JPH04300105A - 硬質相密着性のすぐれた超高圧焼結材料製切削工具 - Google Patents
硬質相密着性のすぐれた超高圧焼結材料製切削工具Info
- Publication number
- JPH04300105A JPH04300105A JP8973591A JP8973591A JPH04300105A JP H04300105 A JPH04300105 A JP H04300105A JP 8973591 A JP8973591 A JP 8973591A JP 8973591 A JP8973591 A JP 8973591A JP H04300105 A JPH04300105 A JP H04300105A
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- Japan
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、連続切削は勿論のこ
と、特に複合材料の断続切削に用いた場合にも、硬質相
のＣｏおよびＮｉを主体とする結合相に対する密着性に
すぐれ、したがって硬質相の剥離による摩耗がきわめて
小さく、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮する超高
圧焼結材料製切削工具に関するものである。
と、特に複合材料の断続切削に用いた場合にも、硬質相
のＣｏおよびＮｉを主体とする結合相に対する密着性に
すぐれ、したがって硬質相の剥離による摩耗がきわめて
小さく、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮する超高
圧焼結材料製切削工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば特公昭４３−３０４０９号
公報および特公昭５９−１１５５１号公報に記載される
ように、容量％で（以下、％は容量％を示す）、主体が
Ｃｏからなり、さらに必要に応じてＮｉ，Ｆｅ，Ｔｉ，
Ａｌなどを含有してなる結合相および不可避不純物：５
〜５０％、立方晶窒化ほう素（以下、ｃ−ＢＮで示す）
硬質相：１０〜６０％、ダイヤモンド硬質相：１０〜６
０％、の組成を有する超高圧焼結材料で構成された切削
工具が提案され、かつこの超高圧焼結材料製切削工具を
各種高硬度合金鋼や鋳鉄などの連続切削に用いる試みも
なされている。
公報および特公昭５９−１１５５１号公報に記載される
ように、容量％で（以下、％は容量％を示す）、主体が
Ｃｏからなり、さらに必要に応じてＮｉ，Ｆｅ，Ｔｉ，
Ａｌなどを含有してなる結合相および不可避不純物：５
〜５０％、立方晶窒化ほう素（以下、ｃ−ＢＮで示す）
硬質相：１０〜６０％、ダイヤモンド硬質相：１０〜６
０％、の組成を有する超高圧焼結材料で構成された切削
工具が提案され、かつこの超高圧焼結材料製切削工具を
各種高硬度合金鋼や鋳鉄などの連続切削に用いる試みも
なされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年、切削加工
が多様化し、例えば自動車エンジンの軽量化を目的とし
て、複数本の鋳鉄製ライナーをＡｌ−Ｓｉ合金で鋳込ん
だエンジンブロックが開発されるに及んで、これの製造
には複合材料の断続切削が不可欠となるが、これに上記
の従来超高圧焼結材料製切削工具を用いた場合、硬質相
の上記Ｃｏ系結合相に対する密着性が十分でないために
、硬質相が剥離し易く、この結果摩耗進行が速くなり、
比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
が多様化し、例えば自動車エンジンの軽量化を目的とし
て、複数本の鋳鉄製ライナーをＡｌ−Ｓｉ合金で鋳込ん
だエンジンブロックが開発されるに及んで、これの製造
には複合材料の断続切削が不可欠となるが、これに上記
の従来超高圧焼結材料製切削工具を用いた場合、硬質相
の上記Ｃｏ系結合相に対する密着性が十分でないために
、硬質相が剥離し易く、この結果摩耗進行が速くなり、
比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、各種複合材料の断続切削に用い
た場合にもすぐれた耐摩耗性を発揮する超高圧焼結材料
製切削工具を開発すべく研究を行なった結果、超高圧焼
結材料製切削工具の製造に際して、一方の硬質相を構成
するダイヤモンド粉末の表面に、通常の物理蒸着法など
を用いてｃ−ＢＮ蒸着層を形成して、見掛け上のｃ−Ｂ
Ｎ粉末とした状態で超高圧焼結を行なうと、実質的にｃ
−ＢＮとＣｏ系結合相形成成分との焼結となることから
、きわめて良好にして安定した焼結性が確保でき、この
結果ｃ−ＢＮ硬質相は勿論のこと、ダイヤモンド硬質相
もｃ−ＢＮ蒸着層を介してＣｏ系結合相に対して強固に
密着するようになることから、これを連続切削は勿論の
こと、特に各種複合材料の断続切削に用いてもすぐれた
耐摩耗性を示し、一段と長い使用寿命を示すようになる
という研究結果を得たのである。
上述のような観点から、各種複合材料の断続切削に用い
た場合にもすぐれた耐摩耗性を発揮する超高圧焼結材料
製切削工具を開発すべく研究を行なった結果、超高圧焼
結材料製切削工具の製造に際して、一方の硬質相を構成
するダイヤモンド粉末の表面に、通常の物理蒸着法など
を用いてｃ−ＢＮ蒸着層を形成して、見掛け上のｃ−Ｂ
Ｎ粉末とした状態で超高圧焼結を行なうと、実質的にｃ
−ＢＮとＣｏ系結合相形成成分との焼結となることから
、きわめて良好にして安定した焼結性が確保でき、この
結果ｃ−ＢＮ硬質相は勿論のこと、ダイヤモンド硬質相
もｃ−ＢＮ蒸着層を介してＣｏ系結合相に対して強固に
密着するようになることから、これを連続切削は勿論の
こと、特に各種複合材料の断続切削に用いてもすぐれた
耐摩耗性を示し、一段と長い使用寿命を示すようになる
という研究結果を得たのである。
【０００５】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、主体がＣｏからなる結合相およ
び不可避不純物：５〜５０％、平均層厚：０．０１〜５
μｍのｃ−ＢＮ蒸着層で被覆されたダイヤモンド硬質相
：１０〜６０％、ｃ−ＢＮ硬質相：１０〜６０％、の組
成を有する超高圧焼結材料で構成してなる切削工具に特
徴を有するものである。
なされたものであって、主体がＣｏからなる結合相およ
び不可避不純物：５〜５０％、平均層厚：０．０１〜５
μｍのｃ−ＢＮ蒸着層で被覆されたダイヤモンド硬質相
：１０〜６０％、ｃ−ＢＮ硬質相：１０〜６０％、の組
成を有する超高圧焼結材料で構成してなる切削工具に特
徴を有するものである。
【０００６】つぎに、この発明の切削工具を構成する超
高圧焼結材料の組成を上記の通りに限定した理由を説明
する。
高圧焼結材料の組成を上記の通りに限定した理由を説明
する。
【０００７】（ａ）Ｃｏ系結合相
その含有割合が５％未満では、所望の靭性を確保するこ
とができず、一方その含有割合が５０％を越えると耐摩
耗性が低下するようになることから、その含有割合を５
〜５０％と定めた。
とができず、一方その含有割合が５０％を越えると耐摩
耗性が低下するようになることから、その含有割合を５
〜５０％と定めた。
【０００８】（ｂ）ｃ−ＢＮ蒸着層の平均層厚その平均
層厚が０．０１μｍ未満では、被覆が不十分であって、
ｃ−ＢＮのもつ特性を十分に発揮することができず、こ
の結果共存するｃ−ＢＮ粉末との間に焼結性の不一致が
生じるようになって強固な密着性を確保することができ
ず、一方５μｍを越えた平均層厚は、原料粉末であるダ
イヤモンド粉末表面に、その分だけ厚く被覆しなければ
ならず、コスト高の原因となることから、経済性を考慮
して、その平均層厚を０．０１〜５μｍと定めた。
層厚が０．０１μｍ未満では、被覆が不十分であって、
ｃ−ＢＮのもつ特性を十分に発揮することができず、こ
の結果共存するｃ−ＢＮ粉末との間に焼結性の不一致が
生じるようになって強固な密着性を確保することができ
ず、一方５μｍを越えた平均層厚は、原料粉末であるダ
イヤモンド粉末表面に、その分だけ厚く被覆しなければ
ならず、コスト高の原因となることから、経済性を考慮
して、その平均層厚を０．０１〜５μｍと定めた。
【０００９】（ｃ）ｃ−ＢＮ被覆されたダイヤモンド硬
質相 ダイヤモンド硬質相の割合が、ｃ−ＢＮ蒸着層を含めた
割合で１０％未満では、所望の高硬度を確保することが
できず、一方同じくその割合が６０％を越えると、相対
的にｃ−ＢＮ硬質相およびＣｏ系結合相の割合が少なく
なりすぎて、高温硬さや靭性が低下するようになること
から、その割合を１０〜６０％と定めた。
質相 ダイヤモンド硬質相の割合が、ｃ−ＢＮ蒸着層を含めた
割合で１０％未満では、所望の高硬度を確保することが
できず、一方同じくその割合が６０％を越えると、相対
的にｃ−ＢＮ硬質相およびＣｏ系結合相の割合が少なく
なりすぎて、高温硬さや靭性が低下するようになること
から、その割合を１０〜６０％と定めた。
【００１０】（ｄ）ｃ−ＢＮ硬質相
その割合が１０％未満では、所望の高温安定性を確保す
ることができず、一方その割合が６０％を越えると、ダ
イヤモンド硬質相およびＣｏ−Ｎｉ系結合相の割合が相
対的に低くなって硬さや靭性に低下傾向が現われるよう
になることから、その割合を１０〜６０％と定めた。
ることができず、一方その割合が６０％を越えると、ダ
イヤモンド硬質相およびＣｏ−Ｎｉ系結合相の割合が相
対的に低くなって硬さや靭性に低下傾向が現われるよう
になることから、その割合を１０〜６０％と定めた。
【００１１】また、この発明の超高圧焼結材料製切削工
具は、まず、原料粉末である望ましくは０．１〜１００
μｍの平均粒径を有するダイヤモンド粉末の表面に、例
えばターゲットとして六方晶窒化ほう素（以下、ｈ−Ｂ
Ｎという）を用いて行なうスパッタリング法（この場合
ターゲットのｈ−ＢＮは蒸着過程でｃ−ＢＮに変化する
）などの物理蒸着法を用い、ｃ−ＢＮ被覆層を、０．０
１〜５μｍの平均層厚で蒸着形成し、このｃ−ＢＮ蒸着
被覆層形成のダイヤモンド粉末に、所定割合のｃ−ＢＮ
粉末、Ｃｏ粉末、さらに必要に応じてＮｉ粉末、Ｆｅ粉
末、Ｔｉ粉末、Ａｌ粉末などを配合し、混合し、以下い
ずれも通常の条件で、所定形状の圧粉体にプレス成形し
、この圧粉体を、圧力：５ＧＰａ 以上、温度：１３０
０℃以上の条件で超高圧焼結することにより製造される
。
具は、まず、原料粉末である望ましくは０．１〜１００
μｍの平均粒径を有するダイヤモンド粉末の表面に、例
えばターゲットとして六方晶窒化ほう素（以下、ｈ−Ｂ
Ｎという）を用いて行なうスパッタリング法（この場合
ターゲットのｈ−ＢＮは蒸着過程でｃ−ＢＮに変化する
）などの物理蒸着法を用い、ｃ−ＢＮ被覆層を、０．０
１〜５μｍの平均層厚で蒸着形成し、このｃ−ＢＮ蒸着
被覆層形成のダイヤモンド粉末に、所定割合のｃ−ＢＮ
粉末、Ｃｏ粉末、さらに必要に応じてＮｉ粉末、Ｆｅ粉
末、Ｔｉ粉末、Ａｌ粉末などを配合し、混合し、以下い
ずれも通常の条件で、所定形状の圧粉体にプレス成形し
、この圧粉体を、圧力：５ＧＰａ 以上、温度：１３０
０℃以上の条件で超高圧焼結することにより製造される
。
【００１２】
【実施例】つぎに、この発明の超高圧焼結材料製切削工
具を実施例により具体的に説明する。
具を実施例により具体的に説明する。
【００１３】硬質相形成成分として表１に示される各種
の平均粒径のダイヤモンド粉末を用意し、これらのダイ
ヤモンド粉末の表面に、通常のスパッタリング法にて同
じ表１に示される平均層厚のｃ−ＢＮ蒸着被覆層を形成
し、ついでこれらのｃ−ＢＮ被覆ダイヤモンド粉末に、
同じく硬質相形成成分として表１に示される平均粒径の
ｃ−ＢＮ粉末と、結合相形成成分として１〜３μｍの範
囲内の所定の平均粒径を有するＣｏ粉末、Ｎｉ粉末、Ｆ
ｅ粉末、Ｔｉ粉末、およびＡｌ粉末を同じく表１に示さ
れる割合に配合し、溶媒としてアセトンを用いて湿式混
合し、乾燥した後、２ ｔｏｎ／ｃｍ２ の圧力でプレ
ス成形して圧粉体とし、この圧粉体を、ＷＣ−１０重量
％Ｃｏの組成並びに直径：１０ｍｍ×厚さ：２ｍｍの寸
法をもった圧粉体支持チップ上に積置して、超高圧焼結
装置に装入し、圧力：６ＧＰａ 、温度：１３５０℃の
条件で超高圧焼結して、実質的に配合組成と同一の成分
組成をもった直径：１０ｍｍ×厚さ：１ｍｍの寸法をも
った焼結体（前記支持チップの厚さは１．５ｍｍ）とし
、この焼結体を四等分し、これをＷＣ基超硬合金（組成
：ＷＣ−６重量％Ｃｏ）の基体にろう付けして研摩する
ことによりＳＰＧＮ４３２の形状をもった本発明超高圧
焼結材料製切削工具（以下、本発明切削工具という）１
〜５をそれぞれ製造した。
の平均粒径のダイヤモンド粉末を用意し、これらのダイ
ヤモンド粉末の表面に、通常のスパッタリング法にて同
じ表１に示される平均層厚のｃ−ＢＮ蒸着被覆層を形成
し、ついでこれらのｃ−ＢＮ被覆ダイヤモンド粉末に、
同じく硬質相形成成分として表１に示される平均粒径の
ｃ−ＢＮ粉末と、結合相形成成分として１〜３μｍの範
囲内の所定の平均粒径を有するＣｏ粉末、Ｎｉ粉末、Ｆ
ｅ粉末、Ｔｉ粉末、およびＡｌ粉末を同じく表１に示さ
れる割合に配合し、溶媒としてアセトンを用いて湿式混
合し、乾燥した後、２ ｔｏｎ／ｃｍ２ の圧力でプレ
ス成形して圧粉体とし、この圧粉体を、ＷＣ−１０重量
％Ｃｏの組成並びに直径：１０ｍｍ×厚さ：２ｍｍの寸
法をもった圧粉体支持チップ上に積置して、超高圧焼結
装置に装入し、圧力：６ＧＰａ 、温度：１３５０℃の
条件で超高圧焼結して、実質的に配合組成と同一の成分
組成をもった直径：１０ｍｍ×厚さ：１ｍｍの寸法をも
った焼結体（前記支持チップの厚さは１．５ｍｍ）とし
、この焼結体を四等分し、これをＷＣ基超硬合金（組成
：ＷＣ−６重量％Ｃｏ）の基体にろう付けして研摩する
ことによりＳＰＧＮ４３２の形状をもった本発明超高圧
焼結材料製切削工具（以下、本発明切削工具という）１
〜５をそれぞれ製造した。
【００１４】また、比較の目的で、ダイヤモンド粉末表
面へのｃ−ＢＮ蒸着被覆層の形成を行なわず、これに代
って上記のｃ−ＢＮ被覆ダイヤモンド粉末の粒径と同じ
粒径のダイヤモンド粉末を用いる以外は同一の条件で、
表１に示される配合組成と実質的に同じ組成をもった従
来超高圧焼結材料製切削工具（以下、従来切削工具とい
う）１〜５をそれぞれ製造した。
面へのｃ−ＢＮ蒸着被覆層の形成を行なわず、これに代
って上記のｃ−ＢＮ被覆ダイヤモンド粉末の粒径と同じ
粒径のダイヤモンド粉末を用いる以外は同一の条件で、
表１に示される配合組成と実質的に同じ組成をもった従
来超高圧焼結材料製切削工具（以下、従来切削工具とい
う）１〜５をそれぞれ製造した。
【００１５】ついで、この結果得られた各種の切削工具
について、被削材：直径６５ｍｍ×厚さ１２ｍｍ×高さ
１３０ｍｍの寸法をもったねずみ鋳鉄製ライナーを４本
鋳包んで平列配置とした、幅１４０ｍｍ×長さ３７５ｍ
ｍ×高さ１３０ｍｍの寸法、並びにＡｌ−８重量％Ｓｉ
の組成をもった複合材料ブロック材、 切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ 、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切込み：０．２ｍｍ、 切削時間：複合材料ブロック材の長さ方向上面（ライナ
ー露出面）を１００パス、 の条件で複合材料の湿式断続切削（単刃フライス切削）
試験を行ない、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。この測
定結果も表１に示した。
について、被削材：直径６５ｍｍ×厚さ１２ｍｍ×高さ
１３０ｍｍの寸法をもったねずみ鋳鉄製ライナーを４本
鋳包んで平列配置とした、幅１４０ｍｍ×長さ３７５ｍ
ｍ×高さ１３０ｍｍの寸法、並びにＡｌ−８重量％Ｓｉ
の組成をもった複合材料ブロック材、 切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ 、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切込み：０．２ｍｍ、 切削時間：複合材料ブロック材の長さ方向上面（ライナ
ー露出面）を１００パス、 の条件で複合材料の湿式断続切削（単刃フライス切削）
試験を行ない、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。この測
定結果も表１に示した。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【発明の効果】表１に示される結果から、本発明切削工
具１〜５は、いずれもこれを構成する超高圧焼結材料に
おけるダイヤモンド硬質相の密着性がｃ−ＢＮ被覆層の
存在によって共存するｃ−ＢＮ硬質相と同等にすぐれた
ものになっているので、ｃ−ＢＮ蒸着被覆層が存在しな
い従来切削工具１〜５に比して一段とすぐれた耐摩耗性
を示すことが明らかである。
具１〜５は、いずれもこれを構成する超高圧焼結材料に
おけるダイヤモンド硬質相の密着性がｃ−ＢＮ被覆層の
存在によって共存するｃ−ＢＮ硬質相と同等にすぐれた
ものになっているので、ｃ−ＢＮ蒸着被覆層が存在しな
い従来切削工具１〜５に比して一段とすぐれた耐摩耗性
を示すことが明らかである。
【００１８】上述のように、この発明の超高圧焼結材料
製切削工具は、これを構成する超高圧焼結材料における
ｃ−ＢＮ蒸着被覆層の存在によって、ダイヤモンド硬質
相が、これと共存するｃ−ＢＮ硬質相と同等の焼結性を
示すので、これら硬質相とＣｏ系結合相の密着性は均等
にして、強固なものとなることから、連続切削は勿論の
こと、これより一段と苛酷な条件での切削となる複合材
料の断続切削においても硬質相の剥離が著しく抑制され
、この結果長期に亘ってすぐれた耐摩耗性を示すように
なるなど工業上有用な特性をもつのである。
製切削工具は、これを構成する超高圧焼結材料における
ｃ−ＢＮ蒸着被覆層の存在によって、ダイヤモンド硬質
相が、これと共存するｃ−ＢＮ硬質相と同等の焼結性を
示すので、これら硬質相とＣｏ系結合相の密着性は均等
にして、強固なものとなることから、連続切削は勿論の
こと、これより一段と苛酷な条件での切削となる複合材
料の断続切削においても硬質相の剥離が著しく抑制され
、この結果長期に亘ってすぐれた耐摩耗性を示すように
なるなど工業上有用な特性をもつのである。
Claims (1)
- 【請求項１】 容量％で、主体がＣｏからなる結合相
および不可避不純物：５〜５０％、平均層厚：０．０１
〜５μｍの立方晶窒化ほう素蒸着層で被覆されたダイヤ
モンド硬質相：１０〜６０％、立方晶窒化ほう素硬質相
：１０〜６０％、の組成を有する超高圧焼結材料で構成
したことを特徴とする硬質相密着性のすぐれた超高圧焼
結材料製切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8973591A JPH04300105A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 硬質相密着性のすぐれた超高圧焼結材料製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8973591A JPH04300105A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 硬質相密着性のすぐれた超高圧焼結材料製切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04300105A true JPH04300105A (ja) | 1992-10-23 |
Family
ID=13979025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8973591A Pending JPH04300105A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 硬質相密着性のすぐれた超高圧焼結材料製切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04300105A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018074275A1 (ja) * | 2016-10-21 | 2018-04-26 | 住友電気工業株式会社 | 複合焼結体 |
| WO2018088174A1 (ja) * | 2016-11-08 | 2018-05-17 | 住友電気工業株式会社 | 複合焼結体 |
-
1991
- 1991-03-28 JP JP8973591A patent/JPH04300105A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018074275A1 (ja) * | 2016-10-21 | 2018-04-26 | 住友電気工業株式会社 | 複合焼結体 |
| WO2018088174A1 (ja) * | 2016-11-08 | 2018-05-17 | 住友電気工業株式会社 | 複合焼結体 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990511 |