JPH07316840A - 高耐摩耗性cbn多結晶複合部材 - Google Patents

高耐摩耗性cbn多結晶複合部材

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JPH07316840A
JPH07316840A JP13816794A JP13816794A JPH07316840A JP H07316840 A JPH07316840 A JP H07316840A JP 13816794 A JP13816794 A JP 13816794A JP 13816794 A JP13816794 A JP 13816794A JP H07316840 A JPH07316840 A JP H07316840A
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JP
Japan
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cbn
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polycrystalline composite
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JP13816794A
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English (en)
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Masayoshi Tsukamoto
雅淑 塚本
Yasuo Takemoto
泰夫 武本
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Moldino Tool Engineering Ltd
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Hitachi Tool Engineering Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5053Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials non-oxide ceramics
    • C04B41/5062Borides, Nitrides or Silicides
    • C04B41/5064Boron nitride

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は高耐摩耗性高信頼性のCBN多結晶
複合材料を創生し、かつその材料を用いて高信頼性、長
寿命の各種打ち抜き関連型を提供することにある。 【構成】 表面を耐摩耗性に富むCBN多結晶とし下地
を靱性に富む超硬またはサーメットまたはセラミックス
とした2重構造のCBN多結晶複合材料とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、信頼性及び使用寿命を
改善したリードフレーム打ち抜き型関連の超耐摩耗性C
BN多結晶複合部材に関する。
【0002】
【従来の技術】リードフレームにICをマウントする工
程には従来より各種の超硬製のパンチ、ダイが数多く使
用されている。特にリードフレームの打ち抜き加工用の
パンチ、ダイは超硬や場合によってはサーメットやセラ
ミックスを使用するのが一般的である。ところが最近I
Cチップの高性能化(多ピン化)のためリードフレーム
のパターンニングもファイン化するとともにリードフレ
ームの材料も薄くかつ硬いものへと変化してきている。
そのためリードフレームを打ち抜くパンチ、ダイ素材も
硬くて耐摩耗性に優れるものが要求されるようになって
きた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の型材料
では、硬さとそれに随伴する耐摩耗性および部品寿命を
飛躍的に向上させることは至難の技であり、薄肉でも折
損しないだけの靱性を材料に持たせると硬さは必然的に
低くなり充分な使用寿命が得られない。
【0004】
【課題を解決するための手段】最近のリードフレームの
硬さに勝つには部材の表面を超硬合金よりもさらに硬い
材料、すなわちCBN多結晶とすることが理想的であ
る。ところが最近の多ピン化傾向のためパンチを筆頭に
部材全般が薄肉化の傾向にある。このような薄肉部材に
CBN多結晶体を用いると抗折力と破壊靱性値が従来の
超硬よりも低いために折損を起こす頻度が高くなり実用
に供せられない。本発明者らはこの相反する性質を1つ
の部材に共存させる方法について鋭意検討を行った結
果、表面は極めて硬いCBN多結晶体、内部はCBN多
結晶体よりも靱性に富む超硬またはサーメットまたはセ
ラミックスの2重構造とすることで解決するに至った以
下に請求項に従って詳細に説明する。
【0005】
【作用】まず表層のA部の組成から説明する。主構成要
素である立方晶BNの含有量は100−50W%に限定
する。50%未満では充分な耐摩耗性が確保できず樹脂
の耐付着効果が発揮できないCBNが100%近くにな
ると極めて難燒結性となるため場合によっては燒結助剤
を用いる。燒結助剤は文字どおり燒結を援助して100
%緻密な燒結体を得るために用いるがこの場合耐摩耗性
を極端に犠牲にしては本発明の主旨に反する。このため
に耐火物と総称される一群の化合物あるいはそれらの固
溶体を添加して燒結助剤の役目を担わせると良い効果が
得られる。耐火物は一般に熱に強いことに加えてCB
N、ダイヤを除けば地球上で最も硬い物質の一群であ
り、本発明の主旨に充分適うものである。耐火物は遷移
金属と称される4A、5A、6A族の元素と非金属元素
のB、C、N、Oが化学結合したものである。
【0006】また、遷移金属ではないがAl、Siまた
は2A族元素すなわちMg、Ca、Sr、Baや該元素
と非金属元素のB、C、N、Oの化合物を添加すると適
性燒結温度を低下させたり、CBNとの濡れ性を良くし
て密度比がほぼ100%の燒結体へと導く効果が現われ
る。場合によってはCBN燒結体の靱性をいま一歩上げ
たいという特性上の要求を満足させたいこともある。こ
の場合はFe、Co、Niを適宜添加してよい。ただし
30W%を越えて添加すると耐摩耗性が低下して本発明
の主旨に反する。Crは6A族でFe族ではないがCB
Nとの濡れ性が良くほぼFe族と同様と考えて良い。C
BN多結晶体もしくはCBN含有燒結体の製造は一般に
はCBNの変態を防止するためにCBNの合成法と同様
に温度1400C以上圧力4.5万気圧以上の高温超高
圧下で行なうが、CBNはダイヤに比べて安定度が高
く、CBN体の組成を選べば一般のホットプレス条件で
もCBNの変態を生じさせることなく燒結体を得ること
が可能である。
【0007】さらに、驚くべきことに例えばCBN粒の
表面に燒結の助剤となるべき、先ほど述べたような物質
をメッキ法やプラズマフレーム法で被覆した”被覆CB
N”粒を用いると所謂シンターヒップ法や通常の常圧燒
結法でも燒結体を得ることができる。これら各種の燒結
法を行なう際に基体としてB部の材料の燒結体もしくは
プレス体を用いると燒結と平行してA部とB部の接合が
可能となる。この場合例外なく両者の構成元素のうちの
1種または2種以上が他方へ移動する拡散現象が生じる
ため特に強固な接合が可能となる。なお燒結後所謂HI
P処理をして一層の高密度化と高信頼性を図ることも場
合によっては勿論可能である。
【0008】つぎに、表層A部の基体となるB部につい
ては超硬、サーメット、セラミックスいずれでもその用
途に応じて選択が可能である。ただし超硬、サーメット
を選択する場合は、選択理由としてその高い靱性による
ことが多い。そのため硬さがHRA94以下の材種を選
択することがまずは無難である。それを越えると靱性が
低下しそれらの材料を選択した意味が不明瞭となる。な
おサーメットに関しては一般に流布しているTiC系ま
たはTiCN系が靱性面から推奨される。セラミックス
を選定する場合は選定理由がその持つ高い剛性に因る場
合が多い。アルミナ系、アルミナ−TiC系、ジルコニ
ア系、Si3N4系、サイアロン系、SiC系セラミッ
クスはいずれもその用途に応じて使用が可能である。い
ま一歩の靱性を望む場合は繊維強化あるいはウイスカ強
化された該セラミックスの使用が可能である。
【0009】A部とB部の接合に関しては先ほど述べた
燒結接合のほかろう付け、溶接、通電加熱接合など適宜
選択実行することができる。本発明により摩耗量の低減
と部材の使用寿命の延長および部材としての信頼性の向
上が期待できる。このため本発明のCBN複合材はIC
装着用リードフレームの打ち抜きパンチとダイ、同じく
タイバーカットパンチとダイなどの型関連部材の全体あ
るいは1部に使用すると顕著な効果が期待できる。な
お、A部の厚みは用途によって規定されるものであり、
薄すぎると充分な耐摩耗性が確保できず凹凸が生じ易く
なり本発明の主旨に反する。また厚すぎると耐摩耗性は
確保できるものの破壊靱性値の低下が生じ折損しやすく
なりやはり本発明の主旨に反する。
【0010】
【実施例】所定の組成に調合し成型し、または成型後焼
結したCBN多結晶体をA部用として用意した。さらに
B部用としてWC、Co、Crなどの原料粉末を所定の
比に秤量後アルコールを分散剤として用いボールミルで
72時間湿式混合した。次に、スプレードライで混合粉
を乾燥、造粒後所定の形状にプレス成形した。このよう
にして得られた成形体をA部用と重ねて焼結(処理1)
する、または焼結後銀ろう付けする(処理2)または焼
結後通電加熱(処理3)する、または金属薄を2種の焼
結体間に挿入し通電加熱(処理4)するなどの手段を用
いて接合した。
【0011】
【表1】
【0012】こうして得られた接合部材をA部が作業部
位となるようにして打ち抜き用のパンチとダイ、タイバ
ーカットパンチとダイを試作した。超硬合金を素材とし
た従来品と比較し、折損頻度および耐摩耗性を調査し
た。耐摩耗性は折損しない場合の打ち抜きショット回数
の多少、折損頻度は剛性の低下や作業部位の摩滅のため
パンチの軸がずれたり摩擦抵抗が増えたりするなどのた
めに増加するため、本発明の信頼性評価の目安とした。
なお表2における適用欄はリードフレーム打ち抜きパン
チ、ダイ、タイバーカットパンチ、タイバーカットダイ
を順次K1、K2、K3およびK4で表記した。
【0013】
【表2】
【0014】
