JP3346117B2 - 耐摩耗性に優れた立方晶窒化硼素焼結体の製造方法 - Google Patents
耐摩耗性に優れた立方晶窒化硼素焼結体の製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、切削工具に適し
た耐摩耗性に優れた立方晶窒化硼素焼結体に関するもの
である。
た耐摩耗性に優れた立方晶窒化硼素焼結体に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】立方晶窒化硼素焼結体は、ダイヤモンド
に近い硬度を有し、しかも鉄族金属との反応性が著しく
小さいために、鋼、ニッケル合金、コバルト合金などの
鉄族金属およびその合金の切削を行うことができ、近
年、切削工具として広く使用されている。
に近い硬度を有し、しかも鉄族金属との反応性が著しく
小さいために、鋼、ニッケル合金、コバルト合金などの
鉄族金属およびその合金の切削を行うことができ、近
年、切削工具として広く使用されている。
【０００３】この立方晶窒化硼素焼結体の製造方法の１
として、微細な六方晶窒化硼素粉末を温度：２０００〜
３０００℃、圧力：５５〜８５ｋｂａｒに保持して高温
高圧処理する方法が知られている。この場合、粒径の小
さな六方晶窒化硼素を原料とするほど微細な粒径の立方
晶窒化硼素焼結体が得られ、立方晶窒化硼素焼結体の粒
径は切削性能に影響を及ぼし、粒径が小さく緻密な立方
晶窒化硼素焼結体であるほど優れた切削性を有するとい
われている。
として、微細な六方晶窒化硼素粉末を温度：２０００〜
３０００℃、圧力：５５〜８５ｋｂａｒに保持して高温
高圧処理する方法が知られている。この場合、粒径の小
さな六方晶窒化硼素を原料とするほど微細な粒径の立方
晶窒化硼素焼結体が得られ、立方晶窒化硼素焼結体の粒
径は切削性能に影響を及ぼし、粒径が小さく緻密な立方
晶窒化硼素焼結体であるほど優れた切削性を有するとい
われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、切削効
率を高めてコストを一層削減しようとしており、それに
伴って、立方晶窒化硼素焼結体からなる切削工具も従来
より一層過酷な条件で使用され、そのため、切削工具の
摩耗が激しく、工具寿命は一層短いものとなっていた。
率を高めてコストを一層削減しようとしており、それに
伴って、立方晶窒化硼素焼結体からなる切削工具も従来
より一層過酷な条件で使用され、そのため、切削工具の
摩耗が激しく、工具寿命は一層短いものとなっていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者は、かか
る過酷な条件で切削しても、摩耗の少ない立方晶窒化硼
素焼結体を得るべく研究を行った結果、（ａ）立方晶窒
化硼素に含まれる炭素が硬さに影響を及ぼし、炭素が５
０〜５００ｐｐｍ含まれる立方晶窒化硼素は硬さが一層
向上する、（ｂ）その時立方晶窒化硼素に含まれる酸素
は５０〜５００ｐｐｍの範囲内にあることが好ましい、
（ｃ）六方晶窒化硼素を高温高圧処理して得られた立方
晶窒化硼素焼結体の立方晶窒化硼素の平均結晶粒径が
０．１〜１μｍにあると、強度が向上し、この立方晶窒
化硼素焼結体からなる切削工具は寿命が向上する、など
の知見を得たのである。
る過酷な条件で切削しても、摩耗の少ない立方晶窒化硼
素焼結体を得るべく研究を行った結果、（ａ）立方晶窒
化硼素に含まれる炭素が硬さに影響を及ぼし、炭素が５
０〜５００ｐｐｍ含まれる立方晶窒化硼素は硬さが一層
向上する、（ｂ）その時立方晶窒化硼素に含まれる酸素
は５０〜５００ｐｐｍの範囲内にあることが好ましい、
（ｃ）六方晶窒化硼素を高温高圧処理して得られた立方
晶窒化硼素焼結体の立方晶窒化硼素の平均結晶粒径が
０．１〜１μｍにあると、強度が向上し、この立方晶窒
化硼素焼結体からなる切削工具は寿命が向上する、など
の知見を得たのである。
【０００６】この発明は、かかる知見に基づいて成され
たものであって、（１）炭素：５０〜５００ｐｐｍ、酸
素：５０〜５００ｐｐｍを含有し、残りが実質的に硼素
と窒素からなる組成を有し、平均結晶粒径が０．１〜１
μｍである立方晶窒化硼素からなる耐摩耗性に優れた立
方晶窒化硼素焼結体、（２）前記（１）記載の耐摩耗性
に優れた立方晶窒化硼素焼結体からなることを特徴とす
る切削工具、に特徴を有するものである。
たものであって、（１）炭素：５０〜５００ｐｐｍ、酸
素：５０〜５００ｐｐｍを含有し、残りが実質的に硼素
と窒素からなる組成を有し、平均結晶粒径が０．１〜１
μｍである立方晶窒化硼素からなる耐摩耗性に優れた立
方晶窒化硼素焼結体、（２）前記（１）記載の耐摩耗性
に優れた立方晶窒化硼素焼結体からなることを特徴とす
る切削工具、に特徴を有するものである。
【０００７】この発明の耐摩耗性に優れた立方晶窒化硼
素焼結体を構成する立方晶窒化硼素の平均結晶粒径を
０．１〜１μｍとしたのは、立方晶窒化硼素の平均結晶
粒径を０．１μｍ未満にすることは、本発明法では不可
能であり、一方、平均粒径：１μｍを越えると、硬度が
低下するので好ましくないことによるものである。この
発明の耐摩耗性に優れた立方晶窒化硼素焼結体を構成す
る立方晶窒化硼素の平均結晶粒径の一層好ましい範囲は
０．２〜０．５μｍである。
素焼結体を構成する立方晶窒化硼素の平均結晶粒径を
０．１〜１μｍとしたのは、立方晶窒化硼素の平均結晶
粒径を０．１μｍ未満にすることは、本発明法では不可
能であり、一方、平均粒径：１μｍを越えると、硬度が
低下するので好ましくないことによるものである。この
発明の耐摩耗性に優れた立方晶窒化硼素焼結体を構成す
る立方晶窒化硼素の平均結晶粒径の一層好ましい範囲は
０．２〜０．５μｍである。
【０００８】また、立方晶窒化硼素焼結体を構成する立
方晶窒化硼素に含まれる炭素量を５０〜５００ｐｐｍに
したのは、立方晶窒化硼素に含まれる炭素量が５０ｐｐ
ｍ未満では硬さの十分な増加効果が得られず、一方、５
００ｐｐｍを越えると立方晶窒化硼素粒子同志の結合が
小さくなって強度が低下するので好ましくないことによ
るものである。この発明の耐摩耗性に優れた立方晶窒化
硼素焼結体を構成する立方晶窒化硼素に含まれる炭素量
の一層好ましい範囲は１００〜３００ｐｐｍである。
方晶窒化硼素に含まれる炭素量を５０〜５００ｐｐｍに
したのは、立方晶窒化硼素に含まれる炭素量が５０ｐｐ
ｍ未満では硬さの十分な増加効果が得られず、一方、５
００ｐｐｍを越えると立方晶窒化硼素粒子同志の結合が
小さくなって強度が低下するので好ましくないことによ
るものである。この発明の耐摩耗性に優れた立方晶窒化
硼素焼結体を構成する立方晶窒化硼素に含まれる炭素量
の一層好ましい範囲は１００〜３００ｐｐｍである。
【０００９】さらに、立方晶窒化硼素焼結体を構成する
立方晶窒化硼素に含まれる酸素量を５０〜５００ｐｐｍ
にしたのは、立方晶窒化硼素に含まれる酸素量が５０ｐ
ｐｍ未満にすることは実質的に不可能であり、一方、５
００ｐｐｍを越えると立方晶窒化硼素焼結体中に硼素の
酸化物が析出して強度が低下するので好ましくないこと
によるものである。この発明の耐摩耗性に優れた立方晶
窒化硼素焼結体を構成する立方晶窒化硼素に含まれる酸
素量の一層好ましい範囲は１００〜３００ｐｐｍであ
る。
立方晶窒化硼素に含まれる酸素量を５０〜５００ｐｐｍ
にしたのは、立方晶窒化硼素に含まれる酸素量が５０ｐ
ｐｍ未満にすることは実質的に不可能であり、一方、５
００ｐｐｍを越えると立方晶窒化硼素焼結体中に硼素の
酸化物が析出して強度が低下するので好ましくないこと
によるものである。この発明の耐摩耗性に優れた立方晶
窒化硼素焼結体を構成する立方晶窒化硼素に含まれる酸
素量の一層好ましい範囲は１００〜３００ｐｐｍであ
る。
【００１０】この発明の平均結晶粒径：０．１〜１μ
ｍ、炭素：５０〜５００ｐｐｍ、酸素：５０〜５００ｐ
ｐｍを有する耐摩耗性に優れた立方晶窒化硼素焼結体
は、原料として、平均粒径：２〜３μｍの六方晶窒化硼
素粉末を用い、この六方晶窒化硼素粉末を窒素中、１４
００〜１８００℃に２〜６時間保持することにより、六
方晶窒化硼素粉末に含まれる酸素量を低く調整し、さら
にこの六方晶窒化硼素粉末にポリエチレングリコールを
添加し、アルゴン雰囲気中、温度：８００〜１０００
℃、２〜４時間保持の条件で処理することにより六方晶
窒化硼素粉末に炭素を含有せしめ、この様に酸素量およ
び炭素量を調整した六方晶窒化硼素粉末を圧力：７ＧＰ
ａ、温度：２０００℃、２〜４時間保持の条件の超高圧
高温処理することにより得ることができる。
ｍ、炭素：５０〜５００ｐｐｍ、酸素：５０〜５００ｐ
ｐｍを有する耐摩耗性に優れた立方晶窒化硼素焼結体
は、原料として、平均粒径：２〜３μｍの六方晶窒化硼
素粉末を用い、この六方晶窒化硼素粉末を窒素中、１４
００〜１８００℃に２〜６時間保持することにより、六
方晶窒化硼素粉末に含まれる酸素量を低く調整し、さら
にこの六方晶窒化硼素粉末にポリエチレングリコールを
添加し、アルゴン雰囲気中、温度：８００〜１０００
℃、２〜４時間保持の条件で処理することにより六方晶
窒化硼素粉末に炭素を含有せしめ、この様に酸素量およ
び炭素量を調整した六方晶窒化硼素粉末を圧力：７ＧＰ
ａ、温度：２０００℃、２〜４時間保持の条件の超高圧
高温処理することにより得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】原料粉末として、純度：９９．７
重量％、表１に示される平均粒径の六方晶窒化硼素粉末
を用意し、この六方晶窒化硼素粉末を窒素雰囲気中の表
１に示される条件にて処理することにより酸素含有量に
