JPS5843463B2 - High hardness sintered body for cutting tools - Google Patents

High hardness sintered body for cutting tools

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JPS5843463B2
JPS5843463B2 JP4810980A JP4810980A JPS5843463B2 JP S5843463 B2 JPS5843463 B2 JP S5843463B2 JP 4810980 A JP4810980 A JP 4810980A JP 4810980 A JP4810980 A JP 4810980A JP S5843463 B2 JPS5843463 B2 JP S5843463B2
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JP
Japan
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volume
sintered body
boron
hardness
parts
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JP4810980A
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正任 荒木
徹夫 砂川
行雄 田中
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NOF Corp
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Nippon Oil and Fats Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高圧相窒化硼素、セラミック質物質および金
属からなる組成物に、更に硼素を含有させた高硬度焼結
体であり、その組成物の焼結のし易さおよび切削性能の
いずれも優れた切削工具用高硬度焼結体に関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is a high-hardness sintered body in which boron is further contained in a composition consisting of high-pressure phase boron nitride, a ceramic material, and a metal. The present invention relates to a high-hardness sintered body for cutting tools that is excellent in both hardness and cutting performance.

高圧相窒化硼素は、爆薬の爆発などで発生する衝撃的超
高圧によって合成されるウルツ鉱型窒化硼素(以下、W
BNと称する)とプレス圧力によって発生する静的超高
圧によって合成される立方晶系窒化硼素(以下、CBN
と称する)との2種類があり、いずれもダイヤモンドに
次ぐ高硬度を有し、またこれら高圧相窒化硼素はダイヤ
モンドにみられるようた鉄との反応性かたいため、鉄お
よびその合金の切削および研削に適しているので、最近
、高性能の鉄加工用材料として着目されている材料であ
る。
High-pressure phase boron nitride is wurtzite-type boron nitride (hereinafter referred to as W
BN) and cubic boron nitride (hereinafter referred to as CBN) synthesized by static ultra-high pressure generated by press pressure.
These high-pressure phase boron nitrides are highly reactive with iron, as is the case with diamond, so they are suitable for cutting iron and its alloys. Since it is suitable for grinding, it has recently attracted attention as a high-performance iron processing material.

このように有用な高圧相窒化硼素をたとえば切削用途に
用いるには高圧相窒化硼素を高温高圧下で焼結する必要
がある。
In order to use such useful high-pressure phase boron nitride for cutting applications, for example, it is necessary to sinter the high-pressure phase boron nitride at high temperature and pressure.

ところが、高温高圧下で焼結することは工業的に困難を
伴なう。
However, sintering under high temperature and high pressure is industrially difficult.

そこでより低温低圧下で焼結することが必要となる。Therefore, it is necessary to sinter at a lower temperature and lower pressure.

しかし高圧相窒化硼素は高硬度であるため、低温では焼
結しがたい。
However, since high-pressure phase boron nitride has high hardness, it is difficult to sinter at low temperatures.

それで高圧相窒化硼素に、より低温で焼結が容易た材料
を添加して、高圧相窒化硼素のみより低い焼結温度で焼
結すること、かつ被削材の性質に合せてその焼結体の切
削性能を高圧相窒化硼素のみの焼結体の切削性能より向
上させることが行われている。
Therefore, we added a material that can be easily sintered at a lower temperature to high-pressure phase boron nitride, and sintered it at a lower sintering temperature than high-pressure phase boron nitride alone. Efforts have been made to improve the cutting performance of sintered bodies containing only high-pressure boron nitride.

このような目的で高圧相窒化硼素に添加される前記材料
としては、たとえば、IVa族およびVa族の金属の炭
化物、窒化物。
The materials added to the high-pressure phase boron nitride for this purpose include, for example, carbides and nitrides of IVa group and Va group metals.

硼化物などのセラミック質物質がある。There are ceramic substances such as borides.

また、前記の高圧相窒化硼素とセラミック質物質との混
合粉体に金属粉体を混合焼結することにより、高圧相窒
化硼素とセラミック質物質との粒子間空隙に金属が高温
で溶解して流れ込み、それらの粒子と金属との間に固溶
体や化合物を作って焼結体として強固に固めることが行
われていた。
Furthermore, by mixing and sintering the metal powder with the mixed powder of the high-pressure phase boron nitride and the ceramic substance, the metal is dissolved at high temperature in the interparticle spaces between the high-pressure phase boron nitride and the ceramic substance. A solid solution or compound was created between these particles and the metal, and the metal was solidified into a sintered body.

このようにして得られる従来の高圧相窒化硼素。Conventional high-pressure phase boron nitride obtained in this way.

セラミック質物質および金属を含む焼結体は高圧相窒化
硼素のみの焼結体より、比較的に低温低圧下で容易に焼
結することができ、かつ一応は実用的な硬度と切削時の
耐摩耗性を有するものであるが、更に焼結時の高温高圧
条件を緩和し工業的製造を容易にすること、および実用
上から更に高硬度で切削時の耐摩耗性に優れた高圧相窒
化硼素を含む焼結体を得ることが望まれていた。
Sintered bodies containing ceramic materials and metals can be sintered more easily at relatively low temperatures and pressures than sintered bodies containing only high-pressure boron nitride, and they also have practical hardness and resistance to cutting. Although it is abrasive, it is also possible to ease the high temperature and high pressure conditions during sintering to facilitate industrial production, and for practical purposes, high pressure phase boron nitride has even higher hardness and excellent wear resistance during cutting. It has been desired to obtain a sintered body containing.

