烧结体以及包含该烧结体的切削工具制造技术

本申请提供了一种烧结体，该烧结体包含3体积％至80体积％的立方氮化硼颗粒和结合剂，其中结合剂包含：选自由至少一种化合物及其固溶体组成的组中的至少一者，所述至少一种化合物包含至少一种第一元素和至少一种第二元素，第一元素选自由元素周期表中的第4族元素、第5族元素和第6族元素、Al和Si组成的组，第二元素选自由C、N、O和B组成的组；以及选自由Li、Ca、Na、Sr、Ba和Be组成的组中的至少一种金属元素。结合剂包含总计0.001质量％至0.5质量％的金属元素以及0.1质量％至10.0质量％的氧。

Sinter and cutting tools containing the sinter

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】烧结体以及包含该烧结体的切削工具
本公开涉及具有立方氮化硼颗粒和结合剂的烧结体、以及包含该烧结体的切削工具。本申请要求基于2017年10月30日递交的日本专利申请No.2017-209056的优先权。该日本专利申请中描述的所有内容以引用方式并入本文。
技术介绍
在铁系难切削材料、特别是高硬度淬火钢的加工中，通过使用利用立方氮化硼(在下文中也称作“cBN”)烧结体的工具进行切削从而进行精加工越来越普遍。近年来，当将cBN烧结体用于高效加工时，对cBN烧结体的要求越来越严苛，此外还需要延长工具寿命。日本专利特开No.2005-187260(专利文献1)和WO2006/112156(专利文献2)公开了使痕量的诸如碱金属、碱土金属、碳等元素包含于cBN颗粒中，以增加cBN颗粒之间的结合力，从而延长了在加工难切削材料时的工具寿命。WO2008/093577(专利文献3)公开了将痕量的过渡金属元素等与结合剂共混，从而改善cBN烧结体在加工难切削材料时的耐磨性和耐崩损性。引用列表专利文献专利文献1：日本专利特开No.2005-187260专利文献2：WO2006/112156专利文献3：WO2008/093577
技术实现思路
根据本公开的一个方面的烧结体为具有3体积％以上80体积％以下的立方氮化硼颗粒和结合剂的烧结体，结合剂包含：选自由一种以上的化合物以及这些化合物的固溶体组成的组中的一者以上，所述化合物由一种以上的第一元素和一种以上的第二元素组成，第一元素选自由元素周期表中的第4族元素、第5族元素和第6族元素、Al和Si组成的组，第二元素选自由C、N、O和B组成的组；以及选自由Li、Ca、Na、Sr、Ba和Be组成的组中的一种以上的金属元素，结合剂中的一种以上的金属元素的含量总计为0.001质量％以上0.5质量％以下，结合剂中的氧的含量为0.1质量％以上10.0质量％以下。根据本公开的一个方面的切削工具为包含上述烧结体的切削工具。具体实施方式[本公开要解决的问题]然而，即使使用专利文献1至3的技术，也不可能同时满足应用于近期的高效加工时的严苛要求和对优异的工具寿命的要求，因此需要更佳的性能。因此，一个目的是提供烧结体以及包含该烧结体的切削工具，其中在将该烧结体应用于切削工具并且甚至用于高硬度淬火钢的高效加工时，该烧结体表现出优异的工具寿命。[本公开的有益效果]根据上述方面，可提供一种烧结体，在将该烧结体应用于切削工具并且甚至用于高硬度淬火钢的高效加工时，该烧结体表现出优异的工具寿命。[实施方案的描述]首先，将列举并且详细地描述本公开的实施方案。(1)根据本公开的一个方面的烧结体为具有3体积％以上80体积％以下的立方氮化硼颗粒和结合剂的烧结体。结合剂包含：选自由一种以上的化合物以及这些化合物的固溶体组成的组中的一者以上，所述化合物由一种以上的第一元素和一种以上的第二元素组成，第一元素选自由元素周期表中的第4族元素、第5族元素和第6族元素、Al和Si组成的组，第二元素选自由C、N、O和B组成的组；以及选自由Li、Ca、Na、Sr、Ba和Be组成的组中的一种以上的金属元素。结合剂中的一种以上的金属元素的含量总计为0.001质量％以上0.5质量％以下。结合剂中的氧的含量为0.1质量％以上10.0质量％以下。当将本实施方案的烧结体应用于切削工具并且用于高硬度淬火钢的高效加工时，该烧结体表现出优异的工具寿命。本实施方案的烧结体不仅在高硬度淬火钢的高效加工中表现出优异的工具寿命，而且在诸如铁系耐热合金、镍系耐热合金、钛合金等难切削材料的高效加工中也表现出优异的工具寿命。(2)结合剂优选含有总计为0.001质量％以上0.1质量％以下的Li和Ca中的一者或两者，并且结合剂中的氧的含量为0.5质量％以上5.0质量％以下。这提供了进一步延长的工具寿命。(3)结合剂优选含有Ti和Zr中的一者或两者的氮化物、Li和Ca中的一者或两者、氧和碳，所述结合剂含有总计为0.001质量％以上0.01质量％以下的Li和Ca中的一者或两者，并且含有0.001质量％以上0.5质量％以下的碳。这提供了进一步延长的工具寿命。(4)根据本公开的一个方面的切削工具为包含上述条款(1)至(3)中描述的烧结体的切削工具。本实施方案的切削工具在高硬度淬火钢的高效加工中表现出优异的工具寿命。[实施方案的详细描述]现在将在以下描述根据本公开的实施方案的烧结体的具体实例。在本说明书中，当通过化学式表示化合物等而没有指定任何特定原子比时，它包括任何常规已知的原子比，并且不必限于落入化学计量范围内的那些原子比。例如，对于“TiCN”，构成TiCN的原子数的比率不限于Ti:C:N＝1:0.5:0.5，而是包括任何常规已知的原子比。此外，在本说明书中，“A至B”形式的表述表示范围的上限和下限(即，A以上B以下)，并且当A后没有任何单位而仅B后具有单位时，A与B的单位相同。[烧结体]根据本实施方案的烧结体为包含3体积％以上80体积％以下的立方氮化硼颗粒(在下文中也称作“cBN颗粒”)和结合剂的烧结体(该烧结体在下文中也将称作“cBN烧结体”)。根据本实施方案的烧结体可包含其他成分，只要该烧结体包含cBN和结合剂这两种成分即可，并且本实施方案的烧结体可包含因所用原料、制造条件等而产生的不可避免的杂质。(立方氮化硼颗粒)烧结体包含3体积％以上80体积％以下的立方氮化硼颗粒。cBN颗粒具有高硬度、高强度和高韧性，并且在烧结体中充当骨架并起到维持可承受切削高硬度淬火钢的材料强度的作用。当cBN颗粒的含量小于3体积％时，不能维持能够承受切削高硬度淬火钢的材料强度。另一方面，当cBN颗粒的含量超过80体积％时，结合剂含量相对降低，导致耐磨性降低。为了延长工具寿命，cBN颗粒的含量优选为20体积％以上75体积％以下，并且更优选为45体积％以上65体积％以下。可通过使用装配有扫描电子显微镜(SEM)的能量色散X射线分析仪(EDX)观察烧结体的结构、对烧结体进行元素分析等，来确认烧结体中cBN颗粒的含量(体积％)。具体而言，可通过如下方式确定cBN颗粒的含量(体积％)：首先，在烧结体的所需位置处进行切割，以制备包含截面的样品。可使用聚焦离子束装置、截面抛光装置等制备烧结体的截面。随后，用SEM以2000倍的放大倍数观察cBN烧结体的截面，以获得背散射电子图像。在背散射电子图像中，存在cBN颗粒的区域为黑色区域，并且存在结合剂的区域为灰色区域或白色区域。随后，使用图像分析软件(例如，MitaniCorporation的“WinROOF”)对背散射电子图像进行二值化，并且由二值化图像计算各面积比率。通过将计算得到的面积比率视为以体积％表示的值，可获得cBN的含量(体积％)。由此，可同时获得结合剂的体积百分比。烧结体中cBN颗粒的含量(体积％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烧结体，其具有3体积％以上80体积％以下的立方氮化硼颗粒和结合剂，/n所述结合剂包含：选自由一种以上的化合物以及这些化合物的固溶体组成的组中的一者以上，所述化合物由一种以上的第一元素和一种以上的第二元素组成，所述第一元素选自由元素周期表中的第4族元素、第5族元素和第6族元素、Al和Si组成的组，所述第二元素选自由C、N、O和B组成的组；以及选自由Li、Ca、Na、Sr、Ba和Be组成的组中的一种以上的金属元素，/n所述结合剂中的所述一种以上的金属元素的含量总计为0.001质量％以上0.5质量％以下，/n所述结合剂中的氧的含量为0.1质量％以上10.0质量％以下。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171030 JP 2017-2090561.一种烧结体，其具有3体积％以上80体积％以下的立方氮化硼颗粒和结合剂，
所述结合剂包含：选自由一种以上的化合物以及这些化合物的固溶体组成的组中的一者以上，所述化合物由一种以上的第一元素和一种以上的第二元素组成，所述第一元素选自由元素周期表中的第4族元素、第5族元素和第6族元素、Al和Si组成的组，所述第二元素选自由C、N、O和B组成的组；以及选自由Li、Ca、Na、Sr、Ba和Be组成的组中的一种以上的金属元素，
所述结合剂中的所述一种以上的金属元素的含量总计为0.001质量％以上0.5质量％以下，
所述结合剂中的氧的含量为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈村克己，石井显人，久木野晓，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，住友电工硬质合金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP