JPS6023181B2 - 切削工具用立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料 - Google Patents

切削工具用立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料

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JPS6023181B2
JPS6023181B2 JP57183835A JP18383582A JPS6023181B2 JP S6023181 B2 JPS6023181 B2 JP S6023181B2 JP 57183835 A JP57183835 A JP 57183835A JP 18383582 A JP18383582 A JP 18383582A JP S6023181 B2 JPS6023181 B2 JP S6023181B2
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JP
Japan
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boron nitride
cubic boron
powder
cbn
cutting
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文洋 植田
薫 川田
和男 山本
紀章 三輪
宏明 正富
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Mitsubishi Metal Corp
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Mitsubishi Metal Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、すぐれた耐摩耗性と鞠性とを兼ね備え、さ
らにすぐれた耐落着性と耐熱衝撃性を有し、特にNi基
またはCo基スーパーアロィや高硬度鋼などの難削材の
切削に切削工具として用いるのに適した立方晶窒化側素
基超高圧暁給材料(以下、CBN基暁結材料と略記する
)に関するものである。
近年、切削工具としてCBN基焼綾材料が使用される傾
向にある。
このCBN基暁結材料は、分散相を形成する立方晶窒化
側素(以下CBNで示す)粒子の結合相によって2種に
大別されている。すなわち、その1つが結合相を鉄族金
属、あるいは鉄族金属とA夕などを主成分とする金属で
構成するものであり、他のものが窒化チタン、炭化チタ
ン、窒化アルミニウム、または酸化アルミニウムなどを
主成分として含有するセラミック系化合物で結合相を構
成したものである。しかし、前者においては、上記のよ
うに結合相が金属であるために高籾性をもつ反面、高温
で軟化しやすく、したがってこれを多大な熱発生を伴う
苛酷な切削条件で使用した場合には耐摩耗性および耐溶
着性不足をきたして十分満足する切削性能の発揮は期待
できず、熱発生の少ない条件でしか使用することができ
ないものである。一方、後者においては、上記のように
結合相がセラミック系化合物で構成されているために、
耐摩耗性および耐溶着性のすぐれたものになっているが
、反面轍性不足となるのを避けることができず、例えば
ダイス鋼などの高硬度鋼のフライス切削などの刃先に大
きな衝撃力の加わる切削条件下ではピッチングや欠損を
起し易いなどの問題点がある。そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、耐摩耗性および靭性にすぐれ、
かつ耐溶着性および耐熱衝撃性にもすぐれたCBN基焼
結材料を得べ〈研究を行なった結果、CBN基焼結材料
を、重量%で、Tiの炭化物、窒化物、および炭窒化物
、Wの炭化物、並びにこれらの2種以上の固溶体(以下
それぞれTIC,TIN,TICN,WC,(Ti,W
)C,および(Ti,W)CNで示し、かつこれらを総
称して「TiとWの炭・室化物Jという)のうちの1種
または2種以上:15〜45%、棚化アルミニウム(以
下、AそBxで示す):3〜15%、Pd:2〜8%、 を含有し、さらに必要に応じて、 窒化アルミニウム(以下、AそNで示す)および酸化ア
ルミニウム(以下、Aそ203で示す)のうちの1種ま
たは2種:5〜10%、を含有し、残りがCBNと不可
避不純物からなる組成で構成すると、この結果のCBN
基焼結材料は、すぐれた耐摩耗性、籾性、耐溶着性およ
び耐熱衝撃性をすべて備えたものとなり、したがって、
これを多大な熱発生を伴う切削条件や、刃先に大きな衝
撃力の加わる切削条件で、切削工具として使用した場合
にも、すぐれた切削性能を示すという知見を得たのであ
る。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、以下に成分組成を上記の通りに限定した理由を説明
する。
‘a} TiとWの炭・窒化物 これらの成分には、材料の耐摩耗性および耐落着性を改
善する作用があるが、その含有量が15%禾満では前記
作用に所望の効果が得られず、一方45%を越えて含有
させると籾性が劣化するようになることから、その含有
量を15〜45%と定めた。
{b)A〆BX この成分には、暁縞時にCBN粒子およびTiとWの炭
・窒化物粒子の周辺に廻り込んで、これら両粒子と強固
に結合し、この結果として材料の強度と耐熱衝撃性を向
上させ、さらに材料の硬さを向上させ、もつて材料の耐
摩耗性を改善する作用があるが、その含有量が3%未満
では前記作用に所望の効果が得られず、一方15%を越
えて含有させると材料に縦化傾向が現われるようになる
ことから、その含有量を3〜15%と定めた。
‘c} Pd この成分には、材料の靭性を著しく向上させ、かつ高温
耐酸化性および耐熱衝撃性を一段と向上させる作用があ
るが、その含有量が2%未満では前記作用に所望の効果
が得られず、一方8%を越えて含有させると、硬さが低
下して耐摩耗性が低下するようになることから、その含
有量を2〜8%と定めた。
‘d} AそNおよびAそ203 これらの成分には、材料の耐漆着性を一段と向上させる
作用があるので、例えば多大な熱発生を伴う著しく苛酷
な切削に供される場合に必要に応じて含有されるが、そ
の含有量が5%未満では前記作用に所望の向上効果が得
られず、一方10%を越えて含有させると、焼結性の劣
化をもたらし、材料中にミクロボィドが発生しやすくな
ることから、その含有量を5〜10%と定めた。
なお、この発明のCBN基競結材料は、通常の超高圧焼
結法、すなわち、まず原料粉末として、CBN粉末、T
IC粉末、TIN粉末、TICN粉末、WC粉末、(T
i,W)C粉末、(Ti,W)CN粉末、AそBx粉末
、Pd粉末、AそN粉末、およびAそ203粉末を用意
し、これら原料粉末のうちから適宜選択して所定の配合
組成に配合し、混合し、ついで混合粉末の状態あるし、
は圧粉体の状態で、必要に応じてWC基超硬合金製プレ
ートなどと一緒に、金属容器に挿入し、これを800〜
1200午0の温度に加熱して真空脱ガスを行なって封
入し、引続いてこの封入容器を、例えば袴公昭36一2
3463号公報に記載されるような超高圧高温発生装置
に装着し、圧力および温度を上げ、圧力:40〜70K
b、温度:1200〜1600qoの範囲内の圧力およ
び温度に数分〜数10分間保持した後、冷却し、最終的
に圧力を解放することからなる基本的工程によって製造
することができる。
また、この発明のCBN基焼結材料を切削工具として実
用に供する場合、単独で、あるいはWC基超硬合金やサ
ーメットなどの高剛性材料と複合した状態で、スローア
ウェィチップとして用いても、さらにこれらのチップを
WC基超硬合金や焼入れ鋼などのホルダの先端部にろう
付けにより取り付けた状態で用いてもよい。
つぎに、この発明のCBN基焼給材料を実施例により具
体的に説明する。
実施例 原料粉末として、平均粒径:3仏mを有するCBN粉末
、いずれも1山mの平均粒径を有するTIC粉末、TI
N粉末、TICO.弧0.5粉末、WC粉末、(Tio
.6WO.4)C粉末、および(Tio.6WO.4)
CO.7NO.3粉末、さらに平均粒蓬:0.7山mの
AZ&粉末およびAそB2粉末、同1山mのPd粉末、
同1.5〃mのAとN粉末およびAメ203粉末を用意
し、これら原料粉末を、それぞれ第1表に示される配合
組成に配合し、通常の条件でボールミルにて混合した後
、2のn/地の圧力で直径:13側め×厚さ:1.5肋
の寸法をもつた円板状圧粉体に成形し、ついでこれらの
圧粉体を、それぞれ基材となるWC:84%、Co:1
6%からなる配合組成を有し、かつ直径:13側め×厚
さ:3伽の寸法をもった円板状圧粉体と重ね合せた状態
で、公知の超高圧高温発生装置の容器内に挿入し、圧力
:5雌b、温度:1500qo、保持時間:5分の条件
で超高圧暁結することによって、実質的に配合組成と同
一の成分組成をもった本発明CBN基暁結材料1〜23
および比較CBN基焼結材料1〜10をそれぞれ製造し
た。
なお、比較CBN基焼結材料1〜1川ま、いずれも構成
成分のうちのいずれかの成分含有量(第1表に※印を付
す)がこの発明の範囲から外れた組成をもつものである
。9 桜 横 Q 聡 船 ついで、この結果得られた本発明CBN基焼結材料1〜
23および比敷くBN基焼結材料1〜10‘こついて、
耐摩耗性を評価する目的でビッカ−ス硬さを測定し、ま
た靭一性を評価する目的で、ビッカース硬さ測定後の圧
痕の先端から発生した亀裂長さにもとづいて破壊鋤性値
Kcを求め、ざらに耐摩耗性、耐溶着性、および耐熱衝
撃性を評価する目的で、被削材:ダイス鋼(SKD−1
1,硬さ:HRC60)、切込み:0.2柳、送り:0
.1脚′rev切削速度:60m/min、切削油:使
用せずの条件で切削試験を行ない、切刃の逃げ面摩耗が
0.1肋に至るまでの切削時間を測定した。
これらの結果を第1表に合せて示した。第1表に示され
る結果から、本発明CBN基蟻結材料1〜23は、いず
れもすぐれた耐摩耗性、鞠性、耐落着性、および耐熱衝
撃性を有し、したがって、これらの特性が要求される鱗
削材の切削においてもすぐれた切削性能を発揮するのに
対して、比較CBN基暁結材料1〜10に見られるよう
に、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、前記特性のうち少なくともいずれ
かの特性が劣ったものとなり、この結果切削性能の劣っ
たものになることが明らかである。
上述のように、この発明のCBN基焼結材料は、すぐれ
た耐摩耗性と轍性を具備し、さらにすぐれた耐溶着性お
よび耐熱衝撃性を有しているので、これらの特性が要求
されるNi基あるいはCo基スーパーアロィや高硬度鋼
などの簸削材の切削に切削工具として用いた場合、きわ
めてすぐれた切削性能を発揮するものであり、さらに軸
受や線引ダイスなどの耐摩耗工具として用いてもすぐれ
た性能を長期間に亘つて確保することができるなど工業
上有用な特性を有するのである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Tiの炭化物、窒化物、および炭窒化物、Wの炭化
    物、並びにこれらの2種以上の固溶体のうちの1種また
    は2種以上:15〜45%、 硼化アルミニウム:3〜
    15%、 Pd:2〜8%、 を含有し、残りが立方晶窒化硼素と不可避不純物から
    なる組成(以上重量%)を有することを特徴とする切削
    工具用立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料。 2 Tiの炭化物、窒化物、および炭窒化物、Wの炭化
    物、並びにこれらの2種以上の固溶体のうちの1種また
    は2種以上:15〜45%、 硼化アルミニウム:3〜
    15%、 Pd:2〜8%、 を含有し、さらに、 窒化アルミニウムおよび酸化アルミニウムのうちの1
    種または2種:5〜10%、 を含有し、残りが立方晶
    窒化硼素と不可避不純物からなる組成(以上重量%)を
    有することを特徴とする切削工具用立方晶窒化硼素基超
    高圧焼結材料。
JP57183835A 1982-10-20 1982-10-20 切削工具用立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料 Expired JPS6023181B2 (ja)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5567576A (en) * 1978-11-14 1980-05-21 Mitsubishi Metal Corp Ultrahigh pressure sintered tool material
JPS55126581A (en) * 1979-03-19 1980-09-30 De Beers Ind Diamond Abrasive molded body and its manufacture
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