JP5499718B2 - Sintered body and cutting tool using the sintered body - Google Patents

Sintered body and cutting tool using the sintered body Download PDF

Info

Publication number
JP5499718B2
JP5499718B2 JP2010001359A JP2010001359A JP5499718B2 JP 5499718 B2 JP5499718 B2 JP 5499718B2 JP 2010001359 A JP2010001359 A JP 2010001359A JP 2010001359 A JP2010001359 A JP 2010001359A JP 5499718 B2 JP5499718 B2 JP 5499718B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
compound
sintered body
volume
sialon
cubic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2010001359A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011140415A (en
Inventor
倫子 松川
研一 綿谷
克仁 吉田
大介 村上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP2010001359A priority Critical patent/JP5499718B2/en
Publication of JP2011140415A publication Critical patent/JP2011140415A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5499718B2 publication Critical patent/JP5499718B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Description

本発明は、焼結体および前記焼結体を用いた切削工具に関し、より特定的には、立方晶型窒化硼素を含む焼結体および前記焼結体を用いた切削工具に関する。   The present invention relates to a sintered body and a cutting tool using the sintered body, and more particularly to a sintered body containing cubic boron nitride and a cutting tool using the sintered body.

立方晶型窒化硼素(cubic boron nitride、以下cBNともいう)は、ダイヤモンドに次ぐ高い硬度および熱伝導率を有している。さらにダイヤモンドと比較して、鉄系金属との反応性が低いという特徴も有している。したがって、立方晶型窒化硼素を含有する焼結体は、加工能率向上の利点から、鉄系難削材切削における工具材料として広く用いられている。   Cubic boron nitride (hereinafter also referred to as cBN) has the second highest hardness and thermal conductivity after diamond. Furthermore, it has the feature that the reactivity with an iron-type metal is low compared with a diamond. Therefore, the sintered body containing cubic boron nitride is widely used as a tool material in cutting iron-based difficult-to-cut materials because of the advantage of improving the working efficiency.

たとえば、特許文献1(特開昭53−77811号公報)には、立方晶型窒化硼素を体積%で80〜40%含有し、残部が周期律表第4a、5a、6a族遷移金属の炭化物、窒化物、硼化物、硅化物もしくはこれ等の混合物または相互固溶体化合物を主体としたものからなることを特徴とする高硬度工具用焼結体が開示されている。   For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-77811) contains 80 to 40% by volume of cubic boron nitride, and the balance is a carbide of Group 4a, 5a, 6a transition metals in the periodic table. Further, there is disclosed a sintered body for a high-hardness tool characterized by consisting mainly of nitride, boride, silicide or a mixture thereof or a mutual solid solution compound.

特許文献2(特公昭52−43846号公報)には、立方晶系窒化硼素結晶およびカーバイドを含む研磨体において、二つの塊体が強く結合して複合体を形成し、上記塊体の一つが焼結カーバイド塊体であり、上記塊体の他の一つが金属結合媒体によりまたは金属結合媒体なしに相互に結合した立方晶系窒化硼素結晶70容量%以上および残余が製造時に導入された材料よりなる塊体よりなることを特徴とする研磨体が開示されている。   In Patent Document 2 (Japanese Patent Publication No. 52-43846), in a polishing body containing cubic boron nitride crystal and carbide, two lumps are strongly bonded to form a composite, and one of the lumps is More than 70% by volume of cubic boron nitride crystals, each of which is a sintered carbide agglomerate, the other of the agglomerates being bonded to each other with or without a metal binding medium, and the remainder from the material introduced at the time of manufacture There has been disclosed a polishing body comprising the lump.

特許文献3(特公昭63−20792号公報)には、立方晶チッ化ホウ素粒子及び第2相から成るかたまりを硬質の凝結体に結合したものを有する研磨成形体であって、該成形体の立方晶チッ化ホウ素の含有率が少なくとも80重量%である研磨形成体において、近接する立方晶チッ化ホウ素粒子が互いに結合されて交互成長した物質を形成しており、前記第2相が主としてチッ化アルミニウム及び2ホウ化アルミニウムからなることを特徴とする研磨形成体が開示されている。   Patent Document 3 (Japanese Examined Patent Publication No. 63-20792) discloses an abrasive molded body having cubic boron nitride particles and a mass composed of a second phase bonded to a hard aggregate, In a polished body having a cubic boron nitride content of at least 80% by weight, adjacent cubic boron nitride particles are bonded together to form an alternately grown material, and the second phase is mainly nitrided. An abrasive formed body comprising aluminum halide and aluminum diboride is disclosed.

上記の立方晶型窒化硼素を含む焼結体は、鉄系金属との反応性が低いものの、ある程度は反応する。また、前記の焼結体は、鉄系難削材に添加される元素(たとえばステンレス鋼に添加されるクロムやニッケル、焼入鋼に添加されるモリブデン、クロム等)や、耐熱合金を構成する成分(ニッケル、クロム、コバルト、チタン等)とも反応することが知られている。したがって、該焼結体を用いて作製された切削工具においては、切削時に、焼結体と被加工材とが反応する。そして、この反応に起因して切削工具の摩耗が進行して、工具寿命にいたることがある。   The sintered body containing the cubic boron nitride has a low reactivity with the iron-based metal, but reacts to some extent. The sintered body constitutes an element added to an iron-based hard-to-cut material (for example, chromium or nickel added to stainless steel, molybdenum added to hardened steel, chromium, etc.), or a heat-resistant alloy. It is known to react with components (nickel, chromium, cobalt, titanium, etc.). Therefore, in a cutting tool manufactured using the sintered body, the sintered body reacts with the workpiece during cutting. And due to this reaction, the wear of the cutting tool may progress and the tool life may be reached.

そこで、立方晶型窒化硼素を有する焼結体において、高い硬度を生かしながら、被加工材との反応性を低くすることのできる技術が研究されている。   In view of this, research has been conducted on a technique capable of reducing the reactivity with a workpiece while utilizing high hardness in a sintered body having cubic boron nitride.

たとえば、特許文献4(特公昭61−32275号公報)には、立方晶窒化硼素粉末と、結合相となるAl23、AlN、Si34、B4C、SiCを主体とした粉末と、金属状AlまたはSiまたはその両者よりなる粉末とを用いて作製された高硬度工具用焼結体の製法が開示されている。 For example, Patent Document 4 (Japanese Patent Publication No. 61-32275) discloses a powder mainly composed of cubic boron nitride powder and Al 2 O 3 , AlN, Si 3 N 4 , B 4 C, and SiC serving as a binder phase. And a method for producing a sintered body for a high-hardness tool produced using metallic Al or Si or a powder made of both of them.

特許文献5(特公昭62−13311号公報)には、立方晶窒化硼素と、α型Si34と、β型Si34とを含むことを特徴とする高硬度工具用焼結体が開示されている。 Patent Document 5 (Japanese Patent Publication No. 62-13311) discloses a sintered body for high-hardness tools characterized by containing cubic boron nitride, α-type Si 3 N 4 , and β-type Si 3 N 4. Is disclosed.

特許文献6(特許第2825701号明細書)には、立方晶窒化硼素を30〜85体積%含有し、残部が窒化珪素と窒化アルミニウムと希土類金属酸化物との混合物もしくは化合物からなることを特徴とする立方晶窒化硼素質焼結体が開示されている。   Patent Document 6 (Patent No. 2825701) contains 30 to 85 volume% of cubic boron nitride, and the balance is made of a mixture or compound of silicon nitride, aluminum nitride, and rare earth metal oxide. A cubic boron nitride sintered body is disclosed.

特許文献7(特開2008−121046号公報)には、立方晶窒化ホウ素粉末と、β−サイアロン粉末とを混合し、放電プラズマ焼結によって焼結したことを特徴とする高硬度高密度立方晶窒化ホウ素系焼結体が開示されている。   Patent Document 7 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-121046) discloses a high-hardness high-density cubic crystal in which cubic boron nitride powder and β-sialon powder are mixed and sintered by spark plasma sintering. A boron nitride-based sintered body is disclosed.

上記の焼結体は、立方晶型窒化硼素とともに、鉄系金属との反応性の低いα型またはβ型の結晶構造を有する窒化珪素やサイアロンを含む。これらの焼結体は、被加工材との反応性を低くすることができるが、硬度が不十分である。   The sintered body includes silicon nitride or sialon having an α-type or β-type crystal structure with low reactivity with iron-based metal, together with cubic boron nitride. These sintered bodies can reduce the reactivity with the workpiece, but the hardness is insufficient.

したがって、硬度および被加工材との反応性の観点から、切削工具の材料として用いた場合に、優れた工具寿命を有する切削工具を得ることのできる焼結体が求められている。   Therefore, from the viewpoint of hardness and reactivity with a workpiece, there is a need for a sintered body that can provide a cutting tool having an excellent tool life when used as a cutting tool material.

特開昭53−77811号公報JP-A-53-77811 特公昭52−43846号公報Japanese Examined Patent Publication No. 52-43846 特公昭63−20792号公報Japanese Examined Patent Publication No. 63-20792 特公昭61−32275号公報Japanese Patent Publication No.61-32275 特公昭62−13311号公報Japanese Examined Patent Publication No. 62-13311 特許第2825701号明細書Japanese Patent No. 2825701 特開2008−121046号公報JP 2008-121046 A

本発明は、高い強度や硬度を維持しつつ、被加工材との反応性が小さい焼結体およびその焼結体を用いた耐摩耗性に優れた切削工具を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a sintered body having low reactivity with a workpiece while maintaining high strength and hardness, and a cutting tool having excellent wear resistance using the sintered body.

本発明の焼結体は、立方晶型窒化硼素と、第1化合物と、第2化合物とを含む焼結体であって、立方晶型窒化硼素の含有量が35体積%以上93体積%以下であり、第1化合物は、立方晶型サイアロンおよび立方晶型窒化珪素の少なくともいずれかであり、第2化合物は、α型サイアロン、β型サイアロン、α型窒化珪素およびβ型窒化珪素よりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物である。   The sintered body of the present invention is a sintered body containing cubic boron nitride, a first compound, and a second compound, and the content of the cubic boron nitride is 35 volume% or more and 93 volume% or less. The first compound is at least one of cubic sialon and cubic silicon nitride, and the second compound is a group consisting of α-sialon, β-sialon, α-type silicon nitride, and β-type silicon nitride. At least one compound selected from the group consisting of

本発明者らは、上記課題に鑑みて鋭意検討した結果、焼結体を上記のとおり、立方晶型窒化硼素と、第1化合物と、第2化合物とを含むように形成することで、その焼結体を材料として用いた切削工具が、優れた耐摩耗性および工具寿命を有することを見出した。これは、本発明の焼結体が被加工材との反応性が低く、優れた硬度と靭性のバランスを有し、高い強度を有するためであると考えられる。そして、焼結体が高い硬度を有することの理由として、焼結体が高硬度の立方晶型窒化硼素を含むことが考えられる。焼結体が被加工材との反応性が低いことの理由として、焼結体が被加工材との反応性の低いサイアロンおよび窒化珪素の少なくともいずれかを含むことが考えられる。焼結体が優れた硬度と靭性のバランスを有することの理由として、焼結体が第1化合物と第2化合物の両者を含むことが考えられる。   As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventors have formed a sintered body so as to include cubic boron nitride, the first compound, and the second compound as described above. It has been found that a cutting tool using a sintered body as a material has excellent wear resistance and tool life. This is considered to be because the sintered body of the present invention has low reactivity with the workpiece, has an excellent balance between hardness and toughness, and has high strength. The reason why the sintered body has a high hardness is that the sintered body contains cubic boron nitride having a high hardness. As a reason why the sintered body has low reactivity with the workpiece, it is conceivable that the sintered body contains at least one of sialon and silicon nitride having low reactivity with the workpiece. As a reason that the sintered body has an excellent balance between hardness and toughness, it is considered that the sintered body contains both the first compound and the second compound.

本発明の焼結体において好ましくは、焼結体中もしくは混合物中の第1化合物の体積γと第2化合物の体積αが、下記の関係、
0.2≦γ/(γ+α)<1
を示す。
In the sintered body of the present invention, preferably, the volume γ of the first compound and the volume α of the second compound in the sintered body or mixture are as follows:
0.2 ≦ γ / (γ + α) <1
Indicates.

本発明の焼結体を材料として用いた切削工具は、優れた工具寿命を有する。第1化合物と第2化合物を上記の割合で含む焼結体は、硬度と靭性がバランスよく向上している考えられる。この焼結体の特性が、切削工具の工具寿命の向上をもたらすと考えられる。   The cutting tool using the sintered body of the present invention as a material has an excellent tool life. It is considered that the sintered body containing the first compound and the second compound in the above proportions has improved balance between hardness and toughness. This characteristic of the sintered body is considered to improve the tool life of the cutting tool.

本発明の焼結体において好ましくは、焼結体は、第3化合物をさらに含む。第3化合物は、第4族元素、第5族元素、第6族元素およびアルミニウムよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素と、窒素、硼素および炭素よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とからなる1種以上の化合物である。   In the sintered body of the present invention, preferably, the sintered body further includes a third compound. The third compound is at least one element selected from the group consisting of Group 4 elements, Group 5 elements, Group 6 elements and aluminum, and at least one element selected from the group consisting of nitrogen, boron and carbon One or more compounds consisting of

本発明の焼結体を材料として用いた切削工具は、優れた工具寿命を有する。第3化合物粒子は、焼結体中の立方晶型窒化硼素の粒子間、第1化合物の粒子間、第2化合物の粒子間およびこれらの粒子間の結合力を高め、焼結体の耐欠損性を向上することができると考えられる。この焼結体の特性が、切削工具の工具寿命の向上をもたらすと考えられる。   The cutting tool using the sintered body of the present invention as a material has an excellent tool life. The third compound particles increase the bonding force between the cubic boron nitride particles in the sintered body, between the first compound particles, between the second compound particles, and between these particles. It is thought that the property can be improved. This characteristic of the sintered body is considered to improve the tool life of the cutting tool.

本発明の焼結体において好ましくは、焼結体は、第4化合物をさらに含む。第4化合物は、コバルト化合物、アルミニウム化合物およびタングステン化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物である。   In the sintered body of the present invention, preferably, the sintered body further includes a fourth compound. The fourth compound is at least one compound selected from the group consisting of a cobalt compound, an aluminum compound, and a tungsten compound.

本発明の焼結体を材料として用いた切削工具は、優れた工具寿命を有する。第4化合物粒子は、焼結体中の立方晶型窒化硼素の粒子間、第1化合物の粒子間、第2化合物の粒子間およびこれらの粒子間の結合力を高め、焼結体の耐欠損性を向上することができると考えられる。この焼結体の特性が、切削工具の工具寿命の向上をもたらすと考えられる。   The cutting tool using the sintered body of the present invention as a material has an excellent tool life. The fourth compound particles increase the bonding force between the cubic boron nitride particles in the sintered body, between the first compound particles, between the second compound particles, and between these particles. It is thought that the property can be improved. This characteristic of the sintered body is considered to improve the tool life of the cutting tool.

本発明の焼結体は好ましくは、立方晶型窒化硼素は平均粒径が0.5μm以上5μm以下の粒子である。   In the sintered body of the present invention, the cubic boron nitride is preferably particles having an average particle diameter of 0.5 μm or more and 5 μm or less.

本発明の焼結体を材料として用いた切削工具は、優れた工具寿命を有する。上記の範囲の平均粒径を有する立方晶型窒化硼素粒子を含む焼結体は、優れた耐欠損性を有すると考えられる。この焼結体の特性が、切削工具の工具寿命の向上をもたらすと考えられている。   The cutting tool using the sintered body of the present invention as a material has an excellent tool life. A sintered body containing cubic boron nitride particles having an average particle diameter in the above range is considered to have excellent fracture resistance. It is believed that this characteristic of the sintered body leads to an improvement in the tool life of the cutting tool.

本発明の切削工具は、上記の焼結体よりなる。上記の焼結体を材料として用いた切削工具は、優れた工具寿命を有する。   The cutting tool of this invention consists of said sintered compact. A cutting tool using the above sintered body as a material has an excellent tool life.

本発明の焼結体および焼結体を用いた切削工具によれば、優れた工具寿命を有する切削工具を得ることができる。   According to the sintered body and the cutting tool using the sintered body of the present invention, a cutting tool having an excellent tool life can be obtained.

