JP2003236707A - 耐チッピング性のすぐれた立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削チップ - Google Patents
耐チッピング性のすぐれた立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削チップInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐チッピング性のすぐれた立方晶窒化ほう素
基超高圧焼結材料製切削チップを提供する。 【解決手段】 立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切
削チップを、走査型電子顕微鏡による組織観察で、実質
的に連続結合相、硬質分散相、および前記連続結合相と
硬質分散相の間に介在する中間密着相の３相組織を示
し、かつ質量％で、上記連続結合相形成成分として、窒
化チタン、炭窒化チタン、および炭化チタンのうちの２
種以上、または炭窒化チタン：１０〜３６％、炭化タン
タルおよび炭化ニオブのいずれか、または両方：５〜２
０％、上記中間密着相形成成分として、ＴｉとＡｌの金
属間化合物：２〜１０％、炭化タングステン：２〜１０
％、上記硬質分散相形成成分として、立方晶窒化ほう
素：残り（ただし、４０〜６５％含有）、からなる配合
組成を有するプレス成形体の焼結体である立方晶窒化ほ
う素基超高圧焼結材料で構成する。
基超高圧焼結材料製切削チップを提供する。 【解決手段】 立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切
削チップを、走査型電子顕微鏡による組織観察で、実質
的に連続結合相、硬質分散相、および前記連続結合相と
硬質分散相の間に介在する中間密着相の３相組織を示
し、かつ質量％で、上記連続結合相形成成分として、窒
化チタン、炭窒化チタン、および炭化チタンのうちの２
種以上、または炭窒化チタン：１０〜３６％、炭化タン
タルおよび炭化ニオブのいずれか、または両方：５〜２
０％、上記中間密着相形成成分として、ＴｉとＡｌの金
属間化合物：２〜１０％、炭化タングステン：２〜１０
％、上記硬質分散相形成成分として、立方晶窒化ほう
素：残り（ただし、４０〜６５％含有）、からなる配合
組成を有するプレス成形体の焼結体である立方晶窒化ほ
う素基超高圧焼結材料で構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば高硬度焼
き入れ鋼などの難削材の仕上げ切削などを高速で行った
場合にもすぐれた耐チッピング性を発揮する立方晶窒化
ほう素基超高圧焼結材料製切削チップ（以下、ｃ−ＢＮ
基焼結切削チップという）に関するものである。
き入れ鋼などの難削材の仕上げ切削などを高速で行った
場合にもすぐれた耐チッピング性を発揮する立方晶窒化
ほう素基超高圧焼結材料製切削チップ（以下、ｃ−ＢＮ
基焼結切削チップという）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般に、ｃ−ＢＮ基焼結切削チッ
プとして、例えば特開昭５３−７７８１１号公報に記載
されるように、走査型電子顕微鏡による組織観察で、実
質的に連続結合相および硬質分散相の２相組織を示し、
かつ質量％で、上記連続結合相形成成分として、窒化チ
タン（以下、ＴｉＮで示す）、炭窒化チタン（以下、Ｔ
ｉＣＮで示す）、および炭化チタン（以下、ＴｉＣで示
す）のうちの１種または２種以上：１０〜３６％、炭化
タンタル（以下、ＴａＣで示す）および炭化ニオブ（以
下、ＮｂＣで示す）のいずれか、または両方：５〜２０
％、上記硬質分散相形成成分として、立方晶窒化ほう素
（以下、ｃ−ＢＮで示す）：残り、からなる配合組成を
有するプレス成形体の焼結体である立方晶窒化ほう素基
超高圧焼結材料（以下、ｃ−ＢＮ基材料という）で構成
されたｃ−ＢＮ基焼結切削チップが知られており、これ
が例えば各種の鋼や鋳鉄などの表面仕上げ切削などに用
いられていることも知られている。
プとして、例えば特開昭５３−７７８１１号公報に記載
されるように、走査型電子顕微鏡による組織観察で、実
質的に連続結合相および硬質分散相の２相組織を示し、
かつ質量％で、上記連続結合相形成成分として、窒化チ
タン（以下、ＴｉＮで示す）、炭窒化チタン（以下、Ｔ
ｉＣＮで示す）、および炭化チタン（以下、ＴｉＣで示
す）のうちの１種または２種以上：１０〜３６％、炭化
タンタル（以下、ＴａＣで示す）および炭化ニオブ（以
下、ＮｂＣで示す）のいずれか、または両方：５〜２０
％、上記硬質分散相形成成分として、立方晶窒化ほう素
（以下、ｃ−ＢＮで示す）：残り、からなる配合組成を
有するプレス成形体の焼結体である立方晶窒化ほう素基
超高圧焼結材料（以下、ｃ−ＢＮ基材料という）で構成
されたｃ−ＢＮ基焼結切削チップが知られており、これ
が例えば各種の鋼や鋳鉄などの表面仕上げ切削などに用
いられていることも知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削装置
の高性能化および高出力化はめざましく、また切削加工
の省力化および省エネ化に対する要求も強く、これに伴
い、切削加工は高速化の傾向にあるが、上記の従来ｃ−
ＢＮ基焼結切削チップはじめ、その他のｃ−ＢＮ基焼結
切削チップにおいては、例えば高硬度焼き入れ鋼などの
難削材の仕上げ切削などを高速で行うのに用いると、連
続結合相を構成する実質的にＴｉＣＮ相に対する硬質分
散相であるｃ−ＢＮ相の密着性不足のために前記ｃ−Ｂ
Ｎ相が剥離し易くなり、この結果切刃にチッピング（微
小欠け）が発生するようになることから、比較的短時間
で使用寿命に至るのが現状である。
の高性能化および高出力化はめざましく、また切削加工
の省力化および省エネ化に対する要求も強く、これに伴
い、切削加工は高速化の傾向にあるが、上記の従来ｃ−
ＢＮ基焼結切削チップはじめ、その他のｃ−ＢＮ基焼結
切削チップにおいては、例えば高硬度焼き入れ鋼などの
難削材の仕上げ切削などを高速で行うのに用いると、連
続結合相を構成する実質的にＴｉＣＮ相に対する硬質分
散相であるｃ−ＢＮ相の密着性不足のために前記ｃ−Ｂ
Ｎ相が剥離し易くなり、この結果切刃にチッピング（微
小欠け）が発生するようになることから、比較的短時間
で使用寿命に至るのが現状である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、耐チッピング性のすぐれたｃ−
ＢＮ基焼結切削チップを開発すべく、研究を行った結
果、ｃ−ＢＮ基焼結切削チップの製造に際して、原料粉
末として用いられているｃ−ＢＮ粉末と、ＴｉＮ粉末、
ＴｉＮ粉末、およびＴｉＣＮ粉末と、ＴａＣ粉末および
ＮｂＣ粉末に加えて、さらにＴｉとＡｌの金属間化合物
（以下、Ｔｉ−Ａｌ化合物で示す）粉末と炭化タングス
テン（以下、ＷＣで示す）粉末を原料粉末として用い、
これらを、質量％（以下、％は質量％を示す）で、Ｔｉ
Ｎ、ＴｉＣＮ、およびＴｉＣのうちの２種以上、または
ＴｉＣＮ：１０〜３６％、ＴａＣおよびＮｂＣのいずれ
か、または両方：５〜２０％、Ｔｉ−Ａｌ化合物：２〜
１０％、ＷＣ：２〜１０％、ｃ−ＢＮ：残り（ただし、
４０〜６５％含有）、からなる配合組成に配合し、混合
して形成したプレス成形体を超高圧焼結すると、これら
構成成分のうちのＴｉ−Ａｌ化合物粉末とＷＣ粉末が、
焼結時に優先的にｃ−ＢＮ粉末の表面に凝集し、反応し
て反応生成物を形成し、焼結後のｃ−ＢＮ基材料におい
て、前記反応生成物が実質的に連続結合相形成成分であ
る、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、およびＴｉＣのうちの２種以
上、またはＴｉＣＮと、ＴａＣおよびＮｂＣのいずれ
か、または両方との固溶体からなるＴｉとＴａおよび／
またはＮｂの炭窒化物［以下、（Ｔｉ，Ｔａ／Ｎｂ）Ｃ
Ｎで示す］相で構成された連続結合相とｃ−ＢＮ相で構
成された硬質分散相の間に介在するようになり、しかも
この反応生成物は、連続結合相の前記（Ｔｉ，Ｔａ／Ｎ
ｂ）ＣＮ相、さらに硬質分散相の前記ｃ−ＢＮ相のいず
れともきわめて強固に密着し、中間密着相として作用す
ることから、このｃ−ＢＮ基材料で構成されたｃ−ＢＮ
基焼結切削チップは、例えば高硬度焼き入れ鋼などの難
削材の仕上げ切削などを高速で行うのに用いても、切刃
にｃ−ＢＮ相の密着性不足が原因のチッピングの発生が
なく、すぐれた切削性能を長期に亘って発揮するという
研究結果を得たのである。
上述のような観点から、耐チッピング性のすぐれたｃ−
ＢＮ基焼結切削チップを開発すべく、研究を行った結
果、ｃ−ＢＮ基焼結切削チップの製造に際して、原料粉
末として用いられているｃ−ＢＮ粉末と、ＴｉＮ粉末、
ＴｉＮ粉末、およびＴｉＣＮ粉末と、ＴａＣ粉末および
ＮｂＣ粉末に加えて、さらにＴｉとＡｌの金属間化合物
（以下、Ｔｉ−Ａｌ化合物で示す）粉末と炭化タングス
テン（以下、ＷＣで示す）粉末を原料粉末として用い、
これらを、質量％（以下、％は質量％を示す）で、Ｔｉ
Ｎ、ＴｉＣＮ、およびＴｉＣのうちの２種以上、または
ＴｉＣＮ：１０〜３６％、ＴａＣおよびＮｂＣのいずれ
