JPH0196083A - 切削工具用表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料 - Google Patents
切削工具用表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料Info
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- JPH0196083A JPH0196083A JP62251883A JP25188387A JPH0196083A JP H0196083 A JPH0196083 A JP H0196083A JP 62251883 A JP62251883 A JP 62251883A JP 25188387 A JP25188387 A JP 25188387A JP H0196083 A JPH0196083 A JP H0196083A
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、鋳鉄、特に球状黒鉛鋳鉄や、Ｆｅ基焼結合
金の高速での仕上切削に切削工具として使用するのに適
した立方晶窒化ほう素（以下ＣＢＮで示す）基超高圧焼
結材料に関するものである。
金の高速での仕上切削に切削工具として使用するのに適
した立方晶窒化ほう素（以下ＣＢＮで示す）基超高圧焼
結材料に関するものである。
従来、例えば特開昭５９−８８７９号公報に記載される
ように、周期律表の４ａ、５ａ、および６ａ族金属の炭
化物、窒化物、酸化物、およびほう化物、並びにこれら
の２種以上の固溶体を５〜８０％含有し、残りがＣＢＮ
と不可避不純物からなる組成（以上容量％、以下％は容
量％を示す）を有するＣＢＮ基超高圧焼結材料基体の表
面に、同じく周期律表の４ａ、５ａ、および６ａ族金属
の炭化物、窒化物、酸化物、およびほう化物、並びにこ
れらの２種以上の固溶体のうちの１種の単層または２種
以上の複層からなる硬質層を、０．５〜２０μｍの平均
層厚で被覆してなる゛表面被覆ＣＢＮ基超高圧焼結材料
を、鋳鉄やＦｅ基焼結合金の仕上切削に切削工具として
用いる試みがなされている。
ように、周期律表の４ａ、５ａ、および６ａ族金属の炭
化物、窒化物、酸化物、およびほう化物、並びにこれら
の２種以上の固溶体を５〜８０％含有し、残りがＣＢＮ
と不可避不純物からなる組成（以上容量％、以下％は容
量％を示す）を有するＣＢＮ基超高圧焼結材料基体の表
面に、同じく周期律表の４ａ、５ａ、および６ａ族金属
の炭化物、窒化物、酸化物、およびほう化物、並びにこ
れらの２種以上の固溶体のうちの１種の単層または２種
以上の複層からなる硬質層を、０．５〜２０μｍの平均
層厚で被覆してなる゛表面被覆ＣＢＮ基超高圧焼結材料
を、鋳鉄やＦｅ基焼結合金の仕上切削に切削工具として
用いる試みがなされている。
しかし、上記の従来表面被１ｃＢＮ基超高圧焼結材料で
は、基体の靭性不足が原因で、切刃に欠損が発生し易く
、かつ近年の省力化および合理化による切削の高速化に
伴い、この傾向は増々促進されることから、切削工具と
しての安定的実用化は困難であるのが現状である。
は、基体の靭性不足が原因で、切刃に欠損が発生し易く
、かつ近年の省力化および合理化による切削の高速化に
伴い、この傾向は増々促進されることから、切削工具と
しての安定的実用化は困難であるのが現状である。
〔問題点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、上記の
従来表面被覆ＣＢＮ基超高圧焼結材料に着目し、これの
基体に靭性を付与すべく研究を行なった結果、上記従来
表面被覆ＣＢＮ基超高圧焼結材料における基体を、 Ｔｉ、Ｔａ、およびＷの炭化物、ＴｉおよびＴａの窒化
物（以下、それぞれＴｉｃ、ＴａＣ。
従来表面被覆ＣＢＮ基超高圧焼結材料に着目し、これの
基体に靭性を付与すべく研究を行なった結果、上記従来
表面被覆ＣＢＮ基超高圧焼結材料における基体を、 Ｔｉ、Ｔａ、およびＷの炭化物、ＴｉおよびＴａの窒化
物（以下、それぞれＴｉｃ、ＴａＣ。
ＷＣ，ＴｉＮ、およびＴａＮで示す）、並びにこれらの
２種以上の固溶体からなる複合金属炭化物、複合金属窒
化物、および複合金属炭窒化物〔以下、これらを総称し
て（Ｔｊ 、Ｔａ 、Ｗ）の炭・窒化物という〕のうち
の１種または２種以上＝５〜４０％。
２種以上の固溶体からなる複合金属炭化物、複合金属窒
化物、および複合金属炭窒化物〔以下、これらを総称し
て（Ｔｊ 、Ｔａ 、Ｗ）の炭・窒化物という〕のうち
の１種または２種以上＝５〜４０％。
ほう化チタン（以下Ｔ Ｉ Ｂ ２で示す）：０．５〜
５％、を含有し、残りがＣＢＮと不可避不純物からなる
組成に限定し、 かつ、この基体の表面に被覆される硬質層を、窒化チタ
ン（以下ＴｉＮで示す）だけに限定した上で、上記特定
組成の基体に、酸化アルミニウム（以下Ａ（１２０ｓで
示す）を含有させると、材料の靭性が著しく向上するよ
うになり、したがって、これを特に球状黒鉛鋳鉄やＦｅ
基焼結合金の仕上切削に、切削工具として高速で使用し
ても切刃欠損の発生なく、すぐれた切削性能を発揮し、
さらに上記ＴｉＮの硬質層を金属Ｔｉ層を介して基体に
被覆すると、ＴｉＮ層の基体に対する密着性が一段と向
上するようになって、例えばより苛酷な切削条件である
湿式断続仕上切削でも硬質層の剥離が著しく抑制される
ようになるという知見を得たのである。
５％、を含有し、残りがＣＢＮと不可避不純物からなる
組成に限定し、 かつ、この基体の表面に被覆される硬質層を、窒化チタ
ン（以下ＴｉＮで示す）だけに限定した上で、上記特定
組成の基体に、酸化アルミニウム（以下Ａ（１２０ｓで
示す）を含有させると、材料の靭性が著しく向上するよ
うになり、したがって、これを特に球状黒鉛鋳鉄やＦｅ
基焼結合金の仕上切削に、切削工具として高速で使用し
ても切刃欠損の発生なく、すぐれた切削性能を発揮し、
さらに上記ＴｉＮの硬質層を金属Ｔｉ層を介して基体に
被覆すると、ＴｉＮ層の基体に対する密着性が一段と向
上するようになって、例えばより苛酷な切削条件である
湿式断続仕上切削でも硬質層の剥離が著しく抑制される
ようになるという知見を得たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、 ＡｆＩ２０３：１〜２０％。
て、 ＡｆＩ２０３：１〜２０％。
（Ｔｉ 、Ｔａ、Ｗ）の炭・窒化物：５〜４０％。
ＴｌＢ２：０．５〜５％。
を含有し、残りがＣＢＮと不可避不純物からなる組成を
有するＣＢＮ基超高圧焼結材料基体の表面に、 必要に応じて平均層厚： ０．０５〜０．３μｍの金属
７１層を介して、 ＴｉＮからなる平均層厚：０．５〜１０μｍの硬質層を
被覆してなる切削工具用表面被覆ＣＢＮ基超高圧焼結材
料に特徴を有するものである。
有するＣＢＮ基超高圧焼結材料基体の表面に、 必要に応じて平均層厚： ０．０５〜０．３μｍの金属
７１層を介して、 ＴｉＮからなる平均層厚：０．５〜１０μｍの硬質層を
被覆してなる切削工具用表面被覆ＣＢＮ基超高圧焼結材
料に特徴を有するものである。
つぎに、この発明の表面被覆ＣＢＮ基超高圧焼結材料に
おいて、上記の通り数値限定した理由を説明する。
おいて、上記の通り数値限定した理由を説明する。
Ａ、基体の組成
（ａ）Ａｇ２０３
Ａｆ１２０３には、上記の通り材料の靭性を著しく向上
させる作用があるが、その含有量が１％未満では所望の
靭性向上効果が得られず、一方その含有量が２０％を越
えると耐摩耗性が低下するようになることから、その含
有量を１〜２０％と定めた。
させる作用があるが、その含有量が１％未満では所望の
靭性向上効果が得られず、一方その含有量が２０％を越
えると耐摩耗性が低下するようになることから、その含
有量を１〜２０％と定めた。
（ｂ） （Ｔｉ 、 Ｔａ 、 Ｗ）の炭・窒化物こ
れらの成分には、Ａｇ２０３との共存において靭性を向
上させる作用があるが、その含有量が５％未満では所望
の靭性を確保することができず、一方その含有量が４０
％を越えると、相対的に硬質のＣＢＨの割合が少なくな
りすぎて耐摩耗性が低下するようになることから、その
含有量を５〜４０％と定めた。
れらの成分には、Ａｇ２０３との共存において靭性を向
上させる作用があるが、その含有量が５％未満では所望
の靭性を確保することができず、一方その含有量が４０
％を越えると、相対的に硬質のＣＢＨの割合が少なくな
りすぎて耐摩耗性が低下するようになることから、その
含有量を５〜４０％と定めた。
（ｃ） Ｔ Ｉ Ｂ ２
ＴｉＢ２には、熱伝導性を向上させ、もって実用時に切
刃に熱亀裂が発生するのを防止する作用かあるが、その
含有量が０．５％未満では前記作用に所望の効果が得ら
れず、一方その含有量が５％を越えると、耐摩耗性が低
下するようになることから、その含有量を０．５〜５％
と定めた。
刃に熱亀裂が発生するのを防止する作用かあるが、その
含有量が０．５％未満では前記作用に所望の効果が得ら
れず、一方その含有量が５％を越えると、耐摩耗性が低
下するようになることから、その含有量を０．５〜５％
と定めた。
Ｂ、硬質層の平均層厚
その平均層厚が０，５μｍ未満では所望のすぐれた耐摩
耗性を確保することができず、一方その平均層厚が１０
μｍを越えると、刃先に微小な欠け（チッピング）が発
生するようになることから、その平均層厚を０，５〜１
０μｍと定めた。
耗性を確保することができず、一方その平均層厚が１０
μｍを越えると、刃先に微小な欠け（チッピング）が発
生するようになることから、その平均層厚を０，５〜１
０μｍと定めた。
Ｃ１金属Ｔｉ層の平均層厚
金属１１層には、上記の通り硬質層の基体表面に対する
密着性を著しく向上させる作用があるので、例えば鋳鉄
やＦｅ基焼結合金を湿式で断続仕上切削する場合などに
必要に応じて形成されるが、その平均層厚が０．０５μ
ｍ未満では所望の密着性向上効果が得られず、一方その
平均層厚が０．３μｍを越えると、熱伝導性が低下する
ようになり、刃先に熱がこもるようになり、これが原因
で耐摩耗性が低下するようになることから、その平均層
厚を０．０５〜０．３μｍと定めた。
密着性を著しく向上させる作用があるので、例えば鋳鉄
やＦｅ基焼結合金を湿式で断続仕上切削する場合などに
必要に応じて形成されるが、その平均層厚が０．０５μ
ｍ未満では所望の密着性向上効果が得られず、一方その
平均層厚が０．３μｍを越えると、熱伝導性が低下する
ようになり、刃先に熱がこもるようになり、これが原因
で耐摩耗性が低下するようになることから、その平均層
厚を０．０５〜０．３μｍと定めた。
つぎに、この発明の表面被覆ＣＢＮ基超高圧焼結材料を
実施例により説明する。
実施例により説明する。
まず、原料粉末として、いずれも０．５〜３μｍの範囲
内の平均粒径ををするＣＢＮ粉末、Ａｌｌ ２０ａ粉末
、Ｔｉｃ粉末、ＴａＣ粉末、ｗｃ粉末、ＴｉＮ粉末、Ｔ
ａＮ粉末、ＴｉＣＮ粉末、ＴａＣＮ粉末、（Ｔｉ．Ｗ）
Ｃ粉末、（Ｔｉ．Ｔａ）ＣＮ粉末、および（ＴＩ 、Ｔ
ａ、Ｗ）ＣＮ粉末を用意し、これら原料粉末を、それぞ
れ第１表に示される配合組成に配合し、混合した後、圧
力：５万気圧、温度二１４００℃、保持時間二３０分の
条件で超高圧焼結して、実質的に配合組成と同一の成分
組成を有するＣＢＮ基超高圧焼結材料を製造し、ついで
これを基体として、その表面に、いずれも通常のイオン
ブレーティング法により、同じく第１表に示される平均
層厚のＴｉＮ層、あるいは金属Ｔｉ層とＴｉＮ層を形成
することによって、本発明表面被覆ＣＢＮ基超高圧焼結
材料製切削チップ（以下本発明被覆切削チップという）
１〜１０および基体がＡｇ２Ｏ３を含有しない比較表面
被覆ＣＢＮ基超高圧焼結材料製切削チップ（以下比較被
覆切削チップという）１〜５をそれぞれ製造した。
内の平均粒径ををするＣＢＮ粉末、Ａｌｌ ２０ａ粉末
、Ｔｉｃ粉末、ＴａＣ粉末、ｗｃ粉末、ＴｉＮ粉末、Ｔ
ａＮ粉末、ＴｉＣＮ粉末、ＴａＣＮ粉末、（Ｔｉ．Ｗ）
Ｃ粉末、（Ｔｉ．Ｔａ）ＣＮ粉末、および（ＴＩ 、Ｔ
ａ、Ｗ）ＣＮ粉末を用意し、これら原料粉末を、それぞ
れ第１表に示される配合組成に配合し、混合した後、圧
力：５万気圧、温度二１４００℃、保持時間二３０分の
条件で超高圧焼結して、実質的に配合組成と同一の成分
組成を有するＣＢＮ基超高圧焼結材料を製造し、ついで
これを基体として、その表面に、いずれも通常のイオン
ブレーティング法により、同じく第１表に示される平均
層厚のＴｉＮ層、あるいは金属Ｔｉ層とＴｉＮ層を形成
することによって、本発明表面被覆ＣＢＮ基超高圧焼結
材料製切削チップ（以下本発明被覆切削チップという）
１〜１０および基体がＡｇ２Ｏ３を含有しない比較表面
被覆ＣＢＮ基超高圧焼結材料製切削チップ（以下比較被
覆切削チップという）１〜５をそれぞれ製造した。
ついで、この結果得られた各種の被覆切削チップのうち
、金属Ｔｉ層の形成がない本発明切削チップ１〜５およ
び比較被覆切削チップ１〜５については、 被削材：ＦＣＤ７０゜ 切削速度： ５００ ｍ／ｍｉｎ 。
、金属Ｔｉ層の形成がない本発明切削チップ１〜５およ
び比較被覆切削チップ１〜５については、 被削材：ＦＣＤ７０゜ 切削速度： ５００ ｍ／ｍｉｎ 。
切込み： ０．２ ｍｍ。
送 リ： ０．３ ｍ謬／ｒｅｖ、。
切削時間； ３０ｍ１ｎ 。
の条件で球状黒鉛鋳鉄の乾式連続高速仕上切削を行ない
、また、本発明被覆切削チップ６〜ＩＯおよび比較被覆
切削チップ１〜５については、被削材：ＦＣＤ４０゜ 切削速度： ５５０ ｍ／ｌｌ１ｎ 。
、また、本発明被覆切削チップ６〜ＩＯおよび比較被覆
切削チップ１〜５については、被削材：ＦＣＤ４０゜ 切削速度： ５５０ ｍ／ｌｌ１ｎ 。
切込み： ０．１５關。
送 リ： ０．３ ｍｍ。
切削時間： ３０ｍＩｎ ＋
の条件で球状黒鉛鋳鉄の湿式断続高速仕上切削を行ない
、いずれの場合も切刃に欠損が発生するまでの切削時間
を測定した。これらの測定結果を第１表に示した。
、いずれの場合も切刃に欠損が発生するまでの切削時間
を測定した。これらの測定結果を第１表に示した。
第１表に示される結果から、本発明被覆切削チップ１〜
１０は、いずれも基体が高い靭性をもつので、切刃に欠
損の発生がないのに対して、基体がＡ １１２０ ｓを
含有しない比較波頂り削チップ１〜５は、比較的短時間
で切刃に欠損が発生し、使用寿命に至ることが明らかで
ある。
１０は、いずれも基体が高い靭性をもつので、切刃に欠
損の発生がないのに対して、基体がＡ １１２０ ｓを
含有しない比較波頂り削チップ１〜５は、比較的短時間
で切刃に欠損が発生し、使用寿命に至ることが明らかで
ある。
上述のように、この発明の表面被１ｃＢＮ基超高圧焼結
材料は、これを構成する基体がすぐれた靭性をもつので
、これを鋳鉄、特に球状黒鉛鋳鉄やＦｃ基焼結合金の連
続および断続の高速仕上切削に切削工具として用いた場
合に、切刃に欠損の発生なく、すぐれた切削性能を著し
く長期に亘って発揮するのである。
材料は、これを構成する基体がすぐれた靭性をもつので
、これを鋳鉄、特に球状黒鉛鋳鉄やＦｃ基焼結合金の連
続および断続の高速仕上切削に切削工具として用いた場
合に、切刃に欠損の発生なく、すぐれた切削性能を著し
く長期に亘って発揮するのである。
Claims (2)
- （１）酸化アルミニウム：１〜２０％， Ｔｉ，Ｔａ，およびＷの炭化物、ＴｉおよびＴａの窒化
物、並びにこれらの２種以上の固溶体からなる複合金属
炭化物および複合金属炭窒化物のうちの１種または２種
以上：５〜４０％，ほう化チタン：０．５〜５％， を含有し、残りが立方晶窒化ほう素と不可避不純物から
なる組成（以上容量％）を有する立方晶窒化ほう素基超
高圧焼結材料基体の表面に、窒化チタンからなる平均層
厚：０．５〜１０μｍの硬質層を被覆してなる切削工具
用表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料。 - （２）酸化アルミニウム：１〜２０％， Ｔｉ，Ｔａ，およびＷの炭化物、ＴｉおよびＴａの窒化
物、並びにこれらの２種以上の固溶体からなる複合金属
炭化物および複合金属炭窒化物のうちの１種または２種
以上：５〜４０％，ほう化チタン：０．５〜５％， を含有し、残りが立方晶窒化ほう素と不可避不純物から
なる組成（以上容量％）を有する立方晶窒化ほう素基超
高圧焼結材料基体の表面に、平均層厚：０．０５〜０．
３μｍを有する金属Ｔｉ層を介して、窒化チタンからな
る平均層厚：０．５〜１０μｍの硬質層を被覆してなる
切削工具用表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62251883A JPH0725611B2 (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 切削工具用表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62251883A JPH0725611B2 (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 切削工具用表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0196083A true JPH0196083A (ja) | 1989-04-14 |
| JPH0725611B2 JPH0725611B2 (ja) | 1995-03-22 |
Family
ID=17229360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62251883A Expired - Lifetime JPH0725611B2 (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 切削工具用表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0725611B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0662025A1 (en) * | 1991-06-13 | 1995-07-12 | JULIEN, D., Lynn | Coated grinding tools and methods for their preparation |
| EP0695731A1 (en) | 1994-08-01 | 1996-02-07 | Sumitomo Electric Industries, Limited | Super hard composite material for tools |
| EP0709353A2 (en) | 1994-10-27 | 1996-05-01 | Sumitomo Electric Industries, Limited | Hard composite material for tools |
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