JPH04256504A - 高靭性を有する立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削チップの製造方法 - Google Patents

高靭性を有する立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削チップの製造方法

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JPH04256504A
JPH04256504A JP3039409A JP3940991A JPH04256504A JP H04256504 A JPH04256504 A JP H04256504A JP 3039409 A JP3039409 A JP 3039409A JP 3940991 A JP3940991 A JP 3940991A JP H04256504 A JPH04256504 A JP H04256504A
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cutting
high pressure
cutting tip
boron nitride
sintered material
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Masayuki Yageta
谷下田 雅之
Hidetoshi Nakajima
秀俊 中島
Fumihiro Ueda
植田 文洋
Kazuo Yamamoto
和男 山本
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Mitsubishi Materials Corp
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、すぐれた靭性を有し
、したがって高速断続切削や高送り断続切削などに適用
した場合にもすぐれた耐欠損性を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チ
ップに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば特開昭53−77811号
公報に記載される通り、結合相形成成分として、周期律
表の4a,5a,および6a族金属の炭化物、窒化物、
ほう化物、およびけい化物のうちの1種または2種以上
:20〜60容量%、を含有し、残りが硬質分散相形成
成分としてのc−BNと不可避不純物からなる組成を有
するc−BN基超高圧焼結材料で構成された切削チップ
が、例えばロックウェル硬さ(Cスケール)で55〜6
2の高い表面硬さを有するCr−Mo鋼やCr鋼などの
肌焼き鋼や浸炭焼入れ鋼などの高硬度鋼やスーパーアロ
イの切削に用いられることはよく知られるところである
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年、切削機械
の高性能化はめざましく、省力化と相まって、切削速度
の高速化並びに重切削化(高送り切削、高切込み切削)
の傾向にあるが、上記の従来c−BN基超高圧焼結材料
製切削チップは靭性の点で問題があるため、これらの苛
酷な条件下での切削では切刃に欠けやチッピングが発生
し易く、満足に対応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、上記の従来c−BN基超高圧焼
結材料製切削チップに着目し、これの高靭性化をはかる
べく研究を行なった結果、切削チップを構成するc−B
N基超高圧焼結材料の結合相を、Tiの炭化物、窒化物
、炭窒化物、およびほう化物、並びにWのほう化物、A
lの酸化物および窒化物(以下、それぞれTiC,Ti
N,TiCN,TiB2 ,W2 B,Al2 O3 
,およびAlNで示す)のうちの1種または2種以上で
構成することに特定した上で、(a)通常の粒度を有す
るc−BN粉末と結合相形成用粉末とを混合した後、底
部に、例えば炭化タングステン(以下WCで示す)基超
硬合金製支持チップを敷き並べた容器内のアセトンある
いはアルコールなどの溶媒中に、前記混合粉末を超音波
振動などを用いて撹拌分散させ、ついで撹拌を停止して
、前記混合粉末を上記支持チップ上に沈積させ、前記容
器から溶媒を取り除くことにより前記支持チップ上に、
下部に相対的に粒径の大きい粗粒が多く分布し、上部に
向うにしたがって細粒となる粒度分布の粉末集積体を形
成する沈降法、(b)例えば通常の粒度を有するc−B
N粉末と結合相形成用粉末を所定割合に配合し、混合し
てなる混合粉末と、この混合粉末のうちの結合相形成用
粉末だけの粒度を相対的に大きくした混合粉末とを用意
し、これら2種類の粒度分布の異なる混合粉末を支持チ
ップ上でプレス成形(ドクターブレード法によってもよ
い)して、支持チップとの接合面側に粗い結合相形成用
粉末が位置し、表面側に相対的に細かい粒度の結合相形
成用粉末が位置する2層の積層圧粉体(この場合、結合
相形成用粉末だけの粒度を漸次粗くした3種以上の混合
粉末を用意し、これら混合粉末を表面側に向かうにした
がって結合相形成用粉末の粒度が細かくなるように積層
させてもよい)を形成する積層法、以上(a)の沈降法
によって形成した粉末集積体または上記(b)の積層法
によって形成した積層圧粉体を、通常の条件で超高圧焼
結すると、この結果形成されたc−BN基超高圧焼結材
料製切削チップには、支持チップとの接合面側の表面か
ら所定深さに亘って粗大な結合相プールが存在するよう
になり、この切削チップは、前記結合相プールの形成に
よって高靭性を具備し、表面部のもつすぐれた耐摩耗性
と相まって、苛酷な条件下での切削にも切刃に欠けやチ
ッピング(微小欠け)の発生はなく、長期に亘ってすぐ
れた切削性能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、上記研究結果にもとづいてな
されたものであって、結合相形成成分として、TiC,
TiN,TiCN,TiB2 ,W2 B,Al2 O
3 ,およびAlNのうちの1種または2種以上:20
〜60容量%、を含有し、残りが硬質分散相形成成分と
してのc−BNと不可避不純物からなる組成を有するc
−BN基超高圧焼結材料製切削チップにして、上記切削
チップの支持チップとの接合面側の表面から、厚さ全体
に占める割合で20〜80%の範囲内の所定深さに亘っ
て、5〜30μmの範囲内の最長径を有する結合相プー
ル(結合相は不規則形状を有するので、その最長径をも
って大きさを表わし、ここでは最長径が5μm以上のも
のを結合相プールと定義した)が、10〜60%の範囲
内の面積率で分布してなる、高靭性を有するc−BN基
超高圧焼結材料製切削チップに特徴を有するものである
【0006】つぎに、この発明の切削チップにおいて、
上記の通り数値限定した理由を説明する。
【0007】(a)結合相形成成分の含有量その含有量
が20容量%未満では、相対的にc−BNの含有量が8
0%を越えて高くなってしまい、この結果靭性が低下す
るようになり、一方その含有量が60容量%を越えると
、c−BNの含有量が実質的に40容量%未満となって
、所望のすぐれた耐摩耗性を確保するのが困難となるこ
とから、その含有量を20〜60容量%と定めた。
【0008】(b)結合相プール 結合相プールの存在する深さが切削チップの厚さ全体に
占める割合で表面から20%未満であったり、あるいは
最長径が5μm以上の結合相プールが存在しなかったり
、最長径が5μm以上の結合相プールが存在しても結合
相プールの面積率が10%未満であったりした場合には
、所望の高靭性を確保することができず、一方結合相プ
ールの存在する深さ位置が厚さの80%を越えて深くな
ったり、最長径が30μmを越えた結合相プールが1つ
でも存在したり、さらに結合相プールの占める割合が面
積率で60%を越えて多くなったりすると、実用時にチ
ップに塑性変形が発生し易くなり、この結果異常摩耗を
起こして短時間で使用寿命に至るようになることから、
結合相プールの分布深さを表面から厚さに占める割合で
20〜80%、結合相プールの大きさを最長径で5〜3
0μm、そして結合相プールの分布割合を面積率で10
〜60%と定めた。
【0009】
【実施例】つぎに、この発明の切削チップを実施例によ
り具体的に説明する。
【0010】実施例1 原料粉末として、それぞれ表1に示される平均粒径をも
ったc−BN粉末、TiC粉末、TiN粉末、TiCN
粉末、TiB2 粉末、W2 B粉末、Al2 O3 
粉末、およびAlN粉末を用意し、これら原料粉末をそ
れぞれ表1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、一方、溶媒としてアセト
ンを入れた容器を用意し、この容器の底部にWC−10
重量%の組成、並びに直径:15mmφ×厚さ:2mm
の寸法をもった支持チップを置いた状態で、これに前記
混合粉末を、混合粉末:アセトン=1:5〜10の重量
割合で装入し、超音波振動をかけて10〜30分の範囲
内の所定時間撹拌し、ついで撹拌を停止して前記混合粉
末の前記支持チップ上への沈降をはかり、引続いてこの
結果形成された粉末集積体を乾燥した状態で、前記支持
チップと一緒に超高圧焼結装置に装入し、圧力:5.5
GPa、温度:1300℃の条件で焼結することにより
実質的に配合組成と同一の組成を有し、かつそれぞれ表
1に示される厚さをもった本発明切削チップ1〜9を製
造した。
【0011】
【表1】
【0012】また、比較の目的で、上記の沈降法による
粉末集積体の形成を行なう代りに、乾燥後の混合粉末を
2 ton/cm2 の圧力で支持チップ上でプレス成
形して圧粉体とする以外は同一の条件で従来切削チップ
1〜9をそれぞれ製造した。
【0013】実施例2 原料粉末として、それぞれ表2に示される平均粒径をも
った各種のc−BN粉末、TiC粉末、TiN粉末、T
iCN粉末、TiB2 粉末、W2B粉末、Al2 O
3 粉末、およびAlN粉末を用意し、これら原料粉末
を、表2に示される通り、切削チップの表面部を形成す
る目的で相対的に細粒の結合相形成用粉末を用いた場合
と、結合相プールを形成する目的で粒度の粗い結合相形
成用粉末を用いた場合とに分けて配合し、それぞれボー
ルミル中で72時間湿式混合し、乾燥した後、これら2
種の混合粉末を、WC−10重量%Coの組成、並びに
直径:15mmφ×厚さ:2mmの寸法をもった支持チ
ップ上で結合相プール形成用混合粉末を下にして2 t
on/cm2 の圧力でプレス成形して、相互厚さが種
々異なる2層の積層圧粉体を形成し、これを実施例1に
おけると同じ条件で焼結することにより実質的に配合組
成と同一の組成を有し、かつ表2に示される厚さをもっ
た本発明切削チップA〜Iをそれぞれ製造した。
【0014】
【表2】
【0015】ついで、この結果得られた各種の切削チッ
プのすべてについて、5〜30μmの範囲内の最長径を
有する結合相プールの表面からの分布深さ(チップ厚さ
に占める割合)、最長径が30μmを越えた結合相プー
ルの有無、および表面から結合相プールが存在する深さ
位置までの範囲における結合相プールの面積率を測定し
た。
【0016】また、図1および図2には、本発明切削チ
ップ2(図1)および従来切削チップ2(図2)の縦断
面の金属顕微鏡による組織写真(倍率:700倍)を示
した。
【0017】引続いて、上記の各種の切削チップを、放
電加工により6分割して扇形とし、これをWC基超硬合
金製台金にろう付けし、研削してTPGA322の形状
をもったスローアウェイチップとし、 被削材:SCM420(表面硬さ:HRC60)の8本
縦溝入り丸棒、 切削速度:450m/min 、 送り:0.1mm/rev.、 切込み:0.1mm、 切削時間:2分、 の条件(以下A切削条件という)での肌焼き鋼の高速断
続仕上げ切削試験、並びに、 被削材:SCr415(表面硬さ:HRC58)の8本
縦溝入り丸棒、 切削速度:150m/min 、 送り:0.5mm/rev.、 切込み:0.1mm、 切削時間:5分、 の条件(以下B切削条件という)での浸炭焼入れ鋼の高
送り断続仕上げ切削試験、を行ない、それぞれ切刃の逃
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。
【0018】
【表3】
【0019】
【発明の効果】表1〜表3に示される通り、本発明切削
チップ1〜9およびA〜Iはいずれも高硬度鋼の高速断
続仕上げ切削および高送り断続仕上げ切削ですぐれた靭
性を示し、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で対して、従来切削チップ1〜9は
、いずれも靭性不足が原因で、上記の苛酷な条件下での
切削ではチッピングが発生し、短時間で使用寿命に至る
ことが明らかである。
【0020】上述のように、この発明の切削チップは、
図1に示される通り、支持チップとの接合面側に分布す
る結合相プールによって高靭性を具備するので、切削条
件の高速化および重切削化にも十分に対応することがで
き、すぐれた耐欠損性および耐摩耗性を著しく長期に亘
って発揮するのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明切削チップの縦断面の金属顕微鏡による
組織写真である。
【図2】従来切削チップの縦断面の金属顕微鏡による組
織写真である。
【表2】
【表2】
【表3】
【表3】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  結合相形成成分として、Tiの炭化物
    、窒化物、炭窒化物、およびほう化物、並びにWのほう
    化物、Alの酸化物および窒化物のうちの1種または2
    種以上:20〜60容量%、を含有し、残りが硬質分散
    相形成成分としての立方晶窒化ほう素と不可避不純物か
    らなる組成を有する立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料
    で構成された切削チップにして、上記切削チップの支持
    チップとの接合面側の表面から、厚さ全体に占める割合
    で20〜80%の範囲内の所定深さに亘って、5〜30
    μmの範囲内の最長径を有する結合相プールが、10〜
    60%の範囲内の面積率で分布する組織を有することを
    特徴とする高靭性を有する立方晶窒化ほう素基超高圧焼
    結材料製切削チップ。
JP3039409A 1991-02-08 1991-02-08 高靭性を有する立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削チップの製造方法 Expired - Lifetime JP2827537B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113563086A (zh) * 2021-08-13 2021-10-29 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 聚晶立方氮化硼复合材料及其制备方法、硼化钨作为聚晶立方氮化硼复合材料粘结相的应用

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CN113563086A (zh) * 2021-08-13 2021-10-29 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 聚晶立方氮化硼复合材料及其制备方法、硼化钨作为聚晶立方氮化硼复合材料粘结相的应用

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