立方晶氮化硼基超高压烧结体切削工具及表面包覆切削工具制造技术

本发明专利技术提供一种将韧性优异的cBN基超高压烧结体作为工具基体的耐缺损性优异的切削工具及表面包覆切削工具。本发明专利技术的切削工具及表面包覆切削工具将含有cBN颗粒、结合相、TiB2相及WB相的cBN基超高压烧结体作为工具基体，就该立方晶氮化硼基超高压烧结体而言，cBN颗粒的平均粒径为0.5～3.5μm，含量为40～75容量%，结合相中分散分布有平均粒径为50～500nm的微细的TiB2相和WB相，并且，烧结体中的TiB2相和WB相的总计生成量为结合相中的5～15容量%，该结合相中的15～35容量%为Al的氮化物、氧化物中的至少一种以上，除此之外为Ti的氮化物、碳化物、硼化物或碳氮化物中的至少一种以上和不可避免的杂质，并且，满足0.5≤（WB相的生成量）/(TiB2相的生成量)≤1.0的关系。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种由韧性优异的立方晶氮化硼（以下以“cBN”表示）基超高压烧结体（以下称为cBN烧结体）构成的切削工具（以下称为cBN工具）。
技术介绍
从以往已知cBN烧结体具有优异的耐久性、热稳定性及热传导性，且耐冲击性及摩擦系数也优异，并且，与铁系材料的亲和性较低，因此发挥这些特性而被用作钢、铸铁等铁系工件的切削工具材料。例如，如专利文献1所示，提出有通过如下获得cBN烧结体的方法：使用球磨机将含有Ti系化合物的原料粉末粉碎、混合之后，与cBN粉末配合、混合而制作成型体，并对其进行烧结，从而得到将Ti的碳化物、氮化物及碳氮化物中的一种或两种以上作为基体且在该基体中均匀地分散低于10容量%以上且低于50容量%的平均粒径为4～20μm的cBN、0.1～1.0容量%的平均粒径为0.2μm以下的WC、3～10容量%的平均粒径为0.2μm以下的Al2O3、3～7容量%的平均粒径为0.5μm以下的AlN及1～5容量%的平均粒径为0.5μm以下的TiB2的cBN烧结体来作为用于将高硬度钢、冷硬铸铁等高速连续切削的耐磨损性、耐缺损性及耐崩刀性优异的cBN烧结体。并且，例如专利文献2所示提出有如下cBN烧结体：由含有Ti系化合物的原料粉末制作成型体，且将其破碎、粉碎之后，将预定粒径且预定量的cBN粉末混合物添加到浆料中，并对该含有cBN的浆料进行粉碎混合、干燥而成型压坯，且对其进行烧结，从而使烧结体的基体相中所含的TiB2的（101）峰值的XRD峰值高度小于cBN的（111）峰的峰高度的12%，且耐缺损性、耐破损性得到提高。另外，例如专利文献3所示提出有如下技术：在包含约60～80体积%的体积平均粒度约3～6μm的cBN、约40～20体积%的陶瓷粘结剂相及约3～15重量%的钨的cBN烧结体中，陶瓷粘结剂中的约20～60体积%由第4族或第6族金属的碳化物、氮化物或硼化物的一种以上构成，且余量的约40～80体积%由铝的碳化物、氮化物、硼化物或氧化物的一种以上构成，并且烧结体中的WB相的生成抑制TiB2的生成而使耐缺损性降低，因此以XRD强度比计将WB/TiB2抑制至低于0.4来提高cBN烧结体的耐缺损性。专利文献1：日本专利公开平8-81270号公报专利文献2：日本专利公表2008-528413号公报专利文献3：日本专利公开2004-160637号公报上述专利文献1、2所示的cBN烧结体均通过使高硬度的Ti硼化物（TiB2）相分散于结合相中而实现cBN烧结体的耐磨损性的提高，但以往，由于无法控制分散分布于结合相中的Ti硼化物相的生成尺寸、生成形态，因此存在在cBN烧结体中，在cBN颗粒与结合相的界面生成带状、膜状的Ti硼化物相，或在结合相中形成大块Ti硼化物相的情况。并且，在这种情况下，因cBN颗粒与结合相的界面处的粘附力的下降以及热膨胀率的不同，这些原因成为起点而容易导致龟裂的产生/进展，成为cBN烧结体的韧性降低的原因。尤其，将cBN烧结体用作切削工具时，由于在切削加工时高负荷、冲击等作用于cBN烧结体，因此因韧性降低而引起的缺损、破损成为严重的问题。并且，上述专利文献3所示的cBN烧结体，在烧结体中含有W，因此在烧结时同时生成Ti硼化物相和W硼化物相，但W硼化物相的生成抑制cBN颗粒-结合相界面的Ti硼化物相的生成，因此，cBN颗粒-结合相界面的粘附力降低，这成为龟裂产生的起点而存在耐缺损性降低的问题。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种通过使微粒Ti硼化物相和W硼化物相分散于陶瓷结合相中来实现结合相的高韧性化，提高烧结体的韧性，因此由该cBN烧结体构成的cBN工具即使在高负荷、冲击等作用于cBN工具的切削加工条件下，也能经长期发挥优异的耐缺损性。本专利技术人等为解决上述课题，对由cBN烧结体构成的cBN工具，着眼于结合相中所含的Ti硼化物（以下以“TiB2”表示）相及W硼化物（以下以“WB”表示）相的生成量、生成量比率及分散分布形态，进行深入研究的结果得到了如下见解。以往，制造cBN烧结体时，对含有构成烧结体的中间相的Ti系化合物、W系化合物等的原料粉末进行粉碎之后，添加cBN粉末进行混合、粉碎而制作成型体，并对该成型体进行烧结来得到cBN烧结体。但是，本专利技术人等在上述cBN烧结体的制作工序中发现，对含有构成烧结体的中间层的Ti系化合物等的原料粉末进行混合之后，在添加cBN粉末之前添加六方晶氮化硼（以下以“hBN”表示）粉末及W系化合物粉末并进行混合、粉碎，接着，将在此得到的原料粉末和cBN粉末进行混合而进行成型-烧结，结果所得cBN烧结体通过形成结合相中分散分布有硬质物质即微细的TiB2相、WB相而没有在结合相中形成块状的TiB2相、WB相的烧结组织来提高cBN烧结体的韧性，在将具有这种组织的cBN烧结体用作cBN工具时，不易发生缺损、破损，在长时间使用中发挥优异的耐缺损性。对于这种韧性提高的原因，进一步进行研究的结果，本专利技术人等发现如下：在含有构成烧结体的中间相的Ti系化合物等的混合原料粉末中添加cBN粉末之前，添加六方晶氮化硼（以下以“hBN”表示）粉末及W系化合物粉末并进行混合、粉碎，从而微细的hBN颗粒和微细的W系化合物颗粒在结合相中均匀分布，并且，将此与cBN粉末混合并进行烧结，从而微细的hBN颗粒与Ti金属成分和微细的W系化合物颗粒反应而成为微细的TiB2相、WB相，其结果，在烧结后的cBN烧结体的结合相中，形成微细的TiB2相及WB相均匀地分散分布的烧结组织。并且发现，在将具有这种烧结组织的cBN烧结体用作cBN工具时，即使在切削加工时高负荷、冲击等作用于cBN工具，通过结合相的高韧性化抑制龟裂的产生、进展，因此耐缺损性得到提高。本专利技术是基于上述见解而完成的，具有如下特征：（1）一种立方晶氮化硼基超高压烧结体切削工具，将含有立方晶氮化硼颗粒、结合相、Ti硼化物相及W硼化物相的立方晶氮化硼基超高压烧结体作为工具基体，其中，就立方晶氮化硼基超高压烧结体而言，立方晶氮化硼颗粒的平均粒径为0.5～3.5μm且含量为40～75容量%，并且，结合相中分散分布有平均粒径为50～500nm的微细的Ti硼化物相和平均粒径为50～500nm的微细的W硼化物相，Ti硼化物相和W硼化物相的生成量之和为结合相中的5～15容量%，该结合相中的15～35容量%为Al的氮化物、氧化物中的至少一种以上，除此之外为Ti的氮化物、碳化物、硼化物或碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种立方晶氮化硼基超高压烧结体切削工具，将含有立方晶氮化硼颗粒、结合相、Ti硼化物相及W硼化物相的立方晶氮化硼基超高压烧结体作为工具基体，所述立方晶氮化硼基超高压烧结体切削工具的特征在于，就立方晶氮化硼基超高压烧结体而言，立方晶氮化硼颗粒的平均粒径为0.5～3.5μm且含量为40～75容量%，并且，结合相中分散分布有平均粒径为50～500nm的微细的Ti硼化物相和平均粒径为50～500nm的微细的W硼化物相，微细的Ti硼化物相和W硼化物相的生成量之和为结合相中的5～15容量%，该结合相中的15～35容量%为Al的氮化物、氧化物中的至少一种以上，除此之外为Ti的氮化物、碳化物、硼化物或碳氮化物中的至少一种以上和不可避免的杂质，并且，满足0.5≤W硼化物相的生成量/Ti硼化物相的生成量≤1.0的关系。

【技术特征摘要】
2012.10.26 JP 2012-2365271.一种立方晶氮化硼基超高压烧结体切削工具，将含有立方晶氮化硼颗粒、结合
相、Ti硼化物相及W硼化物相的立方晶氮化硼基超高压烧结体作为工具基体，所述立
方晶氮化硼基超高压烧结体切削工具的特征在于，
就立方晶氮化硼基超高压烧结体而言，立方晶氮化硼颗粒的平均粒径为0.5～3.5
μm且含量为40～75容量%，并且，结合相中分散分布有平均粒径为50～500nm的
微细的Ti硼化物相和平均粒径为50...

【专利技术属性】
技术研发人员：油本宪志，宫下庸介，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP