JPS62877B2 - - Google Patents

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JPS62877B2
JPS62877B2 JP53135752A JP13575278A JPS62877B2 JP S62877 B2 JPS62877 B2 JP S62877B2 JP 53135752 A JP53135752 A JP 53135752A JP 13575278 A JP13575278 A JP 13575278A JP S62877 B2 JPS62877 B2 JP S62877B2
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JP
Japan
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ultra
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powder
cutting
high pressure
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Application number
JP53135752A
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English (en)
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JPS5562864A (en
Inventor
Kenichi Nishigaki
Kisho Miwa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Metal Corp
Original Assignee
Mitsubishi Metal Corp
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Publication date
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Publication of JPS62877B2 publication Critical patent/JPS62877B2/ja
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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、および耐食性などが要求される、高硬
度鋼やNi基あるいはCo基スーパーアロイなどの
切削に切削工具として用い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、従来より上記の用途に対しては、すぐ
れた靭性を有する炭化タングステン(以下WCで
示す)基超硬合金が広く使用されてきているが、
近年その使用条件が苛酷になるにしたがつて、よ
りすぐれた材料の開発が強く望まされている。
最近、かかる要望にしたがつて、立方晶窒化ほ
う素超高圧焼結材料やこれに少量のAlおよび鉄
属金属を含有させた超高圧焼結材料が提案され、
市販されているが、前者の焼結材料はすぐれた耐
摩耗性をもつものの、靭性が不足したものであ
り、また後者の焼結材料は、特に熱発生の高い条
件で使用した場合に耐摩耗性が劣化するようにな
るなど、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、耐摩耗性および靭性にすぐれ、特に切削工具
として用いるのに適した焼結材料を得べく、立方
晶窒化ほう素(以下CBNで示す)に着目し研究
を行なつた結果、前記CBNに、Ti,Zr,および
Hfのほう窒酸化物(以下、それぞれTiBNO,
ZrBNO,およびHfBNOで示す)のうちの1種ま
たは2種以上を、前記の金属ほう窒酸化物を組成
式:M・Bxyz(ただしM:Ti,Zr,または
Hfを示し、かつx,y,およびzは、ほう素
(B),窒素(N),および酸素(O)の相互割
合、すなわち、 x=B/B+N+O,y=N/B+N+O, z=O/B+N+O をそれぞれ示す)で表わした場合、 0.05≦x≦0.3, 0.6≦y≦0.9, 0.05≦z≦0.1, を満足した状で含有させてなる超高圧焼結材料
は、前記CBNによつてすぐれた耐摩耗性を、ま
た前記金属のほう窒酸化物によつてすぐれた靭性
を具備するようになり、これらの特性が要求され
る高硬度鋼やスーパーアロイなどの切削に切削工
具として用いた場合にすぐれた切削性能を発揮す
るという知見を得たものである。
したがつて、この発明は、上記知見にもとづい
てなされたものであつて、容量で、 CBN:40〜90容量%、 TiBNO,ZrBNO,およびHfBNOのうちの1種
または2種以上材および不可避不純物:10〜60容
量%、 からなる組成を有し、かつ上記の金属ほう窒酸化
物を組成式:M・Bxyzで表わした場合、 0.05≦x≦0.3, 0.6≦y≦0.9, 0.05≦z≦0.1, を満足する、靭性および耐摩耗性すぐれた切削工
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、
成分組成範囲を上記の通りに限定した理由を説明
する。
(a) 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〜
7000Kg/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40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90容量%を超えて含有させ
ると、焼結性が不充分となつてポアの残存も目立
ちはじめ、靭性低下も著しくなつて、例えば切削
工具として使用した場合、切刃に微少のチツピン
グや欠損などが生じるようになることから、その
含有量を40〜90容量%と定めた。
(b) 金属のほう窒酸化物 これらの化合物は、いずれも高融点高硬度を有
し、かつ立方晶にしてNaCl型の結晶構造を有す
るものであり、CBN粉末と混合した状態で超高
圧超高温下で焼結すると、CBN粉末および金属
のほう窒酸化物粉末とも結晶構造が同じ立方晶で
あるために、粉末間に容易に相互拡散が起つて結
合強度が強固となり、この結果良好な結合材特性
を発揮する作用があるが、その含有量が10容量%
未満では、相対的にCBN成分の含有量が多くな
り過ぎて焼結性が不充分となつて靭性低下をきた
し、一方60容量%を越えて含有させると、相対的
にBN成分の含有量が少なくなり過ぎて、BN成分
のもつ高硬度を焼結材料に充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10〜60容量%と定
めた。
また、組成式:M・Bxyzにおけるx比が
0.05未満ではNおよびOに比してBの含有量が少
なすぎて自体の耐摩耗性が劣化するようになり、
一方x比が0.3を越えると、逆にBが多くなつ
て、相対的にNおよびOが少なくなることから靭
性が低下するようになり、またy比が0.6未満で
は所望の靭性を確保することができず、一方y比
が0.9を越えると、相対的にBおよびOが少なく
なりすぎて耐摩耗性の低下をきたすようになり、
さらにz比が0.05未満では相互拡散による高い結
合強度が得られず、一方x比が0.1を越えると、
Oの含有量が多くなり過ぎて、CBN粒子との結
合強度が低下して焼結材料の靭性低下を招くよう
になることから、それぞれx=0.05〜0.3,y=
0.6〜0.9,およびz=0.05〜0.1と定めた。
さに、この発明の焼結材料は、従来公知の超高
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、CBN粉末と、金属のほう窒酸化物
粉末とを所定割合に配合し、例えば鉄製ボールミ
ル中で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、例えば鋼製あるいは高融点金属
製の容器内に封入し、例えば特公昭38―14号公報
に記載されるような超高圧超高温発生装置に装入
し、圧力および温度を上げて最終的に圧力40〜
60Kb、温度1200〜1800℃とし、この最高圧力お
よび最高温度に0.5〜10分間保持し、冷却後、圧
力を開放することによつて製造することができ
る。
ついで、この発明の超高圧焼結材料を実施例に
より説明する。
実施例 1 原料粉末として無触媒法で合成された平均粒
径:3μmのCBN粉末:80容量%と、同3μm
のTiB0.2N0.75O0.05粉末:20容量%とを配合
し、この配合粉末を、WC基超硬合金で内張りさ
れた小型の高速遊星運動ミル内に装入し、さらに
前記配合粉末に対して40容量%のメチルアルコー
ルを加えて1時間混合し、混合後、前記ミルの蓋
をアルゴン雰囲気中で開放し、温度:130℃に加
熱して前記メチルアルコールを蒸発させ、乾燥
し、ついで、同じくアルゴン雰囲気内において、
別途用意した内径:10mmφ×高さ:15mmの寸法を
もつたTi製円筒型容器の底部に、まず同じく別
途用意した直径9.8mmφ×厚さ2mmの寸法をもつ
たWC基超硬合金製円板を装入し、この円板上に
厚みが7mmとなるように上記混合粉末を装入し、
押し棒で軽く押えて充填し、この充填混合粉末上
に厚さ:2mmのWC基超硬合金製円板を載置し、
つぎにアルゴン雰囲気から取出した後、さらに
Ti製上蓋をかぶせてプレスして前記Ti製円筒型
容器内の混合粉末の厚みを5.5mmに圧縮し、引続
いて前記円筒型容器に前記上蓋を溶接して、これ
を密封し、このように上記混合粉末を充填して密
封した円筒型容器を公知の超高圧超高温発生装置
に装入し、最高付加圧力:50Kb、最高加熱温
度:1450℃の条件で1分間保持した後、冷却につ
いて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有し、かつ上記WC基
超硬合金製の上下円板に拡散結合した状態の本発
明超高圧焼結材料1を製造した。
つぎに、上記本発明超高圧焼結材料1より、切
断および研磨により切削用切刃を仕上げ、上記超
硬合金製円板と結合したままの状態で、別途意し
た四角形状のWC基超硬合金製チツプに銀ろうに
よつて固定し、さらにノーズRを0.4mmに仕上げ
て本発明超高圧焼結材料1製の切削工具を製造し
た。
上記本発明超高圧焼結材料1製の切削工具を、
自動動車車軸の仕上げ切削に使用したところ、容
量%で、TiCN:60%,Mo2C:30%,Ni:10%か
らなる組成を有する従来サーメツト製の切削工具
の約30倍の使用寿命を示した。
実施例 2 無触媒法で合成された平均粒径:2μmの
CBN粉末:50容量%と、同2μmの
TiB0.2N0.75O0.05粉末:30容量%と、同1.5μ
mのZrB0.1N0.85O0.05粉末:20容量%とを配
合し、超高圧超高温発生装置における最高圧力を
40Kb、最高温度を1400℃とする以外は、実施例
1におけると同一の条件で本発明超高圧焼結材料
2を製造し、ついでこの本発明超高圧焼結材料2
から同じく実施例1におけると同一の条件で切削
工具を製造し、この切削工具を用いて、 被削材:浸炭焼入鋼(硬Rc:60)、 切削速度:100m/mm、 送り:0.10mm/rev、 切込み:0.5mm、 の条件で切削試験を行ない、逃げ面摩耗幅が0.1
mmになるまでの切削時間を測定したところ125分
を要した。これに対して、比較の目的で、従来市
販のそれぞれ7容量%と3容量%のCoとAlを含
有するCBN基超高圧焼結材料より製造した切削
工具を上記の条件で切削試験に供したところ、60
分で逃げ面摩耗幅が0.1mmに達した。
実施例 3 原料粉末として無触媒法で合成された平均粒
径:3μmのCBN粉末:80容量%と、同3μm
のZrB0.25N0.70O0.05粉末:20容量%とからな
る配合粉末を使用し、この配合粉末より実施例1
におけると同一の条件で本発明超高圧焼結材料3
を製造し、この本発明超高圧焼結材料3より実施
例1におけると同一の条件で製造した切削工具に
ついて実施例2におけると同一の条件で切削試験
を行なつたところ、逃げ面摩耗幅が0.1mmに達す
るのに105分を要した。
実施例 4 原料粉末として、無触媒法で合成された平均粒
径:2μmのCBN粉末:80容量%と、同2μm
のHfB0.2N0.72O0.08粉末:20容量%とからな
る配合粉末を使用する以外は、上記実施例1にお
けると同一の条件で製造した本発明超高圧焼結材
料4の切削工具について、 避削材:ハステロイ×(Ni基合金) 切削速度:70m/mm、 送り:0.1mm/rev、 切込み:0.5mm、 の条件で切削試験を行なつたところ、逃げ面摩耗
幅が0.1mmに達するのに115分を要した。これに対
して、容量%で、Co:7%,Al:3%,CBN:
残りからなる組成を有する従来市販のCBN基超
高圧焼結材料製切削工具は、上記同一条件での切
削試験で、60分で逃げ面摩耗幅が0.1mmに達し
た。
上記のように本発明超高圧焼結材料は、これを
切削工具の製造に使用した場合にすぐれた切削性
能を示すのである。
以上の結果から明らかなように、この発明の超
高圧焼結材料は、すぐれた耐摩耗性と、従来WC
基超硬合金のもつ靭性に匹適するすぐれた靭性を
有するので、特に高硬度鋼や、スーパーアロイな
どの材料の切削に切削工具として使用した場合
に、一般切削から仕上げ切削までの広範囲に亘つ
てすぐれた切削性能を示すのである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 立方晶窒化ほう素:40〜90容量%、 Ti,Zr,およびHfのほう窒酸化物のうちの1種
    または2種以上および不可避不純物:10〜60容量
    %、 からなる組成を有し、かつ上記の金属ほう窒酸化
    を組成式:M・Bxyzで表わした場合、相互
    割合で、 0.05≦x≦0.3, 0.6≦y≦0.9, 0.05≦z≦0.1, を満足することを特徴とする靭性および耐摩耗性
    のすぐれた切削工具用超高圧焼結材料。
JP13575278A 1978-11-06 1978-11-06 Sintering material with tenacity and abrasion resistance Granted JPS5562864A (en)

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JP13575278A JPS5562864A (en) 1978-11-06 1978-11-06 Sintering material with tenacity and abrasion resistance

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JPS5562864A JPS5562864A (en) 1980-05-12
JPS62877B2 true JPS62877B2 (ja) 1987-01-09

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05139128A (ja) * 1991-10-18 1993-06-08 Hino Motors Ltd タイヤ空気圧警報装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05139128A (ja) * 1991-10-18 1993-06-08 Hino Motors Ltd タイヤ空気圧警報装置

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JPS5562864A (en) 1980-05-12

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