JPH08197307A - 高強度および高靭性を有する立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具 - Google Patents
高強度および高靭性を有する立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具Info
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- JPH08197307A JPH08197307A JP7030086A JP3008695A JPH08197307A JP H08197307 A JPH08197307 A JP H08197307A JP 7030086 A JP7030086 A JP 7030086A JP 3008695 A JP3008695 A JP 3008695A JP H08197307 A JPH08197307 A JP H08197307A
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- sintered material
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高強度および高靭性を有するＣＢＮ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、素地に分散分布したＣＢＮ粒の
割合が４０〜６５容量％にして、残りの前記素地が骨格
構造（スケルトン構造）を有する結合相からなり、かつ
前記結合相が、容量％で、Ａｌ2 Ｏ3 ：５〜１８％、Ａ
ｌＢ2 ，ＡｌＮ、およびＴｉＢ2 で構成された反応生成
相：５〜１５％、ＴｉＮおよび不可避不純物：残り、か
らなる組成、並びにＡｌ2 Ｏ3 粒とＴｉＮ粒の混合相中
に上記反応生成相が分散分布した組織を有するＣＢＮ基
超高圧焼結材料からなる。
焼結材料製切削工具を提供する。 【構成】 切削工具が、素地に分散分布したＣＢＮ粒の
割合が４０〜６５容量％にして、残りの前記素地が骨格
構造（スケルトン構造）を有する結合相からなり、かつ
前記結合相が、容量％で、Ａｌ2 Ｏ3 ：５〜１８％、Ａ
ｌＢ2 ，ＡｌＮ、およびＴｉＢ2 で構成された反応生成
相：５〜１５％、ＴｉＮおよび不可避不純物：残り、か
らなる組成、並びにＡｌ2 Ｏ3 粒とＴｉＮ粒の混合相中
に上記反応生成相が分散分布した組織を有するＣＢＮ基
超高圧焼結材料からなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高強度と高靭性を有
し、したがって特に、例えば肌焼鋼の仕上げ切削を高速
で行なっても切刃に欠けやチッピングの発生なく、長期
に亘ってすぐれた切削性能を発揮する立方晶窒化ほう素
基超高圧焼結材料製切削工具（以下、ＣＢＮ基材料製切
削工具という）に関するものである。
し、したがって特に、例えば肌焼鋼の仕上げ切削を高速
で行なっても切刃に欠けやチッピングの発生なく、長期
に亘ってすぐれた切削性能を発揮する立方晶窒化ほう素
基超高圧焼結材料製切削工具（以下、ＣＢＮ基材料製切
削工具という）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号
公報に記載されるように、各種のＣＢＮ基材料製切削工
具が提案され、これらＣＢＮ基材料製切削工具が、例え
ばＳＣｒ鋼やＳＣＭ鋼の浸炭焼入材などの肌焼鋼の仕上
げ切削に用いられることも良く知られるところである。
公報に記載されるように、各種のＣＢＮ基材料製切削工
具が提案され、これらＣＢＮ基材料製切削工具が、例え
ばＳＣｒ鋼やＳＣＭ鋼の浸炭焼入材などの肌焼鋼の仕上
げ切削に用いられることも良く知られるところである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削機械
の高性能化はめざましく、また切削加工の省力化に対す
る要求も強く、これに伴ない、切削加工は高速化の傾向
にあるが、従来ＣＢＮ基材料製切削工具においては、特
に上記の浸炭焼入材などの肌焼鋼などの仕上げ切削に際
して、これを高速で用いると、強度および靭性不足が原
因で切刃に欠けやチッピングなどが発生し、比較的短時
間で使用寿命に至るのが現状である。
の高性能化はめざましく、また切削加工の省力化に対す
る要求も強く、これに伴ない、切削加工は高速化の傾向
にあるが、従来ＣＢＮ基材料製切削工具においては、特
に上記の浸炭焼入材などの肌焼鋼などの仕上げ切削に際
して、これを高速で用いると、強度および靭性不足が原
因で切刃に欠けやチッピングなどが発生し、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】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、ＣＢＮ基材料製切削工具に着目
し、これの強度および靭性向上をはかるべく研究を行な
った結果、ＣＢＮ基材料製切削工具を通常の超高圧焼結
装置を用いて製造するに際して、一般に原料粉末として
用いられている立方晶窒化ほう素（以下、ＣＢＮで示
す）粉末、Ｔｉ窒化物（以下、ＴｉＮで示す）粉末、お
よび酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2 Ｏ3で示す）粉末
のほかに、金属Ａｌ粉末とＴｉ−Ａｌ金属間化合物粉末
を用いると共に、これら原料粉末の混合粉末、あるいは
前記混合粉末の圧粉体の焼結時における焼結温度および
焼結圧力への昇温および昇圧を同時に行ない、かつこれ
からの降温および降圧も同時平行して行なうと、特に原
料粉末中の金属Ａｌ粉末とＡｌ−Ｔｉ金属間化合物粉末
の他の原料粉末であるＣＢＮ粉末、ＴｉＮ粉末、および
Ａｌ2 Ｏ3 粉末に対する反応が活発に進行し、焼結性が
一段と向上するようになり、この結果Ａｌのほう化物
（以下、ＡｌＢ2 で示す）および窒化物（以下、ＡｌＮ
で示す）とＴｉほう化物（以下、ＴｉＢ2 で示す）から
なる反応生成相がＴｉＮ粒とＡｌ2 Ｏ3 粒の混合相中に
分散分布した組織を有する骨格構造（スケルトン構造）
の結合相が形成されるようになり、この結合相の形成に
よってＣＢＮ基材料製切削工具は高強度と高靭性をもつ
ようになるという研究結果を得たのである。
上述のような観点から、ＣＢＮ基材料製切削工具に着目
し、これの強度および靭性向上をはかるべく研究を行な
った結果、ＣＢＮ基材料製切削工具を通常の超高圧焼結
装置を用いて製造するに際して、一般に原料粉末として
用いられている立方晶窒化ほう素（以下、ＣＢＮで示
す）粉末、Ｔｉ窒化物（以下、ＴｉＮで示す）粉末、お
よび酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2 Ｏ3で示す）粉末
のほかに、金属Ａｌ粉末とＴｉ−Ａｌ金属間化合物粉末
を用いると共に、これら原料粉末の混合粉末、あるいは
前記混合粉末の圧粉体の焼結時における焼結温度および
焼結圧力への昇温および昇圧を同時に行ない、かつこれ
からの降温および降圧も同時平行して行なうと、特に原
料粉末中の金属Ａｌ粉末とＡｌ−Ｔｉ金属間化合物粉末
の他の原料粉末であるＣＢＮ粉末、ＴｉＮ粉末、および
Ａｌ2 Ｏ3 粉末に対する反応が活発に進行し、焼結性が
一段と向上するようになり、この結果Ａｌのほう化物
（以下、ＡｌＢ2 で示す）および窒化物（以下、ＡｌＮ
で示す）とＴｉほう化物（以下、ＴｉＢ2 で示す）から
なる反応生成相がＴｉＮ粒とＡｌ2 Ｏ3 粒の混合相中に
分散分布した組織を有する骨格構造（スケルトン構造）
の結合相が形成されるようになり、この結合相の形成に
よってＣＢＮ基材料製切削工具は高強度と高靭性をもつ
ようにな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、素地に分散分布したＣＢＮ粒の
割合が４０〜６５容量％にして、残りの前記素地が骨格
構造（スケルトン構造）を有する結合相からなり、かつ
前記結合相が、容量％で、Ａｌ2 Ｏ3 ：５〜１８％、Ａ
ｌＢ2 ，ＡｌＮ、およびＴｉＢ2 で構成された反応生成
相：５〜１５％、ＴｉＮおよび不可避不純物：残り、か
らなる組成、並びにＡｌ2 Ｏ3 粒とＴｉＮ粒の混合相に
上記反応生成相が分散分布した組織を有するＣＢＮ基材
料で構成してなる、高強度および高靭性を有するＣＢＮ
基材料製切削工具に特徴を有するものである。
なされたものであって、素地に分散分布したＣＢＮ粒の
割合が４０〜６５容量％にして、残りの前記素地が骨格
構造（スケルトン構造）を有する結合相からなり、かつ
前記結合相が、容量％で、Ａｌ2 Ｏ3 ：５〜１８％、Ａ
ｌＢ2 ，ＡｌＮ、およびＴｉＢ2 で構成された反応生成
相：５〜１５％、ＴｉＮおよび不可避不純物：残り、か
らなる組成、並びにＡｌ2 Ｏ3 粒とＴｉＮ粒の混合相に
上記反応生成相が分散分布した組織を有するＣＢＮ基材
料で構成してなる、高強度および高靭性を有するＣＢＮ
基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ＣＢＮ基材料の組成を上記の通りに限定し
た理由を説明する。 （ａ） ＣＢＮ ＣＢＮは、マイクロビッカース硬さで、約４５００kg／
mm2 の高硬度を有し、切削工具の耐摩耗性向上に不可欠
の成分であるが、その割合が４０容量％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、一方その割
合が６５容量％を越えると強度および靭性が低下するよ
うになることから、その割合を４０〜６５容量％、望ま
しくは４７〜５７容量％と定めた。
れを構成するＣＢＮ基材料の組成を上記の通りに限定し
た理由を説明する。 （ａ） ＣＢＮ ＣＢＮは、マイクロビッカース硬さで、約４５００kg／
mm2 の高硬度を有し、切削工具の耐摩耗性向上に不可欠
の成分であるが、その割合が４０容量％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、一方その割
合が６５容量％を越えると強度および靭性が低下するよ
うになることから、その割合を４０〜６５容量％、望ま
しくは４７〜５７容量％と定めた。
【０００７】（ｂ） Ａｌ2 Ｏ3 Ａｌ2 Ｏ3 には、耐熱塑性変形性を向上させ、もって切
刃の摩耗を抑制する作用があるが、その割合が結合相に
占める割合で５容量％未満では、所望の摩耗抑制効果が
得られず、一方その割合が同じく結合相に占める割合で
１８容量％を越えると強度および靭性に低下傾向が現わ
れ、切刃に欠けやチッピングが発生し易くなることか
ら、その割合を５〜１８容量％、望ましくは９〜１４容
量％と定めた。
刃の摩耗を抑制する作用があるが、その割合が結合相に
占める割合で５容量％未満では、所望の摩耗抑制効果が
得られず、一方その割合が同じく結合相に占める割合で
１８容量％を越えると強度および靭性に低下傾向が現わ
れ、切刃に欠けやチッピングが発生し易くなることか
ら、その割合を５〜１８容量％、望ましくは９〜１４容
量％と定めた。
【０００８】（ｃ） 反応生成相 上記の通りＡｌＢ2 ，ＡｌＮ、およびＴｉＢ2 からなる
反応生成相の形成によって切削工具は高強度および高靭
性を具備するようになるが、その割合が結合相に占める
割合で５容量％未満では所望の高強度および高靭性を確
保することができず、一方その割合が同じく結合相に占
める割合で１５％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５〜１５容量％、望ましくは
９〜１１容量％と定めた。なお、結合相を構成するＴｉ
Ｎ粒には靭性を向上させる作用があり、したがって切削
工具に所望の高靭性を確保するためには、結合相に占め
る割合で６５〜８５容量％の含有が望ましい。
反応生成相の形成によって切削工具は高強度および高靭
性を具備するようになるが、その割合が結合相に占める
割合で５容量％未満では所望の高強度および高靭性を確
保することができず、一方その割合が同じく結合相に占
める割合で１５％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５〜１５容量％、望ましくは
９〜１１容量％と定めた。なお、結合相を構成するＴｉ
Ｎ粒には靭性を向上させる作用があり、したがって切削
工具に所望の高靭性を確保するためには、結合相に占め
る割合で６５〜８５容量％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、平均粒径：３μｍ
のＣＢＮ粉末、同０．８μｍのＴｉＮ粉末、同０．８μ
ｍのＡｌ2 Ｏ3 粉末、同１μｍの金属Ａｌ粉末、および
同１μｍのＴｉ−Ａｌ金属間化合物粉末を用意し、これ
ら原料粉末を所定の配合組成に配合し、回転ボールミル
で７２時間湿式混合し、乾燥した後、３ ton／cm2 の圧
力で直径：２０mm×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、１２００℃の温度に３０分間保持の条件で仮焼結
し、ついでこれを直径：２０mm×厚さ：２mmの寸法をも
った炭化タングステン基超硬合金基材と重ね合わせた状
態で超高圧焼結装置にそう入し、焼結温度：１２００℃
および焼結圧力：５ＧＰａへの昇温と昇圧を同時に平行
して行ない、前記焼結温度および焼結圧力に３０分間保
持後、降温と降圧も同時に平行して行なって焼結を終了
し、最終的に焼結体の上下面を研削し、ワイヤカットに
て４分割し、これを炭化タングステン基超硬合金製台金
にろう付けし、所定形状のスローアウエイチップに研磨
仕上げすることにより、表１に示される組成並びに結合
相がいずれもＴｉＮ粒とＡｌ2 Ｏ3 粒の混合相中に反応
生成相が分散分布した組織を有するＣＢＮ基材料で切刃
部分が構成された本発明ＣＢＮ基材料製切削工具１〜６
および比較ＣＢＮ基材料製切削工具１〜６をそれぞれ製
造した。なお、比較ＣＢＮ基材料製切削工具１〜６は、
これを構成するＣＢＮ基材料が、これの構成成分のうち
のいずれかの成分含有量がこの発明の範囲から外れた組
成をもつものである。また、上記ＣＢＮ基材料の組成お
よび組織は走査型オージエ電子顕微鏡を用いて観察した
結果にもとづくものである。
具体的に説明する。原料粉末として、平均粒径：３μｍ
のＣＢＮ粉末、同０．８μｍのＴｉＮ粉末、同０．８μ
ｍのＡｌ2 Ｏ3 粉末、同１μｍの金属Ａｌ粉末、および
同１μｍのＴｉ−Ａｌ金属間化合物粉末を用意し、これ
ら原料粉末を所定の配合組成に配合し、回転ボールミル
で７２時間湿式混合し、乾燥した後、３ ton／cm2 の圧
力で直径：２０mm×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、１２００℃の温度に３０分間保持の条件で仮焼結
し、ついでこれを直径：２０mm×厚さ：２mmの寸法をも
った炭化タングステン基超硬合金基材と重ね合わせた状
態で超高圧焼結装置にそう入し、焼結温度：１２００℃
および焼結圧力：５ＧＰａへの昇温と昇圧を同時に平行
して行ない、前記焼結温度および焼結圧力に３０分間保
持後、降温と降圧も同時に平行して行なって焼結を終了
し、最終的に焼結体の上下面を研削し、ワイヤカットに
て４分割し、これを炭化タングステン基超硬合金製台金
にろう付けし、所定形状のスローアウエイチップに研磨
仕上げすることにより、表１に示される組成並びに結合
相がいずれもＴｉＮ粒とＡｌ2 Ｏ3 粒の混合相中に反応
生成相が分散分布した組織を有するＣＢＮ基材料で切刃
部分が構成された本発明ＣＢＮ基材料製切削工具１〜６
および比較ＣＢＮ基材料製切削工具１〜６をそれぞれ製
造した。なお、比較ＣＢＮ基材料製切削工具１〜６は、
これを構成するＣＢＮ基材料が、これの構成成分のうち
のいずれかの成分含有量がこの発明の範囲から外れた組
成をもつものである。また、上記ＣＢＮ基材料の組成お
よび組織は走査型オージエ電子顕微鏡を用いて観察した
結果にもとづくものである。
【００１０】ついで、この結果得られた各種のＣＢＮ基
材料製切削工具について、 被削材：ＳＣｒ４２０の浸炭焼入材（表面硬さ：ＨR Ｃ
６２）、 切削速度：１５０ｍ／min.、 切込み：０．１mm、 送り：０．１mm／rev.、 時間：２０分、 の条件での肌焼鋼の乾式高速仕上げ切削試験、並びに 被削材：ＳＣＭ４１５の浸炭焼入材（表面硬さ：ＨR Ｃ
６０）、 切削速度：２００ｍ／min.、 切込み：０．１mm、 送り：０．１mm／rev.、 時間：２０分、 の条件での肌焼鋼の乾式高速仕上げ切削試験を行ない、
切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。これらの測定結果を表
１に示した。
材料製切削工具について、 被削材：ＳＣｒ４２０の浸炭焼入材（表面硬さ：ＨR Ｃ
６２）、 切削速度：１５０ｍ／min.、 切込み：０．１mm、 送り：０．１mm／rev.、 時間：２０分、 の条件での肌焼鋼の乾式高速仕上げ切削試験、並びに 被削材：ＳＣＭ４１５の浸炭焼入材（表面硬さ：ＨR Ｃ
６０）、 切削速度：２００ｍ／min.、 切込み：０．１mm、 送り：０．１mm／rev.、 時間：２０分、 の条件での肌焼鋼の乾式高速仕上げ切削試験を行ない、
切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。これらの測定結果を表
１に示した。
【００１１】
【表１】
【００１２】
【発明の効果】表１に示される結果から、本発明ＣＢＮ
基材料製切削工具１〜６は、いずれも高強度と高靭性を
有するので、肌焼鋼の仕上げ切削を高速で行なっても切
刃に欠けやチッピングの発生なく、すぐれた切削性能を
発揮するのに対して、比較ＣＢＮ基材料製切削工具１〜
６に見られるように、これを構成するＣＢＮ基材料の構
成成分のうちのいずれかの成分含有量がこの発明の範囲
から外れると、摩耗の進行が速まったり、切刃に欠けや
チッピングが発生するのを避けることができないことが
明らかである。上述のように、この発明のＣＢＮ基材料
製切削工具は、これを構成するＣＢＮ基材料が高強度と
高靭性を有し、かつすぐれた耐摩耗性も具備するので、
特にこれらの特性が要求される肌焼鋼などの高速仕上げ
切削に用いた場合にも長期に亘ってすぐれた切削性能を
発揮するのである。
基材料製切削工具１〜６は、いずれも高強度と高靭性を
有するので、肌焼鋼の仕上げ切削を高速で行なっても切
刃に欠けやチッピングの発生なく、すぐれた切削性能を
発揮するのに対して、比較ＣＢＮ基材料製切削工具１〜
６に見られるように、これを構成するＣＢＮ基材料の構
成成分のうちのいずれかの成分含有量がこの発明の範囲
から外れると、摩耗の進行が速まったり、切刃に欠けや
チッピングが発生するのを避けることができないことが
明らかである。上述のように、この発明のＣＢＮ基材料
製切削工具は、これを構成するＣＢＮ基材料が高強度と
高靭性を有し、かつすぐれた耐摩耗性も具備するので、
特にこれらの特性が要求される肌焼鋼などの高速仕上げ
切削に用いた場合にも長期に亘ってすぐれた切削性能を
発揮するのである。
Claims (1)
- 【請求項１】 素地に分散分布した立方晶窒化ほう素粒
の割合が４０〜６５容量％にして、残りの前記素地が骨
格構造（スケルトン構造）を有する結合相からなり、か
つ前記結合相が、容量％で、 酸化アルミニウム：５〜１８％、 Ａｌのほう化物および窒化物とＴｉほう化物で構成され
た反応生成相：５〜１５％、 Ｔｉ窒化物および不可避不純物：残り、からなる組成、
並びに酸化アルミニウム粒とＴｉ窒化物粒の混合相中に
上記反応生成相が分散分布した組織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高
強度および高靭性を有する立方晶窒化ほう素基超高圧焼
結材料製切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7030086A JPH08197307A (ja) | 1995-01-26 | 1995-01-26 | 高強度および高靭性を有する立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7030086A JPH08197307A (ja) | 1995-01-26 | 1995-01-26 | 高強度および高靭性を有する立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08197307A true JPH08197307A (ja) | 1996-08-06 |
Family
ID=12293992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7030086A Withdrawn JPH08197307A (ja) | 1995-01-26 | 1995-01-26 | 高強度および高靭性を有する立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08197307A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170088857A (ko) | 2014-11-27 | 2017-08-02 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 입방정 질화붕소기 소결체 및 입방정 질화붕소기 소결체제 절삭 공구 |
| KR20180132046A (ko) | 2016-04-20 | 2018-12-11 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 굴착 칩, 굴착 공구, 및 굴착 칩의 제조 방법 |
-
1995
- 1995-01-26 JP JP7030086A patent/JPH08197307A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170088857A (ko) | 2014-11-27 | 2017-08-02 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 입방정 질화붕소기 소결체 및 입방정 질화붕소기 소결체제 절삭 공구 |
| US10391561B2 (en) | 2014-11-27 | 2019-08-27 | Mitsubishi Materials Corporation | Cubic boron nitride-based sintered material and cutting tool made of cubic boron nitride-based sintered material |
| KR20180132046A (ko) | 2016-04-20 | 2018-12-11 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 굴착 칩, 굴착 공구, 및 굴착 칩의 제조 방법 |
| US10900293B2 (en) | 2016-04-20 | 2021-01-26 | Mitsubishi Materials Corporation | Drilling tip, drilling tool, and method of manufacturing drilling tip |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020402 |