立方晶氮化硼基超高壓燒結體切削工具及表面包覆切削工具制造技術

本發明專利技術提供一種將韌性優異的cBN基超高壓燒結體作為工具基體的耐缺損性優異的切削工具及表面包覆切削工具。本發明專利技術的切削工具及表面包覆切削工具將含有cBN顆粒、結合相、TiB2相及WB相的cBN基超高壓燒結體作為工具基體，就該立方晶氮化硼基超高壓燒結體而言，cBN顆粒的平均粒徑為0.5～3.5μm，含量為40～75容量%，結合相中分散分布有平均粒徑為50～500nm的微細的TiB2相和WB相，并且，燒結體中的TiB2相和WB相的總計生成量為結合相中的5～15容量%，該結合相中的15～35容量%為Al的氮化物、氧化物中的至少一種以上，除此之外為Ti的氮化物、碳化物、硼化物或碳氮化物中的至少一種以上和不可避免的雜質，并且，滿足0.5≤（WB相的生成量）/(TiB2相的生成量)≤1.0的關系。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種由韌性優異的立方晶氮化硼（以下以“cBN”表示）基超高壓燒結體（以下稱為cBN燒結體）構成的切削工具（以下稱為cBN工具）。
技術介紹
從以往已知cBN燒結體具有優異的耐久性、熱穩定性及熱傳導性，且耐沖擊性及摩擦系數也優異，并且，與鐵系材料的親和性較低，因此發揮這些特性而被用作鋼、鑄鐵等鐵系工件的切削工具材料。例如，如專利文獻1所示，提出有通過如下獲得cBN燒結體的方法：使用球磨機將含有Ti系化合物的原料粉末粉碎、混合之后，與cBN粉末配合、混合而制作成型體，并對其進行燒結，從而得到將Ti的碳化物、氮化物及碳氮化物中的一種或兩種以上作為基體且在該基體中均勻地分散低于10容量%以上且低于50容量%的平均粒徑為4～20μm的cBN、0.1～1.0容量%的平均粒徑為0.2μm以下的WC、3～10容量%的平均粒徑為0.2μm以下的Al2O3、3～7容量%的平均粒徑為0.5μm以下的AlN及1～5容量%的平均粒徑為0.5μm以下的TiB2的cBN燒結體來作為用于將高硬度鋼、冷硬鑄鐵等高速連續切削的耐磨損性、耐缺損性及耐崩刀性優異的cBN燒結體。并且，例如專利文獻2所示提出有如下cBN燒結體：由含有Ti系化合物的原料粉末制作成型體，且將其破碎、粉碎之后，將預定粒徑且預定量的cBN粉末混合物添加到漿料中，并對該含有cBN的漿料進行粉碎混合、干燥而成型壓坯，且對其進行燒結，從而使燒結體的基體相中所含的TiB2的（101）峰值的XRD峰值高度小于cBN的（111）峰的峰高度的12%，且耐缺損性、耐破損性得到提高。另外，例如專利文獻3所示提出有如下技術：在包含約60～80體積%的體積平均粒度約3～6μm的cBN、約40～20體積%的陶瓷粘結劑相及約3～15重量%的鎢的cBN燒結體中，陶瓷粘結劑中的約20～60體積%由第4族或第6族金屬的碳化物、氮化物或硼化物的一種以上構成，且余量的約40～80體積%由鋁的碳化物、氮化物、硼化物或氧化物的一種以上構成，并且燒結體中的WB相的生成抑制TiB2的生成而使耐缺損性降低，因此以XRD強度比計將WB/TiB2抑制至低于0.4來提高cBN燒結體的耐缺損性。專利文獻1：日本專利公開平8-81270號公報專利文獻2：日本專利公表2008-528413號公報專利文獻3：日本專利公開2004-160637號公報上述專利文獻1、2所示的cBN燒結體均通過使高硬度的Ti硼化物（TiB2）相分散于結合相中而實現cBN燒結體的耐磨損性的提高，但以往，由于無法控制分散分布于結合相中的Ti硼化物相的生成尺寸、生成形態，因此存在在cBN燒結體中，在cBN顆粒與結合相的界面生成帶狀、膜狀的Ti硼化物相，或在結合相中形成大塊Ti硼化物相的情況。并且，在這種情況下，因cBN顆粒與結合相的界面處的粘附力的下降以及熱膨脹率的不同，這些原因成為起點而容易導致龜裂的產生/進展，成為cBN燒結體的韌性降低的原因。尤其，將cBN燒結體用作切削工具時，由于在切削加工時高負荷、沖擊等作用于cBN燒結體，因此因韌性降低而引起的缺損、破損成為嚴重的問題。并且，上述專利文獻3所示的cBN燒結體，在燒結體中含有W，因此在燒結時同時生成Ti硼化物相和W硼化物相，但W硼化物相的生成抑制cBN顆粒-結合相界面的Ti硼化物相的生成，因此，cBN顆粒-結合相界面的粘附力降低，這成為龜裂產生的起點而存在耐缺損性降低的問題。
技術實現思路
本專利技術是為了解決上述課題而完成的，其目的在于提供一種通過使微粒Ti硼化物相和W硼化物相分散于陶瓷結合相中來實現結合相的高韌性化，提高燒結體的韌性，因此由該cBN燒結體構成的cBN工具即使在高負荷、沖擊等作用于cBN工具的切削加工條件下，也能經長期發揮優異的耐缺損性。本專利技術人等為解決上述課題，對由cBN燒結體構成的cBN工具，著眼于結合相中所含的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態，進行深入研究的結果得到了如下見解。以往，制造cBN燒結體時，對含有構成燒結體的中間相的Ti系化合物、W系化合物等的原料粉末進行粉碎之后，添加cBN粉末進行混合、粉碎而制作成型體，并對該成型體進行燒結來得到cBN燒結體。但是，本專利技術人等在上述cBN燒結體的制作工序中發現，對含有構成燒結體的中間層的Ti系化合物等的原料粉末進行混合之后，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系化合物粉末并進行混合、粉碎，接著，將在此得到的原料粉末和cBN粉末進行混合而進行成型-燒結，結果所得cBN燒結體通過形成結合相中分散分布有硬質物質即微細的TiB2相、WB相而沒有在結合相中形成塊狀的TiB2相、WB相的燒結組織來提高cBN燒結體的韌性，在將具有這種組織的cBN燒結體用作cBN工具時，不易發生缺損、破損，在長時間使用中發揮優異的耐缺損性。對于這種韌性提高的原因，進一步進行研究的結果，本專利技術人等發現如下：在含有構成燒結體的中間相的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系化合物粉末并進行混合、粉碎，從而微細的hBN顆粒和微細的W系化合物顆粒在結合相中均勻分布，并且，將此與cBN粉末混合并進行燒結，從而微細的hBN顆粒與Ti金屬成分和微細的W系化合物顆粒反應而成為微細的TiB2相、WB相，其結果，在燒結后的cBN燒結體的結合相中，形成微細的TiB2相及WB相均勻地分散分布的燒結組織。并且發現，在將具有這種燒結組織的cBN燒結體用作cBN工具時，即使在切削加工時高負荷、沖擊等作用于cBN工具，通過結合相的高韌性化抑制龜裂的產生、進展，因此耐缺損性得到提高。本專利技術是基于上述見解而完成的，具有如下特征：（1）一種立方晶氮化硼基超高壓燒結體切削工具，將含有立方晶氮化硼顆粒、結合相、Ti硼化物相及W硼化物相的立方晶氮化硼基超高壓燒結體作為工具基體，其中，就立方晶氮化硼基超高壓燒結體而言，立方晶氮化硼顆粒的平均粒徑為0.5～3.5μm且含量為40～75容量%，并且，結合相中分散分布有平均粒徑為50～500nm的微細的Ti硼化物相和平均粒徑為50～500nm的微細的W硼化物相，Ti硼化物相和W硼化物相的生成量之和為結合相中的5～15容量%，該結合相中的15～35容量%為Al的氮化物、氧化物中的至少一種以上，除此之外為Ti的氮化物、碳化物、硼化物或碳本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種立方晶氮化硼基超高壓燒結體切削工具，將含有立方晶氮化硼顆粒、結合相、Ti硼化物相及W硼化物相的立方晶氮化硼基超高壓燒結體作為工具基體，所述立方晶氮化硼基超高壓燒結體切削工具的特征在于，就立方晶氮化硼基超高壓燒結體而言，立方晶氮化硼顆粒的平均粒徑為0.5～3.5μm且含量為40～75容量%，并且，結合相中分散分布有平均粒徑為50～500nm的微細的Ti硼化物相和平均粒徑為50～500nm的微細的W硼化物相，微細的Ti硼化物相和W硼化物相的生成量之和為結合相中的5～15容量%，該結合相中的15～35容量%為Al的氮化物、氧化物中的至少一種以上，除此之外為Ti的氮化物、碳化物、硼化物或碳氮化物中的至少一種以上和不可避免的雜質，并且，滿足0.5≤W硼化物相的生成量/Ti硼化物相的生成量≤1.0的關系。

【技術特征摘要】
2012.10.26 JP 2012-2365271.一種立方晶氮化硼基超高壓燒結體切削工具，將含有立方晶氮化硼顆粒、結合
相、Ti硼化物相及W硼化物相的立方晶氮化硼基超高壓燒結體作為工具基體，所述立
方晶氮化硼基超高壓燒結體切削工具的特征在于，
就立方晶氮化硼基超高壓燒結體而言，立方晶氮化硼顆粒的平均粒徑為0.5～3.5
μm且含量為40～75容量%，并且，結合相中分散分布有平均粒徑為50～500nm的
微細的Ti硼化物相和平均粒徑為50...

【專利技術屬性】
技術研發人員：油本憲志，宮下庸介，
申請(專利權)人：三菱綜合材料株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP