JPS62228403A

JPS62228403A - 工具用高硬度焼結体及びその製造方法

Info

Publication number: JPS62228403A
Application number: JP62066874A
Authority: JP
Inventors: Akio Hara; 昭夫原; Shuji Yatsu; 矢津　修示
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1980-03-10
Filing date: 1987-03-19
Publication date: 1987-10-07

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。

Description

【発明の詳細な説明】立方晶型窒化硼素（Ｃｕｂｉｃ　　ＢＮ、以下ＣＢＮと
略す）はダイヤモンドに次ぐ高硬度の物質であり、超高
圧高温下で合成される。現在数に研削用砥粒として使用
されており、また切削用途にはＣＢＮを金属Ｃｏなどで
結合した焼結体が一部に使用されている。このＣＢＮを
金属で結合した焼結体は切削工具として使用した場合、
結合金属の高温での軟化による耐摩耗性の低下や、被削
材金属が溶着し易い為に工具が損傷するといった欠点が
ある。本発明は、このような金属で結合した焼結体でな
く、高強度で耐熱性に優れた硬質金属化合物を結合相と
した切削工具等の工具用途に適した新しいＣＢＳ焼結体
に関するものである。

ＣＢＮは前記した如く、高硬度であり、耐熱性、耐摩耗
性に優れた物質である。このＣＢＮのみを焼結する試み
は種々なされているが、これには例えば特公昭３９−８
９４８に記載されている如く、約７０Ｋｂ以上、１９０
０℃以上の超高圧、高温下で焼結する必要がある。現状
の超高圧・高温装置ではこのような高圧・高温条件を発
生させることはできるが、工業的規模に装置を大型化し
た場合、高圧高温発生部の耐用回数が制約され、実用的
でない。またＣＢＮのみの焼結体は硬度は高いが、工具
として使用した場合の靭性が劣る。

発明者等は、ＣＢＮの結合材として周期率表第４ａ族、
第５８族の遷移金属の炭化物、窒化物、炭窒化物とＡＩ
を含む化合物を主体としたものにＣｕ元素を含有したも
のを用い、更に適切な製造条件を見出すことによって、
従来にない耐摩性、靭性を有するＣＢＮの含有量が体積
で８０％を越える高硬度の焼結体を得ることができた。

また高圧相型窒化硼素の別の形態であるウルツ鉱型窒化
硼素についても同様の検討を行ない、ＣＢＮを用いた場
合と類似した結果を得た。

以下、ＣＢＮを硬質耐摩耗成分として使用した焼結体に
ついて詳細を述べるが、ウルツ鉱型もしくはＣＢＮとウ
ルツ鉱型窒化硼素の混合物を用いた場合も同様のことが
言える。

本発明の目的とするところは、ＣＢＮの含有量の多い高
硬度の工具用焼結体を得ることである。

これによりＣＢＮの特徴を最大限に生かして、例えばＷ
ＣＣ超超硬合金如く高硬度の材料を切削加工する工具材
や、また線引きダイス等へ応用することができる。

ＣＢＮのみからなる焼結体は前記した如く製造上の困難
さと、焼結体そのものの強度不足といった欠点を有して
いる。この為にＣＢＮに適当な結合材を加えることによ
ってこのような欠点を改良することが考えられる。

公知の方法に一つは金属結合材を用いる方法であり、市
販のＣＢＮを金属ＣＯなどで結合した焼結体がその例で
ある。またＣＢＨに金属以外の化合物例えば八２□０．
やＢ４Ｃ等を混合してこれを焼結する試みもなされてい
る。前者の方法は焼結時にＣＯなとの金属結合材が溶融
する温度で行なうもので、高圧下における液相焼結であ
る。後者の場合は結合は、溶解せず固相状態で焼結され
る。発明者等は、先に周期率表第４３．５ａ、６ａ族金
属の炭化物、窒化物、硼化物、硅化物を結合材として、
これ等の結合材化合物が焼結体組織中で連続した結合相
をなすＣＢＮを体積％で４０〜８０％含有した高硬度工
具用焼結体を発明し、特許出願している（特開昭５３−
７７８１））。この場合も固相状態で焼結するものであ
るが、結合材含有量が比較的に多いためにＣＢＮのみの
焼結に比較して緻密な焼結体を得るに必要な圧力、温度
条件が緩和される。

発明者等は、更にＣＢＨの含有量を多くしたものについ
て検討を行なった。ＣＢＮの含有量が体積％で８０％を
越えるとＣＢＮと前記の周期率表第４ａ、５ａ、６ａ族
金属の化合物粉末を充分均一に混合して超高圧、高温下
で焼結しても高強度の焼結体は得られなかった。この焼
結体の破面を調べてみるとＣＢＮ粒子間及びＣＢＮと結
合材化合物粒子間で破壊していることが多く、ＣＢＮ粒
子相互又はＣＢＮと結合材結晶粒子間の結合強度が低い
と考えられる。ＣＢＮの含有量が多い場合はこのように
焼結性が低下し、高強度の焼結体が得られない。これを
改善する為に、更に広範囲の実験を行なった結果、結合
材として周期率表第４ａ族、第５ａ族の炭化物、窒化物
、炭窒化物、特に第４ａ族、第５ａ族の遷移金属をＭで
表したとき、ＭＣｘ、ＭＮｘ、Ｍ　（ＣＮ）ｘのＸの（
直があるイ直以下の粉末に、ＡｌとＣｕを含む混合粉末
を用いた場合、ＣＢＮの含有量が８０％を越える組成で
あっても高強度の焼結体が得られることを見出した。

周期率表第４ａ族、第５３族の炭化物、窒化物、炭窒化
物は、第１図のＴ　ｉ　Ｎの状態図に代表される如く、
ＮａＣ１型構造を存する相がＭ−Ｃ，、Ｍ−Ｎ、Ｍ−Ｃ
，Ｈの広い組成範囲において存在する。このＸの値が１
以下の場合、即ち、相対的にＣ，Ｎの原子空孔濃度の高
いものを用いることにより焼結性が改善された。また結
合材として、ＭＣｘ、ＭＮｘ、Ｍ　（Ｃ，Ｎ）ｘのみを
用いた場合よりも、これにＡｌの化合物を加えた場合焼
結性は改善されることが確認された。さらにこれに小量
のＣｕが含有された場合はより一層焼結性は改善され、
焼結体の強度も向上することがわかった。

結合材原料として使用するＭＣｘ、ＭＮｘ、Ｍ（Ｃ，Ｎ
）ｘのＸの値の好ましい範囲は０．９５以下である。ま
たＡｌは結合材中にＡ１元素として５％以上、Ｃｕは１
％以上存在すると高強度の焼結体が得られる。焼結体中
のＣＢＮ含存含金量積で８５％とし、ＭＣｘ、ＭＮｘ、
、Ｍ　（Ｃ，Ｎ）ｘのＸの値と添加ＡｌあるいはＣｕの
含有量を種々変えて焼結体を試作し、切削工具としての
性能を評価した結果、特に高強度で工具としての性能が
優れたのはＸの値が０．５０〜０．９５でＡｌ添加量が
結合材中の重そで５〜３０％の範囲であり、さらにＣｕ
は結合材中の重量で１〜５０％の範囲のものであった。

本発明−８の焼結体では高圧相型窒化硼素は焼結体中の
体積％で８０％を越え９５％以下である。この組成範囲
内では、充分緻密な焼結体ではＣＢＮの含有〒が多いほ
ど焼結体の硬度は高い。９５％を越えると焼結体の工具
として必要な靭性の低下が見られる。また８０％以下の
含有量では焼結体の結合相が組成中で連続した相をなし
、硬度が低下する。

本発明による結合材を用いた場合、何故高圧相型窒化硼
素の焼結性が改善されるか考察しでみる。

たとえばＴｉＮｘを例にとるとＴｉＮｘのみの焼結体の
常温における硬度はＸの値が約０，７の場合、最大とな
る。しかし、高温ではＸの値が低いものほど硬度低下の
度合が大きい。ＣＢＮとＴｉＮｘを混合して超高圧高温
下で焼結する場合、ＣＢＳ結晶は変形し難いがＴ　ｉ　
Ｎ　ｘ粒子は容易に変形を起こし得る。前述した理由で
この場合、窒素原子の欠陥濃度の高いχの値が低いＴｉ
Ｎｘはど変形し易く、ＣＢＮ結晶粒子間に浸入して緻密
化が進行し易い。他のＭＣｘ、ＭＮｘ、Ｍ　（Ｃ。

Ｎ）ｘについても同様のことがいえる。しかしこれのみ
ではＣＢＮ粒子間の結合強度が充分ではない。例えばＷ
Ｃ−Ｃｏ超硬合金の液相焼結の如く硬質粒子の結合相へ
の溶解と再析出現象があれば結合相と硬質粒子、又は硬
質粒子相互の結合強度の高いものが得られよう。

本発明焼結体では結合材中にＡｌ化合物を存在させるこ
とによって、これと類似した現象が生じることを見出し
たものである。結合材としてＭＣＸ、、ＭＮｘ、、Ｍ　
（Ｃ，Ｎ）ｘにＡｌ化合物を添加していくと、その量が
増すに従って焼結性が改善され、低温で焼結しても高硬
度の焼結体が得られる。焼結体をダイヤモンド砥石で研
磨して、更にラップ仕上げして観察するとＣＢＮ粒子の
脱落が添加へ１里が結合材中の重量で５％以上の場合は
殆んど見られない。しかし焼結体の破面を観察するとＣ
，ＢＮ粒子はその殆んどが粒内破壊しているものの一部
粒界破壊している箇所も認められた。

このＣＢＮ焼結体の組成にＣｕを添加した焼結体を作成
し、その破面を観察したところ、粒内破壊の生じている
ところは認められなかった。この理由は次の如く推測さ
れる。Ｃｕは、Ａｌ及び焼結体中のＭＣｘ、、ＭＮｘ、
Ｍ　（Ｃ，Ｎ）　ｘの余剰の第４ａ族遷移金属のＭと反
応し、低融点の液相が生じ、ＣＢＮとＭＣｘ、ＭＮｘ、
Ｍ　（Ｃ１Ｎ）ｘ等の結合材との界面に均一に浸入する
。この界面に浸入したＭ−Ａｌｆ−Ｃｕは、ＣＢＮや結
合相であるＭＣ，ＭＮ、Ｍ　（Ｃ，Ｎ）との親和性が良
好なため、ＣＢＮ　　ＣＢＮあるいはＣＢＮ−ＭＣ。

ＭＮ、Ｍ　（Ｃ，Ｎ）の接合強度を高めるためと考えら
れる。

またＣ　１】を含有していない焼結体は、ＣＢＮ粒子と
結合材であるＭＣ，ＭＮ、Ｍ　（Ｃ，Ｎ）の界面にＭＢ
、などのポライドが多量に形成される。

通常このＭＢ、等のポライドは脆く、多量に存在すると
破壊の起因になる。一方Ｃｕを含をした焼結体において
は、ＭＢ、等の形成が抑制されており、このためＣｕを
含有した焼結体は、ＣＢＮ粒子と結合相が強固に結合し
たものと考えられる。

また、本発明焼結体は、前述した如く焼結時に低融点の
液相が出現するため低温焼結が可能である。

本発明焼結体においては、Ｃｕは純金属として存在する
ものでなく、ＭＣ，ＭＮ、Ｍ　（Ｃ，Ｎ）等の結合相中
に固溶したり、あるいはＭＣｘ、ＭＮ　ｘ、　Ｍ　（Ｃ
，Ｎ）　ｘの余剰のＭやＡＰと反応し金属間化合物の形
で存在するため高温での強度低下は生じない。しかしＣ
ｕの含有量が結合材中の重量で５０％を越えると、Ｃｕ
がＭＣ，ＭＮ、Ｍ（Ｃ，Ｎ）の結合相中に固溶したり余
剰のＭやＡｌと反応して金属間化合物を形成したりしき
れず、純金属の状態で焼結体中に存在するため、焼結体
の硬度は低下し工具性能は悪くなる。

ＡＰあるいはＣｕを添加する方法は、種々考えられる。

焼結前のＣＢＮとの混合粉末中にＡｌあるいはＣｕの粉
末を添加する方法は、最もｆｔＪｌであるが、これらの
金属の１μ以下の微粉末は得難く、粗い粒子では焼結体
の組繊が不均一になり易い。最も好ましい方法は、Ａｌ
の場合、結合材のＭＣｘ、ＭＮｘ、Ｍ　（Ｃ，Ｎ）ｘの
過剰なＭと予め金属Δｐを反応せしめておき、Ｍ−ＡＩ
Ｖ、の金属間化合物を形成させて、これを粉砕使用する
方法である。この場合は、Ｍ　Ｃｘ　、Ｍ　Ｎ　ｘ　、
　Ｍ　（Ｃ。

Ｎ）ｘとＡｌの金属間化合物からなる極めて微細な１μ
以下の結合材粉末が容易に得られる。この他、予め金属
Ｍと金属Ａｎを反応せしめて合成したＭ−Ａｉの金属間
化合物（例えばＴｉＡｊ！：＋、ＴｉＡｌｆ、Ｔｉｚ　
Ａｌｆｉ、ＺｒＡｌ３　、ＺｒＡｌｆ等）の粉砕し易い
粉末を用いても良い。また別の形のＡｌ化合物であるＡ
ｌＮ、Ｔｉ２Ａ４２Ｎ、ＺｒｚＡｌｆＮ等の窒素を含む
化合物の形で加えても良い。

またＣｕの場合、最も好ましい方法は、焼結時に焼結体
外部から拡散により浸入させたりあるいは、ウルツ鉱型
Ａｌを添加する場合と同様に結合材と反応させて添加す
ることである。

本発明で用いるＣＢＮ結晶の粒度は、焼結体の工具とし
ての性能からみて１０μ以下とする必要がある。結晶粒
子が粗いと焼結体の強度が低下し、また特に切削工具と
しして使用する場合は結晶粒子の細かいものが良い加工
面が得られる。

本発明のもう一つの特徴である結合相の粒度は１μ以下
の極めて微細な結晶粒子からなる。このことにより焼結
体はＣＢＮの含有量が多いが、結合相が均一にＣＢＮ粒
子間に分散した組繊となり高強度の焼結体が得られる。

焼結体の製造に当ってはダイヤモンド合成に用いられる
超高圧高温装置を使用して圧力２０Ｋｂ以上、温度９０
０℃以上で行なう。特に好ましい焼結圧力、温度条件は
圧力３０Ｋｂ〜７０Ｋｂ、温度１）００°ｃ−１５００
℃である。この圧力、温度条件の上限はいずれも工業的
規模の超高圧、高温装置の実用的な運転条件の範囲内で
ある。更に圧力、温度条件は第２図に示した高圧相型窒
化硼素の安定域内で行なう必要がある。

このような優れた焼結体を切削工具として使用する場合
、高硬度焼結体は切れ刃となる部分にのみあれば良く、
この高硬度焼結体を強度、靭性、熱伝導に優れた超硬合
金に接合して使用すればその性能を十分発揮することが
できる。しかし本発明の焼結体を超硬合金に直接接合す
ると接合が弱（断続切削の場合など使用できない。十分
な接合強度を得るにはＣＢＮを容積で７０％未満含有し
、残部がＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆの炭化物、窒化物あるいは炭
窒化物の１種もしくはこれらの混合物や相互固体化合物
を生体としたものと、これにＡｌまたはＳｉを０．１重
量％以上含有する厚み２画以下の中間層を用いて接合す
れば良い。

以下実施例により更に具体的に説明する。

〔実施例１］平均粒度３μのＣＢＮ粒子を体積％で９０％と結合材粉
末からなる混合粉末を作成した。結合材粉末は、Ｔ１Ｎ
ｏ、ｅ＋粉末とＡｌ扮末を重量％各々８０％、２０％の
割合に混合したものを真空炉中で１０００°０２３０分
間加熱后扮砕して平均粒度０．３μの微粉末としたもの
である。この結合材粉末をＸ線回折によって調べたとこ
ろ、ＴｉＮ以外にＴ１２ＡｌＮ、、ＴｉＡｎ３、ＴｉＡ
ｌｆｉ等のＴｉＮとＡ１の反応によって生した化合物が
検出され、金属Ａｌは検出されなかった。これはＴ　ｉ
　Ｎ　ｏ、　ａｓのＮに対して相対的に過剰なＴｉが加
えたＡｌｆｉと反応して生したものである。

このＣＢＮと結合材の混合粉末を、外径１４ａ＋＋内径
１０ｍｍのＭｏ製の容器に、ＣＢＮを容積で６０％含有
し残部がＴｉＮとＡｌを重量ですこし含む混合粉末を塗
布したＷＣ−６％Ｃｏ＆）ｉ成の超硬合金（外径１０薗
、高さ２．２＝）を置いた後、０．３０ｇ充填した。こ
の上に厚さ２μのＣｕを茎着した超硬合金（外径１０ｍ
ｍ、高さ２ｍｍ）を置き、Ｍｏ製の栓をしてこの容器全
体をダイヤモンド合成に用いる超高圧装置に入れた。圧
力５０Ｋｂに加圧し、次いで温度１２５０’ｃまで加熱
し、２０分間保持した。取り出した焼結体をダイヤモン
ド砥石を用いて超硬度焼結体が現れるまで研削加工し更
にダイヤモンドペーストを用いて研摩した。光学顕微鏡
で観察したところ気孔もなく緻密な焼結体であった。こ
の焼結体はＣＢＳ含有の接合層を介して超硬合金に強固
に接合していた。ピンカース硬度計を用いて荷重５ｋｇ
で硬度を測定した結果約４８００の値を示した。またＸ
線マイクロアナライザを用いて焼結体中の含有元素を調
べたところＣｕが均一に含まれており、その量は結合材
中の重量の約３％であった。さらにこの焼結体の生成物
をＸ線回折により調査した結果ＣＢＮ、、Ｔ　ｉ　Ｎ、
、Ａ１２Ｎ等があったがＴｉ８２等のポライドはごくわ
ずかしか検出されなかった。なおＣｕを含有しない焼結
体を同様にして製造し、生成物をＸ線回折により調べた
が、この生成物はＣＢＮ、ＴｉＮ、ＡｌＮの他に多量の
ＴｉＢｚが存在していた。これら２種類の焼結体を用い
て、切削加工用のチップを作成した。

被削材としては、ビッカース硬度１２００のＷＣ−１５
％Ｃｏの超硬合金の塑性加工用のパンチを選び、切削速
度１８ｍ／分、切込み０．２＋！＋Ｉ１）、送り０．１
ａｗ／回転で２０分間切削した。比較の為市販の体積％
で約９０％のＣＢＳを含有しＣｏを主成分とする金属で
結合した焼結体で作成したチップを用いて、同一条件で
テストした。切削後のチップの摩耗を観察したところ、
本発明の焼結体の逃げ面最大摩耗中が０．０８Ｍであっ
たのに対し、Ｃｕを含有しない焼結体のそれは０．１５
ｍ＋＋＋、市販のＣＢＮを主体とする金属で結合した焼
結体は０．２５ｍ５であった。

〔実施例２〕第１表に示した結合材粉末を作成した。

第　　　　１　　　　表（重量％）窒素含有量の異なるＴｉＮｘ粉末は金属チタンの微粉末
を純粋な窒素気流中で加熱して窒化させ、加熱温度を変
えることにより、結合窒素量をコントロールして作成し
たものである。

第１表の組成の結合材粉末を実施例１と同様にして加熱
処理を施し、粉砕した。この結合材粉末と平均粒度３μ
のＣＢＮ粉末とを混合して第２表の組成の混合粉末を作
成した。

実施例１と同様にして、ＭＯ製容器にＣＢＮを容積で５
０％含有し、残部がＴｉ　（Ｃ，Ｎ）とＨｆＮとＡｌを
重量で５：３１含む混合粉末を塗布したＷ　Ｃ−６％Ｃ
ｏ組成の超硬合金を置き、その上に完粉と種々の厚みの
銅箔を置き更に超硬合金を置いてＭＯ製の栓をし、超高
圧高温装置を用いて、５０　ｋ　ｂ　、　１２８０”Ｃ
で２０分間保持した、各々の硬度測定結果も第２表に示
す。またこれらの焼結体はＣＢＮを含有する中間接合層
を介して超硬合金母材に強固に接合していた。

第　　　２　　　表Ａ、　　Ｂ、　　Ｃの焼結体で比較すると、Ｃｕの含有
量が５５％となると硬度は低下する。次にＣＢＨの含有
量についてみると、ＣＢＳの含有量の増加に伴って硬度
は上界するものの９７％と多くなりすぎるとかえって硬
度は３０００と低下している。この場合、焼結体中の結
合材含有量が不足しており、このような圧力温度条件下
では完全に緻密な焼結体が得られないためである。次に
結合材中のへ２含ｆｆｆｌの異なるＣ、Ｈ２■を比較す
るとＡｌの含有量が多い程硬度は高い。

［実施例３〕第３表の組成の結合材粉末を作成し、加熱処理を施した
。これらの結合材粉末と平均粒度３μのＣＢ　Ｎ　ｊＡ
末を体積％でそれぞれ１３％、８７％となるように配合
し、混合した。次に実施例１と同様にしてＭｏ製の容器
に上記混合粉を充填し、その上に銅箔を入れ、さらにＷ
Ｃ−１，０％Ｃｏ超硬合金を置き、ＭＯ製の栓をしてこ
の容器全体を超高圧装置に入れ焼結した。焼結体のＣｕ
の含量をＸ線マイクロアナライザで調べたところ、結合
材中のＣｕの含有里は、合計重量で約７％であった。ま
たＸ線回折により、ポライドの生成を調査したがポライ
ドは認められなかった。さらにこれらの焼結体の硬度を
測定した結果、いずれもビ・ンカース硬度４０００以上
であった。

第　　３　　表（重量％）〔実施例４〕平均粒度２μのＣＢＮ粒子を体積％で９２％と結合材粉
末から成る混合粉末を作成した。結合材粉末はＴ　ｉ　
Ｎ　ｏ、　ａｓ！５３末、Ａｌ粉末、Ｃｕ扮末をそれぞ
れ重量で７０％、２６％、４％の割合に混合したものを
真空炉で＋０００℃１３０分間加熱後、粉砕して平均粒
度０．５μの微粉末としたものである。この完粉を実施
例１と同様にして焼結した。

焼結体を取り出してＸ線回折により調べた結果、ポライ
ドは少し観察されたものの金属Ｃｕは全（観察されなか
った。この焼結体を用いて切削用のチップを作成し、イ
ンコネル７１８を切削速度１００ｍ／ｍｉｎ、切込み０
．２＋ｎ＋ａ、送り０．０５１）Ｉｍ　／　ｒｅｖの切
削を湿式で行った。比較の為、市販の体積％で約９０％
のＣＢＮをＣｏを主成分とする金属で結合した焼結体で
作成したチップを用いて同一条件でテストした。切削後
のチップの摩耗を観察したところ本発明の焼結体のｉル
げ面最大ＩＹ耗１）Ｊが０．２５ｍｍに対し、市販のＣ
ＢＮを主体とする金属で結合した焼結体は０．４５ｍｍ
であった。

〔実施例５〕粒度１μ以下の衝〒８波法によって合成されたウルツ鉱
型窒化硼素粉末を用い、実施例４で使用した結合材粉末
とをウルツ鉱型窒化硼素↓η未８５体積％、結合材粉末
１５体積％の割合に混合した。Ｍ。

製の容器にこの粉末を実施例１と同じ構成で充填した後
、超高圧高温装置を用いて焼結した。焼結体の硬度はピ
ンカース硬度は４８００であった。

（実施例６）第４表に示した如（結合材粉末を配合した。

第　　４　　表この混合粉末を真空炉中で１０００°６１３０分間加熱
后粉砕して平均粒度０．３μの微粉末とした。平均粒度
３μのＣＢＮ粉末を体積で９０％とウルツ鉱型結合材粉
末を体積で１０％の割合に配合、混合した。

この混合粉末を実施例１と同様にしてＭＯ製容器に入れ
、これを超高圧高温装置を用いて圧力５０ｋｂ、７μ４
度１２５０℃で２０分間保持して焼結した。焼結体を研
削しビンカーズ硬度計を用いて荷重５ｋｇで硬度を測定
したところ第５表の値を示した。

第　　　５　　　表

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明焼結体の製法の特徴を説明する為のもの
で、Ｔｉ−Ｎ系の状態図である。第２図は本発明焼結体の製造条件を説明する為のもので
高圧相型窒化硼素の圧力一温度相図上における熱力学的
な安定領域を示したものである。同　代理人　　　鎌　　　１）　　文　　　二第１図窒素の今、子色分幸− 弔２図二叉（０Ｃ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）平均粒度が１０μ以下の高圧相型窒化硼素を体積
で８０％を越え９５％以下含有し、残部の結合相が周期
率表第４ａ族のＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、第５ａ族Ｖ、Ｎｂ、
Ｔａの炭化物、窒化物、炭窒化物の１種もしくは混合物
或は相互固溶体化合物及びＡｌの化合物より成り、結合
相中のＡｌの含有量が重量で５〜３０％で、且つ結合材
の結合粒子の大部分が１μ以下の微細粒子より成り、さ
らに該結合相中にＣｕを１〜５０重量％含有する焼結体
と、高圧相型窒化硼素の含有率が７０容積％未満で残部
が周期率表第４ａ族のＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆの炭化物、窒化
物、炭窒化物の１種もしくはこれらの混合物または相互
固溶体を主体としたものとこれにＡｌまたはＳｉを０．
１重量％以上含有する厚み２ｍｍ以下の中間接合層を介
して、超硬合金母材に接合した工具用高硬度焼結体。
（２）上記結合相がＴｉＮ、ＺｒＮ及びＡｌの化合物よ
り成り、結合相中のＡｌの含有量が５〜３０％、且つ結
合材の結合粒子の大部分が１μ以下の微細粒子より成り
、さらに該結合相中にＣｕを１〜５０重量％含有するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の工具用
高硬度焼結体。
（３）上記高圧相型窒化硼素が立方晶型窒化硼素である
ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の工具
用高硬度焼結体。
（４）超硬合金母材上に高圧相型窒化硼素の含有率が７
０容積％未満で残部が周期率表第４ａ族のＴｉ、Ｚｒ、
Ｈｆの炭化物、窒化物、炭窒化物の１種もしくはこれら
の混合物または相互固溶体を主体としたものと、これに
ＡｌまたはＳｉを０．１重量％以上含有する中間接合層
としての粉末を型押成型して、もしくは粉末状で載置す
るか、または該超硬合金母材上に予め塗布しておき、さ
らにその粉末の上に平均粒度が１０μ以下の高圧相型窒
化硼素粉末と周期率表第４ａ族、第５ａ族の遷移金属の
炭化物、窒化物、炭窒化物をそれぞれＭＣｘ、ＭＮｘ、
Ｍ（ＣＮ）ｘで表わしたときｘの値が０．９５以下の化
合物粉末と、５〜３０重量％のＡｌまたはＡｌを含む合
金又は化合物で粒径１μ以下の粉末を混合し、これを粉
末状もしくは型押成型して載置したのち、超高圧高温装
置を用いて圧力２０Ｋｂ以上、温度９００℃以上にして
焼結体外部よりＣｕあるいはＣｕを含む合金または化合
物を結合相中の重量で１〜５０％硬質層内に浸入させて
焼結するとともに該硬質層と中間接合層と母材との接合
を行わせることを特徴とする高圧相型窒化硼素の含有量
が焼結体中の体積で８０％を越え９５％以下である工具
用高硬度焼結体の製造方法。
（５）前記周期率表第４ａ族の窒化物がＴｉＮｘ、Ｚｒ
Ｎｘであることを特徴とする特許請求の範囲第（４）項
記載の工具用高硬度焼結体の製造方法。
（６）高圧相型窒化硼素粉末として立方晶型窒化硼素を
用いることを特徴とする特許請求の範囲第（４）項記載
の工具用高硬度焼結体の製造方法。
（７）超硬合金母材上に高圧相型窒化硼素の含有率が７
０容積％未満で残部が周期率表第４ａ族のＴｉ、Ｚｒ、
Ｈｆの炭化物、窒化物、炭窒化物の１種もしくはこれら
の混合物または相互固溶体を主体としたものと、これに
ＡｌまたはＳｉを０．１重量％以上含有する中間接合層
としての粉末を型押成型して、もしくは粉末状で載置す
るか、または該超硬合金母材上に予め塗布しておきさら
にその粉末上に平均粒度が１０μ以下の高圧相型窒化硼
素粉末と周期率表第４ａ族、第５ａ族の遷移金属の炭化
物、窒化物、炭窒化物をそれぞれＭＣｘ、ＭＮｘ、Ｍ（
ＣＮ）ｘで表わしたときｘの値が０．９５以下の化合物
粉末と、５〜３０重量％のＡｌまたはＡｌを含む合金と
１〜５０重量％のＣｕ又はＣｕを含む合金、又は化合物
で粒径１μ以下の粉末を混合しこれを粉末状もしくは型
押成型して載置したのち超高圧装置を用いて圧力２０Ｋ
ｂ以上、温度９００℃以上で硬質層を焼結するとともに
該硬質層と中間接合層と母材との接合を行わせることを
特徴とする高圧相型窒化硼素の含有量が焼結体中の体積
で８０％を越え９５％以下である工具用高硬度焼結体の
製造方法。
（８）上記周期率表第４ａ族の窒化物がＴｉＮｘ、Ｚｒ
Ｎｘであることを特徴とする特許請求の範囲第（７）項
記載の工具用高硬度焼結体の製造方法。
（９）高圧相型窒化硼素粉末として立方晶型窒化硼素を
用いることを特徴とする特許請求の範囲第（７）項記載
の工具用高硬度焼結体の製造方法。