JP2022085252A - Cutting tool - Google Patents

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雅人 伊藤
Masahito Ito
義博 黒木
Yoshihiro Kuroki
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Niterra Co Ltd
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Abstract

To provide a cutting tool that is improved in abrasion resistance and defect resistance.SOLUTION: A cutting tool 10 is constituted of a ceramic sintered body 1 including tungsten carbide, alumina and zirconia. The ceramic sintered body 1 contains complex carbide of tungsten and cobalt. The complex carbide has a crystal structure which can form a hexagonal crystal. An X-ray diffraction pattern that can be obtained by measuring the ceramic sintered body 1 by X-ray diffraction shows a diffraction pattern in a case where the crystal structure of the complex carbide in the ceramic sintered body 1 forms only the hexagonal crystal.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、切削工具に関する。 The present disclosure relates to cutting tools.

アルミナ-炭化タングステン-ジルコニア系セラミック組成物が知られている(特許文献1参照)。アルミナ-炭化タングステン-ジルコニア系セラミック組成物は、アルミナ結晶粒子と炭化タングステン結晶粒子とが隣接する第1の結晶粒界と、2つのアルミナ結晶粒子が隣接する第2の結晶粒界にジルコニウムが分布し、各結晶粒界における結晶粒子間の結合力を向上させている。そのため、アルミナ-炭化タングステン-ジルコニア系セラミック組成物は優れた機械特性を有し、高い耐衝撃性および耐熱性などが要求される耐熱合金用の切削工具にも利用可能である。 Alumina-tungsten carbide-zirconia-based ceramic compositions are known (see Patent Document 1). In the alumina-tungsten carbide-zirconia-based ceramic composition, zirconium is distributed at the first crystal grain boundary where the alumina crystal particles and the tungsten carbide crystal particles are adjacent to each other and the second crystal grain boundary where the two alumina crystal particles are adjacent to each other. However, the bonding force between the crystal particles at each crystal grain boundary is improved. Therefore, the alumina-tungsten carbide-zirconia-based ceramic composition has excellent mechanical properties, and can be used as a cutting tool for heat-resistant alloys that require high impact resistance and heat resistance.

国際公開第2015/019391号公報International Publication No. 2015/01/391

近年、切削工具は、切削加工のさらなる高能率化に耐えられることが要求されている。しかし、従来技術による切削工具は、例えば、切削速度を上昇し、高負荷状態になる焼入れ鋼加工に応用するには、耐チッピング性や耐欠損性の点で改善の余地がある。
本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、耐チッピング性及び耐欠損性が改善された切削工具を提供することを目的とする。本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
In recent years, cutting tools are required to withstand further improvement in the efficiency of cutting. However, the cutting tool according to the prior art has room for improvement in terms of chipping resistance and fracture resistance, for example, in order to apply it to hardened steel machining in which the cutting speed is increased and a high load state is obtained.
The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object of the present disclosure is to provide a cutting tool having improved chipping resistance and fracture resistance. The present disclosure can be realized in the following forms.

〔1〕炭化タングステン、アルミナ、及びジルコニアを含むセラミックス焼結体から構成される切削工具であって、
前記セラミックス焼結体は、タングステンとコバルトとの複合炭化物を含有し、
前記複合炭化物は結晶構造が六方晶を成し得るものであり、
前記セラミックス焼結体をX線回折で測定して得られるX線回折パターンは、
前記セラミックス焼結体中の前記複合炭化物の結晶構造が六方晶のみである場合の回折パターンを示す切削工具。
[1] A cutting tool composed of a ceramic sintered body containing tungsten carbide, alumina, and zirconia.
The ceramic sintered body contains a composite carbide of tungsten and cobalt, and contains
The composite carbide has a hexagonal crystal structure and can form a hexagonal crystal.
The X-ray diffraction pattern obtained by measuring the ceramic sintered body by X-ray diffraction is
A cutting tool showing a diffraction pattern when the crystal structure of the composite carbide in the ceramic sintered body is only hexagonal.

〔2〕2つの炭化タングステン結晶粒子が隣接する界面である結晶粒界に、前記複合炭化物が存在する〔1〕に記載の切削工具。 [2] The cutting tool according to [1], wherein the composite carbide is present at a grain boundary where two tungsten carbide crystal particles are adjacent to each other.

〔3〕前記セラミックス焼結体をX線回折で測定し、炭化タングステンの(002)面のX線回折強度を100とした場合に、タングステンとコバルトとの複合炭化物のX線回折強度が9.0以上24.5以下である〔1〕又は〔2〕に記載の切削工具。 [3] When the ceramic sintered body is measured by X-ray diffraction and the X-ray diffraction intensity of the (002) plane of tungsten carbide is 100, the X-ray diffraction intensity of the composite carbide of tungsten and cobalt is 9. The cutting tool according to [1] or [2], which is 0 or more and 24.5 or less.

〔4〕超硬合金で構成された台座と、前記台座にロウ材を介して接合された〔1〕から〔3〕のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体とからなり、表面に被覆層が形成された切削工具。 [4] The pedestal made of cemented carbide and the ceramic sintered body according to any one of [1] to [3] bonded to the pedestal via a brazing material, and coated on the surface. A cutting tool with layers formed.

セラミックス焼結体をX線回折で測定して得られるX線回折パターンがセラミックス焼結体中の複合炭化物の結晶構造が六方晶のみである場合の回折パターンを示すことにより、切削工具の耐チッピング性及び耐欠損性が向上する。
2つの炭化タングステン結晶粒子が隣接する界面である結晶粒界に、複合炭化物が存在する場合には、切削工具の耐チッピング性及び耐欠損性がより向上する。
セラミックス焼結体をX線回折で測定し、炭化タングステンの(002)面のX線回折強度を100とした場合に、タングステンとコバルトとの複合炭化物のX線回折強度が9.0以上24.5以下である場合には、切削工具の耐チッピング性及び耐欠損性がより向上する。
表面に被覆層が形成されている場合には、切削工具の耐摩耗性が向上する。
The X-ray diffraction pattern obtained by measuring the ceramic sintered body by X-ray diffraction shows the diffraction pattern when the crystal structure of the composite carbide in the ceramic sintered body is only hexagonal crystals, thereby showing the chipping resistance of the cutting tool. Improves resistance and fracture resistance.
When the composite carbide is present at the grain boundary where the two tungsten carbide crystal particles are adjacent to each other, the chipping resistance and the chipping resistance of the cutting tool are further improved.
When the ceramic sintered body is measured by X-ray diffraction and the X-ray diffraction intensity of the (002) plane of tungsten carbide is 100, the X-ray diffraction intensity of the composite carbide of tungsten and cobalt is 9.0 or more 24. When it is 5 or less, the chipping resistance and the chipping resistance of the cutting tool are further improved.
When a coating layer is formed on the surface, the wear resistance of the cutting tool is improved.

切削工具の一例の斜視図である。It is a perspective view of an example of a cutting tool. 一実施例のX線回折パターンである。It is an X-ray diffraction pattern of one Example.

以下、更に詳しく説明する。なお、本明細書において、数値範囲について「~」を用いた記載では、特に断りがない限り、下限値及び上限値を含むものとする。例えば、「10~20」という記載では、下限値である「10」、上限値である「20」のいずれも含むものとする。すなわち、「10~20」は、「10以上20以下」と同じ意味である。 Hereinafter, it will be described in more detail. In the present specification, the description using "-" for the numerical range includes the lower limit value and the upper limit value unless otherwise specified. For example, in the description of "10 to 20", both the lower limit value "10" and the upper limit value "20" are included. That is, "10 to 20" has the same meaning as "10 or more and 20 or less".

