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公開番号2024055371
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-18
出願番号2022162227
出願日2022-10-07
発明の名称立方晶窒化硼素焼結体
出願人株式会社タンガロイ
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C22C 29/16 20060101AFI20240411BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】優れた耐摩耗性及び耐欠損性を有することで、工具寿命を延長することができる立方晶窒化硼素焼結体を提供する。
【解決手段】立方晶窒化硼素と結合相とを含む立方晶窒化硼素焼結体であって、立方晶窒化硼素の含有割合は、焼結体の総量に対して30.0体積%以上70.0体積%以下であり、結合相の含有割合は、焼結体の総量に対して30.0体積%以上70.0体積%以下であり、結合相は、Al化合物及びZr化合物を含み、Al化合物は、α型Al₂O₃を含み、Zr化合物は、ZrB₂及びZrOを含み、α型Al₂O₃の(110)面のX線回折ピーク強度をI_al、ZrB₂の(101)面のX線回折ピーク強度をI_zb、ZrOの(111)面のX線回折ピーク強度をI_zoとしたとき、I_zb/I_alが0.30を超え5.00以下であり、I_zb/I_zoが0.10以上1.00以下である、立方晶窒化硼素焼結体。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
立方晶窒化硼素と結合相とを含む立方晶窒化硼素焼結体であって、
前記立方晶窒化硼素の含有割合は、前記焼結体の総量に対して３０．０体積％以上７０．０体積％以下であり、
前記結合相の含有割合は、前記焼結体の総量に対して３０．０体積％以上７０．０体積％以下であり、
前記結合相は、Ａｌ化合物及びＺｒ化合物を含み、
前記Ａｌ化合物は、α型Ａｌ
２
Ｏ
３
を含み、
前記Ｚｒ化合物は、ＺｒＢ
２
及びＺｒＯを含み、
前記α型Ａｌ
２
Ｏ
３
の（１１０）面のＸ線回折ピーク強度をＩ
ａｌ
、前記ＺｒＢ
２
の（１０１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ
ｚｂ
、前記ＺｒＯの（１１１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ
ｚｏ
としたとき、
Ｉ
ｚｂ
／Ｉ
ａｌ
が０．３０を超え５．００以下であり、
Ｉ
ｚｂ
／Ｉ
ｚｏ
が０．１０以上１．００以下である、立方晶窒化硼素焼結体。
続きを表示（約 560 文字）【請求項２】
前記Ｚｒ化合物の含有割合は、前記焼結体の総量に対して１０．０体積％以上２５．０体積％以下である、請求項１に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項３】
前記Ｚｒ化合物は、さらにＺｒＯ
２
を含み、
前記ＺｒＯ
２
は、立方晶ＺｒＯ
２
及び／又は正方晶ＺｒＯ
２
を含み、
前記立方晶ＺｒＯ
２
の（１１１）面のＸ線回折ピーク強度Ｉ
ｚｃ
と前記正方晶ＺｒＯ
２
の（１０１）のＸ線回折ピーク強度Ｉ
ｚｔ
との合計を（Ｉ
ｚｃ
＋Ｉ
ｚｔ
）としたとき、
Ｉ
ｚｏ
／（Ｉ
ｚｃ
＋Ｉ
ｚｔ
）が０．５０以上３．００以下である、請求項１又は２に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項４】
前記Ｚｒ化合物の平均粒径が５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である、請求項１又は２に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項５】
前記立方晶窒化硼素の平均粒径が０．５μｍ以上３．０μｍ以下である、請求項１又は２に記載の立方晶窒化硼素焼結体。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、立方晶窒化硼素焼結体に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
立方晶窒化硼素（以下「ｃＢＮ」ともいう。）は、ダイヤモンドに次ぐ高い硬度と優れた熱伝導性を持つ。また、立方晶窒化硼素は、ダイヤモンドに比べて鉄との親和性が低いという特徴を持つ。そのため、立方晶窒化硼素と、金属やセラミックスの結合相とからなる立方晶窒化硼素焼結体は、切削工具や耐摩耗工具などに用いられている。
【０００３】
近年、加工能率を上げるため従来よりも切削条件が厳しくなる傾向があり、これまでより工具寿命を長くすることが求められている。特に、切削加工時に工具の刃先温度が高くなる加工、例えば普通鋳鉄の高速加工などにおいて、さらに耐摩耗性を向上させ、こうした要求に十分に応えられる技術が提案されている。
【０００４】
このような切削工具などに使われている立方晶窒化硼素焼結体の従来技術としては、立方晶窒化硼素とＡｌの酸化物とＺｒの酸化物とＺｒの硼化物とからなる焼結体がある。具体的には、例えば、特許文献１には、立方晶窒化硼素：約３０～約７０体積％と、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｙ、Ｃｅ、Ｍｇ、Ｃａの酸化物、炭化物、窒化物、硼化物およびこれらの相互固溶体の中から選ばれた少なくとも１種からなる結合相および不可避的不純物：残部とから構成され、α型Ａｌ
２
Ｏ
３
とＺｒＢ
２
とＺｒＯ
２
とＺｒＯとを含有し、α型Ａｌ
２
Ｏ
３
の（１１０）面のＸ線回折強度をＩａ、ＺｒＢ
２
の（１０１）面のＸ線回折強度をＩｚｂ、ＺｒＯの（１１１）面のＸ線回折強度をＩｚｏと表したとき、Ｉａに対するＩｚｂの割合を示す（Ｉｚｂ／Ｉａ）が０．１３≦（Ｉｚｂ／Ｉａ）≦０．３０を満足し、Ｉａに対するＩｚｏの割合を示す（Ｉｚｏ／Ｉａ）が０．０５≦（Ｉｚｏ／Ｉａ）≦０．２０を満足することを特徴とする立方晶窒化硼素焼結体について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０１１／０５９０２０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年は、「鋳鉄」の加工用工具に適用する立方晶窒化硼素焼結体ついて、より一層耐摩耗性及び耐欠損性に優れ、長い工具寿命を有することのできる立方晶窒化硼素焼結体が求められている。
【０００７】
本発明は、優れた耐摩耗性及び耐欠損性を有することによって、工具寿命を延長することができる立方晶窒化硼素焼結体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、工具寿命の延長について研究を重ねたところ、特許文献１に対する相違点である、以下の本発明の特徴が、本発明で向上した性能に影響するという知見が得られた。すなわち、立方晶窒化硼素焼結体を特定の構成にすると、その耐摩耗性及び耐欠損性を向上させることが可能となり、その結果、工具寿命を延長することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
本発明の要旨は、以下の通りである。
［１］
立方晶窒化硼素と結合相とを含む立方晶窒化硼素焼結体であって、
前記立方晶窒化硼素の含有割合は、前記焼結体の総量に対して３０．０体積％以上７０．０体積％以下であり、
前記結合相の含有割合は、前記焼結体の総量に対して３０．０体積％以上７０．０体積％以下であり、
前記結合相は、Ａｌ化合物及びＺｒ化合物を含み、
前記Ａｌ化合物は、α型Ａｌ
２
Ｏ
３
を含み、
前記Ｚｒ化合物は、ＺｒＢ
２
及びＺｒＯを含み、
前記α型Ａｌ
２
Ｏ
３
の（１１０）面のＸ線回折ピーク強度をＩ
ａｌ
、前記ＺｒＢ
２
の（１０１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ
ｚｂ
、前記ＺｒＯの（１１１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ
ｚｏ
としたとき、
Ｉ
ｚｂ
／Ｉ
ａｌ
が０．３０を超え５．００以下であり、
Ｉ
ｚｂ
／Ｉ
ｚｏ
が０．１０以上１．００以下である、立方晶窒化硼素焼結体。
［２］
前記Ｚｒ化合物の含有割合は、前記焼結体の総量に対して１０．０体積％以上２５．０体積％以下である、［１］に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
［３］
前記Ｚｒ化合物は、さらにＺｒＯ
２
を含み、
前記ＺｒＯ
２
は、立方晶ＺｒＯ
２
及び／又は正方晶ＺｒＯ
２
を含み、
前記立方晶ＺｒＯ
２
の（１１１）面のＸ線回折ピーク強度Ｉ
ｚｃ
と前記正方晶ＺｒＯ
２
の（１０１）のＸ線回折ピーク強度Ｉ
ｚｔ
との合計を（Ｉ
ｚｃ
＋Ｉ
ｚｔ
）としたとき、
Ｉ
ｚｏ
／（Ｉ
ｚｃ
＋Ｉ
ｚｔ
）が０．５０以上３．００以下である、［１］又は［２］に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
［４］
前記Ｚｒ化合物の平均粒径が５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である、［１］から［３］のいずれかに記載の立方晶窒化硼素焼結体。
［５］
前記立方晶窒化硼素の平均粒径が０．５μｍ以上３．０μｍ以下である、［１］から［４］のいずれかに記載の立方晶窒化硼素焼結体。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、優れた耐摩耗性及び耐欠損性を有することによって、工具寿命を延長することができる立方晶窒化硼素焼結体を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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