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JPH0881270A - 立方晶窒化ホウ素含有セラミックス焼結体および切削工具 - Google Patents

立方晶窒化ホウ素含有セラミックス焼結体および切削工具

Info

Publication number
JPH0881270A
JPH0881270A JP6244809A JP24480994A JPH0881270A JP H0881270 A JPH0881270 A JP H0881270A JP 6244809 A JP6244809 A JP 6244809A JP 24480994 A JP24480994 A JP 24480994A JP H0881270 A JPH0881270 A JP H0881270A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
volume
sintered body
average particle
less
cbn
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP6244809A
Other languages
English (en)
Inventor
Hidetoshi Nakajima
秀俊 中島
Fumihiro Ueda
文洋 植田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP6244809A priority Critical patent/JPH0881270A/ja
Publication of JPH0881270A publication Critical patent/JPH0881270A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Ceramic Products (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高硬度鋼、チル鋳鉄などを高速連続切削する
ことができる耐摩耗性、耐欠損性および耐チッピング性
に優れたcBN含有セラミックス焼結体を提供する。 【構成】 Tiの炭化物、窒化物、炭窒化物のうちの1
種または2種以上をマトリックスとし、このマトリック
ス中に、平均粒径:4〜20μmのcBN:10〜50
容量%未満、平均粒径:0.2μm以下のWC:0.1
〜1.0容量%、平均粒径:0.2μm以下のAl2
3 :3〜10容量%、平均粒径:0.5μm以下のAl
N:3〜7容量%、平均粒径:0.5μm以下のTiB
2 :1〜5容量%が均一分散している組成および組織か
らなるcBN含有セラミックス焼結体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、従来よりも耐摩耗
性、耐欠損性および耐チッピング性に優れた立方晶窒化
ホウ素(以下、cBNと記す)含有セラミックス焼結体
に関するものであり、この焼結体は高硬度鋼、チル鋳鉄
など高硬度材料を従来よりも高速で切削することのでき
る高硬度鋼切削用切削工具に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、cBN基セラックス焼結体は知
られており、このcBN基セラミックス焼結体を切削工
具として用いることも知られている。
【0003】例えば、特公昭59−27303号公報に
は、周期律表の4a,5a、および6a族の金属の炭化
物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物、または炭窒酸化物か
らなる高融点化合物:5〜50容量%、酸化アルミニウ
ム:10〜70容量%、cBN:25〜85容量%から
なる焼結体およびこの焼結体を刃先部に取り付けてなる
切削工具が記載されている。これらcBN基セラミック
ス焼結体は、耐摩耗性に優れているところから、特に高
硬度鋼の切削に適していることも記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のc
BN基セラミックス製切削工具を高硬度鋼の高速切削に
用いると、切削速度が早いために工具刃先が高温高圧と
なり、一方、高速切削においては被削物が高回転となる
のでビビリ振動等が発生しやすくなる。
【0005】このようなことから、工具摩耗の進行が早
く、また機械的衝撃や熱の繰り返しによる工具刃先のチ
ッピングや欠損が生じ易く、従来のcBN基セラミック
ス製切削工具では十分な工具寿命が得られなかった。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
従来よりも一層耐摩耗性、耐欠損性、耐チッピング性な
どが優れ、切削工具として使用した場合に優れた性能を
示すcBN含有セラミックス焼結体を得るべく研究を行
った結果、cBN:10〜50容量%未満、炭化タング
ステン(以下、WCと記す):0.1〜1.0容量%、
酸化アルミニウム(以下、Al2 3 と記す):3〜1
0容量%、窒化アルミニウム(以下、AlNと記す):
3〜7容量%、硼化チタニウム(以下、TiB2 と記
す):1〜5容量%、Tiの炭化物、窒化物、炭窒化物
のうちの1種または2種以上:残部、からなる成分組成
を有する焼結体であって、かつ、上記成分組成を有する
焼結体は、Tiの炭化物、窒化物、炭窒化物のうちの1
種または2種以上をマトリックスとし、このマトリック
ス中に、平均粒径:4〜20μmのcBN、平均粒径:
0.2μm以下のWC、平均粒径:0.2μm以下のA
2 O3 、平均粒径:0.5μm以下のAlN、平均粒
径:0.5μm以下のTiB2 が均一分散している組織
を有することにより、従来よりも一層耐摩耗性、耐チッ
ピング性、耐欠損性などが向上するという研究結果が得
られたのである。
【0007】この発明は、かかる研究結果に基づいてな
されたものであって、Tiの炭化物、窒化物、炭窒化物
のうちの1種または2種以上をマトリックスとし、この
マトリックス中に、平均粒径:4〜20μmのcBN:
10〜50容量%未満、平均粒径:0.2μm以下のW
C:0.1〜1.0容量%、平均粒径:0.2μm以下
のAl2 3 :3〜10容量%、平均粒径:0.5μm
以下のAlN:3〜7容量%、平均粒径:0.5μm以
下のTiB2 :1〜5容量%、が均一分散している組成
および組織を有するcBN含有セラミックス焼結体に特
徴を有するものである。
【0008】この発明のcBN含有セラミックス焼結体
に含まれるcBNは、耐摩耗性、耐塑性変形性を確保す
る成分であるが、その含有量が10%未満では焼結体の
硬さが不足して耐塑性変形性を確保することができず、
一方、50%以上含有するとかえって耐摩耗性が低下す
るので好ましくない。したがってTiの炭化物、窒化
物、炭窒化物の結合相素地中に含まれるcBN量は10
〜50容量%未満に定めた。このcBNはさらに粒径を
規定して耐チッピング性および耐熱性を確保することが
できるが、その平均粒径:4μm未満ではこれら特性に
対して効果がなく、一方、平均粒径が20μmを越える
と仕上げ面粗度が悪化するので好ましくない。したがっ
て、cBNの平均粒径は4〜20μmに定めた。cBN
の一層好ましい含有量は20〜40容量%であり、その
一層好ましい平均粒径は4〜15μmである。
【0009】さらに、分散成分としてWC:0.1〜
1.0容量%、Al2 3 :3〜10容量%、AlN:
3〜7容量%、TiB2 :1〜5容量%と定めた理由
は、これら成分のいずれかでも不足すると、上記結合相
素地のTiの炭化物、窒化物、炭窒化物のうちの1種ま
たは2種以上の粒成長を抑制することができなくなるの
で好ましくなく、一方、これら分散成分が過剰になると
焼結性が低下し、焼結体の強度が低下してしまうので好
ましくないことによるものである。これら分散成分の一
層好ましい範囲は、WC:0.1〜0.5容量%、Al
2 3 :4.0〜7.0容量%、AlN:4.0〜6.
0容量%、TiB2 :2.0〜4.0容量%である。ま
た、Tiの炭化物、窒化物、炭窒化物の結合相素地中の
分散成分の平均粒径はWCおよびAl2 3 が0.2μ
m以下であり、AlNおよびTiB2が0.5μm以下
であることが好ましいが、これら分散成分の平均粒径は
それぞれWC:0.1μm以下、Al2 3 :0.1μ
m以下、AlN:0.1〜0.3μm、TiB2 :0.
1〜0.3μmの範囲内にあることが一層好ましい。
【0010】
【実施例】原料粉末として、表1〜表4に示される粒径
のTiC粉末、TiN粉末、TiCN粉末、TiAl粉
末、TiAl3 粉末、Ti2 AlN粉末、Ti3 Al粉
末、Ti4 Al2 2 粉末、WC粉末およびAl2 3
粉末を用意し、これら原料粉末を超硬合金で内張りされ
た容器内に超硬合金製ボールとアセトンと共に充填し、
蓋をした後に回転ボールミルにより粉砕および混合を行
った。その後さらに表1〜表4に示される粒径のcBN
粉末を表1〜表4に示される配合組成となるように追加
し、72時間湿式混合し、乾燥後に3tom /cm2 の圧力
で直径:20mm、厚さ:1.5mmの寸法に型押し成形
し、この成形体を3×10-4Torrの真空中にて1000
〜1300℃の範囲内の所定の温度に30分保持の条件
で仮焼結し、仮焼結体を作製した。
【0011】
【表1】
【0012】
【表2】
【0013】
【表3】
【0014】
【表4】
【0015】次にこの仮焼結体を直径:20mm、厚さ:
2mmの寸法を有し、Co:18容量%、残部:WCから
なるWC基超硬合金の上に載せ、この積層した状態で超
高圧焼結装置に装入し、この超高圧焼結装置の圧力を
5.5Gpa、温度:1200〜1400℃の範囲内の所
定の温度に30分間保持して焼結し、表5〜表8に示さ
れる構成の本発明焼結体1〜9、比較焼結体1〜8およ
び従来焼結体1〜2を作製した。
【0016】なお、焼結体を構成する物質の同定はX線
回析装置を用いて行ない、各結晶粒度の測定は走査型お
よび透過電子顕微鏡を用いて行ない、さらに各物質の体
積率は走査型オージェ電子顕微鏡を用いて測定した。
【0017】
【表5】
【0018】
【表6】
【0019】
【表7】
【0020】
【表8】
【0021】これら焼結体の上下面を研削し、ワイヤカ
ットで4分割したものをWC基超硬合金台金にろう付け
して切削工具を作製し、これら切削工具を用いて、 被削材:SCM415の丸棒(HRC63)、 切削速度:400m/min.、 切込み:0.15mm、 送り:0.15mm/rev.、 の条件で湿式連続試験を行い、その結果を表9に示し
た。
【0022】
【表9】
【0023】
【発明の効果】表5〜表9に示される結果から、本発明
焼結体1〜9をWC基超硬合金台にろう付けしてなる切
削工具は、比較焼結体1〜8および従来焼結体をWC基
超硬合金にろう付けしてなる切削工具に比べて耐摩耗性
にすぐれかつ欠損やチッピングの発生が見られないこと
がわかる。
【0024】上述のように、この発明の焼結体を切削工
具として使用すると長期に亘って使用できるので、切削
工具の交換回数を減らして作業効率を向上させることが
でき、産業上すぐれた効果をもたらすものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C04B 35/56 301 F 35/58 101 G 37/00

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 立方晶窒化ホウ素(以下、cBNと記
    す):10〜50容量%未満、 炭化タングステン:0.1〜1.0容量%、 酸化アルミニウム:3〜10容量%、 窒化アルミニウム:3〜7容量%、 硼化チタニウム:1〜5容量%、 Tiの炭化物、窒化物、炭窒化物のうち1種または2種
    以上:残部、からなる成分組成を有することを特徴とす
    る立方晶窒化ホウ素含有セラミックス焼結体。
  2. 【請求項2】 上記cBNの平均粒径は4〜20μmで
    あり、上記炭化タングステンおよび酸化アルミニウムの
    平均粒径はいずれも0.2μm以下であり、さらに窒化
    アルミニウムおよび硼化チタニウムの平均粒径はいずれ
    も0.5μm以下であり、これらcBN、炭化タングス
    テン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムおよび硼化
    チタニウムの各粒子がTiの炭化物、窒化物、炭窒化物
    のうちの1種または2種以上からなるマトリックス中に
    均一分散している組織を有することを特徴とする請求項
    1記載の立方晶窒化ホウ素含有セラミックス焼結体。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の立方晶窒化ホウ
    素含有セラミックスと超硬合金支持台とからなる複合焼
    結体をWC超硬合金台金にろう付けしてなることを特徴
    とする切削工具。
JP6244809A 1994-09-13 1994-09-13 立方晶窒化ホウ素含有セラミックス焼結体および切削工具 Withdrawn JPH0881270A (ja)

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