(57)【要約】【課題】難削材の切削加工などの過酷な切削加工において、従来のｃＢＮ工具は、ロウ付け部分から外れるという問題や超硬合金製台金が欠損するという問題がみられる。本発明は過酷な切削加工において優れた性能を発揮するｃＢＮ工具を提供する。【解決手段】ｃＢＮ焼結体が超硬合金基材に超高圧高温焼結時に同時に接合された複合焼結体またはｃＢＮ焼結体が、超硬合金製台金にロウ付けされたｃＢＮ工具において、該超硬合金製台金に含まれるＷＣは、粒径が０．１〜２．０μｍの微粒ＷＣ：ＷＣ全体に対して３０〜７０体積％と、粒径が２．０μｍ超〜１２μｍの粗粒ＷＣ：ＷＣ全体に対して３０〜７０体積％との割合の粒度分布からなり、該超硬合金製台金に含まれるＣｒ量は０．２〜１．５重量％であるｃＢＮ工具。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｃＢＮ焼結体が超硬合金基材に超高圧高温焼結時に同時に接合された複合焼結体またはｃＢＮ焼結体が、超硬合金製台金にロウ付けされたｃＢＮ工具において、該超硬合金製台金に含まれるＷＣは、粒径が０．０１〜２．０μｍの微粒ＷＣ：ＷＣ全体に対して３０〜７０体積％と、粒径が２．０μｍ超〜１２μｍの粗粒ＷＣ：ＷＣ全体に対して３０〜７０体積％との割合の粒度分布からなり、該超硬合金製台金に含まれるＣｒ量は０．２〜１．５重量％であるｃＢＮ工具。
【請求項２】
上記超硬合金製台金に含まれるＶ量は０．０１〜０．２５重量％である請求項１に記載のｃＢＮ工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｃＢＮ焼結体が超硬合金基材に接合された複合焼結体またはｃＢＮ焼結体が、超硬合金製台金にロウ付けされたｃＢＮ工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にｃＢＮ工具は仕上げ切削加工に用いられるため、切り込み、送りともに比較的小さく、刃部のみがｃＢＮ焼結体である場合が多い。刃部のみがｃＢＮ焼結体のｃＢＮ工具は、ｃＢＮ焼結体が超硬合金基材に超高圧高温焼結時に同時に接合された複合焼結体またはｃＢＮ焼結体が超硬合金製台金にロウ付けされている。このようなｃＢＮ工具の従来技術としては、高圧相型窒化硼素焼結体が超硬合金基材に接合された複合焼結体が超硬合金製台金にロウ付けされた高硬度材加工用工具がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開平２−２５６４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、難削材の加工が増加とともに切削抵抗が高くなり、従来のｃＢＮ工具では、こうした過酷な切削加工においてロウ付け部分から外れるという問題や超硬合金製台金が欠損するという問題がみられるようになった。そこで本発明は過酷な切削加工において優れた性能を発揮するｃＢＮ工具の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らはｃＢＮ工具の性能向上について研究を重ねたところ、ロウ付け強度はロウ付け面と接触する超硬合金の表面状態に強く影響を受けるという知見を得た。具体的には超硬合金の表面がわずかでも腐蝕しているとロウ付け強度が著しく低下する。そこで超硬合金にＣｒを添加して耐食性を向上させることによりロウ付け強度を高くすることができた。さらに超硬合金製台金のＷＣの粒度分布を微粒ＷＣと粗粒ＷＣとの粗細混粒にすることで、硬さを低下させずに欠けを防止することができた。
【０００６】
すなわち本発明は、ｃＢＮ焼結体が超硬合金基材に超高圧高温焼結時に同時に接合された複合焼結体またはｃＢＮ焼結体が、超硬合金製台金にロウ付けされたｃＢＮ工具において、該超硬合金製台金に含まれるＷＣは、粒径が０．０１〜２．０μｍの微粒ＷＣ：ＷＣ全体に対して３０〜７０体積％と、粒径が２．０μｍ超〜１２μｍの粗粒ＷＣ：ＷＣ全体に対して３０〜７０体積％との割合の粒度分布からなり、該超硬合金製台金に含まれるＣｒ量は０．２〜１．５重量％であるｃＢＮ工具である。
【０００７】
本発明のｃＢＮ工具は、ｃＢＮ焼結体が超硬合金基材に超高圧高温焼結時に同時に接合された複合焼結体またはｃＢＮ焼結体が超硬合金製台金にロウ付けされている。本発明のｃＢＮ工具の超硬合金製台金は、Ｃｏを主成分とする結合相と、ＷＣの硬質相とからなる。ここで本発明におけるＣｏを主成分とする結合相とは、ＣｏまたはＣｏにＷ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖの中の少なくとも１種が２０重量％以下固溶している合金を示す。なお、結合相が超硬合金製台金全体に対して４重量％以上になると合金強度が高くなるため耐欠損性が向上し１５重量％以下になると耐塑性変形性が高くなる。したがって、本発明のｃＢＮ工具の超硬合金製台金は、Ｃｏを主成分とする結合相：４〜１５重量％と、ＷＣの硬質相：残部とからなると好ましい。
【０００８】
本発明のｃＢＮ工具には、耐食性を向上させるためＣｒを０．２〜１．５重量％添加している。Ｃｒは結合相に固溶し超硬合金の耐食性を向上させる作用がある。Ｃｒ量が０．２重量％未満であると耐食性改善の効果が得られず、１．５重量％を超えると焼結性が著しく低下して合金強度が低下し、結果的に耐欠損性が低下する。Ｃｒ量はＣｏ量によって調節するとさらに好ましく、Ｃｒ量はＣｏ量に対して６〜１０重量％であるとさらに好ましい。
【０００９】
超硬合金製台金の硬さが高すぎると靱性が低下し耐欠損性が低下する。硬さを低くするためにＷＣを粗粒にする方法がある。しかし、ＷＣを粗粒にすると平滑な表面状態を得ることが難しくロウ付け強度が低下する。本発明の超硬合金製台金では、粗粒ＷＣと微粒ＷＣとを含有させ平滑な表面状態と高い靱性が得られるようにした。具体的には、本発明の超硬合金製台金に含まれるＷＣは、粒径が０．０１〜２．０μｍの微粒ＷＣ：ＷＣ全体に対して３０〜７０体積％と、粒径が２．０μｍ超〜１２μｍの粗粒ＷＣ：ＷＣ全体に対して３０〜７０体積％との割合の粒度分布を持つようにした。その中でも、微粒ＷＣ：ＷＣ全体に対して４０〜５５体積％と、粗粒ＷＣ：ＷＣ全体に対して４５〜６０体積％であるとさらに好ましい。
【００１０】
ＷＣの粒度分布が広いと異常粒成長しやすくなり、異常粒成長したＷＣが存在すると合金強度が著しく低下する。そのため、粒成長抑制効果があるＶを微量添加することにより異常粒成長を抑制すると好ましい。本発明の超硬合金製台金に含まれるＶ量は、０．０１重量％以上になると粒成長抑制効果が見られ、０．２５重量％を超えると靭性が低下するため、０．０１〜０．２５重量％の範囲で添加すると好ましい。Ｖ量はＣｏ量によって調節するとさらに好ましく、Ｖ量がＣｏ量に対して０．６〜１．５重量％であるとさらに好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の超硬合金製台金は耐食性と平滑性に優れるためロウ付け強度が高く、靭性に優れるため耐欠損性に優れる。本発明のｃＢＮ工具は、ロウ付け強度が高く耐欠損性に優れるため、過酷な切削加工において優れた性能を発揮し、長寿命を得ることができる。
【実施例】
【００１２】
市販されている平均粒径０．５μｍのＷＣ粉末および平均粒径７．０μｍのＷＣ粉末、Ｃｏ粉末、Ｃｒ粉末、Ｖ粉末を表１に示す割合で配合し、ボールミルを用いて原料粉末の合計に対して外挿法で１．０重量％の比率でパラフィンワックスを加え、アルコール溶媒中で１０時間混合した後、スプレードライヤー装置を用いて乾燥、造粒を行い、得られた混合物を所定の形状にプレス成形した。成形した混合物は焼結炉に入れて１４００℃の真空雰囲気中で焼結し、発明品１および従来品１〜５の超硬合金製台金を得た。なお、超硬合金の炭素量はカーボン粉末を適量加えることで調整した。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
発明品１、従来品１〜５の超硬合金製台金の断面研磨組織をＳＥＭ観察して得られた組織写真を画像解析し、ＷＣ粒子の面積から近似される円の直径をＷＣ粒子の粒径とした。ＷＣ粒度分布の結果を表２に示す。
【００１５】
【表２】
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【００１６】
発明品１、従来品１〜５の超硬合金製台金を平面研削盤で研削した後、ｃＢＮ焼結体を発明品１、従来品１〜５の超硬合金製台金にロウ付けした。万能強度試験機を用いてロウ付け強度を測定するため、ｃＢＮ焼結体と超硬合金製台金とのロウ付け部分の剪断強度を５点測定し、その平均を求めた。その結果を表３に示す。
【００１７】
【表３】
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【００１８】
表３から発明品１は、従来品１〜３と同等以上のロウ付け強度を有することが分かる。次いで、発明品１、従来品１〜５の超硬合金製台金をＪＩＳ規格ＣＮＧＡ１２０４０８形状に加工し、ｃＢＮ焼結体を取り付ける刃部の部分を削り、その部分にｃＢＮ焼結体をロウ付けした。得られたｃＢＮ工具を用いて下記の切削試験を行った。その結果を表４に示す。
【００１９】
［試験条件］
ホルダ：DCLNL2525M12
被削材：SCM415（ＨＲＣ５９）
切削速度：Vc=150m/min
切り込み：ap=1.5mm
送り：f=0.2mm/rev
雰囲気：Dry
【００２０】
【表４】
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*：ｃＢＮ焼結体と超硬合金製台金とのロウ付け部分からの破壊。
**：超硬合金製台金内部からの破壊。
【００２１】
従来品１、２の微粒ＷＣ超硬合金製台金は、平滑な研削面を得やすく高いロウ付け強度が得られるが、切削抵抗が大きくなると超硬合金内部から破壊しやすい。従来品３の中粒ＷＣ超硬合金製台金は、２回目の切削試験において超硬合金内部から破壊した。従来品４、５の粗粒ＷＣ超硬合金製台金は、ロウ付け強度が低いため、ロウ付け部分が外れやすい。発明品１の超硬合金製台金は、従来品１〜３の超硬合金製台金と同等のロウ付け強度を有し靭性が高いため、切削抵抗が大きい切削加工でもロウ付け部分での破壊や超硬合金内部からの破壊が生じにくい。その結果、発明品１は従来品１〜５に比較して長寿命になった。