DE102018001515A1 - Gesintertes cBN-Material und Schneidwerkzeug - Google Patents

Gesintertes cBN-Material und Schneidwerkzeug Download PDF

Info

Publication number
DE102018001515A1
DE102018001515A1 DE102018001515.8A DE102018001515A DE102018001515A1 DE 102018001515 A1 DE102018001515 A1 DE 102018001515A1 DE 102018001515 A DE102018001515 A DE 102018001515A DE 102018001515 A1 DE102018001515 A1 DE 102018001515A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cbn
tib
sintered material
powder
grain size
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.)
Pending
Application number
DE102018001515.8A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiro Yano
Yosuke Miyashita
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Publication of DE102018001515A1 publication Critical patent/DE102018001515A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped 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
    • C04B35/58Shaped 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
    • C04B35/583Shaped 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
    • C04B35/5831Shaped 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B27/00Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/148Composition of the cutting inserts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/6261Milling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62625Wet mixtures
    • C04B35/6264Mixing media, e.g. organic solvents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64Burning or sintering processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64Burning or sintering processes
    • C04B35/645Pressure sintering
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2226/00Materials of tools or workpieces not comprising a metal
    • B23B2226/12Boron nitride
    • B23B2226/125Boron nitride cubic [CBN]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C04B2235/3222Aluminates other than alumino-silicates, e.g. spinel (MgAl2O4)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3232Titanium oxides or titanates, e.g. rutile or anatase
    • C04B2235/3234Titanates, not containing zirconia
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3804Borides
    • C04B2235/3813Refractory metal borides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3817Carbides
    • C04B2235/3839Refractory metal carbides
    • C04B2235/3847Tungsten carbides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3852Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
    • C04B2235/386Boron nitrides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3852Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
    • C04B2235/3865Aluminium nitrides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3852Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
    • C04B2235/3886Refractory metal nitrides, e.g. vanadium nitride, tungsten nitride
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54Particle size related information
    • C04B2235/5418Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5445Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof submicron sized, i.e. from 0,1 to 1 micron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54Particle size related information
    • C04B2235/5418Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5454Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof nanometer sized, i.e. below 100 nm
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/604Pressing at temperatures other than sintering temperatures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/66Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
    • C04B2235/661Multi-step sintering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74Physical characteristics
    • C04B2235/78Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
    • C04B2235/781Nanograined materials, i.e. having grain sizes below 100 nm
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74Physical characteristics
    • C04B2235/78Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
    • C04B2235/785Submicron sized grains, i.e. from 0,1 to 1 micron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74Physical characteristics
    • C04B2235/78Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
    • C04B2235/786Micrometer sized grains, i.e. from 1 to 100 micron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/80Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/80Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
    • C04B2235/85Intergranular or grain boundary phases

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

Bereitgestellt wird ein cBN-Sintermaterial für einen Werkzeugkörper, worin ein Verhältnis (PN/ PN) der Anzahl (PN) der cBN-Partikel in Kontakt mit dem Ti-Borid mit einer langen Achse von 150 nm oder mehr zur Gesamtanzahl (PN) von cBN-Partikeln 0,05 oder weniger beträgt

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein ultrahochdruckgesintertes Material auf Basis von kubischem Bornitrid (im Folgenden als „cBN-Sintermaterial“ bezeichnet) mit ausgezeichneter Zähigkeit, sowie ein Schneidwerkzeug (im Folgenden als „cBN-Werkzeug“ bezeichnet) mit einem aus demselben gebildeten Werkzeugkörper.
  • Es wird die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-038471 , eingereicht am 1. März 2017, beansprucht, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
  • Stand der Technik
  • Üblicherweise sind cBN-Sintermaterialien bekannt dafür, eine ausgezeichnete Härte oder Zähigkeit und eine geringe Affinität zu Materialien auf Basis von Eisen aufzuweisen, und werden somit als Materialien für Schneidwerkzeuge für Werkstücke auf Basis von Eisen wie Stahl, Gusseisen und dergleichen verwendet, wobei diese Eigenschaften ausgenutzt werden.
  • Patentliteratur 1 offenbart zum Beispiel ein cBN-Sintermaterial, in dem ein Grünling, der eine Ti-Verbindung enthält, gesintert und zerkleinert, cBN-Pulver zu einer durch Reibung gemahlenen Aufschlämmung gegeben und die das cBN-Pulver enthaltende Aufschlämmung zerkleinert, gemischt und getrocknet wird, um einen Grünling zu bilden, und worin eine Peakhöhe im XRD nach Hintergrundkorrektur für einen Peak von TiB2 (101), der in einer Matrixphase eines durch Sintern des Grünlings gebildeten gesinterten Materials enthalten ist, kleiner als 12% einer Peakhöhe eines cBN-Peaks (111) ist, wodurch die Rissbildungsbeständigkeit und Bruchfestigkeit verbessert wird.
  • Ferner offenbart beispielsweise die Patentliteratur 2 ein cBN-Verbundsintermaterial, das ein Verbundsintermaterial ist, in dem ein Ti-Verbindungen enthaltendes Rohmaterialpulver durch Steuerung der Zerkleinerungsbedingungen zerkleinert und dann mit einem cBN-Rohmaterialpulver zur Herstellung eines Grünlings gleichmäßig gemischt und der Grünling gesintert wird, und der 25 Vol.-% bis 80 Vol.-% cBN und ein Bindemittel enthält, das eine Gruppe von Ti-Verbindungen enthält, um sowohl Bruchfestigkeit als auch Verschleißfestigkeit zu erhalten. Hier macht die Ti-Gruppe von Verbindungen 10% bis 60% einer Fläche aus, die von dem Bindemittel eingenommen wird, und enthält eine erste Feinpartikelkomponente mit einer Korngröße von 0,1 µm oder weniger und eine zweite Feinpartikelkomponente mit einer Korngröße von mehr als 0,1 µm und 0,25 µm oder weniger, und die erste Feinpartikelkomponente und die zweite Feinpartikelkomponente machen 90% oder mehr einer Fläche aus, die von dem Bindemittel eingenommen wird.
  • Darüber hinaus offenbart beispielsweise die Patentliteratur 3 ein cBN-Sintermaterial mit verbesserter Zähigkeit, in welchem cBN-Pulver und hexagonales Bornitridpulver (im Folgenden als „hBN“ bezeichnet) zusätzlich zu einer Ti-Verbindung als ein Bindephasen-Rohmaterial und dergleichen gemischt, zerkleinert und gesintert werden, um die Bruchfestigkeit und Verschleißfestigkeit zu verbessern, so dass keine Bildung einer massiven TiB2-Phase in der Bindephase auftritt und eine feine TiB2-Phase mit einer durchschnittlichen Korngröße von 50 bis 500 nm dispergiert ist, um die Bildung von bandenförmigen / filmförmigen TiB2-Phasen auf Oberflächen von cBN-Partikeln zu reduzieren.
  • Zusätzlich offenbart beispielsweise die Patentliteratur 4 ein cBN-Sintermaterial mit verbesserter Zähigkeit, in dem cBN-Pulver, hBN-Pulver und ein Pulver einer W-Verbindung zusätzlich zu einer Ti-Verbindung als Bindephasen-Rohmaterial und dergleichen gemischt, zerkleinert und gesintert werden, um die Bruchfestigkeit zu verbessern, so dass keine Bildung einer massiven TiB2-Phase und WB-Phase in der Bindephase vorliegt, und worin eine gesinterte Struktur gebildet wird, in der die feine TiB2-Phase und die WB-Phase, die harte Materialien sind, dispergiert und verteilt sind.
  • Zitierungsliste
  • Patentliteratur
    • Patentliteratur 1: Veröffentlichte Japanische Übersetzung Nr. 2008-528413 der internationalen PCT Offenlegungsschrift
    • Patentliteratur 2: ungeprüfte Japanische Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. 2011-207689
    • Patentliteratur 3: Japanisches Patent Nr. 5804448
    • Patentliteratur 4: ungeprüfte Japanische Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. 2014-83664
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • In dem in Patentliteratur 1 offenbarten cBN-Sintermaterial werden die Bruchfestigkeit und Bruchbeständigkeit des cBN-Sintermaterials durch Dispergieren der TiB2-Phase in der Bindephase verbessert, jedoch wird nichts über eine dispergierte Form der TiB2-Phase in der Bindephase erwähnt.
  • Zum Beispiel kann in dem Fall, in dem eine band- oder filmförmige TiB2-Phase an einer Grenzfläche zwischen den cBN-Partikeln und der Bindephase gebildet wird und eine große Masse in der Bindephase bildet, Rissbildung / Bruch aufgrund einer Abnahme der Zähigkeit auftreten, wenn das cBN-Sintermaterial als Schneidwerkzeug verwendet wird.
  • Da in dem in Patentliteratur 2 offenbarten cBN-Sintermaterial eine W-Verbindung als Bindemittel eingeschlossen ist, wird während des Sinterns zusätzlich zu der Ti-Verbindung, wie zum Beispiel TiB2, eine W-Boridphase gebildet, wobei die Bildung der W-Boridphase die Bildung von TiB2 an der Grenzfläche der Bindephase mit den cBN-Partikeln minimiert, wodurch eine Adhäsionskraft der Grenzfläche der Bindephase mit den cBN-Partikeln abnimmt, was als ein Rissinitiierungspunkt dienen und die Bruchfestigkeit reduzieren kann.
  • Bei dem in Patentliteratur 3 offenbarten cBN-Sintermaterial wird zwar eine technische Idee offenbart, eine Bindephase zu haben, in der das feine TiB2 dispergiert und verteilt ist, und die Bildung von filmförmigem TiB2 an der Grenzfläche zwischen den cBN-Partikeln und der Bindephase zu vermeiden, um einer Verschlechterung der Zähigkeit vorzubeugen, es ist jedoch unmöglich, die Bildung von verdicktem filmförmigen TiB2 vollständig zu vermeiden.
  • In dem in Patentliteratur 4 offenbarten cBN-Sintermaterial werden die feine TiB2-Phase und die WB-Phase in der Bindephase dispergiert und verteilt, indem die hBN- und die W-Verbindung zugegeben werden. Da jedoch die Offenbarung von Mitteln zur Reduktion einer Restmenge an nicht umgesetzter hBN- und W-Verbindung zur Vermeidung der Verringerung der Zähigkeit nur die Einstellung der durchschnittlichen Korngröße der TiB2-Phase und der WB-Phase innerhalb eines vorbestimmten Bereichs umfasst, können nicht umgesetzte hBN- und W-Verbindungen verbleiben.
  • Die vorliegende Erfindung löst das Problem, dass eine ausreichende Zähigkeit des cBN-Sintermaterials des oben beschriebenen Stands der Technik nicht sichergestellt werden kann, und eine Aufgabe davon ist die Bereitstellung eines cBN-Sintermaterials mit hoher Zähigkeit und eines cBN-Werkzeugs mit einem aus demselben gebildeten Werkzeugkörper.
  • Lösung des Problems
  • Um die oben beschriebenen Probleme für ein cBN-Sintermaterial und einen aus demselben gebildeten Werkzeugkörper zu lösen, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung darauf fokussiert, eine Dispersions- / Verteilungsform des in der Bindephase enthaltenen Ti-Borids zu steuern; sowie auf die Bildung des Ti-Borids in Kontakt mit den cBN-Partikeln, und haben umfangreiche Untersuchungen darüber durchgeführt. Als Ergebnis wurden die folgenden neuen Erkenntnisse erhalten.
  • Üblicherweise wird bei der Herstellung eines cBN-Sintermaterials ein eine Ti-Verbindung enthaltendes Rohmaterialpulver, das eine Bindephase bildet, zerkleinert, dann wird ein cBN-Pulver zugegeben und aus dem gemischten und zerkleinerten Pulver wird ein Grünling hergestellt und gesintert, um ein cBN-Sintermaterial zu erhalten.
  • Die Erfinder haben jedoch herausgefunden, dass in dem Fall, in dem feines Ti-Oxid, als ein Beispiel einer Ti-Verbindung, zur Steuerung einer Dispersions- / Verteilungsform von in einer Bindephase enthaltenem Ti-Borid verwendet wird, wenn nur das feine Ti-Oxid verwendet wird, die Steuerung aufgrund der Aggregation schwierig wird, die Aggregation aber durch Zugabe einer feinen Al-Verbindung minimiert werden kann, und dass es außerdem erstrebenswert ist, das feine Ti-Oxid und die feine Al-Verbindung so nahe wie möglich aneinander anzuordnen, um die Dispersions- und Verteilungsform des in der Bindephase enthaltenen Ti-Borids zu steuern.
  • Ferner wurde gefunden, dass es erstrebenswert ist, Aluminiumtitanat (im Folgenden als „Al2O5Ti“ bezeichnet) zu verwenden, um das feine Ti-Oxid und die feine Al-Verbindung so nahe wie möglich aneinander anzuordnen.
  • Zusätzlich wurde gefunden, dass eine durchschnittliche Korngröße des cBN-Pulvers vorzugsweise weniger als 100 nm beträgt und eine durchschnittliche Korngröße des Al2O5Ti vorzugsweise weniger als 50 nm beträgt.
  • Somit wurde beispielsweise auf der Basis dieser Tatsachen gefunden, dass es möglich ist, die Bildung von TiB2 als eine große Masse in der Bindephase und die Bildung von großen Bandfomen oder Filmformen an einer Grenzfläche zwischen den cBN-Partikeln und der Bindephase zu eliminieren.
  • Die vorliegende Erfindung wurde auf der Grundlage der obigen Erkenntnisse gemacht und sieht vor:
