JPH07286229A - 切削工具用高圧相窒化硼素焼結体及びその製造方法 - Google Patents

切削工具用高圧相窒化硼素焼結体及びその製造方法

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JPH07286229A
JPH07286229A JP6083033A JP8303394A JPH07286229A JP H07286229 A JPH07286229 A JP H07286229A JP 6083033 A JP6083033 A JP 6083033A JP 8303394 A JP8303394 A JP 8303394A JP H07286229 A JPH07286229 A JP H07286229A
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phase boron
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豊 黒山
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光拡 古田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 鉄系難削剤や高硬度焼入鋼の切削加工に好適
な工具用高圧相窒化硼素焼結体の耐欠損性及び耐摩耗性
を改善し、長い使用寿命を付与する。 【構成】 本発明の切削工具用高圧相窒化硼素焼結体
は、（１）高圧相窒化硼素２０〜８０重量％、及び
（２）炭素（Ｃ）と窒素（Ｎ）の原子量比がＮ／Ｃ≦
０．１５であるチタンの炭窒化物Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）と、Ａ
ｌ，Ｗ，Ｃｏ及びＺｒよりなる群から選択された少なく
とも１の金属と、の金属間化合物８０〜２０重量％、か
らなる構成とする。また、本発明の切削工具用高圧相窒
化硼素焼結体の製造方法は、上記組成の粉状体を均一に
混合した後、焼結温度１０００℃以上、焼結圧力２．４
ＧＰａ以上４ＧＰａ未満にて焼結する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高硬度の焼入鋼や鉄系
難削材の切削加工に好適に使用できる、切削工具用高圧
相窒化硼素焼結体及びその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】高圧相窒化硼素には、立方晶系とウルツ
鉱型との２種類があり、両者ともにダイヤモンドに次ぐ
高硬度を有しており、鉄系金属の研磨、研削及びその切
削工具原料として有用である。このうち、一方の立方晶
系窒化硼素（ｃＢＮ）は、触媒を利用して、静的超高圧
下で合成される（静的超高圧法）のに対し、他方のウル
ツ鉱型窒化硼素（ｗＢＮ）は、無触媒で、爆薬の爆発な
どによる衝撃超高圧下で合成される（衝撃超高圧法）の
が一般的である。
【０００３】従来より、これら高圧相窒化硼素を含有す
る焼結体及びその製造方法としては、以下のものが知ら
れている。即ち、特開昭５７−６７０８１号公報には、
（１）高圧相窒化硼素を１０〜９０体積％、（２）原子
量でＣ＞Ｎのチタンの炭窒化物Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）を８９〜
９体積％、（３）アルミニウムと窒化アルミニウムとを
合わせたものを１体積％以上、を含んでなる高硬度焼結
体が開示され、また、該高硬度焼結体の製造方法とし
て、前記混合物を温度１２００℃以上、圧力４ＧＰａ以
上にて焼結処理することが開示されている。
【０００４】また、特開昭５４−６６９１０号公報に
は、（１）ｗＢＮ、（２）周期律表第４ａ，５ａ族金属
をＭで表したときＭ（Ｃ，Ｎ）1 ±x の形で表される炭
窒化物であって、金属Ｍと結合した窒素および炭素の割
合が原子容でＮ≧Ｃである炭窒化物、若しくは（１’）
ｗＢＮ、（２’）ＭＮ1 ±x の形で示される窒化物を主
体とした化合物粉末、を高温高圧下でホットプレスして
得られる焼結体において、ｗＢＮと、焼結中にｗＢＮの
一部または全部が変換したｃＢＮと、よりなる高圧相窒
化硼素の合計量が焼結体の体積中に１０％以上含有さ
れ、残部がＭの化合物を主体としたものからなり、該化
合物が焼結体中でＭ−Ｎ−ＯまたはＭ−Ｎ−Ｃ−Ｏ固溶
体化合物からなる高硬度工具用焼結体および、前記焼結
体において焼結体中にＡｌもしくはＳｉもしくはこの双
方を重量で０．１％以上含有し、このＡｌもしくはＳｉ
がＭ−Ａｌ，Ｍ−Ｓｉ相図上に存在する金属間化合物の
形で結合相中に存在する高硬度工具用焼結体が開示され
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
５７−６７０８１号公報に記載の焼結体は、Ｎ，Ｃの設
定範囲が広く、遊離炭素を発生したり、脆性化合物を生
成するため、優れた切削性能を示す焼結体が得られず、
不都合である。
【０００６】また、特開昭５４−６６９１０号公報に記
載の焼結体は、炭窒化物Ｍ（Ｃ，Ｎ）1 ±x においてＮ
≧ＣのときのほうがＮ＜Ｃのときよりも、焼結体中に形
成される固溶体の耐摩耗性や硬度が優れ、切削加工後の
被削材仕上げ面粗度も良く、また、気孔の原因となりう
る遊離炭素の発生が比較的少ないので、この点からもＮ
≧Ｃのほうが良いが、この場合にあっても、この焼結体
は、耐摩耗性や切削性能において未だ不十分であり、よ
り高い切削性能が要求される。そこで、本発明は、耐摩
耗性及び硬度に優れた切削工具用高圧相窒化硼素焼結体
及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的達成
のため、以下の構成とする。即ち、本発明の切削工具用
高圧相窒化硼素焼結体は、（１）高圧相窒化硼素２０〜
８０重量％、及び（２）炭素（Ｃ）と窒素（Ｎ）の原子
量比がＮ／Ｃ≦０．１５であるチタンの炭窒化物Ｔｉ
（Ｃ，Ｎ）と、Ａｌ，Ｗ，Ｃｏ及びＺｒよりなる群から
選択された少なくとも１の金属と、の金属間化合物８０
〜２０重量％、からなる構成とする。また、本発明の切
削工具用高圧相窒化硼素焼結体の製造方法は、（１）高
圧相窒化硼素２０〜８０重量％、及び（２）炭素（Ｃ）
と窒素（Ｎ）の原子量比がＮ／Ｃ≦０．１５であるチタ
ンの炭窒化物Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）と、Ａｌ，Ｗ，Ｃｏ及びＺ
ｒよりなる群から選択された少なくとも１の金属と、の
金属間化合物８０〜２０重量％、を混合した後、焼結温
度１０００℃以上、焼結圧力２．４ＧＰａ以上４ＧＰａ
未満にて焼結する構成とする。
【０００８】以下に詳細に本発明を説明する。先ず、切
削工具用高圧相窒化硼素焼結体について説明する。高圧
相窒化硼素には、前記の通り、ｃＢＮまたはｗＢＮがあ
るが、本発明では、いずれか一方でも、また、両者の併
用であってもよい。また、焼結体中の、高圧相窒化硼素
の割合が２０重量％未満では、耐摩耗性が劣り、８０重
量％を越えると耐欠損性が劣るため、切削工具として使
用するには不都合である。
【０００９】本発明の高圧相窒化硼素焼結体には、バイ
ンダを用いる。これは、高圧相窒化硼素は非常に硬いの
で、単独では焼結が難しいこと、また、工具として用い
る場合は、複合化により性能が向上すること等による。
また、高圧相窒化硼素は、高硬度、高靭性及び高熱伝導
率であり、しかも、被削材である鉄系金属と高温におい
ても反応し難いという、工具材料として非常に優れた性
能を有しているため、使用するバインダに関しても、複
合の結果これらの諸特性を損なうことのないことが要求
される。
【００１０】本発明ではバインダとして、チタンの炭窒
化物であるＴｉ（Ｃ，Ｎ）と、Ａｌ，Ｗ，Ｃｏ及びＺｒ
からなる群から選択された少なくとも１の金属の金属間
化合物を用いる。Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）単独ではなく、金属間
化合物を使用するのは、焼結体を過酷な条件で使用する
場合にも、充分な靱性を有し、欠損し難いものとするた
めである。Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）は、ＴｉＣ及びＴｉＮからな
る固溶体であり、焼結前に、予め生成しておいてもよい
し、あるいはＴｉＣとＴｉＮとから焼結中に生成しても
よい。ＴｉＣは硬度に優れ、一方、ＴｉＮは靱性に優れ
ているので、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）は両者の良い特性を併有す
る。また、原子量比については、Ｎ≧Ｃでは硬度が低
く、耐摩耗性が劣るため不都合であり、０．１５＜Ｎ／
Ｃ＜１では遊離炭素や脆弱化合物を出す組成が多くな
り、また、焼結体組織が微細なものとならず、良い切削
性能が得られない。これに対し、Ｎ／Ｃ≦０．１５で
