JPH10510004A

JPH10510004A - 木材工業用ＰＣＤまたはＰｃＢＮ工具

Info

Publication number: JPH10510004A
Application number: JP8516770A
Authority: JP
Inventors: エデルイド，ステファン
Original assignee: Sandvik AB
Current assignee: Sandvik AB
Priority date: 1994-11-18
Filing date: 1995-11-17
Publication date: 1998-09-29
Also published as: WO1996016194A1; SE9404019D0; EP0784711A1; ATE203782T1; DE69522006D1; US6013117A; SE9404019L; SE516786C2; EP0784711B1; DE69522006T2

Abstract

(57)【要約】本発明は、Ｎｉ及び／またはＣｏを基とする３〜２０ｖｏｌ％のバインダー相を含有する木材切削用のＰＣＤ工具またはＰｃＢＮ工具を開示する。バインダー相は、固溶体中に重量％で、最大９５％のＣｏ、最大９５％のＮｉ、５〜４５のＣｒを含有する。さらに、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ及び／またはＶの窒化物及び／または炭窒化物が、５０ｖｏｌ％未満好ましくは５〜４０％のバインダー相の量であり、５μｍ未満、好ましくは０．３〜４μｍの平均粒子径を有し組織中に均一分布する。

Description

【発明の詳細な説明】木材工業用ＰＣＤまたはＰｃＢＮ工具本発明は、木材工業に対し優れた性質を有する新しいＰＣＤ（多結晶体ダイヤモンド）またはＰｃＢＮ（多結晶体立方晶窒化ボロン）工具に関する。さらに具体的には本発明は、耐蝕性相及び耐酸化性相が硬質粒子間に広範囲に結合することを特徴とするダイヤモンド粒子またはｃＢＮ粒子の骨格に均一に分布するＰＣＤまたはＰｃＢＮに関する。この耐蝕性層及び耐酸化性相はコバルト及び／またはニッケル及びクロムを基本とする。むく木材に加えて、中程度の密度のファイバーボード及びチップボードのような集成木材製品は、家具工業界においては主原材料である。これらの材料は住宅業界においてもある程度使用される。これらの製品は、高速度鋼から超硬合金、及び多結晶体ダイヤモンドまでの種々の材料の工具で切削加工される。主なる作業は、超硬合金で作られた工具及びＰＣＤまたはＰｃＢＮの工具によって行われている。木材切削加工の工具に使用されるＰＣＤまたはＰｃＢＮの組成物は、粒間相としてコバルトを有するダイヤモンドまたはｃＢＮを一般に含んでなる。時には、他に少量の炭化物、窒化物または炭窒化物を添加する。ＰＣＤの構造は、ダイヤモンド含有物とコバルトとに関する種々の組成物を有する１種または数種の層／貫通層によって構築されている。摩耗は、集成木材製品及びむく木材を切削加工するときの工具摩耗の主要なメカニズムであるというのがこれまでの考え方であった。ところが、最近の研究により判ってきたことは、切削加工の際の劇的な温度上昇故に腐食及び酸化のような化学的メカニズムが、切削刃先の劣化に大きな役割を果たすということである。ＰＣＤとＰｃＢＮとの工具に存在する化学的劣化には、木材製品を切削加工する際に二つの段階がある。まず第一の段階の劣化は、切削初期の低温度（３００〜５００℃）で発生する。工具温度が上昇するので、木材製品が分解して多くの化学物質が切削環境に入り込む。２００種以上もの異なる化合物が木材の分解蒸留を行うことにより特定された。中程度の密度のファイバーボード製品及びパーティクルボード製品の切削加工は、それより多くの分解生成物を発生する。これらの製品には、また尿素、ホルムアルデヒド、ワックスのようなバインダー、及び接着充填剤、及び増量剤、及び任意に火炎減速剤として添加する化学薬品が含まれる。発生した分解生成物は非常に腐食性があり、硬質粒子間のボイドを占めるコバルト相を浸食する。これが発生した場合、ダイヤモンド粒子は、大きな機械的応力によりダイヤモンド−ダイヤモンド接触サイトを消失して、切削刃先がその形状とその切削能力とを失う。温度が５００℃より上昇すると、分解生成物は蒸発して除去されるが、大気中でのコバルト相の酸化により切削刃先の劣化が継続される。形成された酸化物は機械的作用により簡単に除去され、鋭い切削刃先の急速の劣化が生じる。本発明は、耐蝕性及び耐酸化性に関し優れた特性を有する新しい形式のＰＣＤに関し、特に木材工業の種々な要求を満足させる。耐蝕性及び耐酸化性はコバルト及び／またはニッケルをクロムと合金化すること及びそれをＰＣＤ骨格に分布させることによって達成される。本発明に従う材料は、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ及び／またはＶの窒化物及び／または炭窒化物の添加物とともに３〜２０ｖｏｌ％のＣｏ及び／またはＮｉを含んでなる。上記添加物の量は、５０ｖｏｌ％未満、好ましくは５〜４０％の上記バインダー相である。平均粒径は、組織中に均一分布した５μｍ未満、好ましくは０．３〜４μｍにする必要がある。一実施例において鋭い刃先が必要であるときは、例えば、微細で滑らかな表面のヒッコリー材またはチーク材のような硬質木材の仕上げに対して、上記ダイヤモンドの平均粒径は、＜５μｍ、好ましくは＜２μｍ、最も好ましくは＜１．５ μｍである。バインダーの含有量は５〜２０ｖｏｌ％、好ましくは６〜１１ｖｏｌ％とする。別の実施例において摩耗特性を最適にする必要があるとき、中程度の密度のファイバーボード及びチップボードに対して、上記ダイヤモンドの平均粒径は、５〜２０μｍこのましくは５〜８μｍとする。バインダー層の含有量は３〜１２ｖｏｌ％、好ましくは４〜８ｖｏｌ％とする必要がある。二つの実施例においてダイヤモンド粒径分布は、単峰性、双峰性及び三峰性等々でよい。バインダー相は、固溶体中に重量で最大９５％のＣｏ、最大９５％のＮｉ、５〜４５のＣｒ、さらに、最大３０％のＷ、最大１５％のＭｏ、最大２％のＡｌ、最大１０％のＭｎ、最大２％のＳｉ、最大１０％のＣｕ、最大２０％のＦｅ、最大５％のＡｇ及び最大１０％のＡｕを含んでなる。好ましい実施例において、バインダー相はニッケル基であり、固溶体中に重量％で、最大３０％のＣｏ及び１〜６％のＭｏを含んでなる。別の好ましい実施例において、バインダー相は、固溶体中に重量％で最大３０〜７０％のＣｏ及び１〜６％のＭｏを含んでなる。本発明にしたがう材料は、それ自体が既知の粉末冶金法である、すなわち、ダイヤモンドを安定な範囲で混合すること、加圧成形及び焼結することによって製造される。本発明にしたがう材料は、パーティクルボード、チィプボード、中程度の密度のファイバーボード及び乾燥木材の切削加工に特に有効である。パーティクルボード、チィプボード及び中程度の密度のファイバーボードの切削に対して、バインダー相含有量は３〜１２ｖｏｌ％とする必要があり、むく木材の切削に対してはバインダー相含有量は５〜２０ｖｏｌ％とする必要がある。実施例１本発明にしたがうＰＣＤ工具はダイヤモンド組成物で製造され、すなわち、１〜３μｍ粒径で４ｖｏｌ％のダイヤモンド、４〜７μｍ粒径で１８ｖｏｌ％のダイヤモンド、８〜１２μｍ粒径で７１ｖｏｌ％のダイヤモンドである。ＴｉＮは総混合量で１ｖｏｌ％を添加する。バインダー含有量は、６６％のＣｏ、２５％のＮｉ、９％のＣｒの組成物で６ｖｏｌ％であった。粉末混合物はエタノールと超硬合金とともにボールミルでミリングされ、４時間ボールミリングされた。ミリングされた粉末は回転容器内で乾燥され、２００メッシュの寸法のふるいで粉粒された。粉末の予備加圧成形では、直線状の超硬合金（６％Ｃｏ）のディスクにした。焼結はダイヤモンドが安定である温度と圧力条件で実施された。ＰＣＤは、通常の四辺形のカッター形状に６５°の切断角度でレーザー切断で切断され、最終形状に研削された。実施例２先行技術にしたがうＰＣＤ工具を、実施例１の本発明にしたがうＰＣＤと比較して試験した。試験は中程度の密度のファイバーボードディスクでもって回転試験を実施した。回転速度５５０ｒｐｍ切削深さ０．１３ｍｍすくい角及び逃げ角は、それぞれ１５及び１００であった。各工具材料の３種類の試料を試験した。すべての工具の刃先半径は２μｍであった。刃先摩耗及びチップボードの表面仕上げは、各試料切削後に、合計１５回、１９ｍｍのディスクで、ほぼ６８８３ｍｍの切削総長さに付いて測定した。次の結果が得られ、ディスク枚数に対する試料の切削機能として、ニュートン単位での工具の力の平行成分Ｆp、垂直成分Ｆnとして表示する。本発明にしたがう材料の工具は、先行技術に比較して良好な表面平滑度が得られた。本発明はＰＣＤ工具を参照して説明したが、ＰｃＢＮ工具にも同様に応用することが可能であることは明らかである。

Claims

【特許請求の範囲】１．Ｎｉ及び／またはＣｏを基にした３〜２０ｖｏｌ％のバインダー相に多結晶ダイヤモンドまたは多結晶窒化ボロンを含んでなる木材切削用工具であって，前記バインダー相が、固溶体中に重量％で、最大９５％のＣｏ、最大９５％のＮｉ、５〜４５％のＣｒを含み、及びＺｒ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ及び／またはＶの窒化物及び／または炭窒化物の添加物が、５０ｖｏｌ％未満好ましくは５〜４０％の前記バインダー相の量であり、５μｍ未満、好ましくは０．３〜４μｍの平均粒子径を有し組織中に均一分布することを特徴とする木材切削用工具。２．前記バインダー相が、固溶体中に重量％で、最大３０％のＷ、最大１５％のＭｏを含んでなることを特徴とする請求項１記載の工具。３．前記バインダー相が、固溶体中に重量％で、最大３０％のＣｏ及び１〜６％のＭｏを含んでなることを特徴とする請求項１または２記載の工具。４．前記バインダー相が、固溶体中に重量％で、３０〜７０％のＣｏ及び１〜６％のＭｏを含んでなることを特徴とする請求項１または２記載の工具。５．前記バインダー相が、さらに固溶体中に重量％で、最大２％のＡｌ、最大１０％のＭｎ、最大２％のＳｉ、最大１０％のＣｕ、最大２０％のＦｅ、最大５％のＡｇ及び最大１０％のＡｕを含んでなることを特徴とする請求項１から４項のいずれか１項に記載の工具。６．前記ダイヤモンドまたは窒化ボロンの平均粒径が、＜５μｍ、好ましくは＜２μｍであることを特徴とする請求項１から５項のいずれか１項に記載の工具。７．前記ダイヤモンド及び窒化ボロンの平均粒径が、５〜２０μｍ、好ましくは５〜８μｍであることを特徴とする請求項１から５項のいずれか１項に記載の工具。８．５〜２０ｖｏｌ％のバインダー相を含有して、むく乾燥木材を切削することを特徴とする請求項１から６項のいずれか１項に記載の工具の用途。９．３〜１２ｖｏｌ％のバインダー相を含有して、チップボード、中程度の密度のファイバーボード及びパーティクルボードを切削することを特徴とする請求項１から５項及び７項のいずれか１項に記載の工具の用途。