JPS60184649A - 高圧相型窒化硼素焼結体の製造方法 - Google Patents
高圧相型窒化硼素焼結体の製造方法Info
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- JPS60184649A JPS60184649A JP59039682A JP3968284A JPS60184649A JP S60184649 A JPS60184649 A JP S60184649A JP 59039682 A JP59039682 A JP 59039682A JP 3968284 A JP3968284 A JP 3968284A JP S60184649 A JPS60184649 A JP S60184649A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）技術分野
この発明は切削］−員等どして使用りるのに適した＾強
度でかつ耐摩耗性、靭性にす”ぐれた高圧相型窒化（／
ＩＩ索焼結体の製造方法に関するものである。
度でかつ耐摩耗性、靭性にす”ぐれた高圧相型窒化（／
ＩＩ索焼結体の製造方法に関するものである。
（ロ）技術背景
高圧相型窒化（１１１素には立方晶型窒化１！Ｉｌｌ素
（以下ＣＢＮという）とウルツ鉱型窒化硼素（以下ＷＢ
Ｎという）どの２種があるが、いずれもダイヤモンドに
次ぐ高い硬石を有し、またダイ−７モンドに比べて鉄族
金属どの反応性が少ないため、研削や切削工具材料とし
Ｃ極めて有望であり、既にかなり多く用いられている。
（以下ＣＢＮという）とウルツ鉱型窒化硼素（以下ＷＢ
Ｎという）どの２種があるが、いずれもダイヤモンドに
次ぐ高い硬石を有し、またダイ−７モンドに比べて鉄族
金属どの反応性が少ないため、研削や切削工具材料とし
Ｃ極めて有望であり、既にかなり多く用いられている。
特に切削用途にはＣＢＮをＧｏなどで結合した焼結体が
一部使用されている。
一部使用されている。
ＣＢＮは前記した如く、高硬度であり、耐熱性、耐摩耗
性にすぐれた物質である。このＣＢＮのみを焼結する試
みは種々なさねでいるが、これには例えば特公昭３９−
８９４８号公報に記載されている如く、約７０ｋｂ以上
、１９００℃以上の超高圧高温下で焼結する必要がある
。
性にすぐれた物質である。このＣＢＮのみを焼結する試
みは種々なさねでいるが、これには例えば特公昭３９−
８９４８号公報に記載されている如く、約７０ｋｂ以上
、１９００℃以上の超高圧高温下で焼結する必要がある
。
現状の超高圧高温装置では、このような高圧＾温条件を
発生させることはできるが、■集的規模に装置を大型化
した場合、高圧高温発生部の耐用回数が制約され、実用
的でない。
発生させることはできるが、■集的規模に装置を大型化
した場合、高圧高温発生部の耐用回数が制約され、実用
的でない。
また前述の如り、うなどの金属を結合ｌどした焼結体が
一部使用されているが、これを切削工具として使用した
場合 （１）金属結合相から摩耗が進行する。
一部使用されているが、これを切削工具として使用した
場合 （１）金属結合相から摩耗が進行する。
（２）金属相の存在のために焼結体全体の耐溶着性が低
下する。
下する。
＋３１ＧＢＮ含有量が多いため、結合強度の低いＣＢＮ
粒子の接触が多く、ＣＢＮ粒子間で破壊していることが
多い。
粒子の接触が多く、ＣＢＮ粒子間で破壊していることが
多い。
という問題が生じる。これは以下の成因による金属相が
原因で′ある。
原因で′ある。
一般↓こＣＢＮ焼結体全体成する場合、まず圧力を加え
（、その後温度を上げる。そして十分高温ど４【つＣ溶
りた金属がＣＢＮ粒子間の隙間に浸入づる。
（、その後温度を上げる。そして十分高温ど４【つＣ溶
りた金属がＣＢＮ粒子間の隙間に浸入づる。
従って、圧力を加えた時ＣＢＮ粒子間でひっかかりを生
じ、いわゆる架橋現象を生じた時には、この隙間が人さ
くなっ−Ｃいるため、大きな金属相をこの部分に形成り
る。この大きな金属相は、溶着現象を発生さＶたすして
、前述したように焼結体全体の性能を劣化さぼる。
じ、いわゆる架橋現象を生じた時には、この隙間が人さ
くなっ−Ｃいるため、大きな金属相をこの部分に形成り
る。この大きな金属相は、溶着現象を発生さＶたすして
、前述したように焼結体全体の性能を劣化さぼる。
（ハ）発明の開示
この発明は上記のような大きな金属相の偏析の発生を減
少させ、さらに高圧相型窒化硼素粒子間間隙を減少さけ
、含有される金属量を低下させることと、接触している
高圧相型窒化硼素粒子同志の結合強度を高めることにあ
る。
少させ、さらに高圧相型窒化硼素粒子間間隙を減少さけ
、含有される金属量を低下させることと、接触している
高圧相型窒化硼素粒子同志の結合強度を高めることにあ
る。
架橋を発生させない方法は次の２通りが考えられる。
１つは結合材の存在しないところで、これを行なうもの
であり、他の１つは結合材中の金属の溶融体存在下でこ
れを行なうものである。
であり、他の１つは結合材中の金属の溶融体存在下でこ
れを行なうものである。
前者は高圧相型窒化硼素粒子の表面を低圧相型窒化硼素
（以下ｈＢＮという）に変換し、この表面に生成しｈＢ
Ｎの強度の弱いことおよび潤滑性を利用して架橋の発生
をなくすというものである。
（以下ｈＢＮという）に変換し、この表面に生成しｈＢ
Ｎの強度の弱いことおよび潤滑性を利用して架橋の発生
をなくすというものである。
予め常圧または減圧下で高圧相型窒化硼素粒子の表面を
ＩＩＢＮに変換しておく方法と、焼結時に図面ａｂｃｄ
ｅ〆１で示すように、高圧相型窒化硼素の不安定領域に
さらし、表面をｈＢＮに変換覆る方法とがある。後者の
方法は、焼結時例えば図面ａＭｅに示ツＪ：うに、一旦
高粗相型窒化１１Ｎ＋素の不安定領域内の高圧下で結合
材中の金属を溶融し、これを高圧相型窒化硼素粒子と接
触「しめ、粒子間の架橋を高圧相型窒化硼素粒子の一部
を金属中に溶かしこむこと、あるいはｈＢＮに変換Ｉし
めることで減らすものである。
ＩＩＢＮに変換しておく方法と、焼結時に図面ａｂｃｄ
ｅ〆１で示すように、高圧相型窒化硼素の不安定領域に
さらし、表面をｈＢＮに変換覆る方法とがある。後者の
方法は、焼結時例えば図面ａＭｅに示ツＪ：うに、一旦
高粗相型窒化１１Ｎ＋素の不安定領域内の高圧下で結合
材中の金属を溶融し、これを高圧相型窒化硼素粒子と接
触「しめ、粒子間の架橋を高圧相型窒化硼素粒子の一部
を金属中に溶かしこむこと、あるいはｈＢＮに変換Ｉし
めることで減らすものである。
高圧相型窒化硼素粒子はＨいに圧縮されている ゛から
条件さえ選べば、後者の方法のほうが金属量の少ない焼
結体を得る可□能性がある。
条件さえ選べば、後者の方法のほうが金属量の少ない焼
結体を得る可□能性がある。
何れにしても焼結の最終工程は、高圧相型窒化ｒｉＪＩ
素の安定領域で行なわれるので、ｈＢＮに変換した部分
は再び高圧相型窒化硼素に戻る。
素の安定領域で行なわれるので、ｈＢＮに変換した部分
は再び高圧相型窒化硼素に戻る。
この発明において結合相として用いる周期律表第４ａ、
５ａ、６ａＩＪ′に金属の炭化物、窒化物、期化物、■
」化物の１種ｂｔ、＜はこれらの混合物あるいは相互固
溶体としくのレラミックＪ５）末は、＋ｌｌＩ！＋哀が
高く、Ｊ’ｔ＋ Ａ１１ｌ！点（あり、さらにこれらレ
ラミック物質が酸化物に比較しく金属的な物情をイ」し
Ｃいる。特にこれらレラミックス物質の熱伝導瓜は金属
に近い１１１１を承り。
５ａ、６ａＩＪ′に金属の炭化物、窒化物、期化物、■
」化物の１種ｂｔ、＜はこれらの混合物あるいは相互固
溶体としくのレラミックＪ５）末は、＋ｌｌＩ！＋哀が
高く、Ｊ’ｔ＋ Ａ１１ｌ！点（あり、さらにこれらレ
ラミック物質が酸化物に比較しく金属的な物情をイ」し
Ｃいる。特にこれらレラミックス物質の熱伝導瓜は金属
に近い１１１１を承り。
このＪ、うな狛ｔｉＩを右りる上記レラミック物質を結
合相としく用いることで前述のＣＩ３ Ｎの１ぐれＩＣ
！ｌ：Ｊ１９を牛かした焼結体を得ることができるので
ある。
合相としく用いることで前述のＣＩ３ Ｎの１ぐれＩＣ
！ｌ：Ｊ１９を牛かした焼結体を得ることができるので
ある。
ま）こ結合相中に上記ロラミック物質を合孔Ｊることで
相対的に結合相中の金属量は低下り−る。
相対的に結合相中の金属量は低下り−る。
＋Ｎｋ ＩＥｉ−、相！−゛２窒化１１ｊ＋素粒子同志
の結合強度は、例えばｗｃ−ｃｏ超硬合金の液相焼結の
如く硬質粒子の結合金属への溶解と再析出現象があれば
、高いものが得られる。
の結合強度は、例えばｗｃ−ｃｏ超硬合金の液相焼結の
如く硬質粒子の結合金属への溶解と再析出現象があれば
