JP2022069859A - 立方晶窒化硼素焼結体、及び、立方晶窒化硼素焼結体を有する工具 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)立方晶窒化硼素と結合相とを含む立方晶窒化硼素焼結体であって、
前記立方晶窒化硼素の含有量が、80.0体積%以上99.0体積%以下であり、前記結合相の含有量が、1.0体積%以上20.0体積%以下であり、
前記結合相が、W2Co21B6を含み、
前記結合相が、Ru及び/又はRhを含み、
前記結合相に含まれるW2Co21B6の(420)面のX線回折ピーク強度をI1、前記立方晶窒化硼素の(111)面のX線回折ピーク強度をI2としたときに、以下の式(1)を満たす、立方晶窒化硼素焼結体。
0.1≦ I1/I2 ≦1.0 …(1)
本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、立方晶窒化硼素と結合相とを含む。立方晶窒化硼素(cBN)の含有量は、80.0体積%以上99.0体積%以下であり、好ましくは、85.0体積%以上95.0体積%以下である。結合相の含有量は、1.0体積%以上20.0体積%以下であり、好ましくは、5.0体積%以上15.0体積%以下である。
0.1≦ I1/I2 ≦1.0 …(1)
[原料粉末の調製]
cBN粉末(平均粒径3.0μm)、Al粉末(平均粒径2.5μm)、Co粉末(平均粒径1.0μm)、WC粉末(平均粒径1.0μm)、TiN粉末(平均粒径1.0μm)、Cr2N粉末(平均粒径1.5μm)、Ru粉末(平均粒径1.0μm)、及びRh粉末(平均粒径1.0μm)を、超硬合金製ボールとヘキサン溶媒とパラフィンとともにボールミル用のシリンダーに入れて混合した。各粉末の混合比率は、以下の表1の通りである。原料粉末に含まれるRu、Rh、及びCoの配合比率(Ru+Rh)/Coは、以下の表2の通りである。なお、原料粉末の平均粒径は、米国材料試験協会(ASTM)規格B330に記載のフィッシャー法(Fisher Sub-Sieve Sizer(FSSS))により測定されたものである。
つぎに、ボールミルで混合した原料粉末を、Zr製の高融点金属カプセル内に充填し、粉末の表面に吸着している水分及び酸素を除去するため、カプセルを開放したまま真空熱処理を行った。その後、カプセルを密封し、カプセルに充填されている原料粉末を、温度:1300~1500℃、圧力:4.0~6.0GPaで、30分保持して焼結させることで立方晶窒化硼素焼結体を製造した。原料粉末の焼結条件を、以下の表3に示す。
立方晶窒化硼素焼結体に含まれるcBN及び結合相の割合(体積%)を、上述のSEM画像を用いた方法によって測定した。具体的には、cBN焼結体の断面組織の反射電子像をSEMによって1,000~10,000倍程度で撮影し、撮影した写真の画像解析により得られる面積比から、cBN及び結合相の含有率(体積%)を求めた。また、結合相の組成を、XRDによって測定した。さらに、結合相にRu及び/又はRhが含まれるかどうかを、EDS分析によって確認した。これらの測定・分析結果を、以下の表4に示す。
結合相に含まれるW2Co21B6の(420)面のX線回折ピーク強度I1を測定した。また、立方晶窒化硼素の(111)面のX線回折ピーク強度I2を測定した。これらの測定結果より、ピーク強度比I1/I2を計算した。さらに、結合相に含まれるW2Co21B6の(420)面のX線回折測定におけるピーク位置(2θ)を求めた。これらの測定結果を、以下の表5に示す。表5において、「-」はピークが存在しなかったことを示しており、この場合には、ピーク強度を0として扱っている。
出力:50kV、250mA、
入射側ソーラースリット:5°、
発散縦スリット:1/2°、
発散縦制限スリット:10mm、
散乱スリット:2/3°、
受光側ソーラースリット:5°、
受光スリット:0.15mm、
BENTモノクロメータ、
受光モノクロスリット:0.8mm、
サンプリング幅:0.02°、
スキャンスピード:2°/分、
2θ測定範囲:30~50°
上記で得られた立方晶窒化硼素焼結体を、放電加工機により、工具形状に合わせて切り出した。切り出した焼結体を、超硬合金からなる基体にろう付けによって接合した。これにより、基体及び切刃チップからなる工具を作製した。工具は、ISO規格CNGA120408で定められた形状とした。
作製した工具を用いて、以下の条件で切削試験を行い、工具の耐欠損性および耐摩耗性を評価した。試験結果を以下の表6に示す。
(試験条件)
被削材:SMF4040焼結金属、
被削材形状:丸棒、
加工方法:外径旋削、
切削速度:200m/min、
送り:0.10mm/rev、
切り込み深さ:0.10mm、
クーラント:使用、
性能判定基準:工具が欠損または逃げ面摩耗幅が0.15mmに至ったときを工具寿命とし、工具寿命までの加工時間を測定した。
12 基体
14 切刃チップ
Claims (4)
- 立方晶窒化硼素と結合相とを含む立方晶窒化硼素焼結体であって、
前記立方晶窒化硼素の含有量が、80.0体積%以上99.0体積%以下であり、前記結合相の含有量が、1.0体積%以上20.0体積%以下であり、
前記結合相が、W2Co21B6を含み、
前記結合相が、Ru及び/又はRhを含み、
前記結合相に含まれるW2Co21B6の(420)面のX線回折ピーク強度をI1、前記立方晶窒化硼素の(111)面のX線回折ピーク強度をI2としたときに、以下の式(1)を満たす、立方晶窒化硼素焼結体。
0.1≦ I1/I2 ≦1.0 …(1) - 前記結合相に含まれるW2Co21B6の(420)面のX線回折測定におけるピーク位置(2θ)が、36.0°以上38.1°未満である、請求項1に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
- 前記結合相が、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、CoおよびAlからなる群から選択される少なくとも1種の金属を含むか、または、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、CoおよびAlからなる群から選択される少なくとも1種の金属と、C、N、OおよびBからなる群から選択される少なくとも1種の元素との化合物を含む、請求項1又は請求項2に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
- 請求項1から請求項3のうちいずれか1項に記載の立方晶窒化硼素焼結体を含む工具。
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