JPS6143306B2 - - Google Patents
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- JPS6143306B2 JPS6143306B2 JP53151483A JP15148378A JPS6143306B2 JP S6143306 B2 JPS6143306 B2 JP S6143306B2 JP 53151483 A JP53151483 A JP 53151483A JP 15148378 A JP15148378 A JP 15148378A JP S6143306 B2 JPS6143306 B2 JP S6143306B2
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- Japan
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- ultra
- diamond
- high pressure
- powder
- cutting
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
- B01J3/06—Processes using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds; Apparatus therefor, e.g. moulds or dies
- B01J3/062—Processes using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds; Apparatus therefor, e.g. moulds or dies characterised by the composition of the materials to be processed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2203/00—Processes utilising sub- or super atmospheric pressure
- B01J2203/06—High pressure synthesis
- B01J2203/0605—Composition of the material to be processed
- B01J2203/062—Diamond
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2203/00—Processes utilising sub- or super atmospheric pressure
- B01J2203/06—High pressure synthesis
- B01J2203/0605—Composition of the material to be processed
- B01J2203/0645—Boronitrides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2203/00—Processes utilising sub- or super atmospheric pressure
- B01J2203/06—High pressure synthesis
- B01J2203/065—Composition of the material produced
- B01J2203/0655—Diamond
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2203/00—Processes utilising sub- or super atmospheric pressure
- B01J2203/06—High pressure synthesis
- B01J2203/065—Composition of the material produced
- B01J2203/066—Boronitrides
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
この発明は、すぐれた靭性および耐熱耐摩耗性
を有し、特に切削工具用材料として使用するのに
適した超高圧焼結材料に関するものである。 一般に、鋳鉄などの鉄系金属材料や、アルミニ
ウム、アルミニウム合金、銅、および銅合金など
の非鉄金属材料、さらにプラスチツク、ゴム、黒
鉛、セラミツクなどの非金属材料などの切削に使
用される切削工具には、高硬度、すぐれた耐摩耗
性、靭性、および熱的化学的安定性などの特性を
備えることが要求されている。 近年、かかる要求を満足すべく、主成分がダイ
ヤモンドからなる超高圧焼結材料が提案され、前
記超高圧焼結材料は常温は勿論のこと、比較的高
温においても高硬度を有し、すぐれた耐摩耗性を
示すことから、衝撃の加わるような苛酷な条件下
での仕上げ切削工具用材料として使用されてい
る。 確かに、上記超高圧焼結材料製切削工具によれ
ば、上記鉄系金属材料や非鉄金属材料の切削に際
して、高速切削が可能となるために、構成刃先が
つきにくく、すぐれた仕上げ面が得られるという
利点がもたらされる。 このように上記従来超高圧焼結材料は、主成分
が著しく高い硬さを有するダイヤモンドで構成さ
れているために、上記鉄系金属材料や非鉄金属材
料、および非金属材料の切削に切削工具として使
用した場合に、すぐれた耐摩耗性を示すものの、
十分な靭性を備えたものではないため、この靭性
不足が原因で切削時にチツピング摩耗を起し易
く、この結果本来具備しているすぐれた耐摩耗性
を十分発揮することができず、また十分な高温耐
酸化性（耐熱性）を備えていないために、温度上
昇を伴なう切削には使用することができないのが
現状である。 本発明者等は、上述のような観点から、靭性、
高温耐酸化性（耐熱性）、および耐摩耗性を兼ね
備えた切削工具用材料を得べく、ダイヤモンドに
着目して研究を行なつた結果、ダイヤモンド粉末
に、立方晶窒化ほう素（以下CBNで示す）粉末
と、周期律表の4a，5a、および6a族金属の炭化
物、同4aおよび5a族金属の窒化物および炭窒化
物、並びに同4a族金属のほう化物のうちの１種ま
たは２種以上（以下これらを総称して金属の炭・
窒・ほう化物という）からなる粉末と、さらに炭
化ほう素（以下B4Cで示す）、炭化けい素（以下
SiCで示す）、および窒化けい素（以下Si3N4で示
す）のうちの１種または２種以上（以下これらを
総称して炭・窒化物という）からなる粉末とを配
合したものを原料粉末として使用し、超高圧焼結
を施すと、ダイヤモンド粒子同志、CBN粒子同
志、金属の炭・窒・ほう化物粒子同志、および
炭・窒化物粒子同志の相互接触がなく、ダイヤモ
ンド粒子、CBN粒子、金属の炭・窒・ほう化物
粒子、および炭・窒化物粒子が相互に隣接し合
い、しかもその粒界では前記各粒子を構成する成
分の拡散が生じて強固な粒子間結合が形成されて
いる緻密な組織の焼結材料が得られ、この結果得
られた超高圧焼結材料は、ダイヤモンド粒子によ
つてもたらされるすぐれた耐摩耗性と、CBN粒
子、金属の炭・窒・ほう化物粒子、および炭・窒
化物粒子によつてもたらされるすぐれた靭性およ
び高温耐酸化性（耐熱性）とを兼ね備えるという
知見を得たのである。 したがつて、この発明は、上記知見にもとづい
てなされたもので、容量％で、 ダイヤモンド：20〜80％、 CBN：10〜70％、 金属の炭・窒・ほう化物：１〜30％、 炭・窒化物および不可避不純物：１〜30％、 からなる組成を有し、かつすぐれた靭性、耐熱
性、および耐摩耗性を有する切削工具用超高圧焼
結材料に特徴を有するものである。 ついで、この発明の超高圧焼結材料において、
成分組成範囲を上述の通りに限定した理由を説明
する。 (a) ダイヤモンド ダイヤモンド自体は、周知のようにモース硬
さ：10、ヌープ硬さ：8000Kg／mm2（荷重100
ｇ）を有し、現存する物質中、最も高い硬さを
有する物質であるが、その含有量が20容量％未
満では、所望の耐摩耗性を確保することができ
ず、一方80容量％を越えて含有させると、ダイ
ヤモンド粒子相互間の接触度合が大きくなり、
特に靭性に富んだ金属の炭・窒・ほう化物粒子
と、特に高温耐酸化性にすぐれたCBN粒子、
および炭・窒化物粒子と、ダイヤモンド粒子と
の強固な粒子間結合が不十分となり、この結果
靭性低下をきたして切削時にチツピング摩耗が
生じやすくなることから、その含有量を20〜80
容量％と定めた。望ましくは40〜60容量％の含
有がよい。 また、この発明の超高圧焼結材料の製造に際
して、原料粉末として使用されるダイヤモンド
粉末は、すぐれた焼結性を確保する目的で、平
均粒径：50μｍ以下、一般には同10μｍ以下の
粉末粒径をもつものを使用するのが好ましく、
さらに市販のメタルコートのダイヤモンド粉末
を原料粉末として使用してもよい。 (b) CBN CBNは、温度1200℃以上、圧力40Kb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、すなわちビツカース硬さで6000〜7000
Kg／mm2を有し、かつダイヤモンドより高温まで
安定した性質をもつと共に、鉄族金属に対して
反応しにくい性質をもつ成分であるが、その含
有量が10容量％未満では、所望の高温耐酸化性
および鉄族金属に対する耐反応性を確保するこ
とができず、一方70容量％を越えて含有させる
と、相対的にダイヤモンドの含有量が少なくな
り過ぎて、ダイヤモンドのもつ高硬度を焼結材
料に十分反映させることができず、この結果耐
摩耗性の低下をもたらすようになることから、
その含有量を10〜70容量％に定めた。なお、望
ましくは30〜60容量％の含有がよい。 (c) 金属の炭・窒・ほう化物 例えば、炭化チタン（以下TiCで示す）は融
点：3147℃、微少硬さ：3000Kg／mm2（荷重100
ｇ）、窒化チタン（以下TiNで示す）は融点：
3205℃、微少硬さ：2000Kg／mm2、ほう化チタン
（以下TiB2で示す）は融点2980℃、微少硬さ：
3400Kg／mm2をそれぞれ有するように、金属の
炭・窒・ほう化物はいずれも高融点高融度を有
すると共に、ダイヤモンドに比して高温におけ
る耐酸化性にすぐれた物質であり、しかも金属
の炭・窒・ほう化物には、上述のように焼結時
にダイヤモンド粒子、CBN粒子、および炭・
窒化物粒子の間で粒界拡散を生じさせて強固な
粒子間結合を形成する作用があるほか、それ自
体が焼結性にすぐれたものであるため、ダイヤ
モンド粒子間をCBN粒子および炭・窒化物粒
子と共存した状態で埋めた緻密な組織を形成
し、靭性に寄与する作用があるが、その含有量
が１％未満では前記作用に所望の効果を確保す
ることができず、一方30容量％を越えて含有さ
せると、相対的にダイヤモンドの含有量が少な
くなつて、ダイヤモンドのもつ高硬度を焼結材
料に十分反映することができず、この結果耐摩
耗性の低下をきたすようになることから、その
含有量を１〜30容量％と定めた。 また、この発明の超高圧焼結材料の製造に際
して、原料粉末として使用される金属の炭・
窒・ほう化物粉末は微粉のものが好ましく、平
均粒径：10μｍ以下の微細な粉末を使用するの
が望ましい。 (d) 炭・窒化物 例えば、SiCは融点：2827℃、微少ヌープ硬
さ：3000Kg／mm2（荷重100ｇ）を有するよう
に、これら炭・窒化物はいずれも高融点高硬度
を有すると共に、ダイヤモンドに比して高温に
おける耐酸化性にすぐれた物質であり、しかも
炭・窒化物には、焼結時に、上述のようにダイ
ヤモンド粒子、CBN粒子、および金属の炭・
窒・ほう化粒子の相互粒界での成分拡散に寄与
して強固な粒子間結合を形成せしめる作用があ
るほか、それ自体が焼結性にすぐれたものであ
るため、ダイヤモンド粒子間をCBN粒子、お
よび金属の炭・窒・ほう化物粒子と共存した状
態で埋めた緻密な組織を形成して靭性向上に寄
与する作用があるが、その含有量が１容量％未
満では、前記作用に所望の効果が得られず、一
方30容量％を越えて含有させると、相対的にダ
イヤモンドの含有量が少なくなつて、ダイヤモ
ンドのもつ高硬度を焼結材料に十分反映するこ
とができず、この結果耐摩耗性低下をきたすよ
うになることから、その含有量を１〜30容量％
と定めた。 なお、この発明の超高圧焼結材料の製造に際
して、原料粉末として使用される炭・窒化物粉
末は、金属の炭・窒・ほう化物粉末と同様に、
望ましくは平均粒径：10μｍ以下の微細粉末の
使用がよい。 さらに、この発明の超高圧焼結材料は、通常
の粉末治金法により、公知の超高圧超高温発生
装置を使用して製造することができる。 すなわち、原料粉末としてのダイヤモンド粉
末、CBN粉末、金属の炭・窒・ほう化物粉
末、および炭・窒化物粉末を所定割合に配合
し、この配合粉末を鉄製ボールミルなどの混合
機において長時間混合して均質な混合粉末と
し、ついでこの混合粉末を、例えば特公昭36―
23463号公報に記載されるような超高圧高温発
生装置における鋼製あるいは高融点金属製の容
器内に封入し、圧力および温度を上げ、最高圧
力：54〜70Kb、最高温度：1400〜1800℃の範
囲内の圧力および温度に数分〜数10分保持した
後、冷却し、最終的に圧力を解放することから
なる基本的工程によつて製造することができ
る。 つぎに、この発明の超高圧焼結材料を実施例に
より説明する。 原料粉末として、それぞれ市販の平均粒径：３
μｍを有するダイヤモンド粉末、同６μｍの
CBN粉末、いずれも0.2〜２μｍの範囲内の平均
粒径を有する各種の金属の炭・窒・ほう化物粉
末、同３μｍのSiC粉末、同４μｍのB4C粉末、
および同２μｍのSi3N4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、これに溶媒としてアセトンを加え、炭化タ
ングステン基超硬合金製のボールミル中で４時間
混合し、乾燥した後、直径：10mm×10mmの寸法を
もつたステンレス鋼（JIS・SUS304）製の管内に
詰め、真空引きしながらJIS・P20の炭化タング
ステン基超硬合金製の蓋を前記管の両側端部に溶
接して密封し、ついで、これを公知の超高圧高温
発生装置に装着し、最高付加圧力：60Kb、最高
加熱温度：1450℃の条件で10分間保持して焼結し
た後、冷却し、圧力解放を行なうことによつて実
質的に配合組成と同一の成分組成をもつた本発明
超高圧焼結材料１〜18、および比較超高圧焼結材
料１〜８をそれぞれ製造した。 この結果得られた本発明超高圧焼結材料１〜18
は、いずれもダイヤモンド、CBN、金属の炭・
窒・ほう化物、および炭・窒化物が均一に分散し
た緻密な組織をもつものであつた。 なお、比較超高圧焼結材料１〜８は、いずれも
構成成分のうちの少なくともいずれかの成分含有
量（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。 つぎに、上記の本発明超高圧焼結材料１〜18、
および比較超高圧焼結材料１〜８、並びに第１表
に示される組成をもつた従来公知の主成分がダイ
ヤモンドからなる市販の超高圧焼結材料から、切
断および研磨により切削用切刃を切出し、この切
刃を炭化タングステン基超硬合金製チツプに銀ろ
うを用いてろう付けした状態で、 被削材：FC20、 切削速度：400m／min、 切込み：0.35mm、 切削油：水溶性油使用、 の条件での鋳鉄の仕上げ面加工切削試験、並びに 被削材：Al―Si合金（Si：８重量％含有）、 切削速度：500m／min、 送り：0.08mm／rev.、 切込み：0.5mm、 切削油：なし、 の条件でのAl合金の仕上げ面加工切削試験を行
ない、いずれの切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅
が0.2mmに達するまでの切削時間を測定した。こ
れらの測定結果を第１表に示した。 第１表に示される結果から、本発明超高圧焼結
材料１〜18は、いずれも市販の超高圧焼結材料に
比して、著しくすぐれた靭性および耐熱性を有
を有し、特に切削工具用材料として使用するのに
適した超高圧焼結材料に関するものである。 一般に、鋳鉄などの鉄系金属材料や、アルミニ
ウム、アルミニウム合金、銅、および銅合金など
の非鉄金属材料、さらにプラスチツク、ゴム、黒
鉛、セラミツクなどの非金属材料などの切削に使
用される切削工具には、高硬度、すぐれた耐摩耗
性、靭性、および熱的化学的安定性などの特性を
備えることが要求されている。 近年、かかる要求を満足すべく、主成分がダイ
ヤモンドからなる超高圧焼結材料が提案され、前
記超高圧焼結材料は常温は勿論のこと、比較的高
温においても高硬度を有し、すぐれた耐摩耗性を
示すことから、衝撃の加わるような苛酷な条件下
での仕上げ切削工具用材料として使用されてい
る。 確かに、上記超高圧焼結材料製切削工具によれ
ば、上記鉄系金属材料や非鉄金属材料の切削に際
して、高速切削が可能となるために、構成刃先が
つきにくく、すぐれた仕上げ面が得られるという
利点がもたらされる。 このように上記従来超高圧焼結材料は、主成分
が著しく高い硬さを有するダイヤモンドで構成さ
れているために、上記鉄系金属材料や非鉄金属材
料、および非金属材料の切削に切削工具として使
用した場合に、すぐれた耐摩耗性を示すものの、
十分な靭性を備えたものではないため、この靭性
不足が原因で切削時にチツピング摩耗を起し易
く、この結果本来具備しているすぐれた耐摩耗性
を十分発揮することができず、また十分な高温耐
酸化性（耐熱性）を備えていないために、温度上
昇を伴なう切削には使用することができないのが
現状である。 本発明者等は、上述のような観点から、靭性、
高温耐酸化性（耐熱性）、および耐摩耗性を兼ね
備えた切削工具用材料を得べく、ダイヤモンドに
着目して研究を行なつた結果、ダイヤモンド粉末
に、立方晶窒化ほう素（以下CBNで示す）粉末
と、周期律表の4a，5a、および6a族金属の炭化
物、同4aおよび5a族金属の窒化物および炭窒化
物、並びに同4a族金属のほう化物のうちの１種ま
たは２種以上（以下これらを総称して金属の炭・
窒・ほう化物という）からなる粉末と、さらに炭
化ほう素（以下B4Cで示す）、炭化けい素（以下
SiCで示す）、および窒化けい素（以下Si3N4で示
す）のうちの１種または２種以上（以下これらを
総称して炭・窒化物という）からなる粉末とを配
合したものを原料粉末として使用し、超高圧焼結
を施すと、ダイヤモンド粒子同志、CBN粒子同
志、金属の炭・窒・ほう化物粒子同志、および
炭・窒化物粒子同志の相互接触がなく、ダイヤモ
ンド粒子、CBN粒子、金属の炭・窒・ほう化物
粒子、および炭・窒化物粒子が相互に隣接し合
い、しかもその粒界では前記各粒子を構成する成
分の拡散が生じて強固な粒子間結合が形成されて
いる緻密な組織の焼結材料が得られ、この結果得
られた超高圧焼結材料は、ダイヤモンド粒子によ
つてもたらされるすぐれた耐摩耗性と、CBN粒
子、金属の炭・窒・ほう化物粒子、および炭・窒
化物粒子によつてもたらされるすぐれた靭性およ
び高温耐酸化性（耐熱性）とを兼ね備えるという
知見を得たのである。 したがつて、この発明は、上記知見にもとづい
てなされたもので、容量％で、 ダイヤモンド：20〜80％、 CBN：10〜70％、 金属の炭・窒・ほう化物：１〜30％、 炭・窒化物および不可避不純物：１〜30％、 からなる組成を有し、かつすぐれた靭性、耐熱
性、および耐摩耗性を有する切削工具用超高圧焼
結材料に特徴を有するものである。 ついで、この発明の超高圧焼結材料において、
成分組成範囲を上述の通りに限定した理由を説明
する。 (a) ダイヤモンド ダイヤモンド自体は、周知のようにモース硬
さ：10、ヌープ硬さ：8000Kg／mm2（荷重100
ｇ）を有し、現存する物質中、最も高い硬さを
有する物質であるが、その含有量が20容量％未
満では、所望の耐摩耗性を確保することができ
ず、一方80容量％を越えて含有させると、ダイ
ヤモンド粒子相互間の接触度合が大きくなり、
特に靭性に富んだ金属の炭・窒・ほう化物粒子
と、特に高温耐酸化性にすぐれたCBN粒子、
および炭・窒化物粒子と、ダイヤモンド粒子と
の強固な粒子間結合が不十分となり、この結果
靭性低下をきたして切削時にチツピング摩耗が
生じやすくなることから、その含有量を20〜80
容量％と定めた。望ましくは40〜60容量％の含
有がよい。 また、この発明の超高圧焼結材料の製造に際
して、原料粉末として使用されるダイヤモンド
粉末は、すぐれた焼結性を確保する目的で、平
均粒径：50μｍ以下、一般には同10μｍ以下の
粉末粒径をもつものを使用するのが好ましく、
さらに市販のメタルコートのダイヤモンド粉末
を原料粉末として使用してもよい。 (b) CBN CBNは、温度1200℃以上、圧力40Kb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、すなわちビツカース硬さで6000〜7000
Kg／mm2を有し、かつダイヤモンドより高温まで
安定した性質をもつと共に、鉄族金属に対して
反応しにくい性質をもつ成分であるが、その含
有量が10容量％未満では、所望の高温耐酸化性
および鉄族金属に対する耐反応性を確保するこ
とができず、一方70容量％を越えて含有させる
と、相対的にダイヤモンドの含有量が少なくな
り過ぎて、ダイヤモンドのもつ高硬度を焼結材
料に十分反映させることができず、この結果耐
摩耗性の低下をもたらすようになることから、
その含有量を10〜70容量％に定めた。なお、望
ましくは30〜60容量％の含有がよい。 (c) 金属の炭・窒・ほう化物 例えば、炭化チタン（以下TiCで示す）は融
点：3147℃、微少硬さ：3000Kg／mm2（荷重100
ｇ）、窒化チタン（以下TiNで示す）は融点：
3205℃、微少硬さ：2000Kg／mm2、ほう化チタン
（以下TiB2で示す）は融点2980℃、微少硬さ：
3400Kg／mm2をそれぞれ有するように、金属の
炭・窒・ほう化物はいずれも高融点高融度を有
すると共に、ダイヤモンドに比して高温におけ
る耐酸化性にすぐれた物質であり、しかも金属
の炭・窒・ほう化物には、上述のように焼結時
にダイヤモンド粒子、CBN粒子、および炭・
窒化物粒子の間で粒界拡散を生じさせて強固な
粒子間結合を形成する作用があるほか、それ自
体が焼結性にすぐれたものであるため、ダイヤ
モンド粒子間をCBN粒子および炭・窒化物粒
子と共存した状態で埋めた緻密な組織を形成
し、靭性に寄与する作用があるが、その含有量
が１％未満では前記作用に所望の効果を確保す
ることができず、一方30容量％を越えて含有さ
せると、相対的にダイヤモンドの含有量が少な
くなつて、ダイヤモンドのもつ高硬度を焼結材
料に十分反映することができず、この結果耐摩
耗性の低下をきたすようになることから、その
含有量を１〜30容量％と定めた。 また、この発明の超高圧焼結材料の製造に際
して、原料粉末として使用される金属の炭・
窒・ほう化物粉末は微粉のものが好ましく、平
均粒径：10μｍ以下の微細な粉末を使用するの
が望ましい。 (d) 炭・窒化物 例えば、SiCは融点：2827℃、微少ヌープ硬
さ：3000Kg／mm2（荷重100ｇ）を有するよう
に、これら炭・窒化物はいずれも高融点高硬度
を有すると共に、ダイヤモンドに比して高温に
おける耐酸化性にすぐれた物質であり、しかも
炭・窒化物には、焼結時に、上述のようにダイ
ヤモンド粒子、CBN粒子、および金属の炭・
窒・ほう化粒子の相互粒界での成分拡散に寄与
して強固な粒子間結合を形成せしめる作用があ
るほか、それ自体が焼結性にすぐれたものであ
るため、ダイヤモンド粒子間をCBN粒子、お
よび金属の炭・窒・ほう化物粒子と共存した状
態で埋めた緻密な組織を形成して靭性向上に寄
与する作用があるが、その含有量が１容量％未
満では、前記作用に所望の効果が得られず、一
方30容量％を越えて含有させると、相対的にダ
イヤモンドの含有量が少なくなつて、ダイヤモ
ンドのもつ高硬度を焼結材料に十分反映するこ
とができず、この結果耐摩耗性低下をきたすよ
うになることから、その含有量を１〜30容量％
と定めた。 なお、この発明の超高圧焼結材料の製造に際
して、原料粉末として使用される炭・窒化物粉
末は、金属の炭・窒・ほう化物粉末と同様に、
望ましくは平均粒径：10μｍ以下の微細粉末の
使用がよい。 さらに、この発明の超高圧焼結材料は、通常
の粉末治金法により、公知の超高圧超高温発生
装置を使用して製造することができる。 すなわち、原料粉末としてのダイヤモンド粉
末、CBN粉末、金属の炭・窒・ほう化物粉
末、および炭・窒化物粉末を所定割合に配合
し、この配合粉末を鉄製ボールミルなどの混合
機において長時間混合して均質な混合粉末と
し、ついでこの混合粉末を、例えば特公昭36―
23463号公報に記載されるような超高圧高温発
生装置における鋼製あるいは高融点金属製の容
器内に封入し、圧力および温度を上げ、最高圧
力：54〜70Kb、最高温度：1400〜1800℃の範
囲内の圧力および温度に数分〜数10分保持した
後、冷却し、最終的に圧力を解放することから
なる基本的工程によつて製造することができ
る。 つぎに、この発明の超高圧焼結材料を実施例に
より説明する。 原料粉末として、それぞれ市販の平均粒径：３
μｍを有するダイヤモンド粉末、同６μｍの
CBN粉末、いずれも0.2〜２μｍの範囲内の平均
粒径を有する各種の金属の炭・窒・ほう化物粉
末、同３μｍのSiC粉末、同４μｍのB4C粉末、
および同２μｍのSi3N4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、これに溶媒としてアセトンを加え、炭化タ
ングステン基超硬合金製のボールミル中で４時間
混合し、乾燥した後、直径：10mm×10mmの寸法を
もつたステンレス鋼（JIS・SUS304）製の管内に
詰め、真空引きしながらJIS・P20の炭化タング
ステン基超硬合金製の蓋を前記管の両側端部に溶
接して密封し、ついで、これを公知の超高圧高温
発生装置に装着し、最高付加圧力：60Kb、最高
加熱温度：1450℃の条件で10分間保持して焼結し
た後、冷却し、圧力解放を行なうことによつて実
質的に配合組成と同一の成分組成をもつた本発明
超高圧焼結材料１〜18、および比較超高圧焼結材
料１〜８をそれぞれ製造した。 この結果得られた本発明超高圧焼結材料１〜18
は、いずれもダイヤモンド、CBN、金属の炭・
窒・ほう化物、および炭・窒化物が均一に分散し
た緻密な組織をもつものであつた。 なお、比較超高圧焼結材料１〜８は、いずれも
構成成分のうちの少なくともいずれかの成分含有
量（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。 つぎに、上記の本発明超高圧焼結材料１〜18、
および比較超高圧焼結材料１〜８、並びに第１表
に示される組成をもつた従来公知の主成分がダイ
ヤモンドからなる市販の超高圧焼結材料から、切
断および研磨により切削用切刃を切出し、この切
刃を炭化タングステン基超硬合金製チツプに銀ろ
うを用いてろう付けした状態で、 被削材：FC20、 切削速度：400m／min、 切込み：0.35mm、 切削油：水溶性油使用、 の条件での鋳鉄の仕上げ面加工切削試験、並びに 被削材：Al―Si合金（Si：８重量％含有）、 切削速度：500m／min、 送り：0.08mm／rev.、 切込み：0.5mm、 切削油：なし、 の条件でのAl合金の仕上げ面加工切削試験を行
ない、いずれの切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅
が0.2mmに達するまでの切削時間を測定した。こ
れらの測定結果を第１表に示した。 第１表に示される結果から、本発明超高圧焼結
材料１〜18は、いずれも市販の超高圧焼結材料に
比して、著しくすぐれた靭性および耐熱性を有
【表】
【表】
し、かつこれと同等のすぐれた耐摩耗性を有する
ので、きわめて長い切削時間を示すのに対して、
市販の超高圧焼結材料は、靭性および耐熱性不足
が原因で比較的短かい切削時間しか示さないこと
が明らかである。 また、比較超高圧焼結材料１〜８に見られるよ
うに、構成成分のうちの少なくともいずれかの成
分含有量でもこの発明の範囲から外れると、靭
性、耐熱性、および耐摩耗性のうちの少なくとも
いずれかの性質が劣つたものになるので、所望の
切削性能を示さず、比較的短時間の切削時間しか
示さないものである。 上述のように、この発明の超高圧焼結材料は、
すぐれた靭性、耐熱性（高温耐酸化性）、よび耐
摩耗性を兼ね備えているので、特に切削工具用材
料として使用した場合にすぐれた切削性能を発揮
するのである。
ので、きわめて長い切削時間を示すのに対して、
市販の超高圧焼結材料は、靭性および耐熱性不足
が原因で比較的短かい切削時間しか示さないこと
が明らかである。 また、比較超高圧焼結材料１〜８に見られるよ
うに、構成成分のうちの少なくともいずれかの成
分含有量でもこの発明の範囲から外れると、靭
性、耐熱性、および耐摩耗性のうちの少なくとも
いずれかの性質が劣つたものになるので、所望の
切削性能を示さず、比較的短時間の切削時間しか
示さないものである。 上述のように、この発明の超高圧焼結材料は、
すぐれた靭性、耐熱性（高温耐酸化性）、よび耐
摩耗性を兼ね備えているので、特に切削工具用材
料として使用した場合にすぐれた切削性能を発揮
するのである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ダイヤモンド：20〜80％、 立方晶窒化ほう素：10〜70％、 周期律表の4a，5a、よび6a族金属の炭化物、同
4aおよび5a族金属の窒化物および炭窒化物、並び
に同4a族金属のほう化物のうちの１種または２種
以上：１〜30％、 炭化ほう素、炭化けい素、および窒化けい素の
うちの１種または２種以上および不可避不純物：
１〜30％、 からなる組成（以上容量％）を有することを特徴
とする靭性および耐熱耐摩耗性のすぐれた切削工
具用超高圧焼結材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15148378A JPS5580775A (en) | 1978-12-09 | 1978-12-09 | Tanacious heattresisting antiabrasive super high pressure sintering material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15148378A JPS5580775A (en) | 1978-12-09 | 1978-12-09 | Tanacious heattresisting antiabrasive super high pressure sintering material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5580775A JPS5580775A (en) | 1980-06-18 |
| JPS6143306B2 true JPS6143306B2 (ja) | 1986-09-26 |
Family
ID=15519481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15148378A Granted JPS5580775A (en) | 1978-12-09 | 1978-12-09 | Tanacious heattresisting antiabrasive super high pressure sintering material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5580775A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4231195A (en) * | 1979-05-24 | 1980-11-04 | General Electric Company | Polycrystalline diamond body and process |
-
1978
- 1978-12-09 JP JP15148378A patent/JPS5580775A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5580775A (en) | 1980-06-18 |
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