(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削工具素材に複数の溝を加工し、前記溝中に、硬質分散相として高圧相型ＢＮを１〜３０重量％と、結合相として７０〜９９重量％からなり、前記結合相はＷＣ基超硬合金のＷＣ−Ｃｏ系又はＷＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系又はＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系からなり、且つ、ＷＣを少なくとも３０重量％以上含有する混合物が充填され、前記切削工具素材を中空筒状のカプセル内に挿入し、前記カプセルを脱気・密封し、熱間静水圧プレス法により高密度化処理を行い、切削工具のニアーネットシェイプに製作することを特徴とする高圧相型ＢＮ焼結体の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の高圧相型ＢＮ焼結体の製造方法において、該切削工具素材の溝中に充填された硬質分散相と結合相の混合物の焼結・接合を減圧下にて行い、その後熱間静水圧プレス法により高密度化処理を行うことを特徴とする高圧相型ＢＮ焼結体の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の高圧相型ＢＮ焼結体の製造方法により製造されたことを特徴とする切削工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本願発明は、切削工具用に適した硬質粒子を混合した高圧相型窒化ホウ素焼結材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイヤ、ＣＢＮ等の粒子をＣｏ等で結合した焼結体は、高硬度で高い耐摩耗性を有するために、種々の工業用途に利用されている。しかし、高圧相型の結晶構造が必要なため、高圧での焼結が必須となっているため、複雑な形状に対して応用が効かず、その用途が限定されていた。また、先に本出願人が出願した特願平３−１３５８６４号公報でも、形状としては捻れた切れ刃部分に焼結・接合するものであり、超高圧・高温を必要としていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、ＣＢＮ焼結体を形成するには、超高圧・高温を必要とするため、多大な装置が必要であり、高圧相型窒化ホウ素（ＣＢＮ・ＷＢＮ）を製作し、結合金属と混合した後、焼結する場合でも高圧下で行っているのが現状である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、硬質相としての高圧相型窒化ホウ素のＣＢＮ、ＷＢＮ等の硬質粒子を用いて、減圧下において焼結を行うか、必要に応じて熱間静水圧プレス法にて高密度化処理を行うものである。ＣＢＮは、一般論としては焼結を高圧、高温下で行わないと低圧相型窒化ホウ素または６方晶窒化ホウ素に変態し、切削工具材料には適さなくなると言われていた。しかし、本発明者等の研究の結果、ＷＣを含む混合粉末中で焼結する場合には、その相変態がほとんど進行せず、合成されたＣＢＮ時のディフラクトパターンとほぼ同一に保たれることが分かった。
【０００５】
【作用】
本願発明は上記のごとく、切削工具素材に複数の溝を加工し、前記溝中に、硬質分散相として高圧相型ＢＮを１〜３０重量％と、結合相として、ＷＣ、ＴｉＣ、ＴａＣとＦｅ族金属の１種以上のうち、少なくともＷＣを３０重量％以上含有した混合物が充填され、前記切削工具素材を中空筒状のカプセル内に挿入し、前記カプセルを脱気・密封し、熱間静水圧プレス法により高密度化処理を行い、切削工具のニアーネットシェイプに製作することを特徴とする高圧相型ＢＮ焼結体の製造方法及びその焼結法による切削工具、であります。
【０００６】
また、本願発明の高圧相型窒化ホウ素焼結体に使用するＣＢＮ原料は、高圧相型の粉末で有ればよく、また、ＷＣ基超硬合金粉末はその目的に応じて、ＷＣを基とするＷＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系の何れでもよく、更に、Ｆｅ族金属をＣＢＮ添加量に応じて増加させる。その製造方法は、切削工具素材に複数の溝を加工し、前記溝中に、硬質分散相として高圧相型ＢＮを１〜３０重量％と、結合相として、ＷＣ、ＴｉＣ、ＴａＣとＦｅ族金属の１種以上のうち、少なくともＷＣを３０重量％以上含有した混合物が充填され、前記切削工具素材を中空筒状のカプセル内に挿入し、前記カプセルを脱気・密封し、熱間静水圧プレス法により高密度化処理を行うため、形状に関しても、超硬合金同様に冷間プレスを行っても、また細長い形状を必要とする場合には充填する程度でもよいが、その場合にはカプセル法により高密度化処理を熱間静水圧プレスにて行い、焼結体中のポアーを減少させる必要がある。
【０００７】
【実施例】
図１乃至図３は、本発明に係わる製造プロセスを説明するための図であり、エンドミルにＣＢＮ等の超高圧焼結体を設ける場合を示したもので、図１は、予め溝を所定形状に加工した超硬合金の素材を示し、図２は、その溝中に硬質粒子を含む混合粉末を充填した状態を、図３はそれらの素材をカプセルに充填・脱気・密封し、熱間静水圧プレス法により高温高圧焼結を行い拡散接合したものである。またこの方法によりスローアウェイチップを製作する場合には、カプセル工程を簡略化するため、冷間プレスを行った後、焼結してからカプセルに充填すれば脱気等にかかる時間を短縮することができる。
【０００８】
市販のＷＣ粉末（平均粒度１．０μｍ）、ＴｉＣ粉末（同１．０μｍ）、ＴｉＮ粉末（同１．０μｍ）、ＴａＣ粉末（１．５μｍ）及び結合相としてＣｏ粉末を使用して、一般に旋削用に使用されるＪＩＳ、Ｋ１０相当材（組成９１ＷＣ−３ＴａＣ−６Ｃｏ）の粉末を製作した。
ＣＢＮ粉末（平均粒度１．０μｍ）、Ｎｉ粉末（同１．０μｍ）及びＮｉ−Ａｌ粉末（同１．０μｍ）を用いて、ＣＢＮ−Ｃｏ／Ｎｉ／Ａｌ系の粉末を製作した。
上記粉末を配合し、混合終了後、乾燥した後、プレス成形し、上述の製造プロセスにより、ＳＮＭＡ４３２の形状に製作した。
【０００９】
そのチップの耐欠損性を確認するため、フライス工具の１枚刃切削にて切削試験を実施した。
ホルダー：ダブルネガタイプ１枚刃
チップ：ＳＮＭＡ４３２
被削材：ＳＣＭ４４０（ＨＳ４５）
切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ
送り：０．３ｍｍ／刃
切り込み：約５ｍｍ
寿命判定：５分切削後の損傷観察
その結果、本発明チップの切削後の損傷状態は、異常なく、正常な摩耗を示した。
【００１０】
上記実施例で用いたチップを使用して、焼入鋼の軽断続の仕上げ切削にて耐摩耗性を確認した。尚、比較のため、一般に旋削用に使用される超硬合金、ＪＩＳ、Ｋ１０相当材、市販のＣＢＮ工具も同様におこなった。
切削速度：１００ｍ／ｍｉｎ
送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ
切込み：０．２〜０．５ｍｍ
寿命判定：フランク摩耗０．３ｍｍまでの切削時間
その結果、本発明のチップは、３０分で寿命となったが、ＪＩＳ、Ｋ１０相当材の５分に比較し、６倍の寿命を示した。更に、市販のＣＢＮ焼結体は６０分前後で寿命となり、本願のほぼ倍の寿命を示した。しかし、ＣＢＮ工具は１コーナー／チップしか使用できないのに対し、本願発明及びＪＩＳ、Ｋ１０相当材は８コーナー／チップ使用でき、総コスト的には大幅な向上が計れる。
【００１１】
【発明の効果】
本願発明によりＣＢＮ等の焼結体を超高圧装置を使用せずに、熱間静水圧を応用することにより製作でき、そのため多量に、しかも効率よく製作できると共に、棒状焼結体の外周部に溝を設け、溝中に粉末粒子を充填し、焼結することも可となり、ニアーネットシェイプが計れ、加工を簡略にすることができ、特に様々な形状に対応できる優位性も兼ね備えたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係わる棒状・焼結炭化物合金の溝加工後（１カ所）の斜視図。
【図２】図２は、本発明に係わる棒状・焼結炭化物合金の溝中にＣＢＮ・超硬合金粉末との混合物を充填した状態を示す説明図。
【図３】図３は、図２に示す切削工具素材をカプセルにいれ、脱気・密封した状態を説明するための説明図。
【符号の説明】
１  焼結炭化物合金
２  溝
３  ＣＢＮ粒子
【図１】
0003614176.tif 000002
【図２】
0003614176.tif 000003
【図３】
0003614176.tif 000004