WO2003089172A1

WO2003089172A1 - Plaquette de coupe en matiere frittee sous haute pression a base de nitrure de bore cubique

Info

Publication number: WO2003089172A1
Application number: PCT/JP2003/002362
Authority: WO
Inventors: Itsurou Tajima; Naokata Seki; Kazuo Yamamoto
Original assignee: Mitsubishi Materials Corporation
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2003-10-30
Also published as: US7112235B2; EP1498199A4; EP1498199B1; CN1662334A; EP1498199A1; DE60333829D1; KR20040101476A; US20050145066A1; CN1662334B; KR20090101383A; KR101121412B1

Description

明細書

立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削チップ . 技術分野

この発明は、例えば高硬度焼き入れ鋼などの難削材の仕上げ切削を高速で行つた場合にもすぐれた耐チッビング性を発揮する立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削チップ（以下、 c一 B N基焼結切削チップという）に関するものである

背景技術

従来、一般に、 c _ B N基焼結切削チップとして、例えば特開昭 5 3 - 7 7 8 1 1号公報に記載されるように、走査型電子顕微鏡による組織観察で、実質的に連続結合相および硬質分散相の 2相組織を示し、かつ質量％で、

上記連続結合相形成成分として、

窒化チタン（以下、 T i Nで示す) 、炭窒化チタン (以下、 T i C Nで示す）、および炭化チタン（以下、 T i Cで示す）のうちの 1種または 2種以上： 2 0 〜 4 5 %、

上記硬質分散相形成成分として、

立方晶窒化ほう素（以下、 c一 B Nで示す）：残り、

からなる配合組成を有するプレス成形体の焼結体である立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料（以下、 c一 B N基材料という）で構成された c一 B N基焼結切削チップが知られており、これが例えば各種の鋼ゃ鐃鉄などの表面仕上げ切削などに用いられていることも知られている。

一方、近年の切削装置の高性能化および高出力化はめざましく、また切削加工の省力化および省エネ化に対する要求も強く、これに伴い、切削加工は高速化の傾向にあるが、上記の従来 c一 B N基焼結切削チップはじめ、その他の c一 B N 基焼結切削チップにおいては、例えば高硬度焼き入れ鋼などの難削材の仕上げ切削などを高速で行うのに用いると、連続結合相を構成する実質的に T i C N相に対する硬質分散相である c一 B N相の密着性不足のために前記 c一 B N相が剥離し易くなり、この結果切刃にチッビング (微小欠け) が発生するようになることから、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。発明の開示

そこで、本発明者等は、上述のような観点から、耐チッビング性のすぐれた c 一 BN基焼結切削チップを開発すべく、研究を行った結果、

c—BN基焼結切削チップの製造に際して、原料粉末として用いられている c 一 BN粉末と、 T i N粉末、 T i CN粉末、および T i CN粉末に加えて、さらに T i と A 1の複合窒化物 [以下、（T i , A 1 ) Nで示す] 粉末と炭化タンダステン（以下、 WCで示す）粉末を原料粉末として用い、これらを、質量％ (以下、％は質量。/。を示す）で、

T i N、 T i CN, および T i Cのうちの 2種以上、または T i CN : 1 5〜 5 6 %、

(T i , A 1 ) N ： 2〜： 1 0 %、

WC ： 2〜； 1 0 %、

c _ B N：残り（ただし、 3 5〜 6 5 %含有）、

からなる配合組成に配合し、混合して形成したプレス成形体を超高圧焼結すると、これら構成成分のうちの（T i , A 1 ) N粉末と WC粉末が、焼結時に優先的に c一 BN粉末の表面に凝集し、反応して反応生成物を形成し、焼結後の c一 B N基材料において、前記反応生成物が実質的に T i CN相からなる連続結合相と c一 BN相からなる硬質分散相の間に介在するようになり、しかもこの反応生成物は、連続結合相を構成する前記 T i CN相、さらに硬質分散相を構成する前記 c一 BN相のいずれともきわめて強固に密着し、中間密着相として作用することから、この c一 BN基材料で構成された c _ B N基焼結切削チップは、例えば高硬度焼き入れ鋼などの難削材の仕上げ切削などを高速で行うのに用いても、切刃に c一 BN相の密着性不足が原因のチッビングの発生がなく、すぐれた切削性能を長期に亘つて発揮するという研究結果を得たのである。

この発明は、上記の研究結果に基づいてなされたものであって、走查型電子顕微鏡による組織観察で、実質的に連続結合相、硬質分散相、および前記連続結合相と硬質分散相の間に介在する中間密着相の 3相組織を示し、

上記連続結合相形成成分として、

T i N、 T i CN、および T i Cのうちの 2種以上、または T i CN : 1 5〜 5 6% (以下、いずれも質量。/。で示す）、

上記中間密着相形成成分として、

(T i , A 1 ) N ： 2〜： 1 0 %、

WC ： 2〜： L 0 %、

上記硬質分散相形成成分として、

c - B N ：残り（ただし、 3 5〜 6 5 %含有）、

からなる配合組成を有するプレス成形体の焼結体である c一 BN基材料で構成してなる、耐チッビング性のすぐれた c一 B N基焼結切削チップに特徴を有するものである。

つぎに、この発明の c一 BN基焼結切削チップにおいて、これを構成する c— B N基材料の配合組成を上記の通りに限定した理由を説明する。

(a) T i N、 T i CN、および T i C

これらの成分には、焼結性を向上させると共に、実質的に T i CN相からなる連続結合相を形成して強度を向上させる作用があるが、その配合割合が 1 5 %未満では所望の強度を確保することができず、一方その配合割合が 56%を越えると耐摩耗性が急激に低下するようになることから、その配合割合を 1 5〜 5 6 % と定めた。望ましくは 3 0〜50%とするのがよい。

(b ) (T i， A 1 ) Nおよび WC

上記の通り、これらの成分は、焼結時に優先的に c一 BN粉末の表面に凝集し、反応して反応生成物を形成し、焼結後の c一 BN基材料で、前記連続結合相の T i CN相と、前記硬質分散相の c一 BN相の間に介在するようになる。しかもこの反応生成物は、前記連続結合相の T i CN相と、前記硬質分散相の c一 BN 相のいずれとも強固に密着接合する性質をもつことから、前記 c一 BN相の連続結合相である T i CN相に対する密着性が著しく向上し、この結果切刃の耐チッビング性が向上するようになるが、これら成分のうちのいずれの成分の配合割合が上記の範囲から外れても、中間密着相として前記硬質分散相と連続結合相の間に強固な密着性を確保することができず、したがって、（T i , A 1 ) Nおよび W Cの上記の配合割合は強固な密着性を確保する上で経験的に定めたものである。望ましくはいずれもそれぞれ 3〜 8%とするのがよい。

( c ) c一 B N

硬質分散相を構成する c一 BNは、きわめて硬質で、これによつて耐摩耗性の向上が図られるが、その配合割合が 3 5 %未満では所望のすぐれた耐摩耗性を確保することができず、一方その配合割合が 6 5%を越えると、 c一 BN基材料自体の焼結性が低下し、この結果切刃にチッビングが発生し易くなることから、その割合を 3 5〜6 5%と定めた。望ましくは 45〜6 0%とするのがよい。

なお、上記のこの発明の c一 BN基焼結切削チップには、その表面に切削チップ使用前後識別層として、黄金色の色調を有する窒化チタン（以下、 T i Nで示す）層を蒸着形成してもよく、この場合の蒸着層厚は、平均層厚が 0. 5 μπι未満では識別に十分な黄金色の色調を付与することができず、一方識別は 5 までの平均層厚で十分であることから、 0. 5〜 5 mの平均層厚とすればよい。また、本発明者等は、耐チッピング性のすぐれた c _ B N基焼結切削チップを開発すべく、さらに研究を行った結果、

c一 BN基焼結切削チップの製造に際して、原料粉末として用いられている c — BN粉末と、 T i N粉末および/または T i CN粉末に加えて、 T iと A 1の金属間化合物（以下、 T i一 A I化合物で示す）粉末、丁 1 と八 1の複合窒化物 [以下、 (T i ' A 1 ) Nで示す) 粉末、および炭化タングステン（以下、 WC で示す）粉末を原料粉末として用い、これらを、質量％ (以下、％は質量。 /₀を示す）で、

T i - A 1化合物： 3〜 8 %、

(T i， A 1 ) N ： 5〜 1 0 %、

WC ： 5〜 1 5 %、

の割合で配合すると、これらの T i一 A 1化合物粉末、（T i , A 1 ) N粉末、および WC粉末は、焼結時に優先的に反応し、 T i と A 1 と Wの複合炭窒化物 [ 以下、（T i , A 1 , W) CNで示す] を形成して、 c— BN粉末の表面に凝集することから、焼結後の c一 B N基材料においては、前記（T i , A 1 , W) C Nが T i Nおよび Zまたは T i C Nからなる連続結合相と c一 B Nからなる硬質分散相の間に介在するようになり、しかもこの（T i， A 1 , W) C Nは、連続結合相を構成する前記 T i Nおよび T i C N、さらに硬質分散相を構成する前記 c一 B Nのいずれともきわめて強固に密着し、中間密着相として作用することから、この c一 B N基材料で構成された c一 B N基焼結切削チップは、例えば高硬度焼き入れ鋼などの難削材の仕上げ切削を高速で行うのに用いても、切刃にチッビングの発生なく、すぐれた切削性能を長期に亘つて発揮するという研究結果を得たのである。

この発明は、上記の研究結果に基づいてなされたものであって、走査型電子顕微鏡による組織観察で、実質的に連続結合相、硬質分散相、および前記連続結合相と硬質分散相の間に介在する中間密着相の 3相組織を示し、

上記連続結合相形成成分として、

T i Nおよび/または T i C N： 2 0〜 3 7 %、

上記中間密着相形成成分として、

T i - A 1化合物： 3〜8 %、

( T i， A 1 ) N： 5〜 1 0 %、

W C ： 5〜 1 5 %、

上記硬質分散相形成成分として、

c一 B N：残り（ただし、 3 5〜 5 5 %含有）、

からなる配合組成を有する c一 B N基材料で構成してなる、耐チッピング性のすぐれた c一 B N基焼結切削チップに特徵を有するものである。

つぎに、この発明の c一 B N基焼結切削チップにおいて、これを構成する c一 B N基材料の配合組成を上記の通りに限定した理由を説明する。

( d ) T i Nおよび Zまたは T i C N

これらの成分には、焼結性を向上させると共に、連続結合相を形成して強度を向上させる作用があるが、その配合割合が 2 0 %未満では所望の強度を確保することができず、一方その配合割合が 3 7 %を越えると耐摩耗性が急激に低下するようになることから、その配合割合を 2 0 ~ 3 7 %と定めた。なお、連続結合相形成成分である T i Nおよびまたは T i CNの一部（5〜 1 0質量⁰ /₀) を、炭化タンタル（T a C) 、または、炭化ニオブ（Nb C) に置き換えても、特に弊害は発生せずに、これらの成分を含まない場合と同様のすぐれた耐チッピング性が得られることも分かった。

(e) T i—A l化合物、（T i , A 1 ) N、および WC

上記の通り、これらの成分は、焼結時に優先的に反応して、（T i , A l , W ) CNを形成し、硬質分散相である c一 BN表面に凝集することから、焼結後の c一 BN基材料では、前記連続結合相の T i Nおよび T i CNと、前記硬質分散相の c—B Nの間に介在するようになる。しかもこの（T i , A l , W) CNは、 T i N、 T i CN、および c一 B Nのいずれとも強固に密着接合する性質をもつことから、前記 c— BNの T i Nおよび T i CNに対する密着性が著しく向上し、この結果切刃の耐チッビング性が向上するようになるが、これら成分のうちのいずれの成分の配合割合が上記の範囲から外れても、中間密着相として前記硬質分散相と連続結合相の間に強固な密着性を確保することができず、したがって、丁 1ー 1化合物、（T i， A l ) N、および WCの上記の配合割合は強固な密着性を確保する上で経験的に定めたものである。

( f ) c -B N

硬質分散相を構成する c一 BNは、きわめて硬質で、これによつて耐摩耗性の向上が図られるが、その配合割合が 3 5 %未満では所望のすぐれた耐摩耗性を確保することができず、一方その配合割合が 5 5%を越えると、 c一 BN基材料自体の焼結性が低下し、この結果チッビングが発生し易くなることから、その割合を 3 5〜5 5%と定めた。

なお、上記のこの発明の c一 BN基焼結切削チップには、その表面に切削チップ使用前後識別層として、黄金色の色調を有する窒化チタン（以下、 T i Nで示す）層を蒸着形成してもよく、この場合の蒸着層厚は、平均層厚が 0. 5 μηι未満では識別に十分な黄金色の色調を付与することができず、一方識別は 5 μηιまでの平均層厚で十分であることから、 0. 5〜 5 mの平均層厚とすればよい。発明を実施するための最良の形態始めに、この発明の c一 B N基焼結切削チップを第 1実施例により具体的に説明する。

原料粉末として、いずれも 0. 5〜 2 μ mの範囲内の所定の平均粒径を有する、連続結合相形成用としての T i N粉末および T i CN粉末、さらに T i C粉末、中間密着相形成用としての WC粉末、そして（T i , A 1 ) N粉末である（T i o. esA 1 o. _{3 S}) N粉末、（T i o. soA 1 o. so) N粉末、および（T i o. ₃₅A 1 。. ₆₅) N粉末（いずれも組成式内の数字は原子比を示す）、さらに硬質分散相形成用としての c一 BN粉末を用意し、これら原料粉末を表 1 , 2に示される配合組成に配合し、ボールミルで 7 2時間湿式混合し、乾燥した後、 l O OMP aの圧力で直径： 5 OmmX厚さ： 1. 5 mmの寸法をもった成形体にプレス成形し、この成形体を圧力： 1 P aの真空雰囲気中、 900〜 1 300°Cの範囲内の所定の温度に 1時間保持の条件で予備焼結し、ついでこれを別途用意した直径： 5 OmmX厚さ： 2 mmの寸法をもった超硬合金チップ（組成： WC— 8%C o) と重ね合わせた状態で超高圧焼結装置に装入し、 1 200〜 1 400°Cの範囲内の所定温度に 5 G P aの圧力下で 30分保持の条件で焼結し、焼結後上下面をダィャモンド砥石を用いて研削し、アーク放電によるワイヤカツトで寸法調製することにより前記超硬合金で裏打された本発明 c _BN基焼結切削チップ（以下、本発明切削チップと云う） 1〜 1 2および比較 c一 BN基焼結切削チップ（以下、比較切削チップと云う） 1〜 1 2をそれぞれ製造した。

なお、比較切削チップ 1〜 1 2は、いずれも中間密着相形成成分である（T i , A 1 ) N粉末および WC粉末のうちのいずれかの配合割合がこの発明の範囲ら外れた配合組成をもつものである。

また、本発明切削チップ 1 1および比較切削チップ 1 1について、これをァセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、通常のアークイオンプレーティング装置内に装着し、力ソード電極（蒸発源）として金属 T iを装着し、まず装置内を排気して 0. 5 P a以下の真空に保持しながら、ヒーターで装置内を 500°Cに加熱した後、前記切削チップに一 1 000 Vの直流バイアス電圧を印加し、一方カソード電極の前記金属 T i とアノード電極との間には 1 00 Aの電流を流してアーク放電を発生させ、もって前記切削チップ表面を T iボンバート洗浄し、ついで装置内に反応ガスとして窒素ガスを導入して 5 P aの反応雰囲気とすると共に、前記前記切削チップに一 1 0 0 Vの直流バイアス電圧を印加し、一方カソード電極とァノード電極との間には 1 0 0 Aの電流を流してアーク放電を発生させ、もって前記本発明切削チップ 1 1および比較切削チップ 1 1の表面に、いずれも 1. 5 μ πιの平均層厚で、黄金色の色調を有する T i Ν層を蒸着形成した。この結果得られた各種の切削チップを構成するそれぞれの c一 B N基材料について、その組織を走査型電子顕微鏡を用いて観察したところ、いずれの切削チップも、実質的に連続結合相、硬質分散相、および前記連続結合相と硬質分散相の間に介在する中間密着相からなる 3相組織を示した。

さらに、これらの切削チップを、超硬合金本体（組成： WC— 1 0 %C o ) の切刃先端部に形成した切り込み段部にろう付けすることにより J I S · TNMA 1 6 0 4 0 8に規定する形状をもったスローァウェイ型切削工具とし、本発明切削チップ 1〜 4およぴ比較切削チップ 1〜 4については、

被削材：浸炭焼き入れ鋼（J I S · S CM4 1 5、硬さ： HR C 6 2) の丸棒切削速度： 3 5 0 m/m i n、

切り込み： 0. 1 5 mm、

¾ り： 0. 1 mm/ r e v、

切削時間： 3 0分、

の条件での難削材の乾式高速連続旋削切削試験、また本発明切削チップ 5〜 8および比較切削チップ 5〜 8については、

被削材：浸炭焼き入れ鋼（ J I S · S CM4 1 5、硬さ： HR C 6 2 ) の長さ方向等間隔 4本縦溝入り丸棒、

切削速度： 3 0 0 m/m i n、

切り込み： 0. 1 5 mm、

τήり： 0. 2 mm/ r e v、

切削時間： 6 0分、

の条件での難削材の乾式高速断続表面仕上げ切削試験、さらに本発明切削チップ 9〜 1 2および比較切削チップ 9〜1 2については、被削材：球状黒鉛鎵鉄（J I S ' F CD 70) 、

切削速度： 4 5 0 m/m i ιι、

切り込み： 0. 1 5 mm、

送り： 0.. 2mmZ r e v、

切削時間： 3 0分、

の条件での難削材の乾式高速連続表面仕上げ切削試験を行い、いずれの切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。この測定結果を表 1 , 2に示した。

また、上記の切削チップ表面に、切削チップ使用前後識別層として黄金色の色調を有する T i N層を蒸着形成したものについて、上記の切削試験後の表面を観察したところ、切刃部のすくい面と逃げ面の切粉当接部、並びにすくい面と逃げ面の交わる切刃稜線部における前記 T i N層が摩滅し、前記 T i N層摩滅部分には切削チップ素地のもつ灰色の色調が露呈しており、これらの前記 T i N層摩滅部分以外の部分の黄金色と前記切削チップ素地の灰色のコントラストから使用前後の識別を容易に行なうことができた。

表 1

(表中、 ※印は本発明範囲外を示し、使用寿命は切刃に発生しチッビングが原因）

表 1 , 2に示される結果から、本発明切削チップ 1〜 1 2は、いずれも難削材である浸炭焼き入れ鋼の旋削や表面仕上げ切削を高速で行っても切刃にチッピングの発生なく、すぐれた耐摩耗性を示し、すぐれた切削性能を長期に亘つて発揮するのに対して、比較切削チップ 1〜 1 2に見られるように、中間密着相形成成分である T i一 A 1化合物粉末おょぴ WC粉末のうちのいずれかの配合割合がこの発明の範囲から外れても切刃にチッビングが発生し、これが原因で比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかである。

上述のように、この発明の c一 BN基焼結切削チップは、硬質分散相を構成する c一 BN相が中間密着相の介在によって実質的に連続結合相を構成する T i C N相にきわめて強固に密着し、通常の条件での切削加工は勿論のこと、上記の通り高硬度焼き入れ鋼などの難削材の高速切削や高速表面仕上げ切削でもすぐれた耐チッピング性を発揮するものであるから、切削装置の高性能化および高出力化、さらに切削加工の省力化および省エネ化にも十分満足に対応できるものである

つぎに、この発明の c一 BN基焼結切削チップを第 2実施例により具体的に説明する。

原料粉末として、いずれも 0. 5〜4 mの範囲内の所定の平均粒径を有する、連続結合相形成用としての T i N粉末および T i CN粉末、中間密着相形成用としての T i 一 A 1化合物粉末、 T i ₂A 1 N粉末、および WC粉末、さらに硬質分散相形成用としての c一 BN粉末を用意し、これら原料粉末を表 3に示される配合組成に配合し、ボールミルで 72時間湿式混合し、乾燥した後、 1 00MP aの圧力で直径： 50mmX厚さ： 1. 5 mmの寸法をもった成形体にプレス成形し、この成形体を真空中、 900〜 1 3 00°Cの範囲内の所定の温度に 1時間保持の条件で予備焼結し、ついでこれを別途用意した直径： 50mmX厚さ： 2 mmの寸法をもった超硬合金チップ（組成： WC— 8%C o) と重ね合わせた状態で超高圧焼結装置に装入し、 1 200〜 1400°Cの範囲内の所定温度に 5 G P aの圧力下で 30分保持の条件で焼結し、焼結後上下面をダイヤモンド砥石を用いて研削し、アーク放電によるワイヤカツトを施すことにより前記超硬合金で裏打された本発明 c一 BN基焼結切削チップ（以下、本発明切削チップと云う）：!〜 8および比較 c一 BN基焼結切削チップ（以下、比較切削チップと云う） 1 〜 6をそれぞれ製造した。

なお、比較切削チップ 1〜6は、いずれも中間密着相形成成分である T i一 A 1化合物粉末、 T i ₂A 1 N粉末、および WC粉末のうちのいずれかの配合割合がこの発明の範囲から外れた配合組成をもつものである。

また、本発明切削チップ 8、および比較切削チップ 6について、これをァセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、通常のアークイオンプレーティング装置内に装着し、力ソード電極（蒸発源）として金属 T iを装着し、まず装置内を排気して 0. 5 P a以下の真空に保持しながら、ヒーターで装置内を 500°Cに加熱した後、前記切削チップに一 1 000Vの直流バイアス電圧を印加し、一方力ソード電極の前記金属 T i とァノード電極との間には 1 0 OAの電流を流してァーク放電を発生させ、もって前記切削チップ表面を T iボンバート洗浄し、ついで装置内に反応ガスとして窒素ガスを導入して 5 P aの反応雰囲気とすると共に、前記前記切削チップに一 1 00Vの直流バイアス電圧を印加し、一方力ソード電極とァノード電極との間には 1 00 Aの電流を流してアーク放電を発生させ、もって前記本発明切削チップ 8、および比較切削チップ 6の表面に、いずれも 1 . 5 の平均層厚で、黄金色の色調を有する T i N層を蒸着形成した。

この結果得られた各種の切削チップを構成するそれぞれの c一 B N基材料について、その組織を走査型電子顕微鏡を用いて観察したところ、いずれの切削チップも、実質的に連続結合相、硬質分散相、および前記連続結合相と硬質分散相の間に介在する中間密着相からなる 3相組織を示した。

さらに、これらの切削チップを、超硬合金本体（組成： WC— 1 0重量⁰ /oC o ) の切刃先端部に形成した切り込み段部にろう付けすることにより J I S · TN MA 1 6 040 8に規定する形状をもったスローァウェイ型切削工具とし、被削材：浸炭焼き入れ鋼（J I S · S CM41 5、硬さ： HRC 6 2) の長さ方向等間隔 4本縦溝入り丸棒、

切削速度： 3 00 mZm i n、

切り込み : 0. 1 2mm、送り： 0 . 1 5 m m/⁷ r e v、

切削時間： 4 5分、

の条件で難削材の乾式高速表面仕上げ切削試験を行い、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。この測定結果を表 3に示した。

配合組成（質量％) 焼結体組成（質量％)

逃げ面

種別 Ti-Al ΤΪ2Α1Ν WC TiN TiCN c-BN ¾$ TiN TiCN (Ti, Al, W)CN c-BN 化合不¾"" ft]S田 ( mmノ }

1 3 7 8 一 37 残 (45) 0. 24 5 35 15 残 (45) 本

2 6 7 8 17 8 残 (54) 0. 2 22 7 17 残 (54) 明 3 8 7 8 25 ― 残 (52) 0. 22 27 一 21 残 (52) 切 4 6 5 8 21 5 残 (55) 0. 19 28 5 15 残 (52)

一

チ 5 6 10 5 30 残 (46) 0. 23 4 29 21 残 (46) ッ 6 6 7 5 37 一残 (45) 0. 22 41 一 14 残 (45) ブ 7 6 7 12 10 15 残 (50) 0. 18 12 15 23 残 (50)

8 6 7 15 12 8 残 (52) 0. 19 15 8 25 残 (52) 比 1 7 8 37 残 (46. 5) 18分で使用寿命 2. 5 37 14 残 (46. 5) 車父 2 9. ※ 7 8 25 残 (50. 5) 15分で使用寿命 28. 5 21 残 (50. 5) 切 3 6 3. ※ 8 21 5 残 (56. 5) 17分で使用寿命 23. 5 5 15 残 (56. 5)

4 6 1ト 3 30 残 (45) 12分で使用寿命 2 30 23 残 (45) チ

ッ 5 6 7 37 残 (47) 1.7分で使用寿命 40 13 残 (47) プ 6 6 7 12 8 残 (50) 9分で使用寿命 14 8 28 残 (50) 配合糸. a成（質量％)

他逃げ面

の Ti-Al ΤΪ2Α1Ν WC TiN TiCN c-BN TaC ' bC

化合摩耗幅（薩）

施 9 8 7 8 12 5 残 (50) 10 0. 21

例 10 8 7 8 12 5 残 (50) 10 0. 19

(表中、 ※印は本発明範囲外を示し、使用寿命は切刃に発生しチッピンク'が原因）

表 3に示される結果から、本発明切削チップ 1〜 8は、いずれも難削材である浸炭焼き入れ鋼の表面仕上げ切削を高速で行っても切刃にチッビングの発生なく、すぐれた耐摩耗性を示し、すぐれた切削性能を長期に亘つて発揮するのに対して、比較切削チップ 1〜 6に見られるように、中間密着相形成成分である T i一 A 1化合物粉末、 T i ₂A l N粉末、および WC粉末のうちのいずれかの配合割合がこの発明の範囲から外れても切刃にチッビングが発生し、これが原因で比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかである。

なお、表 3には、他の実施例として、連続結合相形成成分である T i N及び T i CNのー部をT a C (炭化タンタル）に置き換えた切削チップ 9、同様に T i N及び T i CNの一部を N b Cに置き換えた切削チップ 1 0により、上記同様、難削材の乾式高速表面仕上げ切削試験を行った場合の切刃の逃げ面摩耗幅も記載した。これら切削チップ 9, 1 0も、切削チップ 1〜8と同様に、浸炭焼き入れ鋼の表面仕上げ切削を高速で行っても切刃にチッビングの発生なく、すぐれた耐摩耗性を示している。

上述のように、この発明の c一 BN基焼結切削チップは、硬質分散相を構成する c一 BNが中間密着相の介在によって連続結合相を構成する T i Nおよび T i CNにきわめて強固に密着し、通常の条件での表面仕上げ切削は勿論のこと、上記の通り高硬度焼き入れ鋼などの難削材の高速表面仕上げ切削でもすぐれた耐チッビング性を発揮するものであるから、切削装置の高性能化および高出力化、さらに切削加ェの省力化および省ェネ化にも十分満足に対応できるものである。

Claims

請求の範囲

1 . 走査型電子顕微鏡による組織観察で、実質的に連続結合相、硬質分散相、および前記連続結合相と硬質分散相の間に介在する中間密着相の 3相組織を示し、上記連続結合相形成成分として、チタン化合物を含み、

上記中間密着相形成成分として、少なくとも、 T i と A 1の複合窒化物と、炭化タングステンと、を含み、

上記硬質分散相形成成分として、立方晶窒化ほう素を含む、立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料で構成したことを特徴とする切削チップ。

2 . 上記連続結合相形成成分として、

窒化チタン、炭窒化チタン、および炭化チタンのうちの 2種以上、または炭窒化チタン： 1 5〜 5 6質量⁰ /。、

上記中間密着相形成成分として、

T i と A 1の複合窒化物： 2〜： 1 0質量％、

炭化タングステン： 2〜1 0質量％、

上記硬質分散相形成成分として、

立方晶窒化ほう素：残り（ただし、 3 5 ~ 6 5質量％含有）、

からなる配合組成を有することを特徴とする請求項 1に記載の切削チップ。

3 . 上記連続結合相形成成分として、

窒化チタンおよび/または炭窒化チタン： 2 0〜 3 7質量％、

上記中間密着相形成成分として、

T i と A 1の金属間化合物： 3〜8質量％、

T iと A 1の複合窒化物： 5〜： 1 0質量％、

炭化タングステン： 5〜1 5質量⁰ /₀、

上記硬質分散相形成成分として、

立方晶窒化ほう素：残り（ただし、 3 5〜5 5質量％含有）、

4 . 上記連続結合相形成成分として、

窒化チタンおよび/または炭窒化チタン： 1 0〜3 2質量。ん、

炭化タンタル： 5〜1 0質量％、

上記中間密着相形成成分として、

T i と A 1の金属間化合物： 3〜 8質量％、

T i と A 1の複合窒化物： 5〜： L 0質量％、

炭化タングステン： 5〜1 5質量⁰ /₀、

上記硬質分散相形成成分として、

立方晶窒化ほう素：残り（ただし、 3 5〜 5 5質量。/。含有）、

5 . 上記連続結合相形成成分として、

窒化チタンおよび Zまたは炭窒化チタン： 1 0〜3 2質量％、

炭化ニオブ： 5〜 1 0質量％、

上記中間密着相形成成分として、

T i と A 1の金属間化合物： 3〜8質量％、

T i と A 1の複合窒化物： 5〜 1 0質量％、

炭化タングステン： 5〜1 5質量％、

上記硬質分散相形成成分として、

立方晶窒化ほう素：残り（ただし、 3 5〜5 5質量％含有）、

6 . 切削チップ表面に、チップ使用前後識別層として 0 . 5〜5 μ ηιの平均層厚を有する窒化チタン層を蒸着形成してなる請求項 1に記載の切削チップ。