か、または両方：５〜２０％、Ｔｉ−Ａｌ化合物：２〜
１０％、ＷＣ：２〜１０％、ｃ−ＢＮ：残り（ただし、
４０〜６５％含有）、からなる配合組成に配合し、混合
して形成したプレス成形体を超高圧焼結すると、これら
構成成分のうちのＴｉ−Ａｌ化合物粉末とＷＣ粉末が、
焼結時に優先的にｃ−ＢＮ粉末の表面に凝集し、反応し
て反応生成物を形成し、焼結後のｃ−ＢＮ基材料におい
て、前記反応生成物が実質的に連続結合相形成成分であ
る、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、およびＴｉＣのうちの２種以
上、またはＴｉＣＮと、ＴａＣおよびＮｂＣのいずれ
か、または両方との固溶体からなるＴｉとＴａおよび／
またはＮｂの炭窒化物［以下、（Ｔｉ，Ｔａ／Ｎｂ）Ｃ
Ｎで示す］相で構成された連続結合相とｃ−ＢＮ相で構
成された硬質分散相の間に介在するようになり、しかも
この反応生成物は、連続結合相の前記（Ｔｉ，Ｔａ／Ｎ
ｂ）ＣＮ相、さらに硬質分散相の前記ｃ−ＢＮ相のいず
れともきわめて強固に密着し、中間密着相として作用す
ることから、このｃ−ＢＮ基材料で構成されたｃ−ＢＮ
基焼結切削チップは、例えば高硬度焼き入れ鋼などの難
削材の仕上げ切削などを高速で行うのに用いても、切刃
にｃ−ＢＮ相の密着性不足が原因のチッピングの発生が
なく、すぐれた切削性能を長期に亘って発揮するという
研究結果を得たのである。
【０００５】この発明は、上記の研究結果に基づいてな
されたものであって、走査型電子顕微鏡による組織観察
で、実質的に連続結合相、硬質分散相、および前記連続
結合相と硬質分散相の間に介在する中間密着相の３相組
織を示し、上記連続結合相形成成分として、ＴｉＮ、Ｔ
ｉＣＮ、およびＴｉＣのうちの２種以上、またはＴｉＣ
Ｎ：１０〜３６％、ＴａＣおよびＮｂＣのいずれか、ま
たは両方：５〜２０％、上記中間密着相形成成分とし
て、Ｔｉ−Ａｌ化合物：２〜１０％、ＷＣ：２〜１０
％、上記硬質分散相形成成分として、ｃ−ＢＮ：残り
（ただし、４０〜６５％含有）、からなる配合組成を有
するプレス成形体の焼結体であるｃ−ＢＮ基材料で構成
してなる、耐チッピング性のすぐれたｃ−ＢＮ基焼結切
削チップに特徴を有するものである。
されたものであって、走査型電子顕微鏡による組織観察
で、実質的に連続結合相、硬質分散相、および前記連続
結合相と硬質分散相の間に介在する中間密着相の３相組
織を示し、上記連続結合相形成成分として、ＴｉＮ、Ｔ
ｉＣＮ、およびＴｉＣのうちの２種以上、またはＴｉＣ
Ｎ：１０〜３６％、ＴａＣおよびＮｂＣのいずれか、ま
たは両方：５〜２０％、上記中間密着相形成成分とし
て、Ｔｉ−Ａｌ化合物：２〜１０％、ＷＣ：２〜１０
％、上記硬質分散相形成成分として、ｃ−ＢＮ：残り
（ただし、４０〜６５％含有）、からなる配合組成を有
するプレス成形体の焼結体であるｃ−ＢＮ基材料で構成
してなる、耐チッピング性のすぐれたｃ−ＢＮ基焼結切
削チップに特徴を有するものである。
【０００６】つぎに、この発明のｃ−ＢＮ基焼結切削チ
ップにおいて、これを構成するｃ−ＢＮ基材料の配合組
成を上記の通りに限定した理由を説明する。 （ａ）ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、およびＴｉＣ これらの成分には、焼結性を向上させると共に、ＴａＣ
およびＮｂＣと共に連続結合相を形成して、ｃ−ＢＮ基
材料の強度および靭性を向上させる作用があるが、その
配合割合が１０％未満では前記作用にに所望の向上効果
が得られず、一方その配合割合が３６％を越えると耐摩
耗性が急激に低下するようになることから、その配合割
合を１０〜３６％と定めた。
ップにおいて、これを構成するｃ−ＢＮ基材料の配合組
成を上記の通りに限定した理由を説明する。 （ａ）ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、およびＴｉＣ これらの成分には、焼結性を向上させると共に、ＴａＣ
およびＮｂＣと共に連続結合相を形成して、ｃ−ＢＮ基
材料の強度および靭性を向上させる作用があるが、その
配合割合が１０％未満では前記作用にに所望の向上効果
が得られず、一方その配合割合が３６％を越えると耐摩
耗性が急激に低下するようになることから、その配合割
合を１０〜３６％と定めた。
【０００７】（ｂ）ＴａＣおよびＮｂＣ
これらの成分には、上記の通り焼結時にＴｉＮ、ＴｉＣ
Ｎ、およびＴｉＣと相互に固溶し合って（Ｔｉ，Ｔａ／
Ｎｂ）ＣＮ相からなる連続結合相を形成して、これの高
温強度を向上させる作用があるが、その配合割合が５％
未満では所望の高温強度向上効果が得られず、一方その
配合割合が２０％を越えると耐摩耗性が急激に低下する
ようになることから、その配合割合を５〜２０％と定め
た。
Ｎ、およびＴｉＣと相互に固溶し合って（Ｔｉ，Ｔａ／
Ｎｂ）ＣＮ相からなる連続結合相を形成して、これの高
温強度を向上させる作用があるが、その配合割合が５％
未満では所望の高温強度向上効果が得られず、一方その
配合割合が２０％を越えると耐摩耗性が急激に低下する
ようになることから、その配合割合を５〜２０％と定め
た。
【０００８】（ｃ）Ｔｉ−Ａｌ化合物およびＷＣ
上記の通り、これらの成分は、焼結時に優先的にｃ−Ｂ
Ｎ粉末の表面に凝集し、反応して反応生成物を形成し、
焼結後のｃ−ＢＮ基材料で、前記連続結合相の（Ｔｉ，
Ｔａ／Ｎｂ）ＣＮ相と、前記硬質分散相のｃ−ＢＮ相の
間に介在するようになる。しかもこの反応生成物は、前
記連続結合相の（Ｔｉ，Ｔａ／Ｎｂ）ＣＮ相と、前記硬
質分散相のｃ−ＢＮ相のいずれとも強固に密着接合する
性質をもつことから、前記ｃ−ＢＮ相の連続結合相であ
る（Ｔｉ，Ｔａ／Ｎｂ）ＣＮ相に対する密着性が著しく
向上し、この結果切刃の耐チッピング性が向上するよう
になるが、これら成分のうちのいずれの成分の配合割合
が上記の範囲から外れても、中間密着相として前記硬質
分散相と連続結合相の間に強固な密着性を確保すること
ができず、したがって、Ｔｉ−Ａｌ化合物およびＷＣの
上記の配合割合は強固な密着性を確保する上で経験的に
定めたものである。
Ｎ粉末の表面に凝集し、反応して反応生成物を形成し、
焼結後のｃ−ＢＮ基材料で、前記連続結合相の（Ｔｉ，
Ｔａ／Ｎｂ）ＣＮ相と、前記硬質分散相のｃ−ＢＮ相の
間に介在するようになる。しかもこの反応生成物は、前
記連続結合相の（Ｔｉ，Ｔａ／Ｎｂ）ＣＮ相と、前記硬
質分散相のｃ−ＢＮ相のいずれとも強固に密着接合する
性質をもつことから、前記ｃ−ＢＮ相の連続結合相であ
る（Ｔｉ，Ｔａ／Ｎｂ）ＣＮ相に対する密着性が著しく
向上し、この結果切刃の耐チッピング性が向上するよう
になるが、これら成分のうちのいずれの成分の配合割合
が上記の範囲から外れても、中間密着相として前記硬質
分散相と連続結合相の間に強固な密着性を確保すること
ができず、したがって、Ｔｉ−Ａｌ化合物およびＷＣの
上記の配合割合は強固な密着性を確保する上で経験的に
定めたものである。
【０００９】（ｄ）ｃ−ＢＮ
硬質分散相を構成するｃ−ＢＮは、きわめて硬質で、こ
れによって耐摩耗性の向上が図られるが、その配合割合
が４０％未満では所望のすぐれた耐摩耗性を確保するこ
とができず、一方その配合割合が６５％を越えると、ｃ
−ＢＮ基材料自体の焼結性が低下し、この結果切刃にチ
ッピングが発生し易くなることから、その割合を４０〜
６５％と定めた。なお、上記のこの発明のｃ−ＢＮ基焼
結切削チップには、その表面に切削チップ使用前後識別
層として、黄金色の色調を有する窒化チタン（以下、Ｔ
ｉＮで示す）層を蒸着形成してもよく、この場合の蒸着
層厚は、平均層厚が０．５μm未満では識別に十分な黄
金色の色調を付与することができず、一方識別は５μm
までの平均層厚で十分であることから、０．５〜５μm
の平均層厚とすればよい。
れによって耐摩耗性の向上が図られるが、その配合割合
が４０％未満では所望のすぐれた耐摩耗性を確保するこ
とができず、一方その配合割合が６５％を越えると、ｃ
−ＢＮ基材料自体の焼結性が低下し、この結果切刃にチ
ッピングが発生し易くなることから、その割合を４０〜
６５％と定めた。なお、上記のこの発明のｃ−ＢＮ基焼
結切削チップには、その表面に切削チップ使用前後識別
層として、黄金色の色調を有する窒化チタン（以下、Ｔ
ｉＮで示す）層を蒸着形成してもよく、この場合の蒸着
層厚は、平均層厚が０．５μm未満では識別に十分な黄
金色の色調を付与することができず、一方識別は５μm
までの平均層厚で十分であることから、０．５〜５μm
の平均層厚とすればよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明のｃ−ＢＮ基焼
結切削チップを実施例により具体的に説明する。原料粉
末として、いずれも０．５〜２μｍの範囲内の所定の平
均粒径を有する、連続結合相形成用としてのＴｉＮ粉
末、ＴｉＣＮ粉末、ＴｉＣ粉末、ＴａＣ粉末、およびＮ
ｂＣ粉末、中間密着相形成用としてのＷＣ粉末、そして
Ｔｉ−Ａｌ化合物粉末であるＴｉＡｌ3粉末、ＴｉＡｌ
粉末、およびＴｉ3Ａｌ粉末、さらに硬質分散相形成用
としてのｃ−ＢＮ粉末を用意し、これら原料粉末を表
１，２に示される配合組成に配合し、ボールミルで７２
時間湿式混合し、乾燥した後、１００ＭＰａの圧力で直
径：５０ｍｍ×厚さ：１．５ｍｍの寸法をもった成形体
にプレス成形し、この成形体を圧力：１Ｐａの真空雰囲
気中、９００〜１３００℃の範囲内の所定の温度に１時
間保持の条件で予備焼結し、ついでこれを別途用意した
直径：５０ｍｍ×厚さ：２ｍｍの寸法をもった超硬合金
チップ（組成：ＷＣ−８％Ｃｏ）と重ね合わせた状態で
超高圧焼結装置に装入し、１２００〜１４００℃の範囲
内の所定温度に５ＧＰａの圧力下で３０分保持の条件で
焼結し、焼結後上下面をダイヤモンド砥石を用いて研削
し、アーク放電によるワイヤカットで寸法調製すること
により前記超硬合金で裏打された本発明ｃ−ＢＮ基焼結
切削チップ（以下、本発明切削チップと云う）１〜１２
および比較ｃ−ＢＮ基焼結切削チップ（以下、比較切削
チップと云う）１〜１２をそれぞれ製造した。なお、比
較切削チップ１〜１２は、いずれも中間密着相形成成分
であるＴｉ−Ａｌ化合物粉末およびＷＣ粉末のうちのい
ずれかの配合割合がこの発明の範囲から外れた配合組成
をもつものである。また、本発明切削チップ８および比
較切削チップ８について、これをアセトン中で超音波洗
浄し、乾燥した状態で、通常のアークイオンプレーティ
ング装置内に装着し、カソード電極（蒸発源）として金
属Ｔｉを装着し、まず装置内を排気して０．５Ｐａ以下
の真空に保持しながら、ヒーターで装置内を５００℃に
加熱した後、前記切削チップに−１０００Ｖの直流バイ
アス電圧を印加し、一方カソード電極の前記金属Ｔｉと
アノード電極との間には１００Ａの電流を流してアーク
放電を発生させ、もって前記切削チップ表面をＴｉボン
バート洗浄し、ついで装置内に反応ガスとして窒素ガス
を導入して５Ｐａの反応雰囲気とすると共に、前記前記
切削チップに−１００Ｖの直流バイアス電圧を印加し、
一方カソード電極とアノード電極との間には１００Ａの
電流を流してアーク放電を発生させ、もって前記本発明
切削チップ８および比較切削チップ８の表面に、いずれ
も１．５μmの平均層厚で、黄金色の色調を有するＴｉ
Ｎ層を蒸着形成した。
結切削チップを実施例により具体的に説明する。原料粉
末として、いずれも０．５〜２μｍの範囲内の所定の平
均粒径を有する、連続結合相形成用としてのＴｉＮ粉
末、ＴｉＣＮ粉末、ＴｉＣ粉末、ＴａＣ粉末、およびＮ
ｂＣ粉末、中間密着相形成用としてのＷＣ粉末、そして
Ｔｉ−Ａｌ化合物粉末であるＴｉＡｌ3粉末、ＴｉＡｌ
粉末、およびＴｉ3Ａｌ粉末、さらに硬質分散相形成用
としてのｃ−ＢＮ粉末を用意し、これら原料粉末を表
１，２に示される配合組成に配合し、ボールミルで７２
時間湿式混合し、乾燥した後、１００ＭＰａの圧力で直
径：５０ｍｍ×厚さ：１．５ｍｍの寸法をもった成形体
にプレス成形し、この成形体を圧力：１Ｐａの真空雰囲
気中、９００〜１３００℃の範囲内の所定の温度に１時
間保持の条件で予備焼結し、ついでこれを別途用意した
直径：５０ｍｍ×厚さ：２ｍｍの寸法をもった超硬合金
チップ（組成：ＷＣ−８％Ｃｏ）と重ね合わせた状態で
超高圧焼結装置に装入し、１２００〜１４００℃の範囲
内の所定温度に５ＧＰａの圧力下で３０分保持の条件で
焼結し、焼結後上下面をダイヤモンド砥石を用いて研削
し、アーク放電によるワイヤカットで寸法調製すること
により前記超硬合金で裏打された本発明ｃ−ＢＮ基焼結
切削チップ（以下、本発明切削チップと云う）１〜１２
および比較ｃ−ＢＮ基焼結切削チップ（以下、比較切削
チップと云う）１〜１２をそれぞれ製造した。なお、比
較切削チップ１〜１２は、いずれも中間密着相形成成分
であるＴｉ−Ａｌ化合物粉末およびＷＣ粉末のうちのい
ずれかの配合割合がこの発明の範囲から外れた配合組成
をもつものである。また、本発明切削チップ８および比
較切削チップ８について、これをアセトン中で超音波洗
浄し、乾燥した状態で、通常のアークイオンプレーティ
ング装置内に装着し、カソード電極（蒸発源）として金
属Ｔｉを装着し、まず装置内を排気して０．５Ｐａ以下
の真空に保持しながら、ヒーターで装置内を５００℃に
加熱した後、前記切削チップに−１０００Ｖの直流バイ
アス電圧を印加し、一方カソード電極の前記金属Ｔｉと
アノード電極との間には１００Ａの電流を流してアーク
放電を発生させ、もって前記切削チップ表面をＴｉボン
バート洗浄し、ついで装置内に反応ガスとして窒素ガス
を導入して５Ｐａの反応雰囲気とすると共に、前記前記
切削チップに−１００Ｖの直流バイアス電圧を印加し、
一方カソード電極とアノード電極との間には１００Ａの
電流を流してアーク放電を発生させ、もって前記本発明
切削チップ８および比較切削チップ８の表面に、いずれ
も１．５μmの平均層厚で、黄金色の色調を有するＴｉ
Ｎ層を蒸着形成した。
【００１１】この結果得られた各種の切削チップを構成
するそれぞれのｃ−ＢＮ基材料について、その組織を走
査型電子顕微鏡を用いて観察したところ、いずれの切削
チップも、実質的に連続結合相、硬質分散相、および前
記連続結合相と硬質分散相の間に介在する中間密着相か
らなる３相組織を示した。
するそれぞれのｃ−ＢＮ基材料について、その組織を走
査型電子顕微鏡を用いて観察したところ、いずれの切削
チップも、実質的に連続結合相、硬質分散相、および前
記連続結合相と硬質分散相の間に介在する中間密着相か
らなる３相組織を示した。
【００１２】さらに、これらの切削チップを、超硬合金
本体（組成：ＷＣ−１０％Ｃｏ）の切刃先端部に形成し
た切り込み段部にろう付けすることによりＪＩＳ・ＴＮ
ＭＡ１６０４０８に規定する形状をもったスローアウエ
イ型切削工具とし、 被削材：浸炭焼き入れ鋼（ＪＩＳ・ＳＣＭ４１５、硬
さ：ＨＲＣ６２）の丸棒、 切削速度：４００ｍ／ｍｉｎ、 切り込み：０．２ｍｍ、 送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ、 切削時間：６０分、 の条件での難削材の乾式高速表面仕上げ切削試験を行な
い、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。この測定結果を表
１，２に示した。また、上記の切削チップ表面に、切削
チップ使用前後識別層として黄金色の色調を有するＴｉ
Ｎ層を蒸着形成したものについて、上記の切削試験後の
表面を観察したところ、切刃部のすくい面と逃げ面の切
粉当接部、並びにすくい面と逃げ面の交わる切刃稜線部
における前記ＴｉＮ層が摩滅し、前記ＴｉＮ層摩滅部分
には切削チップ素地のもつ灰色の色調が露呈しており、
これらの前記ＴｉＮ層摩滅部分以外の部分の黄金色と前
記切削チップ素地の灰色のコントラストから使用前後の
識別を容易に行なうことができた。
本体（組成：ＷＣ−１０％Ｃｏ）の切刃先端部に形成し
た切り込み段部にろう付けすることによりＪＩＳ・ＴＮ
ＭＡ１６０４０８に規定する形状をもったスローアウエ
イ型切削工具とし、 被削材：浸炭焼き入れ鋼（ＪＩＳ・ＳＣＭ４１５、硬
さ：ＨＲＣ６２）の丸棒、 切削速度：４００ｍ／ｍｉｎ、 切り込み：０．２ｍｍ、 送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ、 切削時間：６０分、 の条件での難削材の乾式高速表面仕上げ切削試験を行な
い、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。この測定結果を表
１，２に示した。また、上記の切削チップ表面に、切削
チップ使用前後識別層として黄金色の色調を有するＴｉ
Ｎ層を蒸着形成したものについて、上記の切削試験後の
表面を観察したところ、切刃部のすくい面と逃げ面の切
粉当接部、並びにすくい面と逃げ面の交わる切刃稜線部
における前記ＴｉＮ層が摩滅し、前記ＴｉＮ層摩滅部分
には切削チップ素地のもつ灰色の色調が露呈しており、
これらの前記ＴｉＮ層摩滅部分以外の部分の黄金色と前
記切削チップ素地の灰色のコントラストから使用前後の
識別を容易に行なうことができた。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【表２】
【００１５】
【発明の効果】表１，２に示される結果から、本発明切
削チップ１〜１２は、いずれも難削材である浸炭焼き入
れ鋼の表面仕上げ切削を高速で行っても切刃にチッピン
グの発生なく、すぐれた耐摩耗性を示し、すぐれた切削
性能を長期に亘って発揮するのに対して、比較切削チッ
プ１〜１２に見られるように、中間密着相形成成分であ
るＴｉ−Ａｌ化合物粉末およびＷＣ粉末のうちの少なく
ともいずれかの配合割合がこの発明の範囲から外れても
切刃にチッピングが発生し、これが原因で比較的短時間
で使用寿命に至ることが明らかである。上述のように、
この発明のｃ−ＢＮ基焼結切削チップは、硬質分散相を
構成するｃ−ＢＮ相が中間密着相の介在によって実質的
に連続結合相を構成する（Ｔｉ，Ｔａ／Ｎｂ）ＣＮ相に
きわめて強固に密着し、通常の条件での切削加工は勿論
のこと、上記の通り高硬度焼き入れ鋼などの難削材の高
速表面仕上げ切削でもすぐれた耐チッピング性を発揮す
るものであるから、切削装置の高性能化および高出力
化、さらに切削加工の省力化および省エネ化にも十分満
足に対応できるものである。
削チップ１〜１２は、いずれも難削材である浸炭焼き入
れ鋼の表面仕上げ切削を高速で行っても切刃にチッピン
グの発生なく、すぐれた耐摩耗性を示し、すぐれた切削
性能を長期に亘って発揮するのに対して、比較切削チッ
プ１〜１２に見られるように、中間密着相形成成分であ
るＴｉ−Ａｌ化合物粉末およびＷＣ粉末のうちの少なく
ともいずれかの配合割合がこの発明の範囲から外れても
切刃にチッピングが発生し、これが原因で比較的短時間
で使用寿命に至ることが明らかである。上述のように、
この発明のｃ−ＢＮ基焼結切削チップは、硬質分散相を
構成するｃ−ＢＮ相が中間密着相の介在によって実質的
に連続結合相を構成する（Ｔｉ，Ｔａ／Ｎｂ）ＣＮ相に
きわめて強固に密着し、通常の条件での切削加工は勿論
のこと、上記の通り高硬度焼き入れ鋼などの難削材の高
速表面仕上げ切削でもすぐれた耐チッピング性を発揮す
るものであるから、切削装置の高性能化および高出力
化、さらに切削加工の省力化および省エネ化にも十分満
足に対応できるものである。
─────────────────────────────────────────────────────
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）
Ｃ０４Ｂ 35/58 １０３Ｘ
(72)発明者 関 直方
茨城県那珂郡那珂町向山1002−14 三菱マ
テリアル株式会社総合研究所那珂研究セン
ター内
(72)発明者 山本 和男
茨城県那珂郡那珂町向山1002−14 三菱マ
テリアル株式会社総合研究所那珂研究セン
ター内
Ｆターム(参考） 3C046 FF02 FF10 FF19 FF25 FF35
FF40 FF55
4G001 BA24 BA25 BA34 BA38 BA57
BA61 BB24 BB25 BB34 BB38
BB57 BB61 BC23 BC41 BC42
BC43 BC57 BC72 BD18
4K029 AA04 BA60 BD00 BD05 CA04
EA01
Claims (2)
- 【請求項１】 走査型電子顕微鏡による組織観察で、実
質的に連続結合相、硬質分散相、および前記連続結合相
と硬質分散相の間に介在する中間密着相の３相組織を示
し、かつ質量％で、上記連続結合相形成成分として、 窒化チタン、炭窒化チタン、および炭化チタンのうちの
２種以上、または炭窒化チタン：１０〜３６％、 炭化タンタルおよび炭化ニオブのいずれか、または両
方：５〜２０％、上記中間密着相形成成分として、 ＴｉとＡｌの金属間化合物：２〜１０％、 炭化タングステン：２〜１０％、上記硬質分散相形成成
分として、 立方晶窒化ほう素：残り（ただし、４０〜６５％含
有）、からなる配合組成を有するプレス成形体の焼結体
である立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料で構成したこ
とを特徴とする耐チッピング性のすぐれた立方晶窒化ほ
う素基超高圧焼結材料製切削チップ。 - 【請求項２】 切削チップ表面に、チップ使用前後識別
層として０．５〜５μmの平均層厚を有する窒化チタン
層を蒸着形成してなる上記請求項１に記載の耐チッピン
グ性のすぐれた立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切
削チップ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002117576A JP2003236707A (ja) | 2001-12-11 | 2002-04-19 | 耐チッピング性のすぐれた立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削チップ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001377382 | 2001-12-11 | ||
| JP2001-377382 | 2001-12-11 | ||
| JP2002117576A JP2003236707A (ja) | 2001-12-11 | 2002-04-19 | 耐チッピング性のすぐれた立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削チップ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003236707A true JP2003236707A (ja) | 2003-08-26 |
Family
ID=27790702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002117576A Pending JP2003236707A (ja) | 2001-12-11 | 2002-04-19 | 耐チッピング性のすぐれた立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削チップ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003236707A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1930457A1 (en) * | 2005-09-29 | 2008-06-11 | Kyocera Corporation | Sintered body and method for producing same; sliding member, film-forming material and die for hot extrusion molding each using such sintered body; and hot extrusion molding apparatus and hot extrusion molding method each using such die for hot extrusion molding |
| WO2010119962A1 (ja) * | 2009-04-17 | 2010-10-21 | 株式会社タンガロイ | 立方晶窒化硼素焼結体および被覆立方晶窒化硼素焼結体 |
| CN103011832A (zh) * | 2012-12-03 | 2013-04-03 | 合肥杰事杰新材料股份有限公司 | 一种立方氮化硼复合材料钳子及其制作方法 |
| EP3936264A4 (en) * | 2019-03-05 | 2022-11-30 | Mitsubishi Materials Corporation | CUBIC BORON NITRIDE SINTERED PART AND CUTTING TOOL |
-
2002
- 2002-04-19 JP JP2002117576A patent/JP2003236707A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1930457A1 (en) * | 2005-09-29 | 2008-06-11 | Kyocera Corporation | Sintered body and method for producing same; sliding member, film-forming material and die for hot extrusion molding each using such sintered body; and hot extrusion molding apparatus and hot extrusion molding method each using such die for hot extrusion molding |
| EP1930457A4 (en) * | 2005-09-29 | 2012-08-22 | Kyocera Corp | SINTER BODY AND METHOD OF MANUFACTURING THEREFOR, FILM-FORMING MATERIAL AND NOZZLE FOR HOT XTRUSION FORMS, EACH USING SUCH SINTERED BODY AND HEX EXTRUSION FORMING APPARATUS, AND HOT EXTRUSION FORMING METHODS, EACH USING SUCH A NOZZLE TO HOT XTRUSION FORMS |
| WO2010119962A1 (ja) * | 2009-04-17 | 2010-10-21 | 株式会社タンガロイ | 立方晶窒化硼素焼結体および被覆立方晶窒化硼素焼結体 |
| CN103011832A (zh) * | 2012-12-03 | 2013-04-03 | 合肥杰事杰新材料股份有限公司 | 一种立方氮化硼复合材料钳子及其制作方法 |
| EP3936264A4 (en) * | 2019-03-05 | 2022-11-30 | Mitsubishi Materials Corporation | CUBIC BORON NITRIDE SINTERED PART AND CUTTING TOOL |
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