JPH0694580B2 - 高精度加工工具用焼結体 - Google Patents
高精度加工工具用焼結体Info
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- JPH0694580B2 JPH0694580B2 JP63316008A JP31600888A JPH0694580B2 JP H0694580 B2 JPH0694580 B2 JP H0694580B2 JP 63316008 A JP63316008 A JP 63316008A JP 31600888 A JP31600888 A JP 31600888A JP H0694580 B2 JPH0694580 B2 JP H0694580B2
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- B01J3/06—Processes using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds; Apparatus therefor, e.g. moulds or dies
- B01J3/062—Processes using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds; Apparatus therefor, e.g. moulds or dies characterised by the composition of the materials to be processed
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- 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
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- 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
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、立方晶窒化硼素（以下、cBNと略す）を用
いた高精度加工工具用焼結体の改良に関する。
いた高精度加工工具用焼結体の改良に関する。
［従来の技術］ cBNは、ダイヤモンドに次ぐ高硬度物質であり、その焼
結体は種々の切削工具に使用されている。切削工具に適
したこの種のcBN焼結体の一例が、特開昭53−77811号公
報に開示されている。
結体は種々の切削工具に使用されている。切削工具に適
したこの種のcBN焼結体の一例が、特開昭53−77811号公
報に開示されている。
上記先行技術には、cBNを体積％で80〜40％含有し、残
部が周期律表第IVa,Va,VIa族遷移金属の炭化物、窒化
物、硼化物、硅化物もしくはこれらの混合物または相互
固溶体化合物を主体としたもの、さらにこれにAlおよび
／またはSiを添加したものからなる焼結体が開示されて
いる。この先行技術のcBN焼結体では、上記のような化
合物が焼結体組織中において連続した結合相をなしてい
る。
部が周期律表第IVa,Va,VIa族遷移金属の炭化物、窒化
物、硼化物、硅化物もしくはこれらの混合物または相互
固溶体化合物を主体としたもの、さらにこれにAlおよび
／またはSiを添加したものからなる焼結体が開示されて
いる。この先行技術のcBN焼結体では、上記のような化
合物が焼結体組織中において連続した結合相をなしてい
る。
上記高硬度工具用焼結体では、結合化合物として、周期
律表第IVa,Va,VIa族遷移金属の炭化物、窒化物、硼化
物、硅化物またはこれらの相互固溶体化合物が用いられ
ている。これらの化合物は熱伝導性に優れ、高硬度であ
るため、この焼結体は切削工具として一般的に高い性能
を示す。
律表第IVa,Va,VIa族遷移金属の炭化物、窒化物、硼化
物、硅化物またはこれらの相互固溶体化合物が用いられ
ている。これらの化合物は熱伝導性に優れ、高硬度であ
るため、この焼結体は切削工具として一般的に高い性能
を示す。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記の特開昭53−77811号公報に開示さ
れ、現在販売されている焼結体においても、たとえば、
高硬度焼入鋼の高精度加工のような用途では、切削条件
により切削中に被削材の面粗度、寸法精度が悪化し、し
たがってその寿命が比較的短くなるという問題があっ
た。この被削材の面粗度、寸法精度の悪化は刃先の強度
不足により生じたり、あるいはcBN粒子が脱落していく
ことにより摩耗が進行するためと推測される。
れ、現在販売されている焼結体においても、たとえば、
高硬度焼入鋼の高精度加工のような用途では、切削条件
により切削中に被削材の面粗度、寸法精度が悪化し、し
たがってその寿命が比較的短くなるという問題があっ
た。この被削材の面粗度、寸法精度の悪化は刃先の強度
不足により生じたり、あるいはcBN粒子が脱落していく
ことにより摩耗が進行するためと推測される。
そこで、この発明の目的は、上記の従来のcBN焼結体よ
りもさらに強度に優れ、かつcBN粒子の脱落を抑制する
ことにより耐摩耗性に優れるとともに、安定して高精度
加工が可能な、高精度加工工具用焼結体を提供すること
である。
りもさらに強度に優れ、かつcBN粒子の脱落を抑制する
ことにより耐摩耗性に優れるとともに、安定して高精度
加工が可能な、高精度加工工具用焼結体を提供すること
である。
［課題を解決するための手段］ 本願発明者達は、上述の目的を達成するために鋭意検討
した結果、平均粒径が２μｍ以下の立方晶窒化硼素粉末
を45〜60体積％含有し、残部が下記の結合材よりなる混
合粉末を超高圧焼結すれば、従来のcBN焼結体よりも硬
度が高く、かつ耐摩耗性に優れるcBN焼結体の得られる
ことを見い出した。
した結果、平均粒径が２μｍ以下の立方晶窒化硼素粉末
を45〜60体積％含有し、残部が下記の結合材よりなる混
合粉末を超高圧焼結すれば、従来のcBN焼結体よりも硬
度が高く、かつ耐摩耗性に優れるcBN焼結体の得られる
ことを見い出した。
すなわち、この発明の焼結体は、TiNｚ,Ti（Ｃ１−ｘＮ
ｘ）ｚ，（Ti,M）（Ｃ１−ｘＮｘ）ｚおよび（Ti,M）Ｎ
ｚからなる群から選択した１種以上のTi化合物（但し、
ＭはTiを除く周期律表第IVa,Va,VIa族の遷移金属元素で
あり、0.45≦ｚ≦0.65、0.50≦ｘ＜1.0）を含み、含有
されるTiと周期律表第IVa,Va,VIa族の遷移金属元素との
割合が原子比で2/3〜97/100であり、５〜15重量％のAl
を含み、タングステンを前記Ti化合物、WCおよびＷの少
なくともいずれかの形態で含み、結合材中の全タングス
テン濃度が２〜20重量％である結合材を、平均粒径２μ
ｍ以下のcBN粉末と混合し、cBNの安定な超高圧条件下で
焼結することにより得られる。
ｘ）ｚ，（Ti,M）（Ｃ１−ｘＮｘ）ｚおよび（Ti,M）Ｎ
ｚからなる群から選択した１種以上のTi化合物（但し、
ＭはTiを除く周期律表第IVa,Va,VIa族の遷移金属元素で
あり、0.45≦ｚ≦0.65、0.50≦ｘ＜1.0）を含み、含有
されるTiと周期律表第IVa,Va,VIa族の遷移金属元素との
割合が原子比で2/3〜97/100であり、５〜15重量％のAl
を含み、タングステンを前記Ti化合物、WCおよびＷの少
なくともいずれかの形態で含み、結合材中の全タングス
テン濃度が２〜20重量％である結合材を、平均粒径２μ
ｍ以下のcBN粉末と混合し、cBNの安定な超高圧条件下で
焼結することにより得られる。
また、この発明の１つの局面に従った焼結体は、上記結
合材に鉄族金属を１種以上、１〜10重量％含有する結合
材を、平均粒径２μｍ以下のcBN粉末と混合し、cBNの安
定な超高圧条件下で焼結することにより得られる。な
お、鉄族金属とはFe,Co,Niをいう。
合材に鉄族金属を１種以上、１〜10重量％含有する結合
材を、平均粒径２μｍ以下のcBN粉末と混合し、cBNの安
定な超高圧条件下で焼結することにより得られる。な
お、鉄族金属とはFe,Co,Niをいう。
さらに、この発明の焼結体組織においては、平均粒径２
μｍ以下のcBN結晶が結合相を介して相互に接合されて
いる。
μｍ以下のcBN結晶が結合相を介して相互に接合されて
いる。
この発明の好ましい実施例によれば、焼結体は、その生
成された焼結体中にcBNのほか、TiN,Ti（C,N），（Ti,
M）（C,N）および（Ti,M）Ｎからなる群から選択した１
種以上のTi化合物、硼化チタン、硼化アルミニウム、窒
化アルミニウム、タングステン化合物ならびにタングス
テンの１種以上を含むものであればよい。cBNの平均粒
径が１μｍ以下であることが好ましい。AlはAl化合物の
形態で結合材中に含まれていればよい。また、タングス
テンは硼化タングステンまたは炭化タングステンの形態
で混合されているのが好ましい。さらに、上記Ti化合物
の化学式中、Ｍはタングステンであることが好ましい。
成された焼結体中にcBNのほか、TiN,Ti（C,N），（Ti,
M）（C,N）および（Ti,M）Ｎからなる群から選択した１
種以上のTi化合物、硼化チタン、硼化アルミニウム、窒
化アルミニウム、タングステン化合物ならびにタングス
テンの１種以上を含むものであればよい。cBNの平均粒
径が１μｍ以下であることが好ましい。AlはAl化合物の
形態で結合材中に含まれていればよい。また、タングス
テンは硼化タングステンまたは炭化タングステンの形態
で混合されているのが好ましい。さらに、上記Ti化合物
の化学式中、Ｍはタングステンであることが好ましい。
［作用］ この発明の焼結体が強度に優れ、かつcBN粉子が脱落し
にくく、耐摩耗性に優れているのは、以下の理由による
ものと推測し得る。
にくく、耐摩耗性に優れているのは、以下の理由による
ものと推測し得る。
焼結体の強度を向上するには、cBNの含有量が高い必要
がある。cBN含有量が焼結体中の45体積％未満では、焼
結体の強度および硬度が低下し、好ましくない。他方、
cBN含有量が焼結体中の60体積％を越えると、焼結体の
靱性が低下し、刃先がチッピングしやすくなる。
がある。cBN含有量が焼結体中の45体積％未満では、焼
結体の強度および硬度が低下し、好ましくない。他方、
cBN含有量が焼結体中の60体積％を越えると、焼結体の
靱性が低下し、刃先がチッピングしやすくなる。
次に、焼結体のcBN粒子が脱落しにくく、耐摩耗性を向
上させるには、cBNと結合材または結合材自体が強固に
接合している必要がある。この発明では、結合材中のTi
化合物とAlが高温高圧下での焼結時にcBNと反応し、窒
化アルミニウム、硼化アルミニウム、硼化チタンが生成
し、それによってcBNと結合材、あるいは結合材同士を
強固に結合するものと考えられる。
上させるには、cBNと結合材または結合材自体が強固に
接合している必要がある。この発明では、結合材中のTi
化合物とAlが高温高圧下での焼結時にcBNと反応し、窒
化アルミニウム、硼化アルミニウム、硼化チタンが生成
し、それによってcBNと結合材、あるいは結合材同士を
強固に結合するものと考えられる。
特に、Ti化合物、TiNz,Ti（Ｃ１−ｘＮｘ）ｚ，（Ti,
M）（Ｃ１−ｘＮｘ）ｚおよび（Ti,M）Ｎｚ（但し、Ｍ
はTiを除く周期律表第IVa,Va,VIa族の遷移金属元素）中
の遊離Tiは、cBN結晶と反応しやすく、TiB2等の硼化物
を形成し、cBNと強固に結合するものと考えられる。
M）（Ｃ１−ｘＮｘ）ｚおよび（Ti,M）Ｎｚ（但し、Ｍ
はTiを除く周期律表第IVa,Va,VIa族の遷移金属元素）中
の遊離Tiは、cBN結晶と反応しやすく、TiB2等の硼化物
を形成し、cBNと強固に結合するものと考えられる。
上記化学式におけるｚの値は0.45≦ｚ≦0.65の範囲内で
あることが好ましい。ｚの値が0.45未満では、遊離Tiの
量が増え、結合力は高くなるが、結合材自体の強度およ
び硬度が低下し、好ましくない。ｚの値が0.65を越える
と、結合材自体の硬度が高くなるが、遊離Tiの量が不足
し、結合力が低下する。
あることが好ましい。ｚの値が0.45未満では、遊離Tiの
量が増え、結合力は高くなるが、結合材自体の強度およ
び硬度が低下し、好ましくない。ｚの値が0.65を越える
と、結合材自体の硬度が高くなるが、遊離Tiの量が不足
し、結合力が低下する。
また、上記化学式におけるｘの値は0.5≦ｘ＜1.0である
ことが必要である。TiCはTiNよりも強度および硬度に優
れるが、cBNとの反応性が低い。そのため、ｘの値が0.5
未満では結合力が不足する。
ことが必要である。TiCはTiNよりも強度および硬度に優
れるが、cBNとの反応性が低い。そのため、ｘの値が0.5
未満では結合力が不足する。
上記Tiの窒化物、炭窒化物に周期律表第IVa,Va,VIa族遷
移金属の窒化物、炭窒化物を固溶または混合すれば、結
合材の強度は大きくなり、Ti化合物のみを結合材として
用いた場合よりもさらに特性が改善される。この結合材
中のTi含有量は、Tiと、周期律表第IVa,Va,VIa族金属の
原子比で2/3〜97/100となることが必要である。Tiの含
有量が2/3未満では、結合材とcBNとの結合力が低下し、
好ましくない。他方、上記原子比が97/100を越えると、
結合材の耐摩耗性および強度が低下する。
移金属の窒化物、炭窒化物を固溶または混合すれば、結
合材の強度は大きくなり、Ti化合物のみを結合材として
用いた場合よりもさらに特性が改善される。この結合材
中のTi含有量は、Tiと、周期律表第IVa,Va,VIa族金属の
原子比で2/3〜97/100となることが必要である。Tiの含
有量が2/3未満では、結合材とcBNとの結合力が低下し、
好ましくない。他方、上記原子比が97/100を越えると、
結合材の耐摩耗性および強度が低下する。
Alの結合材中における含有量は、５〜15重量％が好まし
い。Alの含有量が５重量％未満の場合には、AlとcBNと
の反応が不十分であり、結合材によるcBN結晶の保持力
が弱くなる。他方、Alの含有量が結合材中の15重量％を
越えると、cBNと結合材との結合強度が高くなるもの
の、結合材自体の硬度が低下するため好ましくない。
い。Alの含有量が５重量％未満の場合には、AlとcBNと
の反応が不十分であり、結合材によるcBN結晶の保持力
が弱くなる。他方、Alの含有量が結合材中の15重量％を
越えると、cBNと結合材との結合強度が高くなるもの
の、結合材自体の硬度が低下するため好ましくない。
本願発明者等は、純タングステン、タングステン化合物
および／またはTiを含有する窒化物もしくは炭窒化物の
形態で、タングステンを結合材中の重量で２〜20重量％
含有させれば、耐摩耗性を改善し得ることを見い出し
た。タングステン含有量が結合材中において２重量％未
満では耐摩耗性を改善することはできない。他方、タン
グステン含有量が20重量％を越えると、Ti化合物の含有
量が低下し、cBNと結合材との接合強度が弱くなり好ま
しくない。特に、上述の化学式においてＭとしてＷを用
いた場合には、結合材の耐摩耗性および強度が改善さ
れ、良好な特性を示すことがわかった。
および／またはTiを含有する窒化物もしくは炭窒化物の
形態で、タングステンを結合材中の重量で２〜20重量％
含有させれば、耐摩耗性を改善し得ることを見い出し
た。タングステン含有量が結合材中において２重量％未
満では耐摩耗性を改善することはできない。他方、タン
グステン含有量が20重量％を越えると、Ti化合物の含有
量が低下し、cBNと結合材との接合強度が弱くなり好ま
しくない。特に、上述の化学式においてＭとしてＷを用
いた場合には、結合材の耐摩耗性および強度が改善さ
れ、良好な特性を示すことがわかった。
また、鉄族金属を１種以上、結合材中に１〜10重量％含
有させることにより、結合材の強度および硬度が高くな
り、焼結体の特性はさらに改善される。これは、鉄族金
属とTiB2、AlB2などの硼化物との反応性が高いため、焼
結体中の硼化物がより強く結合するためと考えられる。
鉄族金属の含有量が１重量％未満の場合には、特性の改
善は見られず、10重量％を越えると結合材自体の強度お
よび硬度が低下し好ましくない。
有させることにより、結合材の強度および硬度が高くな
り、焼結体の特性はさらに改善される。これは、鉄族金
属とTiB2、AlB2などの硼化物との反応性が高いため、焼
結体中の硼化物がより強く結合するためと考えられる。
鉄族金属の含有量が１重量％未満の場合には、特性の改
善は見られず、10重量％を越えると結合材自体の強度お
よび硬度が低下し好ましくない。
この発明の焼結体では、上述のような結合材よりなる結
合相を介してcBN結晶が相互に接合しており、微粒のcBN
が充填されている組織を有する。そのため、cBNの含有
量を多くすることが可能とされている。それによっ、焼
結体の強度および耐摩耗性も改善されている。また、粗
粒のcBNが脱落することによって、被削材の面粗度が悪
化するため、cBNの粒度は２μｍ以下の微粒であること
が必要であり、好ましくは１μｍ以下であればよい。
合相を介してcBN結晶が相互に接合しており、微粒のcBN
が充填されている組織を有する。そのため、cBNの含有
量を多くすることが可能とされている。それによっ、焼
結体の強度および耐摩耗性も改善されている。また、粗
粒のcBNが脱落することによって、被削材の面粗度が悪
化するため、cBNの粒度は２μｍ以下の微粒であること
が必要であり、好ましくは１μｍ以下であればよい。
［実施例］ 実施例１ Tiを含有する窒化物または炭窒化物粉末と、アルミニウ
ム粉およびWC粉末とを混合し、これを超硬合金製ポット
およびボールを用いて、平均粒度１μｍ以下の第１表に
示される組成を有する結合材粉を作製した。第１表中、
試料料No.1〜７は本発明例の試料を示し、試料No.8〜11
は比較例の試料を示す。なお、比較例において、アンダ
ーラインが引かれた箇所は、本発明の組成から外れてい
る組成を示す。これらの結合材粉末と、平均粒度1.5μ
ｍ以下のcBN粉末とを体積比で50対50となるように混合
し、混合粉末を作製した。Mo製の容器にWC−10重量％Co
組成の超硬合金からなる円板を入れた後、これらの混合
粉末を充填した。次に、この容器を超高圧・高温装置に
入れ、圧力53kb、温度1350℃で30分間焼結した。
ム粉およびWC粉末とを混合し、これを超硬合金製ポット
およびボールを用いて、平均粒度１μｍ以下の第１表に
示される組成を有する結合材粉を作製した。第１表中、
試料料No.1〜７は本発明例の試料を示し、試料No.8〜11
は比較例の試料を示す。なお、比較例において、アンダ
ーラインが引かれた箇所は、本発明の組成から外れてい
る組成を示す。これらの結合材粉末と、平均粒度1.5μ
ｍ以下のcBN粉末とを体積比で50対50となるように混合
し、混合粉末を作製した。Mo製の容器にWC−10重量％Co
組成の超硬合金からなる円板を入れた後、これらの混合
粉末を充填した。次に、この容器を超高圧・高温装置に
入れ、圧力53kb、温度1350℃で30分間焼結した。
得られた焼結体のＸ線回折結果を第２表に示す。すべて
の焼結体において、cBNと、Tiを含む窒化物および炭窒
化物のピークが観察された。上記の物質以外に、TiB2,A
lB2,AlNとＷの硼化物、炭化物もしくはＷと思われるピ
ークが認められた。
の焼結体において、cBNと、Tiを含む窒化物および炭窒
化物のピークが観察された。上記の物質以外に、TiB2,A
lB2,AlNとＷの硼化物、炭化物もしくはＷと思われるピ
ークが認められた。
次に、これらの焼結体の組織を走査型電子顕微鏡で観察
したところ、微細なcBN粒子は結合相を介して相互に接
合していることが認められた。また、これらの焼結体の
ビッカース硬度を測定したところ、第３表に示す結果が
得られた。
したところ、微細なcBN粒子は結合相を介して相互に接
合していることが認められた。また、これらの焼結体の
ビッカース硬度を測定したところ、第３表に示す結果が
得られた。
上記各焼結体を切削加工用チップに加工した。これらの
切削加工用チップを用いて、直径が100mmのSUJ2（ＨRC5
9〜61）からなる丸棒を切削した。切削条件は、切削速
度:100m/分、切込み:0.1mm、送り:0.05mm/回転、乾式で
ある。１時間切削後の刃先の逃げ面摩耗幅と被削材の面
粗度の最大高さを測定したところ、第３表に示す結果が
得られた。なお、第１表において、原子比［Ti:M］は、
Tiと、Tiを除く周期律表第IVa,Va,VIa族遷移金属との原
子比を示す。
切削加工用チップを用いて、直径が100mmのSUJ2（ＨRC5
9〜61）からなる丸棒を切削した。切削条件は、切削速
度:100m/分、切込み:0.1mm、送り:0.05mm/回転、乾式で
ある。１時間切削後の刃先の逃げ面摩耗幅と被削材の面
粗度の最大高さを測定したところ、第３表に示す結果が
得られた。なお、第１表において、原子比［Ti:M］は、
Tiと、Tiを除く周期律表第IVa,Va,VIa族遷移金属との原
子比を示す。
実施例２ Ti（Ｃ0.1Ｎ0.9）0.60、AlおよびWC粉末を混合し、平均
粒度１μｍ以下の結合材粉末を得た。この結合材粉の組
成は、重量％で、75％Ti（Ｃ0.1Ｎ0.9）0.60−７％Al−
18％WCである。なお、結合材中のTiとＷとの原子比は9
3.6対6.4である。この結合材粉末とcBN粉末とを第４表
に示すように混合し、混合粉末を作製した。なお、第４
表において、試料No.12〜15は本発明例の試料を示し、
試料No.16〜18は比較例の試料を示す。試料No.18は粒度
３〜５μｍのcBN粉末を用いている。第４表中、比較例
において、アンダーラインが引かれた箇所は、cBN粒度
または含有量が本発明に従った範囲から外れていること
を示している。
粒度１μｍ以下の結合材粉末を得た。この結合材粉の組
成は、重量％で、75％Ti（Ｃ0.1Ｎ0.9）0.60−７％Al−
18％WCである。なお、結合材中のTiとＷとの原子比は9
3.6対6.4である。この結合材粉末とcBN粉末とを第４表
に示すように混合し、混合粉末を作製した。なお、第４
表において、試料No.12〜15は本発明例の試料を示し、
試料No.16〜18は比較例の試料を示す。試料No.18は粒度
３〜５μｍのcBN粉末を用いている。第４表中、比較例
において、アンダーラインが引かれた箇所は、cBN粒度
または含有量が本発明に従った範囲から外れていること
を示している。
得られた混合粉末を実施例１と同様にして超高圧焼結
し、焼結体を得た。さらに、これらの焼結体を加工し、
切削加工用のチップを作製した。
し、焼結体を得た。さらに、これらの焼結体を加工し、
切削加工用のチップを作製した。
上記のようにして得られたチップを用いて、直径100m
m、長さ300mmであり、外周面に軸方向に垂直な５本の溝
が等間隔に形成された、SKD11種（ＨRC60〜62）からな
る丸棒を切削した。切削条件は、切削速度:80m/分、切
込み:0.07mm、送り:0.05mm/回転、乾式である。溝で分
割された外周面を１パスとし、刃先が欠損するまでのパ
ス回数と、刃先が欠損する直前のパスにおける、被削材
の面粗度の最大高さを第４表に示す。
m、長さ300mmであり、外周面に軸方向に垂直な５本の溝
が等間隔に形成された、SKD11種（ＨRC60〜62）からな
る丸棒を切削した。切削条件は、切削速度:80m/分、切
込み:0.07mm、送り:0.05mm/回転、乾式である。溝で分
割された外周面を１パスとし、刃先が欠損するまでのパ
ス回数と、刃先が欠損する直前のパスにおける、被削材
の面粗度の最大高さを第４表に示す。
実施例３ 第５表に示す粒度１μｍ以下の結合材粉末を作製した。
なお、第５表中、原子比［Ti:M］は、Tiと、Tiを除く周
期律表第IVa,Va,VIa族金属との原子比を示す。これらの
結合材粉末と、粒度１μｍ以下のcBN粉末を体積比で50
対50の割合となるように混合し、混合粉末を得た。
なお、第５表中、原子比［Ti:M］は、Tiと、Tiを除く周
期律表第IVa,Va,VIa族金属との原子比を示す。これらの
結合材粉末と、粒度１μｍ以下のcBN粉末を体積比で50
対50の割合となるように混合し、混合粉末を得た。
このようにして得られた混合粉末を実施例１と同様にし
て、超高圧焼結し、焼結体を得た。さらに、これらの焼
結体加工し、切削加工用のチップを作製した。
て、超高圧焼結し、焼結体を得た。さらに、これらの焼
結体加工し、切削加工用のチップを作製した。
上記のようにして作製されたチップを用いて、直径100m
mのSNCM411（ＨRC58〜61）からなる丸棒の端面を切削し
た。切削条件は、切削速度:150m/分、切込み:0.2mm、送
り:0.07mm/刃、乾式である。この切削試験において、切
削可能であった回数と、切削可能であった最終回におけ
る被削材の面粗度の最大高さを第６表に示す。
mのSNCM411（ＨRC58〜61）からなる丸棒の端面を切削し
た。切削条件は、切削速度:150m/分、切込み:0.2mm、送
り:0.07mm/刃、乾式である。この切削試験において、切
削可能であった回数と、切削可能であった最終回におけ
る被削材の面粗度の最大高さを第６表に示す。
なお、第５表および第６表においては、試料No.19〜23
は本発明例の試料を示し、試料No.24,25は比較例の試料
を示す。また、第５表中、比較例において、アンダーラ
インが引かれた箇所は、結合材組成が本発明に従った組
成から外れていることを示している。
は本発明例の試料を示し、試料No.24,25は比較例の試料
を示す。また、第５表中、比較例において、アンダーラ
インが引かれた箇所は、結合材組成が本発明に従った組
成から外れていることを示している。
［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、cBNにTi化合物、A
l、WCを含む結合材、もしくはさらに鉄族金属を１種以
上含む結合材を混合し、超高圧下で焼結することによ
り、cBNを45〜60体積％含有し、TiN,Ti（C,N），（Ti,
M）（C,N）および（Ti,M）Ｎ、硼化チタン、硼化アルミ
ニウム、窒化アルミニウム、タングステン化合物ならび
に／またはタングステン、もしくはさらに鉄族金属を１
種以上含む焼結体を得ることができる。すなわち、結合
材中にはAlが５〜15重量％含有されており、このAlは焼
結体中で硼化アルミニウムおよび窒化アルミニウムを形
成している。また、この結合材中にはタングステンが２
〜20重量％含有されており、このタングステンは、純タ
ングステン、タングステン化合物および／またはTiを含
有する窒化物、または炭窒化物の形態で焼結体中に存在
している。あるいはこの焼結体にさらに鉄族金属を１種
以上含有する焼結体が提供される。この発明の焼結体
は、強度に優れ、かつcBN粒子の脱落を抑制することに
より耐摩耗性に優れている。したがって、この発明の焼
結体は高精度加工用工具の材料に用いられる焼結体に適
している。また、この発明の焼結体は高硬度焼入鋼の断
続切削や、鋳鉄、耐熱性合金の切削にも好適に使用され
得る。
l、WCを含む結合材、もしくはさらに鉄族金属を１種以
上含む結合材を混合し、超高圧下で焼結することによ
り、cBNを45〜60体積％含有し、TiN,Ti（C,N），（Ti,
M）（C,N）および（Ti,M）Ｎ、硼化チタン、硼化アルミ
ニウム、窒化アルミニウム、タングステン化合物ならび
に／またはタングステン、もしくはさらに鉄族金属を１
種以上含む焼結体を得ることができる。すなわち、結合
材中にはAlが５〜15重量％含有されており、このAlは焼
結体中で硼化アルミニウムおよび窒化アルミニウムを形
成している。また、この結合材中にはタングステンが２
〜20重量％含有されており、このタングステンは、純タ
ングステン、タングステン化合物および／またはTiを含
有する窒化物、または炭窒化物の形態で焼結体中に存在
している。あるいはこの焼結体にさらに鉄族金属を１種
以上含有する焼結体が提供される。この発明の焼結体
は、強度に優れ、かつcBN粒子の脱落を抑制することに
より耐摩耗性に優れている。したがって、この発明の焼
結体は高精度加工用工具の材料に用いられる焼結体に適
している。また、この発明の焼結体は高硬度焼入鋼の断
続切削や、鋳鉄、耐熱性合金の切削にも好適に使用され
得る。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−228449（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−228450（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−228451（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−253746（ＪＰ，Ａ)
Claims (12)
- 【請求項１】平均粒径が２μｍ以下の立方晶窒化硼素粉
末を45〜60体積％含有し、残部結合材よりなる混合粉末
を超高圧焼結して得られ焼結体であって、 前記結合材は、 TiNｚ,Ti（Ｃ１−ｘＮｘ）ｚ，（Ti,M）（Ｃ
１−ｘＮｘ）ｚおよび（Ti,M）Ｎｚからなる群から選択
した１種以上のTi化合物（但し、ＭはTiを除く周期律表
第IVa,Va,VIa族の遷移金属元素であり、0.45≦ｚ≦0.6
5、0.50≦ｘ＜1.0）を含み、 含有されるTiと周期律表第IVa,Va,VIa族の遷移金属元素
との割合が原子比で2/3〜97/100であり、 ５〜15重量％のAlを含み、 タングステンを前記Ti化合物、WCおよびＷの少なくとも
いずれかの形態で含み、前記結合材中の全タングステン
濃度が２〜20重量％であり、 前記焼結体組織において、平均粒径２μｍ以下の立方晶
窒化硼素結晶が前記結合材よりなる結合相を介して相互
に接合されている、高精度加工工具用焼結体。 - 【請求項２】前記焼結体は、生成物中に立方晶窒化硼素
のほか、TiN,Ti（C,N），（Ti,M）（C,N）および（Ti,
M）Ｎからなる群から選択した１種以上のTi化合物、硼
化チタン、硼化アルミニウム、窒化アルミニウム、タン
グステン化合物ならびにタングステンの１種以上を含
む、請求項１に記載の高精度加工工具用焼結体。 - 【請求項３】前記立方晶窒化硼素の平均粒径が１μｍ以
下である、請求項１または２に記載の高精度加工工具用
焼結体。 - 【請求項４】前記Alは、Al化合物の形態で結合材中に含
まれている、請求項１ないし３のいずれかに記載の高精
度加工工具用焼結体。 - 【請求項５】前記タングステンは、硼化タングステンお
よび炭化タングステンのいずれかの形態で混合されてい
る、請求項１ないし４のいずれかに記載の高精度加工工
具用焼結体。 - 【請求項６】前記Ｍはタングステンである、請求項１な
いし５のいずれかに記載の高精度加工工具用焼結体。 - 【請求項７】平均粒径が２μｍ以下の立方晶窒化硼素粉
末を45〜60体積％含有し、残部結合材よりなる混合粉末
を超高圧焼結して得られた焼結体であって、 前記結合材は、 TiNｚ,Ti（Ｃ１−ｘＮｘ）ｚ，（Ti,M）（Ｃ
１−ｘＮｘ）ｚおよび（Ti,M）Ｎｚからなる群から選択
した１種以上のTi化合物（但し、ＭはTiを除く周期律表
第IVa,Va,VIa族の遷移金属元素であり、0.45≦ｚ≦0.6
5、0.50≦ｘ＜1.0）を含み、 含有されるTiと周期律表第IVa,Va,VIa族の遷移金属元素
との割合が原子比で2/3〜97/100であり、 ５〜15重量％のAlを含み、 タングステンを前記Ti化合物、WCおよびＷの少なくとも
いずれかの形態で含み、前記結合材中の全タングステン
濃度が２〜20重量％であり、 鉄族金属を１種以上、１〜10重量％含み、 前記焼結体組織において、平均粒径２μｍ以下の立方晶
窒化硼素結晶が前記結合材よりなる結合相を介して相互
に接合されている、高精度加工工具用焼結体。 - 【請求項８】前記焼結体は、生成物中に立方晶窒化硼素
のほか、TiN,Ti（C,N），（Ti,M）（C,N）および（Ti,
M）Ｎからなる群から選択した１種以上のTi化合物、硼
化チタン、硼化アルミニウム、窒化アルミニウム、タン
グステン化合物ならびにタングステンの１種以上を含
む、請求項７に記載の高精度加工工具用焼結体。 - 【請求項９】前記立方晶窒化硼素の平均粒径が１μｍ以
下である、請求項７または８に記載の高精度加工工具用
焼結体。 - 【請求項１０】前記Alは、Al化合物の形態で結合材中に
含まれている、請求項７ないし９のいずれかに記載の高
精度加工工具用焼結体。 - 【請求項１１】前記タングステンは、硼化タングステン
および炭化タングステンのいずれかの形態で混合されて
いる、請求項７ないし10のいずれかに記載の高精度加工
工具用焼結体。 - 【請求項１２】前記Ｍはタングステンである、請求項７
ないし11のいずれかに記載の高精度加工工具用焼結体。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63316008A JPH0694580B2 (ja) | 1988-12-14 | 1988-12-14 | 高精度加工工具用焼結体 |
| DE68922195T DE68922195T2 (de) | 1988-12-14 | 1989-12-12 | Sinterkörper für Präzisionswerkzeuge. |
| EP89122967A EP0373609B1 (en) | 1988-12-14 | 1989-12-12 | Sintered body for high-accuracy working tools |
| ES89122967T ES2070164T3 (es) | 1988-12-14 | 1989-12-12 | Cuerpo sinterizado para herramientas de mecanizacion de alta precision. |
| US07/450,849 US5092920A (en) | 1988-12-14 | 1989-12-13 | Sintered body for high-accuracy working tools |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63316008A JPH0694580B2 (ja) | 1988-12-14 | 1988-12-14 | 高精度加工工具用焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02163339A JPH02163339A (ja) | 1990-06-22 |
| JPH0694580B2 true JPH0694580B2 (ja) | 1994-11-24 |
Family
ID=18072221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63316008A Expired - Lifetime JPH0694580B2 (ja) | 1988-12-14 | 1988-12-14 | 高精度加工工具用焼結体 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5092920A (ja) |
| EP (1) | EP0373609B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0694580B2 (ja) |
| DE (1) | DE68922195T2 (ja) |
| ES (1) | ES2070164T3 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69205075T2 (de) * | 1991-06-25 | 1996-03-21 | Sumitomo Electric Industries | Hartgesinterter Presskörper für Werkzeuge. |
| JPH06198504A (ja) * | 1993-01-07 | 1994-07-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 高硬度焼結体切削工具 |
| JPH07286229A (ja) * | 1994-04-21 | 1995-10-31 | Nippon Oil & Fats Co Ltd | 切削工具用高圧相窒化硼素焼結体及びその製造方法 |
| CA2155164C (en) * | 1994-08-01 | 2001-07-10 | Satoru Kukino | Super hard composite material for tools |
| JP3196802B2 (ja) * | 1994-10-14 | 2001-08-06 | 住友電気工業株式会社 | 高硬度の切削工具 |
| JP3866305B2 (ja) * | 1994-10-27 | 2007-01-10 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 工具用複合高硬度材料 |
| US5639285A (en) * | 1995-05-15 | 1997-06-17 | Smith International, Inc. | Polycrystallline cubic boron nitride cutting tool |
| JPH10114575A (ja) * | 1996-10-04 | 1998-05-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 工具用高硬度焼結体 |
| JP4065666B2 (ja) * | 1999-02-12 | 2008-03-26 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 高耐クレータ性高強度焼結体 |
| KR20030051700A (ko) * | 2000-10-06 | 2003-06-25 | 엘리먼트 씩스 (프티) 리미티드 | 내마멸성 및 내마모성 재료 |
| AU2002305313A1 (en) * | 2001-04-30 | 2002-11-11 | Medtronic, Inc. | Implantable medical device and patch system |
| US6814775B2 (en) | 2002-06-26 | 2004-11-09 | Diamond Innovations, Inc. | Sintered compact for use in machining chemically reactive materials |
| EP1824798B1 (en) * | 2004-10-29 | 2016-01-20 | Element Six Abrasives S.A. | Cubic boron nitride compact |
| WO2015079035A1 (en) * | 2013-11-29 | 2015-06-04 | Sandvik Intellectual Property Ab | A method of making a powder composition for production of a cubic boron nitride composite material |
| JP5880598B2 (ja) * | 2014-03-06 | 2016-03-09 | 住友電気工業株式会社 | 焼結体および焼結体を用いた切削工具 |
| CN105833796A (zh) * | 2015-12-27 | 2016-08-10 | 河南工业大学 | 一种透明立方氮化硼—金刚石聚晶的制备方法 |
| CN108015906A (zh) * | 2016-10-28 | 2018-05-11 | 圣戈班磨料磨具有限公司 | 空芯钻头及其制造方法 |
| WO2021010478A1 (ja) * | 2019-07-18 | 2021-01-21 | 住友電気工業株式会社 | 立方晶窒化硼素焼結体 |
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|---|---|---|---|---|
| JPS5377811A (en) * | 1976-12-21 | 1978-07-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Sintered material for tools of high hardness and its preparation |
| AU512633B2 (en) * | 1976-12-21 | 1980-10-23 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Sintered tool |
| JPS6039739B2 (ja) * | 1979-01-13 | 1985-09-07 | 日本特殊陶業株式会社 | 高密度立方晶窒化硼素焼結体 |
| JPS5997579A (ja) * | 1982-11-26 | 1984-06-05 | 東芝タンガロイ株式会社 | 複合焼結体及びその製造方法 |
| JPH0621313B2 (ja) * | 1985-12-28 | 1994-03-23 | 住友電気工業株式会社 | 高硬度工具用焼結体およびその製造方法 |
| JPH0621315B2 (ja) * | 1986-01-06 | 1994-03-23 | 住友電気工業株式会社 | ｃＢＮ焼結体およびその製造方法 |
-
1988
- 1988-12-14 JP JP63316008A patent/JPH0694580B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-12-12 ES ES89122967T patent/ES2070164T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1989-12-12 EP EP89122967A patent/EP0373609B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-12-12 DE DE68922195T patent/DE68922195T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1989-12-13 US US07/450,849 patent/US5092920A/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
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| EP0373609B1 (en) | 1995-04-12 |
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