JP3196802B2 - 高硬度の切削工具 - Google Patents
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- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は立方晶窒化硼素（以下ｃ
ＢＮと略記する）を用いた高硬度の切削工具に関する。
ＢＮと略記する）を用いた高硬度の切削工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】ｃＢＮはダイヤモンドに次ぐ高硬度を有
し、その焼結体は種々の切削工具に使用されている。
し、その焼結体は種々の切削工具に使用されている。
【０００３】切削工具に適したｃＢＮ焼結体の一例とし
て、特開昭６２−２２８４５０号にはｃＢＮ粉末６５〜
７５体積％と残部結合材を超高圧焼結して得られる焼結
体で、結合材が２５〜５０重量％のＡｌと、Ｔｉの炭化
物や炭窒化物からなり、焼入鋼の断続切削等で耐欠損性
に優れる焼結体が開示されている。
て、特開昭６２−２２８４５０号にはｃＢＮ粉末６５〜
７５体積％と残部結合材を超高圧焼結して得られる焼結
体で、結合材が２５〜５０重量％のＡｌと、Ｔｉの炭化
物や炭窒化物からなり、焼入鋼の断続切削等で耐欠損性
に優れる焼結体が開示されている。
【０００４】また、特開平３−１７０６３８号にはｃＢ
Ｎ粉末４５〜７５体積％と残部結合材を超高圧焼結して
得られる焼結体で、焼結材が５〜２５重量％のＡｌを含
み、残部が（Ｈｆ1-ZＭZ）Ｃ、（但し、ＭはＨｆを除く
周期律表のIVａ、Ｖａ、VIａ族元素を意味し、０≦ｚ≦
０．３である）で表される化合物の少なくとも１種から
なり、鋳鉄加工で優れた耐摩耗性と耐欠損性を示す高硬
度工具用焼結体が開示されている。
Ｎ粉末４５〜７５体積％と残部結合材を超高圧焼結して
得られる焼結体で、焼結材が５〜２５重量％のＡｌを含
み、残部が（Ｈｆ1-ZＭZ）Ｃ、（但し、ＭはＨｆを除く
周期律表のIVａ、Ｖａ、VIａ族元素を意味し、０≦ｚ≦
０．３である）で表される化合物の少なくとも１種から
なり、鋳鉄加工で優れた耐摩耗性と耐欠損性を示す高硬
度工具用焼結体が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの焼結
体でも刃先温度が上昇し、かつ、厳しい衝撃が刃先にか
かる鋳鉄の切削に使用した場合、特開昭６２−２２８４
５０号に開示されている焼結体では耐熱性が不足し、特
開平３−１７０６３８号に開示されている焼結体では確
かに耐摩耗性には優れるが、耐欠損性が不足しており、
刃先の欠損が生じて工具が短寿命であるという問題があ
った。
体でも刃先温度が上昇し、かつ、厳しい衝撃が刃先にか
かる鋳鉄の切削に使用した場合、特開昭６２−２２８４
５０号に開示されている焼結体では耐熱性が不足し、特
開平３−１７０６３８号に開示されている焼結体では確
かに耐摩耗性には優れるが、耐欠損性が不足しており、
刃先の欠損が生じて工具が短寿命であるという問題があ
った。
【０００６】本発明はかかる従来の事情に鑑み、より耐
欠損性、耐摩耗性に優れ、鋳鉄加工で優れた切削性能を
示す高硬度の切削工具を提供することを目的とする。
欠損性、耐摩耗性に優れ、鋳鉄加工で優れた切削性能を
示す高硬度の切削工具を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の高硬度の切削工具においては、立方晶窒化
硼素粉末を６０〜７５体積％と残部の結合材粉末を超高
圧焼結して得られた焼結体からなり、前記結合材が５〜
１５重量％のＡｌを含み、残部が（ＨｆxＴｉ
yＭ1-x-y）（ＣzＮ1-z）α（但し、ＭはＴｉ、Ｈｆを除
く周期律表のIVａ、Ｖａ、Vlａ族元素を意味し、０．１
≦ｘ≦０．５、０．５≦ｙ≦０．９、０．７≦ｚ≦０．
９、０．６≦α≦０．８）で表される化合物、または総
計が前記の組成となる複数の化合物からなり、結合材平
均粒径が１μｍ以下であることを特徴とする。
に、本発明の高硬度の切削工具においては、立方晶窒化
硼素粉末を６０〜７５体積％と残部の結合材粉末を超高
圧焼結して得られた焼結体からなり、前記結合材が５〜
１５重量％のＡｌを含み、残部が（ＨｆxＴｉ
yＭ1-x-y）（ＣzＮ1-z）α（但し、ＭはＴｉ、Ｈｆを除
く周期律表のIVａ、Ｖａ、Vlａ族元素を意味し、０．１
≦ｘ≦０．５、０．５≦ｙ≦０．９、０．７≦ｚ≦０．
９、０．６≦α≦０．８）で表される化合物、または総
計が前記の組成となる複数の化合物からなり、結合材平
均粒径が１μｍ以下であることを特徴とする。
【０００８】
【作用】鋳鉄切削において工具が劣化する原因は、刃先
温度が上昇しクレーター摩耗が発達しやすいことに加
え、刃先にかかる衝撃によりチッピングが生じるためで
ある。よって、焼結体に要求される特性は、耐熱性に優
れると共に、強度が高いことである。
温度が上昇しクレーター摩耗が発達しやすいことに加
え、刃先にかかる衝撃によりチッピングが生じるためで
ある。よって、焼結体に要求される特性は、耐熱性に優
れると共に、強度が高いことである。
【０００９】本発明の高硬度の切削工具がこれらの特性
に優れている理由は以下のように推定される。
に優れている理由は以下のように推定される。
【００１０】本発明の焼結体は超高圧焼結時に結合材中
のＡｌや残部（ＨｆxＴｉyＭ1-x-y）（ＣzＮ1-z）
α（但し、ＭはＴｉ、Ｈｆを除く周期律表のIVａ、Ｖ
ａ、VIａ族元素を意味し、０．１≦ｘ≦０．５、０．５
≦ｙ≦０．９、０．７≦ｚ≦０．９、０．６≦α≦０．
８である）で表される化合物、または総計が前記の組成
となる複数の化合物の混合物が高温硬度に優れたｃＢＮ
粒子と反応し、アルミニウムの硼化物や窒化物、Ｈｆや
Ｔｉの硼化物を生成し、これら反応生成物がｃＢＮや結
合材の焼結体構成粒子を強固に接合し焼結体の強度を高
めると共に、（ＨｆxＴｉyＭ1-x-y）（ＣzＮ1-z）αの
中の窒素原子が結合相中で分散固溶し、焼結体の靭性を
高め、同時に耐熱性に優れたＨｆＣが焼結体の耐熱性を
高めていると推定される。
のＡｌや残部（ＨｆxＴｉyＭ1-x-y）（ＣzＮ1-z）
α（但し、ＭはＴｉ、Ｈｆを除く周期律表のIVａ、Ｖ
ａ、VIａ族元素を意味し、０．１≦ｘ≦０．５、０．５
≦ｙ≦０．９、０．７≦ｚ≦０．９、０．６≦α≦０．
８である）で表される化合物、または総計が前記の組成
となる複数の化合物の混合物が高温硬度に優れたｃＢＮ
粒子と反応し、アルミニウムの硼化物や窒化物、Ｈｆや
Ｔｉの硼化物を生成し、これら反応生成物がｃＢＮや結
合材の焼結体構成粒子を強固に接合し焼結体の強度を高
めると共に、（ＨｆxＴｉyＭ1-x-y）（ＣzＮ1-z）αの
中の窒素原子が結合相中で分散固溶し、焼結体の靭性を
高め、同時に耐熱性に優れたＨｆＣが焼結体の耐熱性を
高めていると推定される。
【００１１】なお、焼結体中にはＡｌが酸化アルミニウ
ムとしても微量に存在することがＸ線回折により確認さ
れたが、本発明の作用に何等支障を与えるものではな
い。
ムとしても微量に存在することがＸ線回折により確認さ
れたが、本発明の作用に何等支障を与えるものではな
い。
【００１２】結合材は前記の組成の固溶体であっても、
総計が前記の組成となる複数の化合物の混合物であって
も良い。結合材が固溶体の場合、組織の均一性が高いた
め焼結体の性能が安定する。また、結合材が総計で前記
の組成となる複数の化合物の混合物の場合、固溶体と比
較して焼結体の製造原価が安価となり工業的に好まし
い。
総計が前記の組成となる複数の化合物の混合物であって
も良い。結合材が固溶体の場合、組織の均一性が高いた
め焼結体の性能が安定する。また、結合材が総計で前記
の組成となる複数の化合物の混合物の場合、固溶体と比
較して焼結体の製造原価が安価となり工業的に好まし
い。
【００１３】結合材中のＡｌは５重量％未満ではｃＢＮ
との反応生成物の量が少なく強度が低下し、１５重量％
を超えるとＡｌの硼化物などの生成量が多くなり、焼結
体の強度は高くなるが、特開昭６２−２２８４５０号に
開示されている焼結体と同様に、耐熱性が不足し、焼結
体の耐摩耗性が悪化する。
との反応生成物の量が少なく強度が低下し、１５重量％
を超えるとＡｌの硼化物などの生成量が多くなり、焼結
体の強度は高くなるが、特開昭６２−２２８４５０号に
開示されている焼結体と同様に、耐熱性が不足し、焼結
体の耐摩耗性が悪化する。
【００１４】（ＨｆxＴｉyＭ1-x-y）（ＣZＮ1-Z）α中
のＨｆは焼結体の耐熱性を高める効果を有し、Ｔｉはｃ
ＢＮとの反応性に富み焼結体の強度を高める効果があ
る。
のＨｆは焼結体の耐熱性を高める効果を有し、Ｔｉはｃ
ＢＮとの反応性に富み焼結体の強度を高める効果があ
る。
【００１５】ｘの値は０．１未満ではこのＨｆの量が少
なくなり、焼結体の耐熱性が低下し、０．５より多いと
Ｔｉの量が相対的に少なくなるので焼結体の強度が低下
する。
なくなり、焼結体の耐熱性が低下し、０．５より多いと
Ｔｉの量が相対的に少なくなるので焼結体の強度が低下
する。
【００１６】ｙの値は０．５未満ではＴｉの量が少なく
なり、焼結体の強度が低下し、０．９より多いとはＨｆ
の量が相対的に少なくなり、焼結体の耐熱性が低下す
る。
なり、焼結体の強度が低下し、０．９より多いとはＨｆ
の量が相対的に少なくなり、焼結体の耐熱性が低下す
る。
【００１７】ｚの値は０．９より多いと窒素原子の固溶
する量が少なくなり、焼結体の靭性を高める効果が得ら
れず、特開平３−１７０６３８号に開示されている焼結
体と同様に耐欠損性が低下し、０．７未満では耐熱性に
優れるＨｆ等の炭化物の量が少なくなるので焼結体の耐
熱性が低下する。
する量が少なくなり、焼結体の靭性を高める効果が得ら
れず、特開平３−１７０６３８号に開示されている焼結
体と同様に耐欠損性が低下し、０．７未満では耐熱性に
優れるＨｆ等の炭化物の量が少なくなるので焼結体の耐
熱性が低下する。
【００１８】また、αの値は０．６未満では結合材中の
金属成分の量が多くなり、結合材の粉砕が困難になり平
均粒度が１μｍを超えることになって焼結体の強度が低
下し、０．８より多いとｃＢＮとの反応に関与するＴｉ
等の量が少なくなり焼結体の強度が低下する。
金属成分の量が多くなり、結合材の粉砕が困難になり平
均粒度が１μｍを超えることになって焼結体の強度が低
下し、０．８より多いとｃＢＮとの反応に関与するＴｉ
等の量が少なくなり焼結体の強度が低下する。
【００１９】また、ｃＢＮ粉末の配合量は６０〜７５体
積％であることが必要である。６０体積％未満では焼結
体の高温硬度が低下し、７５体積％より多いと高温硬度
は高くなるが、耐熱性や接合強度に優れた結合材の量が
相対的に減少し、焼結体の特性が低下する。
積％であることが必要である。６０体積％未満では焼結
体の高温硬度が低下し、７５体積％より多いと高温硬度
は高くなるが、耐熱性や接合強度に優れた結合材の量が
相対的に減少し、焼結体の特性が低下する。
【００２０】
【実施例】以下、この発明を実施例に基づいて説明す
る。
る。
【００２１】（実施例１）８６重量％（Ｈｆ0.2Ｔｉ
0.75Ｗ0.05）（Ｃ0.85Ｎ0.15）0.7−１４重量％Ａｌで
表される結合材を超硬ポットとボールを用いて平均粒径
１μｍ以下に粉砕し、表１に示す割合でｃＢＮ粉末と混
合し、これをＭｏ製容器に入れ真空炉にて１０-4 ｔｏｒ
ｒ、１０００℃で３０分間脱ガス処理した後、５２ｋ
ｂ、１３００℃の条件で超高圧焼結した。
0.75Ｗ0.05）（Ｃ0.85Ｎ0.15）0.7−１４重量％Ａｌで
表される結合材を超硬ポットとボールを用いて平均粒径
１μｍ以下に粉砕し、表１に示す割合でｃＢＮ粉末と混
合し、これをＭｏ製容器に入れ真空炉にて１０-4 ｔｏｒ
ｒ、１０００℃で３０分間脱ガス処理した後、５２ｋ
ｂ、１３００℃の条件で超高圧焼結した。
【００２２】得られた焼結体をＸ線解析により同定した
ところ全ての焼結体についてｃＢＮのピークとＨｆとＴ
ｉを含む炭窒化物、Ｔｉの硼化物、Ｈｆの硼化物、Ａｌ
の硼化物、およびＡｌの窒化物のピークが認められた。
ところ全ての焼結体についてｃＢＮのピークとＨｆとＴ
ｉを含む炭窒化物、Ｔｉの硼化物、Ｈｆの硼化物、Ａｌ
の硼化物、およびＡｌの窒化物のピークが認められた。
【００２３】更に、各焼結体を切削加工用チップに加工
し、ＦＣＤ４５（硬度 ＨＢ＝１８０）の断続切削試験
を行った。切削条件は、切削速度２５０ｍ／ｍｉｎ、切
り込み０．２２ｍｍ、送り量０．６ｍ／ｒｅｖ、湿式切
削である。結果を表１に併せて示す。
し、ＦＣＤ４５（硬度 ＨＢ＝１８０）の断続切削試験
を行った。切削条件は、切削速度２５０ｍ／ｍｉｎ、切
り込み０．２２ｍｍ、送り量０．６ｍ／ｒｅｖ、湿式切
削である。結果を表１に併せて示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】（実施例２）総計で組成が実施例１の結合
材と等しくなる複数の化合物（例えば、Ｔｉ、ＴｉＣ、
ＴｉＮ、ＨｆＣ、ＷＣ、Ａｌ）の混合物を超硬ポットと
ボールを用いて平均粒径１μｍ以下に粉砕し、実施例１
の表１のＮｏ．２の比率でこの混合物とｃＢＮ粉末を混
合し、これをＭｏ製容器に入れ真空炉にて１０-4ｔｏｒ
ｒ、１０００℃で３０分間脱ガス処理した後、５２ｋ
ｂ、１３００℃の条件で超高圧焼結した。
材と等しくなる複数の化合物（例えば、Ｔｉ、ＴｉＣ、
ＴｉＮ、ＨｆＣ、ＷＣ、Ａｌ）の混合物を超硬ポットと
ボールを用いて平均粒径１μｍ以下に粉砕し、実施例１
の表１のＮｏ．２の比率でこの混合物とｃＢＮ粉末を混
合し、これをＭｏ製容器に入れ真空炉にて１０-4ｔｏｒ
ｒ、１０００℃で３０分間脱ガス処理した後、５２ｋ
ｂ、１３００℃の条件で超高圧焼結した。
【００２６】得られた焼結体をＸ線回析により同定した
ところ、図１に示すように、ｃＢＮと主にＨｆを含む炭
窒化物、主にＴｉを含む炭窒化物、ＴｉやＡｌの硼化物
のピークがみられた。
ところ、図１に示すように、ｃＢＮと主にＨｆを含む炭
窒化物、主にＴｉを含む炭窒化物、ＴｉやＡｌの硼化物
のピークがみられた。
【００２７】得られた焼結体を切削加工用チップに加工
し、実施例１と同条件の断続切削試験を実施したとこ
ろ、欠損寿命が２２５分であり、実施例１の表１のＮ
ｏ．２とほぼ同等の性能が確認された。
し、実施例１と同条件の断続切削試験を実施したとこ
ろ、欠損寿命が２２５分であり、実施例１の表１のＮ
ｏ．２とほぼ同等の性能が確認された。
【００２８】（実施例３）ｃＢＮ粉末を６５体積％と表
２の組成の結合材を３５体積％混合し、混合粉末をＭｏ
容器に入れ真空炉で１０-4ｔｏｒｒ、１０００℃で２０
分間脱ガス処理をした後、５０ｋｂ、１３５０℃の条件
で超高圧焼結をした。
２の組成の結合材を３５体積％混合し、混合粉末をＭｏ
容器に入れ真空炉で１０-4ｔｏｒｒ、１０００℃で２０
分間脱ガス処理をした後、５０ｋｂ、１３５０℃の条件
で超高圧焼結をした。
【００２９】得られた焼結体を走査型顕微鏡で観察した
ところ、ｃＢＮ粒子が結合材を介して相互に接合してい
ることが認められた。
ところ、ｃＢＮ粒子が結合材を介して相互に接合してい
ることが認められた。
【００３０】更に、各焼結体を切削加工用チップに加工
し、ＦＣＤ５０（硬度 ＨＢ＝２２０）の断続切削試験
を行った。切削条件は、切削速度２１０ｍ／ｍｉｎ、切
り込み０．２１ｍｍ、送り量０．１１ｍ／ｒｅｖ、湿式
切削である。結果を表２に併せて示す。
し、ＦＣＤ５０（硬度 ＨＢ＝２２０）の断続切削試験
を行った。切削条件は、切削速度２１０ｍ／ｍｉｎ、切
り込み０．２１ｍｍ、送り量０．１１ｍ／ｒｅｖ、湿式
切削である。結果を表２に併せて示す。
【００３１】
【表２】
【００３２】
【発明の効果】以上のように、本発明によると、従来用
いられていたｃＢＮ焼結体からなる切削工具に比較し
て、耐欠損性、耐摩耗性共に優れているので、刃先が高
温・衝撃にさらされる鋳鉄の切削に適した高硬度の切削
工具となる。
いられていたｃＢＮ焼結体からなる切削工具に比較し
て、耐欠損性、耐摩耗性共に優れているので、刃先が高
温・衝撃にさらされる鋳鉄の切削に適した高硬度の切削
工具となる。
【図１】この発明の焼結体のＸ線回析結果を示すチャー
ト図である。
ト図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−173740（ＪＰ，Ａ) 特公 平５−18893（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭63−9009（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭61−33895（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 1/00 - 49/14
Claims (2)
- 【請求項１】 立方晶窒化硼素粉末を６０〜７５体積％
と残部の結合材粉末を超高圧焼結して得られた焼結体か
らなり、前記結合材が５〜１５重量％のＡｌを含み、残
部が（ＨｆxＴｉyＭ1-x-y）（ＣzＮ1-z）α（但し、Ｍ
はＴｉ、Ｈｆを除く周期律表のIVａ、Ｖａ、Vlａ族元素
を意味し、０．１≦ｘ≦０．５、０．５≦ｙ≦０．９、
０．７≦ｚ≦０．９、０．６≦α≦０．８）で表される
化合物、または総計が前記の組成となる複数の化合物の
混合物からなることを特徴とする高硬度の切削工具。 - 【請求項２】 前記焼結体中の結合材の平均粒径が１μ
ｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の高硬度
の切削工具。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27573394A JP3196802B2 (ja) | 1994-10-14 | 1994-10-14 | 高硬度の切削工具 |
| CA002157218A CA2157218C (en) | 1994-10-14 | 1995-08-30 | Sintered body for high-hardness tools |
| US08/529,639 US5596156A (en) | 1994-10-14 | 1995-09-18 | Sintered body for high-hardness tools |
| KR1019950034186A KR0159419B1 (ko) | 1994-10-14 | 1995-10-06 | 고경도공구용 소결체 |
| DE69521861T DE69521861T2 (de) | 1994-10-14 | 1995-10-10 | Gesinterter Presskörper für Werkzeuge hoher Härte |
| EP95307156A EP0707086B1 (en) | 1994-10-14 | 1995-10-10 | Sintered body for high-hardness tools |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27573394A JP3196802B2 (ja) | 1994-10-14 | 1994-10-14 | 高硬度の切削工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08120391A JPH08120391A (ja) | 1996-05-14 |
| JP3196802B2 true JP3196802B2 (ja) | 2001-08-06 |
Family
ID=17559637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27573394A Expired - Lifetime JP3196802B2 (ja) | 1994-10-14 | 1994-10-14 | 高硬度の切削工具 |