本発明は、前記のような工業的製造上からの要請および
実用的な品質および性質上からの要請に応じ得る焼結体
を求めて鋭意研究した結果、得られたもので、前記のよ
うは高圧相窒化硼素、セラミック質物質および金属を含
む従来の焼結体の原料組成物に更に硼素を添加して焼結
することによって、従来の焼結体より低温で焼結するこ
とができ、かつ得られた焼結体の性質が、従来の焼結体
より高硬度で抗折力と切削時の耐摩耗性において優れた
切削工具用高硬度焼結体を提供するものである。
The present invention was obtained as a result of intensive research in search of a sintered body that could meet the requirements for industrial manufacturing as well as the requirements for practical quality and properties, as described above. By further adding boron to the raw material composition of a conventional sintered body containing high-pressure phase boron nitride, a ceramic substance, and a metal and sintering it, the sintered body can be sintered at a lower temperature than the conventional sintered body, and The properties of the obtained sintered body provide a high hardness sintered body for cutting tools which has higher hardness than conventional sintered bodies and is superior in transverse rupture strength and wear resistance during cutting.

すなわち、本発明の切削工具用高硬度焼結体は、高圧相
窒化硼素10〜80体積係、IVa族およびVa族金属
の炭化物、窒化物および硼化物からなる群から選ばれる
1種または2種以上のセラミック質物質19〜80体積
係および後記の金属1〜30体積幅を含む組成物に、さ
らに前記の金属100体積部に対し硼素10〜300体
積部を添加し焼結してなることを特徴とするものである
。
That is, the high-hardness sintered body for cutting tools of the present invention contains one or two selected from the group consisting of high-pressure phase boron nitride with a volume ratio of 10 to 80, carbides, nitrides, and borides of group IVa and group Va metals. It is obtained by adding 10 to 300 parts by volume of boron per 100 parts by volume of the metal to a composition containing 19 to 80 parts by volume of the above ceramic material and 1 to 30 parts by volume of the metal mentioned below, and sintering the composition. This is a characteristic feature.

本発明で用いられる高圧相窒化硼素は前述のようにWB
NおよびCBNの2種類があり、そのいずれか一方また
は両者の混合物を用いることができる。
The high-pressure phase boron nitride used in the present invention is WB as described above.
There are two types, N and CBN, and either one or a mixture of both can be used.

WBNとCBNとの混合比率は目的とする高硬度焼結体
の性質および他の配合原料の種類に応じて任意に設定さ
れる。
The mixing ratio of WBN and CBN is arbitrarily set depending on the properties of the intended high-hardness sintered body and the types of other blended raw materials.

本発明の切削工具用高硬度焼結体の原料組成物における
高圧相窒化硼素の含有率は10〜80体積幅であり、1
0体体積幅満では高硬度焼結体として十分た性質を備え
ることができず、また80体体積幅越えては他の配合原
料の含有率が相対的に少なくなり、良好な焼結体が得ら
れがたい。
The content of high-pressure phase boron nitride in the raw material composition of the high-hardness sintered body for cutting tools of the present invention is in a volume range of 10 to 80, and 1
If the width is less than 0, it will not be possible to have sufficient properties as a high-hardness sintered body, and if the width exceeds 80, the content of other raw materials will be relatively small, making it difficult to obtain a good sintered body. Hard to get.

本発明で用いられるセラミック質物質とは、■ム族金属
であるチタン、ジルコニウムおよびハフニウムの炭化物
、窒化物および硼化物とVa族金属であるくくナジウム
、ニオブおよびタンタルの炭化物、窒化物および硼化物
とからなる群から選ばれる1種または2種以上のセラミ
ック質物質である。
The ceramic materials used in the present invention include: (1) carbides, nitrides, and borides of titanium, zirconium, and hafnium, which are Mu group metals, and carbides, nitrides, and borides of Nadium, niobium, and tantalum, which are Va group metals; One or more ceramic materials selected from the group consisting of:

本発明の切削工具用高硬度焼結体の原料組成物における
セラミック質物質の含有率は19〜80体積係であり、
19体体積幅満または80体体積幅越えては良好な焼結
体が得られがたい。
The content of ceramic material in the raw material composition of the high hardness sintered body for cutting tools of the present invention is 19 to 80 volume ratio,
If the width is less than 19 or more than 80, it is difficult to obtain a good sintered body.

また前記のセラミック質物質に加えて、他のセラミック
質物質、すなわち■a族およびVa族以外の金属、たト
エばマグネシウム、アルミニウム、ケイ素、クロム、イ
ツトリウム、モリブデン、タングステン、硼素などの金
属の炭化物、窒化物および酸化物、IVa族およびVa
族金属の酸化物等を本発明の切削工具用高硬度焼結体の
性質を改良するために添加しても良い。
In addition to the above-mentioned ceramic materials, other ceramic materials, i.e., metals other than Group A and Group Va, and carbides of metals such as magnesium, aluminum, silicon, chromium, yttrium, molybdenum, tungsten, and boron. , nitrides and oxides, IVa group and Va
Group metal oxides and the like may be added to improve the properties of the high hardness sintered body for cutting tools of the present invention.

本発明で用いられる金属は、マグネシウム、アルミニウ
ム、ケイ素、銅、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、
チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオ
ブ、タンタル、クロム、モリブデンおよびタングステン
であり、これらの1種または2種以上が用いられる。
The metals used in the present invention include magnesium, aluminum, silicon, copper, manganese, iron, cobalt, nickel,
Titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, and tungsten, and one or more of these are used.

本発明の切削工具用高硬度焼結体の原料組成物における
前記の金属の含有率は1〜30体積係であり、1体積幅
未満ではその強固た結合効果を発揮し得す、靭性のあ−
る焼結体となし得す、また30体積幅を越えては高硬度
の焼結体とたし得たい。
The content of the metal in the raw material composition of the high-hardness sintered body for cutting tools of the present invention is in the range of 1 to 30 by volume, and if the content is less than 1 volume, the toughness is sufficient to exhibit a strong bonding effect. −
It is desirable to achieve a sintered body with a high hardness when the volume width exceeds 30.

次に本発明の特徴として用いられる硼素は、非晶質また
は結晶質のいずれでもよく、その高硬度焼結体における
含有量は、ともに含有される金属の100体積部に対し
10〜300体積部であり、好ましくは50〜280体
積部である。
Next, the boron used as a feature of the present invention may be either amorphous or crystalline, and its content in the high hardness sintered body is 10 to 300 parts by volume per 100 parts by volume of the metals contained. and preferably 50 to 280 parts by volume.

この含有量が10体積部未満では次に述べる効果を発揮
し得す、300体積部を越えてはともに含有される金属
の焼結体における結合効果を阻害する。
If the content is less than 10 parts by volume, the following effects may be exhibited; if it exceeds 300 parts by volume, the bonding effect in the sintered body of the metals contained therein will be inhibited.

このようた本発明の切削工具用高硬度焼結体の組成にお
いて硼素を添加することによって、従来の高圧相窒化硼
素焼結体より高硬度で抗折力と切削時の耐摩耗性に優れ
た焼結体とすることができるとともに、硼素を添加しな
い従来の焼結体組成物より低温度で焼結しても良好た高
硬度焼結体が得られるという製造技術上きわめて有利な
効果を有している。
By adding boron to the composition of the high-hardness sintered body for cutting tools of the present invention, it has higher hardness and superior transverse rupture strength and wear resistance during cutting than conventional high-pressure phase boron nitride sintered bodies. It has an extremely advantageous effect in terms of manufacturing technology, in that it can be made into a sintered body, and a sintered body with good hardness can be obtained even when sintered at a lower temperature than conventional sintered body compositions that do not contain boron. are doing.

上記の優れた特性と効果は、硼素の有する物理化学的特
性によると考えられる。
The above excellent properties and effects are thought to be due to the physicochemical properties of boron.

すなわち、多くの金属は硼素を添加することによってそ
の融点が低下する。
That is, the melting point of many metals is lowered by adding boron.

この現象はたとえば高圧相窒化硼素やダイヤモンドある
いは超硬合金の焼結によく用いられる鉄族金属の場合に
著しい。
This phenomenon is noticeable, for example, in the case of high-pressure phase boron nitride, diamond, or iron group metals commonly used in the sintering of cemented carbides.

コバルトの場合、常圧下で単一では1495℃がその融
点とされているが、約13体積%の硼素を添加すると融
点は1095(、まで低下する。
In the case of cobalt, its melting point is said to be 1495° C. under normal pressure, but when about 13% by volume of boron is added, the melting point decreases to 1095° C.

同様に鉄の場合、約12体積係の硼素の添加により、融
点が1534℃から1150℃まで低下し、ニッケルの
場合、約13体積係の硼素の添加により1453℃の融
点が1070℃まで低下する。
Similarly, in the case of iron, the addition of about 12 parts by volume of boron lowers the melting point from 1534°C to 1150°C, and in the case of nickel, the addition of about 13 parts by volume of boron lowers the melting point from 1453°C to 1070°C. .

このように硼素は金属の融点を降下させて、低い温度で
金属を流体化させ、より低い温度で焼結体中の金属の流
動を伴う焼結の進行を可能にするという利点の他に、硼
素は、IVa族金属と結合して硬度と融点が高い金属硼
化物となって焼結体の性質を向上させるという利点があ
る。
Thus, in addition to the advantage that boron lowers the melting point of the metal, making it fluid at lower temperatures and allowing sintering to proceed with flow of the metal in the sintered body at lower temperatures, Boron has the advantage that it combines with the IVa group metal to form a metal boride with high hardness and melting point, thereby improving the properties of the sintered body.

すなわちIVa族金属の炭化物、窒化物、硼化物は、厳
密には金属と炭素、窒素あるいは硼化の化学的当量比が
七〇組成から理論的に計算した値からずれており、実際
の値は金属が過剰とたっているので、添加した硼素はそ
の未結合の■a族金属と結合して上記の高硬度、高融点
の硼化物となり、同時にそのよりな化学結合をする際に
、焼結体の組織を緊密にする。
In other words, in carbides, nitrides, and borides of group IVa metals, strictly speaking, the chemical equivalent ratio of metal to carbon, nitrogen, or boride deviates from the value theoretically calculated from the composition of 70, and the actual value is Since the metal is in excess, the added boron combines with the unbonded Group A metal to form the above-mentioned boride with high hardness and high melting point, and at the same time, when the chemical bond is further strengthened, the sintered body Closer organization.

更に、硼素は前配りような金属と共融して金属の融点を
下げたり、IVa族金属との化合物を作らなくでも、そ
れ自体、高融点、高硬度であるため、共融体を作ったり
、化合物を作ったりするりに必要な置板上に過剰に添加
しても不都合は生じたい。
Furthermore, boron can be eutectic with metals such as pre-distributed metals to lower the melting point of the metal, and even without forming a compound with IVa group metals, boron itself has a high melting point and high hardness, so it can form a eutectic. However, if an excessive amount is added to a plate necessary for preparing or preparing a compound, there will be no inconvenience.

また、本発明の切削工具用高硬度焼結体組成としては、
添加する金属は前記のような硼素の添加によって融点の
低下する金属に限らず、たとえばアルミニウムのように
逆に融点の上昇する金属も使用することができる。
In addition, the composition of the high hardness sintered body for cutting tools of the present invention is as follows:
The metal to be added is not limited to the metal whose melting point decreases due to the addition of boron, but also a metal whose melting point increases, such as aluminum, for example.

この場合、たとえばアルミニウムは、常圧下では660
℃の融点であるため、あらかじめ硼素との共融体とせず
におのおのの粉体を添加しておけば、一旦溶解したアル
ミニウムが高圧相窒化硼素のぬれを良くし、焼結体組成
物全体の焼結を助けるとともに硼素を溶解して最終的に
焼結体中により融点の高い共融体を作って共存すること
が予想されるので、前記のような融点が上昇するような
金属を用いても不都合は生じない。
In this case, for example, aluminum has 660
℃, so if each powder is added without forming a eutectic with boron in advance, the melted aluminum will improve the wetting of the high-pressure phase boron nitride, and the overall sintered body composition will be It is expected that it will help sintering and dissolve boron, ultimately creating a eutectic with a higher melting point in the sintered body and coexisting therein. There will be no inconvenience.

また、単に金属と硼素の共融体を生成するのみでなく、
焼結条件や添加金属の種類によっては、硼素を添加する
ことによって焼結時に金属硼化物が生成し、それが焼結
体の焼結強度や耐熱性および硬度を向上させることもあ
る。
In addition, not only does it generate a eutectic of metal and boron,
Depending on the sintering conditions and the type of additive metal, adding boron may generate metal boride during sintering, which may improve the sintered strength, heat resistance, and hardness of the sintered body.

本発明において焼結体組成物に硼素が加えられることに
よる利点は、前記のような効果に留まらず、より低温、
低圧での焼結が可能に耽るという製造上の有利さも挙げ
られる。
In the present invention, the advantages of adding boron to the sintered body composition are not limited to the above-mentioned effects, but also lower temperature,
Manufacturing advantages include the possibility of sintering at low pressures.

すなわち、高圧相窒化硼素を焼結する場合は、常圧では
高温で高圧相窒化硼素は安定でなく、軟かい低圧相窒化
硼素に相転換するため、高硬度の焼結体が得られない。
That is, when high-pressure phase boron nitride is sintered, a high-pressure phase boron nitride is not stable at high temperatures under normal pressure and undergoes a phase transformation into a soft low-pressure phase boron nitride, so a highly hard sintered body cannot be obtained.

従って高硬度の焼結体を得るためには高圧相窒化硼素の
安定た高圧高温下で焼結しなげればならない。
Therefore, in order to obtain a sintered body with high hardness, it is necessary to sinter the high-pressure phase boron nitride under stable high pressure and high temperature.

高圧相窒化硼素の安定な高圧高温領域は第1図に示すよ
うに、温度が上昇するとともに圧力が上昇するので、高
温で焼結する場合は高い圧力で焼結しなければならず、
一方、低い温度で焼結する場合はより低い圧力でよいこ
ととなる。
As shown in Figure 1, in the stable high-pressure, high-temperature region of high-pressure phase boron nitride, the pressure increases as the temperature rises, so when sintering at a high temperature, it must be sintered at a high pressure.
On the other hand, when sintering at a low temperature, a lower pressure is sufficient.

従って本発明において硼素を添加することにより金属の
溶融して流動化する温度が低下するために焼結温度か硼
素を添加しない場合より低くでもかまわないということ
は、同時に焼結時の負荷圧力も低くてもかまわたいとい
うことにたる。
Therefore, in the present invention, the addition of boron lowers the temperature at which the metal melts and becomes fluidized, so the sintering temperature may be lower than when boron is not added.At the same time, the load pressure during sintering also decreases. It turns out that I don't care if it's low.

