JPH0647728B2 - 工具用高硬度焼結体 - Google Patents
工具用高硬度焼結体Info
- Publication number
- JPH0647728B2 JPH0647728B2 JP28277685A JP28277685A JPH0647728B2 JP H0647728 B2 JPH0647728 B2 JP H0647728B2 JP 28277685 A JP28277685 A JP 28277685A JP 28277685 A JP28277685 A JP 28277685A JP H0647728 B2 JPH0647728 B2 JP H0647728B2
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- Japan
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- sintered body
- boron nitride
- pressure phase
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- carbide
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は耐摩工具切削工具等の用途に使用される全面あ
るいは大部分が鑞付け可能な工具用高圧相型窒化硼素焼
結体に関する。
るいは大部分が鑞付け可能な工具用高圧相型窒化硼素焼
結体に関する。
従来の技術 高圧相型窒化硼素は鉄族金属との反応性が悪いため、高
圧相型窒化硼素を種々の結合材を用いて結合させた焼結
体は、焼入鋼、鋳鉄、耐熱合金等の切削に対し優れた性
能を示す。
圧相型窒化硼素を種々の結合材を用いて結合させた焼結
体は、焼入鋼、鋳鉄、耐熱合金等の切削に対し優れた性
能を示す。
特に高圧相型窒化硼素の一種である立方晶窒化硼素（Ｃ
ＢＮ）を周期律表の４ａ、５ａ、６ａ族の元素の炭化
物、炭窒化物、窒化物とＡｌ化合物で結合した焼結体は
上記被削材の切削に対し優れた耐摩耗性と靭性を有して
いる。これらの焼結体は、第３図に示すようにＣＢＮ焼
結体が超硬合金母材上に直接または中間接合層を介して
接合されたものが多い。この超硬合金はＣＢＮ焼結体の
工具ホルダーへの鑞付けを可能にするとともにＣＢＮ焼
結体の補強のために用いられている。
ＢＮ）を周期律表の４ａ、５ａ、６ａ族の元素の炭化
物、炭窒化物、窒化物とＡｌ化合物で結合した焼結体は
上記被削材の切削に対し優れた耐摩耗性と靭性を有して
いる。これらの焼結体は、第３図に示すようにＣＢＮ焼
結体が超硬合金母材上に直接または中間接合層を介して
接合されたものが多い。この超硬合金はＣＢＮ焼結体の
工具ホルダーへの鑞付けを可能にするとともにＣＢＮ焼
結体の補強のために用いられている。
発明が解決しようとする問題点 しかし、第４図に示すように高圧相型窒化硼素焼結体部
の容積が多くなる用途の場合、超硬合金部のみの鑞付け
では接合強度が不足する場合が生じる。またこのような
場合接合のため超硬合金を付着した状態では高圧相型窒
化硼素焼結体の形状も制限されるという問題がある。さ
らに高圧相型窒化硼素焼結体の容積が超硬合金の容積よ
り大きくなる場合超高圧焼結時の残留応力や、焼結ダイ
ヤモンドと超硬合金及び鑞付けするシヤンク材との熱膨
張差により焼結ダイヤモンドや超硬合金中に亀裂が発生
する。
の容積が多くなる用途の場合、超硬合金部のみの鑞付け
では接合強度が不足する場合が生じる。またこのような
場合接合のため超硬合金を付着した状態では高圧相型窒
化硼素焼結体の形状も制限されるという問題がある。さ
らに高圧相型窒化硼素焼結体の容積が超硬合金の容積よ
り大きくなる場合超高圧焼結時の残留応力や、焼結ダイ
ヤモンドと超硬合金及び鑞付けするシヤンク材との熱膨
張差により焼結ダイヤモンドや超硬合金中に亀裂が発生
する。
本発明者等は強固な鑞付けが可能でかつ鑞付け亀裂の発
生しない高圧相型窒化硼素焼結体を開発すべく鋭意研究
した。
生しない高圧相型窒化硼素焼結体を開発すべく鋭意研究
した。
その結果、高圧相型窒化硼素焼結体の全面あるいは大部
