JPS58113349A - 切削および耐摩耗工具用立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料 - Google Patents
切削および耐摩耗工具用立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料Info
- Publication number
- JPS58113349A JPS58113349A JP21146681A JP21146681A JPS58113349A JP S58113349 A JPS58113349 A JP S58113349A JP 21146681 A JP21146681 A JP 21146681A JP 21146681 A JP21146681 A JP 21146681A JP S58113349 A JPS58113349 A JP S58113349A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sintered
- cutting tool
- cubic system
- cutting
- superhigh pressure
- 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.)
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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】
この発明は、すぐれた靭性と耐摩耗性とを兼ね備え、か
つ高硬度と、すぐれた耐熱性および高温強度を備え、特
にこれらの特性が要求されるＮ１基あるいはＣｏ基スー
パーアロイや高速度鋼などの被剛材の切削工具用として
、さらに軸受や線引きダイス−などの耐摩耗工具用とし
て使用するのに適した立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料
に関するものである。
つ高硬度と、すぐれた耐熱性および高温強度を備え、特
にこれらの特性が要求されるＮ１基あるいはＣｏ基スー
パーアロイや高速度鋼などの被剛材の切削工具用として
、さらに軸受や線引きダイス−などの耐摩耗工具用とし
て使用するのに適した立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料
に関するものである。
近年、炭化タングステン基焼結材料に比して、きわめて
すぐれた耐摩耗性を有する立方晶窒化硼素基超高圧焼結
材料（以下ＣＢＮ基焼結材料と略記する）が切削工具や
耐摩耗工具として使用される傾向にある。
すぐれた耐摩耗性を有する立方晶窒化硼素基超高圧焼結
材料（以下ＣＢＮ基焼結材料と略記する）が切削工具や
耐摩耗工具として使用される傾向にある。
とのＣＢＮ基焼結材料は、分散相を形成するＣＢＮ粒子
の結合相によって２種類に大別することができ、その１
つが結合相を鉄族金属、あるいは鉄族金属とＭなどを主
成分とする金属で構成したものであシ、もう１つが窒化
チタン、炭化チタン。
の結合相によって２種類に大別することができ、その１
つが結合相を鉄族金属、あるいは鉄族金属とＭなどを主
成分とする金属で構成したものであシ、もう１つが窒化
チタン、炭化チタン。
窒化アルミニウム、または酸化アルミニウムなどを主成
分として含有するセラミック系化合物で結金相を構成し
たものである。しかしながら、前者においては、上記の
ように結合相が金属であるため高靭性をもつものの高温
で軟化しやすく、したがって、これを例えば切削工具と
して使用した場合には多大な熱発生を伴う苛酷な切削条
件下では耐摩耗性および耐溶着性不足をきたして十分な
る切削性能の発揮は期待できず、熱発生の少ない条件、
すなわち負荷の少ない条件でしか使用することができな
いものである。また、後者においては、上記のように結
合相がセラミック系化合物で構成されているために、耐
摩耗性および耐溶着性のすぐれたものになっているが、
反面靭性不足を避けることができず、例えば高速度鋼の
フライス切削などの刃先に大きな衝撃力の加わる切削条
件下ではチッピングや欠損を起し易いものである。
分として含有するセラミック系化合物で結金相を構成し
たものである。しかしながら、前者においては、上記の
ように結合相が金属であるため高靭性をもつものの高温
で軟化しやすく、したがって、これを例えば切削工具と
して使用した場合には多大な熱発生を伴う苛酷な切削条
件下では耐摩耗性および耐溶着性不足をきたして十分な
る切削性能の発揮は期待できず、熱発生の少ない条件、
すなわち負荷の少ない条件でしか使用することができな
いものである。また、後者においては、上記のように結
合相がセラミック系化合物で構成されているために、耐
摩耗性および耐溶着性のすぐれたものになっているが、
反面靭性不足を避けることができず、例えば高速度鋼の
フライス切削などの刃先に大きな衝撃力の加わる切削条
件下ではチッピングや欠損を起し易いものである。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、靭性お
よび耐摩耗性を兼ね備えたＣＢＮ基焼結材料を得べく研
究を行なった結果、ＣＢＮ基焼結材料を、重量％で、Ｔ
ｉ、 Ｚｒ、 Ｔａ、およびＷの炭化物、窒化物、
および炭窒化物、さらにこれらの２種以上の固溶体のう
ちの１種または２種以上（以下これらを総称して金属炭
・窒化物という）：１０〜６０％、Ｐｄ：１〜１０％、
ＮｉおよびＣｏノう゛ちの１種または２種：１〜１０
％、ＡＡ−０，５〜１０チを含有し、残りがＣＢＮと不
可避不純物からなり、しかもＣＢＮが５０〜９０容量チ
を占める組成で構成すると、この結果のＣＢＮ基焼結材
料は、すぐれた靭性と耐摩耗性とを兼ね備え、かつ、す
ぐれた耐熱性および高温強度を備えたものとなるという
知見を得たのである。
よび耐摩耗性を兼ね備えたＣＢＮ基焼結材料を得べく研
究を行なった結果、ＣＢＮ基焼結材料を、重量％で、Ｔ
ｉ、 Ｚｒ、 Ｔａ、およびＷの炭化物、窒化物、
および炭窒化物、さらにこれらの２種以上の固溶体のう
ちの１種または２種以上（以下これらを総称して金属炭
・窒化物という）：１０〜６０％、Ｐｄ：１〜１０％、
ＮｉおよびＣｏノう゛ちの１種または２種：１〜１０
％、ＡＡ−０，５〜１０チを含有し、残りがＣＢＮと不
可避不純物からなり、しかもＣＢＮが５０〜９０容量チ
を占める組成で構成すると、この結果のＣＢＮ基焼結材
料は、すぐれた靭性と耐摩耗性とを兼ね備え、かつ、す
ぐれた耐熱性および高温強度を備えたものとなるという
知見を得たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、以下に成分組成を上記の通りに限定した理由を説明
する。
て、以下に成分組成を上記の通りに限定した理由を説明
する。
（ａ）金属炭・窒化物
これらの成分には、超高圧高温下で焼結をｆ２を進し、
かつ材料の耐摩耗性および耐熱性を著しく向上させる均
等的作用があるが、その含有量が」Ｏチ未満では所望の
耐摩耗性および耐熱性を確保することができず、一方６
０チを越えて含有させると、材料の靭性が低下するよう
になり、例えば切削用として使用した場合刃先に欠損が
生じ易くなることから、その含有量を１０〜６０％と定
めた。
かつ材料の耐摩耗性および耐熱性を著しく向上させる均
等的作用があるが、その含有量が」Ｏチ未満では所望の
耐摩耗性および耐熱性を確保することができず、一方６
０チを越えて含有させると、材料の靭性が低下するよう
になり、例えば切削用として使用した場合刃先に欠損が
生じ易くなることから、その含有量を１０〜６０％と定
めた。
なお、好ましくは２０〜４０％の含有が望ましい。
（ｂ） Ｐｄ
Ｐｄ成分には、焼結促進作用があるほか、材料の靭性、
耐熱性（耐高温酸化性）、および耐溶着性を向上させ、
その結果耐摩耗性、特に耐クレータ摩耗性を向上させる
作用があるが、その含有量が１％未満では前記作用に所
望の効果が得られず、一方］、 Ｏ％を越えて含有させ
ると材料の耐摩耗性、特に逃げ面摩耗性に劣化傾向が現
われるようになることから、その含有量を１〜１０％と
定めた。
耐熱性（耐高温酸化性）、および耐溶着性を向上させ、
その結果耐摩耗性、特に耐クレータ摩耗性を向上させる
作用があるが、その含有量が１％未満では前記作用に所
望の効果が得られず、一方］、 Ｏ％を越えて含有させ
ると材料の耐摩耗性、特に逃げ面摩耗性に劣化傾向が現
われるようになることから、その含有量を１〜１０％と
定めた。
（ｃ） ＮｉおよびＣ０
ＮｉおよびＣｏ成分にも焼結を促進させ、かつ材料の靭
性を向上させる作用があるが、その含有量が１％未満で
は所望の靭性を確保することができず、一方１０チを越
えて含有させると、材料の耐熱性および耐溶着性が劣化
するようになることから、その含有量を１〜１０％と定
めた。
性を向上させる作用があるが、その含有量が１％未満で
は所望の靭性を確保することができず、一方１０チを越
えて含有させると、材料の耐熱性および耐溶着性が劣化
するようになることから、その含有量を１〜１０％と定
めた。
（ｄ） Ｍ
Ｍ成分には、脱酸作用および焼結促進作用があるほか、
Ｐａ、Ｎｉ、およびＣｏとの共存において、結合相とし
てＰｄ−（Ｎｉ、 Ｃｏ）−ｇ合金を形成して材料の
耐熱性を著しく向上させる作用があるが、その含有量が
０．５％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一
方１０％を越えて含有させると、耐摩耗性および靭性が
低下するようになることから、その含有量を０．５〜１
０％と定めた。
Ｐａ、Ｎｉ、およびＣｏとの共存において、結合相とし
てＰｄ−（Ｎｉ、 Ｃｏ）−ｇ合金を形成して材料の
耐熱性を著しく向上させる作用があるが、その含有量が
０．５％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一
方１０％を越えて含有させると、耐摩耗性および靭性が
低下するようになることから、その含有量を０．５〜１
０％と定めた。
（θ） ＣＢＮの容量比
ＣＢＮ成分は高硬度並びにすぐれた耐熱性を有する成分
であるが、その割合が５０容量乃未（′岡では所望の耐
摩耗性および耐熱性を材料に付与することができず、一
方その割合が９０容量チを越えると、ＣＢＮ粒子同志の
接触割合が多くなりすぎて、材料が脆化するようになる
ばかりでなく、焼結性も劣化部、材料中に微細なポアー
が残存し易くなって耐摩耗性の劣化を招くようになるこ
とから、その容積比を５０〜９０容量係と定めた。
であるが、その割合が５０容量乃未（′岡では所望の耐
摩耗性および耐熱性を材料に付与することができず、一
方その割合が９０容量チを越えると、ＣＢＮ粒子同志の
接触割合が多くなりすぎて、材料が脆化するようになる
ばかりでなく、焼結性も劣化部、材料中に微細なポアー
が残存し易くなって耐摩耗性の劣化を招くようになるこ
とから、その容積比を５０〜９０容量係と定めた。
つぎに、この発明のＣＢＮ基焼結材料を実施例により具
体的に説明する。
体的に説明する。
実施例
原料粉末として、平均粒径：６μｍを有するＣＢＮ粉末
、いずれも１μｍの平均粒径を有するＴｉＣ粉末、Ｔｉ
Ｎ粉末、Ｔ１ＣＮ粉末、ＺｒＣ粉末、ＺｒＮ粉末、Ｚｒ
ＣＮ粉末、ＴａＣ粉末、ＴａＮ粉末、ＴａＣＮ粉末、ｗ
ｃ粉末、（Ｔｉ、Ｗ）Ｃ粉末、および（ＴムＺｒ、Ｔａ
）ＣＮ粉末からなる金属炭・窒化物粉末、同様にいずれ
も結合相形成成分としての０．５μｍの平均粒径を有す
るＰｄ粉末、Ｎ１粉末、ＣＯＣ粉末およびＭ粉末、さら
に平均粒径：０．８μｍを有するＰｄ−Ｍ合金（Ａ１：
２０％含有）粉末およびＮｉ−Ａ１合金（ＡＡ：３２
％含有）粉末を用意し、これら原料粉末をそれぞれ第１
表に示される配合組成に配合し、通常の条件でボールミ
ルにて混合した後、２ｔｏｎ ／ ａｄの圧力で直径：
２５玉φ×厚さ＝１ｏ順の寸法を有する円板状圧粉体に
成形し、ついでこれらの圧粉体を超高圧高温発生装置の
容器内に挿入し、圧カニ５０ｔｏｎ／ｃＩｌ、温度：１
２００℃、保持時間：１時間の条件で超高圧焼結するこ
とによって、実質的に、配合組成と同一の成分組成をも
高圧焼結材料１〜６をそれぞれ製造した、なお、比較超
高圧焼結材料ｌ・〜６は、いずれも構成成分のうちのい
ずれかの成分（第１表に※印を付したもの）がこの発明
の範囲から外れた組成をもつものである。
、いずれも１μｍの平均粒径を有するＴｉＣ粉末、Ｔｉ
Ｎ粉末、Ｔ１ＣＮ粉末、ＺｒＣ粉末、ＺｒＮ粉末、Ｚｒ
ＣＮ粉末、ＴａＣ粉末、ＴａＮ粉末、ＴａＣＮ粉末、ｗ
ｃ粉末、（Ｔｉ、Ｗ）Ｃ粉末、および（ＴムＺｒ、Ｔａ
）ＣＮ粉末からなる金属炭・窒化物粉末、同様にいずれ
も結合相形成成分としての０．５μｍの平均粒径を有す
るＰｄ粉末、Ｎ１粉末、ＣＯＣ粉末およびＭ粉末、さら
に平均粒径：０．８μｍを有するＰｄ−Ｍ合金（Ａ１：
２０％含有）粉末およびＮｉ−Ａ１合金（ＡＡ：３２
