JPH05287431A - Ｃｂｎ焼結体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＣＢＮ焼結体を超高圧を使用せずに製作し安
価で多量に製作する。 【構成】 ＣＢＮ等の焼結体を、ＣＢＮ粉末、超硬合金
粉末を充填後、カプセルに入れ、熱間静水圧プレスにて
焼結すると共に接合し、焼結体を製作する。そのため超
高圧装置を使用せず製作できるため、生産効率は向上
し、特に様々な形状に対応できる優位性も兼ね備えたも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、切削工具用に適した硬
質粒子を混合したＣＢＮ焼結材に関する。

【０００２】

【従来の技術】ダイヤ、ＣＢＮ等の粒子をＣｏ等で結合
した焼結体は、高硬度で高い耐摩耗性を有するために、
種々の工業用途に利用されている。しかし、高圧相型の
結晶構造が必要なため、高圧での焼結が必須となってい
るため、複雑な形状に対して応用が効かず、その用途が
限定されていた。また、先に本出願人が出願した特願平
３−１３５８６４でも、形状としては捻れた切れ刃部分
に焼結・接合するものであり、超高圧・高温を必要とし
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、ＣＢＮ
焼結体を形成するには、超高圧・高温を必要とするた
め、多大な装置が必要であり、高圧相型窒化ホウ素（Ｃ
ＢＮ・ＷＢＮ）を製作し、結合金属と混合した後、焼結
する場合でも高圧下で行っているのが現状である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本願発明は、硬質相とし
てのＣＢＮ、ＷＢＮ等の硬質粒子を用いて、減圧化にお
いて焼結を行うか、必要に応じて熱間静水圧プレス法に
て高密度化処理を行うものである。ＣＢＮは、一般論と
しては焼結を高圧、高温下で行わないと低圧相型窒化ホ
ウ素または６方晶窒化ホウ素に変態し、切削工具材料に
は適さなくなると言われていた。しかし、本発明者等の
研究の結果、ＷＣを含む混合粉末中で焼結する場合に
は、その相変態がほとんど進行せず、合成されたＣＢＮ
時のディフラクトパターンとほぼ同一に保たれることが
分かった。

【０００５】

【作用】本願は上記のごとく、ＷＢＮ及び／叉はＣＢＮ
を硬質分散相とし、ＷＣ、ＴｉＣ、ＴａＣ、Ｆｅ族金属
を結合金属相としたＣＢＮ焼結体において、ＷＢＮ及び
／叉はＣＢＮを１〜３０％、かつＷＣを３０％以上含有
することを特徴とするＣＢＮ焼結体であり、本願発明の
ＣＢＮ焼結体に使用するＣＢＮ原料は、高圧相型の粉末
で有ればよく、またＷＣ基超硬合金粉末はその目的に応
じて、ＷＣを基とするＷＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｔ
ａＣ−Ｃｏ系の何れでもよく、さらにＦｅ族金属をＣＢ
Ｎ添加量に応じて増加させる。

【０００６】またその製造方法は、中空筒状カプセル内
に、あらかじめ溝を加工した切削工具素材、溝中に充填
されたＷＢＮ及び／叉はＣＢＮの粉末と結合金属粉末の
混合物、および結合金属を充填した後、脱気・密封し熱
間静水圧プレス法により高密度化処理を行うため、形状
に関しても、超硬合金同様に冷間プレスを行っても、ま
た細長い形状を必要とする場合には充填する程度でもよ
いが、その場合にはカプセル法により高密度化処理を熱
間静水圧プレスにて行い、焼結体中のポアーを減少させ
る必要がある。

【０００７】

【実施例】図１ないし図３は、本発明に係わる製造プロ
セスを説明するための図であり、エンドミルにＣＢＮ等
の超高圧焼結体を設ける場合を示したもので、図１は予
め溝を所定形状に加工した超硬合金の素材を示し、図２
は、その溝中に硬質粒子を含む混合粉末を充填した状態
を、図３はそれらの素材をカプセルに充填・脱気・密封
し、熱間静水圧プレス法により高温高圧焼結を行い拡散
接合したものである。またこの方法によりスローアウェ
イチップを製作する場合には、カプセル工程を簡略化す
るため、冷間プレスを行った後、焼結してからカプセル
に充填すれば脱気等にかかる時間を短縮することができ
る。

【０００８】市販のＷＣ粉末（平均粒度１．０μｍ）
、ＴｉＣ粉末（同１．０μｍ） 、ＴｉＮ粉末（同
１．０μｍ）、ＴａＣ粉末（１．５μｍ）及び結合相と
してＣｏ粉末を使用して、一般に旋削用に使用されるＪ
ＩＳ Ｋ１０相当材（組成９１ＷＣ−３ＴａＣ−６Ｃ
ｏ）とＣＢＮ粉末（平均粒度１．０μｍ） 、Ｎｉ粉末
（同１．０μｍ）、Ｎｉ−Ａｌ粉末（同１．０μｍ）を
用いて、ＣＢＮ−Ｃｏ／Ｎｉ／Ａｌ系の粉末を製作し
た。これらの粉末を配合し、混合終了後、乾燥した後、
プレス成形し、上述の製造プロセスにより、ＳＮＭＡ４
３２の形状に製作した。

【０００９】そのチップの耐欠損性を確認するため、
フライス工具の１枚刃切削にて切削試験を実施した。 ホルダー ダブルネガタイプ １枚刃 チップ ＳＮＭＡ４３２ 被削材 ＳＣＭ４４０ ＨＳ４５ 切削速度 ２００ｍ／ｍｉｎ 送り ０．３ｍｍ／刃 切り込み 約５ｍｍ 寿命判定 ５分切削後の損傷観察 切削後の損傷状態は、異常なく、正常な摩耗を示した。

【００１０】上記実施例で用いたチップを使用して、焼
入鋼の軽断続の仕上げ切削にて耐摩耗性を確認した。
尚、比較のため、超硬Ｋ１０、市販のＣＢＮ工具も同様
におこなった。 切削速度 １００ｍ／ｍｉｎ 送り ０．１ｍｍ／ｒｅｖ 切込み ０．２〜０．５ｍｍ 寿命判定 フランク摩耗０．３ｍｍまでの切削時間 その結果、本発明のチップは、３０分で寿命となった
が、超硬Ｋ１０−５分に比較し６倍の寿命を示した。さ
らに市販のＣＢＮ焼結体は６０分前後で寿命となり、本
願のほぼ倍の寿命を示した。しかし、ＣＢＮ工具は１コ
ーナー／チップしか使用できないのに対し、本願発明及
び超硬Ｋ１０は８コーナー／チップ使用でき、総コスト
的には大幅な向上が計れる。

【０００８】

【発明の効果】本願発明によりＣＢＮ等の焼結体を超高
圧装置を使用せずに、熱間静水圧を応用することにより
製作でき、そのため多量に、しかも効率よく製作できる
と共に、棒状焼結体の外周部に溝を設け、溝中に粉末粒
子を充填し、焼結することも可となり、ニアーネットシ
ェイプが計れ、加工を簡略にすることができ、特に様々
な形状に対応できる優位性も兼ね備えたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係わる棒状・焼結炭化物合金の
溝加工後（１カ所）の斜視図。

【図２】図２は本発明に係わる棒状・焼結炭化物合金の
溝中にＣＢＮ・超硬合金粉末との混合物を充填した状態
を示す説明図。

【図３】図３は本発明に係わる図２をカプセルにいれ、
脱気・密封した状態を説明するための説明図。

【符号の説明】

１ 焼結炭化物合金 ２ 溝 ３ ＣＢＮ粒子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＷＢＮ及び／叉はＣＢＮを硬質分散相と
   し、ＷＣ、ＴｉＣ、ＴａＣ、Ｆｅ族金属を結合金属相と
   したＣＢＮ焼結体において、ＷＢＮ及び／叉はＣＢＮを
   １〜３０％、かつＷＣを３０％以上含有することを特徴
   とするＣＢＮ焼結体。
2. 【請求項２】 中空筒状カプセル内に、あらかじめ溝を
   加工した切削工具素材、溝中に充填されたＷＢＮ及び／
   叉はＣＢＮの粉末と結合金属粉末の混合物、および結合
   金属を充填した後、脱気・密封し熱間静水圧プレス法に
   より高密度化処理を行うことを特徴とするＣＢＮ焼結体
   の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載のＣＢＮ焼結体の製造方法
   において、切削工具素材の溝中に充填されたＷＢＮ及び
   ／叉はＣＢＮの粉末と結合金属粉末の混合物の焼結・接
   合を減圧化にて行い、その後熱間静水圧プレス法により
   高密度化処理を行うことを特徴とするＣＢＮ焼結体の製
   造方法。