JPH07133154A - 耐摩耗性に優れた立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料 - Google Patents
耐摩耗性に優れた立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料Info
- Publication number
- JPH07133154A JPH07133154A JP5275347A JP27534793A JPH07133154A JP H07133154 A JPH07133154 A JP H07133154A JP 5275347 A JP5275347 A JP 5275347A JP 27534793 A JP27534793 A JP 27534793A JP H07133154 A JPH07133154 A JP H07133154A
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- Japan
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- cbn
- powder
- phase forming
- aluminum oxide
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐摩耗性に優れたＣＢＮ基超高圧燃結材料を
提供する。 【構成】ＣＢＮ基超高圧燃結材料が、容量%で、結合相
形成成分としてＴｉ、ＺｒおよびＨｆの炭化物、窒化物
および炭窒化物のうち１種または２種以上：２０〜４０
%、Ａｌ2Ｏ3：６〜４０%、分散相形成成分としてのＣＢ
Ｎ：残り、からなる配合組成、並びに上記Ａｌ2Ｏ3のう
ち全体に占める割合で１〜２０%が、ＣＢＮ粒子の表面
部に連続または断続包囲層を形成し、残りのＡｌ2Ｏ3は
結合相中に分散して存在する組織を有する。
提供する。 【構成】ＣＢＮ基超高圧燃結材料が、容量%で、結合相
形成成分としてＴｉ、ＺｒおよびＨｆの炭化物、窒化物
および炭窒化物のうち１種または２種以上：２０〜４０
%、Ａｌ2Ｏ3：６〜４０%、分散相形成成分としてのＣＢ
Ｎ：残り、からなる配合組成、並びに上記Ａｌ2Ｏ3のう
ち全体に占める割合で１〜２０%が、ＣＢＮ粒子の表面
部に連続または断続包囲層を形成し、残りのＡｌ2Ｏ3は
結合相中に分散して存在する組織を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、一段と優れた耐摩耗
性を有し、特にこれらの特性が要求される高速切削工具
として用いるのに適した立方晶窒化ほう素（以下ＣＢＮ
という）基超高圧焼結材料に関するものである。
性を有し、特にこれらの特性が要求される高速切削工具
として用いるのに適した立方晶窒化ほう素（以下ＣＢＮ
という）基超高圧焼結材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば特公昭６１−４３３１２に
記載されている様に、容量%で（以下%は容量%を示す）
結合相形成成分としてＴi、ＺrおよびＨｆの炭化物、窒
化物および炭窒化物のうち１種または２種以上（以下金
属の炭窒化物と言う）：１０〜６０%、同じく結合相形
成成分として酸化アルミニウム（以下Ａｌ2Ｏ3で示す）
および酸化ジルコニウムのうち１種または２種：０．１
〜１８%を含有し、残りが分散相形成成分としてのＣＢ
Ｎからなる配合組成を有するＣＢＮ基超高圧焼結材料が
知られており、また、これらＣＢＮ基超高圧焼結材料
は、表面硬化鋼などの高硬度鋼の切削に切削工具として
用いられる事も知られている。
記載されている様に、容量%で（以下%は容量%を示す）
結合相形成成分としてＴi、ＺrおよびＨｆの炭化物、窒
化物および炭窒化物のうち１種または２種以上（以下金
属の炭窒化物と言う）：１０〜６０%、同じく結合相形
成成分として酸化アルミニウム（以下Ａｌ2Ｏ3で示す）
および酸化ジルコニウムのうち１種または２種：０．１
〜１８%を含有し、残りが分散相形成成分としてのＣＢ
Ｎからなる配合組成を有するＣＢＮ基超高圧焼結材料が
知られており、また、これらＣＢＮ基超高圧焼結材料
は、表面硬化鋼などの高硬度鋼の切削に切削工具として
