JPH04294904A - 硬質相密着性のすぐれたダイヤモンド系超高圧焼結材料製切削工具 - Google Patents

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、連続切削は勿論のこ
と、特に複合材料の断続切削に用いた場合にも、ダイヤ
モンドからなる硬質相の結合相に対する密着性がすぐれ
ているので、硬質相の剥離による摩耗がきわめて小さく
、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するダイヤモン
ド系超高圧焼結材料製切削工具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特公昭６０−１２１６１号
公報および特公昭６１−２４３６０号公報に記載される
ように、容量％で（以下％は容量％を示す）、主体が、
Ｃｏからなる結合相：５〜５０％、ダイヤモンドからな
る硬質相および不可避不純物：残り、の組成を有するダ
イヤモンド系超高圧焼結材料で構成された切削工具が知
られており、かつこれらのダイヤモンド系超高圧焼結材
料製切削工具が、ＡｌおよびＡｌ合金などの非鉄金属や
、さらにＡｌ２　Ｏ３系セラミックスなどの連続切削に
用いられていることも知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、近年、切削加工
が多様化し、例えば自動車エンジンの軽量化を目的とし
て、複数本の鋳鉄製ライナーをＡｌ−Ｓｉ合金で鋳包ん
だエンジンブロックが開発されており、したがって、こ
れの製造には複合材料の断続切削が不可欠となるが、こ
れに上記の従来ダイヤモンド系超高圧焼結材料製切削工
具を用いた場合、ダイヤモンドからなる硬質相のＣｏを
主体とする結合相に対する密着性が十分でないために、
硬質相が剥離し易く、この結果摩耗進行が速くなり、比
較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。

【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、各種複合材料の断続切削に用い
た場合にもすぐれた耐摩耗性を示すダイヤモンド系超高
圧焼結材料製切削工具を開発すべく研究を行なった結果
、ダイヤモンドからなる硬質相を立方晶窒化ほう素（以
下、ｃ−ＢＮで示す）で被覆し、前記硬質相とＣｏを主
体とする結合相との間に前記ｃ−ＢＮ被覆層を介在させ
た組織を有するダイヤモンド系超高圧焼結材料で切削工
具を構成すると、前記ｃ−ＢＮ被覆層が前記硬質相と結
合相の両方に強固に密着することから、前記硬質相の密
着性が著しく向上するようになり、したがって、これを
連続切削は勿論のこと、特に各種複合材料の断続切削に
用いてもすぐれた耐摩耗性を発揮し、使用寿命のより一
段の延命化を可能にするという研究結果を得たのである
。

【０００５】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、主体がＣｏからなる結合相：５
〜５０％、ｃ−ＢＮからなる硬質相被覆層：３〜４０％
（被覆層の平均層厚／硬質相の平均粒径＝０．０１〜０
．１に相当する）、ダイヤモンドからなる硬質相および
不可避不純物：残り、の組成を有するダイヤモンド系超
高圧焼結材料で構成してなる切削工具に特徴を有するも
のである。

【０００６】つぎに、この発明の切削工具を構成するダ
イヤモンド系超高圧焼結材料の組成を上記の通りに限定
した理由を説明する。

【０００７】（ａ）結合相 その割合が５％未満では、靭性が低下し、一方その含有
割合が５０％を越えると耐摩耗性の低下が著しくなるこ
とから、その含有割合を５〜５０％と定めた。

【０００８】（ｂ）硬質相被覆層 その割合が３％未満では、硬質相に所望の密着性を確保
することができず、一方その割合が４０％を越えると、
製造工程で、原料粉末であるダイヤモンド粉末表面にｃ
−ＢＮ被覆層をその分だけ厚く蒸着しなければならず、
この状態で混合にかけると、ｃ−ＢＮ被覆層に剥離が発
生し易くなり、剥離したｃ−ＢＮは焼結材料中に微細な
遊離ｃ−ＢＮとして存在し、焼結材料の強度低下の原因
となることから、その含有量を３〜４０％と定めた。

【０００９】また、この発明のダイヤモンド系超高圧焼
結材料製切削工具は、まず、原料粉末である、望ましく
は０．１〜１００μｍの平均粒径を有するダイヤモンド
粉末の表面に、例えばターゲットとして六方晶窒化ほう
素（以下、ｈ−ＢＮという）を用いて行なうスパッタリ
ング法（この場合ターゲットのｈ−ＢＮは蒸着過程でｃ
−ＢＮに変化するが、一部ｈ−ＢＮ相や非晶質ＢＮが混
在する場合もある）などの物理蒸着法を用い、ｃ−ＢＮ
被覆層を、ダイヤモンド粉末の平均粒径に対する比率で
０．０１〜０．１の平均層厚で蒸着形成し、このｃ−Ｂ
Ｎ被覆層形成のダイヤモンド粉末に、所定割合のＣｏ粉
末、さらに必要に応じてＮｉ粉末、Ｆｅ粉末、Ｔｉ粉末
、およびＡｌ粉末などを配合し、混合し、以下いずれも
通常の条件で、所定形状の圧粉体にプレス成形し、この
圧粉体を、圧力：５ＧＰａ　以上、温度：１３００℃以
上の条件で超高圧焼結することにより製造される。

【００１０】

【実施例】つぎに、この発明のダイヤモンド系超高圧焼
結材料製切削工具を実施例により具体的に説明する。

【００１１】硬質相形成成分として表１に示される各種
の平均粒径のダイヤモンド粉末を用意し、これらのダイ
ヤモンド粉末の表面に、通常のスパッタリング法にて同
じく表１に示される平均層厚のｃ−ＢＮ被覆層を形成し
、ついでこれらのｃ−ＢＮ被覆ダイヤモンド粉末に、結
合相形成成分として、１〜３μｍの範囲内の所定の平均
粒径を有するＣｏ粉末、Ｎｉ粉末、Ｆｅ粉末、Ｔｉ粉末
、およびＡｌ粉末を同じく表１に示される割合に配合し
、溶媒としてアセトンを用いて湿式混合し、乾燥した後
、２００ＭＰａ　の圧力で圧粉体にプレス成形し、この
圧粉体をＷＣ−６重量％Ｃｏの組成並びに直径：７ｍｍ
×厚さ：２ｍｍの寸法をもった圧粉体支持チップ上に積
置して、通常のベルト型超高圧焼結装置に装入し、圧力
：６ＧＰａ　、温度：１５００℃の条件で超高圧焼結し
て、表１に示される組成をもった直径：７ｍｍ×厚さ：
１ｍｍの焼結体（前記支持チップの厚さは１．５ｍｍ）
とし、この焼結体を四等分し、これをＷＣ基超硬合金（
組成：ＷＣ−６重量％Ｃｏ）の基体にろう付けして研摩
することによりＳＰＧＮ４３２の形状をもった本発明ダ
イヤモンド系超高圧焼結材料製切削工具（以下、本発明
切削工具という）１〜５をそれぞれ製造した。

【００１２】また、比較の目的で、ダイヤモンド粉末表
面へのｃ−ＢＮ被覆層の形成を行なわず、これに代って
上記のｃ−ＢＮ被覆ダイヤモンド粉末の粒径と同じ粒径
のダイヤモンド粉末を用いる以外は同一の条件で表１に
示される組成をもった従来ダイヤモンド系超高圧焼結材
料製切削工具（以下、従来切削工具）１〜５をそれぞれ
製造した。

【００１３】ついで、この結果得られた各種の切削工具
について、被削材：直径６５ｍｍ×厚さ５ｍｍ×高さ１
３０ｍｍの寸法をもったねずみ鋳鉄製ライナーを４本鋳
包んで直列配置とした、幅１４０ｍｍ×長さ３７５ｍｍ
×高さ１３０ｍｍの寸法、並びにＡｌ−８重量％Ｓｉの
組成をもった複合材料ブロック材、 切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ　、 送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ．、 切込み：０．２ｍｍ、 切削時間：ブロック材の長さ方向上面（ライナー露出面
）を１２０パス、の条件で複合材料の湿式断続切削（単
刃フライス切削）試験を行ない、切刃の逃げ面摩耗幅を
測定した。この結果も表１に示した。

【００１４】

【表１】

【００１５】

【発明の効果】表１に示される結果から、本発明切削工
具１〜５は、いずれもこれを構成するダイヤモンド系超
高圧焼結材料におけるダイヤモンドからなる硬質相の密
着性がｃ−ＢＮ被覆層の存在によってすぐれたものにな
っているので、ｃ−ＢＮ被覆層が存在しない従来切削工
具１〜５に比して一段とすぐれた耐摩耗性を示すことが
明らかである。

【００１６】上述のように、この発明のダイヤモンド系
超高圧焼結材料製切削工具は、ダイヤモンド系超高圧焼
結材料におけるダイヤモンドの硬質相が高い密着性をも
つので、連続切削は勿論のこと、これより一段と苛酷な
条件での切削となる複合材料の断続切削においても硬質
相の欠け落ちが著しく抑制され、この結果すぐれた耐摩
耗性を示すようになり、長期に亘っての切削が可能とな
るなど工業上有用な特性を有するのである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　容量％で、主体がＣｏからなる結合相
   ：５〜５０％、立方晶窒化ほう素からなる硬質相被覆層
   ：３〜４０％、ダイヤモンドからなる硬質相および不可
   避不純物：残り、の組成を有するダイヤモンド系超高圧
   焼結材料で構成したことを特徴とする硬質相密着性のす
   ぐれたダイヤモンド系超高圧焼結材料製切削工具。