JPH0499805A - 耐摩耗性および耐溶着性のすぐれた複合硬質焼結材およびその製造法 - Google Patents
耐摩耗性および耐溶着性のすぐれた複合硬質焼結材およびその製造法Info
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- JPH0499805A JPH0499805A JP2216361A JP21636190A JPH0499805A JP H0499805 A JPH0499805 A JP H0499805A JP 2216361 A JP2216361 A JP 2216361A JP 21636190 A JP21636190 A JP 21636190A JP H0499805 A JPH0499805 A JP H0499805A
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- hard sintered
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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
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、すぐれた耐摩耗性と耐溶着性を有し、例え
ば焼入鋼や鋳鉄などの鉄系材料の仕上切削に切削工具と
して、さらにヒートシンク構造部材や、半導体装置の組
立てに用いられるボンデインツールなどとして適用した
場合にすぐれた性能を発揮する複合硬質焼結材、並びに
その製造法に関するものである。
ば焼入鋼や鋳鉄などの鉄系材料の仕上切削に切削工具と
して、さらにヒートシンク構造部材や、半導体装置の組
立てに用いられるボンデインツールなどとして適用した
場合にすぐれた性能を発揮する複合硬質焼結材、並びに
その製造法に関するものである。
従来、例えば特公昭５２−４３８４１３号公報に記載さ
れる通り、結合相形成成分として、重量％で（以下％は
重量％を示す）、ｃｏ：５〜３０％を含有する立方晶窒
化ほう素（以下ｃ−ＢＮで示す）基焼結材料からなる硬
質部と、同じく結合相形成成分としてＣｏ：５〜３０％
を含有する炭化タングステン（以下ＷＣで示す）基超硬
合金からなる靭性部で構成された複合硬質焼結材が、通
常の超高圧焼結装置で焼結することにより製造されるこ
とは良く知られるところである。
れる通り、結合相形成成分として、重量％で（以下％は
重量％を示す）、ｃｏ：５〜３０％を含有する立方晶窒
化ほう素（以下ｃ−ＢＮで示す）基焼結材料からなる硬
質部と、同じく結合相形成成分としてＣｏ：５〜３０％
を含有する炭化タングステン（以下ＷＣで示す）基超硬
合金からなる靭性部で構成された複合硬質焼結材が、通
常の超高圧焼結装置で焼結することにより製造されるこ
とは良く知られるところである。
しかし、上記の従来複合硬質焼結材は、これを例えば鉄
系材料の仕上切削ｊ′と用いた場合、硬質部の結合相を
形成するＣｏ相に被削材である鉄系材料が溶着し易く、
この結果切刃の形状が変形し、切削性能が損なわれるよ
うになるほか、摩耗の進行が著しく促進するようになる
などの問題がある。
系材料の仕上切削ｊ′と用いた場合、硬質部の結合相を
形成するＣｏ相に被削材である鉄系材料が溶着し易く、
この結果切刃の形状が変形し、切削性能が損なわれるよ
うになるほか、摩耗の進行が著しく促進するようになる
などの問題がある。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、硬質部
が実質的にｃ−ＢＮからなり、結合相を含有しない複合
硬質焼結材を開発すべく研究を行なった結果、 六方晶窒化ほう素（以下ｈ−ＢＮで示す）粉末の圧粉体
またはｈ−ＢＮ焼結体と、Ｃｏ７５〜３０％含有のＷ−
Ｃｏ系合金粉末またはこれと同じ配合組成を有する混合
粉末の圧粉体とを、所定厚さのＷ、 Ｍｏ 、あるいは
Ｔａの高融点金属の薄板材を間にはさんで一緒に通常の
超高圧焼結装置に装入し、通常の条件で超高圧焼結する
と、 （ａ） 上記のｈ−ＢＮ圧粉体またはｈ−ＢＮ焼結体
は実質的にｃ−ＢＮ焼結体となり、 （ｂ） かつＷ−Ｃｏ系合金の圧粉体からのＣｏのｃ
−ＢＮ焼結体への拡散移動が上記高融点金属の薄板材の
介在によって阻止され、 （ｃ） その間上記薄板材はＷ−Ｃｏ系合金と別の合
金層を形成し、 （ｄ） この結果形成された合金層は、ｃ−ＢＮ焼結
体およびＷ−Ｃｏ系合金とも強固に結合することから、
ｃ−ＢＮ焼結体からなる硬質部とＷ−Ｃｏ系合金からな
る靭性部が、Ｗ−Ｃｏ系合金、Ｗ−Ｔａ−Ｃｏ系合金、
Ｗ−Ｍｏ −Ｃｏ系合金、あるいはＷ−Ｔａ −Ｍｏ
−Ｗ系合金からなる合金層を介して強固に接合された複
合硬質焼結材が製造されるようになり、 （ｅ） 上記の通り、硬質部は実質的にｃ−ＢＮ焼結
体からなるので、これを鉄系材料の仕上切削に用いても
被削材が溶着することがなく、結合相が存在する場合に
比して硬く、より一段とすぐれた耐摩耗性を示すように
なるという研究結果を得たのである。
が実質的にｃ−ＢＮからなり、結合相を含有しない複合
硬質焼結材を開発すべく研究を行なった結果、 六方晶窒化ほう素（以下ｈ−ＢＮで示す）粉末の圧粉体
またはｈ−ＢＮ焼結体と、Ｃｏ７５〜３０％含有のＷ−
Ｃｏ系合金粉末またはこれと同じ配合組成を有する混合
粉末の圧粉体とを、所定厚さのＷ、 Ｍｏ 、あるいは
Ｔａの高融点金属の薄板材を間にはさんで一緒に通常の
超高圧焼結装置に装入し、通常の条件で超高圧焼結する
と、 （ａ） 上記のｈ−ＢＮ圧粉体またはｈ−ＢＮ焼結体
は実質的にｃ−ＢＮ焼結体となり、 （ｂ） かつＷ−Ｃｏ系合金の圧粉体からのＣｏのｃ
−ＢＮ焼結体への拡散移動が上記高融点金属の薄板材の
介在によって阻止され、 （ｃ） その間上記薄板材はＷ−Ｃｏ系合金と別の合
金層を形成し、 （ｄ） この結果形成された合金層は、ｃ−ＢＮ焼結
体およびＷ−Ｃｏ系合金とも強固に結合することから、
ｃ−ＢＮ焼結体からなる硬質部とＷ−Ｃｏ系合金からな
る靭性部が、Ｗ−Ｃｏ系合金、Ｗ−Ｔａ−Ｃｏ系合金、
Ｗ−Ｍｏ −Ｃｏ系合金、あるいはＷ−Ｔａ −Ｍｏ
−Ｗ系合金からなる合金層を介して強固に接合された複
合硬質焼結材が製造されるようになり、 （ｅ） 上記の通り、硬質部は実質的にｃ−ＢＮ焼結
体からなるので、これを鉄系材料の仕上切削に用いても
被削材が溶着することがなく、結合相が存在する場合に
比して硬く、より一段とすぐれた耐摩耗性を示すように
なるという研究結果を得たのである。
したがって、この発明は、上記研究結果にもとづいてな
されたものであって、 硬質部形成用のｈ−ＢＮ粉末の圧粉体またはｈ−ＢＮ焼
結体と、靭性部形成用のＣｏ：５〜３０％含有のＷ−Ｃ
ｏ系合金粉末またはこれと同じ配合組成を有する混合粉
末の圧粉体を、 結合層形成用の厚さ： ０．０５〜０．５ｍ＋ｅのＷ薄
板材、Ｔａ薄板材、およびＭｏ薄板材のうちの１種以上
を間にはさんだ状態で一緒に通常の超高圧焼結装置に装
入し、 圧力：６ＧＰａ以上、 温度： １７００℃以上、の
通常の条件で超高圧焼結することにより耐摩耗性および
耐溶着性のすぐれた複合硬質焼結材を製造する方法、並
びにこの方法で製造された、実質的にｃ−ＢＮからなる
硬質部を、Ｃｏ：５〜３０％含有のＷ−Ｃｏ系合金から
なる靭性部に、Ｗ−Ｃｏ系合金、Ｗ−Ｔａ−Ｃｏ系合金
、Ｗ−Ｍｏ−Ｃｏ系合金、あるいはＷ−Ｔａ −Ｍｏ
−Ｃｏ系合金からなる結合層を介して一体に接合してな
る耐摩耗性および耐溶着性にすぐれた複合硬質焼結材に
特徴を有するものである。
されたものであって、 硬質部形成用のｈ−ＢＮ粉末の圧粉体またはｈ−ＢＮ焼
結体と、靭性部形成用のＣｏ：５〜３０％含有のＷ−Ｃ
ｏ系合金粉末またはこれと同じ配合組成を有する混合粉
末の圧粉体を、 結合層形成用の厚さ： ０．０５〜０．５ｍ＋ｅのＷ薄
板材、Ｔａ薄板材、およびＭｏ薄板材のうちの１種以上
を間にはさんだ状態で一緒に通常の超高圧焼結装置に装
入し、 圧力：６ＧＰａ以上、 温度： １７００℃以上、の
通常の条件で超高圧焼結することにより耐摩耗性および
耐溶着性のすぐれた複合硬質焼結材を製造する方法、並
びにこの方法で製造された、実質的にｃ−ＢＮからなる
硬質部を、Ｃｏ：５〜３０％含有のＷ−Ｃｏ系合金から
なる靭性部に、Ｗ−Ｃｏ系合金、Ｗ−Ｔａ−Ｃｏ系合金
、Ｗ−Ｍｏ−Ｃｏ系合金、あるいはＷ−Ｔａ −Ｍｏ
−Ｃｏ系合金からなる結合層を介して一体に接合してな
る耐摩耗性および耐溶着性にすぐれた複合硬質焼結材に
特徴を有するものである。
なお、この発明の方法において、薄板材の厚さを、０．
０５〜０．５ｍ讃と定めたのは、その厚さが０．０５ｍ
ｍ未満では靭性部のＣｏが硬質部に拡散移動するのを阻
止することができず、一方その厚さが０．５順を越える
と、薄板材を完全に合金化することができず、十分な接
合強度を確保するのが困難になるという理由にもとづく
ものであり、また靭性部のＣｏ含有量を５〜３０％に限
定したのは、その含有量が５％未満では靭性部に所望の
強度および靭性を確保することができないばかりでなく
、結合層の接合強度が低下するようになり、一方その含
有量が３０％を越えると、靭性部の硬さ低下が著しくな
るほか、硬質部と靭性部間の熱膨張係数差が大きくなり
、熱応力による剥離が発生し易くなるという理由による
ものである。
０５〜０．５ｍ讃と定めたのは、その厚さが０．０５ｍ
ｍ未満では靭性部のＣｏが硬質部に拡散移動するのを阻
止することができず、一方その厚さが０．５順を越える
と、薄板材を完全に合金化することができず、十分な接
合強度を確保するのが困難になるという理由にもとづく
ものであり、また靭性部のＣｏ含有量を５〜３０％に限
定したのは、その含有量が５％未満では靭性部に所望の
強度および靭性を確保することができないばかりでなく
、結合層の接合強度が低下するようになり、一方その含
有量が３０％を越えると、靭性部の硬さ低下が著しくな
るほか、硬質部と靭性部間の熱膨張係数差が大きくなり
、熱応力による剥離が発生し易くなるという理由による
ものである。
つぎに、この発明の複合硬質焼結材およびその製造法を
実施例により具体的に説明する。
実施例により具体的に説明する。
平均粒径：１ｕｎのｈ−ＢＮ粉末より１００ｋｇ／ｃＪ
の圧力でプレス成形された硬質部形成用圧粉体、並びに
市販のｈ−ＢＮ焼結体に、窒素雰囲気中、温度： ２２
００℃に３０分間保持の条件で熱処理を施すことにより
調製されたｈ−ＢＮ焼結体を用い、これら硬質部形成用
圧粉体および焼結体はいずれも直径ニア關×厚さ２ｍ＋
ｍの寸法をもつものであり、一方、原料粉末として平均
粒径：２庶のＷ粉末および同１庫のＣｏ粉末を用い、こ
れを第１表に示される割合に配合し、混合して混合粉末
とし、また同じく第１表に示される組成をもった同６睡
のＷ−Ｃｏ合金粉末を用意し、これら混合粉末および合
金粉末を、２ｔｏｎ／ｃ♂の圧力で直径ニアＭＸ厚さ：
２關の寸法をもった靭性部形成用圧粉体にプレス成形し
、ついでこれら硬質部形成用圧粉体および焼結体と靭性
部形成用圧粉体を同じく第１表に示される組合せで結合
層形成用薄板材を間にはさんで通常のベルト型超高圧焼
結装置に装入し、圧力： ７．７ＧＰａ、温度： ２１
５０℃、時間：２０分の条件で超高圧焼結を施すことに
より本発明法１〜６を実施し、実質的にｃ−ＢＮからな
る硬質部がＷ−Ｃｏ合金の靭性部に、Ｗ−Ｃｏ合金、Ｗ
−Ｔａ−Ｃｏ合金、Ｗ−Ｍｏ −Ｃｏ合金、あるいはＷ
−Ｔａ −Ｍｏ −Ｃｏ合金の結合層を介して接合して
なる本発明複合硬質焼結材１〜６をそれぞれ製造した。
の圧力でプレス成形された硬質部形成用圧粉体、並びに
市販のｈ−ＢＮ焼結体に、窒素雰囲気中、温度： ２２
００℃に３０分間保持の条件で熱処理を施すことにより
調製されたｈ−ＢＮ焼結体を用い、これら硬質部形成用
圧粉体および焼結体はいずれも直径ニア關×厚さ２ｍ＋
ｍの寸法をもつものであり、一方、原料粉末として平均
粒径：２庶のＷ粉末および同１庫のＣｏ粉末を用い、こ
れを第１表に示される割合に配合し、混合して混合粉末
とし、また同じく第１表に示される組成をもった同６睡
のＷ−Ｃｏ合金粉末を用意し、これら混合粉末および合
金粉末を、２ｔｏｎ／ｃ♂の圧力で直径ニアＭＸ厚さ：
２關の寸法をもった靭性部形成用圧粉体にプレス成形し
、ついでこれら硬質部形成用圧粉体および焼結体と靭性
部形成用圧粉体を同じく第１表に示される組合せで結合
層形成用薄板材を間にはさんで通常のベルト型超高圧焼
結装置に装入し、圧力： ７．７ＧＰａ、温度： ２１
５０℃、時間：２０分の条件で超高圧焼結を施すことに
より本発明法１〜６を実施し、実質的にｃ−ＢＮからな
る硬質部がＷ−Ｃｏ合金の靭性部に、Ｗ−Ｃｏ合金、Ｗ
−Ｔａ−Ｃｏ合金、Ｗ−Ｍｏ −Ｃｏ合金、あるいはＷ
−Ｔａ −Ｍｏ −Ｃｏ合金の結合層を介して接合して
なる本発明複合硬質焼結材１〜６をそれぞれ製造した。
ついで、この結果得られた本発明複合硬質焼結材１〜６
について、耐摩耗性を評価する目的で硬質部の表面硬さ
（ビッカース硬さ）を測定し、硬質部と靭性部との接合
強度を評価する目的で接合部の剪断強度を測定し、さら
に硬質部の耐摩耗性と耐溶着性を評価する目的で、 工具形状：ＴＮＧＡ３３２、 被削材：Ｈ＋？Ｃ８０の硬さをもつ焼入鋼（ＪＩＳ−８
ＵＪ２１）、 切削速度： ３００ ｍ ／ ［Ｉａｉｎｓ切込み：０
．１ｍｍ５ 送 リ： ０．０２ｍｍ／ ｒｅｖ、、の条件で焼
入鋼の乾式仕上切削試験を行ない、使用寿命に至るまで
の切削時間を測定した。これらの測定結果を第２表に示
した。なお、第２表には、比較の目的で、Ｃｏ： １０
％、ｃ−ＢＮ：実質的に残りからなる組成を有する同寸
法の硬質部と、ＣＯ：１５％、ＷＣ：実質的に残りから
なる組成を有する同寸法の靭性部とで構成された市販の
従来複合硬質焼結材の結果も示した。
について、耐摩耗性を評価する目的で硬質部の表面硬さ
（ビッカース硬さ）を測定し、硬質部と靭性部との接合
強度を評価する目的で接合部の剪断強度を測定し、さら
に硬質部の耐摩耗性と耐溶着性を評価する目的で、 工具形状：ＴＮＧＡ３３２、 被削材：Ｈ＋？Ｃ８０の硬さをもつ焼入鋼（ＪＩＳ−８
ＵＪ２１）、 切削速度： ３００ ｍ ／ ［Ｉａｉｎｓ切込み：０
．１ｍｍ５ 送 リ： ０．０２ｍｍ／ ｒｅｖ、、の条件で焼
入鋼の乾式仕上切削試験を行ない、使用寿命に至るまで
の切削時間を測定した。これらの測定結果を第２表に示
した。なお、第２表には、比較の目的で、Ｃｏ： １０
％、ｃ−ＢＮ：実質的に残りからなる組成を有する同寸
法の硬質部と、ＣＯ：１５％、ＷＣ：実質的に残りから
なる組成を有する同寸法の靭性部とで構成された市販の
従来複合硬質焼結材の結果も示した。
第１表および第２表に示される結果から、本発明法１〜
６で製造された本発明複合硬質焼結材１〜６は、硬質部
が実質的にｃ−ＢＮ焼結体で構成されているので、従来
複合硬質焼結材に比して、硬質部の硬さが高く、かつ硬
質部と靭性部の接合強度も高く、仕上切削試験では、従
来複合硬質焼結材が被削材の溶着て切刃部が変形し、摩
耗の進行と相まってきわめて短時間で使用寿命に至るの
に対して、すぐれた耐摩耗性および耐溶着性を発揮する
ことが明らかである。
６で製造された本発明複合硬質焼結材１〜６は、硬質部
が実質的にｃ−ＢＮ焼結体で構成されているので、従来
複合硬質焼結材に比して、硬質部の硬さが高く、かつ硬
質部と靭性部の接合強度も高く、仕上切削試験では、従
来複合硬質焼結材が被削材の溶着て切刃部が変形し、摩
耗の進行と相まってきわめて短時間で使用寿命に至るの
に対して、すぐれた耐摩耗性および耐溶着性を発揮する
ことが明らかである。
上述の通り、この発明の方法によれば、実質的１；：
ｃ −Ｂ Ｎ焼結体で構成された硬質部が、高融点およ
び高靭性を有するＷ−Ｃｏ系合金の靭性部に強固に接合
された複合硬質焼結材を製造することができ、しかも上
記の硬質部は耐摩耗性および耐溶着性にすぐれているの
で、これをこれらの特性が要求される各種の分野に適用
した場合にすぐれた性能を著しく長期に亘りて発揮する
ようになるなど工業上有用な効果がもたらされるのであ
る。
ｃ −Ｂ Ｎ焼結体で構成された硬質部が、高融点およ
び高靭性を有するＷ−Ｃｏ系合金の靭性部に強固に接合
された複合硬質焼結材を製造することができ、しかも上
記の硬質部は耐摩耗性および耐溶着性にすぐれているの
で、これをこれらの特性が要求される各種の分野に適用
した場合にすぐれた性能を著しく長期に亘りて発揮する
ようになるなど工業上有用な効果がもたらされるのであ
る。
Claims (2)
- （１）実質的に立方晶窒化ほう素からなる硬質部を、Ｃ
ｏ：５〜３０重量％含有のＷ−Ｃｏ系合金からなる靭性
部に、Ｗ−Ｃｏ系合金、Ｗ−Ｔａ−Ｃｏ系合金、Ｗ−Ｍ
ｏ−Ｃｏ系合金、あるいはＷ−Ｔａ−Ｍｏ−Ｃｏ系合金
からなる結合層を介して一体に接合してなる耐摩耗性お
よび耐溶着性のすぐれた複合硬質焼結材。 - （２）硬質部形成用の六方晶窒化ほう素粉末の圧粉体ま
たは六法晶窒化ほう素焼結体と、靭性部形成用のＣｏ：
５〜３０重量％含有のＷ−Ｃｏ系合金粉末またはこれと
同じ配合組成を有する混合粉末の圧粉体を、 結合層形成用の厚さ：０．０５〜０．５ｍｍのＷ薄板材
、Ｔａ薄板材、およびＭｏ薄板材のうちの１種以上を間
にはさんだ状態で一緒に通常の超高圧焼結装置に装入し
、 圧力：６ＧＰａ以上、温度：１７００℃以上、の通常の
条件で超高圧焼結すること、 を特徴とする耐摩耗性および耐溶着性のすぐれた複合硬
質焼結材の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2216361A JPH0499805A (ja) | 1990-08-16 | 1990-08-16 | 耐摩耗性および耐溶着性のすぐれた複合硬質焼結材およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2216361A JPH0499805A (ja) | 1990-08-16 | 1990-08-16 | 耐摩耗性および耐溶着性のすぐれた複合硬質焼結材およびその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0499805A true JPH0499805A (ja) | 1992-03-31 |
Family
ID=16687364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2216361A Pending JPH0499805A (ja) | 1990-08-16 | 1990-08-16 | 耐摩耗性および耐溶着性のすぐれた複合硬質焼結材およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0499805A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1299860C (zh) * | 2004-10-26 | 2007-02-14 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 碳缺位型碳化钨铝烧结体的制备方法 |
| JP2014198637A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-23 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 立方晶窒化ホウ素焼結体の製造方法および立方晶窒化ホウ素焼結体 |
| WO2016084738A1 (ja) * | 2014-11-25 | 2016-06-02 | 京セラ株式会社 | ｃＢＮ焼結体および切削工具 |
-
1990
- 1990-08-16 JP JP2216361A patent/JPH0499805A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1299860C (zh) * | 2004-10-26 | 2007-02-14 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 碳缺位型碳化钨铝烧结体的制备方法 |
| JP2014198637A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-23 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 立方晶窒化ホウ素焼結体の製造方法および立方晶窒化ホウ素焼結体 |
| WO2016084738A1 (ja) * | 2014-11-25 | 2016-06-02 | 京セラ株式会社 | ｃＢＮ焼結体および切削工具 |
| CN107001154A (zh) * | 2014-11-25 | 2017-08-01 | 京瓷株式会社 | cBN烧结体以及切削工具 |
| JPWO2016084738A1 (ja) * | 2014-11-25 | 2017-09-14 | 京セラ株式会社 | ｃＢＮ焼結体および切削工具 |
| CN107001154B (zh) * | 2014-11-25 | 2021-07-23 | 京瓷株式会社 | cBN烧结体以及切削工具 |
| US11135655B2 (en) | 2014-11-25 | 2021-10-05 | Kyocera Corporation | CBN sintered compact and cutting tool |
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