JP2634235B2 - 工具用焼結材料 - Google Patents
工具用焼結材料Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、焼入鋼や超硬合金等の高硬度材料或いは耐
熱合金等の切削加工や塑性加工の際に用いられる工具用
焼結材料に関する。
熱合金等の切削加工や塑性加工の際に用いられる工具用
焼結材料に関する。
＜従来の技術＞ 焼入鋼或いはニッケル基耐熱合金やコバルト基耐熱合
金等の高硬度材料を加工する場合、一般にはタングステ
ン等の高融点金属の炭化物粉末を鉄やコバルトやニッケ
ル等の鉄系金属で焼結結合させた超硬合金が利用されて
来た。
金等の高硬度材料を加工する場合、一般にはタングステ
ン等の高融点金属の炭化物粉末を鉄やコバルトやニッケ
ル等の鉄系金属で焼結結合させた超硬合金が利用されて
来た。
近年、上述した超硬合金が工具としてではなく、加工
対象物として採用されつつあることに加え、加工条件に
対する厳しい要求に対応するため、より高性能な工具と
して焼結ダイヤモンドや立方晶窒化硼素（以下、CBNと
記述する）焼結体等を用いたものが開発されている。焼
結ダイヤモンドは、ダイヤモンドの粉粒を超硬合金を結
合剤として高温高圧下で焼結したものであるが、炭素と
の親和力が強い鋼等の加工には根本的に不向きである。
この点、ダイヤモンドに次ぐ硬度のCBN焼結体は鉄系金
属との反応が少ないことから、ダイヤモンド以外のあら
ゆる加工対象物、特に焼入鋼や超硬合金等の高硬度材料
の他にニッケル基耐熱合金やコバルト基耐熱合金等の加
工に有効である。
対象物として採用されつつあることに加え、加工条件に
対する厳しい要求に対応するため、より高性能な工具と
して焼結ダイヤモンドや立方晶窒化硼素（以下、CBNと
記述する）焼結体等を用いたものが開発されている。焼
結ダイヤモンドは、ダイヤモンドの粉粒を超硬合金を結
合剤として高温高圧下で焼結したものであるが、炭素と
の親和力が強い鋼等の加工には根本的に不向きである。
この点、ダイヤモンドに次ぐ硬度のCBN焼結体は鉄系金
属との反応が少ないことから、ダイヤモンド以外のあら
ゆる加工対象物、特に焼入鋼や超硬合金等の高硬度材料
の他にニッケル基耐熱合金やコバルト基耐熱合金等の加
工に有効である。
従来のCBN焼結体は、CBNの粉粒に結合剤として炭化チ
タンや窒化チタン等のセラミックスを混ぜ、これらを高
温高圧下で焼結したものがほとんどである。結合剤とし
ては、上記の他に硅素やジルコニウムの炭化物或いは硅
素やジルコニウムの窒化物、更にはアルミニウムとチタ
ンとの金属間化合物やアルミニウムとジルコニウムとの
金属間化合物等が知られている。
タンや窒化チタン等のセラミックスを混ぜ、これらを高
温高圧下で焼結したものがほとんどである。結合剤とし
ては、上記の他に硅素やジルコニウムの炭化物或いは硅
素やジルコニウムの窒化物、更にはアルミニウムとチタ
ンとの金属間化合物やアルミニウムとジルコニウムとの
金属間化合物等が知られている。
＜発明が解決しようとする課題＞ 従来のCBN焼結体を用いた工具では、高温領域下で結
合相の硬度低下が発生するため、工具自体が高温となる
ような加工の際には、結合相からのCBNの粉粒の脱落が
起こり易く、耐摩耗性の低下を招来するものが多い。
又、このような工具を長時間の自動運転を行う加工機械
に組込む場合、突発的な工具欠損が発生することは、加
工機械等の損傷や設備稼動率の低下等の点で絶対に避け
るべきであるが、従来のこの種のCBN焼結体は高い硬度
を追求するあまり、靱性が充分なものとは云えなかっ
た。
合相の硬度低下が発生するため、工具自体が高温となる
ような加工の際には、結合相からのCBNの粉粒の脱落が
起こり易く、耐摩耗性の低下を招来するものが多い。
又、このような工具を長時間の自動運転を行う加工機械
に組込む場合、突発的な工具欠損が発生することは、加
工機械等の損傷や設備稼動率の低下等の点で絶対に避け
るべきであるが、従来のこの種のCBN焼結体は高い硬度
を追求するあまり、靱性が充分なものとは云えなかっ
た。
＜課題を解決するための手段＞ 本発明者らは、酸化アルミニウム（アルミナ：以下、
Al2O3と記述する）が窒化チタンや硼化チタン等と同程
度の常温硬度を有し、しかも600から800℃の範囲の高温
状態における硬度がこれらよりも高い点に着目し、この
Al2O3がCBNの結合剤として有効かどうか種々の実験を行
った。
Al2O3と記述する）が窒化チタンや硼化チタン等と同程
度の常温硬度を有し、しかも600から800℃の範囲の高温
状態における硬度がこれらよりも高い点に着目し、この
Al2O3がCBNの結合剤として有効かどうか種々の実験を行
った。
本発明は、かかる実験結果をふまえてなされたもので
あり、第一番目の本発明による工具用焼結材料は、40か
ら90体積％のCBNの粉粒と、５から55体積％の酸化ジル
コニウム（ジルコニア：以下、ZrO2と記述する）の粉粒
とAl2O3の粉粒との混合物と、１から10体積％のアルミ
ニウム（以下、Alと記述する）及びチタン（以下、Tiと
記述する）のうちの少なくとも一方の粉粒とを焼結して
なるものである。
あり、第一番目の本発明による工具用焼結材料は、40か
ら90体積％のCBNの粉粒と、５から55体積％の酸化ジル
コニウム（ジルコニア：以下、ZrO2と記述する）の粉粒
とAl2O3の粉粒との混合物と、１から10体積％のアルミ
ニウム（以下、Alと記述する）及びチタン（以下、Tiと
記述する）のうちの少なくとも一方の粉粒とを焼結して
なるものである。
又、第二番目の本発明による工具用焼結材料は、30か
ら80体積％の粗粒のCBNと、５から15体積％の微粒のCBN
と、５から55体積％のZrO2の粉粒とAl2O3の粉粒との混
合物と、１から10体積％のAl及びTiのうちの少なくとも
一方の粉粒とを焼結してなるものである。
ら80体積％の粗粒のCBNと、５から15体積％の微粒のCBN
と、５から55体積％のZrO2の粉粒とAl2O3の粉粒との混
合物と、１から10体積％のAl及びTiのうちの少なくとも
一方の粉粒とを焼結してなるものである。
更に、第三番目の本発明による工具用焼結材料は、30
から80体積％の粗粒のCBNと、５から15体積％の微粒のC
BNと、４から50体積％のZrO2の粉粒とAl2O3の粉粒との
混合物と、１から10体積％の炭化硅素（以下、SiCと記
述する）の針状結晶と、１から10体積％のAl及びTiのう
ちの少なくとも一方の粉粒とを焼結してなるものであ
る。
から80体積％の粗粒のCBNと、５から15体積％の微粒のC
BNと、４から50体積％のZrO2の粉粒とAl2O3の粉粒との
混合物と、１から10体積％の炭化硅素（以下、SiCと記
述する）の針状結晶と、１から10体積％のAl及びTiのう
ちの少なくとも一方の粉粒とを焼結してなるものであ
る。
ここで、ZrO2とAl2O3の粉粒との混合物は、１から30
体積％のZrO2と残り全てがAl2O3とからなるものであ
る。
体積％のZrO2と残り全てがAl2O3とからなるものであ
る。
この場合、CBNの粉粒と、ZrO2の粉粒とAl2O3の粉粒と
の混合物と、Al及びTiのうちの少なくとも一方の粉粒
と、場合によってはSiCの針状結晶とを均一に混合攪拌
したのち、これを高融点材料の容器に装入して熱間静水
圧加圧装置（HIP）等の超高圧発生装置により例えば40
から60キロバール（以下、Kbと記述する）の範囲で加圧
しつつ1200から1800℃の範囲で加熱し、この状態を0.5
から30分程度保持することによって、本発明の工具用焼
結材料を得る。
の混合物と、Al及びTiのうちの少なくとも一方の粉粒
と、場合によってはSiCの針状結晶とを均一に混合攪拌
したのち、これを高融点材料の容器に装入して熱間静水
圧加圧装置（HIP）等の超高圧発生装置により例えば40
から60キロバール（以下、Kbと記述する）の範囲で加圧
しつつ1200から1800℃の範囲で加熱し、この状態を0.5
から30分程度保持することによって、本発明の工具用焼
結材料を得る。
＜作用＞ CBNは工具用焼結材料としての主体をなすものであ
り、これが40体積％未満ではCBN自体の硬度を反映させ
ることが困難となり、充分な耐摩耗性を得られない。逆
に、このCBNが90体積％を越えると、焼結時にその一部
が六方晶に相転位を起こして焼結性が悪化するため、靱
性の低下により微小なチッピングや欠損が発生する。
り、これが40体積％未満ではCBN自体の硬度を反映させ
ることが困難となり、充分な耐摩耗性を得られない。逆
に、このCBNが90体積％を越えると、焼結時にその一部
が六方晶に相転位を起こして焼結性が悪化するため、靱
性の低下により微小なチッピングや欠損が発生する。
一方、ZrO2とAl2O3との混合物はCBNの結合剤としての
特性を発揮するため、これらが５体積％或いは４体積％
未満では工具用焼結材料中に占めるCBNの量が相対的に
多くなり過ぎ、焼結性が悪化して耐摩耗性や靱性の低下
を招来する。逆に、この混合物が55体積％或いは50体積
％を越えると、CBNの量が相対的に少なくなり過ぎてし
まい、CBN自体の硬度を工具用焼結材料に反映させるこ
とが困難となり、やはり耐摩耗性の低下を招くこととな
る。なお、一般的な傾向としてAl2O3に対するZrO3の割
合を多くするほど靱性が向上し、逆にAl2O3の割合を多
くするほど結合相の硬度が高くなる。以上の兼ね合いか
ら、Al2O3に対してZrO2を１から30体積％の割合に収め
ることが望ましく、特に１から10体積％の範囲が好適で
ある。
特性を発揮するため、これらが５体積％或いは４体積％
未満では工具用焼結材料中に占めるCBNの量が相対的に
多くなり過ぎ、焼結性が悪化して耐摩耗性や靱性の低下
を招来する。逆に、この混合物が55体積％或いは50体積
％を越えると、CBNの量が相対的に少なくなり過ぎてし
まい、CBN自体の硬度を工具用焼結材料に反映させるこ
とが困難となり、やはり耐摩耗性の低下を招くこととな
る。なお、一般的な傾向としてAl2O3に対するZrO3の割
合を多くするほど靱性が向上し、逆にAl2O3の割合を多
くするほど結合相の硬度が高くなる。以上の兼ね合いか
ら、Al2O3に対してZrO2を１から30体積％の割合に収め
ることが望ましく、特に１から10体積％の範囲が好適で
ある。
又、AlやTiはCBNの粒界に拡散して空隙のない緻密な
焼結組織を形成するため、工具用焼結材料の靱性を著し
く向上させる。この場合、これらが１体積％未満では充
分な靱性を得られない。逆に、これらが10体積％を越え
ると結合相の硬度を低下させるように働くため、耐摩耗
性が悪化してしまう。
焼結組織を形成するため、工具用焼結材料の靱性を著し
く向上させる。この場合、これらが１体積％未満では充
分な靱性を得られない。逆に、これらが10体積％を越え
ると結合相の硬度を低下させるように働くため、耐摩耗
性が悪化してしまう。
なお、微粒のCBNやSiCや針状結晶は結合相の硬度を高
め、工具用焼結材料の耐摩耗性を向上させるように主と
して機能するが、SiCの針状結晶は工具用焼結材料の靱
性を向上させる働きもある。従って、微粒のCBNが５体
積％未満だったり或いはSiCの針状結晶が１体積％未満
では、結合相の硬度を更に高めることができず、工具用
焼結材料の耐摩耗性をより一層向上させることが困難と
なる。逆に、微粒のCBNが15体積％を越えたり或いはSiC
の針状結晶が10体積％を越えると、CBNの量が相対的に
少なくなり過ぎ、焼結性の悪化に伴って耐摩耗性及び靱
性が低下する。
め、工具用焼結材料の耐摩耗性を向上させるように主と
して機能するが、SiCの針状結晶は工具用焼結材料の靱
性を向上させる働きもある。従って、微粒のCBNが５体
積％未満だったり或いはSiCの針状結晶が１体積％未満
では、結合相の硬度を更に高めることができず、工具用
焼結材料の耐摩耗性をより一層向上させることが困難と
なる。逆に、微粒のCBNが15体積％を越えたり或いはSiC
の針状結晶が10体積％を越えると、CBNの量が相対的に
少なくなり過ぎ、焼結性の悪化に伴って耐摩耗性及び靱
性が低下する。
＜実施例＞ 無触媒法で合成された１から３マイクロメートル（以
下、μｍと記述する）の範囲の粒径のCBNと、平均粒径
がそれぞれ0.3μｍのZrO2とAl2O3とからなり且つこれら
の体積比を4:96（＝ZrO2：Al2O3）に調整した混合物
と、平均粒径が0.1μｍのAl又はTi又はAl及びTiと炭化
タングステン（以下、WCと記述する）基超硬合金で内張
りした小形の遊星運動型ミル内に装入し、更にこれらの
混合を促進する目的でこれら粉粒の総体積の35％に相当
する量のメチルアルコールをミル内に加え、蓋をしてこ
れらを３時間混練した。そして、不活性ガス雰囲気にて
ミルの蓋を取り、ミルを120℃に加熱してメチルアルコ
ールを蒸発させ、混練された原料粉体の乾燥を行った。
下、μｍと記述する）の範囲の粒径のCBNと、平均粒径
がそれぞれ0.3μｍのZrO2とAl2O3とからなり且つこれら
の体積比を4:96（＝ZrO2：Al2O3）に調整した混合物
と、平均粒径が0.1μｍのAl又はTi又はAl及びTiと炭化
タングステン（以下、WCと記述する）基超硬合金で内張
りした小形の遊星運動型ミル内に装入し、更にこれらの
混合を促進する目的でこれら粉粒の総体積の35％に相当
する量のメチルアルコールをミル内に加え、蓋をしてこ
れらを３時間混練した。そして、不活性ガス雰囲気にて
ミルの蓋を取り、ミルを120℃に加熱してメチルアルコ
ールを蒸発させ、混練された原料粉体の乾燥を行った。
一方、塩化ナトリウム（以下、これをNaClと記述す
る）の粉粒を内径８ミリメートル，長さ10ミリメートル
の円筒状に加圧成形してなるNaCl製の容器本体に、同様
にして作成したNaCl製の下蓋を一体的に取付け、これら
の内面に厚さ20μｍのジルコニウム箔を張り付け、更に
この中に直径7.8ミリメートル，厚さ２ミリメートルのW
C基超硬合金製の円板を載置したものを用意しておく。
る）の粉粒を内径８ミリメートル，長さ10ミリメートル
の円筒状に加圧成形してなるNaCl製の容器本体に、同様
にして作成したNaCl製の下蓋を一体的に取付け、これら
の内面に厚さ20μｍのジルコニウム箔を張り付け、更に
この中に直径7.8ミリメートル，厚さ２ミリメートルのW
C基超硬合金製の円板を載置したものを用意しておく。
そして、乾燥終了後の前記原料粉体を不活性ガス雰囲
気にてこの容器本体内の前記円板上に６ミリメートルの
厚みになるように装入して突棒で突き固め、更にこの上
に前述したのと同一なWC基超硬合金製の円板を載置し、
又この上に厚さ20μｍのジルコニウム箔を重ねたのち、
前述と同様にして作成したNaCl製の上蓋を容器本体に嵌
め込み、これら容器本体と下蓋と上蓋とからなる容器内
に原料粉末を密封する。
気にてこの容器本体内の前記円板上に６ミリメートルの
厚みになるように装入して突棒で突き固め、更にこの上
に前述したのと同一なWC基超硬合金製の円板を載置し、
又この上に厚さ20μｍのジルコニウム箔を重ねたのち、
前述と同様にして作成したNaCl製の上蓋を容器本体に嵌
め込み、これら容器本体と下蓋と上蓋とからなる容器内
に原料粉末を密封する。
次に、超高圧発生装置に上述した容器を取付け、50Kb
の圧力と1650℃の温度とを30分間保持し、原料粉末を焼
結させて両端にWC基超硬合金が結合した円柱状の工具用
焼結材料を得た。そして、この工具用焼結材料を前記円
板が結合した状態のまま切り出してバイト用の切刃を仕
上げ、これを予め用意しておいた四角形のWC基超硬合金
製チップに銀ろうを介して固定し、すくい角０度，逃げ
角５度，ノーズ曲率半径が１ミリメートルのバイトを作
成した。
の圧力と1650℃の温度とを30分間保持し、原料粉末を焼
結させて両端にWC基超硬合金が結合した円柱状の工具用
焼結材料を得た。そして、この工具用焼結材料を前記円
板が結合した状態のまま切り出してバイト用の切刃を仕
上げ、これを予め用意しておいた四角形のWC基超硬合金
製チップに銀ろうを介して固定し、すくい角０度，逃げ
角５度，ノーズ曲率半径が１ミリメートルのバイトを作
成した。
このバイトを用い、ロックウエル硬さが62の丸棒状を
なす高炭素軸受鋼（SUJ2）に対して切削速度が毎分170
メートル，切込み量が20μm,バイトの送り速度が主軸一
回転当り20μｍとなるようにして100メートルの長さに
相当する距離だけ旋削した後、切刃の逃げ面の摩耗量及
びこの切刃を構成するCBN焼結材料のビッカース硬さ
を、前記原料粉末を構成する各粉粒の比率を変えて測定
した。なお、この旋削加工中には切削油を噴霧供給し
た。
なす高炭素軸受鋼（SUJ2）に対して切削速度が毎分170
メートル，切込み量が20μm,バイトの送り速度が主軸一
回転当り20μｍとなるようにして100メートルの長さに
相当する距離だけ旋削した後、切刃の逃げ面の摩耗量及
びこの切刃を構成するCBN焼結材料のビッカース硬さ
を、前記原料粉末を構成する各粉粒の比率を変えて測定
した。なお、この旋削加工中には切削油を噴霧供給し
た。
これらの測定結果を第１表に示すが、ちなみに窒化チ
タンを結合剤として使用した市販のCBN焼結材料を用い
た場合のビッカース硬さは2500,切刃の逃げ面の摩耗量
は40μｍであった。
タンを結合剤として使用した市販のCBN焼結材料を用い
た場合のビッカース硬さは2500,切刃の逃げ面の摩耗量
は40μｍであった。
この第１表に示す結果から明らかなように、CBNの粉
粒を65体積％含むもの（試料番号:1-13〜1-15）は、切
刃の逃げ面の摩耗量が35から37μｍの範囲に収まり、良
好な耐摩耗性を有していることから、結合相の高硬度化
による効果が現われていることを確認できた。又、CBN
の粉粒が40体積％未満のもの（試料番号:1−１）や90体
積％を越えるもの（試料番号:1-22）では、切刃に欠損
を発生しているが、CBNの粉粒が40から90体積％の範囲
にあるもの（試料番号:1−２〜1-21）では、切刃に欠損
を発生することなく旋削加工に供することができる。
粒を65体積％含むもの（試料番号:1-13〜1-15）は、切
刃の逃げ面の摩耗量が35から37μｍの範囲に収まり、良
好な耐摩耗性を有していることから、結合相の高硬度化
による効果が現われていることを確認できた。又、CBN
の粉粒が40体積％未満のもの（試料番号:1−１）や90体
積％を越えるもの（試料番号:1-22）では、切刃に欠損
を発生しているが、CBNの粉粒が40から90体積％の範囲
にあるもの（試料番号:1−２〜1-21）では、切刃に欠損
を発生することなく旋削加工に供することができる。
又、ZrO2とAl2O3との体積比を3:7（＝ZrO2：Al2O3）
に調整し、他のものは第１表と同じに設定した場合の切
刃の逃げ面の摩耗量及びこのCBN焼結材料のビッカース
硬さを測定した。なお、この場合の切削速度は毎分120
メートル，バイトの送り速度が主軸一回転当り30μｍと
なるように設定した。
に調整し、他のものは第１表と同じに設定した場合の切
刃の逃げ面の摩耗量及びこのCBN焼結材料のビッカース
硬さを測定した。なお、この場合の切削速度は毎分120
メートル，バイトの送り速度が主軸一回転当り30μｍと
なるように設定した。
これらの測定結果を第２表に示す。
この第２表から明らかなように、CBNの粉粒を65体積
％含むもの（試料番号:2-13〜2-15）は、切刃の逃げ面
の摩耗量が34から35μｍの範囲に収まり、高い耐摩耗性
を有していることから結合相の高靱化による効果が現わ
れていることを確認できた。又、CBNの粉粒が40体積％
未満のもの（試料番号:2−１）や90体積％を越えるもの
（試料番号:2-22）では、切刃に欠損を生じているが、C
BNの粉粒が40から90体積％の範囲にあるもの（試料番
号:2−２〜2-21）では、切刃に欠損を発生することなく
旋削加工に供することができる。
％含むもの（試料番号:2-13〜2-15）は、切刃の逃げ面
の摩耗量が34から35μｍの範囲に収まり、高い耐摩耗性
を有していることから結合相の高靱化による効果が現わ
れていることを確認できた。又、CBNの粉粒が40体積％
未満のもの（試料番号:2−１）や90体積％を越えるもの
（試料番号:2-22）では、切刃に欠損を生じているが、C
BNの粉粒が40から90体積％の範囲にあるもの（試料番
号:2−２〜2-21）では、切刃に欠損を発生することなく
旋削加工に供することができる。
次に、第１表に記載のCBNの粉粒（粗粒）と、結合剤
を高硬度化させるために0.5μｍ以下のCBNの粉粒（粗
粒）と、第１表に記載のZrO2の粉粒とAl2O3の粉粒との
混合物と、第１表に記載のAl又はTi又はAl及びTiとから
前述と同様にしてCBN焼結材料を作成し、各粉粒の比率
を変えて切刃の逃げ面の摩耗量及びこのCBN焼結材料の
ビッカース硬さを測定した。なお、この場合の加工条件
は第１表の場合と同一に設定した。
を高硬度化させるために0.5μｍ以下のCBNの粉粒（粗
粒）と、第１表に記載のZrO2の粉粒とAl2O3の粉粒との
混合物と、第１表に記載のAl又はTi又はAl及びTiとから
前述と同様にしてCBN焼結材料を作成し、各粉粒の比率
を変えて切刃の逃げ面の摩耗量及びこのCBN焼結材料の
ビッカース硬さを測定した。なお、この場合の加工条件
は第１表の場合と同一に設定した。
これらの測定結果を第３表（ａ），（ｂ）に示す。
この第３表（ａ），（ｂ）から明らかなように、CBN
の粗粒が60体積％でCBNの微粒が10体積％のもののうち
試料番号が3-24〜3-26のものは、切刃の逃げ面の摩耗量
が31から32μｍの範囲に収まり、高い耐摩耗性を有して
いることから、結合相のより一層の高硬度化による効果
が現われていることを確認できた。又、CBNの粗粒と微
粒との和が40体積％未満のもの（試料番号:3−１）や90
体積％を越えるもの（試料番号:3-38）では、やはり切
刃に欠損を生じているが、CBNの粗粒と微粒との和が40
から90体積％の範囲にあるもの（試料番号:3−２〜3-3
9）では、切刃に欠損を発生することなく旋削加工に供
することができる。
の粗粒が60体積％でCBNの微粒が10体積％のもののうち
試料番号が3-24〜3-26のものは、切刃の逃げ面の摩耗量
が31から32μｍの範囲に収まり、高い耐摩耗性を有して
いることから、結合相のより一層の高硬度化による効果
が現われていることを確認できた。又、CBNの粗粒と微
粒との和が40体積％未満のもの（試料番号:3−１）や90
体積％を越えるもの（試料番号:3-38）では、やはり切
刃に欠損を生じているが、CBNの粗粒と微粒との和が40
から90体積％の範囲にあるもの（試料番号:3−２〜3-3
9）では、切刃に欠損を発生することなく旋削加工に供
することができる。
一方、この第３表（ａ），（ｂ）に記載の二種類（細
粒及び微粒）のCBN粉粒と、第３表（ａ），（ｂ）に記
載のZrO2の粉粒とAl2O3の粉粒との混合物と、第３表
（ａ），（ｂ）に記載のAl又はTi又はAl及びTiと、更に
結合相の靱性を向上させるためのSiCの針状結晶とから
前述と同様にしてCBN焼結材料を作成し、これらの配合
比率を変えて切刃の逃げ面の摩耗量及びこのCBN焼結材
料のビッカース硬さを測定した。なお、この場合の加工
条件は第１表の場合と同一に設定した。
粒及び微粒）のCBN粉粒と、第３表（ａ），（ｂ）に記
載のZrO2の粉粒とAl2O3の粉粒との混合物と、第３表
（ａ），（ｂ）に記載のAl又はTi又はAl及びTiと、更に
結合相の靱性を向上させるためのSiCの針状結晶とから
前述と同様にしてCBN焼結材料を作成し、これらの配合
比率を変えて切刃の逃げ面の摩耗量及びこのCBN焼結材
料のビッカース硬さを測定した。なお、この場合の加工
条件は第１表の場合と同一に設定した。
これらの測定結果を第４表（ａ），（ｂ），（ｃ）に
示す。
示す。
この第４表（ａ）〜（ｃ）から明らかなように、CBN
の粗粒が60体積％でCBNの微粒が10体積％且つSiC針状結
晶が５体積％のもの（試料番号:4-39〜4-41）は、逃げ
面の摩耗量が28から29μｍの範囲に収まり、結合相のよ
り一層の高硬度化及び高靱化による効果が現われている
ことを確認できた。又、CBNの粗粒と微粒との和が40体
積％未満のもの（試料番号:4−１）や90体積％を越える
もの（試料番号:4-59）では、先のものと同様に切刃に
欠損を生じているが、CBNの粗粒と微粒との和が40から9
0体積％の範囲にあるもの（試料番号:4−２〜4-58）で
は、切刃に欠損が発生することなく旋削加工に供するこ
とができる。
の粗粒が60体積％でCBNの微粒が10体積％且つSiC針状結
晶が５体積％のもの（試料番号:4-39〜4-41）は、逃げ
面の摩耗量が28から29μｍの範囲に収まり、結合相のよ
り一層の高硬度化及び高靱化による効果が現われている
ことを確認できた。又、CBNの粗粒と微粒との和が40体
積％未満のもの（試料番号:4−１）や90体積％を越える
もの（試料番号:4-59）では、先のものと同様に切刃に
欠損を生じているが、CBNの粗粒と微粒との和が40から9
0体積％の範囲にあるもの（試料番号:4−２〜4-58）で
は、切刃に欠損が発生することなく旋削加工に供するこ
とができる。
＜発明の効果＞ 本発明の工具用焼結材料によると、高温時での硬度が
高いAl3O3を主体とする結合剤を用いたので、CBNの保持
能力が従来のものよりも向上し、特に高温時での耐摩耗
性を改善することができる。又、この結合相にCBNの微
粒を分散させたものでは、結合相のより一層の高硬度化
が可能であり、耐摩耗性を大幅に向上させることができ
る。更に、結合相にSiCの針状結晶を添加したもので
は、繊維強化による結合相の高靱化が可能となり、耐摩
耗性の向上と同時にチッピングや欠損の少ない工具用焼
結材料を提供できる。
高いAl3O3を主体とする結合剤を用いたので、CBNの保持
能力が従来のものよりも向上し、特に高温時での耐摩耗
性を改善することができる。又、この結合相にCBNの微
粒を分散させたものでは、結合相のより一層の高硬度化
が可能であり、耐摩耗性を大幅に向上させることができ
る。更に、結合相にSiCの針状結晶を添加したもので
は、繊維強化による結合相の高靱化が可能となり、耐摩
耗性の向上と同時にチッピングや欠損の少ない工具用焼
結材料を提供できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 深谷 保博 広島県広島市西区観音新町４丁目６番22 号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 角田 英雄 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重 工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 山本 博一 神奈川県横浜市金沢区幸浦１丁目８番地 １ 三菱重工業株式会社基盤技術研究所 内 (72)発明者 安田 福司 東京都千代田区丸の内２丁目５番１号 三菱重工業株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】40から90体積％の立方晶窒化硼素の粉粒
と、５から55体積％の酸化ジルコニウムの粉粒と酸化ア
ルミニウムの粉粒との混合物と、１から10体積％のアル
ミニウム及びチタンのうちの少なくとも一方の粉粒とを
焼結してなる工具用焼結材料。 - 【請求項２】30から80体積％の粗粒の立方晶窒化硼素
と、５から15体積％の微粒の立方晶窒化硼素と、５から
55体積％の酸化ジルコニウムの粉粒と酸化アルミニウム
の粉粒との混合物と、１から10体積％のアルミニウム及
びチタンのうちの少なくとも一方の粉粒とを焼結してな
る工具用焼結材料。 - 【請求項３】30から80体積％の粗粒の立方晶窒化硼素
と、５から15体積％の微粒の立方晶窒化硼素と、４から
50体積％の酸化ジルコニウムの粉粒と酸化アルミニウム
の粉粒との混合物と、１から10体積％の炭化硅素の針状
結晶と、１から10体積％のアルミニウム及びチタンのう
ちの少なくとも一方の粉粒とを焼結してなる工具用焼結
材料。 - 【請求項４】酸化ジルコニウムの粉粒と酸化アルミニウ
ムの粉粒との混合物は、１から30体積％の酸化ジルコニ
ウムと残り全てが酸化アルミニウムとからなる請求項
（１）又は請求項（２）又は請求項（３）に記載した工
具用焼結材料。 - 【請求項５】粗粒の立方晶窒化硼素の粒径が１から３マ
イクロメートルの範囲にあり且つ微粒の立方晶窒化硼素
の粒径が0.5マイクロメートル以下である請求項（２）
又は請求項（３）に記載した工具用焼結材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1100265A JP2634235B2 (ja) | 1989-04-21 | 1989-04-21 | 工具用焼結材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1100265A JP2634235B2 (ja) | 1989-04-21 | 1989-04-21 | 工具用焼結材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02282443A JPH02282443A (ja) | 1990-11-20 |
| JP2634235B2 true JP2634235B2 (ja) | 1997-07-23 |
Family
ID=14269374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1100265A Expired - Lifetime JP2634235B2 (ja) | 1989-04-21 | 1989-04-21 | 工具用焼結材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2634235B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008142890A (ja) * | 2007-12-25 | 2008-06-26 | Kyocera Corp | 切削工具を用いた精密加工方法 |
| GB0823328D0 (en) | 2008-12-22 | 2009-01-28 | Element Six Production Pty Ltd | Ultra hard/hard composite materials |
| GB201011574D0 (en) * | 2010-07-09 | 2010-08-25 | Element Six Ltd | PCBN material |
| IN2012DN03125A (ja) | 2010-09-01 | 2015-09-18 | Sumitomo Elec Hardmetal Corp | |
| KR101848941B1 (ko) | 2010-10-27 | 2018-04-13 | 스미또모 덴꼬오 하드메탈 가부시끼가이샤 | 입방정 질화붕소 소결체 및 입방정 질화붕소 소결체 공구 |
-
1989
- 1989-04-21 JP JP1100265A patent/JP2634235B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02282443A (ja) | 1990-11-20 |
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