WO2013031681A1 - 立方晶窒化ホウ素複合多結晶体およびその製造方法、切削工具、線引ダイス、ならびに研削工具 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本実施の形態について図1を用いて説明する。
まず、出発物質として六方晶窒化ホウ素(hBN)を準備する。六方晶窒化ホウ素は、高結晶性であることが好ましい。ここでいう原料の高結晶性とは、X線回折法における黒鉛化指数(GI値)が5未満のことを指す。GI値とは、hBNのX線回折の3本のピーク、すなわち(100)、(101)、(102)のピークの面積を数式1に導入することによって導き出される値である。
以下、本実施の形態について説明する。
本実施の形態の立方晶窒化ホウ素複合多結晶体は、構成するcBN粒子やwBN粒子の結合力、これらの粒子径、wBNの生成量等を適切に制御することにより得られる。出発原料に、たとえば高結晶性の常圧型窒化ホウ素を用い、粒成長の起こり難い温度範囲で焼結する。
(実施例1)
実施例1~7に係る立方晶窒化ホウ素複合多結晶体を以下の方法で作製した。まず、出発原料として市販のペレット状のGI値が3.6の高結晶性のhBNを使用した。その出発原料を高融点金属からなるカプセルに入れ、超高圧高温発生装置を用いて表1に記載の圧力、温度条件下において20分間保持し、出発原料をcBNに直接変換した。
切削工具の材料として、実施例1、比較例1および比較例5の多結晶体を使用した。比較例5は、焼結助剤を5~10%含んでいるcBN焼結体とした。これらの材料を切削チップの形に加工し、鉄系焼結合金D40の端面の連続切削を行い、切削チップの寿命を調査した。切削は乾式で行った。切削条件として、切削速度V=250m/min、送り量f=0.1mm、切り込み深さd=0.3mmを使用した。
線引ダイスの材料として、実施例2および比較例1の多結晶体を使用した。これらの多結晶体を、丸型の金属製の枠内に固定して孔径φ20μmの線引ダイスを作製した。これらの線引ダイスを用いて、線材質SUS304に対して線引を行い、線引ダイスの孔の摩耗量(孔径の拡大量)を調査した。線引は湿式中で行った。引抜速度を500m/minとし、線引時間を10時間とした。
研削工具の材料として、実施例3および比較例2の多結晶体を使用した。これらの多結晶体を超硬のシャンクにロウ付けして、直径φ3mm、刃先角度50度の円板型研削工具を作製した。これらの研削工具を用いて、鉄系焼結合金D40の表面にV溝を形成した時の、刃先摩耗量を調査した。切削は、回転数4000回転数/分、切り込み2μmの条件で行った。切削時間を1時間とした。
(実施例2)
実施例11および12に係る立方晶窒化ホウ素複合多結晶体を以下の方法で作製した。まず、出発原料として市販のペレット状のGI値が3.6の高結晶性のhBNを使用した。その出発原料を高融点金属からなるカプセルに入れ、超高圧高温発生装置を用いて表2に記載の圧力、温度条件下において20分間保持し、出発原料をcBNおよびwBNに直接変換した。
Claims (21)
- 粒状の立方晶窒化ホウ素と、
板状の立方晶窒化ホウ素とを備え、
前記粒状の立方晶窒化ホウ素の平均粒径は500nm以下であり、
前記板状の立方晶窒化ホウ素の短辺の最大値は10nm以上、10000nm以下である、立方晶窒化ホウ素複合多結晶体。 - 前記粒状の立方晶窒化ホウ素の平均粒径は300nm以下である、請求項1に記載の立方晶窒化ホウ素複合多結晶体。
- 前記板状の立方晶窒化ホウ素の前記短辺の最大値は10nm以上、1000nm以下である、請求項1または2に記載の立方晶窒化ホウ素複合多結晶体。
- 残部を構成するウルツ鉱型窒化ホウ素と不可避不純物とをさらに備え、
前記ウルツ鉱型窒化ホウ素の含有率は0.1~95体積%である、請求項1~3のいずれかに記載の立方晶窒化ホウ素複合多結晶体。 - 前記ウルツ鉱型窒化ホウ素の前記含有率は0.1~10体積%である、請求項4に記載の立方晶窒化ホウ素複合多結晶体。
- 前記粒状の立方晶窒化ホウ素の平均粒径は200nm以下である、請求項4または5に記載の立方晶窒化ホウ素複合多結晶体。
- 残部を構成するウルツ鉱型窒化ホウ素と圧縮型六方晶窒化ホウ素と不可避不純物とをさらに備え、
前記ウルツ鉱型窒化ホウ素の含有率は0.1~3体積%であり、
前記圧縮型六方晶窒化ホウ素の含有率は0.01%~0.5体積%である、請求項1~3のいずれかに記載の立方晶窒化ホウ素複合多結晶体。 - 出発物質として常圧型窒化ホウ素を準備する工程と、
圧力8GPa以上、かつ、温度1300~2200℃の条件下において前記常圧型窒化ホウ素を立方晶窒化ホウ素に直接変換させると同時に焼結させる工程とを備える、立方晶窒化ホウ素複合多結晶体の製造方法。 - 出発物質として常圧型窒化ホウ素は六方晶窒化ホウ素であって、
前記常圧型窒化ホウ素を立方晶窒化ホウ素に直接変換させると同時に焼結させる工程は、圧力8GPa以上、かつ、温度1600~2100℃の条件下において前記六方晶窒化ホウ素を立方晶窒化ホウ素に直接変換させると同時に焼結させる、請求項8に記載の立方晶窒化ホウ素複合多結晶体の製造方法。 - 前記出発物質は、X線回折法における黒鉛化指数が5未満である、請求項8または9に記載の立方晶窒化ホウ素複合多結晶体の製造方法。
- 請求項1~7のいずれかに記載の立方晶窒化ホウ素複合多結晶体を備える切削工具。
- 請求項1~7のいずれかに記載の立方晶窒化ホウ素複合多結晶体を備える線引ダイス。
- 請求項1~7のいずれかに記載の立方晶窒化ホウ素複合多結晶体を備える研削工具。
- 10~95体積%のウルツ鉱型窒化ホウ素と、
残部を構成する立方晶窒化ホウ素と不可避不純物とで構成され、
前記立方晶窒化ホウ素の平均粒径は200nm以下である、立方晶窒化ホウ素複合多結晶体。 - 前記ウルツ鉱型窒化ホウ素の含有率は前記立方晶窒化ホウ素の含有率よりも多い、請求項14に記載の立方晶窒化ホウ素複合多結晶体。
- ヌープ硬度は50GPa以上である、請求項14または15に記載の立方晶窒化ホウ素複合多結晶体。
- 出発物質として常圧型窒化ホウ素を準備する工程と、
圧力11GPa以上、かつ、温度2100℃未満の条件下において前記常圧型窒化ホウ素を立方晶窒化ホウ素とウルツ鉱型窒化ホウ素とに直接変換させると同時に焼結させる工程とを備える、立方晶窒化ホウ素複合多結晶体の製造方法。 - 前記出発物質は、X線回折法における黒鉛化指数が5未満である六方晶窒化ホウ素である、請求項17に記載の立方晶窒化ホウ素複合多結晶体の製造方法。
- 請求項14~16のいずれかに記載の立方晶窒化ホウ素複合多結晶体を備える切削工具。
- 請求項14~16のいずれかに記載の立方晶窒化ホウ素複合多結晶体を備える線引ダイス。
- 請求項14~16のいずれかに記載の立方晶窒化ホウ素複合多結晶体を備える研削工具。
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