[发明专利]立方晶氮化硼基烧结体及立方晶氮化硼基烧结体制切削工具

说明书

在含有70～95vol％的立方晶氮化硼粒子的立方晶氮化硼基烧结体中，观察该烧结体的截面组织时，在相邻的立方晶氮化硼粒子彼此之间存在宽度1nm以上且30nm以下的结合相，该结合相由至少包含Al、B、N的化合物构成，并且该结合相中的氧含量相对于Al含量的比例以原子比计为0.1以下。

技术领域

本发明涉及一种具有高硬度的立方晶氮化硼(以下，有时也称为“cBN”)基烧结体(以下，有时也称为“cBN烧结体”)。

本申请主张基于2014年11月27日于日本申请的专利申请2014-240418号及2015年11月25日于日本申请的专利申请2015-229737号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术

cBN烧结体具有仅次于金刚石的高硬度、导热率，而且从与铁类材料的亲和性较低的观点来看，从以往就被适宜地利用为钢、铸铁等铁类工件材料的切削加工用的工具。

而且，为了改善作为切削加工用工具的性能，并为了更加进一步地提高cBN烧结体的强度、韧性、硬度等，从以往就提出有若干提案。

例如，在专利文献1中，提出有如下内容：在通过超高压烧结制作cBN烧结体的时候，通过将结合相设为骨架结构且设为在结合相组织中分散分布如下反应生成物的组织，由此能够改善cBN烧结体的强度与韧性，所述反应生成物由作为硬质粒子的cBN粒子与Al的硼化物和氮化物及Ti的硼化物构成。

并且，在专利文献2中，提出有如下内容：在cBN烧结体中，cBN粒子结合时，为了去除吸附于cBN粒表面的氧，作为原料使用Ti和Al而使这些作为氧的吸气剂发挥作用，预防成为氧固溶在cBN粒内部的原因的cBN粒子自身的变质，并且形成具有cBN粒子相互结合的连续结构且具有结合相相互结合的连续结构的组织，由此能够实现兼顾cBN烧结体的耐热性的提高与韧性的提高。

专利文献1：日本特开平8-197307号公报

专利文献2：日本专利第5032318号公报

如上述专利文献1、2所示，虽然提出了关于cBN烧结体的特性改善的提案，但是还不够充分。

例如，专利文献1所示的切削工具用的cBN烧结体具有将结合相设为骨架结构且在结合相组织中分散分布由作为硬质粒子的cBN粒子与Al的硼化物和氮化物及Ti的硼化物构成的反应生成物的组织。作为切削工具而使用具有这种组织的cBN烧结体的情况下，为了适用于对刀尖的负荷高的切削条件，若提高烧结体中的cBN含量，则会增加cBN粒子彼此接触而不能够与结合相充分反应的未烧结的部分。由于该未烧结的部分与cBN粒和结合相接触的部分相比强度较弱，因此存在随着cBN含量变高，得不到与cBN含量相应的硬度的问题。并且，作为工具而使用硬度不充分的这种cBN烧结体的情况下，容易产生将cBN粒彼此接触的部分设为起点的龟裂。因此，若将这种工具使用在对刀尖的负荷高的断续切削，则会存在刀尖容易缺损且工具寿命短的问题。

并且，在专利文献2所示的cBN烧结体中，能够防止氧对cBN粒子自身的影响，但由于在结合相组织内强度比较弱的Ti等氧化物残留在cBN粒子与cBN粒子的界面，因此存在会获得整体硬度低的cBN烧结体的问题。

发明内容

本发明人等为了解决上述课题，着眼于在cBN粒子-cBN粒子间存在的结合材，为了提高cBN烧结体的硬度而进行了深入研究的结果，得到了如下见解。

现有的cBN烧结体通过将cBN烧结体构成成分即cBN粉末与结合相形成成分即TiN粉末、TiAl₃粉末及Al₂O₃粉末等混合，并将其在超高压高温条件下烧结而制作。