[發明專利]立方晶氮化硼基燒結體制切削工具

有效

• 申請號: 201380025431.7
• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN104284747A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 宮下庸介;矢野雅大;大橋忠一
• 申請（專利權）人: 三菱綜合材料株式會社
• 主分類號: B23B27/14
• 分類號: B23B27/14;C04B35/583;C04B35/626
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 齊葵;周艷玲

技術領域

本發明涉及一種耐崩刀性和耐缺損性優異的立方晶氮化硼(以下用cBN表示)基燒結體制切削工具(以下稱為cBN工具)。

本申請基于2012年5月16日在日本申請的日本專利申請2012-112492號、及2013年3月22日在日本申請的日本專利申請2013-60098號主張優先權，并將其內容援用于此。

背景技術

以往，已知有在鋼、鑄鐵等鐵系工件的切削加工中，將cBN基燒結材料(以下稱為cBN燒結體)作為與工件之間的親和性較低的工具材料而使用的cBN工具。

例如，如專利文獻1所示，已知含有40～80體積％的cBN作為硬質相，剩余部分中將元素周期表中的IVB、VB、VIB的碳化物、氮化物、硼化物等的陶瓷化合物作為結合相的cBN工具。

并且，例如，如專利文獻2所示，還提出有將燒結體作為工具基體的cBN工具，該燒結體是將使用Al₂O₃層均勻且無破口地包覆cBN粒子表面的包覆cBN粒子作為原料粉末而制作的，根據該cBN工具，已知工具的耐月牙洼磨損性和耐崩刀性得到改善。

專利文獻1：日本專利公開昭53-77811號公報(A)

專利文獻2：日本專利公開2011-183524號公報(A)

在所述專利文獻2所述的以往cBN工具中，將預先由Al₂O₃層包覆的cBN粒子用作原料粉末來制作cBN燒結體，從而，當將cBN燒結體作為工具基體時，cBN不會直接暴露在前刀面表面，有助于提高耐磨性，但因cBN與Al₂O₃層的熱膨脹特性差異而產生殘余應力，當用于高硬度鋼的斷續切削時，耐崩刀性和耐缺損性不充分，因此還存在工具壽命較短的問題。

發明內容

因此，本發明所要解決的技術課題，即本發明的目的在于提供一種即使在高硬度鋼的斷續切削加工中也發揮優異的耐崩刀性及耐缺損性且在長期使用中發揮優異的切削性能的cBN工具。

本發明人等為了解決上述課題而著眼于cBN工具的硬質相成分即cBN粒子進行了深入研究，結果得到如下見解。

如專利文獻2所示的以往cBN工具的cBN燒結體將在cBN粒子表面預先包覆有Al₂O₃層的包覆cBN粒子作為原料粉末而使用，并將其與結合相粉末混合，進行預成型之后，在5GPa、1500℃的條件下進行超高壓高溫燒結，從而制作cBN燒結材料。包覆于cBN粒子表面的Al₂O₃層因熱膨脹特性差異而產生拉伸殘余應力。

當將這種cBN工具提供于高硬度鋼的斷續切削加工時，由于切削時的斷續的沖擊性負荷和拉伸殘余應力，觀察到如下現象，即，尤其在暴露于前刀面表面的Al₂O₃層與cBN粒子之間的界面產生裂紋，該裂紋成為起點，發生崩刀和缺損。

因此，本發明人等通過在cBN粒子表面形成局部具有破口的Al₂O₃層，來抑制產生因cBN粒子表面與包覆所述粒子表面的Al₂O₃層之間的熱膨脹特性差異而產生的拉伸殘余應力所引起的界面上的裂紋，并防止以該裂紋為原因的崩刀的發生和缺損的發生，由此實現工具性能的改善。

本發明是基于上述見解而完成的，其具有以下方式。

(1)一種立方晶氮化硼基燒結體制切削工具，其將作為硬質相成分至少含有立方晶氮化硼粒子的立方晶氮化硼燒結體作為工具基體，其中，所述立方晶氮化硼粒子在表面上具有平均層厚為1.0～10nm的Al₂O₃層，該Al₂O₃層形成有平均形成比例為0.02～0.20的破口，所述立方晶氮化硼燒結體在所述立方晶氮化硼粒子的周邊具有結合相，所述結合相包含鈦的氮化物、碳化物、碳氮化物、硼化物、鋁的氮化物、氧化物、不可避免的產物及它們的相互固溶體中的至少1種。

(2)所述(1)中記載的立方晶氮化硼基燒結體制切削工具，其中，將自所述立方晶氮化硼粒子的表面起朝向所述立方晶氮化硼粒子的外側50nm的區域的體積設為100體積％時，合計所述區域中所包含的形成于所述立方晶氮化硼粒子的表面上的Al₂O₃和在所述結合相中存在的Al₂O₃后的含有比例為2～40體積％。