[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

本发明涉及具有优异的耐磨性和耐断裂性的立方氮化硼烧结体（cBN烧结体），以及使用该cBN烧结体的烧结体工具。更特别的是，本发明涉及这样的立方氮化硼烧结体，其具有优异的耐磨性和耐断裂性，并且充当离心铸铁的切削工具。

背景技术

近年来，为了减轻发动机的重量，用于形成汽缸体的材料有从铸铁向铝转换的趋势，并且由离心铸造工艺制造的铸铁被越来越多地用作汽缸体的汽缸套。

与使用砂模制造的普通铸铁相比，离心铸铁的可加工性较差，并且存在用于切削离心铸铁的工具的寿命明显较短的问题。由于离心铸铁具有在常规的砂模铸铁中也能够观察到的细密的A型结构，因此其与工件间的热反应会使切削工具的磨损显著增加，从而导致离心铸铁的可加工性显著降低。

已知的是，为了对这种具有难加工性质的离心铸铁进行加工，将其中添加有Al₂O₃的cBN烧结体有效地用作了切削工具，其中Al₂O₃具有优异的抗氧化性和化学稳定性。但是，添加有Al₂O₃的cBN烧结体的韧性和可烧结性低。为了克服此问题，专利文献1和2分别公开了这样的cBN烧结体，该cBN烧结体的耐断裂性通过向Al₂O₃中添加ZrO₂而得到改善。

例如，专利文献1公开了包含Al₂O₃、TiC或TiCN、以及ZrO₂的cBN烧结体，其中该cBN烧结体是由这样的起始材料制得的，该起始材料包含：50体积%以上至80体积%以下的cBN成分；1体积%以上至20体积%以下的TiC、或者0.5体积%以上至15体积%以下的TiCN；以及15体积%以上至50体积%以下的Al₂O₃和ZrO₂，ZrO₂/Al₂O₃的重量比为0.1以上且4以下。当将ZrO₂/Al₂O₃的重量比转化为体积比时，则为0.065≤ZrO₂/Al₂O₃≤2.62。

此外，专利文献2公开了一种烧结体的材料，其组成包括：40体积%至70体积%的cBN粉末颗粒；15体积%至45体积%的氮化钛，其作为结合相的主要成分；以及15体积%至35体积%的由Al₂O₃、ZrO₂、AlN和SiC的针状晶体构成的混合粉末颗粒，该混合粉末颗粒作为结合相的副成分，其中结合相的副成分由50体积%至65体积%的Al₂O₃、1体积%至5体积%的ZrO₂、20体积%至40体积%的AlN以及5体积%至15体积%的SiC针状晶体组成。

在离心铸造工艺中，有利的是，通过将熔融的铸铁浇注到旋转的圆柱形模具中，能够制造薄的衬套。但是，由于衬套与模具接触的部分以及衬套位于内径表面的部分被快速冷却，因此铸铁结构被微细化，产生树枝状结构和玫瑰状结构等异常结构。这些树枝状结构和玫瑰状结构等异常结构的可加工性非常差。在最近由离心铸铁制作的衬套中，为了缩短缸内径之间的距离而降低了厚度，并且除了作为常规离心铸铁的待切削区域的细密的A型结构区域以外，还有必要切削玫瑰状结构和树枝状结构所存在的区域，而玫瑰状结构和树枝状结构的存在区域并不是常规离心铸铁的待切削区域。当对玫瑰状结构和树枝状结构的存在区域进行切削时，具有这样的问题：与常规的离心铸铁相比，需要在严格的热条件下进行加工，于是可加工性显著降低。

当使用任一上述专利文献中所记载的烧结体对这种离心铸铁进行加工时，由于含有大量的、与Al₂O₃相比热传导率极低的ZrO₂，因此，烧结体的热传导率降低，加工时与工件间的反应进展明显，从而导致耐磨性显著降低。

引用列表

专利文献

专利文献1：国际公开No.2008/087940

专利文献2：日本专利No.2971203

发明内容

技术问题