JPH07291732A - 多結晶型立方晶窒化ほう素焼結体及びその用途 - Google Patents
多結晶型立方晶窒化ほう素焼結体及びその用途Info
- Publication number
- JPH07291732A JPH07291732A JP6082981A JP8298194A JPH07291732A JP H07291732 A JPH07291732 A JP H07291732A JP 6082981 A JP6082981 A JP 6082981A JP 8298194 A JP8298194 A JP 8298194A JP H07291732 A JPH07291732 A JP H07291732A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sintered body
- polycrystalline
- boron nitride
- cbn sintered
- aluminum
- 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.)
- Pending
Links
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 13
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 title claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 claims description 29
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 29
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 14
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 5
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 238000001637 plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 229910052903 pyrophyllite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 1
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021654 trace metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 強度と耐摩耗性に優れた長寿命で高精度な多
結晶型cBN焼結体、砥粒、切削工具、摺動材を得るこ
と。 【構成】 アルミニウム含有量が10PPM 以下であること
を特徴とする多結晶型立方晶窒化ほう素焼結体、及びこ
の多結晶型cBN焼結体で構成されてなる砥粒、切削工
具、摺動材。
結晶型cBN焼結体、砥粒、切削工具、摺動材を得るこ
と。 【構成】 アルミニウム含有量が10PPM 以下であること
を特徴とする多結晶型立方晶窒化ほう素焼結体、及びこ
の多結晶型cBN焼結体で構成されてなる砥粒、切削工
具、摺動材。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多結晶型立方晶窒化ほ
う素(多結晶型cBN)焼結体及びその用途に関するも
のである。本発明の多結晶型cBN焼結体が応用される
分野としては、重研削又は高速研削用のメタルボンド砥
石、電着砥石、ビトリファイド砥石等の研削砥石、高速
切削用の切削工具、耐摩耗性の要求される摺動材などで
ある。
う素(多結晶型cBN)焼結体及びその用途に関するも
のである。本発明の多結晶型cBN焼結体が応用される
分野としては、重研削又は高速研削用のメタルボンド砥
石、電着砥石、ビトリファイド砥石等の研削砥石、高速
切削用の切削工具、耐摩耗性の要求される摺動材などで
ある。
【0002】
【従来の技術】窒化ほう素の高圧相であるcBNはダイ
ヤモンドに次ぐ硬さと熱伝導率を有し、鉄系金属と反応
しないとうダイヤモンドにはない特徴を持つことから、
鉄系金属の研削加工用砥粒や切削工具としての利用が進
められている。
ヤモンドに次ぐ硬さと熱伝導率を有し、鉄系金属と反応
しないとうダイヤモンドにはない特徴を持つことから、
鉄系金属の研削加工用砥粒や切削工具としての利用が進
められている。
【0003】近年の機械加工は、省力化、無人化の方向
にある。その具体的な方法として重研削、高速研削、高
速切削が行われているが、このような過酷な加工条件下
では工具に大きな負荷がかかるため、工具素材そのもの
に高い強度と耐摩耗性を持つことが要求されている。
にある。その具体的な方法として重研削、高速研削、高
速切削が行われているが、このような過酷な加工条件下
では工具に大きな負荷がかかるため、工具素材そのもの
に高い強度と耐摩耗性を持つことが要求されている。
【0004】たとえば、砥石による研削では、砥粒部分
に大きな負荷がかかるので高強度な砥粒が要求されてい
る。高強度のcBN砥粒の一つとしては、多結晶型のも
のが知られており、既に一部は市販されている。多結晶
型の砥粒は、微細な結晶粒子が互いに強固に結合した多
結晶体構造を有するため、粒子一つが単結晶により構成
される単結晶型砥粒のようにへき開などの大破壊を起こ
さず高い強度を示す。多結晶型の砥粒は、特公昭63-444
17号公報にも述べられているように、触媒を用いて合成
される単結晶型のものと異なり、触媒を用いない無触媒
直接転換法によって得られる焼結体を所望の粒度に粉砕
することによって得ることができる。しかし、このよう
にして得られる多結晶型の砥粒も、実際に重研削、高速
研削などの過酷な条件下で砥石として用いると、砥石表
面の一部の砥粒が破壊あるいは摩滅をしてしまい、加工
物の表面が粗れてきたり切れ味が低下するので頻繁にド
レッシング、ツルーイングを行わなければならない等の
問題点があった。
に大きな負荷がかかるので高強度な砥粒が要求されてい
る。高強度のcBN砥粒の一つとしては、多結晶型のも
のが知られており、既に一部は市販されている。多結晶
型の砥粒は、微細な結晶粒子が互いに強固に結合した多
結晶体構造を有するため、粒子一つが単結晶により構成
される単結晶型砥粒のようにへき開などの大破壊を起こ
さず高い強度を示す。多結晶型の砥粒は、特公昭63-444
17号公報にも述べられているように、触媒を用いて合成
される単結晶型のものと異なり、触媒を用いない無触媒
直接転換法によって得られる焼結体を所望の粒度に粉砕
することによって得ることができる。しかし、このよう
にして得られる多結晶型の砥粒も、実際に重研削、高速
研削などの過酷な条件下で砥石として用いると、砥石表
面の一部の砥粒が破壊あるいは摩滅をしてしまい、加工
物の表面が粗れてきたり切れ味が低下するので頻繁にド
レッシング、ツルーイングを行わなければならない等の
問題点があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、重研
削、高速研削、高速切削などの過酷な使用条件下に耐え
得る高強度で耐摩耗性の大きい工具素材となる多結晶型
cBN焼結体を提供することにある。また、本発明の目
的は、高強度で耐摩耗性に優れた砥粒、切削工具及び摺
動材を提供することにある。本発明者らは、上記目的を
達成するために種々検討した結果、以下の事柄を見いだ
し本発明を完成させたものである。
削、高速研削、高速切削などの過酷な使用条件下に耐え
得る高強度で耐摩耗性の大きい工具素材となる多結晶型
cBN焼結体を提供することにある。また、本発明の目
的は、高強度で耐摩耗性に優れた砥粒、切削工具及び摺
動材を提供することにある。本発明者らは、上記目的を
達成するために種々検討した結果、以下の事柄を見いだ
し本発明を完成させたものである。
【0006】(1)アルミニウム含有量の異なるさまざ
まな砥粒を用いてメタルボンド砥石を作製した後、個々
の砥粒を観察した結果、アルミニウム含有量の大きい砥
粒には多数のクラックが発生する。 (2)アルミニウム含有量の異なるさまざまな砥粒を用
いた砥石で実際に重研削を行い研削の前後で砥石表面に
突き出ている砥粒一つ一つの状態を観察した結果、アル
ミニウム含有量の大きい砥粒は表面が著しく摩耗すると
ともに、大破壊を起こしやすく研削中に砥石表面から脱
落しやすい。これに対し、アルミニウム含有量の小さい
特に10PPM 以下の砥粒を用いた砥石では、このような砥
粒の摩滅や大破壊が起きにくく著しく砥石の寿命が長く
なり、被削物の表面粗さも格段に小さくなる。 (3)同様の試験を切削工具と摺動材についても行なっ
た結果、アルミニウム含有量が10PPM 以下の多結晶型c
BN焼結体で構成されたものは従来品に比べて耐摩耗性
が著しく優れる。 (4)アルミニウム含有量が10PPM 以下の多結晶型cB
N焼結体は、無触媒直接転換法における合成条件を工夫
することによって合成することができる。
まな砥粒を用いてメタルボンド砥石を作製した後、個々
の砥粒を観察した結果、アルミニウム含有量の大きい砥
粒には多数のクラックが発生する。 (2)アルミニウム含有量の異なるさまざまな砥粒を用
いた砥石で実際に重研削を行い研削の前後で砥石表面に
突き出ている砥粒一つ一つの状態を観察した結果、アル
ミニウム含有量の大きい砥粒は表面が著しく摩耗すると
ともに、大破壊を起こしやすく研削中に砥石表面から脱
落しやすい。これに対し、アルミニウム含有量の小さい
特に10PPM 以下の砥粒を用いた砥石では、このような砥
粒の摩滅や大破壊が起きにくく著しく砥石の寿命が長く
なり、被削物の表面粗さも格段に小さくなる。 (3)同様の試験を切削工具と摺動材についても行なっ
た結果、アルミニウム含有量が10PPM 以下の多結晶型c
BN焼結体で構成されたものは従来品に比べて耐摩耗性
が著しく優れる。 (4)アルミニウム含有量が10PPM 以下の多結晶型cB
N焼結体は、無触媒直接転換法における合成条件を工夫
することによって合成することができる。
【0007】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、ア
ルミニウム含有量が10PPM 以下であることを特徴とする
多結晶型cBN焼結体、及びこの多結晶型cBN焼結体
で構成されてなる砥粒、切削工具、摺動材である。
ルミニウム含有量が10PPM 以下であることを特徴とする
多結晶型cBN焼結体、及びこの多結晶型cBN焼結体
で構成されてなる砥粒、切削工具、摺動材である。
【0008】以下、本発明についてさらに詳しく説明す
る。
る。
【0009】多結晶型cBN焼結体に含まれるアルミニ
ウム量は、種々の方法で測定することができる。たとえ
ば、焼結体表面に付着する不純物を酸処理、純水洗浄な
どで除いた後、炭酸ソーダで溶融分解処理し、微量金属
不純物の定量分析法として広く一般に行なわれているプ
ラズマ発光分光法などで定量することができる。
ウム量は、種々の方法で測定することができる。たとえ
ば、焼結体表面に付着する不純物を酸処理、純水洗浄な
どで除いた後、炭酸ソーダで溶融分解処理し、微量金属
不純物の定量分析法として広く一般に行なわれているプ
ラズマ発光分光法などで定量することができる。
【0010】本発明において、多結晶型cBN焼結体に
含まれるアルミニウム量を10PPM 以下と規定したのは、
10PPM を越えると多結晶型cBN焼結体の靭性が著しく
低下し、工具及び摺動材として用いた場合にその耐摩耗
性が著しく低下するからである。
含まれるアルミニウム量を10PPM 以下と規定したのは、
10PPM を越えると多結晶型cBN焼結体の靭性が著しく
低下し、工具及び摺動材として用いた場合にその耐摩耗
性が著しく低下するからである。
【0011】本発明の多結晶型cBN焼結体は、無触媒
直接転換法を基本技術とし、原料及び高温/高圧を発生
する反応室を以下に述べるように精密に制御することに
よって合成することができる。
直接転換法を基本技術とし、原料及び高温/高圧を発生
する反応室を以下に述べるように精密に制御することに
よって合成することができる。
【0012】無触媒直接転換法の基本技術については広
く知られており、たとえば特公昭63-394号公報に述べら
れているように、熱分解窒化ほう素をcBNが熱力学的
に安定な高温/高圧下で処理する方法がある。
く知られており、たとえば特公昭63-394号公報に述べら
れているように、熱分解窒化ほう素をcBNが熱力学的
に安定な高温/高圧下で処理する方法がある。
【0013】本発明においては、このような無触媒直接
転換法の基本技術において、原料及び反応室とその周辺
部の構成材料としてアルミニウムを含まない高純度のも
のが用いられる。原料及び反応室とその周辺部の構成材
料にアルミニウムが含まれていると合成中に多結晶型c
BN焼結体内部にアルミニウムが拡散し不純物として取
り込まれる。
転換法の基本技術において、原料及び反応室とその周辺
部の構成材料としてアルミニウムを含まない高純度のも
のが用いられる。原料及び反応室とその周辺部の構成材
料にアルミニウムが含まれていると合成中に多結晶型c
BN焼結体内部にアルミニウムが拡散し不純物として取
り込まれる。
【0014】本発明で使用される原料は、熱分解窒化ほ
う素などの高純度の低圧相窒化ほう素であり、そのアル
ミニウム含有量は1PPM以下であることが好ましい。ま
た、高温/高圧処理過程で汚染が起こらないように、反
応室内に原料を充填する際にはBNと反応せず不純物の
ゲッターとなる高純度のタンタル等の金属箔で包んでお
くことが望ましい。
う素などの高純度の低圧相窒化ほう素であり、そのアル
ミニウム含有量は1PPM以下であることが好ましい。ま
た、高温/高圧処理過程で汚染が起こらないように、反
応室内に原料を充填する際にはBNと反応せず不純物の
ゲッターとなる高純度のタンタル等の金属箔で包んでお
くことが望ましい。
【0015】反応室とその周辺部の材質についても、ア
ルミニウムを含まない高純度のものが用いられる。すな
わち、反応室兼加熱用ヒーターとしては半導体グレード
の99.9%以上の高純度カーボンを用いることが好まし
い。また、カーボンヒーターの外側とガスケットの間に
位置させるスリーブについてもアルミニウムが含まれな
いものが用いられる。スリーブにアルミニウムが多く含
まれていると、アルミニウムが高温下で反応室材質であ
るカーボン中を容易に拡散透過し反応室内部の原料及び
生成されるcBNを汚染してしまう。
ルミニウムを含まない高純度のものが用いられる。すな
わち、反応室兼加熱用ヒーターとしては半導体グレード
の99.9%以上の高純度カーボンを用いることが好まし
い。また、カーボンヒーターの外側とガスケットの間に
位置させるスリーブについてもアルミニウムが含まれな
いものが用いられる。スリーブにアルミニウムが多く含
まれていると、アルミニウムが高温下で反応室材質であ
るカーボン中を容易に拡散透過し反応室内部の原料及び
生成されるcBNを汚染してしまう。
【0016】従来、スリーブの材質としては、天然鉱物
であるパイロフィライト、タルク、それらの焼成物、N
aCl粉末の成形体が用いられているが、これらの天然
鉱物には100PPM以上のアルミニウムが含まれているので
本発明には不適当である。本発明においては、アルミニ
ウム含有量8PPM以下の材料、たとえば高純度の熱分解窒
化ほう素粉末の成形体でスリーブを構成することが好ま
しい。
であるパイロフィライト、タルク、それらの焼成物、N
aCl粉末の成形体が用いられているが、これらの天然
鉱物には100PPM以上のアルミニウムが含まれているので
本発明には不適当である。本発明においては、アルミニ
ウム含有量8PPM以下の材料、たとえば高純度の熱分解窒
化ほう素粉末の成形体でスリーブを構成することが好ま
しい。
【0017】本発明の多結晶型cBN焼結体から砥粒を
作製する方法としては、多結晶型cBN焼結体を粉砕・
分級し、所望の粒度のものを得る方法がある。粉砕には
ロールクラッシャーなどの一般の粉砕機を用いれば良
く、また分級には篩を用いれば良い。粒度はJIS B
4130に規定されており、その一例をあげれば、80/1
00、100/120 メッシュなどである。
作製する方法としては、多結晶型cBN焼結体を粉砕・
分級し、所望の粒度のものを得る方法がある。粉砕には
ロールクラッシャーなどの一般の粉砕機を用いれば良
く、また分級には篩を用いれば良い。粒度はJIS B
4130に規定されており、その一例をあげれば、80/1
00、100/120 メッシュなどである。
【0018】本発明の多結晶型cBN焼結体から切削工
具を得る方法としては、多結晶型cBN焼結体から機械
加工によって所望の形状のものを切り出し、台座の上に
ろう材等で接着して切削工具用の工具チップとする方法
がある。機械加工のためにはダイヤモンド工具を用いれ
ば良く、またろう付けにはダイヤモンドやcBN用のろ
う材として一般に用いられているチタン系のものなどが
用いられる。
具を得る方法としては、多結晶型cBN焼結体から機械
加工によって所望の形状のものを切り出し、台座の上に
ろう材等で接着して切削工具用の工具チップとする方法
がある。機械加工のためにはダイヤモンド工具を用いれ
ば良く、またろう付けにはダイヤモンドやcBN用のろ
う材として一般に用いられているチタン系のものなどが
用いられる。
【0019】本発明の多結晶型cBN焼結体から摺動材
を得る方法としては、多結晶型cBN焼結体を所望の形
状に加工する方法がある。
を得る方法としては、多結晶型cBN焼結体を所望の形
状に加工する方法がある。
【0020】
【作用】本発明の多結晶型cBN焼結体及びそれを用い
た砥粒、切削工具、摺動材が高強度で耐摩耗性に優れる
理由としては、以下に説明するように、アルミニウム含
有量が極めて少ない本発明の多結晶型cBN焼結体が高
温にさらされてもそのアルミニウムが、硬度、強度及び
密度において多結晶型cBN焼結体よりも劣っている、
低圧相である六方晶系のBNに転移する触媒として機能
しないのでそれに転移せず、依然として多結晶型cBN
焼結体の特性が保持されていることにあると考えられ
る。
た砥粒、切削工具、摺動材が高強度で耐摩耗性に優れる
理由としては、以下に説明するように、アルミニウム含
有量が極めて少ない本発明の多結晶型cBN焼結体が高
温にさらされてもそのアルミニウムが、硬度、強度及び
密度において多結晶型cBN焼結体よりも劣っている、
低圧相である六方晶系のBNに転移する触媒として機能
しないのでそれに転移せず、依然として多結晶型cBN
焼結体の特性が保持されていることにあると考えられ
る。
【0021】すなわち、メタルボンド砥石やヴィトリフ
ァイド砥石などを作製する際には高温で成形する必要が
ある。また、切削工具を作製する際にも機械加工時やろ
う付け時にはかなりの高温にさらされる。
ァイド砥石などを作製する際には高温で成形する必要が
ある。また、切削工具を作製する際にも機械加工時やろ
う付け時にはかなりの高温にさらされる。
【0022】研削や切削中には、砥粒や切削工具と被削
物との間に大きな摩擦が生じ、研削熱や切削熱が発生す
る。また、摺動材には摩擦熱が生じる。このような研削
熱や切削熱の発生にともない、研削に関与している砥石
表面の砥粒や切削工具の刃先は1000℃以上の高温にもな
ると言われている。cBNは常圧下で不安定な物質であ
り1000℃を越える高温で処理されると低圧相である六方
晶系のBNに転移する。一方、超高圧高温下で低圧相の
BNをcBNに転移するときにはアルミニウムやその窒
化物などの触媒を用いると転移が著しく促進されること
が知られている。その結果、常圧高温下でcBNが低圧
相である六方晶系のBNに転移する際にはアルミニウム
やその窒化物などは触媒として機能しその転移を促進す
ることが考えられる。
物との間に大きな摩擦が生じ、研削熱や切削熱が発生す
る。また、摺動材には摩擦熱が生じる。このような研削
熱や切削熱の発生にともない、研削に関与している砥石
表面の砥粒や切削工具の刃先は1000℃以上の高温にもな
ると言われている。cBNは常圧下で不安定な物質であ
り1000℃を越える高温で処理されると低圧相である六方
晶系のBNに転移する。一方、超高圧高温下で低圧相の
BNをcBNに転移するときにはアルミニウムやその窒
化物などの触媒を用いると転移が著しく促進されること
が知られている。その結果、常圧高温下でcBNが低圧
相である六方晶系のBNに転移する際にはアルミニウム
やその窒化物などは触媒として機能しその転移を促進す
ることが考えられる。
【0023】従って、砥石や切削工具を作製する際や、
実際に工具として研削や切削を行った際のように、多結
晶型cBN焼結体が高温にさらされると、アルミニウム
を多く含むものはそれを含まないものに比べて低圧相で
ある六方晶系のBNに転移しやすくなる。低圧相である
六方晶系のBNはcBNと異なり、硬度や強度が小さく
またその密度も小さいので、それへ転移することによっ
て多結晶型cBN焼結体の強度や耐摩耗性が低下するこ
とになるが、本発明の多結晶型cBN焼結体ではその転
移を著しく阻止することができる。
実際に工具として研削や切削を行った際のように、多結
晶型cBN焼結体が高温にさらされると、アルミニウム
を多く含むものはそれを含まないものに比べて低圧相で
ある六方晶系のBNに転移しやすくなる。低圧相である
六方晶系のBNはcBNと異なり、硬度や強度が小さく
またその密度も小さいので、それへ転移することによっ
て多結晶型cBN焼結体の強度や耐摩耗性が低下するこ
とになるが、本発明の多結晶型cBN焼結体ではその転
移を著しく阻止することができる。
【0024】また、多結晶型cBN焼結体内部にアルミ
ニウム不純物が偏析した場所があれば、そこから優先的
に六方晶系のBNに転移し、局所的な密度低下によって
体積膨張が起こりクラックの起点となるが、本発明の多
結晶型cBN焼結体ではそれがない。
ニウム不純物が偏析した場所があれば、そこから優先的
に六方晶系のBNに転移し、局所的な密度低下によって
体積膨張が起こりクラックの起点となるが、本発明の多
結晶型cBN焼結体ではそれがない。
【0025】
【実施例】次に、実施例と比較例をあげてさらに具体的
に本発明を説明する。
に本発明を説明する。
【0026】実施例1〜3 比較例1 表1に示すさまざまなアルミニウム含有量を持つ市販の
熱分解窒化ほう素板を入手して原料とし多結晶型cBN
焼結体を合成した。
熱分解窒化ほう素板を入手して原料とし多結晶型cBN
焼結体を合成した。
【0027】すなわち、原料の熱分解窒化ほう素板から
外径30mm、厚さ2mm の円板を20枚切り出して積み重ねた
後、タンタルの金属箔で包んでカーボンチューブ内に充
填した。このカーボンチューブは反応室兼加熱用ヒータ
ーとして機能するものであり、半導体グレードの99.9%
以上の高純度カーボンで製作されているものである。一
方、カーボンチューブの外側と固体ガスケット間のスリ
ーブとして、アルミニウム含有量1PPMの熱分解窒化ほう
素粉末の成形体を配置した。スリーブの内径及び外径は
それぞれ34mm、50mmである。これらを内径60mmのフラッ
トベルト型超高圧高温発生装置に装填し、温度2100℃、
圧力7.7GPa下、120 分間処理して無触媒直接転換法によ
る多結晶型cBN焼結体を合成した。
外径30mm、厚さ2mm の円板を20枚切り出して積み重ねた
後、タンタルの金属箔で包んでカーボンチューブ内に充
填した。このカーボンチューブは反応室兼加熱用ヒータ
ーとして機能するものであり、半導体グレードの99.9%
以上の高純度カーボンで製作されているものである。一
方、カーボンチューブの外側と固体ガスケット間のスリ
ーブとして、アルミニウム含有量1PPMの熱分解窒化ほう
素粉末の成形体を配置した。スリーブの内径及び外径は
それぞれ34mm、50mmである。これらを内径60mmのフラッ
トベルト型超高圧高温発生装置に装填し、温度2100℃、
圧力7.7GPa下、120 分間処理して無触媒直接転換法によ
る多結晶型cBN焼結体を合成した。
【0028】得られた多結晶型cBN焼結体をロールク
ラッシャーで粉砕し分級して60/80メッシュの砥粒をよ
り分けた。この砥粒から、JIS R6003の方法に
より1gをサンプリングし、砥粒表面の不純物を酸処理と
純水洗浄で除去してから炭酸ソーダによるアルカリ溶融
処理してプラズマ発光分光法でアルミニウムの含有量を
測定した。
ラッシャーで粉砕し分級して60/80メッシュの砥粒をよ
り分けた。この砥粒から、JIS R6003の方法に
より1gをサンプリングし、砥粒表面の不純物を酸処理と
純水洗浄で除去してから炭酸ソーダによるアルカリ溶融
処理してプラズマ発光分光法でアルミニウムの含有量を
測定した。
【0029】次いで、上記実施例及び比較例で得られた
砥粒の100 カラットを用いて、直径200mm 、厚さ10mm、
集中度100 のビトリファイドボンド砥石を作製し、平面
プランジカット法による試験を60分間行い、その研削試
験で得られた砥石摩耗量及び被削物の表面粗さを測定し
た。これらの結果を表1に示す。なお、試験に用いた被
削材は軸受鋼SUJ2であり、研削条件は砥石周速度36
00m/min 、被削材送り速度9m/min、砥石切込み量15μm
である。
砥粒の100 カラットを用いて、直径200mm 、厚さ10mm、
集中度100 のビトリファイドボンド砥石を作製し、平面
プランジカット法による試験を60分間行い、その研削試
験で得られた砥石摩耗量及び被削物の表面粗さを測定し
た。これらの結果を表1に示す。なお、試験に用いた被
削材は軸受鋼SUJ2であり、研削条件は砥石周速度36
00m/min 、被削材送り速度9m/min、砥石切込み量15μm
である。
【0030】
【表1】
【0031】一方、切削工具及び摺動材についても、強
度と耐摩耗性を試験した結果、砥粒の場合と同様に本発
明の多結晶型cBN焼結体からなる切削工具及び摺動材
は比較例1の多結晶型cBN焼結体で構成されたものに
比べて格段に優れた性能を示した。
度と耐摩耗性を試験した結果、砥粒の場合と同様に本発
明の多結晶型cBN焼結体からなる切削工具及び摺動材
は比較例1の多結晶型cBN焼結体で構成されたものに
比べて格段に優れた性能を示した。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、強度と耐摩耗性に優れ
た長寿命で高精度な多結晶型cBN焼結体、砥粒、切削
工具、摺動材を得ることができる。
た長寿命で高精度な多結晶型cBN焼結体、砥粒、切削
工具、摺動材を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C09K 3/14 550 D F16C 33/24 A 6814−3J
Claims (4)
- 【請求項1】 アルミニウム含有量が10PPM 以下である
ことを特徴とする多結晶型立方晶窒化ほう素焼結体。 - 【請求項2】 請求項1記載の多結晶型立方晶窒化ほう
素焼結体からなることを特徴とする砥粒。 - 【請求項3】 請求項1記載の多結晶型立方晶窒化ほう
素焼結体からなることを特徴とする切削工具。 - 【請求項4】 請求項1記載の多結晶型立方晶窒化ほう
素焼結体からなることを特徴とする摺動材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6082981A JPH07291732A (ja) | 1994-04-21 | 1994-04-21 | 多結晶型立方晶窒化ほう素焼結体及びその用途 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6082981A JPH07291732A (ja) | 1994-04-21 | 1994-04-21 | 多結晶型立方晶窒化ほう素焼結体及びその用途 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07291732A true JPH07291732A (ja) | 1995-11-07 |
Family
ID=13789403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6082981A Pending JPH07291732A (ja) | 1994-04-21 | 1994-04-21 | 多結晶型立方晶窒化ほう素焼結体及びその用途 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07291732A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130040769A (ko) | 2010-03-12 | 2013-04-24 | 스미또모 덴꼬오 하드메탈 가부시끼가이샤 | 입방정 질화붕소 소결체 공구 |
| WO2013150610A1 (ja) | 2012-04-03 | 2013-10-10 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 立方晶窒化硼素焼結体工具 |
-
1994
- 1994-04-21 JP JP6082981A patent/JPH07291732A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130040769A (ko) | 2010-03-12 | 2013-04-24 | 스미또모 덴꼬오 하드메탈 가부시끼가이샤 | 입방정 질화붕소 소결체 공구 |
| US9346716B2 (en) | 2010-03-12 | 2016-05-24 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Tool made of cubic boron nitride sintered body |
| WO2013150610A1 (ja) | 2012-04-03 | 2013-10-10 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 立方晶窒化硼素焼結体工具 |
| US8999511B2 (en) | 2012-04-03 | 2015-04-07 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Cubic boron nitride sintered body tool |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1260672A (en) | Re-sintered boron-rich polycrystalline cubic boron nitride and method for making same | |
| US4289503A (en) | Polycrystalline cubic boron nitride abrasive and process for preparing same in the absence of catalyst | |
| JP2005514300A (ja) | 低酸素立方晶窒化ホウ素及びその産物 | |
| JP4684599B2 (ja) | 立方晶窒化ホウ素の製造方法 | |
| JPH06278031A (ja) | 研磨材の製造方法 | |
| JPH0713279B2 (ja) | 切削工具用高圧相窒化ホウ素焼結体及びその製造方法 | |
| CN105019026A (zh) | 立方氮化硼多晶体、切削工具、耐磨工具、研磨工具、和制造立方氮化硼多晶体的方法 | |
| JP6281955B2 (ja) | 立方晶窒化ホウ素の機能化及びその製造方法 | |
| JP2744732B2 (ja) | 砥 粒 | |
| US4476656A (en) | Method of dressing a plated cubic boron nitride grinding wheel | |
| JP3472630B2 (ja) | 切削工具用立方晶窒化ほう素燒結体及び切削工具 | |
| JP2017521274A (ja) | ガラス被覆cbn研磨材とその作製方法 | |
| JPH07291735A (ja) | 多結晶型立方晶窒化ほう素焼結体及びその用途 | |
| JPH07291733A (ja) | 多結晶型立方晶窒化ほう素焼結体及びその用途 | |
| JPH07291734A (ja) | 多結晶型立方晶窒化ほう素焼結体及びその用途 | |
| JP2710287B2 (ja) | 工具用多結晶ダイヤモンド | |
| JPH08301661A (ja) | 多結晶型立方晶窒化ほう素焼結体及びその用途 | |
| JP2761321B2 (ja) | 砥 粒 | |
| JPH0959068A (ja) | 耐摩耗性に優れた立方晶窒化硼素焼結体 | |
| JP2761322B2 (ja) | 砥 粒 | |
| JPH0931447A (ja) | 砥 粒 | |
| JPH0931442A (ja) | 砥 粒 | |
| EP0220964B1 (en) | Cubic boron nitride abrasive bodies | |
| JPH0931446A (ja) | 砥 粒 | |
| JPH0931444A (ja) | 砥 粒 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040128 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040420 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040816 |