JPH0840781A - 耐欠損性に優れた切刃用複合焼結体片 - Google Patents

耐欠損性に優れた切刃用複合焼結体片

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JPH0840781A
JPH0840781A JP19909094A JP19909094A JPH0840781A JP H0840781 A JPH0840781 A JP H0840781A JP 19909094 A JP19909094 A JP 19909094A JP 19909094 A JP19909094 A JP 19909094A JP H0840781 A JPH0840781 A JP H0840781A
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JP
Japan
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volume
cutting edge
composite sintered
cutting blade
sintered body
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Withdrawn
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JP19909094A
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Itsuro Tajima
逸郎 田嶋
Satoshi Agawa
智 阿川
Fumihiro Ueda
文洋 植田
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐欠損性に優れた切刃用複合焼結体片を提供
する。 【構成】 TiC,TiN,TiCNのうち1種または
2種以上:20〜50容量%、WC:0.1〜2容量
%、AlN:3〜7容量%、TiB2 :1〜5容量%、
Al2 3 :5〜10容量%、cBN:30〜65容量
%、からなる切刃層と、Co:12〜24容量%、W
C:残部からなるWC基超硬合金製支持層を積層させて
なり、上記TiC,TiN,TiCNの平均粒径は1μ
m以下であり、WC,TiB2 ,AlN,Al2 3
平均粒径は0.5μm以下である切刃用複合焼結体片。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、立方晶窒化ホウ素
(以下、cBNと記す)基セラミックス焼結体からなる
切刃層と炭化タングステン(以下、WCと記す)基超硬
合金製支持層からなる切刃用複合焼結体片に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】cBN基セラミックス焼結体からなる切
刃層とWC基超硬合金からなる支持層とで構成された切
刃用複合焼結体片は、通常、超硬合金製スローアウェイ
チップの1隅にろう付けし、この切刃用複合焼結体片を
ろう付けしたスローアウェイチップをバイトの刃先部に
取り付けて切削工具として使用することは良く知られて
いるところである(例えば、特開昭56-69283号公報参
照)。
【0003】この従来の切刃用複合焼結体片の切刃層
は、cBN:70容量%を越えて含まれており、その他
は周期律表の4a,5a,6aの窒化物を結合剤として
含んでいる。
【0004】これら切刃用複合焼結体片は、切刃層とな
るcBN基セラミックス焼結体原料層と、支持体層とな
るWC基超硬合金原料層を積層させ、高温高圧下で焼結
することにより製造している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにして製造された切刃層と支持層が積層した従来の切
刃用複合焼結体片をろう付けした切削工具を用いて高硬
度鋼、鋳鉄などの高速断続切削を行うと、切刃層に欠損
が発生し、比較的短時間で寿命に達してしまうなどの課
題があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、か
かる観点から、高硬度鋼、鋳鉄などの高速断続切削に対
して従来よりも一層優れた耐欠損性を示す切刃用複合焼
結体片を得るべく研究を行った結果、cBNの添加量を
30〜65容量%とし、結合相はTiC,TiN,Ti
CNのうちの1種または2種以上を20〜50容量%と
し、さらに上記結合相中にWC:0.1〜2容量%、T
iB2 :1〜5容量%、AlN:3〜7容量%、Al2
3 :5〜10容量%となるように分散せしめた切刃層
と、Co:12〜24容量%を含有し、残りがWCから
なる超硬合金の支持層を積層させた切刃用複合焼結体片
は、これを高硬度鋼、鋳鉄などの高速断続切削に用いる
と従来よりも切削寿命が向上するという知見が得られた
のである。
【0007】この発明は、かかる知見に基づいてなされ
たものであって、TiC,TiN,TiCNのうち1種
または2種以上:20〜50容量%、WC:0.1〜2
容量%、AlN:3〜7容量%、TiB2 :1〜5容量
%、Al2 3 :5〜10容量%、cBN:30〜65
容量%、からなる切刃層と、Co:12〜24容量%、
WC:残部からなるWC基超硬合金製支持層を積層させ
てなる耐欠損性に優れた切刃用複合焼結体片に特徴を有
するものである。
【0008】上記切刃層のcBNの粒径は通常の粒径を
有するが、この発明の切刃層の結合相のTiC,Ti
N,TiCNのうちの1種または2種以上の粒径は平均
粒径:1μm以下であり、かつWC,TiB2 ,Al
N,Al2 3 の粒径はいずれも平均粒径:0.5μm
以下が好ましい。
【0009】この発明の切刃用複合焼結体片が従来の切
刃用複合焼結体片と比較して耐欠損性が優れている理由
は、従来の切刃用複合焼結体片はcBN基セラミックス
焼結体からなる切刃層とWC基超硬合金からなる支持層
の収縮率、熱膨脹係数が大きく異なるため、薄い切刃層
に残留応力が存在するようになり、この残留応力の存在
する切刃層および支持層からなる複合焼結体片を用いて
高速断続切削を行うと、工具の刃先に加わる熱衝撃によ
って切刃層に欠損が生じ、早期に寿命に至る。しかしこ
の発明の切刃用複合焼結体片の切刃層は残留応力が極め
て少ないために耐欠損性が向上するものと考えられる。
【0010】この発明の切刃用複合焼結体片の切刃層お
よび支持層における成分組成および平均粒径を上記の通
りに限定した理由を説明する。
【0011】(1) 切刃層 (a) cBN 切刃層におけるcBNは、通常、耐摩耗性および耐塑性
変形性を確保する作用を有するが、結合相中の割合が3
0容量%未満ではその効果がなく、一方、65容量%を
越えて含有すると靭性が低下して欠損しやすくなるので
好ましくない。したがって、cBNの含有量は30〜6
5容量%に定めた。cBNの一層好ましい含有量は40
〜60容量%である。またcBNの平均粒径は1〜5μ
mである。
【0012】(b) Ti系化合物(TiC,TiN,
TiCN) これらTi系化合物は、結合相として作用し、耐熱性お
よび靭性を確保する作用を有するが、その含有量が20
容量%未満では効果がなく、一方、50容量%を越えて
含有すると相対的にcBN量が減少し、所望の硬さが得
られないので好ましくない。したがって、これらTi系
化合物の含有量は20〜50容量%に定めた。これらT
i系化合物(TiC,TiN,TiCN)の一層好まし
い含有量は30〜40容量%である。そしてこれらTi
系化合物の平均粒径は1μm以下(好ましくは0.4〜
0.8μm)である。
【0013】(c) 分散成分(WC,TiB2 ,Al
N,Al2 3 ) これら成分は、いずれもTi系化合物結合相中に硬質分
散相として分散している成分であり、Ti系化合物の粒
成長を抑制する作用を有するが、WC:0.1%未満、
TiB2 :1容量%未満、AlN:3容量%未満、Al
2 3 :5容量%未満ではTi系化合物の粒成長抑制効
果がなく、一方、WC:2容量%超、TiB2 :5容量
%超、AlN:7容量%超、Al2 3 :10容量%超
では焼結性が低下し強度が低下するので好ましくない。
したがって、分散成分としてはWC:0.1〜2容量
%、TiB2 :1〜5容量%、AlN:3〜7容量%、
Al2 3 :5〜10容量%に定めた。これら分散成分
の一層好ましい範囲は、WC:0.3〜1.5容量%、
TiB2 :2〜5容量%、AlN:4〜6容量%、Al
2 3 :7〜9容量%である。そしてこれら分散成分の
素地中における粒径は、平均粒径でいずれも0.5μm
以下(好ましくは0.1〜0.3μm)である。
【0014】(2) 支持層 切刃用複合焼結体片の支持層には、通常、WC基超硬合
金が使用されているが、この発明の切刃用複合焼結体片
の切刃層に対する支持層のWC基超硬合金はCo:12
〜24容量%を含有し、残りがWCおよび不可避不純物
からなるWC基超硬合金であることが好ましく、特にC
o:16〜24容量%を含有し、残りがWCおよび不可
避不純物からなるWC基超硬合金であることが一層好ま
しい。これはCo:12容量%未満では切刃層との熱膨
脹係数との差が大きくなりすぎて切刃層に残留応力を生
じせしめ、欠損しやすくなるためであり、一方、24容
量%を越えると支持層としての強度が不足するようにな
って好ましくないことによるものである。
【0015】
【実施例】原料粉末として、表1〜表3に示される粒径
のTiC粉末、TiN粉末、TiCN粉末、TiAl粉
末、TiAl3 粉末、Ti3 Al粉末、WC粉末および
Al2 3 粉末を用意し、これら原料粉末を超硬合金で
内張りされた容器内に超硬合金製ボールとアセトンと共
に充填し、蓋をした後に回転ボールミルにより粉砕およ
び混合を行った。その後さらに表1〜表3に示される粒
径のcBN粉末を表1〜表3に示される配合組成となる
ように追加し、72時間湿式混合し、乾燥後に3ton /
cm2 の圧力で直径:20mm、厚さ:1.5mmの寸法に型
押し成形し、この成形体を3×10-4Torrの真空中にて
1000〜1300℃の範囲内の所定の温度に30分保
持の条件で仮焼結し、次にこの仮焼結体を直径:20m
m、厚さ:2mmの寸法を有し、表1〜表3に示される成
分組成のWC基超硬合金製支持層と積層した状態で超高
圧焼結装置に装入し、圧力:5.5Gpa、温度:12
00〜1400℃の範囲内の所定の温度で30分間保持
することにより焼結し、表4〜表6に示される切刃層と
支持層からなる本発明切刃用複合焼結体片(以下、本発
明切刃片という)1〜10、比較切刃用複合焼結体片
(以下、比較切刃片という)1〜8および従来切刃用複
合焼結体片(以下、従来切刃片という)を作製した。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】
【表3】
【0019】
【表4】
【0020】
【表5】
【0021】
【表6】
【0022】これら本発明切刃片1〜10、比較切刃片
1〜8および従来切刃片の上下面を研削し、放電加工に
よって切断分割したものをWC基超硬合金製台金にろう
付けし、最終的に所定寸法に研摩仕上げすることにより
切削工具を作製し、これら切削工具を用いて 被削材:SCM415(HRC63)、4本溝入り丸
棒、 切削速度:250m/min.、 切り込み:0.15mm、 送り:0.15mm/rev.、 の条件の乾式切削を30分間行ない、逃げ面摩耗幅(m
m)を測定し、その結果を表7に示した。
【0023】
【表7】
【0024】
【発明の効果】表4〜表7に示される結果から、本発明
切削片1〜10は従来切刃片に比べて格段に優れた耐欠
損性を示すことがわかる。また、この発明の範囲から外
れた組成および粒径を示す比較切刃片1〜8はいずれも
好ましくない特性を示すことがわかる。
【0025】上述のように、この発明の切刃用複合焼結
体片は、高硬度鋼、鋳鉄などのように硬い材質の材料を
高速断続切削しても、従来のように欠損することがな
く、したがって従来よりも苛酷な条件の切削に適用で
き、産業上すぐれた効果をもたらすものである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 立方晶窒化ホウ素基セラミックス焼結体
    からなる切刃層と炭化タングステン基超硬合金製支持層
    とが積層した切刃用複合焼結体片において、 上記立方晶窒化ホウ素基セラミックス焼結体からなる切
    刃層の構成成分組成は、 Tiの炭化物、窒化物、炭窒化物のうち1種または2種
    以上:20〜50容量%、 炭化タングステン:0.1〜2容量%、 窒化アルミニウム:3〜7容量%、 硼化チタニウム:1〜5容量%、 酸化アルミニウム:5〜10容量%、 立方晶窒化ホウ素:30〜65容量%、からなり、か
    つ、 上記炭化タングステン基超硬合金製支持層の構成成分組
    成は、 Co:12〜24容量%、 炭化タングステン:残部、からなることを特徴とする耐
    欠損性に優れた切刃用複合焼結体片。
  2. 【請求項2】 上記立方晶窒化ホウ素基セラミックス焼
    結体の切刃層を構成するTiの炭化物、窒化物、炭窒化
    物のうち1種または2種以上の平均粒径は1μm以下で
    あり、かつ炭化タングステン、酸化アルミニウム、窒化
    アルミニウム、硼化チタニウムの平均粒径はいずれも
    0.5μm以下であることを特徴とする請求項1記載の
    耐欠損性に優れた切刃用複合焼結体片。
JP19909094A 1994-08-01 1994-08-01 耐欠損性に優れた切刃用複合焼結体片 Withdrawn JPH0840781A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018145020A (ja) * 2017-03-01 2018-09-20 三菱マテリアル株式会社 cBN焼結体および切削工具

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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