調整し、さらにこの酸素含有量を調整した六方晶窒化硼
素粉末に表１に示される量のポリエチレングリコールを
添加したものをアルゴン雰囲気中の表１に示される条件
にて処理することにより炭素含有量を調整し、これら酸
素含有量および炭素含有量の調整された六方晶窒化硼素
粉末をペレットに成形し、このペレットを圧力：７ＧＰ
ａ、温度：２０００℃、３０分間保持の条件で超高圧高
温処理することにより表２に示される平均粒径、炭素含
有量および酸素含有量を有する本発明立方晶窒化硼素焼
結体１〜１０を製造した。
重量％、表１に示される平均粒径の六方晶窒化硼素粉末
を用意し、この六方晶窒化硼素粉末を窒素雰囲気中の表
１に示される条件にて処理することにより酸素含有量に
調整し、さらにこの酸素含有量を調整した六方晶窒化硼
素粉末に表１に示される量のポリエチレングリコールを
添加したものをアルゴン雰囲気中の表１に示される条件
にて処理することにより炭素含有量を調整し、これら酸
素含有量および炭素含有量の調整された六方晶窒化硼素
粉末をペレットに成形し、このペレットを圧力：７ＧＰ
ａ、温度：２０００℃、３０分間保持の条件で超高圧高
温処理することにより表２に示される平均粒径、炭素含
有量および酸素含有量を有する本発明立方晶窒化硼素焼
結体１〜１０を製造した。
【００１２】一方、比較のために、市販の立方晶窒化硼
素焼結体を従来立方晶窒化硼素焼結体として用意し、こ
の従来立方晶窒化硼素焼結体の平均粒径、炭素含有量お
よび酸素含有量を測定し、その結果を表２に示した。
素焼結体を従来立方晶窒化硼素焼結体として用意し、こ
の従来立方晶窒化硼素焼結体の平均粒径、炭素含有量お
よび酸素含有量を測定し、その結果を表２に示した。
【００１３】これら本発明立方晶窒化硼素焼結体１〜１
０および従来立方晶窒化硼素焼結体を１辺５ｍｍ、厚み
１ｍｍの正三角形に切断し、チップ形状：ＴＮＧＡ３３
２の台金にろう付けし、これをＰＴＧＮＬ４４Ｍ１６形
状のホルダーに固定して切削工具を作製し、この切削工
具を用いて、 被削材：超硬合金、 切削速度：３０ｍ／分、 送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ、 切込み：０．１ｍｍ、 切削時間：６０ｍｉｎ、 の条件で湿式連続切削試験を行ない、切削工具の逃げ面
摩耗幅を測定し、それらの結果を表２に示した。
０および従来立方晶窒化硼素焼結体を１辺５ｍｍ、厚み
１ｍｍの正三角形に切断し、チップ形状：ＴＮＧＡ３３
２の台金にろう付けし、これをＰＴＧＮＬ４４Ｍ１６形
状のホルダーに固定して切削工具を作製し、この切削工
具を用いて、 被削材：超硬合金、 切削速度：３０ｍ／分、 送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ、 切込み：０．１ｍｍ、 切削時間：６０ｍｉｎ、 の条件で湿式連続切削試験を行ない、切削工具の逃げ面
摩耗幅を測定し、それらの結果を表２に示した。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【表２】
【００１６】
【発明の効果】表２に示される結果から、本発明立方晶
窒化硼素焼結体１〜１０は、従来立方晶窒化硼素焼結体
に比べて逃げ面摩耗幅が小さいところから優れた耐摩耗
性を示すことが分かる。上述のように、この発明の立方
晶窒化硼素焼結体は優れた耐摩耗性を示すことから、従
来よりも一層過酷な条件で切削を行っても切削寿命を長
く保つことができ、産業上優れた効果を奏するものであ
る。
窒化硼素焼結体１〜１０は、従来立方晶窒化硼素焼結体
に比べて逃げ面摩耗幅が小さいところから優れた耐摩耗
性を示すことが分かる。上述のように、この発明の立方
晶窒化硼素焼結体は優れた耐摩耗性を示すことから、従
来よりも一層過酷な条件で切削を行っても切削寿命を長
く保つことができ、産業上優れた効果を奏するものであ
る。
Claims (2)
- 【請求項１】 平均粒径：２〜３μｍの六方晶窒化硼素
粉末を窒素中、温度：１４００〜１８００℃に保持する
ことにより、六方晶窒化硼素粉末に含まれる酸素量を低
く調整し、さらにこの酸素量を低く調整した六方晶窒化
硼素粉末にポリエチレングリコールを添加し、アルゴン
雰囲気中、温度：８００〜１０００℃保持の条件で処理
することにより六方晶窒化硼素粉末に炭素を含有せし
め、この酸素量および炭素量を調整した六方晶窒化硼素
粉末を超高圧高温処理することを特徴とする炭素：５０
〜５００ｐｐｍ、酸素：５０〜５００ｐｐｍを含有し、
残りが実質的に硼素と窒素からなる組成を有し、平均結
晶粒径が０．１〜１μｍである立方晶窒化硼素からなる
耐摩耗性に優れた立方晶窒化硼素焼結体の製造方法。 - 【請求項２】 平均粒径：２〜３μｍの六方晶窒化硼素
粉末を窒素中、温度：１４００〜１８００℃に保持する