、高いものが得られる。
次にこの発明でさらに結合相どじ−（用いるＡ＆または
Ｎと５ｊ１Ｎｊ、い、Ｆｅ 、 Ｃｒ 、 Ｋｎの１種
もしく（よこれらの混合物あるいは相互固溶体は、ＣＢ
Ｎ合成時の触媒であり、焼結時にこれら金属の融体と表
面がｈＢＮに変換された高圧相型窒化Ｉｌｌ！Ｉ素粒子
が接触しているため、前述の溶解と再析出と類似しＩＣ
現象が生じ、高圧相型窒化硼素粒子同志の結合が高めら
れる。
Ｎと５ｊ１Ｎｊ、い、Ｆｅ 、 Ｃｒ 、 Ｋｎの１種
もしく（よこれらの混合物あるいは相互固溶体は、ＣＢ
Ｎ合成時の触媒であり、焼結時にこれら金属の融体と表
面がｈＢＮに変換された高圧相型窒化Ｉｌｌ！Ｉ素粒子
が接触しているため、前述の溶解と再析出と類似しＩＣ
現象が生じ、高圧相型窒化硼素粒子同志の結合が高めら
れる。
即ち、焼結の最終■稈は、高圧相型窒化硼素の安定域で
行なわれているため、ｈＢＮの溶解、高圧相型窒化硼素
の析出が生じると考えられる。またこの時、高圧相型窒
化硼素粒子は圧縮されているので、析出りる高圧相型窒
化硼素は互いの粒子の接触部を成長させるので高圧相型
窒化硼素粒子同志の結合強度が高めβ−れる。
行なわれているため、ｈＢＮの溶解、高圧相型窒化硼素
の析出が生じると考えられる。またこの時、高圧相型窒
化硼素粒子は圧縮されているので、析出りる高圧相型窒
化硼素は互いの粒子の接触部を成長させるので高圧相型
窒化硼素粒子同志の結合強度が高めβ−れる。
この発明において焼結体を得るに使用する装置としては
、ベルト型、ガードル型のダイ＼７［ンド合成に用いら
れる超高１巳装置が過当て・′ある。
、ベルト型、ガードル型のダイ＼７［ンド合成に用いら
れる超高１巳装置が過当て・′ある。
イしＣ焼結にお【）る温′瓜、圧力条件は図面に示しＩ
Ｊ高ＪＪｇ ４Ｌｌハリ窒化Ｉｌｌ 累の安定領域で行
なう。この領域のなかでし１２００℃以上Ｃ圧力４０ｋ
ｂ以上が好ましい。
Ｊ高ＪＪｇ ４Ｌｌハリ窒化Ｉｌｌ 累の安定領域で行
なう。この領域のなかでし１２００℃以上Ｃ圧力４０ｋ
ｂ以上が好ましい。
以上実施例にＪ、りこの発明の詳細な説明りる。
実施例１
平均粒度２μのＣＢ’ＮＩ）末ど結合材粉末を第１表の
組成に混合した後、ダイヤモンド合成に使用される超高
圧高温装置を用いて焼結を行なった。
組成に混合した後、ダイヤモンド合成に使用される超高
圧高温装置を用いて焼結を行なった。
まず、圧力を１５ｋｂに上げた後、温度１３００℃に加
熱し、５分間保持した。
熱し、５分間保持した。
口の領域はＣＢＮ不安定域である。この後温度を１３０
０’Ｃに保１もしたＪ、ま、４５ｋｂまで圧力をゆっく
り十り゛、１０分間保持しＩこのら降温し、さらに降圧
し ｌこ 。
０’Ｃに保１もしたＪ、ま、４５ｋｂまで圧力をゆっく
り十り゛、１０分間保持しＩこのら降温し、さらに降圧
し ｌこ 。
ｊ５１られた焼結体は結合相が組織的に均一に分布しく
おり、１１８Ｎは残存しくいなかった。
おり、１１８Ｎは残存しくいなかった。
この発明の方法を採用Ｕずに、まず圧力を４５ ｋ ｂ
まで上げ、その後圧力を保持したまま温度を１３００℃
にあげて１０分間保持して得た焼結体は金属の偏析がみ
られ、また完全に焼結していなかった。
まで上げ、その後圧力を保持したまま温度を１３００℃
にあげて１０分間保持して得た焼結体は金属の偏析がみ
られ、また完全に焼結していなかった。
第 １ 表
実施例２
平均粒度４μのＣＢＮ粉末を予め１０ ｍｍ １−１１
の真空下で１３００℃に１０分間保持してＣＢＮ粒子の
表面をｈＢＮに変換した。
の真空下で１３００℃に１０分間保持してＣＢＮ粒子の
表面をｈＢＮに変換した。
この粉末を実施例１で用いたＣＢＮ粉末の代りに用い、
第１表に示り一結合材を同じ組成に混合したのち、−容
器に充填し、ダイヤモンド合成に使用される超高圧高温
装置を用いて焼結した。
第１表に示り一結合材を同じ組成に混合したのち、−容
器に充填し、ダイヤモンド合成に使用される超高圧高温
装置を用いて焼結した。
まず圧ノコを４５ｋｂまで上げ、温度を１３００℃にし
て１５分間保持した。
て１５分間保持した。
得られた焼結体の組織゛は実施例１で得た試料とほぼ同
じであった。
じであった。
実施例３
平均検疫３μのＣＢＮ粉末と結合材粉末を第２表に示す
組成に混合したのち、一容器に充填した。
