JP2002275571A - ｃＢＮ基焼結体およびその被覆工具 - Google Patents
ｃＢＮ基焼結体およびその被覆工具Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】研削などの機械的加工により製作されたｃＢＮ
焼結体では、表面に加工変質層（特に、ｃＢＮ粒子内の
クラック）が残存しているために、切削時のｃＢＮ粒子
脱落によって被削材の仕上げ面粗さが劣化すると言う課
題があり、化学蒸着あるいは物理蒸着法で硬質膜を被覆
してなるｃＢＮ焼結体被覆工具では、加工変質層が膜の
密着性を低下させていると言う問題がある。 【解決手段】機械的加工により製作されたｃＢＮ焼結体
の表面をメカノケミカルポリッシング処理、化学エッチ
ング処理または電解研磨処理により加工変質層を除去す
る。
焼結体では、表面に加工変質層（特に、ｃＢＮ粒子内の
クラック）が残存しているために、切削時のｃＢＮ粒子
脱落によって被削材の仕上げ面粗さが劣化すると言う課
題があり、化学蒸着あるいは物理蒸着法で硬質膜を被覆
してなるｃＢＮ焼結体被覆工具では、加工変質層が膜の
密着性を低下させていると言う問題がある。 【解決手段】機械的加工により製作されたｃＢＮ焼結体
の表面をメカノケミカルポリッシング処理、化学エッチ
ング処理または電解研磨処理により加工変質層を除去す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はｃＢＮ（立方晶窒化
ホウ素）基焼結体およびその被覆工具に関し、具体的に
は、焼結体表面の加工変質層を除去してｃＢＮ粒子を平
滑化することにより、被削材の仕上げ面粗さや耐チッピ
ング性を大幅に向上させ、さらには被覆硬質膜との密着
性を改善することにより、摩耗寿命を向上させたｃＢＮ
基焼結体およびその被覆工具とこれらの製造方法に関す
るものである。
ホウ素）基焼結体およびその被覆工具に関し、具体的に
は、焼結体表面の加工変質層を除去してｃＢＮ粒子を平
滑化することにより、被削材の仕上げ面粗さや耐チッピ
ング性を大幅に向上させ、さらには被覆硬質膜との密着
性を改善することにより、摩耗寿命を向上させたｃＢＮ
基焼結体およびその被覆工具とこれらの製造方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】ｃＢＮ基焼結体工具は、浸炭焼入れ鋼、
硬質焼結合金、耐熱合金、ダクタイル鋳鉄など各種の難
削材の高速仕上げ加工に使用され、益々使用用途が拡大
している。また、表面にＴｉＮ、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ、Ａ
ｌ2Ｏ3などの硬質膜を被覆することによって寿命向上も
図られつつある。しかし、焼結体強度が低くてｃＢＮ粒
子が脱落し易いため、仕上げ面劣化が早い。また、被覆
焼結体では硬質膜の密着性が低くて剥離し易いため、寿
命延長が困難であると言う問題がある。
硬質焼結合金、耐熱合金、ダクタイル鋳鉄など各種の難
削材の高速仕上げ加工に使用され、益々使用用途が拡大
している。また、表面にＴｉＮ、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ、Ａ
ｌ2Ｏ3などの硬質膜を被覆することによって寿命向上も
図られつつある。しかし、焼結体強度が低くてｃＢＮ粒
子が脱落し易いため、仕上げ面劣化が早い。また、被覆
焼結体では硬質膜の密着性が低くて剥離し易いため、寿
命延長が困難であると言う問題がある。
【０００３】 一般にｃＢＮ基焼結体工具は、研削加工
などにより用途に応じた形状を作製しているため、表面
近傍には１〜５μｍ程度の加工変質層（ｃＢＮ粒子内の
クラック、微粒屑の付着、ｃＢＮ粒子同士あるいはｃＢ
Ｎ粒子と結合成分粒子との界面欠陥）が残存している。
表面のｃＢＮ粒子が脱落し易くて工具寿命の低下原因と
なっていため、この加工変質層を完全除去する処理が重
要となる。この処理法として、超硬合金では、研削条件
を調整して表面粗さを低減する方法（例えば、特開平０
６−１０８２５３号公報）や再焼結によって除去する方
法（例えば、特開平０５−１２３９０３号公報）が提案
されている。また、電解研磨する方法（例えば、特開２
０００−２１２７４３号公報、特表平１０−５１０８７
７号公報）も提案されている。
などにより用途に応じた形状を作製しているため、表面
近傍には１〜５μｍ程度の加工変質層（ｃＢＮ粒子内の
クラック、微粒屑の付着、ｃＢＮ粒子同士あるいはｃＢ
Ｎ粒子と結合成分粒子との界面欠陥）が残存している。
表面のｃＢＮ粒子が脱落し易くて工具寿命の低下原因と
なっていため、この加工変質層を完全除去する処理が重
要となる。この処理法として、超硬合金では、研削条件
を調整して表面粗さを低減する方法（例えば、特開平０
６−１０８２５３号公報）や再焼結によって除去する方
法（例えば、特開平０５−１２３９０３号公報）が提案
されている。また、電解研磨する方法（例えば、特開２
０００−２１２７４３号公報、特表平１０−５１０８７
７号公報）も提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】先行技術である特開平
０６−１０８２５３号公報には、超硬合金表面を例えば
ブラシ研磨して平均表面粗さＲａが０．１５〜０．４μ
ｍで、かつランダムな方向に研磨傷が形成された表面に
硬質層を被覆した被覆超硬合金が開示されている。本公
報に開示されている方法は、ｃＢＮ基焼結体では加工変
質層の除去が不十分である。さらに、従来のダイヤモン
ド遊離砥粒によるラップあるいはポリッシュ加工では、
加工能率が劣るために加工変質層の完全除去は困難であ
り、新たに加工変質層を生じさせる場合もあると言う問
題がある。
０６−１０８２５３号公報には、超硬合金表面を例えば
ブラシ研磨して平均表面粗さＲａが０．１５〜０．４μ
ｍで、かつランダムな方向に研磨傷が形成された表面に
硬質層を被覆した被覆超硬合金が開示されている。本公
報に開示されている方法は、ｃＢＮ基焼結体では加工変
質層の除去が不十分である。さらに、従来のダイヤモン
ド遊離砥粒によるラップあるいはポリッシュ加工では、
加工能率が劣るために加工変質層の完全除去は困難であ
り、新たに加工変質層を生じさせる場合もあると言う問
題がある。
【０００５】また、特開平０５−１２３９０３号公報に
は、表面を研削処理した後に高圧の不活性ガス雰囲気
中、液相出現温度以上で再焼結した超硬合金を基体と
し、化学蒸着法にて硬質被覆層を形成した表面被覆ＷＣ
基超硬合金製切削工具部材の製造方法が開示されてい
る。本公報に開示されている方法では、ｃＢＮ粒子が再
結晶化し難くて熱分解するために、ｃＢＮ焼結体には適
用できないと言う問題がある。
は、表面を研削処理した後に高圧の不活性ガス雰囲気
中、液相出現温度以上で再焼結した超硬合金を基体と
し、化学蒸着法にて硬質被覆層を形成した表面被覆ＷＣ
基超硬合金製切削工具部材の製造方法が開示されてい
る。本公報に開示されている方法では、ｃＢＮ粒子が再
結晶化し難くて熱分解するために、ｃＢＮ焼結体には適
用できないと言う問題がある。
【０００６】一方、特表平１０−５１０８７７号公報に
は、過塩素酸と塩酸を有機溶剤中に溶解した電解質を使
用する超硬合金の電解研磨法、また特開２０００−２１
２７４３号公報には、亜硝酸ナトリウムなどの弱アルカ
リ性溶液を使用する方法が開示されている。両公報など
に開示されている電解研磨方法では、ｃＢＮ焼結体中の
金属成分や一部のセラミックス粒子は研磨されるもの
の、目的とするｃＢＮ粒子は絶縁体であるために電解に
よる溶解除去が困難であると言う問題がある。
は、過塩素酸と塩酸を有機溶剤中に溶解した電解質を使
用する超硬合金の電解研磨法、また特開２０００−２１
２７４３号公報には、亜硝酸ナトリウムなどの弱アルカ
リ性溶液を使用する方法が開示されている。両公報など
に開示されている電解研磨方法では、ｃＢＮ焼結体中の
金属成分や一部のセラミックス粒子は研磨されるもの
の、目的とするｃＢＮ粒子は絶縁体であるために電解に
よる溶解除去が困難であると言う問題がある。
【０００７】
【課題を解決する手段】本発明者らは、研削加工して製
作されるｃＢＮ基焼結体やその被覆工具について、長年
に亘り性能を大幅に改善させる方法について検討してい
た所、表面の加工変質層（特に、ｃＢＮ粒子内のクラッ
ク）が工具寿命の低下原因であること、この加工変質層
を除去するとｃＢＮ粒子の脱落（被覆工具では膜剥離）
が防止できるために実用性能が飛躍的に向上すること、
加工変質層の完全除去には、メカノケミカルポリッシン
グ処理、化学および物理的エッチング処理、電解研磨処
理などが適切であり、これらの処理を施したｃＢＮ基焼
結体あるいはその被覆工具は、被削材の仕上げ面精度や
工具寿命に優れると言う知見を得て、本発明を完成する
に至ったものである。
作されるｃＢＮ基焼結体やその被覆工具について、長年
に亘り性能を大幅に改善させる方法について検討してい
た所、表面の加工変質層（特に、ｃＢＮ粒子内のクラッ
ク）が工具寿命の低下原因であること、この加工変質層
を除去するとｃＢＮ粒子の脱落（被覆工具では膜剥離）
が防止できるために実用性能が飛躍的に向上すること、
加工変質層の完全除去には、メカノケミカルポリッシン
グ処理、化学および物理的エッチング処理、電解研磨処
理などが適切であり、これらの処理を施したｃＢＮ基焼
結体あるいはその被覆工具は、被削材の仕上げ面精度や
工具寿命に優れると言う知見を得て、本発明を完成する
に至ったものである。
【０００８】本発明のｃＢＮ基焼結体は、２０〜９８体
積％のｃＢＮ粒子と残部が金属及び／又はセラミックス
粒子からなるｃＢＮ基焼結体において、該焼結体の少な
くとも一部の表面は、表面近傍のｃＢＮ粒子内にクラッ
クが実質的に存在しないことを特徴とするものである。
積％のｃＢＮ粒子と残部が金属及び／又はセラミックス
粒子からなるｃＢＮ基焼結体において、該焼結体の少な
くとも一部の表面は、表面近傍のｃＢＮ粒子内にクラッ
クが実質的に存在しないことを特徴とするものである。
【０００９】本発明のｃＢＮ基焼結体におけるｃＢＮ粒
子含有量は、２０体積％未満では硬さが低下するために
高硬度鋼などの切削で摩耗が著しく増加し、逆に９８体
積％を超えて多くなると超高圧を用いても焼結が困難と
なるため、２０〜９８体積％と定めた。
子含有量は、２０体積％未満では硬さが低下するために
高硬度鋼などの切削で摩耗が著しく増加し、逆に９８体
積％を超えて多くなると超高圧を用いても焼結が困難と
なるため、２０〜９８体積％と定めた。
【００１０】本発明のｃＢＮ基焼結体における金属及び
／又はセラミックス粒子は、具体的には、金属としてＣ
ｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｓｉやこれらの合金を、セラミ
ックスとしてはＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＢ2、ＷＣ、Ｗ
Ｂ2、Ｗ2ＣｏＢ2、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、ＡｌＢ12やこれ
らの混合物および相互固溶体を挙げることができる。こ
れらはｃＢＮ粉末の超高圧焼結における焼結助剤である
と同時に、ｃＢＮ基焼結体の強度、靱性、耐熱性、耐化
学反応性などを付与している。
／又はセラミックス粒子は、具体的には、金属としてＣ
ｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｓｉやこれらの合金を、セラミ
ックスとしてはＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＢ2、ＷＣ、Ｗ
Ｂ2、Ｗ2ＣｏＢ2、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、ＡｌＢ12やこれ
らの混合物および相互固溶体を挙げることができる。こ
れらはｃＢＮ粉末の超高圧焼結における焼結助剤である
と同時に、ｃＢＮ基焼結体の強度、靱性、耐熱性、耐化
学反応性などを付与している。
【００１１】本発明のｃＢＮ基焼結体における少なくと
も一部の表面は、表面近傍のｃＢＮ粒子内にクラックが
実質的に存在しないものである。具体的には、焼結体の
表面あるいは表面近傍の断面組織において、原子間顕微
鏡走あるいは査電子顕微鏡による高倍観察で、ｃＢＮ粒
子の表面から内部に向かって伝播あるいは貫通した微細
なクラック（幅：０．０１μｍ以上、長さ：０．１μｍ
以上、深さ：０．１μｍ以上）が殆ど認められないもの
である。この粒子内クラックは、ダイヤモンド砥粒によ
る機械的加工でｃＢＮ基焼結体表面の直下に生じたもの
である。
も一部の表面は、表面近傍のｃＢＮ粒子内にクラックが
実質的に存在しないものである。具体的には、焼結体の
表面あるいは表面近傍の断面組織において、原子間顕微
鏡走あるいは査電子顕微鏡による高倍観察で、ｃＢＮ粒
子の表面から内部に向かって伝播あるいは貫通した微細
なクラック（幅：０．０１μｍ以上、長さ：０．１μｍ
以上、深さ：０．１μｍ以上）が殆ど認められないもの
である。この粒子内クラックは、ダイヤモンド砥粒によ
る機械的加工でｃＢＮ基焼結体表面の直下に生じたもの
である。
【００１２】本発明のｃＢＮ基焼結体における少なくと
も一部の表面は、露出したｃＢＮ粒子のＲmax（最大面
粗さ）が０．２μｍ以下であると、被削材の仕上げ面精
度がさらに向上するので好ましい。具体的には、原子間
顕微鏡による粗さ測定において、表面に露出した個々の
ｃＢＮ粒子のＲmax（最大面粗さ）が実質的に０．２μ
ｍ以下となるものである。
も一部の表面は、露出したｃＢＮ粒子のＲmax（最大面
粗さ）が０．２μｍ以下であると、被削材の仕上げ面精
度がさらに向上するので好ましい。具体的には、原子間
顕微鏡による粗さ測定において、表面に露出した個々の
ｃＢＮ粒子のＲmax（最大面粗さ）が実質的に０．２μ
ｍ以下となるものである。
【００１３】本発明のｃＢＮ基焼結体被覆工具は、２０
〜９８体積％のｃＢＮ粒子と残部が金属及び／又はセラ
ミックス粒子からなるｃＢＮ基焼結体を基材とし、その
表面に周期律表の４ａ、５ａ、６ａ族元素、アルミニウ
ム、シリコン、の炭化物、窒化物、酸化物、およびこれ
らの相互固溶体の中から選ばれた１種の単層または２層
以上の積層でなる硬質膜が被覆された被覆工具おいて、
該基材表面と該硬質膜との界面における基材中のｃＢＮ
粒子は、粒子内にクラックが実質的に存在しないことを
特徴とするものである。
〜９８体積％のｃＢＮ粒子と残部が金属及び／又はセラ
ミックス粒子からなるｃＢＮ基焼結体を基材とし、その
表面に周期律表の４ａ、５ａ、６ａ族元素、アルミニウ
ム、シリコン、の炭化物、窒化物、酸化物、およびこれ
らの相互固溶体の中から選ばれた１種の単層または２層
以上の積層でなる硬質膜が被覆された被覆工具おいて、
該基材表面と該硬質膜との界面における基材中のｃＢＮ
粒子は、粒子内にクラックが実質的に存在しないことを
特徴とするものである。
【００１４】本発明のｃＢＮ基焼結体被覆工具にける硬
質膜は、具体的には、化学蒸着法あるいは物理蒸着法で
作製される１〜２０μｍの厚みでなるＴｉＣ、ＴｉＣ
Ｎ、ＴｉＮ、（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｎ、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ、Ｃ
ｒＮなどの単層膜や、母材側からＴｉＣ／ＴｉＮ／Ｔｉ
ＣＮ／ＴｉＮ、ＴｉＮ／ＴｉＣ／ Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＮ／
ＴｉＣＮ／ＴｉＣ／Ａｌ2Ｏ3／ＴｉＮ、ＴｉＮ／（Ｔ
ｉ，Ａｌ）Ｎ／ＴｉＮ、ＴｉＮ／Ｓｉ3Ｎ4、ＣｒＮ／Ｖ
Ｎなどの積層膜を挙げることができる。
質膜は、具体的には、化学蒸着法あるいは物理蒸着法で
作製される１〜２０μｍの厚みでなるＴｉＣ、ＴｉＣ
Ｎ、ＴｉＮ、（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｎ、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ、Ｃ
ｒＮなどの単層膜や、母材側からＴｉＣ／ＴｉＮ／Ｔｉ
ＣＮ／ＴｉＮ、ＴｉＮ／ＴｉＣ／ Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＮ／
ＴｉＣＮ／ＴｉＣ／Ａｌ2Ｏ3／ＴｉＮ、ＴｉＮ／（Ｔ
ｉ，Ａｌ）Ｎ／ＴｉＮ、ＴｉＮ／Ｓｉ3Ｎ4、ＣｒＮ／Ｖ
Ｎなどの積層膜を挙げることができる。
【００１５】本発明のｃＢＮ基焼結体被覆工具におい
て、基材表面と硬質膜との界面における基材中のｃＢＮ
粒子は、粒子内にクラックが実質的に存在しないもので
ある。具体的には、断面組織において、走査電子顕微鏡
による高倍観察で、ｃＢＮ粒子に界面から内部に向かっ
て伝播あるいは貫通した微細なクラック（幅：０．０１
μｍ以上、深さ：０．１μｍ以上）が殆ど認められない
ものである。
て、基材表面と硬質膜との界面における基材中のｃＢＮ
粒子は、粒子内にクラックが実質的に存在しないもので
ある。具体的には、断面組織において、走査電子顕微鏡
による高倍観察で、ｃＢＮ粒子に界面から内部に向かっ
て伝播あるいは貫通した微細なクラック（幅：０．０１
μｍ以上、深さ：０．１μｍ以上）が殆ど認められない
ものである。
【００１６】本発明のｃＢＮ基焼結体被覆工具におい
て、基材表面と硬質膜との界面における基材表面に、
０．２μｍ以下のｃＢＮ粒子及び／又は金属、セラミッ
クス粒子が実質的に存在しないと、膜剥離が起こり難い
ためにさらに工具寿命が延長できるので好ましい。具体
的には、走査電子顕微鏡による界面付近の高倍観察で、
２０μｍの長さ範囲おける任意界面に０．２μｍを超え
る粒子が殆ど存在しないものである。
て、基材表面と硬質膜との界面における基材表面に、
０．２μｍ以下のｃＢＮ粒子及び／又は金属、セラミッ
クス粒子が実質的に存在しないと、膜剥離が起こり難い
ためにさらに工具寿命が延長できるので好ましい。具体
的には、走査電子顕微鏡による界面付近の高倍観察で、
２０μｍの長さ範囲おける任意界面に０．２μｍを超え
る粒子が殆ど存在しないものである。
【００１７】本発明のｃＢＮ基焼結体の製造方法は、２
０〜９８体積％のｃＢＮ粒子と残部が金属及び／又はセ
ラミックス粒子からなるｃＢＮ基焼結体の表面を研削加
工あるいはラップ加工した後、該表面の少なくとも一部
をメカノケミカルポリッシング処理、化学および物理的
エッチング処理、電解研磨処理により加工変質層を除去
するものである。また、ｃＢＮ基焼結体被覆工具の製造
方法は、上記ｃＢＮ基焼結体の表面にＰＶＤあるいはＣ
ＶＤ装置を用いて、周期律表の４ａ、５ａ、６ａ族元
素、アルミニウム、シリコン、の炭化物、窒化物、酸化
物、およびこれらの相互固溶体の中から選ばれた１種の
単層または２層以上の積層でなる硬質膜を被覆するもの
である。
０〜９８体積％のｃＢＮ粒子と残部が金属及び／又はセ
ラミックス粒子からなるｃＢＮ基焼結体の表面を研削加
工あるいはラップ加工した後、該表面の少なくとも一部
をメカノケミカルポリッシング処理、化学および物理的
エッチング処理、電解研磨処理により加工変質層を除去
するものである。また、ｃＢＮ基焼結体被覆工具の製造
方法は、上記ｃＢＮ基焼結体の表面にＰＶＤあるいはＣ
ＶＤ装置を用いて、周期律表の４ａ、５ａ、６ａ族元
素、アルミニウム、シリコン、の炭化物、窒化物、酸化
物、およびこれらの相互固溶体の中から選ばれた１種の
単層または２層以上の積層でなる硬質膜を被覆するもの
である。
【００１８】本発明のｃＢＮ基焼結体の製造方法におけ
るはメカノケミカルポリッシング処理は、周期律表の１
ａおよび２ａ族元素のフッ化物との接触によって行われ
ると、加工変質層の除去が効率良くかつ完全にできるの
で好ましい。具体的には、例えば、ナイロンにＬｉＦ粉
末(30重量%)を含有させたブラシを使用した乾式加工、
ＮａＦ粉末(70重量%)をレジンで結合した砥石による乾
式加工などを挙げることができる。
るはメカノケミカルポリッシング処理は、周期律表の１
ａおよび２ａ族元素のフッ化物との接触によって行われ
ると、加工変質層の除去が効率良くかつ完全にできるの
で好ましい。具体的には、例えば、ナイロンにＬｉＦ粉
末(30重量%)を含有させたブラシを使用した乾式加工、
ＮａＦ粉末(70重量%)をレジンで結合した砥石による乾
式加工などを挙げることができる。
【００１９】本発明のｃＢＮ基焼結体の製造方法におけ
る化学エッチング処理または電解研磨処理は、処理液が
周期律表の１ａ族金属の水酸化物を主成分とするアルカ
リ性水溶液とフッ化水素を主成分とする酸性水溶液の２
種以上であり、かつこれらを交互に使用すると、加工変
質層の除去が効率良くかつ完全にできるので好ましく、
上記メカノケミカルポリッシング処理と併用しても良
い。具体的には、アルカリ性水溶液としてＮａＯＨ、Ｋ
ＯＨ、ＬｉＯＨなどの水溶液が、フッ化水素を主成分と
する酸性水溶液としてＨＦ＋ＨＮＯ3、ＨＦ＋Ｈ2Ｏ2な
どを挙げることができる。
る化学エッチング処理または電解研磨処理は、処理液が
周期律表の１ａ族金属の水酸化物を主成分とするアルカ
リ性水溶液とフッ化水素を主成分とする酸性水溶液の２
種以上であり、かつこれらを交互に使用すると、加工変
質層の除去が効率良くかつ完全にできるので好ましく、
上記メカノケミカルポリッシング処理と併用しても良
い。具体的には、アルカリ性水溶液としてＮａＯＨ、Ｋ
ＯＨ、ＬｉＯＨなどの水溶液が、フッ化水素を主成分と
する酸性水溶液としてＨＦ＋ＨＮＯ3、ＨＦ＋Ｈ2Ｏ2な
どを挙げることができる。
【００２０】
【作用】本発明のｃＢＮ基焼結体は、表面に加工変質層
（特に、ｃＢＮ粒子内のクラック）が実質的に存在しな
いことが、切削の際に表面からのｃＢＮ粒子の脱落を防
止する作用をし、これが被削材の仕上げ面精度の劣化を
防止して寿命を向上させる作用をしているもので、また
ｃＢＮ基焼結体被覆工具では、硬質膜の耐剥離性を改善
して寿命延長させる作用をしているもので、その製法
は、メカノケミカルポリッシング処理、化学および物理
的エッチング処理、電解研磨処理などが加工変質層を完
全に除去する作用をしているものである。
（特に、ｃＢＮ粒子内のクラック）が実質的に存在しな
いことが、切削の際に表面からのｃＢＮ粒子の脱落を防
止する作用をし、これが被削材の仕上げ面精度の劣化を
防止して寿命を向上させる作用をしているもので、また
ｃＢＮ基焼結体被覆工具では、硬質膜の耐剥離性を改善
して寿命延長させる作用をしているもので、その製法
は、メカノケミカルポリッシング処理、化学および物理
的エッチング処理、電解研磨処理などが加工変質層を完
全に除去する作用をしているものである。
【００２１】
【実施例１】表１に示す組成粉末のプレス体を超硬合金
製台金と共に超高圧焼結し、得られた焼結体ブランク
（径：５０φｍｍ、台金厚み：４．０ｍｍ、ｃＢＮ層厚
み：１．０ｍｍ）を放電加工と６００＃と８００＃のダ
イヤモンド砥石での研削加工により、ＩＳＯ規格のＳＮ
ＧＮ１２０４０８チップを作製した後、ｃＢＮ層側の刃
先エッジを１０００＃のダイヤモンド砥石で０．１５ｍ
ｍ×−２５°のホ−ニング加工を施した。そして、これ
らのチップを表２に示した条件で表面処理を施して、本
発明品１〜６と比較品１〜４を得た。
製台金と共に超高圧焼結し、得られた焼結体ブランク
（径：５０φｍｍ、台金厚み：４．０ｍｍ、ｃＢＮ層厚
み：１．０ｍｍ）を放電加工と６００＃と８００＃のダ
イヤモンド砥石での研削加工により、ＩＳＯ規格のＳＮ
ＧＮ１２０４０８チップを作製した後、ｃＢＮ層側の刃
先エッジを１０００＃のダイヤモンド砥石で０．１５ｍ
ｍ×−２５°のホ−ニング加工を施した。そして、これ
らのチップを表２に示した条件で表面処理を施して、本
発明品１〜６と比較品１〜４を得た。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【表２】
【００２４】こうして得た工具チップについて、組織観
察のために金の薄膜を蒸着した後、電界放射型の走査電
子顕微鏡を用いて刃先ホーニング部を高倍で観察した。
表３に、表面に露出したｃＢＮ粒子内に存在するクラッ
クの観察結果を示す。
察のために金の薄膜を蒸着した後、電界放射型の走査電
子顕微鏡を用いて刃先ホーニング部を高倍で観察した。
表３に、表面に露出したｃＢＮ粒子内に存在するクラッ
クの観察結果を示す。
【００２５】
【表３】 * 幅：０．０１μｍ以上、長さ：０．１μｍ以上のクラ
ック。
ック。
【００２６】次に、本発明品１、２および比較品１、２
の工具チップを用いて、被削材：ＳＣＭ４１５Ｈの浸炭
焼き入れ鋼（硬さ：ＨＲＣ＝６１）、切削速度：２００
ｍ／ｍｉｎ、切込み：０．２５ｍｍ、送り：０．１０ｍ
ｍ／ｒｅｖ、湿式の条件で外周旋削試験を行った。この
際、被削材の仕上げ面粗さを測定しながら切削し、Ｒma
x（最大面粗さ）で４．０μｍを超えるまでの実切削時
間を表３に併記した。
の工具チップを用いて、被削材：ＳＣＭ４１５Ｈの浸炭
焼き入れ鋼（硬さ：ＨＲＣ＝６１）、切削速度：２００
ｍ／ｍｉｎ、切込み：０．２５ｍｍ、送り：０．１０ｍ
ｍ／ｒｅｖ、湿式の条件で外周旋削試験を行った。この
際、被削材の仕上げ面粗さを測定しながら切削し、Ｒma
x（最大面粗さ）で４．０μｍを超えるまでの実切削時
間を表３に併記した。
【００２７】
【実施例２】実施例１で得られた本発明品３、４、５お
よび比較品３の工具チップについて、各５個をアセトン
中で超音波洗浄した後、アークイオンプレーティング装
置に装入し、基材側から０．５μｍのＴｉＮ、２．０μ
ｍのＴｉ（Ｃ，Ｎ）、０．５μｍのＴｉＮの３層膜を被
覆してそれぞれ本発明品７、８、９と比較品５のｃＢＮ
基焼結体被覆工具を得た。各１個はダイヤモンドカッタ
ーによる切断、切断面のダイヤモンド研削加工、０．３
μｍのダイヤモンドペーストでラップ加工した後、さら
に実施例１で使用したＬｉＦ含有砥石で研磨処理した。
そして、組織観察のために金の薄膜を蒸着した後、電界
放射型の走査電子顕微鏡を用いて刃先ホーニング部の被
膜直下を高倍で観察した。表４に、被膜直下のｃＢＮ粒
子内に存在するクラックの観察結果を示す。
よび比較品３の工具チップについて、各５個をアセトン
中で超音波洗浄した後、アークイオンプレーティング装
置に装入し、基材側から０．５μｍのＴｉＮ、２．０μ
ｍのＴｉ（Ｃ，Ｎ）、０．５μｍのＴｉＮの３層膜を被
覆してそれぞれ本発明品７、８、９と比較品５のｃＢＮ
基焼結体被覆工具を得た。各１個はダイヤモンドカッタ
ーによる切断、切断面のダイヤモンド研削加工、０．３
μｍのダイヤモンドペーストでラップ加工した後、さら
に実施例１で使用したＬｉＦ含有砥石で研磨処理した。
そして、組織観察のために金の薄膜を蒸着した後、電界
放射型の走査電子顕微鏡を用いて刃先ホーニング部の被
膜直下を高倍で観察した。表４に、被膜直下のｃＢＮ粒
子内に存在するクラックの観察結果を示す。
【００２８】
【表４】 * 幅：０．０１μｍ以上、深さ：０．１μｍ以上のクラ
ック。
ック。
【００２９】次に、残り各４個の被覆工具チップを用い
て、被削材：ＳＣＭ４３５の浸炭焼き入れ材で２本溝入
り（硬さ：ＨＲＣ＝５８）、切削速度：１００ｍ／ｍｉ
ｎ、切込み：０．２５ｍｍ、送り：０．２０ｍｍ／ｒｅ
ｖ、乾式の条件で外周断続旋削試験を行った。この際、
被削材の仕上げ面粗さを測定しながら切削し、Ｒmax
（最大面粗さ）で６．０μｍを超えるか、あるいは切れ
刃が欠損、チッピングを起こして切削不能となるまでの
実切削時間の平均値を表４に併記した。
て、被削材：ＳＣＭ４３５の浸炭焼き入れ材で２本溝入
り（硬さ：ＨＲＣ＝５８）、切削速度：１００ｍ／ｍｉ
ｎ、切込み：０．２５ｍｍ、送り：０．２０ｍｍ／ｒｅ
ｖ、乾式の条件で外周断続旋削試験を行った。この際、
被削材の仕上げ面粗さを測定しながら切削し、Ｒmax
（最大面粗さ）で６．０μｍを超えるか、あるいは切れ
刃が欠損、チッピングを起こして切削不能となるまでの
実切削時間の平均値を表４に併記した。
【００３０】
【実施例３】実施例１で得られた本発明品６および比較
品４の工具チップについて、各２個をアセトン中で超音
波洗浄した後、ＣＶＤコーティング装置を用いて、母材
側から０．３μｍのＴｉＮ、１．０μｍのＴｉＣＮ、
１．５μｍのＡｌ2Ｏ3、０．２μｍのＴｉＮの計３．０
μｍを被覆し、本発明品１０と比較品６のｃＢＮ基焼結
体被覆工具を得た。こうして得た工具チップついて、各
１個は実施例２と同様に観察したクラックの観察結果を
表５に示す。残りの各１個は、被削材：ロール用硬質鋳
物（硬さ：ＨＲＣ＝４５）、切削速度：２００ｍ／ｍｉ
ｎ、切込み：０．５ｍｍ、送り：０．２０ｍｍ／ｒｅ
ｖ、乾式の条件で外周断続旋削試験を行った。１０分間
の切削後の平均逃げ面摩耗量を表５に併記した。
品４の工具チップについて、各２個をアセトン中で超音
波洗浄した後、ＣＶＤコーティング装置を用いて、母材
側から０．３μｍのＴｉＮ、１．０μｍのＴｉＣＮ、
１．５μｍのＡｌ2Ｏ3、０．２μｍのＴｉＮの計３．０
μｍを被覆し、本発明品１０と比較品６のｃＢＮ基焼結
体被覆工具を得た。こうして得た工具チップついて、各
１個は実施例２と同様に観察したクラックの観察結果を
表５に示す。残りの各１個は、被削材：ロール用硬質鋳
物（硬さ：ＨＲＣ＝４５）、切削速度：２００ｍ／ｍｉ
ｎ、切込み：０．５ｍｍ、送り：０．２０ｍｍ／ｒｅ
ｖ、乾式の条件で外周断続旋削試験を行った。１０分間
の切削後の平均逃げ面摩耗量を表５に併記した。
【００３１】
【表５】
【００３２】
【効果】 従来のｃＢＮ焼結体工具に比べ、表面からの
ｃＢＮ粒子の脱落が少ないことにより、高硬度材の旋削
で仕上げ面粗さが低下し難くて、長寿命が得られる。ま
た、その被覆工具は従来品に比べ、膜の剥離が起こり難
くてその効果が持続するために、安定した寿命延長がで
きる。
ｃＢＮ粒子の脱落が少ないことにより、高硬度材の旋削
で仕上げ面粗さが低下し難くて、長寿命が得られる。ま
た、その被覆工具は従来品に比べ、膜の剥離が起こり難
くてその効果が持続するために、安定した寿命延長がで
きる。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｂ２４Ｄ 3/00 ３４０ Ｂ２４Ｄ 3/00 ３４０ 3/06 3/06 Ａ 3/14 3/14 Ｃ０４Ｂ 35/583 Ｃ０４Ｂ 41/87 Ｎ 41/87 41/89 Ｊ 41/89 41/91 Ａ 41/91 Ｂ Ｚ 35/58 １０３Ｈ １０３Ｙ Ｆターム(参考） 3C046 FF02 FF10 FF11 FF16 FF19 FF22 FF23 FF35 3C063 AA02 AB02 BA02 BB02 BC02 BC05 BG07 CC02 CC11 CC30 EE15 FF08 FF22 4G001 BA24 BA34 BA38 BA57 BA61 BA63 BB24 BB34 BB38 BB57 BB61 BB63 BC71 BC72 BD18 BE35
Claims (8)
- 【請求項１】２０〜９８体積％のｃＢＮ粒子と残部が金
属及び／又はセラミックス粒子からなるｃＢＮ基焼結体
において、該焼結体の少なくとも一部の表面は、最表面
から５μｍまでの深さのｃＢＮ粒子内にクラックが実質
的に存在しないことを特徴とするｃＢＮ基焼結体。 - 【請求項２】２０〜９８体積％のｃＢＮ粒子と残部が金
属及び／又はセラミックス粒子からなるｃＢＮ基焼結体
において、該焼結体の少なくとも一部の表面は、露出し
たｃＢＮ粒子のＲmax（最大面粗さ）が０．２μｍ以下
であることを特徴とする請求項１記載のｃＢＮ基焼結
体。 - 【請求項３】２０〜９８体積％のｃＢＮ粒子と残部が金
属及び／又はセラミックス粒子からなるｃＢＮ基焼結体
を基材とし、その表面に周期律表の４ａ、５ａ、６ａ族
元素、アルミニウム、シリコン、の炭化物、窒化物、酸
化物、およびこれらの相互固溶体の中から選ばれた１種
の単層または２層以上の積層でなる硬質膜が被覆された
被覆工具おいて、該基材表面と該硬質膜との界面におけ
る基材中のｃＢＮ粒子は、粒子内にクラックが実質的に
存在しないことを特徴とするｃＢＮ基焼結体被覆工具。 - 【請求項４】上記基材表面と上記硬質膜との界面におい
て、０．２μｍ以下のｃＢＮ粒子及び／又は金属、セラ
ミックス粒子が実質的に存在しないことを特徴とする請
求項３記載のｃＢＮ基焼結体被覆工具。 - 【請求項５】２０〜９８体積％のｃＢＮ粒子と残部が金
属及び／又はセラミックス粒子からなるｃＢＮ基焼結体
の表面を研削加工あるいはラップ加工した後、該表面の
少なくとも一部をメカノケミカルポリッシング処理、化
学および物理的エッチング処理、電解研磨処理により加
工変質層を除去したことを特徴とするｃＢＮ基焼結体の
製造方法。 - 【請求項６】２０〜９８体積％のｃＢＮ粒子と残部が金
属及び／又はセラミックス粒子からなる超高圧ｃＢＮ基
焼結体の表面を研削加工あるいはラップ加工し、該表面
の少なくとも一部をメカノケミカルポリッシング処理、
化学エッチング処理または電解研磨処理により加工変質
層を除去した後、その表面にＰＶＤあるいはＣＶＤ装置
を用いて、周期律表の４ａ、５ａ、６ａ族元素、アルミ
ニウム、シリコン、の炭化物、窒化物、酸化物、および
これらの相互固溶体の中から選ばれた１種の単層または
２層以上の積層でなる硬質膜を被覆することを特徴とす
るｃＢＮ基焼結体被覆工具の製造方法。 - 【請求項７】上記のメカノケミカルポリッシング処理
が、周期律表の１ａおよび２ａ族元素のフッ化物との接
触によって行われることを特徴とする請求項５または６
記載のｃＢＮ基焼結体被覆工具の製造方法。 - 【請求項８】上記の化学エッチング処理または電解研磨
処理での処理液が、周期律表の１ａ族金属の水酸化物を
主成分とするアルカリ性水溶液とフッ化水素を主成分と
する酸性水溶液の２種以上であり、かつこれらを交互に
使用することを特徴とする請求項５または６記載のｃＢ
Ｎ基焼結体被覆工具の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001069658A JP2002275571A (ja) | 2001-03-13 | 2001-03-13 | ｃＢＮ基焼結体およびその被覆工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001069658A JP2002275571A (ja) | 2001-03-13 | 2001-03-13 | ｃＢＮ基焼結体およびその被覆工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002275571A true JP2002275571A (ja) | 2002-09-25 |
Family
ID=18927665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001069658A Pending JP2002275571A (ja) | 2001-03-13 | 2001-03-13 | ｃＢＮ基焼結体およびその被覆工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002275571A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007012740A (ja) * | 2005-06-29 | 2007-01-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体基板の加工方法 |
| WO2009116610A1 (ja) * | 2008-03-19 | 2009-09-24 | 株式会社タンガロイ | 立方晶窒化硼素焼結体工具 |
| CN105951039A (zh) * | 2016-04-28 | 2016-09-21 | 富耐克超硬材料股份有限公司 | 一种立方氮化硼基体表面粗糙化处理方法，改性立方氮化硼基体及立方氮化硼涂层刀具 |
| JP6039084B2 (ja) * | 2013-08-26 | 2016-12-07 | 株式会社東京精密 | ダイシング装置及びダイシング方法 |
| KR20170127504A (ko) * | 2015-03-09 | 2017-11-21 | 엘리먼트 씩스 (유케이) 리미티드 | 다결정성 연마 구조물 |
| WO2023027122A1 (ja) * | 2021-08-26 | 2023-03-02 | デンカ株式会社 | セラミックス板の製造方法、セラミックス板、複合シート、及び積層基板 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10226597A (ja) * | 1997-02-12 | 1998-08-25 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | ダイヤモンド被覆硬質部材 |
| JP2000212743A (ja) * | 1999-01-27 | 2000-08-02 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 耐剥離性に優れた表面被覆焼結合金およびその製法 |
-
2001
- 2001-03-13 JP JP2001069658A patent/JP2002275571A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH10226597A (ja) * | 1997-02-12 | 1998-08-25 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | ダイヤモンド被覆硬質部材 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR102011586B1 (ko) * | 2015-03-09 | 2019-08-16 | 엘리먼트 씩스 (유케이) 리미티드 | 다결정성 연마 구조물 |
| CN105951039A (zh) * | 2016-04-28 | 2016-09-21 | 富耐克超硬材料股份有限公司 | 一种立方氮化硼基体表面粗糙化处理方法，改性立方氮化硼基体及立方氮化硼涂层刀具 |
| WO2023027122A1 (ja) * | 2021-08-26 | 2023-03-02 | デンカ株式会社 | セラミックス板の製造方法、セラミックス板、複合シート、及び積層基板 |
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