【発明の効果】このように、表面をCBN多結晶体と
し、内部をCBN粒よりも硬さの低い燒結体すなわち超
硬合金またはサーメットまたはセラミックスあるいは繊
維もしくはウイスカ強化セラミックスとした2重構造の
複合部材を用いたリードフレーム打ち抜き関連用の各種
型部材は耐摩耗性に優れかつ折損頻度も僅少で信頼性に
富むものとなり実用上有益である。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 充分な厚みを持つ表層部(以下A部と略
    称する)が超耐摩耗粒子であるCBNが分散した超硬質
    CBN多結晶燒結体あり、内部(以下B部と略称する)
    がCBNより硬さが低い燒結体である超高耐摩耗性CB
    N多結晶複合部材で部分または全体が構成さ構成される
    ことを特徴とするIC装着用リードフレーム打ち抜きパ
    ンチまたはダイ用の高耐摩耗性CBN多結晶複合部材。
  2. 【請求項2】 請求項1において、打ち抜きがタイバー
    部(以下タイバーカットパンチおよびダイと略称)であ
    ることを特徴とする高耐摩耗性CBN多結晶複合部材。
  3. 【請求項3】 請求項1および2において、B部が硬さ
    HRA94以下のWC基超硬合金またはTiCまたはT
    iCN基サーメットであることを特徴とする高耐摩耗性
    複合部材。
  4. 【請求項4】 請求項1および2において、B部がアル
    ミナ系セラミックスまたはアルミナ−TiC系セラミッ
    クスまたはジルコニア系セラミックスまたはSi3N4
    系セラミックスまたはサイアロン系セラミックスまたは
    SiC系セラミックスであることを特徴とする高耐摩耗
    性CBN多結晶複合部材。
  5. 【請求項5】 請求項4において、セラミックスが繊維
    強化またはウイスカ強化されたセラミックスであること
    を特徴とする高耐摩耗性CBN多結晶複合部材。
  6. 【請求項6】 請求項1〜4において、A部がCBNが
    100−50重量%(以下W%と略称)と周期律表2
    A、4A、5A、6A族遷移金属およびAl、Siから
    なる群より選んだ1種以上の元素とB、C、N、Oから
    なる群より選んだ1種以上の非金属元素の化合物の1種
    以上もしくは2種以上からなる固溶体が0−50W%お
    よびFe族金属およびCrからなる群より選んだ1種以
    上の金属元素が0−30W%および不可避不純物で構成
    されることを特徴とする高耐摩耗性CBN多結晶複合部
    材。
  7. 【請求項7】 請求項1〜6において、A部とB部の境
    界部近傍においてA部またはB部の構成元素の1種また
    は2種以上が濃度勾配を持つことを特徴とする高耐摩耗
    性CBN多結晶複合部材る
  8. 【請求項8】 請求項1〜6において、A部とB部を金
    属ろうで接合したことを特徴とする高耐摩耗性CBN多
    結晶複合部材。
  9. 【請求項9】 請求項1〜6において、A部とB部を通
    電加熱法で接合したことを特徴とする高耐摩耗性CBN
    多結晶複合部材。
  10. 【請求項10】 請求項1〜6において、A部とB部の
    間に金属の箔片を挿入して溶接接合したことを特徴とす
    る高耐摩耗性CBN多結晶複合部材。
  11. 【請求項11】 請求項1〜6において、A部とB部を
    同時に燒結してかつ接合することを特徴とする高耐摩耗
    性CBN多結晶複合部材。
  12. 【請求項12】 請求項1〜6において、A部材を得る
    のに高温超高圧下で燒結することを特徴とする高耐摩耗
    性CBN多結晶複合部材。
  13. 【請求項13】 請求項1〜6において、A部材を得る
    のにいわゆるホットプレス法によることを特徴とする高
    耐摩耗性CBN多結晶複合部材。
  14. 【請求項14】 請求項1〜6において、A部材を得る
    のにCBN粒の表面にA材を構成する他の化合物または
    金属の1種または2種以上を被覆した被覆CBN粒用い
    ることを特徴とする高耐摩耗性CBN多結晶複合部材。
JP13816794A 1994-05-27 1994-05-27 高耐摩耗性cbn多結晶複合部材 Pending JPH07316840A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011140415A (ja) * 2010-01-06 2011-07-21 Sumitomo Electric Ind Ltd 焼結体および焼結体を用いた切削工具
JP2011140414A (ja) * 2010-01-06 2011-07-21 Sumitomo Electric Ind Ltd 焼結体および焼結体を用いた切削工具

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JP2011140415A (ja) * 2010-01-06 2011-07-21 Sumitomo Electric Ind Ltd 焼結体および焼結体を用いた切削工具
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