表面被覆立方氮化硼烧结体以及包括该烧结体的切削工具制造技术

技术编号:19392843 阅读:30 留言:0更新日期:2018-11-10 03:31
根据本发明专利技术的表面被覆cBN烧结体包括cBN烧结体和覆盖cBN烧结体的表面的覆膜。cBN烧结体包含cBN颗粒和结合剂。cBN烧结体中cBN颗粒的比例大于80体积%但小于或等于98体积%;结合剂包含第一化合物,该第一化合物由Al和Cr中的至少一种元素,以及选自由N、B和O组成的组中的至少一种元素形成。覆膜包括与cBN烧结体接触的A层。该A层由Alx1Cry1Mz1Ca1Nb1Oc1构成(其中M为选自Ti、V、Nb和Si中的一种或多种元素;0.25≤x1≤0.75、0.25≤y1≤0.75、0≤z1≤0.5;(x1+y1+z1=1;0≤a1≤0.5;0.5≤b1≤1;0≤c≤0.1;且(a1+b1+c1)=1)。

Surface coated cubic boron nitride sintered body and cutting tool including the sintered body

According to the invention, the surface of the coated cBN sintered body comprises a cBN sintered body and a coating covering the surface of the cBN sintered body. CBN sintered body contains cBN particles and binder. The proportion of cBN particles in cBN sintered body is more than 80% but less than or equal to 98% of volume; the binder contains a first compound, which is formed by at least one element in Al and Cr and at least one element in a group composed of selected free N, B and O. The coating includes A layer contacting with cBN sintered body. The layer A consists of Alx1Cry1Mz1Ca1Nb1Oc1 (M is one or more elements selected from Ti, V, Nb and Si; 0.25 < X1 < 0.75, 0.25 < Y1 < 0.75, 0 < Z1 < 0.5; (x1 + Y1 + Z1 = 1; 0 < A1 < 0.5; (0 < B1 < 1); 0 < C < 0.1; (a1 + B1 + c1) = 1).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】表面被覆立方氮化硼烧结体以及包括该烧结体的切削工具
本专利技术涉及表面被覆立方氮化硼烧结体,以及包括该表面被覆立方氮化硼烧结体的切削工具。本申请要求基于2016年3月30日提交的日本专利申请No.2016-068327的优先权。该日本专利申请中描述的所有内容通过引用并入本文。
技术介绍
作为切削工具之一,有这样一种切削工具,其使用包含立方氮化硼(下文中,也称为“cBN”)和结合剂的立方氮化硼烧结体(下文中,也称为“cBN烧结体”)作为基材。根据cBN烧结体中所包含的cBN颗粒的比例的不同,cBN烧结体的性质倾向于有很大区别。例如,在cBN烧结体中cBN颗粒的含量比例高的情况下,虽然可以发挥高耐磨性,但耐热性趋于不足。另一方面,在cBN颗粒的含量比例低的情况下,与含量比例高的情况相比虽然耐磨性降低,但是可以提高耐热性。这是因为cBN颗粒主要有助于提高cBN烧结体的硬度,而结合剂主要有助于提高cBN烧结体的耐热性。耐磨性、耐热性等是作为切削性能的重要因素。因此,在
中,根据被加工材料的材质、所需的加工精度等来选择用于切削加工的cBN烧结体的类型。例如,在切削刃温度会变得非常高的切削加工(如硬化钢的高速加工的情况)中,采用这样的cBN烧结体(以下也称为“低cBN烧结体”),其中cBN颗粒的含量比例低(结合剂的含量比例高),并且耐热性更优异。另一方面,在切削刃温度没有怎么升高的切削加工(如铸铁或烧结合金的精密加工的情况)中,采用这样的cBN烧结体(以下也称为“高cBN烧结体”),其中cBN颗粒的含量比例高,并且具有更优异的耐磨性。此外,近年来,已经开发了通过在cBN烧结体的表面上设置覆膜来改善切削性能的技术。例如,在日本专利待审查公开No.2009-095889(专利文献1)中,公开了一种通过在高cBN烧结体的表面上设置特征性覆膜来抑制cBN颗粒脱落的技术。另外,在日本专利待审查公开No.2015-085465(专利文献2)中,公开了一种通过在低cBN烧结体的表面上设置特征性覆膜来改善加工材料的精加工表面粗糙度的技术。引用列表专利文献专利文献1:日本专利待审查公开No.2009-095889专利文献2:日本专利待审查公开No.2015-085465
技术实现思路
根据本公开的一个实施方案的表面被覆cBN烧结体包括cBN烧结体和覆盖所述cBN烧结体的表面的覆膜,其中所述cBN烧结体包含cBN颗粒和结合剂,所述cBN烧结体中的所述cBN颗粒的比例大于80体积%且小于或等于98体积%,所述结合剂包含第一化合物,该第一化合物含有Al和Cr中的至少一种元素以及选自由N、B和O组成的组中的至少一种元素,所述覆膜包括与所述cBN烧结体接触的A层,所述A层由Alx1Cry1Mz1Ca1Nb1Oc1构成(条件是M为Ti、V、Nb和Si中的一种以上,并且满足0.25≤x1≤0.75、0.25≤y1≤0.75、0≤z1≤0.5、x1+y1+z1=1、0≤a1≤0.5、0.5≤b1≤1、0≤c≤0.1和a1+b1+c1=1)。根据本公开的一个实施方案的切削工具是包括上述表面被覆cBN烧结体的切削工具。附图说明图1是根据第一实施方案的表面被覆cBN烧结体的示意性透视图。图2是关于图1中的X-X线的箭头方向的示意性剖视图。图3是用于描述cBN烧结体的构造的示意性局部剖视图。图4是经过了珩磨处理的表面被覆cBN烧结体的示意性局部剖视图。图5是根据第二实施方案的表面被覆cBN烧结体的示意性局部剖视图。图6是根据第三实施方案的表面被覆cBN烧结体的示意性局部剖视图。图7是根据第三实施方案的另一种表面被覆cBN烧结体的示意性局部剖视图。图8是根据第五实施方案的切削工具的示意性局部剖视图。图9是根据第五实施方案的其他切削工具的示意性局部剖视图。具体实施方式[本公开所要解决的问题]顺带提及,在使用高cBN烧结体的精密加工中,毛刺的产生经常成为问题。毛刺是在待成为精密部件的加工材料的精加工表面(切削加工后的表面)上产生的凸起,并且会导致精密部件的精度降低。因此,在通过使用高cBN烧结体制造精密部件的情况下,通过诸如抛光之类的后处理从切削加工之后的精加工表面去除毛刺。这种后处理导致生产成本和生产过程的增加。鉴于上述情况,本专利技术的目的是提供一种表面被覆立方氮化硼烧结体(下文中,也称为“表面被覆cBN烧结体”)和包括该表面被覆立方氮化硼烧结体的切削工具,所述烧结体能够抑制加工材料中毛刺的产生。[本公开的效果]根据上文所述,可以提供这样的表面被覆cBN烧结体和包括该表面被覆cBN烧结体的切削工具,其中在应用于切削处理时,所述烧结体能够抑制加工材料中毛刺的产生。[本专利技术实施方案的说明]首先,将列举并描述本专利技术的实施方案。[1]根据本公开的一个实施方案的表面被覆cBN烧结体包括cBN烧结体和覆盖cBN烧结体的表面的覆膜,其中cBN烧结体包含cBN颗粒和结合剂,cBN烧结体中的cBN颗粒的比例大于80体积%且小于或等于98体积%,结合剂包含第一化合物,该第一化合物含有Al和Cr中的至少一种元素以及选自由N、B和O组成的组中的至少一种元素,覆膜包括与cBN烧结体接触的A层,并且A层由Alx1Cry1Mz1Ca1Nb1Oc1构成(条件是M为Ti、V、Nb和Si中的一种以上,并且满足0.25≤x1≤0.75、0.25≤y1≤0.75、0≤z1≤0.5、x1+y1+z1=1、0≤a1≤0.5、0.5≤b1≤1、0≤c≤0.1和a1+b1+c1=1)。根据上述表面被覆cBN烧结体,可以抑制在加工材料中产生毛刺。虽然其原因尚未明确,但根据本专利技术人的研究结果,已经证实,与常规cBN烧结体的耐磨性相比较,上述表面被覆cBN烧结体的后刀面侧的耐磨性得到改善,并且前刀面侧出现了月牙洼磨损。据此,可以推断,在使用该表面被覆cBN烧结体的精密加工中,由于在前刀面侧和后刀面侧之间磨损行为不同,因此抑制了表面被覆cBN烧结体的切削性能随着时间的推移而降低,与之相随的是,抑制了加工材料中毛刺的产生。[2]在上述表面被覆cBN烧结体中,cBN烧结体中的cBN颗粒的比例优选为90体积%至98体积%(90体积%以上98体积%以下)。据此,表面被覆cBN烧结体可以具有更高的硬度。[3]上述表面被覆cBN烧结体中的结合剂优选包含第二化合物,该第二化合物含有W和Co中的至少一种元素以及选自由N、B和O组成的组中的至少一种元素。具有上述结合剂的cBN烧结体在cBN颗粒之间具有高的结合强度,因此发挥了优异的烧结性,由此可以具有更高的强度。[4]在上述表面被覆cBN烧结体中,结合剂中第一化合物的比例优选为0.5质量%至100质量%。据此,cBN烧结体和覆膜之间的密着性得到改善,并且表面被覆cBN烧结体具有优异的耐剥离性。[5]上述表面被覆cBN烧结体中的第一化合物优选为选自由AlCrN、AlN和CrN组成的组中的至少一种。据此,表面被覆cBN烧结体的耐剥离性提高。[6]关于上述表面被覆cBN烧结体,在表面被覆cBN烧结体的截面中,当观察夹在第一虚拟直线段和第二虚拟直线段之间的区域时,优选的是,在所述区域中存在空隙,并且进一步所述区域中的所述空隙的比例为0.1面积%至5面积%,其中所述第一虚拟直线段位本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种表面被覆立方氮化硼烧结体,包括:具有前刀面和后刀面的立方氮化硼烧结体;覆盖所述立方氮化硼烧结体的表面的覆膜,其中所述立方氮化硼烧结体包含立方氮化硼颗粒和结合剂,所述立方氮化硼烧结体中的所述立方氮化硼颗粒的比例大于80体积%且小于或等于98体积%,所述结合剂包含第一化合物,该第一化合物含有Al和Cr中的至少一种元素以及选自由N、B和O组成的组中的至少一种元素,所述覆膜包括与所述立方氮化硼烧结体接触的A层,所述A层由Alx1Cry1Mz1Ca1Nb1Oc1构成(条件是M为Ti、V、Nb和Si中的一种以上,并且满足0.25≤x1≤0.75、0.25≤y1≤0.75、0≤z1≤0.5、x1+y1+z1=1、0≤a1≤0.5、0.5≤b1≤1、0≤c≤0.1和a1+b1+c1=1)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.30 JP 2016-0683271.一种表面被覆立方氮化硼烧结体,包括:具有前刀面和后刀面的立方氮化硼烧结体;覆盖所述立方氮化硼烧结体的表面的覆膜,其中所述立方氮化硼烧结体包含立方氮化硼颗粒和结合剂,所述立方氮化硼烧结体中的所述立方氮化硼颗粒的比例大于80体积%且小于或等于98体积%,所述结合剂包含第一化合物,该第一化合物含有Al和Cr中的至少一种元素以及选自由N、B和O组成的组中的至少一种元素,所述覆膜包括与所述立方氮化硼烧结体接触的A层,所述A层由Alx1Cry1Mz1Ca1Nb1Oc1构成(条件是M为Ti、V、Nb和Si中的一种以上,并且满足0.25≤x1≤0.75、0.25≤y1≤0.75、0≤z1≤0.5、x1+y1+z1=1、0≤a1≤0.5、0.5≤b1≤1、0≤c≤0.1和a1+b1+c1=1)。2.根据权利要求1所述的表面被覆立方氮化硼烧结体,其中所述立方氮化硼烧结体中的所述立方氮化硼颗粒的比例为90体积%以上98体积%以下。3.根据权利要求1或2所述的表面被覆立方氮化硼烧结体,其中,所述结合剂包含第二化合物,该第二化合物含有W和Co中的至少一种元素以及选自由N、B和O组成的组中的至少一种元素。4.根据权利要求1至3中任一项所述的表面被覆立方氮化硼烧结体,其中所述结合剂中的所述第一化合物的比例为0.5质量%以上100质量%以下。5.根据权利要求1至4中任一项所述的表面被覆立方氮化硼烧结体,其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员:高滨和嗣濑户山诚冈村克己
申请(专利权)人:住友电工硬质合金株式会社
类型:发明
国别省市:日本,JP

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