組成に混合したのち、一容器に充填した。
これらを実施例１と同様に焼結して焼結体を得た。
この焼結体と市販のωなどを結合材とづる焼結体を用い
てＦＣＤ４５を周速３００＋ｎ ／ Ｉｌｌ！ＩＩ 、
り込み０ 、３ ｎｕｎ、送りＱ、１ｍｍ／ Ｉ゛ｅＶ
、 ｔｋｉ１式の条件ぐ切削した。その結果は第２表
の通りであった。
てＦＣＤ４５を周速３００＋ｎ ／ Ｉｌｌ！ＩＩ 、
り込み０ 、３ ｎｕｎ、送りＱ、１ｍｍ／ Ｉ゛ｅＶ
、 ｔｋｉ１式の条件ぐ切削した。その結果は第２表
の通りであった。
なお、セラミック物質金属は各々平均検電１μ、４０μ
のしのを用いノこ。
のしのを用いノこ。
第 ２ 表
実施例４
実施例３の試料Ｎ００５と同じ組成の結合材ど第３表の
組成の高圧相型窒化硼素を混合して一容器に充填した。
組成の高圧相型窒化硼素を混合して一容器に充填した。
この容器を実施例１と同じ装置を用いて焼結した。
第 ；３° 表
Ｊ、Ｊ” ｆ：Ｌ力を２０ ｋ ｂに−１げｌｃ後、１
３００℃に加熱しＣ１０分間保１＼１ｊシＩご。−での
後ｊ１力を４５ｋｂに上げたのらに、さらに）ム、１１
哀を１４００℃に−１−げ゛（１５分間保持した後、降
温、降月１ シｌｊ＋ｕ′１を取出しＩこ。
３００℃に加熱しＣ１０分間保１＼１ｊシＩご。−での
後ｊ１力を４５ｋｂに上げたのらに、さらに）ム、１１
哀を１４００℃に−１−げ゛（１５分間保持した後、降
温、降月１ シｌｊ＋ｕ′１を取出しＩこ。
こ、れら焼結体ど実施例３の試料Ｎ０９５の焼結体おＪ
、び市販のＣｏ ’ｃ＝どを結合材どする焼結体を用い
ＣＩＣ２！ｉをＩｒ１ｌ ｊ％ ！＋ＯＯｍ ／ １ｌ
ｌｉｎ 、切込み０°４ｍｍ゛送り０．２ｍｍ ’ ｒ
（！Ｖ 、乾式の条（’Ｉ ’（’切削した。その結果
【１第４表の通り′Ｃ″あった。
、び市販のＣｏ ’ｃ＝どを結合材どする焼結体を用い
ＣＩＣ２！ｉをＩｒ１ｌ ｊ％ ！＋ＯＯｍ ／ １ｌ
ｌｉｎ 、切込み０°４ｍｍ゛送り０．２ｍｍ ’ ｒ
（！Ｖ 、乾式の条（’Ｉ ’（’切削した。その結果
【１第４表の通り′Ｃ″あった。
第 ４ 表
図面はこの発明の方法による焼結体の製造条１′１を説
明するためのもので、高圧相型窒化硼素の圧力一温度相
図上にａ３りる熱力学的な安定領域を示したものである
。 １・・・立方晶−低圧相型窒化硼素平衡線Ａ・・・高圧
相型窒化硼素安定域 Ｂ・・・低圧相型窒化硼素安定域 特￥１出願人 住友電気工業株式会社 代 理 人 弁坤十 和 １） 昭
明するためのもので、高圧相型窒化硼素の圧力一温度相
図上にａ３りる熱力学的な安定領域を示したものである
。 １・・・立方晶−低圧相型窒化硼素平衡線Ａ・・・高圧
相型窒化硼素安定域 Ｂ・・・低圧相型窒化硼素安定域 特￥１出願人 住友電気工業株式会社 代 理 人 弁坤十 和 １） 昭
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）高圧相型窒化硼素の不安定湯度、圧力範囲内で表
面−を低圧相型窒化硼素に変換さμに高圧相型窒化硼素
粒子とセラミック粉末および金属粉末からなる結合材と
を混合せしめた後、高圧相型窒化硼素の安定湿度、圧力
範囲内で焼結することを特徴とする高圧相型窒化硼素焼
結体の製造方法。 （２）高圧相型窒化Ｉａ素が立方晶型窒化硼素であるこ
とを特徴とする特ム１請求の範囲第１項記載の高圧相型
窒化硼素焼結体の製造方法。 、ｆ４３１１？ラミック粉末からなる結合材として周期
社表第４ａ、５ａ、６ａｌ／＊金属の炭化物、窒化物、
硼化物、珪化物の１種またはこれらの混合物あるいは相
互固溶体を用いることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の８正相型窒化硼素焼結体の製造す法。 （４）金属粉末からなる結合材としてＮまたはＮとＳｉ
、Ｎｉ、も、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｎの１種またはこれらの混
合物あるい（，１相互固溶体を用いることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のｌ＆圧圧型型窒化硼素焼結
体製造方法。 （５）高圧相型窒化硼素粒子とレラミッゲ粉末および金
属粉末からなる結合材とを混合した後、高圧相型窒化硼
素の不安定渇瓜、圧力範囲内で高圧下に一旦保持して、
溶融した結合材中金属と高圧相型窒化硼素粒子とを接触
さけ、次いで高圧相型窒化硼素の安定温度、圧力範囲内
で焼結することを特徴とする高圧相型窒化硼素焼結体の
製造方法。 （６）高圧相型窒化硼素が立方晶型窒化硼素であること
を特徴とする特許請求の範囲第５項記載の高圧相型窒化
硼素焼結体の製造方法。 （７） セラミック粉末からなる結合材として周期律表
第４ａ、５ａ、６ａの族金属の炭化物、窒化物、硼化物
、珪化物の１種またはこれらの混合物あるいは相互固溶
体を用いることを特徴とする特許請求の範囲第５１ｊＪ
記載の高圧相型窒化硼素焼帖体の製造方法。 （８）金属粉末からなる結合材どしてＮまたはＮとＳｌ
、Ｎ１、ω、Ｆｅ、Ｃｒ、ｉｎの１種またはこれらの混
合物あるいは相互固溶体を用いることを特徴とする特め
請求の範囲第５５項記載の高圧相型窒化ＩＩＩ素焼結体
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59039682A JPS60184649A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 高圧相型窒化硼素焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59039682A JPS60184649A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 高圧相型窒化硼素焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60184649A true JPS60184649A (ja) | 1985-09-20 |
| JPH0435540B2 JPH0435540B2 (ja) | 1992-06-11 |
Family
ID=12559854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59039682A Granted JPS60184649A (ja) | 1984-02-29 | 1984-02-29 | 高圧相型窒化硼素焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60184649A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009066082A1 (en) | 2007-11-22 | 2009-05-28 | Advanced Interactive Materials Science Limited | Net or near net shape powder metallurgy process |
-
1984
- 1984-02-29 JP JP59039682A patent/JPS60184649A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009066082A1 (en) | 2007-11-22 | 2009-05-28 | Advanced Interactive Materials Science Limited | Net or near net shape powder metallurgy process |
| EA026007B1 (ru) * | 2007-11-22 | 2017-02-28 | Адвансд Интерэктив Материалз Сайнз Лимитед | Способ изготовления металлического изделия заданной или близкой к заданной формы путем изостатического прессования или горячего одноосного прессования и прессованное металлическое изделие |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0435540B2 (ja) | 1992-06-11 |
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