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 |