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公開番号2025015975
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-31
出願番号2023118933
出願日2023-07-21
発明の名称立方晶窒化硼素焼結体及び被覆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C04B 35/5831 20060101AFI20250124BHJP(セメント;コンクリート;人造石;セラミックス;耐火物)
要約【課題】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及び被覆立方晶窒化硼素焼結体を提供することを目的とする。
【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、立方晶窒化硼素及び結合相の含有割合は特定の範囲であり、結合相は、Ti化合物相と、Al化合物相と、W元素を含有する相とを含み、Ti化合物相、Al化合物相及びW元素を含有する相の含有割合は特定の範囲であり、W元素を含有する相が、W₂B及びWBからなる群より選択される少なくとも1種を含み、立方晶窒化硼素の(111)面のX線回折ピーク強度をI₁と、結合相中のW₂Bの(211)面及びWBの(110)面のX線回折ピーク強度の合計をI₂との比I₂/I₁は特定の範囲である、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焼結体全体１００．０体積％に対して、前記立方晶窒化硼素の含有割合は、１０．０体積％以上６０．０体積％以下であり、前記結合相の含有割合は、４０．０体積％以上９０．０体積％以下であり、
前記結合相は、Ｔｉ化合物相と、Ａｌ化合物相と、Ｗ元素を含有する相とを含み、
前記結合相全体１００．０体積％に対して、前記Ｔｉ化合物相の含有割合は、６０．０体積％以上９２．０体積％以下であり、前記Ａｌ化合物相の含有割合は、０．０体積％超１５．０体積％未満であり、前記Ｗ元素を含有する相の含有割合は、５．０体積％以上３０．０体積％以下であり、
前記Ｗ元素を含有する相が、Ｗ
2
Ｂ及びＷＢからなる群より選択される少なくとも１種を含み、
前記立方晶窒化硼素の（１１１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ
1
とし、前記結合相中のＷ
2
Ｂの（２１１）面及びＷＢの（１１０）面のＸ線回折ピーク強度の合計をＩ
2
としたとき、Ｉ
2
／Ｉ
1
は、０．０３以上０．６０以下である、立方晶窒化硼素焼結体。
続きを表示（約 750 文字）【請求項２】
前記結合相中のＷＢ
2
の（１０１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ
3
としたとき、Ｉ
3
／Ｉ
1
は、０．０３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】
前記結合相中のＷ
2
Ｂの（２１１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ
4
としたとき、Ｉ
4
／Ｉ
2
は、０．５０以上０．９５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４】
前記Ｗ元素を含有する相の平均厚みλは、０．０３μｍ以上０．１２μｍ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５】
前記Ｔｉ化合物相は、ＴｉＢ
2
を含み、
前記結合相中のＴｉＢ
2
の（１０１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ
5
としたとき、Ｉ
5
／Ｉ
1
は、０．０７以上０．５５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６】
前記Ｗ元素を含有する相は、Ｃｏ元素を含み、
前記Ｗ元素を含有する相において、Ｗ元素及びＣｏ元素の合計の含有割合に対するＣｏ元素の含有割合は、５原子％以上５０原子％未満である、請求項１に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項７】
請求項１～６のいずれか一項に記載の立方晶窒化硼素焼結体と、該立方晶窒化硼素焼結体の表面に形成された被覆層と、を含み、
前記被覆層全体の平均厚さが、０．５μｍ以上６．０μｍ以下である、被覆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及び被覆立方晶窒化硼素焼結体に関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
立方晶窒化硼素焼結体は、立方晶窒化硼素（以下「ｃＢＮ」とも記す）と結合相とを含む。鋼、鋳鉄等の鉄系被削材の切削加工用のｃＢＮ焼結体を用いた工具として、結合相の材料としてＴｉ化合物を含むｃＢＮ焼結体が従来、広く利用されている。これは、Ｔｉ化合物を含むｃＢＮ焼結体は鉄系被削材との親和性が低く、耐反応摩耗性に優れるためである。
【０００３】
そのため、近年、様々なＴｉ化合物を含むｃＢＮ焼結体が提案されている。例えば、特許文献１には、ｃＢＮ粒子と結合相を含有するｃＢＮ基超高圧焼結体であって、前記結合相は、Ａｌの窒化物若しくは酸化物、又は、Ｔｉの窒化物若しくは炭化物若しくは炭窒化物の少なくとも１つを含み、かつ、平均粒径が２０～３００ｎｍである金属硼化物が０．１～５．０体積％分散し、前記金属硼化物は、金属成分がＮｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、及びＷの少なくとも１種を含みかつＴｉを含まない金属硼化物（Ｂ）と、金属成分がＴｉのみを含む金属硼化物（Ａ）とを含み、前記金属硼化物のうち、前記Ｔｉのみを金属成分として含む金属硼化物（Ａ）の割合（体積％）をＶａとし、前記Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、及びＷの少なくとも１種を金属成分として含みかつＴｉを含まない金属硼化物（Ｂ）の割合（体積％）をＶｂとした場合、比Ｖｂ／Ｖａが０．１～１．０である、ｃＢＮ基超高圧焼結体が提案されている。
【０００４】
また、例えば、特許文献２には、立方晶窒化ほう素粒子と結合相とＴｉ硼化物相とＷ硼化物相を含有する立方晶窒化ほう素基超高圧焼結体を工具基体とする立方晶窒化ほう素基超高圧焼結体切削工具において、立方晶窒化ほう素粒子の平均粒径は０．５～３．５μｍ、その含有量は４０～７５容量％であり、また、結合相中には、平均粒径が５０～５００ｎｍの微細なＴｉ硼化物相と平均粒径が５０～５００ｎｍの微細なＷ硼化物相とが分散分布しており、微細なＴｉ硼化物相とＷ硼化物相の生成量の和は、結合相中の５～１５容量％であり、その結合相中の１５～３５容量％がＡｌの窒化物、酸化物の少なくとも１種以上であって、それ以外がＴｉの窒化物、炭化物、硼化物、又は炭窒化物の少なくとも１種以上と不可避の不純物であり、かつ、
０．５≦（Ｗ硼化物相の生成量）／（Ｔｉ硼化物相の生成量）≦１．０
の関係を満足している立方晶窒化ほう素基超高圧焼結体を工具基体とすることを特徴とする立方晶窒化ほう素基超高圧焼結体切削工具が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０２０／１７５５９８号
特開２０１４－０８３６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、Ｔｉ化合物を含む立方晶窒化硼素焼結体は熱伝導率及び靭性が低く、改善の余地がある。
近年の切削加工は高能率化が求められており、高速化、高送り化及び深切り込み化がより顕著となっている。このため、近年の切削加工では、従来よりも工具の耐欠損性及び耐摩耗性を向上させることが求められている。
【０００７】
このような背景において、特許文献１に記載のｃＢＮ基超高圧焼結体は、ｃＢＮ焼結体の熱伝導率が不十分であり、耐摩耗性に改善の余地がある。また、特許文献２に記載の立方晶窒化ほう素基超高圧焼結体切削工具は、結合相において、熱伝導率に劣るＡｌ
2
Ｏ
3
及び／又は機械的強度に劣るＡｌＮの占める割合が大きいため、耐摩耗性及び／又は耐欠損性に改善の余地がある。
【０００８】
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及び被覆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】
【０００９】
本発明者らは、工具寿命の延長について研究を重ねたところ、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。
【００１０】
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焼結体全体１００．０体積％に対して、前記立方晶窒化硼素の含有割合は、１０．０体積％以上６０．０体積％以下であり、前記結合相の含有割合は、４０．０体積％以上９０．０体積％以下であり、
前記結合相は、Ｔｉ化合物相と、Ａｌ化合物相と、Ｗ元素を含有する相とを含み、
前記結合相全体１００．０体積％に対して、前記Ｔｉ化合物相の含有割合は、６０．０体積％以上９２．０体積％以下であり、前記Ａｌ化合物相の含有割合は、０．０体積％超１５．０体積％未満であり、前記Ｗ元素を含有する相の含有割合は、５．０体積％以上３０．０体積％以下であり、
前記Ｗ元素を含有する相が、Ｗ
2
Ｂ及びＷＢからなる群より選択される少なくとも１種を含み、
前記立方晶窒化硼素の（１１１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ
1
とし、前記結合相中のＷ
2
Ｂの（２１１）面及びＷＢの（１１０）面のＸ線回折ピーク強度の合計をＩ
2
としたとき、Ｉ
2
／Ｉ
1
は、０．０３以上０．６０以下である、立方晶窒化硼素焼結体。
［２］
前記結合相中のＷＢ
2
の（１０１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ
3
としたとき、Ｉ
3
／Ｉ
1
は、０．０３以下である、［１］に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
［３］
前記結合相中のＷ
2
Ｂの（２１１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ
4
としたとき、Ｉ
4
／Ｉ
2
は、０．５０以上０．９５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Ｗ元素を含有する相の平均厚みλは、０．０３μｍ以上０．１２μｍ以下である、［１］～［３］のいずれかに記載の立方晶窒化硼素焼結体。
［５］
前記Ｔｉ化合物相は、ＴｉＢ
2
を含み、
前記結合相中のＴｉＢ
2
の（１０１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ
5
としたとき、Ｉ
5
／Ｉ
1
は、０．０７以上０．５５以下である、［１］～［４］のいずれかに記載の立方晶窒化硼素焼結体。
［６］
前記Ｗ元素を含有する相は、Ｃｏ元素を含み、
前記Ｗ元素を含有する相において、Ｗ元素及びＣｏ元素の合計の含有割合に対するＣｏ元素の含有割合は、５原子％以上５０原子％未満である、［１］～［５］のいずれかに記載の立方晶窒化硼素焼結体。
［７］
［１］～［６］のいずれかに記載の立方晶窒化硼素焼結体と、該立方晶窒化硼素焼結体の表面に形成された被覆層と、を含み、
前記被覆層全体の平均厚さが、０．５μｍ以上６．０μｍ以下である、被覆立方晶窒化硼素焼結体。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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