JPH06287067A - 耐摩耗性および耐欠損性のすぐれた立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具 - Google Patents

耐摩耗性および耐欠損性のすぐれた立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐摩耗性および耐欠損性のすぐれたＣ−ＢＮ
基超高圧焼結材料製切削工具を提供する。 【構成】 切削工具が、重量％で、ＴｉＣ，ＴｉＮ、お
よびＴｉＣＮのうちの１種以上：１０〜４０％、Ｔｉ−
Ａｌ化合物：５〜２５％、Ａｌ2 Ｏ3 ：２〜１０％、Ｗ
Ｃ：０．１〜２％、Ｃ−ＢＮ：残り、からなる配合組成
を有するＣ−ＢＮ基超高圧焼結材料で構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、すぐれた耐摩耗性と
耐欠損性を有し、したがって連続切削は勿論のこと、断
続切削に用いた場合にも切刃に欠けやチッピング（微小
欠け）の発生なく、すぐれた切削性能を長期に亘って発
揮する立方晶窒化ほう素（以下、Ｃ−ＢＮで示す）基超
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、数多くのＣ−ＢＮ基超高圧焼結材
料製切削工具が提案され、これが、例えば球状黒鉛鋳鉄
などの高速切削に用いられていることは良く知られてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
のＦＡ化および省力化に対する要求は厳しく、これに伴
ない、連続切削は勿論のこと、断続切削にもすぐれた切
削性能を発揮する切削工具の開発が強く望まれている
が、上記の多くの従来Ｃ−ＢＮ基超高圧焼結材料製切削
工具の場合、特に耐欠損性不足が原因で、断続切削では
切刃に欠けやチッピングが発生し易く、実用に供するこ
とができないのが現状である。
【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、耐欠損性にすぐれたＣ−ＢＮ基
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、切削工具を、重量％で（以下、％は重量％を示
す）、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で示し、これ
らを総称してＴｉ炭・窒化物という）のうちの１種また
は２種以上：１０〜４０％、ＴｉとＡｌの化合物（以
下、Ｔｉ−Ａｌ化合物という）：５〜２５％、酸化アル
ミニウム（以下、Ａｌ2 Ｏ3 で示す）：２〜１０％、炭
化タングステン（以下、ＷＣで示す）：０．１〜２％、
Ｃ−ＢＮ：残り、からなる配合組成を有するＣ−ＢＮ基
超高圧焼結材料で構成すると、この結果のＣ−ＢＮ基超
高圧焼結材料製切削工具は、Ａｌ2 Ｏ3 およびＷＣによ
る微粒化および粒成長抑制作用で、自身も含めＴｉ炭・
窒化物の粒径が０．５μｍ以下に保持され、かつＣ−Ｂ
Ｎの粒径も配合時の粒径と同じ４μｍ以下を保持するこ
とと相まって、耐欠損性が向上し、この結果断続切削で
も切刃に欠けやチッピングの発生がなく、また断続切削
でも一段とすぐれた耐摩耗性を発揮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、Ｔｉ炭・窒化物のうちの１種ま
たは２種以上：１０〜４０％、Ｔｉ−Ａｌ化合物：５〜
２５％、Ａｌ2 Ｏ3 ：２〜１０％、ＷＣ：０．１〜２
％、Ｃ−ＢＮ：残り、からなる配合組成を有するＣ−Ｂ
Ｎ基超高圧焼結材料で構成してなる耐摩耗性および耐欠
損性にすぐれたＣ−ＢＮ基超高圧焼結材料製切削工具に
特徴を有するものである。
【０００６】つぎに、この発明の切削工具において、こ
れを構成するＣ−ＢＮ基超高圧焼結材料の配合組成を上
記の通りに限定した理由を説明する。 （ａ） Ｔｉ炭・窒化物 これらの成分には、靭性を向上させる作用があるが、そ
の割合が１０％未満では所望の靭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、相対的にＣ−
ＢＮの割合が少なくなりすぎ、Ｃ−ＢＮによってもたら
されるすぐれた耐摩耗性および耐塑性変形性が低下する
ようになることから、その割合を１０〜４０％と定め
た。
【０００７】（ｂ） Ｔｉ−Ａｌ化合物 この成分は、焼結助剤として作用し、焼結性を向上さ
せ、もって工具の強度を向上させる作用をもつが、その
割合が５％未満では前記作用に所望の効果が得られず、
一方その割合が２５％を越えると、焼結時Ｔｉのほう化
物やＡｌの窒化物などが多量に生成するようになって耐
摩耗性の低下をきたすことから、その割合を５〜２５％
と定めた。
【０００８】（ｃ） Ａｌ2 Ｏ3 およびＷＣ これらの成分には、共存した状態で、Ｔｉ炭・窒化物を
微細化し、かつ自身も含めＣ−ＢＮ粒の成長するのを抑
制して、耐欠損性および耐摩耗性を向上させる作用があ
るが、これら両成分のうち、いずれかの成分でもＡｌ2
Ｏ3 ：２％未満、ＷＣ：０．１％未満になると前記作用
に所望の効果が得られず、一方その割合が、Ａｌ
2 Ｏ3 ：１０％およびＷＣ：２％をそれぞれ越えると結
晶性が低下し、高強度が得られなくなることから、その
割合を、Ａｌ2 Ｏ3 ：２〜１０％、ＷＣ：０．１〜２％
と定めた。なお、切削工具にＣ−ＢＮによるすぐれた耐
摩耗性と耐塑性変形性を確保するために、３５％以上の
Ｃ−ＢＮの含有が望ましい。
【０００９】
【実施例】つぎに、この発明の切削工具を実施例により
具体的に説明する。原料粉末として、粒径：０．５〜１
μｍのＴｉ炭・窒化物粉末、同０．３〜０．５μｍのＴ
ｉＡｌ化合物粉末、同０．２〜０．５μｍのＡｌ2 Ｏ3
粉末、同０．３〜０．５μｍのＷＣ粉末、さらにそれぞ
れ表１，２に示される粒径のＣ−ＢＮ粉末を用意し、こ
れら原料粉末を表１，２に示される配合組成に配合し、
ボールミルで７２時間湿式混合し、乾燥した後、３ton
／cm2 の圧力で直径：２０mmφ×厚さ：１．５mmの寸法
をもった圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を３×１０
-4torrの真空中、１０００〜１３００℃の範囲内の所定
温度に３０分間保持の条件で仮焼結し、ついで超高圧焼
結装置に前記仮焼結体を、直径：２０mmφ×厚さ：２mm
の寸法をもったＷＣ基超硬合金基材と重ね合わせて装入
し、圧力：５ＧＰａ、温度：１２００〜１４００℃の範
囲内の所定温度、保持時間：３０分の条件で焼結し、上
下面を研削し、ワイヤカットで４分割したものをＷＣ基
超硬合金台金にろう付けし、最終的に所定寸法に研磨仕
上げすることにより本発明切削工具１〜９および比較切
削工具１〜９をそれぞれ製造した。
【００１０】なお、比較切削工具１〜９は、いずれもこ
れを構成するＣ−ＢＮ基超高圧焼結材料の構成成分のう
ちのいずれかの成分割合（表２に※印を付す）がこの発
明の範囲から外れたものである。また、この結果得られ
た切削工具について、これを構成するＣ−ＢＮ基超高圧
焼結材料の粒径を測定したところ、本発明切削工具１〜
９においては、Ｃ−ＢＮが１〜４μｍ、その他の成分が
０．２〜０．５μｍの粒径を示し、微細整粒組織となっ
ているのに対し、Ａｌ2 Ｏ3 またはＷＣを配合しないＣ
−ＢＮ基超高圧焼結材料で構成された比較切削工具６，
８においては、粒成長を起こし、Ｃ−ＢＮ：３〜６μ
ｍ、その他の成分：４〜８μｍの粒径を示すものであっ
た。
【００１１】つぎに、この結果得られた各種の切削工具
について、 被削材：球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ７０）の丸棒、 切削速度：４００ｍ／min.、 送り：０．２mm／rev.、 切り込み：０．２５mm、 切削時間：３０分、 の条件での鋳鉄の湿式連続切削試験、並びに、 被削材：上記ＦＣＤ７０の長さ方向等間隔４本縦溝入り
丸棒、 切削速度：２５０ｍ／min.、 送り：０．２mm／rev.、 切り込み：０．２mm、 切削時間：６０分、 の条件での鋳鉄の湿式断続切削試験を行ない、いずれの
試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。これらの測定
結果を表３に示した。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【表２】
【００１４】
【表３】
【００１５】
【発明の効果】表１〜３に示される結果から、本発明切
削工具１〜９は、いずれも連続切削ではすぐれた耐摩耗
性を示し、かつ断続切削でも切刃に欠けやチッピングの
発生なく、すぐれた耐摩耗性を示すのに対して、構成成
分のうちのいずれかの成分割合がこの発明の範囲から外
れたＣ−ＢＮ基超高圧焼結材料で構成された比較切削工
具１〜９においては、耐摩耗性および耐欠損性のうちの
少なくともいずれかの特性が劣ったものになることが明
らかである。
【００１６】上述のように、この発明のＣ−ＢＮ基超高
圧焼結材料製切削工具は、すぐれた耐摩耗性と耐欠損性
とを合せもつので、連続切削は勿論のこと、断続切削で
も切刃に欠けやチッピングの発生なく、すぐれた切削性
能を長期に亘って発揮し、したがって切削加工のＦＡ化
および省力化にも十分満足に対応することができるもの
である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 重量％で、 Ｔｉの炭化物、窒化物、および炭窒化物のうちの１種ま
    たは２種以上：１０〜４０％、 ＴｉとＡｌの化合物：５〜２５％、 酸化アルミニウム：２〜１０％、 炭化タングステン：０．１〜２％、 立方晶窒化ほう素：残り、 からなる配合組成を有する立方晶窒化ほう素基超高圧焼
    結材料で構成したことを特徴とする耐摩耗性および耐欠
    損性のすぐれた立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切
    削工具。
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