JPH04300106A - 硬質相密着性のすぐれた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超高圧焼結材料製切削工具Info
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- JPH04300106A JPH04300106A JP8973691A JP8973691A JPH04300106A JP H04300106 A JPH04300106 A JP H04300106A JP 8973691 A JP8973691 A JP 8973691A JP 8973691 A JP8973691 A JP 8973691A JP H04300106 A JPH04300106 A JP H04300106A
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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、硬質相
のCoを主体とする結合相に対する密着性にすぐれ、し
たがって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、硬質相
のCoを主体とする結合相に対する密着性にすぐれ、し
たがって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43−30409号
公報および特公昭59−11551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からなり、さらに必要に応じてNi,Fe,Ti,
Alなどを含有してなる結合相および不可避不純物:5
〜50%、立方晶窒化ほう素(以下、c−BNで示す)
硬質相:10〜60%、ダイヤモンド硬質相:10〜6
0%、の組成を有する超高圧焼結材料で構成された切削
工具が提案され、かつこの超高圧焼結材料製切削工具を
各種高硬度合金鋼や鋳鉄などの連続切削に用いる試みも
なされている。
公報および特公昭59−11551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からなり、さらに必要に応じてNi,Fe,Ti,
Alなどを含有してなる結合相および不可避不純物:5
〜50%、立方晶窒化ほう素(以下、c−BNで示す)
硬質相:10〜60%、ダイヤモンド硬質相:10〜6
0%、の組成を有する超高圧焼結材料で構成された切削
工具が提案され、かつこの超高圧焼結材料製切削工具を
各種高硬度合金鋼や鋳鉄などの連続切削に用いる試みも
なされている。
【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合金で鋳込ん
だエンジンブロックが開発されるに及んで、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
の従来超高圧焼結材料製切削工具を用いた場合、硬質相
の上記Co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合金で鋳込ん
だエンジンブロックが開発されるに及んで、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
の従来超高圧焼結材料製切削工具を用いた場合、硬質相
の上記Co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発揮する超高圧焼結材料
製切削工具を開発すべく研究を行なった結果、超高圧焼
結材料製切削工具の製造に際して、一方の硬質相を構成
するc−BN粉末の表面に通常の気相合成法により人工
ダイヤモンド層を形成して、見掛け上のダイヤモンド粉
末とした状態で超高圧焼結を行なうと、実質的にダイヤ
モンドとCo系結合相形成成分との焼結となることから
、きわめて良好にして安定した焼結性が確保でき、この
結果ダイヤモンド硬質相は勿論のこと、c−BN硬質相
も人工ダイヤモンド層を介してCo系結合相に対して強
固に密着するようになることから、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
れた耐摩耗性を示し、一段と長い使用寿命を示すように
な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発揮する超高圧焼結材料
製切削工具を開発すべく研究を行なった結果、超高圧焼
結材料製切削工具の製造に際して、一方の硬質相を構成
するc−BN粉末の表面に通常の気相合成法により人工
ダイヤモンド層を形成して、見掛け上のダイヤモンド粉
末とした状態で超高圧焼結を行なうと、実質的にダイヤ
モンドとCo系結合相形成成分との焼結となることから
、きわめて良好にして安定した焼結性が確保でき、この
結果ダイヤモンド硬質相は勿論のこと、c−BN硬質相
も人工ダイヤモンド層を介してCo系結合相に対して強
固に密着するようになることから、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
れた耐摩耗性を示し、一段と長い使用寿命を示すように
な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からなる結合相およ
び不可避不純物:5〜50%、平均層厚:0.05〜5
μmの人工ダイヤモンド層で被覆されたc−BN硬質相
:10〜60%、ダイヤモンド硬質相:10〜60%、
の組成を有する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、主体がCoからなる結合相およ
び不可避不純物:5〜50%、平均層厚:0.05〜5
μmの人工ダイヤモンド層で被覆されたc−BN硬質相
:10〜60%、ダイヤモンド硬質相:10〜60%、
の組成を有する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。
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)Co系結合相
その含有割合が5%未満では、所望の靭性を確保するこ
とができず、一方その含有割合が50%を越えると耐摩
耗性が低下するようになることから、その含有割合を5
〜50%と定めた。
とができず、一方その含有割合が50%を越えると耐摩
耗性が低下するようになることから、その含有割合を5
〜50%と定めた。
【0008】(b)人工ダイヤモンド層の平均層厚その
平均層厚が0.05μm未満では、被覆が不十分で人工
ダイヤモンドのもつ特性を十分に発揮することができず
、この結果共存するダイヤモンド粉末との間に焼結性の
不一致が生じるようになって強固な密着性を確保するこ
とができず、一方5μmを越えた平均層厚は、原料粉末
であるc−BN粉末表面に、その分だけ厚く被覆しなけ
ればならず、コスト高の原因となることから、経済性を
考慮して、その平均層厚を0.05〜5μmと定めた。
平均層厚が0.05μm未満では、被覆が不十分で人工
ダイヤモンドのもつ特性を十分に発揮することができず
、この結果共存するダイヤモンド粉末との間に焼結性の
不一致が生じるようになって強固な密着性を確保するこ
とができず、一方5μmを越えた平均層厚は、原料粉末
であるc−BN粉末表面に、その分だけ厚く被覆しなけ
ればならず、コスト高の原因となることから、経済性を
考慮して、その平均層厚を0.05〜5μmと定めた。
【0009】(c)人工ダイヤモンド被覆されたc−B
N硬質相 c−BN硬質相の割合が、人工ダイヤモンド層を含めた
割合で10%未満では、これによってもたらされる高温
安定性、特に高温硬さに所望の向上効果が得られず、一
方同じくその割合が60%を越えると、相対的にダイヤ
モンド硬質相やCo系結合相の割合が少なくなりすぎて
、所望の高硬度および靭性を確保することができなくな
ることから、その割合を10〜60%と定めた。
N硬質相 c−BN硬質相の割合が、人工ダイヤモンド層を含めた
割合で10%未満では、これによってもたらされる高温
安定性、特に高温硬さに所望の向上効果が得られず、一
方同じくその割合が60%を越えると、相対的にダイヤ
モンド硬質相やCo系結合相の割合が少なくなりすぎて
、所望の高硬度および靭性を確保することができなくな
ることから、その割合を10〜60%と定めた。
【0010】(d)ダイヤモンド硬質相その割合が10
%未満では、所望の高硬度を確保することができず、一
方その割合が60%を越えると、相対的にCo系結合相
や人工ダイヤモンド被覆c−BN硬質相の割合が少なく
なって靭性や高温硬さが低下するようになることから、
その割合を10〜60%と定めた。
%未満では、所望の高硬度を確保することができず、一
方その割合が60%を越えると、相対的にCo系結合相
や人工ダイヤモンド被覆c−BN硬質相の割合が少なく
なって靭性や高温硬さが低下するようになることから、
その割合を10〜60%と定めた。
【0011】また、この発明の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0.1〜50
μmの平均粒径を有するc−BN粉末の表面に、例えば
特開昭58−91100号公報に記載される熱電子放射
法、特開昭58−110494号公報に記載されるマイ
クロ波法、さらに特開昭58−135117号公報に記
載される高周波プラズマ法などの通常の気相合成法を用
いて、人工ダイヤモンドを、0.05〜5μmの平均層
厚で被覆し、この人工ダイヤモンド被覆層形成のc−B
N粉末に、所定割合のダイヤモンド粉末、Co粉末、さ
らに必要に応じてNi粉末、Fe粉末、Ti粉末、Al
粉末などを配合し、以下いずれも通常の条件で、混合し
、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。
具は、まず、原料粉末である、望ましくは0.1〜50
μmの平均粒径を有するc−BN粉末の表面に、例えば
特開昭58−91100号公報に記載される熱電子放射
法、特開昭58−110494号公報に記載されるマイ
クロ波法、さらに特開昭58−135117号公報に記
載される高周波プラズマ法などの通常の気相合成法を用
いて、人工ダイヤモンドを、0.05〜5μmの平均層
厚で被覆し、この人工ダイヤモンド被覆層形成のc−B
N粉末に、所定割合のダイヤモンド粉末、Co粉末、さ
らに必要に応じてNi粉末、Fe粉末、Ti粉末、Al
粉末などを配合し、以下いずれも通常の条件で、混合し
、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。
【0012】
【実施例】つぎに、この発明の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。
具を実施例により具体的に説明する。
【0013】硬質相形成成分として表1に示される各種
の平均粒径をもったc−BN粉末を用意し、これらのc
−BN粉末の表面に、気相合成法の1種である通常の熱
電子放射法にて同じく表1に示される平均層厚の人工ダ
イヤモンド被覆層を形成し、ついでこれらの人工ダイヤ
モンド被覆c−BN粉末に、同じく硬質相形成成分とし
て表1に示される平均粒径のダイヤモンド粉末と、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、2
ton/cm2の圧力でプレス成形して圧粉体とし、
この圧粉体を、WC−10重量%の組成並びに直径:1
0mm×厚さ:2mmの寸法をもった圧粉体支持チップ
上に積置して、超高圧焼結装置に装入し、圧力:6GP
a 、温度:1400℃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もった直径:10mm
×厚さ:1mmの寸法をもった焼結体(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。
の平均粒径をもったc−BN粉末を用意し、これらのc
−BN粉末の表面に、気相合成法の1種である通常の熱
電子放射法にて同じく表1に示される平均層厚の人工ダ
イヤモンド被覆層を形成し、ついでこれらの人工ダイヤ
モンド被覆c−BN粉末に、同じく硬質相形成成分とし
て表1に示される平均粒径のダイヤモンド粉末と、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、2
ton/cm2の圧力でプレス成形して圧粉体とし、
この圧粉体を、WC−10重量%の組成並びに直径:1
0mm×厚さ:2mmの寸法をもった圧粉体支持チップ
上に積置して、超高圧焼結装置に装入し、圧力:6GP
a 、温度:1400℃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もった直径:10mm
×厚さ:1mmの寸法をもった焼結体(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。
【0014】また、比較の目的で、c−BN粉末表面へ
の人工ダイヤモンド被覆層の形成を行なわず、これに代
って上記の人工ダイヤモンド被覆c−BN粉末の粒径と
同じ粒径のc−BN粉末を用いる以外は同一の条件で、
表1に示される配合組成と実質的に同じ組成をもった従