は、切削性能を劣化させる原因となる遊離炭素や脆弱化
合物を生成せず、しかも、０．１５＜Ｎ／Ｃ＜１のとき
よりも焼結体組織が微細であるので、高強度な焼結体を
得ることができる。尚、高圧相窒化硼素焼結体に微細組
織が要求される理由は、焼結体中に粗大粒子が存在する
とこれが破壊の起点となり易く、また、一旦破壊が発生
すると、微細粒子からなる焼結体に比べ、大きな損傷を
生ずる傾向にあるからである。また、この金属間化合物
は、焼結前に、予め反応させておいても良いし、焼結中
に、ＴｉＣ及びＴｉＮからなる固溶体の生成と同時に生
成させてもよい。組み合わせる金属の種類は、焼結体を
工具として使用する際に到達すると予想される温度に応
じて選択することが必要である。また、比較的熱の発生
の少ない切削では、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−Ａｌの組み合わせ
でよいが、熱の発生が大きい場合には、Ｗ，Ｃｏ，Ｚｒ
を加えるとよい。
【００１１】次に、切削工具用高圧相窒化硼素焼結体の
製造方法について説明する。焼結中に生じる諸反応によ
り各種の反応生成物が得られるが、これらの生成物によ
って焼結体の物性が決定されるため、要求物性を得るに
は、脆弱化合物の生成を回避すべく、前記組成の材料に
対して焼結温度１０００℃以上が必要であり、また、高
圧相窒化硼素が逆転換により硬度の低い窒化硼素となる
ことを回避するために１４００℃以下であることが好ま
しい。また、焼結圧力を４ＧＰａ未満とすることによ
り、超高圧発生装置に対する負荷を少なくでき、また、
２．４ＧＰａ以上とすることにより、高圧相窒化硼素が
逆転換により硬度の低い窒化硼素となることを回避す
る。更に、焼結時間については、使用目的により異な
り、また、超高圧発生装置に対する負荷を少なくするた
めには、短い方が好ましいが、本発明では、１０分以下
が好ましい。
【００１２】
【実施例】以下、本発明を例１〜９により具体的に説明
する。 （例１）炭化チタン（平均粒度１．２μｍ、Ｔｉ
Ｃ0.65）７２重量％，窒化チタン（平均粒度１．５μ
ｍ，ＴｉＮ0.67）８重量％，アルミニウム（平均粒度１
０μｍ）２０重量％を超硬合金製振動ミルポット中で混
合する。その混合粉をペレット状にし、１１００℃，５
０分反応させ金属間化合物を生成し、これを超硬合金製
ボールミルポットを用いてトルエン中で粉砕し、平均粒
度２．０μｍの粉体にし、これをバインダとする。Ｎ／
Ｃ＝０．１１である。このバインダ５０重量％，ｗＢＮ
（平均粒度２．０μｍ）２重量％及びｃＢＮ（平均粒度
３．０μｍ）４８重量％を超硬合金製振動ミルポット中
で均一に混合する。混合した粉体を直径φ４０ｍｍ，高
さ２．５ｍｍの円板状にプレス成形し、これと、コバル
ト７重量％を含む超硬合金粉を直径φ４０ｍｍ，高さ
２．５ｍｍの円板状にプレス成形したものと、を厚さ
０．５ｍｍのジルコニウム製カプセルに封入する。
【００１３】これをベルト型超高圧装置を用いて焼結圧
力３．９ＧＰａ、焼結温度１４５０℃、焼結時間１０分
間の条件で焼結する。その後、電源を切り、除圧してカ
プセルを回収する。このカプセルからジルコニウムを炭
化珪素砥石によって切削除去した後、ダイヤモンド砥石
によって平面研磨をして目的とする円板状の複合焼結体
を得た。この高圧相窒化硼素／超硬合金複合焼結体の高
圧相窒化硼素面のマイクロビッカース硬度（荷重１ｋ
ｇ）は、３５００ｋｇ／ｍｍ2 であった。この複合焼結
体をワイヤー放電加工機によって二等辺三角形（２辺の
長さ４ｍｍ、これに挟まれる頂角８０°）を切り出し、
これを超硬合金製の基盤に銀ロウ付けしてＴＮＭＡ３３
２（チャンファーホーニング２５°Ｘ０．１）の形状に
仕上げた。これを、市販の所定のクランプ式ホルダにセ
ットして切削試験を行った。切削試験は、被削材とし
て、φ５０×３５０ＳＣＭ４２０鋼の丸棒をロックウェ
ル硬度Ｃスケールで５７に熱処理したものを用いた。切
削は周速１５０ｍ／ｍｉｎ，切り込み０．５ｍｍ及び送
り０．１５ｍｍ／ｒｅｖ．の条件で乾式にて行った。３
０分間の切削処理で、この切削チップの逃げ面摩耗幅は
０．３ｍｍであり、正常な切削状態であった。
【００１４】（例２）炭化チタン（平均粒度１．０μ
ｍ、ＴｉＣ0.75）７５重量％、窒化チタン（平均粒度
１．３μｍ，ＴｉＮ0.80）５重量％、アルミニウム（平
均粒度１０μｍ）１８重量％，タングステン（平均粒度
１．０μｍ）１重量％及びコバルト（平均粒度４．０μ
ｍ）１重量％とした以外は例１と同様にして焼結体を製
造した。Ｎ／Ｃ＝０．０６である。この焼結体について
例１と同様にして切削試験を行った。切削は周速１３０
ｍ／ｍｉｎ，切り込み０．３ｍｍ及び送り０．１０ｍｍ
／ｒｅｖ．の条件で乾式にて行った。４５分間の切削処
理でこの切削チップの逃げ面摩耗幅は０．２５ｍｍであ
り、正常な切削状態であった。
【００１５】（例３）炭化チタン（平均粒度０．９μ
ｍ、ＴｉＣ0.95）７３重量％、窒化チタン（平均粒度
１．３μｍ，ＴｉＮ0.70）７重量％、アルミニウム（平
均粒度１０μｍ）１９重量％，ジルコニウム（平均粒度
１．５μｍ）１重量％とした以外は例１と同様にして焼
結体を製造した。Ｎ／Ｃ＝０．１０である。この焼結体
について例１と同様にして切削試験を行った。切削は周
速１５５ｍ／ｍｉｎ，切り込み０．３ｍｍ及び送り０．
０７ｍｍ／ｒｅｖ．の条件で乾式で行った。３５分間の
切削でこの切削チップの逃げ面摩耗幅は０．２５ｍｍで
あり、正常な切削状態であった。
【００１６】（例４）ｗＢＮとｃＢＮとの含有量比を図
１のように変化させた以外は例１と同様にして焼結体を
製造した。その焼結体を用いて例１と同様にして切削試
験を行った。工具の逃げ面摩耗幅が０．３ｍｍ（ＶB ＝
０．３）に到達するまでの所要時間と、ｗＢＮとｃＢＮ
との含有量比と、の相関を図１に示した。これによる
と、ｗＢＮとｃＢＮとの含有量比の切削性能への影響は
小さいことがわかる。
【００１７】（例５）高圧相窒化硼素の含有量のみを図
２のように変化させた以外は例１と同様にして焼結体を
製造した。その焼結体を用いて例１と同様にして切削試
験を行った。工具の逃げ面摩耗幅が０．３ｍｍ（ＶB ＝
０．３）に到達するまでの所要時間と、高圧相窒化硼素
の含有量と、の相関を図２に示した。これによると、高
圧相窒化硼素の含有量が２０重量％未満では耐摩耗性が
劣り、８０重量％超過では耐欠損性が劣ることがわか
る。
【００１８】（例６）炭化チタン（平均粒度１．２μ
ｍ，ＴｉＣ0.65）と窒化チタン（平均粒度１．５μｍ，
ＴｉＮ0.67）の組成比を変化させた以外は例１と同様に
して焼結体を製造した。その焼結体を用いて例１と同様
にして切削試験を行った。工具の逃げ面摩耗幅が０．３
ｍｍ（ＶB ＝０．３）に到達するまでの時間と、Ｎ／Ｃ
と、の相関を図３に示した。これによると、バインダ組
成比の切削性能への影響は比較的小さいが、過酷な使用
条件で要求特性が厳しい場合には、０．１５＜Ｎ／Ｃ＜
１では摩耗が大きく、場合によっては工具の欠損が生じ
ることがあるので不都合である。この場合は、Ｎ／Ｃ≦
０．１５とすると、逃げ面摩耗も小さく良好な切削状況
が得られることがわかる。
【００１９】（例７）焼結圧力を１．９ＧＰａ（本発明
の規定外）、焼結温度を１４５０℃とした以外は、例１
と同様にして、焼結体を製造した。この焼結体の高圧相
窒化硼素面のマイクロビッカース硬度（荷重１ｋｇ）
を、例１と同様にして求めると、１５００ｋｇ／ｍｍ2
であった。この複合焼結体のＸ線回折分析を行ったとこ
ろ高圧相窒化硼素の低圧相への逆転換が生じており、切
削工具としての使用に耐えるものではなかった。
【００２０】（例８）焼結圧力を３．９ＧＰａ、焼結温
度を９００℃（本発明の規定外）とした以外は例１と同
様にして焼結体を製造した。この焼結体の高圧相窒化硼
素の面のマイクロビッカース硬度（荷重１ｋｇ）を、例
１と同様にして求めると、１０００ｋｇ／ｍｍ2 であ
り、切削工具としての使用に耐えるものではなかった。
【００２１】（例９）例１において、焼結時間のみを変
化させて焼結体を製造した。焼結圧力、焼結温度はその
ままで、焼結時間を２０分とした。この高圧相窒化硼素
／超硬合金複合焼結体の高圧相窒化硼素の面のマイクロ
ビッカース硬度（荷重１Ｋｇ）は、３７５０Ｋｇ／ｍｍ
2 であった。この焼結体について例１と同様にして切削
試験を行った。２０分間の切削処理で切削チップは欠損
した。走査型電子顕微鏡で詳細に焼結体を調査したとこ
ろ、焼結体のバインダーが粒成長して、粗大粒子が発生
しており、これによって、切削チップの欠損が生じたと
考えられる。
【００２２】
【発明の効果】本発明の切削工具用高圧相窒化硼素焼結
体は、従来技術では達成できなかった高強度、耐摩耗性
を有するので、これを使用した切削工具は、高性能を有
し、しかも、耐久寿命が長くなる。また、本製造方法に
よると、従来より低い焼結温度、焼結圧力で焼結体を製
造できるので、装置寿命を長くでき、経済的に安価な工
具を製造することが可能となる。よって、本発明は産業
上非常に有利である。
【００２３】
【図面の簡単な説明】
【図１】摩耗時間と、ｗＢＮとｃＢＮの含有量比と、の
関係を示す図である。
【図２】摩耗時間と高圧相窒化硼素含有量との関係を示
す図である。
【図３】摩耗時間とＮ／Ｃとの関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 35/583

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （１）高圧相窒化硼素２０〜８０重量
    ％、及び（２）炭素（Ｃ）と窒素（Ｎ）の原子量比がＮ
    ／Ｃ≦０．１５であるチタンの炭窒化物Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）
    と、Ａｌ，Ｗ，Ｃｏ及びＺｒよりなる群から選択された
    少なくとも１の金属と、の金属間化合物８０〜２０重量
    ％、 からなることを特徴とする切削工具用高圧相窒化硼素焼
    結体。
  2. 【請求項２】 （１）高圧相窒化硼素２０〜８０重量
    ％、及び（２）炭素（Ｃ）と窒素（Ｎ）の原子量比がＮ
    ／Ｃ≦０．１５であるチタンの炭窒化物Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）
    と、Ａｌ，Ｗ，Ｃｏ及びＺｒよりなる群から選択された
    少なくとも１の金属と、の金属間化合物８０〜２０重量
    ％、 を混合した後、焼結温度１０００℃以上、焼結圧力２．
    ４ＧＰａ以上４ＧＰａ未満にて焼結することを特徴とす
    る切削工具用高圧相窒化硼素焼結体の製造方法。
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DE19510088A DE19510088A1 (de) 1994-04-21 1995-03-20 Hochdruckphasen-Bornitrid-Sinterkörper für Schneidwerkzeuge und Verfahren zur Herstellung derselben

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110408830A (zh) * 2019-08-28 2019-11-05 三峡大学 一种Ti(C,N)基金属陶瓷材料及其碳平衡控制方法

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
KR100263594B1 (ko) * 1996-10-31 2000-08-01 오카야마 노리오 고경도 고인성 소결체
US6008153A (en) * 1996-12-03 1999-12-28 Sumitomo Electric Industries, Ltd. High-pressure phase boron nitride base sinter
JPH10182234A (ja) * 1996-12-25 1998-07-07 Agency Of Ind Science & Technol 立方晶窒化硼素基焼結材及びその製造方法
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
US6140262A (en) * 1999-07-27 2000-10-31 Smith International, Inc. Polycrystalline cubic boron nitride cutting tool
US6331497B1 (en) * 1999-07-27 2001-12-18 Smith International, Inc. Polycrystalline cubic boron nitride cutting tool
ZA200007090B (en) * 1999-12-03 2001-06-06 Sumitomo Electric Industries Coated PCBN cutting tools.
JP4677665B2 (ja) * 2000-11-21 2011-04-27 日油株式会社 高圧相物質の製造方法
US6814775B2 (en) * 2002-06-26 2004-11-09 Diamond Innovations, Inc. Sintered compact for use in machining chemically reactive materials
US7818053B2 (en) * 2003-02-21 2010-10-19 Dtherapeutics, Llc Devices, systems and methods for plaque type determination
US7451838B2 (en) * 2005-08-03 2008-11-18 Smith International, Inc. High energy cutting elements and bits incorporating the same
KR101386763B1 (ko) * 2007-01-30 2014-04-18 스미토모덴키고교가부시키가이샤 복합 소결체
CN101734916B (zh) * 2009-12-14 2013-02-13 哈尔滨工业大学 氮化硼-碳氮化钛陶瓷复合材料的制备方法
CN104245626A (zh) * 2011-12-05 2014-12-24 戴蒙得创新股份有限公司 烧结的立方氮化硼切削工具
US9028953B2 (en) 2013-01-11 2015-05-12 Kennametal Inc. CVD coated polycrystalline c-BN cutting tools

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU512633B2 (en) * 1976-12-21 1980-10-23 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Sintered tool
JPS5466910A (en) * 1977-11-08 1979-05-29 Sumitomo Electric Industries Sintered body for high hardness tool and method of making same
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
GB2048956B (en) * 1979-03-29 1983-02-16 Sumitomo Electric Industries Sintered compact for a machining tool
JPS5830266B2 (ja) * 1980-10-13 1983-06-28 日本油脂株式会社 高硬度焼結体およびその製造法
JPS601390B2 (ja) * 1981-06-29 1985-01-14 三菱マテリアル株式会社 切削工具用立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料
JPS61201751A (ja) * 1985-03-04 1986-09-06 Nippon Oil & Fats Co Ltd 高硬度焼結体およびその製造方法
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
JPH0694580B2 (ja) * 1988-12-14 1994-11-24 住友電気工業株式会社 高精度加工工具用焼結体
JPH0713279B2 (ja) * 1990-01-12 1995-02-15 日本油脂株式会社 切削工具用高圧相窒化ホウ素焼結体及びその製造方法
US5326380A (en) * 1992-10-26 1994-07-05 Smith International, Inc. Synthesis of polycrystalline cubic boron nitride

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110408830A (zh) * 2019-08-28 2019-11-05 三峡大学 一种Ti(C,N)基金属陶瓷材料及其碳平衡控制方法

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Publication number Publication date
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US5569862A (en) 1996-10-29

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