JPS598679A - 被覆硬質焼結体 - Google Patents
被覆硬質焼結体Info
- Publication number
- JPS598679A JPS598679A JP57118897A JP11889782A JPS598679A JP S598679 A JPS598679 A JP S598679A JP 57118897 A JP57118897 A JP 57118897A JP 11889782 A JP11889782 A JP 11889782A JP S598679 A JPS598679 A JP S598679A
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- Japan
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- sintered body
- hard sintered
- cutting
- coated
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
高圧相和型窒化硼素を含む超硬質焼結体工具は従来の超
硬合金やアルミナセラミック工具では切削できなかった
高硬度の焼入鋼やチルド鋳鉄等の切削又はスーパーアロ
イ等の難削材の切削に用いられている。
硬合金やアルミナセラミック工具では切削できなかった
高硬度の焼入鋼やチルド鋳鉄等の切削又はスーパーアロ
イ等の難削材の切削に用いられている。
この工具が高温でも硬度低下が少なく、また高い熱伝導
性を有している等の特徴を生かしたこのような切削用途
に対しては優れた性能を発揮するが、一方硬さの低い通
常の鋼や鋳鉄の切削に使用するとむしろ工具寿命が低下
して従来工具材に対する優位性が失なわれる結果が得ら
れている。
性を有している等の特徴を生かしたこのような切削用途
に対しては優れた性能を発揮するが、一方硬さの低い通
常の鋼や鋳鉄の切削に使用するとむしろ工具寿命が低下
して従来工具材に対する優位性が失なわれる結果が得ら
れている。
本発明はこの点につき種々検討した結果得られたもので
、高圧相型窒化硼素の特徴を生かして広範囲な切削用途
に優れた性能を有する切削工具を得たものである。
、高圧相型窒化硼素の特徴を生かして広範囲な切削用途
に優れた性能を有する切削工具を得たものである。
本発明の工具は高圧相型窒化側］素を体積で２０％以−
ヒ含む硬質焼結体の表面に１層又は２層以上の周期律表
第４ａ、５’ａ族金属の炭化物、窒化物。
ヒ含む硬質焼結体の表面に１層又は２層以上の周期律表
第４ａ、５’ａ族金属の炭化物、窒化物。
酸化物、硼化物、又はこれ等の固溶体等の複合化合物、
又はＡ１２０．からなる厚さ０．５〜２０μの薄い被覆
層を有するものである。現在上としてＷＣＣ超超硬合金
表面にＴｉＣ，ＴｉＮ又はＡｌ２Ｏ３等を被覆した工具
が使用されている。この現状の被覆工具は靭性の高い母
材超硬合金にこれよりも高硬度で耐摩耗性に優れた上記
被覆層をつけることにより靭性と耐摩耗性の双方に優れ
た工具としたものである。
又はＡ１２０．からなる厚さ０．５〜２０μの薄い被覆
層を有するものである。現在上としてＷＣＣ超超硬合金
表面にＴｉＣ，ＴｉＮ又はＡｌ２Ｏ３等を被覆した工具
が使用されている。この現状の被覆工具は靭性の高い母
材超硬合金にこれよりも高硬度で耐摩耗性に優れた上記
被覆層をつけることにより靭性と耐摩耗性の双方に優れ
た工具としたものである。
本発明の工具は一見この従来の被覆超硬合金と類似して
いるようであるが、全く異なった作用を有するものであ
る。
いるようであるが、全く異なった作用を有するものであ
る。
高圧相型窒化硼素を含む硬質焼結体工具にこのような被
覆を行なっても母材よりも低硬度の物質を被覆すること
になり、耐摩耗性の改良は期待できないと考えられてい
た。
覆を行なっても母材よりも低硬度の物質を被覆すること
になり、耐摩耗性の改良は期待できないと考えられてい
た。
また製造面の制約として、従来のＣＶＤによる被覆技術
では約１０００°Ｃといった高温で被覆を行なっており
、被覆時に高圧相型窒化硼素の加熱による柔らかい六方
晶型窒化硼素への逆変態が生じる可能性があった。
では約１０００°Ｃといった高温で被覆を行なっており
、被覆時に高圧相型窒化硼素の加熱による柔らかい六方
晶型窒化硼素への逆変態が生じる可能性があった。
コノ点ニついてはイオンスパッタリング等の物理蒸着法
（ＰＶＤ）やＣＶＤにプラズマを用いる方法により、低
温での被覆を行なうことで問題がなくなる。
（ＰＶＤ）やＣＶＤにプラズマを用いる方法により、低
温での被覆を行なうことで問題がなくなる。
このような方法で前記各種の物質を高圧相型窒化硼素硬
質焼結体に被覆して切削性能評価を行なってみた。その
結果従来この工具が優れた性能を発揮していた高硬度の
焼入鋼やチルド鋳物等の高硬度材の切削においては予想
されていた如く殆んど性能の改善は見られなかったが、
驚くべきことに一般の鋳鉄、鋼等の切削において著しい
耐摩耗性の改善が見られた。この理由は次のように考え
られる。一般に鋼や鋳鉄の切削においては切削時の工具
刃先は常に被削材と直接に真実接触状態で摩擦されてい
るわけではない。良く知られている如 。
質焼結体に被覆して切削性能評価を行なってみた。その
結果従来この工具が優れた性能を発揮していた高硬度の
焼入鋼やチルド鋳物等の高硬度材の切削においては予想
されていた如く殆んど性能の改善は見られなかったが、
驚くべきことに一般の鋳鉄、鋼等の切削において著しい
耐摩耗性の改善が見られた。この理由は次のように考え
られる。一般に鋼や鋳鉄の切削においては切削時の工具
刃先は常に被削材と直接に真実接触状態で摩擦されてい
るわけではない。良く知られている如 。
くベラーグと呼ばれる被削材の不純物や鉄の酸化物が刃
先に付着してこれが工具の摩耗に重要な役割を果す。高
圧相型窒化８Ｉ１１素を多量に含む焼結体においてはこ
のようなベラーグの生成が少ない。
先に付着してこれが工具の摩耗に重要な役割を果す。高
圧相型窒化８Ｉ１１素を多量に含む焼結体においてはこ
のようなベラーグの生成が少ない。
これは窒化硼素の鉄又は鉄を主体とする酸化物との親和
性がＷＣ，ＴｉＣ，ＴｉＮ、 Ａノ、０３等の従来工具
の主要耐摩性物質より小さい為と考えられる。また刃先
表面においては工具材の酸化物も生成していると考えら
れるが窒化硼素の酸化物は強度が低く工具刃先表面から
容易に脱落するが、従来工具中のＴｉｃ等の酸化物は強
固であり、刃先表面に残留し、これが又ベラーグの形成
に寄与して刃先を保護しているものと考えられる。以上
述べた如（、本発明による高圧相型窒化硼焼結体の性能
改善は母材よりも低硬度の物質で表面を被覆することに
より、刃先に強固な付着物を形成せしめ、これにより耐
摩耗性が著しく改良されるものと思われる。
性がＷＣ，ＴｉＣ，ＴｉＮ、 Ａノ、０３等の従来工具
の主要耐摩性物質より小さい為と考えられる。また刃先
表面においては工具材の酸化物も生成していると考えら
れるが窒化硼素の酸化物は強度が低く工具刃先表面から
容易に脱落するが、従来工具中のＴｉｃ等の酸化物は強
固であり、刃先表面に残留し、これが又ベラーグの形成
に寄与して刃先を保護しているものと考えられる。以上
述べた如（、本発明による高圧相型窒化硼焼結体の性能
改善は母材よりも低硬度の物質で表面を被覆することに
より、刃先に強固な付着物を形成せしめ、これにより耐
摩耗性が著しく改良されるものと思われる。
高硬度材の切削においては刃先温度が極めて高くまた作
用する応力も高いためにこのような付着物は生成し難く
、被覆層も容易に摩耗してしまうために効果が見られな
かったものと考えられる。
用する応力も高いためにこのような付着物は生成し難く
、被覆層も容易に摩耗してしまうために効果が見られな
かったものと考えられる。
本発明で用いる高圧相型窒化硼素焼結体は立方晶型窒化
硼素（ＣＢＮ）、ウルツ鉱窒化硼素（Ｗ、ＢＮ）又はこ
れ等の混合物の粒子を体積で２０％以」ユ含む硬質焼結
体である。窒化硼素１００％の焼結体も使用できるが、
性能面又は製造の容易さから他の５− 結合材を加えたものが好適である。結合材としては周期
律表第４＋ａ、 ５ａ＋ １３ａ族金属の炭化物、窒化
物、硼化物又はこれ等の複合化合物を主成分としＡノを
重量で０．１％以上含むものが好適である。
硼素（ＣＢＮ）、ウルツ鉱窒化硼素（Ｗ、ＢＮ）又はこ
れ等の混合物の粒子を体積で２０％以」ユ含む硬質焼結
体である。窒化硼素１００％の焼結体も使用できるが、
性能面又は製造の容易さから他の５− 結合材を加えたものが好適である。結合材としては周期
律表第４＋ａ、 ５ａ＋ １３ａ族金属の炭化物、窒化
物、硼化物又はこれ等の複合化合物を主成分としＡノを
重量で０．１％以上含むものが好適である。
実験によると特にＣＢＮを２０〜９５体積％含有し残部
が上記した結合材からなる焼結体を用い、これに被覆を
行なった場合母材硬質焼結体と被覆層の接合強度の高い
ものが得られた。
が上記した結合材からなる焼結体を用い、これに被覆を
行なった場合母材硬質焼結体と被覆層の接合強度の高い
ものが得られた。
この他Ａノを含むＣｏ、 Ｆｅ、Ｎ１等の金属結合材を
用いたＣＢＮ焼結体の上に被覆を行なった場合も前記し
た性能の改善が見られた。本発明の効果は高圧相型窒化
硼素の特性を改良するものであり、結合材の種類を問わ
ず効果がある。
用いたＣＢＮ焼結体の上に被覆を行なった場合も前記し
た性能の改善が見られた。本発明の効果は高圧相型窒化
硼素の特性を改良するものであり、結合材の種類を問わ
ず効果がある。
被覆層として適しているのは周期律表第４ａ、 ５ａ族
金属の炭化物、窒化物、酸化物、硼化物又はこれらの複
合化合物又はＡｌ２Ｏ８である。
金属の炭化物、窒化物、酸化物、硼化物又はこれらの複
合化合物又はＡｌ２Ｏ８である。
中でもＡノ２０Ｂの被覆は硬度の低い鋳鉄の切削におい
て高圧相型窒化ωＩＩＩ素焼結素焼切体性能を著しく改
善する。
て高圧相型窒化ωＩＩＩ素焼結素焼切体性能を著しく改
善する。
本発明の実施に当っては予め超高圧下で焼結さ６一
れた高圧相型窒化イσＩ１１素焼結体で所定形状の切削
チップを作成してお・き、これにＰＶＤ、ＣＶＤ等の方
法で被覆を行なう。中でも好適なのはプラズマの存在下
でＣＶＤを行なう方法で、これによって約８００°Ｃ以
下で密着度の良い被覆層が得られる。
チップを作成してお・き、これにＰＶＤ、ＣＶＤ等の方
法で被覆を行なう。中でも好適なのはプラズマの存在下
でＣＶＤを行なう方法で、これによって約８００°Ｃ以
下で密着度の良い被覆層が得られる。
被覆層は１層又は２層以上のものであって良い。
従来超硬合金」−にＡｌ２Ｏ３を被覆する場合、直接Ａ
ノ２０３を被覆すると密着度の弱いものしか得られず、
下地としてＴｉＣやＴｉＮの被覆を行ない、その上にＡ
、ｉ ２０ 、、被覆を施していたが、本発明におい
ては例えばＣＢＮを６０体積％含有し、残部結合相が主
としてＴｉＮからなる硬質焼結体の」−に直接Ａノ２０
３を密着度良く被覆することが可能である。
ノ２０３を被覆すると密着度の弱いものしか得られず、
下地としてＴｉＣやＴｉＮの被覆を行ない、その上にＡ
、ｉ ２０ 、、被覆を施していたが、本発明におい
ては例えばＣＢＮを６０体積％含有し、残部結合相が主
としてＴｉＮからなる硬質焼結体の」−に直接Ａノ２０
３を密着度良く被覆することが可能である。
被覆層の厚みは０．５〜２０μの範囲が良く、それ以下
では被覆の効果が顕著でなく ２０μを越えると切削時
に被覆層部が欠損する場合があり、好ましくない。Ａｌ
２Ｏ３を直接被覆する場合は０．５〜１ （ｌ ｔｔの
厚さが最も性能が優れていた。
では被覆の効果が顕著でなく ２０μを越えると切削時
に被覆層部が欠損する場合があり、好ましくない。Ａｌ
２Ｏ３を直接被覆する場合は０．５〜１ （ｌ ｔｔの
厚さが最も性能が優れていた。
以下実施例を述べる。
実施例１゜
ＣＢＮを体積で６０％、残部がＴｉＮと１５重量％のＡ
ｆｆｌを含む結合材からなる硬質焼結体を用いて切削チ
ップを作成した。プラズマＣＶＤによりＡ）２０３を２
１Ｌ直接被覆した。比較材として被覆なしのものを用い
て下記条件で切削試験を行なった。
ｆｆｌを含む結合材からなる硬質焼結体を用いて切削チ
ップを作成した。プラズマＣＶＤによりＡ）２０３を２
１Ｌ直接被覆した。比較材として被覆なしのものを用い
て下記条件で切削試験を行なった。
条件】、 被 削 材 ＦＣＤ４．５ （Ｈｓ ３５
）切削速度 ３００ ｍ／ｍｉｎ 切り込み ０．５ＩｕＬ 送 リ ０．１５ｆｆｌユ／回転条件２．
被 剛 材 チルド鋳物（Ｈ８８５）切削速度
５０ｍ／ｍｒｎ 切り込み Ｑ、５Ｍ 送 リ ０．１５肌／回転 条件１ではＡ７． ｏ３被覆を施した本発明工具は切削
時間３０分で逃げ面摩耗ｉ１Ｑ、２ＩｕＬですくい面の
摩耗は軽微であった。
）切削速度 ３００ ｍ／ｍｉｎ 切り込み ０．５ＩｕＬ 送 リ ０．１５ｆｆｌユ／回転条件２．
被 剛 材 チルド鋳物（Ｈ８８５）切削速度
５０ｍ／ｍｒｎ 切り込み Ｑ、５Ｍ 送 リ ０．１５肌／回転 条件１ではＡ７． ｏ３被覆を施した本発明工具は切削
時間３０分で逃げ面摩耗ｉ１Ｑ、２ＩｕＬですくい面の
摩耗は軽微であった。
一方比較材は切削時間８分で逃げ面摩耗中が０．２Ｍに
達し、すくい面の摩耗も太きかった。
達し、すくい面の摩耗も太きかった。
条件２では双方の工具共に切削時間２０分で逃げ面摩耗
［１］が０．３鰭に達した。
［１］が０．３鰭に達した。
実施例２゜
母材として次の３種を用いた。
表１゜
表１の母材を用い表２の如き被覆を行ない、下記条件で
切削試験を行なった。
切削試験を行なった。
条件； 被 削 材 Ｆｅ１２ （Ｈｓ ３０）切削
速度 ５００ ｍ／ｍｉｎ 切り込み １憇 送 リ ０．２０ ｍｙｎ、 ／回転試験結
果は表２の通りであった。
速度 ５００ ｍ／ｍｉｎ 切り込み １憇 送 リ ０．２０ ｍｙｎ、 ／回転試験結
果は表２の通りであった。
９−
表２゜
１０−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）高圧相型窒化硼素を体積で２０％以上含む硬質焼
結体の表面に１層または２層以上の周期律表第４ａ、５
ａ族金属の炭化物、窒化物、酸化物、硼化物又はこれ等
の複合化合物、又１よＡノ２０３からなる厚さ０．５〜
２０μの被覆層を有することを特徴とする被覆硬質焼結
体。 （２、特許請求の範囲（１）項記載の硬質焼結体が体積
で２０〜９５％の立方晶型窒化硼素と残部が周期律表第
４・ａ、５ａ、６ａ族金属の炭化物、窒化物、硼化物又
はこれ等の複合化合物が重量で５０％以上とＡＪ！を重
量で０．１％以上含む結合材からなる複合焼結体である
ことを特徴とする被覆硬質焼結体。 （３）被覆層が０．５〜ｌＯμのＡ１２０．であり、硬
質焼結体に直接被覆されてなることを特徴とする特許請
求の範囲（１）及び（２）項記載の被覆硬質焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57118897A JPS598679A (ja) | 1982-07-07 | 1982-07-07 | 被覆硬質焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57118897A JPS598679A (ja) | 1982-07-07 | 1982-07-07 | 被覆硬質焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS598679A true JPS598679A (ja) | 1984-01-17 |
| JPH0244790B2 JPH0244790B2 (ja) | 1990-10-05 |
Family
ID=14747863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57118897A Granted JPS598679A (ja) | 1982-07-07 | 1982-07-07 | 被覆硬質焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS598679A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1982
- 1982-07-07 JP JP57118897A patent/JPS598679A/ja active Granted
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Also Published As
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| JPH0244790B2 (ja) | 1990-10-05 |
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