(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＷＣ基板と
前記ＷＣ基板上に立方晶窒化ホウ素と結合剤とを含む複合焼結体において、
前記複合焼結体の立方晶窒化ホウ素で、
Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｍｏ、又はＴａで構成された第１群結合物と、
Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｉ、又はＣｕで構成された第２群結合物をそれぞれ少なくとも一つ以上含んだ炭化、窒化、炭窒化、ホウ化物または固溶体形態で前記複合焼結体の立方晶窒化ホウ素と結合される結合剤を含み、
前記第１群結合物はＸ線回折パターン分析時の１０１面ピークの半値全幅(ＦＷＨＭ)が０．２〜０．４度であり、
前記複合焼結体は、立方晶窒化ホウ素粒子の間の直接結合がなくて、ＷＣ基板との間に異種接合層がなく、前記結合剤は断面図で連続連結されている切削工具用複合焼結体。 
【請求項２】
前記複合焼結体は、立方晶窒化ホウ素粒子の間の直接結合を通じた成長がないことを特徴とする請求項１に記載の切削工具用複合焼結体。 
【請求項３】
前記複合焼結体のビッカース硬度は、２９００〜３７００ＨＶであることを特徴とする 請求項１に記載の切削工具用複合焼結体。
【請求項４】
前記複合焼結体の立方晶窒化ホウ素の体積割合は、前記複合焼結体の６５〜８５％であることを特徴とする請求項１に記載の切削工具用複合焼結体。
【請求項５】
前記複合焼結体の立方晶窒化ホウ素粒子の粒子サイズは、０．１〜１．２μｍであることを特徴とする請求項１に記載の切削工具用複合焼結体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削工具用複合焼結体及びこれを利用した切削工具に関するものでありより詳細には、硬度及び耐衝撃性が優秀で寿命が向上された切削工具用複合焼結体及びこれを利用した切削工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
産業発展によって経済的機械加工ができるようにする精密切削工具の需要が増大して、その工具加工技術も急速に発展している。精密切削工具中には最新の素材で寿命が一番長い人造ダイヤモンドとＣＢＮ(Cubic Boron Nitride立方晶窒化ホウ素)焼結体があるが、これはExtreme hard materialで加工が一番大変であることが事実である。
【０００３】
アメリカのＧＥ社が開発した超研磨剤(Super abrasive)であるダイヤモンドとＣＢＮ(Cubic Boron Nitride立方晶窒化ホウ素)の使用は、経済発展による機械加工の高精密化の成り行きと加工材料の多様性増大によって急速に普遍化している成り行きである。特に、研磨粒子の硬度が非常に高いために従来のＡｌ２Ｏ３及びＳｉＣ研削粒子による研削加工をはじめとして、その他の機械加工では加工のほとんど不可能な硬化熱処理鋼、超硬合金及びセラミックスなど高硬度材料精密加工においては独占的な位置を占めている。
【０００４】
超研磨剤のうちでダイヤモンドは、鉄系材料加工時に黒鉛化現象による粒子摩耗がひどいために鉄系材料の研削には使用が制限されているが、ＣＢＮ(Cubic Boron Nitride立方晶窒化ホウ素)の場合にはダイヤモンドとは異なり鉄系金属との低い化学反応親和力を有しているので、鉄系材料研削時に化学的安定性が優秀で熱伝逹率が高くて研削熱によって容易に摩耗されないで、研削刃がよく維持されるので高硬度の熱処理鋼、工具鋼、鋳鉄などの鉄系金属の加工に広く使用されている。
【０００５】
立方晶窒化ホウ素(Cubic Boron Nitride、ＣＢＮ)は、自然界には存在せず人工的な超高温高圧の合成法だけで生成可能な物質であり、ダイヤモンドに劣らない硬度を有して研削、研磨、切削材用の砥粒で使用される。立方晶窒化ホウ素(Cubic Boron Nitride、ＣＢＮ)の原料は、六方晶窒化ホウ素(ＨＢＮ:hexagonal boron nitride)であり、六方晶窒化ホウ素はダイヤモンドの原料である黒鉛と比べると電気伝導度を除いて類似な結晶構造を有しているが、合成条件と触媒の選択で差を見せる。
【０００６】
一方、多結晶立方晶窒化ホウ素(Polycrystalline Cubic Boron Nitride、ＰＣＢＮ)は、バインダーとして特別なセラミックス材料と共に立方晶窒化ホウ素を混合して焼結して製造されることができる。最近、多結晶立方晶窒化ホウ素工具は高硬度熱処理鋼、超耐熱合金、焼結金属などの難削材加工製品にもまた幅広く適用されて行っており、高硬度素材を高精密加工することができる多結晶立方晶窒化ホウ素工具は一般的な研削加工工程の代案になることができる。
【０００７】
しかし、従来の多結晶立方晶窒化ホウ素(Polycrystalline Cubic Boron Nitride、ＰＣＢＮ)は、切削工程時に工具の摩耗または高温での耐熱性低下によって工具の破壊が起きるという問題が発生し、これによって工具の寿命が短縮される問題がある。
従って、多結晶立方晶窒化ホウ素を含む切削工具の長寿命化のために耐熱性及び耐衝撃性が向上した切削工具の研究が急ぎ望まれているのが実情である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、立方晶窒化ホウ素粒子間の直接結合がなくて、間結合剤で二次化合物が形成されていて耐衝撃特性が強化された切削工具用複合焼結体及びこれを利用した切削工具を提供するためのものである。
また、本発明は、立方晶窒化ホウ素粒子間の直接結合がなくて、電気伝導性を有した二次化合物結晶相が立方晶窒化ホウ素粒子間に均一に存在して、焼結体のＥＤＭ放電加工時にＣＢＮの脱落が低く切断工程を容易にすることができる切削工具用複合焼結体及びこれを利用した切削工具を提供するためのものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施態様によれば、立方晶窒化ホウ素と結合剤を含んで、前記立方晶窒化ホウ素間の直接結合がなくて焼結体が他の異種接合層で構成されない単一層でなされて、Ｘ線回折パターン分析時にＴｉＢ２の１０１面ピーク(peak)の半値全幅(Full width at half maximum、ＦＷＨＭ)が０．２〜０．４度である切削工具用複合焼結体を提供する。
【００１０】
また、前記複合焼結体のビッカース硬度は２９００〜３７００ＨＶである。
また、前記立方晶窒化ホウ素焼結体の体積割合は複合焼結体中６５〜８５％である。
また、前記複合焼結体中の立方晶窒化ホウ素粒子サイズは、０．１〜１．２μｍである切削工具用複合焼結体。
【００１１】
また、前記立方晶窒化ホウ素焼結体でそれぞれの立方晶窒化ホウ素は、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｍｏ、又はＴａで構成された第１群結合物とＡｌ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｉ、又はＣｕで構成された第２群結合物をそれぞれ少なくとも一つ以上含んだ炭化、窒化、炭質化、ホウ化物または固溶体形態で前記立方晶窒化ホウ素焼結体と結合されている。
また、前記立方晶窒化ホウ素焼結体は、ボールミル(Ball mill)、アトライターミル(Attritor mill)、プラネタリーミル(Planetary mill)法のうちでいずれか一つの方法で混合して製造される。
【００１２】
また、前記結合剤はチタンダイボライド(ＴｉＢ２)である。
本発明のまた他の実施例によれば、加工のための刃先部を形成する複合焼結体を少なくとも一部含んで、前記複合焼結体は、立方晶窒化ホウ素と結合剤を含んで、前記立方晶窒化ホウ素粒子間の異種接合層がなくて単一層でなされた複合焼結体として、Ｘ線回折パターン分析時、ＴｉＢ２１０１面ピーク(peak)の半値全幅(Full width at half maximum、ＦＷＨＭ)が０．２〜０．４度である複合焼結体を利用した切削工具を提供する。
【００１３】
また、超硬基板をさらに含んで、前記複合焼結体は前記超硬基板の一側に具備されることができる。
また、前記切削工具は全体が焼結体でなされることができる。
また、前記複合焼結体のビッカース硬度は２９００〜３７００ＨＶである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、立方晶窒化ホウ素粒子間の直接結合がなくて立方晶窒化ホウ素の脆性特性を最小化することで複合焼結体の硬度及び耐衝撃性が強化されて切削工具の寿命を向上させることができる。
また、本発明によれば、立方晶窒化ホウ素粒子間の直接結合がなくて、電気伝導性を有した二次化合物結晶相が立方晶窒化ホウ素粒子間に均一に存在して焼結体のＥＤＭ放電加工時にＣＢＮの脱落が低く切断工程を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による複合焼結体のＸ線回折パターンを現わした図面である。
【図２】本発明による複合焼結体の立方晶窒化ホウ素間の直接結合がないことを示す模式図である。
【図３】本発明による複合焼結体を利用した切削工具の工具寿命を測定したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
その他実施例の具体的な事項は詳細な説明及び図面に含まれている。
本発明の利点及び特徴、そして、それらを達成する方法は添付される図面と共に詳細に後述されている実施例を参照すれば明確になるであろう。しかし、本発明は、以下で開示される実施例に限定されるものではなく、お互いに異なる多様な形態で具現されることができるし、以下の説明でどの部分が他の部分と連結されていると言う時、これは直接的に連結されている場合だけではなく、その中間に他の媒体を間に置いて連結されている場合も含む。また、図面で本発明と関係ない部分は本発明の説明を明確にさせるために省略し、明細書全体を通じて類似な部分に対しては等しい図面符号を付けた。
以下、添付された図面を参考して本発明に対して説明するようにする。
【００１７】
次は、本発明の一実施例に関する切削工具用複合焼結体及びこれを利用した切削工具に対してより詳しく説明する。
１．切削工具用複合焼結体
本発明は、切削工具用複合焼結体及びこれを利用した切削工具に関するものであり、切削工具として利用可能な立方晶窒化ホウ素焼結体を提供するものである。
本発明の複合焼結体は、立方晶窒化ホウ素間の直接結合がなくて、異種接合層がない単一複合体でなされて、前記結合剤は連続連結されている切削工具用複合焼結体であることを特徴とする。
【００１８】
従来の焼結体は、金属板であるＷＣ基板上にＰＣＢＮ層を上げて共に焼結することが特徴であるが、従来の方法で製造された焼結体は、ＷＣ基板とＰＣＢＮ層との間に異種接合層が存在するために、切削工程時に異種接合層分離による剥離現象が起きることがある。このような異種接合層の分離による剥離現象が起きれば、工具の破損性が高くなって、工具の寿命を短縮させる問題を起こすことがある。本発明による複合焼結体は、異種接合層がない単一複合体でなされていて熱的安定性が高くて、剥離現象による工具の破損性を最小化して長寿命を示す複合焼結体及び切削工具を提供する。
【００１９】
前記結合剤は、チタンダイボライド(ＴｉＢ２)を使って前記チタンダイボライド(ＴｉＢ２)はチタン化合物で応じて生成された２次結合相として立方晶窒化ホウ素と結合剤間の反応で生成される。チタンダイボライド(ＴｉＢ２)は溶融点が３２００℃以上であり、硬度が２５〜３５ＧＰａで非常に高い結晶体であり、優れた物性を有している。
また、熱伝導度が６０〜１２０Ｗ/ｍＫであり、電気伝導度が〜１０Ｓ/ｃｍで工具用複合焼結体の素材として優秀な特性を有している物質である。本発明で使用される結合剤はチタンダイボライド(ＴｉＢ２)を使用することが望ましいが、結合剤の種類は必ずこれに限定されるものではなくて、通常的に当業界に公知化された方法なら選択的に利用することができる。
【００２０】
本発明で工具で使用可能な立方晶窒化ホウ素焼結体は、立方晶窒化ホウ素の体積割合が焼結体内で６５〜８５ｖｏｌ％であり、この時立方晶窒化ホウ素の平均粒子は、０．１〜１．２μｍであることが特徴である。前記立方晶窒化ホウ素の体積が６５ｖｏｌ％未満の場合、複合焼結体の硬度が減少して工具寿命が短縮される問題点があり、前記立方晶窒化ホウ素の体積が８５ｖｏｌ％を超過する場合、立方晶窒化ホウ素粒子間の直接結合可能性が高くなる。
立方晶窒化ホウ素粒子間の直接結合が上昇すれば、硬度は高くなるが工具に衝撃を加えた時に破損頻度が高くなって工具寿命が低下する問題が発生することがある。すなわち、立方晶窒化ホウ素粒子間の直接結合が上昇すれば、靭性を付与する金属結合剤の含量が減少して、立方晶窒化ホウ素の粒子間隔が狭くなって硬度が増加するものである。一般に、ＣＢＮの含有量が高くなれば、ＣＢＮ粒子間の接触部分が多くなるが、相対的に耐衝撃性に脆弱で耐熱特性が優秀なセラミックスバインダー部分の厚さが薄くなり焼結体全体的に硬度が高くなって靱性が向上するが、耐熱特性は低下する。
【００２１】
また、本発明の複合焼結体の立方晶窒化ホウ素は、粒子間の異種接合層がない単一層でなされており、それぞれの立方晶窒化ホウ素はＴｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａで構成された第１群結合物とＡｌ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃｕで構成された第２群結合物をそれぞれ少なくとも一つ以上含んだ炭化、窒化、炭質化、或いはホウ化物、または固溶体形態で立方晶窒化ホウ素と結合されていることを特徴とする。
【００２２】
前記第１群結合物と第２群結合物がそれぞれ一つ以上含まれた結合剤成分が複合焼結体内で相互固溶体、又は炭化、窒化、炭質化、酸化、或いはホウ化物として存在するために、本発明の複合焼結体は、適切な電気伝導性を有することができるようになる。
適切な電気伝導性を有する複合焼結体は、ＥＤＭ放電加工性を良くして切削工程時に切断を容易にする効果がある。図２は、本発明による複合焼結体の立方晶窒化ホウ素間の直接結合がないことを示す模式図である。図２のように立方晶窒化ホウ素粒子間の結合はないし、立方晶窒化ホウ素粒子の間に存在する結合剤は、すべて連結されていることが分かる。
【００２３】
また、本発明の複合焼結体のＸ線回折パターン分析時にＴｉＢ２の１０１面のピーク(peak)の半値全幅(Full width at half maximum、ＦＷＨＭ)が０．２〜０．４度の範囲であり、この時前記複合焼結体のビッカース硬度は、平均２９００〜３７００ＨＶ(２８〜３７ＧＰａ)であることを特徴とする。前記半値全幅(Full width at half maximum、ＦＷＨＭ)が０．２未満の場合、硬度は高くなるが脆性が増加して工具としての寿命が低下する問題点が発生することがある。
【００２４】
また、前記半値全幅(Full width at half maximum、ＦＷＨＭ)が０．４を超過する場合、ＴｉＢ２の結晶化度が低くなり複合焼結体の硬度が２９００ＨＶ未満に低下して工具の摩耗が早めになって、工具寿命が短縮する問題点がある。
また、前記複合焼結体の硬度が２９００ＨＶ未満の場合、工具の摩耗が容易に起きて工具寿命が低くなる問題があり、硬度が３７００ＨＶを超過する場合には脆性(brittleness)が増加して工具が容易に割れてしまう問題が発生することがある。
【００２５】
参照で、図１は、本発明による複合焼結体のＸ線回折パターンを現わした図面である。本発明の立方晶窒化ホウ素粒子と結合剤の混合は、ボールミル(Ball mill)、アトライターミル(Attritor mill)、プラネタリーミル(Planetary mill)法など一般的な粉末混合方法によって均一な粉末の混合物とされる。立方晶窒化ホウ素粒子と結合剤の混合は、前記方法のうちでいずれか一つの方法で混合して製造することが望ましいが、立方晶窒化ホウ素粒子と結合剤の混合方法は必ずこれに限定されないし、通常的に当業界に公知の方法なら選択的に利用することができる。
【００２６】
２．複合焼結体を利用した切削工具
本発明の一実施態様に関する複合焼結体を利用した切削工具は、加工のための刃先部を形成する複合焼結体を含んで、前記複合焼結体は立方晶窒化ホウ素と結合剤を含んで、前記立方晶窒化ホウ素粒子間の直接結合がなくて、焼結体は異種接合層が存在しない単一層でなされた複合焼結体としてＸ線回折パターン分析時にチタンダイボライド(ＴｉＢ２)１０１面ピーク(peak)の半値全幅(Full width at half maximum、ＦＷＨＭ)が０．２〜０．４度であることが望ましい。
また、本発明のまた他の実施態様に関する複合焼結体を利用した切削工具は、超硬基板及び超硬基板の一側に具備される複合焼結体を利用した切削工具であることができるし、全体が焼結体でなされた切削工具であることもある。
【００２７】
前記半値全幅(Full width at half maximum、ＦＷＨＭ)が０．２未満の場合、硬度は高くなるが、脆性が増加して工具としての寿命が低下する問題点が発生することがある。
また、前記半値全幅(Full width at half maximum、ＦＷＨＭ)が０．４を超過する場合ＴｉＢ２の結晶化度が低くなり複合焼結体の硬度が２９００ＨＶ未満に低下して工具の摩耗が速くなって工具寿命が短縮する問題点がある。
【００２８】
また、前記切削工具に含まれた複合焼結体のビッカース硬度は、２９００〜３７００ＨＶであることが望ましくて、硬度が２９００ＨＶ未満の場合工具の摩耗が容易に起きて工具寿命が低くなる問題があり、硬度が３７００ＨＶを超過する場合には脆性(brittleness)が増加して、工具が容易に割れてしまう問題が発生することがある。
【００２９】
以下、本発明に対して実施例を挙げてより詳しく説明することにする。
[複合焼結体のＸＲＤ測定]
本発明の実施例では、Ｃｕ Ｋα線を利用したＸＲＤ測定法を利用して、この時使用するジェネレーターセッティングは、４０ｋＶ、３０ｍＡで測定する。
また、測定は分当５度、ステップは０．０２、２θで測定して、範囲は３０〜６０２θでＸＲＤ測定を実施した。これはＸＲＤ観測装備の分解能によって早く測定可能で、最大分当１０度まで測定が可能である。
また、測定データを変更しないで半値全幅(Full width at half maximum、ＦＷＨＭ)を測定してバックグラウンド(Background)を除去してピーク(peak)を決めた後、半値全幅(Full width at half maximum、ＦＷＨＭ)を測定することができる。本発明のＸＲＤ測定で測定する立方晶窒化ホウ素のピーク(peak)は、１１１面であり、チタンダイボライド(ＴｉＢ２)は１０１面で測定して決めた。
【００３０】
(実施例１)  半値全幅による工具の硬度及び工具寿命評価実験
本発明の実施例による切削工具用複合焼結体及びこれを利用した切削工具の硬度及び工具寿命を測定するために下記のようにテストした。
平均大きさが０．７５μｍであって、体積が７０ｖｏｌ％である立方晶窒化ホウ素粒子を結合剤３０ｖｏｌ％と共に一般的なボールミル(Ball mill)工程を利用して混合した。結合剤の混合比率は結合剤内でＴｉ化合物、Ａｌ化合物を８:２質量割合で混合して、パラフィンワックスを１ｗｔ％内外で添加して成形が可能であるようにさせて混合した。ボールミル(Ball mill)工程進行時にボール(Ball)は、ＷＣボール(ＷＣ ball)を利用して追加混入される割合が全体の４ｗｔ％を越えないように混合工程を実施した。
前記混合工程を経て混合が完了された粉末を成形した後、残留ワックス(wax)を除去するために５００℃以上の温度でワックス除去(De-waxing)作業を進行した。以後、熱処理が完了された成型体をＴａ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｚｒのような金属コップに密封してＨＰＨＴセルで組立した。焼結は、１３００〜１５００℃、５．５〜６．０ＧＰａの超高温高圧下で焼結を進行した。
【００３１】
硬度測定は、ビッカース硬度を測定し、荷重５ｋｇｆに維持時間を５秒ですることを基本にして、測定表面はポリッシングして測定誤差を最小化する方法で硬度を測定した。
また、前記実施例及び比較例の複合焼結体を工具に製作後に切削して工具寿命評価を進行した。切削試験評価のための被削材は、形態が円筒状で長さ１００ｍｍ、直径１６０ｍｍで断続刃部分が６個あって、それぞれ６０度間隔で断続部が存在する形態の被削材を使った。工具摩耗を工具寿命パス(pass)で限定して、工具寿命は工具刃先部の摩耗を０．４ｍｍ以上である場合に中断してパス(pass)を限定した。パス(pass)は、被削材を全体一度切削した後工具刃先の摩耗測定後判断した。工具寿命評価のための切削試験条件は次のようである。
【００３２】
<切削試験条件>
被削材:ＳＣＭ４４０
工具形態:ＣＮＧＡ１２０４０８
切削条件:切削速度６００m/min、移送速度、Ｆ０．２ｍｍ/ｒｅｗ切削深さ０．０２５ｍｍ
【００３３】
次に本発明の実施例及び比較例の実験条件を説明する。
実施例１は、複合焼結体のＸ線回折パターン分析時ＴｉＢ２の１０１面のピーク(peak)の半値全幅(Full width at half maximum、ＦＷＨＭ)が０．２９である時工具の硬度及び工具寿命を測定した実施例である。
実施例２は、複合焼結体のＸ線回折パターン分析時ＴｉＢ２の１０１面ピーク(peak)の半値全幅(Full width at half maximum、ＦＷＨＭ)が０．３５である時工具の硬度及び工具寿命を測定した実施例である。
比較例１は、複合焼結体のＸ線回折パターン分析時ＴｉＢ２の１０１面ピーク(peak)の半値全幅(Full width at half maximum、ＦＷＨＭ)が０．１３である時工具の硬度及び工具寿命を測定した比較例である。
比較例２は、複合焼結体のＸ線回折パターン分析時ＴｉＢ２の１０１面ピーク(peak)の半値全幅(Full width at half maximum、ＦＷＨＭ)が０．６である時工具の硬度及び工具寿命を測定した比較例である。
前記実施例１、２及び比較例１、２の焼結混合組成は、すべて等しく設定して前記半値全幅が導出されるように焼結したし、硬度及び工具寿命測定結果を下記表１に表示した。
【００３４】
【表１】
0006412525.tif 000002
【００３５】
前記表１を参照すれば、半値全幅が０．２９である実施例１の場合硬度と工具寿命がそれぞれ３３５０Ｈｖ(３２．５２ＧＰａ)、４passですべて従来技術より優秀な硬度及び工具寿命を示すことを分かる。また、半値全幅が０．３５である実施例２も硬度と工具寿命がそれぞれ３６００Ｈｖ(３４．２５ＧＰａ)、４passですべて従来技術より優秀な硬度及び工具寿命を示すことを分かる。実施例１及び実施例２のように半値全幅が本発明で開示している０．２〜０．４の範囲である時、切削工具として優秀な性能を示すことができる硬度と工具寿命を示すことができるし、半値全幅が前記範囲を脱する場合には脆性増加及び硬度低下によって工具寿命が短縮することが判る。下記敍述する比較例１、２は半値全幅が本発明で開示している０．２〜０．４の範囲である時の硬度と工具寿命を測定した実験である。
【００３６】
前記表１を参照すれば、半値全幅が０．１１である比較例１の場合硬度は、３８２０Ｈｖ(３７．４６ＧＰａ)で実施例１、実施例２よりもさらに高い硬度を現わしたが、工具寿命はむしろ減少するものとして現われた。これは、比較例１のように半値全幅値が０．２以下に落ちると硬度が増加するが、硬度が高くなるようになれば脆性(brittleness)もまた増加して工具が容易に割れるので、前記比較例１のように工具としての寿命が低下する問題点が発生することがある。また、半値全幅が０．６０である比較例２の場合に硬度及び工具寿命がそれぞれ２９００Ｈｖ(２８．５０ＧＰａ)、１passを現わして実施例１、２に比べて硬度と工具寿命すべてが著しく低下することが分かった。これは複合焼結体の半値前幅が０．４を超過する場合チタンダイボライド(ＴｉＢ２)の結晶化度が減少し複合焼結体の硬度が低下して工具摩耗が速くなるために工具寿命が低下するからである。
【００３７】
(実施例２)工具寿命測定テスト
本発明の実施例による切削工具用複合焼結体及びこれを利用した切削工具の工具寿命を測定するために下記のようにテストした。
平均大きさが０．７５μｍであって体積が７０ｖｏｌ％である立方晶窒化ホウ素粒子を結合剤３０ｖｏｌ％と共に一般的なボールミル(Ball mill)工程を利用して混合した。結合剤の混合比率は結合剤内でＴｉ化合物、Ａｌ化合物を８:２質量割合で混合して、パラフィンワックスを１ｗｔ％内外で成形補助剤として添加して成形が容易であるように混合をした。混合工程はボールミル(Ball mill)法を使って混合し、ボールミル(Ball mill)工程進行時にボール(Ball)はＷＣボール(WC ball)を利用して、追加混入される割合が全体の４ｗｔ％を超えないように混合工程を実施した。
【００３８】
前記混合工程を経て混合が完了された粉末を成形した後残留ワックス(wax)を除去するために５００℃でワックス除去(De-waxing)作業を進行した。以後、熱処理が完了された成型体をＴａ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｚｒのような金属コップに密封してＨＰＨＴセルで組立した。焼結は１４００〜１５５０℃から５．０〜５．５ＧＰａの超高圧/高温下で焼結を進行した。
本実施例の工具寿命テストでは半値全幅がそれぞれ０．２９、０．６０である実施例１及び比較例２の複合焼結体を工具に製作後に切削して工具寿命評価を進めた。図３は、本発明による複合焼結体を利用した切削工具の工具寿命を測定したグラフである。
工具寿命測定のための切削試験条件は次のようである。
【００３９】
<切削試験条件>
被削材:ＳＣＭ４４０
工具形態:ＣＮＧＡ１２０４０８、切削条件:切削速度６００m/min、移送速度Ｆ０．２ｍｍ/ｒｅｗ、切削深さ０．０２５ｍｍ
実施例１及び比較例２の実験条件は、前記硬度及び工具寿命テストでの実施例１及び比較例２の実験条件と等しいので記述を略する。
【００４０】
前記表１及び図３を参照すれば、半値全幅が０．２９で硬度及び工具寿命に優れる実施例１の場合、半値全幅が０．６０である比較例２より工具性能が略４倍優秀に現われることが分かる。前記表１をよく見れば、半値全幅が０．２９である実施例１の硬度は３３５０Ｈｖ(３２．５２ＧＰａ)で優秀な硬度を示すが、比較例２は２８５０Ｈｖ(２７．９５ＧＰａ)で硬度値が低く測定された。複合焼結体の硬度が低下すれば工具の摩耗が加速化されて工具寿命が低下するようになる。比較例２は半値全幅が本発明で開示している半値全幅の上限数値範囲である０．４を超過してチタンダイボライド(ＴｉＢ２)の結晶化度が低くなり複合焼結体の硬度が低下してこれにより工具の摩耗が速くなって工具寿命が不良に現われたものとして予想される。
【００４１】
本発明が属する技術分野の通常の知識を有した者は、本発明がその技術的思想や必須な特徴を変更しなくても他の具体的な形態で実施されることができたことを理解することができるであろう。それで、上記実施例はすべての面で例示的なものであって、限定的ではないものとして理解しなければならない。本発明の範囲は、前記詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって現われて、特許請求範囲の意味及び範囲、そして、その均等概念から導出されるすべての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれるものとして解釈されなければならない。
［付記］
［１］
立方晶窒化ホウ素と結合剤を含む複合焼結体において
前記複合焼結体は、立方晶窒化ホウ素間の直接結合がなくて、異種接合層がない単一複合体でなされて、前記結合剤は連続連結されている切削工具用複合焼結体。
［２］
Ｘ線回折パターン分析時ＴｉＢ２の１０１面ピーク(peak)の半値全幅(Full width at half maximum、ＦＷＨＭ)が０．２〜０．４度であることを特徴とする［１］に記載の切削工具用複合焼結体。
［３］
前記複合焼結体は、立方晶窒化ホウ素間の結合でなされた粒子成長がないことを特徴とする［１］に記載の切削工具用複合焼結体。
［４］
前記複合焼結体のビッカース硬度は、２９００〜３７００ＨＶであることを特徴とする［１］に記載の切削工具用複合焼結体。
［５］
前記立方晶窒化ホウ素焼結体の体積割合は、前記複合焼結体の６５〜８５％であることを特徴とする［１］に記載の切削工具用複合焼結体。
［６］
前記複合焼結体の立方晶窒化ホウ素粒子サイズは、０．１〜１．２μｍであることを特徴とする［１］に記載の切削工具用複合焼結体。
［７］
前記立方晶窒化ホウ素焼結体で、
それぞれの立方晶窒化ホウ素は、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｍｏ、又はＴａで構成された第１群結合物と、
Ａｌ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｉ、又はＣｕで構成された第２群結合物をそれぞれ少なくとも一つ以上含んだ炭化、窒化、炭質化、ホウ化物または固溶体形態で前記立方晶窒化ホウ素焼結体と結合されていることを特徴とする［１］に記載の切削工具用複合焼結体。
［８］
前記立方晶窒化ホウ素焼結体は、ボールミル(Ball mill)、アトライターミル(Attritormill)、プラネタリーミル(Planetary mill)法のうちでいずれか一つの方法で混合して製造されることを特徴とする［１］に記載の切削工具用複合焼結体。
［９］
前記結合剤はチタンダイボライド(ＴｉＢ２)であることを特徴とする［１］に記載の切削工具用複合焼結体。
［１０］
加工のための刃先部を形成する複合焼結体と、を少なくとも一部含んで、
立方晶窒化ホウ素と結合剤を含む複合焼結体において
前記複合焼結体は立方晶窒化ホウ素間の直接結合がなくて、異種接合層がない単一複合体でなされて、前記結合剤は連続連結されている複合焼結体を利用した切削工具。
［１１］
超硬基板と、をさらに含んで、
前記複合焼結体は前記超硬基板の一側に具備されることを特徴とする［１０］に記載の複合焼結体を利用した切削工具。
［１２］
前記切削工具は全体が焼結体でなされたことを特徴とする［１０］に記載の複合焼結体を利用した切削工具。
［１３］
Ｘ線回折パターン分析時、ＴｉＢ２１０１面ピーク(peak)の半値全幅(Full width at half maximum、ＦＷＨＭ)が０．２〜０．４度であることを特徴とする［１０］に記載の複合焼結体を利用した切削工具。
［１４］
前記複合焼結体のビッカース硬度は２９００〜３７００ＨＶであることを特徴とする［１０］に記載の複合焼結体を利用した切削工具。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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