Country Status (6)
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|---|---|
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| EP (1) | EP0707086B1 (ja) |
| JP (1) | JP3196802B2 (ja) |
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| DE (1) | DE69521861T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH0621315B2 (ja) * | 1986-01-06 | 1994-03-23 | 住友電気工業株式会社 | ｃＢＮ焼結体およびその製造方法 |
| JPH0694580B2 (ja) * | 1988-12-14 | 1994-11-24 | 住友電気工業株式会社 | 高精度加工工具用焼結体 |
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| JPH0711054B2 (ja) * | 1989-11-27 | 1995-02-08 | 住友電気工業株式会社 | 高硬度工具用焼結体 |
| CA2030350C (en) * | 1989-11-27 | 1994-08-02 | Tetsuo Nakai | Hard sintered compact for tools |
-
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- 1994-10-14 JP JP27573394A patent/JP3196802B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-08-30 CA CA002157218A patent/CA2157218C/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-09-18 US US08/529,639 patent/US5596156A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-10-06 KR KR1019950034186A patent/KR0159419B1/ko not_active IP Right Cessation
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- 1995-10-10 EP EP95307156A patent/EP0707086B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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| JPH08120391A (ja) | 1996-05-14 |
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| CA2157218C (en) | 2001-03-20 |
| KR0159419B1 (ko) | 1999-01-15 |
| EP0707086A2 (en) | 1996-04-17 |
| DE69521861T2 (de) | 2001-11-15 |
| EP0707086B1 (en) | 2001-07-25 |
| KR960013527A (ko) | 1996-05-22 |
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