JPS6331538B2 - - Google Patents
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- JPS6331538B2 JPS6331538B2 JP17875085A JP17875085A JPS6331538B2 JP S6331538 B2 JPS6331538 B2 JP S6331538B2 JP 17875085 A JP17875085 A JP 17875085A JP 17875085 A JP17875085 A JP 17875085A JP S6331538 B2 JPS6331538 B2 JP S6331538B2
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Description
〔産業上の利用分野〕
この発明は、すぐれた耐摩耗性と靭性とを具備
し、特に炭化タングステン（以下WCで示す）基
超硬合金や焼結高速度鋼などの硬質合金の切削に
切削工具として用いるのに適したダイヤモンド系
焼結材料に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、切削工具として、 (a) 結合相形成成分の主体が鉄族金属などからな
り、残りの分散相がダイヤモンドからなるダイ
ヤモンド基焼結材料。 (b) 同じく結合相形成成分として鉄族金属やAl
などを含有し、残りの分散相が立方晶窒化ほう
素（以下CBNで示す）からなるCBN基焼結材
料。 (c) ほう素またはほう化物：0.005〜0.15％、ダ
イヤモンド：70〜95％、 を含有し、残りが結合相形成成分としてのFe、
Ni、CoおよびCrのうちの１種または２種以上か
らなる組成（以上容量％、以下％は容量％を示
す）を有するダイヤモンド基焼結材料。 以上(a)〜(c)の焼結材料が知られている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、上記(a)および(b)の焼結材料は、靭性に
すぐれるものの耐摩耗性に劣るものであり、一方
上記(c)の焼結材料は、耐摩耗性にすぐれるものの
靭性に劣るものであり、このため、これらの焼結
材料を、近年用途の増大に伴い、増々切削加工の
必要性が増しているWC基超硬合金や焼結高速度
鋼などの硬質合金の切削に切削工具として用いた
場合、上記(a)および(b)の焼結材料では摩耗が激し
く、一方上記(c)の焼結材料では切刃にチツピング
を起し易く、いずれも比較的短かい使用寿命しか
示さないのが現状である。 〔問題点を解決するための手段〕 そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、すぐれた耐摩耗性と靭性を兼ね備え、かつこ
れらの特性が要求される硬質合金の切削に切削工
具として用いるのに適した焼結材料を開発すべく
研究を行なつた結果、 原料粉末として、平均粒径：10μm以上を有す
るダイヤモンド粉末、同5μm以下の高圧相窒化ほ
う素粉末（窒化ほう素には、結晶構造が立方晶、
ウルツ鉱型、および斜方晶のものがあるが、ここ
でいう高圧相窒化ほう素は立方晶およびウルツ鉱
型のものをいい、以下それぞれCBNおよびWBN
で示す）、および結合相形成成分としての0.1〜
20μmの範囲内の所定の平均粒径を有するNi粉
末、Co粉末、Fe粉末、およびCr粉末（以下、こ
れらを総称して結合相形成金属粉末という）を用
い、これら原料粉末を、ダイヤモンド粉末に、 結合相形成金属粉末のうちの１種または２種以
上：２〜10％、 CBN粉末およびWBN粉末のうちの１種または
２種：５〜50％、 を配合し、さらに必要に応じて、原料粉末として
用意したAl粉末：0.2〜５％、 を配合し、これら原料粉末を、通常の条件で、混
合し、圧粉体にプレス成形し、さらに超高圧焼結
すると、分散相を構成するCBNおよびWBNのう
ちの１種または２種（以下、これらを総称して高
圧相BNという）の平均粒径が5μm以下にして、
ダイヤモンドの50％以上が10〜100μmの範囲内の
粒径を有する粒度分布をもち、かつダイヤモンド
が網目状のスケルトン組織を構成するダイヤモン
ド系焼結材料が得られ、この結果のダイヤモンド
系焼結材料は、すぐれた耐摩耗性と靭性を有し、
これらの特性が要求される硬質合金の切削に切削
工具として用いた場合にすぐれた切削性能を発揮
する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
のであつて、 結合相形成金属のうちの１種または２種以上：
２〜10％、 高圧相BN：５〜50％ を含有し、さらに必要に応じて、 Al：0.2〜５％、 を含有し、残りがダイヤモンドを不可避不純物か
らなる組成を有し、かつ分散相を構成する高相圧
BNの平均粒径が5μm以下にして、ダイヤモンド
の50％以上が10〜100μmの範囲内の粒径を有する
粒度分布をもち、さらにダイヤモンドは網目状の
スケルトン組織を構成する、耐摩耗性および靭性
のすぐれた切削工具用ダイヤモンド系焼結材料に
特徴を有するものである。 つぎに、この発明の焼結材料において、成分組
成および粒度分布を上記の通りに限定した理由を
説明する。 成分組成 (a) 結合相形成金属 これらの成分には、ダイヤモンドと高圧相
BNの粒子間に廻り込んで焼結性を向上させ
るほか、焼結材料の靭性を向上させる作用が
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、一方その含有量が
10％を越えると、スケルトン組織の形成が困
難となつて耐摩耗性が劣化するようになるこ
とから、その含有量を２〜10％と定めた。 (b) 高圧相BN これらの成分は、高硬度および高耐熱性を
有し、素地中に微細に分散して焼結材料の靭
性化並びに硬質化に寄与する作用をもつが、
その含有量が５％未満では前記作用を十分に
発揮させることができず、一方その含有量が
50％を越えると相対的にダイヤモンドの含有
量が少なくなりすぎて所望のすぐれた耐摩耗
性を確保することができなくなることから、
その含有量を５〜50％と定めた。 なお、切削速度の速い切削条件下では
CBNが有効に作用し、一方切削速度は遅い
が、切込み量が大きい切削条件ではWBNが
有効に作用することから、これらの切削条件
に応じてCBNとWBNを使い分けてもよい
が、これらの両成分を共存させると、いずれ
の切削条件下でも、一段と切削性能が向上す
るようになる。 (c) Al この成分は、結合相形成金属と結合して合
金や金属間化合物などを形成し、もつてダイ
ヤモンドの異常な粒成長を抑制するほか、粒
子間結合を強化して焼結材料の靭性を一段と
向上させる作用をもつので、必要に応じて含
有させるが、その含有量が0.2％未満では前
記作用に所望の向上効果が得られず、一方そ
の含有量が５％を越えると、耐摩耗性が劣化
するようになることから、その含有量を0.2
〜５％と定めた。 粒度分布 成分組成が上記の条件を満足しても、高圧相
BNの平均粒径が5μmを越えると靭性が劣化す
るようになり、さらに同じくダイヤモンドの粒
度分布に関しても、その50％以上のものが
10μm未満の細粒分布ではダイヤモンド同志の
粒子間結合が低く、耐摩耗性向上に欠くことの
できないスケルトン組織を形成するのが困難で
あり、一方その50％以上が100μmを越えた粒度
分布になると、焼結材料の靭性が劣化するよう
になるものであり、したがつて、すぐれた耐摩
耗性と靭性を確保する目的で、高圧相BNの平
均粒径を10μm以下、ダイヤモンドの50％以上
が10〜100μmの範囲内の粒径をもつ粒度分布に
定めた。 〔実施例〕 つぎに、この発明の焼結材料を実施例により具
体的に説明する。 原料粉末として、それぞれ第１表に示される平
均粒径を有する各種のダイヤモンド粉末、CBN
粉末、およびWBN粉末、さらに結合相形成金属
粉末としていずれも1μm平均粒径を有するNi粉
末、Fe粉末、Cr粉末、並びに同0.1μmのCo粉末、
同1μmのAl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、ボー
ルミルにて10時間の混合を行なつた後、2ton／cm2
の圧力にて圧粉体にプレス成形し、ついでこの圧
粉体を、ベルト型超高圧装置に装入し、WC基超
硬合金（Co：10重量％含有）と重ね合わせた状
態で、温度：1600℃、圧力：6.5GPa、保持時
間：10分の条件で超高圧焼結し、冷却・除圧する
ことによつて、実質的に配合組成と同一の成分組
成をもつた本発明焼結材料１〜18および従来焼結
材料１、２をそれぞれ製造した。 つぎに、この結果得られた本発明焼結材料１〜
18および従来焼結材料１、２について、高圧相
BNの平均粒径、および10〜100μm範囲内の粒径
を有するダイヤモンドのダイヤモンドに占める割
合を測定し、かつ組織を観察し、さらに、これよ
り研削研摩仕上げにより切削チツプを切出し、 被削材：WC基超硬合金（Co：20重量％含有）、 切削速度：15m／min、 切込み：0.5mm、 送り：0.1mm／rev、 の条件での連続切削試験、並びに、
し、特に炭化タングステン（以下WCで示す）基
超硬合金や焼結高速度鋼などの硬質合金の切削に
切削工具として用いるのに適したダイヤモンド系
焼結材料に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、切削工具として、 (a) 結合相形成成分の主体が鉄族金属などからな
り、残りの分散相がダイヤモンドからなるダイ
ヤモンド基焼結材料。 (b) 同じく結合相形成成分として鉄族金属やAl
などを含有し、残りの分散相が立方晶窒化ほう
素（以下CBNで示す）からなるCBN基焼結材
料。 (c) ほう素またはほう化物：0.005〜0.15％、ダ
イヤモンド：70〜95％、 を含有し、残りが結合相形成成分としてのFe、
Ni、CoおよびCrのうちの１種または２種以上か
らなる組成（以上容量％、以下％は容量％を示
す）を有するダイヤモンド基焼結材料。 以上(a)〜(c)の焼結材料が知られている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、上記(a)および(b)の焼結材料は、靭性に
すぐれるものの耐摩耗性に劣るものであり、一方
上記(c)の焼結材料は、耐摩耗性にすぐれるものの
靭性に劣るものであり、このため、これらの焼結
材料を、近年用途の増大に伴い、増々切削加工の
必要性が増しているWC基超硬合金や焼結高速度
鋼などの硬質合金の切削に切削工具として用いた
場合、上記(a)および(b)の焼結材料では摩耗が激し
く、一方上記(c)の焼結材料では切刃にチツピング
を起し易く、いずれも比較的短かい使用寿命しか
示さないのが現状である。 〔問題点を解決するための手段〕 そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、すぐれた耐摩耗性と靭性を兼ね備え、かつこ
れらの特性が要求される硬質合金の切削に切削工
具として用いるのに適した焼結材料を開発すべく
研究を行なつた結果、 原料粉末として、平均粒径：10μm以上を有す
るダイヤモンド粉末、同5μm以下の高圧相窒化ほ
う素粉末（窒化ほう素には、結晶構造が立方晶、
ウルツ鉱型、および斜方晶のものがあるが、ここ
でいう高圧相窒化ほう素は立方晶およびウルツ鉱
型のものをいい、以下それぞれCBNおよびWBN
で示す）、および結合相形成成分としての0.1〜
20μmの範囲内の所定の平均粒径を有するNi粉
末、Co粉末、Fe粉末、およびCr粉末（以下、こ
れらを総称して結合相形成金属粉末という）を用
い、これら原料粉末を、ダイヤモンド粉末に、 結合相形成金属粉末のうちの１種または２種以
上：２〜10％、 CBN粉末およびWBN粉末のうちの１種または
２種：５〜50％、 を配合し、さらに必要に応じて、原料粉末として
用意したAl粉末：0.2〜５％、 を配合し、これら原料粉末を、通常の条件で、混
合し、圧粉体にプレス成形し、さらに超高圧焼結
すると、分散相を構成するCBNおよびWBNのう
ちの１種または２種（以下、これらを総称して高
圧相BNという）の平均粒径が5μm以下にして、
ダイヤモンドの50％以上が10〜100μmの範囲内の
粒径を有する粒度分布をもち、かつダイヤモンド
が網目状のスケルトン組織を構成するダイヤモン
ド系焼結材料が得られ、この結果のダイヤモンド
系焼結材料は、すぐれた耐摩耗性と靭性を有し、
これらの特性が要求される硬質合金の切削に切削
工具として用いた場合にすぐれた切削性能を発揮
する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
のであつて、 結合相形成金属のうちの１種または２種以上：
２〜10％、 高圧相BN：５〜50％ を含有し、さらに必要に応じて、 Al：0.2〜５％、 を含有し、残りがダイヤモンドを不可避不純物か
らなる組成を有し、かつ分散相を構成する高相圧
BNの平均粒径が5μm以下にして、ダイヤモンド
の50％以上が10〜100μmの範囲内の粒径を有する
粒度分布をもち、さらにダイヤモンドは網目状の
スケルトン組織を構成する、耐摩耗性および靭性
のすぐれた切削工具用ダイヤモンド系焼結材料に
特徴を有するものである。 つぎに、この発明の焼結材料において、成分組
成および粒度分布を上記の通りに限定した理由を
説明する。 成分組成 (a) 結合相形成金属 これらの成分には、ダイヤモンドと高圧相
BNの粒子間に廻り込んで焼結性を向上させ
るほか、焼結材料の靭性を向上させる作用が
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、一方その含有量が
10％を越えると、スケルトン組織の形成が困
難となつて耐摩耗性が劣化するようになるこ
とから、その含有量を２〜10％と定めた。 (b) 高圧相BN これらの成分は、高硬度および高耐熱性を
有し、素地中に微細に分散して焼結材料の靭
性化並びに硬質化に寄与する作用をもつが、
その含有量が５％未満では前記作用を十分に
発揮させることができず、一方その含有量が
50％を越えると相対的にダイヤモンドの含有
量が少なくなりすぎて所望のすぐれた耐摩耗
性を確保することができなくなることから、
その含有量を５〜50％と定めた。 なお、切削速度の速い切削条件下では
CBNが有効に作用し、一方切削速度は遅い
が、切込み量が大きい切削条件ではWBNが
有効に作用することから、これらの切削条件
に応じてCBNとWBNを使い分けてもよい
が、これらの両成分を共存させると、いずれ
の切削条件下でも、一段と切削性能が向上す
るようになる。 (c) Al この成分は、結合相形成金属と結合して合
金や金属間化合物などを形成し、もつてダイ
ヤモンドの異常な粒成長を抑制するほか、粒
子間結合を強化して焼結材料の靭性を一段と
向上させる作用をもつので、必要に応じて含
有させるが、その含有量が0.2％未満では前
記作用に所望の向上効果が得られず、一方そ
の含有量が５％を越えると、耐摩耗性が劣化
するようになることから、その含有量を0.2
〜５％と定めた。 粒度分布 成分組成が上記の条件を満足しても、高圧相
BNの平均粒径が5μmを越えると靭性が劣化す
るようになり、さらに同じくダイヤモンドの粒
度分布に関しても、その50％以上のものが
10μm未満の細粒分布ではダイヤモンド同志の
粒子間結合が低く、耐摩耗性向上に欠くことの
できないスケルトン組織を形成するのが困難で
あり、一方その50％以上が100μmを越えた粒度
分布になると、焼結材料の靭性が劣化するよう
になるものであり、したがつて、すぐれた耐摩
耗性と靭性を確保する目的で、高圧相BNの平
均粒径を10μm以下、ダイヤモンドの50％以上
が10〜100μmの範囲内の粒径をもつ粒度分布に
定めた。 〔実施例〕 つぎに、この発明の焼結材料を実施例により具
体的に説明する。 原料粉末として、それぞれ第１表に示される平
均粒径を有する各種のダイヤモンド粉末、CBN
粉末、およびWBN粉末、さらに結合相形成金属
粉末としていずれも1μm平均粒径を有するNi粉
末、Fe粉末、Cr粉末、並びに同0.1μmのCo粉末、
同1μmのAl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、ボー
ルミルにて10時間の混合を行なつた後、2ton／cm2
の圧力にて圧粉体にプレス成形し、ついでこの圧
粉体を、ベルト型超高圧装置に装入し、WC基超
硬合金（Co：10重量％含有）と重ね合わせた状
態で、温度：1600℃、圧力：6.5GPa、保持時
間：10分の条件で超高圧焼結し、冷却・除圧する
ことによつて、実質的に配合組成と同一の成分組
成をもつた本発明焼結材料１〜18および従来焼結
材料１、２をそれぞれ製造した。 つぎに、この結果得られた本発明焼結材料１〜
18および従来焼結材料１、２について、高圧相
BNの平均粒径、および10〜100μm範囲内の粒径
を有するダイヤモンドのダイヤモンドに占める割
合を測定し、かつ組織を観察し、さらに、これよ
り研削研摩仕上げにより切削チツプを切出し、 被削材：WC基超硬合金（Co：20重量％含有）、 切削速度：15m／min、 切込み：0.5mm、 送り：0.1mm／rev、 の条件での連続切削試験、並びに、
第１表に示される結果から、本発明焼結材料１
〜18は、いずれも従来CBN基焼結材料および従
来ダイヤモンド基焼結材料からなる従来焼結材料
１、２に比してすぐれた切削性能を発揮し、長い
切削寿命を示すことが明らかである。 上述のように、この発明の焼結材料は、すぐれ
た耐摩耗性と靭性を有するので、これらの特性が
要求されるWC基超硬合金や焼結高速度鋼などの
硬質合金の切削に切削工具として用いた場合に、
すぐれた切削性能を長期に亘つて発揮するのであ
る。
〜18は、いずれも従来CBN基焼結材料および従
来ダイヤモンド基焼結材料からなる従来焼結材料
１、２に比してすぐれた切削性能を発揮し、長い
切削寿命を示すことが明らかである。 上述のように、この発明の焼結材料は、すぐれ
た耐摩耗性と靭性を有するので、これらの特性が
要求されるWC基超硬合金や焼結高速度鋼などの
硬質合金の切削に切削工具として用いた場合に、
すぐれた切削性能を長期に亘つて発揮するのであ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ni、Co、Fe、およびCrのうちの１種または
２種以上：２〜10％、 高圧相窒化ほう素：５〜50％、 を含有し、残りがダイヤモンドと不可避不純物か
らなる組成（以上容量％）を有し、かつ、分散相
を構成する高圧相窒化ほう素の平均粒径が5μm以
下にして、ダイヤモンドの50％以上が10〜100μm
の範囲内の粒径を有する粒度分布をもち、さらに
ダイヤモンドは網目状のスケルトン組織を構成す
ることを特徴とする耐摩耗性および靭性のすぐれ
た切削工具用ダイヤモンド系焼結材料。 ２ Ni、Co、Fe、およびCrのうちの１種または
２種以上：２〜10％、 高圧相窒化ほう素：５〜50％、 を含有し、さらに、 Al：0.2〜５％ を含有し、残りがダイヤモンドと不可避不純物か
らなる組成（以上容量％）を有し、かつ、分散相
を構成する高圧相窒化ほう素の平均粒径が5μm以
下にして、ダイヤモンドの50％以上が10〜100μm
の範囲内の粒径を有する粒度分布をもち、さらに
ダイヤモンドは網目状のスケルトン組織を構成す
ることを特徴とする耐摩耗性および靭性のすぐれ
た切削工具用ダイヤモンド系焼結材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17875085A JPS6240340A (ja) | 1985-08-14 | 1985-08-14 | 切削工具用ダイヤモンド系焼結材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17875085A JPS6240340A (ja) | 1985-08-14 | 1985-08-14 | 切削工具用ダイヤモンド系焼結材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6240340A JPS6240340A (ja) | 1987-02-21 |
| JPS6331538B2 true JPS6331538B2 (ja) | 1988-06-24 |
Family
ID=16053932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17875085A Granted JPS6240340A (ja) | 1985-08-14 | 1985-08-14 | 切削工具用ダイヤモンド系焼結材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6240340A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995008654A1 (fr) * | 1993-09-24 | 1995-03-30 | The Ishizuka Research Institute, Ltd. | Materiau composite et procede pour sa production |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MX2019004560A (es) * | 2016-10-21 | 2019-08-05 | Sumitomo Electric Industries | Material sinterizado compuesto. |
| WO2018088174A1 (ja) * | 2016-11-08 | 2018-05-17 | 住友電気工業株式会社 | 複合焼結体 |
| EP3375554B1 (en) * | 2016-11-15 | 2021-05-19 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Cutting tool |
| CN110785504A (zh) * | 2017-08-24 | 2020-02-11 | 住友电气工业株式会社 | 复合烧结体 |
-
1985
- 1985-08-14 JP JP17875085A patent/JPS6240340A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995008654A1 (fr) * | 1993-09-24 | 1995-03-30 | The Ishizuka Research Institute, Ltd. | Materiau composite et procede pour sa production |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6240340A (ja) | 1987-02-21 |
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