JPH10156607A - Ｃｂｎ焼結体 - Google Patents
Ｃｂｎ焼結体Info
- Publication number
- JPH10156607A JPH10156607A JP9230330A JP23033097A JPH10156607A JP H10156607 A JPH10156607 A JP H10156607A JP 9230330 A JP9230330 A JP 9230330A JP 23033097 A JP23033097 A JP 23033097A JP H10156607 A JPH10156607 A JP H10156607A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cemented carbide
- cbn
- thermal expansion
- basic body
- coefficient
- 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.)
- Withdrawn
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＣＢＮ焼結体中のＣｏ又はＮｉを低減した超
硬合金を使用し、熱膨張率のミスマッチを解消し、優れ
た寿命を示す工具を提供することを目的とする。 【構成】 金属結合相としてＣｏを０．３〜３重量％含
有するＷＣ基超硬合金を基体として、該基体上に立方晶
窒化ホウ素多結晶体を焼結させ、かつ、超硬基体と接合
して一体化させることにより構成する。
硬合金を使用し、熱膨張率のミスマッチを解消し、優れ
た寿命を示す工具を提供することを目的とする。 【構成】 金属結合相としてＣｏを０．３〜３重量％含
有するＷＣ基超硬合金を基体として、該基体上に立方晶
窒化ホウ素多結晶体を焼結させ、かつ、超硬基体と接合
して一体化させることにより構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、切削工具等の分野に使
用されるＣＢＮ焼結体に関し、特に焼結体と基体となる
超硬合金に関する。
用されるＣＢＮ焼結体に関し、特に焼結体と基体となる
超硬合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、切削用のスローアウェイチッ
プの切り刃部に設置されるＣＢＮ焼結体は従来から普く
知られているＣｏ含有量が概６％〜１０％含有される超
硬を基体として用い、該基体上に高温高圧下でＣＢＮ粒
子を焼結させた多結晶ＣＢＮ／超硬複合材料が用いられ
る。しかしながら、ＣＢＮ焼結体はＣＢＮと一部焼結助
剤からなるもののＣＢＮ自体の熱膨張率が小さいためＣ
ＢＮ焼結体の熱膨張率は一般に４〜５×１０-6／Ｋ（Ｋ
はケルビン温度を示す。以下、同じ）となる。一方、該
超硬合金基体の熱膨張率は５．４〜６．５×１０-6／Ｋ
であるため、ＣＢＮ焼結体と超硬との接合に関しては熱
膨張係数の大きな値を有する超硬合金基体が使用されて
いる。（例として、特開昭６３−１９１６３２号）
プの切り刃部に設置されるＣＢＮ焼結体は従来から普く
知られているＣｏ含有量が概６％〜１０％含有される超
硬を基体として用い、該基体上に高温高圧下でＣＢＮ粒
子を焼結させた多結晶ＣＢＮ／超硬複合材料が用いられ
る。しかしながら、ＣＢＮ焼結体はＣＢＮと一部焼結助
剤からなるもののＣＢＮ自体の熱膨張率が小さいためＣ
ＢＮ焼結体の熱膨張率は一般に４〜５×１０-6／Ｋ（Ｋ
はケルビン温度を示す。以下、同じ）となる。一方、該
超硬合金基体の熱膨張率は５．４〜６．５×１０-6／Ｋ
であるため、ＣＢＮ焼結体と超硬との接合に関しては熱
膨張係数の大きな値を有する超硬合金基体が使用されて
いる。（例として、特開昭６３−１９１６３２号）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な熱膨張係数の違いを緩和し応力が残留する領域を減少
させ、よって、ＣＢＮ焼結体そのものにも応力を緩和さ
せることを目的とする。そのため、本発明は熱膨張率を
低減した超硬合金を用い、ＷＣ炭化物自体の熱膨張率で
ある４．５×１０-6／Ｋに漸近していく。従って、Ｃｏ