1.切削工具
切削工具は、炭化タングステン(WC)、アルミナ(Al)、及びジルコニア(ZrO)を含むセラミックス焼結体から構成される。セラミックス焼結体は、タングステン(W)とコバルト(Co)との複合炭化物((W,Co)C)を含有している。上記の複合炭化物は結晶構造が六方晶を成し得るものである。セラミックス焼結体をX線回折で測定して得られるX線回折パターンは、セラミックス焼結体中の上記の複合炭化物の結晶構造が六方晶のみである場合の回折パターンを示す。
以下、「タングステンとコバルトとの複合炭化物」を、単に「複合炭化物」とも称する。
1. 1. Cutting tool The cutting tool is composed of a ceramic sintered body containing tungsten carbide (WC), alumina (Al 2 O 3 ), and zirconia (ZrO 2 ). The ceramic sintered body contains a composite carbide ((W, Co) C) of tungsten (W) and cobalt (Co). The above-mentioned composite carbide can form a hexagonal crystal structure. The X-ray diffraction pattern obtained by measuring the ceramic sintered body by X-ray diffraction shows the diffraction pattern when the crystal structure of the above-mentioned composite carbide in the ceramic sintered body is only hexagonal crystals.
Hereinafter, the "composite carbide of tungsten and cobalt" is also simply referred to as "composite carbide".

(1)セラミックス焼結体
セラミックス焼結体は、タングステンとコバルトとの複合炭化物を含有している。複合炭化物は結晶構造が六方晶を成し得るものである。そのような複合炭化物として、組成式WCo、W10Co、及びW10Co3.4で表される複合炭化物が例示される。なお、複合炭化物は、六方晶以外の結晶構造を成し得るものであってもよく、六方晶以外の結晶構造を成し得ないものであってもよい。
(1) Ceramic sintered body The ceramic sintered body contains a composite carbide of tungsten and cobalt. The composite carbide can have a hexagonal crystal structure. Examples of such composite carbides include composite carbides represented by the composition formulas W 9 Co 3 C 4 , W 10 Co 3 C 4 , and W 10 Co 3 C 3.4 . The composite carbide may be one that can form a crystal structure other than hexagonal, or may be one that cannot form a crystal structure other than hexagonal.

セラミックス焼結体をX線回折で測定して得られるX線回折パターンは、セラミックス焼結体中の複合炭化物の結晶構造が六方晶のみである場合の回折パターンを示す。
六方晶の複合炭化物は強靭で硬質である。このため、六方晶の複合炭化物を含有することでセラミックス焼結体の靭性が向上し、切削工具の耐チッピング性及び耐欠損性が向上する。さらに、六方晶以外の複合炭化物を含有しないセラミックス焼結体は、複合炭化物全体に占める六方晶の割合を最大化することができ、上記の効果を満足に得ることができる。
The X-ray diffraction pattern obtained by measuring the ceramic sintered body by X-ray diffraction shows the diffraction pattern when the crystal structure of the composite carbide in the ceramic sintered body is only hexagonal.
Hexagonal composite carbides are tough and hard. Therefore, by containing the hexagonal composite carbide, the toughness of the ceramic sintered body is improved, and the chipping resistance and the chipping resistance of the cutting tool are improved. Further, the ceramic sintered body containing no composite carbide other than hexagonal crystals can maximize the ratio of hexagonal crystals to the total composite carbide, and the above effect can be obtained satisfactorily.

図2は、WCoで表される複合炭化物を含有するセラミックス焼結体を、Cu-Kα線を用いた2θ/θ集中光学系のX線回折で測定して得られるX線回折パターンである。縦軸はX線回折強度を表し、横軸は回折角度2θ(°)を表している。
複合炭化物の組成式がWCoの場合には、以下の条件1及び条件2の双方を充足する場合に、セラミックス焼結体中の複合炭化物の結晶構造が六方晶のみである場合の回折パターンを示す、と判断される。
条件1:回折パターンにおける2θが41.0°~42.0°の範囲に回析ピークを有する。
条件2:回折パターンにおける2θが45.0°~46.0°の範囲に回析ピークを有しない。なお、「回析ピークを有しない」とはピーク強度が検出限界以下であることを意味する。
条件1の回析ピークを有することは、六方晶の複合炭化物と立方晶の複合炭化物の少なくとも一方が存在することを意味する。なお、六方晶の複合炭化物と立方晶の複合炭化物の双方が存在する場合は、2つのピークが重なり、いずれか一方のみの場合に比してややブロードなパターンとなる。条件2の回析ピークを有しないことは、立方晶の複合炭化物が存在しないことを意味する。
図2に示す回析パターンは、41.0°~42.0°の範囲に黒丸印を付した六方晶の複合炭化物由来の回析ピークを有している(左下図参照)。すなわち、条件1を充足している。図2に示す回析パターンは、45.0°~46.0°の範囲に立方晶の複合炭化物由来の回析ピークを有しない(右下図参照)。すなわち、条件2を充足している。条件1及び条件2を充足するこのX線回折パターンは、セラミックス焼結体中の複合炭化物の結晶構造が六方晶のみである場合の回折パターンを示している。
FIG. 2 shows X-rays obtained by measuring a ceramic sintered body containing a composite carbide represented by W 9 Co 3 C 4 by X-ray diffraction of a 2θ / θ concentrated optical system using Cu—Kα rays. It is a diffraction pattern. The vertical axis represents the X-ray diffraction intensity, and the horizontal axis represents the diffraction angle 2θ (°).
When the composition formula of the composite carbide is W 9 Co 3 C 4 , when both the following conditions 1 and 2 are satisfied, the crystal structure of the composite carbide in the ceramic sintered body is only hexagonal. It is judged that it shows the diffraction pattern of.
Condition 1: 2θ in the diffraction pattern has a diffraction peak in the range of 41.0 ° to 42.0 °.
Condition 2: 2θ in the diffraction pattern does not have a diffraction peak in the range of 45.0 ° to 46.0 °. Note that "having no diffraction peak" means that the peak intensity is below the detection limit.
Having a diffractive peak under Condition 1 means that at least one of a hexagonal composite carbide and a cubic composite carbide is present. When both the hexagonal composite carbide and the cubic composite carbide are present, the two peaks overlap, and the pattern is slightly broader than that of only one of them. The absence of the diffractive peak of Condition 2 means that there is no cubic composite carbide.
The diffraction pattern shown in FIG. 2 has a diffraction peak derived from a hexagonal composite carbide marked with a black circle in the range of 41.0 ° to 42.0 ° (see the lower left figure). That is, the condition 1 is satisfied. The diffraction pattern shown in FIG. 2 does not have a diffraction peak derived from a cubic composite carbide in the range of 45.0 ° to 46.0 ° (see the lower right figure). That is, the condition 2 is satisfied. This X-ray diffraction pattern satisfying the conditions 1 and 2 shows the diffraction pattern when the crystal structure of the composite carbide in the ceramic sintered body is only hexagonal.

複合炭化物の組成式がW10CoやW10Co3.4である場合も、セラミックス焼結体中の複合炭化物の結晶構造が六方晶のみである場合の回折パターンは、複合炭化物の組成式がWCoで表される場合とほとんど同じである。よって、条件1及び条件2の双方を充足する場合に、セラミックス焼結体中の複合炭化物の結晶構造が六方晶のみである場合の回折パターンを示す、と判断される。
なお、結晶構造が六方晶である複合炭化物が形成されるメカニズムは定かではないが、一般的に行われている所定の焼成温度まで昇温する途中の特定の温度域で、温度をおよそ一定に保持することで、六方晶の複合炭化物のみを形成できる。
Even when the composition formula of the composite carbide is W 10 Co 3 C 4 or W 10 Co 3 C 3.4 , the diffraction pattern when the crystal structure of the composite carbide in the ceramic sintered body is only hexagonal is composite. The composition formula of the carbide is almost the same as that expressed by W 9 Co 3 C 4 . Therefore, when both conditions 1 and 2 are satisfied, it is determined that the diffraction pattern is shown when the crystal structure of the composite carbide in the ceramic sintered body is only hexagonal.
Although the mechanism by which the complex carbide having a hexagonal crystal structure is formed is not clear, the temperature is kept substantially constant in a specific temperature range during the temperature rise to a predetermined firing temperature, which is generally performed. By retaining, only hexagonal composite carbides can be formed.

(2)複合炭化物の粒界存在
複合炭化物は、少なくとも2つの炭化タングステン結晶粒子が隣接する界面である結晶粒界に存在することが好ましい。複合炭化物が上記結晶粒界に存在することで、炭化タングステン結晶粒子間の結合力が向上し、切削工具の耐チッピング性及び耐欠損性がより向上する。
(2) Presence of grain boundaries of composite carbide The composite carbide is preferably present at the grain boundaries where at least two tungsten carbide crystal grains are adjacent interfaces. The presence of the composite carbide at the grain boundaries improves the bonding force between the tungsten carbide crystal particles, and further improves the chipping resistance and chipping resistance of the cutting tool.

2つの炭化タングステン結晶粒子が隣接する界面である結晶粒界に、複合炭化物が存在することは、次のようにして確認できる。セラミックス焼結体の任意の表面をSTEM(Scanning Transmission Electron Microscope)で観察し、2つの炭化タングステン結晶粒子が隣接する界面である結晶粒界をEDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)ライン分析で測定する。このような結晶粒界を任意に5か所選定し、上記の測定を行って、いずれの箇所においても複合炭化物が観察された場合に、2つの炭化タングステン結晶粒子が隣接する界面である結晶粒界に複合炭化物が存在すると判断する。
なお、2つの炭化タングステン結晶粒子が隣接する界面である結晶粒界における複合炭化物の有無は、炭化タングステンに対する複合炭化物の量を調整して、制御できる。
It can be confirmed as follows that the composite carbide exists at the grain boundary where the two tungsten carbide crystal particles are adjacent to each other. Any surface of the ceramic sintered body is observed by STEM (Scanning Transmission Electron Microscopy), and the grain boundaries, which are the interfaces where the two tungsten carbide crystal particles are adjacent to each other, are measured by EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) line analysis. .. When such crystal grain boundaries are arbitrarily selected at five locations and the above measurement is performed and composite carbides are observed at any of the locations, the crystal grains at which the two tungsten carbide crystal grains are adjacent interfaces. It is judged that the composite carbide exists in the field.
The presence or absence of the composite carbide at the grain boundary where the two tungsten carbide crystal particles are adjacent to each other can be controlled by adjusting the amount of the composite carbide with respect to the tungsten carbide.

(3)複合炭化物のX線回折強度比
セラミックス焼結体をX線回折で測定し、炭化タングステンの(002)面のX線回折強度IAを100とした場合に、タングステンとコバルトとの複合炭化物のX線回折強度IBが9.0以上24.5以下であることが好ましい。
炭化タングステンの(002)面のX線回折強度IAは、例えば、2θ=65.0°~66.0°付近におけるピーク高さが好適に用いられる。
複合炭化物のX線回折強度IBは、組成式がWCoの場合、2θ=41.0°~42.0°付近におけるピーク及び2θ=42.1°~43.0°付近におけるピークのうちのいずれか高い方のピーク高さが好適に用いられる。
(3) X-ray diffraction intensity ratio of composite carbide When the ceramic sintered body is measured by X-ray diffraction and the X-ray diffraction intensity IA of the (002) plane of tungsten carbide is 100, the composite carbide of tungsten and cobalt The X-ray diffraction intensity IB is preferably 9.0 or more and 24.5 or less.
For the X-ray diffraction intensity IA of the (002) plane of tungsten carbide, for example, a peak height in the vicinity of 2θ = 65.0 ° to 66.0 ° is preferably used.
When the composition formula is W 9 Co 3 C 4 , the X-ray diffraction intensity IB of the composite carbide has a peak in the vicinity of 2θ = 41.0 ° to 42.0 ° and a peak in the vicinity of 2θ = 42.1 ° to 43.0 °. The higher peak height of the peaks is preferably used.

すなわち、炭化タングステンの(002)面のX線回折強度IAを100とした場合のタングステンとコバルトとの複合炭化物のX線回折強度IBは、次の式(1)のピーク強度比で表される。このピーク強度比は、複合炭化物の含有率を表す指標となる。
ピーク強度比=IB/IA×100・・・式(1)

ピーク強度比は、好ましくは9.0以上であり、より好ましくは10.5以上である。このようにすると、複合炭化物の含有率が十分となる。一方で、ピーク強度比は、好ましくは24.5以下であり、より好ましくは21.0以下である。複合炭化物の含有率が大きすぎると、複合炭化物が粒子状に存在し、高温時に軟化する起点が生じやすくなるためである。ピーク強度比の値が上記の範囲内であれば、複合炭化物によって得られる効果を最大限に得ることができ、切削工具の耐チッピング性及び耐欠損性がより向上する。
That is, the X-ray diffraction intensity IB of the composite carbide of tungsten and cobalt when the X-ray diffraction intensity IA of the (002) plane of tungsten carbide is 100 is expressed by the peak intensity ratio of the following formula (1). .. This peak intensity ratio is an index showing the content of the composite carbide.
Peak intensity ratio = IB / IA × 100 ... Equation (1)

The peak intensity ratio is preferably 9.0 or more, more preferably 10.5 or more. In this way, the content of the composite carbide becomes sufficient. On the other hand, the peak intensity ratio is preferably 24.5 or less, more preferably 21.0 or less. This is because if the content of the composite carbide is too large, the composite carbide exists in the form of particles, and a starting point for softening at a high temperature is likely to occur. When the value of the peak intensity ratio is within the above range, the effect obtained by the composite carbide can be obtained to the maximum, and the chipping resistance and the chipping resistance of the cutting tool are further improved.

