JPH10226575A - 切削工具用高圧相窒化硼素焼結体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐摩耗性を高め、切削工具として使用する場
合の仕上げ面粗さを向上でき、かつ焼結体の硬度を高め
ることができ、特に高強度鋳鉄、高硬度の焼入鋼及び難
削材の切削加工に好適な切削工具用高圧相窒化硼素焼結
体を提供する。 【解決手段】 切削工具用の高圧相窒化硼素焼結体は、
下記の（１）高圧相窒化硼素の原料１５〜４０体積％
と、（２）結合相の原料６０〜８５体積％とを焼結して
形成した焼結体よりなる。 （１）高圧相窒化硼素の原料： 平均粒子径が２μｍ以
下の立方晶系窒化硼素と、その立方晶系窒化硼素に対し
６〜２０体積％の平均粒子径が１μｍ以下のウルツ鉱型
窒化硼素とからなるもの、（２）結合相の原料： 炭化
チタン、窒化チタンの単独若しくはそれらの混合物又は
それらの固溶体とアルミニウムとからなり、それらの重
量比率が２．５〜６の範囲内であるもの

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、高強度鋳鉄、高
硬度の焼入鋼及び難削材の切削加工に好適な切削工具用
高圧相窒化硼素焼結体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ダイヤモンド焼結体工具は高硬度であ
り、工具材料としては極めて優れているが、熱的不安定
さや鉄系金属と高温で反応する欠点がある。そのため、
鉄系材料の切削には適さないという問題があった。

【０００３】現在、鉄系材料の切削加工には、サーメッ
ト、セラミック、超硬合金、これらをコーティングした
もの、さらに立方晶系窒化硼素（ｃＢＮ）又はウルツ鉱
型窒化硼素（ｗＢＮ）焼結体の工具が用いられている。
これらの中で、高硬度の焼入鋼や高強度鋳鉄の高速かつ
高精度加工にはｃＢＮ又はｗＢＮ焼結体工具が特に優れ
た性能を示す。

【０００４】このため、切削工具用高圧相窒化硼素焼結
体としては、例えば以下のようなものが知られている。
すなわち、特開昭６４−１１９３９号公報には、粒子径
８〜１２μｍのｃＢＮを２７体積％と粒子径２μｍ以下
のｗＢＮを３体積％と、結合相として６５体積％がＴｉ
（Ｃ_0.2 Ｎ_0.75Ｏ_0.05）で、残部は窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）を２体積％、炭化チタン（ＴｉＣ）を１体積％、ア
ルミニウム（Ａｌ）を２体積％含有しているものなどが
開示されている。

【０００５】また、特公平７−１３２７９号公報には、
平均粒子径３μｍのｃＢＮを５８．８体積％と、粒子径
１μｍ以下のｗＢＮを１．２体積％含有し、残部の結合
相として窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）を１７．２体積
％、ＴｉＮを６体積％、炭化タングステン（ＷＣ）を
１．２体積％、ＴｉＣを７．２体積％、硼化モリブデン
（ＭｏＢ）を５体積％、Ａｌを６体積％としたものなど
が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、これら特開
昭６４−１１９３９号公報及び特公平７−１３２７９号
公報に開示されている焼結体においては、ｃＢＮの粒子
径が大きいため、ｃＢＮ粒子の摩耗や破壊が生じた場合
には、工具の損傷につながり、切削工具として使用した
とき対象物の仕上げ面粗さが低下するという問題があっ
た。また、アルミニウムに対する窒化チタンや炭化チタ
ンの比率が大きいものであったり、小さいものであっ
た。

【０００７】このため、その比率が大き過ぎる場合に
は、窒化チタンや炭化チタンに対するアルミニウムの濡
れが起こりにくく、焼結体が脆くなるという問題があっ
た。一方、その比率が小さ過ぎる場合には、焼結体の硬
度が低下し、切削による高温で軟化するという問題があ
った。このように、焼結体は切削工具としての性能を充
分に発揮することができないという問題があった。

【０００８】この発明は、以上のような従来技術に存在
する問題点に着目してなされたものである。その目的と
するところは、耐摩耗性を高め、切削工具として使用す
る場合の仕上げ面粗さを向上でき、さらに焼結体の硬度
を高めることができ、特に高強度鋳鉄、高硬度の焼入鋼
及び難削材の切削加工に好適な切削工具用高圧相窒化硼
素焼結体を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１の発明の切削工具用高圧相窒化硼素焼結体
は、下記に示す（１）高圧相窒化硼素の原料１５〜４０
体積％と、下記に示す（２）結合相の原料６０〜８５体
積％とを焼結して形成した焼結体よりなるものである。

【００１０】（１）高圧相窒化硼素の原料： 平均粒子
径が２μｍ以下の立方晶系窒化硼素と、その立方晶系窒
化硼素に対し６〜２０体積％の平均粒子径が１μｍ以下
のウルツ鉱型窒化硼素とからなるもの （２）結合相の原料： 炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化チ
タン（ＴｉＮ）のそれぞれ単独若しくはそれらの混合物
又はそれらの固溶体とアルミニウム（Ａｌ）とからな
り、アルミニウムに対する炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化
チタン（ＴｉＮ）のそれぞれ単独若しくはそれらの混合
物又はそれらの固溶体の重量比率が２．５〜６の範囲内
であるもの また、第２の発明の切削工具用高圧相窒化硼素焼結体
は、前記焼結体中に形成されるチタンの硼化物（ＴｉＢ
₂ ）の生成量が、Ｘ線回折分析による下記の数式で規定
される範囲内にあるものである。

【００１１】

【数２】

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て詳細に説明する。切削工具用高圧相窒化硼素焼結体
は、下記に示す（１）高圧相窒化硼素の原料１５〜４０
体積％と、下記に示す（２）結合相の原料６０〜８５体
積％とを焼結して形成した焼結体よりなるものである。

【００１３】（１）高圧相窒化硼素の原料： 平均粒子
径が２μｍ以下の立方晶系窒化硼素と、その立方晶系窒
化硼素に対し６〜２０体積％の平均粒子径が１μｍ以下
のウルツ鉱型窒化硼素とからなるもの （２）結合相の原料： 炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化チ
タン（ＴｉＮ）のそれぞれ単独若しくはそれらの混合物
又はそれらの固溶体とアルミニウム（Ａｌ）とからな
り、アルミニウムに対する炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化
チタン（ＴｉＮ）のそれぞれ単独若しくはそれらの混合
物又はそれらの固溶体の重量比率が２．５〜６の範囲内
であるもの まず、高圧相窒化硼素について説明する。

【００１４】高圧相窒化硼素の原料としては、立方晶系
窒化硼素（ｃＢＮ）とウルツ鉱型窒化硼素（ｗＢＮ）が
使用され、その総量は１５〜４０体積％である。この総
量が１５体積％未満では、焼結はできるものの、強度の
バラツキが生じ、性能の安定性に欠ける。逆に、４０体
積％を超えると焼結体の硬度は向上するが、各硬質粒子
それぞれへの結合相の濡れが起こりにくく、またｃＢＮ
粒子同士の接着が起こり易く、その結果ｃＢＮ粒子が脱
落したり、またその脱落痕が起点となって破壊が起こる
ため、工具性能を示す耐逃げ面摩耗性及び仕上げ面粗さ
が悪化するため、工具としては適さない。

【００１５】ここで、ｃＢＮはその殆どが静的超高圧下
で合成される単結晶である。このため、ｃＢＮはへき開
性があり、焼結体とした場合に靭性を低下させる原因に
なる。このｃＢＮの平均粒子径は、２μｍ以下、好まし
くは０．１〜１μｍの範囲内である。このｃＢＮの平均
粒子径が２μｍを越える場合には、ｃＢＮが粒子摩耗を
起こし、それが起点となって摩耗が進行するようになる
ため好ましくない。さらに、ｃＢＮの最大粒子径は４μ
ｍであることが、ｃＢＮ粒子に対する応力集中を回避し
て耐摩耗性を向上させるために望ましい。また、ｃＢＮ
の平均粒子径が０．１μｍ未満の場合には、焼結体中に
おけるｃＢＮの分散が悪くなるため好ましくない。

【００１６】一方、ｗＢＮは無触媒で１００ｋｂ以上の
静的超高圧下又は爆薬の爆発などによる衝撃超高圧によ
って合成される。爆薬を用いたものが主で、多結晶体と
なっている。このｗＢＮは平均粒子径が数十ｎｍの単結
晶体又は多結晶体である一次粒子が凝集して形成される
凝集体よりなる。このｗＢＮの平均粒子径は、好ましく
は１μｍ以下、さらに好ましくは０．１〜０．８μｍで
ある。このｗＢＮの平均粒子径が１μｍを越える場合に
は、焼結体としたときの靭性が低下する。

【００１７】前記ｃＢＮとｗＢＮとの添加割合は、ｗＢ
ＮがｃＢＮに対して６〜２０体積％、好ましくは１０〜
１５体積％である。ｗＢＮが６体積％未満であると、焼
結体の強度が低下し、焼結体の耐摩耗性と仕上げ面粗さ
を向上させることができない。逆に、２０体積％を超え
ると焼結体の靭性が低下する。さらに、ｗＢＮは前述の
ように、凝集体であり、多くなり過ぎると凝集が解けに
くく、分散が悪くなるため、焼結体としたときの耐摩耗
性が劣る。

【００１８】次に、結合相の原料は、主に、チタン（Ｔ
ｉ）の炭化物（ＴｉＣ）、チタンの窒化物（ＴｉＮ）若
しくはそれらの混合物又はチタンの炭窒化物（ＴｉＣ、
ＴｉＮなどの複合体）のような固溶体及びアルミニウム
（Ａｌ）より形成される。この結合相の原料を、Ｔｉ
（Ｃ_Y ，Ｎ_Z ）_X と表現する。ここで、ｘ、ｙ、ｚはモ
ル分率、通常ｙ＋ｚ＝１を意味している。

【００１９】前記固溶体を使用する場合には、炭化チタ
ンと窒化チタンを所定の焼結条件下に予め焼結してお
く。この場合の焼結条件としては、反応成分の反応が可
能で、所望とする固溶体を得るために、焼結温度が好ま
しくは７００〜１５００℃、さらに好ましくは９００〜
１３００℃である。焼結時間は、反応を完結できるに足
る時間、すなわち好ましくは１０〜６０分、さらに好ま
しくは１５〜４０分である。また、焼結時の雰囲気は、
真空下又はアルゴンなどの不活性ガス雰囲気であること
が望ましい。

【００２０】原料中の結合相の原料の総量は６０〜８５
体積％である。結合相の原料中における他のセラミック
成分としては、ジルコニウム（Ｚｒ）及びハフニウム
（Ｈｆ）の炭化物、窒化物及び硼化物、チタンの硼化物
等が、この発明の目的を逸脱しない範囲で添加可能であ
る。

【００２１】また、結合相の原料中の金属成分として
は、アルミニウムが必須成分である。その他必要に応
じ、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル
（Ｎｉ）、シリカ（Ｓｉ）、鉄（Ｆｅ）等の１種又は２
種以上を添加することも可能である。それらの金属を使
用するときは、セラミック物質と予め反応させておくこ
とが望ましい。また、金属の種類は、焼結体が工具とし
て使用されるときに受けると予想される温度によって選
択するのが望ましい。

【００２２】前記セラミック物質であるＴｉ（Ｃ_Y ，Ｎ
_Z ）_X と金属成分であるアルミニウムとの比率（Ｔｉ
（Ｃ_Y ，Ｎ_Z ）_X ／Ａｌ）は、通常２．５〜６、好まし
くは３〜５の範囲内である。その理由は、この範囲内で
得られる焼結体は硼化物や窒化物の生成に優れ、組織の
緻密化が起こっており、その結果焼結体の強度を向上さ
せることができるからである。この比率が２．５未満で
は焼結体の硬度が低下し、切削による高温で軟化すると
いう欠点を生ずる。逆に、この比率が６を越えると、炭
窒化物、炭化物又は窒化物等に対するアルミニウムの濡
れが起こりにくく、結果として焼結体が脆くなり、焼結
体の性能にバラツキが生じ、切削工具としたときに欠損
しやすくなる。

【００２３】上記のような高圧相窒化硼素の原料と結合
相の原料を所定条件下に焼結することにより、高圧相窒
化硼素と結合相とからなる切削工具用高圧相窒化硼素焼
結体が得られる。この場合の焼結条件は、焼結温度と焼
結圧力の組み合わせによって決定されるもので、焼結温
度が好ましくは９００〜２０００℃、焼結圧力は好まし
くは２〜６ＧＰａの範囲であり、かつｃＢＮとｗＢＮの
安定領域内であることが望ましい。ｃＢＮとｗＢＮの安
定領域とは、所定の焼結温度、焼結圧力において、ｃＢ
ＮとｗＢＮが各々そのままの状態で安定に存在し得る領
域をいう。

【００２４】焼結温度は、さらに好ましくは１０００〜
１７００℃である。焼結温度が９００℃未満では、焼結
が不十分で、所望とする硬度を得ることができず、２０
００℃を越えるとｃＢＮ粒子が相変化したりして、焼結
体の硬度を十分に保持できなくなる。また、焼結圧力は
３〜５ＧＰａがさらに好ましい。焼結圧力が２ＧＰａ未
満では、焼結体が切削工具用として必要な緻密なものに
ならず、６ＧＰａを越えてもその効果は向上せず、かえ
って製造コストが上昇する。

【００２５】次に、切削工具用高圧相窒化硼素焼結体の
Ｘ線回折分析は、高圧相窒化硼素焼結体のＸ線回折によ
るある特定の面方位及び回折角から求められるものであ
る。そして、焼結体中のチタンの硼化物（ＴｉＢ₂ ）の
生成量に起因するものが重要であるが、原料として別途
ＴｉＢ₂ を添加したものであってもよい。このＴｉＢ ₂
の生成量が下記の数式で規定される範囲内であることが
望ましい。

【００２６】

【数３】

【００２７】ＴｉＢ₂ の生成量がこの範囲内であること
により、ＴｉＢ₂ が焼結体中に生成され、焼結体の緻密
化が起こる。上記ＴｉＢ₂ ／Ｔｉ（Ｃ_Y ，Ｎ_Z ）_X の比
率が０．０８未満の場合、焼結が不十分で、焼結体自体
の強度が不足し、工具性能である逃げ面摩耗量が大きく
なり、さらに仕上げ面粗さが悪化する傾向にある。ま
た、この比が０．５を超えると、脆性物質の生成によ
り、焼結体の靭性が不足するため工具として好ましくな
い傾向にある。

【００２８】以上のような実施形態によれば、次のよう
な効果が発揮される。 ・ 切削工具用高圧相窒化硼素焼結体は、高圧相窒化硼
素粒子のうちｃＢＮを微粒にすることにより、焼結体を
切削工具として使用したとき、切削中に特定のｃＢＮ粒
子に応力が集中するのが回避され、耐摩耗性が向上す
る。 ・ 金属成分であるアルミニウムに対する前記セラミッ
ク成分であるＴｉ（Ｃ_Y，Ｎ_Z ）_X の比率（Ｔｉ
（Ｃ_Y ，Ｎ_Z ）_X ／Ａｌ）を２．５〜６に設定すること
により、得られる焼結体は硼化物や窒化物の生成に優
れ、組織の緻密化が起こって、焼結体の強度と耐熱性を
向上させることができる。すなわち、焼結体を切削工具
として用いたとき、切削による高温で軟化するのを防止
できるとともに、炭窒化物、炭化物又は窒化物等に対す
るアルミニウムの濡れを充分に起こさせ、焼結体の性能
の均一化を図ることができ、切削工具としたときの欠損
を防止することができる。 ・ ｗＢＮは適量焼結体全体に分散され、硼化物や窒化
物の生成を促し、結合相同士が強化されることから、焼
結体組織が緻密化する。 ・ 高圧相窒化硼素粒子は１５〜４０体積％という低含
有量での最適値とすることにより、高圧相窒化硼素粒子
特にｃＢＮの粒子摩耗が抑制される。 ・ さらに、これらの要件と合わせて高圧相窒化硼素粒
子のうちのｃＢＮに対するｗＢＮの比率を６〜２０体積
％という適切な比率に設定することにより、工具用焼結
体として強度が向上し、かつ耐摩耗性が向上する。 ・ 凝集し易い微粒のｗＢＮの平均粒子径を１μｍ以下
とし、さらにｃＢＮの平均粒子径を２μｍ以下とし、こ
れらの含有量を１５〜４０体積％と低含有量に設定する
ことにより、焼結体を切削工具として使用したとき、切
削中に高圧相窒化硼素粒子自身が破砕或いはその脱落に
よる破壊起点の発生が防止される。このため、従来にな
い優れた耐摩耗性、耐チッピング性及び仕上げ面粗さ特
性を発揮することができる。 ・ 加えて、Ｘ線回折分析によるＴｉ（Ｃ_Y ，Ｎ_Z ）_X
の焼結体の４０〜４５°における最大ピーク高さに対す
るＴｉＢ₂ の（１０１）面のピーク高さの比を０．０８
〜０．５に設定することにより、ｗＢＮをチタン化合物
の結合材と反応させて得られるＴｉＢ₂ が焼結体中に生
成され、焼結体の緻密化を促進させることができ、より
高強度な焼結体を得ることができる。 ・ しかも、工具性能の１つである逃げ面摩耗量が小さ
くなり、仕上げ面粗さがさらに向上し、また焼結体の靭
性がより優れる。 ・ 従って、前記焼結体は、特に高強度鋳鉄、高硬度の
焼入鋼及び難削材の切削加工に好適である。

【００２９】

【実施例】以下、この発明を実施例及び比較例によりさ
らに具体的に説明する。 （実施例１〜６）窒化チタン（平均粒子径０．８μｍ
ＴｉＮ_0.82）とアルミニウム（平均粒子径１０μｍ）の
比率（ＴｉＮ_0.82／ＡｌをＲ1 値として表記）を表１に
示す割合で、超硬合金ポットとボールを用いてエチルエ
ーテル中でボールミル粉砕混合をした後、脱エチルエー
テルしてペレット状にした。それを１２００℃、２０分
間反応させたものを、平均粒子径０．９μｍに粉砕して
結合相用の粉末とした。

【００３０】これらの結合相用粉末と表１に示す高圧相
窒化硼素粉末（表１中に高圧相窒化硼素量をＢＮ量とし
て表記した。そして、ｃＢＮ量に対するｗＢＮ量の比を
Ｑ値として表記した。また、ここで用いた高圧相窒化硼
素原料は、平均粒子径１μｍのｃＢＮ粒子と、１μｍ以
下のｗＢＮ粒子であった。）とから焼結用混合粉末を作
った。

【００３１】これを直径４０ｍｍ、厚さ２ｍｍに型押し
成形した円板及び同じく同寸に型押して成形した超硬合
金板（コバルト含有量６重量％）をジルコニウム（Ｚ
ｒ）製の容器に入れ、黒鉛製の加熱ヒーター及び塩化ナ
トリウム（ＮａＣｌ）製の圧力媒体に組み込んだ。この
アセンブリーをベルト型超高圧装置にセットし、圧力
４. ５ＧＰａ、温度１３５０℃で１５分間焼結した。

【００３２】得られた焼結体についてＸ線回折により測
定したところ、全ての焼結体にｃＢＮのピークとチタン
の窒化物、チタンの硼化物、例えばＴｉＢ₂ 、Ａｌ
Ｂ₂ 、ＡｌＮ、Ａｌ₂ Ｏ₃ 等のピークが確認された。

【００３３】試料によってはＣｏ、Ｚｒ或いはＷを含む
炭化物、窒化物及び硼化物なども微量ではあるが検出さ
れた。そして、Ｔｉ（Ｃ_Y ，Ｎ_Z ）_X の４０〜４５°の
最大ピーク高さに対するＴｉＢ₂ の（１０１）面のピー
ク高さの比をＳ値として表１に示した。

【００３４】得られた焼結体を放電加工により、所定の
スローアウェイチップ用の大きさに切断し、超硬合金基
盤に鑞付けしてＩＳＯ規格（ＳＮＭＡ１５０４０８）の
形状の切削工具を仕上げた。

【００３５】これらの切削工具を用い、焼入鋼の丸棒
（ＳＮＣＭ４４７ ５４〜６２HRC ）を長手方向に旋盤
を用いて切削した。その条件は、切削速度１２０m/min
、送り速度０．１mm/rev、切り込み幅０．１mmにて行
い、３０分切削後の逃げ面摩耗幅（ＶＢ値として表記し
た。）で工具の耐摩耗性を性能評価した結果も併せて表
１に示した。

【００３６】

【表１】

【００３７】表１に示したように、実施例１〜６におい
ては、逃げ面摩耗幅（ＶＢ値）は０．２ｍｍ以下と優れ
ていた。 （実施例７〜１１、比較例１〜２）ｃＢＮ量に対するｗ
ＢＮ量の比（Ｑ値）を１０とし、ＢＮ量を３０体積％と
し、ＴｉＣ_0.86／Ａｌの比（Ｒ2 値）を４とし、ｃＢＮ
の平均粒子径を０．２〜２．５μｍに変化させた以外は
実施例１と同じ方法により工具を作成した（実施例７は
平均粒子径０．２μｍ、実施例８は０．５μｍ、実施例
９は、１μｍ、実施例１０は１．５μｍ、実施例１１は
２μｍ、及び比較例１は２．４μｍ、比較例２では２．
５μｍであった。）。

【００３８】これを用い、鋳鉄材（ＦＣＡＤ１０００−
５）の丸棒の外周を切削した。その切削条件は、切削速
度１２０m/min 、送り速度０．０５mm/rev、切り込み幅
０．２mmとし、３０分切削後の逃げ面摩耗幅を求めた。
そして、その逃げ面摩耗幅とｃＢＮ平均粒子径との関係
を図１に示した。この図１の結果より、ｃＢＮ平均粒子
径が２μｍ以上になると逃げ面摩耗幅が０．２ｍｍを超
えるため、工具としての性能が急激に悪くなることが明
らかとなった。 （実施例１２〜１５）窒化チタン（平均粒子径０．９μ
ｍ ＴｉＮ_0.93）７５体積％とアルミニウム（平均粒子
径１０μｍ）２５体積％とを、超硬合金ポットとボール
を用いてヘキサン中で遊星式ボールミルで粉砕、混合を
行った。その後、脱ヘキサン処理し、ペレット状に成形
したものを、１１００℃、３０分間反応させた後粉砕
し、平均粒子径１．３μｍの結合相粉末を作製した。こ
の結合相粉末と高圧相窒化硼素粉末（ｃＢＮの平均粒子
径は０．５μｍ、ｗＢＮは１μｍ以下を使用した。）を
以下の表２に示すように調合して、焼結用混合粉末を作
成した。

【００３９】この焼結用混合粉末を実施例１と同じ装置
を用いて直径４０ｍｍ、厚さ２ｍｍの円板状に型押し成
形し、圧力４. ７ＧＰａ、温度１４００℃で１５分間焼
結した。得られた焼結体について実施例１と同じく切削
工具を作成し、同じ条件で切削試験を行った。その切削
試験を行った結果を表２に示した。また、被削材の表面
粗さ（Ｒｙとして表記した。）の結果についても表２に
併記した。

【００４０】

【表２】

【００４１】表２に示したように、実施例１２〜１５で
は、ＶＢ値について０．２ｍｍ以下と優れ、Ｒｙ値は２
μｍ程度と優れていた。 （比較例３〜８）Ｒ値、ＢＮ量、Ｑ値を表３に示した以
外は実施例１に準じて行った。

【００４２】

【表３】

【００４３】表３に示したように、各比較例の切削結果
は良いものでもＶＢ値が０．２ｍｍを超えており、前記
各実施例と比較して悪い結果であった。 （実施例１６，１７、比較例９〜１１）窒化チタン（平
均粒子径０．８μｍ ＴｉＮ_0.82）４０体積％と炭化チ
タン（平均粒子径０．７μｍ ＴｉＣ_0.86）３５体積％
とアルミニウム（平均粒子径１０μｍ）２５体積％とを
粉砕混合させて、ボールミル粉砕をし、平均粒子径０．
９μｍの結合相粉末を得た。この結合相粉末を変化させ
た焼結体を作成した。原料としてｃＢＮは、実施例１
６，１７については平均粒子径１μｍのものを用い、比
較例９〜１１については平均粒子径３μｍのものを用い
た。ｗＢＮはいずれも１μｍ以下を用いた。

【００４４】これらの焼結体について、実施例１と同じ
切削試験を行い、その結果を以下の表４に示した。

【００４５】

【表４】

【００４６】表４に示したように、ＢＮ量が１５〜４０
体積％の間にある実施例１６，１７の場合には、炭化チ
タンや窒化チタンの混合物を使用した場合でも良好な結
果であった。これに対し、比較例９〜１１ではＶＢ値が
０．２ｍｍ以上であるか又は欠損するものであり、前記
各実施例の切削工具と比較して悪い結果であった。

【００４７】なお、前記実施形態より把握される技術的
思想について以下に記載する。 ・ 前記高圧相窒化硼素を形成する立方晶系窒化硼素の
平均粒子径は、０．１〜１μｍの範囲である請求項１又
は請求項２に記載の切削工具用高圧相窒化硼素焼結体。

【００４８】このように構成した場合、立方晶系窒化硼
素が粒子摩耗を起こしてその摩耗が進行するのを抑制す
ることができる。 ・ 前記ウルツ鉱型窒化硼素の平均粒子径は、０．１〜
０．８μｍの範囲である請求項１又は請求項２に記載の
切削工具用高圧相窒化硼素焼結体。

【００４９】このように構成した場合、焼結体としたと
きの靭性を高めることができ、またウルツ鉱型窒化硼素
が結合相と反応してチタンの硼化物（ＴｉＢ₂ ）を容易
に生成させることができる。 ・ 前記結合相の原料を形成する固溶体は、真空下又は
不活性ガス雰囲気下で７００〜１５００℃の焼結温度で
焼結して形成されるものである請求項１又は請求項２に
記載の切削工具用高圧相窒化硼素焼結体。

【００５０】このように構成した場合、炭化チタンと窒
化チタンを効率良く反応させ、その固溶体を容易に得る
ことができる。 ・ 前記高圧相窒化硼素の原料と結合相の原料の焼結
は、焼結温度が９００〜２０００℃、焼結圧力が３〜５
万気圧の条件下に行われるものである請求項１又は請求
項２に記載の切削工具用高圧相窒化硼素焼結体。

【００５１】このように構成した場合、焼結を充分に行
うことができ、得られる焼結体の硬度を十分に高めるこ
とができるとともに、焼結体を緻密なものにすることが
できる。

【００５２】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれば
次のような優れた効果を奏する。第１の発明の切削工具
用高圧相窒化硼素焼結体によれば、立方晶系窒化硼素を
微粒にしたことにより、立方晶系窒化硼素への応力集中
を緩和して工具損傷につながる立方晶系窒化硼素の摩
耗、破損を抑制し、耐摩耗性を高めることができるとと
もに、切削工具として使用する場合の仕上げ面粗さを向
上させることができる。また、アルミニウムに対する炭
化チタンや窒化チタンなどのセラミック成分の比率を
２．５〜６に設定したことにより、焼結体の緻密化が起
こって、強度と耐熱性が向上するとともに、焼結体の性
能の均一化を図ることができ、切削工具としたときの欠
損を防止することができる。さらに、ウルツ鉱型窒化硼
素は適量焼結体全体に分散され、焼結体の硬度を高める
ことができる。

【００５３】従って、この高圧相窒化硼素焼結体は、特
に高強度鋳鉄、高硬度の焼入鋼及び難削材の切削加工に
好適である。また、第２の発明の切削工具用高圧相窒化
硼素焼結体によれば、チタンの硼化物（ＴｉＢ₂ ）が焼
結体中に均一に生成され、焼結体の緻密化がさらに向上
し、焼結体自体の強度がより向上し、切削工具としての
性能を一層高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 立方晶系窒化硼素の粒子径と逃げ面摩耗幅と
の関係のグラフ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記に示す（１）高圧相窒化硼素の原料
   １５〜４０体積％と、下記に示す（２）結合相の原料６
   ０〜８５体積％とを焼結して形成した焼結体よりなる切
   削工具用高圧相窒化硼素焼結体。 （１）高圧相窒化硼素の原料： 平均粒子径が２μｍ以
   下の立方晶系窒化硼素と、その立方晶系窒化硼素に対し
   ６〜２０体積％の平均粒子径が１μｍ以下のウルツ鉱型
   窒化硼素とからなるもの （２）結合相の原料： 炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化チ
   タン（ＴｉＮ）のそれぞれ単独若しくはそれらの混合物
   又はそれらの固溶体とアルミニウム（Ａｌ）とからな
   り、アルミニウムに対する炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化
   チタン（ＴｉＮ）のそれぞれ単独若しくはそれらの混合
   物又はそれらの固溶体の重量比率が２．５〜６の範囲内
   であるもの
2. 【請求項２】 前記焼結体中に形成されるチタンの硼化
   物（ＴｉＢ₂ ）の生成量が、Ｘ線回折分析による下記の
   数式で規定される範囲内にある請求項１に記載の切削工
   具用高圧相窒化硼素焼結体。 【数１】