JPH05148036A - 高硬度焼結体 - Google Patents
高硬度焼結体Info
- Publication number
- JPH05148036A JPH05148036A JP3337805A JP33780591A JPH05148036A JP H05148036 A JPH05148036 A JP H05148036A JP 3337805 A JP3337805 A JP 3337805A JP 33780591 A JP33780591 A JP 33780591A JP H05148036 A JPH05148036 A JP H05148036A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- component
- binder phase
- nitride
- boron nitride
- volume
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 大きな負荷あるいは衝撃を受ける条件下にお
いても優れた切削性能を発揮することができ、耐欠損
性、耐チッピング性および耐摩耗性に優れた、高靭性で
高強度な焼結体を提供する。 【構成】 高圧相型窒化硼素を２０〜８０体積％含有す
ると共に、結合相の第一成分として周期律表４ａ，５
ａ，６ａ族遷移金属の炭化物、窒化物、硼化物、Ａｌの
硼化物、窒化物、あるいはこれらの混合物または相互固
溶体化合物を含有し、残部の結合相第二成分がＡｌ2 Ｏ
3 およびＳｉＯ2 からなる高硬度焼結体であって、前記
結合相第一成分が全結合相中の１０〜９０体積％、第二
成分が９０〜１０体積％であり、かつＳｉＯ2 ／（Ｓｉ
Ｏ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）が５〜６０重量％であることを特徴
とする高硬度焼結体。
いても優れた切削性能を発揮することができ、耐欠損
性、耐チッピング性および耐摩耗性に優れた、高靭性で
高強度な焼結体を提供する。 【構成】 高圧相型窒化硼素を２０〜８０体積％含有す
ると共に、結合相の第一成分として周期律表４ａ，５
ａ，６ａ族遷移金属の炭化物、窒化物、硼化物、Ａｌの
硼化物、窒化物、あるいはこれらの混合物または相互固
溶体化合物を含有し、残部の結合相第二成分がＡｌ2 Ｏ
3 およびＳｉＯ2 からなる高硬度焼結体であって、前記
結合相第一成分が全結合相中の１０〜９０体積％、第二
成分が９０〜１０体積％であり、かつＳｉＯ2 ／（Ｓｉ
Ｏ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）が５〜６０重量％であることを特徴
とする高硬度焼結体。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、優れた耐摩耗性および
靭性を有する高硬度焼結体に関するもので、この焼結体
は、高硬度鋼、Ｎｉ基またはＣｏ基高合金等の切削工具
用素材として有用である。
靭性を有する高硬度焼結体に関するもので、この焼結体
は、高硬度鋼、Ｎｉ基またはＣｏ基高合金等の切削工具
用素材として有用である。
【０００２】
【従来の技術】上記の様な切削工具用素材としては、従
来より炭化タングステン（ＷＣ）基の超硬材料が使用さ
れてきた。しかし需要者の要求がますます厳しくなって
いる現在、上記ＷＣ基超硬材料では高度の要求を満たす
ことができなくなってきており、より優秀な工具材料の
開発が待たれている。こうした要望に沿う工具用材料と
して、立方晶窒化硼素に少量のＡｌと鉄族金属を含有さ
せた焼結体（例えば特開昭４８−１７５０３号公報）、
各種炭・窒・硼化物とＡｌ、Ｓｉ、鉄族金属を結合材と
して用いた立方晶窒化硼素焼結体（例えば特開昭５６−
１５６７３８号公報）、セラミックスを結合剤として用
いた立方晶窒化硼素焼結体（例えば特公昭５７−３６３
１号公報）等が提案されている。
来より炭化タングステン（ＷＣ）基の超硬材料が使用さ
れてきた。しかし需要者の要求がますます厳しくなって
いる現在、上記ＷＣ基超硬材料では高度の要求を満たす
ことができなくなってきており、より優秀な工具材料の
開発が待たれている。こうした要望に沿う工具用材料と
して、立方晶窒化硼素に少量のＡｌと鉄族金属を含有さ
せた焼結体（例えば特開昭４８−１７５０３号公報）、
各種炭・窒・硼化物とＡｌ、Ｓｉ、鉄族金属を結合材と
して用いた立方晶窒化硼素焼結体（例えば特開昭５６−
１５６７３８号公報）、セラミックスを結合剤として用
いた立方晶窒化硼素焼結体（例えば特公昭５７−３６３
１号公報）等が提案されている。
【０００３】しかしながらこれらの素材により製作され
た切削工具が優れた切削性能を発揮するのは、微小切込
みの低速連続切削のような比較的負荷の小さい切削条件
の場合に限られ、切込みの大きい場合、あるいは断続切
削のように衝撃が繰り返し加えられる過酷な切削条件の
場合には必ずしも満足のいく性能が得られず、耐欠損性
や耐ピッチング性に劣るという問題があった。
た切削工具が優れた切削性能を発揮するのは、微小切込
みの低速連続切削のような比較的負荷の小さい切削条件
の場合に限られ、切込みの大きい場合、あるいは断続切
削のように衝撃が繰り返し加えられる過酷な切削条件の
場合には必ずしも満足のいく性能が得られず、耐欠損性
や耐ピッチング性に劣るという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであって、その目的は、大きな負荷
あるいは衝撃を受ける条件下においても優れた切削性能
を発揮することができ、耐欠損性、耐チッピング性およ
び耐摩耗性に優れた、高靭性で高強度な焼結体を提供す
ることにある。
目してなされたものであって、その目的は、大きな負荷
あるいは衝撃を受ける条件下においても優れた切削性能
を発揮することができ、耐欠損性、耐チッピング性およ
び耐摩耗性に優れた、高靭性で高強度な焼結体を提供す
ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、セラミッ
クスやサーメットを結合材とする高圧相型窒化硼素系焼
結体が耐欠損性や耐チッピング性に問題を残している原
因を研究してきた。その結果、上記諸欠点の原因は、結
合部を構成するセラミックスの靭性不足によるものであ
ることが明らかとなった。そこで結合部の靭性不足を改
善するためにさらに研究を進め本発明に至ったものであ
る。
クスやサーメットを結合材とする高圧相型窒化硼素系焼
結体が耐欠損性や耐チッピング性に問題を残している原
因を研究してきた。その結果、上記諸欠点の原因は、結
合部を構成するセラミックスの靭性不足によるものであ
ることが明らかとなった。そこで結合部の靭性不足を改
善するためにさらに研究を進め本発明に至ったものであ
る。
【０００６】すなわち本発明の高硬度焼結体は、高圧相
型窒化硼素を２０〜８０体積％含有すると共に、結合相
の第一成分として周期律表４ａ，５ａ，６ａ族遷移金属
の炭化物、窒化物、硼化物、Ａｌの硼化物、窒化物、あ
るいはこれらの混合物または相互固溶体化合物を含有
し、残部の結合相第二成分がＡｌ2 Ｏ3 およびＳｉＯ2
からなり、前記結合相第一成分が全結合相中の１０〜９
０体積％、第二成分が９０〜１０体積％であり、かつＳ
ｉＯ2 ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）が５〜６０重量％で
あるところに要旨を有するものである。
型窒化硼素を２０〜８０体積％含有すると共に、結合相
の第一成分として周期律表４ａ，５ａ，６ａ族遷移金属
の炭化物、窒化物、硼化物、Ａｌの硼化物、窒化物、あ
るいはこれらの混合物または相互固溶体化合物を含有
し、残部の結合相第二成分がＡｌ2 Ｏ3 およびＳｉＯ2
からなり、前記結合相第一成分が全結合相中の１０〜９
０体積％、第二成分が９０〜１０体積％であり、かつＳ
ｉＯ2 ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）が５〜６０重量％で
あるところに要旨を有するものである。
【０００７】この焼結体は、上記含有成分の混合粉末
を、粉末のままあるいは型押成形した後に高温・高圧下
で焼結することによって容易に製造することができる。
なお本発明において高圧相型窒化硼素とは、立方晶型窒
化硼素およびウルツ型窒化硼素を包含する。
を、粉末のままあるいは型押成形した後に高温・高圧下
で焼結することによって容易に製造することができる。
なお本発明において高圧相型窒化硼素とは、立方晶型窒
化硼素およびウルツ型窒化硼素を包含する。
【０００８】
【作用】本発明の焼結体の結合相第一成分である周期律
表４ａ，５ａ，６ａ族遷移金属の炭化物、窒化物、硼化
物、Ａｌの硼化物、窒化物、あるいはこれらの混合物ま
たは相互固溶体化合物（以下単に結合相第一成分と言
う）は、高温においても高硬度でありかつ温度上昇に伴
う硬度低下が少ないので、切削時の耐摩耗性を上げる効
果がある。この結合相第一成分としては、Ｔｉ，Ｖ，Ｃ
ｒ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗの炭化物、窒化
物、硼化物と、ＡｌＢ2 ，ＡｌＮ等を例示することがで
きる。
表４ａ，５ａ，６ａ族遷移金属の炭化物、窒化物、硼化
物、Ａｌの硼化物、窒化物、あるいはこれらの混合物ま
たは相互固溶体化合物（以下単に結合相第一成分と言
う）は、高温においても高硬度でありかつ温度上昇に伴
う硬度低下が少ないので、切削時の耐摩耗性を上げる効
果がある。この結合相第一成分としては、Ｔｉ，Ｖ，Ｃ
ｒ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗの炭化物、窒化
物、硼化物と、ＡｌＢ2 ，ＡｌＮ等を例示することがで
きる。
【０００９】また、結合相第二成分であるＡｌ2 Ｏ3 と
ＳｉＯ2 は焼結体の焼結性を向上させる効果を有するも
のである。従来、焼結性向上成分としてはＡｌ2 Ｏ3 が
単独で用いられていたが、Ａｌ2 Ｏ3 は高融点のために
焼結性向上効果が小さく不充分であることから、種々検
討した結果、Ａｌ2 Ｏ3 に適当量のＳｉＯ2 を添加する
ことにより焼結性が向上することを見出した。これはＡ
ｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 が反応することにより焼結性の優れ
たムライト（３Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ）が生成するた
めであると考えられる。
ＳｉＯ2 は焼結体の焼結性を向上させる効果を有するも
のである。従来、焼結性向上成分としてはＡｌ2 Ｏ3 が
単独で用いられていたが、Ａｌ2 Ｏ3 は高融点のために
焼結性向上効果が小さく不充分であることから、種々検
討した結果、Ａｌ2 Ｏ3 に適当量のＳｉＯ2 を添加する
ことにより焼結性が向上することを見出した。これはＡ
ｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 が反応することにより焼結性の優れ
たムライト（３Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ）が生成するた
めであると考えられる。
【００１０】このムライトの存在は、結合相第一成分の
焼結性を向上させるだけでなく、高圧相型窒化硼素の焼
結性も向上させ得る効果があることもわかった。これ
は、高圧相型窒化硼素表面に酸化物（Ｂ2 Ｏ3 と考えら
れる）が存在するが、この酸化物とムライトが反応し強
固な結合を形成するためであると考えられる。これらの
理由から本発明の焼結体全体の焼結性が向上するのであ
る。
焼結性を向上させるだけでなく、高圧相型窒化硼素の焼
結性も向上させ得る効果があることもわかった。これ
は、高圧相型窒化硼素表面に酸化物（Ｂ2 Ｏ3 と考えら
れる）が存在するが、この酸化物とムライトが反応し強
固な結合を形成するためであると考えられる。これらの
理由から本発明の焼結体全体の焼結性が向上するのであ
る。
【００１１】次に上記成分の配合比率特定理由を説明す
る。まず高圧相型窒化硼素は２０〜８０体積％が好まし
い。２０体積％未満である場合は、焼結体の耐摩耗性の
主体となる硬質成分量が不足することになって、満足の
いく耐摩耗性が得られなくなる。しかし高圧相型窒化硼
素の量が多過ぎると、結合相を構成する成分が不足気味
となって高圧相型窒化硼素の脱落が起こりやすく、やは
り充分な耐摩耗性を得ることができないので、８０体積
％を上限とした。高圧相型窒化硼素のより好ましい含有
率は３５〜６０体積％の範囲である。
る。まず高圧相型窒化硼素は２０〜８０体積％が好まし
い。２０体積％未満である場合は、焼結体の耐摩耗性の
主体となる硬質成分量が不足することになって、満足の
いく耐摩耗性が得られなくなる。しかし高圧相型窒化硼
素の量が多過ぎると、結合相を構成する成分が不足気味
となって高圧相型窒化硼素の脱落が起こりやすく、やは
り充分な耐摩耗性を得ることができないので、８０体積
％を上限とした。高圧相型窒化硼素のより好ましい含有
率は３５〜６０体積％の範囲である。
【００１２】残部結合相の各成分の役割は前述した通り
であるが、結合相第一成分が結合相中で１０体積％より
少ない場合は耐摩耗性が低下し、９０体積％を超えると
耐欠損性が低下するため、結合相第一成分は１０〜９０
体積％とした。
であるが、結合相第一成分が結合相中で１０体積％より
少ない場合は耐摩耗性が低下し、９０体積％を超えると
耐欠損性が低下するため、結合相第一成分は１０〜９０
体積％とした。
【００１３】結合相中の第二成分は９０〜１０体積％が
好ましい。第二成分が９０体積％を超えると耐摩耗性の
低下が起き、１０体積％より少ないと焼結性の向上効果
が発現せず、焼結性の悪化と強度低下を引き起こす。結
合相第二成分のＳｉＯ2 成分の範囲は５重量％≦ＳｉＯ
2 ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）≦６０重量％とした。Ｓ
ｉＯ2 が５重量％未満では、第二成分中のＡｌ2 Ｏ3 が
多過ぎて高融点になるため焼結性の向上効果が小さくな
る。ＳｉＯ2 が６０重量％を超えると、ＳｉＯ2 成分が
多過ぎるために耐摩耗性が悪化してしまう。本発明にお
いては前述の理由でＳｉＯ2 とＡｌ2 Ｏ3 をムライトと
して添加することも好ましい。また、焼結工程中の立方
晶型窒化硼素の逆変換を防止するために、金属Ａｌ、Ｓ
ｉ等を０．１〜１０重量％程度配合してもよい。
好ましい。第二成分が９０体積％を超えると耐摩耗性の
低下が起き、１０体積％より少ないと焼結性の向上効果
が発現せず、焼結性の悪化と強度低下を引き起こす。結
合相第二成分のＳｉＯ2 成分の範囲は５重量％≦ＳｉＯ
2 ／（ＳｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）≦６０重量％とした。Ｓ
ｉＯ2 が５重量％未満では、第二成分中のＡｌ2 Ｏ3 が
多過ぎて高融点になるため焼結性の向上効果が小さくな
る。ＳｉＯ2 が６０重量％を超えると、ＳｉＯ2 成分が
多過ぎるために耐摩耗性が悪化してしまう。本発明にお
いては前述の理由でＳｉＯ2 とＡｌ2 Ｏ3 をムライトと
して添加することも好ましい。また、焼結工程中の立方
晶型窒化硼素の逆変換を防止するために、金属Ａｌ、Ｓ
ｉ等を０．１〜１０重量％程度配合してもよい。
【００１４】本発明によって得られる高強度かつ高靭
性、高耐摩耗性の焼結体は、それぞれの成分の粉体を均
一に混合し、必要により型押成形してから高温・高圧下
で焼結することによって得ることができる。このときの
焼結条件は、原料粉末、特に高圧相型窒化硼素が熱変質
を起こすことなくこれらを焼結一体化し得る条件の中か
ら自由に選定できるが、一般的な条件として示すなら
ば、温度は１３００〜１７００℃、圧力は３０〜７０キ
ロバールで行なうのがよい。
性、高耐摩耗性の焼結体は、それぞれの成分の粉体を均
一に混合し、必要により型押成形してから高温・高圧下
で焼結することによって得ることができる。このときの
焼結条件は、原料粉末、特に高圧相型窒化硼素が熱変質
を起こすことなくこれらを焼結一体化し得る条件の中か
ら自由に選定できるが、一般的な条件として示すなら
ば、温度は１３００〜１７００℃、圧力は３０〜７０キ
ロバールで行なうのがよい。
【００１５】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。実施例１〜８および比較例１〜４ 平均粒径３μｍの立方晶型窒化硼素粉末と、表１に示し
た配合組成および配合量の平均粒径１μｍの各種結合相
成分の微粉末を、エチルアルコールを混合液として振動
ミルで混合した。得られた混合粉末を乾燥し、型押成形
した後真空炉において１０-5Torrの真空炉で１０００℃
×１時間保持して脱ガスし、次いでベルト型超高圧高温
発生装置により６０キロバール×１５００℃×１５分の
条件で焼結して焼結体を得た。得られた焼結体から切削
チップを作製し、被削材として溝付き円柱状のＳＫＤ１
１（ＨRC６２）を用いて、外周を長手方向に断続切削試
験し、切削チップの逃げ面摩耗が０．２mmになるまでの
時間を測定し、結果を表１に併記した。ただし切削条件
は、切削速度：100ｍ／min 、切込み： 0.2mm、送り：
0.10mm／rev である。
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。実施例１〜８および比較例１〜４ 平均粒径３μｍの立方晶型窒化硼素粉末と、表１に示し
た配合組成および配合量の平均粒径１μｍの各種結合相
成分の微粉末を、エチルアルコールを混合液として振動
ミルで混合した。得られた混合粉末を乾燥し、型押成形
した後真空炉において１０-5Torrの真空炉で１０００℃
×１時間保持して脱ガスし、次いでベルト型超高圧高温
発生装置により６０キロバール×１５００℃×１５分の
条件で焼結して焼結体を得た。得られた焼結体から切削
チップを作製し、被削材として溝付き円柱状のＳＫＤ１
１（ＨRC６２）を用いて、外周を長手方向に断続切削試
験し、切削チップの逃げ面摩耗が０．２mmになるまでの
時間を測定し、結果を表１に併記した。ただし切削条件
は、切削速度：100ｍ／min 、切込み： 0.2mm、送り：
0.10mm／rev である。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、高
圧相型窒化硼素の結合相として、前記した特定の第一成
分と第二成分を使用することにより、大きな負荷あるい
は衝撃を受ける条件下においても優れた切削性能を発揮
することができ、耐欠損性、耐チッピング性および耐摩
耗性に優れた、高靭性で高強度な焼結体を得ることがで
き、切削工具の寿命を著しく延長し得ることができた。
圧相型窒化硼素の結合相として、前記した特定の第一成
分と第二成分を使用することにより、大きな負荷あるい
は衝撃を受ける条件下においても優れた切削性能を発揮
することができ、耐欠損性、耐チッピング性および耐摩
耗性に優れた、高靭性で高強度な焼結体を得ることがで
き、切削工具の寿命を著しく延長し得ることができた。
Claims (2)