<焼結体>
[実施の形態1]
本発明の一実施の形態において、焼結体は立方晶型窒化硼素と、第1化合物と、第2化合物とを含む。
<Sintered body>
[Embodiment 1]
In one embodiment of the present invention, the sintered body includes cubic boron nitride, a first compound, and a second compound.

立方晶型窒化硼素は、ダイヤモンドに次ぐ高い硬度および熱伝導率を有している。さらにダイヤモンドと比較して、鉄系金属との反応性が低いという特徴も有している。したがって、立方晶型窒化硼素を用いて焼結体を作製すると、高硬度の焼結体を得ることができると考えられる。   Cubic boron nitride has the second highest hardness and thermal conductivity after diamond. Furthermore, it has the feature that the reactivity with an iron-type metal is low compared with a diamond. Therefore, it is considered that a sintered body having a high hardness can be obtained by producing a sintered body using cubic boron nitride.

立方晶型窒化硼素の含有量は、焼結体100体積%中、35体積%以上93体積%以下である。立方晶型窒化硼素の含有量が35体積%未満であると、立方晶型窒化硼素の有する高硬度という特性を、焼結体において十分に得ることができないと考えられる。一方、立方晶型窒化硼素の含有量が93体積%を超えると、焼結体は高硬度であるものの、耐欠損性が低下すると考えられる。   The content of cubic boron nitride is 35% by volume to 93% by volume in 100% by volume of the sintered body. If the content of cubic boron nitride is less than 35% by volume, it is considered that the high hardness characteristic of cubic boron nitride cannot be sufficiently obtained in the sintered body. On the other hand, if the content of cubic boron nitride exceeds 93% by volume, the sintered body is considered to have a high hardness, but the fracture resistance is lowered.

立方晶型窒化硼素は平均粒径が0.5μm以上5μm以下の粒子であることが好ましい。   The cubic boron nitride is preferably particles having an average particle diameter of 0.5 μm or more and 5 μm or less.

第1化合物は、立方晶型サイアロンおよび立方晶型窒化珪素の少なくともいずれかである。   The first compound is at least one of cubic sialon and cubic silicon nitride.

立方晶型サイアロンは、窒化ケイ素(Si34)にアルミニウム原子(Al)と酸素原子(O)が固溶した構造を有するサイアロンのうち、立方晶の結晶構造を有するものである。立方晶型サイアロンは、α型サイアロンおよびβ型サイアロンに比べて高い硬度を有する。したがって、立方晶型サイアロンを含む焼結体は、低反応性というサイアロンの特徴を維持したまま、高い硬度を有することができると考えられる。 The cubic sialon has a cubic crystal structure among sialons having a structure in which aluminum atoms (Al) and oxygen atoms (O) are dissolved in silicon nitride (Si 3 N 4 ). Cubic sialon has higher hardness than α-type and β-type sialon. Therefore, it is considered that the sintered body containing cubic sialon can have high hardness while maintaining the sialon characteristic of low reactivity.

上記で使用する立方晶型サイアロンは、たとえば、α型サイアロンやβ型サイアロンを衝撃圧縮法で処理することにより得ることができる。   The cubic sialon used above can be obtained, for example, by treating α-type sialon or β-type sialon by an impact compression method.

衝撃圧縮法は、1800℃以上3000℃以下かつ40GPa以上で処理されることが好ましい。   The impact compression method is preferably processed at 1800 ° C. or higher and 3000 ° C. or lower and 40 GPa or higher.

α型サイアロンまたはβ型サイアロンを衝撃圧縮法で処理することで、α型サイアロンまたはβ型サイアロンと、立方晶型サイアロンの混合物が得られる。衝撃圧縮の処理により混入した部材等を酸処理で除去し、α型サイアロンおよびβ型サイアロンと、立方晶型サイアロンとの比重差を利用して遠心分離等の方法で立方晶型サイアロンのみをとり出すことができる。   By processing α-type sialon or β-type sialon by the impact compression method, a mixture of α-type sialon or β-type sialon and cubic sialon can be obtained. Remove the mixed materials by shock treatment and remove only the cubic sialon by centrifugal separation using the difference in specific gravity between α sialon and β sialon and cubic sialon. Can be put out.

立方晶型窒化珪素は、α型窒化珪素およびβ型窒化珪素に比べて高い硬度を有する。したがって、立方晶型窒化珪素を含む焼結体は、低反応性という窒化珪素の特徴を維持したまま、高い硬度を有することができると考えられる。   Cubic silicon nitride has higher hardness than α-type silicon nitride and β-type silicon nitride. Therefore, it is considered that a sintered body containing cubic silicon nitride can have high hardness while maintaining the characteristic of silicon nitride that is low reactivity.

立方晶型サイアロンと立方晶型窒化珪素は、いずれか一方を用いることもできるし、両方を用いることもできる。   One of cubic sialon and cubic silicon nitride can be used, or both can be used.

第2化合物は、α型サイアロン、β型サイアロン、α型窒化珪素およびβ型窒化珪素よりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物である。これらは市販のものを用いることができる。また、第2化合物は、前記の衝撃圧縮法により処理されたα型あるいはβ型サイアロンまたはα型あるいはβ型窒化珪素のうち、立方晶型サイアロンまたは立方晶型窒化珪素に変換されずに残存しているα型あるいはβ型サイアロンまたはα型あるいはβ型窒化珪素を用いることもできる。   The second compound is at least one compound selected from the group consisting of α-type sialon, β-type sialon, α-type silicon nitride, and β-type silicon nitride. These can use a commercially available thing. The second compound remains in the α-type or β-type sialon or α-type or β-type silicon nitride treated by the shock compression method without being converted into cubic sialon or cubic silicon nitride. It is also possible to use α-type or β-type sialon or α-type or β-type silicon nitride.

第2化合物は、被加工材との反応性が低いため、第2化合物を含む焼結体は、優れた耐摩耗性を有することができると考えられる。   Since the second compound has low reactivity with the workpiece, it is considered that the sintered body containing the second compound can have excellent wear resistance.

焼結体は、第1化合物および第2化合物の両方を含むため、硬度および靭性がバランスよく向上していると考えられる。焼結体が、第1化合物を含み、第2化合物を含まないと、焼結体の靭性が低下すると考えられる。一方、焼結体が、第2化合物を含み、第1化合物を含まない場合は、硬度が不十分であると考えられる。   Since a sintered compact contains both the 1st compound and the 2nd compound, it is thought that hardness and toughness are improving with sufficient balance. If the sintered body contains the first compound and does not contain the second compound, it is considered that the toughness of the sintered body is lowered. On the other hand, when the sintered body contains the second compound and does not contain the first compound, it is considered that the hardness is insufficient.

焼結体中の第1化合物の体積γと第2化合物の体積αは、下記の関係を示すことが、硬度および靭性のバランスの観点から好ましい。   It is preferable from the viewpoint of the balance between hardness and toughness that the volume γ of the first compound and the volume α of the second compound in the sintered body have the following relationship.

0.2≦γ/(γ+α)<1
第1化合物および第2化合物の合計の含有量は、焼結体100体積%中、2体積%以上65体積%以下であることが好ましい。焼結体の第1化合物および第2化合物の合計の含有量が前記の範囲であると、焼結体と被加工材との反応が抑制されると考えられる。
0.2 ≦ γ / (γ + α) <1
The total content of the first compound and the second compound is preferably 2% by volume or more and 65% by volume or less in 100% by volume of the sintered body. When the total content of the first compound and the second compound in the sintered body is within the above range, it is considered that the reaction between the sintered body and the workpiece is suppressed.

[実施の形態2]
本発明の一実施の形態において、焼結体は立方晶型窒化硼素と、第1化合物と、第2化合物と、第3化合物とを含む。
[Embodiment 2]
In one embodiment of the present invention, the sintered body includes cubic boron nitride, a first compound, a second compound, and a third compound.

立方晶型窒化硼素、第1化合物および第2化合物は、実施の形態1と同様のものを用いることができる。   As the cubic boron nitride, the first compound, and the second compound, those similar to those in Embodiment 1 can be used.

第3化合物とは、第4族元素、第5族元素、第6族元素およびアルミニウムよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素と、窒素、硼素および炭素よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とからなる1種以上の化合物であり、該化合物の固溶体も含む。第3化合物は、焼結体中で、立方晶型窒化硼素の粒子同士、第1化合物の粒子同士、第2化合物の粒子同士、あるいは、立方晶型窒化硼素粒子と第1化合物粒子、立方晶型窒化硼素粒子と第2化合物粒子、第1化合物粒子と第2化合物粒子を結合する機能を有する。したがって、第3化合物を有する焼結体は、粒子間の結合力が向上し、優れた耐欠損性を有すると考えられる。   The third compound is at least one element selected from the group consisting of Group 4 elements, Group 5 elements, Group 6 elements and aluminum, and at least one type selected from the group consisting of nitrogen, boron and carbon. One or more compounds composed of elements, including solid solutions of the compounds. In the sintered body, the third compound is composed of cubic boron nitride particles, first compound particles, second compound particles, or cubic boron nitride particles and first compound particles, cubic crystals. The type boron nitride particles and the second compound particles, and the first compound particles and the second compound particles are bonded. Therefore, it is considered that the sintered body having the third compound has improved bond strength between particles and has excellent fracture resistance.

第3化合物は、第4族元素、第5族元素、第6族元素およびアルミニウムよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素の窒化物、前記元素の硼化物、前記元素の炭化物であることが好ましい。たとえば、窒化チタン(TiN)、炭窒化チタン(TiCN)、窒化アルミニウム(AlN)であることが好ましい。これらの第3化合物は一種類を用いても、異なる種類を組み合わせて用いてもよい。   The third compound is a nitride of at least one element selected from the group consisting of Group 4 elements, Group 5 elements, Group 6 elements and aluminum, borides of the elements, and carbides of the elements. preferable. For example, titanium nitride (TiN), titanium carbonitride (TiCN), and aluminum nitride (AlN) are preferable. These third compounds may be used alone or in combination with different types.

第3化合物の含有量の合計は、焼結体100体積%中、10体積%以上60体積%以下が好ましい。   The total content of the third compound is preferably 10% by volume to 60% by volume in 100% by volume of the sintered body.

[実施の形態3]
本発明の一実施の形態において、焼結体は立方晶型窒化硼素と、第1化合物と、第2化合物と、第4化合物とを含む。
[Embodiment 3]
In one embodiment of the present invention, the sintered body includes cubic boron nitride, a first compound, a second compound, and a fourth compound.

立方晶型窒化硼素、第1化合物および第2化合物は、実施の形態1と同様のものを用いることができる。   As the cubic boron nitride, the first compound, and the second compound, those similar to those in Embodiment 1 can be used.

第4化合物は、コバルト化合物、アルミニウム化合物およびタングステン化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物であり、該化合物の固溶体も含む。なお、本明細書において、コバルト化合物とはコバルトを含み、アルミニウム化合物とはアルミニウムも含み、タングステン化合物とはタングステンも含む概念として使用する。第4化合物は、焼結体中で、立方晶型窒化硼素の粒子同士、立方晶型サイアロンの粒子同士、立方晶型窒化珪素の粒子同士、あるいは、立方晶型窒化硼素粒子と立方晶型サイアロン粒子、立方晶型窒化硼素粒子と立方晶型窒化珪素粒子、立方晶型サイアロン粒子と立方晶型窒化珪素粒子を結合する機能を有する。したがって、第4化合物を有する焼結体は、粒子間の結合力が向上し、優れた耐欠損性を有すると考えられる。   The fourth compound is at least one compound selected from the group consisting of a cobalt compound, an aluminum compound, and a tungsten compound, and includes a solid solution of the compound. In this specification, the cobalt compound includes cobalt, the aluminum compound includes aluminum, and the tungsten compound is used as a concept including tungsten. In the sintered body, the fourth compound is composed of cubic boron nitride particles, cubic sialon particles, cubic silicon nitride particles, or cubic boron nitride particles and cubic sialon. Particles, cubic boron nitride particles and cubic silicon nitride particles, and cubic sialon particles and cubic silicon nitride particles. Therefore, it is considered that the sintered body having the fourth compound has improved bonding strength between particles and has excellent fracture resistance.

第4化合物は、たとえばコバルトアルミニウム(CoAl)を用いることが好ましい。
第4化合物の含有量の合計は、焼結体100体積%中、3体積%以上30体積%以下が好ましい。
As the fourth compound, for example, cobalt aluminum (CoAl) is preferably used.
The total content of the fourth compound is preferably 3% by volume to 30% by volume in 100% by volume of the sintered body.

実施の形態3においては、第4化合物とともに、実施の形態2に記載の第3化合物を含有することもできる。   In the third embodiment, the third compound described in the second embodiment can be contained together with the fourth compound.

参考例1〜6、比較例1〜2>
(立方晶型サイアロンの準備)
β型サイアロン粒子をステンレス製容器に充填し、爆薬の爆発による衝撃圧縮法により、約40GPaの圧力および2000℃〜2500℃の温度で処理した。衝撃圧縮法による処理後に、ステンレス製容器および混入した部材等を酸溶解し、粉末を回収した。回収した粉末をX線回折で分析すると、立方晶型サイアロンおよびβ型サイアロンが含まれていた。
< Reference Examples 1-6, Comparative Examples 1-2>
(Preparation of cubic sialon)
β type sialon particles were filled in a stainless steel container and treated at a pressure of about 40 GPa and a temperature of 2000 ° C. to 2500 ° C. by an impact compression method by explosion of explosives. After the treatment by the impact compression method, the stainless steel container and the mixed member were dissolved in acid, and the powder was recovered. When the collected powder was analyzed by X-ray diffraction, cubic sialon and β-sialon were contained.

回収した粉末を遠心分離法を用いて、立方晶型サイアロン粒子とβ型サイアロン粒子とに分離した。   The collected powder was separated into cubic sialon particles and β-sialon particles using a centrifugal separation method.

(焼結体の作製)
次に、焼結体が、表1に示す焼結体組成(体積%)になるように、原料粉末である、立方晶型窒化硼素粒子、立方晶型サイアロン粒子、β型サイアロン粒子およびα型サイアロン粒子を超硬合金製のポットおよびボールを用いてボールミル混合を行った。次に、混合粉末を超硬製容器に充填し、5GPaの圧力を加えながら1400℃で20分間焼結し、表1に示す焼結体を得た。
(Production of sintered body)
Next, the raw material powder is cubic boron nitride particles, cubic sialon particles, β-sialon particles and α-type so that the sintered body has the sintered body composition (volume%) shown in Table 1. Ball mill mixing of the sialon particles was performed using a cemented carbide pot and balls. Next, the mixed powder was filled in a cemented carbide container, and sintered at 1400 ° C. for 20 minutes while applying a pressure of 5 GPa to obtain sintered bodies shown in Table 1.

なお、焼結体の組成比率の同定は、焼結体を切り出し、イオンエッチング法を用いた断面加工装置:クロスセクションポリッシャ(CP加工)により表面を平坦に処理した試料を、走査型電子顕微鏡(FE−SEM)により観察して行った。SEM観察による反射電子像では、組成それぞれの原子番号に依存して濃淡が生じる。それぞれの色の部分の組成はエネルギー分散型蛍光X線分析(EDX)により同定した。そしてその像を画像分析することにより、それぞれの組成の含有量を同定した。あるいは、焼結体を切り出し、収束イオンビーム加工(FIB)より試料を切り出し、透過電子顕微鏡で高角度散乱暗視野法を用いた像の画像分析で組成の含有量の同定を行ってもよい。透過電子顕微鏡の高角度散乱暗視野法でも、各組成の密度差により像に濃淡が生じる。それぞれの色の部分の組成は、エネルギー分散型蛍光X線分析(EDX)による元素分析や、電子線回折により同定できる。   The composition ratio of the sintered body is identified by cutting out the sintered body and using a scanning electron microscope (cross-section polisher (CP processing) with a cross-section polisher (CP processing). This was observed by FE-SEM). In the backscattered electron image obtained by SEM observation, shading occurs depending on the atomic number of each composition. The composition of each color portion was identified by energy dispersive X-ray fluorescence analysis (EDX). And the content of each composition was identified by carrying out image analysis of the image. Alternatively, the sintered body may be cut out, a sample may be cut out by focused ion beam processing (FIB), and the content of the composition may be identified by image analysis using a high-angle scattering dark field method with a transmission electron microscope. Even in the high-angle scattering dark field method of a transmission electron microscope, light and shade are produced in the image due to the density difference of each composition. The composition of each color portion can be identified by elemental analysis by energy dispersive X-ray fluorescence analysis (EDX) or electron diffraction.

(性能評価1)
得られた焼結体をISO型番SNGN120408形状の切削用チップに加工し、以下の条件で切削試験を行い、工具寿命までの加工時間評価を行った。工具寿命は、欠損として判定を行った。
被削材:SCM415 浸炭焼入鋼(HRc62) 軸方向に4本U溝つき 外径旋削
切削速度:170m/min
切込み量:0.15mm
送り量:0.1mm/rev
クーラント:なし
結果を表1に示す。
(Performance evaluation 1)
The obtained sintered body was processed into an ISO model SNGN120408-shaped cutting chip, a cutting test was performed under the following conditions, and a processing time until the tool life was evaluated. The tool life was determined as a defect.
Work material: SCM415 Carburized and hardened steel (HRc62) With 4 U-grooves in the axial direction External diameter cutting speed: 170 m / min
Cutting depth: 0.15 mm
Feed amount: 0.1mm / rev
Coolant: None The results are shown in Table 1.

Figure 0005499718
Figure 0005499718

(評価結果1)
参考例1〜4および6は、立方晶型窒化硼素(平均粒径1μm)を50体積%、立方晶型サイアロンを47.5〜10体積%、およびα型あるいはβ型サイアロンを2.5〜40体積%含む焼結体であった。参考例1〜4および6は、立方晶型サイアロン粒子またはα型あるいはβ型サイアロンのいずれか一方を含まない比較例1〜2に比べて、工具寿命の向上効果が顕著であった。
(Evaluation result 1)
Reference Examples 1 to 4 and 6 are 50% by volume of cubic boron nitride (average particle size 1 μm), 47.5 to 10% by volume of cubic sialon, and 2.5 to 2.5 of α-type or β-type sialon. It was a sintered body containing 40% by volume. In Reference Examples 1 to 4 and 6, the effect of improving the tool life was remarkable as compared with Comparative Examples 1 and 2 that did not contain either cubic sialon particles or α-type or β-type sialon.

参考例5は、立方晶型窒化硼素(平均粒径1μm)を50体積%、立方晶型サイアロンを5体積%、およびβ型サイアロンを45体積%含む焼結体であった。参考例5の工具寿命は、立方晶型サイアロンを含まない比較例2と比べて良好であったが、参考例1〜4に比べて小さかった。これは立方晶型サイアロンの含有量が少なく、硬度および強度低下により欠損が生じたためと考えられる。 Reference Example 5 was a sintered body containing 50% by volume of cubic boron nitride (average particle size 1 μm), 5% by volume of cubic sialon, and 45% by volume of β-sialon. The tool life of Reference Example 5 was better than Comparative Example 2 that did not contain cubic sialon, but was shorter than Reference Examples 1 to 4. This is presumably because the content of the cubic sialon was small and defects occurred due to a decrease in hardness and strength.

比較例1および2は、立方晶型窒化硼素(平均粒径1μm)を50体積%、および立方晶型サイアロンまたはβ型サイアロンを50体積%含む焼結体であった。比較例1および2は、初期に欠損が生じ、工具寿命が短かった。   Comparative Examples 1 and 2 were sintered bodies containing 50% by volume of cubic boron nitride (average particle size 1 μm) and 50% by volume of cubic sialon or β-sialon. In Comparative Examples 1 and 2, chipping occurred in the initial stage and the tool life was short.

実施例11〜13、16、参考例7〜12、比較例3〜6]
(立方晶型サイアロン粒子の準備)
参考例1と同様の方法で、立方晶型サイアロン粒子を準備した。
[ Examples 11 to 13, 16, Reference Examples 7 to 12 , Comparative Examples 3 to 6]
(Preparation of cubic sialon particles)
Cubic sialon particles were prepared in the same manner as in Reference Example 1.

(立方晶型窒化珪素粒子の準備)
β型窒化珪素粒子をステンレス製容器に充填し、爆薬の爆発による衝撃圧縮法により、約40GPaの圧力および2000℃〜2500℃の温度で処理した。衝撃圧縮法による処理後に、ステンレス製容器を酸溶解し、粉末を回収した。回収した粉末をX線回折で分析すると、立方晶型窒化珪素およびβ型窒化珪素が含まれていた。回収した粉末を遠心分離法を用いて、立方晶型窒化珪素粒子とβ型窒化珪素粒子とに分離した。
(Preparation of cubic silicon nitride particles)
β-type silicon nitride particles were filled in a stainless steel container and treated at a pressure of about 40 GPa and a temperature of 2000 ° C. to 2500 ° C. by an impact compression method using an explosive explosion. After the treatment by the impact compression method, the stainless steel container was acid-dissolved and the powder was recovered. When the collected powder was analyzed by X-ray diffraction, it contained cubic silicon nitride and β-type silicon nitride. The collected powder was separated into cubic silicon nitride particles and β-type silicon nitride particles using a centrifugal separation method.

(焼結体の作製)
参考例1と同様の方法で、焼結体が、表2に示す焼結体組成(体積%)になるように、原料粉末である、立方晶型窒化硼素粒子、立方晶型窒化珪素粒子、立方晶型サイアロン粒子、β型窒化珪素粒子、β型サイアロン粒子、α型サイアロン粒子と、その他の成分として窒化チタン(TiN)粒子およびアルミニウム(Al)粒子(TiN:Alの質量比4:1)とを混合し、実施例11〜13、16、参考例7〜12および比較例3〜6の焼結体を得た。
(Production of sintered body)
In the same manner as in Reference Example 1, cubic boron nitride particles, cubic silicon nitride particles, which are raw material powders, so that the sintered body has the sintered body composition (volume%) shown in Table 2, Cubic sialon particles, β-type silicon nitride particles, β-type sialon particles, α-type sialon particles, and titanium nitride (TiN) particles and aluminum (Al) particles (TiN: Al mass ratio 4: 1) as other components Were mixed to obtain sintered bodies of Examples 11 to 13, 16, Reference Examples 7 to 12 and Comparative Examples 3 to 6.

(性能評価2)
上記の実施例11〜13、16、参考例7〜12、比較例3〜6の焼結体を用いて、ISO型番SNGA120412形状の切削チップに加工し、以下の条件で切削試験を行い、工具寿命までの加工時間評価を行った。工具寿命は、欠損あるいは摩耗(逃げ面摩耗量0.2mmを超えた時点)として判定を行った。
被削材:Ni基耐熱合金(スペシャルメタル社製のインコネル718(登録商標)) 外径旋削
切削速度:280m/min
切込み量:0.2mm
送り量:0.15mm/rev
クーラント:あり
結果を表2に示す。
(Performance evaluation 2)
Using the sintered bodies of Examples 11 to 13, 16 and Reference Examples 7 to 12 and Comparative Examples 3 to 6, they were processed into ISO type SNGA1204112-shaped cutting tips and subjected to a cutting test under the following conditions. The processing time until the end of life was evaluated. The tool life was determined as missing or worn (when the flank wear amount exceeded 0.2 mm).
Work material: Ni-based heat-resistant alloy (Inconel 718 (registered trademark) manufactured by Special Metal Co., Ltd.) Outer diameter turning Cutting speed: 280 m / min
Cutting depth: 0.2mm
Feed amount: 0.15mm / rev
Coolant: Yes The results are shown in Table 2.

Figure 0005499718
Figure 0005499718

(評価結果2)
参考例7〜9は、立方晶型窒化硼素(平均粒径2μm)を45〜60体積%と、第1化合物と第2化合物を合計で55〜40体積%含む焼結体であった。参考例7〜9は、加工時の欠損がなく、立方晶型窒化硼素の含有量が30体積%である比較例3に比べて、工具寿命が非常に長かった。
(Evaluation result 2)
Reference Examples 7 to 9 were sintered bodies containing 45 to 60% by volume of cubic boron nitride (average particle size 2 μm) and 55 to 40% by volume in total of the first compound and the second compound. In Reference Examples 7 to 9, there was no chipping during processing, and the tool life was very long as compared with Comparative Example 3 in which the content of cubic boron nitride was 30% by volume.

実施例11〜13,16、参考例10〜12は、立方晶型窒化硼素(平均粒径0.3、2または7μm)を60体積%と、第1化合物、第2化合物ならびにチタン系化合物(Ti系化合物)およびアルミニウム系化合物(Al系化合物)(ただし、サイアロンを除く)を含む焼結体であった。実施例11〜13,16、参考例10〜12は、加工時の欠損がなく、工具寿命が非常に長かった。 Examples 11 to 13, 16 and Reference Examples 10 to 12 were obtained by adding 60% by volume of cubic boron nitride (average particle size 0.3, 2 or 7 μm), the first compound, the second compound and the titanium compound ( It was a sintered body containing a Ti compound and an aluminum compound (Al compound) (excluding sialon). In Examples 11 to 13, 16 and Reference Examples 10 to 12 , there was no chipping during processing, and the tool life was very long.

比較例3は、立方晶型窒化硼素(平均粒径2μm)を30体積%と、立方晶型サイアロンを52.5体積%と、β型サイアロンを17.5体積%含む焼結体であった。比較例3は加工初期に欠損した。   Comparative Example 3 was a sintered body containing 30% by volume of cubic boron nitride (average particle size 2 μm), 52.5% by volume of cubic sialon, and 17.5% by volume of β-sialon. . Comparative Example 3 was lost in the initial stage of processing.

比較例4〜6は、立方晶型窒化硼素(平均粒径2μm)を60体積%と、第2化合物または、チタン系化合物(Ti系化合物)およびアルミニウム系化合物(Al系化合物)(ただし、サイアロンを除く)を40体積%含む焼結体であった。いずれも耐摩耗性が悪く、工具寿命が短かった。   Comparative Examples 4 to 6 are cubic volume boron nitride (average particle size 2 μm) of 60% by volume, a second compound, a titanium compound (Ti compound), and an aluminum compound (Al compound) (however, sialon And a sintered body containing 40% by volume. In all cases, the wear resistance was poor and the tool life was short.

<実施例21〜23、参考例13〜19、比較例7〜8>
参考例7と同様の方法で、焼結体が、表3に示す焼結体組成(体積%)になるように、原料粉末である、立方晶型窒化硼素粒子、立方晶型サイアロン粒子、β型サイアロン粒子と、その他の成分として窒化チタン(TiN)粒子およびアルミニウム(Al)粒子(TiN:Alの質量比4:1)とを混合し、実施例21〜23、参考例13〜19および比較例7,8の焼結体を得た。
<Examples 21 to 23, Reference Examples 13 to 19 , Comparative Examples 7 to 8>
In the same manner as in Reference Example 7, the raw material powder was cubic boron nitride particles, cubic sialon particles, β so that the sintered body had the sintered body composition (volume%) shown in Table 3. Type sialon particles and titanium nitride (TiN) particles and aluminum (Al) particles (TiN: Al mass ratio 4: 1) as other components were mixed, and Examples 21 to 23, Reference Examples 13 to 19 and Comparison The sintered bodies of Examples 7 and 8 were obtained.

(性能評価3)
得られた焼結体をISO型番CNGA120412形状の切削用チップに加工し、以下の条件で切削試験を行い、工具寿命までの加工時間評価を行った。工具寿命は、欠損あるいは摩耗(逃げ面摩耗量0.2mmを超えた時点)として判定を行った。
被削材:Ni基耐熱合金(スペシャルメタル社製のインコネル718(登録商標)) 外径旋削
切削速度:350m/min
切込み量:0.8mm
送り量:0.2mm/rev
クーラント:あり
結果を表3に示す。
(Performance evaluation 3)
The obtained sintered body was processed into a cutting tip having an ISO model number CNGA12041 shape, a cutting test was performed under the following conditions, and a processing time until the tool life was evaluated. The tool life was determined as missing or worn (when the flank wear amount exceeded 0.2 mm).
Work material: Ni-base heat-resistant alloy (Inconel 718 (registered trademark) manufactured by Special Metal Co., Ltd.) Outer diameter turning Cutting speed: 350 m / min
Cutting depth: 0.8mm
Feed amount: 0.2mm / rev
Coolant: Yes Table 3 shows the results.

Figure 0005499718
Figure 0005499718

(評価結果3)
参考例13〜15は、立方晶型窒化硼素(平均粒径2μm)を60体積%、立方晶型サイアロンを30〜10体積%およびβ型サイアロンを10〜30体積%含む焼結体であった。参考例13〜15の工具寿命は、立方晶型サイアロンを含まない比較例7〜8に比べて向上した。
(Evaluation result 3)
Reference Examples 13 to 15 were sintered bodies containing 60% by volume of cubic boron nitride (average particle size 2 μm), 30 to 10% by volume of cubic sialon, and 10 to 30% by volume of β-sialon. . The tool life of Reference Examples 13 to 15 was improved as compared with Comparative Examples 7 to 8 not containing cubic sialon.

参考例16は、立方晶型窒化硼素(平均粒径2μm)を60体積%、立方晶型サイアロンを5体積%およびβ型サイアロンを35体積%含む焼結体であった。参考例16の工具寿命は、立方晶型サイアロンを含まない比較例7〜8と同等であった。 Reference Example 16 was a sintered body containing 60% by volume of cubic boron nitride (average particle size 2 μm), 5% by volume of cubic sialon, and 35% by volume of β-sialon. The tool life of Reference Example 16 was equivalent to Comparative Examples 7 to 8 that did not contain cubic sialon.

実施例21〜23は、立方晶型窒化硼素(平均粒径2μm)を60体積%、第1化合物を15〜5体積%、β型サイアロンを5〜15体積%、ならびにチタン系化合物(Ti系化合物)およびアルミニウム系化合物(Al系化合物)(ただし、サイアロンを除く)を合計で20体積%含む焼結体であった。実施例21〜23の工具寿命は、立方晶型サイアロンを含まない比較例7〜8に比べて向上した。   In Examples 21 to 23, cubic boron nitride (average particle size 2 μm) was 60% by volume, the first compound was 15 to 5% by volume, β-sialon was 5 to 15% by volume, and a titanium-based compound (Ti system) Compound) and an aluminum compound (Al compound) (however, excluding sialon) was a sintered body containing 20% by volume in total. The tool life of Examples 21 to 23 was improved as compared with Comparative Examples 7 to 8 not containing cubic sialon.

参考例17は、立方晶型窒化硼素(平均粒径2μm)を60体積%、立方晶型サイアロンを3体積%、β型サイアロンを17体積%、ならびにチタン系化合物(Ti系化合物)およびアルミニウム系化合物(Al系化合物)(ただし、サイアロンを除く)を合計で20体積%含む焼結体であった。参考例17の工具寿命は、立方晶型サイアロンを含まない比較例7〜8より若干向上した。 Reference Example 17 is 60% by volume of cubic boron nitride (average particle size 2 μm), 3% by volume of cubic sialon, 17% by volume of β-sialon, and titanium-based compounds (Ti-based compounds) and aluminum-based It was a sintered body containing 20% by volume in total of compounds (Al compounds) (excluding sialon). The tool life of Reference Example 17 was slightly improved as compared with Comparative Examples 7 to 8 which did not contain cubic sialon.

参考例18,19は、立方晶型窒化硼素(平均粒径0.3または7μm)を60体積%、立方晶型サイアロンを15体積%、β型サイアロンを5体積%、ならびにチタン系化合物(Ti系化合物)およびアルミニウム系化合物(Al系化合物)(ただし、サイアロンを除く)を合計で20体積%含む焼結体であった。参考例18,19の工具は、欠損を生じた。これは立方晶型窒化硼素粒子の平均粒径が小さすぎると切削時に焼結体内に生じた微小な亀裂が伝播して欠損に至り、立方晶型窒化硼素粒子の平均粒径が大きすぎると焼結体強度が低下して欠損に至るためと考えられる。 In Reference Examples 18 and 19 , 60% by volume of cubic boron nitride (average particle size 0.3 or 7 μm), 15% by volume of cubic sialon, 5% by volume of β-sialon, and titanium compound (Ti This was a sintered body containing a total of 20% by volume of the compound (based compound) and the aluminum compound (Al compound) (excluding sialon). The tools of Reference Examples 18 and 19 were defective. This is because if the average particle size of the cubic boron nitride particles is too small, minute cracks generated in the sintered body during the cutting propagate and lead to defects. If the average particle size of the cubic boron nitride particles is too large, This is thought to be due to a decrease in the strength of the body leading to a defect.

比較例7および8は、立方晶型窒化硼素(平均粒径2μm)を60体積%、β型サイアロンを40または20体積%、ならびに比較例8はチタン系化合物(Ti系化合物)およびアルミニウム系化合物(Al系化合物)(ただし、サイアロンを除く)を合計で20体積%含む焼結体であった。比較例7および8は、加工初期に欠損した。   Comparative Examples 7 and 8 are 60% by volume of cubic boron nitride (average particle size 2 μm), 40 or 20% by volume of β-sialon, and Comparative Example 8 is a titanium compound (Ti compound) and an aluminum compound. It was a sintered body containing 20% by volume of (Al-based compound) (excluding sialon) in total. Comparative examples 7 and 8 were missing in the early stage of processing.

実施例29,30、参考例20,21、比較例9〜10>
参考例1と同様の方法で、焼結体が、表4に示す焼結体組成(体積%)になるように、原料粉末である、立方晶型窒化硼素粒子、立方晶型窒化珪素粒子、立方晶型サイアロン粒子、β型窒化珪素粒子、β型サイアロン粒子と、その他の成分としてコバルト(Co)粒子、アルミニウム(Al)粒子および炭化タングステン(WC)粒子(Co:Al:WCの質量比5:4:1)とを混合し、実施例29,30、参考例20,21および比較例9,10の焼結体を得た。
< Examples 29 and 30, Reference Examples 20 and 21 , Comparative Examples 9 to 10>
By the same method as in Reference Example 1, the raw material powder was cubic boron nitride particles, cubic silicon nitride particles, so that the sintered body had the sintered body composition (volume%) shown in Table 4. Cubic sialon particles, β-type silicon nitride particles, β-type sialon particles, and cobalt (Co) particles, aluminum (Al) particles, and tungsten carbide (WC) particles (Co: Al: WC mass ratio of 5 as other components) : 4: 1) to obtain sintered bodies of Examples 29 and 30, Reference Examples 20 and 21, and Comparative Examples 9 and 10.

(性能評価4)
得られた焼結体をISO型番CNGA120412形状の切削用チップに加工し、以下の条件で切削試験を行い、工具寿命までの加工時間評価を行った。工具寿命は、欠損あるいは摩耗(逃げ面摩耗量0.2mmを超えた時点)として判定を行った。
被削材:マルエージング鋼 外径旋削
切削速度:160m/min
切込み量:0.15mm
送り量:0.12mm/rev
クーラント:あり
結果を表4に示す。
(Performance evaluation 4)
The obtained sintered body was processed into a cutting tip having an ISO model number CNGA12041 shape, a cutting test was performed under the following conditions, and a processing time until the tool life was evaluated. The tool life was determined as missing or worn (when the flank wear amount exceeded 0.2 mm).
Work Material: Maraging Steel Outer Diameter Cutting Speed: 160m / min
Cutting depth: 0.15 mm
Feed amount: 0.12mm / rev
Coolant: Yes The results are shown in Table 4.

Figure 0005499718
Figure 0005499718

(評価結果4)
参考例20は、立方晶型窒化硼素(平均粒径2μm)を90体積%、第1化合物を7.5体積%、第2化合物を2.5体積%含む焼結体であった。参考例20は欠損がなく、加工寿命が長く、第1化合物および第2化合物を含まない比較例10に比べて加工寿命が向上した。
(Evaluation result 4)
Reference Example 20 was a sintered body containing 90% by volume of cubic boron nitride (average particle size 2 μm), 7.5% by volume of the first compound, and 2.5% by volume of the second compound. Reference Example 20 had no defects, had a long processing life, and improved the processing life compared to Comparative Example 10 that did not contain the first compound and the second compound.

参考例21、実施例29,30は、立方晶型窒化硼素(平均粒径2μm)を90体積%、第1化合物を0.75〜2.8体積%、第2化合物を0.2〜0.3体積%、ならびにコバルト系化合物(Co系化合物)、アルミニウム系化合物(Al系化合物)(ただし、サイアロンを除く)およびタングステン系化合物(W系化合物)を合計で7〜9体積%含む焼結体であった。参考例21、実施例29,30は欠損がなく、加工寿命が長く、第1化合物および第2化合物を含まない比較例10に比べて加工寿命が向上した。 In Reference Example 21 and Examples 29 and 30 , cubic boron nitride (average particle size 2 μm) was 90% by volume, the first compound was 0.75 to 2.8% by volume, and the second compound was 0.2 to 0. .Sintering containing 3 to 9% by volume of cobalt compound (Co compound), aluminum compound (Al compound) (excluding sialon) and tungsten compound (W compound) It was a body. Reference Example 21 and Examples 29 and 30 had no defects, had a long processing life, and improved the processing life compared to Comparative Example 10 that did not contain the first compound and the second compound.

比較例9は、立方晶型窒化硼素(平均粒径2μm)を96体積%、第1化合物を3体積%、第2化合物を1体積%含む焼結体であった。比較例9は加工初期で欠損した。   Comparative Example 9 was a sintered body containing 96% by volume of cubic boron nitride (average particle size 2 μm), 3% by volume of the first compound, and 1% by volume of the second compound. The comparative example 9 was missing at the initial stage of processing.

比較例10は、立方晶型窒化硼素(平均粒径2μm)を90体積%、ならびにコバルト系化合物(Co系化合物)、アルミニウム系化合物(Al系化合物)(ただし、サイアロンを除く)およびタングステン系化合物(W系化合物)を合計で10体積%含む焼結体であった。比較例10は、第1化合物および第2化合物を含まない実施例29,30、参考例20,21に比べて工具寿命が短かった。 Comparative Example 10 is 90% by volume of cubic boron nitride (average particle size 2 μm), cobalt-based compound (Co-based compound), aluminum-based compound (Al-based compound) (except sialon), and tungsten-based compound. It was a sintered body containing 10% by volume of (W-based compound) in total. Comparative Example 10 had a shorter tool life than Examples 29 and 30 and Reference Examples 20 and 21 , which did not contain the first compound and the second compound.

実施例32〜34、参考例22,23、比較例11>
参考例20と同様の方法で、焼結体が、表5に示す焼結体組成(体積%)になるように、原料粉末である、立方晶型窒化硼素粒子、立方晶型サイアロン粒子、β型サイアロン粒子と、その他の成分としてコバルト(Co)粒子、アルミニウム(Al)粒子および炭化タングステン(WC)粒子(Co:Al:WCの質量比5:4:1)とを混合し、実施例32〜34、参考例22,23および比較例11の焼結体を得た。
< Examples 32-34, Reference Examples 22 , 23 , and Comparative Example 11>
In the same manner as in Reference Example 20 , the raw material powder was cubic boron nitride particles, cubic sialon particles, β, so that the sintered body had the sintered body composition (volume%) shown in Table 5. Type sialon particles and cobalt (Co) particles, aluminum (Al) particles, and tungsten carbide (WC) particles (Co: Al: WC mass ratio 5: 4: 1) as other components were mixed, and Example 32 To 34, Reference Examples 22 and 23, and Comparative Example 11 were obtained.

(性能評価5)
得られた焼結体をISO型番CNGA120412形状の切削用チップに加工し、以下の条件で切削試験を行い、工具寿命までの加工時間評価を行った。工具寿命は、欠損までの加工時間として判定を行った。
被削材:ねずみ鋳鉄 FC300 6本のV溝付丸棒 外径旋削
切削速度:800m/min
切込み量:0.5mm
送り量:0.15mm/rev
クーラント:なし
結果を表5に示す。
(Performance evaluation 5)
The obtained sintered body was processed into a cutting tip having an ISO model number CNGA12041 shape, a cutting test was performed under the following conditions, and a processing time until the tool life was evaluated. The tool life was determined as the machining time until failure.
Work material: Gray cast iron FC300 6 V-grooved round bar Outer diameter turning Cutting speed: 800m / min
Cutting depth: 0.5mm
Feed amount: 0.15mm / rev
Coolant: None The results are shown in Table 5.

Figure 0005499718
Figure 0005499718

(評価結果5)
参考例22は、立方晶型窒化硼素(平均粒径2μm)を90体積%、立方晶型サイアロンを7.5体積%、β型サイアロンを2.5体積%含む焼結体であった。参考例22の工具寿命は、立方晶型サイアロンを含まない比較例11より、若干向上した。
(Evaluation result 5)
Reference Example 22 was a sintered body containing 90% by volume of cubic boron nitride (average particle size 2 μm), 7.5% by volume of cubic sialon, and 2.5% by volume of β-sialon. The tool life of Reference Example 22 was slightly improved compared to Comparative Example 11 that did not contain cubic sialon.

実施例32〜34、参考例23は、立方晶型窒化硼素(平均粒径2μm)を90体積%、立方晶型サイアロンを2.8〜0.4体積%、β型サイアロンを0.2〜2.6体積%、ならびにコバルト系化合物(Co系化合物)、アルミニウム系化合物(Al系化合物)(ただし、サイアロンを除く)およびタングステン系化合物(W系化合物)を合計で7体積%含む焼結体であった。実施例32〜34、参考例23の工具寿命は、立方晶型サイアロンを含まない比較例11より向上した。 In Examples 32-34 and Reference Example 23 , cubic boron nitride (average particle size 2 μm) is 90% by volume, cubic sialon is 2.8-0.4% by volume, and β-sialon is 0.2-0.2%. A sintered body containing 2.6% by volume, and a total of 7% by volume of a cobalt compound (Co compound), an aluminum compound (Al compound) (excluding sialon) and a tungsten compound (W compound). Met. The tool life of Examples 32-34 and Reference Example 23 was improved over Comparative Example 11 that did not contain cubic sialon.

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

Claims (3)

立方晶型窒化硼素と、第1化合物と、第2化合物と第4化合物とを含む焼結体であって、
前記立方晶型窒化硼素の含有量が35体積%以上93体積%以下であり、
前記焼結体中の、前記第1化合物の体積γと前記第2化合物の体積αが、下記の関係、
0.2≦γ/(γ+α)<1
を示し、
前記第1化合物および前記第2化合物の合計の含有量が2体積%以上65体積%以下であり、
前記第1化合物は、立方晶型サイアロンおよび立方晶型窒化珪素の少なくともいずれかであり、
前記第2化合物は、α型サイアロン、β型サイアロン、α型窒化珪素およびβ型窒化珪素よりなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物であり、
前記立方晶型窒化硼素は、平均粒径が0.5μm以上5μm以下の粒子であり、
前記第4化合物は、コバルト、コバルトアルミニウム、アルミニウムおよびタングステンよりなる群から選ばれる少なくとも1種であり、
前記第4化合物の含有量の合計は、3体積%以上30体積%以下である、焼結体。
A sintered body containing cubic boron nitride, a first compound, a second compound, and a fourth compound,
The cubic boron nitride content is 35% by volume or more and 93% by volume or less,
The volume γ of the first compound and the volume α of the second compound in the sintered body have the following relationship:
0.2 ≦ γ / (γ + α) <1
Indicate
The total content of the first compound and the second compound is 2% by volume or more and 65% by volume or less,
The first compound is at least one of cubic sialon and cubic silicon nitride,
The second compound is at least one compound selected from the group consisting of α-type sialon, β-type sialon, α-type silicon nitride, and β-type silicon nitride,
The cubic boron nitride is a particle having an average particle diameter of 0.5 μm or more and 5 μm or less,
Said fourth compound, cobalt, cobalt aluminum, is at least one selected from aluminum and tungsten emissions by Li Cheng group,
The total content of the fourth compound is a sintered body that is not less than 3% by volume and not more than 30% by volume.
前記焼結体は、第3化合物をさらに含み、
前記第3化合物は、第4族元素、第5族元素、第6族元素およびアルミニウムよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素と、窒素、硼素および炭素よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とからなる1種以上の化合物であり、
前記焼結体中の、前記第3化合物の含有量の合計は、10体積%以上60体積%以下である、請求項1に記載の焼結体。
The sintered body further includes a third compound,
The third compound includes at least one element selected from the group consisting of Group 4 elements, Group 5 elements, Group 6 elements and aluminum, and at least one type selected from the group consisting of nitrogen, boron and carbon. One or more compounds consisting of elements,
The sintered body according to claim 1, wherein the total content of the third compound in the sintered body is 10% by volume or more and 60% by volume or less.
請求項1または2に記載の焼結体よりなる切削工具。   A cutting tool comprising the sintered body according to claim 1.
JP2010001359A 2010-01-06 2010-01-06 Sintered body and cutting tool using the sintered body Active JP5499718B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010001359A JP5499718B2 (en) 2010-01-06 2010-01-06 Sintered body and cutting tool using the sintered body

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010001359A JP5499718B2 (en) 2010-01-06 2010-01-06 Sintered body and cutting tool using the sintered body

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014043887A Division JP5804111B2 (en) 2014-03-06 2014-03-06 Sintered body and cutting tool using the sintered body

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011140415A JP2011140415A (en) 2011-07-21
JP5499718B2 true JP5499718B2 (en) 2014-05-21

Family

ID=44456560

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010001359A Active JP5499718B2 (en) 2010-01-06 2010-01-06 Sintered body and cutting tool using the sintered body

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5499718B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014111542A (en) * 2014-03-06 2014-06-19 Sumitomo Electric Ind Ltd Sintered compact, and cutting tool using the sintered compact

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9187376B2 (en) 2012-12-21 2015-11-17 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Sintered compact, cutting tool formed using sintered compact, and method for manufacturing sintered compact
JP6283985B2 (en) * 2013-08-29 2018-02-28 住友電気工業株式会社 Sintered body
JP6265103B2 (en) 2014-10-23 2018-01-24 住友電気工業株式会社 Sintered body
JP6048521B2 (en) 2015-02-26 2016-12-21 住友電気工業株式会社 Sintered body and cutting tool
JP6048522B2 (en) 2015-02-26 2016-12-21 住友電気工業株式会社 Sintered body and cutting tool
US10532951B2 (en) 2016-05-27 2020-01-14 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Sintered material and cutting tool including same
CN117751096A (en) * 2021-08-02 2024-03-22 住友电工硬质合金株式会社 Cubic boron nitride polycrystal and radiator using the same

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2825701B2 (en) * 1992-04-28 1998-11-18 京セラ株式会社 Cubic boron nitride sintered body
JPH07316840A (en) * 1994-05-27 1995-12-05 Hitachi Tool Eng Ltd Cubic boron nitride polycrystalline combined member having high wear resistance
JP4146272B2 (en) * 2003-04-23 2008-09-10 日油株式会社 High pressure phase type cubic spinel type silicon nitride and method for producing the same
JP2011116597A (en) * 2009-12-04 2011-06-16 Sumitomo Electric Ind Ltd Sintered compact and rotating tool

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014111542A (en) * 2014-03-06 2014-06-19 Sumitomo Electric Ind Ltd Sintered compact, and cutting tool using the sintered compact

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011140415A (en) 2011-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5499718B2 (en) Sintered body and cutting tool using the sintered body
JP4160898B2 (en) High strength and high thermal conductivity cubic boron nitride sintered body
JP5189504B2 (en) Composite sintered body
JP4177845B2 (en) Cubic boron nitride sintered body
JP5614460B2 (en) cBN sintered body tool and coated cBN sintered body tool
JP4558042B2 (en) cBN sintered body and cutting tool using the same
JP5880598B2 (en) Sintered body and cutting tool using the sintered body
JP5568827B2 (en) Cubic boron nitride sintered body and cubic boron nitride sintered body tool
EP1752431A2 (en) High content CBN materials, compacts incorporating the same and methods of making the same
JP5059528B2 (en) Cubic boron nitride sintered body and manufacturing method thereof
JP5499717B2 (en) Sintered body and cutting tool using the sintered body
JP4229750B2 (en) Cubic boron nitride sintered body
JP2011207689A (en) Composite sintered compact
JP5804111B2 (en) Sintered body and cutting tool using the sintered body
JP6491232B2 (en) cBN sintered body and cutting tool
JP2013053022A (en) Composite sintered body and composite sintered body tool using the same
JP6365228B2 (en) Sintered body
JP2002029845A (en) Super-hard sintered compact
JP2805339B2 (en) High density phase boron nitride based sintered body and composite sintered body
JP3284655B2 (en) High hardness sintered body for tools
JP2024033530A (en) Cubic crystal boron nitride sintered body
JP2013053023A (en) Composite sintered body and composite sintered body tool using the same
JP2013053026A (en) Composite sintered body and composite sintered body tool using the same
JP2013053024A (en) Composite sintered body and composite sintered body tool using the same
JP2013053025A (en) Composite sintered body and composite sintered body tool using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20121122

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130531

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130611

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130802

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131022

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131128

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140212

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140225

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5499718

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250