来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。
の人工ダイヤモンド被覆層の形成を行なわず、これに代
って上記の人工ダイヤモンド被覆c−BN粉末の粒径と
同じ粒径のc−BN粉末を用いる以外は同一の条件で、
表1に示される配合組成と実質的に同じ組成をもった従
来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。
【0015】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4mm×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
包んで並列配置とした、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:450m/min 、 送り:0.2mm/rev.、 切込み:0.2mm、 切削時間:複合材料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。この測
定結果も表1に示した。
について、被削材:直径65mm×厚さ4mm×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
包んで並列配置とした、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:450m/min 、 送り:0.2mm/rev.、 切込み:0.2mm、 切削時間:複合材料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。この測
定結果も表1に示した。
【0016】
【表1】
【0017】
【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超高圧焼結材料に
おけるc−BN硬質相の密着性が人工ダイヤモンド被覆
層の存在によって共存するダイヤモンド硬質相に対する
ものと同じくすぐれたものになっているので、人工ダイ
ヤモンド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超高圧焼結材料に
おけるc−BN硬質相の密着性が人工ダイヤモンド被覆
層の存在によって共存するダイヤモンド硬質相に対する
ものと同じくすぐれたものになっているので、人工ダイ
ヤモンド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。
【0018】上述のように、この発明の超高圧焼結材料
製切削工具は、これを構成する超高圧焼結材料における
人工ダイヤモンド被覆層の存在によって、c−BN硬質
相が共存するダイヤモンド硬質相と同等の焼結性を示す
ので、これら硬質相とCo系結合相の密着性は均等にし
て、強固なものとなることから、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剥離が著しく抑制され、こ
の結果長期に亘ってすぐれた耐摩耗性を示すようになる
など工業上有用な特性をもつのである。
製切削工具は、これを構成する超高圧焼結材料における
人工ダイヤモンド被覆層の存在によって、c−BN硬質
相が共存するダイヤモンド硬質相と同等の焼結性を示す
ので、これら硬質相とCo系結合相の密着性は均等にし
て、強固なものとなることから、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剥離が著しく抑制され、こ
の結果長期に亘ってすぐれた耐摩耗性を示すようになる
など工業上有用な特性をもつのである。
Claims (1)
- 【請求項1】 容量%で、主体がCoからなる結合相
および不可避不純物:5〜50%、平均層厚:0.05
〜5μmの人工ダイヤモンド層で被覆された立方晶窒化
ほう素硬質相:10〜60%、ダイヤモンド硬質相:1
0〜60%、の組成を有する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超高圧焼結材
料製切削工具。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8973691A JPH04300106A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 硬質相密着性のすぐれた超高圧焼結材料製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8973691A JPH04300106A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 硬質相密着性のすぐれた超高圧焼結材料製切削工具 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04300106A true JPH04300106A (ja) | 1992-10-23 |
Family
ID=13979053
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8973691A Pending JPH04300106A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 硬質相密着性のすぐれた超高圧焼結材料製切削工具 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04300106A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018074275A1 (ja) * | 2016-10-21 | 2018-04-26 | 住友電気工業株式会社 | 複合焼結体 |
WO2018088174A1 (ja) * | 2016-11-08 | 2018-05-17 | 住友電気工業株式会社 | 複合焼結体 |
-
1991
- 1991-03-28 JP JP8973691A patent/JPH04300106A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018074275A1 (ja) * | 2016-10-21 | 2018-04-26 | 住友電気工業株式会社 | 複合焼結体 |
WO2018088174A1 (ja) * | 2016-11-08 | 2018-05-17 | 住友電気工業株式会社 | 複合焼結体 |
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