JPH0725611B2 - 切削工具用表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料 - Google Patents
切削工具用表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料Info
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- JPH0725611B2 JPH0725611B2 JP62251883A JP25188387A JPH0725611B2 JP H0725611 B2 JPH0725611 B2 JP H0725611B2 JP 62251883 A JP62251883 A JP 62251883A JP 25188387 A JP25188387 A JP 25188387A JP H0725611 B2 JPH0725611 B2 JP H0725611B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、鋳鉄、特に球状黒鉛鋳鉄や、Fe基焼結合金
の高速での仕上切削に切削工具として使用するのに適し
た立方晶窒化ほう素（以下CBNで示す）基超高圧焼結材
料に関するものである。
の高速での仕上切削に切削工具として使用するのに適し
た立方晶窒化ほう素（以下CBNで示す）基超高圧焼結材
料に関するものである。
従来、例えば特開昭59−8679号公報に記載されるよう
に、周期律表の4a,5a,および6a族金属の炭化物、窒化
物、酸化物、およびほう化物、並びにこれらの２種以上
の固溶体を５〜80％含有し、残りがCBNと不可避不純物
からなる組成（以上容量％、以下％は容量％を示す）を
有するCBN基超高圧焼結材料基体の表面に、同じく周期
律表の4a,5a,および6a族金属の炭化物、窒化物、酸化
物、およびほう化物、並びにこれらの２種以上の固溶体
のうちの１種の単層または２種以上の複層からなる硬質
層を、0.5〜20μｍの平均層厚で被覆してなる表面被覆C
BN基超高圧焼結材料を、鋳鉄やFe基焼結合金の仕上切削
に切削工具として用いる試みがなされている。
に、周期律表の4a,5a,および6a族金属の炭化物、窒化
物、酸化物、およびほう化物、並びにこれらの２種以上
の固溶体を５〜80％含有し、残りがCBNと不可避不純物
からなる組成（以上容量％、以下％は容量％を示す）を
有するCBN基超高圧焼結材料基体の表面に、同じく周期
律表の4a,5a,および6a族金属の炭化物、窒化物、酸化
物、およびほう化物、並びにこれらの２種以上の固溶体
のうちの１種の単層または２種以上の複層からなる硬質
層を、0.5〜20μｍの平均層厚で被覆してなる表面被覆C
BN基超高圧焼結材料を、鋳鉄やFe基焼結合金の仕上切削
に切削工具として用いる試みがなされている。
しかし、上記の従来表面被覆CBN基超高圧焼結材料で
は、基体の靱性不足が原因で、切刃に欠損が発生し易
く、かつ近年の省力化および合理化による切削の高速化
に伴い、この傾向は増々促進されることから、切削工具
としての安定的実用化は困難であるのが現状である。
は、基体の靱性不足が原因で、切刃に欠損が発生し易
く、かつ近年の省力化および合理化による切削の高速化
に伴い、この傾向は増々促進されることから、切削工具
としての安定的実用化は困難であるのが現状である。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、上記の
従来表面被覆CBN基超高圧焼結材料に着目し、これの基
体に靱性を付与すべく研究を行なった結果、上記従来表
面被覆CBN基超高圧焼結材料における基体を、 Ti,Ta,およびＷの炭化物、TiおよびTaの窒化物（以下、
それぞれTiC,TaC,WC,TiN,およびTaNで示す）、並びにこ
れらの２種以上の固溶体からなる複合金属炭化物、複合
金属窒化物、および複合金属炭窒化物〔以下、これらを
総称して（Ti,Ta,W）の炭・窒化物という〕のうちの１
種または２種以上:5〜40％， ほう化チタン（以下TiB2で示す）:0.5〜５％，を含有
し、残りがCBNと不可避不純物からなる組成に限定し、 かつ、この基体の表面に被覆される硬質層を、窒化チタ
ン（以下TiNで示す）だけに限定した上で、上記特定組
成の基体に、酸化アルミニウム（以下Al2O3で示す）を
含有させると、材料の靱性が著しく向上するようにな
り、したがって、これを特に球状黒鉛鋳鉄やFe基焼結合
金の仕上切削に、切削工具として高速で使用しても切刃
欠損の発生なく、すぐれた切削性能を発揮し、さらに上
記TiNの硬質層を金属Ti層を介して基体に被覆すると、T
iN層の基体に対する密着性が一段と向上するようになっ
て、例えばより苛酷な切削条件である湿式断続仕上切削
でも硬質層の剥離が著しく抑制されるようになるという
知見を得たのである。
従来表面被覆CBN基超高圧焼結材料に着目し、これの基
体に靱性を付与すべく研究を行なった結果、上記従来表
面被覆CBN基超高圧焼結材料における基体を、 Ti,Ta,およびＷの炭化物、TiおよびTaの窒化物（以下、
それぞれTiC,TaC,WC,TiN,およびTaNで示す）、並びにこ
れらの２種以上の固溶体からなる複合金属炭化物、複合
金属窒化物、および複合金属炭窒化物〔以下、これらを
総称して（Ti,Ta,W）の炭・窒化物という〕のうちの１
種または２種以上:5〜40％， ほう化チタン（以下TiB2で示す）:0.5〜５％，を含有
し、残りがCBNと不可避不純物からなる組成に限定し、 かつ、この基体の表面に被覆される硬質層を、窒化チタ
ン（以下TiNで示す）だけに限定した上で、上記特定組
成の基体に、酸化アルミニウム（以下Al2O3で示す）を
含有させると、材料の靱性が著しく向上するようにな
り、したがって、これを特に球状黒鉛鋳鉄やFe基焼結合
金の仕上切削に、切削工具として高速で使用しても切刃
欠損の発生なく、すぐれた切削性能を発揮し、さらに上
記TiNの硬質層を金属Ti層を介して基体に被覆すると、T
iN層の基体に対する密着性が一段と向上するようになっ
て、例えばより苛酷な切削条件である湿式断続仕上切削
でも硬質層の剥離が著しく抑制されるようになるという
知見を得たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、 Al2O3:1〜20％， （Ti,Ta,W）の炭・窒化物:5〜40％,TiB2:0.5〜５％， を含有し、残りがCBNと不可避不純物からなる組成を有
するCBN基超高圧焼結材料基体の表面に、 必要に応じて平均層厚:0.05〜0.3μｍの金属Ti層を介し
て、 TiNからなる平均層厚:0.5〜10μｍの硬質層を被覆して
なる切削工具用表面被覆CBN基超高圧焼結材料に特徴を
有するものである。
て、 Al2O3:1〜20％， （Ti,Ta,W）の炭・窒化物:5〜40％,TiB2:0.5〜５％， を含有し、残りがCBNと不可避不純物からなる組成を有
するCBN基超高圧焼結材料基体の表面に、 必要に応じて平均層厚:0.05〜0.3μｍの金属Ti層を介し
て、 TiNからなる平均層厚:0.5〜10μｍの硬質層を被覆して
なる切削工具用表面被覆CBN基超高圧焼結材料に特徴を
有するものである。
つぎに、この発明の表面被覆CBN基超高圧焼結材料にお
いて、上記の通り数値限定した理由を説明する。
いて、上記の通り数値限定した理由を説明する。
A.基体の組成 （ａ）Al2O3 Al2O3には、上記の通り材料の靱性を著しく向上させる
作用があるが、その含有量が１％未満では所望の靱性向
上効果が得られず、一方その含有量が20％を越えると耐
摩耗性が低下するようになることから、その含有量を１
〜20％と定めた。
作用があるが、その含有量が１％未満では所望の靱性向
上効果が得られず、一方その含有量が20％を越えると耐
摩耗性が低下するようになることから、その含有量を１
〜20％と定めた。
（ｂ）（Ti,Ta,W）の炭・窒化物 これらの成分には、Al2O3との共存において靱性を向上
させる作用があるが、その含有量が５％未満では所望の
靱性を確保することができず、一方その含有量が40％を
越えると、相対的に硬質のCBNの割合が少なくなりすぎ
て耐摩耗性が低下するようになることから、その含有量
を５〜40％と定めた。
させる作用があるが、その含有量が５％未満では所望の
靱性を確保することができず、一方その含有量が40％を
越えると、相対的に硬質のCBNの割合が少なくなりすぎ
て耐摩耗性が低下するようになることから、その含有量
を５〜40％と定めた。
（ｃ）TiB2 TiB2には、熱伝導性を向上させ、もって実用時に切刃に
熱亀裂が発生するのを防止する作用があるが、その含有
量が0.5％未満では前記作用に所望の効果が得られず、
一方その含有量が５％を越えると、耐摩耗性が低下する
ようになることから、その含有量を0.5〜５％と定め
た。
熱亀裂が発生するのを防止する作用があるが、その含有
量が0.5％未満では前記作用に所望の効果が得られず、