分を厚さ１μｍ以上２０μｍ以下の周期律表第４ａ、５
ａ、６ａ族元素の炭化物で被覆すれば被覆した薄膜に鑞
材がぬれ高圧相型窒化硼素焼結体の全面あるいは大部分
が鑞付け可能となり、強固に工具ホルダーに接合できる
ことを見出した。
分を厚さ１μｍ以上２０μｍ以下の周期律表第４ａ、５
ａ、６ａ族元素の炭化物で被覆すれば被覆した薄膜に鑞
材がぬれ高圧相型窒化硼素焼結体の全面あるいは大部分
が鑞付け可能となり、強固に工具ホルダーに接合できる
ことを見出した。
問題点を解決するための手段 すなわち、本発明は高圧相型窒化硼素を容積で２０％以
上含有する焼結体の全面または大部分を厚さ１〜２０μ
ｍの周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族元素の炭化物薄膜で
被覆した鑞付け可能とした工具用高硬度焼結体を提供す
るものである。本発明では上記炭化物薄膜は４ａ、５
ａ、６ａ族元素の一種の炭化物もしくは二種以上の炭化
物の混合物または固溶体からなるもとのする。
上含有する焼結体の全面または大部分を厚さ１〜２０μ
ｍの周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族元素の炭化物薄膜で
被覆した鑞付け可能とした工具用高硬度焼結体を提供す
るものである。本発明では上記炭化物薄膜は４ａ、５
ａ、６ａ族元素の一種の炭化物もしくは二種以上の炭化
物の混合物または固溶体からなるもとのする。
本発明に使用する高圧相型窒化硼素焼結体は２０容量％
以上の高圧相型窒化硼素すなわち、立方晶窒化硼素やウ
ルツ鉱型窒化硼素（ＷＢＮ）を含有するものである。
以上の高圧相型窒化硼素すなわち、立方晶窒化硼素やウ
ルツ鉱型窒化硼素（ＷＢＮ）を含有するものである。
特に高圧相型窒化硼素の含有量が３０〜９０容量％で、
残部が周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族元素の窒化物、炭
化物、炭窒化物、硼化物及びＡｌの化合物からなる群か
ら選ばれる少なくとも一種を主体としたものから成る焼
結体は、高硬度の焼入鋼、鋳鉄、耐熱合金に対し優れた
切削性能を有する。
残部が周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族元素の窒化物、炭
化物、炭窒化物、硼化物及びＡｌの化合物からなる群か
ら選ばれる少なくとも一種を主体としたものから成る焼
結体は、高硬度の焼入鋼、鋳鉄、耐熱合金に対し優れた
切削性能を有する。
このような高圧相型窒化硼素焼結体は1000℃以上の高温
になると高圧相型窒化硼素と結合材である、周期律表４
ａ、５ａ、６ａ族元素の炭化物、窒化物、炭窒化物、硼
化物や他の成分との熱膨張差により亀裂が発生する。し
たがつて１０００℃以下の温度で周期律表４ａ、５ａ、
６ａ族元素の炭化物薄膜を高圧相型窒化硼素焼結体上に
強固に結合させる必要がある。
になると高圧相型窒化硼素と結合材である、周期律表４
ａ、５ａ、６ａ族元素の炭化物、窒化物、炭窒化物、硼
化物や他の成分との熱膨張差により亀裂が発生する。し
たがつて１０００℃以下の温度で周期律表４ａ、５ａ、
６ａ族元素の炭化物薄膜を高圧相型窒化硼素焼結体上に
強固に結合させる必要がある。
上記条件を満足した薄膜の生成法にはＣＶＤ、プラズマ
ＣＶＤ、ＰＶＤ、反応性スパタリング法があるが、薄膜
生成時、母材となる高圧相型窒化硼素焼結体を５００℃
以上に加熱した方が、薄膜の焼結体への接合強度は優れ
る。
ＣＶＤ、ＰＶＤ、反応性スパタリング法があるが、薄膜
生成時、母材となる高圧相型窒化硼素焼結体を５００℃
以上に加熱した方が、薄膜の焼結体への接合強度は優れ
る。
作 用 本発明の高圧相型窒化硼素焼結体の鑞付け強度が高いの
は次のように考えられる。周期律表４ａ、５ａ、６ａ族
元素の炭化物と、高圧相型窒化硼素焼結体の結合材とし
て、特に周期律表４ａ、５ａ、６ａ族元素の炭化物、窒
化物、炭窒化物、硼化物を使用している場合には、結合
材との接合界面で相互固溶体を形成するため薄膜と焼結
体が強固に接合するものと推定できる。
は次のように考えられる。周期律表４ａ、５ａ、６ａ族
元素の炭化物と、高圧相型窒化硼素焼結体の結合材とし
て、特に周期律表４ａ、５ａ、６ａ族元素の炭化物、窒
化物、炭窒化物、硼化物を使用している場合には、結合
材との接合界面で相互固溶体を形成するため薄膜と焼結
体が強固に接合するものと推定できる。
特に薄膜成分として周期律表４ａ、５ａ、６ａ族元素を
Ｍで表わしたとき、MC1-Xで表わされるように炭素原子
が化学量論値より低い場合、高圧相型窒化硼素の窒素と
遊離したＭと反応して接合強度は向上する。こゝで1-x
は０．５〜０．９７５の範囲とするのが好ましい。
Ｍで表わしたとき、MC1-Xで表わされるように炭素原子
が化学量論値より低い場合、高圧相型窒化硼素の窒素と
遊離したＭと反応して接合強度は向上する。こゝで1-x
は０．５〜０．９７５の範囲とするのが好ましい。
また、これらの炭化物薄膜は銀鑞、銅鑞等とぬれ性が良
く高い鑞付け強度が得られるものと推定できる。
く高い鑞付け強度が得られるものと推定できる。
本発明の高圧相型窒化硼素焼結体の膜厚は１〜２０μｍ
が好ましい。膜厚が１μｍ未満であると母材である高圧
相型窒化硼素焼結体の表面を完全に被覆することが困難
であり、その結果鑞付け強度が低下する問題がある。ま
た膜厚が20μｍを越えると被覆に長時間を要し、被覆層
の形成コストが高くなる。
が好ましい。膜厚が１μｍ未満であると母材である高圧
相型窒化硼素焼結体の表面を完全に被覆することが困難
であり、その結果鑞付け強度が低下する問題がある。ま
た膜厚が20μｍを越えると被覆に長時間を要し、被覆層
の形成コストが高くなる。
すなわち、膜厚の上限２０μｍは技術的な理由ではなく
経済的な理由により挙げられているものである。
経済的な理由により挙げられているものである。
本発明における被覆層としては特に炭化チタンが優れて
いるが、その理由は炭化チタンの熱膨張係数は８×１０
-6であり、高圧相型窒化硼素焼結体の熱膨張係数は結合
材の組成及び高圧相型窒化硼素の含有量により異るが、
約５〜７×１０-6と近く、また、大気中の高温条件下で
特に安定であるからである。
いるが、その理由は炭化チタンの熱膨張係数は８×１０
-6であり、高圧相型窒化硼素焼結体の熱膨張係数は結合
材の組成及び高圧相型窒化硼素の含有量により異るが、
約５〜７×１０-6と近く、また、大気中の高温条件下で
特に安定であるからである。
発明の効果 本発明では、高圧相型窒化硼素焼結体を炭化チタンなど
の周期律表４ａ、５ａ、６ａ族元素の炭化物薄膜で被覆
するという比較的簡単な処理により鑞付け可能とし、例
えば超硬合金、鋼などからなる工具ホルダーに対して優
れた鑞付強度をもつて鑞付けすることができ、鑞付け亀
裂も発生しないので優れた切削工具を得ることもでき
る。
の周期律表４ａ、５ａ、６ａ族元素の炭化物薄膜で被覆
するという比較的簡単な処理により鑞付け可能とし、例
えば超硬合金、鋼などからなる工具ホルダーに対して優
れた鑞付強度をもつて鑞付けすることができ、鑞付け亀
裂も発生しないので優れた切削工具を得ることもでき
る。
実施例 以下、この発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例１ TiN0.8とＡｌを４：１の割合いで含む粒度１μｍ以下の
結合材を作製した。これと粒度１μｍのＣＢＮ粉末を
１：１の割合で混合した後MO製の容器に充填し、超高圧
高温下（４５Kb、１３００℃）で１０分間保持して得ら
れた焼結体を容器から取り出しＣＢＮ焼結体のみにし
た。
結合材を作製した。これと粒度１μｍのＣＢＮ粉末を
１：１の割合で混合した後MO製の容器に充填し、超高圧
高温下（４５Kb、１３００℃）で１０分間保持して得ら
れた焼結体を容器から取り出しＣＢＮ焼結体のみにし
た。
得られたＣＢＮ焼結体表面をスパターエツチングにより
清浄化した後、プラスマＣＶＤにより膜厚１０μの炭化
チタン層を形成させた。この被覆条件はTiCl４、CH４及
びH2ガス中、CBN焼結体を７５０℃に加熱、保持時間３
時間である。この薄膜の組成はTiC0.91であつた。
清浄化した後、プラスマＣＶＤにより膜厚１０μの炭化
チタン層を形成させた。この被覆条件はTiCl４、CH４及
びH2ガス中、CBN焼結体を７５０℃に加熱、保持時間３
時間である。この薄膜の組成はTiC0.91であつた。
このＣＢＮ焼結体を第１図に示す如く、超硬合金にJIS
BAG−３相当の銀鑞を用いて鑞付けした後、第２図のよ
うに溝加工し、φ３のスパイラルエンドミルに仕上げ
た。
BAG−３相当の銀鑞を用いて鑞付けした後、第２図のよ
うに溝加工し、φ３のスパイラルエンドミルに仕上げ
た。
鑞付け後、ＣＢＮ焼結体を観察したが亀裂の発生は認め
られなかつた。
られなかつた。
このエンドミルを用いて、ＳＫＤ６１相当の金型（HRC
53）を６０００回転で、切込１mm送り１２０mm／分の条
件で切削した。本発明のＣＢＮ焼結体は鑞付け部よりは
がれることなく切削することが可能であつた。
53）を６０００回転で、切込１mm送り１２０mm／分の条
件で切削した。本発明のＣＢＮ焼結体は鑞付け部よりは
がれることなく切削することが可能であつた。
実施例２ 粒度３μｍのＣＢＮ粉末を６０容量％含有し残部がTi
(C,N)とAlN、AlB2、TiB2より成るCBN焼結体を作製し
た。このＣＢＮ焼結体全面に反応性スパタリング法によ
り表１に示す薄膜を種々の膜厚で付着させた。
(C,N)とAlN、AlB2、TiB2より成るCBN焼結体を作製し
た。このＣＢＮ焼結体全面に反応性スパタリング法によ
り表１に示す薄膜を種々の膜厚で付着させた。
これらのＣＢＮ焼結体を超硬合金にJIS BAg３相当の銀
鑞を用いて７５０℃で鑞付けし接合強度を測定した。測
定結果も合わせて表１に記す。なお、これらの焼結体に
は鑞付け時、亀裂の発生は観察されなかつた。
鑞を用いて７５０℃で鑞付けし接合強度を測定した。測
定結果も合わせて表１に記す。なお、これらの焼結体に
は鑞付け時、亀裂の発生は観察されなかつた。
なお比較のため超硬合金同志をJIS BAg−３相当の鑞材
を用いて接合した強度も測定した。
を用いて接合した強度も測定した。
実施例３ 平均粒度３μｍのＣＢＮと平均粒度１μｍ以下のＷＢＮ
が４：１の割合で混合された粉末を容積で８５％含有し
残部がTiC-WC及びAlNより成る高圧相型窒化硼素焼結体
を作製し、反応性イオンプレーテイング法により（Ti,T
a,W）Ｃ薄膜を厚さ５μｍで付着させた。なおその時の
基板の温度は８００℃とした。この焼結体を鋼材（Ｓ４
５Ｃ）に融点が８５０℃のアモルフアスNi鑞を用いて真
空中で鑞付けした。
が４：１の割合で混合された粉末を容積で８５％含有し
残部がTiC-WC及びAlNより成る高圧相型窒化硼素焼結体
を作製し、反応性イオンプレーテイング法により（Ti,T
a,W）Ｃ薄膜を厚さ５μｍで付着させた。なおその時の
基板の温度は８００℃とした。この焼結体を鋼材（Ｓ４
５Ｃ）に融点が８５０℃のアモルフアスNi鑞を用いて真
空中で鑞付けした。
鑞付け後、焼結体中には亀裂の発生は認められなかつ
た。
た。
本発明の焼結体の接合強度を測定したところ３５kg／mm
２であつた。
２であつた。
第１図は、本発明の高圧相型窒化硼素焼結体を鑞付けし
た後の断面図である。 第２図は、第３図のものをスパイラルエンドミルに加工
した後の断面図である。 第３図は、従来の代表的な高圧相型窒化硼素焼結体の形
状を示した概念図である。 第４図は、高圧相型窒化硼素焼結体部の容積が多い場合
の形状を示した概念図である。 １……高圧相型窒化硼素焼結体 ２……超硬合金 ３……高圧相型窒化硼素焼結体 ４……超硬合金 ５……高圧相型窒化硼素焼結体 ６……鑞付け部 ７……超硬合金シヤンク ８……高圧相型窒化硼素焼結体 ９……超硬合金シヤンク
た後の断面図である。 第２図は、第３図のものをスパイラルエンドミルに加工
した後の断面図である。 第３図は、従来の代表的な高圧相型窒化硼素焼結体の形
状を示した概念図である。 第４図は、高圧相型窒化硼素焼結体部の容積が多い場合
の形状を示した概念図である。 １……高圧相型窒化硼素焼結体 ２……超硬合金 ３……高圧相型窒化硼素焼結体 ４……超硬合金 ５……高圧相型窒化硼素焼結体 ６……鑞付け部 ７……超硬合金シヤンク ８……高圧相型窒化硼素焼結体 ９……超硬合金シヤンク
Claims (3)
- 【請求項１】高圧相型窒化硼素を容積で２０％以上含有
する焼結体の全面または大部分を厚さ１μｍ以上、２０
μｍ以下の周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族元素の炭化物
薄膜で被覆したことを特徴とする工具用高硬度焼結体。 - 【請求項２】高圧相型窒化硼素の含有量が３０〜９０容
量％で残部が周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族元素の窒化
物、炭化物、炭窒化物、硼化物及びＡｌ化合物から選ば
れる少なくとも一種を主体としたものから成る特許請求
の範囲第１項記載の工具用高硬度焼結体。 - 【請求項３】炭化物薄膜がTiCである特許請求の範囲第
１項記載の工具用高硬度焼結体。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28277685A JPH0647728B2 (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | 工具用高硬度焼結体 |
| CA000522926A CA1313762C (en) | 1985-11-19 | 1986-11-13 | Hard sintered compact for a tool |
| EP86308962A EP0223585B1 (en) | 1985-11-19 | 1986-11-17 | A hard sintered compact for a tool |
| DE86308962T DE3688999T2 (de) | 1985-11-19 | 1986-11-17 | Sinterhartmetallkörper für Werkzeuge. |
| US06/932,640 US5037704A (en) | 1985-11-19 | 1986-11-19 | Hard sintered compact for a tool |
| KR1019860009765A KR910006785B1 (ko) | 1985-11-19 | 1986-11-19 | 공구용 경질 소결체 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28277685A JPH0647728B2 (ja) | 1985-12-18 | 1985-12-18 | 工具用高硬度焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62142769A JPS62142769A (ja) | 1987-06-26 |
| JPH0647728B2 true JPH0647728B2 (ja) | 1994-06-22 |
Family
ID=17656925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28277685A Expired - Fee Related JPH0647728B2 (ja) | 1985-11-19 | 1985-12-18 | 工具用高硬度焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0647728B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008053431A1 (en) * | 2006-10-31 | 2008-05-08 | Element Six (Production) (Pty) Ltd | Polycrystalline diamond abrasive compacts |
-
1985
- 1985-12-18 JP JP28277685A patent/JPH0647728B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62142769A (ja) | 1987-06-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |