JPS6042189B2 - 靭性および耐摩耗性を具備した立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料 - Google Patents
靭性および耐摩耗性を具備した立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料Info
- Publication number
- JPS6042189B2 JPS6042189B2 JP55065045A JP6504580A JPS6042189B2 JP S6042189 B2 JPS6042189 B2 JP S6042189B2 JP 55065045 A JP55065045 A JP 55065045A JP 6504580 A JP6504580 A JP 6504580A JP S6042189 B2 JPS6042189 B2 JP S6042189B2
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- sintered material
- wear resistance
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、高硬度、並びにすぐれた耐摩耗性、靭性
、および耐食性を有し、特にこれらの特性が要求される
高硬度鋼がＮｉ基あるいはＣｏ基スーパーアロイなどの
切削工具として、また軸受や線引ダイスなどの耐摩耗工
具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。
、および耐食性を有し、特にこれらの特性が要求される
高硬度鋼がＮｉ基あるいはＣｏ基スーパーアロイなどの
切削工具として、また軸受や線引ダイスなどの耐摩耗工
具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。
従来より、この種の切削工具や耐摩耗工具の製造には
炭化タングステン（以下ＷＣで示す）基超硬材料が、比
較的すぐれた靭性をもつことから広く使用されてきてい
るが、前記ＷＣ基超硬材料は耐摩耗性が十分でないため
、増々苛酷になりつつある最近の使用環境下では、十分
に満足する性能を発揮し得ず、かかる点から、よりすぐ
れた工具用材料の開発が望まれている。
炭化タングステン（以下ＷＣで示す）基超硬材料が、比
較的すぐれた靭性をもつことから広く使用されてきてい
るが、前記ＷＣ基超硬材料は耐摩耗性が十分でないため
、増々苛酷になりつつある最近の使用環境下では、十分
に満足する性能を発揮し得ず、かかる点から、よりすぐ
れた工具用材料の開発が望まれている。
最近、かかる要望に則した工具用材料として、立方晶
窒化硼素（以下ｃｍＢＮて示す）焼結材料や、これに少
量Ａｌおよび鉄族金属、あるいは窒化チタンや酸化アル
ミニウムを含有させたｃ一ＢＮ基焼結材料が提案され、
市販されているが、前者の材料はすくれた耐摩耗性を有
するものの、靭性の点で問題があり、また後者の材料は
比較的低温では良好な靭性および耐摩耗性を示すものの
、これを高温発生を伴なう条件下で使用すると、著しい
耐摩耗性劣化をきたすなど、いずれも満足する特性を備
えた材料ではないのが現状である。
窒化硼素（以下ｃｍＢＮて示す）焼結材料や、これに少
量Ａｌおよび鉄族金属、あるいは窒化チタンや酸化アル
ミニウムを含有させたｃ一ＢＮ基焼結材料が提案され、
市販されているが、前者の材料はすくれた耐摩耗性を有
するものの、靭性の点で問題があり、また後者の材料は
比較的低温では良好な靭性および耐摩耗性を示すものの
、これを高温発生を伴なう条件下で使用すると、著しい
耐摩耗性劣化をきたすなど、いずれも満足する特性を備
えた材料ではないのが現状である。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、すぐ
れた靭性と耐摩耗性を兼ね備え、かつ切削工具や耐摩耗
性工具などの製造に使用した場合にすぐれた性能を発揮
する工具用焼結材料を得べく研究を行なつた結果、ｃｍ
ＢＮ粉末に、窒化イットリウム（以下ＹＮで示す）粉末
を配合し、混合した状態で超高圧焼結を行なうと、前記
のＹＮが、粒成長を抑制すると共に、焼結性を促進し、
・かつ粒子間の結合強度を向上させるように作用するこ
とから、この結果得られた超高圧焼結材料はすぐれた靭
性と耐摩耗性とを兼ね備えたものになるという知見を得
たものである。
れた靭性と耐摩耗性を兼ね備え、かつ切削工具や耐摩耗
性工具などの製造に使用した場合にすぐれた性能を発揮
する工具用焼結材料を得べく研究を行なつた結果、ｃｍ
ＢＮ粉末に、窒化イットリウム（以下ＹＮで示す）粉末
を配合し、混合した状態で超高圧焼結を行なうと、前記
のＹＮが、粒成長を抑制すると共に、焼結性を促進し、
・かつ粒子間の結合強度を向上させるように作用するこ
とから、この結果得られた超高圧焼結材料はすぐれた靭
性と耐摩耗性とを兼ね備えたものになるという知見を得
たものである。
この発明は、上記知見にもとづいてなれたものであつて
、容量％で（以下％はすべて容量％を意味する）、ＹＮ
：１〜２０％、 ｃｍＢＮおよび不可避不純物：残り、 からなる組成を有し、かつ靭性および耐摩耗性にすぐれ
たｃｍＢＮ基超高圧焼結材料に特徴を有するものである
。
、容量％で（以下％はすべて容量％を意味する）、ＹＮ
：１〜２０％、 ｃｍＢＮおよび不可避不純物：残り、 からなる組成を有し、かつ靭性および耐摩耗性にすぐれ
たｃｍＢＮ基超高圧焼結材料に特徴を有するものである
。
つぎに、この発明の超高圧焼結材料において、成分組成
を上記の通りに限定した理由を説明する。
を上記の通りに限定した理由を説明する。
（ａ）ＹＮ
ＹＮは、それ自体常温および高温において高い硬さを有
すると共に、化学的にきわめて安定な成分であつて、ｃ
ｍＢＮを共存した場合、焼結時に、ＹＮのごく一部がｃ
ｍＢＮ中のＢと反応してＹ（ＮｘＯｙ）、Ｙ（ＮｘＢｙ
）、あるいはＹ（ＮｘＯｙＹ３ｚ）を形成することから
、ｃｍＢＮとＹＮとの焼結性が著しく向上するようにな
るが、その含有量が１％未満では、ｃｍＢＮ粒子同志の
結合度合が多くなり過ぎ、所定の焼結改善効果が得られ
ないので、所望のすぐれた靭性を確保することができず
、一方２０％を超えて含有させると、焼結性は向上する
ものの、相対的にｃｍＢＮの含有量が少なくなり過ぎて
耐摩耗性低下をもたらすようになることから、その含有
量を１〜２０％と定めた。
すると共に、化学的にきわめて安定な成分であつて、ｃ
ｍＢＮを共存した場合、焼結時に、ＹＮのごく一部がｃ
ｍＢＮ中のＢと反応してＹ（ＮｘＯｙ）、Ｙ（ＮｘＢｙ
）、あるいはＹ（ＮｘＯｙＹ３ｚ）を形成することから
、ｃｍＢＮとＹＮとの焼結性が著しく向上するようにな
るが、その含有量が１％未満では、ｃｍＢＮ粒子同志の
結合度合が多くなり過ぎ、所定の焼結改善効果が得られ
ないので、所望のすぐれた靭性を確保することができず
、一方２０％を超えて含有させると、焼結性は向上する
ものの、相対的にｃｍＢＮの含有量が少なくなり過ぎて
耐摩耗性低下をもたらすようになることから、その含有
量を１〜２０％と定めた。
（ｂ）不可避不純物
不可避不純物は、ｃｍＢＮ合成時に混合される少量の鉄
族金属や、焼結材料製造に際して原．料粉末の混合時に
混合容器などから混入する鉄族金属やＷＣなどから構成
されるものであるが、これらの不可避不純物は５％まで
含有しても焼結材料の特性に何らの悪影響も及ぼさない
のて、５％までの含有は許容される。
族金属や、焼結材料製造に際して原．料粉末の混合時に
混合容器などから混入する鉄族金属やＷＣなどから構成
されるものであるが、これらの不可避不純物は５％まで
含有しても焼結材料の特性に何らの悪影響も及ぼさない
のて、５％までの含有は許容される。
しかし５−％を越えて含有するようになると焼結材料の
特性劣化を避けることができなくなるので、その上限値
を５％とするのが望ましい。（ｃ）ｃｍＢＮ ｃ−ＢＮ成分は、温度１２００℃以上、圧力４０Ｋｂ・
（キロバール）以上、望ましくは温度１８００℃以上、
圧力６０Ｋｂ以上の条件で合成されるもので、ダイヤモ
ンドに次ぐ硬さ（ビッカース硬さ６０００〜７０００ｋ
９１ｒｎ１ｔを有し、かつ常温から約１０００℃以上の
高温まで高い硬さを維持するなどのダイヤモンドより安
定した高温特性をもち、さらに鉄族金属に対して反応し
にくい性質をもつことから、このｃｍＢＮ成分とするこ
の発明の焼結材料はすぐれた耐摩耗性を具備するように
なるのである。
特性劣化を避けることができなくなるので、その上限値
を５％とするのが望ましい。（ｃ）ｃｍＢＮ ｃ−ＢＮ成分は、温度１２００℃以上、圧力４０Ｋｂ・
（キロバール）以上、望ましくは温度１８００℃以上、
圧力６０Ｋｂ以上の条件で合成されるもので、ダイヤモ
ンドに次ぐ硬さ（ビッカース硬さ６０００〜７０００ｋ
９１ｒｎ１ｔを有し、かつ常温から約１０００℃以上の
高温まで高い硬さを維持するなどのダイヤモンドより安
定した高温特性をもち、さらに鉄族金属に対して反応し
にくい性質をもつことから、このｃｍＢＮ成分とするこ
の発明の焼結材料はすぐれた耐摩耗性を具備するように
なるのである。
また、この発明の焼結材料は、ｃｍＢＮ粉末と、ＹＮ粉
末とを所定の割合に配合し、長時間混合して均質な混合
粉末とした後、前記混合粉末をｊ通常の条件で圧粉体に
成形するか、あるいはこれを一旦金属製容器に入れ、８
００〜１２００゜Ｃの適当な温度で脱ガスして封入する
かし、ついで、前記圧粉体あるいは密封容器を、例えば
特公昭３８−１４号公報に記載されるような超高圧高温
発生装置に装入し、圧力４０Ｋｂ以上、温度１２００℃
以上の超高圧高温条件下に約５分以上保持した後、冷却
し、圧力開放する主要工程によつて製造することができ
るものである。
末とを所定の割合に配合し、長時間混合して均質な混合
粉末とした後、前記混合粉末をｊ通常の条件で圧粉体に
成形するか、あるいはこれを一旦金属製容器に入れ、８
００〜１２００゜Ｃの適当な温度で脱ガスして封入する
かし、ついで、前記圧粉体あるいは密封容器を、例えば
特公昭３８−１４号公報に記載されるような超高圧高温
発生装置に装入し、圧力４０Ｋｂ以上、温度１２００℃
以上の超高圧高温条件下に約５分以上保持した後、冷却
し、圧力開放する主要工程によつて製造することができ
るものである。
ついで、この発明の超高圧焼結材料を実施例により比較
例と対比しながら説明する。
例と対比しながら説明する。
実施例１
市販の均粒径２μｍのを有するｃｍＢＮ粉末と同３μｍ
（７）ＹＮ粉末と原料粉末として用意し、ｃｍＢＮ粉末
：９０％、ＹＮ粉末：１０％の割合に配合し、この配合
粉末をボールミル中で４ＦＲ間湿式混合した後、外径１
２７Ｔ０ｆＬφの軟鋼製容器に詰め、ついで圧力ニ１０
−４ｔ０ｒｒの真空中、温度：１１００℃に１５分間保
持して脱気した後、密封した。
（７）ＹＮ粉末と原料粉末として用意し、ｃｍＢＮ粉末
：９０％、ＹＮ粉末：１０％の割合に配合し、この配合
粉末をボールミル中で４ＦＲ間湿式混合した後、外径１
２７Ｔ０ｆＬφの軟鋼製容器に詰め、ついで圧力ニ１０
−４ｔ０ｒｒの真空中、温度：１１００℃に１５分間保
持して脱気した後、密封した。
引続いて、この密封容器を公知の超高圧高温発生装置に
装入し、最高付加圧力ニ５５Ｋｂ１最高加熱温度：１４
５０℃の条件で３紛間保持した後、冷却し、圧力を開放
することによつて、実質的に上記配合組成と同一の最終
成分組成をもつた本発明超高圧焼結材料ｌ製造した。ま
た、比較の目的は、配合組成を、ｃｍＢＮ粉末：６０％
、ＹＮ粉末：４０％とする以外は、上記本発明超高圧焼
結材料１と同一の条件にて比較超高圧焼結材料１を製造
した。
装入し、最高付加圧力ニ５５Ｋｂ１最高加熱温度：１４
５０℃の条件で３紛間保持した後、冷却し、圧力を開放
することによつて、実質的に上記配合組成と同一の最終
成分組成をもつた本発明超高圧焼結材料ｌ製造した。ま
た、比較の目的は、配合組成を、ｃｍＢＮ粉末：６０％
、ＹＮ粉末：４０％とする以外は、上記本発明超高圧焼
結材料１と同一の条件にて比較超高圧焼結材料１を製造
した。
つぎに、上記両超高圧焼結材料につて、被削材：ＳＮＣ
Ｍ−８（硬さＨＲＣ：５０）切削速度：１２０ｍ１ｍｉ
ｎ１送りニ０．１２？Ｉｒｅ■．切込み：０．５＝の条
件で切削試験を行ない、その使用寿命に到るまでの切削
時間を測定したところ、実質的にＹＮの含有量がこの発
明の範囲から外れて高い組成を有する比較超高圧焼結材
料１は、９紛で寿命に達したのに対して、本発明超高圧
焼結材料１は、３５紛の寿命時間を示し、すぐれた靭性
と耐摩耗性とを具備することが明らかである。
Ｍ−８（硬さＨＲＣ：５０）切削速度：１２０ｍ１ｍｉ
ｎ１送りニ０．１２？Ｉｒｅ■．切込み：０．５＝の条
件で切削試験を行ない、その使用寿命に到るまでの切削
時間を測定したところ、実質的にＹＮの含有量がこの発
明の範囲から外れて高い組成を有する比較超高圧焼結材
料１は、９紛で寿命に達したのに対して、本発明超高圧
焼結材料１は、３５紛の寿命時間を示し、すぐれた靭性
と耐摩耗性とを具備することが明らかである。
実施例２
実施例１で用いたと同じ原料粉末を使用し、これら原料
粉末を第１表に示される最終成分組成をもつように配合
すると共に、公知の超高圧高温発生装置における最高加
熱温度を１５００℃とする以外は、実施例１における本
発明超高圧焼結材料１の製造条件と同一の条件にて本発
明超高圧焼結材料２〜５、およびＹＮの含有量がの発明
の範囲から外れた組成を有する比較超高圧焼結材料２、
３をそれぞれ製造した。
粉末を第１表に示される最終成分組成をもつように配合
すると共に、公知の超高圧高温発生装置における最高加
熱温度を１５００℃とする以外は、実施例１における本
発明超高圧焼結材料１の製造条件と同一の条件にて本発
明超高圧焼結材料２〜５、およびＹＮの含有量がの発明
の範囲から外れた組成を有する比較超高圧焼結材料２、
３をそれぞれ製造した。
ついで、これら超高圧焼結材料のそれぞれについて、実
施例１におけると同一の条件に切削試験を行ない、その
寿命時間を測定し、この測定結果を第１表に合せて示し
た。
施例１におけると同一の条件に切削試験を行ない、その
寿命時間を測定し、この測定結果を第１表に合せて示し
た。
第１表に示されるようにＹＮをこの発明の範囲内て含有
する本発明超高圧焼結材料２〜５は、いずれも比較超高
圧焼結材料２、３に比して著しく長い寿命時間を示し、
このことは本発明に超高圧焼結材料が、適正量のＹＮの
含有によつて、すぐれた靭性と耐摩耗性とを具備するよ
うになることを示している。
する本発明超高圧焼結材料２〜５は、いずれも比較超高
圧焼結材料２、３に比して著しく長い寿命時間を示し、
このことは本発明に超高圧焼結材料が、適正量のＹＮの
含有によつて、すぐれた靭性と耐摩耗性とを具備するよ
うになることを示している。
上述のように、この発明の超高圧焼結材料は、特にすぐ
れた靭性と耐摩耗性とを兼ね備え、かつ高硬度および耐
食性をも具備しているので、これらの特性が要求される
高硬度鋼が、Ｎｉ基あるいはＣＯ基スーパーアロイなど
の切削工具用として、また軸受や線引ダイスなどの耐摩
耗工具用として、さらに堀削ビット刃先用などとして使
用した場合に、これら工具類はきわめてすぐれた性能を
発揮するなど工業上有用な特性を有しているものである
。
れた靭性と耐摩耗性とを兼ね備え、かつ高硬度および耐
食性をも具備しているので、これらの特性が要求される
高硬度鋼が、Ｎｉ基あるいはＣＯ基スーパーアロイなど
の切削工具用として、また軸受や線引ダイスなどの耐摩
耗工具用として、さらに堀削ビット刃先用などとして使
用した場合に、これら工具類はきわめてすぐれた性能を
発揮するなど工業上有用な特性を有しているものである
。
Claims (1)
- １ 窒化イットリウム：１〜２０重量％、立方晶窒化硼
素および不可避不純物：残り、からなる組成を有するこ
とを特徴とする靭性および耐摩耗性を具備した立方晶窒
化硼素基超高圧焼結材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55065045A JPS6042189B2 (ja) | 1980-05-16 | 1980-05-16 | 靭性および耐摩耗性を具備した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 |
|---|---|---|---|
| JP55065045A JPS6042189B2 (ja) | 1980-05-16 | 1980-05-16 | 靭性および耐摩耗性を具備した立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56164074A JPS56164074A (en) | 1981-12-16 |
| JPS6042189B2 true JPS6042189B2 (ja) | 1985-09-20 |
Family
ID=13275590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55065045A Expired JPS6042189B2 (ja) | 1980-05-16 | 1980-05-16 | 靭性および耐摩耗性を具備した立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6042189B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04329910A (ja) * | 1991-05-01 | 1992-11-18 | Yagiken:Kk | 仏具または家具の縁部の形状および仏具または家具の縁部の処理方法 |
-
1980
- 1980-05-16 JP JP55065045A patent/JPS6042189B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04329910A (ja) * | 1991-05-01 | 1992-11-18 | Yagiken:Kk | 仏具または家具の縁部の形状および仏具または家具の縁部の処理方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56164074A (en) | 1981-12-16 |
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