(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原材料粉末として、立方晶窒化硼素と、六方晶窒化硼素、ＴｉＣ、ＴｉＮ、Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）、ＷＣ、Ｗ、Ｃ、Ｃｏ、Ｃｏ2 Ａｌ9 、Ａｌ、ＡｌＮ、Ａｌ2 Ｏ3 から１種または複数種とを、エタノールとポリエチレングリコールとともに混合して、所望の組成を備え、ＴｉＣ＋ＴｉＮ＋Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）の合計が＜５０ｗｔ％であり、且つその他の添加物の量が＜２５ｗｔ％である原料粉末の均一スラリーを形成する工程、
スプレー乾燥によって球状の粉末凝集物を形成する工程、
前記球状の粉末凝集物を、超硬合金またはサーメットの基体の凹みに充填する工程、
前記球状の粉末凝集物から前記ポリエチレングリコールを適切な温度と雰囲気とで除去する工程、及び
前記球状の粉末凝集物を、高圧及び高温の条件のもとで容器内側で互いに焼結して且つ同時に基体と接合して、複合ボディーを形成する工程、
を特徴とする多結晶立方晶窒化硼素の切削工具インサートの製造方法。
【請求項２】
前記超硬合金またはサーメットの基体の前記凹みが、リセス、ポケットまた溝であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、切削工具インサートの後製造工程に適切である立方晶窒化硼素粉末及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）基材料のような超砥粒(superhard abrasive)で形成された切れ刃を備える切削工具は、粉末冶金法で製造されそして鋳鉄及び焼き入れした鋼の機械加工用に主に使用する。鋳鉄に対しては、８０〜１００ｗｔ％のｃＢＮを有する強靱な材料が使用され、一方焼き入れた鋼に対しては、１０〜５０ｗｔ％のＴｉＣ、ＴｉＮまたはＴｉ（Ｃ、Ｎ）を一般的に添加する。これは靭性を増加させるが、しかし材料の化学安定性を非常に変化させる。また、ほとんどの多結晶質立方晶窒化硼素（ＰｃＢＮ）材料は、少量（一般的にはそれぞれが＜１０ｗｔ％で、全部で＜２５ｗｔ％である）の他の成分、例えばＣｏ、Ｎｉ、ＷＣ、Ａｌ、ＡｌＮ及びＡｌ２Ｏ３を含有する。これらは、原材料粉末に添加するか、または処理する際に入れられる。
【０００３】
ＰｃＢＮ切削工具は、主に次の二つの異なる方法で製造される。すなわち、
１）高圧力及び高温度（ＨＰ／ＨＴ）によって、ＰｃＢＮ粉末混合物を、固体ボディーに焼結し、この固体ボディーは仕上がり切削工具インサートへと切断しそして研磨する。
２）ＰｃＢＮ粉末の薄い層を、ＨＰ／ＨＴによって焼結して同時に基体に接合し、この基体からさらに小さな部片（刃先）が切り出される。これらの刃先は、通常の超硬工具（例えば、インサート、エンドミル、ドリル）にろう付けして、仕上げた状態に研磨する。これらの工具は、それが仕上がる前に多くの工程が製品に加えられるので、非常に高価である。また、一般的に入手される工具は、一つの工具あたり一つか又は二つの切れ刃存在するだけである。
【０００４】
米国特許第５，６７６，４９６号は、さらに経済的な方法でＰｃＢＮ切削工具インサートを製造するための技術を示す。これは、超硬合金またはサーメットの基体を容器内に配置して、その後この基体に適切に配置された溝にＰｃＢＮ粉末を詰め込むことによって達成する。この容器を、ＰｃＢＮ粉末が十分緻密なボディーに固められ同時に基体と接合するように、ＨＰ／ＨＴ焼結する。この基体とＰｃＢＮとの複合物は、切削工具インサートへとその後直接研磨する。
【０００５】
記載した方法が切れ刃あたりの大幅な価格低下をもたらすとはいえ、溝に粉末を詰め込むことが原則的に手作業によって行うことは大きな欠点である。必要な溝の形状と組み合わすためのＰｃＢＮ粉末の少ない流動特性が、自動化処理を確実にすることができない。明らかな健康上の有害なものは別にして、手作業の詰め込みは、不均一な詰め込み密度と、ＰｃＢＮ粉末を過度に酸素にさらすことをもたらす。不均一な詰め込み密度は、詰め込まれるＰｃＢＮ量を常に確実に十分にするために、所望より大きな溝寸法にする必要がある。過剰な酸素は固化工程に悪影響を及ぼすので、ＰｃＢＮ粉末の酸素含有量の注意深い制御はＨＰ／ＨＴ焼結に対して重要である。原則として、非常に高い再現性のある詰め込み密度を有すること、及び作業中及び保管の際の酸素充填を最小化することが望まれる。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
上記課題は、本発明の切削工具インサートの製造方法及び多結晶質立方晶窒化硼素を含む粉末によって達成することができる。
本発明の多結晶立方晶窒化硼素の切削工具インサートの製造方法は、原材料粉末として、立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）と、六方晶窒化硼素（ｈＢＮ）、ＴｉＣ、ＴｉＮ、Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）、ＷＣ、Ｗ、Ｃ、Ｃｏ、Ｃｏ２Ａｌ９、Ａｌ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３から１種または複数種とを、適切な液体と適切な薬剤とともに混合して、所望の組成を備えた均一スラリーを形成する工程、典型的には直径１００μｍの球状の粉末凝集物を形成する工程、前記多結晶質立方晶窒化硼素の粉末を、超硬合金またはサーメットの基体の凹みに充填する工程、前記多結晶質立方晶窒化硼素の粉末から前記薬剤を適切な温度と雰囲気とで除去する工程、及び前記多結晶立方晶窒化硼素の粉末を、高圧及び高温の条件のもとで容器内側で互いに焼結して且つ同時に基体と接合して、複合ボディーを形成する工程、を特徴とする。
【０００７】
本発明の方法は、上記適切な液体がエタノールであり、上記加圧成形剤が、ポリエチレングリコールであることを特徴とする。さらに、本発明の方法は、上記粉末凝集物を、スプレー乾燥によって形成することを特徴とする。また、本発明の方法は、上記超硬合金またはサーメットの基体の前記凹みが、リセス、ポケットまたは溝であることを特徴とする。
【０００８】
さらに本発明の多結晶質立方晶窒化硼素を含む粉末は、典型的には直径１００μｍの球状の粉末凝集物を特徴とする。
【０００９】
【実施例及び発明の効果】
本発明にしたがって、良好な流動特性を備えたＰｃＢＮを含有する粉末を提供する。この粉末は、狭い許容誤差と非常に再現性のあるグリーンボディー密度を備えた完成形状のボディーを作るのに適している。
本発明の方法にしたがって、上記の材料を生産するために適切な粉末の製造は、次の工程を含む。すなわち、
１．原材料粉末すなわち、立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）と、六方晶窒化硼素（ｈＢＮ）、ＴｉＣ、ＴｉＮ、Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）、ＷＣ、Ｗ、Ｃ、Ｃｏ、Ｃｏ２Ａｌ９、Ａｌ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３から１種または複数種とを、適切な液体（例えば、エタノール）と適切な薬剤（例えば、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ））とともに混合して、所望の組成を備えた均一スラリーを形成する工程、ＴｉＣ＋ＴｉＮ＋Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）の合計が＜５０ｗｔ％であり、且つその他の添加物の量が＜２５ｗｔ％とする工程、
２．スプレー乾燥技術を使用して良好な流動特性を備えた一般的に直径１００μｍの球状の粉末凝集物を形成する工程、
３．ＰｃＢＮ粉末を、超硬合金またはサーメットの基体のリセス、ポケット、溝などに充填する工程、
４．ＰｃＢＮ粉末から上記薬剤を適切な温度と雰囲気（好ましくは、ＰＥＧに対して流れる水素中の２００〜４００℃）とで除去する工程、及び
５．上記ＰｃＢＮ粉末を、高圧及び高温の条件のもとで容器内側で互いに焼結して且つ同時に基体と接合して、複合ボディーすなわち切削工具インサートを形成する工程、
である。
【００１０】
本方法はＰｃＢＮを参照して記載するが、研磨材料としてダイヤモンドまたはそれらの混合物を用いることにも使用できることは明らかである。