又はＮｉを従来より大幅に低減した超硬合金を使用すれ
ば熱膨張率の差よりＣＢＮ焼結体の残留応力を減少させ
ることが出来る。
な熱膨張係数の違いを緩和し応力が残留する領域を減少
させ、よって、ＣＢＮ焼結体そのものにも応力を緩和さ
せることを目的とする。そのため、本発明は熱膨張率を
低減した超硬合金を用い、ＷＣ炭化物自体の熱膨張率で
ある４．５×１０-6／Ｋに漸近していく。従って、Ｃｏ
又はＮｉを従来より大幅に低減した超硬合金を使用すれ
ば熱膨張率の差よりＣＢＮ焼結体の残留応力を減少させ
ることが出来る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、熱膨張率の差
よりＣＢＮ焼結体に作用する残留応力を減少させ、残留
応力そのものを低減させるため、熱膨張率から結合金属
量を調整して基体となる超硬合金を創製した。すなわ
ち、Ｃｏ含有量を３％以下とすると熱膨張率は約４．５
〜５．０×１０-6／Ｋ以下となり、ＣＢＮ焼結体の熱膨
張率とほぼ類似及び／又はやや下回るようになる。ま
た、Ｎｉの熱膨張率はＣｏの熱膨張率とほぼ同じであ
り、超硬合金の結合相として用いた場合の機械的特性も
ほぼ同様であるので、Ｃｏの一部または全部をＮｉで置
換しても本発明の主旨を逸脱しない。
よりＣＢＮ焼結体に作用する残留応力を減少させ、残留
応力そのものを低減させるため、熱膨張率から結合金属
量を調整して基体となる超硬合金を創製した。すなわ
ち、Ｃｏ含有量を３％以下とすると熱膨張率は約４．５
〜５．０×１０-6／Ｋ以下となり、ＣＢＮ焼結体の熱膨
張率とほぼ類似及び／又はやや下回るようになる。ま
た、Ｎｉの熱膨張率はＣｏの熱膨張率とほぼ同じであ
り、超硬合金の結合相として用いた場合の機械的特性も
ほぼ同様であるので、Ｃｏの一部または全部をＮｉで置
換しても本発明の主旨を逸脱しない。
【０００５】
【作用】超硬合金基体のＣｏおよび／またはＮｉの含有
量を０．３％ととしたのは、０．３％未満では熱膨張率
は充分に低減されるものの、合金の強度が不十分で実用
に供するには難がある。従って、結合相量は０．３〜
３．０重量％が本発明の主旨に適合する。また、ＷＣの
一部を周期率表の４Ａ、５Ａ、６Ａ属の金属の炭化物ま
たは窒化物または炭窒化物で置換しても、超硬合金の熱
膨張率が５．０×１０-6／Ｋを越えて大きく逸脱しない
限りは、本発明の主旨に適う。
量を０．３％ととしたのは、０．３％未満では熱膨張率
は充分に低減されるものの、合金の強度が不十分で実用
に供するには難がある。従って、結合相量は０．３〜
３．０重量％が本発明の主旨に適合する。また、ＷＣの
一部を周期率表の４Ａ、５Ａ、６Ａ属の金属の炭化物ま
たは窒化物または炭窒化物で置換しても、超硬合金の熱
膨張率が５．０×１０-6／Ｋを越えて大きく逸脱しない
限りは、本発明の主旨に適う。
【０００６】
【実施例】９９％ＷＣ−１％Ｃｏの組成になるように平
均粒径０．６μｍのＷＣ粉末と平均粒径１．０μｍのＣ
ｏ粉末を秤量し、混合粉末に対し１．５重量％の成形用
ワックスを添加し湿式混合した。次に乾燥、造粒の各工
程を経て各種形状にプレス成形した。本成形体を特殊焼
結技術により焼結して得られた超硬合金の物性は、抗折
力が２５０ｋｇ／ｍｍ2、硬さがＨＲＡ９４．６、熱膨
張率が４．７×１０-6／Ｋであった。この超硬合金を基
体として１４００℃、５万気圧の高温高圧下でＣＢＮ焼
結体を合成した後、適当な形状に切断してスローアウェ
イチップの切り刃部にロー付けにて設置した。
均粒径０．６μｍのＷＣ粉末と平均粒径１．０μｍのＣ
ｏ粉末を秤量し、混合粉末に対し１．５重量％の成形用
ワックスを添加し湿式混合した。次に乾燥、造粒の各工
程を経て各種形状にプレス成形した。本成形体を特殊焼
結技術により焼結して得られた超硬合金の物性は、抗折
力が２５０ｋｇ／ｍｍ2、硬さがＨＲＡ９４．６、熱膨
張率が４．７×１０-6／Ｋであった。この超硬合金を基
体として１４００℃、５万気圧の高温高圧下でＣＢＮ焼
結体を合成した後、適当な形状に切断してスローアウェ
イチップの切り刃部にロー付けにて設置した。
【０００７】該スローアウェイチップをカッターボディ
に１個取り付け、フライス加工テストを実施した。比較
のため従来の８％Ｃｏ超硬基体を用いたＣＢＮ焼結体も
スローアウェイチップに同様にロー付けしたものもテス
トした。加工条件は以下の通りである。 カッターボディ：φ８０ｍｍ（一枚刃） ワーク材 ：Ｓ５０Ｃ（ＨＶ１９０） ワーク形状 ：幅０．３ｍｍ、ピッチ５ｍｍの溝入
で、幅５０ｍｍ 回転数 ：６０００回転／分 切削速度 ：１５００ｍ／分 送り量 ：９００ｍｍ／分 切り込み量 ：０．２５ｍｍ 本発明品は、１２０分の切削時間後も正常摩耗を呈して
いたが、比較剤はテスト開始後４３分で刃先の折損が生
じた。これは切削熱による熱応力によるものと判断され
た。
に１個取り付け、フライス加工テストを実施した。比較
のため従来の８％Ｃｏ超硬基体を用いたＣＢＮ焼結体も
スローアウェイチップに同様にロー付けしたものもテス
トした。加工条件は以下の通りである。 カッターボディ：φ８０ｍｍ（一枚刃） ワーク材 ：Ｓ５０Ｃ（ＨＶ１９０） ワーク形状 ：幅０．３ｍｍ、ピッチ５ｍｍの溝入
で、幅５０ｍｍ 回転数 ：６０００回転／分 切削速度 ：１５００ｍ／分 送り量 ：９００ｍｍ／分 切り込み量 ：０．２５ｍｍ 本発明品は、１２０分の切削時間後も正常摩耗を呈して
いたが、比較剤はテスト開始後４３分で刃先の折損が生
じた。これは切削熱による熱応力によるものと判断され
た。
【０００８】次に、平均粒径が１．０μｍのＷＣ粉末と
平均粒径が１．０μｍのＣｏ粉末、同じく平均粒径が
１．０μｍのＮｉ粉末などを用いて実施例１と同様の方
法で表１に示す超硬合金を製作した。
平均粒径が１．０μｍのＣｏ粉末、同じく平均粒径が
１．０μｍのＮｉ粉末などを用いて実施例１と同様の方
法で表１に示す超硬合金を製作した。
【０００９】
【表１】
【００１０】上記実施例と同様の方法で切削テストを実
施した。加工条件は以下のとおりである。 カッターボディ ：φ８０ｍｍ（一枚刃） ワーク材 ：Ｓ５０Ｃ（ＨＶ１９０） ワーク形状 ：幅０．３ｍｍ ピッチ２．５ｍｍ 回転数 ：６０００回転／分 切削速度 ：１５００ｍ／分 送り量 ：９００ｍｍ／分 切り込み量 ：０．３ｍｍ 比較の目的で実施例１の８％Ｃｏ超硬基体を用いたＣＢ
Ｎ焼結体を本テストに加えた。各試作品の工具寿命は、
本発明品１が１４５分、本発明品２が１３０分、本発明
品３が１４０分、本発明品４が１２０分であったのに対
し、比較例は５５分で寿命となった。
施した。加工条件は以下のとおりである。 カッターボディ ：φ８０ｍｍ（一枚刃） ワーク材 ：Ｓ５０Ｃ（ＨＶ１９０） ワーク形状 ：幅０．３ｍｍ ピッチ２．５ｍｍ 回転数 ：６０００回転／分 切削速度 ：１５００ｍ／分 送り量 ：９００ｍｍ／分 切り込み量 ：０．３ｍｍ 比較の目的で実施例１の８％Ｃｏ超硬基体を用いたＣＢ
Ｎ焼結体を本テストに加えた。各試作品の工具寿命は、
本発明品１が１４５分、本発明品２が１３０分、本発明
品３が１４０分、本発明品４が１２０分であったのに対
し、比較例は５５分で寿命となった。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るＣＢ
Ｎ焼結体のチップは従来のものよりも工具寿命が長い。
Ｎ焼結体のチップは従来のものよりも工具寿命が長い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 足立 信重 千葉県成田市新泉13番地の２ 日立ツール 株式会社成田工場内
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｃｏ含有量が０．３〜３％の超硬合金を
基体とし、前記基体上に立方晶窒化硼素多結晶体を焼結
させ、かつ、前記基体と接合して一体化させたことを特
徴とするＣＢＮ焼結体。 - 【請求項２】 請求項１記載のＣＢＮ焼結体において、
Ｃｏの一部又は全部をＮｉで置き換えたことを特徴とす
るＣＢＮ焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9230330A JPH10156607A (ja) | 1996-10-03 | 1997-08-12 | Ｃｂｎ焼結体 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28175196 | 1996-10-03 | ||
| JP8-281751 | 1996-10-03 | ||
| JP9230330A JPH10156607A (ja) | 1996-10-03 | 1997-08-12 | Ｃｂｎ焼結体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10156607A true JPH10156607A (ja) | 1998-06-16 |
Family
ID=26529286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9230330A Withdrawn JPH10156607A (ja) | 1996-10-03 | 1997-08-12 | Ｃｂｎ焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10156607A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6843824B2 (en) * | 2001-11-06 | 2005-01-18 | Cerbide | Method of making a ceramic body of densified tungsten carbide |
| JP2010507742A (ja) * | 2006-10-25 | 2010-03-11 | ティーディーワイ・インダストリーズ・インコーポレーテッド | 改良された耐熱亀裂性を有する物品 |
| US9016406B2 (en) | 2011-09-22 | 2015-04-28 | Kennametal Inc. | Cutting inserts for earth-boring bits |
-
1997
- 1997-08-12 JP JP9230330A patent/JPH10156607A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6843824B2 (en) * | 2001-11-06 | 2005-01-18 | Cerbide | Method of making a ceramic body of densified tungsten carbide |
| US7309373B2 (en) | 2001-11-06 | 2007-12-18 | Cerbide Corporation | Method of making a ceramic body of densified tungsten carbide |
| JP2010507742A (ja) * | 2006-10-25 | 2010-03-11 | ティーディーワイ・インダストリーズ・インコーポレーテッド | 改良された耐熱亀裂性を有する物品 |
| JP2014037767A (ja) * | 2006-10-25 | 2014-02-27 | Tdy Industries Llc | 改良された耐熱亀裂性を有する物品 |
| US8841005B2 (en) | 2006-10-25 | 2014-09-23 | Kennametal Inc. | Articles having improved resistance to thermal cracking |
| US9016406B2 (en) | 2011-09-22 | 2015-04-28 | Kennametal Inc. | Cutting inserts for earth-boring bits |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040609 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050916 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051202 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20060120 |