(4)セラミックス焼結体を構成する成分の比率
セラミックス焼結体を構成する炭化タングステン(WC)、アルミナ(Al)、ジルコニア(ZrO)及びタングステン(W)とコバルト(Co)との複合炭化物((W,Co)C)との含有率は、特に限定されないが、炭化タングステンの含有率が21体積%以上39体積%以下であり、ジルコニアの含有率が0.50体積%以上0.90体積%以下であり、かつコバルトの含有率が0.01体積%以上0.15体積%以下であり、アルミナが残部を占めることが好ましい。
なお、上記の含有率は、セラミックス焼結体の全体の体積を100体積%としたときの量である。セラミックス焼結体における各成分の含有率は、蛍光X線分析法等により各元素の質量%を求め、これを体積%に換算することで算出できる。なお、炭化タングステン、アルミナ、及びジルコニアは化合物換算で算出する。コバルトは単体で存在するとして算出する。なお、コバルトの含有率は小数点以下第3位を四捨五入して、小数点以下第2位までで表した数値である。
(4) Ratio of components constituting the ceramic sintered body Tungsten carbide (WC), alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), tungsten (W) and cobalt (Co) constituting the ceramic sintered body The content of the composite carbide ((W, Co) C) is not particularly limited, but the content of tungsten carbide is 21% by volume or more and 39% by volume or less, and the content of zirconia is 0.50% by volume or more. It is preferable that the content is 0.90% by volume or less, the cobalt content is 0.01% by volume or more and 0.15% by volume or less, and alumina occupies the balance.
The above content is the amount when the total volume of the ceramic sintered body is 100% by volume. The content of each component in the ceramic sintered body can be calculated by obtaining the mass% of each element by a fluorescent X-ray analysis method or the like and converting this into a volume%. Tungsten carbide, alumina, and zirconia are calculated in terms of compounds. Cobalt is calculated assuming that it exists alone. The cobalt content is a numerical value expressed up to the second decimal place by rounding off the third decimal place.

セラミックス焼結体は、不純物を含有していてもよい。不純物とは、製造工程において意図せずに混入する物質であり、例えば、鉄(Fe)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)のうち少なくとも1つを挙げることができる。不純物の量は、炭化タングステンの特性(曲げ強度、熱伝導率等)を殆ど低下させない程度の量(例えば0.1質量%以下)であればよい。 The ceramic sintered body may contain impurities. Impurities are substances that are unintentionally mixed in the manufacturing process, and examples thereof include at least one of iron (Fe), chromium (Cr), and nickel (Ni). The amount of impurities may be an amount (for example, 0.1% by mass or less) that hardly deteriorates the characteristics (bending strength, thermal conductivity, etc.) of tungsten carbide.

各成分の含有率を好ましい範囲内にすることで、耐チッピング性及び耐欠損性をより向上できる。この理由は次のように推測される。各成分の含有率を好ましい範囲内にすることで、硬度に優れる炭化タングステンと、被削材との耐反応性に優れるアルミナのバランスが好適になる。また、2つの炭化タングステン結晶粒子同士が複合炭化物によって強固に結合される効果、および、アルミナ結晶粒子と炭化タングステン結晶粒子及び2つのアルミナ結晶粒子同士がジルコニウムによって強固に結合される効果を最大限に得られる。これにより、切削工具の耐チッピング性及び耐欠損性が向上すると考えられる。 By keeping the content of each component within a preferable range, chipping resistance and chipping resistance can be further improved. The reason for this is presumed as follows. By keeping the content of each component within a preferable range, the balance between tungsten carbide having excellent hardness and alumina having excellent reactivity with the work material becomes suitable. In addition, the effect that the two tungsten carbide crystal particles are firmly bonded to each other by the composite carbide and the effect that the alumina crystal particles and the tungsten carbide crystal particles and the two alumina crystal particles are firmly bonded to each other by zirconium are maximized. can get. It is considered that this improves the chipping resistance and the chipping resistance of the cutting tool.

コバルトの添加方法は、特に限定されない。コバルトは、コバルト粉末を原料に直接添加してもよい。コバルトは、例えばコバルトを含有する超硬球石とエタノールのみで空擦りして得られた摩耗粉を用いてもよい。明確な理由は分かっていないが、摩耗粉を用いると、耐チッピング性及び耐欠損性について高い効果が期待される。 The method of adding cobalt is not particularly limited. For cobalt, cobalt powder may be added directly to the raw material. As cobalt, for example, abrasion powder obtained by air-rubbing only with cobalt-containing super hard ball stone and ethanol may be used. Although the exact reason is not known, the use of wear debris is expected to have a high effect on chipping resistance and chipping resistance.

(5)切削工具の製造方法
切削工具の製造方法は特に限定されない。切削工具の製造方法の一例を以下に示す。ここでは、コバルトを含む場合の例を説明する。
(5) Manufacturing method of cutting tool The manufacturing method of the cutting tool is not particularly limited. An example of a cutting tool manufacturing method is shown below. Here, an example of the case where cobalt is contained will be described.

(5.1)原料
原料として次の原料粉末を使用する。
・アルミナ粉末(Al粉末)
・炭化タングステン粉末(WC粉末)
・ジルコニア粉末(ZrO粉末)
・コバルト粉末(Co粉末)
(5.1) Raw materials The following raw material powders are used as raw materials.
-Alumina powder (Al 2 O 3 powder)
・ Tungsten carbide powder (WC powder)
・ Zirconia powder (ZrO 2 powder)
・ Cobalt powder (Co powder)

(5.2)混合乾燥粉末の作製
アルミナ粉末、炭化タングステン粉末、ジルコニア粉末、及びコバルト粉末を用意する。各原料粉末が所定割合の通りになるよう秤量し、溶媒及び分散剤とともにボールミルに投入して、混合粉砕しスラリーを得る。得られたスラリーを湯煎しつつ脱気することにより、スラリー中から溶媒を除去する。その後、粉体をふるいに通すことによって混合粉末を作製する。
(5.2) Preparation of mixed dry powder Prepare alumina powder, tungsten carbide powder, zirconia powder, and cobalt powder. Each raw material powder is weighed so as to have a predetermined ratio, put into a ball mill together with a solvent and a dispersant, and mixed and pulverized to obtain a slurry. The solvent is removed from the slurry by degassing the obtained slurry while boiling it in hot water. Then, the mixed powder is prepared by passing the powder through a sieve.

(5.3)焼成
得られた混合乾燥粉末をカーボン冶具に投入し、所定温度でホットプレス焼成する。従来、セラミックス焼結体を製造するに際して、所定のプレス圧力にて所定の焼成温度で焼成する焼成過程(便宜上、ここでは本焼成過程と称する)を採用していた。これに対して、この本焼成過程に先だって、所定の焼成温度まで昇温する途中の特定の温度域で、温度をおよそ一定に保持する予備焼成過程を備えることで、複合炭化物の結晶構造が制御される。予備焼成過程は、例えば、1000℃~1200℃の温度域、10分~60分の加圧時間が好ましく採用される。予備焼成過程における圧力は、本焼成過程と同じでよい。
(5.3) Firing The obtained mixed dry powder is put into a carbon jig and fired by hot pressing at a predetermined temperature. Conventionally, when manufacturing a ceramic sintered body, a firing process (referred to here as the main firing process here for convenience) of firing at a predetermined firing temperature at a predetermined press pressure has been adopted. On the other hand, prior to this main firing process, the crystal structure of the composite carbide is controlled by providing a preliminary firing process in which the temperature is kept substantially constant in a specific temperature range during the temperature rise to a predetermined firing temperature. Will be done. For the pre-baking process, for example, a pressurizing time of 10 to 60 minutes in a temperature range of 1000 ° C to 1200 ° C is preferably adopted. The pressure in the pre-baking process may be the same as in the main firing process.

(6)被覆層
切削工具は、表面に被覆層が形成されていてもよい。被覆層が形成されると、切削工具の表面硬度が増加すると共に、被加工物との反応・溶着による摩耗進行が抑制される。その結果、切削工具の耐摩耗性が向上する。
被覆層の成分は特に限定されない。被覆層は、チタン、ジルコニウム、クロム及びアルミニウムの炭化物、窒化物、酸化物、炭窒化物、炭酸化物、酸窒化物、及び炭窒酸化物より選択される少なくとも1種の化合物から形成されていることが好ましい。チタン、ジルコニウム、クロム及びアルミニウムの炭化物、窒化物、酸化物、炭窒化物、炭酸化物、酸窒化物、及び炭窒酸化物より選択される少なくとも1種の化合物としては、特に限定されないが、TiN、TiAlN、TiAlVNが好適な例として挙げられる。
被覆層は単層でも複層でもよい。また、その厚みは、特に限定されない。被覆層の厚みは、耐摩耗性の観点から、0.02μm以上30μm以下が好ましい。
(6) Coating layer A coating layer may be formed on the surface of the cutting tool. When the coating layer is formed, the surface hardness of the cutting tool is increased, and the progress of wear due to reaction and welding with the workpiece is suppressed. As a result, the wear resistance of the cutting tool is improved.
The components of the coating layer are not particularly limited. The coating layer is formed from at least one compound selected from carbides of titanium, zirconium, chromium and aluminum, nitrides, oxides, carbonitrides, carbonitrides, oxynitrides, and carbonitride oxides. Is preferable. The at least one compound selected from the carbides, nitrides, oxides, carbonitrides, carbonitrides, oxynitrides, and carbonitride oxides of titanium, zirconium, chromium, and aluminum is not particularly limited, but is not limited to TiN. , TiAlN, TiAlVN are preferred examples.
The coating layer may be a single layer or a plurality of layers. Further, the thickness thereof is not particularly limited. The thickness of the coating layer is preferably 0.02 μm or more and 30 μm or less from the viewpoint of wear resistance.

(7)切削工具の用途
切削工具は、従来公知の様々な切削工具に適用することができる。切削工具として、旋削加工用又はフライス加工用刃先交換型チップ(切削インサート、スローアウェイチップ)、エンドミルを好適に例示できる。なお、切削工具は、広義の切削工具であり、旋削加工、フライス加工などを行う工具全般を言う。
(7) Applications of cutting tools Cutting tools can be applied to various conventionally known cutting tools. As the cutting tool, a tip exchange type tip (cutting insert, throw away tip) for turning or milling, and an end mill can be preferably exemplified. A cutting tool is a cutting tool in a broad sense, and refers to all tools for turning, milling, and the like.

2.切削工具10
切削工具10は、図1に例示されるように、超硬合金で構成された台座11と、台座11にロウ材を介して接合されたセラミックス焼結体1とからなる。切削工具10は、表面に被覆層が形成されている。被覆層は、少なくともセラミックス焼結体1の表面に形成されていることが好ましい。
超硬合金の組成は、特に限定されない。超硬合金としては、例えば、炭化タングステン結晶粒子を含有する超硬合金(以下「炭化タングステン(WC)系超硬合金」ともいう)を好適に挙げることができる。炭化タングステン系超硬合金としては、WC-Ni-Cr系超硬合金、WC-Co系超硬合金、WC-Co-Cr系超硬合金を例示できる。
ロウ材の成分は、特に限定されない。ロウ材は、例えば活性金属と、1種又は2種以上の展延性を有する金属と、を成分としている。活性金属としては、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)等が挙げられる。展延性を有する金属としては、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)やニッケル(Ni)等が挙げられる。ロウ材としては、例えば、Au-Ni-Ti合金などが挙げられる。
2. 2. Cutting tool 10
As illustrated in FIG. 1, the cutting tool 10 includes a pedestal 11 made of cemented carbide and a ceramic sintered body 1 bonded to the pedestal 11 via a brazing material. A coating layer is formed on the surface of the cutting tool 10. The coating layer is preferably formed on at least the surface of the ceramic sintered body 1.
The composition of the cemented carbide is not particularly limited. As the cemented carbide, for example, a cemented carbide containing tungsten carbide crystal particles (hereinafter, also referred to as “tungsten carbide (WC) -based cemented carbide”) can be preferably mentioned. Examples of the tungsten carbide-based cemented carbide include WC-Ni—Cr-based cemented carbide, WC-Co-based cemented carbide, and WC-Co-Cr-based cemented carbide.
The components of the brazing material are not particularly limited. The brazing material contains, for example, an active metal and one or more kinds of metals having ductility. Examples of the active metal include titanium (Ti), zirconium (Zr), hafnium (Hf) and the like. Examples of the metal having ductility include gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), nickel (Ni) and the like. Examples of the brazing material include Au—Ni—Ti alloy and the like.

切削工具10は、従来公知の様々な切削工具に適用することができる。このような切削工具として、旋削加工用又はフライス加工用切削工具、エンドミル、リーマを好適に例示できる。なお、切削工具10は、広義の切削工具であり、旋削加工、フライス加工などを行う工具全般を言う。 The cutting tool 10 can be applied to various conventionally known cutting tools. As such a cutting tool, a cutting tool for turning or milling, an end mill, and a reamer can be preferably exemplified. The cutting tool 10 is a cutting tool in a broad sense, and refers to all tools for turning, milling, and the like.

以下の実験では、実施例1~10、比較例1~4の各セラミックス焼結体を作製し、これらの各セラミックス焼結体を加工して、実施例1~10、比較例1~4の各切削工具とした。 In the following experiments, the ceramic sintered bodies of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 4 were prepared, and each of these ceramic sintered bodies was processed to form Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 4. Each cutting tool was used.

1.セラミックス焼結体の作製
(1)原料
原料として次の原料粉末を使用した。
・アルミナ粉末(Al粉末):平均粒径0.5μm
・炭化タングステン粉末(WC粉末):平均粒径0.5μm
・ジルコニア粉末(ZrO粉末):平均粒径0.5μm
・コバルト粉末(Co粉末):平均粒径0.5μm
1. 1. Preparation of ceramic sintered body (1) Raw material The following raw material powder was used as a raw material.
-Alumina powder (Al 2 O 3 powder): Average particle size 0.5 μm
-Tungsten carbide powder (WC powder): Average particle size 0.5 μm
-Zirconia powder (ZrO 2 powder): Average particle size 0.5 μm
-Cobalt powder (Co powder): Average particle size 0.5 μm

(2)混合乾燥粉末の作製
アルミナ粉末、炭化タングステン粉末、ジルコニア粉末、及びコバルト粉末を用意した。各原料粉末が表1の割合の通りになるよう秤量し、溶媒及び分散剤とともにボールミルに投入して、混合粉砕しスラリーを得た。溶媒は、エタノールなどを用いた。分散剤は、フローレンG-700(共栄社化学株式会社製)、SNディスパーサント9228(サンノプコ株式会社製)、マリアリムAKM-0531(日油株式会社製)などを用いた。得られたスラリーを湯煎しつつ脱気することにより、スラリー中から溶媒を除去した。その後、粉体をふるいに通すことによって混合粉末を作製した。
なお、ここまでの工程(1),(2)は、全ての実施例及び比較例のセラミックス焼結体で共通している。
(2) Preparation of mixed dry powder Alumina powder, tungsten carbide powder, zirconia powder, and cobalt powder were prepared. Each raw material powder was weighed according to the ratio shown in Table 1, put into a ball mill together with a solvent and a dispersant, and mixed and pulverized to obtain a slurry. As the solvent, ethanol or the like was used. As the dispersant, Floren G-700 (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), SN Dispersant 9228 (manufactured by San Nopco Ltd.), Marialim AKM-0531 (manufactured by NOF Corporation) and the like were used. The solvent was removed from the slurry by degassing the obtained slurry while boiling it in hot water. Then, the mixed powder was prepared by passing the powder through a sieve.
The steps (1) and (2) up to this point are common to all the ceramic sintered bodies of Examples and Comparative Examples.

(3)焼成
(3-1)実施例1~10及び比較例1のセラミックス焼結体
実施例1~10及び比較例1のセラミックス焼結体では、次の方法でホットプレス焼成してセラミックス焼結体を得た。
すなわち、得られた混合乾燥粉末をカーボン冶具に投入し、表1に記載の焼成温度でホットプレス焼成してセラミックス焼結体を作製した。焼成時間は45分~1.5時間、圧力は20MPa~40MPa、雰囲気ガスはアルゴン(Ar)とした。混合乾燥粉末は、焼成温度に到達する前の昇温時に表1に記載の保持温度、圧力は20MPa~40MPa、雰囲気ガスはアルゴン(Ar)で、10分~60分保持された。以上のようにして、実施例1~10及び比較例1のセラミックス焼結体が得られた。
(3-2)比較例2~4のセラミックス焼結体
比較例2~4のセラミックス焼結体は、焼成温度に到達する前の昇温時に特定温度域での保持を行わない、従来のホットプレス焼成を採用した。なお、表1における「保持温度」の欄の「保持なし」とは、「焼成温度に到達する前の昇温時に特定温度域での保持を行わないこと」を意味する。以上のようにして、比較例2~4のセラミックス焼結体が得られた。
(3) Firing (3-1) Ceramic sintered bodies of Examples 1 to 10 and Comparative Example 1 Ceramic sintered bodies of Examples 1 to 10 and Comparative Example 1 are hot-press fired by the following method to fire ceramics. I got a unity.
That is, the obtained mixed dry powder was put into a carbon jig and hot-press fired at the firing temperatures shown in Table 1 to prepare a ceramic sintered body. The firing time was 45 minutes to 1.5 hours, the pressure was 20 MPa to 40 MPa, and the atmosphere gas was argon (Ar). The mixed dry powder was held at the holding temperature shown in Table 1, the pressure was 20 MPa to 40 MPa, and the atmospheric gas was argon (Ar) for 10 to 60 minutes when the temperature was raised before reaching the firing temperature. As described above, the ceramic sintered bodies of Examples 1 to 10 and Comparative Example 1 were obtained.
(3-2) Ceramic sintered body of Comparative Examples 2 to 4 The ceramic sintered body of Comparative Examples 2 to 4 does not hold in a specific temperature range when the temperature rises before reaching the firing temperature, and is a conventional hot. Press firing was adopted. In addition, "no holding" in the column of "holding temperature" in Table 1 means "not holding in a specific temperature range at the time of raising the temperature before reaching the firing temperature". As described above, the ceramic sintered bodies of Comparative Examples 2 to 4 were obtained.

Figure 2022085252000002
Figure 2022085252000002

2.XRD分析(X線回折分析)
(1)測定方法
セラミックス焼結体を、Cu-Kα線を用いた2θ/θ集中光学系のX線回折で測定して、X線回折パターンを得た。測定条件は、以下の通りとした。
・X線回折装置
(株)リガク製 X線回折装置 RINT-TTR III
・X線回折条件
出力:45kV、200mA
スキャンスピード:2°/分
ステップ幅:0.02°
2θ測定範囲:20°~80°
2. 2. XRD analysis (X-ray diffraction analysis)
(1) Measurement method The ceramic sintered body was measured by X-ray diffraction of a 2θ / θ concentrated optical system using Cu—Kα rays to obtain an X-ray diffraction pattern. The measurement conditions were as follows.
・ X-ray diffractometer Rigaku Co., Ltd. X-ray diffractometer RINT-TTR III
・ X-ray diffraction condition Output: 45 kV, 200 mA
Scan speed: 2 ° / min Step width: 0.02 °
2θ measurement range: 20 ° to 80 °

(2)X線回折パターン
実施例1~10のセラミックス焼結体のX線回折パターンを解析したところ、実施形態に記載の条件1及び条件2を充足していた。すなわち、実施例1~10のセラミックス焼結体は、セラミックス焼結体中の複合炭化物の結晶構造が六方晶のみである場合の回折パターンを示した。
比較例1のセラミックス焼結体は、原料にコバルトを含んでいない、すなわち、複合炭化物が形成されていないセラミックス焼結体である。比較例1のセラミックス焼結体は、セラミックス焼結体中の複合炭化物由来の回析ピークが確認されなかった。
比較例2~4のセラミックス焼結体は、焼成温度に到達する前の昇温時に特定温度域での保持を行っていないセラミックス焼結体である。比較例2~4のセラミックス焼結体のX線回折パターンを解析したところ、実施形態に記載の条件1を充足するが、条件2を充足していなかった。すなわち、比較例2~4のセラミックス焼結体では、セラミックス焼結体中の複合炭化物の結晶構造が立方晶のみである場合の回折パターンを示した。
なお、表1の「結晶構造」の欄において、「六方晶」は、セラミックス焼結体中の複合炭化物の結晶構造が六方晶のみである場合の回折パターンを示すことを表し、「立方晶」は、セラミックス焼結体中の複合炭化物の結晶構造が立方晶のみである場合の回折パターンを示すことを表す。比較例1は、複合炭化物由来の回析ピークが検出されておらず、「―」とした。
(2) X-ray diffraction pattern When the X-ray diffraction pattern of the ceramic sintered body of Examples 1 to 10 was analyzed, the conditions 1 and 2 described in the embodiment were satisfied. That is, the ceramic sintered bodies of Examples 1 to 10 showed a diffraction pattern when the crystal structure of the composite carbide in the ceramic sintered body was only hexagonal.
The ceramic sintered body of Comparative Example 1 is a ceramics sintered body that does not contain cobalt as a raw material, that is, does not form a composite carbide. In the ceramic sintered body of Comparative Example 1, no diffraction peak derived from the composite carbide in the ceramic sintered body was confirmed.
The ceramic sintered bodies of Comparative Examples 2 to 4 are ceramic sintered bodies that are not held in a specific temperature range when the temperature is raised before reaching the firing temperature. When the X-ray diffraction patterns of the ceramic sintered bodies of Comparative Examples 2 to 4 were analyzed, the condition 1 described in the embodiment was satisfied, but the condition 2 was not satisfied. That is, in the ceramic sintered bodies of Comparative Examples 2 to 4, the diffraction pattern when the crystal structure of the composite carbide in the ceramic sintered body is only cubic crystals is shown.
In the column of "crystal structure" in Table 1, "hexagonal crystal" indicates a diffraction pattern when the crystal structure of the composite carbide in the ceramic sintered body is only hexagonal crystal, and is "cubic crystal". Indicates a diffraction pattern when the crystal structure of the composite carbide in the ceramic sintered body is only cubic crystals. In Comparative Example 1, the diffraction peak derived from the composite carbide was not detected, and it was designated as "-".

(3)複合炭化物のX線回折強度比
炭化タングステンの(002)面のX線回折強度IAと、複合炭化物のX線回折強度IBを測定した。各X線回折強度IA、IBは、以下の2θ値におけるピーク高さとした。
X線回折強度IA:2θ=65.0°~66.0°付近におけるピーク高さ
X線回折強度IB:2θ=41.0°~42.0°付近におけるピーク及び2θ=42.1°~43.0°付近におけるピークのうちのいずれか高い方のピーク高さ
各セラミックス焼結体について、それぞれX線回折強度IA、IBを求め、ピーク強度比(IB/IA×100)の値を算出した。
(3) X-ray diffraction intensity ratio of the composite carbide The X-ray diffraction intensity IA of the (002) plane of the tungsten carbide and the X-ray diffraction intensity IB of the composite carbide were measured. The X-ray diffraction intensities IA and IB were defined as peak heights at the following 2θ values.
X-ray diffraction intensity IA: Peak height near 2θ = 65.0 ° to 66.0 ° X-ray diffraction intensity IB: Peak near 2θ = 41.0 ° to 42.0 ° and 2θ = 42.1 ° to Peak height of the higher of the peaks near 43.0 ° For each ceramic sintered body, the X-ray diffraction intensities IA and IB were obtained, and the value of the peak intensity ratio (IB / IA × 100) was calculated. did.

算出したピーク強度比を、表1に示す。なお、比較例1は、複合炭化物由来の回析ピークが検出されておらず、ピーク強度比を算出していない。
実施例1~10のセラミックス焼結体のうち実施例2,4~7,9のセラミックス焼結体は、IB/IA×100の値が9.0以上24.5以下であった。
The calculated peak intensity ratio is shown in Table 1. In Comparative Example 1, the diffraction peak derived from the composite carbide was not detected, and the peak intensity ratio was not calculated.
Among the ceramic sintered bodies of Examples 1 to 10, the ceramic sintered bodies of Examples 2, 4 to 7, 9 had an IB / IA × 100 value of 9.0 or more and 24.5 or less.

3.複合炭化物の粒界存在
(1)測定方法
セラミックス焼結体の表面をSTEMで観察し、2つの炭化タングステン結晶粒子が隣接する界面である結晶粒界をEDSライン分析で測定した。このような結晶粒界を任意に5か所選定し、複合炭化物が観察されるか否かを確認した。選定した5箇所の結晶粒界のいずれにおいても複合炭化物が観察された場合に、「2つの炭化タングステン結晶粒子が隣接する界面である結晶粒界に、複合炭化物が存在する」と判定し、選定した5箇所の結晶粒界のうち少なくとも1箇所において複合炭化物が観察されない場合に、「2つの炭化タングステン結晶粒子が隣接する界面である結晶粒界に、複合炭化物が存在しない」と判定した。
3. 3. Presence of grain boundaries of composite carbide (1) Measurement method The surface of the ceramic sintered body was observed by STEM, and the crystal grain boundaries, which are the interfaces where the two tungsten carbide crystal grains are adjacent to each other, were measured by EDS line analysis. Five such grain boundaries were arbitrarily selected, and it was confirmed whether or not composite carbides were observed. When composite carbides are observed at any of the five selected crystal grain boundaries, it is determined that "composite carbides are present at the grain boundaries at the interface where the two tungsten carbide crystal grains are adjacent to each other" and selected. When no composite carbide was observed at at least one of the five grain boundaries, it was determined that "the complex carbide does not exist at the crystal grain boundary where the two tungsten carbide crystal grains are adjacent to each other".

(2)測定結果
測定結果を表1の「複合炭化物の粒界存在」の欄に示す。「複合炭化物の粒界存在」の欄において「有」は、「2つの炭化タングステン結晶粒子が隣接する界面である結晶粒界に、複合炭化物が存在する」ことを表し、「無」は、「2つの炭化タングステン結晶粒子が隣接する界面である結晶粒界に、複合炭化物が存在しない」ことを表す。
実施例1~10のセラミックス焼結体のうち実施例1~4,6,7,9のセラミックス焼結体は、2つの炭化タングステン結晶粒子が隣接する界面である結晶粒界に複合炭化物が存在することが観察された。
(2) Measurement results The measurement results are shown in the column of "Presence of grain boundaries of composite carbide" in Table 1. In the column of "presence of grain boundaries of composite carbide", "yes" means "composite carbide exists at the crystal grain boundary where two tungsten carbide crystal grains are adjacent to each other", and "no" means "absence". There is no composite carbide at the grain boundaries, which is the interface where the two tungsten carbide crystal grains are adjacent to each other. "
Of the ceramic sintered bodies of Examples 1 to 10, in the ceramic sintered bodies of Examples 1 to 4, 6, 7, and 9, composite carbides are present at the grain boundaries, which are the interfaces where the two tungsten carbide crystal particles are adjacent to each other. It was observed to do.

4.切削試験
(1)試験方法
実施例1~10及び比較例1~4のセラミックス焼結体から構成された切削工具を作製した。各切削工具を用いて、切削試験を行って耐チッピング性及び耐欠損性を評価した。試験条件は下記の通りである。
・工具形状:TNGA160408Z01225
・被削材:高硬度材(SCM415)
・切削速度:300m/min
・切込み量:0.1mm
・送り量:0.2mm/rev.
・切削環境:DRY
4. Cutting test (1) Test method A cutting tool composed of the ceramic sintered bodies of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 4 was produced. A cutting test was performed using each cutting tool to evaluate chipping resistance and chipping resistance. The test conditions are as follows.
-Tool shape: TNGA160408Z01225
-Work material: High hardness material (SCM415)
・ Cutting speed: 300m / min
・ Cut amount: 0.1 mm
-Feed amount: 0.2 mm / rev.
・ Cutting environment: DRY

(2)試験結果
表1に試験結果を併記し、これについて検討する。
実施例1~10の切削工具は、下記第1要件を満たしている。これに対して比較例1~4の切削工具は、第1要件を満たしていない。実施例1~10の切削工具は、2km加工しても刃先にチッピングが生じなかった。また、実施例1~10の切削工具は、3km加工しても欠損が生じなかった。比較例1~4の切削工具は、長くても1.5km加工すると刃先にチッピングが生じた。また、比較例1~4の切削工具は、欠損を生じて、3km加工することができなかった。このように、実施例1~10の切削工具は、比較例1~4の切削工具と比較して耐チッピング性及び耐欠損性が高かった。
〔第1要件〕:セラミックス焼結体をX線回折で測定して得られるX線回折パターンは、セラミックス焼結体中の複合炭化物の結晶構造が六方晶のみである場合の回折パターンを示す。
(2) Test results The test results are also shown in Table 1 and examined.
The cutting tools of Examples 1 to 10 satisfy the following first requirement. On the other hand, the cutting tools of Comparative Examples 1 to 4 do not satisfy the first requirement. In the cutting tools of Examples 1 to 10, chipping did not occur at the cutting edge even after machining 2 km. Further, the cutting tools of Examples 1 to 10 did not have any defects even after machining for 3 km. In the cutting tools of Comparative Examples 1 to 4, chipping occurred at the cutting edge after machining at most 1.5 km. Further, the cutting tools of Comparative Examples 1 to 4 had a defect and could not be machined for 3 km. As described above, the cutting tools of Examples 1 to 10 had higher chipping resistance and chipping resistance than the cutting tools of Comparative Examples 1 to 4.
[First requirement]: The X-ray diffraction pattern obtained by measuring the ceramic sintered body by X-ray diffraction shows a diffraction pattern when the crystal structure of the composite carbide in the ceramic sintered body is only hexagonal crystals.

次に、実施例1~10の切削工具を比較検討する。
実施例2,4,6,9の切削工具はいずれも第1要件に加えて下記第2,3,4要件も満たしている。実施例2,4,6,9の切削工具は、3km加工してもチッピングが生じず、最も優れた耐チッピング性を示した。よって、第1要件に加えて第2,3,4要件を満たすことで耐チッピング性がより向上することが確認された。
第1要件及び第2要件を満たす実施例1の切削工具は、第1要件のみを満たす実施例10の切削工具より優れた耐チッピング性を示した。
第1要件及び第3要件を満たす実施例5の切削工具は、第1要件のみを満たす実施例10の切削工具より優れた耐チッピング性を示した。
第1要件及び第4要件を満たす実施例8の切削工具は、第1要件のみを満たす実施例10の切削工具より優れた耐チッピング性を示した。
〔第2要件〕:2つの炭化タングステン結晶粒子が隣接する界面である結晶粒界に、複合炭化物が存在する。
〔第3要件〕:セラミックス焼結体をX線回折で測定し、炭化タングステンの(002)面のX線回折強度を100とした場合に、タングステンとコバルトとの複合炭化物のX線回折強度が9.0以上24.5以下である。
〔第4要件〕:セラミックス焼結体において、炭化タングステンが21体積%以上39体積%以下であり、コバルトが0.01体積%以上0.15体積%以下であり、ジルコニアが0.50体積%以上0.90体積%以下であり、アルミナが残部を占める。なお、各体積%は、実施形態で説明したように炭化タングステン、アルミナ、及びジルコニアについては、化合物換算で表したものであり、コバルトは単体で存在するとして算出したものである。表1には、上述のようにセラミックス焼結体の原料粉末の組成(配合)が示されているが、この組成は化合物に換算した各セラミックス焼結体の組成と同等である。
Next, the cutting tools of Examples 1 to 10 will be compared and examined.
All of the cutting tools of Examples 2, 4, 6 and 9 satisfy the following second, third and fourth requirements in addition to the first requirement. The cutting tools of Examples 2, 4, 6 and 9 did not cause chipping even after machining 3 km, and showed the best chipping resistance. Therefore, it was confirmed that the chipping resistance is further improved by satisfying the second, third, and fourth requirements in addition to the first requirement.
The cutting tool of Example 1 satisfying the first requirement and the second requirement showed superior chipping resistance than the cutting tool of Example 10 satisfying only the first requirement.
The cutting tool of Example 5 satisfying the first requirement and the third requirement showed superior chipping resistance than the cutting tool of Example 10 satisfying only the first requirement.
The cutting tool of Example 8 satisfying the first requirement and the fourth requirement showed superior chipping resistance than the cutting tool of Example 10 satisfying only the first requirement.
[Second requirement]: The composite carbide is present at the grain boundary where the two tungsten carbide crystal particles are adjacent to each other.
[Third requirement]: When the ceramic sintered body is measured by X-ray diffraction and the X-ray diffraction intensity of the (002) plane of tungsten carbide is 100, the X-ray diffraction intensity of the composite carbide of tungsten and cobalt is It is 9.0 or more and 24.5 or less.
[Fourth requirement]: In the ceramic sintered body, tungsten carbide is 21% by volume or more and 39% by volume or less, cobalt is 0.01% by volume or more and 0.15% by volume or less, and zirconia is 0.50% by volume. It is 0.90% by volume or less, and alumina occupies the balance. As described in the embodiment, each volume% is expressed in terms of compounds for tungsten carbide, alumina, and zirconia, and is calculated assuming that cobalt exists as a simple substance. Table 1 shows the composition (blending) of the raw material powder of the ceramic sintered body as described above, and this composition is equivalent to the composition of each ceramic sintered body converted into a compound.

なお、複合炭化物を含有しない比較例1の切削工具は、加工途中で刃先にチッピングが発生し、欠損した。
比較例2の切削工具は、第2,3要件を満たしていたが、加工途中で刃先にチッピングが発生し、欠損した。
比較例3の切削工具は、第4要件を満たしていたが、加工途中で刃先にチッピングが発生し、欠損した。
比較例4の切削工具は、第3,4要件を満たしていたが、加工途中で刃先にチッピングが発生し、欠損した。
The cutting tool of Comparative Example 1 containing no composite carbide was chipped at the cutting edge during machining and was chipped.
The cutting tool of Comparative Example 2 satisfied the second and third requirements, but chipped at the cutting edge during machining and was damaged.
The cutting tool of Comparative Example 3 satisfied the fourth requirement, but chipping occurred at the cutting edge during machining and the cutting tool was damaged.
The cutting tool of Comparative Example 4 satisfied the third and fourth requirements, but chipping occurred at the cutting edge during machining and the cutting tool was damaged.

以上の結果から、第1の要件を満たす切削工具は、耐チッピング性及び耐欠損性がよいことが確認された。 From the above results, it was confirmed that the cutting tool satisfying the first requirement has good chipping resistance and chipping resistance.

本発明は上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形又は変更が可能である。 The present invention is not limited to the embodiments detailed above, and various modifications or modifications can be made within the scope of the claims of the present invention.

1 …セラミックス焼結体
10 …切削工具
11 …台座
1 ... Ceramic sintered body 10 ... Cutting tool 11 ... Pedestal

Claims (4)

炭化タングステン、アルミナ、及びジルコニアを含むセラミックス焼結体から構成される切削工具であって、
前記セラミックス焼結体は、タングステンとコバルトとの複合炭化物を含有し、
前記複合炭化物は結晶構造が六方晶を成し得るものであり、
前記セラミックス焼結体をX線回折で測定して得られるX線回折パターンは、
前記セラミックス焼結体中の前記複合炭化物の結晶構造が六方晶のみである場合の回折パターンを示す切削工具。
A cutting tool composed of a ceramic sintered body containing tungsten carbide, alumina, and zirconia.
The ceramic sintered body contains a composite carbide of tungsten and cobalt, and contains
The composite carbide has a hexagonal crystal structure and can form a hexagonal crystal.
The X-ray diffraction pattern obtained by measuring the ceramic sintered body by X-ray diffraction is
A cutting tool showing a diffraction pattern when the crystal structure of the composite carbide in the ceramic sintered body is only hexagonal.
2つの炭化タングステン結晶粒子が隣接する界面である結晶粒界に、前記複合炭化物が存在する請求項1に記載の切削工具。 The cutting tool according to claim 1, wherein the composite carbide is present at a grain boundary where two tungsten carbide crystal particles are adjacent to each other. 前記セラミックス焼結体をX線回折で測定し、炭化タングステンの(002)面のX線回折強度を100とした場合に、タングステンとコバルトとの複合炭化物のX線回折強度が9.0以上24.5以下である請求項1又は請求項2に記載の切削工具。 When the ceramic sintered body is measured by X-ray diffraction and the X-ray diffraction intensity of the (002) plane of tungsten carbide is 100, the X-ray diffraction intensity of the composite carbide of tungsten and cobalt is 9.0 or more and 24. 5. The cutting tool according to claim 1 or claim 2, which is 5 or less. 超硬合金で構成された台座と、前記台座にロウ材を介して接合された請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のセラミックス焼結体とからなり、表面に被覆層が形成された切削工具。 A pedestal made of cemented carbide and a ceramic sintered body according to any one of claims 1 to 3 bonded to the pedestal via a brazing material, and a coating layer is formed on the surface thereof. Cutting tool.
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