    • „(1) Ein cBN-Sintermaterial für einen Werkzeugkörper, der cBN-Partikel und eine Bindephase enthält, worin die Bindephase des gesinterten Materials ein Ti-Borid enthält, eine durchschnittliche Korngröße des Ti-Borids 10 nm bis 200 nm beträgt und ein Gehalt davon in dem gesinterten Material 0,2 Vol.-% bis 10 Vol.-% beträgt, und ein Verhältnis PNTB / PNBN der Anzahl PNTB der cBN-Partikel in Kontakt mit dem Ti-Borid mit einer langen Achse von 150 nm oder mehr zur Gesamtanzahl PNBN von cBN-Partikeln 0,05 oder weniger beträgt.
    • (2) Die cBN-Partikel können eine durchschnittliche Korngröße von 0,5 µm bis 6,0 µm aufweisen und ein Gehalt davon kann von 40 Vol.-% bis 78 Vol.-% betragen.
    • (3) Ein Schneidwerkzeug mit einem Werkzeugkörper, der aus dem cBN-Sintermaterial nach Anspruch 1 oder 2 gebildet ist.“
  • Vorteilhafter Effekt der Erfindung
  • Das cBN-Sintermaterial der vorliegenden Erfindung weist eine hohe Zähigkeit auf und zeigt ausgezeichnete Effekte, worin, wie in 1 dargestellt, das feine Ti-Borid (1) in der Bindephase dispergiert und verteilt vorliegt, und worin die Bildung großer bandförmiger / filmförmiger Ti-Boride in Kontakt mit den cBN-Partikeloberflächen extrem reduziert ist, und worin im Gegensatz zu den in den Stand der Technik Dokumenten beschriebenen Techniken, da im Wesentlichen keine W-Verbindungen enthalten sind, die Abnahme der Zähigkeit weitaus geringer ist, und worin die Haltbarkeit bei Verwendung als Werkzeug verlängert ist, und desweiteren, da hBN-Pulver nicht als Ausgangsmaterial verwendet wird, das Vorliegen von nicht umgesetztem hBN, welches die Eigenschaften des gesinterten Materials beeinflusst, nicht möglich ist.
  • Ein cBN-basiertes Schneidwerkzeug, das das cBN-Sintermaterial mit ausgezeichneter Zähigkeit der vorliegenden Erfindung als einen Werkzeugkörper verwendet, weist eine ausgezeichnete Bruchfestigkeit auf, beispielsweise sogar bei Hochgeschwindigkeits-Schneidarbeiten von Stahl mit hoher Härte, und weist ausgezeichnete Verschleißbeständigkeit über einen langen Zeitraum der Verwendung auf.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine schematische Ansicht, die eine Verteilung von Strukturen veranschaulicht, die in einer gesinterten Struktur eines cBN-Sintermaterials der vorliegenden Erfindung enthalten sind, wobei eine Form jeder Struktur nicht einer tatsächlichen Struktur entspricht
    • 2 zeigt eine Ansicht, die ein Beispiel der Röntgenbeugung (XRD) von Al2O3Ti, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, veranschaulicht.
    • 3 zeigt eine Ansicht, die durch Untersuchung von Strukturen des cBN-Sintermaterials mittels SEM und Extrahieren eines Teils von cBN-Partikeln durch Bildverarbeitung erhalten wurde.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend im Detail beschrieben.
  • cBN-Partikel:
  • Die durchschnittliche Korngröße der in der vorliegenden Erfindung verwendeten cBN-Partikel ist nicht besonders beschränkt, liegt jedoch vorzugsweise in einem Bereich von 0,5 bis 6,0 µm.
  • Der Grund hierfür ist, dass Bruch und Absplittern ausgehend von einer unregelmäßigen Form einer Schneidkante, die durch Abtrennung der cBN-Partikel von einer Werkzeugoberfläche während der Werkzeugverwendung verursacht wird, minimiert werden, wenn cBN-Partikel mit einer durchschnittlichen Korngröße von 0,5 µm bis 6,0 µm in einem gesinterten Material dispergiert werden, und die Ausbreitung von Rissen, die sich an einer Grenzfläche zwischen den cBN-Partikeln und einer Bindephase durch auf die Schneidkante während der Werkzeugverwendung ausgeübte Spannung entwickeln, oder die Bildung von Rissen, die durch Brechen von cBN-Partikeln verursacht werden, werden durch diese cBN-Partikel mit der vorbestimmten Korngröße, die in dem gesinterten Material dispergiert sind, ebenfalls minimiert und so kann eine ausgezeichnete Bruchfestigkeit zusätzlich zu einem Effekt der Erhöhung der Bruchfestigkeit durch Einschließen von harten cBN-Partikeln in das gesinterte Material bereitgestellt werden.
  • Mengenverhältnis von cBN-Partikeln in dem cBN-Sintermaterial:
  • Wenn ein Mengenverhältnis der cBN-Partikel in dem cBN-Sintermaterial weniger als 40 Vol.-% beträgt, wird die Bruchfestigkeit bei Verwendung als Werkzeug verringert, da eine Menge an harten Substanzen in dem gesinterten Material gering ist. Wenn dieses andererseits 78 Vol.-% übersteigt, werden Lücken, die als Ausgangspunkt von Rissen dienen, in dem gesinterten Material gebildet, wodurch die Bruchfestigkeit verringert wird. Daher liegt das Mengenverhältnis von cBN-Partikeln in dem cBN-Sintermaterial vorzugsweise in einem Bereich von 40 Vol.-% bis 78 Vol.-%, damit die Effekte der vorliegenden Erfindung weiter erzielt werden.
  • Ti-Borid:
  • Da ein Ti-Borid, das in der Bindephase des cBN-Sintermaterials dispergiert und verteilt ist, im Wesentlichen als TiB2 angesehen werden kann, erfolgt die folgende Beschreibung unter der Annahme, dass das Ti-Borid TiB2 ist. Eine durchschnittliche Korngröße des TiB2 liegt in einem Bereich von 10 nm bis 200 nm. Wie in einem später beschriebenen Herstellungsverfahren beschrieben, ist es bevorzugt, da TiB2 zur Bildung in der Bindephase durch Reaktion von feinem Ti-Oxid mit feinen cBN-Partikeln als Rohmaterialpulver gebildet wird, diese durch Mischen und Zerkleinern zu mikronisieren, um ihre Reaktivität zu erhöhen. Da Ti-Oxid leicht aggregiert, bevor TiB2 erzeugt wird, wird vorzugsweise eine feine AI-Verbindung zugegeben und es wird darüber hinaus noch bevorzugter bis zu einer Reaktion, die TiB2 bildet, so nahe wie möglich dazu angeordnet. Folglich ist als eine Quelle für das Ti-Oxid und die Al-Verbindung beispielsweise Al2O5Ti-Pulver mit einer durchschnittlichen Korngröße von weniger als 50 nm bevorzugt. Ferner dienen die feinen cBN-Partikel in der vorliegenden Erfindung als eine Hauptquelle von elementarem B, das zur Erzeugung von TiB2 notwendig ist, und für cBN-Partikel, die als eine harte Phase in dem cBN-Sintermaterial dienen, werden grobe cBN-Partikel als separates Rohmaterialpulver verwendet. Als feines cBN-Pulver ist beispielsweise feines cBN-Pulver mit einer mittleren Korngröße von weniger als 100 nm bevorzugt.
  • Wenn die durchschnittliche Korngröße von TiB2 weniger als 10 nm beträgt, wird eine Funktion der Minimierung der Ausbreitung von Rissen, die in dem gesinterten Material während der Verwendung als Werkzeug gebildet werden, nicht ausreichend erreicht, und so kann die Zähigkeit verringert werden. Wenn andererseits die durchschnittliche Korngröße von TiB2 in der Bindephase 200 nm übersteigt, wird grobes TiB2 gebildet, was zu einer Abnahme der Zähigkeit führt und Risse verursacht, und somit beträgt die durchschnittliche Korngröße von in der Bindephase des cBN-Sintermaterials dispergiertem und verteiltem TiB2, 10 nm bis 200 nm.
  • Die Korngrößen des Al2O5Ti-Pulvers als Quelle für elementares Ti und elementares Al und die cBN-Partikel als Quelle für das elementare B sind erstrebenswerte Durchmesser, um in einem Bereich der mittleren Korngröße des TiB2 zu liegen.
  • Gehalt an TiB2 im gesinterten Material:
  • Ein in dem cBN-Sintermaterial dispergierter und verteilter Gehalt an TiB2 beträgt vorzugsweise 0,2 Vol.-% bis 10 Vol.-%. Wenn er weniger als 0,2 Vol.-% beträgt, kann die Funktion der Minimierung der Ausbreitung von Rissen, die in dem gesinterten Material gebildet werden, wenn es als Werkzeug verwendet wird, nicht erreicht werden, und eine Lebensdauer des Werkzeugs wird verkürzt. Wenn sie 10 Vol.-% übersteigt, nimmt ein davon abhängender Anteil der Bindephase zu, die Bindephase wird brüchig und die Zähigkeit in einem gesinterten Material nimmt ab. Somit wird das cBN-Sintermaterial bei Verwendung als Werkzeug zu Brüchen neigen, und die Lebensdauer davon wird kürzer.
  • Ferner wird wie oben beschrieben gebildetes TiB2 in der Bindephase dispergiert und verteilt, und ein Verhältnis (PNTB / PNBN) der Anzahl PNTB der cBN-Partikel, in welchen TiB2-Partikel mit einer langen Achse von 150 nm oder mehr in Kontakt mit Oberflächen der cBN-Partikel sind, zu der Anzahl PNBN von cBN-Partikeln muss auch 0,05 oder weniger betragen.
  • Der Grund hierfür ist, dass im Fall dass das Verhältnis von cBN 0,05 übersteigt, viel verdicktes bandförmiges oder filmförmiges TiB2 auf den Oberflächen der cBN-Partikel in dem in der Bindephase dispergierten und verteilten TiB2 vorliegt, und während der Verwendung eines Werkzeugs dient solches vergröbertes bandförmig oder filmförmig gebildetes TiB2 selbst als Ausgangspunkt von Brüchen, und daher kann die Zähigkeit des gesinterten Materials nicht gewährleistet werden, und außerdem kann, weil das feine TiB2 nicht in der Bindephase dispergiert und verteilt wird, die Funktion der Minimierung der Ausbreitung von Rissen, die in dem gesinterten Material erzeugt werden, wenn es als Werkzeug verwendet wird, nicht erhalten werden, und die Zähigkeit des gesinterten Materials wird verringert und die Lebensdauer als Werkzeug wird verkürzt.
  • Verfahren zur Herstellung von cBN-Sintermaterial
  • Ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung des cBN-Sintermaterials der vorliegenden Erfindung mit ausgezeichneter Zähigkeit wird nachstehend beschrieben.
  • Herstellung eines Rohmaterialpulvers mit einer die Bindephase bildenden Komponente
  • Für ein Rohmaterialpulver, das die Bindephase bildet, wird ein Rohmaterial für die Dispersion und Verteilung von TiB2 in der Bindephase und ein Hauptmaterial für die Bindephase hergestellt. Als Rohmaterial für die Dispersion und Verteilung von TiB2 in der Bindephase werden Al2O5Ti-Pulver mit einer durchschnittlichen Korngröße von weniger als 50 nm und cBN-Partikel mit einer durchschnittlichen Korngröße von weniger als 100 nm hergestellt. Dieses Al2O5Ti -Pulver ist im Handel erhältlich und zeigt zum Beispiel ein XRD, wie in 2 gezeigt. Das Al2O5Ti-Pulver und das feine cBN-Pulver werden in einen z. B. mit Hartmetall ausgekleideten Behälter zusammen mit Hartmetallkugeln und Aceton gefüllt, mit einem Deckel bedeckt und dann zerkleinert und durch eine Kugelmühle gemischt, um das Rohmaterialpulver zur Bildung und Dispersion des Ti-Borids in der gleichmäßig gemischten feinen Bindephase zu erhalten. Ferner werden als Hauptrohmaterial der Bindephase übliche bekannte Bindephasen bildende Rohmaterialpulver (TiN-Pulver, TiC-Pulver, TiCN-Pulver, Al-Pulver, Al2O5Ti-Pulver und dergleichen) hergestellt.
  • Zerkleinern und Mischen
  • Diese Rohmaterialpulver werden in einen z. B. mit Hartmetall ausgekleideten Behälter zusammen mit Hartmetallkugeln und Aceton gefüllt, mit einem Deckel bedeckt und dann durch eine Kugelmühle zerkleinert und gemischt.
  • Dann wird cBN-Pulver mit einer durchschnittlichen Korngröße von 0,5 bis 8,5 um, das gemacht wird, um als harte Phase zu dienen, zugegeben und weiteres Mischen wird mit der Kugelmühle durchgeführt.
  • Formen und Sintern
  • Als nächstes wird das erhaltene Rohmaterialpulver des gesinterten Materials bei einem vorbestimmten Druck geformt, um einen Grünling herzustellen, und der Grünling wird vorbereitend bei 900 bis 1300 °C gesintert und dann in eine Ultrahochdruck-Sintervorrichtung überführt und bei einem Druck von 5 GPa und einer vorbestimmten Temperatur innerhalb eines Bereichs von beispielsweise 1200 °C bis 1600 °C gesintert und somit ein cBN-Sintermaterial der vorliegenden Erfindung hergestellt.
  • CBN-Werkzeug:
  • Ein aus einem cBN-basierten ultrahochdruckgesinterten Material für einen Werkzeugkörper hergestelltes Schneidwerkzeug, welches ein cBN-Sintermaterial mit ausgezeichneter Zähigkeit verwendet, weist eine ausgezeichnete Bruchfestigkeit selbst bei Hochgeschwindigkeits-Schneidarbeiten beispielsweise von Stahl mit hoher Härte auf und zeigt eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit über eine lange Nutzungsdauer.
  • Methode zur Messung jedes der numerischen Werte:
  • Für jeden der numerischen Werte, die in der vorliegenden Erfindung spezifiziert sind, wird ein Meßverfahren beschrieben.
  • Mittlere Korngröße von in der Bindephase enthaltenem TiB2:
  • Um die durchschnittliche Korngröße von in der Bindephase enthaltenem TiB2 zu messen, wird unter Verwendung der Auger-Elektronenspektroskopie (nachstehend als AES bezeichnet) für eine Querschnittsstruktur des cBN-Sintermaterials ein Verteilungsbild von elementarem Ti und elementarem B erhalten. In dem erhaltenen Bild wird ein Abschnitt, in dem elementares Ti und elementares B überlappen, mittels Bildverarbeitung extrahiert, und die durchschnittliche Korngröße wird auf der Basis einer maximalen Länge jedes durch Bildanalyse erhaltenen Partikels berechnet. Für die Bildanalyse kann beispielsweise die maximale Länge erhalten werden, indem ein Feret-Durchmesser jedes Partikels erhalten wird. Ferner kann ein Prozess zum Trennen eines Abschnitts, in dem die TiB2-Partikel als miteinander in Kontakt stehend angesehen werden, durchgeführt werden, das heißt, die TiB2-Partikel, die als miteinander in Kontakt stehend angesehen werden, können z. B. mittels Wasserscheide, die eines der Bildverarbeitungsverfahren darstellt, getrennt werden.
  • Bei der Berechnung der durchschnittlichen Korngröße von TiB2 wird zuerst die maximale Länge jedes Partikels, der auf der Grundlage des Verteilungsbildes des elementaren Ti und des elementaren B in einem Bild als TiB2 erkannt wird, als ein Durchmesser jedes Partikels genommen. Aus diesen Durchmessern wird ein kumulatives Volumen gemäß einem Volumen jedes Partikels berechnet, auf der Basis dieses kumulativen Volumens wird ein Graph mit einer vertikalen Achse als Volumenprozent [%] und einer horizontalen Achse als Durchmesser [µm] gezeichnet, ein Durchmesser bei einem Volumenprozentsatz von 50% wird als die durchschnittliche Korngröße von TiB2 angesetzt, dieses Verfahren wird für 3 Bilder durchgeführt, und ein Durchschnittswert davon wird als die durchschnittliche Korngröße [µm] von TiB2 angesetzt. Wenn die Partikelanalyse durchgeführt wird, wird eine Länge (µm) pro Pixel unter Verwendung eines Skalenwerts eingestellt, der im Voraus durch AES ermittelt wurde. Für die Bildverarbeitung wird eine Bildfläche von etwa 5,0 µm × 3,0 µm als Untersuchungsbereich bevorzugt.
  • Gehalt an TiB2 im gesinterten Material:
  • Um ein Mengenverhältnis von TiB2 in dem cBN-Sintermaterial zu erhalten, wird ein Verteilungsbild des elementaren Ti und des elementaren B für eine Querschnittsstruktur des cBN-Sintermaterials mittels AES erhalten. In dem erhaltenen Bild wird ein Abschnitt, in dem das elementare Ti und das elementare B überlappen, durch Bildverarbeitung als TiB2 extrahiert, eine durch TiB2 belegte Fläche wird durch die Bildanalyse berechnet, und ein durch TiB2 belegtes Verhältnis wird erhalten. Dieses Verfahren wird für mindestens 3 Bilder durchgeführt, und ein Durchschnittswert der erhaltenen Werte wird als das Mengenverhältnis von TiB2 angesetzt. Für die Bildverarbeitung wird eine Bildfläche von etwa 5,0 µm × 3,0 µm als Untersuchungsbereich bevorzugt.
  • Durchschnittliche Korngröße von cBN-Partikeln:
  • Die durchschnittliche Korngröße der cBN-Partikel kann wie folgt erhalten werden.
  • Ein Sekundärelektronenbild wird erhalten, indem die cBN-Sintermaterialstruktur in einer Querschnittsstruktur des cBN-Sintermaterials mittels SEM untersucht wird. Ein Teil der cBN-Partikel in dem erhaltenen Bild wird durch Bildverarbeitung (Binarisierung) extrahiert, wie in 3 dargestellt, und die durchschnittliche Korngröße wird auf der Basis der maximalen Länge jedes Partikels berechnet, das aus der Bildanalyse erhalten wird. Wenn der Teil der cBN-Partikel in dem Bild durch die Bildverarbeitung extrahiert wird, wird das Bild monochrom mit 256 Abstufungen von 0 für Schwarz bis 255 für Weiß angezeigt, und eine Binärisierungsverarbeitung wird durchgeführt, um die cBN-Partikel und die Bindephase klar zu bestimmen, so dass die cBN-Partikel schwarz werden, wobei ein Bild mit einem Pixelwert verwendet wird, bei dem ein Verhältnis eines Pixelwerts des cBN-Partikelabschnitts zu einem Pixelwert des Bindephasenabschnitts 2 oder mehr beträgt.
  • Ein Durchschnittswert wird in einem Bereich von etwa 0,5 µm × 0,5 µm einer Fläche zur Bestimmung des Pixelwerts des cBN-Partikelabschnitts oder des Bindephasenabschnitts erhalten, und der Durchschnittswert wird von mindestens drei verschiedenen Stellen in dem gleichen Bild erhalten, vorzugsweise eingestellt bei jedem Kontrast.
  • Ferner wird nach der Binärisierungsverarbeitung das Verfahren zum Trennen eines Abschnitts, in dem die cBN-Partikel als miteinander in Kontakt stehend angesehen werden, durchgeführt, das heißt, die cBN-Partikel, die als miteinander in Kontakt stehend angesehen werden, werden beispielsweise unter Verwendung einer Wasserscheide getrennt.
  • Ein Abschnitt (schwarzer Abschnitt), der den cBN-Partikeln in dem Bild entspricht, das nach der Binärisierungsverarbeitung erhalten wird, wird einer Partikelanalyse unterzogen, und eine erhaltene maximale Länge wird als die maximale Länge jedes Partikels angesetzt und als der Durchmesser jedes Partikels angenommen. Zur Partikelanalyse zur Bestimmung der maximalen Länge wird beispielsweise ein Wert einer größeren Länge von zwei Längen, die durch Berechnen des Feret-Durchmessers in Bezug auf ein cBN-Partikel erhalten wird, als die maximale Länge genommen, und der Wert wird als der Durchmesser jedes Partikels genommen. Aus diesem Durchmesser wird ein kumulatives Volumen bis zu einem Volumen jedes Partikels berechnet, auf der Basis dieses kumulativen Volumens wird ein Graph mit einer vertikalen Achse als Volumenprozent [%] und einer horizontalen Achse als Durchmesser [µm] gezeichnet, ein Durchmesser bei einem Volumenprozentsatz von 50% wird als die durchschnittliche Korngröße der cBN-Partikel angesetzt, dieses Verfahren wird für 3 Bilder durchgeführt, und ein Durchschnittswert davon wird als die durchschnittliche Korngröße [µm] der cBN-Partikel angesetzt. Wenn die Partikelanalyse durchgeführt wird, wird eine Länge (µm) pro Pixel unter Verwendung eines Skalenwerts eingestellt, der im Voraus durch SEM ermittelt wurde. Wenn die mittlere Korngröße der cBN-Partikel 3 µm beträgt, ist für die Bildverarbeitung eine Bildfläche von etwa 15,0 µm × 15,0 µm als Untersuchungsbereich bevorzugt.
  • Gehalt an cBN-Partikeln im gesinterten Material:
  • Um ein Mengenverhältnis der cBN-Partikel zu erhalten, das von dem cBN-Sintermaterial abhängt, wird die Querschnittsstruktur des cBN-Sintermaterials mittels SEM untersucht, ein Teil der cBN-Partikel in dem erhaltenen Sekundärelektronenbild wird durch Bildverarbeitung extrahiert, eine durch die cBN-Partikel belegte Fläche wird durch Bildanalyse berechnet, ein durch die cBN-Partikel besetztes Verhältnis in einem Bild wird erhalten und ein Durchschnittswert von Werten, die durch Durchführen dieses Verfahrens an mindestens 3 Bildern erhalten werden, wird als das Mengenverhältnis von cBN-Partikeln angenommen. Wenn beispielsweise die durchschnittliche Korngröße der cBN-Partikel 3 µm beträgt, ist eine Bildfläche von etwa 15 µm × 15 µm als Untersuchungsbereich für die Bildverarbeitung bevorzugt.
  • Bestätigung der Anwesenheit von TiB2-Partikeln in Kontakt mit cBN-Partikeln und Berechnung der langen Achse:
  • Im Falle des Mengenverhältnisses des TiB2, das von dem cBN-Sintermaterial abhängt, wird in dem Verteilungsbild des elementaren Ti, des elementaren B und des elementaren N, das durch AES für eine Querschnittsstruktur des cBN-Sintermaterials erhalten wurde, ein Anteil in dem das elementare Ti und das elementare B überlappen, als TiB2 identifiziert, und ein Anteil, in dem das elementare B und das elementare N überlappen, wird als cBN spezifiziert, und TiB2 in Kontakt mit dem spezifizierten cBN-Anteil wird als TiB2 in Kontakt mit einem cBN-Partikel angesetzt. TiB2 in Kontakt mit cBN-Partikeln wird durch Bildverarbeitung extrahiert, und eine maximale Länge jedes durch Bildanalyse erhaltenen Partikels wird als eine lange Achse von TiB2 in Kontakt mit einem cBN-Partikel genommen.
  • Wenn der Anteil von TiB2, der mit den cBN-Partikeln in dem Bild in Kontakt ist, durch Bildverarbeitung extrahiert wird, wird das Bild monochrom mit 256 Abstufungen von 0 für Schwarz bis 255 für Weiß angezeigt, und die Binärisierungsverarbeitung wird so durchgeführt, dass TiB2 in Kontakt mit cBN-Partikel schwarz wird. Ferner wird nach der Binärisierungsverarbeitung der Prozess des Abtrennens eines Abschnitts, in dem die mit den cBN-Partikeln in Kontakt stehenden TiB2-Partikel als miteinander in Kontakt stehend angesehen werden, durchgeführt, das heißt, die TiB2-Partikel in Kontakt mit den cBN-Partikeln, die als miteinander in Kontakt stehend angesehen werden, werden z. B. mittels Wasserscheide getrennt.
  • Ein Abschnitt (schwarzer Abschnitt), der TiB2 in Kontakt mit den cBN-Partikeln in dem Bild entspricht, das nach der Binärisierungsverarbeitung erhalten wird, wird einer Partikelanalyse unterzogen, und eine erhaltene maximale Länge wird als die lange Achse jedes Partikels angesetzt. Wenn die Partikelanalyse durchgeführt wird, wird eine Länge (µm) pro Pixel unter Verwendung eines Skalenwerts eingestellt, der im Voraus durch SEM ermittelt wurde.
  • Verhältnis PNTB / PNBN der Anzahl PNTB von cBN-Partikeln in Kontakt mit Ti-Borid mit einer langen Achse von 150 nm oder mehr zu der Anzahl PNBN von cBN-Partikeln, die in dem cBN-Sintermaterial enthalten sind:
  • In einem Häufigkeitsverhältnis von cBN in Kontakt mit TiB2 mit einer langen Achse von 150 nm oder mehr wird die Gesamtanzahl PNBN1 der cBN-Partikel in einem Bild erhalten, die Anzahl PNTB1 von cBN-Partikeln in Kontakt mit TiB2 mit einer langen Achse von 150 nm oder mehr unter den TiB2-Partikeln in Kontakt mit den cBN-Partikeln, wie oben bestätigt, wird erhalten, PNTB1 / PNBN1 wird erhalten, und ein Durchschnittswert von Werten, die durch Durchführen dieses Verfahrens mit mindestens 3 Bildern erhalten werden, wird als das Verhältnis PNTB / PNBN der Anzahl PNTB der cBN-Partikel in Kontakt mit dem Ti-Borid mit einer langen Achse von 150 nm oder mehr zu der Anzahl PNBN von cBN-Partikeln, die in dem cBN-Sintermaterial enthalten sind, angesetzt.
  • Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Beispiele
  • Bei der Herstellung des cBN-Sintermaterials der Ausführungsform wurden Al2O5Ti-Pulver als Ausgangsmaterial für die Dispersion und Verteilung von TiB2 in der Bindephase und cBN-Pulver als Rohmaterialpulver zur Bildung der Bindephase hergestellt, und ein Rohmaterialpulver zur Bildung und Dispersion von Ti-Borid in der Bindephase, in der jedes dieser Pulver mit einer gewünschten durchschnittlichen Korngröße mit einer Kugelmühle gemischt und zerkleinert wurde, um die Korngröße oder die Dispersion von TiB2 in dem cBN-Sintermaterial zu steuern, wurde hergestellt.
  • Zum Beispiel wurden Al2O5Ti -Pulver mit einer durchschnittlichen Korngröße von 10 nm und cBN-Pulver mit einer durchschnittlichen Korngröße von 80 nm hergestellt, zusammen mit Hartmetallkugeln und Aceton in einen mit Hartmetall ausgekleideten Behälter gefüllt, mit einem Deckel bedeckt und dann unter Verwendung einer Kugelmühle für 6 Stunden zerkleinert und gemischt, und dann wurde die gemischte Aufschlämmung getrocknet, um das Rohmaterialpulver zur Bildung und Dispersion von Ti-Borid in einer feinen Bindephase zu erhalten, in der das Al2O5Ti-Pulver und das cBN-Pulver gleichmäßig gemischt wurden.
  • Wie in Tabelle 1 beschrieben, wurden Rohmaterialpulver zur Bildung und Dispersion von Ti-Borid in einer feinen Bindephase mit unterschiedlichen Partikelgrößen hergestellt, indem eine Kombination der durchschnittlichen Korngröße des Al2O5Ti-Pulvers und des cBN-Pulvers oder eine Mischzeit mit der Kugelmühle verändert wurde.
  • Die Rohmaterialpulver zur Bildung und Dispersion des Ti-Borids in der Bindephase, wie oben beschrieben, und 0,3 µm bis 0,9 µm TiN-Pulver, TiC-Pulver, TiCN-Pulver, Al-Pulver und Al2O5-Pulver wurden hergestellt und zusammengemischt, so dass das Mengenverhältnis der cBN-Partikel nach dem Sintern 36 bis 80 Vol.-% betrug, wobei eine Gesamtmenge mehrerer aus diesen Rohmaterialpulvern ausgewählter Rohmaterialpulver zur Bildung der Bindephase, sowie von grobem cBN-Pulver mit einer durchschnittlichen Korngröße von 0,5 µm bis 8,5 µm als cBN Rohmaterial für eine harte Phase als 100 Vol.-% angesetzt wurden, und dann wurde nass gemischt und getrocknet.
  • Dann wurde das erhaltene Sintermaterial-Rohmaterialpulver zu einer Größe von 50 mm Durchmesser × 1,5 mm Dicke bei einem Formdruck von 1 MPa preßgeformt und der Grünling wurde bei einer vorbestimmten Temperatur innerhalb eines Bereichs von 900 bis 1300 °C in einer Vakuumatmosphäre bei einem Druck von 1 Pa oder weniger gehalten und vorläufig gesintert, dann in eine Ultrahochdruck-Sintervorrichtung überführt und bei einer vorbestimmten Temperatur von 1400 °C und einem Druck von 5 GPa gesintert und so cBN-Sintermaterialien 1 bis 15 der vorliegenden Erfindung (als Beispiele 1 bis 15 der vorliegenden Erfindung bezeichnet), die in Tabelle 2 gezeigt sind, hergestellt.
  • Ein Hauptzweck der auf den Grünling angewandten Wärmebehandlung bestand darin, ein Lösungsmittel zum Zeitpunkt des Naßmischens zu entfernen.
  • Bei dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren ist es bevorzugt, eine Oxidation der Rohmaterialpulver in dem Verfahren bis zum Ultrahochdruck-Sintern zu verhindern, und insbesondere ist es bevorzugt, sie in einer nicht-oxidierenden Schutzatmosphäre zu handhaben.
  • [Tabelle 1]
    Klassifizierung Mittlere Korngröße des Rohmaterialpulvers zur Bildung und Dispersion von Ti-Borid in der Bindephase (nm) ZerkleinerungsBedingungen
    Al2O5Ti cBN Mischungszeit mittels Kugelmühle (Stunden)
    A 10 80 6
    B 10 80 48
    C 25 80 6
    D 50 100 3
    E 50 100 12
  • [Tabelle 2]
    Klassifizierung Klassifizierung der Rohmaterialpulver zur Bildung und Dispersion von Ti-Borid cBN TiB2 Gehalt (vol%) Mittlere Korngröße von TiB2 (nm) Zusammensetzung der Bindephase (XRD Peaks) Wert von PNTB/PNBN (Zahlenverhältnis)
    Gehalt (errechneter Wert) (vol%) Mittlere Korngröße (µm)
    Sintermaterialien der vorliegenden Erfindung 1 B 54 1,1 5,2 10 TiN, TiB2, AlN, Al2O3, WC 0
    2 A 53 0,9 4,7 27 TiN, TiB2, AlN, Al2O3 0
    3 C 55 1,1 5,1 49 TiN, TiB2, AlN, Al2O3 0,01
    4 A+B 80 0,5 0,8 21 TiN, TiB2, AlN, Al2O3, WC 0
    5 A+C 56 1,0 7,3 114 TiN, TiB2, AlN, Al2O3 0,02
    6 E 36 1,8 3,1 128 TiN, TiB2, AlN, Al2O3 0,02
    7 A+E 40 4,3 6,0 171 TiN, TiB2, AlN, Al2O3 0,02
    8 D 56 1,4 4,8 200 TiN, TiB2, AlN, Al2O3 0,05
    9 B 43 1,3 10,0 64 TiN, TiB2, AlN, Al2O3, WC 0,01
    10 B 76 4,7 0,2 12 TiN, TiB2, AlN, Al2O3, WC 0
    11 B+C 78 0,5 1,2 80 TiN, TiC, TiB2, AlN, Al2O3, WC 0,01
    12 A 61 6,0 2,4 27 TiN, TiB2, AlN, Al2O3 0
    13 A 57 8,0 3,7 31 TiCN, TiB2, AlN, Al2O3 0
    14 B 62 0,3 3,3 11 TiN, TiB2, AlN, Al2O3, WC 0
    15 B 57 2,6 7,9 78 TiC, TiB2, AlN, Al2O3, WC 0,01
  • Zum Vergleich wurden die Rohmaterialpulver zur Bildung und Dispersion des Ti-Borids in der in Tabelle 3 gezeigten feinen Bindephase und TiN-Pulver, TiC-Pulver, TiC-Pulver, AI-Pulver und Al2O5-Pulver von 0,3 µm bis 0,9 µm hergestellt und gemischt, so dass das Mengenverhältnis der cBN-Partikel nach dem Sintern 44 bis 67 Vol.% betrug, wobei eine Gesamtheit mehrerer aus diesen Rohmaterialpulvern ausgewählter Rohmaterialpulver zur Bildung der Bindephase, sowie von grobem cBN-Pulver mit einer durchschnittlichen Korngröße von 0,5 µm bis 6,5 µm als cBN Rohmaterial als 100 Vol.-% angesetzt wurde, und dann wurde nass gemischt und getrocknet.
  • Danach wurde ein Grünling unter den gleichen Bedingungen wie die gesinterten Materialien 1 bis 15 der vorliegenden Erfindung hergestellt und dann einer Hitzebehandlung unterzogen, und dieser Grünling wurde bei Ultrahochdruck und einer hohen Temperatur den gleichen Bedingungen wie die gesinterten Materialien 1 bis 15 der vorliegenden Erfindung unterworfen und somit cBN-Sintermaterialien 1 bis 10 der Vergleichsbeispiele (nachfolgend als gesinterte Materialien der Vergleichsbeispiele bezeichnet), die in Tabelle 4 gezeigt sind, hergestellt.
  • Wie aus Tabelle 4 hervorgeht, war das gesinterte Material 1 des Vergleichsbeispiels ein cBN-Sintermaterial, das das Rohmaterialpulver zur Bildung und Dispersion des Ti-Borids in der feinen Bindephase nicht aufweist; und die gesinterten Materialien 2 und 3 der Vergleichsbeispiele waren cBN-Sintermaterialien, in denen nur eines von dem Al2O5Ti-Pulver und dem cBN-Pulver der Rohmaterialpulver zur Herstellung und Dispersion des Ti-Borids in der Bindephase verwendet wurde. So veränderte sich der Zustand der TiB2-Bildung; und das Verhältnis PNTB / PNBN der Anzahl PNTB der cBN-Partikel in Kontakt mit dem Ti-Borid mit einer langen Achse von 150 nm oder mehr zu der Anzahl PNBN von cBN-Partikeln, die in dem cBN-Sintermaterial enthalten sind, lag außerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung . Die gesinterten Materialien 4 und 5 waren cBN-Sintertmaterialien, in denen der Gehalt an TiB2 aufgrund von Mengen an Rohmaterialpulvern, die zur Bildung und Dispersion des Ti-Borids in der Bindephase verwendet wurden, außerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung lag. Das gesinterte Material 6 des Vergleichsbeispiels war ein cBN-Sintermaterial, bei dem die Korngröße von TiB2 in der Bindephase aufgrund der Zerkleinerungsbedingungen des Rohmaterialpulvers zur Bildung und Dispersion des Ti-Borids in der Bindephase außerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung lag. Das gesinterte Material 7 des Vergleichsbeispiels war ein cBN-Sintermaterial, in dem das cBN-Pulver des Rohmaterialpulvers zur Bildung und Dispersion des Ti-Borids in der Bindephase auf hBN eingestellt war. Somit lag die Korngröße von TiB2 in der Bindephase außerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung. Die gesinterten Materialien 8 bis 10 der Vergleichsbeispiele waren cBN-Sintermaterialien, in denen aufgrund der verwendeten Menge des Rohmaterialpulvers zur Bildung und Dispersion des Ti-Borids in der Bindephase zwei oder mehr der folgenden Merkmale: Gehalt an TiB2; Korngröße von TiB2; und Verhältnis PNTB / PNBN der Anzahl PNTB von cBN-Partikeln in Kontakt mit dem Ti-Borid mit einer langen Achse von 150 nm oder mehr zu der Anzahl PNBN von cBN-Partikeln, die in dem gesinterten cBN-Material enthalten sind, außerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung lagen.
  • [Tabelle 3]
    Klassifizierung Mittlere Korngröße des Rohmaterialpulvers zur Bildung und Dispersion von Ti-Borid in der Bindephase (nm) ZerkleinerungsBedingungen
    Al2O5Ti cBN hBN Mischungszeit mittels Kugelmühle (Stunden)
    a - 80 - -
    b 25 - - -
    c 10 80 - 6
    d 25 80 - 6
    e 25 80 - 96
    f 50 - 100 3
  • [Tabelle 4]
    Klassifizierung Klassifizierung der Rohmaterialpulver zur Bildung und Dispersion von Ti-Borid cBN TiB2 Gehalt (vol%) Mittlere Korngröße von TiB2 (nm) Zusammensetzung der Bindephase (XRD Peaks) Wert von PNTB/PNBN (Zahlenverhältnis)
    Gehalt (errechneter Wert) (vol%) Mittlere Korngröße (µm)
    Vergleichs-Sintermaterialien 1 Nicht verwendet 56 1,3 5,4 267 TiN, TiB2, AlN, Al2O3 0,53
    2 a 53 1,5 5,7 187 TiN, TiB2, AlN, Al2O3 0,47
    3 b 48 1,5 4,5 143 TiN, TiB2, AlN, Al2O3 0,26
    4 c 44 1,4 20,1 153 TiN, TiB2, AlN, Al2O3 0,05
    5 d 67 2,1 0,05 48 TiN, TiB2, AlN, Al2O3 0,02
    6 e 65 1,2 4,2 3 TiN, TiB2, AlN, Al2O3, WC 0
    7 f 54 1,0 4.6 300 TiN, TiB2, AlN, Al2O3 0,05
    8 c 57 1,1 22,8 193 TiC, TiB2, AlN, Al2O3 0,37
    9 d 50 3,1 18,4 294 TiN, TiB2, AlN, Al2O3 0,44
    10 e 53 5,7 17,1 121 TiN, TiB2, AlN, Al2O3, WC 0,32
  • Als nächstes wurden die Beispiele 1 bis 15 der vorliegenden Erfindung und die Vergleichsbeispiele 1 bis 10, die wie oben beschrieben hergestellt wurden, mit einer Drahterodiermaschine auf vorbestimmte Abmessungen geschnitten und an einen Lötabschnitt (Eckabschnitt) eines aus WC-basiertem Hartmetall gebildeten Einsatzkörpers mit einer Zusammensetzung, umfassend 5 Massen-% Co, 5 Massen-% TaC und einen Rest von WC, und einer Einsatzform gemäß ISO-Standard CNGA 120408, unter Verwendung eines Ag-Legierungslötmaterials mit einer Zusammensetzung, umfassend 26 Massen-% Cu , 5 Massen-% Ti und einen Rest von Ag, gelötet, gefolgt von Polieren der oberen und unteren Oberflächen und einer Außenseite davon und einer Honbehandlung, wodurch die cBN-basierten Ultrahochdruck-Sintermaterial-Schneidwerkzeuge 1 bis 15 mit einer Einsatzform gemäß ISO-Standard CNGA 120408 der vorliegenden Erfindung (als Werkzeuge gemäß der Beispiele der vorliegenden Erfindung bezeichnet) und die cBN-basierten Ultrahochdruck-Sintermaterial-Schneidwerkzeuge 1 bis 10 der Vergleichsbeispiele (als Werkzeuge der Vergleichsbeispiele bezeichnet) hergestellt wurden.
  • Als nächstes wurden die Werkzeuge der Beispiele 1 bis 15 der vorliegenden Erfindung und die Werkzeuge der Vergleichsbeispiele 1 bis 10 unter den folgenden Schneidbedingungen Schneidarbeiten unterworfen und die Lebensdauer der Werkzeuge (Anzahl der Male) bis zum Auftreten von Absplitterungen gemessen.
  • <Schneidbedingungen>
  • Ein Trockenschneidetest von Stahl mit hoher Härte wird unter den folgenden Bedingungen durchgeführt:
    • Werkstück: Rundstab aus einsatzgehärtetem Stahl mit 8 vertikalen Rillen in regelmäßigen Abständen in Längsrichtung (JIS / SCM 415, Härte: HRC 58 bis 62)
    • Schnittgeschwindigkeit: 200 m / min
    • Schnitttiefe: 0,1 mm
    • Zuführung: 0,1 mm / U
  • Die Anzahl von einzelnen Schneidvorgängen, bevor eine Schneidkante eines jeden Werkzeugs absplitterte oder brach, wurde als Lebensdauer des Werkzeugs angesetzt, die Schneidkante wurde nach jeweils 500 einzelnen Vorgängen untersucht und das Vorhandensein oder Fehlen von Absplitterungen und Brüchen an der Schneidkante wurde überprüft.
  • Tabelle 5 zeigt die Ergebnisse des obigen Schneidetests.
  • [Tabelle 5]
    Klassifizierung Werkzeug Lebensdauer (intermittierende Anzahl) Klassifizierung Werkzeug Lebensdauer (intermittierende Anzahl)
    Werkzeug gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung Absplittern (nach 15.500 Mal) Werkzeug gemäß Vergleichsbeispiel 1 Brechen (nach 2.000 Mal)
    Werkzeug gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung Absplittern (nach 16.500 Mal) Werkzeug gemäß Vergleichsbeispiel 2 Absplittern (nach 3.000 Mal)
    Werkzeug gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung Absplittern (nach 18.000 Mal) Werkzeug gemäß Vergleichsbeispiel 3 Brechen (nach 3.000 Mal)
    Werkzeug gemäß Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung Absplittern (nach 14.000 Mal) Werkzeug gemäß Vergleichsbeispiel 4 Brechen (nach 2.500 Mal)
    Werkzeug gemäß Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung Absplittern (nach 16.000 Mal) Werkzeug gemäß Vergleichsbeispiel 5 Brechen (nach 2.500 Mal)
    Werkzeug gemäß Beispiel 6 der vorliegenden Erfindung Absplittern (nach 10.500 Mal) Werkzeug gemäß Vergleichsbeispiel 6 Brechen (nach 3.500 Mal)
    Werkzeug gemäß Beispiel 7 der vorliegenden Erfindung Absplittern (nach 12.000 Mal) Werkzeug gemäß Vergleichsbeispiel 7 Absplittern (nach 3.000 Mal)
    Werkzeug gemäß Beispiel 8 der vorliegenden Erfindung Absplittern (nach 14.500 Mal) Werkzeug gemäß Vergleichsbeispiel 8 Absplittern (nach 3.000 times)
    Werkzeug gemäß Beispiel 9 der vorliegenden Erfindung Absplittern (nach 15.000 Mal) Werkzeug gemäß Vergleichsbeispiel 9 Absplittern (nach 2.500 Mal)
    Werkzeug gemäß Beispiel 10 der vorliegenden Erfindung Absplittern (nach 16.000 Mal) Werkzeug gemäß Vergleichsbeispiel 10 Absplittern (nach 3.500 Mal)
    Beispiel 11 der vorliegenden Erfindung Absplittern (nach 15.000 Mal)
    Werkzeug gemäß Beispiel 12 der vorliegenden Erfindung Absplittern (nach 15.500 Mal)
    Werkzeug gemäß Beispiel 13 der vorliegenden Erfindung Absplittern (nach 12.000 Mal)
    Werkzeug gemäß Beispiel 14 der vorliegenden Erfindung Absplittern (nach 14.000 Mal)
    Werkzeug gemäß Beispiel 15 der vorliegenden Erfindung Absplittern (nach 15.500 Mal)
  • Mit den in Tabelle 5 gezeigten Ergebnissen wurde gezeigt, dass die Zähigkeit der erfindungsgemäßen Werkzeuge gegenüber den Werkzeugen der Vergleichsbeispiele verbessert wurde, da die Lebensdauer der Werkzeuge ohne Auftreten unerwarteter Absplitterungen der Schneidkanten verlängert wurde.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Wenn die cBN-Sintermaterialien mit hervorragender Zähigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung als Werkzeugkörper eines cBN-Werkzeugs verwendet werden, weisen diese hervorragende Bruchbeständigkeit über eine lange Verwendungszeit auf, ohne dass Absplitterungen oder Brüche auftreten,und die Werkzeug-Lebensdauer ist verlängert, so dass es möglich ist, die Verbesserung der Leistung von Schneidmaschinen, Arbeits- und Energieeinsparungen im Schneidprozess und die Kostenreduktion zufriedenstellend zu unterstützen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2017038471 [0002]
    • JP 2008528413 [0007]
    • JP 2011207689 [0007]
    • JP 5804448 [0007]
    • JP 201483664 [0007]

Claims (3)

  1. Ein cBN-Sintermaterial für einen Werkzeugkörper, der cBN-Partikel und eine Bindephase enthält, worin die Bindephase des gesinterten Materials ein Ti-Borid enthält, eine durchschnittliche Korngröße des Ti-Borids 10 nm bis 200 nm beträgt und ein Gehalt davon in dem gesinterten Material 0,2 Vol.-% bis 10 Vol.-% beträgt, und ein Verhältnis (PNTB / PNBN) der Anzahl (PNTB) der cBN-Partikel in Kontakt mit dem Ti-Borid mit einer langen Achse von 150 nm oder mehr zur Gesamtanzahl (PNBN) von cBN-Partikeln 0,05 oder weniger beträgt.
  2. cBN-Sintermaterial gemäß Anspruch 1, worin die cBN-Partikel eine durchschnittliche Korngröße von 0,5 µm bis 6,0 µm aufweisen und ein Gehalt davon 40 Vol.-% bis 78 Vol.-% beträgt.
  3. Ein Schneidwerkzeug mit einem Werkzeugkörper, der aus dem cBN-Sintermaterial nach Anspruch 1 oder 2 gebildet ist.
DE102018001515.8A 2017-03-01 2018-02-27 Gesintertes cBN-Material und Schneidwerkzeug Pending DE102018001515A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-038471 2017-03-01
JP2017038471A JP6853951B2 (ja) 2017-03-01 2017-03-01 cBN焼結体および切削工具

