JPS6263643A

JPS6263643A - 切削工具用材料およびその製造方法

Info

Publication number: JPS6263643A
Application number: JP61151316A
Authority: JP
Inventors: ジョン　ドッズワース
Original assignee: De Beers Industrial Diamond Division Pty Ltd
Current assignee: De Beers Industrial Diamond Division Pty Ltd
Priority date: 1985-06-27
Filing date: 1986-06-27
Publication date: 1987-03-20
Anticipated expiration: 2010-08-16
Also published as: JPH0776404B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】本発明の背景本発明は研磨材素地に関するものである。

米国特許明細型第４．３３４，９２８号では、高圧形態
の窒化ホウ素８０容憬％から１０容吊％までを包含し、
残部が周期表の［Ｖａ族及びＶ族の遷移金属の炭化物、
窒化物、浸炭窒化物、ボ・り化物またはケイ化物、これ
らの混合物、並びにこれらの化合物の固溶体から成る群
から選定する、少なくとも１種類の結合剤化合物素材の
マトリックスであり、マトリックスは焼結素地中で連続
した結合構造体を形成する、機械加工■貝に使用する焼
結圧縮体を記載している。マトリックスはまたアルミニ
ウム及び（または）ケイ素を含有していてもよい。

このような焼結圧縮体及びこれらの製造について種々の
実例を提供する。大多数の実例では、マトリックス中の
結合剤化合物素材として、窒化物または浸炭窒化物を使
用していることを指摘してお・く。従って、このような
結合剤化合物素材は好ましい素材と見なされることは明
白である。

本発明の要約本発明に従って、固めた炭化物保持体に、タンタル、モ
リブデン、またはタングステン結合層を介して結合させ
た焼結立方窒化ホウ素層を包含し、焼結立方窒化ホウ素
層は、炭化チタン及びアルミニウム金属間化合物の連続
した結合マトリックスの中に均一に分散させた立方窒化
ホウ素粒子４０容吊％から６０容吊％までを含有する、
研磨剤素地を提供する。

結合層は金属の連続帯域、及び金属と炭化物との間で反
応が多少起こった炭化物保持体に近接する帯域を含有す
る。

更に、本発明に従って、硬化鋼の研磨、例えば切削での
上記研磨材素地の使用を提供する。このような用途に対
しては、焼結立方窒化ホウ索留は切削先端、すなわち刃
を持っている。

更に、本発明に従って、上記の研磨材素地を製造する方
法は、 ■　炭化チタン及びアルミニウム金属間化合物の粉末素
材を立方窒化ホウ素粒子と混合し、（ｂ）　タンタル、
モリブデン、またはタングステンの層を、あらかじめ作
っである炭化物素地、またはこのような素地の製造に必
要な構成要素の表面と接触させて配置し、（ｃ）　圧縮して密着形態にしであるのが好ましい、工
程（２）の混合物を金属層上に配置して、未結合複合物
を作り、（ロ）　未結晶複合物を高温／高圧装置の反応帯域に配
置し、かつ（ｅ）　　未結晶複合物に、研磨材素地を生成づるのに
十分な時間の間、立方窒化ホウ素が結晶学的に安定にな
る温度及び圧力の高い条件を作用させる、という工程を
包含する。

本発明の詳細な説明本発明の研磨材素地は、固めた炭化物保持体があって、
容易に工具にろう付けすることができる。

研磨材素地には、研磨材素地が小さく、かつ直径の小さ
い切削先端がある場合の光切前操作に主要な適用がある
。すなわち、研磨材素地のろう付は適性が主要利点であ
る。

本質的に炭化チタン及びアルミニウム金属間化合物から
成る第二相が、硬化鋼の切削に優れた研磨特性のある焼
結立方窒化ホウ素層を提供する点で重要な因子であると
考えられる。炭化チタンは炭化物保持体の結合剤相との
反応性が高い。炭化チタンの結合剤相との反応は、どれ
も焼結立方窒化ホウ素層の研磨特性に対して有害なもの
と考えられている。タンタル、モリブデンまたはタング
ステン結合層は、このような結合剤相が焼結立方窒化ホ
ウ素層の中に浸透するのを防止する隔壁層としての働き
をしている。

立方窒化ホウ素を４０容吊％から６０容吊％までの範囲
に規定するのが、本発明の重要な様態である。立方窒化
ホウ素の好ましい量は５０容吊％である。

本発明の研磨材素地の製造において、亜化学問論的炭化
チタン〈炭素が１よりも少ない）、及びアルミニウムを
あらかじめ反応させて、炭化チタン及びアルミニウム金
属間化合物を含有する素材を作ることが本質的である。

この素材は亜化学量論的炭化チタン及びアルミニウムを
、非酸化性雰囲気中で焼結して製造−リ−ることができ
る。代表的には、焼結は真空中で、１０００℃で、３０
分から６０分までの時間の間に起こる。このようにし・
で製造した素材は、例えばボールミル処理で粉砕して、
微細な粒度、代表的には０．５μから１μまでにしなけ
ればならない。

素材の製造では、亜化学う論的量の炭素を包含する炭化
チタンを使用することが本質的である。

従って、−過剰のチタンはアルミニウムとの反応に役立
つ。代表的には、アルミニウムは炭化チタン／アルミニ
ウム混合物の１０ｍｆｆ１％までの陽に規定する。また
、反応は、遊離のアルミニウムが素材中に実質的に全く
残存しない、すなわち１％よりも少ないことを保証する
条件下で起こることも重要である。

使用する立方窒化ホウ素粒子は、非常に微細にするべき
であり、平均粒度が０．５μから３μまでであるのが代
表的である。

本発明の好ましい形態では、素材及び立方窒化ホウ素粒
子の混合物を、固めた炭化物の円盤の主要な平らな表面
の１面に作ったくぼみの中に圧縮する。混合物をくぼみ
の中に圧縮する前、くぼみをタンタル、モリブデンまた
はタングステンの層でライニングする。

本発明の方法では、大きな研磨材素地を製造し、これか
ら、工具差し込み具として有効なずつと小さい研磨材素
地を、レーザー切断及び放電機械加工のような方法を使
用して切断することができる。

ずっと小さい研磨材素地は三角形、六角形、長四角形、
角すい形などのような任意の適切な形状にすることがで
きる。

次に本発明の実施例を詳述する。亜化字間論的炭化チタ
ンく炭素０．８）９０重量％及びアルミニウム１０重量
％の混合物を圧縮して密着形態にし、かつ真空中で１０
００℃で３０分間加熱した。

この熱処理で、炭化チタン及び生成したアルミニウム金
属間化合物を含有する素材になった。素材は固体生成物
であって、これをボールミル処理して、平均粒度を０．
５μから１μまでにした。

粉末にした素材を、平均粒度が０．５μから３μまでの
立方窒化ホウ素粒子と混合した１、混合物は立方窒化ホ
ウ素４３重量％及びわ）末にした素材５７重匿％を含有
していた。

あらかじめ成形しである固めた炭化タングステン円盤（
結合剤相としでコバル１〜）には、これの平らな主要表
面の１面に機械加工したくぼみがあった。このくぼみを
、厚さが５０μあるタンタルはくでライニングした。立
方窒化ホウ素／素材混合物を、タンタル　ライニングし
であるくぼみに配置し、かつ圧縮した。、装てんした円
盤を、びつたり合ったタンタル　カップで覆い、かつ次
に組み立て品全体を通常の高温／高圧装置の反応帯域の
中に配置した。熱を加える前に、圧力を約５５キロバー
ルまで上げた。温度を約１４００℃まで上げた。十分な
熱度に１０分間保った後に、温度を下げ、それから圧力
を徐々に緩めた。

今では、くぼみに焼結立方窒化ホウ素の付いている固め
た炭化物円盤を、通常の回収技法を使用して反応帯域か
ら回収した。素地をそれの平らな表面に垂直な平面に沿
って切断することによって、−複数の三角形の工具差し
込み具を切り取った。各工具差し込み具は、平面図とし
ては、三角形であり、かつ固めた炭化物保持体にタンタ
ル結合層を介して結合させた焼結立方窒化ホウ素から成
っていた。品枯立方窒化ホウ素層は、炭化チタン及びア
ルミニウム金属間化合物のマトリックス全体に均一に分
散された立方窒化ホウ素粒子５０容量％から成っていた
。アルミニウムは標準Ｘ線技法では全く検出できなかっ
た。これは焼結層の遊離アルミニウム含有量が１％より
も少ないことを意味した。タンタル結合層にはタンタル
金属の連続帯域、及びタンタルがある程度炭化物と反応
した炭化物史当てに近接した帯域があった。

三角形をした工具差し込み具を丸削り工員の中にろう付
けして、５ＫＤ−１１鋼（硬化鋼）を機械加工するのに
使用した。切削条イ１は、切削速度　　　　　１２０Ｉ
Ｉｌ／分、切り込みの深さ　　ｏ、２５ｍｍ。

送り　　　　　　　０．１ｍｍ／回転、であった。

差し込み具は、深さがＱ、２ｉｎある磨耗平面を生じる
までに、２０分よりも長い時間持ちこたえたことを見い
出した。これは優秀な結果であり、かつ現在市販されて
いる他の焼結立方窒化ホウ素研磨材製品よりも優れてい
た。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）固めた炭化物保持体に、タンタル、モリブデン、
あるいはタングステン結合層を介して結合させた焼結立
方窒化ホウ素層を特徴とし、焼結立方窒化ホウ素層は、
炭化チタン及びアルミニウム金属間化合物の連続した結
合マトリックスの中に均一に分散させた立方窒化ホウ素
粒子４０容量％から６０容量％までを含有する研磨材素
地。
（２）焼結立方窒化ホウ素層の立方窒化ホウ素含有量が
５０容量％である、第（１）項に記載の研磨材素地。
（３）焼結立方窒化ホウ素層には切削先端、すなわち刃
を設けてある、第（１）項または第（２）項に記載の研
磨材素地。
（４）焼結立方窒化ホウ素層に、直径の小さい切削先端
を設けてある第（３）項に記載の研磨材素地。
（５）硬化鋼の切削に使用するための第（３）項または
第（４）項に記載の研磨材素地。
（６）（ａ）炭化チタン及びアルミニウム金属間化合物
の粉末素材を立方窒化ホウ素粒子と混合し、（ｂ）タンタル、モリブデンまたはタングステンの層を
、あらかじめ作つてある炭化物素地、またはこのような素地の製造に必要な構成要素の表面と接触させて配置し、（ｃ）工程（ａ）の混合物を金属層の上に配置して、未
結合複合物を作り、（ｄ）未結合複合物を高温／高圧装置の反応帯域に配置
し、かつ（ｅ）未結合複合物に、研磨材素地の生成に十分な時間
の間、立方窒化ホウ素が結晶学的に安定になる温度及び圧力の高い条件を作用させる、工程から成る、第（１）項から第（５）項までのうちの
いずれか１項に記載の研磨材素地を製造する方法。
（７）工程（ａ）の粉末素材は、非酸化性雰囲気中で、
亜化学量論的炭化チタン及びアルミニウムを焼結して製
造する、第（６）項に記載の方法。
（８）焼結が、３０分から６０分までの時間の間、真空
中で、温度１０００℃で起こる、第（７）項に記載の方
法。
（９）焼結素材を粉砕して、微細な粒度にする、第（７
）項、あるいは第（８）項に記載の方法。
（１０）粉砕した素材の粒度が０．５μから１μまでで
ある、第（９）項に記載の方法。
（１１）アルミニウムを、焼結する前に、炭化チタン／
アルミニウム混合物の１０重量％までの量に規定する、
第（７）から第（１０）までのうちのいずれか１項に記
載に方法。
（１２）工程（ａ）の混合物を、工程（ｃ）の金属層上
に配置する前に、圧縮して密着形態にする、第（６）項
から第（１１）項までのうちのいずれか１項に記載の方
法。
（１３）立方窒化ホウ素粒子は、平均粒度が０．５μか
ら３μまでである、第（６）項から第（１２）項までの
うちのいずれか１項に記載の方法。
（１４）くぼみを、固めた炭化物円盤の平らな主要表面
の１面に作り、くぼみをタンタル、モリブデンまたはタ
ングステンの層でライニングし、かつ工程（ａ）の混合
物を、ライニングを施したくぼみの中に圧縮する、第（
６）項から第（１３）項までのうちのいずれか１項に記
載の方法。