool disclosed in Patent Document 1, the cubic boron nitride sintered body contains 40 to 70% by volume of cubic boron nitride particles. The bound phase comprises a first component and a second component. The first component is TiC and the second component is either or both of TiB 2 and AlB 2 . When the X-ray diffraction intensity of the (200) plane of the first component is I 1 and the X-ray diffraction intensity of the (101) plane of the second component is I 2 , I 1 is cubic in the cubic boron nitride sintered body. It is the highest among the X-ray diffraction intensities of all the components except the boron crystallized boron particles, and satisfies 0.01 ≤ I 2 / I 1 ≤ 0.1.
従来のｃＢＮ焼結体を用いた工具は、熱伝導率に劣るＡｌ２Ｏ３および機械的強度に劣るＡｌＮを過剰に含むため、耐欠損性が不十分であった。また、鉄との耐反応性に劣るＴｉＢ２を過剰に含むため、耐摩耗性が不十分であった。 Tools using conventional cBN sintered bodies have insufficient chipping resistance because they contain an excess of Al2O3 , which is inferior in thermal conductivity, and AlN, which is inferior in mechanical strength. In addition, the wear resistance was insufficient because TiB 2 , which is inferior in reactivity with iron, was excessively contained.
また、従来のｃＢＮ焼結体を用いた工具は、ｃＢＮ粒子の周囲にＴｉ比率の大きい領域が存在しており、この領域が結合相の均一性を阻害していた。 Further, in the conventional tool using the cBN sintered body, a region having a large Ti ratio exists around the cBN particles, and this region hinders the uniformity of the bonded phase.
さらに、従来のｃＢＮ焼結体を用いた工具は、結合相の材料に鉄との耐反応性に劣る炭化チタン（ＴｉＣ）や炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）を使用する場合があり、耐摩耗性が不十分であった。 Further, a tool using a conventional cBN sintered body may use titanium carbide (TiC) or titanium carbonitride (TiCN), which is inferior in reactivity with iron, as the material of the bonded phase, and the wear resistance is high. It was inadequate.
例えば、特許文献１に開示された立方晶窒化硼素焼結体は、結合相中にＴｉＣを多く含むため、鉄との耐反応性に劣り、耐摩耗性が不十分であった。また、ｃＢＮ粒子の周囲に存在するＴｉＢ２の割合が高いため、耐摩耗性が不十分であった。 For example, the cubic boron nitride sintered body disclosed in Patent Document 1 contains a large amount of TiC in the bonded phase, and therefore has poor reactivity with iron and insufficient wear resistance. Moreover, since the proportion of TiB 2 present around the cBN particles is high, the wear resistance is insufficient.
したがって、従来のｃＢＮ焼結体を用いた工具は、反応摩耗の進行によって工具に欠損が生じることがあり、工具寿命が短いという問題があった。 Therefore, the conventional tool using the cBN sintered body has a problem that the tool may be chipped due to the progress of reaction wear and the tool life is short.
本発明は、耐摩耗性及び耐欠損性を向上させることにより、工具寿命を長くすることのできる立方晶窒化硼素焼結体および立方晶窒化硼素焼結体を有する工具を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a tool having a cubic boron nitride sintered body and a cubic boron nitride sintered body capable of prolonging the tool life by improving wear resistance and fracture resistance. do.
本発明の要旨は、以下の通りである。
（１）立方晶窒化硼素と結合相とを含む立方晶窒化硼素焼結体であって、
前記立方晶窒化硼素の含有量は、６０体積％以上８０体積％以下であり、
前記結合相の含有量は、２０体積％以上４０体積％以下であり、
前記結合相は、Ａｌ化合物と、Ｔｉ化合物とを含み、
前記Ｔｉ化合物は、Ｔｉの窒化物を主に含み、
前記Ａｌ化合物は、Ａｌの酸化物、窒化物、及び硼化物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物を含み、
前記Ａｌ化合物の含有量は、０体積％を超え５体積％未満であり、
前記立方晶窒化硼素焼結体の断面において、下記式（１）で表される条件を満たす、立方晶窒化硼素焼結体。
０．８０≦Ａ／Ｂ≦１．２０ ・・・（１）
（式（１）中、Ａは、前記立方晶窒化硼素と前記結合相との界面の長さに対する、前記立方晶窒化硼素と前記Ａｌ化合物との界面の長さの割合を表す。Ｂは、前記結合相の含有量に対する、前記Ａｌ化合物の含有量の割合を表す。）
The gist of the present invention is as follows.
(1) A cubic boron nitride sintered body containing a cubic boron nitride and a bonded phase.
The content of the cubic boron nitride is 60% by volume or more and 80% by volume or less.
The content of the bound phase is 20% by volume or more and 40% by volume or less.
The bonded phase contains an Al compound and a Ti compound.
The Ti compound mainly contains a nitride of Ti,
The Al compound contains at least one compound selected from the group consisting of oxides, nitrides, and borides of Al.
The content of the Al compound is more than 0% by volume and less than 5% by volume.
A cubic boron nitride sintered body that satisfies the condition represented by the following formula (1) in the cross section of the cubic boron nitride sintered body.
0.80 ≤ A / B ≤ 1.20 ... (1)
(In the formula (1), A represents the ratio of the length of the interface between the cubic boron nitride and the Al compound to the length of the interface between the cubic boron nitride and the bonded phase. It represents the ratio of the content of the Al compound to the content of the bound phase.)
（２）前記Ａｌ化合物の含有量は、１体積％以上４体積％以下である、（１）に記載の立方晶窒化硼素焼結体。 (2) The cubic boron nitride sintered body according to (1), wherein the content of the Al compound is 1% by volume or more and 4% by volume or less.
（３）前記Ａｌ化合物は、Ａｌ２Ｏ３を含む、（１）または（２）に記載の立方晶窒化硼素焼結体。 (3) The cubic boron nitride sintered body according to (1) or (2), wherein the Al compound contains Al 2 O 3 .
（４）前記Ｔｉ化合物は、Ｔｉの硼化物をさらに含む、（１）から（３）のうちいずれかに記載の立方晶窒化硼素焼結体。 (4) The cubic boron nitride sintered body according to any one of (1) to (3), wherein the Ti compound further contains a Boride of Ti.
（５）前記Ｔｉの硼化物は、ＴｉＢ２であり、
前記立方晶窒化硼素の（２００）面のＸ線回折強度をＩｃＢＮ（２００）、前記ＴｉＢ２ の（１００）面のＸ線回折強度をＩＴｉＢ２（１００）としたとき、ＩＴｉＢ２（１００）／ＩｃＢＮ（２００）≦０．２０である、（４）に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
(5) The Boride of Ti is TiB 2 .
When the X-ray diffraction intensity of the (200) plane of the cubic boron nitride is I cBN (200) and the X-ray diffraction intensity of the (100) plane of the TiB 2 is I TiB2 (100) , it is I TiB2 (100). / I cBN (200) ≤ 0.20, the cubic boron nitride sintered body according to (4).
（６）前記Ｔｉ化合物は、Ｔｉの炭化物とＴｉの炭窒化物を含まない、（１）から（５）のうちいずれかに記載の立方晶窒化硼素焼結体。 (6) The cubic boron nitride sintered body according to any one of (1) to (5), wherein the Ti compound does not contain a carbide of Ti and a carbonitride of Ti.
（７）前記Ａｌ化合物は、ＡｌＮを含み、
前記立方晶窒化硼素の（２００）面のＸ線回折強度をＩｃＢＮ（２００）、前記ＡｌＮの（１００）面のＸ線回折強度をＩＡｌＮ（１００）としたとき、ＩＡｌＮ（１００）／ＩｃＢＮ（２００）≦０．２０を満たす、（１）から（６）のうちいずれかに記載の立方晶窒化硼素焼結体。
(7) The Al compound contains AlN and contains AlN.
When the X-ray diffraction intensity of the (200) plane of the cubic boron nitride is I cBN (200) and the X-ray diffraction intensity of the (100) plane of the AlN is I AlN (100) , I AlN (100) /. I cBN (200) The cubic boron nitride sintered body according to any one of (1) to (6), which satisfies ≤0.20.
（８）前記立方晶窒化硼素焼結体の上に形成された被覆層を備える、（１）から（７）のうちいずれかに記載の立方晶窒化硼素焼結体。 (8) The cubic boron nitride sintered body according to any one of (1) to (7), comprising a coating layer formed on the cubic boron nitride sintered body.
（９）前記被覆層が、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、ＡｌおよびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｃ、Ｎ、ＯおよびＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とからなる、（８）に記載の立方晶窒化硼素焼結体。 (9) The coating layer is composed of at least one element selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Al and Si, and C, N, O and B. The cubic boron nitride sintered body according to (8), which comprises at least one element selected from the group.
（１０）前記被覆層が、単層、または、２層以上を含む積層構造を有する、（８）または（９）に記載の立方晶窒化硼素焼結体。 (10) The cubic boron nitride sintered body according to (8) or (9), wherein the coating layer has a single layer or a laminated structure including two or more layers.
（１１）前記被覆層全体の平均厚さが、１．０μｍ以上５．０μｍ以下である、（８）から（１０）のうちいずれかに記載の立方晶窒化硼素焼結体。 (11) The cubic boron nitride sintered body according to any one of (8) to (10), wherein the average thickness of the entire coating layer is 1.0 μm or more and 5.0 μm or less.
（１２）（１）から（１１）のうちいずれかに記載の立方晶窒化硼素焼結体を有する工具。 (12) A tool having the cubic boron nitride sintered body according to any one of (1) to (11).
本発明によれば、耐摩耗性及び耐欠損性を向上させることにより、工具寿命を長くすることのできる立方晶窒化硼素焼結体および立方晶窒化硼素焼結体を有する工具を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a tool having a cubic boron nitride sintered body and a cubic boron nitride sintered body capable of prolonging the tool life by improving wear resistance and fracture resistance. can.
以下、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、立方晶窒化硼素と結合相とを含む。立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）の含有量は、６０体積％以上８０体積％以下である。結合相の含有量は、２０体積％以上４０体積％以下である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
The cubic boron nitride sintered body of the present embodiment contains a cubic boron nitride and a bonded phase. The content of cubic boron nitride (cBN) is 60% by volume or more and 80% by volume or less. The content of the bound phase is 20% by volume or more and 40% by volume or less.
ｃＢＮの含有量が６０体積％未満の場合、結合相の割合が高くなるため、ｃＢＮ焼結体の機械的強度が低下し、ｃＢＮ焼結体を用いた工具の耐欠損性が低くなる。一方、ｃＢＮの含有量が８０体積％を超える場合、鉄との耐反応性に劣るｃＢＮの割合が高くなるため、ｃＢＮ焼結体の耐摩耗性が低くなる。なお、ｃＢＮおよび結合相の含有量（体積％）は、ｃＢＮ焼結体の任意の断面をＳＥＭで撮影し、撮影したＳＥＭ写真を市販の画像解析ソフトで解析することで求めることができる。 When the content of cBN is less than 60% by volume, the ratio of the bonded phase is high, so that the mechanical strength of the cBN sintered body is lowered and the fracture resistance of the tool using the cBN sintered body is lowered. On the other hand, when the content of cBN exceeds 80% by volume, the proportion of cBN which is inferior in reactivity with iron is high, so that the wear resistance of the cBN sintered body is low. The content (% by volume) of cBN and the bonded phase can be obtained by taking an arbitrary cross section of the cBN sintered body with an SEM and analyzing the taken SEM photograph with commercially available image analysis software.
ｃＢＮの平均粒径は、１．５μｍ以上４．５μｍ以下であることが好ましい。ｃＢＮの平均粒径が１．５μｍ未満であると、熱伝導率が低下することにより、ｃＢＮ焼結体の耐欠損性が低下する場合がある。ｃＢＮの平均粒径が４．５μｍを超えると、結合相の幅が厚くなり、ｃＢＮ焼結体の耐欠損性が低下する場合がある。ｃＢＮの平均粒径は、２．０μｍ以上４．０μｍ以下であるとさらに好ましい。 The average particle size of cBN is preferably 1.5 μm or more and 4.5 μm or less. If the average particle size of cBN is less than 1.5 μm, the thermal conductivity may decrease and the fracture resistance of the cBN sintered body may decrease. When the average particle size of cBN exceeds 4.5 μm, the width of the bonded phase becomes thick and the fracture resistance of the cBN sintered body may decrease. The average particle size of cBN is more preferably 2.0 μm or more and 4.0 μm or less.
本実施形態のｃＢＮ焼結体において、結合相は、Ｔｉ化合物と、Ａｌ化合物とを含む。
Ｔｉ化合物は、Ｔｉの窒化物を主に含む。ここでいう「主に含む」とは、Ｔｉ化合物の全部または大部分がＴｉの窒化物であることを意味する。より具体的には、Ｔｉ化合物の（２００）面のＸ線回折におけるピーク位置（２θ）が４２．４°以上４２．８°以下の場合は、Ｔｉ化合物が主にＴｉの窒化物を含むといえる。Ｔｉ化合物の（２００）面のＸ線回折において４１．７°以上４２．８°以下の範囲に複数のピークを確認することができる場合は、４２．４°以上４２．８°以下の範囲に最高のピークが存在する場合に、Ｔｉ化合物が主にＴｉの窒化物を含むといえる。
また、Ｔｉ化合物は、Ｔｉの炭化物及びＴｉの炭窒化物を含まないことが好ましい。
In the cBN sintered body of the present embodiment, the bonded phase contains a Ti compound and an Al compound.
The Ti compound mainly contains a nitride of Ti. The term "mainly contained" as used herein means that all or most of the Ti compound is a nitride of Ti. More specifically, when the peak position (2θ) in the X-ray diffraction of the (200) plane of the Ti compound is 42.4 ° or more and 42.8 ° or less, the Ti compound mainly contains the nitride of Ti. I can say. If multiple peaks can be confirmed in the range of 41.7 ° or more and 42.8 ° or less in the X-ray diffraction of the (200) plane of the Ti compound, the range should be 42.4 ° or more and 42.8 ° or less. It can be said that the Ti compound mainly contains the nitride of Ti when the highest peak is present.
Further, it is preferable that the Ti compound does not contain a carbide of Ti and a carbonitride of Ti.
Ａｌ化合物は、Ａｌの酸化物、窒化物、及び硼化物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物を含む。Ａｌ化合物の含有量は、ｃＢＮ焼結体全体に対して、０体積％を超え５体積％未満である。なお、Ａｌ化合物の含有量（体積％）は、ｃＢＮ焼結体の任意の断面をＳＥＭで撮影し、撮影したＳＥＭ写真を市販の画像解析ソフトで解析することで求めることができる。 The Al compound contains at least one compound selected from the group consisting of oxides, nitrides, and borides of Al. The content of the Al compound is more than 0% by volume and less than 5% by volume with respect to the entire cBN sintered body. The content (% by volume) of the Al compound can be obtained by taking an arbitrary cross section of the cBN sintered body with an SEM and analyzing the taken SEM photograph with commercially available image analysis software.
結合相の材料にＡｌが含まれていると、Ａｌが酸化することによって原料粉（ｃＢＮ及びＴｉの窒化物を含む粉末）の表面に吸着している酸素が除去されるため、焼結反応が促進される。しかし、結合相の材料に含まれるＡｌが多すぎると、余剰のＡｌが窒素と反応してＡｌＮが生成する。そして、ＡｌＮの窒素源はＢＮおよびＴｉＮであるため、Ｎを奪われたＴｉとＢが反応してＴｉＢ２が生成する。つまり、反応の順番としては、まず結合相内に不可避的に存在する酸素量に応じてＡｌ２Ｏ３が生成する。次に、余剰のＡｌが窒素と反応して、ＡｌＮが生成する。ＡｌＮが生成する際にＮを奪われたＴｉとＢが反応して、ＴｉＢ２が生成する。 When Al is contained in the material of the bonded phase, oxygen adsorbed on the surface of the raw material powder (powder containing cBN and Ti nitride) is removed by the oxidation of Al, so that the sintering reaction occurs. Be promoted. However, if the amount of Al contained in the material of the bonded phase is too large, the excess Al reacts with nitrogen to form AlN. Since the nitrogen sources of AlN are BN and TiN, Ti and B deprived of N react with each other to generate TiB 2 . That is, as for the order of the reaction, Al 2 O 3 is first generated according to the amount of oxygen inevitably present in the bound phase. Next, the surplus Al reacts with nitrogen to generate AlN. When AlN is produced, Ti and B deprived of N react with each other to generate TiB 2 .
上述した通り、ＡｌＮは機械的強度に劣るため、ｃＢＮ焼結体にＡｌＮが多く含まれると、耐欠損性が低下してしまう。また、ＴｉＢ２は鉄との耐反応性に劣るため、ｃＢＮ焼結体にＴｉＢ２が多く含まれると、耐摩耗性が低下してしまう。 As described above, since AlN is inferior in mechanical strength, if the cBN sintered body contains a large amount of AlN, the fracture resistance is lowered. Further, since TiB 2 is inferior in reactivity with iron, if the cBN sintered body contains a large amount of TiB 2 , the wear resistance is lowered.
本発明者は、上記の知見に基づき、各種の実験を行った。その結果、Ａｌ化合物の含有量が０体積％を超え５体積％未満であると、ｃＢＮ焼結体の耐摩耗性及び耐欠損性が顕著に高まることを発見し、本発明を完成させた。Ａｌ化合物のより好ましい含有量は、１体積％以上４体積％以下である。 The present inventor conducted various experiments based on the above findings. As a result, it was discovered that when the content of the Al compound is more than 0% by volume and less than 5% by volume, the wear resistance and the fracture resistance of the cBN sintered body are remarkably enhanced, and the present invention has been completed. A more preferable content of the Al compound is 1% by volume or more and 4% by volume or less.
ｃＢＮ焼結体にＡｌ化合物が含まれないと、原料粉末の表面に吸着している酸素が除去されないため、焼結反応が促進されない。この場合、ｃＢＮ粒子間の結合力が弱くなるため、ｃＢＮ焼結体の耐欠損性が低くなる。 If the cBN sintered body does not contain the Al compound, the oxygen adsorbed on the surface of the raw material powder is not removed, so that the sintering reaction is not promoted. In this case, since the bonding force between the cBN particles is weakened, the fracture resistance of the cBN sintered body is lowered.
一方、ｃＢＮ焼結体に含まれるＡｌ化合物が５体積％以上になると、熱伝導率に劣るＡｌ２Ｏ３および機械的強度に劣るＡｌＮの含有量が多くなるため、ｃＢＮ焼結体の耐欠損性が低くなる。特に、ｃＢＮ焼結体にＡｌＮが含まれている場合は、Ａｌ化合物の含有量が過剰であると考えられる。 On the other hand, when the Al compound contained in the cBN sintered body is 5% by volume or more, the contents of Al 2 O 3 inferior in thermal conductivity and Al N inferior in mechanical strength increase, so that the cBN sintered body has a defect resistance. The sex becomes low. In particular, when the cBN sintered body contains AlN, it is considered that the content of the Al compound is excessive.
ｃＢＮ焼結体の結合相に含まれるＡｌ化合物の例として、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、硼化アルミニウムなどを挙げることができる。 Examples of the Al compound contained in the bonded phase of the cBN sintered body include Al2O3 , AlN, and aluminum boride.
ｃＢＮ焼結体の結合相に含まれるＴｉ化合物の例として、Ｔｉの窒化物、ＴｉＢ２などを挙げることができる。Ｔｉ化合物は、Ｔｉの窒化物を主に含む。したがって、結合相に含まれるＴｉ化合物の大部分が、Ｔｉの炭化物及びＴｉの炭窒化物と比較して鉄との耐反応性に優れるＴｉの窒化物によって構成されるため、ｃＢＮ焼結体の耐摩耗性を向上させることができる。 Examples of the Ti compound contained in the bonded phase of the cBN sintered body include Ti nitride and TiB 2 . The Ti compound mainly contains a nitride of Ti. Therefore, since most of the Ti compounds contained in the bonded phase are composed of the carbide of Ti and the nitride of Ti which is superior in the reactivity resistance with iron as compared with the carbide of Ti, the cBN sintered body Abrasion resistance can be improved.
本実施形態のｃＢＮ焼結体は、原料粉の表面に吸着している酸素を除去するのに必要最小限のＡｌを含み、余剰のＡｌをほとんど含まない。このため、Ａｌが窒素と反応して結合相中にＡｌＮが生成することを抑制できる。その結果、結合相中にＴｉＢ２が生成することも抑制できる。 The cBN sintered body of the present embodiment contains the minimum amount of Al necessary for removing oxygen adsorbed on the surface of the raw material powder, and contains almost no excess Al. Therefore, it is possible to suppress Al from reacting with nitrogen to form AlN in the bound phase. As a result, it is possible to suppress the formation of TiB 2 in the bound phase.
本実施形態のｃＢＮ焼結体は、結合相に含まれるＡｌ２Ｏ３以外の反応生成物の量が極めて少ないため、結合相の断面組織が均一となっている。具体的には、立方晶窒化硼素焼結体の断面において、下記式（１）で表される条件を満たす。 In the cBN sintered body of the present embodiment, the amount of reaction products other than Al 2 O 3 contained in the bonded phase is extremely small, so that the cross-sectional structure of the bonded phase is uniform. Specifically, the cross section of the cubic boron nitride sintered body satisfies the condition represented by the following formula (1).
０．８０≦Ａ／Ｂ≦１．２０ ・・・（１）
（式（１）中、Ａは、立方晶窒化硼素と結合相との界面の長さに対する、立方晶窒化硼素とＡｌ化合物との界面の長さの割合を表す。Ｂは、結合相の含有量に対する、Ａｌ化合物の含有量の割合を表す。）
0.80 ≤ A / B ≤ 1.20 ... (1)
(In the formula (1), A represents the ratio of the length of the interface between the cubic boron nitride and the Al compound to the length of the interface between the cubic boron nitride and the bonded phase, and B represents the content of the bonded phase. Represents the ratio of the content of the Al compound to the amount.)
式（１）において、Ａは、ｃＢＮ粒子の周囲における、結合相に含まれるＡｌの割合を表している。Ｂは、結合相全体に含まれるＡｌの割合を表している。したがって、Ａ／Ｂは、結合相に含まれるＡｌ化合物及びＴｉ化合物の偏在の指標となる。Ａ／Ｂが１に近いほど、ｃＢＮ粒子周辺の反応生成物層が少なく、結合相の組織が均一であると考えられる。 In formula (1), A represents the proportion of Al contained in the bound phase around the cBN particles. B represents the ratio of Al contained in the entire bonded phase. Therefore, A / B is an index of uneven distribution of Al compound and Ti compound contained in the bonded phase. It is considered that the closer the A / B is to 1, the smaller the reaction product layer around the cBN particles, and the more uniform the structure of the bound phase.
Ａ／Ｂが０．８０よりも小さい場合は、ｃＢＮ粒子の周囲にＴｉ化合物が偏在している。Ａ／Ｂが１．２０よりも大きい場合は、ｃＢＮ粒子の周囲にＡｌ化合物が偏在している。いずれの場合でも、結合相の組織の均一性が阻害されるため、ｃＢＮ焼結体の耐欠損性が低下する。 When A / B is smaller than 0.80, Ti compounds are unevenly distributed around the cBN particles. When A / B is larger than 1.20, the Al compound is unevenly distributed around the cBN particles. In either case, the uniformity of the structure of the bound phase is impaired, so that the defect resistance of the cBN sintered body is lowered.
０．８≦Ａ／Ｂ≦１．２である場合、結合相の組織が均一となるため、ｃＢＮ焼結体の耐欠損性が高くなる。Ａ／Ｂは、より好ましくは０．８０≦Ａ／Ｂ≦１．１０を満たし、さらに好ましくは０．８８≦Ａ／Ｂ≦１．０４を満たす。 When 0.8 ≦ A / B ≦ 1.2, the structure of the bonded phase becomes uniform, so that the fracture resistance of the cBN sintered body becomes high. A / B more preferably satisfies 0.80 ≦ A / B ≦ 1.10, and more preferably 0.88 ≦ A / B ≦ 1.04.
なお、Ａ及びＢの値は、ｃＢＮ焼結体の任意の断面をＳＥＭで撮影し、撮影したＳＥＭ写真を市販の画像解析ソフトを用いて解析することで求めることができる。 The values of A and B can be obtained by taking an arbitrary cross section of the cBN sintered body with an SEM and analyzing the taken SEM photograph using commercially available image analysis software.
本実施形態のｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮの（２００）面のＸ線回折強度をＩｃＢＮ（２００）、ＴｉＢ２の（１００）面のＸ線回折強度をＩＴｉＢ２（１００）としたとき、ＩＴｉＢ２（１００）／ＩｃＢＮ（２００）≦０．２０を満たすことが好ましい。ＩＴｉＢ２（１００）／ＩｃＢＮ（２００）が０．２０を超える場合、鉄との耐反応性に劣るＴｉＢ２の含有量が過剰となるため、ｃＢＮ焼結体の耐摩耗性が低くなり、好ましくない。 In the cBN sintered body of the present embodiment, when the X-ray diffraction intensity of the (200) plane of cBN is I cBN (200) and the X-ray diffraction intensity of the (100) plane of TiB 2 is I TiB2 (100) . It is preferable to satisfy I TiB2 (100) / I cBN (200) ≦ 0.20. When I TiB2 (100) / I cBN (200) exceeds 0.20, the content of TiB2, which is inferior in reactivity with iron, becomes excessive, so that the wear resistance of the cBN sintered body becomes low. Not preferred.
ｃＢＮの（２００）面のＸ線回折強度は、市販のＸ線回折装置を用いて、Ｃｕ－Ｋα線を用いた２θ／θ法により測定することができる。２θの測定範囲は、例えば、５０．１°～５０．８°である。 The X-ray diffraction intensity of the (200) plane of cBN can be measured by the 2θ / θ method using Cu—Kα rays using a commercially available X-ray diffractometer. The measurement range of 2θ is, for example, 50.1 ° to 50.8 °.
ＴｉＢ２の（１００）面のＸ線回折強度は、市販のＸ線回折装置を用いて、Ｃｕ－Ｋα線を用いた２θ／θ法により測定することができる。２θの測定範囲は、例えば、３３．７°～３４．４°である。 The X-ray diffraction intensity of the (100) plane of TiB 2 can be measured by the 2θ / θ method using Cu—Kα rays using a commercially available X-ray diffractometer. The measurement range of 2θ is, for example, 33.7 ° to 34.4 °.
また、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮの（２００）面のＸ線回折強度をＩｃＢＮ（２００）、ＡｌＮの（１００）面のＸ線回折強度をＩＡｌＮ（１００）としたとき、ＩＡｌＮ（１００）／ＩｃＢＮ（２００）≦０．２０を満たすことが好ましい。ＩＡｌＮ（１００）／ＩｃＢＮ（２００）が０．２０を超える場合、ｃＢＮ焼結体に機械的強度に劣るＡｌＮが多く含まれるため、耐欠損性が低下してしまう。 Further, in the cBN sintered body of the present embodiment, when the X-ray diffraction intensity of the (200) plane of cBN is I cBN (200) and the X-ray diffraction intensity of the (100) plane of AlN is I AlN (100) . , I AlN (100) / I cBN (200) ≤ 0.20 is preferably satisfied. When I AlN (100) / I cBN (200) exceeds 0.20, the cBN sintered body contains a large amount of AlN having inferior mechanical strength, so that the fracture resistance is lowered.
ＡｌＮの（１００）面のＸ線回折強度は、市販のＸ線回折装置を用いて、Ｃｕ－Ｋα線を用いた２θ／θ法により測定することができる。２θの測定範囲は、例えば、３２．９°～３３．６°である。 The X-ray diffraction intensity of the (100) plane of AlN can be measured by the 2θ / θ method using Cu—Kα rays using a commercially available X-ray diffractometer. The measurement range of 2θ is, for example, 32.9 ° to 33.6 °.
本実施形態のｃＢＮ焼結体は、不純物を不可避的に含有してもよい。不純物の例としては、原料粉末に含まれるリチウムなどが挙げられる。通常、不可避的不純物の含有量は、ｃＢＮ焼結体全体に対して１質量％以下である。したがって、不可避的不純物が、ｃＢＮ焼結体の特性値に影響を及ぼすことはほとんどない。 The cBN sintered body of the present embodiment may inevitably contain impurities. Examples of impurities include lithium contained in raw material powder. Usually, the content of unavoidable impurities is 1% by mass or less with respect to the entire cBN sintered body. Therefore, unavoidable impurities have little effect on the characteristic values of the cBN sintered body.
ｃＢＮ焼結体の表面に、被覆層が形成されてもよい。被覆層が形成されることによって、ｃＢＮ焼結体の耐摩耗性がさらに向上する。被覆層は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、ＡｌおよびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｃ、Ｎ、ＯおよびＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とを含むことが好ましい。また、被覆層は、単層でもよく、２層以上を含む積層構造を有してもよい。被覆層がこのような構造を有する場合、ｃＢＮ焼結体の耐摩耗性が向上する。 A coating layer may be formed on the surface of the cBN sintered body. By forming the coating layer, the wear resistance of the cBN sintered body is further improved. The coating layer is selected from the group consisting of at least one element selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Al and Si, and the group consisting of C, N, O and B. It is preferable to contain at least one element thereof. Further, the covering layer may be a single layer or may have a laminated structure including two or more layers. When the coating layer has such a structure, the wear resistance of the cBN sintered body is improved.
被覆層を形成する化合物の例として、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＳｉＮ、及び、ＣｒＡｌＮなどを挙げることができる。被覆層は、組成が異なる複数の層を交互に積層した構造を有してもよい。この場合、各層の平均の厚みは、例えば５ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。 Examples of the compound forming the coating layer include TiN, TiC, TiCN, TiAlN, TiSiN, CrAlN and the like. The coating layer may have a structure in which a plurality of layers having different compositions are alternately laminated. In this case, the average thickness of each layer is, for example, 5 nm or more and 500 nm or less.
被覆層全体の平均厚さは、１．０μｍ以上５．０μｍ以下であることが好ましい。被覆層全体の平均厚さが１．０μｍ未満である場合、耐摩耗性が低下する。被覆層全体の平均厚さが５．０μｍを超える場合、耐欠損性が低下する。 The average thickness of the entire coating layer is preferably 1.0 μm or more and 5.0 μm or less. If the average thickness of the entire coating layer is less than 1.0 μm, the wear resistance is lowered. When the average thickness of the entire coating layer exceeds 5.0 μm, the fracture resistance is lowered.
本実施形態のｃＢＮ焼結体は、耐摩耗性及び耐欠損性に優れるため、切削工具や耐摩耗工具として使用されると好ましく、その中でも切削工具として使用されると好ましい。本実施形態のｃＢＮ焼結体は、焼結金属用切削工具や鋳鉄用切削工具として使用されるとさらに好ましい。本実施形態のｃＢＮ焼結体を切削工具や耐摩耗工具として用いた場合、従来よりも工具寿命を延長することができる。 Since the cBN sintered body of the present embodiment is excellent in wear resistance and fracture resistance, it is preferable to use it as a cutting tool or a wear resistant tool, and among them, it is preferable to use it as a cutting tool. The cBN sintered body of the present embodiment is more preferably used as a cutting tool for sintered metal or a cutting tool for cast iron. When the cBN sintered body of the present embodiment is used as a cutting tool or a wear-resistant tool, the tool life can be extended as compared with the conventional case.
本実施形態のｃＢＮ焼結体は、例えば、以下の方法によって製造することができる。
原料粉末として、ｃＢＮ粉末と、Ａｌ粉末と、Ｔｉ化合物粉末とを準備する。準備した原料粉末を混合し、超硬合金製ボールと溶媒とパラフィンとともにボールミル用シリンダーに入れて混合する。混合した原料粉末をＺｒ製の高融点金属カプセル内に充填し、粉末の表面に吸着している水分及び酸素を除去するため、カプセルを開放したまま真空熱処理を行う。次に、カプセルを密封し、カプセルに充填されている原料粉末を高圧で焼結させる。高圧焼結の条件は、例えば、圧力：４．０～６．０ＧＰａ、温度：１２００～１４００℃、焼結時間：１５分以下である。
The cBN sintered body of the present embodiment can be produced, for example, by the following method.
As raw material powder, cBN powder, Al powder, and Ti compound powder are prepared. The prepared raw material powder is mixed, placed in a cylinder for a ball mill together with a cemented carbide ball, a solvent and paraffin, and mixed. The mixed raw material powder is filled in a refractory metal capsule made of Zr, and vacuum heat treatment is performed with the capsule open in order to remove water and oxygen adsorbed on the surface of the powder. Next, the capsule is sealed and the raw material powder filled in the capsule is sintered at high pressure. The conditions for high-pressure sintering are, for example, pressure: 4.0 to 6.0 GPa, temperature: 1200 to 1400 ° C., and sintering time: 15 minutes or less.
また、本実施形態のｃＢＮ焼結体をレーザーカット加工機などにより所定の形状に加工して、ｃＢＮ焼結体を備えた切削工具または耐摩耗工具を製造することができる。 Further, the cBN sintered body of the present embodiment can be processed into a predetermined shape by a laser cutting machine or the like to manufacture a cutting tool or a wear resistant tool provided with the cBN sintered body.
また、本実施形態のｃＢＮ焼結体の表面に、従来から知られているＣＶＤ法またはＰＶＤ法によって被覆層を形成することにより、被覆層を備えたｃＢＮ焼結体を製造することができる。 Further, by forming a coating layer on the surface of the cBN sintered body of the present embodiment by a conventionally known CVD method or PVD method, a cBN sintered body having a coating layer can be manufactured.
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
［原料粉末の調製］
立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）粉末、ＴｉＮ粉末、ＴｉＣ粉末、ＴｉＣＮ粉末、及びＡｌ粉末を、以下の表１に示す比率で混合した。ｃＢＮ粉末の平均粒径は、３．０μｍである。ＴｉＮ、ＴｉＣ、及びＴｉＣＮ粉末の平均粒径は、１．０μｍである。Ａｌ粉末の平均粒径は、０．５μｍである。なお、原料粉末の平均粒径は、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）規格Ｂ３３０に記載のフィッシャー法（Fisher Sub-Sieve Sizer（FSSS））により測定されたものである。
Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail.
[Preparation of raw material powder]
Cubic boron nitride (cBN) powder, TiN powder, TiC powder, TiCN powder, and Al powder were mixed in the ratios shown in Table 1 below. The average particle size of the cBN powder is 3.0 μm. The average particle size of TiN, TiC, and TiCN powder is 1.0 μm. The average particle size of the Al powder is 0.5 μm. The average particle size of the raw material powder was measured by the Fisher Sub-Sieve Sizer (FSSS) described in ASTM Standard B330.
［原料粉末の混合］
原料粉末を、超硬合金製ボールとヘキサン溶媒とパラフィンとともにボールミル用のシリンダーに入れてさらに混合した。ボールミルで混合した原料粉末を、Ｚｒ製の高融点金属カプセル内に充填し、粉末の表面に吸着している水分及び酸素を除去するため、カプセルを開放したまま真空熱処理を行った。
[Mixing of raw material powder]
The raw material powder was placed in a cylinder for a ball mill together with a cemented carbide ball, a hexane solvent and paraffin, and further mixed. The raw material powder mixed by the ball mill was filled in a refractory metal capsule made of Zr, and vacuum heat treatment was performed with the capsule open in order to remove water and oxygen adsorbed on the surface of the powder.
［高圧焼結］
その後、カプセルを密封し、カプセルに充填されている原料粉末を高圧で焼結させた。その際、ｃＢＮ焼結体の結合相中に過剰な反応生成物が含まれないようにするために、高圧焼結を短時間だけ行った。高圧焼結の条件は、表１に記載の通りである。
[High pressure sintering]
Then, the capsule was sealed and the raw material powder filled in the capsule was sintered at high pressure. At that time, high-pressure sintering was performed only for a short time in order to prevent excessive reaction products from being contained in the bonded phase of the cBN sintered body. The conditions for high-pressure sintering are as shown in Table 1.
［ＳＥＭ画像による分析］
高圧焼結によって得られたｃＢＮ焼結体の組成を分析した。具体的には、ｃＢＮ焼結体の断面組織の反射電子像をＳＥＭによって５，０００～２０，０００倍程度で撮影し、撮影した写真の画像解析を行うことによって、ｃＢＮ、Ｔｉ化合物およびＡｌ化合物の含有率（体積％）を求めた。
[Analysis by SEM image]
The composition of the cBN sintered body obtained by high pressure sintering was analyzed. Specifically, a backscattered electron image of the cross-sectional structure of the cBN sintered body is photographed by SEM at a magnification of about 5,000 to 20,000 times, and the photographed photograph is image-analyzed to obtain a cBN, Ti compound and an Al compound. Content rate (% by volume) was determined.
また、ｃＢＮ焼結体の断面組織のＳＥＭ写真を市販の画像解析ソフトを用いて解析することによって、Ａ／Ｂを求めた。ここで、Ａは、ｃＢＮと結合相との界面の長さに対する、ｃＢＮとＡｌ化合物との界面の長さの割合を表す。Ｂは、結合相の含有量に対する、Ａｌ化合物の含有量の割合を表す。 Further, the A / B was obtained by analyzing the SEM photograph of the cross-sectional structure of the cBN sintered body using commercially available image analysis software. Here, A represents the ratio of the length of the interface between the cBN and the Al compound to the length of the interface between the cBN and the bonded phase. B represents the ratio of the content of the Al compound to the content of the bound phase.
図１は、実施例２で得られたｃＢＮ焼結体の断面組織をＳＥＭによって１０、０００倍で撮影した写真である。図１において、黒色の部分が、ｃＢＮである。濃灰色の部分が、Ａｌ化合物である。淡灰色の部分が、Ｔｉ化合物である。各部分の組成は、ＳＥＭに付属するエネルギー分散形Ｘ線分光器（ＥＤＳ）を用いて特定した。 FIG. 1 is a photograph of the cross-sectional structure of the cBN sintered body obtained in Example 2 taken by SEM at a magnification of 10,000. In FIG. 1, the black portion is cBN. The dark gray part is the Al compound. The light gray part is the Ti compound. The composition of each moiety was identified using an energy dispersive X-ray spectrometer (EDS) attached to the SEM.
［Ｘ線回折（ＸＲＤ）による分析］
高圧焼結によって得られたｃＢＮ焼結体の結合相中に含まれる反応生成物をＸＲＤによって分析した。ＡｌＮの生成量は、ｃＢＮの（２００）面とＡｌＮの（１００）面のピーク強度比率ＩＡｌＮ（１００）／ＩｃＢＮ（２００）で評価した。ＴｉＢ２の生成量は、ｃＢＮの（２００）面とＴｉＢ２の（１００）面のピーク強度比率ＩＴｉＢ２（１００）／ＩｃＢＮ（２００）で評価した。
[Analysis by X-ray diffraction (XRD)]
The reaction products contained in the bonded phase of the cBN sintered body obtained by high pressure sintering were analyzed by XRD. The amount of AlN produced was evaluated by the peak intensity ratio I AlN (100) / I cBN (200) between the (200) plane of cBN and the (100) plane of AlN. The amount of TiB 2 produced was evaluated by the peak intensity ratio I TiB2 (100) / I cBN (200) between the (200) plane of cBN and the (100) plane of TiB 2 .
Ｔｉ化合物の種類の同定には（２００）面のピークを使用した。ピーク位置が４１．７°以上４２．１°未満の場合は、Ｔｉ化合物はＴｉＣであると見なした。ピーク位置が４２．１°以上４２．３°以下の場合は、Ｔｉ化合物はＴｉＣＮであると見なした。ピーク位置が４２．４°以上４２．８°以下の場合は、Ｔｉ化合物はＴｉＮであると見なした。 The (200) plane peak was used to identify the type of Ti compound. When the peak position was 41.7 ° or more and less than 42.1 °, the Ti compound was considered to be TiC. When the peak position was 42.1 ° or more and 42.3 ° or less, the Ti compound was considered to be TiCN. When the peak position was 42.4 ° or more and 42.8 ° or less, the Ti compound was considered to be TiN.
ｃＢＮ焼結体の組成及びＳＥＭ及びＸＲＤによる分析結果を、以下の表２に示す。 The composition of the cBN sintered body and the analysis results by SEM and XRD are shown in Table 2 below.
実施例１～９及び比較例１～７で得られたｃＢＮ焼結体を、ＩＳＯ規格ＣＮＧＡ１２０４０８で定められたインサート形状の切削工具に加工した。得られた切削工具を用いて、下記の摩耗試験及び欠損試験を行った。その結果を表３に示す。 The cBN sintered bodies obtained in Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 7 were processed into a cutting tool having an insert shape defined by ISO standard CNGA120408. The following wear test and defect test were performed using the obtained cutting tool. The results are shown in Table 3.
［摩耗試験］
被削材：ＳＣＭ４１５焼入れ鋼、
被削材形状：丸棒、φ８０ｍｍ×２００ｍｍ、
加工方法：外径旋削、
切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ、
送り：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ、
切り込み：０．１５ｍｍ、
クーラント：使用、
評価項目：切削工具が欠損、または逃げ面の摩耗幅が０．１５ｍｍに至ったときを工具寿命とし、工具寿命までの加工時間を測定した。
[Abrasion test]
Work Material: SCM415 Hardened Steel,
Work material shape: Round bar, φ80 mm x 200 mm,
Processing method: outer diameter turning,
Cutting speed: 150m / min,
Feed: 0.15 mm / rev,
Notch: 0.15 mm,
Coolant: use,
Evaluation item: When the cutting tool was defective or the wear width of the flank reached 0.15 mm, the tool life was defined, and the machining time until the tool life was measured.
［欠損試験］
被削材：ＳＣＭ４１５焼入れ鋼、
被削材形状：丸棒（溝入り）、φ８０ｍｍ×２００ｍｍ、
加工方法：外径旋削、
切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ、
送り：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ、
切り込み：０．１５ｍｍ、
クーラント：使用、
評価項目：切削工具が欠損、または逃げ面の摩耗幅が０．１５ｍｍに至ったときを工具寿命とし、工具寿命までの加工時間を測定した。
[Defective test]
Work Material: SCM415 Hardened Steel,
Work material shape: Round bar (grooved), φ80 mm x 200 mm,
Processing method: outer diameter turning,
Cutting speed: 150m / min,
Feed: 0.15 mm / rev,
Notch: 0.15 mm,
Coolant: use,
Evaluation item: When the cutting tool was defective or the wear width of the flank reached 0.15 mm, the tool life was defined, and the machining time until the tool life was measured.
表３に示す結果から分かる通り、実施例１～９のｃＢＮ焼結体は、比較例１～７のｃＢＮ焼結体よりも耐摩耗性及び耐欠損性に優れており、工具寿命が長かった。 As can be seen from the results shown in Table 3, the cBN sintered bodies of Examples 1 to 9 were superior in wear resistance and fracture resistance to the cBN sintered bodies of Comparative Examples 1 to 7, and had a longer tool life. ..
次に、実施例４～７で得られたｃＢＮ焼結体の表面に、アークイオンプレーティング法により、被覆層を形成した。被覆層の組成及び平均厚さは、以下の表４に示す通りである。 Next, a coating layer was formed on the surface of the cBN sintered body obtained in Examples 4 to 7 by the arc ion plating method. The composition and average thickness of the coating layer are as shown in Table 4 below.
被覆層を形成した際の条件は、以下の通りである。
［イオンボンバードメント処理の条件］
基材の温度：５００℃
圧力：２．７ＰａのＡｒガス雰囲気
電圧：－４００Ｖ
電流：４０Ａ
時間：３０分
The conditions when the coating layer is formed are as follows.
[Conditions for ion bombardment treatment]
Base material temperature: 500 ° C
Pressure: 2.7 Pa Ar gas Atmospheric voltage: -400V
Current: 40A
Time: 30 minutes
［被覆層形成条件］
基材の温度：５００℃
圧力：３．０Ｐａの窒素（Ｎ２）ガス雰囲気（窒化物層）、または３．０Ｐａの窒素（Ｎ２）ガスとアセチレンガス（Ｃ２Ｈ２）ガスとの混合ガス雰囲気（炭窒化物層）
電圧：－６０Ｖ
電流：１２０Ａ
[Covering layer formation conditions]
Base material temperature: 500 ° C
Pressure: 3.0 Pa nitrogen (N 2 ) gas atmosphere (nitride layer) or 3.0 Pa nitrogen (N 2 ) gas and acetylene gas (C 2 H 2 ) gas mixed gas atmosphere (carbonitride layer) )
Voltage: -60V
Current: 120A
表面に被覆層が形成された実施例１０～２９のｃＢＮ焼結体を用いて、上記で説明した摩耗試験及び欠損試験を行った。その結果を表４に示す。 The wear test and the defect test described above were performed using the cBN sintered bodies of Examples 10 to 29 having a coating layer formed on the surface. The results are shown in Table 4.
表４に示す結果から分かる通り、その表面に被覆層が形成されたｃＢＮ焼結体（実施例１０～２９）は、被覆層が形成されていないｃＢＮ焼結体（実施例４～７）よりも耐摩耗性及び耐欠損性に優れており、工具寿命が長かった。 As can be seen from the results shown in Table 4, the cBN sintered bodies (Examples 10 to 29) having a coating layer formed on the surface thereof are from the cBN sintered bodies (Examples 4 to 7) having no coating layer formed. Also has excellent wear resistance and chipping resistance, and the tool life was long.
Claims (12)
前記立方晶窒化硼素の含有量は、６０体積％以上８０体積％以下であり、
前記結合相の含有量は、２０体積％以上４０体積％以下であり、
前記結合相は、Ａｌ化合物と、Ｔｉ化合物とを含み、
前記Ｔｉ化合物は、Ｔｉの窒化物を主に含み、
前記Ａｌ化合物は、Ａｌの酸化物、窒化物、及び硼化物からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物を含み、
前記Ａｌ化合物の含有量は、０体積％を超え５体積％未満であり、
前記立方晶窒化硼素焼結体の断面において、下記式（１）で表される条件を満たす、立方晶窒化硼素焼結体。
０．８０≦Ａ／Ｂ≦１．２０ ・・・（１）
（式（１）中、Ａは、前記立方晶窒化硼素と前記結合相との界面の長さに対する、前記立方晶窒化硼素と前記Ａｌ化合物との界面の長さの割合を表す。Ｂは、前記結合相の含有量（体積％）に対する、前記Ａｌ化合物の含有量（体積％）の割合を表す。） A cubic boron nitride sintered body containing a cubic boron nitride and a bonded phase.
The content of the cubic boron nitride is 60% by volume or more and 80% by volume or less.
The content of the bound phase is 20% by volume or more and 40% by volume or less.
The bonded phase contains an Al compound and a Ti compound.
The Ti compound mainly contains a nitride of Ti,
The Al compound contains at least one compound selected from the group consisting of oxides, nitrides, and borides of Al.
The content of the Al compound is more than 0% by volume and less than 5% by volume.
A cubic boron nitride sintered body that satisfies the condition represented by the following formula (1) in the cross section of the cubic boron nitride sintered body.
0.80 ≤ A / B ≤ 1.20 ... (1)
(In the formula (1), A represents the ratio of the length of the interface between the cubic boron nitride and the Al compound to the length of the interface between the cubic boron nitride and the bonded phase. The ratio of the content (% by volume ) of the Al compound to the content (% by volume ) of the bonded phase is shown.)