それによって高圧を発生するための高度な技術の要求度
が緩和され、また高圧装置の応力負荷が低減されるため
に装置寿命が延長されるという利益が生ずる。
This reduces the need for sophisticated technology to generate high pressures and has the benefit of extending equipment life due to reduced stress loads on the high pressure equipment.

以上、詳細に説明したように、本発明は高圧相窒化硼素
とIVa族およびVa族金属の炭化物、窒化物および硼
化物の1種または2種以上と金属とを含む焼結体の焼結
原料に硼素を添加することによって高硬度、高性能の焼
結体が巾広い焼結条件で得られるもので、従来製造が極
めて困難とされていた高圧相窒化硼素の焼結体かより困
難度が低く得られるもので、産業上極めて有用な発明で
ある。
As described above in detail, the present invention provides a sintering raw material for a sintered body containing high-pressure phase boron nitride, one or more of carbides, nitrides, and borides of group IVa and group Va metals, and a metal. By adding boron to the sintered body, a high-hardness, high-performance sintered body can be obtained under a wide range of sintering conditions. This is an industrially extremely useful invention.

次に実施例によって本発明を具体的に説明する。Next, the present invention will be specifically explained with reference to Examples.

実施例 I WBN50体積係、炭化チタン体積体積係、窒化チタン
17体積饅、ニッケル2.4体積幅、モリブデン1.6
体積%、アルミニツム4体積幅、非晶質硼素8体積幅(
すなわち、金属100体積部に対し硼素100体積部の
割合で添加)合計10gを超硬合金製ボーフレミルに入
れ、アセトン50mを添加して24時間混合した。
Example I WBN50 volume ratio, titanium carbide volume ratio, titanium nitride 17 volume ratio, nickel 2.4 volume width, molybdenum 1.6
volume%, aluminum 4 volume width, amorphous boron 8 volume width (
That is, a total of 10 g (added at a ratio of 100 parts by volume of boron to 100 parts by volume of metal) was placed in a cemented carbide Beaufret mill, 50 m of acetone was added, and the mixture was mixed for 24 hours.

使用した前記の原料粉はすべて平均粒径3μm以下のも
のである(以下の各側においても特に断らない限り同様
である)。
All of the raw material powders used have an average particle size of 3 μm or less (the same applies to each side below unless otherwise specified).

混合を終えた原料粉は、アセトンを乾燥除去してからニ
トロセルロース5重量係を添加して厚さ2mm、直径1
0m7ILの円板状に銭形し、これを外径11mm、高
さ5.5間、厚さ0.5 mmのモリブデンカプセルに
炭化タングステン90重量係とコバルト10重量係とか
らたる混合粉の厚さ3m7IL1直径101mの成形体
を収めた上に重ねて入れた後、10″ torr、70
0℃で1時間脱ガス処理をした。
After mixing, the raw material powder is dried to remove acetone, and then 5 parts by weight of nitrocellulose is added to give a thickness of 2 mm and a diameter of 1 mm.
The thickness of the mixed powder made of tungsten carbide 90% by weight and cobalt 10% by weight was formed into a disk shape of 0m7IL and placed in a molybdenum capsule with an outer diameter of 11mm, a height of 5.5mm, and a thickness of 0.5mm. 3 m 7 IL 1 After placing the molded body with a diameter of 101 m on top of each other, it was heated to 10" torr, 70
Degassing was performed at 0°C for 1 hour.

脱ガス処理後、ただちに原料粉を収めたこのモリブデン
カプセルをそのままベルト式超高圧装置に入れ、155
0℃、55kbの温度と圧力を15分間保持して焼結を
行った。
Immediately after the degassing treatment, the molybdenum capsule containing the raw material powder was placed in a belt-type ultra-high pressure device and heated to 155
Sintering was performed by maintaining the temperature and pressure of 0° C. and 55 kb for 15 minutes.

このようにして、WBNを含む本発明の切削工具用高硬
度焼結体部分に炭化タングステン−コバルト焼結体部分
(以下、超硬合金基盤と称する)が強固に接着している
焼結体を得た。
In this way, a sintered body in which a tungsten carbide-cobalt sintered body part (hereinafter referred to as a cemented carbide base) is firmly adhered to a high hardness sintered body part for cutting tools of the present invention containing WBN is obtained. Obtained.

次にこの焼結体のWBNを含む焼結体部分の表面をダイ
ヤモンド砥石で研磨して平滑とし、マイクロビッカース
硬度計でビッカース硬度を測定したところ、3800
Ky/iAであった。
Next, the surface of the sintered body part containing WBN of this sintered body was polished with a diamond grindstone to make it smooth, and the Vickers hardness was measured with a micro Vickers hardness meter, and it was found to be 3800.
It was Ky/iA.

また、この焼結体をダイヤモンド切断刃で切断して切削
チップを作成し、鋼製のバイト柄に超硬合金基盤側で銀
ロー付げして切削試験を実施した。
Further, this sintered body was cut with a diamond cutting blade to create a cutting tip, and a cutting test was conducted by silver brazing the cemented carbide base side to a steel tool handle.

被削材として硬度HRC60に熱処理した5KH9種鋼
を用い、切削速度96m/mjn。
5KH9 grade steel heat-treated to HRC60 hardness was used as the work material, and the cutting speed was 96 m/mjn.

切込み0.2 mm、送り0.11 mrn/ rev
として切削したところ、フランク摩耗が0.2mtnに
達するのにろ分間かかった。
Depth of cut 0.2 mm, feed 0.11 mrn/rev
When it was cut as follows, it took several minutes for the flank wear to reach 0.2 mtn.

比較例 1 実施例1の焼結原料組成から硼素を除いた組成について
、実施例1と同様の方法で焼結を行った。
Comparative Example 1 Sintering was performed in the same manner as in Example 1 except that boron was removed from the sintering raw material composition in Example 1.

得られた焼結体について、実施例 と同様の方法で硬度
測定および切削試験を行った。
The obtained sintered body was subjected to hardness measurements and cutting tests in the same manner as in the examples.

その結果、ビッカース硬度は3400に9/−であり、
フランク摩耗が0.2mmに達するのに要した時間は1
4分間であった。
As a result, the Vickers hardness was 9/- to 3400,
The time required for flank wear to reach 0.2 mm is 1
It was 4 minutes.

比較例 2 焼結原料組成を比較例1と同じにし、焼結条件を圧力6
5 kb 、温度1650℃としたほかは実施例1と同
様にして焼結を行った。
Comparative Example 2 The sintering raw material composition was the same as Comparative Example 1, and the sintering conditions were set to a pressure of 6.
Sintering was carried out in the same manner as in Example 1 except that the weight was 5 kb and the temperature was 1650°C.

その結果得られた焼結体は実施例1と同様の試験の結果
、ビッカース硬度は36ooKり/−、フランク摩耗が
Q、2mmに達する時間は22分間であった。
The resulting sintered body was tested in the same manner as in Example 1, and the Vickers hardness was 36 ooK/-, the flank wear was Q, and the time to reach 2 mm was 22 minutes.

すなわち、硼素を含有しない焼結原料組成で、実施?l
11の焼結体の試験結末に近い性能の焼結体を得るため
には、実施例1の焼結条件より高温、高圧を要すること
が比較例1と比較例2とによって示された。
In other words, is it carried out with a sintering raw material composition that does not contain boron? l
Comparative Examples 1 and 2 showed that in order to obtain a sintered body with performance close to the test result of the sintered body of Example 11, higher temperature and pressure than the sintering conditions of Example 1 were required.

実施例 2 焼結原料をWBN30体積係、CBN30体積係、二硫
化チタン15体積係、炭化タンタル10体積係、コバル
ト1.2体積係、タングステン0.8体積係、アルミニ
ウム2体積係、非晶質硼素11体積係(すなわち金属1
00体積部に対し硼素275体積部の割合)のものを用
いたほかは実施例1と同じようにして実験を繰り返えし
た。
Example 2 The sintering raw materials were WBN 30 volume, CBN 30 volume, titanium disulfide 15 volume, tantalum carbide 10 volume, cobalt 1.2 volume, tungsten 0.8 volume, aluminum 2 volume, amorphous. Boron 11 volume factor (i.e. metal 1
The experiment was repeated in the same manner as in Example 1, except that the ratio of 275 parts by volume of boron to 00 parts by volume was used.

そノ結果得られた焼結体はビッカース硬度3900 K
g/ynm、フランク摩耗が0.2 mmに達するのに
要した時間は30分間であった。
The resulting sintered body has a Vickers hardness of 3900 K.
g/ynm, the time required to reach flank wear of 0.2 mm was 30 minutes.

比較例 3 実施例2の焼結原料組成から非晶質硼素を除いた組成を
用いたほかは実施例2と同様の実験を行った。
Comparative Example 3 The same experiment as in Example 2 was conducted except that the sintering raw material composition of Example 2 except that amorphous boron was removed.

得られた焼結体はビッカース硬度3500Kg/ mi
で、フランク摩耗が0.2 mxに達する時間は14
分間であった。
The obtained sintered body has a Vickers hardness of 3500 kg/mi
So, the time it takes for flank wear to reach 0.2 mx is 14
It was a minute.

実施例 3 CBN70体積幅、炭化タンタル12体積係、窒化バナ
ジウム9体積係、ニッケル2.4体積係、マンガン1体
積%、モリブデン0.6体積%、アルミニウム4体積係
、非晶質硼素1体積係(すなわち金属ioo体積部に対
し、硼素12.5体積部の割合)を焼結原料とし、焼結
条件とその後の試験条件を実施例1と同様にして実験を
行った。
Example 3 CBN 70 volume width, tantalum carbide 12 volume ratio, vanadium nitride 9 volume ratio, nickel 2.4 volume ratio, manganese 1 volume %, molybdenum 0.6 volume %, aluminum 4 volume ratio, amorphous boron 1 volume ratio (That is, a ratio of 12.5 parts by volume of boron to 100 parts by volume of metal) was used as the sintering raw material, and an experiment was conducted under the same sintering conditions and subsequent test conditions as in Example 1.

