JPS602379B2 - 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
- JPS602379B2 JPS602379B2 JP56211466A JP21146681A JPS602379B2 JP S602379 B2 JPS602379 B2 JP S602379B2 JP 56211466 A JP56211466 A JP 56211466A JP 21146681 A JP21146681 A JP 21146681A JP S602379 B2 JPS602379 B2 JP S602379B2
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- Japan
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- cutting
- wear
- high pressure
- powder
- boron nitride
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- 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.)
- Expired
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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Ｎｉ基あるいはＣｏ基ス
ーパーアロィや高速度鋼などの被削村の切削工具用とし
て、さらに軸受や線引きダイスなどの耐摩耗工具用とし
て使用するのに通した立方晶窒化棚素基超高圧競鯖材料
に関するものである。
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Ｎｉ基あるいはＣｏ基ス
ーパーアロィや高速度鋼などの被削村の切削工具用とし
て、さらに軸受や線引きダイスなどの耐摩耗工具用とし
て使用するのに通した立方晶窒化棚素基超高圧競鯖材料
に関するものである。
近年、炭化タングステン基焼綾材料に比して、きわめて
すぐれた耐摩耗性を有する立方晶窒化棚秦基超高圧暁結
材料（以下ＣＢＮ基凝結材料と略記する）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棚秦基超高圧暁結
材料（以下ＣＢＮ基凝結材料と略記する）が切削工具や
耐摩耗工具として使用される傾向にある。
このＣＢＮ基鱗縞材料は、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Ｎなどを主
成分とする金属で構成したものであり、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
合物で結合相を構成したものである。
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Ｎなどを主
成分とする金属で構成したものであり、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
合物で結合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、反面轍性不足を
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ツピ
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基競縞材料を得るべく研究を行なった結果
、ＣＢＮ基焼続材料を、重量％で「Ｔｉ、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のうちの１
種または２種：１〜１０％、Ｎ：０．５〜１０％を含有
し、残りがＣＢＮと不可避不純物からなり、しかもＣＢ
Ｎが５０〜９０容量％を占める組成で構成すると、この
結果のＣＢＮ基暁結材料は、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。
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、反面轍性不足を
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ツピ
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基競縞材料を得るべく研究を行なった結果
、ＣＢＮ基焼続材料を、重量％で「Ｔｉ、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のうちの１
種または２種：１〜１０％、Ｎ：０．５〜１０％を含有
し、残りがＣＢＮと不可避不純物からなり、しかもＣＢ
Ｎが５０〜９０容量％を占める組成で構成すると、この
結果のＣＢＮ基暁結材料は、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、超高圧高温下で暁綾を促進し、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１０％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６０％
を越えて含有させると、材料の鞠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
。
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１０％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６０％
を越えて含有させると、材料の鞠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 Ｐｂ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１０％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。
｝ Ｐｄ Ｐｂ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１０％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Ｃｏ
ＮｉおよびＣｏ成分にも暁結を促進させ、かつ材料の靭
‘性を向上させる作用があるが、その合有量が１％未満
では所望の籾性を確保することができず、一方１０％を
越えて含有させると、材料の耐熱性および耐落着性が劣
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、その合有量が１％未満
では所望の籾性を確保することができず、一方１０％を
越えて含有させると、材料の耐熱性および耐落着性が劣
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ー ＡＩＡＩ成分には、脱酸作用および焼給促進作
用があるほか、Ｐｄ、Ｎｉ、およびＣｏとの共存におい
て、結合相としてＰｄ−（Ｎｉ、Ｃｏ）一ＡＩ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
および轍性が低下するようになることから、その含有量
を０．５〜１０％と定めた。
用があるほか、Ｐｄ、Ｎｉ、およびＣｏとの共存におい
て、結合相としてＰｄ−（Ｎｉ、Ｃｏ）一ＡＩ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
および轍性が低下するようになることから、その含有量
を０．５〜１０％と定めた。
‘ｅー 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５筋容量％未満では所望の耐摩耗
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９筋容量％を越えると、ＣＢＮ粒子同志の鞍触
割合が多くなりすぎて、材料が腕化するようになるばか
りでなく、暁絹性も劣化し、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５０〜９畔容量％と定めた。
であるが、その割合が５筋容量％未満では所望の耐摩耗
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９筋容量％を越えると、ＣＢＮ粒子同志の鞍触
割合が多くなりすぎて、材料が腕化するようになるばか
りでなく、暁絹性も劣化し、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５０〜９畔容量％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、平均粒蚤：６山肌を有するＣＢＮ粉末
、いずれも１仏のの平均粒径を有するＴＩＣ粉末、ＴＩ
Ｎ粉末、ＴＩＣＮ粉末、ＺｒＣ粉末、Ｚ州粉末、ＺにＮ
粉末、ＴａＣ粉末、ＴａＮ粉末、ＴａＣＮ粉末、ＷＣ粉
末、（Ｔｉ、Ｗ）Ｃ粉末、および（Ｔｉ、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０．５山肌の平均粒径を有する
Ｐｄ粉末、Ｎｉ粉末、Ｃｏ粉末、および山粉末「 さら
に平均粒径：０．８仏のを有するＰｄ−ＡＩ合金（ＡＩ
：２０％含有）粉末およびＮｉ−ＡＩ合金（ＡＩ：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′仇の圧力で直径：２５側
め×厚さ：１仇舷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、圧力：５仇ｏｎ／の、温度：１２００℃、保
持時間：１時間の条件で超高圧凝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った本発明超
高圧競結材料１〜１５および比較超高圧健結材料１〜６
をそれぞれ製造した。
、いずれも１仏のの平均粒径を有するＴＩＣ粉末、ＴＩ
Ｎ粉末、ＴＩＣＮ粉末、ＺｒＣ粉末、Ｚ州粉末、ＺにＮ
粉末、ＴａＣ粉末、ＴａＮ粉末、ＴａＣＮ粉末、ＷＣ粉
末、（Ｔｉ、Ｗ）Ｃ粉末、および（Ｔｉ、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０．５山肌の平均粒径を有する
Ｐｄ粉末、Ｎｉ粉末、Ｃｏ粉末、および山粉末「 さら
に平均粒径：０．８仏のを有するＰｄ−ＡＩ合金（ＡＩ
：２０％含有）粉末およびＮｉ−ＡＩ合金（ＡＩ：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′仇の圧力で直径：２５側
め×厚さ：１仇舷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、圧力：５仇ｏｎ／の、温度：１２００℃、保
持時間：１時間の条件で超高圧凝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った本発明超
高圧競結材料１〜１５および比較超高圧健結材料１〜６
をそれぞれ製造した。
なお、比較超高圧燐結材料１〜６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競結材料１〜１５
および比較超高圧競結材料１〜６について、耐摩耗性を
評価する目的で、被削材：ナィモニック８帆、切込み：
０．３肋、送り：０．１肋／回、切削速度：５０仇′ｍ
ｉｎの条件での切削試験（以下切削試験Ａという）、並
びに瓢性を評価する目的で、被削材：ダイス鋼（ＳＫＤ
−１１、硬さ：ＨＲＣ６０）、送り：０．１雌、切込み
：０．０５、０．１、０．１ふ０．２、０．２ふ０．入
および０．４凧、切削速度：６０仇／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
肋に到るまでの切削時間を測定し、また切削試験Ｂでは
刃先に欠け発生が見られた送りをチェックした。
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競結材料１〜１５
および比較超高圧競結材料１〜６について、耐摩耗性を
評価する目的で、被削材：ナィモニック８帆、切込み：
０．３肋、送り：０．１肋／回、切削速度：５０仇′ｍ
ｉｎの条件での切削試験（以下切削試験Ａという）、並
びに瓢性を評価する目的で、被削材：ダイス鋼（ＳＫＤ
−１１、硬さ：ＨＲＣ６０）、送り：０．１雌、切込み
：０．０５、０．１、０．１ふ０．２、０．２ふ０．入
および０．４凧、切削速度：６０仇／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
肋に到るまでの切削時間を測定し、また切削試験Ｂでは
刃先に欠け発生が見られた送りをチェックした。
これらの試験結果をピツカース硬さと共に第１表に合せ
て示した。脳船 第１表に示される結果から、本発明超高圧孫結材料１〜
１５は、いずれもすぐれた切削性能を有するのに対して
、比較超高圧燐績材料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。
て示した。脳船 第１表に示される結果から、本発明超高圧孫結材料１〜
１５は、いずれもすぐれた切削性能を有するのに対して
、比較超高圧燐績材料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。
Claims (1)
- 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：１０〜６０％、Ｐｄ：１〜１０
％、ＮｉおよびＣｏのうちの１種または２種：１〜１０
％、Ａｌ：０．５〜１０％を含有し、残りが立方晶窒化
硼素（ただし５０〜９０容量％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 JPS58113349A (ja) | 1983-07-06 |
| JPS602379B2 true 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) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5603075A (en) * | 1995-03-03 | 1997-02-11 | Kennametal Inc. | Corrosion resistant cermet wear parts |
Family Cites Families (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 |
| JPS594499B2 (ja) * | 1977-09-20 | 1984-01-30 | 住友電気工業株式会社 | 硬質合金及び製造法 |
| 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
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58113349A (ja) | 1983-07-06 |
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