立方晶氮化硼基超高压烧结材料制切削刀片制造技术

本发明专利技术提供一种耐崩刃性优异的立方晶氮化硼基超高压烧结材料制切削刀片，所述立方晶氮化硼基超高压烧结材料制切削刀片用这样的立方晶氮化硼基超高压烧结材料构成：在扫描电镜的组织观察中实质上显示连续结合相、硬质分散相、以及介在于上述连续结合相和硬质分散相之间的中间粘附相３相组织，并且按质量％计，具有的配合组成包含：作为上述连续结合相形成成分，氮化钛、碳氮化钛、和碳化钛之中的２种或以上、或者碳氮化钛：１５－５６质量％；作为上述中间粘附相形成成分，Ｔｉ与Ａｌ的复合氮化物：２－１０质量％、碳化钨：２－１０质量％；作为上述硬质分散相形成成分，立方晶氮化硼：余量，但是含有３５－６５质量％。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在以高速进行例如高硬度淬火钢等的难切削材料的精切削的场合，也发挥优异的耐崩刃性的立方晶氮化硼基超高压烧结材料制切削刀片(以下叫做c-BN基烧结切削刀片)。
技术介绍
过去，一般作为c-BN基烧结切削刀片，例如特开昭53-77811号公报所记载，人们知道使用作为加压成型体的烧结体的，立方晶氮化硼基超高压烧结材料(以下叫做c-BN基材料)构成的c-BN基烧结切削刀片，所述加压成型体的烧结体在扫描电镜的组织观察中，实质上显示连续结合相和硬质分散相2相组织，并且包含下述组成按质量％计，作为上述连续结合相形成成分，选自氮化钛(以下用TiN表示)、碳氮化钛(以下用TiCN表示)和碳化钛(以下用TiC表示)之中的1种或2种或以上20-45％；作为上述硬质分散相形成成分，立方晶氮化硼(以下用c-BN表示)余量；也知道该切削刀片用于例如各种钢和铸铁等的表面精切削等。另一方面，近年的切削装置的高性能化和高功率化惊人地显著，另外，对切削加工的省力和节能的要求也强烈，与之相伴，切削加工有高速化的倾向，但以上述的现有c-BN基烧结切削刀片为首、及其他的c-BN基烧结切削刀片中，当用于以高速进行例如高硬度淬火钢等的难切削材料的精切削等时，作为硬质分散相的c-BN相对实质上构成连续结合相的TiCN相粘附性不足，因此上述c-BN相易剥离，其结果，切削刃发生崩刃(微小缺损)，因此现状是在比较短的时间就达到使用寿命。
技术实现思路
于是，本专利技术人从上述的观点出发，为开发耐崩刃性优异的c-BN基烧结切削刀片而进行研究的的结果得到下述研究结果在制造c-BN基烧结切削刀片时，除了作为原料粉末而使用的c-BN粉末、TiN粉末、TiCN粉末、和TiCN粉末以外，还使用Ti与Al的复合氮化物粉末和碳化钨(以下用WC表示)粉末作为原料粉末，将这些粉末配合成这样的配合组成，用质量％(以下％表示质量％)表示，该配合组成包含TiN、TiCN、和TiC之中的2种或以上、或者TiCN15-56％；(Ti，Al)N2-10％、WC2-10％；c-BN余量(但是含有35-65％)。当将混合上述配合组成的粉末而形成的加压成型体进行超高压烧结时，这些构成成分之中的(Ti，Al)N粉末和WC粉末在烧结时优先地聚集在c-BN粉末表面，反应，形成反应生成物，在烧结后的c-BN基材料中，上述反应生成物实质上介于包含TiCN相的连续结合相和包含c-BN相的硬质分散相之间，而且该反应生成物与构成连续结合相的上述TiCN相、以及构成硬质分散相的上述c-BN相的任一个都极为牢固地粘附，作为中间粘附相而作用，因此用该c-BN基材料构成的c-BN基烧结切削刀片即使用于以高速进行例如高硬度淬火钢等的难切削材料的精切削等，在切削刃上也不会发生c-BN相的粘附性不足为原因的崩刃，长期发挥优异的切削性能。本专利技术是基于上述研究结果完成的，本专利技术的耐崩刃性优异的c-BN基烧结切削刀片具有下述特征由作为加压成型体的烧结体的c-BN基材料构成，所述加压成型体的烧结体在扫描电镜的组织观察中实质上显示连续结合相、硬质分散相、以及介于上述连续结合相和硬质分散相之间的中间粘附相3相组织，并且具有的配合组成包含作为上述连续结合相形成成分，TiN、TiCN、和TiC之中的2种或以上、或者TiCN15-56％(以下均用质量％表示)；作为上述中间粘附相形成成分，(Ti，Al)N2-10％、WC2-10％；作为上述硬质分散相形成成分，c-BN余量(但是含有35-65％)。下面说明在本专利技术的c-BN基烧结切削刀片中，按照上述限定构成该刀片的c-BN基材料的配合组成的理由。(a)TiN、TiCN、和TiC这些成分具有提高烧结性，同时形成实质上包含TiCN相的连续结合相从而提高强度的作用，但其配合比例小于15％时，不能确保所期望的强度，另一方面其配合比例超过56％时，耐磨性急剧降低，因此其配合比例规定为15-56％。优选为30-50％。(b)(Ti，Al)N和WC按照上述的那样，这些成分在烧结时优先地聚集在c-BN粉末的表面，反应，形成反应生成物，烧结后的c-BN基材料介于上述连续结合相的TiCN相、和上述硬质分散相c-BN相之间。而且，该反应生成物具有与上述连续结合相的TiCN相、上述硬质分散相c-BN相的任一个都牢固地粘附接合的性质，因此上述c-BN相对作为连续结合相的TiCN相的粘附性显著提高，其结果，切削刃的耐崩刃性提高，但这些成分中的任何成分的配合比例脱离上述范围，作为中间粘附相不能确保对上述硬质分散相与连续结合相之间牢固的粘附性，因此(Ti，Al)N和WC的上述配合比例在确保牢固的粘附性上是经验性地确定的。优选均分别为3-8％。(c)c-BN构成硬质分散相的c-BN是极硬的，由此可谋求耐磨性提高，但其配合比例小于35％时，不能确保所期望的优异的耐磨性，另一方面当其配合比例超过65％时，c-BN基材料自身的烧结性降低，其结果切削刃易发生崩刃，因此其比例规定为35-65％。优选为45-60％。对于上述本专利技术的c-BN基烧结切削刀片，也可以在其表面蒸镀形成具有黄金色色调的氮化钛(以下用TiN表示)层，以此作为切削刀片使用前后识别层，该情况下的蒸镀层厚度，当平均层厚小于0.5μm时，不能付与足够识别的黄金色的色调，另一方面，识别在高至5μm的平均层厚时即足够，因此规定为0.5-5μm的平均层厚即可。另外，本专利技术人等为开发耐崩刃性优异的c-BN基烧结切削刀片而进一步研究的的结果得到下述研究结果在制造c-BN基烧结切削刃片时，除了作为原料粉末而使用的c-BN粉末、TiN粉末和/或TiCN粉末以外，还使用Ti与Al的金属间化合物粉末、Ti与Al的复合氮化物粉末和碳化钨(以下用WC表示)粉末作为原料粉末，将这些粉末按质量％(以下％表示质量％)以Ti-Al化合物3-8％、 (Ti，Al)N5-10％、WC5-15％的比例配合时，这些Ti-Al化合物粉末、(Ti，Al)N粉末、和WC粉末在烧结时优先地反应，形成Ti和Al和W的复合碳氮化物，聚集在c-BN粉末表面，因此在烧结后的c-BN基材料中，上述(Ti，Al，W)CN介于包含TiN和/或TiCN的连续结合相与包含c-BN的硬质分散相之间，而且该(Ti，Al，W)CN与构成连续结合相的上述TiN和TiCN、以及构成硬质分散相的上述c-BN的任一个都极为牢固地粘附，作为中间粘附相而作用，因此用该c-BN基材料构成的c-BN基烧结切削刀片即使用于以高速进行例如高硬度淬火钢等的难切削材料的精切削等，在切削刃上也不会发生崩刃，长期发挥优异的切削性能。本专利技术是基于上述研究结果而完成的，本专利技术的耐崩刃性优异的c-BN基烧结切削刀片具有下述特征用c-BN基材料构成，所述c-BN基材料在扫描电镜的组织观察中实质上显示连续结合相、硬质分散相、以及介于上述连续结合相和硬质分散相之间的中间粘附相3相组织，并且具有的配合组成包含作为上述连续结合相形成成分，TiN和/或TiCN20-37％；作为上述中间粘附相形成成分，Ti-Al化合物3-8％、(Ti，Al)N5-10％、WC5-15％；作为上述硬质分散相形成成分，c-BN余量(但是含有35-55％)。下面说明在本专利技术的c-BN基烧结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种切削刀片，其特征在于，是用立方晶氮化硼基超高压烧结材料构成，所述烧结材料在扫描电镜的组织观察中实质上显示连续结合相、硬质分散相、以及介于上述连续结合相和硬质分散相之间的中间粘附相３相组织，作为上述连续结合相形成成分含有钛化合物，作为上述中间粘附相形成成分至少含有Ｔｉ与Ａｌ的复合氮化物、和碳化钨，作为上述硬质分散相形成成分含有立方晶氮化硼。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：田岛逸郎，关直方，山本和男，
申请(专利权)人：三菱麻铁里亚尔株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]