一方その含有量が５％を越えると、耐摩耗性が低下する
ようになることから、その含有量を0.5〜５％と定め
た。
B.硬質層の平均層厚 その平均層厚が0.5μｍ未満では所望のすぐれた耐摩耗
性を確保することができず、一方その平均層厚が10μｍ
を越えると、刃先に微小な欠け（チッピング）が発生す
るようになることから、その平均層厚を0.5〜10μｍと
定めた。
性を確保することができず、一方その平均層厚が10μｍ
を越えると、刃先に微小な欠け（チッピング）が発生す
るようになることから、その平均層厚を0.5〜10μｍと
定めた。
C.金属Ti層の平均層厚 金属Ti層には、上記の通り硬質層の基体表面に対する密
着性を著しく向上させる作用があるので、例えば鋳鉄や
Fe基焼結合金を湿式で断続仕上切削する場合などに必要
に応じて形成されるが、その平均層厚が0.05μｍ未満で
は所望の密着性向上効果が得られず、一方その平均層厚
が0.3μｍを越えると、熱伝導性が低下するようにな
り、刃先に熱がこもるようになり、これが原因で耐摩耗
性が低下するようになることから、その平均層厚を0.05
〜0.3μｍと定めた。
着性を著しく向上させる作用があるので、例えば鋳鉄や
Fe基焼結合金を湿式で断続仕上切削する場合などに必要
に応じて形成されるが、その平均層厚が0.05μｍ未満で
は所望の密着性向上効果が得られず、一方その平均層厚
が0.3μｍを越えると、熱伝導性が低下するようにな
り、刃先に熱がこもるようになり、これが原因で耐摩耗
性が低下するようになることから、その平均層厚を0.05
〜0.3μｍと定めた。
つぎに、この発明の表面被覆CBN基超高圧焼結材料を実
施例により説明する。
施例により説明する。
まず、原料粉末として、いずれも0.5〜３μｍの範囲内
の平均粒径を有するCBN粉末、Al2O3粉末、TiC粉末、TaC
粉末、WC粉末、TiN粉末、TaN粉末、TiCN粉末、TaCN粉
末、（Ti,W）Ｃ粉末、（Ti,Ta）CN粉末、および（Ti,T
a,W）CN粉末を用意し、これら原料粉末を、それぞれ第
１表に示される配合組成に配合し、混合した後、圧力： ５万気圧、温度:1400℃、保持時間:30分の条件で超高圧
焼結して、実質的に配合組成と同一の成分組成を有する
CBN基超高圧焼結材料を製造し、ついでこれを基体とし
て、その表面に、いずれも通常のイオンプレーティング
法により、同じく第１表に示される平均層厚のTiN層、
あるいは金属Ti層とTiN層を形成することによって、本
発明表面被覆CBN基超高圧焼結材料製切削チップ（以下
本発明被覆切削チップという）１〜10および基体がAl2O
3を含有しない比較表面被覆CBN基超高圧焼結材料切削チ
ップ（以下比較被覆切削チップという）１〜５をそれぞ
れ製造した。
の平均粒径を有するCBN粉末、Al2O3粉末、TiC粉末、TaC
粉末、WC粉末、TiN粉末、TaN粉末、TiCN粉末、TaCN粉
末、（Ti,W）Ｃ粉末、（Ti,Ta）CN粉末、および（Ti,T
a,W）CN粉末を用意し、これら原料粉末を、それぞれ第
１表に示される配合組成に配合し、混合した後、圧力： ５万気圧、温度:1400℃、保持時間:30分の条件で超高圧
焼結して、実質的に配合組成と同一の成分組成を有する
CBN基超高圧焼結材料を製造し、ついでこれを基体とし
て、その表面に、いずれも通常のイオンプレーティング
法により、同じく第１表に示される平均層厚のTiN層、
あるいは金属Ti層とTiN層を形成することによって、本
発明表面被覆CBN基超高圧焼結材料製切削チップ（以下
本発明被覆切削チップという）１〜10および基体がAl2O
3を含有しない比較表面被覆CBN基超高圧焼結材料切削チ
ップ（以下比較被覆切削チップという）１〜５をそれぞ
れ製造した。
ついで、この結果得られた各種の被覆切削チップのう
ち、金属Ti層の形成がない本発明切削チップ１〜５およ
び比較被覆切削チップ１〜５については、 被削材:FCD70, 切削速度:500m/min, 切込み:0.2mm, 送り:0.3mm/rev., 切削時間:30min, の条件で球状黒鉛鋳鉄の乾式連続仕上切削を行ない、ま
た、本発明被覆切削チップ６〜10および比較被覆切削チ
ップ１〜５については、 被削材:FCD40, 切削速度:550m/min, 切込み:0.15mm, 送り:0.3mm, 切削時間:30min, の条件で球状黒鉛鋳鉄の湿式断続高速仕上切削を行な
い、いずれの場合も切刃に欠損が発生するまでの切削時
間を測定した。これらの測定結果を第１表に示した。
ち、金属Ti層の形成がない本発明切削チップ１〜５およ
び比較被覆切削チップ１〜５については、 被削材:FCD70, 切削速度:500m/min, 切込み:0.2mm, 送り:0.3mm/rev., 切削時間:30min, の条件で球状黒鉛鋳鉄の乾式連続仕上切削を行ない、ま
た、本発明被覆切削チップ６〜10および比較被覆切削チ
ップ１〜５については、 被削材:FCD40, 切削速度:550m/min, 切込み:0.15mm, 送り:0.3mm, 切削時間:30min, の条件で球状黒鉛鋳鉄の湿式断続高速仕上切削を行な
い、いずれの場合も切刃に欠損が発生するまでの切削時
間を測定した。これらの測定結果を第１表に示した。
第１表に示される結果から、本発明被覆切削チップ１〜
10は、いずれも基体が高い靱性をもつので、切刃に欠損
の発生がないのに対して、基体がAl2O3を含有しない比
較被覆切削チップ１〜５は、比較的短時間で切刃に欠損
が発生し、使用寿命に至ることが明らかである。
10は、いずれも基体が高い靱性をもつので、切刃に欠損
の発生がないのに対して、基体がAl2O3を含有しない比
較被覆切削チップ１〜５は、比較的短時間で切刃に欠損
が発生し、使用寿命に至ることが明らかである。
上述のように、この発明の表面被覆CBN基超高圧焼結材
料は、これを構成する基体がすぐれた靱性をもつので、
これを鋳鉄、特に球状黒鉛鋳鉄やFe基焼結合金の連続お
よび断続の高速仕上切削に切削工具として用いた場合
に、切刃に欠損の発生なく、すぐれた切削性能を著しく
長期に亘って発揮するのである。
料は、これを構成する基体がすぐれた靱性をもつので、
これを鋳鉄、特に球状黒鉛鋳鉄やFe基焼結合金の連続お
よび断続の高速仕上切削に切削工具として用いた場合
に、切刃に欠損の発生なく、すぐれた切削性能を著しく
長期に亘って発揮するのである。
フロントページの続き (72)発明者 叶沢 正之 岐阜県安八郡神戸町大字横井字中新田1528 三菱金属株式会社岐阜製作所内 (72)発明者 中野 弘一 岐阜県安八郡神戸町大字横井字中新田1528 三菱金属株式会社岐阜製作所内 (56)参考文献 特開 昭59−8679（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】酸化アルミニウム:1〜20％， Ti,Ta,およびＷの炭化物、TiおよびTaの窒化物、並びに
これらの２種以上の固溶体からなる複合金属炭化物およ
び複合金属炭窒化物のうちの１種または２種以上:5〜40
％， ほう化チタン:0.5〜５％， を含有し、残りが立方晶窒化ほう素と不可避不純物から
なる組成（以上容量％）を有する立方晶窒化ほう素基超
高圧焼結材料基体の表面に、窒化チタンからなる平均層
厚:0.5〜10μｍの硬質層を被覆してなる切削工具用表面
被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料。 - 【請求項２】酸化アルミニウム:1〜20％， Ti,Ta,およびＷの炭化物、TiおよびTaの窒化物、並びに
これらの２種以上の固溶体からなる複合金属炭化物およ
び複合金属炭窒化物のうちの１種または２種以上:5〜40
％， ほう化チタン:0.5〜５％， を含有し、残りが立方晶窒化ほう素と不可避不純物から
なる組成（以上容量％）を有する立方晶窒化ほう素基超
高圧焼結材料基体の表面に、平均層厚:0.05〜0.3μｍを
有する金属Ti層を介して、窒化チタンからなる平均層
厚:0.5〜10μｍの硬質層を被覆してなる切削工具用表面
被覆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 |
|---|---|---|---|
| JP62251883A JPH0725611B2 (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 切削工具用表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62251883A JPH0725611B2 (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 切削工具用表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0196083A JPH0196083A (ja) | 1989-04-14 |
| JPH0725611B2 true JPH0725611B2 (ja) | 1995-03-22 |
Family
ID=17229360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62251883A Expired - Lifetime JPH0725611B2 (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 切削工具用表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0725611B2 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5139537A (en) * | 1991-06-13 | 1992-08-18 | Julien D Lynn | Titanium-nitride coated grinding wheel and method therefor |
| EP0695731B1 (en) | 1994-08-01 | 2000-11-08 | Sumitomo Electric Industries, Limited | Super hard composite material for tools |
| JP3866305B2 (ja) | 1994-10-27 | 2007-01-10 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 工具用複合高硬度材料 |
| JPH08206902A (ja) | 1994-12-01 | 1996-08-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 切削用焼結体チップおよびその製造方法 |
| EP0852167A1 (en) * | 1997-01-07 | 1998-07-08 | General Electric Company | Coated cubic boron nitride polycrystalline superabrasive tools |
| US6599062B1 (en) | 1999-06-11 | 2003-07-29 | Kennametal Pc Inc. | Coated PCBN cutting inserts |
| IL140024A0 (en) | 1999-12-03 | 2002-02-10 | Sumitomo Electric Industries | Coated pcbn cutting tools |
| JP3637883B2 (ja) | 2000-08-31 | 2005-04-13 | 住友電気工業株式会社 | 表面被覆窒化硼素焼結体工具 |
| JP3637882B2 (ja) † | 2000-08-31 | 2005-04-13 | 住友電気工業株式会社 | 表面被覆窒化硼素焼結体工具 |
| GB2429980A (en) * | 2005-09-08 | 2007-03-14 | John James Saveker | Material comprising a carbide, boride or oxide and tungsten carbide |
| US8507082B2 (en) | 2011-03-25 | 2013-08-13 | Kennametal Inc. | CVD coated polycrystalline c-BN cutting tools |
| US9028953B2 (en) | 2013-01-11 | 2015-05-12 | Kennametal Inc. | CVD coated polycrystalline c-BN cutting tools |
| CN111635234B (zh) * | 2020-06-10 | 2022-05-24 | 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司 | 一种聚晶立方氮化硼复合片及其制备方法和应用 |
-
1987
- 1987-10-06 JP JP62251883A patent/JPH0725611B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0196083A (ja) | 1989-04-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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