JP3146747B2 - 耐摩耗性および耐欠損性のすぐれた立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具 - Google Patents

耐摩耗性および耐欠損性のすぐれた立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、すぐれた耐摩耗性と
耐欠損性を有し、したがって連続切削は勿論のこと、断
続切削に用いた場合にも切刃に欠けやチッピング（微小
欠け）の発生なく、すぐれた切削性能を長期に亘って発
揮する立方晶窒化ほう素（以下、Ｃ−ＢＮで示す）基超
高圧焼結材料製切削工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、数多くのＣ−ＢＮ基超高圧焼結材
料製切削工具が提案され、これが、例えば球状黒鉛鋳鉄
などの高速切削に用いられていることは良く知られてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
のＦＡ化および省力化に対する要求は厳しく、これに伴
ない、連続切削は勿論のこと、断続切削にもすぐれた切
削性能を発揮する切削工具の開発が強く望まれている
が、上記の多くの従来Ｃ−ＢＮ基超高圧焼結材料製切削
工具の場合、特に耐欠損性不足が原因で、断続切削では
切刃に欠けやチッピングが発生し易く、実用に供するこ
とができないのが現状である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、耐欠損性にすぐれたＣ−ＢＮ基
超高圧焼結材料製切削工具を開発すべく研究を行なった
結果、切削工具を、重量％で（以下、％は重量％を示
す）、 Ｔｉの炭化物、窒化物、および炭窒化物（以下、それぞ
れＴｉＣ，ＴｉＮ、およびＴｉＣＮで示し、これらを総
称してＴｉ炭・窒化物という）のうちの１種または２種
以上：１０〜３５％、 ＴｉとＡｌの化合物（以下、Ｔｉ−Ａｌ化合物とい
う）：１０〜２５％、 酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2Ｏ3で示す）：２〜８
％、 炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）：０．２〜１．
６％、 Ｃ−ＢＮ：残り、 からなる配合組成を有するＣ−ＢＮ基超高圧焼結材料で
構成すると、この結果のＣ−ＢＮ基超高圧焼結材料製切
削工具は、Ａｌ2Ｏ3およびＷＣによる微粒化および粒成
長抑制作用で、自身も含めＴｉ炭・窒化物の粒径が０．
５μｍ以下に保持され、かつＣ−ＢＮの粒径も配合時の
粒径と同じ４μｍ以下を保持することと相まって、耐欠
損性が向上し、この結果断続切削でも切刃に欠けやチッ
ピングの発生がなく、また断続切削でも一段とすぐれた
耐摩耗性を発揮するという研究結果を得たのである。
【０００５】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、 Ｔｉ炭・窒化物のうちの１種または２種以上：１０〜３
５％、 Ｔｉ−Ａｌ化合物：１０〜２５％、 Ａｌ2Ｏ3：２〜８％、 ＷＣ：０．２〜１．６％、 Ｃ−ＢＮ：残り、 からなる配合組成を有するＣ−ＢＮ基超高圧焼結材料で
構成してなる耐摩耗性および耐欠損性にすぐれたＣ−Ｂ
Ｎ基超高圧焼結材料製切削工具に特徴を有するものであ
る。
【０００６】つぎに、この発明の切削工具において、こ
れを構成するＣ−ＢＮ基超高圧焼結材料の配合組成を上
記の通りに限定した理由を説明する。 （ａ） Ｔｉ炭・窒化物 これらの成分には、靭性を向上させる作用があるが、そ
の割合が１０％未満では所望の靭性を確保することがで
きず、一方その割合が３５％を越えると、相対的にＣ−
ＢＮの割合が少なくなって、Ｃ−ＢＮによってもたらさ
れるすぐれた耐摩耗性および耐塑性変形性に低下傾向が
現われるようになることから、その割合を１０〜３５％
と定めた。
【０００７】 （ｂ） Ｔｉ−Ａｌ化合物 この成分は、焼結助剤として作用し、焼結性を向上さ
せ、もって工具の強度を向上させる作用をもつが、その
割合が１０％未満では前記作用に所望のすぐれた効果を
安定的に確保することができず、一方その割合が２５％
を越えると、焼結時Ｔｉのほう化物やＡｌの窒化物など
が多量に生成するようになって耐摩耗性の低下をきたす
ことから、その割合を１０〜２５％と定めた。
【０００８】 （ｃ） Ａｌ2Ｏ3およびＷＣ これらの成分には、共存した状態で、Ｔｉ炭・窒化物を
微細化し、かつ自身も含めＣ−ＢＮ粒の成長するのを抑
制して、耐欠損性および耐摩耗性を向上させる作用があ
るが、これら両成分のうち、いずれかの成分でもＡｌ2
Ｏ3：２％未満、ＷＣ：０．２％未満になると前記作用
に所望の効果が得られず、一方その割合が、Ａｌ
2Ｏ3 ：８％およびＷＣ：１．６％をそれぞれ越えると
結晶性に低下傾向が現われ、所望の高強度を安定して得
られなくなることから、その割合を、Ａｌ2Ｏ3：２〜８
％、ＷＣ：０．２〜１．６％と定めた。なお、切削工具
にＣ−ＢＮによるすぐれた耐摩耗性と耐塑性変形性を確
保するために、３５％以上のＣ−ＢＮの含有が望まし
い。
【０００９】
【実施例】つぎに、この発明の切削工具を実施例により
具体的に説明する。原料粉末として、粒径：０．５〜１
μｍのＴｉ炭・窒化物粉末、同０．３〜０．５μｍのＴ
ｉ−Ａｌ化合物粉末、同０．２〜０．５μｍのＡｌ2Ｏ3
粉末、同０．３〜０．５μｍのＷＣ粉末、さらにそれぞ
れ表１，２に示される粒径のＣ−ＢＮ粉末を用意し、こ
れら原料粉末を表１，２に示される配合組成に配合し、
ボールミルで７２時間湿式混合し、乾燥した後、３ton
／cm2の圧力で直径：２０mmφ×厚さ：１．５mmの寸法
をもった圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を３×１０
-4torrの真空中、１０００〜１３００℃の範囲内の所定
温度に３０分間保持の条件で仮焼結し、ついで超高圧焼
結装置に前記仮焼結体を、直径：２０mmφ×厚さ：２mm
の寸法をもったＷＣ基超硬合金基材と重ね合わせて装入
し、圧力：５ＧＰａ、温度：１２００〜１４００℃の範
囲内の所定温度、保持時間：３０分の条件で焼結し、上
下面を研削し、ワイヤカットで４分割したものをＷＣ基
超硬合金台金にろう付けし、最終的に所定寸法に研磨仕
上げすることにより本発明切削工具１〜７および比較切
削工具１〜９をそれぞれ製造した。
【００１０】なお、比較切削工具１〜９は、いずれもこ
れを構成するＣ−ＢＮ基超高圧焼結材料の構成成分のう
ちのいずれかの成分割合（表２に※印を付す）がこの発
明の範囲から外れたものである。また、この結果得られ
た切削工具について、これを構成するＣ−ＢＮ基超高圧
焼結材料の粒径を測定したところ、本発明切削工具１〜
７においては、Ｃ−ＢＮが１〜４μｍ、その他の成分が
０．２〜０．５μｍの粒径を示し、微細整粒組織となっ
ているのに対し、Ａｌ2Ｏ3またはＷＣを配合しないＣ−
ＢＮ基超高圧焼結材料で構成された比較切削工具６，８
においては、粒成長を起こし、Ｃ−ＢＮ：３〜６μｍ、
その他の成分：４〜８μｍの粒径を示すものであった。
【００１１】つぎに、この結果得られた各種の切削工具
について、 被削材：球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ７０）の丸棒、 切削速度：４００ｍ／min.、 送り：０．２mm／rev.、 切り込み：０．２５mm、 切削時間：３０分、 の条件での鋳鉄の湿式連続切削試験、並びに、 被削材：上記ＦＣＤ７０の長さ方向等間隔４本縦溝入り
丸棒、 切削速度：２５０ｍ／min.、 送り：０．２mm／rev.、 切り込み：０．２mm、 切削時間：６０分、 の条件での鋳鉄の湿式断続切削試験を行ない、いずれの
試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。これらの測定
結果を表３に示した。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【表２】
【００１４】
【表３】
【００１５】
【発明の効果】表１〜３に示される結果から、本発明切
削工具１〜７は、いずれも連続切削ではすぐれた耐摩耗
性を示し、かつ断続切削でも切刃に欠けやチッピングの
発生なく、すぐれた耐摩耗性を示すのに対して、構成成
分のうちのいずれかの成分割合がこの発明の範囲から外
れたＣ−ＢＮ基超高圧焼結材料で構成された比較切削工
具１〜９においては、耐摩耗性および耐欠損性のうちの
少なくともいずれかの特性が劣ったものになることが明
らかである。
【００１６】上述のように、この発明のＣ−ＢＮ基超高
圧焼結材料製切削工具は、すぐれた耐摩耗性と耐欠損性
とを合せもつので、連続切削は勿論のこと、断続切削で
も切刃に欠けやチッピングの発生なく、すぐれた切削性
能を長期に亘って発揮し、したがって切削加工のＦＡ化
および省力化にも十分満足に対応することができるもの
である。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 35/583 - 35/5835

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 重量％で、 Ｔｉの炭化物、窒化物、および炭窒化物のうちの１種ま
    たは２種以上：１０〜３５％、 ＴｉとＡｌの化合物：１０〜２５％、 酸化アルミニウム：２〜８％、 炭化タングステン：０．２〜１．６％、 立方晶窒化ほう素：残り、 からなる配合組成を有する立方晶窒化ほう素基超高圧焼
    結材料で構成したことを特徴とする耐摩耗性および耐欠
    損性のすぐれた立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切
    削工具。
JP09885693A 1993-04-01 1993-04-01 耐摩耗性および耐欠損性のすぐれた立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具 Expired - Lifetime JP3146747B2 (ja)

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