(57)【要約】【課題】熱処理した鋼の切削などに必要な耐摩耗性に加えて優れた耐欠損性を具え、鋼や高高度鋳鉄などの加工コストを低減させることのできる、結合材を用いて焼結した硼化物焼結体を提供する。【解決手段】Ａｌと、周期律表Ｉａ族あるいはＩＩａ族から選ばれる一つの元素Ｍと、硼素からなる硼化物とを含む硼化物焼結体であって、組成がＡｌＸ≦１Ｍｙ≦１ＢＺ≧１２で表される硼化物が５０〜９５体積％と残部が結合相と不可避的不純物とからなる。そして、結合相は、ＶＩＩＩ族金属から選択した少なくとも１種の金属、前記金属からなる合金、及び前記金属又は合金の硼化物からなる群から選択した少なくとも１種を含む。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌと、周期律表Ｉａ族あるいはＩＩａ族から選ばれる一つの元素Ｍと、硼素とからなる硼化物を含む硼化物焼結体であって、
前記硼化物焼結体は、組成がＡｌＸ≦１Ｍｙ≦１ＢＺ≧１２で表される硼化物が５０〜９５体積％と残部が結合相と不可避的不純物とからなり、
前記結合相は、ＶＩＩＩ族金属（Ｆｅを除く）から選択した少なくとも１種の金属の硼化物、前記金属からなる合金の硼化物からなる群から選択した少なくとも１種を含むことを特徴とする硼化物焼結体。
【請求項２】
更に、結合相は、Ａｌ、Ｔｉ及びＶＩａ族金属から選択した少なくとも１種の金属、前記金属及びＶＩＩＩ族金属（Ｆｅを除く）から選択した元素からなる合金、及び前記金属又は合金の硼化物からなる群から選択した少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１に記載の硼化物焼結体。
【請求項３】
前記元素ＭがＭｇであることを特徴とする請求項１に記載の硼化物焼結体。
【請求項４】
前記元素ＭがＬｉであることを特徴とする請求項１に記載の硼化物焼結体。
【請求項５】
前記結合相中にＡｌＢ２、Ｗ２Ｃｏ２１Ｂ６及びＷＣｏＢの少なくとも一種を含むことを特徴とする請求項２に記載の硼化物焼結体。
【請求項６】
組成がＡｌＸ≦１Ｍｙ≦１ＢＺ≧１２で表される硼化物が５０〜８０体積％であり、結合相中にＣｏ、Ｎｉ、及びこれらの合金の少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１に記載の硼化物焼結体。
【請求項７】
組成がＡｌＸ≦１Ｍｙ≦１ＢＺ≧１２で表される硼化物が最大粒径５μｍ以下の粒子からなることを特徴とする請求項１に記載の硼化物焼結体。
【請求項８】
組成がＡｌＸ≦１Ｍｙ≦１ＢＺ≧１２で表される硼化物が最大粒径２μｍ以下の粒子からなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の硼化物焼結体。
【請求項９】
不可避的不純物として、Ａｌの酸化物、元素Ｍの酸化物、Ｂの酸化物、Ａｌと元素ＭとＢとの複合酸化物、及びＡｌと元素Ｍとの酸化物からなる群から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１に記載の硼化物焼結体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、切削工具に好適な硼化物焼結体に関するものである。特に、鋳鉄や鋼などの鉄系材料の切削工具に最適であって、耐摩耗性及び耐欠損性に優れる高硬度の硼化物焼結体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
切削工具に用いられるＡｌ２Ｏ３やＳｉ３Ｎ４からなるセラミック工具は硬度がＨｖ１６００〜２４００と高く、鉄系材料の切削においては良好な耐摩耗性を示すが、靭性に乏しい。そのため、被削性の良い鋳鉄の切削には使用されるが、鋼の切削においては耐欠損性の低下により十分な寿命を得られていない。
【０００３】
また、超硬合金工具は、硬度がＨｖ１５００〜２０００であり、低硬度の鋼の切削に一般に使用される。従って、熱処理によりＨＲｃ４０程度まで高硬度化させた鋼の切削においては、切削温度の上昇に対し、焼結体の硬度や強度の低下が生じるため、耐摩耗性、耐欠損性に劣り、十分な工具寿命が得られない。
【０００４】
一方、高硬度な切削工具としてｃＢＮ焼結体があり、焼き入れによりＨＲｃ５０以上に高硬度化された焼入鋼の切削において高い性能を示すことが知られている。このｃＢＮ焼結体は、ＨＲｃ３０〜５０の一般的な熱処理鋼の切削でも、セラミック工具や超硬合金工具と同等以上の寿命を持つ。しかし、ｃＢＮ焼結体は、製造コストの高い超高圧高温発生装置を用いて、超高圧下で合成されるｃＢＮを原料としており、さらに再度、超高圧下で焼結されるので工具単価が高く、加工コストが高くなるために一般的に使用されていない。
【０００５】
これに対しＡｌを含む３元硼化物として、Ｈ．ＷｅｒｈｅｉｔらのＪｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｌｌｏｙｓ　ａｎｄ　Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，２０２（１９９３）２６９−２８１には、ＡｌＬｉＢ１４の単結晶の硬度がＨｖ２９５０、ＡｌＭｇＢ１４の単結晶の硬度がＨｖ２７９０と高い硬度を有することが示されている。この論文は、多量のアルミニウム融液中にマグネシウムと硼素を溶解し、結晶を析出させる方法を開示している。
【０００６】
また、別の従来技術としてＵＳＰ６０９９６０５に記載の技術が知られている。この公報はＡｌ、Ｍｇ、Ｂ元素の粉末を化学量論組成で配合後、メカニカルアロイング法を用いて微細化した後に、３０重量％のＴｉＢ２を加えてホットプレスで焼結することにより、Ｈｖ３８００−４６００の高硬度焼結体が得られることを示している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の論文とＵＳＰに開示される技術では次のような問題があった。
前記論文の技術では、緻密で不純物の少ない焼結体を得ることができないという問題がある。この論文の技術は、数十μｍ以上のＡｌＭｇＢ１４粒子が生成できる。より具体的には、粒径が最小でも５０μｍであり、最大では２ｍｍに達する。しかし、ＡｌＭｇＢ１４は難焼結性であり、このような粗粒の粉末からは緻密な焼結体を得ることができない。
【０００８】
また、このような粗粒を微細化し、高圧高温装置を用いれば緻密な焼結体を得ることができる。しかし、粗粒を粉砕するには微細化に長時間を要し、かつ粉砕容器や粉砕媒体（ボールなど）から不純物が３重量％以上と多量に混入して、組成の制御が困難である。さらに、このようにして得られた焼結体は靭性が低いため、例えば、熱処理を施しているが比較的低硬度の鋼材を断続切削すると欠損が生じ、十分な性能を得られない。
【０００９】
一方、ＵＳＰ６０９９６０５に記載の技術では、不純物の混入により十分な硬度と靭性を具える焼結体を得ることができないと言う問題がある。鋼製の粉砕ボールとＡｌ、Ｍｇ、Ｂの原料粉末を入れた高エネルギータイプの粉砕装置でメカニカルアロイングを行うため、粉砕ボールや容器材質の不純物混入が避けられない。そのため、鉄と原料硼素が反応して、ＦｅＢ４９が生成し混入していることが確認されている。このような鉄の硼化物は脆性材料であると共に鋼材との反応性が高いため、この焼結体を切削工具として用いた場合に刃先の耐摩耗性と耐欠損性のいずれをも低下させる問題がある。
【００１０】
また、メカニカルアロイングでは酸化反応が生じやすく、さらに急激な酸化反応による爆発の恐れがあるために、ＬｉやＮａなどのＩａ、ＩＩａ族金属を含む混合原料を微細化して焼結体を得ることは実質的に不可能である。
【００１１】
従って、本発明の主目的は、熱処理した鋼の切削などに必要な耐摩耗性に加えて優れた耐欠損性を具え、鋼や高硬度鋳鉄などの加工コストを低減させることのできる、結合材を用いて焼結した硼化物焼結体を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、焼結体中の硬質相と結合相の組成や原料の粒径を規定することで上記の目的を達成する。
【００１３】
すなわち、本発明の硼化物焼結体は、Ａｌと、周期律表Ｉａ族あるいはＩＩａ族から選ばれる一つの元素Ｍと、硼素とからなる硼化物を含む硼化物焼結体である。前記硼化物焼結体は、組成がＡｌＸ≦１Ｍｙ≦１ＢＺ≧１２で表される硼化物が５０〜９５体積％と残部が結合相と不可避的不純物とからなる。そして、前記結合相は、ＶＩＩＩ族金属（Ｆｅを除く）から選択した少なくとも１種の金属の硼化物、前記金属からなる合金の硼化物からなる群から選択した少なくとも１種を含む。
【００１４】
従来、組成がＡｌＸ≦１Ｍｙ≦１ＢＺ≧１２で表される硼化物を含む焼結体は、不可避的不純物を除いてＡｌＸ≦１Ｍｙ≦１ＢＺ≧１２のみからなる焼結体であるか、重量％で５〜３０％の添加物を含む焼結体で高い硬度を得ている。しかし、このような従来の硼化物焼結体では、鋼などに強い衝撃が加わる断続切削などに用いる場合に十分な強度が得られない。例えば、ＵＳＰ６０９９６０５に記載の技術では、Ａｌ、Ｍｇ、Ｂの各原料粉末を配合後、メカニカルアロイングにより各原料粉末の結晶構造を完全に破壊するような粉砕を行うため、粉砕容器・媒体などから脆化をもたらす不純物が混入するからである。
【００１５】
本発明では、三元硼化物の含有量を５０〜９５体積％とし、残部の５〜５０体積％をＶＩＩＩ族金属（Ｆｅを除く）の硼化物を含む結合相とすることで、この結合相により三元硼化物間を強い強度で結合させる。特に、結晶構造の崩れていない微細な三元硼化物粉末を原料として用い、その難焼結性を改善するために、三元硼化物との間で硼化物を生成して高い焼結強度が得られ易い元素を結合相の材料として添加する。その結果、特に、断続切削に用いられる工具に適する高い硬度と優れた耐欠損性とを具える焼結体を得ることができる。
【００１６】
本発明において、三元硼化物の具体的な組成としては、ＡｌＭｇＢ１４やＡｌＬｉＢ１４などが挙げられる。ＡｌＭｇＢ１４の場合、より正確な構造はＡｌ０．７５Ｍｇ０．７８Ｂ１４である。
【００１７】
結合相は、ＶＩＩＩ族金属（Ｆｅを除く）から選択した少なくとも１種の金属の硼化物、前記金属からなる合金の硼化物からなる群から選択した少なくとも１種を含む。更に、Ａｌ、Ｔｉ及びＶＩａ族金属から選択した少なくとも１種の金属、前記金属及びＶＩＩＩ族金属（Ｆｅを除く）から選択した元素からなる合金、及び前記金属又は合金の硼化物からなる群から選択した少なくとも１種を含むことが好ましい。このような結合相は、上記三元硼化物間の結合を強化する元素や、三元硼化物との反応により硼化物を生成し易い元素を材料に用いることで得られる。より具体的な材料元素としては、Ｃｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗが好ましい。これら材料からなる結合相は、例えば、金属相では、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、ＣｏとＮｉの合金など、硼化物相では、ＡｌＢ２、Ｃｏ２Ｂ、ＷとＣｏの複硼化物であるＷ２Ｃｏ２１Ｂ６、ＷＣｏＢ、ＭｏとＣｏの複硼化物であるＭｏＣｏＢなどが挙げられる。このうち、例えば、ＣｏとＮｉの合金は、三元硼化物との間に硼化物を生成すると共に、三元硼化物の粒子間の間隙に侵入して、三元硼化物間に連続的に存在する。このような状態で存在することで、三元硼化物間を強固に結合し、焼結体に強靭性を付与することができる。また、硼化物のうち、ＡｌＢ２、Ｗ２Ｃｏ２１Ｂ６、ＷＣｏＢ、ＭｏＣｏＢは、三元硼化物と結合相間の結合力を高められて好ましい。なお、本発明焼結体において、結合相に存在する硼化物は、三元硼化物との反応により生じたものである。
【００１８】
組成がＡｌＸ≦１Ｍｙ≦１ＢＺ≧１２で表される硼化物を５０〜８０体積％として、結合相中にＣｏ、Ｎｉ、及びこれらの合金の少なくとも１種を含むことが好ましい。このような焼結体は、上記の結合力の向上効果が最大限に作用するため、特に優れた耐欠損性を示す。
【００１９】
不可避的不純物としては、一般にＡｌＭｇＢ１４を含む系では、Ａｌの酸化物、Ｍｇの酸化物、結合相金属元素の酸化物、ＭｇＡ１２０４が見られる。ＡｌＬｉＢ１４を含む系では、Ａｌの酸化物、Ｌｉの酸化物、結合相金属元素の酸化物、ＡｌＬｉＯ２が見られる。その他、硼素の酸化物などが見られる。
【００２０】
焼結体を構成する三元硼化物の最大粒径は５μｍ以下が好ましい。このような微細な三元硼化物で焼結体を構成することにより、鋼の切削における耐摩耗性と耐欠損性を得るに必要な強度を有する焼結体となる。より好ましい三元硼化物の最大粒径は２μｍ以下である。なお、切削工具として好ましい焼結体の硬度は、Ｈｖ２５ＧＰａ以上である。
【００２１】
上記の硼化物焼結体は、最大粒径が５μｍ以下の硼化物粒子を圧力：１５０ＭＰａ以上１０ＧＰａ以下、温度：１０００℃以上１６００℃以下で焼結することで得られる。より好ましい硼化物粒子の最大粒径は３μｍ以下である。
【００２２】
微細な硼化物粒子を用いることで、緻密で高硬度の焼結体を得ることができる。このような硼化物粒子は、粉砕を行わないか短時間の粉砕をすることで結晶構造を極力崩さず、かつ不純物の少ない状態とすることができる。焼結圧力のより好ましい範囲は、１ＧＰａ以上５ＧＰａ以下、更に好ましくは、１ＧＰａ以上３ＧＰａ以下である。焼結温度のより好ましい範囲は１２００〜１６００℃である。焼結保持時間は、１５〜６０分程度が好ましい。
【００２３】
焼結体の原料粉末となる微細な硼化物粒子は、粉砕を行うことなく当初から微粒の硼化物粒子を得る方法と、まず粗粒を得て、その後粉砕することで微粒とする方法の２通りがある。
【００２４】
粉砕を行わない方法は、硼素：最大粒径３μｍ以下で７５〜９１原子％、Ａｌ：４〜２１原子％、周期律表ＩａおよびＩＩａ族から選ばれる一つの元素Ｍ：３〜６原子％の組成を有する原料を、窒素以外の不活性ガス雰囲気中にて、１３００℃以下の温度で加熱処理する工程により得ることができる。
【００２５】
最大粒径が３μｍ以下の硼素を原料とすることで、得られる硼化物粒子の最大粒径を５μｍ以下に抑えることができる。より好ましくは、最大粒径が１μｍ以下の硼素を原料とし、得られる硼化物粒子の最大粒径を３μｍ以下とする。
【００２６】
従来、ＡｌＭｇＢ１４では、結晶成長させるために硼化物中にＡｌが比較的多く含まれていた。例えば、上記硼化物ＡｌＭｇＢ１４のＡｌの含有量は８０〜９１原子％程度である。本発明では、硼化物中のＡｌの含有量を極力減らし、微細な硼化物粒子が得られる組成を上記のように選択した。Ａｌが２１原子％を超えると結晶粒成長が起こり、粗粒の硼化物粒子となる傾向がある。
【００２７】
ＡｌＭｇＢ１４について、Ａｌの含有量を変化させて上記の方法にて微粒の硼化物粒子が得られた組成例を表１に示す。この表１における組成Ｎｏ．１はＡｌＭｇＢ１４の化学量論組成で、微細な硼化物粒子が得られたが、若干の酸化物も見られた。また、Ｎｏ．２は得られた粒子が微粒であり、酸化物も非常に少なく好ましいＡｌＭｇＢ１４であった。更に、Ｎｏ．３でも微粒のＡｌＭｇＢ１４が合成できたが、Ｎｏ．２に比べて粗粒化していた。この結果から、硼化物において好ましい微粒子が得られるＡｌ量としては２１原子％以下と思われる。
【００２８】
【表１】
2004076111.tif 000002
【００２９】
加熱処理の雰囲気は、不活性ガス雰囲気とする。ただし、窒素は除く。通常、アルゴンを用いることが好適である。
【００３０】
加熱処理温度は、理論上、Ａｌの融点（６６０．４℃）以上の温度〜１３００℃以下の温度であれば良い。１３００℃を超える温度で合成した場合はＡｌＢ１２を過剰に合成してしまうため好ましくない。最適な合成温度は１２００〜１３００℃、特に１２００℃前後である。保持時間は、３０〜９０分程度が好ましい。
【００３１】
この方法であれば、粉砕を行うことなく微粒の硼化物粒子を得ることができ、粉砕時に不純物が混入して焼結体とした際に硼化物の含有量が低下することを回避できる。
【００３２】
次に、粉砕を行う方法は、まず硼素：最大粒径４０μｍ以下で７５〜９１原子％、Ａｌ：４〜２１原子％、周期律表ＩａおよびＩＩａ族から選ばれる一つの元素Ｍ：３〜６原子％の組成を有する原料を、窒素以外の不活性ガス雰囲気中にて、１３００℃以下の温度で加熱処理し、最大粒径が５０μｍ以下で、かつ平均粒径１５μｍ以下の硼化物粒子を得る。続いて、この最大粒径が５０μｍ以下の硼化物粒子を粉砕して最大粒径５μｍ以下の硼化物粒子とする。
【００３３】
原料の組成、加熱処理における雰囲気、温度は、粉砕を行わない方法の場合と同様である。ここでは原料となる硼素の粒径が比較的大きい（粗い）ため、合成された硼化物粒径も大きくなるが、最大粒径が５０μｍ以下で、平均粒径を１５μｍ以下とすることで、粉砕工程を有しても短時間で最大粒径５μｍ以下に微細化できる。粉砕時間が短ければ、不純物の混入がほとんど無い状態で硼化物粉末を得ることができる。そして、不純物の少ない硼化物粒子を用いることで焼結性も改善され、緻密な焼結体を得ることができる。
【００３４】
粉砕は、不純物が極力混入しないような条件を選択して行うことが好ましい。ボールミルを用いた粉砕条件例としては、例えば、ボール：アルミナ製、直径３〜６ｍｍ、粉砕時間：４〜１０時間が挙げられる。できるだけ、短時間で粉砕を行うことが好ましい。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
（実施例１）
ＡｌＭｇＢ１４粉末と、表２に示す組成からなる結合材（金属粉末）とを配合して焼結した焼結体について、ＡｌＭｇＢ１４の最大粒径、Ｘ線回折測定の測定を行った。また、得られた焼結体を切れ刃とする切削加工用チップを作製し、切削評価を行った。表２に、配合組成、測定結果、切削評価を示す。
【００３６】
ＡｌＭｇＢ１４粉末は、以下のようにして得た。純度９９．９％、最大粒径３μｍ以下の無定形硼素粉末、純度９９．９％、最大粒径４０μｍ以下のアルミニウム粉末、純度９９．９％、最大粒径１８０μｍ以下のマグネシウム粉末をそれぞれ８５原子％、１０原子％、５原子％配合混合した。この混合粉末を高純度なアルミナるつぼに入れ、高温雰囲気加熱炉中に設置し、９９．９９％以上の高純度のアルゴンガス雰囲気中、１２００℃で１時間保持して、最大粒径が５μｍで平均粒径が２μｍのＡｌＭｇＢ１４粉末を得た。また、上記において、純度９９．９％、最大粒径１μｍ以下の無定形硼素粉末として、上記と同様の条件で製造することで、最大粒径２μｍで平均粒径０．７μｍのＡｌＭｇＢ１４粉末を得た。
【００３７】
結合材となる金属粉末は、以下のものを用いた。
Ｃｏ：純度９９％以上、粒径３μｍ以下
Ｎｉ：純度９９．９％以上、粒径３μｍ以下
Ｆｅ：純度９９．９％以上、粒径３μｍ以下
Ｍｏ：純度９９．９％以上、粒径１μｍ以下
Ｗ：純度９９．９％以上、粒径１μｍ以下
Ａｌ：純度９９．９％以上、粒径３０μｍ以下
Ｔｉ：純度９９．９％以上、粒径１５μｍ以下
【００３８】
硼化物焼結体は、以下のようにして得た。上記得られた硼化物粉末と、結合材粉末とを配合し、これら混合粉末をアルミナ製のボールミル容器中に、アルミナ製ボール、エタノールとともに充填してボールミルし、均質に混合した。この混合粉末を１×１０−３Ｐａの真空中、６００℃で乾燥処理したのち、ペレット状に加圧成形した。この成形体をＴａ容器中に入れ、この容器を高圧高温装置を用いて、圧力２ＧＰａ、温度１４５０℃で３０分間保持して焼結体を得た。
【００３９】
比較例として、結合相にＦｅ化合物を含む焼結体（試料Ｎｏ．１−１５）、結合相が５体積％未満である焼結体（試料Ｎｏ．１−１６）、結合相が５０体積％超である焼結体（試料Ｎｏ．１−１７）を上記と同様の方法で作製し、これらのＸ線回折測定を行った。また、得られた焼結体を切れ刃とする切削加工用チップを作製し、切削評価を行った。同様に表２に、配合組成、測定結果、切削評価を示す。
【００４０】
切削評価は、作製した切削加工用チップを用いて、断続切削を行い、欠損寿命を調べることで行った。被削材は、熱処理した合金鋼ＳＣＭ４３５（ＨＲｃ４０）の丸棒（φ１５０ｍｍ×３００ｍｍ）で外周に８本のＶ字溝を有するものを用いた。切削条件は、Ｖ＝１８０ｍ／ｍｉｎ、ｄ＝０．５ｍｍ、ｆ＝０．２ｍｍ／ｒｅｖ．、乾式である。欠損寿命は、欠損が生じるまでの時間とし、以下の実施例についても同様とする。
【００４１】
【表２】
2004076111.tif 000003
【００４２】
表２から明らかなように、試料Ｎｏ．１−１〜１−１４はいずれも断続切削においても１０分以上という長い欠損寿命とを具えており、優れた靭性を有する焼結体であることがわかる。特に、Ｘ線回折測定結果に示すように結合相にＡｌＢ２、Ｗ２Ｃｏ２１Ｂ６、ＷＣｏＢ、ＭｏＣｏＢをすくなくとも１種含む試料Ｎｏ．１−４、１−６〜１−１１などは、三元硼化物との結合力が強く、焼結体の耐欠損性を高めて、長時間の使用に耐え得ることがわかる。また、試料Ｎｏ．１−１〜１−１４は、ビッカース硬度を測定したところ、いずれもＨｖ２５ＧＰａ以上と高硬度であった。これに対し、試料Ｎｏ．１−１５〜１−１７は、いずれも欠損寿命が短く、断続切削において十分な靭性が得られていないことが分かる。
【００４３】
また、最大粒径３０μｍ、平均粒径１０μｍのＡｌＭｇＢ１４粉末を用いた焼結体（試料Ｎｏ．１−１４）では、ＡｌＭｇＢ１４の最大粒径３０μｍであり、最大粒径が２μｍの試料Ｎｏ．１−１などと比較して、欠損寿命が短かった。従って、焼結体においてＡｌＭｇＢ１４の最大粒径は小さいほうが好ましいことがわかる。試料Ｎｏ．１−１４に用いたＡｌＭｇＢ１４粉末は、純度９９．９％、最大粒径２０μｍ以下の無定形硼素粉末を用いて、上記三元硼化物の製造条件と同様の条件で製造することで、最大粒径３０μｍで平均粒径１０μｍのものを得た。
【００４４】
（実施例２）
最大粒径が１．５μｍで平均粒径が０．６μｍのＡｌＬｉＢ１４粉末と、表３に示す組成からなる結合材（金属粉末）とを配合して焼結した焼結体について、Ｘ線回折測定を行った。また、得られた焼結体を切れ刃とする切削加工用チップを作製し、切削評価を行った。表３に、配合組成、測定結果、切削評価を示す。
【００４５】
ＡｌＬｉＢ１４粉末は、以下のようにして得た。硼素、アルミニウム、リチウムの組成比がそれぞれ８２原子％、１３原子％、５原子％となるように純度９９．９％、最大粒径１μｍ以下の非晶質硼素粉末、純度９９．９％、最大粒径２５０μｍ以下のアルミニウム−２８原子％マグネシウム合金粉末をそれぞれ７０重量％、３０重量％配合混合した。この混合粉末を高純度なアルミナるつぼに入れ、高温雰囲気加熱炉中に設置し、９９．９９％以上の高純度のアルゴンガス雰囲気中、１２００℃で１時間保持して得た。結合材となる金属粉末は、実施例１と同様のものを用いた。そして、得られた硼化物粉末と結合材粉末とを配合し、実施例１と同様の方法で均質な混合粉末を作製し、ペレット状に加圧成形した。この成形体をＴａ容器中に入れ、この容器を高圧高温装置を用いて、圧力３ＧＰａ、温度１６００℃で１５分間保持して焼結体を得た。
【００４６】
比較例として、結合相にＦｅ化合物を含む焼結体（試料Ｎｏ．２−８）、結合相が５０体積％超である焼結体（試料Ｎｏ．２−９）、結合相が５体積％未満である焼結体（試料Ｎｏ．２−１０）を上記と同様の方法で作製し、これらのＸ線回折測定を行った。また、得られた焼結体を切れ刃とする切削加工用チップを作製し、切削評価を行った。同様に表３に、配合組成、測定結果、切削評価を示す。
【００４７】
切削評価は、作製した切削加工用チップを用いて、断続切削を行い、欠損寿命を調べることで行った。被削材は、熱処理したダイス鋼ＳＫＤ６１（ＨＲｃ４０）の丸棒（φ３００ｍｍ×４００ｍｍ）で外周に８本のＶ字溝を有するものを用いた。切削条件は、Ｖ＝２５０ｍ／ｍｉｎ、ｄ＝０．３ｍｍ、ｆ＝０．１５ｍｍ／ｒｅｖ．、乾式である。
【００４８】
【表３】
2004076111.tif 000004
【００４９】
表３から明らかなように、試料Ｎｏ．２−１〜２−７はいずれも、本試験のように強い衝撃が加わる断続切削に用いても、欠損寿命が１０分以上と長く、優れた靭性を有する焼結体であることがわかる。特に、Ｘ線回折測定結果に示すように結合相にＡｌＢ２、Ｗ２Ｃｏ２１Ｂ６、ＷＣｏＢを少なくとも１種含む試料Ｎｏ．２−３、２−５などは、三元硼化物との結合力が強く、焼結体の耐欠損性を高めて、最長３２分という長時間の使用に耐え得ることがわかる。また、試料２−１〜２−７は、ビッカース硬度を測定したところ、いずれもＨｖ２５ＧＰａ以上であった。これに対し、試料Ｎｏ．２−８〜２−１０は、いずれも欠損寿命が短く、断続切削において十分な靭性が得られていないことが分かる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明焼結体は、組成がＡｌＸ≦１Ｍｙ≦１ＢＺ≧１２で表される硼化物がＶＩＩＩ族金属（Ｆｅを除く）の硼化物を含む結合材により強い強度で結合された組織とすることで、特に耐欠損性に優れるという特有の効果を奏する。そのため、本発明焼結体は、断続切削工具として用いた場合であっても、工具寿命が長く望ましい。