JPH0416537B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0416537B2 JPH0416537B2 JP57216099A JP21609982A JPH0416537B2 JP H0416537 B2 JPH0416537 B2 JP H0416537B2 JP 57216099 A JP57216099 A JP 57216099A JP 21609982 A JP21609982 A JP 21609982A JP H0416537 B2 JPH0416537 B2 JP H0416537B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sintered body
- cbn
- solid solution
- wbn
- volume
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
本発明は、高硬度、耐摩耗性、靭性、耐熱性及
び耐食性に優れ、一般の鋼及び鋳鉄から難削材で
ある焼入れ合金鋼、浸炭材、ステンレス鋼及び高
ニツケル合金等の切削工具並びに軸受、ワークレ
スト及び線引きダイス等の耐摩耗工具に適した高
密度相窒化硼素焼結体及びその製造方法に関す
る。 従来、高密度相窒化硼素焼結体は、CBN（立方
晶形BN）および／またはWBN（ウルツ形BN）
から成る高密度相窒化硼素と結合相とから成る焼
結体と判断したとき、結合相中に金属を添加して
焼結過程において液相を生じさせることによつて
焼結性の促進及び焼結体の緻密化を行なわせるも
のがある。このように結合相中に金属を添加した
高密度相窒化硼素焼結体は、焼結後には合金又は
金属間化合物として焼結体中に存在している場合
がある。焼結体中に合金又は金属間化合物が存在
していると焼結体の靭性が向上し、焼結体と超硬
合金又はサーメツトとの固着結合も優れる傾向に
ある反面耐摩耗性及び耐熱性が低下したり、切削
工具として使用すると被削材との溶着摩耗及び溶
着から生じる溶着性チツピング又は極端な場合に
は刃先が塑性変形を生じる等と云う問題がある。 本発明は、上述のような従来の問題点を除去
し、高硬度、耐熱性、耐食性及び高温強度に優れ
しかも耐摩耗性及び靭性を高めると共に超硬合金
又はサーメツトとの固着結合が強固になつた高密
度相窒化硼素焼結体と超硬合金又はサーメツトと
の複合焼結体及びその製造方法である。即ち、本
発明の複合焼結体は、40〜70体積％のCBNおよ
び／またはWBNと残部が少なくともAl、Si、
Fe、Ni、Co、Mn、Mg、Cr、Cuの１種以上の
金属元素を含有して成る結合相と不可避不純物と
から成る焼結体と超硬合金又はサーメツトとが強
固に固着結合した複合焼結体であつて、この複合
焼結体のCBNおよび／またはWBNを含有した焼
結体の結合相は、１〜20体積％のAl、Si、Fe、
Ni、Co、Mn、Mg、Cr、Cuの１種以上の金属
と、残り（Ti、Ｗ、Ta）CN又は（Ti、Ｗ、
Ta、Nb）CNのB1型固溶体とTi、Zr、Hf、Ta、
Nb、Ｖの窒化物、炭窒化物もしくはこれらの相
互固溶体、Tiのホウ化物、Alの窒化物の中の１
種以上と粒界析出した炭化タングステンとでな
り、この金属が焼結体の中で超硬合金又はサーメ
ツトと固着結合した接触面側を最も多くし、接触
面から離れる程少なくなる濃度勾配にした複合焼
結体である。このような結合相を有する高密度相
窒化硼素焼結体部分は、焼結過程において結合相
中のAl、Si、Fe、Ni、Co、Mn、Mg、Cr、Cu
の１種以上の金属が液相状になつて他の各粒子間
中を滲透することによつて焼結体の焼結性を促進
し、緻密化に寄与すると共に焼結後においては焼
結体と超硬合金又はサーメツトとの固着結合した
接触面側に最も多く存在しているAl、Si、Fe、
Ni、Co、Mn、Mg、Cr、Cuの１種以上の金属が
焼結体と超硬合金又はサーメツトとの固着結合に
寄与するため強固に固着するのと接触面近辺の焼
結体の靭性を高める傾向となる。又、焼結体と超
硬合金又はサーメツトとが固着結合した接触面か
ら離れる程焼結体中に存在しているAl、Si、Fe、
Ni、Co、Mn、Mg、Cr、Cuの１種以上の金属量
が少なくなるために切削工具又は耐摩耗工具とし
て使用するときに例えば切削工具の切刃のような
実際の作用部分は非常に硬度が高く、耐摩耗性が
優れたものになり、この切刃を支えている刃先に
は切刃よりも多いAl、Si、Fe、Ni、Co、Mn、
Mg、Cr、Cuの１種以上の金属が存在しているた
めに靭性も優れたものになつている。こゝで使用
するAl、Si、Fe、Ni、Co、Mn、Mg、Cr、Cu
の１種以上の金属は、結合相中の他の添加物によ
つても異なるが高密度相窒化硼素との濡れ性及び
反応性の優れたAlを含有していることが望まし
い。又、結合相は、１〜20体積％のAl、Si、Fe、
Ni、Co、Mn、Mg、Cr、Cuの１種以上の金属以
外に２〜40％の（Ti、Ｗ、Ta）CN又は（Ti、
Ｗ、Ta、Nb）CNのB1型固溶体と６〜40％の
Ti、Zr、Hf、Ta、Nb、Ｖの１種以上の窒化物、
炭窒化物もしくはこれらの相互固溶体化合物と
0.1〜20％の粒界析出したWCを含有していると粒
界析出したWCがCBNおよび／またはWBNと結
合相中の他の化合物との各粒子表面に非常に微細
な粒子として存在するために、この粒界析出した
WCと濃度勾配をもつたAl、Si、Fe、Ni、Co、
Mn、Mg、Cr、Cuの１種以上の金属とがCBNお
よび／またはWBNと結合相との結合強度を高め
ると共に結合相内の各粒子間の結合強度も高める
と云つた焼結体内の各粒子間の係合媒介的作用の
ために焼結体の靭性及び強度を著しく向上させた
ものと考えられる。靭性を高める反面硬さを低下
させるAl、Si、Fe、Ni、Co、Mn、Mg、Cr、
Cuの１種以上の金属が焼結体の実際に使用され
る作用部分では非常に少ないのと粒界析出した
WCが非常に微細であるために焼結体の作用部分
は硬度が高く、結合相中のB1型固溶体と他化合
物との高い硬度とにより耐摩耗性が優れたものに
なる。 本発明の複合焼結体の製造方法は、出発原料と
して40〜70体積％のCBNおよび／またはWBNと
残部が結合相と不可避不純物とを混合粉砕して成
形した粉末圧粉体を超硬合金又はサーメツトから
なる塊体に直接接触させてCBNおよび／または
WBNの安定領域である圧力40〜60Kb、温度
1200〜1500℃の超高圧高温下で焼結し、CBNお
よび／またはWBN含有焼結体内に超硬合金又は
サーメツトからFe、Ni、Coの１種以上の金属を
滲透拡散させ、この滲透拡散したFe、Ni、Coの
１種以上の金属が焼結体内で濃度勾配を有し、こ
の濃度勾配を持つ金属は焼結体と超硬合金又はサ
ーメツトとの接触面側が最も多く、接触面から離
れる程少なくする複合焼結体の製造方法でも良
く。又、超硬合金又はサーメツトに含有している
金属ではなく高密度相窒化硼素焼結体の焼結促進
及び緻密化に更に効果の有る金属又はこの金属を
積極的に滲透拡散させるために出発原料として40
〜70体積％のCBNおよび／またはWBNと残部が
結合相と不可避不純物とを混合粉砕して成形した
粉末圧粉体と超硬合金又はサーメツトとの間に１
〜20体積％のAl、Si、Fe、Ni、Co、Mn、Mg、
Cr、Cuの１種以上の金属又は合金から成る板状
物体を設置して圧力4060Kb、温度1200〜1500℃
の超高圧高温下で焼結し、CBNおよび／または
WBN含有焼結体内に板状物体からAl、Si、Fe、
Ni、Co、Mn、Mg、Cr、Cuの１種以上の金属又
は合金を滲透拡散させ、この滲透拡散した金属が
焼結体内で濃度勾配を有し、この濃度勾配を持つ
金属は焼結体と超硬合金又はサーメツトとの接触
面側が最も多く、接触面から離れる程少なくする
複合焼結体の製造方法でも良い。こゝで述べる
Al、Si、Fe、Ni、Co、Mn、Mg、Cr、Cuの１
種以上の金属又は合金から成る板状物体は、薄板
でも良く、メツキ又は蒸著等による方法でも良
い。更に望ましい本発明の複合焼結体の製造方法
は、焼結体の結合相が出発原料として２〜40体積
％の第１図に表わすＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの線上及び
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで囲まれた内部の組成成分にある
B1型炭化物固溶体（但し、TaCに対して30％以
下はNbCで置換しても焼結体の諸特性が変らな
いので良く、Ａ点は、40モル％TiC−50モル％
WC−10モル％TaC、Ｂ点は、55モル％TiC−35
モル％WC−10モル％TaC、Ｃ点は、40モル％
TiC−20モル％WC−40モル％TaC、Ｄ点は、25
モル％TiC−35モル％WC−40モル％TaC）と６
〜40体積％のTi、Zr、Hf、Ta、Nb、Ｖの１種
以上の窒化物、炭窒化物もしくはこれらの相互固
溶体と40〜70体積％のCBNおよび／またはWBN
とを混合粉砕して成形した粉末圧粉体を直接超硬
合金又はサーメツトに接触させて、圧力40〜
60Kb、温度1200〜1500℃の超高圧高温下で焼結
することにより超硬合金又はサーメツトに含有し
ているFe、Ni、Coの１種以上の金属をCBNおよ
び／またはWBN含有焼結体中に滲透拡散した
り、又は前述した組成のCBNおよび／または
WBN含有粉末圧粉体と超硬合金又はサーメツト
との間にAl、Si、Fe、Ni、Co、Mn、Mg、Cr、
Cnの１種以上の金属又は合金から成る板状物体
を設置して圧力40〜60Kb、温度1200〜1500℃の
超高圧高温下で焼結することにより板状物体の金
属をCBNおよび／またはWBN含有焼結体中に滲
透拡散する複合焼結体の製造方法が望ましい。以
上の複合焼結体の製造方法で金属元素の滲透拡散
を容易にするためと焼結性の促進と焼結体の緻密
化と焼結体の諸特性を向上させるために出発原料
であるCBNおよび／またはWBNの粉末粒子表面
に化学蒸着法又は物理蒸着法によつてTi、Zr、
Hf、Ta、Nb、Ｖの１種以上の窒化物、炭窒化
物もしくはこれらの相互固溶体化合物を被覆する
ことが望ましい。CBNおよび／またはWBN含有
焼結体中に滲透拡散させる板状物体が薄板、メツ
キ及び蒸着等の方法にしたり、CBNおよび／ま
たはWBNの出発原料の粉末粒子表面に化合物を
蒸着するのは、粉末粒子表面に吸着している酸素
及び水分を出来るだけ取り除き密閉された超高圧
高温下でガス発生量を少なくするためにもなる。
吸着酸素量を少なくするためと金属元素の滲透拡
散性を良くするためにCBNおよび／またはWBN
の出発原料の粉末粒子表面に蒸着被覆するのは、
Ta、Nb、Ｖの１種以上の窒化物、炭窒化物もし
くはこれらの相互固溶体化合物がより望ましい。 本発明の複合焼結体の製造方法は、出発原料が
CBNおよび／またはWBNとWCを析出する原料
である（Ti、Ｗ、Ta）Ｃ又は（Ti、Ｗ、Ta、
Nb）ＣのB1型炭化物固溶体とこのB1型炭化物固
溶体に侵入拡散してWCの析出に寄与するTi、
Zr、Hf、Ta、Nb、Ｖの１種以上の窒化物、炭
窒化物もしくはこれらの相互固溶体化合物中に焼
結過程でAl、Si、Fe、Ni、Co、Mn、Mg、Cr、
Cuの１種以上の金属が液相状になつて滲透拡散
し、この液相状の金属がCBNおよび／または
WBNとB1型炭化物固溶体とTi、Zr、Hf、Ta、
Nb、Ｖの１種以上の化合物との濡れ性が良好で
あることから各粒子を取り囲む形で滲透拡散して
各粒子の粒子成長を抑制すると共にこれらの液相
状の金属がB1型炭化物固溶体中のＷとTi、Zr、
Hf、Ta、Nb、Ｖの１種以上の化合物との拡散
移動の媒介をして侵入型元素である窒素及び炭素
の拡散移動を促進させ、B1型炭化物固溶体内に
主として窒素元素が侵入拡散することによつて
B1型炭化物中のWCが微細な粒子として粒界析出
してくると考えられる。 こゝで本発明の複合焼結体で数値限定した理由
について述べる。 (a) CBNおよび／またはWBNの量 CBNおよび／またはWBNが40体積％未満で
は、高硬度なCBNおよび／またはWBNの効果
が弱くて耐摩耗性が低くなり過ぎるため、70体
積％を越えて多くなると作用部分に相当する所
の金属量を少なくする濃度勾配のために強度が
低くなり過ぎて難削材等の断続的切削条件で使
用し難くなるためにCBNおよび／またはWBN
の量は40〜70体積％とした。 (b) B1型固溶体の量 B1型固溶体量が２体積％未満ではWCの粒界
析出が殆んど生じなく、40体積％を越えて多く
なると相対的に他の成分量が少なくなるが特に
CBNおよび／またはWBN量とTi、Zr、Hf、
Ta、Nb、Ｖの１種以上の化合物量が少なくな
ることから耐摩耗性の低下が生ずる。このため
にB1型固溶体量は、２〜40体積％とした。 又、出発原料におけるB1型固溶体量を第１
図のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの線上及びＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
で取り囲まれた内部の組成成分に限定した理由
は、AD線を外れたWCの多い側ではWCの析出
量が多くなり過ぎるのと出発原料として使用す
るときに完全な固溶体が出来難いためであり、
AB線を外れたTaCの少ない側では焼結体とし
ての耐熱性及び高温での強度低下となり、BC
線を外れたTiCの多い側ではWCが析出し難く
なり、CD線を外れたTaCの多い側では価格が
高くなると共に焼結体の硬さが低下傾向になる
ために出発原料のB1型固溶体は第１図のＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄの線上及びＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄで囲まれ
た内部の組成成分にした。 (c) Ti、Zr、Hf、Ta、Nb、Ｖの１種以上の化
合物量 Ti、Zr、Hf、Ta、Nb、Ｖの１種以上の窒
化物、炭窒化物もしくはこれらの相互固溶体化
合物量が６体積％未満ではB1型固溶体の中か
らWCを析出させる作用が弱く、40体積％を越
えて多くなると相対的に他の成分量が少なくな
るが特にB1型固溶体とCBNおよび／または
WBNの量が少なくなつて耐摩耗性が低下する
ためにTi、Zr、Hf、Ta、Nb、Ｖの１種以上
の化合物量は６〜40体積％とした。 (d) Al、Si、Fe、Ni、Co、Mn、Mg、Cr、Cu
の１種以上の金属量 上記量が１体積％未満では、焼結体の緻密化
に支障を生じ、20体積％を越えて多くなると金
属とから成る金属間化合物が多くなり過ぎて焼
結体の硬さ低下と耐熱性の低下となるために上
記量は１〜20体積％とした。 (e) WCの粒界析出量 WCの粒界析出量が0.1体積％未満では0.1μｍ
以下の非常に微細なWCであつてもWC粒子の
数が少な過ぎて特に靭性及び強度低下の傾向に
なり、20体積％を越えて多くなると出発原料の
B1型炭化物固溶体の調整が困難になるために
WC粒界析出量は0.1〜20体積％とした。 本発明は、ガードル型、ベルト型等の実用さ
れている超高圧装置を使用して焼結することが
できる。 次に、本発明の複合焼結体及びその製造方法に
ついて実施例に従つて詳細に説明する。 実施例 １ 平均粒度3μｍのCBNを62％と平均粒度1.5μｍ
の（40％Ti−50％Ｗ−10％Ta）Ｃ固溶体を10％
と平均粒度2μｍのTiNを25％と平均粒度15μｍの
Alを３％とから成る混合粉末を外径10mm高さ1.0
mmに型押成形した。この粉末圧粉体をMo製容器
内のWC−10％Co超硬合金塊体の一面に接触させ
て設置し、真空度10-4mmHg温度1000℃で脱ガス
した後、ベルト型高圧装置に装入し、圧力50Kb
温度1320℃で30分保持後更に1450℃で20分保持し
て焼結した。こうして得た複合焼結体を放電切断
し、超硬合金の先端にロウ付けしてTNG332チツ
プに仕上げた。この本発明の複合焼結体がロー付
けされたTNG332と市販のCBN系複合焼結体が
ロー付けされたTNG332を比較にして下記の旋削
試験によつて切削し、平均逃げ面摩耗量を測定し
た結果、本発明品はVB＝0.12mmに対し市販品は
VB＝0.18mmと本発明の複合焼結体の耐摩耗性が優
れていることが確認できた。 旋削試験条件 被削材 SKD11（HRc56〜58） 切削速度 90ｍ／min 切込み量 0.5mm 送り量 0.1mm／rev 切削時間 10min 切削油 エマルカツトNo.10 本発明の複合焼結体のCBN含有焼結体部分を
Ｘ線マイクロアナライザーで解析した所、超硬合
金との接着面近辺はCoが約２％滲透拡散してお
り、切刃部近辺は殆んどCoがなく、Coの濃度勾
配は略直線的になつている傾向にあつた。又、
CBN含有焼結体部分をＸ線解析した結果、CBN
と（Ti、Ｗ、Ta）CNとTiNCとTiB2と析出し
たWCと考えられる回折線が確認できた。顕微鏡
組織観察からも析出したWCが確認できた。 実施例 ２ 平均粒度3μｍのCBNを63％と平均粒度2μｍの
（55％Ti−35％Ｗ−10％Ta）Ｃの固溶体を10％
と平均粒度2μｍの（90％Ti−10％Ta）Ｎを20％
とから成る混合粉末を外径10mm高さ1.0mmに型押
成形した。この粉末圧粉体と外径10mm高さ3.0mm
の超硬合金との間に粉末圧粉体の約７％に相当す
るAl薄板を挾んでMo製容器内に設置し、真空度
10-4mmHg、温度1000℃で脱ガス後ベルト型高圧
装置に装入し圧力50Kb温度1450℃で20分保持し
て焼結した。こうして得た複合焼結体を実施例１
と同様にしてTNG332チツプに仕上げた。市販の
CBN系複合焼結体がロー付けされたTNG332を
比較にして下記の旋削試験によつて切削し、平均
逃げ面摩耗量を測定した結果、本発明品はVB＝
0.21に対し市販品は微少チツピングが生じてい
た。 旋削試験条件 被削材 SCM3（HRc60〜62） 切削速度 150ｍ／min 切込み量 0.2mm 送り量 0.1mm／rev 切削時間 30min 切削油 エマルカツトNo.10 本発明の複合焼結体のCBN含有焼結体部分を
Ｘ線マイクロアナライザーで解析した所、超硬合
金との接着面近辺はAlが8.5％と多く、接着面か
ら離れる程CBN含有焼結体の内部の略中心部分
のAlが2.5％と、Alの濃度勾配が略直線的になつ
ている傾向にあつた。又、CBN含有焼結体部分
をＸ線解析した結果、CBNと（Ti、Ｗ、Ta）
CNと（Ti、Ta）NCとTiB2と析出したWCと考
えられる回折線が確認でき、更に接着面近辺は
AlNと考えられる回折線が確認できた。顕微鏡
組織観察からも析出したWCが確認できた。 実施例 ３ 平均粒度3μｍのCBN粒子表面に500℃で反応性
イオンプレーテイング法（Ta原子をイオン化し
てCBN粒子表面に密着させながら同時にN2ガス
を流入させて最終的にはCBN表面にTaNを被覆
する）によりTaNを10％被覆したものを60％と
3μｍ以下の（50％Ｗ−30％Ti−20％Ta）Ｃを20
％と2μｍ以下のTaN0.7を15％と2μｍ以下の
TiN0.7を５％との混合粉末に0.7％のパラフイン
を添加してｎ−ヘキサン溶媒中で粉砕混合し、乾
燥後Zr製容器中で15mm高さ３mmの超硬合金に混
合粉末の５％に相当するAl薄板を接着させて、
このAl薄板上に混合粉末を充填して900℃、10-4
mmHgの真空中で30分保持することによりパラフ
インを除去した。冷却後NaClでZr製容器を包囲
して超高圧装置内に設置し１万気圧、1000℃で20
分保持後5.5Kb1450℃まで昇圧昇温して25分保持
により複合焼結体を得た。このようにして得た複
合焼結体を実施例１と同様に加工してSNGN432
とTNGN332のチツプに仕上げた。この本発明の
複合焼結体と市販の約60％CBN含有焼結体を比
較にして下記のＡ及びＢの切削試験を行つた。 Ａ連続旋削条件 被削材 SUJ−２（HRc60〜63） 切削速度 100ｍ／min 切込み量 0.5mm 送り量 0.1mm／rev 切削油 エマルカツトNo.10 工具形状 SNGN432 Ｂ連続旋削条件 被削材 SKD−11（HRc59〜62） 切削速度 90ｍ／min 切込み量 0.5mm 送り量 0.1mm／rev 切削油 エマルカツトNo.10 工具形状 TNGN332 試験の結果、Ａ条件では切削時間が20分間迄は
本発明の複合焼結体と市販品の平均逃げ面摩耗量
が殆んど同じであつたが30分間切削すると本発明
の複合焼結体の平均逃げ面摩耗量がVB＝0.16mmで
あつたのに対し市販品の平均逃げ面摩耗量がVB
＝0.24mmであつた。Ｂ条件では本発明の複合焼結
体の平均逃げ面摩耗量が20分間の切削でVB＝0.11
mm30分間の切削でVB＝0.14mmであつたのに対し市
販品の平均逃げ面摩耗量が20分間の切削でVB＝
0.16mm30分間切削でVB＝0.20mmであつた。このこ
とから本発明の複合焼結体が耐摩耗性で優れてい
ることが確認できた。 本発明の複合焼結体のCBN含有焼結体部分を
Ｘ線マイクロアナライザーで解析した所、超硬合
金との接着面近辺はAlが6.4％と多く、接着面か
ら離れる程CBN含有焼結体の内部の略中心部分
のAlが1.3％と、Alの濃度勾配が略直線的になつ
ている傾向にあつた。又、CBN含有焼結体部分
をＸ線解析した結果、CBNと（Ti、Ｗ、Ta）
CNと（Ta、Ti）NCとTiB2と析出したWCと考
えられる回折線が確認できた。更に顕微鏡組織観
察からも析出したWCが確認できた。 実施例 ４ 平均粒度3μｍのCBNを30％と平均粒度4μｍの
CBN粒子表面に高速マグネトロンスパツタリン
グにより５％のTaNと５％のTiNを被覆したも
のを40％と3μｍ以下の（50％Ｗ−30％Ti−15％
Ta−５％Nb）Ｃを10％と2μｍ以下の（50％Ti
−25％Ta−25％Zr）N0.7を20％とパラフインを
３％添加してｎ−ヘキサン溶媒中、乾燥後Zr製
容器中で外径15mm高さ３mmの超硬合金に混合粉砕
粉末の５％に相当する70％Al−30％Cu合金薄板
を接着させて、このAl−Cu薄板上に混合粉砕粉
末を充填して実施例３と同様に複合焼結体を得
た。このようにして得た複合焼結体と市販の約60
％CBN含有焼結体とを実施例１と同様に加工し
てSNGN432のチツプに仕上げた。 この本発明の複合焼結体と市販のCBN複合焼
結体を下記の条件で断続旋削試験を３回繰り返し
行つた。 断続旋削条件 被削材 SCM−３ 浸炭焼入材（HRc60〜62）
（50φ×200の被削材に８mm巾×５mm深さの溝２
本入り） 切削速度 120ｍ／min 切込み量 0.15mm／rev 送り量 0.2mm 切削時間 チツピング又は欠損する迄 試験の結果本発明の複合焼結体は、工具寿命迄
に60分間、52分間、56分間切削出来たのに対し市
販品は、工具寿命迄に15分間、30分間、10分間し
か切削出来なかつた。このことから本発明品は、
耐欠損性が優れておりしかもバラツキ範囲も狭い
安定したものであることが確認できた。 本発明の複合焼結体のCBN含有焼結体部分を
Ｘ線マイクロアナライザーで解析した所、超硬合
金との接着面近辺はAlとCuの金属が6.7％と多
く、接着面から離れる程CBN含有焼結体の内部
の略中心部分のAlとCuの金属が1.5％と、Alと
Cuの金属の濃度勾配が略直線的になつている傾
向にあつた。又、CBN含有焼結体部分をＸ線解
析した結果、CBNと（Ti、Ｗ、Ta、Nb）CNと
（Ti、Ta、Zr）NCとTiB2と析出したWCと考え
られる回折線が確認できた。更に顕微鏡組織観察
からも析出したWCが確認できた。 実施例 ５ 平均粒度3μｍのCBNと平均粒度4μｍのWBN
と平均粒度3μｍのCBN粒子表面にTaNを10％被
覆したものと、平均粒度4μｍのWBNの粒子表面
にTaNを10％被覆したものと、平均粒度１〜2μ
ｍの各種炭化物固溶体及び窒化物化合物と各種の
金属及び合金薄板と外径10mm高さ３mmの超硬合金
及びこの超硬合金の表面に各種金属元素をイオン
プレーテイングによつて被覆したものを準備して
第１表に示した配合組成及び組合せでもつて実施
例１と同一製造条件によつて焼結した。このよう
にして焼結した本発明の複合焼結体の高密度相窒
化硼素含有焼結体部分をＸ線解析した結果、各試
料共CBN又はWBNとB1型炭窒化物固溶体とTi、
Zr、Hf、Ta、Nb、Ｖの窒化物窒炭化物及びこ
れらの相互固溶体化合物とTi、Zr、Hfの硼化物
又は硼窒化物と超硬合金との接着面近辺の焼結体
部分には窒化アルミニウムと考えられる回折線と
析出したWCの回折線が確認できた。又、Ｘ線マ
イクロアナライザーにて高密度相窒化硼素含有焼
結体部分のAl、Si、Fe、Ni、Co、Mn、Mg、
Cuの金属量を調べた所、超硬合金との接着面近
辺には金属量が多く接着面から離れる程金属量が
少なくなると云つた略直線的な濃度勾配になつて
いることが第２表の如く確認できた。析出した
WCについては顕微鏡組織観察からも確認した。
び耐食性に優れ、一般の鋼及び鋳鉄から難削材で
ある焼入れ合金鋼、浸炭材、ステンレス鋼及び高
ニツケル合金等の切削工具並びに軸受、ワークレ
スト及び線引きダイス等の耐摩耗工具に適した高
密度相窒化硼素焼結体及びその製造方法に関す
る。 従来、高密度相窒化硼素焼結体は、CBN（立方
晶形BN）および／またはWBN（ウルツ形BN）
から成る高密度相窒化硼素と結合相とから成る焼
結体と判断したとき、結合相中に金属を添加して
焼結過程において液相を生じさせることによつて
焼結性の促進及び焼結体の緻密化を行なわせるも
のがある。このように結合相中に金属を添加した
高密度相窒化硼素焼結体は、焼結後には合金又は
金属間化合物として焼結体中に存在している場合
がある。焼結体中に合金又は金属間化合物が存在
していると焼結体の靭性が向上し、焼結体と超硬
合金又はサーメツトとの固着結合も優れる傾向に
ある反面耐摩耗性及び耐熱性が低下したり、切削
工具として使用すると被削材との溶着摩耗及び溶
着から生じる溶着性チツピング又は極端な場合に
は刃先が塑性変形を生じる等と云う問題がある。 本発明は、上述のような従来の問題点を除去
し、高硬度、耐熱性、耐食性及び高温強度に優れ
しかも耐摩耗性及び靭性を高めると共に超硬合金
又はサーメツトとの固着結合が強固になつた高密
度相窒化硼素焼結体と超硬合金又はサーメツトと
の複合焼結体及びその製造方法である。即ち、本
発明の複合焼結体は、40〜70体積％のCBNおよ
び／またはWBNと残部が少なくともAl、Si、
Fe、Ni、Co、Mn、Mg、Cr、Cuの１種以上の
金属元素を含有して成る結合相と不可避不純物と
から成る焼結体と超硬合金又はサーメツトとが強
固に固着結合した複合焼結体であつて、この複合
焼結体のCBNおよび／またはWBNを含有した焼
結体の結合相は、１〜20体積％のAl、Si、Fe、
Ni、Co、Mn、Mg、Cr、Cuの１種以上の金属
と、残り（Ti、Ｗ、Ta）CN又は（Ti、Ｗ、
Ta、Nb）CNのB1型固溶体とTi、Zr、Hf、Ta、
Nb、Ｖの窒化物、炭窒化物もしくはこれらの相
互固溶体、Tiのホウ化物、Alの窒化物の中の１
種以上と粒界析出した炭化タングステンとでな
り、この金属が焼結体の中で超硬合金又はサーメ
ツトと固着結合した接触面側を最も多くし、接触
面から離れる程少なくなる濃度勾配にした複合焼
結体である。このような結合相を有する高密度相
窒化硼素焼結体部分は、焼結過程において結合相
中のAl、Si、Fe、Ni、Co、Mn、Mg、Cr、Cu
の１種以上の金属が液相状になつて他の各粒子間
中を滲透することによつて焼結体の焼結性を促進
し、緻密化に寄与すると共に焼結後においては焼
結体と超硬合金又はサーメツトとの固着結合した
接触面側に最も多く存在しているAl、Si、Fe、
Ni、Co、Mn、Mg、Cr、Cuの１種以上の金属が
焼結体と超硬合金又はサーメツトとの固着結合に
寄与するため強固に固着するのと接触面近辺の焼
結体の靭性を高める傾向となる。又、焼結体と超
硬合金又はサーメツトとが固着結合した接触面か
ら離れる程焼結体中に存在しているAl、Si、Fe、
Ni、Co、Mn、Mg、Cr、Cuの１種以上の金属量
が少なくなるために切削工具又は耐摩耗工具とし
て使用するときに例えば切削工具の切刃のような
実際の作用部分は非常に硬度が高く、耐摩耗性が
優れたものになり、この切刃を支えている刃先に
は切刃よりも多いAl、Si、Fe、Ni、Co、Mn、
Mg、Cr、Cuの１種以上の金属が存在しているた
めに靭性も優れたものになつている。こゝで使用
するAl、Si、Fe、Ni、Co、Mn、Mg、Cr、Cu
の１種以上の金属は、結合相中の他の添加物によ
つても異なるが高密度相窒化硼素との濡れ性及び
反応性の優れたAlを含有していることが望まし
い。又、結合相は、１〜20体積％のAl、Si、Fe、
Ni、Co、Mn、Mg、Cr、Cuの１種以上の金属以
外に２〜40％の（Ti、Ｗ、Ta）CN又は（Ti、
Ｗ、Ta、Nb）CNのB1型固溶体と６〜40％の
Ti、Zr、Hf、Ta、Nb、Ｖの１種以上の窒化物、
炭窒化物もしくはこれらの相互固溶体化合物と
0.1〜20％の粒界析出したWCを含有していると粒
界析出したWCがCBNおよび／またはWBNと結
合相中の他の化合物との各粒子表面に非常に微細
な粒子として存在するために、この粒界析出した
WCと濃度勾配をもつたAl、Si、Fe、Ni、Co、
Mn、Mg、Cr、Cuの１種以上の金属とがCBNお
よび／またはWBNと結合相との結合強度を高め
ると共に結合相内の各粒子間の結合強度も高める
と云つた焼結体内の各粒子間の係合媒介的作用の
ために焼結体の靭性及び強度を著しく向上させた
ものと考えられる。靭性を高める反面硬さを低下
させるAl、Si、Fe、Ni、Co、Mn、Mg、Cr、
Cuの１種以上の金属が焼結体の実際に使用され
る作用部分では非常に少ないのと粒界析出した
WCが非常に微細であるために焼結体の作用部分
は硬度が高く、結合相中のB1型固溶体と他化合
物との高い硬度とにより耐摩耗性が優れたものに
なる。 本発明の複合焼結体の製造方法は、出発原料と
して40〜70体積％のCBNおよび／またはWBNと
残部が結合相と不可避不純物とを混合粉砕して成
形した粉末圧粉体を超硬合金又はサーメツトから
なる塊体に直接接触させてCBNおよび／または
WBNの安定領域である圧力40〜60Kb、温度
1200〜1500℃の超高圧高温下で焼結し、CBNお
よび／またはWBN含有焼結体内に超硬合金又は
サーメツトからFe、Ni、Coの１種以上の金属を
滲透拡散させ、この滲透拡散したFe、Ni、Coの
１種以上の金属が焼結体内で濃度勾配を有し、こ
の濃度勾配を持つ金属は焼結体と超硬合金又はサ
ーメツトとの接触面側が最も多く、接触面から離
れる程少なくする複合焼結体の製造方法でも良
く。又、超硬合金又はサーメツトに含有している
金属ではなく高密度相窒化硼素焼結体の焼結促進
及び緻密化に更に効果の有る金属又はこの金属を
積極的に滲透拡散させるために出発原料として40
〜70体積％のCBNおよび／またはWBNと残部が
結合相と不可避不純物とを混合粉砕して成形した
粉末圧粉体と超硬合金又はサーメツトとの間に１
〜20体積％のAl、Si、Fe、Ni、Co、Mn、Mg、
Cr、Cuの１種以上の金属又は合金から成る板状
物体を設置して圧力4060Kb、温度1200〜1500℃
の超高圧高温下で焼結し、CBNおよび／または
WBN含有焼結体内に板状物体からAl、Si、Fe、
Ni、Co、Mn、Mg、Cr、Cuの１種以上の金属又
は合金を滲透拡散させ、この滲透拡散した金属が
焼結体内で濃度勾配を有し、この濃度勾配を持つ
金属は焼結体と超硬合金又はサーメツトとの接触
面側が最も多く、接触面から離れる程少なくする
複合焼結体の製造方法でも良い。こゝで述べる
Al、Si、Fe、Ni、Co、Mn、Mg、Cr、Cuの１
種以上の金属又は合金から成る板状物体は、薄板
でも良く、メツキ又は蒸著等による方法でも良
い。更に望ましい本発明の複合焼結体の製造方法
は、焼結体の結合相が出発原料として２〜40体積
％の第１図に表わすＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの線上及び
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで囲まれた内部の組成成分にある
B1型炭化物固溶体（但し、TaCに対して30％以
下はNbCで置換しても焼結体の諸特性が変らな
いので良く、Ａ点は、40モル％TiC−50モル％
WC−10モル％TaC、Ｂ点は、55モル％TiC−35
モル％WC−10モル％TaC、Ｃ点は、40モル％
TiC−20モル％WC−40モル％TaC、Ｄ点は、25
モル％TiC−35モル％WC−40モル％TaC）と６
〜40体積％のTi、Zr、Hf、Ta、Nb、Ｖの１種
以上の窒化物、炭窒化物もしくはこれらの相互固
溶体と40〜70体積％のCBNおよび／またはWBN
とを混合粉砕して成形した粉末圧粉体を直接超硬
合金又はサーメツトに接触させて、圧力40〜
60Kb、温度1200〜1500℃の超高圧高温下で焼結
することにより超硬合金又はサーメツトに含有し
ているFe、Ni、Coの１種以上の金属をCBNおよ
び／またはWBN含有焼結体中に滲透拡散した
り、又は前述した組成のCBNおよび／または
WBN含有粉末圧粉体と超硬合金又はサーメツト
との間にAl、Si、Fe、Ni、Co、Mn、Mg、Cr、
Cnの１種以上の金属又は合金から成る板状物体
を設置して圧力40〜60Kb、温度1200〜1500℃の
超高圧高温下で焼結することにより板状物体の金
属をCBNおよび／またはWBN含有焼結体中に滲
透拡散する複合焼結体の製造方法が望ましい。以
上の複合焼結体の製造方法で金属元素の滲透拡散
を容易にするためと焼結性の促進と焼結体の緻密
化と焼結体の諸特性を向上させるために出発原料
であるCBNおよび／またはWBNの粉末粒子表面
に化学蒸着法又は物理蒸着法によつてTi、Zr、
Hf、Ta、Nb、Ｖの１種以上の窒化物、炭窒化
物もしくはこれらの相互固溶体化合物を被覆する
ことが望ましい。CBNおよび／またはWBN含有
焼結体中に滲透拡散させる板状物体が薄板、メツ
キ及び蒸着等の方法にしたり、CBNおよび／ま
たはWBNの出発原料の粉末粒子表面に化合物を
蒸着するのは、粉末粒子表面に吸着している酸素
及び水分を出来るだけ取り除き密閉された超高圧
高温下でガス発生量を少なくするためにもなる。
吸着酸素量を少なくするためと金属元素の滲透拡
散性を良くするためにCBNおよび／またはWBN
の出発原料の粉末粒子表面に蒸着被覆するのは、
Ta、Nb、Ｖの１種以上の窒化物、炭窒化物もし
くはこれらの相互固溶体化合物がより望ましい。 本発明の複合焼結体の製造方法は、出発原料が
CBNおよび／またはWBNとWCを析出する原料
である（Ti、Ｗ、Ta）Ｃ又は（Ti、Ｗ、Ta、
Nb）ＣのB1型炭化物固溶体とこのB1型炭化物固
溶体に侵入拡散してWCの析出に寄与するTi、
Zr、Hf、Ta、Nb、Ｖの１種以上の窒化物、炭
窒化物もしくはこれらの相互固溶体化合物中に焼
結過程でAl、Si、Fe、Ni、Co、Mn、Mg、Cr、
Cuの１種以上の金属が液相状になつて滲透拡散
し、この液相状の金属がCBNおよび／または
WBNとB1型炭化物固溶体とTi、Zr、Hf、Ta、
Nb、Ｖの１種以上の化合物との濡れ性が良好で
あることから各粒子を取り囲む形で滲透拡散して
各粒子の粒子成長を抑制すると共にこれらの液相
状の金属がB1型炭化物固溶体中のＷとTi、Zr、
Hf、Ta、Nb、Ｖの１種以上の化合物との拡散
移動の媒介をして侵入型元素である窒素及び炭素
の拡散移動を促進させ、B1型炭化物固溶体内に
主として窒素元素が侵入拡散することによつて
B1型炭化物中のWCが微細な粒子として粒界析出
してくると考えられる。 こゝで本発明の複合焼結体で数値限定した理由
について述べる。 (a) CBNおよび／またはWBNの量 CBNおよび／またはWBNが40体積％未満で
は、高硬度なCBNおよび／またはWBNの効果
が弱くて耐摩耗性が低くなり過ぎるため、70体
積％を越えて多くなると作用部分に相当する所
の金属量を少なくする濃度勾配のために強度が
低くなり過ぎて難削材等の断続的切削条件で使
用し難くなるためにCBNおよび／またはWBN
の量は40〜70体積％とした。 (b) B1型固溶体の量 B1型固溶体量が２体積％未満ではWCの粒界
析出が殆んど生じなく、40体積％を越えて多く
なると相対的に他の成分量が少なくなるが特に
CBNおよび／またはWBN量とTi、Zr、Hf、
Ta、Nb、Ｖの１種以上の化合物量が少なくな
ることから耐摩耗性の低下が生ずる。このため
にB1型固溶体量は、２〜40体積％とした。 又、出発原料におけるB1型固溶体量を第１
図のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの線上及びＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ
で取り囲まれた内部の組成成分に限定した理由
は、AD線を外れたWCの多い側ではWCの析出
量が多くなり過ぎるのと出発原料として使用す
るときに完全な固溶体が出来難いためであり、
AB線を外れたTaCの少ない側では焼結体とし
ての耐熱性及び高温での強度低下となり、BC
線を外れたTiCの多い側ではWCが析出し難く
なり、CD線を外れたTaCの多い側では価格が
高くなると共に焼結体の硬さが低下傾向になる
ために出発原料のB1型固溶体は第１図のＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄの線上及びＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄで囲まれ
た内部の組成成分にした。 (c) Ti、Zr、Hf、Ta、Nb、Ｖの１種以上の化
合物量 Ti、Zr、Hf、Ta、Nb、Ｖの１種以上の窒
化物、炭窒化物もしくはこれらの相互固溶体化
合物量が６体積％未満ではB1型固溶体の中か
らWCを析出させる作用が弱く、40体積％を越
えて多くなると相対的に他の成分量が少なくな
るが特にB1型固溶体とCBNおよび／または
WBNの量が少なくなつて耐摩耗性が低下する
ためにTi、Zr、Hf、Ta、Nb、Ｖの１種以上
の化合物量は６〜40体積％とした。 (d) Al、Si、Fe、Ni、Co、Mn、Mg、Cr、Cu
の１種以上の金属量 上記量が１体積％未満では、焼結体の緻密化
に支障を生じ、20体積％を越えて多くなると金
属とから成る金属間化合物が多くなり過ぎて焼
結体の硬さ低下と耐熱性の低下となるために上
記量は１〜20体積％とした。 (e) WCの粒界析出量 WCの粒界析出量が0.1体積％未満では0.1μｍ
以下の非常に微細なWCであつてもWC粒子の
数が少な過ぎて特に靭性及び強度低下の傾向に
なり、20体積％を越えて多くなると出発原料の
B1型炭化物固溶体の調整が困難になるために
WC粒界析出量は0.1〜20体積％とした。 本発明は、ガードル型、ベルト型等の実用さ
れている超高圧装置を使用して焼結することが
できる。 次に、本発明の複合焼結体及びその製造方法に
ついて実施例に従つて詳細に説明する。 実施例 １ 平均粒度3μｍのCBNを62％と平均粒度1.5μｍ
の（40％Ti−50％Ｗ−10％Ta）Ｃ固溶体を10％
と平均粒度2μｍのTiNを25％と平均粒度15μｍの
Alを３％とから成る混合粉末を外径10mm高さ1.0
mmに型押成形した。この粉末圧粉体をMo製容器
内のWC−10％Co超硬合金塊体の一面に接触させ
て設置し、真空度10-4mmHg温度1000℃で脱ガス
した後、ベルト型高圧装置に装入し、圧力50Kb
温度1320℃で30分保持後更に1450℃で20分保持し
て焼結した。こうして得た複合焼結体を放電切断
し、超硬合金の先端にロウ付けしてTNG332チツ
プに仕上げた。この本発明の複合焼結体がロー付
けされたTNG332と市販のCBN系複合焼結体が
ロー付けされたTNG332を比較にして下記の旋削
試験によつて切削し、平均逃げ面摩耗量を測定し
た結果、本発明品はVB＝0.12mmに対し市販品は
VB＝0.18mmと本発明の複合焼結体の耐摩耗性が優
れていることが確認できた。 旋削試験条件 被削材 SKD11（HRc56〜58） 切削速度 90ｍ／min 切込み量 0.5mm 送り量 0.1mm／rev 切削時間 10min 切削油 エマルカツトNo.10 本発明の複合焼結体のCBN含有焼結体部分を
Ｘ線マイクロアナライザーで解析した所、超硬合
金との接着面近辺はCoが約２％滲透拡散してお
り、切刃部近辺は殆んどCoがなく、Coの濃度勾
配は略直線的になつている傾向にあつた。又、
CBN含有焼結体部分をＸ線解析した結果、CBN
と（Ti、Ｗ、Ta）CNとTiNCとTiB2と析出し
たWCと考えられる回折線が確認できた。顕微鏡
組織観察からも析出したWCが確認できた。 実施例 ２ 平均粒度3μｍのCBNを63％と平均粒度2μｍの
（55％Ti−35％Ｗ−10％Ta）Ｃの固溶体を10％
と平均粒度2μｍの（90％Ti−10％Ta）Ｎを20％
とから成る混合粉末を外径10mm高さ1.0mmに型押
成形した。この粉末圧粉体と外径10mm高さ3.0mm
の超硬合金との間に粉末圧粉体の約７％に相当す
るAl薄板を挾んでMo製容器内に設置し、真空度
10-4mmHg、温度1000℃で脱ガス後ベルト型高圧
装置に装入し圧力50Kb温度1450℃で20分保持し
て焼結した。こうして得た複合焼結体を実施例１
と同様にしてTNG332チツプに仕上げた。市販の
CBN系複合焼結体がロー付けされたTNG332を
比較にして下記の旋削試験によつて切削し、平均
逃げ面摩耗量を測定した結果、本発明品はVB＝
0.21に対し市販品は微少チツピングが生じてい
た。 旋削試験条件 被削材 SCM3（HRc60〜62） 切削速度 150ｍ／min 切込み量 0.2mm 送り量 0.1mm／rev 切削時間 30min 切削油 エマルカツトNo.10 本発明の複合焼結体のCBN含有焼結体部分を
Ｘ線マイクロアナライザーで解析した所、超硬合
金との接着面近辺はAlが8.5％と多く、接着面か
ら離れる程CBN含有焼結体の内部の略中心部分
のAlが2.5％と、Alの濃度勾配が略直線的になつ
ている傾向にあつた。又、CBN含有焼結体部分
をＸ線解析した結果、CBNと（Ti、Ｗ、Ta）
CNと（Ti、Ta）NCとTiB2と析出したWCと考
えられる回折線が確認でき、更に接着面近辺は
AlNと考えられる回折線が確認できた。顕微鏡
組織観察からも析出したWCが確認できた。 実施例 ３ 平均粒度3μｍのCBN粒子表面に500℃で反応性
イオンプレーテイング法（Ta原子をイオン化し
てCBN粒子表面に密着させながら同時にN2ガス
を流入させて最終的にはCBN表面にTaNを被覆
する）によりTaNを10％被覆したものを60％と
3μｍ以下の（50％Ｗ−30％Ti−20％Ta）Ｃを20
％と2μｍ以下のTaN0.7を15％と2μｍ以下の
TiN0.7を５％との混合粉末に0.7％のパラフイン
を添加してｎ−ヘキサン溶媒中で粉砕混合し、乾
燥後Zr製容器中で15mm高さ３mmの超硬合金に混
合粉末の５％に相当するAl薄板を接着させて、
このAl薄板上に混合粉末を充填して900℃、10-4
mmHgの真空中で30分保持することによりパラフ
インを除去した。冷却後NaClでZr製容器を包囲
して超高圧装置内に設置し１万気圧、1000℃で20
分保持後5.5Kb1450℃まで昇圧昇温して25分保持
により複合焼結体を得た。このようにして得た複
合焼結体を実施例１と同様に加工してSNGN432
とTNGN332のチツプに仕上げた。この本発明の
複合焼結体と市販の約60％CBN含有焼結体を比
較にして下記のＡ及びＢの切削試験を行つた。 Ａ連続旋削条件 被削材 SUJ−２（HRc60〜63） 切削速度 100ｍ／min 切込み量 0.5mm 送り量 0.1mm／rev 切削油 エマルカツトNo.10 工具形状 SNGN432 Ｂ連続旋削条件 被削材 SKD−11（HRc59〜62） 切削速度 90ｍ／min 切込み量 0.5mm 送り量 0.1mm／rev 切削油 エマルカツトNo.10 工具形状 TNGN332 試験の結果、Ａ条件では切削時間が20分間迄は
本発明の複合焼結体と市販品の平均逃げ面摩耗量
が殆んど同じであつたが30分間切削すると本発明
の複合焼結体の平均逃げ面摩耗量がVB＝0.16mmで
あつたのに対し市販品の平均逃げ面摩耗量がVB
＝0.24mmであつた。Ｂ条件では本発明の複合焼結
体の平均逃げ面摩耗量が20分間の切削でVB＝0.11
mm30分間の切削でVB＝0.14mmであつたのに対し市
販品の平均逃げ面摩耗量が20分間の切削でVB＝
0.16mm30分間切削でVB＝0.20mmであつた。このこ
とから本発明の複合焼結体が耐摩耗性で優れてい
ることが確認できた。 本発明の複合焼結体のCBN含有焼結体部分を
Ｘ線マイクロアナライザーで解析した所、超硬合
金との接着面近辺はAlが6.4％と多く、接着面か
ら離れる程CBN含有焼結体の内部の略中心部分
のAlが1.3％と、Alの濃度勾配が略直線的になつ
ている傾向にあつた。又、CBN含有焼結体部分
をＸ線解析した結果、CBNと（Ti、Ｗ、Ta）
CNと（Ta、Ti）NCとTiB2と析出したWCと考
えられる回折線が確認できた。更に顕微鏡組織観
察からも析出したWCが確認できた。 実施例 ４ 平均粒度3μｍのCBNを30％と平均粒度4μｍの
CBN粒子表面に高速マグネトロンスパツタリン
グにより５％のTaNと５％のTiNを被覆したも
のを40％と3μｍ以下の（50％Ｗ−30％Ti−15％
Ta−５％Nb）Ｃを10％と2μｍ以下の（50％Ti
−25％Ta−25％Zr）N0.7を20％とパラフインを
３％添加してｎ−ヘキサン溶媒中、乾燥後Zr製
容器中で外径15mm高さ３mmの超硬合金に混合粉砕
粉末の５％に相当する70％Al−30％Cu合金薄板
を接着させて、このAl−Cu薄板上に混合粉砕粉
末を充填して実施例３と同様に複合焼結体を得
た。このようにして得た複合焼結体と市販の約60
％CBN含有焼結体とを実施例１と同様に加工し
てSNGN432のチツプに仕上げた。 この本発明の複合焼結体と市販のCBN複合焼
結体を下記の条件で断続旋削試験を３回繰り返し
行つた。 断続旋削条件 被削材 SCM−３ 浸炭焼入材（HRc60〜62）
（50φ×200の被削材に８mm巾×５mm深さの溝２
本入り） 切削速度 120ｍ／min 切込み量 0.15mm／rev 送り量 0.2mm 切削時間 チツピング又は欠損する迄 試験の結果本発明の複合焼結体は、工具寿命迄
に60分間、52分間、56分間切削出来たのに対し市
販品は、工具寿命迄に15分間、30分間、10分間し
か切削出来なかつた。このことから本発明品は、
耐欠損性が優れておりしかもバラツキ範囲も狭い
安定したものであることが確認できた。 本発明の複合焼結体のCBN含有焼結体部分を
Ｘ線マイクロアナライザーで解析した所、超硬合
金との接着面近辺はAlとCuの金属が6.7％と多
く、接着面から離れる程CBN含有焼結体の内部
の略中心部分のAlとCuの金属が1.5％と、Alと
Cuの金属の濃度勾配が略直線的になつている傾
向にあつた。又、CBN含有焼結体部分をＸ線解
析した結果、CBNと（Ti、Ｗ、Ta、Nb）CNと
（Ti、Ta、Zr）NCとTiB2と析出したWCと考え
られる回折線が確認できた。更に顕微鏡組織観察
からも析出したWCが確認できた。 実施例 ５ 平均粒度3μｍのCBNと平均粒度4μｍのWBN
と平均粒度3μｍのCBN粒子表面にTaNを10％被
覆したものと、平均粒度4μｍのWBNの粒子表面
にTaNを10％被覆したものと、平均粒度１〜2μ
ｍの各種炭化物固溶体及び窒化物化合物と各種の
金属及び合金薄板と外径10mm高さ３mmの超硬合金
及びこの超硬合金の表面に各種金属元素をイオン
プレーテイングによつて被覆したものを準備して
第１表に示した配合組成及び組合せでもつて実施
例１と同一製造条件によつて焼結した。このよう
にして焼結した本発明の複合焼結体の高密度相窒
化硼素含有焼結体部分をＸ線解析した結果、各試
料共CBN又はWBNとB1型炭窒化物固溶体とTi、
Zr、Hf、Ta、Nb、Ｖの窒化物窒炭化物及びこ
れらの相互固溶体化合物とTi、Zr、Hfの硼化物
又は硼窒化物と超硬合金との接着面近辺の焼結体
部分には窒化アルミニウムと考えられる回折線と
析出したWCの回折線が確認できた。又、Ｘ線マ
イクロアナライザーにて高密度相窒化硼素含有焼
結体部分のAl、Si、Fe、Ni、Co、Mn、Mg、
Cuの金属量を調べた所、超硬合金との接着面近
辺には金属量が多く接着面から離れる程金属量が
少なくなると云つた略直線的な濃度勾配になつて
いることが第２表の如く確認できた。析出した
WCについては顕微鏡組織観察からも確認した。
【表】
【表】
第１表に示した本発明の複合焼結体の内、試料
番号１、２、３、４、５、６、８、９を実施例１
と同様に加工してSNGN432とTNGN332のチツ
プに仕上げ、これと同形状の市販のCBN系複合
焼結体も比較に加えて切削試験を行つた。 SNGN432は実施例４と同一切削試験で、
TNGN332は実施例２と同一切削試験によつて比
較した。その切削試験の結果を第２表に示した。
第２表の結果本発明の複合焼結体は、市販の
CBN系複合焼結体に比較して耐摩耗性及び耐欠
損性共に優れていることが確認できた。
番号１、２、３、４、５、６、８、９を実施例１
と同様に加工してSNGN432とTNGN332のチツ
プに仕上げ、これと同形状の市販のCBN系複合
焼結体も比較に加えて切削試験を行つた。 SNGN432は実施例４と同一切削試験で、
TNGN332は実施例２と同一切削試験によつて比
較した。その切削試験の結果を第２表に示した。
第２表の結果本発明の複合焼結体は、市販の
CBN系複合焼結体に比較して耐摩耗性及び耐欠
損性共に優れていることが確認できた。
第１図は、WCとTiCとTaCの３成分系状態図
を示す。Ａ点は、40モル％TiC50モル％WC−10
モル％TaC、Ｂ点は、55モル％TiC−35モル％
WC−10モル％TaC、Ｃ点は、40モル％TiC−20
モル％WC−40モル％TaC、Ｄ点は、25モル％
TiC−35モル％WC−40モル％TaC。
を示す。Ａ点は、40モル％TiC50モル％WC−10
モル％TaC、Ｂ点は、55モル％TiC−35モル％
WC−10モル％TaC、Ｃ点は、40モル％TiC−20
モル％WC−40モル％TaC、Ｄ点は、25モル％
TiC−35モル％WC−40モル％TaC。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 40〜70体積％のCBNおよび／またはWBN
と、残部が少なくともAl、Si、Fe、Ni、Co、
Mn、Mg、Cr、Cuの１種以上の金属を含有して
なる結合相と不可避不純物とから成る焼結体と、
超硬合金又はサーメツトとが強固に固着結合した
複合体において、該焼結体は、該金属を１〜20体
積％と、残り（Ti、Ｗ、Ta）CN又は（Ti、Ｗ、
Ta、Nb）CNのB1型固溶体とTi、Zr、Hf、Ta、
Nb、Ｖの窒化物、炭窒化物もしくはこれらの相
互固溶体、Tiのホウ化物、Alの窒化物の中の１
種以上と粒界析出した炭化タングステンとでなる
結合相を含有し、かつ該焼結体中の該金属は該超
硬合金又はサーメツトと固着結合してなる該焼結
体の接触面側が最も多く、該接触面から該焼結体
の内部に入る程少なくなる濃度勾配を有すること
を特徴とする複合焼結体。 ２ 上記結合相は、上記金属と、残り（Ti、Ｗ、
Ta）CN又は（Ti、Ｗ、Ta、Nb）CNのB1型固
溶体２〜40％と、Ti、Zr、Hf、Ta、Nb、Ｖの
窒化物、炭窒化物もしくはこれらの相互固溶体、
Tiのホウ化物、Alの窒化物の中の１種以上６〜
40体積％と粒界析出した炭化タングステン0.1〜
20体積％とからなることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の複合焼結体。 ３ 40〜70体積％のCBNおよび／またはWBN、
もしくは化学蒸着法や物理蒸着法によりTi、Zr、
Hf、Ta、Nb、Ｖの１種以上の窒化物、炭窒化
物およびこれらの相互固溶体化合物を被覆してな
るCBNおよび／またはWBNと、残部がAl、Si、
Fe、Ni、Co、Mn、Mg、Cr、Cuの１種以上の
金属とTi、Zr、Hf、Ta、Nb、Ｖの窒化物、炭
窒化物、Ｗの炭化物およびこれらの相互固溶体の
中の１種以上からなる出発原料を混合粉砕および
成形して得た粉末圧粉体を超硬合金またはサーメ
ツトに直接接触させて超高圧高温下で焼結した
CBNおよび／またはWBN含有焼結体内に、該超
硬合金またはサーメツトからFe、Ni、Coの１種
以上の金属を滲透拡散させ、該焼結体内に滲透拡
散した該金属が該超硬合金又はサーメツトとの接
触面が最も多く、該接触面から該焼結体の内部に
入る程少なくなる濃度勾配になるようにすること
を特徴とする複合焼結体の製造方法。 ４ 上記出発原料は、２〜40体積％の第１図に表
わすＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの線上及び線ABCDで囲ま
れた内部の組成成分にあるB1型炭化物固溶体
（但し、TaCに対して30％以下はNbCで置換可）
と６〜40％のTi、Zr、Hf、Ta、Nb、Ｖの１種
以上の窒化物、炭窒化物もしくはこれらの相互固
溶体化合物とを含有していることを特徴とする特
許請求の範囲第３項記載の複合焼結体の製造方
法。 ５ 40〜70体積％のCBNおよび／またはWBN、
もしくは化学蒸着法や物理蒸着法によりTi、Zr、
Hf、Ta、Nb、Ｖの１種以上の窒化物、炭窒化
物およびこれらの相互固溶体化合物を被覆してな
るCBNおよび／またはWBNと、残部がTi、Zr、
Hf、Ta、Nb、Ｖの窒化物、炭窒化物Ｗの炭化
物およびこれらの相互固溶体の中の１種以上から
なる出発原料を混合粉砕および成形して得た粉末
圧粉体と超硬合金またはサーメツトとの間に、該
出発原料に対して１〜20体積％のAl、Si、Fe、
Ni、Co、Mn、Mg、Cr、Cuの１種以上の金属ま
たは合金の板状物体を設置して超高圧高温下で焼
結したCBNおよび／またはWBN含有焼結体内
に、該板状物体の金属を滲透拡散させ、該焼結体
内に滲透拡散した該金属が該超硬合金またはサー
メツトとの接触面で最も多く、該接触面から該焼
結体の内部に入る程少なくなる濃度勾配になるよ
うにすることを特徴とする複合焼結体の製造方
法。 ６ 上記出発原料は、２〜40体積％の第１図に表
わすＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの線上および線ABCDで囲
まれた内部の組成成分にあるB1型炭化物固溶体
（但し、TaCに対して30％以下はNbCで置換可）
と６〜40％のTi、Zr、Hf、Ta、Nb、Ｖの１種
以上の窒化物、炭窒化物もしくはこれらの相互固
溶体化合物とを含有していることを特徴とする特
許請求の範囲第５項記載の複合焼結体の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57216099A JPS59107060A (ja) | 1982-12-09 | 1982-12-09 | 複合焼結体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57216099A JPS59107060A (ja) | 1982-12-09 | 1982-12-09 | 複合焼結体及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59107060A JPS59107060A (ja) | 1984-06-21 |
| JPH0416537B2 true JPH0416537B2 (ja) | 1992-03-24 |
Family
ID=16683225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57216099A Granted JPS59107060A (ja) | 1982-12-09 | 1982-12-09 | 複合焼結体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59107060A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62294148A (ja) * | 1986-06-13 | 1987-12-21 | Tatsuro Kuratomi | 立方晶窒化硼素系複合焼結体およびその製造法 |
| US6183687B1 (en) * | 1995-08-11 | 2001-02-06 | Kennametal Inc. | Hard composite and method of making the same |
| US5623723A (en) * | 1995-08-11 | 1997-04-22 | Greenfield; Mark S. | Hard composite and method of making the same |
| US6589602B2 (en) * | 2001-04-17 | 2003-07-08 | Toshiba Tungaloy Co., Ltd. | Highly adhesive surface-coated cemented carbide and method for producing the same |
| JP4997561B2 (ja) * | 2005-08-04 | 2012-08-08 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 高硬度皮膜形成用硬質合金上に硬質皮膜を形成した工具あるいは金型材料及びその製造方法 |
| CN107530780B (zh) * | 2015-05-18 | 2019-06-28 | Tdk株式会社 | 组装体 |
| JP7021493B2 (ja) * | 2017-09-29 | 2022-02-17 | 三菱マテリアル株式会社 | 複合焼結体 |
| CN110465669B (zh) * | 2019-09-09 | 2020-06-26 | 山东大学 | 一种梯度复合立方氮化硼材料及其制备工艺和应用 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5544543A (en) * | 1978-09-22 | 1980-03-28 | Daijietsuto Kogyo Kk | Cubic system boron nitride composite sintered body |
| JPS5672105A (en) * | 1979-11-13 | 1981-06-16 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | Composite cutting body |
| JPS5672103A (en) * | 1979-11-15 | 1981-06-16 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | Composite cutting body |
| JPS5672104A (en) * | 1979-11-15 | 1981-06-16 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | Composite cutting body |
-
1982
- 1982-12-09 JP JP57216099A patent/JPS59107060A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59107060A (ja) | 1984-06-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1636654B (zh) | 硬质合金工具及其制造方法 | |
| DE69527124T2 (de) | Harter Verbundwerkstoff für Werkzeuge | |
| EP1470879B1 (en) | Surface coated cutting tool member having hard coating layer exhibiting excellent abrasion resistance in high-speed cutting, and method for forming said hard coating layer on surface of cutting tool | |
| EP2210692A1 (en) | Composite material and coated cutting tool | |
| US7615185B2 (en) | Multicomponent ceramics powder, method of manufacturing multicomponent ceramics powder, sintered body, and method of manufacturing sintered body | |
| EP2036997A1 (en) | Coated cemented carbide cutting tool inserts | |
| US5092920A (en) | Sintered body for high-accuracy working tools | |
| JP3743984B2 (ja) | 工具用複合高硬度材料 | |
| KR20040085050A (ko) | 경사 조성 소결 합금 및 그 제조 방법 | |
| JPH0416537B2 (ja) | ||
| JPH0517297B2 (ja) | ||
| JPS644989B2 (ja) | ||
| JPS644988B2 (ja) | ||
| JPH0254300B2 (ja) | ||
| JPS6246510B2 (ja) | ||
| JP3729463B2 (ja) | フライス切削用強靭性超硬合金および被覆超硬合金 | |
| JPS61168569A (ja) | 立方晶窒化硼素焼結体の製造方法 | |
| JP3611184B2 (ja) | 鋳鉄加工用セラミックス焼結体切削工具および鋳鉄加工用被覆セラミックス焼結体切削工具 | |
| JPH0332502A (ja) | サーメット工具 | |
| JP2982359B2 (ja) | 耐摩耗性および耐欠損性に優れた超硬合金 | |
| JPH0225870B2 (ja) | ||
| JPH04294907A (ja) | 硬質層被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 | |
| RU2284247C2 (ru) | Способ изготовления заготовки ударопрочной пластины режущей на основе кубического нитрида бора и ударопрочная пластина режущая, изготовленная этим способом | |
| JP4857506B2 (ja) | Ｗｃ基超硬合金製積層チップ | |
| JP2001179508A (ja) | 切削工具 |