JPH04294906A - 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
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Info
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- JPH04294906A JPH04294906A JP3084647A JP8464791A JPH04294906A JP H04294906 A JPH04294906 A JP H04294906A JP 3084647 A JP3084647 A JP 3084647A JP 8464791 A JP8464791 A JP 8464791A JP H04294906 A JPH04294906 A JP H04294906A
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Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (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
【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。
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、Tiの炭化物、窒化物、および炭窒化
物(以下、それぞれTiC,TiN,およびTiCNで
示す)のうちの1種以上からなり、さらに必要に応じて
ほう化チタン、炭化タングステン、ほう化タングステン
、窒化アルミニウム、および酸化アルミニウム(以下、
それぞれTiB2 ,WC,W2 B,AlN,および
Al2 O3 で示す)などのうちの1種以上を含有す
るTi化合物系結合相:20〜70%、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、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。
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、Tiの炭化物、窒化物、および炭窒化
物(以下、それぞれTiC,TiN,およびTiCNで
示す)のうちの1種以上からなり、さらに必要に応じて
ほう化チタン、炭化タングステン、ほう化タングステン
、窒化アルミニウム、および酸化アルミニウム(以下、
それぞれTiB2 ,WC,W2 B,AlN,および
Al2 O3 で示す)などのうちの1種以上を含有す
るTi化合物系結合相:20〜70%、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、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Ti化
合物系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。
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Ti化
合物系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、前記硬質相と前記Ti
化合物系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
。
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、前記硬質相と前記Ti
化合物系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、TiC,TiN,およびTiC
Nのうちの1種以上を主体とするTi化合物系結合相:
20〜70%、c−BNからなる硬質相被覆層:3〜4
0%(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。
なされたものであって、TiC,TiN,およびTiC
Nのうちの1種以上を主体とするTi化合物系結合相:
20〜70%、c−BNからなる硬質相被覆層:3〜4
0%(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。
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)Ti化合物系結合相その割合が20
%未満では、焼結性が低下し、所望の強度を確保するこ
とができず、一方その含有割合が70%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20
〜70%と定めた。
%未満では、焼結性が低下し、所望の強度を確保するこ
とができず、一方その含有割合が70%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20
〜70%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被覆層を厚く蒸着しなければならず、その分だけ
コスト高となることから、経済性を考慮して、その含有
割合を3〜40%と定めた。
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被覆層を厚く蒸着しなければならず、その分だけ
コスト高となることから、経済性を考慮して、その含有
割合を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層が混
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TiC
粉末、TiN粉末、およびTiCN粉末のうちの1種以
上、さらに必要に応じてTiB2 粉末、WC粉末、W
2 B粉末、AlN粉末、およびAl2 O3粉末のう
ちの1種以上などを配合し、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。
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層が混
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TiC
粉末、TiN粉末、およびTiCN粉末のうちの1種以
上、さらに必要に応じてTiB2 粉末、WC粉末、W
2 B粉末、AlN粉末、およびAl2 O3粉末のう
ちの1種以上などを配合し、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。
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、0.3〜2μmの範囲内の所定の
平均粒径を有するTiC粉末、TiN粉末、およびTi
C0.5 N0.5 粉末、さらにTiB2 粉末、W
C粉末、W2 B粉末、AlN粉末、およびAl2 O
3 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、200
MPa 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:6GP
a 、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
焼結体とし、この焼結体(前記支持チップの厚さは1.
5mm)を四等分し、これをWC基超硬合金(組成:W
C−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。
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、0.3〜2μmの範囲内の所定の
平均粒径を有するTiC粉末、TiN粉末、およびTi
C0.5 N0.5 粉末、さらにTiB2 粉末、W
C粉末、W2 B粉末、AlN粉末、およびAl2 O
3 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、200
MPa 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:6GP
a 、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
焼結体とし、この焼結体(前記支持チップの厚さは1.
5mm)を四等分し、これをWC基超硬合金(組成:W
C−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、従来切削工具という)1〜5をそ
れぞれ製造した。
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、従来切削工具という)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5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:400m/min 、 送り:0.2mm/rev.、 切込み:0.2mm、 切削時間:エンジンブロック材の長さ方向上面(ライナ
ー露出面)を100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。
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5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:400m/min 、 送り:0.2mm/rev.、 切込み:0.2mm、 切削時間:エンジンブロック材の長さ方向上面(ライナ
ー露出面)を100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。
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。
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)
- 【請求項1】 容量%で、主体がTiの炭化物、窒化
物、および炭窒化物のうちの1種以上からなるTi化合
物系結合相:20〜70%、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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3084647A JPH04294906A (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3084647A JPH04294906A (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | 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 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04294906A true JPH04294906A (ja) | 1992-10-19 |
Family
ID=13836494
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3084647A Pending JPH04294906A (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | 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 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04294906A (ja) |
-
1991
- 1991-03-25 JP JP3084647A patent/JPH04294906A/ja active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990518 |