ことにより、六方晶窒化硼素粉末に含まれる酸素量を低
く調整し、さらにこの酸素量を低く調整した六方晶窒化
硼素粉末にポリエチレングリコールを添加し、アルゴン
雰囲気中、温度：８００〜１０００℃保持の条件で処理
することにより六方晶窒化硼素粉末に炭素を含有せし
め、この酸素量および炭素量を調整した六方晶窒化硼素
粉末を超高圧高温処理することを特徴とする炭素：５０
〜５００ｐｐｍ、酸素：５０〜５００ｐｐｍを含有し、
残りが実質的に硼素と窒素からなる組成を有し、平均結
晶粒径が０．１〜１μｍである立方晶窒化硼素からなる
耐摩耗性に優れた立方晶窒化硼素焼結体製切削工具の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23477595A JP3346117B2 (ja) | 1995-08-21 | 1995-08-21 | 耐摩耗性に優れた立方晶窒化硼素焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23477595A JP3346117B2 (ja) | 1995-08-21 | 1995-08-21 | 耐摩耗性に優れた立方晶窒化硼素焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0959068A JPH0959068A (ja) | 1997-03-04 |
| JP3346117B2 true JP3346117B2 (ja) | 2002-11-18 |
Family
ID=16976182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23477595A Expired - Fee Related JP3346117B2 (ja) | 1995-08-21 | 1995-08-21 | 耐摩耗性に優れた立方晶窒化硼素焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3346117B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6737377B1 (en) | 1998-05-22 | 2004-05-18 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Cutting tool of a cubic boron nitride sintered compact |
| JP3882078B2 (ja) * | 2002-12-17 | 2007-02-14 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 高純度超微粒子立方晶窒化ホウ素焼結体の製造方法 |
| WO2006112156A1 (ja) * | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | ｃＢＮ焼結体、及びそれを用いた切削工具 |
| CA2577615C (en) * | 2005-10-04 | 2013-02-05 | Satoru Kukino | Cbn sintered body for high surface integrity machining and cbn sintered body cutting tool |
| CA2571470C (en) * | 2005-11-18 | 2013-02-05 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Cbn sintered body for high surface integrity machining, cbn sintered body cutting tool, and cutting method using the same |
| JP2007145667A (ja) * | 2005-11-29 | 2007-06-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 立方晶窒化硼素焼結体 |
| JP5906750B2 (ja) * | 2012-01-17 | 2016-04-20 | 三菱マテリアル株式会社 | ｃＢＮ焼結体切削工具およびその製造方法 |
-
1995
- 1995-08-21 JP JP23477595A patent/JP3346117B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0959068A (ja) | 1997-03-04 |
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