JP2011140414A - Sintered compact and cutting tool using the sintered compact - Google Patents

Sintered compact and cutting tool using the sintered compact Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sintered compact whose reactivity with a workpiece is reduced while maintaining its high strength and hardness, and to provide a cutting tool excellent in wear resistance. <P>SOLUTION: The sintered compact comprises cubic crystal boron nitride and at least any one of cubic crystal sialon and cubic crystal silicon nitride, wherein the content of the cubic crystal boron nitride is 35 to 93 vol.%. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、焼結体および焼結体を用いた切削工具に関し、より特定的には、立方晶型窒化硼素を含む焼結体および前記焼結体を用いた切削工具に関する。   The present invention relates to a sintered body and a cutting tool using the sintered body, and more particularly to a sintered body containing cubic boron nitride and a cutting tool using the sintered body.

立方晶型窒化硼素(cubic boron nitride、以下cBNともいう)は、ダイヤモンドに次ぐ高い硬度および熱伝導率を有している。さらにダイヤモンドと比較して、鉄系金属との反応性が低いという特徴も有している。したがって、立方晶型窒化硼素を含有する焼結体は、加工能率向上の利点から、鉄系難削材切削において加工用工具材料として広く用いられている。   Cubic boron nitride (hereinafter also referred to as cBN) has the second highest hardness and thermal conductivity after diamond. Furthermore, it has the feature that the reactivity with an iron-type metal is low compared with a diamond. Therefore, a sintered body containing cubic boron nitride is widely used as a machining tool material in cutting of iron-based difficult-to-cut materials because of the advantage of improving machining efficiency.

たとえば、特許文献1には、立方晶型窒化硼素を体積%で80〜40%含有し残部が周期律表第4a、5a、6a族遷移金属の炭化物、窒化物、硼化物、硅化物もしくはこれ等の混合物または相互固溶体化合物を主体としたものからなり、この化合物が焼結体組織中で連続した結合相をなすことを特徴とする高硬度工具用焼結体が開示されている。   For example, in Patent Document 1, cubic boron nitride is contained in 80% to 40% by volume, and the balance is carbides, nitrides, borides, silicides, or the transition group 4a, 5a, and 6a transition metal carbides. A sintered body for high-hardness tools is disclosed, which is mainly composed of a mixture of the above or a mutual solid solution compound, and this compound forms a continuous binder phase in the sintered body structure.

特許文献2には、立方晶系窒化硼素結晶およびカーバイドを含む研磨体において、二つの塊体が強く結合して複合体を形成し、上記塊体の一つが焼結カーバイド塊体であり、上記塊体の他の一つが金属結合媒体によりまたは金属結合媒体なしに相互に結合した立方晶系窒化硼素結晶70容量%以上および残余が製造時に導入された材料よりなる塊体よりなることを特徴とする研磨体が開示されている。   In Patent Document 2, in a polishing body containing cubic boron nitride crystal and carbide, two masses are strongly bonded to form a composite, and one of the masses is a sintered carbide mass, Another one of the masses is characterized in that it is composed of a mass composed of 70% by volume or more of cubic boron nitride crystals bonded to each other with or without a metal binding medium, and the balance made of a material introduced at the time of manufacture. A polishing body is disclosed.

特許文献3には、立方晶チッ化ホウ素粒子及び第2相から成るかたまりを硬質の凝結体に結合したものを有する研磨成形体であって、該成形体の立方晶チッ化ホウ素の含有率が少なくとも80重量%である研磨形成体において、近接する立方晶チッ化ホウ素粒子が互いに結合されて交互成長した物質を形成しており、前記第2相が主としてチッ化アルミニウム及び2ホウ化アルミニウムからなることを特徴とする研磨形成体が開示されている。   Patent Document 3 discloses an abrasive compact having a cubic boron nitride particle and a second phase mass bonded to a hard aggregate, wherein the compact has a cubic boron nitride content. At least 80% by weight of the polishing body, adjacent cubic boron nitride particles are bonded together to form an alternately grown material, and the second phase is mainly composed of aluminum nitride and aluminum diboride. A polishing formation characterized by this is disclosed.

上記の立方晶型窒化硼素を含む焼結体は、ダイヤモンドに比較して、鉄系金属との反応性が低いものの、切削時に被加工材とある程度の反応は生じる。そのため、工具摩耗が進行して工具寿命にいたることになる。また、鉄系難削材に添加される元素(例えばステンレス鋼に添加されるクロムやニッケル、焼入鋼に添加されるモリブデン、クロム等)との反応が生じる。他にも、たとえば難削材として代表的な耐熱合金を加工する場合には、耐熱合金を構成する成分(ニッケル、クロム、コバルト、チタン等)との反応が生じ、切削時に焼結体の摩耗が進行する原因となる。   Although the sintered body containing the cubic boron nitride has a lower reactivity with iron-based metals than diamond, it reacts to some degree with the workpiece during cutting. For this reason, tool wear proceeds and the tool life is reached. Moreover, reaction with the element added to an iron-type hard-to-cut material (for example, chromium and nickel added to stainless steel, molybdenum added to hardened steel, chromium, etc.) occurs. In addition, for example, when processing a typical heat-resistant alloy as a difficult-to-cut material, a reaction with components (nickel, chromium, cobalt, titanium, etc.) constituting the heat-resistant alloy occurs, and the sintered body wears during cutting. Cause progress.

そこで、立方晶型窒化硼素の高い硬度を生かしながら、被加工材との反応性を低下させることにより、加工時の焼結体の摩耗を抑制できる技術が研究されている。   In view of this, research has been conducted on a technique capable of suppressing the wear of a sintered body during processing by reducing the reactivity with a workpiece while utilizing the high hardness of cubic boron nitride.

たとえば、特許文献4には、立方晶窒化硼素粉末を20〜80体積%と結合相となるAl23、AlN、Si34、B4C、SiCまたはそれらの混合物あるいはそれらの相互化合物を主体とした粉末と、金属状AlまたはSiまたはその両者よりなる粉末0.1重量%以上とを混合し、これを粉末状もしくは型押成形後、超高圧装置を用いて高圧、高温下で焼結することを特徴とする焼結体組織中で連続した結合相を有する高硬度工具用焼結体の製法が開示されている。 For example, Patent Document 4 discloses that Al 2 O 3 , AlN, Si 3 N 4 , B 4 C, SiC, a mixture thereof, or a mutual compound thereof, in which cubic boron nitride powder is used as a binder phase with 20 to 80% by volume. Is mixed with 0.1% by weight or more of a powder composed of metallic Al or Si or both, and after this is powdered or embossed, it is used under high pressure and high temperature using an ultrahigh pressure device. A method for producing a sintered body for a high-hardness tool having a continuous binder phase in a sintered body structure characterized by sintering is disclosed.

特許文献5には、立方晶窒化硼素を体積で20%以上、70%未満含有し残部がSi34を主体としたものからなり、該残部のSi34はα型Si34とβ型Si34を所定の体積割合で含み、かつ該残部が焼結組織中で連続した相をなし、更に焼結体中の焼結粒の大部分が5μm以下の微細粒子より成ることを特徴とする高硬度工具用焼結体が開示されている。 In Patent Document 5, cubic boron nitride is contained in a volume of 20% or more and less than 70%, and the balance is mainly Si 3 N 4 , and the balance of Si 3 N 4 is α-type Si 3 N 4. And β-type Si 3 N 4 in a predetermined volume ratio, and the remainder forms a continuous phase in the sintered structure, and most of the sintered grains in the sintered body are composed of fine particles of 5 μm or less. A sintered body for high-hardness tools characterized by this is disclosed.

特許文献6には、立方晶窒化硼素を30〜85体積%含有し、残部が窒化珪素と窒化アルミニウムと希土類金属酸化物との混合物もしくは化合物からなることを特徴とする立方晶窒化硼素質焼結体が開示されている。   Patent Document 6 contains cubic boron nitride containing 30 to 85% by volume, and the balance is made of a mixture or compound of silicon nitride, aluminum nitride, and rare earth metal oxide. The body is disclosed.

特許文献7には、平均粒径0.5〜6μmの立方晶窒化ホウ素粉末10〜50体積%と、平均粒径0.1〜1μmのβ−サイアロン粉末50〜90体積%とを混合し、放電プラズマ焼結によって焼結したことを特徴とする高硬度高密度立方晶窒化ホウ素系焼結体が開示されている。   In Patent Document 7, 10 to 50% by volume of cubic boron nitride powder having an average particle diameter of 0.5 to 6 μm and 50 to 90% by volume of β-sialon powder having an average particle diameter of 0.1 to 1 μm are mixed, A high-hardness high-density cubic boron nitride-based sintered body characterized by being sintered by spark plasma sintering is disclosed.

上記の焼結体は、立方晶型窒化硼素とともに、鉄系金属との反応性の低いα型またはβ型の結晶構造を有する窒化珪素やサイアロンを含む。これらの焼結体は、被加工材との反応性を低くすることができるが、硬度や強度が不十分である。   The sintered body includes silicon nitride or sialon having an α-type or β-type crystal structure with low reactivity with iron-based metal, together with cubic boron nitride. These sintered bodies can reduce the reactivity with the workpiece, but have insufficient hardness and strength.

したがって、高い硬度を維持しつつ、被加工材との反応性が小さい立方晶型窒化硼素を含む焼結体が求められている。   Accordingly, there is a need for a sintered body containing cubic boron nitride that maintains low hardness and has low reactivity with the workpiece.

特開昭53−77811号公報JP-A-53-77811 特公昭52−43846号公報Japanese Examined Patent Publication No. 52-43846 特公昭63−20792号公報Japanese Examined Patent Publication No. 63-20792 特公昭61−32275号公報Japanese Patent Publication No.61-32275 特公昭62−13311号公報Japanese Examined Patent Publication No. 62-13311 特許第2825701号明細書Japanese Patent No. 2825701 特開2008−121046号公報JP 2008-121046 A

本発明は、高い強度や硬度を維持しつつ、被加工材との反応性が小さい焼結体、および耐摩耗性に優れた切削工具を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a sintered body having low reactivity with a workpiece while maintaining high strength and hardness, and a cutting tool excellent in wear resistance.

本発明の焼結体は、立方晶型窒化硼素と、立方晶型サイアロンおよび立方晶型窒化珪素の少なくともいずれかとを含む焼結体であって、立方晶型窒化硼素の含有量が35体積%以上93体積%以下である。   The sintered body of the present invention is a sintered body containing cubic boron nitride and at least one of cubic sialon and cubic silicon nitride, and the content of the cubic boron nitride is 35% by volume. It is 93 volume% or less.

本発明の焼結体は、高硬度の立方晶型窒化硼素を上記の範囲で含むことで、高い硬度を有することができる。さらに、本発明の焼結体は、被加工材との反応性の低い立方晶型サイアロン粒子および立方晶型窒化珪素の少なくともいずれかを含むことで、切削時の被加工材との反応によって生じる摩耗を抑制することができる。   The sintered body of the present invention can have high hardness by including high-hardness cubic boron nitride in the above range. Further, the sintered body of the present invention includes at least one of cubic sialon particles and cubic silicon nitride that have low reactivity with the workpiece, and is generated by a reaction with the workpiece during cutting. Wear can be suppressed.

本発明の焼結体において好ましくは、さらに第1化合物を含み、第1化合物は、第4族元素、第5族元素、第6族元素およびアルミニウムよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素と、窒素、硼素および炭素よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とからなる1種以上の化合物である。   Preferably, the sintered body of the present invention further includes a first compound, and the first compound includes at least one element selected from the group consisting of a Group 4 element, a Group 5 element, a Group 6 element, and aluminum. , One or more compounds comprising at least one element selected from the group consisting of nitrogen, boron and carbon.

前記第1化合物は、焼結体中で、立方晶型窒化硼素粒子間、立方晶型サイアロン粒子間、立方晶型窒化珪素粒子間およびこれらの粒子間の結合力を向上させる。したがって前記第1化合物を含む焼結体は、優れた耐欠損性を有することができる。   The first compound improves the bonding strength between the cubic boron nitride particles, the cubic sialon particles, the cubic silicon nitride particles, and between these particles in the sintered body. Therefore, the sintered body containing the first compound can have excellent fracture resistance.

本発明の焼結体において好ましくは、さらに第2化合物を含み、第2化合物は、コバルト化合物、アルミニウム化合物およびタングステン化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物である。   The sintered body of the present invention preferably further includes a second compound, and the second compound is at least one compound selected from the group consisting of a cobalt compound, an aluminum compound, and a tungsten compound.

前記第2化合物は、焼結体中で、立方晶型窒化硼素粒子間、立方晶型サイアロン粒子間、立方晶型窒化珪素粒子間およびこれらの粒子間の結合力を向上させる。したがって前記第2化合物を含む焼結体は、優れた耐欠損性を有することができる。   The second compound improves the bonding strength between the cubic boron nitride particles, the cubic sialon particles, the cubic silicon nitride particles, and between these particles in the sintered body. Therefore, the sintered body containing the second compound can have excellent fracture resistance.

本発明の焼結体において好ましくは、立方晶型窒化硼素は平均粒径が0.5μm以上5μm以下の粒子である。   In the sintered body of the present invention, the cubic boron nitride is preferably particles having an average particle size of 0.5 μm or more and 5 μm or less.

立方晶型窒化硼素の平均粒径が0.5μm以上5μm以下である焼結体は、優れた耐欠損性を有することができる。   A sintered body having an average particle diameter of cubic boron nitride of 0.5 μm or more and 5 μm or less can have excellent fracture resistance.

本発明の切削工具は、上記の焼結体よりなる。
上記の焼結体は、高い強度および硬度を維持しつつ、被加工材との反応性が小さいため、切削工具に用いた場合、耐摩耗性に優れた切削工具を得ることができる。
The cutting tool of this invention consists of said sintered compact.
Since the sintered body has a low reactivity with a workpiece while maintaining high strength and hardness, a cutting tool having excellent wear resistance can be obtained when used in a cutting tool.

本発明によれば、高い強度を維持しつつ、被加工材との反応性が小さい焼結体、および耐摩耗性に優れた切削工具を得ることをができる。   According to the present invention, it is possible to obtain a sintered body having low reactivity with a workpiece while maintaining high strength, and a cutting tool having excellent wear resistance.

本発明者らは、高い強度と優れた耐摩耗性の両方の特性を兼ね備えた切削工具材料を得るべく研究開発を行った結果、立方晶型窒化硼素とともに、従来のα型またはβ型の結晶構造を有するサイアロンまたはα型またはβ型の結晶構造を有する窒化珪素よりも硬度が高い、立方晶型サイアロンおよび立方晶型窒化珪素の少なくともいずれかを用いて焼結体を作製することで、高い硬度と強度を維持したまま、被加工材との反応性が低い焼結材を得ことができることを見出した。   As a result of research and development to obtain a cutting tool material having both high strength and excellent wear resistance, the present inventors have obtained conventional α-type or β-type crystals together with cubic boron nitride. It is high by producing a sintered body using at least one of cubic sialon and cubic silicon nitride, which has higher hardness than sialon having a structure or silicon nitride having an α-type or β-type crystal structure. It has been found that a sintered material having low reactivity with the workpiece can be obtained while maintaining the hardness and strength.

<焼結体>
[実施の形態1]
本発明の一実施の形態において、焼結体は立方晶型窒化硼素と、立方晶型サイアロンおよび立方晶型窒化珪素の少なくともいずれかとを含む。
<Sintered body>
[Embodiment 1]
In one embodiment of the present invention, the sintered body includes cubic boron nitride and at least one of cubic sialon and cubic silicon nitride.

立方晶型窒化硼素は、ダイヤモンドに次ぐ高い硬度および熱伝導率を有している。さらにダイヤモンドと比較して、鉄系金属との反応性が低いという特徴も有している。したがって、立方晶型窒化硼素を用いて焼結体を作製すると、高硬度で耐摩耗性に優れた焼結体を得ることができる。   Cubic boron nitride has the second highest hardness and thermal conductivity after diamond. Furthermore, it has the feature that the reactivity with an iron-type metal is low compared with a diamond. Therefore, when a sintered body is produced using cubic boron nitride, a sintered body having high hardness and excellent wear resistance can be obtained.

立方晶型窒化硼素の含有量は、焼結体100体積%中、35体積%以上93体積%以下である。立方晶型窒化硼素の含有量が35体積%未満であると、立方晶型窒化硼素の有する高硬度という特性を、焼結体において十分に得ることができない。一方、立方晶型窒化硼素の含有量が93体積%を超えると、焼結体は高硬度であるものの、焼結性が低下して強度が低下する。   The content of cubic boron nitride is 35% by volume to 93% by volume in 100% by volume of the sintered body. When the content of the cubic boron nitride is less than 35% by volume, the high hardness characteristic of the cubic boron nitride cannot be sufficiently obtained in the sintered body. On the other hand, when the content of cubic boron nitride exceeds 93% by volume, the sintered body has high hardness, but the sinterability decreases and the strength decreases.

前記立方晶型窒化硼素は平均粒径が0.5μm以上5μm以下の粒子であることが好ましい。   The cubic boron nitride is preferably particles having an average particle diameter of 0.5 μm or more and 5 μm or less.

立方晶型窒化硼素粒子の平均粒径が0.5μm以上5μm以下である焼結体は、優れた耐欠損性を有することができる。   A sintered body having an average particle diameter of cubic boron nitride particles of 0.5 μm or more and 5 μm or less can have excellent fracture resistance.

立方晶型サイアロンは、窒化ケイ素(Si34)にアルミニウム原子(Al)と酸素原子(O)が固溶した構造を有するサイアロンのうち、立方晶の結晶構造を有するものである。立方晶型サイアロンは、α型サイアロンおよびβ型サイアロンに比べて高い硬度を有する。したがって、立方晶型サイアロンを含む焼結体は、低反応性というサイアロンの特徴を維持したまま、高い硬度を有することができる。 The cubic sialon has a cubic crystal structure among sialons having a structure in which aluminum atoms (Al) and oxygen atoms (O) are dissolved in silicon nitride (Si 3 N 4 ). Cubic sialon has higher hardness than α-type and β-type sialon. Therefore, the sintered body containing cubic sialon can have high hardness while maintaining the sialon characteristic of low reactivity.

立方晶型サイアロンは、たとえば、α型サイアロンまたはβ型サイアロンを衝撃圧縮法で処理することにより得ることができる。   The cubic sialon can be obtained, for example, by treating α-type sialon or β-type sialon by the impact compression method.

衝撃圧縮法は、1800℃以上3000℃以下かつ40GPa以上で処理されることが好ましい。α型あるいはβ型サイアロンを衝撃圧縮法で処理することで、α型あるいはβ型サイアロンと、立方晶型サイアロンを含む混合物が得られる。衝撃圧縮の処理により混入した部材等を酸処理で除去し、α型サイアロンおよびβ型サイアロンと、立方晶型サイアロンとの比重差を利用して、遠心分離等の方法で立方晶型サイアロンのみをとり出すことができる。   The impact compression method is preferably processed at 1800 ° C. or higher and 3000 ° C. or lower and 40 GPa or higher. By treating the α-type or β-type sialon by the impact compression method, a mixture containing the α-type or β-type sialon and the cubic sialon can be obtained. Remove the mixed materials by shock treatment by acid treatment, and use the difference in specific gravity between α-sialon and β-sialon and cubic sialon to remove only cubic sialon by a method such as centrifugation. It can be taken out.

立方晶型窒化珪素は、α型窒化珪素およびβ型窒化珪素に比べて高い硬度を有する。したがって、立方晶型窒化珪素を含む焼結体は、低反応性という窒化珪素の特徴を維持したまま、高い硬度を有することができる。   Cubic silicon nitride has higher hardness than α-type silicon nitride and β-type silicon nitride. Therefore, a sintered body containing cubic silicon nitride can have a high hardness while maintaining the silicon nitride characteristic of low reactivity.

立方晶型サイアロンおよび立方晶型窒化珪素の合計の含有量は、焼結体100体積%中、2体積%以上65体積%以下であることが好ましい。立方晶型サイアロンおよび立方晶型窒化珪素の合計の含有量を前記の範囲とすることで、切削時の被加工材との反応に起因する、焼結材の摩耗を抑制することができる。   The total content of cubic sialon and cubic silicon nitride is preferably 2% by volume or more and 65% by volume or less in 100% by volume of the sintered body. By setting the total content of the cubic sialon and the cubic silicon nitride within the above range, it is possible to suppress wear of the sintered material due to the reaction with the workpiece during cutting.

[実施の形態2]
本発明の一実施の形態において、焼結体は、立方晶型窒化硼素と、立方晶型サイアロンおよび立方晶型窒化珪素の少なくともいずれかと、第1化合物とを含む。
[Embodiment 2]
In one embodiment of the present invention, the sintered body includes cubic boron nitride, at least one of cubic sialon and cubic silicon nitride, and a first compound.

立方晶型窒化硼素の含有量は、実施の形態1と同様である。
立方晶型サイアロンおよび立方晶型窒化珪素の含有量の合計は、焼結体100体積%中、2体積%以上60体積%以下であることが好ましい。立方晶型サイアロンおよび立方晶型窒化珪素の含有量の合計を前記の範囲とすることで、切削時の被加工材との反応に起因する、焼結材の摩耗を抑制することができる。
The content of cubic boron nitride is the same as that in the first embodiment.
The total content of the cubic sialon and the cubic silicon nitride is preferably 2% by volume or more and 60% by volume or less in 100% by volume of the sintered body. By setting the total content of the cubic sialon and the cubic silicon nitride within the above range, wear of the sintered material due to the reaction with the workpiece during cutting can be suppressed.

第1化合物とは、第4族元素、第5族元素、第6族元素およびアルミニウムよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素と、窒素、硼素および炭素よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とからなる1種以上の化合物であり、該化合物の固溶体も含む。第1化合物は、焼結体中で、立方晶型窒化硼素粒子同士、立方晶型サイアロン粒子同士、立方晶型窒化珪素粒子同士、あるいは、立方晶型窒化硼素粒子と立方晶型サイアロン粒子、立方晶型窒化硼素粒子と立方晶型珪素粒子、立方晶型サイアロン粒子と立方晶型窒化珪素粒子を結合する機能を有する。したがって、第1化合物を有する焼結体は、粒子間の結合力が向上し、優れた耐欠損性を有することができる。   The first compound is at least one element selected from the group consisting of Group 4 elements, Group 5 elements, Group 6 elements and aluminum, and at least one type selected from the group consisting of nitrogen, boron and carbon. One or more compounds composed of elements, including solid solutions of the compounds. In the sintered body, the first compound is composed of cubic boron nitride particles, cubic sialon particles, cubic silicon nitride particles, cubic boron nitride particles and cubic sialon particles, cubic particles, It has a function of bonding the crystalline boron nitride particles and the cubic silicon particles, and the cubic sialon particles and the cubic silicon nitride particles. Therefore, the sintered body having the first compound has improved bonding strength between particles and can have excellent fracture resistance.

第1化合物は、第4族元素、第5族元素、第6族元素およびアルミニウムよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素の窒化物、前記元素の硼化物、前記元素の炭化物であることが好ましい。たとえば、窒化チタン(TiN)、炭窒化チタン(TiCN)、窒化アルミニウム(AlN)を用いることが好ましい。これらの第1化合物は一種類を用いても、異なる種類を組み合わせて用いてもよい。   The first compound may be a nitride of at least one element selected from the group consisting of Group 4 elements, Group 5 elements, Group 6 elements, and aluminum, borides of the elements, and carbides of the elements. preferable. For example, it is preferable to use titanium nitride (TiN), titanium carbonitride (TiCN), or aluminum nitride (AlN). These first compounds may be used alone or in combination with different kinds.

第1化合物の含有量の合計は、焼結体100体積%中、10体積%以上60体積%以下が好ましい。   The total content of the first compound is preferably 10% by volume to 60% by volume in 100% by volume of the sintered body.

[実施の形態3]
本発明の一実施の形態において、焼結体は、立方晶型窒化硼素と、立方晶型サイアロンおよび立方晶型窒化珪素の少なくともいずれかと、第2化合物とを含む。
[Embodiment 3]
In one embodiment of the present invention, the sintered body includes cubic boron nitride, at least one of cubic sialon and cubic silicon nitride, and a second compound.

立方晶型窒化硼素の含有量は、実施の形態1と同様である。
立方晶型サイアロンおよび立方晶型窒化珪素の含有量の合計は、焼結体100体積%中、2体積%以上65体積%以下であることが好ましい。立方晶型サイアロンおよび立方晶型窒化珪素の含有量の合計を前記の範囲とすることで、切削時の被加工材との反応に起因する、焼結材の摩耗を抑制することができる。
The content of cubic boron nitride is the same as that in the first embodiment.
The total content of the cubic sialon and the cubic silicon nitride is preferably 2% by volume or more and 65% by volume or less in 100% by volume of the sintered body. By setting the total content of the cubic sialon and the cubic silicon nitride within the above range, wear of the sintered material due to the reaction with the workpiece during cutting can be suppressed.

第2化合物は、コバルト化合物、アルミニウム化合物およびタングステン化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物であり、該化合物の固溶体も含む。なお、本明細書において、コバルト化合物とはコバルトを含み、アルミニウム化合物とはアルミニウムを含み、タングステン化合物とはタングステンを含む概念として使用する。第2化合物は、焼結体中で、立方晶型窒化硼素粒子同士、立方晶型サイアロン粒子同士、立方晶型窒化珪素粒子同士、あるいは、立方晶型窒化硼素粒子と立方晶型サイアロン粒子、立方晶型窒化硼素粒子と立方晶型窒化珪素粒子、立方晶型サイアロン粒子と立方晶型窒化珪素粒子を結合する機能を有する。したがって、第2化合物を有する焼結体は、粒子間の結合力が向上し、優れた耐欠損性を有することができる。   The second compound is at least one compound selected from the group consisting of a cobalt compound, an aluminum compound, and a tungsten compound, and includes a solid solution of the compound. In this specification, the cobalt compound includes cobalt, the aluminum compound includes aluminum, and the tungsten compound is used as a concept including tungsten. In the sintered body, the second compound is composed of cubic boron nitride particles, cubic sialon particles, cubic silicon nitride particles, cubic boron nitride particles and cubic sialon particles, cubic particles, It has a function of bonding the crystalline boron nitride particles and the cubic silicon nitride particles, and the cubic sialon particles and the cubic silicon nitride particles. Therefore, the sintered body having the second compound has improved bond strength between particles and can have excellent fracture resistance.

第2化合物は、具体的にはコバルトアルミニウム(CoAl)を用いることが好ましい。   Specifically, it is preferable to use cobalt aluminum (CoAl) as the second compound.

第2化合物の含有量の合計は、焼結体100体積%中、3体積%以上30体積%以下が好ましい。   The total content of the second compound is preferably 3% by volume to 30% by volume in 100% by volume of the sintered body.

なお、本発明の一実施の形態における焼結体は、第2化合物とともに、実施の形態2に記載の第1化合物を含有することもできる。   In addition, the sintered compact in one embodiment of this invention can also contain the 1st compound as described in Embodiment 2 with a 2nd compound.

<焼結体の製造方法>
実施の形態1の焼結体の製造方法は、たとえば以下である。立方晶型窒化硼素粒子を準備する。立方晶型サイアロン粒子および立方晶型窒化珪素粒子の少なくともいずれかを準備する。次に、立方晶型窒化硼素粒子と、立方晶型サイアロン粒子および立方晶型窒化珪素粒子の少なくともいずれかとを混合して混合物を得る。次に、混合物を焼結する。ここで、混合物は、得られた焼結体中の立方晶型窒化硼素が35体積%以上93体積%以下の割合となるように配合される。
<Method for producing sintered body>
The method for manufacturing the sintered body of the first embodiment is, for example, as follows. Cubic boron nitride particles are prepared. At least one of cubic sialon particles and cubic silicon nitride particles is prepared. Next, the cubic boron nitride particles are mixed with at least one of cubic sialon particles and cubic silicon nitride particles to obtain a mixture. Next, the mixture is sintered. Here, the mixture is blended so that the cubic boron nitride in the obtained sintered body has a ratio of 35% by volume to 93% by volume.

得られた焼結体は、高硬度の立方晶型窒化硼素と、被加工材との反応性の低い立方晶型サイアロンおよび立方晶型窒化珪素の少なくともいずれかよりなることで、高強度で、被加工材との反応性の低い焼結体である。   The obtained sintered body is made of high-strength cubic boron nitride and at least one of cubic sialon and cubic silicon nitride having low reactivity with the workpiece, thereby providing high strength, It is a sintered body with low reactivity with the workpiece.

実施の形態2の焼結体の製造方法は、たとえば以下である。立方晶型窒化硼素粒子を準備する。立方晶型サイアロン粒子および立方晶型窒化珪素粒子の少なくともいずれかを準備する。第1化合物を生成する原料粒子を準備する。次に、立方晶型窒化硼素粒子と、立方晶型サイアロン粒子および立方晶型窒化珪素粒子の少なくともいずれかと、第1化合物を生成する原料粒子とを混合して混合物を得る。次に、混合物を焼結する。ここで、混合物は、得られた焼結体中の立方晶型窒化硼素が35体積%以上93体積%以下の割合となるように配合される。   The method for manufacturing the sintered body of the second embodiment is, for example, as follows. Cubic boron nitride particles are prepared. At least one of cubic sialon particles and cubic silicon nitride particles is prepared. The raw material particle | grains which produce | generate a 1st compound are prepared. Next, cubic boron nitride particles, at least one of cubic sialon particles and cubic silicon nitride particles, and raw material particles for forming the first compound are mixed to obtain a mixture. Next, the mixture is sintered. Here, the mixture is blended so that the cubic boron nitride in the obtained sintered body has a ratio of 35% by volume to 93% by volume.

得られた焼結体は、高硬度の立方晶型窒化硼素と、被加工材との反応性の低い立方晶型サイアロンおよび立方晶型窒化珪素と、粒子間の結合力を高める第1化合物よりなることで、高強度で、被加工材との反応性が低く、耐欠損性に優れた焼結体である。   The obtained sintered body is composed of cubic boron nitride having high hardness, cubic sialon and cubic silicon nitride having low reactivity with the workpiece, and the first compound that increases the bonding force between the particles. Thus, the sintered body has high strength, low reactivity with the workpiece, and excellent fracture resistance.

実施の形態3の焼結体の製造方法は、たとえば以下である。立方晶型窒化硼素粒子を準備する。立方晶型サイアロン粒子および立方晶型窒化珪素粒子の少なくともいずれかを準備する。第2化合物を生成する原料粒子を準備する。次に、立方晶型窒化硼素粒子と、立方晶型サイアロン粒子および立方晶型窒化珪素粒子の少なくともいずれかと、第2化合物を生成する原料粒子とを混合して混合物を得る。次に、混合物を焼結する。ここで、混合物は、得られた焼結体中の立方晶型窒化硼素が35体積%以上93体積%以下の割合となるように配合される。   The method for manufacturing the sintered body of the third embodiment is, for example, as follows. Cubic boron nitride particles are prepared. At least one of cubic sialon particles and cubic silicon nitride particles is prepared. The raw material particle | grains which produce | generate a 2nd compound are prepared. Next, a mixture is obtained by mixing cubic boron nitride particles, at least one of cubic sialon particles and cubic silicon nitride particles, and raw material particles that form the second compound. Next, the mixture is sintered. Here, the mixture is blended so that the cubic boron nitride in the obtained sintered body has a ratio of 35% by volume to 93% by volume.

得られた焼結体は、高硬度の立方晶型窒化硼素と、被加工材との反応性の低い立方晶型サイアロンおよび立方晶型窒化珪素と、粒子間の結合力を高める第2化合物よりなることで、高強度で、被加工材との反応性が低く、耐欠損性に優れた焼結体である。   The obtained sintered body is composed of cubic boron nitride having high hardness, cubic sialon and cubic silicon nitride having low reactivity with the workpiece, and a second compound that increases the bonding force between the particles. Thus, the sintered body has high strength, low reactivity with the workpiece, and excellent fracture resistance.

<実施例1〜9、比較例1〜4>
(立方晶型サイアロン粒子の準備)
β型サイアロン粒子をステンレス製容器に充填し、爆薬の爆発による衝撃圧縮法により、約40GPaの圧力および2000℃〜2500℃の温度で処理した。衝撃圧縮法による処理後に、ステンレス製容器および混入した部材等を酸溶解し、粉末を回収した。回収した粉末をX線回折で分析すると、立方晶型サイアロンおよびβ型サイアロンが含まれていた。
<Examples 1-9, Comparative Examples 1-4>
(Preparation of cubic sialon particles)
β type sialon particles were filled in a stainless steel container and treated at a pressure of about 40 GPa and a temperature of 2000 ° C. to 2500 ° C. by an impact compression method by explosion of explosives. After the treatment by the impact compression method, the stainless steel container and the mixed member were dissolved in acid, and the powder was recovered. When the collected powder was analyzed by X-ray diffraction, cubic sialon and β-sialon were contained.

回収した粉末を遠心分離法を用いて、立方晶型サイアロン粒子とβ型サイアロン粒子とに分離した。   The collected powder was separated into cubic sialon particles and β-sialon particles using a centrifugal separation method.

(立方晶型窒化珪素粒子の準備)
β型窒化珪素粒子をステンレス製容器に充填し、爆薬の爆発による衝撃圧縮法により、約40GPaの圧力および2000℃〜2500℃の温度で処理した。衝撃圧縮法による処理後に、ステンレス製容器を酸溶解し、粉末を回収した。回収した粉末をX線回折で分析すると、立方晶型窒化珪素およびβ型窒化珪素が含まれていた。
(Preparation of cubic silicon nitride particles)
β-type silicon nitride particles were filled in a stainless steel container and treated at a pressure of about 40 GPa and a temperature of 2000 ° C. to 2500 ° C. by an impact compression method using an explosive explosion. After the treatment by the impact compression method, the stainless steel container was acid-dissolved and the powder was recovered. When the collected powder was analyzed by X-ray diffraction, it contained cubic silicon nitride and β-type silicon nitride.

回収した粉末を遠心分離法を用いて、立方晶型窒化珪素粒子とβ型窒化珪素粒子とに分離した。   The collected powder was separated into cubic silicon nitride particles and β-type silicon nitride particles using a centrifugal separation method.

(焼結体の作製)
次に、焼結体が、表1に示す焼結体組成(体積%)になるように、原料粉末である、立方晶型窒化硼素粒子、立方晶型窒化珪素粒子、立方晶型サイアロン粒子、β型窒化珪素粒子、β型サイアロン粒子、およびその他の成分として窒化チタン(TiN)粒子とアルミニウム(Al)粒子の混合粒子(TiN:Alの質量比4:1)を超硬合金製のポットおよびボールを用いてボールミル混合を行った。次に、混合粉末を超硬製容器に充填し、5GPaの圧力を加えながら1400℃で20分間焼結し、表1に示す焼結体を得た。
(Production of sintered body)
Next, the raw material powder is cubic boron nitride particles, cubic silicon nitride particles, cubic sialon particles, so that the sintered body has the sintered body composition (volume%) shown in Table 1. β-type silicon nitride particles, β-type sialon particles, and mixed particles of titanium nitride (TiN) particles and aluminum (Al) particles (TiN: Al mass ratio 4: 1) as other components are made of a cemented carbide pot and Ball mill mixing was performed using balls. Next, the mixed powder was filled in a cemented carbide container, and sintered at 1400 ° C. for 20 minutes while applying a pressure of 5 GPa to obtain sintered bodies shown in Table 1.

なお、焼結体の組成比率の同定は、焼結体を切り出し、イオンエッチング法を用いた断面加工装置:クロスセクションポリッシャ(CP加工)により表面を平坦に処理した試料を、走査型電子顕微鏡(FE−SEM)により観察して行った。SEM観察による反射電子像では、組成それぞれの原子番号に依存して濃淡が生じる。それぞれの色の部分の組成はエネルギー分散型蛍光X線分析(EDX)により同定した。そしてその像を画像分析することにより、それぞれの組成の含有量を同定した。   The composition ratio of the sintered body is identified by cutting out the sintered body and using a scanning electron microscope (cross-section polisher (CP processing) with a cross-section polisher (CP processing). This was observed by FE-SEM). In the backscattered electron image obtained by SEM observation, shading occurs depending on the atomic number of each composition. The composition of each color portion was identified by energy dispersive X-ray fluorescence analysis (EDX). And the content of each composition was identified by carrying out image analysis of the image.

