JP2001179508A - 切削工具 - Google Patents
切削工具Info
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- JP2001179508A JP2001179508A JP37173499A JP37173499A JP2001179508A JP 2001179508 A JP2001179508 A JP 2001179508A JP 37173499 A JP37173499 A JP 37173499A JP 37173499 A JP37173499 A JP 37173499A JP 2001179508 A JP2001179508 A JP 2001179508A
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- sintered body
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐摩耗性に優れた立方晶窒化硼素質焼結体か
らなる切削工具を提供する。 【解決手段】 立方晶窒化硼素３０〜９０体積％と、
Ｂ１型結晶構造を有する（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎおよび／また
は（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）の５〜６９体積％とを有
し、残部に周期律表４ａ、５ａ、６ａ族元素およびＡｌ
から選ばれる少なくとも１種の硼化物及び／又は窒化物
を含むことを特徴とする。
らなる切削工具を提供する。 【解決手段】 立方晶窒化硼素３０〜９０体積％と、
Ｂ１型結晶構造を有する（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎおよび／また
は（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）の５〜６９体積％とを有
し、残部に周期律表４ａ、５ａ、６ａ族元素およびＡｌ
から選ばれる少なくとも１種の硼化物及び／又は窒化物
を含むことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐摩耗性に優れた
立方晶窒化硼素質焼結体から成る切削工具に関する。
立方晶窒化硼素質焼結体から成る切削工具に関する。
【０００２】立方晶窒化硼素(Cubic Boron Nitride、以
下ｃＢＮという) はダイヤモンドに次ぐ硬度を有し、し
かもダイヤモンドと異なり鉄系金属との親和性を有しな
いため、特に高硬度焼き入れ鋼や鋳鉄の研削工具、切削
工具等に使用されている。
下ｃＢＮという) はダイヤモンドに次ぐ硬度を有し、し
かもダイヤモンドと異なり鉄系金属との親和性を有しな
いため、特に高硬度焼き入れ鋼や鋳鉄の研削工具、切削
工具等に使用されている。
【０００３】このようなｃＢＮを使用した工具として
は、ｃＢＮ粒子をコバルトＣｏ等の金属で結合したｃＢ
Ｎ質焼結体、炭化チタンＴｉＣ、窒化チタンＴｉＮ等の
セラミックスで結合したｃＢＮ質焼結体等で形成された
ものが知られている（特公昭５２−４３８４６号公報
等）。
は、ｃＢＮ粒子をコバルトＣｏ等の金属で結合したｃＢ
Ｎ質焼結体、炭化チタンＴｉＣ、窒化チタンＴｉＮ等の
セラミックスで結合したｃＢＮ質焼結体等で形成された
ものが知られている（特公昭５２−４３８４６号公報
等）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなｃＢＮ質
焼結体では、耐摩耗性、耐熱性を損なわないようにする
ため結合材をできるだけ少量にし、残部のｃＢＮが直接
結合した組織を形成するようにしている。しかしなが
ら、このような焼結体からなる切削工具で高硬度焼き入
れ鋼や鋳鉄を切削すると、切削中にｃＢＮ粒子が脱落す
ることによって工具摩耗が大きく進行するという問題が
あった。
焼結体では、耐摩耗性、耐熱性を損なわないようにする
ため結合材をできるだけ少量にし、残部のｃＢＮが直接
結合した組織を形成するようにしている。しかしなが
ら、このような焼結体からなる切削工具で高硬度焼き入
れ鋼や鋳鉄を切削すると、切削中にｃＢＮ粒子が脱落す
ることによって工具摩耗が大きく進行するという問題が
あった。
【０００５】一方、ｃＢＮ粒子の脱落を抑制するため
に、結合材を多量に加え該結合材中にｃＢＮ粒子が分散
した組織のｃＢＮ質焼結体では、結合材はｃＢＮ粒子と
比較すると硬度が低くかつ機械的特性や熱的特性（被削
材に対する耐反応性、耐酸化性等）にも劣るため、結合
材粒子の摩耗、脱落による工具の摩耗が大きいという問
題があった。
に、結合材を多量に加え該結合材中にｃＢＮ粒子が分散
した組織のｃＢＮ質焼結体では、結合材はｃＢＮ粒子と
比較すると硬度が低くかつ機械的特性や熱的特性（被削
材に対する耐反応性、耐酸化性等）にも劣るため、結合
材粒子の摩耗、脱落による工具の摩耗が大きいという問
題があった。
【０００６】従って、本発明の目的は、耐摩耗性に優れ
た立方晶窒化硼素質焼結体（ｃＢＮ質焼結体）から成る
切削工具を提供することである。
た立方晶窒化硼素質焼結体（ｃＢＮ質焼結体）から成る
切削工具を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決するために鋭意研究を重ねた結果、高硬度で熱的特
性に優れたＢ１型結晶構造の（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎおよび／
または（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）をｃＢＮ粒子の主結合
材に用いる場合には、従来の結合材に比べて、熱的特性
が向上しかつ機械的摩耗や熱的摩耗（拡散摩耗）に対す
る抵抗力も増大し、その結果、得られる焼結体自体の耐
摩耗性が向上するという新たな事実を見出し、本発明を
完成するに至った。
解決するために鋭意研究を重ねた結果、高硬度で熱的特
性に優れたＢ１型結晶構造の（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎおよび／
または（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）をｃＢＮ粒子の主結合
材に用いる場合には、従来の結合材に比べて、熱的特性
が向上しかつ機械的摩耗や熱的摩耗（拡散摩耗）に対す
る抵抗力も増大し、その結果、得られる焼結体自体の耐
摩耗性が向上するという新たな事実を見出し、本発明を
完成するに至った。
【０００８】すなわち、本発明の切削工具は、ｃＢＮ３
０〜９０体積％と、Ｂ１型結晶構造を有する（Ｔｉ，Ａ
ｌ）Ｎおよび／または（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）の５〜
６９体積％とを有し、残部に周期律表４ａ、５ａ、６ａ
族元素およびＡｌから選ばれる少なくとも１種の硼化物
を含むｃＢＮ質焼結体からなることを特徴とする。
０〜９０体積％と、Ｂ１型結晶構造を有する（Ｔｉ，Ａ
ｌ）Ｎおよび／または（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）の５〜
６９体積％とを有し、残部に周期律表４ａ、５ａ、６ａ
族元素およびＡｌから選ばれる少なくとも１種の硼化物
を含むｃＢＮ質焼結体からなることを特徴とする。
【０００９】（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎおよび（Ｔｉ，Ａｌ）
（Ｃ，Ｎ）は、本来、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＣＮとＡｌ
Ｎあるいは六方晶結晶構造のＴｉ2ＡｌＮとして存在す
る方が熱力学的に安定であり、これらをｃＢＮの主結合
材として使用すると、硬度や熱的安定性（被削材に対す
る耐反応性、耐酸化性等）が低く、結合材粒子の摩耗、
脱落による工具の摩耗が大きいという問題があった。本
発明者は前記のようにＢ１型結晶（立方晶）構造の（Ｔ
ｉ，Ａｌ）Ｎまたは（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）を主結合
材として残存させることにより硬度や熱的安定性（被削
材に対する耐反応性、耐酸化性等）が高い緻密な焼結体
を得ることに成功したものである。
（Ｃ，Ｎ）は、本来、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＣＮとＡｌ
Ｎあるいは六方晶結晶構造のＴｉ2ＡｌＮとして存在す
る方が熱力学的に安定であり、これらをｃＢＮの主結合
材として使用すると、硬度や熱的安定性（被削材に対す
る耐反応性、耐酸化性等）が低く、結合材粒子の摩耗、
脱落による工具の摩耗が大きいという問題があった。本
発明者は前記のようにＢ１型結晶（立方晶）構造の（Ｔ
ｉ，Ａｌ）Ｎまたは（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）を主結合
材として残存させることにより硬度や熱的安定性（被削
材に対する耐反応性、耐酸化性等）が高い緻密な焼結体
を得ることに成功したものである。
【００１０】具体的には、前記（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎおよび
（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）は、ＣｕのＫα線を用いたＸ
線回折によって測定される格子定数が０．４１６〜０．
４２２ｎｍのものが好ましい。
（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）は、ＣｕのＫα線を用いたＸ
線回折によって測定される格子定数が０．４１６〜０．
４２２ｎｍのものが好ましい。
【００１１】さらに、本発明では、前記主結合材に加え
て、残部に周期律表４ａ、５ａ、６ａ族元素およびＡｌ
から選ばれる少なくとも１種の硼化物及び／又は窒化物
を含むため、ｃＢＮ粒子の保持性が一層向上する。
て、残部に周期律表４ａ、５ａ、６ａ族元素およびＡｌ
から選ばれる少なくとも１種の硼化物及び／又は窒化物
を含むため、ｃＢＮ粒子の保持性が一層向上する。
【００１２】本発明における前記硼化物の存在量はごく
微量であるため、これをＸ線回折測定で得られるピーク
強度で規定するのが好適である。具体的には、ＣｕのＫ
α線を用いたＸ線回折測定において、前記周期律表４
ａ、５ａ、６ａ族元素およびＡｌから選ばれる少なくと
も１種の硼化物の示す最大ピーク強度（Ｉ1 ）と、前記
ｃＢＮおよび（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎおよび／または（Ｔｉ，
Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）のうち最大ピーク強度を示すものの当
該最大ピーク強度（Ｉ2 ）との比率（Ｉ1 ／Ｉ2）が
０．０５〜０．５である。
微量であるため、これをＸ線回折測定で得られるピーク
強度で規定するのが好適である。具体的には、ＣｕのＫ
α線を用いたＸ線回折測定において、前記周期律表４
ａ、５ａ、６ａ族元素およびＡｌから選ばれる少なくと
も１種の硼化物の示す最大ピーク強度（Ｉ1 ）と、前記
ｃＢＮおよび（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎおよび／または（Ｔｉ，
Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）のうち最大ピーク強度を示すものの当
該最大ピーク強度（Ｉ2 ）との比率（Ｉ1 ／Ｉ2）が
０．０５〜０．５である。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明のｃＢＮ質焼結体から成る
切削工具はｃＢＮ粒子を３０〜９０体積％含有する。ｃ
ＢＮ粒子が３０体積％未満であると、相対的に結合材の
割合が多くなるため、結合材の摩耗により耐摩耗性が低
下し、またｃＢＮ本来の高硬度、高熱伝導性等の優れた
特性を発揮させることができなくなる。一方、ｃＢＮ粒
子が９０体積％を超えると、結合材がｃＢＮ粒子を保持
できなくなり、切削中等にｃＢＮ粒子の脱落が発生す
る。ｃＢＮ粒子は４０〜６０体積％で含有されているの
がより好ましい。
切削工具はｃＢＮ粒子を３０〜９０体積％含有する。ｃ
ＢＮ粒子が３０体積％未満であると、相対的に結合材の
割合が多くなるため、結合材の摩耗により耐摩耗性が低
下し、またｃＢＮ本来の高硬度、高熱伝導性等の優れた
特性を発揮させることができなくなる。一方、ｃＢＮ粒
子が９０体積％を超えると、結合材がｃＢＮ粒子を保持
できなくなり、切削中等にｃＢＮ粒子の脱落が発生す
る。ｃＢＮ粒子は４０〜６０体積％で含有されているの
がより好ましい。
【００１４】使用するｃＢＮ粒子は平均粒径が１０μｍ
以下であるのが好ましい。ｃＢＮ粒子の平均粒径が１０
μｍを越えると、結合材によるｃＢＮ保持力が低下し、
ｃＢＮ粒子の脱落が生じるおそれがある。ｃＢＮ粒子の
平均粒径は８〜０．５μｍであるのがより好ましい。
以下であるのが好ましい。ｃＢＮ粒子の平均粒径が１０
μｍを越えると、結合材によるｃＢＮ保持力が低下し、
ｃＢＮ粒子の脱落が生じるおそれがある。ｃＢＮ粒子の
平均粒径は８〜０．５μｍであるのがより好ましい。
【００１５】また、本発明では、Ｂ１型結晶構造を有す
る（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎおよび／または（Ｔｉ，Ａｌ）
（Ｃ，Ｎ）を主結合材とする。これらの化合物は、高硬
度でかつ熱的特性（耐反応性、耐酸化性）に優れている
ため、結合材の機械的摩耗、熱的摩耗（拡散摩耗）に耐
する抵抗力が増強され、耐摩耗性が向上する。この主結
合材は５〜６９体積％の割合で焼結体内に含有される。
含有量が５体積％未満であると熱的特性が向上せず、ま
た含有量が６９体積％を超えると、より高硬度なｃＢＮ
粒子を含有させる効果が発揮できなくなり、耐摩耗性の
向上が認められないためである。（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎおよ
び／または（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）は３５〜５５体積
％で含有されているのがより好ましい。
る（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎおよび／または（Ｔｉ，Ａｌ）
（Ｃ，Ｎ）を主結合材とする。これらの化合物は、高硬
度でかつ熱的特性（耐反応性、耐酸化性）に優れている
ため、結合材の機械的摩耗、熱的摩耗（拡散摩耗）に耐
する抵抗力が増強され、耐摩耗性が向上する。この主結
合材は５〜６９体積％の割合で焼結体内に含有される。
含有量が５体積％未満であると熱的特性が向上せず、ま
た含有量が６９体積％を超えると、より高硬度なｃＢＮ
粒子を含有させる効果が発揮できなくなり、耐摩耗性の
向上が認められないためである。（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎおよ
び／または（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）は３５〜５５体積
％で含有されているのがより好ましい。
【００１６】本発明における（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎおよび
（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）はいずれもＢ１型結晶構造を
有し、適量のＡｌ（またはＡｌＮ）をＴｉＮ格子中に固
溶していることが必要である。（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎおよび
（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）がどの程度のＡｌ（またはＡ
ｌＮ）を固溶しているかは、ＣｕのＫα線を用いた外部
標準法によるＸ線回折分析により格子定数を測定するこ
とにより知ることができる。本発明では、前記Ｘ線回折
により測定される格子定数が０．４１６〜０．４２２ｎ
ｍである（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎおよび／または（Ｔｉ，Ａ
ｌ）（Ｃ，Ｎ）を使用するのが好ましい。
（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）はいずれもＢ１型結晶構造を
有し、適量のＡｌ（またはＡｌＮ）をＴｉＮ格子中に固
溶していることが必要である。（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎおよび
（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）がどの程度のＡｌ（またはＡ
ｌＮ）を固溶しているかは、ＣｕのＫα線を用いた外部
標準法によるＸ線回折分析により格子定数を測定するこ
とにより知ることができる。本発明では、前記Ｘ線回折
により測定される格子定数が０．４１６〜０．４２２ｎ
ｍである（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎおよび／または（Ｔｉ，Ａ
ｌ）（Ｃ，Ｎ）を使用するのが好ましい。
【００１７】格子定数が０．４１６ｎｍ未満の領域であ
る場合には、異なる結晶構造相の増加などにより硬度が
低下するおそれがある。一方、格子定数が０．４２２ｎ
ｍを超える領域である場合には、Ａｌ（またはＡｌＮ）
の固溶による高硬度化および熱的特性向上の効果が小さ
くなり、耐摩耗性を向上できないおそれがある。
る場合には、異なる結晶構造相の増加などにより硬度が
低下するおそれがある。一方、格子定数が０．４２２ｎ
ｍを超える領域である場合には、Ａｌ（またはＡｌＮ）
の固溶による高硬度化および熱的特性向上の効果が小さ
くなり、耐摩耗性を向上できないおそれがある。
【００１８】原料となる（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎおよび（Ｔ
ｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）の粉末は、物理的蒸着（ＰＶＤ）
法、化学的蒸着（ＣＶＤ）法等の種々の方法により製造
することができる。ＰＶＤ法にて（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎを製
造する場合には、例えばＴｉＡｌの金属間化合物をター
ゲットにして、窒素ガスを導入した減圧雰囲気下にてＳ
ｉ等の基材表面に（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎを蒸着させる。この
ようなＰＶＤ法には、スパッタリング法やイオンプレー
ティング法等が使用可能である。蒸着処理後、基材をフ
ッ硝酸などで溶解し、残った（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎを所望の
粒径に粉砕する。さらに、ＴｉＮ、ＡｌＮ、Ａｌ、Ｔｉ
Ａｌなどの原料粉末を高温超高圧で処理することにより
作製可能である。
ｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）の粉末は、物理的蒸着（ＰＶＤ）
法、化学的蒸着（ＣＶＤ）法等の種々の方法により製造
することができる。ＰＶＤ法にて（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎを製
造する場合には、例えばＴｉＡｌの金属間化合物をター
ゲットにして、窒素ガスを導入した減圧雰囲気下にてＳ
ｉ等の基材表面に（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎを蒸着させる。この
ようなＰＶＤ法には、スパッタリング法やイオンプレー
ティング法等が使用可能である。蒸着処理後、基材をフ
ッ硝酸などで溶解し、残った（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎを所望の
粒径に粉砕する。さらに、ＴｉＮ、ＡｌＮ、Ａｌ、Ｔｉ
Ａｌなどの原料粉末を高温超高圧で処理することにより
作製可能である。
【００１９】ＰＶＤ法にて（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）を
製造する場合には、前記窒素ガスと共に、例えばＣＨ4
ガス、Ｃ2 Ｈ2 ガスを導入し、前記と同様にして（Ｔ
ｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）を基材表面に蒸着させる。
製造する場合には、前記窒素ガスと共に、例えばＣＨ4
ガス、Ｃ2 Ｈ2 ガスを導入し、前記と同様にして（Ｔ
ｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）を基材表面に蒸着させる。
【００２０】また、ＣＶＤ法にて（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎを製
造する場合には、例えば原料ガスとしてＴｉＣｌ4 、Ａ
ｌＣｌ3 およびＮＨ3 もしくはＮ2 を用い、キャリアー
ガスとしてＡｒ、Ｈ2 を用いるプラズマＣＶＤ法等が採
用可能である。（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）を製造する場
合には、原料ガスとして上記のガスと共にＣＨ4ガス、
Ｃ2 Ｈ2 ガス等を使用すればよい。
造する場合には、例えば原料ガスとしてＴｉＣｌ4 、Ａ
ｌＣｌ3 およびＮＨ3 もしくはＮ2 を用い、キャリアー
ガスとしてＡｒ、Ｈ2 を用いるプラズマＣＶＤ法等が採
用可能である。（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）を製造する場
合には、原料ガスとして上記のガスと共にＣＨ4ガス、
Ｃ2 Ｈ2 ガス等を使用すればよい。
【００２１】原料となる（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎおよび（Ｔ
ｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）の粉末として、Ｂ１型結晶構造で
あり、且つ（Ｔｉ，Ａｌ）に対するＮまたは（Ｃ，Ｎ）
の量比はモル比で約１：０．５〜０．９であるのが好ま
しい。すなわち、（Ｔｉ，Ａｌ）量をＮまたは（Ｃ，
Ｎ）よりも多くすることにより、Ｔｉ，ＡｌがｃＢＮと
反応相を形成し、ｃＢＮと（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎおよび（Ｔ
ｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）を強固に結合することができる。
また、焼結後もＢ１型結晶構造を維持しておくためにも
（Ｔｉ，Ａｌ）に対するＮまたは（Ｃ，Ｎ）の前記量比
をモル比で約１：０．５〜０．９とすることが好まし
い。
ｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）の粉末として、Ｂ１型結晶構造で
あり、且つ（Ｔｉ，Ａｌ）に対するＮまたは（Ｃ，Ｎ）
の量比はモル比で約１：０．５〜０．９であるのが好ま
しい。すなわち、（Ｔｉ，Ａｌ）量をＮまたは（Ｃ，
Ｎ）よりも多くすることにより、Ｔｉ，ＡｌがｃＢＮと
反応相を形成し、ｃＢＮと（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎおよび（Ｔ
ｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）を強固に結合することができる。
また、焼結後もＢ１型結晶構造を維持しておくためにも
（Ｔｉ，Ａｌ）に対するＮまたは（Ｃ，Ｎ）の前記量比
をモル比で約１：０．５〜０．９とすることが好まし
い。
【００２２】Ｔｉ：Ａｌの量比はモル比で０．３０：
０．７０〜０．９５：０．０５程度であるのがよい。Ｔ
ｉとＡｌの量比を制御するには、ＰＶＤ法の場合、組成
が上記範囲内となるようにＴｉＡｌの金属間化合物を作
成し、成膜条件等を調整する方法等が挙げられる。
０．７０〜０．９５：０．０５程度であるのがよい。Ｔ
ｉとＡｌの量比を制御するには、ＰＶＤ法の場合、組成
が上記範囲内となるようにＴｉＡｌの金属間化合物を作
成し、成膜条件等を調整する方法等が挙げられる。
【００２３】得られる（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎおよび（Ｔｉ，
Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）はいずれも平均粒径がｃＢＮ粒子の平
均粒径と同等以下が好ましく、ｃＢＮ粒子の平均粒径よ
りも大きい場合には主結合材としてｃＢＮ粒子の周囲に
密に分布させることが困難になり、ｃＢＮ粒子の結合力
が低下するおそれがある。具体的には（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ
および（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）の平均粒径は１０μｍ
以下、好ましくは８〜０．５μｍであるのがよい。
Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）はいずれも平均粒径がｃＢＮ粒子の平
均粒径と同等以下が好ましく、ｃＢＮ粒子の平均粒径よ
りも大きい場合には主結合材としてｃＢＮ粒子の周囲に
密に分布させることが困難になり、ｃＢＮ粒子の結合力
が低下するおそれがある。具体的には（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ
および（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）の平均粒径は１０μｍ
以下、好ましくは８〜０．５μｍであるのがよい。
【００２４】原料としては、ＷＣ、（Ｔｉ，Ａｌ）、
（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）の他に、周期律表４ａ、５
ａ、６ａ族元素の硼化物、窒化物、炭化物、炭窒化物、
酸化物と鉄族金属の中から量比５％以下で適宜加えるこ
とができる。
（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）の他に、周期律表４ａ、５
ａ、６ａ族元素の硼化物、窒化物、炭化物、炭窒化物、
酸化物と鉄族金属の中から量比５％以下で適宜加えるこ
とができる。
【００２５】また、本発明では、前記ｃＢＮとその主結
合材に加えて、周期律表４ａ、５ａ、６ａ族元素および
Ａｌから選ばれる少なくとも１種の硼化物及び／又は窒
化物を含む。この化合物を含有することによりｃＢＮ粒
子の保持性が高まり、耐摩耗性が一層向上する。
合材に加えて、周期律表４ａ、５ａ、６ａ族元素および
Ａｌから選ばれる少なくとも１種の硼化物及び／又は窒
化物を含む。この化合物を含有することによりｃＢＮ粒
子の保持性が高まり、耐摩耗性が一層向上する。
【００２６】周期律表４ａ、５ａ、６ａ族元素として
は、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，
Ｗがあり、特にＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆが好ましい。
は、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，
Ｗがあり、特にＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆが好ましい。
【００２７】ＣｕのＫα線を用いたＸ線回折測定におい
て、前記周期律表４ａ、５ａ、６ａ族元素およびＡｌか
ら選ばれる少なくとも１種の硼化物及び／又は窒化物の
示す最大ピーク強度（Ｉ1 ）と、前記ｃＢＮおよび（Ｔ
ｉ，Ａｌ）Ｎまたは（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）のうち最
大ピーク強度を示すものの当該最大ピーク強度（Ｉ2）
との比率（Ｉ1 ／Ｉ2 ）は０．０５〜０．５であるのが
好ましい。ここで、前記最大ピーク強度（Ｉ1 ）は、異
なる硼化物及び／又は窒化物が複数存在する場合の各硼
化物及び／又は窒化物のピークのうち最大のピーク強度
をいう。
て、前記周期律表４ａ、５ａ、６ａ族元素およびＡｌか
ら選ばれる少なくとも１種の硼化物及び／又は窒化物の
示す最大ピーク強度（Ｉ1 ）と、前記ｃＢＮおよび（Ｔ
ｉ，Ａｌ）Ｎまたは（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）のうち最
大ピーク強度を示すものの当該最大ピーク強度（Ｉ2）
との比率（Ｉ1 ／Ｉ2 ）は０．０５〜０．５であるのが
好ましい。ここで、前記最大ピーク強度（Ｉ1 ）は、異
なる硼化物及び／又は窒化物が複数存在する場合の各硼
化物及び／又は窒化物のピークのうち最大のピーク強度
をいう。
【００２８】かかるＩ1 ／Ｉ2は前記硼化物及び／又は
窒化物の含有量を示すものである。Ｉ1 ／Ｉ2が０．０
５未満であると、ｃＢＮと主結合材との反応の不足ある
いは反応相の未結晶化により、ｃＢＮ粒子を主結合材が
強固に保持できなくなり、ｃＢＮ粒子が脱落するおそれ
がある。一方、Ｉ1 ／Ｉ2が０．５を超えると、結合相
中の前記硼化物及び／又は窒化物の含有量が多くなり、
主結合材の有する熱的特性が低下するおそれがある。
窒化物の含有量を示すものである。Ｉ1 ／Ｉ2が０．０
５未満であると、ｃＢＮと主結合材との反応の不足ある
いは反応相の未結晶化により、ｃＢＮ粒子を主結合材が
強固に保持できなくなり、ｃＢＮ粒子が脱落するおそれ
がある。一方、Ｉ1 ／Ｉ2が０．５を超えると、結合相
中の前記硼化物及び／又は窒化物の含有量が多くなり、
主結合材の有する熱的特性が低下するおそれがある。
【００２９】また、本発明のｃＢＮ質焼結体から成る切
削工具は、前記した各成分のほかに、必要に応じて、周
期律表４ａ、５ａ、６ａ族元素およびＡｌから選ばれる
少なくとも１種の炭化物、炭窒化物および酸化物の少な
くとも１種、さらに鉄族金属等を含有していてもよい。
鉄族金属としては、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉが挙げられる。さ
らに、本発明のｃＢＮ質焼結体から成る切削工具には不
可避不純物が含有される。
削工具は、前記した各成分のほかに、必要に応じて、周
期律表４ａ、５ａ、６ａ族元素およびＡｌから選ばれる
少なくとも１種の炭化物、炭窒化物および酸化物の少な
くとも１種、さらに鉄族金属等を含有していてもよい。
鉄族金属としては、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉが挙げられる。さ
らに、本発明のｃＢＮ質焼結体から成る切削工具には不
可避不純物が含有される。
【００３０】本発明のｃＢＮ質焼結体から成る切削工具
を製造するには、まず平均粒径１０μｍのｃＢＮ粉末
と、（Ｔｉ，Ａｌ）に対するＮまたは（Ｃ，Ｎ）の量比
がモル比で約１：０．５〜０．９であるＢ１結晶構造の
（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎおよび／または（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，
Ｎ）と、周期律表４ａ、５ａ、６ａ族元素およびＡｌか
ら選ばれる少なくとも１種の硼化物と、その他の原料粉
末とを準備し、これらをそれぞれ所定量に秤量し、例え
ば超硬合金製のボールミルで混合し、ついで必要に応じ
て所定形状に成形する。成形には、プレス成形、射出成
形、鋳込み成形、押出し成形等の周知の成形手段を用い
ることができる。しかるのち、成形体を高温高圧で焼成
して焼結体を得る。焼成は、圧力４ＧＰａ以上、温度１
３００℃以上で５〜６０分間保持して行う。ただし、温
度が高くなると、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎまたは（Ｔｉ，Ａ
ｌ）（Ｃ，Ｎ）が分解しやすくなるために、温度は１３
００〜１８００℃、好ましくは１３００〜１４００℃で
あるのがよい。また、圧力が低くなると（Ｔｉ，Ａｌ）
Ｎまたは（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）が分解しやすくなる
ために、圧力は５〜１０ＧＰａであるのがよい。
を製造するには、まず平均粒径１０μｍのｃＢＮ粉末
と、（Ｔｉ，Ａｌ）に対するＮまたは（Ｃ，Ｎ）の量比
がモル比で約１：０．５〜０．９であるＢ１結晶構造の
（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎおよび／または（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，
Ｎ）と、周期律表４ａ、５ａ、６ａ族元素およびＡｌか
ら選ばれる少なくとも１種の硼化物と、その他の原料粉
末とを準備し、これらをそれぞれ所定量に秤量し、例え
ば超硬合金製のボールミルで混合し、ついで必要に応じ
て所定形状に成形する。成形には、プレス成形、射出成
形、鋳込み成形、押出し成形等の周知の成形手段を用い
ることができる。しかるのち、成形体を高温高圧で焼成
して焼結体を得る。焼成は、圧力４ＧＰａ以上、温度１
３００℃以上で５〜６０分間保持して行う。ただし、温
度が高くなると、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎまたは（Ｔｉ，Ａ
ｌ）（Ｃ，Ｎ）が分解しやすくなるために、温度は１３
００〜１８００℃、好ましくは１３００〜１４００℃で
あるのがよい。また、圧力が低くなると（Ｔｉ，Ａｌ）
Ｎまたは（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）が分解しやすくなる
ために、圧力は５〜１０ＧＰａであるのがよい。
【００３１】
【実施例】以下、実施例をあげて、本発明のｃＢＮ質焼
結体からなる切削工具を詳細に説明する。
結体からなる切削工具を詳細に説明する。
【００３２】実施例 原料粉末として、ｃＢＮ粉末と、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎおよ
び（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）の各粉末と、Ｔｉ，Ｖ，Ｚ
ｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，ＷおよびＡｌの硼化物、
窒化物、炭化物、炭窒化物および酸化物と、Ｃｏと，Ｎ
ｉとをそれぞれ準備した。これらの原料粉末を表１に示
す組成となるように秤量した後、超硬合金製のボールミ
ルにて１０時間混合した。ついで、混合した粉体を圧力
１トン／ｃｍ2 で加圧成形し、得られた成形体を超高圧
高温装置を用いて、圧力６ＧＰａ、温度１４００℃で３
０分間保持することにより焼成し、ｃＢＮ質焼結体を得
た。
び（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）の各粉末と、Ｔｉ，Ｖ，Ｚ
ｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，ＷおよびＡｌの硼化物、
窒化物、炭化物、炭窒化物および酸化物と、Ｃｏと，Ｎ
ｉとをそれぞれ準備した。これらの原料粉末を表１に示
す組成となるように秤量した後、超硬合金製のボールミ
ルにて１０時間混合した。ついで、混合した粉体を圧力
１トン／ｃｍ2 で加圧成形し、得られた成形体を超高圧
高温装置を用いて、圧力６ＧＰａ、温度１４００℃で３
０分間保持することにより焼成し、ｃＢＮ質焼結体を得
た。
【００３３】得られた焼結体を研削後、ＣｕのＫα線を
用いたＸ線回折分析（ＸＲＤ）によるピークトップ法に
て、Ｔｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗまた
はＡｌの硼化物、または該硼化物およびそれら金属の窒
化物の示す最大ピーク強度（Ｉ１ ）と、ｃＢＮおよび
（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎまたは（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）のう
ち最大ピーク強度を示すものの当該最大ピーク強度（Ｉ
２ ）との比率（Ｉ１／Ｉ２ ）を求めた。また、含有さ
れる（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎまたは（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）
の格子定数はＣｕのＫα線を用いたＸ線回折分析による
外部標準法（外部標準試料：Ｓｉ）にて求めた。それら
の測定結果を表１に示す。
用いたＸ線回折分析（ＸＲＤ）によるピークトップ法に
て、Ｔｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗまた
はＡｌの硼化物、または該硼化物およびそれら金属の窒
化物の示す最大ピーク強度（Ｉ１ ）と、ｃＢＮおよび
（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎまたは（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）のう
ち最大ピーク強度を示すものの当該最大ピーク強度（Ｉ
２ ）との比率（Ｉ１／Ｉ２ ）を求めた。また、含有さ
れる（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎまたは（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）
の格子定数はＣｕのＫα線を用いたＸ線回折分析による
外部標準法（外部標準試料：Ｓｉ）にて求めた。それら
の測定結果を表１に示す。
【００３４】また、得られた焼結体を用いて切削工具を
作成し、下記の条件で連続切削試験を行い、摩耗幅を測
定した。その結果を表１に併せて示す。 被削材：金型用炭素鋼（ＨＲＣ６０） 切削速度：１５０ｍ／分 切込み量：０．５ｍｍ 送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ 切削時間：２０分
作成し、下記の条件で連続切削試験を行い、摩耗幅を測
定した。その結果を表１に併せて示す。 被削材：金型用炭素鋼（ＨＲＣ６０） 切削速度：１５０ｍ／分 切込み量：０．５ｍｍ 送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ 切削時間：２０分
【００３５】
【表１】
【００３６】表１から明らかなように、本発明品である
試料No. １〜２０のものは、１５０ｍ／分という高速度
での連続切削試験にもかかわらず、摩耗幅が０．２０ｍ
ｍ以下と小さかった。これに対して、本発明の比較例と
なる試料No. ２１〜３０のものは、摩耗幅が０．２０ｍ
ｍを超えており、耐摩耗性に劣っていた。
試料No. １〜２０のものは、１５０ｍ／分という高速度
での連続切削試験にもかかわらず、摩耗幅が０．２０ｍ
ｍ以下と小さかった。これに対して、本発明の比較例と
なる試料No. ２１〜３０のものは、摩耗幅が０．２０ｍ
ｍを超えており、耐摩耗性に劣っていた。
【００３７】
【発明の効果】本発明のｃＢＮ質焼結体から成る切削工
具は、優れた耐摩耗性を発揮し、その優れた耐摩耗性に
より高速度での連続切削作業が可能となるとともに、作
業効率が向上するという効果がある。
具は、優れた耐摩耗性を発揮し、その優れた耐摩耗性に
より高速度での連続切削作業が可能となるとともに、作
業効率が向上するという効果がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２２Ｆ 7/00 Ｂ２２Ｆ 7/00 Ｊ
Claims (4)
- 【請求項１】立方晶窒化硼素３０〜９０体積％と、Ｂ１
型結晶構造を有する（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎおよび／または
（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）の５〜６９体積％とを有し、
残部に周期律表４ａ、５ａ、６ａ族元素およびＡｌから
選ばれる少なくとも１種の硼化物及び／又は窒化物を含
む立方晶窒化硼素質焼結体からなる切削工具。 - 【請求項２】前記（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎおよび（Ｔｉ，Ａ
ｌ）（Ｃ，Ｎ）は格子定数が０．４１６〜０．４２２ｎ
ｍである請求項１記載の切削工具。 - 【請求項３】前記立方晶窒化硼素の平均粒径が１０μｍ
以下である請求項１または２記載の切削工具。 - 【請求項４】ＣｕのＫα線を用いたＸ線回折において、
前記周期律表４ａ、５ａ、６ａ族元素およびＡｌから選
ばれる少なくとも１種の硼化物の示す最大ピーク強度
（Ｉ1）と、前記立方晶窒化硼素および（Ｔｉ，Ａｌ）
Ｎおよび／または（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）のうち最大
ピーク強度を示すものの当該最大ピーク強度（Ｉ2 ）と
の比率（Ｉ1 ／Ｉ2 ）が０．０５〜０．５である請求項
１〜３のいずれかに記載の切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37173499A JP2001179508A (ja) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | 切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37173499A JP2001179508A (ja) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | 切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001179508A true JP2001179508A (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=18499215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37173499A Pending JP2001179508A (ja) | 1999-12-27 | 1999-12-27 | 切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001179508A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2483326A (en) * | 2010-07-09 | 2012-03-07 | Element Six Ltd | A polycrystalline cubic boron nitride material with a binder comprising aluminium |
| WO2012105710A1 (ja) * | 2011-02-04 | 2012-08-09 | 株式会社タンガロイ | ｃＢＮ焼結体工具および被覆ｃＢＮ焼結体工具 |
| US20160236988A1 (en) * | 2013-10-22 | 2016-08-18 | Tungaloy Corporation | Cubic boron nitride sintered body and coated cubic boron nitride sintered body |
| CN114144393A (zh) * | 2019-07-18 | 2022-03-04 | 住友电气工业株式会社 | 立方晶氮化硼烧结体 |
Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPH04285069A (ja) * | 1991-03-13 | 1992-10-09 | Kobe Steel Ltd | 高靭性・高硬度焼結体およびその製造方法 |
| JPH11335813A (ja) * | 1998-05-21 | 1999-12-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 硬質被膜及び積層硬質被膜 |
-
1999
- 1999-12-27 JP JP37173499A patent/JP2001179508A/ja active Pending
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| WO2012105710A1 (ja) * | 2011-02-04 | 2012-08-09 | 株式会社タンガロイ | ｃＢＮ焼結体工具および被覆ｃＢＮ焼結体工具 |
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| US9950962B2 (en) * | 2013-10-22 | 2018-04-24 | Tungaloy Corporation | Cubic boron nitride sintered body and coated cubic boron nitride sintered body |
| CN114144393A (zh) * | 2019-07-18 | 2022-03-04 | 住友电气工业株式会社 | 立方晶氮化硼烧结体 |
| CN114144393B (zh) * | 2019-07-18 | 2023-06-23 | 住友电气工业株式会社 | 立方晶氮化硼烧结体 |
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