得られた焼結体の硬度はビッカース硬度3600匂/己
で、フランク摩耗が0.2mmに達するのに要する時間
は24分間であった。
The hardness of the obtained sintered body was Vickers hardness 3600 odor/self, and the time required for flank wear to reach 0.2 mm was 24 minutes.

比較例 4 実施例3の焼結体組成から非晶質硼素を除いた組成を用
いたほかは実施例3と同様の実験を行った。
Comparative Example 4 An experiment similar to Example 3 was conducted except that the composition of the sintered body of Example 3 except that amorphous boron was removed.

その結果得られた焼結体の硬度はビッカース硬度330
0 Kg/m11で、フランク摩耗が0.2 urnに
達するのに要した時間は18分間であった。
The hardness of the resulting sintered body was 330 Vickers hardness.
At 0 Kg/m11, the time required for flank wear to reach 0.2 urn was 18 minutes.

実施例 4 実施例1の焼結実験を繰り返えした。Example 4 The sintering experiment of Example 1 was repeated.

ただし、焼結の際の温度を1400℃とした。However, the temperature during sintering was 1400°C.

その結果得られた焼結体はビッカース硬度3100Kg
/vtaで、硬度HRC60に熱処理した5KDII種
鋼を切削速度96m/lTl1lIL、切込み0.51
!711.送り0.11ram/ revとして切削し
たところ、フランク摩耗が0、2 urnに達するのに
要した時間は23分間であった。
The resulting sintered body has a Vickers hardness of 3100 kg.
/vta, cutting speed 96 m/lTl1lIL, 5KDII grade steel heat treated to hardness HRC60, depth of cut 0.51
! 711. When cutting was performed at a feed rate of 0.11 ram/rev, the time required for flank wear to reach 0.2 urn was 23 minutes.

比較例 5 実施例4の実験を焼結体組成かも非晶質硼素を除いた組
成で実施した。
Comparative Example 5 The experiment of Example 4 was conducted using a sintered body composition excluding amorphous boron.

得られた焼結体はビッカース硬度1900Ky/7I2
fflで、実施例4と同様の切削試験の結果、刃先が数
秒で欠損し、切削、に耐えなかった。
The obtained sintered body has a Vickers hardness of 1900 Ky/7I2
As a result of the same cutting test as in Example 4, the cutting edge broke off in a few seconds and could not withstand cutting.

実施例 5 WBN12体積饅、炭化チタン40体積係、アルミニウ
ム3体積係、ニッケル8体積係、モリブデン3体積係、
結晶質の硼素で平均粒径が2μmのもの34体積係(す
たわち、金属100体積部に対して硼素242.9体積
部の割合)を焼結原料として実施例1と同様の実験を行
った。
Example 5 WBN 12 volumes, titanium carbide 40 volumes, aluminum 3 volumes, nickel 8 volumes, molybdenum 3 volumes,
An experiment similar to Example 1 was conducted using crystalline boron with an average grain size of 2 μm and a volume ratio of 34 (ie, a ratio of 242.9 parts by volume of boron to 100 parts by volume of metal) as a sintering raw material. went.

ただし、焼結時の圧力は52’kb、温度は1370″
しとした。
However, the pressure during sintering is 52'kb and the temperature is 1370''
It was quiet.

得られた焼結体はビッカース硬度2300kVmyAで
、硬度HRC58に熱処理した5UJ2種鋼を切削速度
96m/1TILL切り込み0.5朋、送り0、11
turn/ revで切削したところ、フランク摩耗が
0.2 mmに達するのに16分間を要した。
The obtained sintered body has a Vickers hardness of 2300 kVmyA, and is made of 5UJ type 2 steel heat-treated to a hardness of HRC58 at a cutting speed of 96 m/1 TILL, a cutting depth of 0.5 mm, and a feed rate of 0 and 11 mm.
When cutting with turn/rev, it took 16 minutes for flank wear to reach 0.2 mm.

比較例 6 実施例5と同様の実験を結晶質硼素を除いた組成で行っ
た。
Comparative Example 6 An experiment similar to Example 5 was conducted using a composition other than crystalline boron.

その結果得られた焼結体はビッカース硬度1800Kg
/−で、実施例5と同様の切削試験を実施したところフ
ランク摩耗かu、 2 mmに達するのに要した時間は
1分以下であった。
The resulting sintered body has a Vickers hardness of 1800 kg.
/-, the same cutting test as in Example 5 was conducted, and the time required to reach flank wear of 2 mm was less than 1 minute.

実施例 6 実施例1と同様の焼結実験を行った。Example 6 A sintering experiment similar to that in Example 1 was conducted.

ただし、実施例1の焼結原料組成からアルミニウムを除
いた組成で行った。
However, aluminum was removed from the sintering raw material composition of Example 1.

その結果得られた焼結体のビッカース硬度は3900K
g/i♂であった。
The Vickers hardness of the resulting sintered body is 3900K.
He was g/i♂.

焼結体のX線回折試験を行ったところ、WBN、CBN
。
When the sintered body was subjected to an X-ray diffraction test, WBN, CBN
.

炭化チタン、窒化チタン、ニッケル、モリブデンの他に
硼化ニッケル(BNi2 tNi2BINiBNi4B
3)および硼化モリブデン(BMo2 。
In addition to titanium carbide, titanium nitride, nickel, and molybdenum, nickel boride (BNi2 tNi2BINiBNi4B
3) and molybdenum boride (BMo2).

MO82、M o B 、 M o B4)の存在が認
められた。
The presence of MO82, M o B, M o B4) was observed.

実施例 7〜11 次の表−1に示す焼結原料組成および製造条件で焼結し
、それぞれの焼結体を得た。
Examples 7 to 11 Each sintered body was obtained by sintering using the sintering raw material composition and manufacturing conditions shown in Table 1 below.

得られたそれぞれの焼結体のビッカース硬度および切削
試験結果について表−1に示す。
Table 1 shows the Vickers hardness and cutting test results of each of the obtained sintered bodies.

比較例7〜11 次の表−1に示すような非晶質硼素を含まない焼結原料
組成および製造条件で焼結し、それぞれの焼結体を得た
。
Comparative Examples 7 to 11 Each sintered body was obtained by sintering using the sintering raw material composition and manufacturing conditions that do not contain amorphous boron as shown in Table 1 below.

得られたそれぞれの焼結体のビッカース硬度および切削
試験結果について表−1に示す。
Table 1 shows the Vickers hardness and cutting test results of each of the obtained sintered bodies.

参考例 1 焼結原料をWBN30体積饅、CBN30体積係、二硫
化チタン15体積係、酸化アルミニウム10体積部、コ
バルト1.2体積部、タングステン0.8体積幅、アル
ミニウム2体積幅、非晶質硼素11体体積部すたわち金
属100体積部に対し硼素275体積部の割合)のもの
を用いたほかは実施例1と同じようにして実験を繰り返
えした。
Reference example 1 Sintering raw materials are WBN 30 volume, CBN 30 volume, titanium disulfide 15 volume, aluminum oxide 10 parts by volume, cobalt 1.2 parts by volume, tungsten 0.8 volume width, aluminum 2 volume width, amorphous. The experiment was repeated in the same manner as in Example 1, except that 11 parts by volume of boron (ie, a ratio of 275 parts by volume of boron to 100 parts by volume of metal) was used.

その結果得られた焼結体はビッカース硬度4000Kg
/mri’ フランク摩耗が0.2 mmに達するのに
要した時間は26分間であった。
The resulting sintered body has a Vickers hardness of 4000 kg.
/mri' The time required for flank wear to reach 0.2 mm was 26 minutes.

参考例 2 CBN70体積係、炭化タンタル12体積幅、炭化硼素
5体積幅、窒化バナジウム4体積係、ニッケル2.4体
積部、マンガン1体積係、モリブデン0.6体積部、ア
ルミニウム4体積部、非晶質硼素1体積部(すたわち金
属100体積部に対し、硼素12.5体積部の割合)を
焼結原料とし、焼結条件とその後の試験条件を実施例1
と同様にして実験を行った。
Reference example 2 CBN 70 volume ratio, tantalum carbide 12 volume width, boron carbide 5 volume width, vanadium nitride 4 volume ratio, nickel 2.4 volume part, manganese 1 volume ratio, molybdenum 0.6 volume part, aluminum 4 volume part, non 1 part by volume of crystalline boron (ie, 12.5 parts by volume of boron per 100 parts by volume of metal) was used as the sintering raw material, and the sintering conditions and subsequent test conditions were as described in Example 1.
An experiment was conducted in the same manner.

得られた焼結体の硬度はビッカース硬度3600に9/
−で、フランク摩耗が0.2mmに達するのに要する時
間は22分間であった。
The hardness of the obtained sintered body was 9/9 Vickers hardness 3600.
-, the time required for flank wear to reach 0.2 mm was 22 minutes.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は高圧相窒化硼素の安定領域を示す温度圧力関係
図である。
FIG. 1 is a temperature-pressure relationship diagram showing the stable region of high-pressure phase boron nitride.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 高圧相窒化硼素10〜80体積係、IVa族および
Va族金属の炭化物、窒化物および硼化物からなる群か
ら選ばれる1種または2種以上のセラミック質物質19
〜80体積係および下記の金属から選ばれる1種または
2種以上の金属1〜30体積係を含む組成物に、さらに
前記の金属100体積部に対し硼素10〜300体積部
を添加し焼結してなることを特徴とする切削工具用高硬
度焼結体。 金属:マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、銅、マン
ガン、鉄、コバルト、ニッケル、チタン、ジルコニウム
、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム
、モリブデン、タングステン。
[Scope of Claims] 1 High-pressure phase boron nitride 10 to 80 volume fraction, one or more ceramic materials selected from the group consisting of carbides, nitrides, and borides of IVa group and Va group metals 19
To a composition containing 1 to 30 parts by volume of ~80 parts by volume and one or more metals selected from the following metals, 10 to 300 parts by volume of boron is further added to 100 parts by volume of the above metals, and sintered. A high-hardness sintered body for cutting tools, which is characterized by: Metals: Magnesium, aluminum, silicon, copper, manganese, iron, cobalt, nickel, titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten.
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