(性能評価1)
得られた焼結体をISO型番SNGA120412形状の切削用チップに加工し、以下の条件で切削試験を行い、工具寿命までの加工時間評価を行った。工具寿命は、欠損あるいは摩耗(逃げ面摩耗量0.2mmを超えた時点)として判定を行った。
(Performance evaluation 1)
The obtained sintered body was processed into a cutting tip having a shape of ISO model SNGA1204112, a cutting test was performed under the following conditions, and a processing time until the tool life was evaluated. The tool life was determined as missing or worn (when the flank wear amount exceeded 0.2 mm).

被削材:インコネル718(登録商標) 外径旋削
切削速度:320m/min
切込み量:0.2mm
送り量:0.15mm/rev
クーラント:あり
結果を表1に示す。
Work Material: Inconel 718 (Registered Trademark) Outer Diameter Turning Speed: 320 m / min
Cutting depth: 0.2mm
Feed amount: 0.15mm / rev
Coolant: Yes The results are shown in Table 1.

Figure 2011140414
Figure 2011140414

(評価結果1)
実施例1〜3は、立方晶型窒化硼素(平均粒径2μm)を45〜60体積%および、立方晶型窒化珪素または立方晶型サイアロンを55〜40体積%含む焼結体であった。実施例1〜3は加工時に欠損がなく、立方晶型窒化珪素および立方晶型サイアロンを含まない比較例2〜4に比べて、工具寿命の向上効果が顕著であった。
(Evaluation result 1)
Examples 1 to 3 were sintered bodies containing 45 to 60% by volume of cubic boron nitride (average particle size 2 μm) and 55 to 40% by volume of cubic silicon nitride or cubic sialon. In Examples 1 to 3, there was no defect during processing, and the effect of improving the tool life was remarkable as compared with Comparative Examples 2 to 4 which did not contain cubic silicon nitride and cubic sialon.

実施例4〜6は、立方晶型窒化硼素(平均粒径2μm)を60体積%、立方晶型窒化珪素または立方晶型サイアロンを10〜20体積%、ならびにチタン(Ti)系化合物およびアルミニウム(Al)系化合物(サイアロンを除く)を合計20〜30体積%含む焼結体であった。実施例4〜6は、加工時に欠損がなく、立方晶型窒化珪素および立方晶型サイアロンを含まない比較例2〜4に比べて、工具寿命の向上効果が顕著であった。   In Examples 4 to 6, cubic boron nitride (average particle size 2 μm) was 60% by volume, cubic silicon nitride or cubic sialon was 10 to 20% by volume, and a titanium (Ti) compound and aluminum ( It was a sintered body containing a total of 20 to 30% by volume of Al) -based compounds (excluding sialon). In Examples 4 to 6, there was no defect at the time of processing, and the effect of improving the tool life was remarkable as compared with Comparative Examples 2 to 4 which did not contain cubic silicon nitride and cubic sialon.

実施例7〜8は、立方晶型窒化硼素(平均粒径0.3または7μm)を60体積%、立方晶型窒化珪素または立方晶型サイアロンを20体積%、ならびにTi系化合物およびAl系化合物(サイアロンを除く)を合計20体積%含む焼結体であった。実施例7〜8は、加工時に欠損がなく、立方晶型窒化珪素および立方晶型サイアロンを含まない比較例2〜4に比べて、工具寿命の向上効果が顕著であった。   Examples 7 to 8 are 60% by volume of cubic boron nitride (average particle size 0.3 or 7 μm), 20% by volume of cubic silicon nitride or cubic sialon, and Ti-based compounds and Al-based compounds. It was a sintered body containing a total of 20% by volume (excluding sialon). In Examples 7 to 8, there was no defect at the time of processing, and the effect of improving the tool life was remarkable as compared with Comparative Examples 2 to 4 not containing cubic silicon nitride and cubic sialon.

実施例9は、立方晶型窒化硼素(平均粒径2μm)を60体積%、立方晶型サイアロンを1体積%、ならびにTi系化合物およびAl系化合物(サイアロンを除く)を合計39体積%含む焼結体であった。実施例9は、工具寿命向上効果が立方晶型窒化珪素および立方晶型サイアロンを含まない比較例2〜4に比べて良好であったが、実施例1〜8に比べて小さかった。これは、立方晶型サイアロンの含有量が少なく、被削材と工具材質の反応性抑制による摩耗進行の抑制効果が現れにくいためと考えられる。   Example 9 is a firing containing 60% by volume of cubic boron nitride (average particle size 2 μm), 1% by volume of cubic sialon, and a total of 39% by volume of Ti compound and Al compound (excluding sialon). It was a ligation. In Example 9, the tool life improvement effect was better than Comparative Examples 2 to 4 that did not contain cubic silicon nitride and cubic sialon, but was smaller than Examples 1 to 8. This is presumably because the content of the cubic sialon is small and the effect of suppressing the progress of wear due to the suppression of the reactivity between the work material and the tool material hardly appears.

比較例1は、立方晶型窒化硼素(平均粒径2μm)を30体積%および、立方晶型サイアロンを70体積%含む焼結体であった。比較例1は、加工初期で欠損した。これは、立方晶型窒化硼素粒子の配合量が低すぎることで焼結体強度が低下し、本条件の加工に耐えられなかったためと考えられる。   Comparative Example 1 was a sintered body containing 30% by volume of cubic boron nitride (average particle size 2 μm) and 70% by volume of cubic sialon. In Comparative Example 1, the chip was lost at the initial stage of processing. This is presumably because the strength of the sintered body was lowered due to the blending amount of the cubic boron nitride particles being too low to withstand the processing under these conditions.

比較例2〜3は、立方晶型窒化硼素(平均粒径2μm)を60体積%、β型窒化珪素またはβ型サイアロンを40体積%含む焼結体であった。比較例2〜3は、工具寿命向上効果が実施例1〜9に比べて小さかった。これはβ型窒化珪素またはβ型サイアロンを含有すると、焼結体の硬度が低下して耐摩耗性が低下したためと考えられる。   Comparative Examples 2 to 3 were sintered bodies containing 60% by volume of cubic boron nitride (average particle diameter 2 μm) and 40% by volume of β-type silicon nitride or β-sialon. In Comparative Examples 2 to 3, the tool life improvement effect was smaller than that of Examples 1 to 9. This is considered to be because when β-type silicon nitride or β-sialon was contained, the hardness of the sintered body was lowered and the wear resistance was lowered.

比較例4は、立方晶型窒化硼素(平均粒径2μm)を60体積%、ならびにTi系化合物およびAl系化合物(サイアロンを除く)を合計40体積%含む焼結体であった。比較例4は、工具寿命向上効果が実施例1〜9に比べて小さかった。   Comparative Example 4 was a sintered body containing 60% by volume of cubic boron nitride (average particle size 2 μm) and a total of 40% by volume of Ti-based compounds and Al-based compounds (excluding sialon). The comparative example 4 had a small tool life improvement effect compared with Examples 1-9.

(性能評価2)
上記の実施例2〜4,6〜8および比較例2〜4の焼結体を用いて、上記の性能評価1で用いた切削用チップを作製し、以下の条件で切削試験を行い、工具寿命までの加工時間評価を行った。工具寿命は、欠損あるいは摩耗(逃げ面摩耗量0.2mmを超えた時点)として判定を行った。
(Performance evaluation 2)
Using the sintered bodies of Examples 2 to 4, 6 to 8 and Comparative Examples 2 to 4, the cutting tips used in the above performance evaluation 1 were prepared, and a cutting test was performed under the following conditions. The processing time until the end of life was evaluated. The tool life was determined as missing or worn (when the flank wear amount exceeded 0.2 mm).

