JPH07509187A - 第ｉｖｂ族ホウ化物をベースとする物品，切削工具，製造法，および第ｉｖｂ族をベースとする材料の加工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 第１ＶＢ族ホウ化物をベースとする物品、切削工具、製造法、および第１ＶＢ族 をベースとする材料の加工法発明の背景 本発明はＷＩＶＢ族（チタン、ハフニウム、ジルコニウム）ホウ化物をベースと する物品、切削工具、およびその高密度化技術に間する。特にニホウ化チタンを ベースとする切削工具並びにそれらを１ｉｌＶＢ族金属及び合金、特にチタンと その合金、の機械加工に使用する方法に関する。

［チタン及びその合金を機械加工することは、この金属をチップに加工するにあ たり、どんな方法を用いるにせよ常に問題である」と言うことは早（，１９５５ 年がらすでに認識されてし）る（Ｓｌｅｋｍａｎｎ、Ｈ，Ｊ、Ｔｏｏｌ　Ｅｎｇ ｎ、　Ｊａｎ。

１９５５、Ｖｏｌ、３４．　Ｐａｇｅｓ　７８−８２）　。

過去はぼ４０年間にわたってほとんどの加工物に関する商業的な機械加工技術は 大きな進歩を遂げてきた。セラミック、サーメット、及びセラミックコーティン グした切削工具が開発され商業化されて、鋼、鋳鉄、超合金の機械加工の生産性 は大きく改善された。しかしながら、この時期に行われたチタン合金の機械加工 分野での進歩はあまり大きなものでなかった。はとんどのチタン機械加工分野で 選択される商業的な切削工具材料は高速工具鋼オ、ｉヒ、　Ｋｅｎｎａ膳ｅｔａ ｌ　Ｋ３１３超硬合金グレードのようなコバルトをほぼ６重量パーセント含有す る。コーティングしない超硬タングステンである。コーティングした超硬合金工 具（例、Ｋｅｎｎａ厘ｅｔａ１．ＫＣ７２０及びにＣ７３０グレード）がチタン 合金の機械加工に利用された場合、はんの限られた成功しか収めていない、コー ティングしない超硬合金をチタンをベースとする金属材料の機械加工に用いるこ とは、これら材料の機械加工における生産性改善を大きく制限してきた。それは チタン合金の機械加工における大部分の商業的応用分野でコーティングしない炭 化物利用の切削速度が２５０表面フィート／分、またはそれ以下に制限されるか らである （下記参照：　Ｄｅａｒｎｌｅｙ　ｅｔ　ａｌ、、’Ｅｖｉｌｕａｔｌｏｎ　ｏ ｆＰｒｉｎｃｉｐａｌ　ｌ１ｅａｒ　Ｍｅｃｈａｎｉｓ＋ｍｓ、　ｏｆ　Ｃｅｍ ｅｎｔｅｄＣａｒｂｉｄｅｓ　ａｎｄ　Ｃｅｒａｍｉｃｓ　ｆｏｒ　Ｍａｃｈｉ ｎｉｎｇ　ＴｉｔａｎｉｕｍＡｌｌｏｙ　ＩｉｌＩ３１ｇ、”　Ｍａｔｅｒｉａ ｌｓ　５ｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄτｅｃｈｎｏ１ｇｙ、Ｊａｎｕａｒｙ　１９８６ ．　Ｖｏｌ、２、Ｐａｇｅｓ　４７−５８：Ｄｅａｒｎｌｅｙ　ｅｔ　ａｌ、、 ”Ｗｅａｒ　Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｕｓ　ｏｆＣｅｍｅｎｔｅｄ　Ｃａｒｂｉｄｅ 　ａｎｄ　Ｃｅｒａｍｉｃｓ　ｕｓｅｄ　ｆｏｒＭａｃｈｉｎｉｎｇ　Ｔｉｔａ ｎｉｕｍ、”旧ｇｈ　Ｔｅｃｈ　Ｃｅｒａｍｉｃｓ、　ｅｄ。

ｂｙ　Ｐ、Ｖｉｎｃｅｎｔｉｎｉ、Ｅｌｓｅｖｆｅｒ　Ｓｃｉ、Ｐｕｂｌ、　（ １９８７）Ｐａｇｅｓ　２６９９−２７１２：　ｋｌｅｔａｌｓ　１（ａｎｄｂ ｏｏｋ、Ｎ１ｎｔｈＥｄｉｔｉｏｎ、ｖｏｌ、＋６．　”Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ、 ″（１９８９）、Ｐａｇｅ８４４−８５７：　Ｍａｒｃｈａｄｏ　ｅｔ　ａｌ、 、”ＭａｃｈｆｎｆＢ　ｏｆＴｉｔａｎｉｕｍ　ａｎｄ　ｉｔｓ　Ａ１１ｏｙｓ 　−Ａ　Ｒｅｖｉｅｗ、”Ｐｒｏｃ。

Ｉｎ５ｔｎ、Ｍｅｃｈ、Ｅｎｇｒｓ、、ｖｏｌ、２０４　（１９９０）　Ｐａｇ ｅｓ５３−６０：及び°’Ｋｅｎｎａｍｅｔａ）　Ｔｏｏｌｓ、Ｔｏｏｌｉｎｇ 　Ｓｙｓｔｅｍｓａｎｄ　５ｅｒｖｉｃｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｇｌｏｂａｌ　 ＭｅｔａｌｖｏｒｋｌｎｇＩｎｄｕｓｔｒｙ、”　Ｃａｔａｌｏｇｕｅ　Ｎｏ、 Ａ９０−４１　（１５０）　Ｅｌ。

（１９９１）Ｐ２Ｉｇｅ　２７４゜ Ｋｅｎｎａｍｅｔａｌ、にＣ１に３１３、ＫＣ７２０およびＫＣ７３０はＰｅｎ ｎ５ｙｌｖａｎｉｎ、　Ｌａｔｒｏｂｅにある［ｅｎｎａｍｅｔａｌ　Ｉｎｃ、 、の切削工具グレードに関する商標である。

コーティングしない超硬合金工具でチタン合金を機械加工するときの機械加工速 度は高圧冷却剤機械加ニジステムを用いて５００−１０００表面フィート／分ま で増大することが出来る（たとえば、Ｕ、Ｓ、Ｐａｔｅｎｔ　Ｎｏ、４．６２１ ．３４７）　。

これらのシステムは高価で既存の機械加工技術に組み込むのが困難であり、その りえかなりのメンテナンスを必要とする。従ってそのチタン合金の機械加工に間 する適用は限定されている。

したがってチタンをベースにする金属材料の切削工具用材料、および機械加工方 法の改良について長い間溝たされないニーズがあったのは明かである。

発明の要約 本発明者等はここにチタンをベースとする新規の切削工具材料について驚くべき 発見をなした。それはチタン材料機械加工の生産性を大きく改善し、前記長期に わたってめられて来たニーズを満たすものである。出願人等はチタン合金の機械 加工において、切れ刃あたりの金属切削量をほぼ同じに保ちながら、フラット冷 却つきのコーティングしない炭化物切削工具を用いる場合に較べて２倍から３倍 の金属切削量で本発明を利用出来ることを見いだした。このことは機械の有効利 用性を大きくしながら、所与のチタン合金加工材料の機械加工に必要な労働時間 の大きな削減をもたらす、この結果は標準のフラット冷却技法を用いて達成され る。従って１本発明はさらに高機械加工速度を達成するのに高圧冷却剤システム を必要としないと言う利点を持っている。

本発明の一局面としてチタン合金のチップ成形加工（たとえば旋削）の方法を提 供する。この場合切削は望ましくは最低３分の切れ刃寿命を持つ切削工具を用い て、フラット冷却をしながら、少なくとも４００．そしてより好ましくは、少な くとも５００、表面フィート７分（ｓｕｒｆａｃｅｆｅｅｔ／ｍ１ｎｕｔｅ）の 速度でなされる。

本発明は他の一局面において、第１ＶＢ族（Ｔｉ、Ｈｆ。

Ｚｒ）金属材料のチップ成形加工用金属切断工具を提供する。この工具は上記第 １ＶＢ族材料を高速（≧４００フィート／分）で切削するに当たり、その面上を 加工期間中第１ＶＢ族金属材料のチップが流れるすくい面と、逃げ面及び切れ刃 とを持っている。この金属切削工具は第１ＶＢ族ベース（すなわち、少なくとも ６０ｖ１０の第１ＶＢ族ホウ化物）の組成物（好ましくは第１ＶＢ族ホウ化物相 を有するセラミック組成物）を有し、好ましくは第二の相を特表千７−５０９１ ８７　（５） 有する。第二の相は、セラミック組成物と焼結助剤と第１ＶＢ族ホウ化物相との 残留物として形成されるものが好ましい。

このセラミックはＮ、、Ｍ□ホウ化物の一つまたはそれ以上の相を持つのが好ま しい、ここで、　ｘ、＞ｙ、、　ｙ、≧０゜ｎは１以上の整数、Ｎはチタン、ハ フニウムまたはジルコニウム単独または相互の固溶体であり、ＭはＷ、ｃｏ。

Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｎ１．Ａ１及び／またはＣｒであるが、好ましくはＷ 及び／又はＣｏである。

Ｎ工１Ｍア、ホウ化物相はニホウ化物を含むのが好ましく、より好ましくはＴｉ 、、Ｍ、、Ｂ２相、最も好ましくは高密度化セラミックのＸ線回折で確認できる ＴＩＢ、結晶構造を含むものである。

本発明の好ましい具体例においては、該第１ＶＢ族ホウ化物ベースの高密度化セ ラミック組成物は上述したようなＮつ謙ア、ホウ化物相と、ＮとＭを有する第二 の相（例えばＮ、、Ｍ、、Ｚ、ここで２は、ホウ素または炭化ホウ素、酸化ホウ 素、窒化ホウ素、炭窒化ホウ素、オキシボロカーボナイトライドボロキシカーハ イト（ａｘｙｂｏｒｏｃａｒｂｏａｌｔｒｌｄｅ　ｂｏｒｏｚｙｃａｒｂｉｄｅ 、またはボロキシナイトライド（ｂｏｒｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）である）とを含 むミクロ組織を有する。同様にＮとＭを含む（たとえば、Ｎ、３Ｍ、３Ｚ）第三 の相も存在することが望ましい０ｗｉ二の相のｙ、／ｘ、比は、第三の相の３’ 　ｓ　／　Ｘ　ｓ比よりも大きいことが望ましく、後者は第一の相のＹ　ｌ　／ 　”　ｌ比よりも大きいことが望ましい０Ｍは第一のホウ化物相に関して前述し た元素のいずれでもよいが、タングステン及び／又はコバルトを含むのが望まし い、第二及び第三の相はＮ、、Ｍア、ホウ化物相を包含するマトリックスを形成 するのが望ましい、多くの例において、この第二の相は、この第二の相の外側の 第三の相と一緒にＮ、、Ｍ、、ホウ化物相のまわりにハロー（ｈａｌｏ）として 存在するのが望ましい。

本発明のミクロ組織の中にはすでに述べたもののほかにＣｏＷ２Ｂ２、Ｃｏ　Ｗ 　Ｂ　、、ＷＢ、　Ｗ２Ｂ、　Ｗ３Ｃｏ　Ｂ、ＴｉＢおよびＴ　ｉ　３Ｂ、を含 む微量の相が存在してもよい。

上記の各相にはまた微量の酸素、炭素、窒素、及びその他の元素が含まれること があることを理解しなければならない、それらは焼結助剤、強靭化剤（ｔｏｕｇ ｈｅｎｉｎｇａｇｅｎｔ）　、結晶粒微細化剤並びに不純物に起因する。

前述の高密度化セラミックは反応性金属（ａｌｌち、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ）とその 合金の高速機械加工用切削工具としての用途のほかに、そのほかの材料（たとえ ば、アルミニウム及びアルミニウム合金、並びに焼き入れ網及び硬化鋳鉄）の切 削にも用いられるし、さらに非切削用途にも使用可能である。このような非切削 用途にはアルミニウムのような液状金属を取り扱ったり、それと接触するもの（ たとえば、ボート、坩堝、及び電極）、およびプランジャーならびに、缶用のシ ート金属などを成型するためのダイなどがある。

本発明の別の一局面として、上記ニホウ化チタンをベースとする物品を製造する 方法が提供される。この方法には、焼結時にその材料を実質的に高密度化する（ たとえば、少なくとも理論密度の９７％）ために、ＴｉＢ２粉末にある有効量の ＧｏとＷＣとを添加する工程が含まれる０本組成物にＣＯとＷＣとが一緒に有効 量添加されると、その組成物の密度が改善されるとともに、高密度化された材料 の粒子径も微小化されることが見いだされている。材料が一軸ホットプレスで高 密度化されるのであれば、ＷＣ＋Ｃｏの合計量は好ましくは少なくとも２．５ｖ １０．より好ましくは少なくとも３ｖ１０である。材料が焼結に引き続いて冷間 圧密（ｃｏｌｄ　ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ）されるのであれば、このＣｏ＋ＷＣの 合計は少なくとも３ｖ／。

とすべきであり、より好ましくは約２２００’Ｃ以下の温度で適切な高密度化（ 即ち、少なくとも理論密度の９７％）が行われるのを確実にするには少なくとも ３．５ｖ１０である。

本発明においてＷ　Ｃ＋　Ｃｏの含有量がほぼ１２ｖ１０を実質的に超えると、 チタン合金の機械加工時における摩耗速度も増大する。従って過剰な摩耗速度を 避けるためにはＷＣ＋Ｃｏ含有量を抑えるのが望ましい、望ましくは。

ＷＣ十Ｃｏ含有量はほぼ１２ｖ１０より少なく、より好ましくは１０ｖ１０より 少なくする。

本発明の好ましい一つの具体例では、約３．０乃至１０重量パーセントのＷＣ＋ ＣｏがＴｉＢ、粉末（又は、その代わりに、ＺｒＢ２、ＨｆＢ２．或いはそれら 相互の固溶体及び／又はＴｉＢ２）に添加され混合物を作るように混合する。望 ましくは、さらに粒子成長をコントロールするために０，２５乃至１ｖ１０のＢ Ｎを添加する。この粉末混合物は成形体にするために、望ましくは室温で、プレ スされる。この成形体は実質的に完全に密（たとえば、少なくとも９７％密度の ）な物品を製造するために３０．０００ｐｓｉまでの圧力下に、望ましくは平均 粒子径８μ鳳以下。

より好ましくは、６μ厘以下、そして最も好ましくは、４μｍ以下になるように 焼結される。

後述の発明の詳細な説明に合わせて以下に簡単に説明する図面を参照することに よって、本発明のこれら並びにそのほかの局面がより明らかになろう。

図面の簡単な説明 図１は、本発明による切削工具の一具体化である。

図２は、後方散乱イメージ法による走査型電子顕微鏡で得られた１本発明のミク ロ組織の一具体化である。

図３は、図２に示した本発明のミクロ組織を、５＠に拡大して示している。

図４は、　Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｍ合金を本発明で切削したときと。

従来技術のコーティングしない超硬合金工具を用いて旋削したときとのコーナ摩 耗を切削時間に対して示すグラ特表平７−５０９１８７　（６） フである。

図５は、Ｔｉ−６ＡＩ−４Ｍ合金を本発明で切削したときと、従来技術のコーテ ィングしない超硬合金工具を用いて切削したときとの最大逃げ面摩耗を切削時間 に対して示すグラフである。

図６は、切削速度１５２及び２１３表面メートル／分（５００及び７００表面フ ィート／分）で、Ｔｉ−６Ａ１−４Ｍ合金を本発明で切削したときと、従来技術 のコーティングしない超硬合金工具を用いて切削したときとの最大逃げ面摩耗を 切削時間に対して示すグラフである。

発明の詳細な説明 本発明による望ましい製造物の具体例が図１に示されている１本発明には多くの 用途があるが、本発明者等はそれが特に切削工具として有用であることを見いだ した。

図１は１本発明で発見されたセラミック材料で出来たインデックス可能な（ｔｎ ｄｅｘａｂｌｅ）金属切削インサートｌＯの具体例である０本発明は好ましくは １ｇＩＶＢ族金属材料（即ち、ジルコニウムとその合金、チタンとその合金、お よびハフニウムとその合金）を高速（≧４００表面フィート／分）でチップを生 成する機械加工（例、旋削、ミリング（ｍｉｌｌｉｎｇ）　、みそ削り（ｇｒｏ ｏｖｉｎｇ）　、ねじ切り（ｔｈｒｅａｄｉｎｇ）　、穴あけ（ｄｒｉｌｌｉｒ Ｈ）　、中ぐり（ｂｏｒｉｎｇ）　、のこ引き（ｓａｖｉｎｇ）　ｌするのに用 いられる。

本発明者等は本発明がチタン合金の高速機械加工に特に有用であることを発見し た。これらの材料を機械加工するのに本発明を最も有利に利用するには、望まし くは、その速度は少な（とも５００　ｓｆｔ望ましくは１０００　ｓｆ膳以下で ある。チタン合金を機械加工するときの望ましい送り速度は、００２乃至、Ｏ１ ５インチ／回転、より望ましくは。

００２乃至、Ｏ１Ｏインチ／回転である。チタン合金を機械加工するときの望ま しい切削深さは約０．０１乃至０．２インチ。

より望ましくは約０．０１乃至０，１５インチである。

この切削工具はすくい面３０を有し、笥ＩＶＢ族金属材料を高速で切削したとき に生成するチップはこの上を流れる。す（い面３０に接して少なくとも一つの逃 げ面５０がある。すくい面３０と逃げ面５０との少なくとも一つの接合部には第 １ＶＢ族金属材料を切削するための切れ刃７０が形成される。

切れ刃７０は、説＜　（ｓｈａｒｐ）でも、砥石がけされて（ｈｏｎｅｄ）いて も、面取りされていても、あるいは面取りされて砥石がけされていても良いが、 面取りされている条件にあることが望ましい、その具体化を図１に示す。

チタン合金を高速度機械加工（例、旋削）する時、切削インサー）１０の切れ刃 寿命は少なくとも３分、より好ましくは５分以上あることが望ましい、加えるに １本発明による工具は、フラット冷却を含む同じ高速度切削条件でチタン合金を 機械加工（例、旋削）するときにコーティングしない超硬合金工具に較べて部分 の−より太き（ない、そしてより好ましくは部分の−より大きくない最大逃げ面 摩耗速度である。

図１に示した切削工具は、本発明によるＴｉＢ２をベースにするセラミック材料 で出来ているのが好ましい１図２及び図３は、本発明の好ましい具体化（実施例 Ｎｏ、　１、表１参照）の代表的なミクロ組織を二つの異なった倍率で示してい る０図２からグレイン組織は実質的に微細で均一なこと、そして平均グレイン径 は約４μ難と推定されることが判る−６図３にはこのグレイン組織が暗い中央相 または中央部によって特徴づけられることが最も明瞭に見える。それは好ましく はＴｉＢ２またはＴ　ｉ　ｌＩ、Ｍ、、Ｂ２である。ここで、ＭはＷ及び／又は Ｃ。

を含み、ｙ≧０である。この第一の相は第二、そしてたぶん第三の相で形成され るマトリックスの中に埋め込まれているように見える。多くの例において、この 中央粒子に隣り合わせた。またはそれを囲むのはライトグレーの第二の相であり 、それはＴｉ０２Ｍア、２で出来ていると信じられる。ここで、ｘ２〉ｙ２．ｙ ２〉０であり、ｙ２／ｘ２〉　ｙｌ／ｘ１であり１Ｍは望ましくはＷ及び／又は Ｃｏを含む、これら相の多くのまわりには第三の相があり、それは中央部分と第 二の相との中間色であるグレーの影の部分である。この第三の相はＴ　ｉ　、３ Ｍ、３Ｚ相から出来ていると信じられる。ここで、ｘ、＞ｙ３、ｙ　ｓ　＞　０ 　、　ｙ　２　／　Ｘ　２　＞　ｙ　ｓ　／　ｘ　ｓ　＞　ｙ　＋　／　ｘ　＋ である（たとえば、この第二の相はその中に第三の相のマトリックスよりも高濃 度のタングステンを含む）、シかしながら、チタン濃度は粒子の中央部分で最も 高いのが望ましい、Ｘ線回折分析もまた。この主相がＴｉＢ、型の結晶構造を持 っていることを示す、しかしながらＸ線回折は微小レベルの相や微小レベルの固 溶体化については感度に欠けるので、Ｘ線回折からだけではどのような微小な相 または、どのような微小な固溶体が存在するが不明確である。

Ｘ線回折試験だけでは、どの相が上述の第二または第三の相を形成するのかも不 明確である。しかしながら。

顕微鏡写真によればがなりの量の第二及び第三の相が存在するのは明がである。

実施されたＸ線回折試験でそれが見えなかったとしても、もしこれらの相もまた 、わずかな量のＷ及び／又はＣｏを固溶体（たとえば。

Ｔｉ、２Ｗ、２８２及びＴ　ｉ　、、Ｗ、、Ｂ、）の形で含むＴｆ　、、Ｍ、、 、Ｂ２（即ち、Ｚ＝Ｂ２）の相であるとするならば説明可能であると信じられる 。この場合、Ｘ線回折追跡でそれらが見っがらないことは、それらの格子常数が ＴｉＢ２のそれと殆ど同じであるとすれば説明可能である。すなわち、このＴｉ Ｂ２のピークが第二、第三の相のピークと実質的に同一でそれをマスクするので ある。

第一の相の回りにハローを形成する相（図３参照）はニホウ化物であると信じら れるが、それらはまた微量の特表平７−５０９１８７　（７） 炭化ホウ素、窒化ホウ素、酸化ホウ素、炭窒化ホウ素。

炭酸化ホウ素、ポロキシナイトライド、またはポロキシカーボナイトライト（ｂ ｏｒｏｘｙｃａｒｂｏｎｉ　ｔｒｉｄｅ）を含みうる。しかしながら、このこと は確認されていない、しかし、確実と思われることは、この内部ハロー乃至第二 の相は、外側のハロー乃至第三の相、よりも高濃度のタングステンをもつこと、 及び、これら三つの相がすべてチタンを主要金属として有していることである。

Ｘ＠回折で観察されたこのＴｉＢ、相に加えるに、時としてＸ線回折で観察され たこの別の微量の相としてはＣｏＷ２Ｂ２、ＣｏＷＢ５．ＷＢ、Ｗ２Ｂ、Ｗ３Ｃ ｏＢ、ＴｉＢ及びＴｉ、Ｂ４がある０図３に見ることが出来る白色の相は上に述 べたタングステンリッチな相の−っであると信じられる１図３に示される黒色斑 点は空孔であると信じられる。

これらの代わりに、類似の組成物を、ＺｒＢ２あるいはＨｆＢ２．又はそれらの 混合物と、相互間の固溶体またはＴｉＢ２との固溶体とをベースにしてつくるこ とができる。

これらの組成物は、コストが高いので、上記Ｔｉｂ２をベースにする組成物より も好ましいとはいえない、従って一般的に次のことがいえる、本発明はチタン、 ハフニウム、ジルコニウム単独から選ばれたまたは相互の組み合わせである第一 の金属ニホウ化物相、および所望によりＷ及び／又はＣｏとの組み合わせ、且つ 、好ましくはＷ及び／又はＧｏを含む金属を有しＴｉ、Ｈｆ及び／又はＺｒと組 み合わせた第二の金属ホウ化′＃Ｊ相、を有する高密度化組成物を含む、この物 質中のＷの代わりにＭｏ。

Ｎｂ、Ｔａを部分的に、または全部置き換えることができる。一方この物質中の Ｃｏの代わりに鉄及び／又はニッケルを部分的に、または全部置き換えることが できる。

さらに、この物質中のコバルトの代わりに、Ｗ、Ｍｏ、ＡＩ及び／又はＣｒを部 分的に置き換えることができる。

本発明の高密度化は、適切な粉体の混合物をホットプレスするか、またはこの混 合粉体をコールドプレスするかして成形体をつくり、これを焼結し、アイソスタ ティックにホットプレスすることにより行なうことができる。

以下に、これらのプロセスをＴｉＢ２ベースの組成物に間して説明するが、この 技術が本発明によりＺｒＢ２及びＨｆＢ２ベースの組成物及びその混合物並びに 相互間の固溶体および／またはＴｉＢ２との固溶体についても応用可能であるこ とを理解すべきである。

本発明によると、ＴｉＢ２が少なくとも６０ｖ１０、望ましくは少な（とも７５ ｗ１０、より好ましくは少なくとも８５ｖ１０．最も好ましくは少なくとも９０ ｖ１０である。粉体のブレンドが調整される この利用されるＴｉＢ２のレベルは、ホットプレスかまたはコールドブレス−焼 結−アイソスタティックなホットプレスルートかのいずれかで高密度化されるべ き組成に対応して、チタン合金を機械加工するときに高い対摩耗性を達成するた めに、できるだけ高いことが望ましい。

出願人等はＴｉＢ、がチタン合金の機械加工時にチタンとの反応への高い抵抗性 を持つこと、ほかのセラミックスに較べて熱伝導性がよいことを見いだした。し かしながら、それを微小なグレイン径を保ちつつ高密度化することはきわめて困 難である。

出願人等は驚（べき事にＴｉＢ、をベースにするセラミックはもしそのＴｉＢ２ 粉体配金物にＷＣ及びＣＯが添加されるなら用意に高密度化されることを発見し た０ｗｃとＣｏは次のようにして添加できる。（１）個々のＷＣ（またはＷとＣ ）及びＣｏ粉体として直接に、または（２）ＴｉＢ２粉体の粉砕過程で焼結ＷＣ −Ｃｏ粉砕媒体の摩耗の結果として、　（３）焼結ＷＣ−Ｇｏの粉末として、ま たは、（４）、（２）及び／又は（３）の組み合わせとして、ホットプレスで２ ０００℃以下での高密度化を確実にするためには少なくとも２．　５ｗ１０のト ータルＷＣ＋ＣｏをＴｉＢ２に添加する必要がある。高密度化を冷間圧密−焼結 およびアイソスタティックなホットプレスで行なう場合には、ＷＣ＋Ｃｏの合計 は少なくとも３．０ｖ１０であることが望ましい。

最適化されてはいないが、発明者等は重量パーセントベースでのＷ／Ｃｏ比は約 ９：ｌ乃至約２０＝１であることを見いだした。ＣｏとＷｃとの組み合わせのこ の最小量の添加が、製品材料のグレイン径に何等の悪影響もあたえずに、高密度 化の容易性を大きく改善することが分かった。この効果は焼結プロセスの間に形 成されるＷＣとＣｏとの固溶体合金の低融点に起因すると信じられる。したがっ て、Ｗ／Ｃｏ比が１：２ｏと低くても有効で、所要の高密度化を行なうのに必要 な燗結またはホットプレス温度をさらに低下できると信じられる０ｗｃ＋Ｇｏの 合計添加量は好ましくはほぼ１２ｗ１０以下であり、より望ましくは１０ｗ１０ より少なくする。ＷＣ＋Ｃｏ含有量が増すとチタン合金の高速度機械加工時の摩 耗速度が増加するからである。

本発明者等はまた、高密度化したもののグレイン径は該粉体配合物に有効量のグ レイン径膨張抑制剤を添加することによりさらにコントロールできることを見い だした。それ故に発明者等は配合物にＢＮを粉体配合物のほぼ０．２５から１． ０ｖ１０のレベルで添加することを好ましいと考える。

限定された量（合計で約３５　ｖ／　ｏを超えない）のほがの元素および／また は化合物を特定の用途向は材料の各ｆ！特性改善用として粉体配合物に添加する ことが出来る。

現在考えられるそのような添加剤には次のものがある。

（１）耐摩耗性の改良のためのＴｉＣ，ＺｒＣ，Ｂ４Ｃ１ＴａＣおよびＭＯ２Ｃ ，（２１高密度化助剤としてＴｉＮ、Ｔｉｃ、摩耗抵抗を改良するためにハフニ ウムニホウ化特表平７−５０９１８７　（８） 物及び／又はジルコニウムにホウ化物がＴｉＢ２に代わりに用いることができる 。好ましくは、組成物中のＨｆＢ２とＺｒＢ２の合計はやはり３５ｖ１０より低 く保つ、また、Ｃｏ添加の一部分を小量のＷ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｎｉ、ＡＩまたはＣ ｒによって部分的に置換するが、あるいはこれらの添加、及びＦｅおよび／また はＮｉによって完全に置換することが考えられる。

破壊靭性は細長い形またはウィスカー形態の出発粉体を用いることでさらに改善 されうるまたとえば、出発粉体のＴｉＢ２はＴｉＢ２ウィスカーで置き換えられ うるし。

あるいはＳ　ｉＣ，Ｂ、Ｃ，ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＴａＣ，またはＭｏ２Ｃが細長の 粒子あるいはウィスカーとして添加されてもよい。

前述の粉体は、望ましくはＷ　Ｃ−Ｃｏ超硬合金粉砕媒体から所望量のＷＣなら びにＣｏを取り込むに適切な相当時間ブレンドされる。好ましくは、少なくとも ほぼ２．５ｖ１０のＷ　Ｃ＋　Ｃｏがこの方法で加えられる。

配合された粉体は次に高密度化される。−紬ホットプレスで高密度化されるので あれば、そのホットプレス温度及び圧力は望ましくはほぼ１８００−２０００″ Ｃ，１乃至５Ｋｓｉ、より好ましくは、ｌ乃至２　Ｋｓｉである。ホットプレス 温度はグレイン径ｍ張を最低限に抑えるために、できるだけ低くするのが望まし い、ホットプレス時に最大の高密度化を達成するためには加熱時に発生するガス が逃げやすくなるように、圧力は充分低く保たれなければならない、これらのガ スが逃げてしまった後に、引き続いてホットプレスの全圧を適用する。

別法としては、この粉体ブレンドは冷間圧密でグリーン成形体を作る方法がある 。続いて望ましくは１８００から２２００°Ｃで燗結し、望ましくは１７００か ら２１００°Ｃ１３０，０００ｐｓｉまでの圧力でアルゴンやヘリウムあるいは その他の不活性ガス（ただし窒素を除く）を用いてアイソスタティックなホット プレスにより高密度化する。この製造ルートは、もし所与の組成について同等レ ベルの高密度化と、微細な粒子径が達成されるならば、ホットプレスルートより も望ましい、ホットプレスされたセラミックビレットの切削や研磨が省略でき製 造コストを削減できるからである。

本発明者等は高密度化品中のグレイン径は最適な金属切削特性を現すのに非常に 重要だと信じている。したがって、平ｉ０粒子径は８μｍ以下、より望ましくは ６μｍ以下、そして最も好ましくは４μｍ以下がよい１本発明者等はグレイン径 が重要なのは、ＴｉＢ２の弾性率Ｅ、と異方性熱膨張係数ａ、が非常に太き（そ れが大きなＴｉＢ、グレインを含むセラミックの熱衝撃抵抗を低下させる為であ ると信じている。一方１本発明者等はグレインの微細性を上述のように維持する と、グレインは実質的にランダムに配位されるので、特性の劣化効果が最小化し たのだと信じている。

本発明によって製造される製造物のロックウェルＡ室温硬度は好ましくは、約９ ４．３乃至９６．５．より好ましくは約９４．７乃至９６．０、そして最も好ま しくは９５．０乃至９６．０である。それらの密度は、理論的に計算された密度 の望ましくは少なくとも９７％、より好ましくは少なくとも９８％である。これ らの品物の１（Ｉｅ　（Ｅｖａｎｓ＆Ｃｈａｒｌｅｓ）　［壊靭性を測定するの は困難であるが、それは（３００乃至５００１ｍ荷重を用いた）　Ｐａｌｍｑｖ ｉｓｔ　１ｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ破壊靭性測定法により約３．５から約４．５Ｍ Ｐａ鳳”であると推定されている。この低い機械的破壊靭性にもかかわらず驚く べき事に１本発明による物品は以下に例示される実施例に見られるようにチタン 合金の旋削を通じて優れた靭性を示すことが見いだされている。これらの実施例 は本発明によって提供されるチタン合金の高速機械加工の、大きな利点を示すも のである。

本発明により、表１に示される組成の物が製造された。

表■ 実　出発　ミリ　ミリ　ホット　密度　密度　ロック　ブレ権　原料・　ング　 ング　ブレス　（ｇ／ｃｃ）　対　ウェル　イン例　後　温度　計算　Ａ　経 時間　ＩＦｃ＋Ｃｏ　（”Ｃ）／　理論　硬度　範囲（分）　（ｖｌｏ）圧力　 密度　憧温）　（μｍ、６３ｖ１０Ｅ　５０　４．３　１９００／ｌ　４．６１ ９　９９　９５．２　１−６２、．２５ｖ１０ＢＮ　１２０　５．１　１８５０ ／１　４．５５４　９８　９５．５　１−７３、．２５ｖ１０ＢＮ　１２０　５ ．１　１９００／ｌ　４．６１１　９９　９４．９　ｒａｍ４、．２５　ｖｌｏ 　ＯＮ １．２８ｖ１０Ｗｃ　５０　７’　１９００／ｌ　４．６６２　９９　９５．２ 　０．５−７５、．２５ｖ１０ＢＮ　４５　２．５　１９００／１　４．４８９ 　９８　９４゜５２−１７６、　．２５　ｖｌｏ　ＢＮ ２ｖ１０Ｗｃ　５０　９．２’　１９００／１　４．６８９　９８　９５．４　 １−８０．０８　ｖｌｏ　Ｃ。

７、．６３ｖ１０Ｗｃ　５０　４．３’１９００／１　４．５８９　９９　９５ ．５　１−１０．０７　ｖｌｏ　Ｃ。

特表平？−５０９１８７（９） 用いたニホウ化チタン出発粉末は、ドイツ国ＨｅｒｍａｎｎＣ，５ｔａｒｃｋ　 Ｂｅｒｌｌｎ　ＧｍｂＨ＆　Ｃｏ、にＧ、Ｐ、Ｏ，Ｂ、１２２９゜０−７８８７ 　Ｌａｕｆｅｎｂｕｒｇ／ＢａｄｅｎのＧｒａｄｅ　Ｆであった。

この粉末は六角形の結晶構造を有する粉砕されミリングされた不規則な形状のも のから成っている。このグレードのＴｉＢ、粉末の仕様を実際の特性の例と共に 表ＩＩに示すＢＥＴ比表面積）４ｍ２／ｇ　４．　ｍ２／ｇＳｃｏｔｔ　ＴＡＰ 密度／見掛密度−９，２ｇ／１ｎ３ＦＳＳＳ　粒子径　ｗａｘ、０．９　μｍ　 Ｏ，９μｍ最大粒子径９８％（６μｍ Ｔｉ　≧６６．５　ｖｔ、　％　残部。

Ｂ　≧２８．５　ｖｔ、　％　２９．８非金属不純物 Ｃ≦０．２５　ｗｔ、　％　０．２！ ０　５２．０ｗｔ、　％　１．９２ Ｎ　≦０．２５　ｗｔ、　％　０．１＋金属不純物 Ｆｅ　≦０．２５　ｖｔ、％　０．１８その他−合計　≦０．２ｖｔ、　％　＜ ０．２窒化ホウ素出発原料はＵｎｉｏｎ　ＣａｒｂｉｄｅからグレードＨＣＰと して入手した。

ＷＣ粉末は次の特性を有するものであった。

全炭素　６．１１　ｗｌｏ　Ｃｒ　、０１　ｗ／。

遊離炭素　、０１　ｖｌｏ　Ｔａ　、　１２　ｗ／。

０２　．１７　ｖｌｏ　Ｃａ　、２１　ｖ／。

Ｎｉ　、０１　ｖｉａ　Ｆｅ　、０２　ｗ／。

ＢＥ丁　１．３６　ｍ２７ｇ コバルト粉末は超精製グレードコバルトであった。

これらの粉末を表！に示した割合で一緒にミリングして１００　ｇ＠ロフトとし た。ポリウレタンライニングのボールミルでインプロパツール及び３９００　ｇ 朧のＷＣ−Ｃｏ超硬サイクロイド（ＩｉＦＣ−Ｃｏ　ｃｅｍｅｎｔｅｄ　ｃａｒ ｂｉｄｅ　ｃｙｃｌｏｉｄｓ）で湿式ミリングを表Ｉに示した時間行なった。こ れらの超硬サイクロイドは１表示上の組成が約５．７　ｖｌｏ　Ｃ。

、　１．９　ｖｌｏ　Ｔａであり５表示上のロックウェルＡ硬度及び表示上の磁 気飽和値が各々約９２．７及び約９２％である。

上述の条件下でのこれらの粉末のミリングについての我々の経験から、ミリング 中のＷＣ−Ｃｏ超硬サイクロイドの磨耗のために、４５乃至５０分のミリング時 間に対してＷＣ＋Ｇｏを約２．４乃至２．７ｗ１０．１２０分のミリング時間に 対してＷＣ＋Ｃｏを約４．１乃至５．８ｗ１０配合物に添加した。

ミリング後に、粉末配合物を乾燥させ、篩分け、次にアルゴン雰囲気下で表１に 示した条件下で一軸方向に（ｕｎｉａｘｉａｌｌｙ）ホットプレスした。加熱中 には圧力は加えなかった。ホットプレス温度で圧力をはじめて加え。

典型的には１時間保持した。生成物は本質的に密なものであって１表Ｉに示した 密度、硬度、グレイン径を有する。実施例１によりつくったビレットを切削し研 磨して、５ＮＧＮ−４５３７（，００２−，００４インチｘ　２０°面取り）ス タイルのインデックス可能な（ｉｎｄｅｘａｂｌｅ）金属切削インサート（図１ 参照）をつくった。

これらのインサートについて、従来技術の方形（ｓｈａｒｐ　ｅｄｇｅｄ）　Ｋ ３１３グレードの超硬５ＮＧＮ−４５３スタイルの切断インサートに対して後掲 の表ＩＩＩの金属切断試験を行なった。これらの試験は表ＩＩＩに示すように、 フラッド（ｆｌｏｏｄ）冷却剤の下で、　６００，８００、及びｌ、　０００表 面フィー　ト／分（ｓｕｒｆａｃｅ　ｆｅｅｔ／＠１ｎｕｔｅ）　、０．００５ ｉｐｒ及び切削深さで行なった０本発明による材料より成る切削工具は、従来技 術の超硬工具の寿命の２．５倍より長い寿命を有した。チタン合金加工物と本発 明による切削工具との化学反応が、すくい面および逃げ面での主たる磨耗機構で あることが観察された。しかしながら本発明では、表ＩＩＩに示した６００　ｓ ｆ＋ａ試験結果に基づ（各々図４および図５に示したコーナ（ｎｏｓｅ）磨耗お よび最大逃げ面摩耗のグラフから分かるように、従来技術の工具よりも摩耗速度 が有意に低い。

、　この用途に用いることができる水溶性冷却剤の一つはＣｉｍｔｅｃｈ　５０ ０である。　Ｃｉｍｔｅｃｈ　５００は鉄を含む金属の機械加工および打ち抜き 加工用の合成流体濃縮物であり、Ｃ１ｎｃｉｎａｔｉ、　０ｈｉｏのＣ１ｎｃｉ ｎａｔｉ　Ｍｉｃｒｏｎ　ＭａｒｋｅｔｉｎｇＣｏ、が供給している１機械加工 用には水の冷却剤に対する割合が３０−１乃至２０：１で水に希釈するのが典型 的である。

表ＩＩＩ 本発明　）　５．０　＞　１．５　１．５８に従来技術　２．５　Ｆｌｉｔ　＜ 　０．５　ＢＫ　実験せず条件 操作：　旋削 加工物金属：　Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖチタン合金（１３００″Ｆで２時間焼きなま し後空冷 切断速度二上記の通り 送り：　、００５インチ／回転（ｉｎｃｈ／ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）切断深さ： 　、０５０インチ 進み角：４５度 す（い角二　バックレーキ−５度、横すくい角−５度切断用流体：　２０：ｌで 水で希釈したフラッド水溶性冷却剤 寿命の基準 破ＩＩＩＩ（Ｂｒｅａｋａｇｅ：　ＢＫ）逃げ面摩耗（Ｆｒａｎｋ　Ｗｅａｒ： 　ＦＷ）　≧、０３０インチ特表千７−５０９１８７　（１０） 最大逃げ面摩耗　２．０４０インチ （Ｍａｘｉｍｕｍ　Ｆｌａｎｋ　Ｗｅａｒ：　ＭＹ）コーナ磨耗（Ｎｏｓｅ　Ｗ ｅａｒ：　ｓｗ）　≧、０４０インチ切断切り欠き深さ　≧、０８０インチ （Ｄｅｐｔｈ　ｏｆ　Ｃｕｔ　Ｎｏｔｃｈｉｎｇ：　ＤＨ）さらに驚くべきこと に１本発明の上述の低い破壊靭性（ｆｒａｃｔｕｒｅ　ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）は 上述のチタン合金を旋削する材料の能力に悪影響を及ぼさないことが分かった。

さらに驚くべきことに、フラット冷却剤の使用は本発明品に過度の熱衝撃による 破壊を生じないことが分かった。

これらの結果は、コーティングしない炭化物について推奨されている機械加工速 度（即ち、　＜２５０　ｓｆｍ）をはるかに超える機械加工速度で、従来技術の 切れ刃の少なくとも２倍の寿命を有することを示している。

コーティングしない超硬合金は低速（＜２５０　ｓｆ隠）では本発明まものと類 似の寿命を有することができるが、このような低速では金属除去速度が著しく減 少する。このことは機械加工コストおよび機械の入手可能性を決定するのに重要 なことである。

もう一つの実施例では、実施例１で用いた組成物を実施例１に従って配合した。

ミリング後、粉末を潤滑剤／一時的（ｆｕｇｉｔｉｖｅ）バインダー（例：ロジ ン／ポリエレングリコール）でベレット化し一軸方向にコールドプレスし粗（ｇ ｒｅｅｎ）切断インサートをつくった。粗インサートを減圧下で約４６０°Ｃま で加熱して潤滑剤および一時的ハインダーを揮発させた０次に一気圧のアルゴン 下で加熱をつづけ約２０００　”Ｃの焼結温度とし、これを６０分間保ち１次い で室温まで冷却した。焼結したインサートを次に１８５０°Ｃで６０分間、　１ ６　ｋｓｉアルゴン下でアイソスタティックにホットプレスした。焼結およびア イソスタティックホットプレスはホウ化チタンセツティング粉末ベッド上にイン サートを置いて行なった１次にインサートを最終サイズに研磨した。このように して、　ＲＮＧＮ−４５７（，００２−，００４インチｘ　２０°面取り）スタ イルの切断インサートをつくった。これらの切断インサートについて従来技術の 方形に３１３グレードの超硬ＲＮＧＮ−４５スタイルの切断インサートに対して 、　Ｔｉ−６ＡＬ−４Ｖチタン合金の旋削で試験を行なった。試験条件および試 験結果は表ＩＶおよび図６に示し以下に要約する。

一つの試験では、１５２　ｒｍ／分（５００ｓｆｍ）で、ビルプレスした焼結ヒ ップドインサー）　（ｐｉｌｌ　ｐｒｅｓｓｅｄ−ｓｉｎｔｅｒ−Ｈ４ｐｐｅｄ 　１ｎｓｅｒｔｓ）を従来技術の超硬［３１３グレードと比較した１図６は、最 大逃げ面摩耗のプロットである、本発明の磨耗速度は、１０分（最大逃げ面摩耗 、０４０インチを基準にして）での寿命まで比較的均一であることが観察される ことは重要なことである。１５２　ｍ／分の切削速度は従来技術にとっては高速 すぎ、３分未満で０４０インチを超える最大逃げ面摩耗となる。

艮−■ ５００ｓｆＩｌ／　ｆｉ　ａＬ　ｌａｄ、００７２　１ＰＲ／　”　’　日　′ 、０５０”　ＤＯＣ フラッド 冷却剤 １　．０１５１　．００８１ ２　．０１６９　．０２０３ ３　．０１８２　．０４２８ ４　．０２１４ ５　．０２２３ ６　．０２５５ ７　．０２８６ ８　．０３０１ ９．０≦４５ １０　．０４０１ ７００　ｓｆ＋＋／ 、００７２１ＰＲ／ 、Ｑ５０”　ＤＯＣ フラット 冷却剤 １　．０１６３　．０２６３　．０１？０　．０３５４２　．０２２８　．０９ ８４　．０２３０　．０５１０３　．０２８５　．０２９６ ４　．０３６７　．０３５９ ５　．０４４５　．０４３４ １０００５ｆ１１／ 、００５１ＰＲ／ 、０５０”　ＤＯＣ フラット 冷却剤 １　．０２０２　．１４３６ ２　破壊 二つの試験を２１３　ｍ／分（７００ｓｆｍ）で行なった（表ＩＶおよび図６参 照）、ビルプレスした焼結ヒップドインサート（Δ）はこれらの条件下でホット プレスしたインサート（ロ）に比較して同等か優れた磨耗速度であることが分か った。（ホットプレスしたインサート（ＲＮＧＮ−４３７）はこの用途にはあま りに薄すざたためにクラブキングしてあまりに早く破損した。）　本発明では７ ００　ｓｆ＠で５従来技術の切削工具よりも明らかに優れた均一な磨耗速度を維 持した。　７００　ｓｆ膳の切削速度はコーティングしない試験した炭化物につ いて使用できる範囲を明らかに超えており、２分未満で極端な局所磨耗が生じた 。

本発明の切削速度の上限を調べるために、１０００　ｓｆ鳳で一つの実験を行な った（表ＩＶ参照）０本発明は破損のため２分で失敗した。従来技術の超硬合金 では極端な局所磨耗があり１分未満です（い面および逃げ面のチッピングが生じ た。

上述の実施例から、本発明によるビルプレスした焼結ヒップド切削工具は、チタ ンベースの材料の機械加工について本発明によるホットプレスした切削工具と同 様な能力を有することが明らかである０本発明では、コーティングしない超硬合 金に用いることができる操作範囲をはるかに超える切削速度に耐え得る。さらに ５本発明では超硬合金切削工具で普通経験する磨耗速度の加速なしに大きな磨耗 きずに耐えることができることが分かった。

さらに、す（い面、逃げ面および切れ刃に耐火物コーティングを施すことにより 、より長い切れ刃寿命及び／又はより早い機械加工速度性能となるように改良で きると信じられる。このコーティングは、切削工具のコーティングに現在用いら れているＰＶＤ又はＣＶＤ技術により行なうことができる。一層以上の耐火物コ ーティングは、次の耐火物の一種以上を有することが好ましい、即ち、アルミナ 、及び、ジルコニウム、ハフニウムおよびチタンのホウ化物、炭化物、窒化物お よび炭窒化物、それら相互の固溶体およびそれらの合金、さらに、このような耐 火物コーティングを用いることにより、より高水準の強靭化剤あるいはＷ　Ｃ＋ 　Ｃｏを用いることができ、それにより本発明の焼結性をさらに改善し、しかも チタン合金を機械加工するときに磨耗速度の増加のような悪影響を及ぼさないこ とが提案される。

また１本発明による切削インサートは、グラウンドイン（ｇｒｏｕｎｄ　ｉｎ） あるいは成型チップブレーカ−構造に（ｃｈｉｐｂｒｅａｋｅｒ　５ｔｒｕｃｔ ｕｒｅ）よりつくることが考えられる。ここで用いることができるチップブレー カ−構造の例は、米国特許第５．１４１，３６７号に記載されている。チタン合 金チップは破損することが困難であるとして有名である。これは一つには、チタ ン合金を旋削するのにコーティングしない超硬合金を用いる時の速度が遅いため である０本発明によりチップブレーカ−構造と組み合わせて可能になる高速機械 加工により、チタン合金の旋削にチップコントロールが改良される。

本明細書中に述べたすべての特許およびその他の刊行物は引用により本明細書に 援用する。

本発明のその他の具体化は、本明細書から考えて又は本明細書中に開示した発明 の実施により当業者には明らかであろう１本明細書及び実施例は例示的なもので あることを意図しており１本発明の真の範囲と精神は以下の請求の範囲に掲げた ものである。

Ｆｉｇ、　２ ら♀ フロントページの続き （７２）発明者　プルツクス　ホリイ　ニススイス国　シイエイチー１１１０　 モルゲスルイス　デ　サヴオイエ　９０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第ＩＶＢ族金属材料のチップ成形機械加工用の金属切削工具であって、該金 属切削工具が、 上記チップ上のすくい面が上記第ＩＶＢ族金属材料の上記機械加工中に流れるす くい面、 逃げ面、 及び上記すくい面および上記逃げ面との接合部に形成された上記第ＩＶＢ族金属 材料中を高速切削するための切れ刃を有し、 上記金属切削工具が必須成分として第ＩＶＢ族ホウ化物相を含むセラミック組成 物を有する金属切削工具。 ２．上記セラミック組成物の平均グレイン径が８μｍ以下である請求の範囲第１ 項に記載の金属切削工具。 ３．上記第ＩＶＢ族ホウ化物相がホウ化チタン相である請求の範囲第１項に記載 の金属切削工具。 ４．上記第ＩＶＢ族ホウ化物相がホウ化チタン相である請求の範囲第２項に記載 の金属切削工具。 ５．上記第ＩＶＢ族ホウ化物相が二ホウ化チタン相である請求の範囲第１項に記 載の金属切削工具。 ６．上記第ＩＶＢ族ホウ化物相が二ホウ化チタン相である請求の範囲第２項に記 載の金属切削工具。 ７．高密度化セラミック組成物において、該組成物が第一のＴｉｘ１Ｍｙ１ホウ 化物相（ここでＸ１＞Ｙ１、Ｙ１≦０でありＭはタングステンを含む）、 第二のＴｉ、ｒ２Ｍｙ２Ｚ相（ここでＸ２＞Ｙ２、Ｙ２＞０でありＭはタングス テンを含む）を含み、 ｙ２／Ｘ２＞ｙ１／Ｘ１であり、 上記相は該高密度化セラミック組成物中に分布しており、且つ 該高密度化セラミック組成物の平均グレイン径が８μｍ以下である組成物。 ８．平均グレイン径が６μｍ以下である請求の範囲第７項に記載の組成物。 ９．Ｔｉ、ｘ１Ｍｙ１ホウ化物相がＴｉＢ２結晶構造を有する請求の範囲第７項 に記載の組成物。 １０．第ＩＶＢ族金属材料のチップ成形機械加工方法において、該方法が 上記第ＩＶＢ族金属材料を第ＩＶＢ族ホウ化物ベースの組成物を含む切削工具で 少なくとも４００表面フィート／分の速度で切削し上記第ＩＶＢ族金属材料から チップを成形する工程を含む方法。 １１．上記速度が５００乃至１，０００表面フィート／分の範囲である請求の範 囲第１０項に記載の方法。 １２．上記第ＩＶＢ族金属材料がチタン合金であり、且つ、上記切削工具が上記 チタン合金の上記切削中少なくとも３分の寿命を持つ切れ刃を有する請求の範囲 第１０項に記載の方法。 １３．上記第ＩＶＢ族金属材料がチタン合金であり、且つ上記第ＩＶＢ族ホウ化 物ベースの組成物がＴｉＢ２ベースの組成物である請求の範囲第１０項に記載の 方法。 １４．上記第ＩＶＢ族金屋材料がチタン合金であり、且つ、上記切削工具が上記 チタン合金の上記切削中少なくとも５分の寿命を持つ切れ刃を有する請求の範囲 第１０項に記載の方法。 １５．上記第ＩＶＢ族金属材料がチタン合金であり、且つ上記第ＩＶＢ族ホウ化 物ベースの組成物がＴｉＢ２ベースの組成物である請求の範囲第１１項に記載の 方法。 １６．上記第ＩＶＢ族ホウ化物ベースの組成物が二ホウ化チタンベースの組成物 である請求の範囲第１０項に記載の方法。 １７．請求の範囲第１２項に記載の方法において、上記切削工具がフラッド冷却 を含む同じ切削条件下で上記チタン合金の上記切削中にコーティングしない超硬 工具の二分の一より大きくない最大逃げ面磨耗速度を有する方法。 １８．請求の範囲第１４項に記載の方法において、上記切削工具がフラッド冷却 を含む同じ切削条件下で上記チタン合金の上記切削中にコーティングしない超硬 工具の三分の一より大きくない最大逃げ面磨耗速度を有する方法。 １９．上記セラミック切削工具が８μｍ以下の平均グレイン径を有する請求の範 囲第１０項に記載の方法。 ２０．上記第ＩＶＢ族金属材料がチタン合金である請求の範囲第１０項に記載の 方法。 ２１．ホウ化チタンベースの製品の加工方法において、該方法が ＷＣ＋Ｃｏとグレイン径膨張抑制剤との合計で３．０−１２．ｗ／ｏをＴｉＢ２ 粉末に添加し、ＴｉＢ２及びＷＣ及びＣｏを一緒に混合して混合物をつくり、該 混合物をプレスして成形体をつくり、次に該成形体を３０，０００ｐｓｉまでの 圧力で焼結して平均グレイン径が８μｍ以下の実質的に密な製品を製造する工程 を含む方法。 ２２．ＴｉＢ２ベースの製品を高密度化する方法において、該方法が ＴｉＢ２、有効量の焼結助剤、および有効量の膨張抑制剤を有する部分的に高密 度化した成形体を、３０，０００ｐｓｉまでの圧力で、平均グレイン径が８μｍ 以下の実質的に密な製品を製造するに充分な時間と温度でアイソスタティックに ホットプレスする 工程を含む方法。 ２３．金属ホウ化物セラミック組成物において、該組成物がチタン、ハフニウム 、ジルコニウム単独あるいは互いに組み合わせた群から選択した第一金属を有す る第一の金属二ホウ化物相、およびＴｊ、Ｈｆ及びＺｒ単独あるいは互いに組み 合わせた群から選択した第一金属及びＷ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ 、Ａｌ、Ｃｒ単独あるいは互いに組み合わせた群から選択した第二金属を有する 第二の金属二ホウ化物相を含み、 且つ上記セラミックの平均グレイン径が６μｍ以下である組成物。 ２４．チタン、ハフニウム、ジルコニウム単独あるいは互いに組み合わせた群か ら選択した第一金属、及びＷ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｎｊ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｃ ｒ単独あるいは互いに組み合わせた群から選択した第二金属を有する第三の金属 二ホウ化物相をさらに含む請求の範囲第２３項に記載の金属ホウ化物セラミック 組成物。 ２５．ＴｉＢ２ベースのセラミック組成物を有する切削インサートの製造方法に おいて、該方法がＴｉＢ２及び有効量のＷＣ＋Ｃｏ焼結助剤の配合物をホットプ レス中で該配合物の温度を１７００℃乃至２１００℃に上げ圧力を温度上昇中に 生成するガスが逃げることができるように充分低くして高密度化し、次に１７０ ０℃乃至２１００℃の温度範囲で充分高い圧力をかけて理論密度の少なくとも９ ７％の密度を有する高密度化ＴｉＢ２ベースセラミックを製造しこの高密度化Ｔ ｉＢ２ベースセラミックから切削インサートを成形する工程を含む方法。 ２６．二ホウ化チタンベース高密度化セラミック組成物において、該組成物が Ｔｉｘ１Ｍｙ１Ｂ２第一相と該第一相のまわりにＴｉｘ２Ｍｙ２Ｚ第二相とを有 するミクロ組織を有し、ここでｘ１＞ｙ１、 ｙ１≧０、 ｘ２＞ｙ２、 ｙ２＞０、 ｙ２／ｘ２＞ｙ１／Ｘ１、且つ Ｍはタングステンを含むものである組成物。 ２７．請求の範囲第２６項に記載の二ホウ化チタンベース高密度化セラミック組 成物において、該組成物がさらに上記第一相のまわりにＴｉｘ３Ｍｙ３Ｚ第三相 を有しここでｙ３＞０、 ｘ３＞ｙ３、且つ ｙ２／Ｘ２＞ｙ３／Ｘ３である組成物。 ２８．請求の範囲第２７項に記載の二ホウ化チタンベース高密度化セラミック組 成物においてＸ３＞Ｘ２である組成物。 ２９．請求の範囲第２６項に記載の二ホウ化チタンベース高密度化セラミック組 成物においてＸ１＞Ｘ３である組成物。 ３０．請求の範囲第２８項に記載の二ホウ化チタンベース高密度化セラミック組 成物においてＸ１＞Ｘ３である組成物。 ３１．請求の範囲第２６項に記載の二ホウ化チタンベース高密度化セラミック組 成物においてＺがＢ２である組成物。 ３２．ＴｊＢ２ベースのセラミックの製造方法において、該方法が 少なくとも６０ｗ／ｏのＴｉＢ２粉末を含む粉末をＷＣ−Ｃｏ超硬合金ミリング 媒体で、該ミリング媒体からピックアップした少なくとも２．５ｗ／ｏのＷＣ＋ Ｃｏを含むＷＣ＋Ｃｏの合計が約２．５乃至１２ｗ／ｏの粉末配合物をつくるの に充分な時間ミリングする工程、及び、上記粉末配合物を高密度化する工程を含 む方法。 ３３．請求の範囲第３２項に記載の方法において、上記粉末配合物中のＷＣ＋Ｃ ｏの合計量が約４乃至約１０ｗ／ｏである方法。 ３４．第ＩＶＢ族金属材料のチップ成形機械加工用の金属切削工具であって、該 金属切削工具が、 上記チップ上のすくい面が上記第ＩＶＢ族金属材料の上記機械加工中に流れるす くい面、 逃げ面、 及び上記すくい面および上記逃げ面との接合部に形成された上記第ＩＶＢ族金属 材料中を高速切削するための切れ刃を有し、 上記金属切削工具が第ＩＶＢ族ホウ化物ベースの組成物を有する金属切削工具。 ３５．上記組成物の平均グレイン径が８μｍ以下である請求の範囲第３４項に記 載の金属切削工具。 ３６．上記組成物が少なくとも７５ｗ／ｏの第ＩＶＢ族ホウ化物を有する請求の 範囲第３４項に記載の金属切削工具。 ３７．上記組成物が少なくとも９０ｗ／ｏの第ＩＶＢ族ホウ化物を有する請求の 範囲第３５項に記載の金属切削工具。 ３８．上記第ＩＶＢ族ホウ化物が二ホウ化チタン相である請求の範囲第３７項に 記載の金属切削工具。 ３９．チタン合金のチップ成形機械加工方法において、該方法が フラッド冷却を用いながら切削工具で少なくとも５００表面フィート／分の速度 で上記チタン合金を機械加工する工程を含む方法。 ４０．上記機械加工が旋削操作である請求の範囲第３９項に記載の方法。 ４１．上記機械加工中の寿命が少なくとも３分である切れ刃を上記セラミック切 削工具が有する請求の範囲第３９項に記載の方法。 ４２．高密度化二ホウ化チタンベースセラミック製品であって、該製品が 必須成分としてＴｉＢ２結晶組織より成る相を含むミクロ組織を含み、且つ 上記相は、異なる濃度レベルのタングステンを含有する相含むものであり、 理論密度の少なくとも９７％の密度であり、室温での硬度がロックウェルＡ硬度 ９４．３乃至９６．５であり、且つ 上記ミクロ組織の平均グレイン径が８μｍ以下である製品。 ４３．上記平均グレイン径が４μｍ以下である請求の範囲第４２項に記載の製品 。 ４４．切削工具であって、該工具が すくい面、 逃げ面、及び 上記すくい面および上記逃げ面との接合部に形成された切れ刃を有するものであ り、 上記切削工具は、 必須成分としてＴｉＢ２結晶組織より成る相を含むミクロ組織を含み、且つ 上記相は、異なる濃度レベルのタングステンを含有する相を含むものであり、 理論密度の少なくとも９７％の密度であり、室温での硬度がロックウェルＡ硬度 ９４．３乃至９６．５であり、且つ 上記ミクロ組織の平均グレイン径が８μｍ以下であることを特徴とする切削工具 。