JP2000319704A - 多結晶質立方晶窒化硼素の切削工具インサートの製造方法及び多結晶質立方晶窒化硼素を含む粉末 - Google Patents
多結晶質立方晶窒化硼素の切削工具インサートの製造方法及び多結晶質立方晶窒化硼素を含む粉末Info
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/52—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
-
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、ＰｃＢＮの切削工具インサートの
製造方法に関する。 【解決手段】 本発明は、原材料粉末すなわち、立方晶
窒化硼素と、六方晶窒化硼素、ＴｉＣ、ＴｉＮ、Ｔｉ
（Ｃ、Ｎ）、ＷＣ、Ｗ、Ｃ、Ｃｏ、Ｃｏ2 Ａｌ9 、Ａ
ｌ、ＡｌＮ、Ａｌ2 Ｏ3 から１種または複数種とを、適
切な液体（例えば、エタノール）と加圧成形剤（例え
ば、ポリエチレングリコール）とともに混合し、所望組
成の均一スラリーを形成する工程、好ましくはスプレー
乾燥によって典型的には直径１００μｍの球状の粉末解
凝集物をスプレー乾燥によって形成する工程、ＰｃＢＮ
粉末を、超硬合金またはサーメットの基体のリセス、ポ
ケットまたは溝に充填する工程、粉末から前記薬剤を適
切な温度と雰囲気とで除去する工程、及びＰｃＢＮ粉末
を高圧及び高温の条件のもとで容器内側で互いに焼結し
て且つ同時に基体と接合して複合ボディーを形成する工
程を含む。
製造方法に関する。 【解決手段】 本発明は、原材料粉末すなわち、立方晶
窒化硼素と、六方晶窒化硼素、ＴｉＣ、ＴｉＮ、Ｔｉ
（Ｃ、Ｎ）、ＷＣ、Ｗ、Ｃ、Ｃｏ、Ｃｏ2 Ａｌ9 、Ａ
ｌ、ＡｌＮ、Ａｌ2 Ｏ3 から１種または複数種とを、適
切な液体（例えば、エタノール）と加圧成形剤（例え
ば、ポリエチレングリコール）とともに混合し、所望組
成の均一スラリーを形成する工程、好ましくはスプレー
乾燥によって典型的には直径１００μｍの球状の粉末解
凝集物をスプレー乾燥によって形成する工程、ＰｃＢＮ
粉末を、超硬合金またはサーメットの基体のリセス、ポ
ケットまたは溝に充填する工程、粉末から前記薬剤を適
切な温度と雰囲気とで除去する工程、及びＰｃＢＮ粉末
を高圧及び高温の条件のもとで容器内側で互いに焼結し
て且つ同時に基体と接合して複合ボディーを形成する工
程を含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、切削工具インサー
トの後製造工程に適切である立方晶窒化硼素粉末及びそ
の製造方法に関する。
トの後製造工程に適切である立方晶窒化硼素粉末及びそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】立方晶
窒化硼素（ｃＢＮ）基材料のような超砥粒(superhard a
brasive)で形成された切れ刃を備える切削工具は、粉末
冶金法で製造されそして鋳鉄及び焼き入れした鋼の機械
加工用に主に使用する。鋳鉄に対しては、８０〜１００
ｗｔ％のｃＢＮを有する強靱な材料が使用され、一方焼
き入れた鋼に対しては、１０〜５０ｗｔ％のＴｉＣ、Ｔ
ｉＮまたはＴｉ（Ｃ、Ｎ）を一般的に添加する。これは
靭性を増加させるが、しかし材料の化学安定性を非常に
変化させる。また、ほとんどの多結晶質立方晶窒化硼素
（ＰｃＢＮ）材料は、少量（一般的にはそれぞれが＜１
０ｗｔ％で、全部で＜２５ｗｔ％である）の他の成分、
例えばＣｏ、Ｎｉ、ＷＣ、Ａｌ、ＡｌＮ及びＡｌ2 Ｏ3
を含有する。これらは、原材料粉末に添加するか、また
は処理する際に入れられる。
窒化硼素（ｃＢＮ）基材料のような超砥粒(superhard a
brasive)で形成された切れ刃を備える切削工具は、粉末
冶金法で製造されそして鋳鉄及び焼き入れした鋼の機械
加工用に主に使用する。鋳鉄に対しては、８０〜１００
ｗｔ％のｃＢＮを有する強靱な材料が使用され、一方焼
き入れた鋼に対しては、１０〜５０ｗｔ％のＴｉＣ、Ｔ
ｉＮまたはＴｉ（Ｃ、Ｎ）を一般的に添加する。これは
靭性を増加させるが、しかし材料の化学安定性を非常に
変化させる。また、ほとんどの多結晶質立方晶窒化硼素
（ＰｃＢＮ）材料は、少量（一般的にはそれぞれが＜１
０ｗｔ％で、全部で＜２５ｗｔ％である）の他の成分、
例えばＣｏ、Ｎｉ、ＷＣ、Ａｌ、ＡｌＮ及びＡｌ2 Ｏ3
を含有する。これらは、原材料粉末に添加するか、また
は処理する際に入れられる。
【０００３】ＰｃＢＮ切削工具は、主に次の二つの異な
る方法で製造される。すなわち、 １）高圧力及び高温度（ＨＰ／ＨＴ）によって、ＰｃＢ
Ｎ粉末混合物を、固体ボディーに焼結し、この固体ボデ
ィーは仕上がり切削工具インサートへと切断しそして研
磨する。 ２）ＰｃＢＮ粉末の薄い層を、ＨＰ／ＨＴによって焼結
して同時に基体に接合し、この基体からさらに小さな部
片（刃先）が切り出される。これらの刃先は、通常の超
硬工具（例えば、インサート、エンドミル、ドリル）に
ろう付けして、仕上げた状態に研磨する。これらの工具
は、それが仕上がる前に多くの工程が製品に加えられる
ので、非常に高価である。また、一般的に入手される工
具は、一つの工具あたり一つか又は二つの切れ刃存在す
るだけである。
る方法で製造される。すなわち、 １）高圧力及び高温度（ＨＰ／ＨＴ）によって、ＰｃＢ
Ｎ粉末混合物を、固体ボディーに焼結し、この固体ボデ
ィーは仕上がり切削工具インサートへと切断しそして研
磨する。 ２）ＰｃＢＮ粉末の薄い層を、ＨＰ／ＨＴによって焼結
して同時に基体に接合し、この基体からさらに小さな部
片（刃先）が切り出される。これらの刃先は、通常の超
硬工具（例えば、インサート、エンドミル、ドリル）に
ろう付けして、仕上げた状態に研磨する。これらの工具
は、それが仕上がる前に多くの工程が製品に加えられる
ので、非常に高価である。また、一般的に入手される工
具は、一つの工具あたり一つか又は二つの切れ刃存在す
るだけである。
【０００４】米国特許第５，６７６，４９６号は、さら
に経済的な方法でＰｃＢＮ切削工具インサートを製造す
るための技術を示す。これは、超硬合金またはサーメッ
トの基体を容器内に配置して、その後この基体に適切に
配置された溝にＰｃＢＮ粉末を詰め込むことによって達
成する。この容器を、ＰｃＢＮ粉末が十分緻密なボディ
ーに固められ同時に基体と接合するように、ＨＰ／ＨＴ
焼結する。この基体とＰｃＢＮとの複合物は、切削工具
インサートへとその後直接研磨する。
に経済的な方法でＰｃＢＮ切削工具インサートを製造す
るための技術を示す。これは、超硬合金またはサーメッ
トの基体を容器内に配置して、その後この基体に適切に
配置された溝にＰｃＢＮ粉末を詰め込むことによって達
成する。この容器を、ＰｃＢＮ粉末が十分緻密なボディ
ーに固められ同時に基体と接合するように、ＨＰ／ＨＴ
焼結する。この基体とＰｃＢＮとの複合物は、切削工具
インサートへとその後直接研磨する。
【０００５】記載した方法が切れ刃あたりの大幅な価格
低下をもたらすとはいえ、溝に粉末を詰め込むことが原
則的に手作業によって行うことは大きな欠点である。必
要な溝の形状と組み合わすためのＰｃＢＮ粉末の少ない
流動特性が、自動化処理を確実にすることができない。
明らかな健康上の有害なものは別にして、手作業の詰め
込みは、不均一な詰め込み密度と、ＰｃＢＮ粉末を過度
に酸素にさらすことをもたらす。不均一な詰め込み密度
は、詰め込まれるＰｃＢＮ量を常に確実に十分にするた
めに、所望より大きな溝寸法にする必要がある。過剰な
酸素は固化工程に悪影響を及ぼすので、ＰｃＢＮ粉末の
酸素含有量の注意深い制御はＨＰ／ＨＴ焼結に対して重
要である。原則として、非常に高い再現性のある詰め込
み密度を有すること、及び作業中及び保管の際の酸素充
填を最小化することが望まれる。
低下をもたらすとはいえ、溝に粉末を詰め込むことが原
則的に手作業によって行うことは大きな欠点である。必
要な溝の形状と組み合わすためのＰｃＢＮ粉末の少ない
流動特性が、自動化処理を確実にすることができない。
明らかな健康上の有害なものは別にして、手作業の詰め
込みは、不均一な詰め込み密度と、ＰｃＢＮ粉末を過度
に酸素にさらすことをもたらす。不均一な詰め込み密度
は、詰め込まれるＰｃＢＮ量を常に確実に十分にするた
めに、所望より大きな溝寸法にする必要がある。過剰な
酸素は固化工程に悪影響を及ぼすので、ＰｃＢＮ粉末の
酸素含有量の注意深い制御はＨＰ／ＨＴ焼結に対して重
要である。原則として、非常に高い再現性のある詰め込
み密度を有すること、及び作業中及び保管の際の酸素充
填を最小化することが望まれる。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】上
記課題は、本発明の切削工具インサートの製造方法及び
多結晶質立方晶窒化硼素を含む粉末によって達成するこ
とができる。本発明の多孔質立方晶窒化硼素の切削工具
インサートの製造方法は、原材料粉末として、立方晶窒
化硼素（ｃＢＮ）と、六方晶窒化硼素（ｈＢＮ）、Ｔｉ
Ｃ、ＴｉＮ、Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）、ＷＣ、Ｗ、Ｃ、Ｃｏ、Ｃ
ｏ2 Ａｌ9 、Ａｌ、ＡｌＮ、Ａｌ2 Ｏ3 から１種または
複数種とを、適切な液体と適切な薬剤とともに混合し
て、所望の組成を備えた均一スラリーを形成する工程、
典型的には直径１００μｍの球状の粉末解凝集物を形成
する工程、前記多結晶質立方晶窒化硼素の粉末を、超硬
合金またはサーメットの基体の凹みに充填する工程、前
記多結晶質立方晶窒化硼素の粉末から前記薬剤を適切な
温度と雰囲気とで除去する工程、及び前記多孔質立方晶
窒化硼素の粉末を、高圧及び高温の条件のもとで容器内
側で互いに焼結して且つ同時に基体と接合して、複合ボ
ディーを形成する工程、を特徴とする。
記課題は、本発明の切削工具インサートの製造方法及び
多結晶質立方晶窒化硼素を含む粉末によって達成するこ
とができる。本発明の多孔質立方晶窒化硼素の切削工具
インサートの製造方法は、原材料粉末として、立方晶窒
化硼素（ｃＢＮ）と、六方晶窒化硼素（ｈＢＮ）、Ｔｉ
Ｃ、ＴｉＮ、Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）、ＷＣ、Ｗ、Ｃ、Ｃｏ、Ｃ
ｏ2 Ａｌ9 、Ａｌ、ＡｌＮ、Ａｌ2 Ｏ3 から１種または
複数種とを、適切な液体と適切な薬剤とともに混合し
て、所望の組成を備えた均一スラリーを形成する工程、
典型的には直径１００μｍの球状の粉末解凝集物を形成
する工程、前記多結晶質立方晶窒化硼素の粉末を、超硬
合金またはサーメットの基体の凹みに充填する工程、前
記多結晶質立方晶窒化硼素の粉末から前記薬剤を適切な
温度と雰囲気とで除去する工程、及び前記多孔質立方晶
窒化硼素の粉末を、高圧及び高温の条件のもとで容器内
側で互いに焼結して且つ同時に基体と接合して、複合ボ
ディーを形成する工程、を特徴とする。
【０００７】本発明の方法は、上記適切な液体がエタノ
ールであり、上記加圧成形剤が、ポリエチレングリコー
ルであることを特徴とする。さらに、本発明の方法は、
上記粉末解凝集物を、スプレー乾燥によって形成するこ
とを特徴とする。また、本発明の方法は、上記超硬合金
またはサーメットの基体の前記凹みが、リセス、ポケッ
トまたは溝であることを特徴とする。
ールであり、上記加圧成形剤が、ポリエチレングリコー
ルであることを特徴とする。さらに、本発明の方法は、
上記粉末解凝集物を、スプレー乾燥によって形成するこ
とを特徴とする。また、本発明の方法は、上記超硬合金
またはサーメットの基体の前記凹みが、リセス、ポケッ
トまたは溝であることを特徴とする。
【０００８】さらに本発明の多結晶質立方晶窒化硼素を
含む粉末は、 典型的には直径１００μｍの球状の粉末
解凝集物を特徴とする。
含む粉末は、 典型的には直径１００μｍの球状の粉末
解凝集物を特徴とする。
【０００９】
【実施例及び発明の効果】本発明にしたがって、良好な
流動特性を備えたＰｃＢＮを含有する粉末を提供する。
この粉末は、狭い許容誤差と非常に再現性のあるグリー
ンボディー密度を備えた完成形状のボディーを作るのに
適している。本発明の方法にしたがって、上記の材料を
生産するために適切な粉末の製造は、次の工程を含む。
すなわち、 １．原材料粉末すなわち、立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）
と、六方晶窒化硼素（ｈＢＮ）、ＴｉＣ、ＴｉＮ、Ｔｉ
（Ｃ、Ｎ）、ＷＣ、Ｗ、Ｃ、Ｃｏ、Ｃｏ2 Ａｌ9、Ａ
ｌ、ＡｌＮ、Ａｌ2 Ｏ3 から１種または複数種とを、適
切な液体（例えば、エタノール）と適切な薬剤（例え
ば、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ））とともに混合
して、所望の組成を備えた均一スラリーを形成する工
程、ＴｉＣ＋ＴｉＮ＋Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）の合計が＜５０ｗ
ｔ％であり、且つその他の添加物の量が＜２５ｗｔ％と
する工程、 ２．スプレー乾燥技術を使用して良好な流動特性を備え
た一般的に直径１００μｍの球状の粉末解凝集物を形成
する工程、 ３．ＰｃＢＮ粉末を、超硬合金またはサーメットの基体
のリセス、ポケット、溝などに充填する工程、 ４．ＰｃＢＮ粉末から上記薬剤を適切な温度と雰囲気
（好ましくは、ＰＥＧに対して流れる水素中の２００〜
４００℃）とで除去する工程、及び ５．上記ＰｃＢＮ粉末を、高圧及び高温の条件のもとで
容器内側で互いに焼結して且つ同時に基体と接合して、
複合ボディーすなわち切削工具インサートを形成する工
程、である。
流動特性を備えたＰｃＢＮを含有する粉末を提供する。
この粉末は、狭い許容誤差と非常に再現性のあるグリー
ンボディー密度を備えた完成形状のボディーを作るのに
適している。本発明の方法にしたがって、上記の材料を
生産するために適切な粉末の製造は、次の工程を含む。
すなわち、 １．原材料粉末すなわち、立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）
と、六方晶窒化硼素（ｈＢＮ）、ＴｉＣ、ＴｉＮ、Ｔｉ
（Ｃ、Ｎ）、ＷＣ、Ｗ、Ｃ、Ｃｏ、Ｃｏ2 Ａｌ9、Ａ
ｌ、ＡｌＮ、Ａｌ2 Ｏ3 から１種または複数種とを、適
切な液体（例えば、エタノール）と適切な薬剤（例え
ば、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ））とともに混合
して、所望の組成を備えた均一スラリーを形成する工
程、ＴｉＣ＋ＴｉＮ＋Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）の合計が＜５０ｗ
ｔ％であり、且つその他の添加物の量が＜２５ｗｔ％と
する工程、 ２．スプレー乾燥技術を使用して良好な流動特性を備え
た一般的に直径１００μｍの球状の粉末解凝集物を形成
する工程、 ３．ＰｃＢＮ粉末を、超硬合金またはサーメットの基体
のリセス、ポケット、溝などに充填する工程、 ４．ＰｃＢＮ粉末から上記薬剤を適切な温度と雰囲気
（好ましくは、ＰＥＧに対して流れる水素中の２００〜
４００℃）とで除去する工程、及び ５．上記ＰｃＢＮ粉末を、高圧及び高温の条件のもとで
容器内側で互いに焼結して且つ同時に基体と接合して、
複合ボディーすなわち切削工具インサートを形成する工
程、である。
【００１０】本方法はＰｃＢＮを参照して記載するが、
研磨材料としてダイヤモンドまたはそれらの混合物を用
いることにも使用できることは明らかである。
研磨材料としてダイヤモンドまたはそれらの混合物を用
いることにも使用できることは明らかである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｃ 29/14 Ｃ２２Ｃ 29/14 Ｃ // Ｂ２３Ｐ 15/30 Ｂ２３Ｐ 15/30
Claims (6)
- 【請求項１】 原材料粉末として、立方晶窒化硼素と、
六方晶窒化硼素、ＴｉＣ、ＴｉＮ、Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）、Ｗ
Ｃ、Ｗ、Ｃ、Ｃｏ、Ｃｏ2 Ａｌ9 、Ａｌ、ＡｌＮ、Ａｌ
2 Ｏ3 から１種または複数種とを、適切な液体と適切な
薬剤とともに混合して、所望の組成を備えた均一スラリ
ーを形成する工程、 直径１００μｍの球状の粉末解凝集物を形成する工程、 前記多結晶質立方晶窒化硼素の粉末を、超硬合金または
サーメットの基体の凹みに充填する工程、 前記多結晶質立方晶窒化硼素の粉末から前記薬剤を適切
な温度と雰囲気とで除去する工程、及び前記多孔質立方
晶窒化硼素の粉末を、高圧及び高温の条件のもとで容器
内側で互いに焼結して且つ同時に基体と接合して、複合
ボディーを形成する工程、を特徴とする多孔質立方晶窒
化硼素の切削工具インサートの製造方法。 - 【請求項２】 上記適切な液体が、エタノールであるこ
とを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 上記加圧成形剤が、ポリエチレングリコ
ールであることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 前記粉末解凝集物を、スプレー乾燥によ
って形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか
１項に記載の方法。 - 【請求項５】 前記超硬合金またはサーメットの基体の
前記凹みが、リセス、ポケットまた溝であることを特徴
とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項６】 典型的には直径１００μｍの球状の粉末
解凝集物を特徴とする多結晶質立方晶窒化硼素を含む粉
末。
Applications Claiming Priority (2)
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