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018001515A1 true DE102018001515A1 (de) 2018-09-06

Family

ID=63171464

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018001515.8A Pending DE102018001515A1 (de) 2017-03-01 2018-02-27 Gesintertes cBN-Material und Schneidwerkzeug

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10584069B2 (de)
JP (1) JP6853951B2 (de)
DE (1) DE102018001515A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2750448C1 (ru) * 2020-07-31 2021-06-28 Общество с ограниченной ответственностью «Микробор Композит» Сырьевая смесь для изготовления крупноразмерной заготовки сверхтвердого композитного материала, крупноразмерная заготовка сверхтвердого композитного материала и способ ее получения

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017204152A1 (ja) * 2016-05-23 2017-11-30 三菱マテリアル株式会社 立方晶窒化硼素焼結体切削工具
JP7161670B2 (ja) * 2018-10-09 2022-10-27 三菱マテリアル株式会社 立方晶窒化ほう素基焼結体および切削工具
WO2020175598A1 (ja) * 2019-02-27 2020-09-03 三菱マテリアル株式会社 cBN焼結体および切削工具
CN114096501B (zh) 2019-07-18 2023-07-25 住友电气工业株式会社 立方晶氮化硼烧结体以及切削工具
CN111777418B (zh) * 2020-06-11 2022-06-17 中国兵器科学研究院宁波分院 一种搅拌摩擦焊用超硬复合材料搅拌头及制备方法
JPWO2022176569A1 (de) 2021-02-20 2022-08-25
WO2024128178A1 (ja) * 2022-12-16 2024-06-20 三菱マテリアル株式会社 cBN焼結体および切削工具
WO2024135429A1 (ja) * 2022-12-19 2024-06-27 三菱マテリアル株式会社 cBN焼結体および切削工具

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS584448B2 (ja) 1974-05-27 1983-01-26 株式会社村田製作所 還元再酸化型半導体磁器コンデンサ素体の製造方法
JP3035797B2 (ja) * 1991-07-04 2000-04-24 三菱マテリアル株式会社 高強度を有する立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削チップ
JPH0840781A (ja) * 1994-08-01 1996-02-13 Mitsubishi Materials Corp 耐欠損性に優れた切刃用複合焼結体片
JPH0881270A (ja) * 1994-09-13 1996-03-26 Mitsubishi Materials Corp 立方晶窒化ホウ素含有セラミックス焼結体および切削工具
JPH10218666A (ja) * 1996-12-03 1998-08-18 Sumitomo Electric Ind Ltd 高圧相型窒化硼素基焼結体
KR100333459B1 (ko) * 1998-07-22 2002-04-18 오카야마 노리오 입방정 질화붕소 소결체
US6814775B2 (en) * 2002-06-26 2004-11-09 Diamond Innovations, Inc. Sintered compact for use in machining chemically reactive materials
JP2007523043A (ja) * 2004-02-20 2007-08-16 ダイヤモンド イノベーションズ、インク. 焼結体
US8007552B2 (en) * 2004-10-29 2011-08-30 Element Six (Production) (Pty) Ltd Cubic boron nitride compact
JP2011207689A (ja) 2010-03-30 2011-10-20 Sumitomo Electric Hardmetal Corp 複合焼結体
JP6032409B2 (ja) * 2012-10-26 2016-11-30 三菱マテリアル株式会社 立方晶窒化ほう素基超高圧焼結体を工具基体とする切削工具、表面被覆切削工具

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2750448C1 (ru) * 2020-07-31 2021-06-28 Общество с ограниченной ответственностью «Микробор Композит» Сырьевая смесь для изготовления крупноразмерной заготовки сверхтвердого композитного материала, крупноразмерная заготовка сверхтвердого композитного материала и способ ее получения

Also Published As

Publication number Publication date
US20180257995A1 (en) 2018-09-13
US10584069B2 (en) 2020-03-10
JP2018145020A (ja) 2018-09-20
JP6853951B2 (ja) 2021-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018001515A1 (de) Gesintertes cBN-Material und Schneidwerkzeug
DE69224747T2 (de) Sinterkeramik auf Basis von kubischem Bornitrid für Schneidwerkzeuge
DE3012199C2 (de) Sinterkörper aus Bornitrid mit einer Matrix aus MC&amp;darr;x&amp;darr;, MN&amp;darr;x&amp;darr; und/oder M(CN)&amp;darr;x&amp;darr; und Al und seine Verwendung
DE3346873C2 (de)
DE60110237T2 (de) Verfahren zur herstellung eines diamanthaltigen abrasiven produkts
DE69627053T2 (de) Überhartes Verbundmaterial
DE112008000176B4 (de) cBN-Sinterkörper und cBN-Sinterwerkzeug
DE102007046380B9 (de) Schneidwerkzeug
DE69731187T2 (de) Sintermaterial auf basis von hochdruckphasen-bornitrid
DE69227503T2 (de) Hartlegierung und deren herstellung
DE2923213A1 (de) Schneidplatte fuer die spanabhebende bearbeitung
DE102016207028A1 (de) Hartmetall mit zähigkeitssteigerndem Gefüge
DE2009696A1 (de) Durch intermetallische Verbindungen verbundene Massen aus Aluminiumoxid und metallischer Verbindung
DE68928219T2 (de) Hochfeste abriebsbeständige Materialien
DE102006013746A1 (de) Gesinterter verschleißbeständiger Werkstoff, sinterfähige Pulvermischung, Verfahren zur Herstellung des Werkstoffs und dessen Verwendung
DE2947336A1 (de) Verfahren zur herstellung eines produktes aus gesintertem aluminiumoxid
DE102014204277B4 (de) VERSCHLEIßFESTE WOLFRAMCARBID-KERAMIKEN UND VERFAHREN ZU IHRER HERSTELLUNG
DE2652392A1 (de) Sinterhartmetall und verfahren zu seiner herstellung
DE112021005360T5 (de) Pulverisier-/rühr-/misch-/knetmaschinenkomponente
DE4406961C2 (de) Verschleißbeständiger Schneideinsatz, hergestellt aus einem Cermet auf Titancarbonitrid-Basis
DE69105803T2 (de) Werkzeug aus gesintertem Siliziumnitrid-Körper und Verfahren zu dessen Herstellung.
WO2020074241A1 (de) Hartmetall mit zähigkeitssteigerndem gefüge
DE10102706A1 (de) Auf kubischem Bornitrid basierendes, gesintertes Material und Verfahren zu dessen Herstellung
DE1483287B2 (de) Hochwarmfester sinterwerkstoff auf der basis von molybdaen wolfram oder binaeren legierungen dieser beiden metalle und verfahren zu dessen herstellung
DE2157666A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Sinter-Hartmetall auf Basis Titancarbid und verschleißfeste Erzeugnisse daraus