JP3297535B2 - 立方晶窒化硼素質焼結体 - Google Patents
立方晶窒化硼素質焼結体Info
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- JP3297535B2 JP3297535B2 JP17238594A JP17238594A JP3297535B2 JP 3297535 B2 JP3297535 B2 JP 3297535B2 JP 17238594 A JP17238594 A JP 17238594A JP 17238594 A JP17238594 A JP 17238594A JP 3297535 B2 JP3297535 B2 JP 3297535B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、切削工具等に
使用される高硬度、高靭性の立方晶窒化硼素質焼結体に
関するものである。
使用される高硬度、高靭性の立方晶窒化硼素質焼結体に
関するものである。
【０００２】
【従来技術】立方晶窒化硼素（Cubic Boron Nitride 以
下ｃＢＮと略す）はダイヤモンドに次ぐ硬度を有し、し
かもダイヤモンドと異なり鉄系金属との親和性を持たな
いため、特に高硬度焼入れ鋼の研削工具，切削工具に用
いられている。
下ｃＢＮと略す）はダイヤモンドに次ぐ硬度を有し、し
かもダイヤモンドと異なり鉄系金属との親和性を持たな
いため、特に高硬度焼入れ鋼の研削工具，切削工具に用
いられている。
【０００３】このようなｃＢＮを使用した切削工具とし
ては、ｃＢＮをコバルト（Ｃｏ）等の金属で結合したも
のや、炭化チタン（ＴｉＣ）などのセラミックスで結合
したｃＢＮ焼結体が用いられている（特公昭５２−４３
８４６号公報等参照）。
ては、ｃＢＮをコバルト（Ｃｏ）等の金属で結合したも
のや、炭化チタン（ＴｉＣ）などのセラミックスで結合
したｃＢＮ焼結体が用いられている（特公昭５２−４３
８４６号公報等参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする問題点】上記のような切削工
具のうち、金属を結合材に用いたｃＢＮ焼結体では、耐
熱性を損なわないようにするため金属量をできるだけ少
量に抑え、残部のｃＢＮが直接結合した組織を形成する
ようにしている。しかしながら、このような焼結体で、
例えば高硬度焼入れ鋼を実際に切削してみると、切削中
にｃＢＮ粒子が脱落することによって工具摩耗が大きく
進行するという問題があった。
具のうち、金属を結合材に用いたｃＢＮ焼結体では、耐
熱性を損なわないようにするため金属量をできるだけ少
量に抑え、残部のｃＢＮが直接結合した組織を形成する
ようにしている。しかしながら、このような焼結体で、
例えば高硬度焼入れ鋼を実際に切削してみると、切削中
にｃＢＮ粒子が脱落することによって工具摩耗が大きく
進行するという問題があった。
【０００５】一方、セラミックス中にｃＢＮが分散した
組織のｃＢＮ焼結体では、上記のようなｃＢＮ粒子の脱
落はほとんど見られず耐摩耗性は比較的良好である。特
に、ＴｉＣを結合材に用いた場合、耐摩耗性は最も優れ
る。しかしながら、セラミック、例えばＴｉＣをそのま
ま結合相としたｃＢＮ焼結体では靭性が劣り、切削中に
欠損しやすいという欠点があった。
組織のｃＢＮ焼結体では、上記のようなｃＢＮ粒子の脱
落はほとんど見られず耐摩耗性は比較的良好である。特
に、ＴｉＣを結合材に用いた場合、耐摩耗性は最も優れ
る。しかしながら、セラミック、例えばＴｉＣをそのま
ま結合相としたｃＢＮ焼結体では靭性が劣り、切削中に
欠損しやすいという欠点があった。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】本発明者等は、ｃＢＮ
焼結体の耐摩耗性を損なわずに靭性を向上させるべく鋭
意研究した結果、結合相中のＴｉＣにＴｉ以外の周期律
表４ａ、５ａ、６ａ族金属を焼結の過程で固溶させ、結
合相中に特定の化合物等を含有させることにより、耐摩
耗性および靱性に優れたｃＢＮ焼結体を得ることができ
ることを見出し、本発明に至った。
焼結体の耐摩耗性を損なわずに靭性を向上させるべく鋭
意研究した結果、結合相中のＴｉＣにＴｉ以外の周期律
表４ａ、５ａ、６ａ族金属を焼結の過程で固溶させ、結
合相中に特定の化合物等を含有させることにより、耐摩
耗性および靱性に優れたｃＢＮ焼結体を得ることができ
ることを見出し、本発明に至った。
【０００７】即ち、本発明の立方晶窒化硼素質焼結体
は、立方晶窒化硼素を３０〜７０体積％含有するととも
に、残部が、Ｔｉと周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素
（Ｔｉを除く）を含む炭化物固溶体と、ＴｉＣと、Ｔｉ
Ｂ2と、ＡｌＮと、不可避不純物とからなるか、もしく
は残部が、Ｔｉと周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素
（Ｔｉを除く）を含む炭化物固溶体と、ＴｉＣと、Ｔｉ
Ｂ2と、ＡｌＮと、周期律表第４ａ，５ａ，６ａ，８族
元素（Ｔｉを除く）の炭化物または硼化物、Ａｌ2Ｏ3及
び鉄族金属から選ばれる少なくとも一種と、不可避不純
物とからなるものである。
は、立方晶窒化硼素を３０〜７０体積％含有するととも
に、残部が、Ｔｉと周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素
（Ｔｉを除く）を含む炭化物固溶体と、ＴｉＣと、Ｔｉ
Ｂ2と、ＡｌＮと、不可避不純物とからなるか、もしく
は残部が、Ｔｉと周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素
（Ｔｉを除く）を含む炭化物固溶体と、ＴｉＣと、Ｔｉ
Ｂ2と、ＡｌＮと、周期律表第４ａ，５ａ，６ａ，８族
元素（Ｔｉを除く）の炭化物または硼化物、Ａｌ2Ｏ3及
び鉄族金属から選ばれる少なくとも一種と、不可避不純
物とからなるものである。
【０００８】立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）を３０〜７０体
積％含有させたのは、ｃＢＮが３０体積％より少ない
と、ｃＢＮ本来の特性、即ち、高硬度，高熱伝導性など
の優れた特性を生かすことができないからであり、ｃＢ
Ｎが７０体積％より多いと、切削中にｃＢＮ粒子が脱落
しやすくなり、耐摩耗性が低下するからである。ｃＢＮ
は４０〜６０体積％含有することが望ましい。
積％含有させたのは、ｃＢＮが３０体積％より少ない
と、ｃＢＮ本来の特性、即ち、高硬度，高熱伝導性など
の優れた特性を生かすことができないからであり、ｃＢ
Ｎが７０体積％より多いと、切削中にｃＢＮ粒子が脱落
しやすくなり、耐摩耗性が低下するからである。ｃＢＮ
は４０〜６０体積％含有することが望ましい。
【０００９】Ｔｉと周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素
（Ｔｉを除く）を含有する炭化物固溶体を含有させたの
は、このような炭化物固溶体により結合相が強化され、
耐摩耗性、靭性が向上するからである。この際、Ｎｉ、
Ｃｏがあると、固溶はより促進される。周期律表第４
ａ，５ａ，６ａ族元素としては、Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎ
ｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗがある。ＴｉＣに固溶する元
素としては、Ｍｏ，Ｈｆが望ましい。このような相互固
溶体は全量中５〜６０体積％、特には３０〜４０体積％
含有することが望ましい。
（Ｔｉを除く）を含有する炭化物固溶体を含有させたの
は、このような炭化物固溶体により結合相が強化され、
耐摩耗性、靭性が向上するからである。この際、Ｎｉ、
Ｃｏがあると、固溶はより促進される。周期律表第４
ａ，５ａ，６ａ族元素としては、Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎ
ｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗがある。ＴｉＣに固溶する元
素としては、Ｍｏ，Ｈｆが望ましい。このような相互固
溶体は全量中５〜６０体積％、特には３０〜４０体積％
含有することが望ましい。
【００１０】残部に、ＴｉＣと、ＴｉＢ2と、ＡｌＮと
を含有せしめ、もしくは残部にさらに周期律表第４ａ，
５ａ，６ａ，８族元素（Ｔｉを除く）の炭化物または硼
化物、Ａｌ2Ｏ3から選ばれる少なくとも一種とを含有せ
しめたのは、これらの化合物は、いずれもｃＢＮ粒子を
強固に保持する作用を有し、これら自身が耐熱性に優れ
る性質を有しているからである。周期律表第８族元素と
しては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ等が存在する。
を含有せしめ、もしくは残部にさらに周期律表第４ａ，
５ａ，６ａ，８族元素（Ｔｉを除く）の炭化物または硼
化物、Ａｌ2Ｏ3から選ばれる少なくとも一種とを含有せ
しめたのは、これらの化合物は、いずれもｃＢＮ粒子を
強固に保持する作用を有し、これら自身が耐熱性に優れ
る性質を有しているからである。周期律表第８族元素と
しては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ等が存在する。
【００１１】残部は、Ｔｉと周期律表第４ａ，５ａ，６
ａ族元素（Ｔｉを除く）を含む炭化物固溶体と、ＴｉＣ
と、ＴｉＢ2と、ＡｌＮと、不可避不純物とからなるも
のであるが、残部に炭化物固溶体、ＴｉＢ2、ＡｌＮを
必須成分として含有させたのは、上記したように、これ
らはｃＢＮ粒子を強固に保持する作用を有し、これら自
身が耐熱性に優れる性質を有しているからである。
ａ族元素（Ｔｉを除く）を含む炭化物固溶体と、ＴｉＣ
と、ＴｉＢ2と、ＡｌＮと、不可避不純物とからなるも
のであるが、残部に炭化物固溶体、ＴｉＢ2、ＡｌＮを
必須成分として含有させたのは、上記したように、これ
らはｃＢＮ粒子を強固に保持する作用を有し、これら自
身が耐熱性に優れる性質を有しているからである。
【００１２】また、残部は、Ｔｉと周期律表第４ａ，５
ａ，６ａ族元素（Ｔｉを除く）を含む炭化物固溶体と、
ＴｉＣと、ＴｉＢ2と、ＡｌＮと、不可避不純物とから
なるか、もしくは残部は、Ｔｉと周期律表第４ａ，５
ａ，６ａ族元素（Ｔｉを除く）を含む炭化物固溶体と、
ＴｉＣと、ＴｉＢ2と、ＡｌＮと、周期律表第４ａ，５
ａ，６ａ，８族元素（Ｔｉを除く）の炭化物または硼化
物、Ａｌ2Ｏ3及び鉄族金属から選ばれる少なくとも一種
と、不可避不純物とからなるものであるが、これらが存
在することによりさらに特性を向上することが可能とな
る。鉄族金属としては、Ｎｉ，Ｃｏがある。
ａ，６ａ族元素（Ｔｉを除く）を含む炭化物固溶体と、
ＴｉＣと、ＴｉＢ2と、ＡｌＮと、不可避不純物とから
なるか、もしくは残部は、Ｔｉと周期律表第４ａ，５
ａ，６ａ族元素（Ｔｉを除く）を含む炭化物固溶体と、
ＴｉＣと、ＴｉＢ2と、ＡｌＮと、周期律表第４ａ，５
ａ，６ａ，８族元素（Ｔｉを除く）の炭化物または硼化
物、Ａｌ2Ｏ3及び鉄族金属から選ばれる少なくとも一種
と、不可避不純物とからなるものであるが、これらが存
在することによりさらに特性を向上することが可能とな
る。鉄族金属としては、Ｎｉ，Ｃｏがある。
【００１３】ＴｉＣは、耐摩耗性の点から５〜２０体積
％含有することが望ましく、ＴｉＢ2 は１〜５体積％含
有することが望ましく、ＡｌＮは５〜９体積％含有する
ことが望ましく、Ａｌ2 Ｏ3 は１〜３体積％含有するこ
とが望ましく、鉄族金属は１〜３体積％含有することが
望ましい。
％含有することが望ましく、ＴｉＢ2 は１〜５体積％含
有することが望ましく、ＡｌＮは５〜９体積％含有する
ことが望ましく、Ａｌ2 Ｏ3 は１〜３体積％含有するこ
とが望ましく、鉄族金属は１〜３体積％含有することが
望ましい。
【００１４】本発明では、ｃＢＮを３０〜７０体積％
と、Ｔｉと周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素（Ｔｉを
除く）を含有する炭化物固溶体と、残部がＴｉＣと、Ｔ
ｉＢ2と、ＡｌＮと、不可避不純物からなることが、耐
摩耗性、靱性に優れるという点から望ましい。
と、Ｔｉと周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素（Ｔｉを
除く）を含有する炭化物固溶体と、残部がＴｉＣと、Ｔ
ｉＢ2と、ＡｌＮと、不可避不純物からなることが、耐
摩耗性、靱性に優れるという点から望ましい。
【００１５】また、ｃＢＮを３０〜７０体積％と、Ｔｉ
と周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素（Ｔｉを除く）を
含有する炭化物固溶体と、残部がＴｉＣと、ＴｉＢ
2 と、ＡｌＮとを含有し、周期律表第４ａ，５ａ，６ａ
族元素の炭化物，硼化物の少なくとも一種とからなるこ
とが、同様に耐摩耗性、靱性に優れるという点から望ま
しい。
と周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素（Ｔｉを除く）を
含有する炭化物固溶体と、残部がＴｉＣと、ＴｉＢ
2 と、ＡｌＮとを含有し、周期律表第４ａ，５ａ，６ａ
族元素の炭化物，硼化物の少なくとも一種とからなるこ
とが、同様に耐摩耗性、靱性に優れるという点から望ま
しい。
【００１６】さらに、ｃＢＮを３０〜７０体積％と、Ｔ
ｉと周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素（Ｔｉを除く）
を含有する炭化物固溶体と、残部がＴｉＣと、ＴｉＢ2
と、ＡｌＮを含有し、Ｎｉ，Ｃｏのうちの少なくとも一
種とからなることが、靱性を向上させるという点から望
ましい。
ｉと周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素（Ｔｉを除く）
を含有する炭化物固溶体と、残部がＴｉＣと、ＴｉＢ2
と、ＡｌＮを含有し、Ｎｉ，Ｃｏのうちの少なくとも一
種とからなることが、靱性を向上させるという点から望
ましい。
【００１７】また、ｃＢＮを３０〜７０体積％と、Ｔｉ
と周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素（Ｔｉを除く）を
含有する炭化物固溶体と、残部がＴｉＣと、ＴｉＢ2 、
ＡｌＮを含有し、周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素
（Ｔｉを除く）の炭化物，硼化物の少なくとも一種と、
鉄族金属とからなることが靱性を向上させるという点か
ら望ましい。
と周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素（Ｔｉを除く）を
含有する炭化物固溶体と、残部がＴｉＣと、ＴｉＢ2 、
ＡｌＮを含有し、周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素
（Ｔｉを除く）の炭化物，硼化物の少なくとも一種と、
鉄族金属とからなることが靱性を向上させるという点か
ら望ましい。
【００１８】また、ｃＢＮを３０〜７０体積％と、Ｔｉ
と周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素（Ｔｉを除く）を
含有する炭化物固溶体と、残部がＴｉＣと、ＴｉＢ
2 と，ＡｌＮと，Ａｌ2 Ｏ3 と、鉄族金属とからなるこ
とが耐摩耗性と靱性向上の点から望ましい。
と周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素（Ｔｉを除く）を
含有する炭化物固溶体と、残部がＴｉＣと、ＴｉＢ
2 と，ＡｌＮと，Ａｌ2 Ｏ3 と、鉄族金属とからなるこ
とが耐摩耗性と靱性向上の点から望ましい。
【００１９】さらに、ｃＢＮを３０〜７０体積％と、Ｔ
ｉと周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素（Ｔｉを除く）
を含有する炭化物固溶体と、残部がＴｉＣと、ＴｉＢ2
と、ＡｌＮと、Ａｌ2 Ｏ3 とを含有し、周期律表第４
ａ，５ａ，６ａ，８族元素（Ｔｉを除く）の炭化物，硼
化物の少なくとも一種と、鉄族金属とからなることが同
様に耐摩耗性と靱性の点から望ましい。
ｉと周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素（Ｔｉを除く）
を含有する炭化物固溶体と、残部がＴｉＣと、ＴｉＢ2
と、ＡｌＮと、Ａｌ2 Ｏ3 とを含有し、周期律表第４
ａ，５ａ，６ａ，８族元素（Ｔｉを除く）の炭化物，硼
化物の少なくとも一種と、鉄族金属とからなることが同
様に耐摩耗性と靱性の点から望ましい。
【００２０】このような本願発明の立方晶窒化硼素質焼
結体の具体的な製造方法は、例えば、まず、原料粉末と
して、ｃＢＮ粉末と、ＴｉＣ粉末と、Ａｌ粉末と、Ｖ，
Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗの金属もしく
は炭化物のうち少なくとも一種の粉末、あるいは、これ
らに加えＮｉ、Ｃｏ、ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｃｏ3 Ｏ4 のう
ち少なくとも一種の粉末とを準備し、これらを特定の組
成に秤量し、例えば超硬合金製のボールミルで混合す
る。その後、必要があれば所定形状に成形する。
結体の具体的な製造方法は、例えば、まず、原料粉末と
して、ｃＢＮ粉末と、ＴｉＣ粉末と、Ａｌ粉末と、Ｖ，
Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗの金属もしく
は炭化物のうち少なくとも一種の粉末、あるいは、これ
らに加えＮｉ、Ｃｏ、ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｃｏ3 Ｏ4 のう
ち少なくとも一種の粉末とを準備し、これらを特定の組
成に秤量し、例えば超硬合金製のボールミルで混合す
る。その後、必要があれば所定形状に成形する。
【００２１】成形にはプレス成形、射出成形、鋳込み成
形、押し出し成形等、周知の成形手段を用いることがで
きる。
形、押し出し成形等、周知の成形手段を用いることがで
きる。
【００２２】次に上記成形体を、例えば、特公昭３９−
８９４８号公報に開示されるように高温高圧で焼結す
る。即ち、圧力４ＧＰａ以上、温度１３００℃以上で１
５〜６０分間保持し、本発明の立方晶窒化硼素質焼結体
を得る。圧力は４〜６ＧＰａが好ましく、温度は１３０
０〜１８００℃が好ましい。
８９４８号公報に開示されるように高温高圧で焼結す
る。即ち、圧力４ＧＰａ以上、温度１３００℃以上で１
５〜６０分間保持し、本発明の立方晶窒化硼素質焼結体
を得る。圧力は４〜６ＧＰａが好ましく、温度は１３０
０〜１８００℃が好ましい。
【００２３】また、本発明の立方晶窒化硼素質焼結体
は、立方晶窒化硼素を３０〜７０体積％含有するととも
に、残部が、ＴｉとＭｏを含む炭化物固溶体と、ＴｉＣ
と、ＴｉＢ2と、ＡｌＮと、鉄族金属と、不可避不純物
とからなるものである。また、立方晶窒化硼素を３０〜
７０体積％含有するとともに、残部が、ＴｉとＭｏを含
む炭化物固溶体と、ＴｉＣと、ＴｉＢ2と、ＡｌＮと、
Ａｌ2Ｏ3、Ｍｏおよび鉄族金属の炭化物，硼化物のうち
の少なくとも一種と、鉄族金属と、不可避不純物とから
なるものである。ここで、残部が、ＴｉとＭｏを含む炭
化物固溶体と、ＴｉＣと、ＴｉＢ2と、ＡｌＮと、Ａｌ2
Ｏ3と、鉄族金属と、不可避不純物とからなることが望
ましい。
は、立方晶窒化硼素を３０〜７０体積％含有するととも
に、残部が、ＴｉとＭｏを含む炭化物固溶体と、ＴｉＣ
と、ＴｉＢ2と、ＡｌＮと、鉄族金属と、不可避不純物
とからなるものである。また、立方晶窒化硼素を３０〜
７０体積％含有するとともに、残部が、ＴｉとＭｏを含
む炭化物固溶体と、ＴｉＣと、ＴｉＢ2と、ＡｌＮと、
Ａｌ2Ｏ3、Ｍｏおよび鉄族金属の炭化物，硼化物のうち
の少なくとも一種と、鉄族金属と、不可避不純物とから
なるものである。ここで、残部が、ＴｉとＭｏを含む炭
化物固溶体と、ＴｉＣと、ＴｉＢ2と、ＡｌＮと、Ａｌ2
Ｏ3と、鉄族金属と、不可避不純物とからなることが望
ましい。
【００２４】鉄族金属を必須成分として含有させたの
は、鉄族金属を含有することにより靱性を向上すること
ができるからである。そして、鉄族金属は０．１〜５体
積％含有することが望ましい。これは鉄族金属が０．１
体積％よりも少ない場合には靱性向上の効果が小さいか
らであり、５体積％よりも多い場合には硬度、耐熱性が
低下し、耐摩耗性が低下する傾向にあるからである。鉄
族金属は、耐摩耗性と靱性の兼ね合いから１〜３体積％
含有させることが望ましい。
は、鉄族金属を含有することにより靱性を向上すること
ができるからである。そして、鉄族金属は０．１〜５体
積％含有することが望ましい。これは鉄族金属が０．１
体積％よりも少ない場合には靱性向上の効果が小さいか
らであり、５体積％よりも多い場合には硬度、耐熱性が
低下し、耐摩耗性が低下する傾向にあるからである。鉄
族金属は、耐摩耗性と靱性の兼ね合いから１〜３体積％
含有させることが望ましい。
【００２５】また、ＴｉとＭｏを含有する炭化物固溶体
を含有させたのは、ＴｉＣ中にＭｏが固溶し易いからで
あり、また、結合相中のＴｉＣにＭｏが固溶することに
よってＴｉＣが強化され、その結果、焼結体の耐摩耗性
を損なうことなく、さらに靭性が向上するからである。
を含有させたのは、ＴｉＣ中にＭｏが固溶し易いからで
あり、また、結合相中のＴｉＣにＭｏが固溶することに
よってＴｉＣが強化され、その結果、焼結体の耐摩耗性
を損なうことなく、さらに靭性が向上するからである。
【００２６】そして、この鉄族金属を必須成分として含
有する本発明の場合においても、上記と同様な理由によ
り、残部がＴｉＣ、ＴｉＢ2 、ＡｌＮを必須成分として
含有することが望ましい。また、上記と同様な理由によ
りＴｉＣ、ＴｉＢ2 、ＡｌＮ、Ａｌ2 Ｏ3 を必須成分と
して含有することが望ましい。
有する本発明の場合においても、上記と同様な理由によ
り、残部がＴｉＣ、ＴｉＢ2 、ＡｌＮを必須成分として
含有することが望ましい。また、上記と同様な理由によ
りＴｉＣ、ＴｉＢ2 、ＡｌＮ、Ａｌ2 Ｏ3 を必須成分と
して含有することが望ましい。
【００２７】本発明では、ｃＢＮを３０〜７０体積％
と、ＴｉとＭｏを含有する炭化物固溶体と、Ｎｉを０．
１〜５体積％含有し、残部がＴｉＣ、ＴｉＢ2 、ＡｌＮ
と、不可避不純物からなることが耐摩耗性と靱性の点か
ら望ましい。
と、ＴｉとＭｏを含有する炭化物固溶体と、Ｎｉを０．
１〜５体積％含有し、残部がＴｉＣ、ＴｉＢ2 、ＡｌＮ
と、不可避不純物からなることが耐摩耗性と靱性の点か
ら望ましい。
【００２８】また、ｃＢＮを３０〜７０体積％と、Ｔｉ
とＭｏを含有する炭化物固溶体と、Ｎｉ、Ｃｏを０．１
〜５体積％含有し、残部がＴｉＣと、ＴｉＢ2 と、Ａｌ
Ｎを含有し、ＭｏＢ、ＭｏＣ、Ｍｏ2 Ｃ、Ｃｏ2 Ｃ、Ｃ
ｏ3 Ｃ、Ｃｏ2 Ｂの少なくとも一種とからなることが、
耐摩耗性と靱性の点から望ましい。
とＭｏを含有する炭化物固溶体と、Ｎｉ、Ｃｏを０．１
〜５体積％含有し、残部がＴｉＣと、ＴｉＢ2 と、Ａｌ
Ｎを含有し、ＭｏＢ、ＭｏＣ、Ｍｏ2 Ｃ、Ｃｏ2 Ｃ、Ｃ
ｏ3 Ｃ、Ｃｏ2 Ｂの少なくとも一種とからなることが、
耐摩耗性と靱性の点から望ましい。
【００２９】さらに、ｃＢＮを３０〜７０体積％と、Ｔ
ｉとＭｏを含有する炭化物固溶体と、Ｎｉを０．１〜５
体積％含有し、残部がＴｉＣと、ＴｉＢ2 と、ＡｌＮ
と、Ａｌ2 Ｏ3 とからなることが耐摩耗性と靱性の点か
ら望ましい。
ｉとＭｏを含有する炭化物固溶体と、Ｎｉを０．１〜５
体積％含有し、残部がＴｉＣと、ＴｉＢ2 と、ＡｌＮ
と、Ａｌ2 Ｏ3 とからなることが耐摩耗性と靱性の点か
ら望ましい。
【００３０】さらにまた、ｃＢＮを３０〜７０体積％
と、ＴｉとＭｏを含有する炭化物固溶体と、Ｎｉを０．
１〜５体積％含有し、残部がＴｉＣと、ＴｉＢ2 と、Ａ
ｌＮと、Ａｌ2 Ｏ3 とを含有し、ＭｏＢ、ＭｏＣ、Ｍｏ
2 Ｃの少なくとも一種とからなることが耐摩耗性と靱性
の点から望ましい。
と、ＴｉとＭｏを含有する炭化物固溶体と、Ｎｉを０．
１〜５体積％含有し、残部がＴｉＣと、ＴｉＢ2 と、Ａ
ｌＮと、Ａｌ2 Ｏ3 とを含有し、ＭｏＢ、ＭｏＣ、Ｍｏ
2 Ｃの少なくとも一種とからなることが耐摩耗性と靱性
の点から望ましい。
【００３１】また、ｃＢＮを３０〜７０体積％と、Ｔｉ
とＭｏを含有する炭化物固溶体と、Ｃｏを０．１〜５体
積％含有し、残部が、ＴｉＣ、ＴｉＢ2 、ＡｌＮ、Ａｌ
2 Ｏ3 からなることが耐摩耗性と靱性の点から望まし
い。
とＭｏを含有する炭化物固溶体と、Ｃｏを０．１〜５体
積％含有し、残部が、ＴｉＣ、ＴｉＢ2 、ＡｌＮ、Ａｌ
2 Ｏ3 からなることが耐摩耗性と靱性の点から望まし
い。
【００３２】さらに、ｃＢＮを３０〜７０体積％と、Ｔ
ｉとＭｏを含有する炭化物固溶体と、Ｃｏを０．１〜５
体積％含有し、残部が、ＴｉＣと、ＴｉＢ2 と、ＡｌＮ
と、Ａｌ2 Ｏ3 を含有し、Ｃｏ2 Ｃ、Ｃｏ3 Ｃ、Ｃｏ2
Ｂ、ＭｏＢ、ＭｏＣ、Ｍｏ2Ｃのうち少なくとも一種と
からなることが耐摩耗性と靱性の点から望ましい。
ｉとＭｏを含有する炭化物固溶体と、Ｃｏを０．１〜５
体積％含有し、残部が、ＴｉＣと、ＴｉＢ2 と、ＡｌＮ
と、Ａｌ2 Ｏ3 を含有し、Ｃｏ2 Ｃ、Ｃｏ3 Ｃ、Ｃｏ2
Ｂ、ＭｏＢ、ＭｏＣ、Ｍｏ2Ｃのうち少なくとも一種と
からなることが耐摩耗性と靱性の点から望ましい。
【００３３】このような本願発明の立方晶窒化硼素質焼
結体の具体的な製造方法は、例えば、まず、原料粉末と
して、ｃＢＮ粉末、ＴｉＣ粉末、Ａｌ粉末と、Ｎｉ、Ｃ
ｏ、ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｃｏ3 Ｏ4 のうち少なくとも一種
の粉末と、Ｍｏ、Ｍｏ2 Ｃのうち少なくとも一種の粉末
とを準備し、これらを特定の組成に秤量し、例えば超硬
合金製のボールミルで混合する。その後、必要があれば
所定形状に成形する。
結体の具体的な製造方法は、例えば、まず、原料粉末と
して、ｃＢＮ粉末、ＴｉＣ粉末、Ａｌ粉末と、Ｎｉ、Ｃ
ｏ、ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｃｏ3 Ｏ4 のうち少なくとも一種
の粉末と、Ｍｏ、Ｍｏ2 Ｃのうち少なくとも一種の粉末
とを準備し、これらを特定の組成に秤量し、例えば超硬
合金製のボールミルで混合する。その後、必要があれば
所定形状に成形する。
【００３４】成形には、プレス成形、射出成形、鋳込み
成形、押し出し成形等、周知の成形手段を用いることが
できる。
成形、押し出し成形等、周知の成形手段を用いることが
できる。
【００３５】次に上記成形体を、例えば、特公昭３９−
８９４８号公報に開示されるように高温高圧で焼結す
る。即ち、圧力４ＧＰａ以上、温度１３００℃以上で１
５〜６０分間保持し、本発明の立方晶窒化硼素質焼結体
を得る。圧力は４〜６ＧＰａが好ましく、温度は１３０
０〜１８００℃が好ましい。
８９４８号公報に開示されるように高温高圧で焼結す
る。即ち、圧力４ＧＰａ以上、温度１３００℃以上で１
５〜６０分間保持し、本発明の立方晶窒化硼素質焼結体
を得る。圧力は４〜６ＧＰａが好ましく、温度は１３０
０〜１８００℃が好ましい。
【００３６】
【作用】本発明の立方晶窒化硼素質焼結体では、結合相
のＴｉＣ中に周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素（Ｔｉ
を除く）のうち少なくとも一種が固溶し、残部にＴｉ
Ｃ、ＴｉＢ2 、ＡｌＮおよびＡｌ2 Ｏ3 等の特定の化合
物等を含有することにより、結合相が強化され、焼結体
の耐摩耗性と靭性が向上する。また結合相中にＮｉ，Ｃ
ｏ等の金属が微量存在することにより、焼結体の靱性が
さらに向上する。
のＴｉＣ中に周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素（Ｔｉ
を除く）のうち少なくとも一種が固溶し、残部にＴｉ
Ｃ、ＴｉＢ2 、ＡｌＮおよびＡｌ2 Ｏ3 等の特定の化合
物等を含有することにより、結合相が強化され、焼結体
の耐摩耗性と靭性が向上する。また結合相中にＮｉ，Ｃ
ｏ等の金属が微量存在することにより、焼結体の靱性が
さらに向上する。
【００３７】
実施例１ 原料粉末として、ｃＢＮ粉末と、ＴｉＣ粉末と、Ａｌ粉
末と、Ｚｒ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｗの金属もしくは炭化物のう
ち少なくとも一種の粉末、あるいは、これらに加えＮ
ｉ、Ｃｏ、ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｃｏ3 Ｏ4 のうち少なくと
も一種の粉末とを準備し、焼結体組成が表１，２に示す
組成となるように秤量し、この粉体を超硬合金製のボー
ルミルで６時間混合した。
末と、Ｚｒ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｗの金属もしくは炭化物のう
ち少なくとも一種の粉末、あるいは、これらに加えＮ
ｉ、Ｃｏ、ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｃｏ3 Ｏ4 のうち少なくと
も一種の粉末とを準備し、焼結体組成が表１，２に示す
組成となるように秤量し、この粉体を超硬合金製のボー
ルミルで６時間混合した。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【表２】
【００４０】次に、混合した粉体を圧力１ｔｏｎ／ｃｍ
2 で加圧成形し、この成形体を、超高温高圧発生装置を
用いて、表１，２に示す圧力、温度で所定時間保持し、
焼成し、本発明の立方晶窒化硼素質焼結体を得た。
2 で加圧成形し、この成形体を、超高温高圧発生装置を
用いて、表１，２に示す圧力、温度で所定時間保持し、
焼成し、本発明の立方晶窒化硼素質焼結体を得た。
【００４１】そして、立方晶窒化硼素質焼結体を取り出
して研削後、鏡面加工し、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）
で組織を観察した。そうしたところ、本発明品はいずれ
もポアのない緻密な組織を有していることが確かめられ
た。
して研削後、鏡面加工し、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）
で組織を観察した。そうしたところ、本発明品はいずれ
もポアのない緻密な組織を有していることが確かめられ
た。
【００４２】次に、得られた焼結体に対し、荷重１ｋｇ
ｆのマイクロビッカース硬度及びビッカース硬度用ダイ
ヤモンド圧子を用いた荷重２０ｋｇｆの圧痕法による破
壊靭性を測定した。
ｆのマイクロビッカース硬度及びビッカース硬度用ダイ
ヤモンド圧子を用いた荷重２０ｋｇｆの圧痕法による破
壊靭性を測定した。
【００４３】さらに、これらの焼結体を用いて工具を作
製し、下記に示す条件で、連続切削試験と断続切削試験
を行った。これらの結果を表３，４に示す。
製し、下記に示す条件で、連続切削試験と断続切削試験
を行った。これらの結果を表３，４に示す。
【００４４】 （連続切削試験） 被削材 ＳＫＤ１１（Ｈ Ｃ６０）、円筒材 切削速度 １００ｍ／ｍｉｎ 切り込み ０．５ｍｍ 送り ０．１ｍｍ／ｒｅｖ 切削時間 ２０ｍｉｎ （断続切削試験） 被削材 ＳＫＤ１１（Ｈ Ｃ６０）、５ｍｍ幅溝４本入り円筒材 切削速度 １００ｍ／ｍｉｎ 切り込み ０．５ｍｍ 送り ０．１ｍｍ／ｒｅｖ 切削時間 ５ｍｉｎ
【００４５】
【表３】
【００４６】
【表４】
【００４７】これらの表３，４より、本発明の焼結体で
は硬度Ｈｖが２３００ｋｇ／ｍｍ2以上、破壊靱性Ｋ1c
が７ＭＰａ・ｍ1/2以上と高い。また切削試験でも摩耗
量が０．１５ｍｍ以下と少なく、耐欠損性に優れている
ことが判る。尚、表１、３の試料Ｎｏ．１〜４、６、
９、１４、１５、１９、２０は参考試料である。
は硬度Ｈｖが２３００ｋｇ／ｍｍ2以上、破壊靱性Ｋ1c
が７ＭＰａ・ｍ1/2以上と高い。また切削試験でも摩耗
量が０．１５ｍｍ以下と少なく、耐欠損性に優れている
ことが判る。尚、表１、３の試料Ｎｏ．１〜４、６、
９、１４、１５、１９、２０は参考試料である。
【００４８】実施例２ 原料粉末として、ｃＢＮ粉末、ＴｉＣ粉末、Ａｌ粉末
と、Ｎｉ、Ｃｏ、ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｃｏ3 Ｏ4 粉末と、
Ｍｏ、Ｍｏ2 Ｃ粉末とを、焼結体組成が表５に示すよう
な割合となるように秤量し、この粉体を超硬合金製のボ
ールミルで６時間混合した。
と、Ｎｉ、Ｃｏ、ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｃｏ3 Ｏ4 粉末と、
Ｍｏ、Ｍｏ2 Ｃ粉末とを、焼結体組成が表５に示すよう
な割合となるように秤量し、この粉体を超硬合金製のボ
ールミルで６時間混合した。
【００４９】
【表５】
【００５０】次に、混合した粉体を圧力１ｔｏｎ／ｃｍ
2 で加圧成形し、この成形体を、超高温高圧発生装置を
用いて、表５に示す圧力、温度で所定時間保持し、焼成
し、本発明の立方晶窒化硼素質焼結体を得た。
2 で加圧成形し、この成形体を、超高温高圧発生装置を
用いて、表５に示す圧力、温度で所定時間保持し、焼成
し、本発明の立方晶窒化硼素質焼結体を得た。
【００５１】そして、本発明の立方晶窒化硼素質焼結体
を取り出して研削後、鏡面加工し、ＳＥＭ（走査型電子
顕微鏡）で組織を観察した。そうしたところ、いずれも
ポアのない緻密な組織を有していることが確かめられ
た。
を取り出して研削後、鏡面加工し、ＳＥＭ（走査型電子
顕微鏡）で組織を観察した。そうしたところ、いずれも
ポアのない緻密な組織を有していることが確かめられ
た。
【００５２】次に、得られた焼結体に対し、上記実施例
１と同様にしてビッカース硬度及び破壊靭性を測定し
た。また、これらの焼結体を用いて工具を作製し、上記
実施例１と同様の条件で連続切削試験と断続切削試験を
行った。この実験結果を表６に示す。
１と同様にしてビッカース硬度及び破壊靭性を測定し
た。また、これらの焼結体を用いて工具を作製し、上記
実施例１と同様の条件で連続切削試験と断続切削試験を
行った。この実験結果を表６に示す。
【００５３】
【表６】
【００５４】この表６より、本発明の焼結体では硬度Ｈ
ｖが２２００ｋｇ／ｍｍ2以上、破壊靱性Ｋ1cが７ＭＰ
ａ・ｍ1/2以上と高い。また切削試験でも摩耗量が０．
１５０ｍｍ以下と少なく、耐欠損性に優れていることが
判る。尚、表５、６の試料Ｎｏ．１、３〜７、９、１０
は参考試料である。
ｖが２２００ｋｇ／ｍｍ2以上、破壊靱性Ｋ1cが７ＭＰ
ａ・ｍ1/2以上と高い。また切削試験でも摩耗量が０．
１５０ｍｍ以下と少なく、耐欠損性に優れていることが
判る。尚、表５、６の試料Ｎｏ．１、３〜７、９、１０
は参考試料である。
【００５５】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、結
合相にＴｉと周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素（Ｔｉ
を除く）を含む炭化物固溶体と、ＴｉＢ2 、ＡｌＮ等の
特定の化合物を含有させることにより、結合相が強化さ
れ、焼結体の耐摩耗性と靭性が向上した立方晶窒化硼素
質焼結体が得られる。
合相にＴｉと周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素（Ｔｉ
を除く）を含む炭化物固溶体と、ＴｉＢ2 、ＡｌＮ等の
特定の化合物を含有させることにより、結合相が強化さ
れ、焼結体の耐摩耗性と靭性が向上した立方晶窒化硼素
質焼結体が得られる。
Claims (5)
- 【請求項１】立方晶窒化硼素を３０〜７０体積％含有す
るとともに、残部が、Ｔｉと周期律表第４ａ，５ａ，６
ａ族元素（Ｔｉを除く）を含む炭化物固溶体と、ＴｉＣ
と、ＴｉＢ2と、ＡｌＮと、不可避不純物とからなるこ
とを特徴とする立方晶窒化硼素質焼結体。 - 【請求項２】立方晶窒化硼素を３０〜７０体積％含有す
るとともに、残部が、Ｔｉと周期律表第４ａ，５ａ，６
ａ族元素（Ｔｉを除く）を含む炭化物固溶体と、ＴｉＣ
と、ＴｉＢ2と、ＡｌＮと、周期律表第４ａ，５ａ，６
ａ，８族元素（Ｔｉを除く）の炭化物または硼化物、Ａ
ｌ2Ｏ3及び鉄族金属から選ばれる少なくとも一種と、不
可避不純物とからなることを特徴とする立方晶窒化硼素
質焼結体。 - 【請求項３】立方晶窒化硼素を３０〜７０体積％含有す
るとともに、残部が、ＴｉとＭｏを含む炭化物固溶体
と、ＴｉＣと、ＴｉＢ2と、ＡｌＮと、鉄族金属と、不
可避不純物とからなることを特徴とする立方晶窒化硼素
質焼結体。 - 【請求項４】立方晶窒化硼素を３０〜７０体積％含有す
るとともに、残部が、ＴｉとＭｏを含む炭化物固溶体
と、ＴｉＣと、ＴｉＢ2と、ＡｌＮと、Ａｌ2Ｏ3と、鉄
族金属と、不可避不純物とからなることを特徴とする立
方晶窒化硼素質焼結体。 - 【請求項５】立方晶窒化硼素を３０〜７０体積％含有す
るとともに、残部が、ＴｉとＭｏを含む炭化物固溶体
と、ＴｉＣと、ＴｉＢ2と、ＡｌＮと、Ａｌ2Ｏ3、Ｍｏ
および鉄族金属の炭化物，硼化物のうちの少なくとも一
種と、鉄族金属と、不可避不純物とからなることを特徴
とする立方晶窒化硼素質焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17238594A JP3297535B2 (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | 立方晶窒化硼素質焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17238594A JP3297535B2 (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | 立方晶窒化硼素質焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0834669A JPH0834669A (ja) | 1996-02-06 |
| JP3297535B2 true JP3297535B2 (ja) | 2002-07-02 |
Family
ID=15940944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17238594A Expired - Fee Related JP3297535B2 (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | 立方晶窒化硼素質焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3297535B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017006777A1 (en) | 2015-07-03 | 2017-01-12 | Showa Denko K.K. | Cubic boron nitride sintered body, method for producing cubic boron nitride sintered body, tool, and cutting tool |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5100927B2 (ja) | 2001-01-30 | 2012-12-19 | 昭和電工株式会社 | 立方晶窒化ホウ素焼結体の製造方法 |
| IN2012DN05018A (ja) * | 2010-10-19 | 2015-10-02 | Sumitomo Elec Hardmetal Corp | |
| EP4119270A4 (en) * | 2020-03-13 | 2024-04-24 | Mitsubishi Materials Corporation | HARD COMPOSITE MATERIAL |
-
1994
- 1994-07-25 JP JP17238594A patent/JP3297535B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017006777A1 (en) | 2015-07-03 | 2017-01-12 | Showa Denko K.K. | Cubic boron nitride sintered body, method for producing cubic boron nitride sintered body, tool, and cutting tool |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0834669A (ja) | 1996-02-06 |
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