用いられる事も知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削機械
の高性能化は目覚しく、かつ切削加工の省力化とも相ま
って、切削が高速化する傾向にあるが、上記の従来ＣＢ
Ｎ基超高圧焼結材料で構成された切削工具においては、
これを高速切削に使用すると、摩耗の進行が早く、比較
的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
の高性能化は目覚しく、かつ切削加工の省力化とも相ま
って、切削が高速化する傾向にあるが、上記の従来ＣＢ
Ｎ基超高圧焼結材料で構成された切削工具においては、
これを高速切削に使用すると、摩耗の進行が早く、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】本発明者等は、上記問題
点を解決するために、上記従来ＣＢＮ基焼結材料に着目
し、これのより一層の耐摩耗性向上を計るべく、研究を
行った結果、ＣＢＮ基焼結材料において結合相を形成す
る金属の炭窒化物とＣＢＮ粒子との間にＡｌ2Ｏ3層を介
在、すなわちＣＢＮ粒子の表面に連続的または断続的に
Ａｌ2Ｏ3包囲層を形成すると、前記Ａｌ2Ｏ3包囲層は、
ＣＢＮ粒子および上記結合相のいずれに対しても優れた
密着性を持つことから、これを切削工具として用い、高
速切削を行ってもＣＢＮ粒子の脱落が著しく抑制される
様になることから、一段と優れた耐摩耗性を発揮し、長
期に亘って優れた切削性能を示すという研究結果を得た
のである。
点を解決するために、上記従来ＣＢＮ基焼結材料に着目
し、これのより一層の耐摩耗性向上を計るべく、研究を
行った結果、ＣＢＮ基焼結材料において結合相を形成す
る金属の炭窒化物とＣＢＮ粒子との間にＡｌ2Ｏ3層を介
在、すなわちＣＢＮ粒子の表面に連続的または断続的に
Ａｌ2Ｏ3包囲層を形成すると、前記Ａｌ2Ｏ3包囲層は、
ＣＢＮ粒子および上記結合相のいずれに対しても優れた
密着性を持つことから、これを切削工具として用い、高
速切削を行ってもＣＢＮ粒子の脱落が著しく抑制される
様になることから、一段と優れた耐摩耗性を発揮し、長
期に亘って優れた切削性能を示すという研究結果を得た
のである。
【０００５】この発明は、上記研究結果にもとづいてな
されたもので、結合相形成成分として金属の炭窒化物：
２０〜４０%、Ａｌ2Ｏ3：６〜４０%、分散相形成成分と
してのＣＢＮ：残り、からなる配合組成、並びに上記Ａ
ｌ2Ｏ3のうち１〜２０%はＣＢＮ粒子の表面部に連続ま
たは断続包囲層を形成し、残りのＡｌ2Ｏ3は結合相中に
分散して存在する組織を有する耐摩耗性にすぐれたＣＢ
Ｎ基超高圧焼結材料に特徴を有するものである。
されたもので、結合相形成成分として金属の炭窒化物：
２０〜４０%、Ａｌ2Ｏ3：６〜４０%、分散相形成成分と
してのＣＢＮ：残り、からなる配合組成、並びに上記Ａ
ｌ2Ｏ3のうち１〜２０%はＣＢＮ粒子の表面部に連続ま
たは断続包囲層を形成し、残りのＡｌ2Ｏ3は結合相中に
分散して存在する組織を有する耐摩耗性にすぐれたＣＢ
Ｎ基超高圧焼結材料に特徴を有するものである。
【０００６】次に、この発明のＣＢＮ基超高圧焼結材料
において、組成を上記の通り限定した理由を説明する。 (a) 金属の炭窒化物 これらの成分は、耐熱性と焼結性を向上させる作用があ
るが、その割合が２０%未満では、前記作用に所望の向
上効果が得られず、一方その割合が４０%を越えると、
耐摩耗性が低下するようになることから、その割合を２
０〜４０%と定めた。 (b) Ａｌ2Ｏ3 Ａｌ2Ｏ3には強度を向上させる作用があるが、その割合
が６%未満では、所望の強度向上効果が得られず、一方
その割合が４０%を越えると耐摩耗性が低下する様にな
ることから、その割合を６〜４０%と定めた。 (c) Ａｌ2Ｏ3包囲層 Ａｌ2Ｏ3包囲層は、分散相形成成分であるＣＢＮ粒子と
結合相形成成分である金属の炭窒化物のいずれに対して
も優れた密着性を持つことから、Ａｌ2Ｏ3でＣＢＮ粒子
の包囲層を形成することにより、ＣＢＮ粒子と金属の炭
窒化物との結合強度が一段と向上し、この結果ＣＢＮ粒
子の脱落が著しく抑制され、耐摩耗性の顕著な向上がも
たらされるようになるが、その割合が全体に占める割合
で１%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２０%を越えると包囲層の厚さが大きくな
り過ぎて、耐摩耗性が低下するようになることから、そ
の割合を全体に占める割合で１〜２０%と定めた。
において、組成を上記の通り限定した理由を説明する。 (a) 金属の炭窒化物 これらの成分は、耐熱性と焼結性を向上させる作用があ
るが、その割合が２０%未満では、前記作用に所望の向
上効果が得られず、一方その割合が４０%を越えると、
耐摩耗性が低下するようになることから、その割合を２
０〜４０%と定めた。 (b) Ａｌ2Ｏ3 Ａｌ2Ｏ3には強度を向上させる作用があるが、その割合
が６%未満では、所望の強度向上効果が得られず、一方
その割合が４０%を越えると耐摩耗性が低下する様にな
ることから、その割合を６〜４０%と定めた。 (c) Ａｌ2Ｏ3包囲層 Ａｌ2Ｏ3包囲層は、分散相形成成分であるＣＢＮ粒子と
結合相形成成分である金属の炭窒化物のいずれに対して
も優れた密着性を持つことから、Ａｌ2Ｏ3でＣＢＮ粒子
の包囲層を形成することにより、ＣＢＮ粒子と金属の炭
窒化物との結合強度が一段と向上し、この結果ＣＢＮ粒
子の脱落が著しく抑制され、耐摩耗性の顕著な向上がも
たらされるようになるが、その割合が全体に占める割合
で１%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２０%を越えると包囲層の厚さが大きくな
り過ぎて、耐摩耗性が低下するようになることから、そ
の割合を全体に占める割合で１〜２０%と定めた。
【０００７】
【実施例】ついで、この発明のＣＢＮ基超高圧焼結材料
を実施例により具体的に説明する。原料粉末として、１
〜１０μmの範囲内の所定の平均粒径を有するＣＢＮ粉
末、各種の金属の炭窒化物粉末およびＡｌ2Ｏ3粉末、さ
らにＡｌ(ＯＨ)3粉末を用意し、まず前記ＣＢＮ粉末と
前記Ａｌ(ＯＨ)3粉末とをＮＨ4ＯＨ溶液の中で撹拌混合
した後、１３０℃で乾燥することにより表１に示される
割合のＡｌ2Ｏ3で包まれたＡｌ2Ｏ3包囲ＣＢＮ粉末を調
整し、これら原料粉末をそれぞれ表１に示される配合組
成に配合し、これらの配合粉末を、それぞれＷＣ基超硬
合金で内張りされた粉砕ミル内に装入し、さらに前記配
合粉末に対して４０容量%のメチルアルコールを加えて
２４時間混合し、混合後、前記ミルの蓋をアルゴン雰囲
気中で開放し、温度：１３０℃に加焼して前記メチルア
ルコールを蒸発させ、乾燥し、ついで同じくアルゴン雰
囲気内において、別途用意した内径：１０mφ×高さ：
１５mmの寸法をもったＴi製円筒型容器の底部に、まず
同じく別途用意した直径：９．８mmφ×厚さ：２mmの寸
法をもったＷＣ基超硬合金製円板を装入し、この円板上
に厚みが７mmとなるように上記混合粉末を装入し、押し
棒で軽く押えて充填し、この充填混合粉末上に厚さ２mm
のＷＣ基超硬合金製円板を敷置し、つぎにアルゴン雰囲
気から取りだした後、さらにＴi製上蓋をかぶせてプレ
スして前記Ｔi製円筒型容器内の混合粉末の厚みを５．
５mmに圧縮し、引続いて前記円筒型容器に前記上蓋を溶
接して、これを密封し、このように上記混合粉末を充填
して密封した円筒型容器を公知の超高圧超高温発生装置
に装入し、最高付加圧力：４〜５GPa、温度範囲：１３
００〜１５００℃の条件で３０分間保持した後、冷却に
ついで圧力解放を行うことによって、実質的に配合組成
と同一の成分組成を有し、かつ上記ＷＣ基超硬合金製の
上下円板に拡散結合した状態の本発明ＣＢＮ基超高圧焼
結材料１〜９をそれぞれ製造した。なお、表２に示させ
る通り、ＣＢＮ粉末へのＡｌ2Ｏ3包囲層の形成を行う以
外は同一の条件で、従来ＣＢＮ基超高圧焼結材料１〜９
を製造した。
を実施例により具体的に説明する。原料粉末として、１
〜１０μmの範囲内の所定の平均粒径を有するＣＢＮ粉
末、各種の金属の炭窒化物粉末およびＡｌ2Ｏ3粉末、さ
らにＡｌ(ＯＨ)3粉末を用意し、まず前記ＣＢＮ粉末と
前記Ａｌ(ＯＨ)3粉末とをＮＨ4ＯＨ溶液の中で撹拌混合
した後、１３０℃で乾燥することにより表１に示される
割合のＡｌ2Ｏ3で包まれたＡｌ2Ｏ3包囲ＣＢＮ粉末を調
整し、これら原料粉末をそれぞれ表１に示される配合組
成に配合し、これらの配合粉末を、それぞれＷＣ基超硬
合金で内張りされた粉砕ミル内に装入し、さらに前記配
合粉末に対して４０容量%のメチルアルコールを加えて
２４時間混合し、混合後、前記ミルの蓋をアルゴン雰囲
気中で開放し、温度：１３０℃に加焼して前記メチルア
ルコールを蒸発させ、乾燥し、ついで同じくアルゴン雰
囲気内において、別途用意した内径：１０mφ×高さ：
１５mmの寸法をもったＴi製円筒型容器の底部に、まず
同じく別途用意した直径：９．８mmφ×厚さ：２mmの寸
法をもったＷＣ基超硬合金製円板を装入し、この円板上
に厚みが７mmとなるように上記混合粉末を装入し、押し
棒で軽く押えて充填し、この充填混合粉末上に厚さ２mm
のＷＣ基超硬合金製円板を敷置し、つぎにアルゴン雰囲
気から取りだした後、さらにＴi製上蓋をかぶせてプレ
スして前記Ｔi製円筒型容器内の混合粉末の厚みを５．
５mmに圧縮し、引続いて前記円筒型容器に前記上蓋を溶
接して、これを密封し、このように上記混合粉末を充填
して密封した円筒型容器を公知の超高圧超高温発生装置
に装入し、最高付加圧力：４〜５GPa、温度範囲：１３
００〜１５００℃の条件で３０分間保持した後、冷却に
ついで圧力解放を行うことによって、実質的に配合組成
と同一の成分組成を有し、かつ上記ＷＣ基超硬合金製の
上下円板に拡散結合した状態の本発明ＣＢＮ基超高圧焼
結材料１〜９をそれぞれ製造した。なお、表２に示させ
る通り、ＣＢＮ粉末へのＡｌ2Ｏ3包囲層の形成を行う以
外は同一の条件で、従来ＣＢＮ基超高圧焼結材料１〜９
を製造した。
【０００８】つぎに、上記本発明ＣＢＮ基超高圧焼結材
料１〜９と従来ＣＢＮ基超高圧焼結材料１〜９を別途用
意した四角形状のＷＣ基超硬合金製チップに銀ろうによ
って固定し、さらにノーズＲを０．４mmに仕上げて切削
工具とし、被削材：浸炭焼入鋼（ロックウェル硬さ：６
０）、切削速度：２００m/min、送り：０．０８mm/re
v、切込み：０．１mm、の条件での高硬度鋼の連続高速
切削試験を行い、切刃の逃げ面摩耗幅が０．２mmに達す
るまでの切削時間を測定した。（これらの測定結果を表
１、２に示した。）
料１〜９と従来ＣＢＮ基超高圧焼結材料１〜９を別途用
意した四角形状のＷＣ基超硬合金製チップに銀ろうによ
って固定し、さらにノーズＲを０．４mmに仕上げて切削
工具とし、被削材：浸炭焼入鋼（ロックウェル硬さ：６
０）、切削速度：２００m/min、送り：０．０８mm/re
v、切込み：０．１mm、の条件での高硬度鋼の連続高速
切削試験を行い、切刃の逃げ面摩耗幅が０．２mmに達す
るまでの切削時間を測定した。（これらの測定結果を表
１、２に示した。）
【０００９】
【表１】
【００１０】
【表２】
【００１１】
【発明の効果】表１、２に示される結果から本発明ＣＢ
Ｎ基超高圧焼結材料１〜９は、従来ＣＢＮ基超高圧焼結
材料１〜９に比べ、これを切削工具として用い、高硬度
鋼の高速切削を行った場合、いずれも一段と優れた対摩
耗性を示し、長期に亘って優れた切削性能を発揮するこ
とが明らかである。
Ｎ基超高圧焼結材料１〜９は、従来ＣＢＮ基超高圧焼結
材料１〜９に比べ、これを切削工具として用い、高硬度
鋼の高速切削を行った場合、いずれも一段と優れた対摩
耗性を示し、長期に亘って優れた切削性能を発揮するこ
とが明らかである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 35/56 ３０１ 35/58 １０５ Ｌ Ｃ０４Ｂ 35/56 Ｍ
Claims (1)
- 【請求項１】結合相形成成分としてのＴi、ＺrおよびＨ
ｆの炭化物、窒化物および炭窒化物のうち１種または２
種以上：２０〜４０vol%、酸化アルミニウム：６〜４０
vol%、分散相形成成分としての立方晶窒化ほう素：残
り、からなる配合組成、並びに上記酸化アルミニウムの
うち全体に占める割合で１〜２０vol%は、立方晶窒化ほ
う素粒子の表面部に連続または断続包囲層を形成し、残
りの酸化アルミニウムは結合相中に分散して存在する組
織を有することを特徴とする耐摩耗性に優れた立方晶窒
化ほう素基超高圧焼結材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27534793A JP3146803B2 (ja) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | 耐摩耗性に優れた立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27534793A JP3146803B2 (ja) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | 耐摩耗性に優れた立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07133154A true JPH07133154A (ja) | 1995-05-23 |
| JP3146803B2 JP3146803B2 (ja) | 2001-03-19 |
Family
ID=17554210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27534793A Expired - Fee Related JP3146803B2 (ja) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | 耐摩耗性に優れた立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3146803B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005082809A1 (en) * | 2004-02-20 | 2005-09-09 | Diamond Innovations, Inc. | Sintered compact |
| US8354353B2 (en) | 2008-09-17 | 2013-01-15 | Diamond Innovations, Inc. | Cubic boron nitride ceramic composites and methods of making thereof |
| US8500834B2 (en) | 2004-02-20 | 2013-08-06 | Diamond Innovations, Inc. | Sintered compact |
| JP2014233767A (ja) * | 2013-05-30 | 2014-12-15 | 三菱マテリアル株式会社 | 耐欠損性にすぐれた立方晶窒化硼素焼結体切削工具 |
-
1993
- 1993-11-04 JP JP27534793A patent/JP3146803B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005082809A1 (en) * | 2004-02-20 | 2005-09-09 | Diamond Innovations, Inc. | Sintered compact |
| US7932199B2 (en) | 2004-02-20 | 2011-04-26 | Diamond Innovations, Inc. | Sintered compact |
| US8067323B2 (en) | 2004-02-20 | 2011-11-29 | Diamond Innovations, Inc. | Sintered compact |
| US8500834B2 (en) | 2004-02-20 | 2013-08-06 | Diamond Innovations, Inc. | Sintered compact |
| US8354353B2 (en) | 2008-09-17 | 2013-01-15 | Diamond Innovations, Inc. | Cubic boron nitride ceramic composites and methods of making thereof |
| JP2014233767A (ja) * | 2013-05-30 | 2014-12-15 | 三菱マテリアル株式会社 | 耐欠損性にすぐれた立方晶窒化硼素焼結体切削工具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3146803B2 (ja) | 2001-03-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20001205 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |