JPS629551B2 - - Google Patents
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- JPS629551B2 JPS629551B2 JP57159178A JP15917882A JPS629551B2 JP S629551 B2 JPS629551 B2 JP S629551B2 JP 57159178 A JP57159178 A JP 57159178A JP 15917882 A JP15917882 A JP 15917882A JP S629551 B2 JPS629551 B2 JP S629551B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- cbn
- metals
- carbides
- cutting
- Prior art date
- 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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- Ceramic Products (AREA)
Description
この発明は、高硬度と高靭性を兼ね備え、さら
にすぐれた耐摩耗性および耐溶着性を有し、特に
これらの特性が要求されるNi基あるいはCo基ス
ーパーアロイや高速度鋼などの切削に切削工具と
して、さらに軸受や線引き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。 近年、炭化タングステン基超硬合金に比して、
きわめてすぐれた耐摩耗性を有する立方晶窒化硼
素基超高圧焼結材料（以下、CBN基焼結材料と
略記する）を切削工具や耐摩耗工具として使用す
る試みがなされている。 この現存のCBN基焼結材料は、分散相を形成
するCBN粒子の結合相によつて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Al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するセラミツクで構成した
ものである。 しかし、前者の結合相が金属で構成された
CBN基焼結材料においては、高靭性をもつもの
の高温で軟化しやすく、したがつて、これを例え
ば切削工具として使用する場合、多大な熱発性を
伴う苛酷な切削条件では耐摩耗性および耐溶着性
不足をきたすため使用できず、負荷の少ない（熱
発生の少ない）条件でしか使用することができな
い。また、後者のセラミツクを結合相とする
CBN基焼結材料は、すぐれた耐摩耗性および耐
溶着性をもつが、靭性に劣るという問題点があ
る。 そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、高靭性を有し、かつ耐摩耗性および耐溶着性
にすぐれたCBN基焼結材料を得べく研究を行な
つたた結果、CBN基焼結材料を、重量％で、 周期律表の4aおよび5a族金属の炭化物、窒化
物、および炭窒化物、並びに同6a族金属の炭化
物、さらにこれらの２種以上の固溶体からなる群
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・窒化物という）：10〜70％、 Alの炭化物（以下Al4C3で示す）および炭窒化
物（以下AlCNで示す）のうちの１種または２
種：１〜40％、 を含有し、さらに必要に応じて、 Ni，Co，およびFeのうちの１種または２種以
上（以下鉄族金属という）：１〜10％、 を含有し、残りがCBN（ただし30〜90容量％含
有）と不可避不純物からなる組成で構成すると、
この結果のCBN基焼結材料においては、上記金
属の炭・窒化物およびCBNによつて高硬度、す
なわちすぐれた耐摩耗性と、すぐれた耐溶着性が
確保され、かつ上記Al4C3およびAlCNによつて
高靭性が確保されるように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
のであつて、以下に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) 金属の炭・窒化物 これらの成分には、分散相を形成して材料にす
ぐれた耐摩耗性と耐溶着性を付与する作用がある
が、その含有量が10％未満では前記作用に所望の
効果が得られず、一方70％を越えて含有させると
材料の靭性が低下するようになることから、その
含有量を10〜70％と定めた。 (b) Al4C3およびAlCN これらの成分には、材料の耐摩耗性および耐溶
着性を損なうことなく、靭性を一段と向上させる
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40％を越えて含
有させると、CBN粒子が成長し易くなつて、耐
摩耗性が劣化するようになるばかりでなく、靭性
にも低下傾向が現われるようになることから、そ
の含有量を１〜40％と定めた。 (c) 鉄族金属 これらの成分には、分散相を形成するCBN粒
子、金属の炭・窒化物粒子、およびAlN、AlCN
粒子の間に廻り込んで、材料製造時における焼結
性を一段と向上させ、かつ材料中においては結合
相を形成して材料の靭性をさらに一段と向上させ
る作用があるので、これらの特性が要求される場
合に必要に応じて含有されるが、その含有量が１
％未満では前記作用に所望の向上効果が見られ
ず、一方10％を越えて含有させると、材料の耐摩
耗性および耐溶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) CBN この成分は著しく高い硬さ、並びにすぐれた耐
熱性をもつことから、この成分の含有によつて材
料はきわめてすぐれた耐摩耗性および耐溶着性を
有するようになるが、その含有量が30容量％未満
では、所望の前記特性を確保することができず、
一方90容量％を越えて含有させると、CBN粒子
同志の接触割合が多くなりすぎて、材料が脆化す
るようになるばかりでなく、焼結性も劣化し、材
料中に微細なポアーが残存し易くなつて耐摩耗性
の劣化を招くようになることから、その含有量を
30〜90容量％と定めた。なお、このCBNの含有
量を容量％で示したのは、例えばWCとCBNの比
重を比較した場合、WC：15.8ｇ／cm3、CBN：
3.48ｇ／cm3を示し、両者の差が著しく、したがつ
て、その含有量が重量的に少なくても実者的に特
性に影響を及ぼす容量割合ではかなりの量になる
からである。 また、この発明のCBN基焼結材料を、例えば
〓〓〓〓〓
切削工具として用いる場合には、単独で、あるい
は炭化タングステン基超硬合金や炭化チタン基サ
ーメツトなどの高剛性材料と複合した状態で、ス
ローアウエイチツプとして使用することができ、
さらにこれらのチツプを炭化タングステン基超硬
合金や焼入れ鋼などからなるホルダの先端部にろ
う付けにより取り付けた状態で使用することがで
きる。 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。 実施例 原料粉末として、平均粒径：２μｍを有する
CBN粉末、いずれも１μｍの平均粒径を有する
TiC粉末、ZrC粉末、HfC粉末、VC粉末、NbC粉
末、TaC粉末、Cr3C2粉末、Mo2C粉末、WC粉
末、TiN粉末、ZrN粉末、HfN粉末、VN粉末、
NbN粉末、TaN粉末、TiCN粉末、ZrCN粉末、
VCN粉末、TaCN粉末、（Ti，Ｗ）Ｃ粉末、（Zr，
Ta）Ｃ粉末、（Ti，Zr）Ｃ粉末、（Ti，Ta，Ｗ）
Ｃ粉末、（Ti，Zr）Ｎ粉末、（Nb，Ta）Ｎ粉末、
（Ti，Ｗ）CN粉末、（Ti，Zr）CN粉末、（Zr，
Mo，Ｗ）CN粉末、（（Ti，Ta，Ｗ）CN粉末、
Al4C3粉末、AlCN粉末、いずれも同0.5μｍのCo
粉末、Ni粉末、およびFe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／cm2の圧力で直径：15mmφ×厚さ：２mm
の寸法をもつた円板状圧粉体に成形し、ついでこ
れらの圧粉体を、公知の超高圧高温発生装置の容
器内に挿入し、圧力：55kb、温度：1200℃、保
持時間：１時間の条件で超高圧焼結することによ
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CBN基焼結材料１〜34および比較CBN
基焼結材料１〜８をそれぞれ製造した。なお、比
較CBN基焼結材料１〜８は、いずれも構成成分
のうちの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。 ついで、この結果得られた本発明CBN基焼結
材料１〜34および比較CBN基焼結材料１〜８に
ついて、ビツカース硬さを測定すると共に、靭性
を評価する目的で、ビツカース硬さ測定後の圧痕
の先端から発生した亀裂長さにもとづいて破壊靭
性値Kcを求め、さらに耐摩耗性および耐溶着性
にすぐれた耐摩耗性および耐溶着性を有し、特に
これらの特性が要求されるNi基あるいはCo基ス
ーパーアロイや高速度鋼などの切削に切削工具と
して、さらに軸受や線引き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。 近年、炭化タングステン基超硬合金に比して、
きわめてすぐれた耐摩耗性を有する立方晶窒化硼
素基超高圧焼結材料（以下、CBN基焼結材料と
略記する）を切削工具や耐摩耗工具として使用す
る試みがなされている。 この現存のCBN基焼結材料は、分散相を形成
するCBN粒子の結合相によつて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Al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するセラミツクで構成した
ものである。 しかし、前者の結合相が金属で構成された
CBN基焼結材料においては、高靭性をもつもの
の高温で軟化しやすく、したがつて、これを例え
ば切削工具として使用する場合、多大な熱発性を
伴う苛酷な切削条件では耐摩耗性および耐溶着性
不足をきたすため使用できず、負荷の少ない（熱
発生の少ない）条件でしか使用することができな
い。また、後者のセラミツクを結合相とする
CBN基焼結材料は、すぐれた耐摩耗性および耐
溶着性をもつが、靭性に劣るという問題点があ
る。 そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、高靭性を有し、かつ耐摩耗性および耐溶着性
にすぐれたCBN基焼結材料を得べく研究を行な
つたた結果、CBN基焼結材料を、重量％で、 周期律表の4aおよび5a族金属の炭化物、窒化
物、および炭窒化物、並びに同6a族金属の炭化
物、さらにこれらの２種以上の固溶体からなる群
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・窒化物という）：10〜70％、 Alの炭化物（以下Al4C3で示す）および炭窒化
物（以下AlCNで示す）のうちの１種または２
種：１〜40％、 を含有し、さらに必要に応じて、 Ni，Co，およびFeのうちの１種または２種以
上（以下鉄族金属という）：１〜10％、 を含有し、残りがCBN（ただし30〜90容量％含
有）と不可避不純物からなる組成で構成すると、
この結果のCBN基焼結材料においては、上記金
属の炭・窒化物およびCBNによつて高硬度、す
なわちすぐれた耐摩耗性と、すぐれた耐溶着性が
確保され、かつ上記Al4C3およびAlCNによつて
高靭性が確保されるように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
のであつて、以下に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) 金属の炭・窒化物 これらの成分には、分散相を形成して材料にす
ぐれた耐摩耗性と耐溶着性を付与する作用がある
が、その含有量が10％未満では前記作用に所望の
効果が得られず、一方70％を越えて含有させると
材料の靭性が低下するようになることから、その
含有量を10〜70％と定めた。 (b) Al4C3およびAlCN これらの成分には、材料の耐摩耗性および耐溶
着性を損なうことなく、靭性を一段と向上させる
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40％を越えて含
有させると、CBN粒子が成長し易くなつて、耐
摩耗性が劣化するようになるばかりでなく、靭性
にも低下傾向が現われるようになることから、そ
の含有量を１〜40％と定めた。 (c) 鉄族金属 これらの成分には、分散相を形成するCBN粒
子、金属の炭・窒化物粒子、およびAlN、AlCN
粒子の間に廻り込んで、材料製造時における焼結
性を一段と向上させ、かつ材料中においては結合
相を形成して材料の靭性をさらに一段と向上させ
る作用があるので、これらの特性が要求される場
合に必要に応じて含有されるが、その含有量が１
％未満では前記作用に所望の向上効果が見られ
ず、一方10％を越えて含有させると、材料の耐摩
耗性および耐溶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) CBN この成分は著しく高い硬さ、並びにすぐれた耐
熱性をもつことから、この成分の含有によつて材
料はきわめてすぐれた耐摩耗性および耐溶着性を
有するようになるが、その含有量が30容量％未満
では、所望の前記特性を確保することができず、
一方90容量％を越えて含有させると、CBN粒子
同志の接触割合が多くなりすぎて、材料が脆化す
るようになるばかりでなく、焼結性も劣化し、材
料中に微細なポアーが残存し易くなつて耐摩耗性
の劣化を招くようになることから、その含有量を
30〜90容量％と定めた。なお、このCBNの含有
量を容量％で示したのは、例えばWCとCBNの比
重を比較した場合、WC：15.8ｇ／cm3、CBN：
3.48ｇ／cm3を示し、両者の差が著しく、したがつ
て、その含有量が重量的に少なくても実者的に特
性に影響を及ぼす容量割合ではかなりの量になる
からである。 また、この発明のCBN基焼結材料を、例えば
〓〓〓〓〓
切削工具として用いる場合には、単独で、あるい
は炭化タングステン基超硬合金や炭化チタン基サ
ーメツトなどの高剛性材料と複合した状態で、ス
ローアウエイチツプとして使用することができ、
さらにこれらのチツプを炭化タングステン基超硬
合金や焼入れ鋼などからなるホルダの先端部にろ
う付けにより取り付けた状態で使用することがで
きる。 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。 実施例 原料粉末として、平均粒径：２μｍを有する
CBN粉末、いずれも１μｍの平均粒径を有する
TiC粉末、ZrC粉末、HfC粉末、VC粉末、NbC粉
末、TaC粉末、Cr3C2粉末、Mo2C粉末、WC粉
末、TiN粉末、ZrN粉末、HfN粉末、VN粉末、
NbN粉末、TaN粉末、TiCN粉末、ZrCN粉末、
VCN粉末、TaCN粉末、（Ti，Ｗ）Ｃ粉末、（Zr，
Ta）Ｃ粉末、（Ti，Zr）Ｃ粉末、（Ti，Ta，Ｗ）
Ｃ粉末、（Ti，Zr）Ｎ粉末、（Nb，Ta）Ｎ粉末、
（Ti，Ｗ）CN粉末、（Ti，Zr）CN粉末、（Zr，
Mo，Ｗ）CN粉末、（（Ti，Ta，Ｗ）CN粉末、
Al4C3粉末、AlCN粉末、いずれも同0.5μｍのCo
粉末、Ni粉末、およびFe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／cm2の圧力で直径：15mmφ×厚さ：２mm
の寸法をもつた円板状圧粉体に成形し、ついでこ
れらの圧粉体を、公知の超高圧高温発生装置の容
器内に挿入し、圧力：55kb、温度：1200℃、保
持時間：１時間の条件で超高圧焼結することによ
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CBN基焼結材料１〜34および比較CBN
基焼結材料１〜８をそれぞれ製造した。なお、比
較CBN基焼結材料１〜８は、いずれも構成成分
のうちの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。 ついで、この結果得られた本発明CBN基焼結
材料１〜34および比較CBN基焼結材料１〜８に
ついて、ビツカース硬さを測定すると共に、靭性
を評価する目的で、ビツカース硬さ測定後の圧痕
の先端から発生した亀裂長さにもとづいて破壊靭
性値Kcを求め、さらに耐摩耗性および耐溶着性
【表】
〓〓〓〓〓
【表】
〓〓〓〓〓
【表】
を評価する目的で、被削材：ダイス鋼SKD11
（硬さ：ロツクウエル硬さＣスケール62）、切込
み：0.2mm、送り：0.1mm／rev.，切削速度：100
ｍ／min、切削油なしの条件で切削試験を行な
い、切刃の逃げ面摩耗が0.2mmに到るまでの切削
時間を測定した。これらの結果を第１表に合せて
示した。 第１表に示される結果から、本発明CBN基焼
結材料１〜34は、いずれも高硬度を有し、かつ靭
性にすぐれ、したがつてダイス鋼などの難削材に
おいてもすぐれた切削性能を示すのに対して、比
較CBN基焼結材料１〜８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でもこの発
明の範囲から外れると、靭性の劣つたものにな
り、切削工具として使用した場合には良好な切削
性能が得られないことが明らかである。 上述のように、この発明のCBN基超高圧焼結
材料は、すぐれた靭性、耐摩耗性、および耐溶着
性をすべて兼ね備えているので、これらの特性が
必要とされる難削材の切削に切削工具として用い
た場合には勿論のこと、軸受や線引ダイスなどの
耐摩耗工具として使用した場合にも長期に亘つて
すぐれた性能を発揮するのである。 〓〓〓〓〓
（硬さ：ロツクウエル硬さＣスケール62）、切込
み：0.2mm、送り：0.1mm／rev.，切削速度：100
ｍ／min、切削油なしの条件で切削試験を行な
い、切刃の逃げ面摩耗が0.2mmに到るまでの切削
時間を測定した。これらの結果を第１表に合せて
示した。 第１表に示される結果から、本発明CBN基焼
結材料１〜34は、いずれも高硬度を有し、かつ靭
性にすぐれ、したがつてダイス鋼などの難削材に
おいてもすぐれた切削性能を示すのに対して、比
較CBN基焼結材料１〜８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でもこの発
明の範囲から外れると、靭性の劣つたものにな
り、切削工具として使用した場合には良好な切削
性能が得られないことが明らかである。 上述のように、この発明のCBN基超高圧焼結
材料は、すぐれた靭性、耐摩耗性、および耐溶着
性をすべて兼ね備えているので、これらの特性が
必要とされる難削材の切削に切削工具として用い
た場合には勿論のこと、軸受や線引ダイスなどの
耐摩耗工具として使用した場合にも長期に亘つて
すぐれた性能を発揮するのである。 〓〓〓〓〓
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 重量％で、周期律表の4aおよび5a族金属の炭
化物、窒化物、および炭窒化物、並びに同6a族金
属の炭化物、さらにこれらの２種以上の固溶体か
らなる群のうちの１種または２種以上：10〜70
％、 Alの炭化物および炭窒化物のうちの１種また
は２種：１〜40％、 を含有し、残りが立方晶窒化硼素（ただし30〜90
容量％含有）と不可避不純物からなる組成を有す
ることを特徴とする切削工具および耐摩耗工具用
立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料。 ２ 重量％で、周期律表の4aおよび5a族金属の炭
化物、窒化物、および炭窒化物、並びに同6a族金
属の炭化物、さらにこれらの２種以上の固溶体か
らなる群のうちの１種または２種以上：10〜70
％、 Alの炭化物および炭窒化物のうちの１種また
は２種：１〜40％、 Ni，Co，およびFeのうちの１種または２種以
上：１〜10％、 を含有し、残りが立方晶窒化硼素（ただし30〜90
容量％含有）と不可避不純物からなる組成を有す
ることを特徴とする切削工具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 |
|---|---|---|---|
| JP57159178A JPS5950076A (ja) | 1982-09-13 | 1982-09-13 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP57159178A JPS5950076A (ja) | 1982-09-13 | 1982-09-13 | 立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5950076A JPS5950076A (ja) | 1984-03-22 |
| JPS629551B2 true JPS629551B2 (ja) | 1987-02-28 |
Family
ID=15687998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57159178A Granted JPS5950076A (ja) | 1982-09-13 | 1982-09-13 | 立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5950076A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60204686A (ja) * | 1984-03-27 | 1985-10-16 | 三菱マテリアル株式会社 | 切削工具用表面被覆立方晶窒化硼素基セラミツク部材 |
| GB202001369D0 (en) * | 2020-01-31 | 2020-03-18 | Element Six Ltd | Polycrystalline cubic boron nitride material |
-
1982
- 1982-09-13 JP JP57159178A patent/JPS5950076A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5950076A (ja) | 1984-03-22 |
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