[发明专利]立方氮化硼烧结体和立方氮化硼烧结体工具

说明书

技术领域

本发明涉及主要由立方氮化硼（cBN）构成的cBN烧结体。

背景技术

cBN是仅次于金刚石的高硬度物质，并且cBN烧结体被用于各种切削工具、耐磨部件、耐冲击部件等。具有高含量cBN的烧结体通常特别用于铸铁/烧结合金的切削，并且根据加工条件，可以优化cBN颗粒的粒径和粘结相的组成。通常，如果含量固定，则随着包含在烧结体中的cBN颗粒变得粗大，韧性会得到增强。另一方面，强度会因为粘结相的增厚而降低。专利文献1描述了粘结相的厚度和强度之间的关系。专利文献2描述了一个实例，其中为了增强cBN颗粒本身的耐崩裂性和耐磨性，消除了缺陷和微观裂纹。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利特开No.2008-208027

专利文献2：日本专利特开No.2008-094670

发明内容

技术问题

在粗加工条件下，高负荷被不断施加在工具上，因此需要一定水平的韧性或者更高的韧性。如果使用粗粒cBN来增强韧性，则耐崩裂性降低，因此工具不能够承受断续切削过程中的冲击。

为解决上述问题，改变了常规的思维方式。本发明的一个目的是获得一种立方氮化硼的含量高的立方氮化硼烧结体，其中即使当使用粗粒cBN时，也可以同时提高韧性和强度，并且获得了优异的耐崩裂性和耐磨性。此外，本发明的另一个目的是提供一种立方氮化硼烧结体工具，其适合在铸铁/烧结合金的粗加工条件下进行连续切削和断续切削。

解决问题的方法

为了解决上述问题，本发明的发明人对粘结相的均一性提高和烧结条件进行了认真地研究。结果，本发明的发明人发现，cBN颗粒与粘结相之间的界面可以被构造为具有两段或更多段的楔形凸起（其可以高效地抑制脱落），并且由于上述结构，即使利用粗粒cBN时也可以同时增强韧性和强度。基于这些发现完成了本发明。本发明具有以下特征：

（1）一种立方氮化硼烧结体，其包含立方氮化硼和粘结相，其中

所述立方氮化硼的含量为大于或等于82体积%且小于或等于98体积%，

在所述立方氮化硼烧结体的截面中，面积为大于或等于0.05μm²且小于或等于0.5μm²的孤立粘结相相对于所述立方氮化硼具有两段或更多段的凸起，并且

假设在从所述凸起的顶端起的第一段凸起中，A1表示与顶端方向垂直的边长，B1表示与所述顶端方向平行的边长；并且在从所述顶端起的第二段凸起中，A2表示与所述顶端方向垂直的边长，B2表示与所述顶端方向平行的边长，则具有其中A1/B1是A2/B2的1倍以上且10倍以下这样的凸起的孤立粘结相占面积为大于或等于0.05μm²且小于或等于0.5μm²的所述孤立粘结相全体的面积比为大于或等于25%。

（2）根据上述（1）所述的立方氮化硼烧结体，其中所述粘结相包含W、Co、Al，并且包含选自由Zr、Ni、Cr和Mo组成的组中的至少一种元素的单体、相互固溶体、碳化物、氮化物、碳氮化物、硼化物和氧化物中的任意一种或多种。

（3）根据上述（1）或（2）所述的立方氮化硼烧结体，其中所述立方氮化硼的在烧结后粒径为大于或等于1.5μm且小于或等于10μm的颗粒构成所述立方氮化硼全体的50体积%或更大。

（4）根据上述（1）至（3）中任一项所述的立方氮化硼烧结体，其中具有其中A1/B1是A2/B2的1倍以上且10倍以下的所述凸起的所述孤立粘结相占面积为大于或等于0.05μm²且小于或等于0.5μm²的所述粘结相全体的面积比为大于或等于40%。

（5）根据上述（1）至（4）中任一项所述的立方氮化硼烧结体，其中在所述立方氮化硼烧结体的所述截面中，面积大于0.5μm²的孤立粘结相占所述粘结相全体的面积比为小于或等于20%。

（6）根据上述（1）至（5）中任一项所述的立方氮化硼烧结体，其中所述立方氮化硼的含量为大于或等于86体积%且小于或等于95体积%。

（7）一种立方氮化硼烧结体工具，其至少在形成切削刃的部分处具有上述（1）至（6）中任一项所述的立方氮化硼烧结体。

本发明的有益效果