JPS60263602A - 複合焼結体工具 - Google Patents

複合焼結体工具

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JPS60263602A
JPS60263602A JP12052384A JP12052384A JPS60263602A JP S60263602 A JPS60263602 A JP S60263602A JP 12052384 A JP12052384 A JP 12052384A JP 12052384 A JP12052384 A JP 12052384A JP S60263602 A JPS60263602 A JP S60263602A
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JP
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sintered body
sintered
tool
boron nitride
cbn
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Katsuhiro Mitsusaka
三坂　勝弘
Shuji Yatsu
矢津　修示
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野〕 この発明は、六方晶系窒化硼素焼結体を切刃とする複合
焼結体工具に関するものである。
［発明の技術的背景どその問題点］ 六方晶系窒化硼素（Ｃｕｂｉｃ　３ｏｒｏｎ　Ｎ１ｔｒ
ｉｄｅ以下ＣＢＮと略す）は高い硬度、優れた化学的安
定性、耐熱性を有し、さらに高温における鉄族金属との
反応性が低いということがら、その焼結体は切削用工具
材料として期待されている。
近年、このＣＡＮを焼結したＦｆ！貿焼結体が開発され
、実用に供されるようになってぎている。通常これらの
硬質焼結体は第１図に示すような硬質焼結体層１が超硬
合金などからなる基体２に貼り合わされた構造となって
おり、この複合構造焼結体が工具本体にろう付けにより
固着されて用いられている。こ゛の硬質焼結体の結合材
としてはＡＬ。
ＣＯ等の金属系のものやＡＡ２０３等のセラミック系の
ものが用い、られている。
また、特公昭５８−１９４２８号公報には、ダイヤモン
ドまたはＣＢＮの粒子あるいはこれらの混合物とこれら
粒子の溶媒金属である結合母材とからなる硬質成形体と
を、Ｔｉ、７’ａおよびこれらの金属を含有する高温ろ
う付は合金からなる層を介して支持体に結合されている
研磨用物体が示されている。そして、この場合も硬質成
形体にはダイヤモンドまたはＣＢＮ粒子以外にこれら粒
子の溶媒となり得る金属が含有されている。たとえばダ
イヤモンドではｃｏ　、Ｎｉ　、Ｆｅ等、ＣＢＮではＡ
ｎ、Ｐｂ　、Ｓｎ等である。しかしながら、この種の工
具では硬質焼結体がＣＢＮのみからなる場合、基体との
接合力が弱くなり、使用時に硬質焼結体が剥離して実用
に供さないという問題がある。
また、上述のごと〈従来の工具用ＣＢＮ焼結体は、金属
系またはヒラミック系の結合材を含み、これらの混合粉
末を基体（主に超硬合金）上に配置し超高圧高温下で焼
結する”ことによって製造している。この焼結時には基
体中の結合材金属（超硬合金の場合はＣｏ　）は溶融し
て、ＣＢＮ焼結体と基体の界面近くでＣＢＮ焼結体を基
体に接合させるための結合材として有効に働く。また、
ＣＢＮ焼結体中の金属結合材もＣＢＮ粒子相互の結合は
もちろんのこと、ＣＢＮ焼結体と基体との接合にも有効
である。
そこで、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の硼窒化
物を触媒として、六方晶系窒化硼素（Ｈｅｘａｇｏｎａ
ｌ　ＢＯｒＯｎ　ｌ’ｔＪ　１ｔｒｉｄｅ以下ｈ　−Ｂ
Ｎと略１）をＣＢＮに変換する方法につい°ては、たと
えば特開昭５５−６０００８号公報、特開昭５７−１４
９８９９号公報に示されており、また、ｈ−Ｂ　Ｎまた
はＣＢＮもしくはその混合物にアルカリ土類金属の硼窒
化物を混合してＣＡＮの焼結体を得る方法については特
公昭５９−５５４７号公報に示されている。また、本発
明者等はＭｅｓＢｚＮ＜（ただし１ｙｌｅはアルカリ土
類金属を示す）を使用して種々検討した結果、ＣＢＮの
熱力学的安定な高温高圧下でｈ−Ｂ　Ｎ成形体からほと
んど不純物を含まない実質的に１００％０ｒ３Ｎから成
る焼結体を得ることかできた。
ところで、工具としてＣＢＮ焼結体を用いる場合、ＣＢ
Ｎ焼結体は切刃となる部分にのみ構成されればよく、た
とえばシャンクのごとき支持体に結合させて工具を形成
するか、または超硬合金のコトき適当な支持体に結合さ
せてスローアウェイチップを形成すればよく、その結合
はろう付けによって行なう。
しかし、ＣＢＮ焼結体がＣＢＮのみからなる場合、前述
の２つの効果による焼結体と基体との接合力は極めて弱
くなる。これはＣＢＮと基体中の結合材金属との濡れ性
が悪いため、基体中の結合材金属がＣＢＮ焼結体と基体
との接合に有効に働かないためである。
［発明の目的コ この発明は上述のごとき問題点に鑑みこれらを有効に解
決１−べく創案されたものである。
本発明の目的は、立方晶系窒化硼素焼結体の切刃を有し
、支持体に対して強固に接合された複合焼結体工具を提
供することにある。
［発明の概要］ 本発明は、ＣＢＮが熱力学的に安定である高温・高圧下
で、ｈ−ＢＮが、またはり、−ＢＮとＣＢＮとの混合物
が１ｙｌｅ　ｓ　８２　Ｎ　＜（ただしＭｅはアルカリ
土類金属を示す）の触媒作用により変換し焼結したＣＢ
Ｎ焼結体と、Ｍｏの中間接合層を介してこれと接合した
硬質焼結合金基体とがうなる複合焼結体の、その基体端
面ど支持体とがろう付けにより接合されている複合焼結
体工具に関するものである。
本発明において、１１−ＢＮ粉末またはｈ　−ＢＮ粉末
とＣＢＮ粉末との′混合物と、０．１〜５．０モル％の
Ｍｅ　ｓ、８２Ｎ４　（ただしＭｅはアルカリ土類金属
を示す）粉末を混合し、これをＭＯの中間接合層を介し
て超硬合金基体に接触させて置き、ＣＢＮの熱力学的安
定な高温・高圧下で焼結する。
焼結反応中にｈ−ＢＮはＭｅ３８２Ｎ４の触媒作用でＣ
ＢＮに変換してＣＢＮ焼結体を形成し、これと接したＭ
Ｏとは反応して硼化物を形成し強固に接合する。また、
基体中のＣＯは溶融してそれと接するＭＯと十分に濡れ
、冷却後両者は強固に接合する。中間接合層を介さない
場合、基体中のＣＯは焼結中に溶融するが、硬質焼結体
との濡れ性が悪いため、冷却後の接合強度は非常に弱い
。
焼結が終了した後、始めに温度を、次いで圧力を下げて
複合焼結体を回収する。その後工具として使用するため
の形に加工した後、ろう付けによって支持体に接合して
工具どして使用する。
本発明の複合焼結体工具は、、複合焼結体部にｄ５いて
Ｍ　Ｏの中間接合層を介してＣｔ３Ｎのみの焼結体と超
硬合金基体が強固に接合しているため、ＣＢＮのみの焼
結体の剥離もなく断続切削にも十分使用することができ
る。中間接合層のＭＯは、たとえば０．０１〜０．５ｍ
ｍの薄い箔の形態または粉末の形態を用いることができ
る。
焼結体の製造にあたっては、ダイヤモンド合成に用いら
れる超高圧高温装置を使用して圧力２０ｋｂ以上、温度
９００℃以上で行なう。特に好ましい焼結圧力、温度条
件は圧力３０ｋｂ〜６０ｋｂＳ温度１１００℃〜１４０
０’Ｃである。この圧力、温度条件の上限はいずれも工
業的規模の超高圧高温装置の実用的な運転条件の範囲内
である。さらに圧力、温度条件は第２図に示した高圧相
型窒化硼素の安定領域（図中Ａで示す）内でｔテなう必
要がある。
また、複合焼結体は銀ろう、銅ろう、Ｎ１基ろう材等の
ろう材を用いてシャンクまたは支持体にろう付シブする
ことができる。この支持体としては一般的には入手が容
易で加工性の良い鋼が用いられる。ポーリング工具や小
径のエンドミルの場合は剛性の高いＷＣ，（Ｍｏ　、Ｗ
）Ｃ基の超硬合金を支持体とする。勿論Ｔｉ　Ｃ，Ｔａ
　Ｃ，Ｎｂ　Ｃ。
Ｈｆ　Ｃ，Ｚｒ　Ｃ等の他の炭化物を含む超硬合金も使
用できる。
本発明の工具は鋼の超精密加工に特に適している。この
場合は剛性が高く、また熱伝導性が良くしかも熱膨張係
数の小さいシャンクまたは支持体を用いる必要がある。
これに適したものとしてＷ。
ＭＯまたはこれらを主成分とする合金、ざらにはＷ、Ｍ
Ｏに結合材としてＣｔ＋、Ｎｉ　、Ｆｅ、Ｇ。
等を少量加えた焼結合金が用いられる。特にこの焼結合
金は種々の形状のものを容易に作ることが可能であり、
また含有する結合材のためにろう付は性に優れているた
め好適である。
［発明の実施例］ 以下に本発明の実施例について説明する。
実施例１ 平均粒度１μｍのｈ　−ＢＮと窒化硼素カルシウムをｈ
−ＢＮに対して３モル％を混合したものを用いた。。
この混合粉末を厚さ寸法０．１＋ｙ＋ｍのＭＯＯ４０介
して超硬合金５に積層してダイヤモンド合成に用いる超
高圧装置に入れた。圧力を４５ｋｂに加圧し、次いで１
３００℃まで加熱し、２０分間保持した。取出した焼結
体をダイヤエンド砥石を用いて焼結体が現われるまで研
削加工し、さらにダイヤモンドペーストを用いて研磨し
た。、Ｘ線回折、光学顕微鏡で観察したところ気孔もな
いＣ’Ｂ　Ｎ単相の緻密な焼結体３であった。これより
第３図に示すブランクをレーザで切断加工し、さらにそ
れを超硬合金製台金６にろう付けして第４図に示すスロ
ーアウェイチップを作成した。なお、図中３はＣＢＮ焼
結体、４はＭＯ１５は超硬合金基体、６は超硬合金台金
、７はろう付けされた複合焼結体である。
このチップを用いてねずみ鋳ｔａ＜Ｆｃ２５種）を切削
速度４　Ｑ　Ｑｌｌｌ　／ｍｉｎ　、切込Ｑ、５ｍｍ、
送り０　、１　ｍｍ／ｒｅｖ　、乾式で切削したが、断
続切削にもかかわらずＣＢＮ焼結体部の剥離もなく使用
できｌＣ０ 実施例２ 実施例１で作成した焼結体を用いて第３図に示すブラン
クを作成し、これをＷ基合金（５重齢％Ｎｉ　−３重量
％１ｅｅ−Ｗ）のシャンクにろう付けして超精密加工用
バイト（第５図に示づ）を作成し１〔。
これを用いて焼入れｕ４（ＳＫＤ１１種、　Ｈ，Ｃ６０
）を切削速度３００ｍ　／ｍｉｎ　、切込４μｍ。
送り６μｍ、乾式で加工した。ＣＢＮ焼結体の剥離もな
（使用でき、また被削材の面粗度も良好であつｌＣ０ 実施例３ 平均粒度４μｍの１１−ＢＮと窒化硼素マグネシウムを
ｈ−ＢＮに対して１モル％を混合したものを用いた。こ
れを厚さ０．０５ｍｍのＭＯｆｉｌを介して超硬合金５
にｆｉ層して、超高圧高温装置に入れて５０ｋｂに加圧
し、次いで１３００℃まで加熱して２０分間保持した。
取出した焼結体はＣＩ３　Ｎ単相であった。これを用い
第３図に示すブランクを作成し、これを鋼製シャンクに
ろう付けしてバイトを作成した。これを用いて焼入れ１
ｉｔ（ＳＫＤ１１種、ＨＲＣ６０）を切削速度１００ｍ
　／ｍｉｎ　。
切込０．２ｎ＋ｍ、送りＱ’、　１ｍｍ／　ｒｅｖ　、
乾式で加工したがＣＢＮ焼結体部の剥離もなく使用でき
た。
実施例４ シャンクをＭＯ製にして実施例２と同様にバイトを作成
したが、Ｗ基合金と同様に使用できた。
［発明の効果］ 以上の説明より明らかなように本発明によれば次のごと
き優れた効果が発揮される。
すなわち、立方晶系窒化硼素焼結体で構成した切刃をＭ
Ｏの中間接合層を介して硬質焼結合金製の基体ど接合し
、これを工具の支持体に接合したので、切刃を支持体に
対して強固に取付けることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の硬質焼結体の斜視図である。 第２図は本発明の焼結体の製造条件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おける熱力
学的な安定領域を示したものである。 ９：立方晶−六方晶系窒化硼素平衡線 Ａ：高圧相型窒化硼素安定域 Ｂ：六方晶系窒化硼素安定域 第３図は本発明の実施例である複合焼結体の斜視図であ
る。 第４図は本発明にかかる複合焼結体をろう付けして作成
したスローアウェイチップの斜視図である。 第５図は本発明にかかる複合焼結体をろう付けして作成
したバイトの斜視図である。 なお、図中１は硬質焼結体層、２は基体、３はＣＢＮ焼
結体、４はＭｏの中間接合層、５は超硬合金基体、６は
超硬合金台金、７は複合焼結体、８はシャンクである。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）　六方晶系窒化硼素ま１〔は六方晶系窒化硼素と
    六方晶系窒化硼素との混合物に少すのＭＯ３８２Ｎ４（
    ただしＭｅはアルカリ土類金属を示ツ°）を加え、該Ｍ
    ｅ　３　Ｂ’２　Ｎ　４の触媒作用により超高圧、高温
    下で前記六方晶系窒化Ｆｍ素を六方晶系窒化硼素に変換
    すると同時に焼結した六方晶系窒化硼素焼結体を切刃と
    げる工具にあいそ、前記焼結体がＭＯの中間接合層を介
    して硬質焼結合金製の基体と接合した複合焼結体を形成
    し、前記基体の端面と当該工具の支持体とがろう付けに
    より接合されていることを特徴とする複合焼結体工具。
  2. （２）　前記支持体は、鋼または焼入れされた鋼である
    特許請求の範囲第１項記載の複合焼結体工具。
  3. （３）　前記支持体は、超硬合金である特許請求の範囲
    第１項記載の複合焼結体工具。
  4. （４）　前記支持体は、ＷまたはＭＯを主成分とする焼
    結合金である特許請求の範囲第１項記載の複合焼結体工
    具。
  5. （５）　前記支持体は、ＷまたはＭＯである特許請求の
    範囲第１項記載の複合焼結体工具。
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JP12052384A Pending JPS60263602A (ja) 1984-06-11 1984-06-11 複合焼結体工具

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JP (1) JPS60263602A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0220964A2 (en) * 1985-10-30 1987-05-06 De Beers Industrial Diamond Division (Proprietary) Limited Cubic boron nitride abrasive bodies
FR2633854A1 (fr) * 1988-07-07 1990-01-12 Combustible Nucleaire Element de coupe composite contenant du nitrure de bore cubique et procede de fabrication d'un tel element

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FR2633854A1 (fr) * 1988-07-07 1990-01-12 Combustible Nucleaire Element de coupe composite contenant du nitrure de bore cubique et procede de fabrication d'un tel element

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