被削材:インコネル718(登録商標) 外径旋削
切削速度:350m/min
切込み量:0.8mm
送り量:0.2mm/rev
クーラント:あり
結果を表2に示す。
Work material: Inconel 718 (registered trademark) Outside diameter turning Cutting speed: 350 m / min
Cutting depth: 0.8mm
Feed amount: 0.2mm / rev
Coolant: Yes The results are shown in Table 2.

Figure 2011140414
Figure 2011140414

(評価結果2)
実施例2〜3は、立方晶型窒化硼素(平均粒径2μm)を60体積%および、立方晶型窒化珪素または立方晶型サイアロンを40体積%含む焼結体であった。実施例2〜3は、長寿命で加工できることが分かる。これは、立方晶型窒化珪素または立方晶型サイアロンを含有することにより焼結体強度が向上したためと考えられる。
(Evaluation result 2)
Examples 2-3 were sintered bodies containing 60% by volume of cubic boron nitride (average particle size 2 μm) and 40% by volume of cubic silicon nitride or cubic sialon. It turns out that Examples 2-3 can be processed with a long life. This is presumably because the strength of the sintered body was improved by containing cubic silicon nitride or cubic sialon.

実施例4および6は、立方晶型窒化硼素(平均粒径2μm)を60体積%、立方晶型サイアロンを10〜20体積%、ならびにTi系化合物およびAl系化合物(サイアロンを除く)を合計30〜20体積%含む焼結体であった。実施例4および6は、耐欠損性が良好で、工具寿命が優れていることが分かる。また、立方晶型サイアロンの含有量が多い実施例6ほうが、焼結体と被削材との反応性が低下し逃げ面摩耗量が小さくなっている。   In Examples 4 and 6, cubic volume boron nitride (average particle size 2 μm) is 60% by volume, cubic type sialon is 10 to 20% by volume, and Ti-based compound and Al-based compound (excluding sialon) are 30 in total. It was a sintered body containing ˜20% by volume. It can be seen that Examples 4 and 6 have good fracture resistance and excellent tool life. Further, in Example 6 having a higher content of cubic sialon, the reactivity between the sintered body and the work material is lowered and the flank wear amount is reduced.

実施例7、8は、立方晶型窒化硼素(平均粒径0.3、7μm)を60体積%、立方晶型サイアロンを20体積%、ならびにTi系化合物およびAl系化合物(サイアロンを除く)を合計20体積%含む焼結体であった。実施例7、8は、欠損が生じた。これは、立方晶型窒化硼素の平均粒径が小さすぎると切削時に焼結体内に生じた微小な亀裂が伝播して欠損に至り、立方晶型窒化硼素の平均粒径が大きすぎると焼結体強度が低下して欠損に至るためと考えられる。   Examples 7 and 8 contain 60% by volume of cubic boron nitride (average particle size 0.3, 7 μm), 20% by volume of cubic sialon, and Ti-based compound and Al-based compound (excluding sialon). The sintered body contained 20% by volume in total. In Examples 7 and 8, defects occurred. This is because if the average grain size of cubic boron nitride is too small, minute cracks generated in the sintered body during the cutting process propagate and lead to defects, and if the average grain size of cubic boron nitride is too large, sintering occurs. This is thought to be due to a decrease in body strength and loss.

比較例2〜3は、立方晶型窒化硼素(平均粒径2μm)を60体積%およびβ型窒化珪素を40体積%、またはβ型サイアロンを40体積%含む焼結体であった。比較例2〜3は加工初期で欠損した。   Comparative Examples 2 to 3 were sintered bodies containing 60% by volume of cubic boron nitride (average particle size 2 μm) and 40% by volume of β-type silicon nitride, or 40% by volume of β-type sialon. Comparative Examples 2-3 were deficient at the initial stage of processing.

比較例4は、立方晶型窒化硼素(平均粒径2μm)を60体積%、ならびにTi系化合物およびAl系化合物(サイアロンを除く)を合計40体積%含む焼結体であった。比較例4は、実施例2〜4および6に比べて、耐摩耗性能が悪かった。   Comparative Example 4 was a sintered body containing 60% by volume of cubic boron nitride (average particle size 2 μm) and a total of 40% by volume of Ti-based compounds and Al-based compounds (excluding sialon). Comparative Example 4 had poor wear resistance compared to Examples 2-4 and 6.

<実施例10〜13、比較例5〜6>
実施例1と同様の方法で、表3に示す焼結体組成(体積%)となるように原料粉末を混合し、実施例10〜13、比較例5〜6の焼結体を得た。なお、実施例1で用いた窒化チタン粒子とアルミニウム粒子のかわりに、コバルト(Co)粒子、アルミニウム(Al)粒子および炭化タングステン(WC)粒子の混合粒子(Co:Al:WCの質量比5:4:1)を用いた。
<Examples 10-13, Comparative Examples 5-6>
In the same manner as in Example 1, raw material powders were mixed so that the sintered body composition (volume%) shown in Table 3 was obtained, and sintered bodies of Examples 10 to 13 and Comparative Examples 5 to 6 were obtained. Instead of the titanium nitride particles and aluminum particles used in Example 1, cobalt (Co) particles, aluminum (Al) particles, and tungsten carbide (WC) particle mixed particles (Co: Al: WC mass ratio 5: 4: 1) was used.

(性能評価3)
得られた焼結体をISO型番CNGA120412形状の切削用チップに加工し、以下の条件で切削試験を行い、工具寿命までの加工時間評価を行った。工具寿命は、欠損あるいは摩耗(逃げ面摩耗量0.2mmを超えた時点)として判定を行った。
(Performance evaluation 3)
The obtained sintered body was processed into a cutting tip having an ISO model number CNGA12041 shape, a cutting test was performed under the following conditions, and a processing time until the tool life was evaluated. The tool life was determined as missing or worn (when the flank wear amount exceeded 0.2 mm).

被削材:マルエージング鋼 外径旋削
切削速度:180m/min
切込み量:0.2mm
送り量:0.15mm/rev
クーラント:あり
結果を表3に示す。
Work material: Maraging steel Outer diameter turning Cutting speed: 180m / min
Cutting depth: 0.2mm
Feed amount: 0.15mm / rev
Coolant: Yes Table 3 shows the results.

Figure 2011140414
Figure 2011140414

(評価結果3)
実施例10は、立方晶型窒化硼素(平均粒径2μm)を90体積%および立方晶型サイアロンを10体積%含む焼結体であった。実施例10は、欠損がなく、長寿命で加工できることが分かる。
(Evaluation result 3)
Example 10 was a sintered body containing 90% by volume of cubic boron nitride (average particle size 2 μm) and 10% by volume of cubic sialon. It can be seen that Example 10 has no defects and can be processed with a long life.

実施例11〜12は、立方晶型窒化硼素(平均粒径2μm)を90体積%、および立方晶型窒化珪素を3体積%または立方晶型サイアロンを3体積%、ならびにコバルト(Co)系化合物、アルミニウム(Al)系化合物(サイアロンを除く)およびタングステン(W)系化合物を合計7体積%含む焼結体であった。実施例11〜12は、欠損がなく、長寿命で加工できることが分かる。   Examples 11-12 are 90% by volume of cubic boron nitride (average particle size 2 μm), 3% by volume of cubic silicon nitride or 3% by volume of cubic sialon, and a cobalt (Co) -based compound. And a sintered body containing a total of 7% by volume of an aluminum (Al) -based compound (excluding sialon) and a tungsten (W) -based compound. It turns out that Examples 11-12 have no defect and can be processed with a long life.

実施例13は、立方晶型窒化硼素(平均粒径2μm)を90体積%、および立方晶型サイアロンを1体積%、ならびにコバルト(Co)系化合物、アルミニウム(Al)系化合物(サイアロンを除く)およびタングステン(W)系化合物を合計9体積%含む焼結体であった。比較例13は、立方晶型窒化珪素または立方晶型サイアロンを含まない比較例6に比べて耐摩耗性が向上したが、実施例9〜11に比べると、耐摩耗性能が低かった。これは、立方晶型サイアロンの配合量が少なく、被削材と工具材質の反応性抑制による摩耗進行の抑制効果が現れにくいためと考えられる。   In Example 13, 90% by volume of cubic boron nitride (average particle size 2 μm), 1% by volume of cubic sialon, and cobalt (Co) -based compound and aluminum (Al) -based compound (excluding sialon) And a sintered body containing a total of 9% by volume of a tungsten (W) compound. Although the comparative example 13 improved abrasion resistance compared with the comparative example 6 which does not contain cubic silicon nitride or cubic sialon, compared with Examples 9-11, abrasion resistance performance was low. This is presumably because the amount of cubic sialon is small and the effect of suppressing the progress of wear due to the suppression of the reactivity between the work material and the tool material is less likely to appear.

比較例5は、立方晶型窒化硼素(平均粒径2μm)を96体積%、および立方晶型サイアロンを4体積%含む焼結体であった。比較例5は、加工初期で欠損した。これは、立方晶型窒化硼素の含有量が多すぎることで、焼結時に立方晶型窒化硼素粒子同士の結合が弱くなり、強度が低下したためと考えられる。   Comparative Example 5 was a sintered body containing 96% by volume of cubic boron nitride (average particle size 2 μm) and 4% by volume of cubic sialon. In Comparative Example 5, the chip was lost at the initial stage of processing. This is presumably because the content of the cubic boron nitride is too high, the bonding between the cubic boron nitride particles becomes weak during sintering, and the strength decreases.

比較例6は、立方晶型窒化硼素粒子(平均粒径2μm)を90体積%、ならびにコバルト(Co)系化合物、アルミニウム(Al)系化合物(サイアロンを除く)およびタングステン(W)系化合物を合計10体積%含む焼結体であった。比較例6は、実施例10〜13に比べて、耐摩耗性能が低かった。これは、立方晶型サイアロン粒子が配合されていないため、被削材と工具材質の反応性抑制による摩耗進行の抑制効果が得られにくいためと考えられる。   Comparative Example 6 is a total of 90% by volume of cubic boron nitride particles (average particle size 2 μm), and cobalt (Co) -based compounds, aluminum (Al) -based compounds (excluding sialon), and tungsten (W) -based compounds. It was a sintered body containing 10% by volume. Comparative Example 6 had lower wear resistance performance than Examples 10-13. This is probably because cubic sialon particles are not blended, so that it is difficult to obtain the effect of suppressing the progress of wear by suppressing the reactivity between the work material and the tool material.

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

Claims (5)

立方晶型窒化硼素と、立方晶型サイアロンおよび立方晶型窒化珪素の少なくともいずれかとを含む焼結体であって、
前記立方晶型窒化硼素の含有量が35体積%以上93体積%以下である、焼結体。
A sintered body containing cubic boron nitride and at least one of cubic sialon and cubic silicon nitride,
A sintered body, wherein the content of the cubic boron nitride is 35 volume% or more and 93 volume% or less.
さらに第1化合物を含む、請求項1に記載の焼結体であって、
前記第1化合物は、第4族元素、第5族元素、第6族元素およびアルミニウムよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素と、窒素、硼素および炭素よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とからなる1種以上の化合物である、請求項1に記載の焼結体。
The sintered body according to claim 1, further comprising a first compound,
The first compound includes at least one element selected from the group consisting of Group 4 elements, Group 5 elements, Group 6 elements and aluminum, and at least one type selected from the group consisting of nitrogen, boron and carbon. The sintered body according to claim 1, wherein the sintered body is one or more compounds composed of an element.
さらに第2化合物を含む、請求項1に記載の焼結体であって、
前記第2化合物は、コバルト化合物、アルミニウム化合物およびタングステン化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物である、請求項1または2に記載の焼結体。
The sintered body according to claim 1, further comprising a second compound,
3. The sintered body according to claim 1, wherein the second compound is at least one compound selected from the group consisting of a cobalt compound, an aluminum compound, and a tungsten compound.
前記立方晶型窒化硼素は平均粒径が0.5μm以上5μm以下の粒子である、請求項1〜3のいずれかに記載の焼結体。   The sintered body according to any one of claims 1 to 3, wherein the cubic boron nitride is particles having an average particle diameter of 0.5 µm or more and 5 µm or less. 請求項1〜4のいずれかに記載の焼結体よりなる切削工具。   The cutting tool which consists of a sintered compact in any one of Claims 1-4.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9187376B2 (en) 2012-12-21 2015-11-17 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Sintered compact, cutting tool formed using sintered compact, and method for manufacturing sintered compact
WO2016063769A1 (en) * 2014-10-23 2016-04-28 住友電気工業株式会社 Sintered compact
JP2016084245A (en) * 2014-10-23 2016-05-19 住友電気工業株式会社 Sintered body

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05301776A (en) * 1992-04-28 1993-11-16 Kyocera Corp Cubic boron nitride-based sintered compact
JPH07316840A (en) * 1994-05-27 1995-12-05 Hitachi Tool Eng Ltd Cubic boron nitride polycrystalline combined member having high wear resistance
JP2004323277A (en) * 2003-04-23 2004-11-18 Nof Corp Cubic spinel type silicon nitride of high pressure phase type and manufacturing method therefor
JP2011116597A (en) * 2009-12-04 2011-06-16 Sumitomo Electric Ind Ltd Sintered compact and rotating tool

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05301776A (en) * 1992-04-28 1993-11-16 Kyocera Corp Cubic boron nitride-based sintered compact
JPH07316840A (en) * 1994-05-27 1995-12-05 Hitachi Tool Eng Ltd Cubic boron nitride polycrystalline combined member having high wear resistance
JP2004323277A (en) * 2003-04-23 2004-11-18 Nof Corp Cubic spinel type silicon nitride of high pressure phase type and manufacturing method therefor
JP2011116597A (en) * 2009-12-04 2011-06-16 Sumitomo Electric Ind Ltd Sintered compact and rotating tool

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6013027659; KOCER Cenk: 'The strength and hardness of cubic spinel SiAlON (c-Si6-z Al z O z N8-z , z =1)' Scr Mater Vol.55 No.4, 200608, P.391-394 *
JPN6013027662; セラミック工学ハンドブック 第1版, P.2015〜2016 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9187376B2 (en) 2012-12-21 2015-11-17 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Sintered compact, cutting tool formed using sintered compact, and method for manufacturing sintered compact
WO2016063769A1 (en) * 2014-10-23 2016-04-28 住友電気工業株式会社 Sintered compact
JP2016084246A (en) * 2014-10-23 2016-05-19 住友電気工業株式会社 Sintered body
JP2016084245A (en) * 2014-10-23 2016-05-19 住友電気工業株式会社 Sintered body
CN107074665A (en) * 2014-10-23 2017-08-18 住友电气工业株式会社 Sintered body
CN107074665B (en) * 2014-10-23 2020-07-31 住友电气工业株式会社 Sintered body

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