前記立方晶窒化硼素の（２００）面のＸ線回折強度をＩｃＢＮ（２００）、前記ＴｉＢ２ の（１００）面のＸ線回折強度をＩＴｉＢ２（１００）としたとき、ＩＴｉＢ２（１００）／ＩｃＢＮ（２００）≦０．２０である、請求項４に記載の立方晶窒化硼素焼結体。 The Boride of Ti is TiB 2 and
When the X-ray diffraction intensity of the (200) plane of the cubic boron nitride is I cBN (200) and the X-ray diffraction intensity of the (100) plane of the TiB 2 is I TiB2 (100) , it is I TiB2 (100). / I cBN (200) ≤ 0.20, the cubic boron nitride sintered body according to claim 4.
前記立方晶窒化硼素の（２００）面のＸ線回折強度をＩｃＢＮ（２００）、前記ＡｌＮの（１００）面のＸ線回折強度をＩＡｌＮ（１００）としたとき、ＩＡｌＮ（１００）／ＩｃＢＮ（２００）≦０．２０を満たす、請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載の立方晶窒化硼素焼結体。 The Al compound contains AlN and contains
When the X-ray diffraction intensity of the (200) plane of the cubic boron nitride is I cBN (200) and the X-ray diffraction intensity of the (100) plane of the AlN is I AlN (100) , I AlN (100) /. I cBN (200) The cubic boron nitride sintered body according to any one of claims 1 to 6, which satisfies ≤0.20.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018047751A JP7047503B2 (en) | 2018-03-15 | 2018-03-15 | A tool having a cubic boron nitride sintered body and a cubic boron nitride sintered body. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018047751A JP7047503B2 (en) | 2018-03-15 | 2018-03-15 | A tool having a cubic boron nitride sintered body and a cubic boron nitride sintered body. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019156692A JP2019156692A (en) | 2019-09-19 |
| JP7047503B2 true JP7047503B2 (en) | 2022-04-05 |
Family
ID=67994438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018047751A Active JP7047503B2 (en) | 2018-03-15 | 2018-03-15 | A tool having a cubic boron nitride sintered body and a cubic boron nitride sintered body. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7047503B2 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6908798B2 (en) * | 2019-07-18 | 2021-07-28 | 住友電気工業株式会社 | Cubic boron nitride sintered body |
| WO2021010476A1 (en) * | 2019-07-18 | 2021-01-21 | 住友電気工業株式会社 | Cubic crystal boron nitride sintered body |
| EP4000779A4 (en) * | 2019-07-18 | 2022-09-14 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Cubic boron nitride sintered compact |
| US11377390B2 (en) * | 2019-12-16 | 2022-07-05 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Cubic boron nitride sintered material |
| JP7453344B2 (en) | 2020-03-27 | 2024-03-19 | 京セラ株式会社 | Coated tools and cutting tools |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009050997A (en) | 2006-09-27 | 2009-03-12 | Kyocera Corp | Cutting tool |
| WO2012053375A1 (en) | 2010-10-19 | 2012-04-26 | 住友電工ハードメタル株式会社 | Tool comprising sintered cubic boron nitride |
| WO2015060320A1 (en) | 2013-10-22 | 2015-04-30 | 株式会社タンガロイ | Cubic boron nitride sintered body, and coated cubic boron nitride sintered body |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3743984B2 (en) * | 1994-08-01 | 2006-02-08 | 住友電気工業株式会社 | Composite high hardness material for tools |
| JPH0891936A (en) * | 1994-09-29 | 1996-04-09 | Kyocera Corp | Sintered material of boron nitride of cubic system |
| JPH08126903A (en) * | 1994-10-31 | 1996-05-21 | Mitsubishi Materials Corp | Cutting tool made of cubic boron nitride super high pressure sintered material excellent in wear resistance |
-
2018
- 2018-03-15 JP JP2018047751A patent/JP7047503B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009050997A (en) | 2006-09-27 | 2009-03-12 | Kyocera Corp | Cutting tool |
| WO2012053375A1 (en) | 2010-10-19 | 2012-04-26 | 住友電工ハードメタル株式会社 | Tool comprising sintered cubic boron nitride |
| WO2015060320A1 (en) | 2013-10-22 | 2015-04-30 | 株式会社タンガロイ | Cubic boron nitride sintered body, and coated cubic boron nitride sintered body |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2019156692A (en) | 2019-09-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7047503B2 (en) | A tool having a cubic boron nitride sintered body and a cubic boron nitride sintered body. | |
| JP6634647B2 (en) | Surface coated cutting tool with excellent chipping and wear resistance | |
| JP5614460B2 (en) | cBN sintered body tool and coated cBN sintered body tool | |
| JP5664795B2 (en) | Cubic boron nitride sintered body | |
| WO2013172095A1 (en) | Cutting tool made from cubic boron nitride-based sintered material | |
| EP2420483B1 (en) | Cubic boron nitride sintered compact and coated cubic boron nitride sintered compact | |
| JP6843096B2 (en) | A tool having a cubic boron nitride sintered body and a cubic boron nitride sintered body | |
| JP5594568B2 (en) | Cutting tool made of cubic boron nitride based ultra high pressure sintered material and cutting tool made of surface coated cubic boron nitride based ultra high pressure sintered material | |
| JP2556101B2 (en) | Surface coated tungsten carbide based cemented carbide cutting tool | |
| JP2007136655A (en) | Surface coated cutting tool made of cubic boron nitride-base ultra-high pressure sintered material having hard coated layer exhibiting excellent wear resistance in high-speed heavy cutting of high-hardness steel | |
| JP4191663B2 (en) | Composite high hardness material for tools | |
| JP7467860B2 (en) | Coated Tools | |
| JP2019155570A (en) | Surface-coated cutting tool having hard coating layer exerting excellent oxidation resistance and deposition resistance | |
| JP7336063B2 (en) | Cubic boron nitride sintered body and coated cubic boron nitride sintered body | |
| JP7235200B2 (en) | Cemented carbide and cutting tools | |
| JP7336062B2 (en) | Cubic boron nitride sintered body and coated cubic boron nitride sintered body | |
| JP7400692B2 (en) | Cubic boron nitride sintered body and tool having cubic boron nitride sintered body | |
| CN117326873A (en) | Cubic boron nitride sintered body and coated cubic boron nitride sintered body | |
| WO2022230182A1 (en) | Cutting tool | |
| US20240067574A1 (en) | Cubic boron nitride sintered body | |
| JP2024055371A (en) | Cubic boron nitride sintered body | |
| JP2005248265A (en) | Coated cemented carbide member | |
| WO2017199752A1 (en) | Tool | |
| JP2005206912A (en) | Coated-cemented carbide member | |
| JP2019115956A (en) | Surface-coated cutting tool |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201209 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20211020 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20211102 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211215 |
|
| 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: 20220222 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220307 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7047503 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |