專利名稱：立方晶型氮化硼燒結體的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種含有立方晶型氮化硼(cBN)的燒結體(以下記作cBN燒結體)。特別涉及在耐缺損性以及耐磨損性方面優良的最適于切削工具材料的立方晶型氮化硼燒結體。
背景技術：
cBN(cubicboron nitride)具有僅次于金剛石的硬度和導熱系數，與金剛石相比，具有與鐵類金屬的反應性更低的特征。含有該cBN粒子的cBN燒結體由于有提高加工效率的優點，在鐵類難切削材料的切削中已經取代了超硬合金或金屬陶瓷等以往工具。
以往，例如如專利文獻1中所示，已知有借助Ti陶瓷類的結合材料將cBN粒子燒結的cBN燒結體。該燒結體是cBN粒子的含量比較少的燒結體，是將cBN粒子用結合材料包圍地燒結的燒結體。所以，cBN粒子之間的接觸少。針對于此，已知有增多燒結體中的cBN粒子的含量，最大限度地利用了cBN的高硬度、高導熱系數的特征的燒結體。
專利文獻2涉及如下的cBN燒結體，即，提高了cBN粒子的含有率，具有cBN粒子之間接觸、反應了的骨架構造。專利文獻2公布了以Al類合金作為催化劑而使cBN粒子之間反應、結合了的cBN燒結體。根據這一點，公布了通過使用Ni、Co、Mn、Fe、V及Cr的Al合金作為結合介質，使cBN粒子相互反應，另外使Al合金與cBN粒子反應來制造燒結體的方法。另外，專利文獻3公布了通過調整Al類合金的組成來提高燒結性，即使用比較低的壓力也可以得到cBN燒結體的制造方法，該cBN燒結體與專利文獻2同樣cBN含量多。
另外，專利文獻4公布了僅將cBN粒子與Al燒結而得到的燒結體。由于cBN和Al在燒結時反應而生成氮化鋁和二硼化鋁，因此該燒結體由cBN和所述的鋁化合物構成。燒結體中的cBN具有cBN粒子之間相互結合了的骨架構造。
專利文獻1特開昭53-77811號公報專利文獻2特公昭52-43846號公報專利文獻3特公昭57-59228號公報專利文獻4特公昭63-20792號公報為了獲得cBN的含有率高、具有骨架構造的燒結體，由于cBN粒子之間相接觸，因此需要使cBN粒子之間反應而燒結。但是，即使使用以往的催化劑，由于cBN粒子在高溫高壓下穩定，因此難以反應，經常是在cBN粒子間的反應部分中有缺陷，或者只是接觸，殘留有未反應部分。由此，在將cBN燒結體作為切削工具使用的情況下，容易以cBN粒子間的反應缺陷部或者未反應部為起點，產生缺損或由cBN粒子的脫落造成的磨損。
其結果是，利用cBN的含有率高的cBN粒子之間具有骨架構造的cBN燒結體，無法獲得令人滿意的工具壽命。
發明內容
本發明的目的在于，解決所述的問題，提供兼具了耐缺損性及耐磨損性的cBN含有率高的高硬度燒結體。
本發明人等對cBN粒子之間具有骨架構造的cBN燒結體中的cBN粒子之間的結合的機理進行了研究。結果得到如下的見解，即，殘存于cBN粒子中的催化劑成分的含量對cBN粒子之間的結合力、反應部的缺陷有很大影響，從而完成了本發明。
根據本發明，在cBN粒子之間相接觸的燒結體中，提高cBN含量而有效地產生cBN的特性，以減少cBN粒子間的反應缺陷部或未反應部。這樣，當作為工具使用時，認為能夠抑制缺損或磨損，從而得到了各種研究的結果。
本發明的第一發明提供一種立方晶型氮化硼燒結體，是含有立方晶氮化硼(cBN)粒子和將所述的cBN粒子結合的結合材料的立方晶型氮化硼燒結體，含有70體積％以上98體積％以下的cBN粒子，余部結合材料由Co化合物、Al化合物、WC及它們的固溶體構成，燒結體中的cBN粒子含有0.03重量％以下的Mg，并且含有0.001重量％以上0.05重量％以下的Li。
在cBN燒結體中的cBN含量為70體積％以上98體積％以下的情況下，發現cBN粒子之間的接觸、結合面積增大。該cBN的含量規定在減少cBN燒結體的cBN粒子間的反應缺陷部或未反應部方面是有效的。這是因為，在cBN含量小于70體積％的情況下，cBN粒子之間的接觸面積相對較小，不容易形成骨架構造，從而難以體現出效果。另外，在cBN含量超過98體積％的情況下，在cBN燒結體中的cBN粒子以外的余部結合材料部分產生空間，燒結體的強度反而降低。
另外發現，cBN燒結體中的余部結合材料由Co化合物、Al化合物、WC及它們的固溶體構成是有效的。需要使燒結體含有具有催化作用的Al和Co雙方，這樣就可以促進cBN粒子間的頸部成長(neck growth)。這是因為，以這些金屬或合金或者金屬間化合物作為起始原料，進行液相燒結，使cBN粒子之間結合，就可以形成cBN粒子的骨架構造。WC由于使結合材料的熱膨脹系數接近cBN的熱膨脹系數，因此被推測為是有效的，在燒結體中優選含有0.5～5重量％。如此得到的燒結體就能夠作為切削工具使用。
發現在cBN燒結體的cBN粒子中，含有0.03重量％以下的Mg并且含有0.001重量％以上0.05重量％以下的Li是有效的。這是因為，除了所述的Al、Co、WC等的添加效果以外，殘存于cBN粒子中的微量的Li在cBN粒子的接觸部中也作為催化劑起作用。即因為，Li減少cBN粒子間的反應缺陷部或未反應部，cBN粒子之間被更為牢固地結合(頸部成長)。Li在cBN粒子中作為金屬Li或Li2O3存在，熔點都低，在燒結時再次作為催化劑發揮作用。由此，在燒結時，Li與處于周邊的B或N反應而變為Li3BN2等催化劑，促進cBN粒子之間的頸部成長。當cBN粒子中的Li不足時，催化作用不足，在cBN粒子之間的結合部殘留有缺陷。相反，在Li過多的情況下，金屬Li或Li2O3自身成為缺陷，并且由于Li的耐熱性與cBN相比更差，因此cBN燒結體的強度降低。
另一方面，由于Mg容易形成氧化物，因此在cBN粒子中主要作為MgO存在，由于MgO的熔點高，因此在燒結時不會再次作為催化劑發揮作用。由此，由于當cBN粒子中的Mg過多時，沒有催化作用的MgO作為雜質存在于cBN粒子中，因此燒結體的強度降低。在以往的cBN燒結體中，認為含有較多的Mg元素的廉價的容易破碎的cBN粒子較好。基于微細的粒子的燒結體的強度高的常識，使用了容易微細地粉碎的cBN粒子。本發明在將Mg的含量限定得較少的方面，可以說顛覆了以往的常識。
如上所述，通過將cBN中的Mg的含量設為0.03重量％以下，并且將Li的含量設為0.001重量％以上0.05重量％以下，就會充分地發揮Li的催化作用，cBN粒子之間的結合部的缺陷減少，cBN燒結體的強度大幅度提高。同時，由于cBN粒子具有高的導熱系數，因此通過增加cBN粒子之間被連續地結合的比例，cBN燒結體的導熱系數提高，耐磨損性大幅度提高。
另外，第二發明提供一種立方晶型氮化硼燒結體，是含有立方晶型氮化硼(cBN)粒子和用于將所述cBN粒子結合的結合材料的立方晶型氮化硼燒結體，含有70體積％以上98體積％以下的cBN粒子，余部結合材料由Al化合物構成，燒結體中的cBN粒子含有0.03重量％以下的Mg，并且含有0.001重量％以上0.05重量％以下的Li。
發現cBN燒結體中的余部結合材料設為Al化合物是有效的。當以Al或Al合金和cBN粒子作為起始原料進行燒結時，Al或Al合金變為液相，與cBN粒子反應而變為Al化合物。Al還具有使cBN粒子之間結合的催化作用，在形成cBN粒子的骨架構造方面有效果。如此得到的燒結體可以作為切削工具使用。此外，Li或Mg的效果與第一發明相同。
燒結體中的cBN粒子最好合計含有0.001重量％以上0.3重量％以下的選自Ca、Sr、Ba及Be元素中的一種以上。這是因為，Ca、Sr、Ba、Be也與Li相同，在cBN粒子的接觸部、結合部中作為催化劑發揮作用。當所述元素的含量小于0.001重量％時，則催化作用不足，當超過0.3重量％時，則這些元素就變為缺陷，并且由于所述元素的耐熱性與cBN相比更差，因此cBN燒結體的強度及耐熱性降低。
燒結體中的cBN粒子最好合計含有0.001重量％以上0.5重量％以下的選自Si、Ga及La元素中的一種以上。發明人等發現，通過添加Si、Ga及La的一種以上，Li等的催化作用就被放大，cBN粒子之間的結合部的缺陷更為有效地減少，cBN粒子之間的頸部成長被更為牢固地形成。如果這些元素的含量在0.001重量％以上，則會廣泛地產生頸部成長。但是，當這些元素的含量超過0.5重量％時，則它們就變為缺陷，并且由于所述元素的耐熱性與cBN相比更差，因此cBN燒結體的強度及耐熱性降低。
燒結體中的cBN粒子最好含有0.01重量％以下的Mg，并且含有0.01重量％以上0.03重量％以下的Li。這是因為，cBN粒子之間的結合進一步進行，耐缺損性及耐前面磨損性進一步提高。
所述燒結體最好在燒結體中合計含有0.001重量％以上1.5重量％以下的選自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Ta、Hf、Fe、Ni、Cu、Si元素(添加結合材料)中的一種以上。通過像這樣在燒結體中含有所述元素，耐磨損性、耐缺損性都會提高。
本發明的燒結體中，也可以含有不可避免的雜質。在制造cBN燒結體的過程中，例如使用超硬合金制的球或超硬合金制的容器等。所以，超硬合金中所含的元素或化合物有時會作為不可避免的雜質混入cBN燒結體中。
本發明的燒結體由于cBN粒子直接接合，而且，在cBN粒子之間的接合部中沒有缺陷，因此導熱系數高。所以，當將該燒結體作為切削工具等利用時，熱向周邊擴散，不會使工具刀頭的溫度上升，可以獲得耐磨損性、耐缺損性優良的工具。
具體實施例方式
下面將對本發明的實施方式進行說明。
實施例1準備了平均粒徑2μm的cBN粉末與結合材料粉末。該結合材料粉末是將50重量％Co、40重量％Al及10重量％WC相互混合而制作的。將結合材料粉末和平均粒徑2μm的cBN粉末，使用超硬合金制罐及球進行了混合。將該粉末填充于超硬合金制容器中，在壓力6.0GPa、溫度1400℃下燒結了30分鐘。
將改變cBN粉末的種類及cBN粉末與結合材料粉末的比率而制作的cBN燒結體表示于表1中。利用以下的方法測定了cBN的含量、催化劑元素的量。首先，為了測定cBN燒結體中的含有元素量，在將燒結體用熔融鹽法熔化后，利用高頻感應等離子體發光分析法(ICP法)定量測定了各元素。根據其結果，以體積％算出了cBN燒結體中的cBN粒子的含量。其中，含量的計算是假定作為cBN、WC以外的成分的Co、Al等仍然作為金屬存在而計算的。
*表示比較例。
另外，將cBN燒結體在密閉容器中，用混合了將濃度為60％以上而小于65％的硝酸稀釋了2倍的液體40ml、和濃度45～50％的氫氟酸10ml的氟硝酸，在120℃以上而小于150℃下進行了48小時處理。結合相全都溶解于氟硝酸中，cBN骨架構造未溶解而殘留。利用高頻感應等離子體發光分析法(ICP法)定量測定了該cBN骨架構造所含有的Mg、Li、Ca、Sr、Ba、Be、Si、Ga、La元素。
然后，評價了被用超硬合金貼里的cBN燒結體的切削性能。加工cBN燒結體，得到了ISO規格SNGA120408形狀的切削刀片。然后，使用這些切削刀片，在以下的條件下進行切削試驗，評價了后隙面磨損量。
被切削材料球墨鑄鐵FCD450圓棒外徑車削加工切削條件切削速度V＝400m/min，切削深度d＝0.2mm，進給量f＝0.2mm/rev.濕式切削時間10分鐘將所得的結果表示于表2中。
*表示比較例。
根據樣品1～6的比較發現，cBN含量小于70體積％的樣品1后隙面磨損量大，與基于本發明范圍制作的樣品2～5相比，在耐磨損性方面差。這是因為，cBN含量少，cBN粒子之間無法形成骨架構造，在切削時產生cBN粒子的脫落。另外，cBN含量超過98體積％的樣品6缺損。這是因為，結合材料成分少，在燒結體中缺陷多，另外，由結合材料成分形成的cBN粒子之間的頸部成長未被充分地促進。
進行樣品4、7、11及14的比較。發現與基于本發明制作的樣品4相比，無法檢測到Li的樣品7在耐磨損性方面差。這是因為，在僅利用作為添加結合材料的Co、Al等的催化效應的cBN粒子之間的反應中，殘留有未反應部或反應缺陷部，在切削時以該部分為基點產生粒子的脫落，磨損量變大。另外發現，Li或Mg比本發明范圍更多的樣品11、14在耐磨損性方面也差。這是因為，cBN粒子中的過多的Li、Mg成為導致缺陷的原因，在切削時產生粒子脫落，使得耐磨損性降低。
根據Mg少于0.01重量％的樣品4、7、8、9及10的比較，發現當cBN粒子中的Li含量在0.01重量％以上0.03重量％以下時，耐磨損性更為優良。根據Li為0.01重量％以上0.03重量％以下的樣品4、13及14的比較，發現在cBN粒子中的Mg含量為0.01重量％以下的情況下，耐磨損性更為優良。
根據樣品4及15～22的比較，發現與在cBN粒子中不含有Ca、Sr、Ba、Be的樣品4相比，合計含有0.001重量％以上0.03重量％以下的Ca、Sr、Ba、Be的至少一種元素的樣品15、16、18～21在耐磨損性方面更為優良。另外，根據樣品17、22，在含有過多的Ca、Sr、Ba、Be時，未看到進一步提高耐磨損性的效果。
根據樣品4及23～28的比較，發現與在cBN粒子中不含有Si、Ga及La的樣品4相比，合計含有0.001重量％以上0.5重量％以下的Si、Ga及La的至少一種元素的樣品23、24及26～28在耐磨損性方面更為優良。另外，根據樣品25，在Ca、Sr、Ba、Be過多時，未看到進一步提高耐磨損性的效果。
實施例2使用實施例1中制作的燒結體材料，評價了熱龜裂和導熱系數。導熱系數是使用激光閃光法或AC量熱法求得的。另外，加cBN燒結體，得到了ISO規格SNGA090312形狀的切削用刀片。使用這些切削刀片，在以下的條件下進行切削評價，評價了熱龜裂的個數。
被切削材料灰鑄鐵FC250銑削加工切削條件切削速度V＝2500m/min，切削深度Rd＝30mm，Ad＝0.3mm進給量f＝0.2mm/刀，干式，切削時間30分鐘將所得的結果表示于表2中。
根據樣品1～6的比較，發現cBN含量小于70體積％的樣品1產生被認為是由熱龜裂造成的缺損，無法進行熱龜裂個數的評價，而基于本發明范圍制作的樣品2～5雖然產生2～5個龜裂，然而并未缺損。這是因為，本發明范圍外的樣品1的cBN含量少，熱特性優良的cBN粒子之間無法形成骨架構造，導熱系數低，耐熱性差。另外，cBN含量超過98體積％的樣品6也發生了缺損。這是因為，結合材料成分少，在燒結體中缺陷多。另外還因為，由結合材料成分形成的cBN粒子之間的頸部成長未被充分地促進，韌性不足。
進行樣品4、7、11及14的比較。發現與基于本發明范圍制作的樣品4相比，無法檢測到Li的樣品7的熱龜裂的個數更多。這是因為，僅利用添加結合材料的催化效應的cBN粒子之間的反應中，殘留有未反應部或反應缺陷部，由此cBN燒結體的導熱系數低，耐熱性差。另外發現，Li或Mg多于本發明范圍的樣品11、14的熱龜裂的個數也多。這是因為，由于cBN粒子中的過多的Li、Mg存在于cBN骨架構造中，該過多部分在導熱系數高的cBN骨架構造中成為雜質，cBN燒結體的導熱系數低，耐熱性差。
根據Mg少于0.01重量％的樣品4、7、8、9及10的比較，發現當cBN粒子中的Li含量在0.01重量％以上0.03重量％以下時，熱龜裂個數少，耐熱性更為優良。根據Li含量在0.01重量％以上0.03重量％以下的樣品4、13及14的比較，發現在cBN粒子中的Mg含量為0.01重量％以下的情況下，熱龜裂個數少，耐熱性更為優良。
根據樣品4及15～22的比較，發現與在cBN粒子中不含有Ca、Sr、Ba、Be的樣品4相比，合計含有0.001重量％以上0.3重量％以下的Ca、Sr、Ba、Be的至少一種元素的樣品15、16、18～21的熱龜裂少，耐熱性更為優良。另外，根據樣品17、22，在含有過多的Ca、Sr、Ba、Be時，未看到進一步提高耐熱性的效果。
比較樣品4及23～28。發現與在cBN粒子中，不含有Si、Ga及La的樣品4相比，合計含有0.001重量％以上0.5重量％以下的Si、Ga及La中的至少一種元素的樣品23、24及26～28的熱龜裂少，在耐熱性方面更為優良。另外，根據樣品25，在Ca、Sr、Ba、Be過多時，未看到進一步提高耐熱性的效果。
實施例3使用實施例1中制作的燒結體材料，評價了耐缺損性。首先，制作了ISO規格SNGA120408形狀的切削用刀片。使用這些切削刀片，在以下的條件下進行切削評價，評價了直至缺損的時間。
被切削材料灰鑄鐵FC300帶有6條V形槽的圓棒外徑車削加工切削條件切削速度V＝700m/min，切削深度d＝0.5mm進給量f＝0.2mm/rev.，干式將所得的結果表示于表2中。
根據樣品1～6的比較，發現cBN含量小于70體積％的樣品1在切削初期產生缺損，達到基于本發明范圍制作的樣品2～5的缺損壽命的1/6～1/8。這是因為，本發明范圍外的樣品1的cBN含量少，cBN粒子之間無法形成骨架構造，燒結體的韌性差。另外，cBN含量超過98體積％的樣品6也在切削初期發生了缺損。這是因為，結合材料成分少，在燒結體中缺陷多。另外還因為，由結合材料成分形成的cBN粒子之間的頸部成長未被充分地促進，韌性不足。
進行樣品4、7、11及14的比較。發現與基于本發明范圍制作的樣品4相比，無法檢測到Li的樣品7的直至缺損的時間為1/3，工具壽命短。這是因為，僅利用添加結合材料的催化效應的cBN粒子之間的反應中，殘留有未反應部或反應缺陷部，材料的韌性不足。另外發現，Li或Mg多于本發明范圍的樣品11、14與基于本發明范圍制作的樣品4相比，直至缺損的時間也短。這是因為，cBN粒子中的過多的Li、Mg成為導致cBN骨架構造中的缺陷的原因，以該缺陷為起點，在切削時產生缺損。
根據Mg少于0.01重量％的樣品4、7、8、9及10的比較，發現當cBN粒子中的Li含量在0.01重量％以上0.03重量％以下時，直至缺損的壽命長，耐缺損性更為優良。另外，根據Li在0.01重量％以上0.03重量％以下的樣品4、13及14的比較，發現在cBN粒子中的Mg含量為0.01重量％以下的情況下，直至缺損的壽命長，耐缺損性更為優良。
根據樣品4及15～22的比較，發現與在cBN粒子中不含有Ca、Sr、Ba、Be的樣品4相比，合計含有0.001重量％以上0.3重量％以下的Ca、Sr、Ba、Be中的至少一種元素的樣品15、16、18～21的直至缺損的壽命長，耐缺損性更為優良。另外，根據樣品17、22，在含有過多的Ca、Sr、Ba、Be時，未看到進一步提高耐缺損性的效果。
根據樣品4及23～28的比較，發現與在cBN粒子中，不含有Si、Ga及La的樣品4相比，合計含有0.001重量％以上0.5重量％以下的Si、Ga及La中的至少一種元素的樣品23、24及26～28的直至缺損的時間長，在耐缺損性方面更為優良。另外，根據樣品25，在Ca、Sr、Ba、Be過多時，未看到進一步提高耐缺損性的效果。
實施例4使用實施例1中制作的燒結體材料，評價了抗彎強度。首先，測定了試樣編號4、7、11及14的抗彎強度。試樣切割為長6mm、寬3mm、厚0.4～0.45mm的測定試驗片。測定為4mm跨度。其結果是，依照所述的試樣的順序，為224kgf/mm2、170kgf/mm2、182kgf/mm2及175kgf/mm2。
進行樣品4、7、11及14的比較。發現與基于本發明范圍制作的樣品4相比，無法檢測到Li的樣品7的抗彎強度低。這是因為，僅利用添加結合材料的催化效應的cBN粒子之間的反應中，殘留有未反應部或反應缺陷部，以該部分為起點，產生燒結體的斷裂。另外發現，Li或Mg多于本發明范圍的樣品11、14的抗彎強度也差。這是因為，cBN粒子中的過多的Li、Mg成為導致缺陷的原因，以該部分為起點，產生燒結體的斷裂。
實施例5這里，評價了耐磨損性。將平均粒徑為10μm的cBN粉末填充于Mo容器中，在熔滲Al的同時，以壓力6.0GPa、溫度1400℃燒結了30分鐘。對所得的cBN燒結體，利用與實施例1相同的方法，以體積％算出了cBN粒子的含量。另外，利用與實施例1相同的方法使cBN燒結體的結合相溶解，定量測定了殘存的cBN骨架構造所含的元素。由該燒結體求得的元素的測定結果與燒結前的原料的cBN粒子所含的元素的含量實質上相同。將如此得到的燒結體的cBN含量、cBN粉末中的催化劑元素量表示于表3中。
加工所得的cBN燒結體，得到了ISO規格SNGA120408形狀的切削刀片。然后，使用這些切削刀片，在以下的條件下進行切削評價，評價了后隙面磨損量。
被切削材料球墨鑄鐵FCD450圓棒外徑車削加工切削條件切削速度V＝300m/min，切削深度d＝0.3mm，進給量f＝0.2mm/rev.濕式切削時間15分鐘將所得的結果表示于表3中。
根據樣品29～37，發現與基于本發明范圍制作的樣品29相比，無法檢測到Li的樣品30在耐磨損性方面差。這是因為，僅利用添加結合材料的催化效應的cBN粒子之間的反應中，殘留有未反應部或反應缺陷部，在切削時，以該部分為起點，產生粒子的脫落，磨損量變大。另外發現，Li或Mg多于本發明范圍的樣品31、32的耐磨損性也差。這是因為，cBN粒子中的過多的Li、Mg成為導致缺陷的原因，在切削時產生粒子脫落，耐磨損性降低。
實施例6與實施例1相同地準備了平均粒徑2μm的cBN粉末、結合材料粉末和1μm以下的添加結合材料粉末。結合材料粉末是實施例1的由50重量％Co、40重量％Al及10重量％WC構成的粉末。作為添加結合材料粉末，將選自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Ta、Hf、Fe、Ni、Cu、Si元素中的一種以上的粉末，合計準備表4所示的量(在燒結體中的量)。然后，將所述的cBN粉末、結合材料粉末及添加結合材料粉末混合。將該混合粉末與實施例1相同地使用超硬合金制罐及球混合。將該混合粉末用與實施例相同的壓力6.0GPa、溫度1400℃燒結了30分鐘。
將改變cBN粉末的種類及cBN粉末與結合材料粉末的比率制作的cBN燒結體表示于表4中。利用以下的方法測定了CBN的含量、催化劑元素的量。首先，為了測定cBN燒結體中的含有元素量，在將燒結體用熔融鹽法熔化后，利用高頻感應等離子體發光分析法(ICP法)定量測定了各元素。根據其結果，以體積％算出了cBN燒結體中的cBN粒子的含量。其中，含量的計算是假定作為cBN、WC以外的成分的Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Ta、Hf、Fe、Ni、Cu、Si等仍然作為金屬存在而計算的。
然后，評價了被用超硬合金貼里的cBN燒結體的切削性能。加工cBN燒結體，得到了ISO規格SNGA120408的形狀的切削刀片。然后，使用這些切削刀片，在以下的條件下進行切削試驗，評價了后隙面磨損量。
被切削材料球墨鑄鐵FCD450圓棒外徑車削加工切削條件切削速度V＝400m/min，切削深度d＝0.2mm，進給量f＝0.2mm/rev.濕式切削時間10分鐘將所得的結果表示于表5中。
根據樣品38～52的比較，當將添加結合材料以燒結體中的重量％表示添加0.001～1.5重量％時，耐磨損性、耐缺損性都提高。其原因被認為是，在具有形成cBN粒子之間的頸部成長的作用的Co或Al類的金屬結合材料中，通過微量添加Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Ta、Hf、Fe、Ni、Cu、Si，就會有促進頸部成長形成的作用。但是，如樣品45、54、59所示，由于當添加結合材料以重量％表示超過燒結體中的1.5重量％時，則切削性能急劇地降低，因此推測是反而阻礙了頸部成長的形成。
產業上的利用可能性本發明的cBN燒結體中由于cBN粒子之間直接接合，因此具有高的導熱系數。所以，本發明的立方晶氮化硼燒結體不僅可以應用于切削工具，而且還可以應用于以高導熱性作為必需特性的散熱器等領域中。
權利要求
1.一種立方晶型氮化硼燒結體，含有立方晶氮化硼(cBN)粒子和用于將所述的cBN粒子結合的結合材料，其特征是，含有70體積％以上98體積％以下的cBN粒子，余部結合材料由Co化合物、Al化合物、WC及它們的固溶體構成，燒結體中的cBN粒子含有0.03重量％以下的Mg，并且含有0.001重量％以上0.05重量％以下的Li。
2.一種立方晶型氮化硼燒結體，含有立方晶型氮化硼(cBN)粒子和用于將所述cBN粒子結合的結合材料，其特征是，含有70體積％以上98體積％以下的cBN粒子，余部結合材料由Al化合物構成，燒結體中的cBN粒子含有0.03重量％以下的Mg，并且含有0.001重量％以上0.05重量％以下的Li。
3.根據權利要求1或2所述的立方晶型氮化硼燒結體，其特征是，所述燒結體中的cBN粒子合計含有0.001重量％以上0.3重量％以下的選自Ca、Sr、Ba及Be元素中的一種以上。
4.根據權利要求1或2所述的立方晶型氮化硼燒結體，其特征是，所述燒結體中的cBN粒子合計含有0.001重量％以上0.5重量％以下的選自Si、Ga及La元素中的一種以上。
5.根據權利要求1或2所述的立方晶型氮化硼燒結體，其特征是，所述燒結體中的cBN粒子含有0.01重量％以下的Mg，并且含有0.01重量％以上0.03重量％以下的Li。
6.根據權利要求1或2所述的立方晶型氮化硼燒結體，其特征是，所述燒結體在燒結體中合計含有0.001重量％以上1.5重量％以下的選自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Ta、Hf、Fe、Ni、Cu、Si元素中的一種以上。
全文摘要
本發明提供一種兼具優良的耐缺損性和耐磨損性的立方晶型氮化硼燒結體。第一發明的立方晶型氮化硼燒結體是含有立方晶氮化硼(cBN)粒子和用于將所述的cBN粒子結合的結合材料的立方晶型氮化硼燒結體。該燒結體含有70體積％以上98體積％以下的cBN粒子，余部結合材料由Co化合物、Al化合物、WC及它們的固溶體構成。此外，燒結體中的cBN粒子含有0.03重量％以下的Mg，并且含有0.001重量％以上0.05重量％以下的Li。第二發明的立方晶型氮化硼燒結體是采用了將第一發明的結合材料變為Al化合物的構成的燒結體。
文檔編號C22C29/16GK1906318SQ20058000198
公開日2007年1月31日 申請日期2005年1月7日 優先權日2004年1月8日
發明者松川倫子, 久木野曉, 深谷朋弘 申請人:住友電工硬質合金株式會社