- 【請求項１】 高圧相型窒化硼素を２０〜８０体積％含
有すると共に、結合相の第一成分として周期律表４ａ，
５ａ，６ａ族遷移金属の炭化物、窒化物、硼化物、Ａｌ
の硼化物、窒化物、あるいはこれらの混合物または相互
固溶体化合物を含有し、残部の結合相第二成分がＡｌ2
Ｏ3 およびＳｉＯ2 からなる高硬度焼結体であって、前
記結合相第一成分が全結合相中の１０〜９０体積％、第
二成分が９０〜１０体積％であり、かつＳｉＯ2 ／（Ｓ
ｉＯ2 ＋Ａｌ2 Ｏ3 ）が５〜６０重量％であることを特
徴とする高硬度焼結体。 - 【請求項２】 前記結合相第二成分がムライト（３Ａｌ
2 Ｏ3・２ＳｉＯ2）である請求項１記載の高硬度焼結
体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3337805A JPH05148036A (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 高硬度焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3337805A JPH05148036A (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 高硬度焼結体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05148036A true JPH05148036A (ja) | 1993-06-15 |
Family
ID=18312137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3337805A Withdrawn JPH05148036A (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 高硬度焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05148036A (ja) |
-
1991
- 1991-11-26 JP JP3337805A patent/JPH05148036A/ja not_active Withdrawn
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2002226273A (ja) | 焼結体 | |
| JPH0694580B2 (ja) | 高精度加工工具用焼結体 | |
| JP2000247746A (ja) | 立方晶窒化硼素質焼結体切削工具 | |
| JP2523452B2 (ja) | 高強度立方晶窒化ホウ素焼結体 | |
| JP2000044348A (ja) | 鋳鉄切削加工用高硬度焼結体 | |
| JP2002167639A (ja) | 工具用サーメット基焼結材及びその製造方法 | |
| JP3145470B2 (ja) | 炭化タングステン−アルミナ質焼結体およびその製法 | |
| JP3318887B2 (ja) | 微粒超硬合金及びその製造方法 | |
| JP2000218411A (ja) | 立方晶窒化硼素質焼結体切削工具 | |
| JPH05148036A (ja) | 高硬度焼結体 | |
| JPS644989B2 (ja) | ||
| JPH01122971A (ja) | 立方晶窒化ホウ素基焼結体 | |
| JP2808725B2 (ja) | 高硬度工具用焼結体 | |
| JP3346609B2 (ja) | 繊維強化セラミックスおよびその製造方法 | |
| JPH10226575A (ja) | 切削工具用高圧相窒化硼素焼結体 | |
| JP3481702B2 (ja) | 硬質合金を結合材とする立方晶窒化硼素燒結体及びその製造方法 | |
| JP2900545B2 (ja) | 切刃部が立方晶窒化硼素基焼結体で構成された切削工具 | |
| JPH075384B2 (ja) | 立方晶窒化ホウ素系焼結体 | |
| JP3092887B2 (ja) | 表面調質焼結合金及びその製造方法 | |
| JP3259281B2 (ja) | セラミックス切削工具 | |
| JPH06298568A (ja) | ウイスカー強化サイアロン基焼結体およびその被覆焼結体 | |
| JPH07172906A (ja) | セラミック焼結体 | |
| JP2925899B2 (ja) | セラミック切削工具及びその製造方法 | |
| JPH05117037A (ja) | 高硬度焼結体 | |
| JPH01115873A (ja) | 立方晶窒化ホウ素含有焼結体 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990204 |