JPH05186272A - 複合高密度相窒化ホウ素焼結体 - Google Patents
複合高密度相窒化ホウ素焼結体Info
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- JPH05186272A JPH05186272A JP4020546A JP2054692A JPH05186272A JP H05186272 A JPH05186272 A JP H05186272A JP 4020546 A JP4020546 A JP 4020546A JP 2054692 A JP2054692 A JP 2054692A JP H05186272 A JPH05186272 A JP H05186272A
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Landscapes
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- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 超高圧装置を用いることなく、ホットプレス
法又は熱間静水圧処理法でもって焼結を可能にし、低廉
価と、かつ耐摩耗性，耐欠損性，靭性，及び耐衝撃性の
向上を達成させた複合高密度相窒化ホウ素焼結体を提供
する。 【構成】 立方晶窒化ホウ素及び／又はウルツ鉱型窒化
ホウ素の硬質相の粒子表面がＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ａｌ，
Ｓｉの窒化物，ホウ化物及びこれらの相互固溶体の中の
少なくとも１種の単層又は多層の第１層と、該第１層の
表面に周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化物，窒
化物，炭酸化物，窒酸化物，ホウ化物及び酸化アルミニ
ウム，酸窒化アルミニウム並びにこれらの相互固溶体中
の少なくとも１種の単層又は多層の第２層とでなる被膜
で囲繞された複合硬質相を１０体積％以上含有した焼結
体であって、該第１層及び第２層がそれぞれ平均層厚さ
５Å以上でなる複合高密度相窒化ホウ素焼結体。
法又は熱間静水圧処理法でもって焼結を可能にし、低廉
価と、かつ耐摩耗性，耐欠損性，靭性，及び耐衝撃性の
向上を達成させた複合高密度相窒化ホウ素焼結体を提供
する。 【構成】 立方晶窒化ホウ素及び／又はウルツ鉱型窒化
ホウ素の硬質相の粒子表面がＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ａｌ，
Ｓｉの窒化物，ホウ化物及びこれらの相互固溶体の中の
少なくとも１種の単層又は多層の第１層と、該第１層の
表面に周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化物，窒
化物，炭酸化物，窒酸化物，ホウ化物及び酸化アルミニ
ウム，酸窒化アルミニウム並びにこれらの相互固溶体中
の少なくとも１種の単層又は多層の第２層とでなる被膜
で囲繞された複合硬質相を１０体積％以上含有した焼結
体であって、該第１層及び第２層がそれぞれ平均層厚さ
５Å以上でなる複合高密度相窒化ホウ素焼結体。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、旋削工具，フライス工
具，ドリル，エンドミル等に代表される切削工具、又は
ダイス，切断刃等に代表される耐摩耗工具に適する複合
高密度相窒化ホウ素焼結体に関する。
具，ドリル，エンドミル等に代表される切削工具、又は
ダイス，切断刃等に代表される耐摩耗工具に適する複合
高密度相窒化ホウ素焼結体に関する。
【０００２】
【従来の技術】立方晶窒化ホウ素及びウルツ鉱型窒化ホ
ウ素は、六方晶窒化ホウ素に比べて高密度であることか
ら、高密度相窒化ホウ素と呼称されている。この高密度
相窒化ホウ素に金属及び／又はセラミックスの結合相を
介在させて、超高圧，高温で焼結した超高圧焼結材料が
実用されている。従来から実用されている超高圧焼結材
料は、主として高密度相窒化ホウ素の硬質相と結合相と
の比率、又は結合相の材質を調整することにより耐摩耗
性，靭性，強度及び耐熱衝撃性を高めるための検討が行
われている。
ウ素は、六方晶窒化ホウ素に比べて高密度であることか
ら、高密度相窒化ホウ素と呼称されている。この高密度
相窒化ホウ素に金属及び／又はセラミックスの結合相を
介在させて、超高圧，高温で焼結した超高圧焼結材料が
実用されている。従来から実用されている超高圧焼結材
料は、主として高密度相窒化ホウ素の硬質相と結合相と
の比率、又は結合相の材質を調整することにより耐摩耗
性，靭性，強度及び耐熱衝撃性を高めるための検討が行
われている。
【０００３】しかしながら、この従来の超高圧焼結材料
は、硬質相の粉末と結合相の粉末を混在させたものであ
ることから、結合相粒子間，硬質相粒子間及び硬質相粒
子と結合相粒子の粒界の結合が不充分になって、不完全
結合が欠陥として残存しやすくなること、このために、
硬質相と結合相との比率、又は結合相の材質を調整し、
耐摩耗性を高めようとすると、靭性，強度もしくは耐熱
衝撃性が低下すること、逆に靭性，強度もしくは耐熱衝
撃性を高めようとすると、耐摩耗性が低下するという問
題がある。この問題を解決したものとして、提案されて
いる代表的なものに、特開昭５８−５８２４７号公報，
特開昭５８−６０６７８号公報及び特開昭５８−６１２
５３号公報がある。
は、硬質相の粉末と結合相の粉末を混在させたものであ
ることから、結合相粒子間，硬質相粒子間及び硬質相粒
子と結合相粒子の粒界の結合が不充分になって、不完全
結合が欠陥として残存しやすくなること、このために、
硬質相と結合相との比率、又は結合相の材質を調整し、
耐摩耗性を高めようとすると、靭性，強度もしくは耐熱
衝撃性が低下すること、逆に靭性，強度もしくは耐熱衝
撃性を高めようとすると、耐摩耗性が低下するという問
題がある。この問題を解決したものとして、提案されて
いる代表的なものに、特開昭５８−５８２４７号公報，
特開昭５８−６０６７８号公報及び特開昭５８−６１２
５３号公報がある。
【０００４】
【発明が解決しようする課題】特開昭５８−５８２４７
号公報には、立方晶窒化ホウ素にＴｉ，Ｈｆ，Ｚｒ及び
Ｍｏの１種以上のホウ化物と炭化物とでなる結合相を含
有した組成で、かつ０．１〜２μｍの平均層厚でなる該
ホウ化物が立方晶窒化ホウ素を包囲した組織になってい
る切削及び耐摩耗工具用高靭性窒化ホウ素基超高圧焼結
材料が記載されている。
号公報には、立方晶窒化ホウ素にＴｉ，Ｈｆ，Ｚｒ及び
Ｍｏの１種以上のホウ化物と炭化物とでなる結合相を含
有した組成で、かつ０．１〜２μｍの平均層厚でなる該
ホウ化物が立方晶窒化ホウ素を包囲した組織になってい
る切削及び耐摩耗工具用高靭性窒化ホウ素基超高圧焼結
材料が記載されている。
【０００５】また、特開昭５８−６０６７８号公報に
は、立方晶窒化ホウ素にＴｉ，Ｈｆ及びＳｉの１種以上
の窒化物と炭化物とでなる結合相を含有した組成で、か
つ０．１〜２μｍの平均層厚でなる該窒化物が立方晶窒
化ホウ素を包囲した組織になっている切削及び耐摩耗工
具用高靭性窒化ホウ素基超高圧焼結材料が記載されてい
る。
は、立方晶窒化ホウ素にＴｉ，Ｈｆ及びＳｉの１種以上
の窒化物と炭化物とでなる結合相を含有した組成で、か
つ０．１〜２μｍの平均層厚でなる該窒化物が立方晶窒
化ホウ素を包囲した組織になっている切削及び耐摩耗工
具用高靭性窒化ホウ素基超高圧焼結材料が記載されてい
る。
【０００６】さらに、特開昭５８−６１２５３号公報に
は、立方晶窒化ホウ素にＡｌと、Ａｌの酸化物及び窒化
物の１種又は２種とを含有した組成で、かつ０．１〜１
μｍの平均層厚でなるＡｌ、もしくはＡｌとＡｌの酸化
物及び窒化物の１種又は２種とが立方晶窒化ホウ素を包
囲した組織になっている切削及び耐摩耗工具用高靭性窒
化ホウ素基超高圧焼結材料が記載されている。
は、立方晶窒化ホウ素にＡｌと、Ａｌの酸化物及び窒化
物の１種又は２種とを含有した組成で、かつ０．１〜１
μｍの平均層厚でなるＡｌ、もしくはＡｌとＡｌの酸化
物及び窒化物の１種又は２種とが立方晶窒化ホウ素を包
囲した組織になっている切削及び耐摩耗工具用高靭性窒
化ホウ素基超高圧焼結材料が記載されている。
【０００７】これらの公報に記載されている超高圧焼結
材料は、従来の超高圧焼結材料における硬質相粒子間，
結合相粒子間及び硬質相粒子と結合相粒子の粒界に存在
していたマイクロポアや未結合の欠陥が立方晶窒化ホウ
素を包囲した被膜により解消されて、耐摩耗性と靭性を
兼ね備え、切削試験においても優れた耐欠損性を有し、
かつ高硬度で，耐熱性及び高温強度にも優れているとい
うものである。しかしながら、これらの公報に記載され
ている超高圧焼結材料は、従来と同様に、超高圧装置を
用いて４０ｋｂ以上の圧力、１２００℃以上の温度で焼
結したもので、量産化が困難であること、大型形状品の
製造が困難であること、及び製造コストが高くなるとい
う問題があること、また、材料的には、被膜の厚さと被
膜材質から、被膜内欠陥が生じやすいこと、及び被膜と
被膜を除いた他の結合相との界面、もしくは被膜と被膜
との界面に欠陥を生じやすく、被膜を形成する工程を加
えて製造コストが高くなる割には寿命の向上がみられな
いという問題がある。
材料は、従来の超高圧焼結材料における硬質相粒子間，
結合相粒子間及び硬質相粒子と結合相粒子の粒界に存在
していたマイクロポアや未結合の欠陥が立方晶窒化ホウ
素を包囲した被膜により解消されて、耐摩耗性と靭性を
兼ね備え、切削試験においても優れた耐欠損性を有し、
かつ高硬度で，耐熱性及び高温強度にも優れているとい
うものである。しかしながら、これらの公報に記載され
ている超高圧焼結材料は、従来と同様に、超高圧装置を
用いて４０ｋｂ以上の圧力、１２００℃以上の温度で焼
結したもので、量産化が困難であること、大型形状品の
製造が困難であること、及び製造コストが高くなるとい
う問題があること、また、材料的には、被膜の厚さと被
膜材質から、被膜内欠陥が生じやすいこと、及び被膜と
被膜を除いた他の結合相との界面、もしくは被膜と被膜
との界面に欠陥を生じやすく、被膜を形成する工程を加
えて製造コストが高くなる割には寿命の向上がみられな
いという問題がある。
【０００８】本発明は、上述のような問題点を解決した
もので、具体的には、立方晶窒化ホウ素及び／又はウル
ツ鉱型窒化ホウ素でなる硬質相の粒子の表面に、ホット
プレス（ＨＰ）又は熱間静水圧（ＨＩＰ）処理条件であ
っても硬質相が六方晶窒化ホウ素へ逆変換しないような
被膜を形成し、かつ被膜による欠陥も生じないようにし
て、耐摩耗性，耐欠損性，靭性，及び耐衝撃性を高めた
複合高密度相窒化ホウ素焼結体の提供を目的とする。
もので、具体的には、立方晶窒化ホウ素及び／又はウル
ツ鉱型窒化ホウ素でなる硬質相の粒子の表面に、ホット
プレス（ＨＰ）又は熱間静水圧（ＨＩＰ）処理条件であ
っても硬質相が六方晶窒化ホウ素へ逆変換しないような
被膜を形成し、かつ被膜による欠陥も生じないようにし
て、耐摩耗性，耐欠損性，靭性，及び耐衝撃性を高めた
複合高密度相窒化ホウ素焼結体の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、立方晶窒
化ホウ素及び／又はウルツ鉱型窒化ホウ素でなる硬質相
と、金属及び／又はセラミックスの結合相とでなる高密
度相窒化ホウ素焼結体の低廉価と、かつ諸特性の向上に
ついて検討していた所、高密度相窒化ホウ素の粒子表面
に膜質及び膜厚を選定し、緻密な被膜を形成すると、Ｈ
Ｐ又はＨＩＰ処理条件において、高密度相窒化ホウ素か
ら六方晶窒化ホウ素への逆変換が生じ難くなること、か
つ被膜厚さを制御すると得られる焼結体の諸特性が向上
するという知見を得た。本発明は、この知見に基づいて
完成するに至ったものである。
化ホウ素及び／又はウルツ鉱型窒化ホウ素でなる硬質相
と、金属及び／又はセラミックスの結合相とでなる高密
度相窒化ホウ素焼結体の低廉価と、かつ諸特性の向上に
ついて検討していた所、高密度相窒化ホウ素の粒子表面
に膜質及び膜厚を選定し、緻密な被膜を形成すると、Ｈ
Ｐ又はＨＩＰ処理条件において、高密度相窒化ホウ素か
ら六方晶窒化ホウ素への逆変換が生じ難くなること、か
つ被膜厚さを制御すると得られる焼結体の諸特性が向上
するという知見を得た。本発明は、この知見に基づいて
完成するに至ったものである。
【００１０】本発明の複合高密度相窒化ホウ素焼結体
は、立方晶窒化ホウ素及び／又はウルツ鉱型窒化ホウ素
の硬質相の粒子表面がＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ａｌ，Ｓｉの
窒化物，ホウ化物及びこれらの相互固溶体の中の少なく
とも１種の単層又は多層の第１層と、該第１層の表面に
周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化物，窒化物，
炭酸化物，窒酸化物，ホウ化物及び酸化アルミニウム，
酸窒化アルミニウム並びにこれらの相互固溶体（但し、
Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆの窒化物，ホウ化物及びこれらの相互
固溶体は、除く。）の中の少なくとも１種の単層又は多
層の第２層とでなる被膜で囲繞された複合硬質相を１０
体積％以上含有した焼結体であって、該第１層及び該第
２層がそれぞれ平均層厚さ５Å以上でなることを特徴と
するものである。
は、立方晶窒化ホウ素及び／又はウルツ鉱型窒化ホウ素
の硬質相の粒子表面がＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ａｌ，Ｓｉの
窒化物，ホウ化物及びこれらの相互固溶体の中の少なく
とも１種の単層又は多層の第１層と、該第１層の表面に
周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化物，窒化物，
炭酸化物，窒酸化物，ホウ化物及び酸化アルミニウム，
酸窒化アルミニウム並びにこれらの相互固溶体（但し、
Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆの窒化物，ホウ化物及びこれらの相互
固溶体は、除く。）の中の少なくとも１種の単層又は多
層の第２層とでなる被膜で囲繞された複合硬質相を１０
体積％以上含有した焼結体であって、該第１層及び該第
２層がそれぞれ平均層厚さ５Å以上でなることを特徴と
するものである。
【００１１】本発明の焼結体における第１層及は、具体
的には、例えばＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ，ＡｌＮ，Ｓｉ
3Ｎ4，ＴｉＢ2，ＺｒＢ2，ＨｆＢ2，Ａｌ Ｂ2，Ａｌ
Ｂ12，Ｔｉ（Ｂ，Ｎ），Ｚｒ（Ｂ，Ｎ），Ｈｆ（Ｂ，
Ｎ），Ａｌ（Ｂ，Ｎ），（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｎ，（Ｔｉ，Ｚ
ｒ，Ｈｆ）Ｎ，（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ，（Ｔｉ，Ａｌ）
（Ｂ，Ｎ），（Ａｌ，Ｓｉ）Ｎを挙げることができる。
この第１層が平均層厚さ５Å未満でなると、硬質相の六
方晶窒化ホウ素への逆変換の抑制作用が低下すること、
及び第１層の表面に囲繞される第２層の密着性が劣る。
特に、第１層が平均層厚さ５０〜１０００Åでなると、
上述の逆変換の抑制作用，第１層と第２層との密着性及
び第１層内の耐剥離性の点から好ましい。
的には、例えばＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ，ＡｌＮ，Ｓｉ
3Ｎ4，ＴｉＢ2，ＺｒＢ2，ＨｆＢ2，Ａｌ Ｂ2，Ａｌ
Ｂ12，Ｔｉ（Ｂ，Ｎ），Ｚｒ（Ｂ，Ｎ），Ｈｆ（Ｂ，
Ｎ），Ａｌ（Ｂ，Ｎ），（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｎ，（Ｔｉ，Ｚ
ｒ，Ｈｆ）Ｎ，（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ，（Ｔｉ，Ａｌ）
（Ｂ，Ｎ），（Ａｌ，Ｓｉ）Ｎを挙げることができる。
この第１層が平均層厚さ５Å未満でなると、硬質相の六
方晶窒化ホウ素への逆変換の抑制作用が低下すること、
及び第１層の表面に囲繞される第２層の密着性が劣る。
特に、第１層が平均層厚さ５０〜１０００Åでなると、
上述の逆変換の抑制作用，第１層と第２層との密着性及
び第１層内の耐剥離性の点から好ましい。
【００１２】また、第１層の表面に囲繞される第２層
は、具体的には、例えばＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，Ｖ
Ｃ，ＮｂＣ，ＴａＣ，ＷＣ，Ｍｏ2Ｃ，Ｃｒ3Ｃ2，Ｖ
Ｎ，ＮｂＮ，ＴａＮ，ＣｒＮ，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ），Ｔｉ
（Ｎ，Ｏ），Ｔｉ（Ｃ，Ｏ），Ｔｉ（Ｃ，Ｎ，Ｏ），
（Ｔｉ，Ｔａ）Ｃ，（Ｔｉ，Ｔａ）（Ｃ，Ｎ），（Ｔ
ｉ，Ｖ）（Ｃ，Ｏ），（Ｔｉ，Ｎｂ）（Ｎ，Ｏ），（Ｔ
ｉ，Ｚｒ）（Ｃ，Ｎ，Ｏ），（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ，（Ｔｉ，
Ｗ）（Ｃ，Ｎ），（Ｔｉ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｏ），（Ｔｉ，
Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ，Ｏ），Ａｌ2Ｏ3，Ａｌ（Ｏ，Ｎ），
（Ａｌ，Ｔｉ）（Ｎ，Ｏ）を挙げることができる。この
第２層が平均層厚さ５Å未満でなると、耐欠損性及び耐
酸化性の低下，並びに硬質相の六方晶窒化ホウ素への逆
変換の抑制作用が低下する。特に、第２層が平均層厚さ
５０〜１０００Åでなると、上述の逆変換の抑制作用及
び第２層内の耐剥離性の点から好ましい。
は、具体的には、例えばＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，Ｖ
Ｃ，ＮｂＣ，ＴａＣ，ＷＣ，Ｍｏ2Ｃ，Ｃｒ3Ｃ2，Ｖ
Ｎ，ＮｂＮ，ＴａＮ，ＣｒＮ，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ），Ｔｉ
（Ｎ，Ｏ），Ｔｉ（Ｃ，Ｏ），Ｔｉ（Ｃ，Ｎ，Ｏ），
（Ｔｉ，Ｔａ）Ｃ，（Ｔｉ，Ｔａ）（Ｃ，Ｎ），（Ｔ
ｉ，Ｖ）（Ｃ，Ｏ），（Ｔｉ，Ｎｂ）（Ｎ，Ｏ），（Ｔ
ｉ，Ｚｒ）（Ｃ，Ｎ，Ｏ），（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ，（Ｔｉ，
Ｗ）（Ｃ，Ｎ），（Ｔｉ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｏ），（Ｔｉ，
Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ，Ｏ），Ａｌ2Ｏ3，Ａｌ（Ｏ，Ｎ），
（Ａｌ，Ｔｉ）（Ｎ，Ｏ）を挙げることができる。この
第２層が平均層厚さ５Å未満でなると、耐欠損性及び耐
酸化性の低下，並びに硬質相の六方晶窒化ホウ素への逆
変換の抑制作用が低下する。特に、第２層が平均層厚さ
５０〜１０００Åでなると、上述の逆変換の抑制作用及
び第２層内の耐剥離性の点から好ましい。
【００１３】この第１層と第２層とでなる被膜は、それ
ぞれの平均層厚さが５Å以上からなるもので、特に、１
００Å〜２０００Åの平均層厚さでなる場合が上述の理
由から好ましい。また、この被膜は、硬質相粒子表面か
ら被膜内部へ向って組成成分が変化した、所謂、傾斜組
成にすると、硬質相粒子と被膜との界面及び被膜内の粒
界における密着強度が高くなり好ましいことである。被
膜内における傾斜組成は、具体的には、例えば、硬質相
粒子表面の近傍がＢ及び／又はＮ元素の含有量の多い非
化学量論組成であって、被膜内部及び被膜外部へ向かう
ほどＢ及び／又はＮ元素の含有量の少ない非化学量論組
成でなっている場合が特に被膜の強度上から好ましい。
ぞれの平均層厚さが５Å以上からなるもので、特に、１
００Å〜２０００Åの平均層厚さでなる場合が上述の理
由から好ましい。また、この被膜は、硬質相粒子表面か
ら被膜内部へ向って組成成分が変化した、所謂、傾斜組
成にすると、硬質相粒子と被膜との界面及び被膜内の粒
界における密着強度が高くなり好ましいことである。被
膜内における傾斜組成は、具体的には、例えば、硬質相
粒子表面の近傍がＢ及び／又はＮ元素の含有量の多い非
化学量論組成であって、被膜内部及び被膜外部へ向かう
ほどＢ及び／又はＮ元素の含有量の少ない非化学量論組
成でなっている場合が特に被膜の強度上から好ましい。
【００１４】本発明の焼結体における結合相は、具体的
には、例えばＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＶＣ，ＮｂＣ，
ＴａＣ，ＷＣ，Ｍｏ2Ｃ，Ｃｒ3Ｃ2，ＳｉＣ，ＴｉＮ，
ＺｒＮ，ＶＮ，ＮｂＮ，ＴａＮ，ＣｒＮ，ＡｌＮ，Ｓｉ
3Ｎ4，Ｆｅ3Ｃ，ＴｉＯ2，Ｔａ2Ｏ5，Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ
2，ＮｉＯ，ＣｏＯ，ＴｉＢ2，ＴａＢ2，ＷＢ，Ａｌ
Ｂ2，Ｙ2Ｏ3，ＹＮ，Ｄｙ2Ｏ3，ＣｅＯ，（Ｔｉ，Ｚ
ｒ）Ｃ，（Ｔｉ，Ｔａ）Ｃ，（Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ，
（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ，（Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ）Ｃ，Ｔｉ（Ｃ，
Ｎ），Ｔｉ（Ｎ，Ｏ），Ｔｉ（Ｃ，Ｏ），Ｔｉ（Ｃ，
Ｎ，Ｏ），（Ｓｉ，Ａｌ）（Ｏ，Ｎ），Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃ
ｏ，（Ｆｅ，Ｎｉ）合金，（Ｎｉ，Ｃｏ）合金，（Ｆ
ｅ，Ｃｏ）合金，（Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ）合金を挙げるこ
とができる。この結合相は、結合相の１０〜７５体積％
が、周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属，Ａｉ，Ｓｉの
炭化物，窒化物，酸化物，ホウ化物及びこれらの相互固
溶体の中の少なくとも１種のウイスカーからなる場合、
具体的には、例えばＴｉＣ，ＺｒＣ，ＴａＣ，ＷＣ，Ｓ
ｉＣ，ＴｉＮ，ＴａＮ，ＡｌＮ，Ｓｉ3Ｎ4，ＴｉＯ2，
Ａｌ2Ｏ3，ＴｉＢ2，ＡｌＢ2，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ），のウイ
スカーでなる場合には、焼結体の強度及び靭性が高くな
るので特に好ましいことである。また、焼結体中に含有
させるウイスカーは、平均太さ０．００３〜３μｍ，平
均長さ０．０１〜３００μｍ，アスペクト比３以上から
なる場合に焼結体内のクラックの伝播抑制効果が高く、
高靭性及び高強度焼結体が得られやすいことから、特に
好ましい。
には、例えばＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＶＣ，ＮｂＣ，
ＴａＣ，ＷＣ，Ｍｏ2Ｃ，Ｃｒ3Ｃ2，ＳｉＣ，ＴｉＮ，
ＺｒＮ，ＶＮ，ＮｂＮ，ＴａＮ，ＣｒＮ，ＡｌＮ，Ｓｉ
3Ｎ4，Ｆｅ3Ｃ，ＴｉＯ2，Ｔａ2Ｏ5，Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ
2，ＮｉＯ，ＣｏＯ，ＴｉＢ2，ＴａＢ2，ＷＢ，Ａｌ
Ｂ2，Ｙ2Ｏ3，ＹＮ，Ｄｙ2Ｏ3，ＣｅＯ，（Ｔｉ，Ｚ
ｒ）Ｃ，（Ｔｉ，Ｔａ）Ｃ，（Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ，
（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ，（Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ）Ｃ，Ｔｉ（Ｃ，
Ｎ），Ｔｉ（Ｎ，Ｏ），Ｔｉ（Ｃ，Ｏ），Ｔｉ（Ｃ，
Ｎ，Ｏ），（Ｓｉ，Ａｌ）（Ｏ，Ｎ），Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃ
ｏ，（Ｆｅ，Ｎｉ）合金，（Ｎｉ，Ｃｏ）合金，（Ｆ
ｅ，Ｃｏ）合金，（Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ）合金を挙げるこ
とができる。この結合相は、結合相の１０〜７５体積％
が、周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属，Ａｉ，Ｓｉの
炭化物，窒化物，酸化物，ホウ化物及びこれらの相互固
溶体の中の少なくとも１種のウイスカーからなる場合、
具体的には、例えばＴｉＣ，ＺｒＣ，ＴａＣ，ＷＣ，Ｓ
ｉＣ，ＴｉＮ，ＴａＮ，ＡｌＮ，Ｓｉ3Ｎ4，ＴｉＯ2，
Ａｌ2Ｏ3，ＴｉＢ2，ＡｌＢ2，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ），のウイ
スカーでなる場合には、焼結体の強度及び靭性が高くな
るので特に好ましいことである。また、焼結体中に含有
させるウイスカーは、平均太さ０．００３〜３μｍ，平
均長さ０．０１〜３００μｍ，アスペクト比３以上から
なる場合に焼結体内のクラックの伝播抑制効果が高く、
高靭性及び高強度焼結体が得られやすいことから、特に
好ましい。
【００１５】本発明の焼結体は、立方晶窒化ホウ素及び
／又はウルツ鉱型窒化ホウ素の粉末の表面に、例えば化
学蒸着法（ＣＶＤ法），物理蒸着法（ＰＶＤ法）又は湿
式メッキによって被膜を形成した出発物質を用いて、非
酸化性雰囲気でのホットプレス（ＨＰ），熱間静水圧処
理（ＨＩＰ）もしくは従来の超高圧装置でもって焼結す
ることにより作製することができる。また、結合相の含
有した焼結体の場合は、結合相となる物質と上述の被膜
の形成された窒化ホウ素の粉末を、従来の粉末冶金法に
よって処理し、上述の方法でもって焼結することにより
作製することができる。
／又はウルツ鉱型窒化ホウ素の粉末の表面に、例えば化
学蒸着法（ＣＶＤ法），物理蒸着法（ＰＶＤ法）又は湿
式メッキによって被膜を形成した出発物質を用いて、非
酸化性雰囲気でのホットプレス（ＨＰ），熱間静水圧処
理（ＨＩＰ）もしくは従来の超高圧装置でもって焼結す
ることにより作製することができる。また、結合相の含
有した焼結体の場合は、結合相となる物質と上述の被膜
の形成された窒化ホウ素の粉末を、従来の粉末冶金法に
よって処理し、上述の方法でもって焼結することにより
作製することができる。
【００１６】
【作用】本発明の焼結体は、硬質相の表面を囲繞した被
膜が焼結過程時に、硬質相の六方晶窒化ホウ素への逆変
換を阻止する作用をし、焼結後には、硬質相相互間を緻
密に結合する作用をしている。また、結合相を含有した
本発明の焼結体の場合は、周期律表の４ａ，５ａ，６ａ
族金属，Ａｌ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏの炭化物，窒化
物，酸化物，ホウ化物及びこれらの相互固溶体の中の少
なくとも１種の結合相が焼結体の高温化学的安定性，耐
摩耗性及び耐溶着性を向上させる作用をし、希土類金属
の酸化物，窒化物及びこれらの相互固溶体の中の少なく
とも１種の結合相が焼結体内のマイクロポアを消滅させ
て焼結体の緻密化促進作用をし、ウイスカーがクラック
の伝播阻止作用をし、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅが靭性及び強度
を向上させる作用をしているものである。
膜が焼結過程時に、硬質相の六方晶窒化ホウ素への逆変
換を阻止する作用をし、焼結後には、硬質相相互間を緻
密に結合する作用をしている。また、結合相を含有した
本発明の焼結体の場合は、周期律表の４ａ，５ａ，６ａ
族金属，Ａｌ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏの炭化物，窒化
物，酸化物，ホウ化物及びこれらの相互固溶体の中の少
なくとも１種の結合相が焼結体の高温化学的安定性，耐
摩耗性及び耐溶着性を向上させる作用をし、希土類金属
の酸化物，窒化物及びこれらの相互固溶体の中の少なく
とも１種の結合相が焼結体内のマイクロポアを消滅させ
て焼結体の緻密化促進作用をし、ウイスカーがクラック
の伝播阻止作用をし、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅが靭性及び強度
を向上させる作用をしているものである。
【００１７】
【実施例１】表１に示した市販の立方晶窒化ホウ素（Ｃ
ＢＮ）粉末を用いて、ＣＢＮ粉末の表面に、従来から行
われているＣＶＤ処理により表１に併記した被膜を被覆
し、複合ＣＢＮ粉末を作製した。この複合ＣＢＮ粉末を
粉末圧粉体とした後、（２種類の複合ＣＢＮ粉末を用い
た試料は、よく混合し）表１に併記した焼結条件で焼結
し、本発明品１〜３を得た。
ＢＮ）粉末を用いて、ＣＢＮ粉末の表面に、従来から行
われているＣＶＤ処理により表１に併記した被膜を被覆
し、複合ＣＢＮ粉末を作製した。この複合ＣＢＮ粉末を
粉末圧粉体とした後、（２種類の複合ＣＢＮ粉末を用い
た試料は、よく混合し）表１に併記した焼結条件で焼結
し、本発明品１〜３を得た。
【００１８】比較に、表１に併記した複合ＣＢＮ粉末を
作製し、これを表１に併記した条件で焼結し、比較品１
〜３を得た。
作製し、これを表１に併記した条件で焼結し、比較品１
〜３を得た。
【００１９】こうして得た本発明品１〜３及び比較品１
〜３の破壊靭性値を測定し、その結果を表１に併記し
た。表１中の膜質の欄に示した，は、の被膜を被
覆した後、の表面にの被膜を被覆した。
〜３の破壊靭性値を測定し、その結果を表１に併記し
た。表１中の膜質の欄に示した，は、の被膜を被
覆した後、の表面にの被膜を被覆した。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【実施例２】実施例１と同様にして表２に示した複合Ｃ
ＢＮ粉末を得た。表２の複合ＣＢＮ粉末と表３に示した
結合相形成用粉末とを加えて、本発明品４〜６を得た。
ＢＮ粉末を得た。表２の複合ＣＢＮ粉末と表３に示した
結合相形成用粉末とを加えて、本発明品４〜６を得た。
【００２２】配合組成は、本発明品４が５２．０３ｖｏ
ｌ％複合ＣＢＮ粉末と残り結合相形成用粉末、本発明品
５が６５．５７ｖｏｌ％複合ＣＢＮ粉末と残り結合相形
成用粉末、本発明品６が３５．３７ｖｏｌ％複合ＣＢＮ
粉末と残り結合相形成用粉末とした。この配合組成のも
のを表４に示した焼結条件でもって焼結し、本発明品４
〜６を得た。
ｌ％複合ＣＢＮ粉末と残り結合相形成用粉末、本発明品
５が６５．５７ｖｏｌ％複合ＣＢＮ粉末と残り結合相形
成用粉末、本発明品６が３５．３７ｖｏｌ％複合ＣＢＮ
粉末と残り結合相形成用粉末とした。この配合組成のも
のを表４に示した焼結条件でもって焼結し、本発明品４
〜６を得た。
【００２３】こうして得た本発明品４〜６と市販のＣＢ
Ｎ焼結体の２種類（超高圧製品）をそれぞれ比較品４，
５とし、それぞれの破壊靭性値を求めて表４に併記し
た。
Ｎ焼結体の２種類（超高圧製品）をそれぞれ比較品４，
５とし、それぞれの破壊靭性値を求めて表４に併記し
た。
【００２４】
【表２】
【００２５】
【表３】
【００２６】
【表４】
【００２７】
【発明の効果】ホットプレス又は熱間静水圧処理でもっ
て焼結できるようになった高密度相窒化ホウ素焼結体で
あって、低廉化が達成できたという効果及び焼結体の破
壊靭性値が従来の高密度相窒化ホウ素焼結体又は本発明
品から外れた比較の焼結体に比べて約２７〜１０２％も
向上するという効果がある。
て焼結できるようになった高密度相窒化ホウ素焼結体で
あって、低廉化が達成できたという効果及び焼結体の破
壊靭性値が従来の高密度相窒化ホウ素焼結体又は本発明
品から外れた比較の焼結体に比べて約２７〜１０２％も
向上するという効果がある。
Claims (3)
- 【請求項１】 立方晶窒化ホウ素及び／又はウルツ鉱型
窒化ホウ素の硬質相の粒子表面がＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ａ
ｌ，Ｓｉの窒化物，ホウ化物及びこれらの相互固溶体の
中の少なくとも１種の単層又は多層の第１層と、該第１
層の表面に周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化
物，窒化物，炭酸化物，窒酸化物，ホウ化物及び酸化ア
ルミニウム，酸窒化アルミニウム並びにこれらの相互固
溶体（但し、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆの窒化物，ホウ化物及び
これらの相互固溶体は除く。）中の少なくとも１種の単
層又は多層の第２層とでなる被膜で囲繞された複合硬質
相を１０体積％以上含有した焼結体であって、該第１層
及び該第２層がそれぞれ平均層厚さ５Å以上でなること
を特徴とする複合高密度相窒化ホウ素焼結体。 - 【請求項２】 立方晶窒化ホウ素及び／又はウルツ鉱型
窒化ホウ素の硬質相の粒子表面がＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ａ
ｌ，Ｓｉの窒化物，ホウ化物及びこれらの相互固溶体の
中の少なくとも１種の単層又は多層の第１層と、該第１
層の表面に周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化
物，窒化物，炭酸化物，窒酸化物，ホウ化物及び酸化ア
ルミニウム，酸窒化アルミニウム並びにこれらの相互固
溶体（但し、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆの窒化物，ホウ化物及び
これらの相互固溶体は、除く。）中の少なくとも１種の
単層又は多層の第２層とでなる被膜で囲繞された複合硬
質相を１０体積％以上と残り結合相と不可避不純物とか
らなる焼結体であって、該第１層及び該第２層がそれぞ
れ平均層厚さ５Å以上でなり、かつ該結合相が周期律表
の４ａ，５ａ，６ａ族金属，Ａｌ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｎｉ，
Ｃｏの炭化物，窒化物，酸化物，ホウ化物，希土類金属
の酸化物，窒化物及びこれらの相互固溶体、又はＦｅ，
Ｎｉ，Ｃｏの中の少なくとも１種からなることを特徴と
する複合高密度相窒化ホウ素焼結体。 - 【請求項３】 上記結合相は、該結合相の１０〜７５体
積％が周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属，Ａｌ，Ｓｉ
の炭化物，窒化物，酸化物，ホウ化物及びこれらの相互
固溶体の中の少なくとも１種のウイスカーからなること
を特徴とする請求項２記載の複合高密度相窒化ホウ素焼
結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4020546A JPH05186272A (ja) | 1992-01-09 | 1992-01-09 | 複合高密度相窒化ホウ素焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4020546A JPH05186272A (ja) | 1992-01-09 | 1992-01-09 | 複合高密度相窒化ホウ素焼結体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05186272A true JPH05186272A (ja) | 1993-07-27 |
Family
ID=12030155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4020546A Withdrawn JPH05186272A (ja) | 1992-01-09 | 1992-01-09 | 複合高密度相窒化ホウ素焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05186272A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998024736A1 (fr) * | 1996-12-03 | 1998-06-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Matiere pour frittage a phase haute pression a base nitrure de bore |
| EP0709353A3 (en) * | 1994-10-27 | 1998-10-28 | Sumitomo Electric Industries, Limited | Hard composite material for tools |
| EP0974566A1 (en) * | 1998-07-22 | 2000-01-26 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Cubic boron nitride sintered body |
| EP1006092A1 (en) * | 1998-12-04 | 2000-06-07 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | High strength sintered body |
| JP2002329774A (ja) * | 2001-04-27 | 2002-11-15 | Kyocera Corp | ウエハ支持部材 |
| US6635593B1 (en) | 1999-02-12 | 2003-10-21 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | High strength sintered impact having excellent resistance to cratering |
| JP2014147988A (ja) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Mitsubishi Materials Corp | 立方晶窒化ほう素基焼結材料製切削工具 |
| JP2014233767A (ja) * | 2013-05-30 | 2014-12-15 | 三菱マテリアル株式会社 | 耐欠損性にすぐれた立方晶窒化硼素焼結体切削工具 |
-
1992
- 1992-01-09 JP JP4020546A patent/JPH05186272A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0709353A3 (en) * | 1994-10-27 | 1998-10-28 | Sumitomo Electric Industries, Limited | Hard composite material for tools |
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| US6316094B1 (en) | 1998-07-22 | 2001-11-13 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Cubic boron nitride sintered body |
| EP1006092A1 (en) * | 1998-12-04 | 2000-06-07 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | High strength sintered body |
| KR100614536B1 (ko) * | 1998-12-04 | 2006-08-22 | 스미토모덴키고교가부시키가이샤 | 고강도 소결체 |
| US6635593B1 (en) | 1999-02-12 | 2003-10-21 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | High strength sintered impact having excellent resistance to cratering |
| JP2002329774A (ja) * | 2001-04-27 | 2002-11-15 | Kyocera Corp | ウエハ支持部材 |
| JP2014147988A (ja) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Mitsubishi Materials Corp | 立方晶窒化ほう素基焼結材料製切削工具 |
| JP2014233767A (ja) * | 2013-05-30 | 2014-12-15 | 三菱マテリアル株式会社 | 耐欠損性にすぐれた立方晶窒化硼素焼結体切削工具 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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