％含有）粉末を用意し、これら原料粉末をそれぞれ第１
表に示される配合組成に配合し、通常の条件でボールミ
ルにて混合した後、２ｔｏｎ ／ ａｄの圧力で直径：
２５玉φ×厚さ＝１ｏ順の寸法を有する円板状圧粉体に
成形し、ついでこれらの圧粉体を超高圧高温発生装置の
容器内に挿入し、圧カニ５０ｔｏｎ／ｃＩｌ、温度：１
２００℃、保持時間：１時間の条件で超高圧焼結するこ
とによって、実質的に、配合組成と同一の成分組成をも
高圧焼結材料１〜６をそれぞれ製造した、なお、比較超
高圧焼結材料ｌ・〜６は、いずれも構成成分のうちのい
ずれかの成分（第１表に※印を付したもの）がこの発明
の範囲から外れた組成をもつものである。
ついで、この結果得られた本発明超高圧焼結材料１〜１
５および比較超高圧焼結材料１〜６について、耐摩耗性
を評価する目的で、被削材：ナイモニツク８０Ａ、切込
み：ｏ、３＝ｍ、送り：０．１ｍｍ／回、切削速度；
５ Ｑ ｒｎ／ ｍｉｎの条件での切削試験（以下切削
試験Ａという）、並びに靭性を評価する目的で、被削材
二ダイス鋼（ＳＫＤ−１１，硬さ：ＨＲＣ６０）ｌ送り
：０．ｌ龍、切込み：０．０５゜０．１．０．１５ｒ
Ｏ，２，０，２５，０，３，および０．４朋。
５および比較超高圧焼結材料１〜６について、耐摩耗性
を評価する目的で、被削材：ナイモニツク８０Ａ、切込
み：ｏ、３＝ｍ、送り：０．１ｍｍ／回、切削速度；
５ Ｑ ｒｎ／ ｍｉｎの条件での切削試験（以下切削
試験Ａという）、並びに靭性を評価する目的で、被削材
二ダイス鋼（ＳＫＤ−１１，硬さ：ＨＲＣ６０）ｌ送り
：０．ｌ龍、切込み：０．０５゜０．１．０．１５ｒ
Ｏ，２，０，２５，０，３，および０．４朋。
切削速度： ６０ ｒＩＬ、 ／ｍｉｎ 、切削油：な
しの条件での断続切削試験（以下切削試験Ｂという）を
行ない、切削試験Ａでは切刃の逃げ面摩耗が０．２龍に
到るまでの切削時間を測定し、また切削試験Ｂでは刃先
に欠は発生が見られた送り番チェックした。これらの試
験結果をビッカース硬さと共に第１表に合せて示した。
しの条件での断続切削試験（以下切削試験Ｂという）を
行ない、切削試験Ａでは切刃の逃げ面摩耗が０．２龍に
到るまでの切削時間を測定し、また切削試験Ｂでは刃先
に欠は発生が見られた送り番チェックした。これらの試
験結果をビッカース硬さと共に第１表に合せて示した。
第１表に示される結果から、本発明超高圧焼結材料１〜
１５は、いずれもすぐれた切削性能を有するのに対して
、比較超高圧焼結材料１〜６に見られるように、構成成
分のうちのいずれかの成分含有量がこの発明の範囲から
外れると切削性能が著しく劣化するようになることが明
らかである。
１５は、いずれもすぐれた切削性能を有するのに対して
、比較超高圧焼結材料１〜６に見られるように、構成成
分のうちのいずれかの成分含有量がこの発明の範囲から
外れると切削性能が著しく劣化するようになることが明
らかである。
上述のように、この発明のＣＢＮ基超高圧焼結材料は、
すぐれた耐摩耗性と靭性を兼ね備え、かつ高硬度と、す
ぐれた耐熱性および高温強度も備えているので、これら
の特性が要求される切削工具用としては勿論のこと、軸
受や線引ダイスなどの耐摩耗工具用として使用してもす
ぐれた性能を発揮するのである。
すぐれた耐摩耗性と靭性を兼ね備え、かつ高硬度と、す
ぐれた耐熱性および高温強度も備えているので、これら
の特性が要求される切削工具用としては勿論のこと、軸
受や線引ダイスなどの耐摩耗工具用として使用してもす
ぐれた性能を発揮するのである。
出願人 三菱金属株式会社
代理人 富 １）和 夫
Claims (1)
- Ｔｉ、 Ｚｒ、 Ｔａ、およびＷの炭化物、窒化物
、および炭窒化物、並びにこれらの２種以上の固溶体の
うちの１種または２種以上：ｌＯ〜６ｏ ％ ｒ Ｐｄ
：１〜１０％、ＮｉおよびＣＯのうちの１種または２種
：１〜１０％、、ｕ：０．５〜１０％を含有し、残りが
立方晶窒化硼素（ただし５０〜９０容量チ含有）および
不可避不純物からなる組成（以上重量％）を有すること
を特徴とする靭性および耐摩耗性を兼ね備えた切削およ
び耐摩耗工具用立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56211466A JPS602379B2 (ja) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | 切削および耐摩耗工具用立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56211466A JPS602379B2 (ja) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | 切削および耐摩耗工具用立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58113349A true JPS58113349A (ja) | 1983-07-06 |
| JPS602379B2 JPS602379B2 (ja) | 1985-01-21 |
Family
ID=16606399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56211466A Expired JPS602379B2 (ja) | 1981-12-25 | 1981-12-25 | 切削および耐摩耗工具用立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS602379B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11502260A (ja) * | 1995-03-03 | 1999-02-23 | ケンナメタル インコーポレイテッド | 耐蝕性サーメット摩耗部品 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5377811A (en) * | 1976-12-21 | 1978-07-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Sintered material for tools of high hardness and its preparation |
| JPS5446109A (en) * | 1977-09-20 | 1979-04-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Hard alloy and its preparation |
| JPS568914A (en) * | 1979-07-04 | 1981-01-29 | Toshiba Corp | Low-frequency dispersed type delay line |
-
1981
- 1981-12-25 JP JP56211466A patent/JPS602379B2/ja not_active Expired
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5377811A (en) * | 1976-12-21 | 1978-07-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Sintered material for tools of high hardness and its preparation |
| JPS5446109A (en) * | 1977-09-20 | 1979-04-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Hard alloy and its preparation |
| JPS568914A (en) * | 1979-07-04 | 1981-01-29 | Toshiba Corp | Low-frequency dispersed type delay line |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11502260A (ja) * | 1995-03-03 | 1999-02-23 | ケンナメタル インコーポレイテッド | 耐蝕性サーメット摩耗部品 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS602379B2 (ja) | 1985-01-21 |
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