[发明专利]立方晶氮化硼基烧结材料制切削工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐崩刀性和耐缺损性优异的立方晶氮化硼（以下，用cBN表示）基烧结材料制切削工具（以下，称为cBN工具）。

本申请根据2011年9月12日在日本申请的日本专利申请2011-198016号以及2012年9月11日在日本申请的日本专利申请2012-199070号主张优先权，将其内容援用于此。

背景技术

以往，已知有在钢、铸铁等铁系工件的切削加工中，作为与工件的亲和性较低的工具材料使用cBN基烧结材料（以下，称为cBN烧结体）的cBN工具。例如，如专利文献1所示，已知有含有20～80体积%的作为硬质相的cBN、剩余部分中将周期表的IVB、VB、VIB族的碳化物、氮化物、硼化物等陶瓷化合物作为结合相的cBN工具。并且，例如，如专利文献2所示，还提出有如下cBN工具，其将在cBN粒子的表面包覆有Al2O3等的包覆cBN粒子作为原料粉末制作烧结体，并将该cBN烧结体作为工具基体。根据该cBN工具，可知工具的耐磨性和韧性得到改善。

专利文献1：日本特开昭53-77811号公报

专利文献2：日本特开昭58-61253号公报

在所述专利文献2所示的以往的cBN工具中，包覆cBN粒子的Al₂O₃膜有助于提高cBN工具的韧性。但此时，由于Al₂O₃膜较厚（0.1～1μm），因此cBN烧结体的结合相中的Al₂O₃增加，作为cBN烧结体中的硬质成分的cBN粒子的含有比例相对下降，因此存在工具的硬度下降的问题。另外，当将所述以往的cBN工具使用于高硬度钢的断续切削时，由于耐崩刀性和耐缺损性不充分，因此还存在工具寿命较短的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种即使在高硬度钢的断续切削加工中也发挥优异的耐崩刀性、耐缺损性，且在长期使用中发挥优异的切削性能的cBN工具。

因此，本发明人为了解决上述问题，着眼于作为cBN工具的硬质相成分的cBN粒子进行了深入研究，其结果得到如下见解。

如专利文献2所示的以往的cBN工具的cBN烧结体，将在cBN粒子表面预先包覆有Al₂O₃膜的包覆cBN粒子用作原料粉末。而且，在进行该原料粉末的成型之后，在55kb、1000℃以上的高温下进行烧结，接着冷却至室温来进行制作。该以往的cBN工具中，因热膨胀特性的差异而在包覆于cBN粒子表面上的Al₂O₃膜产生拉伸残余应力。

当将该以往的cBN工具供于高硬度钢的断续切削加工时，因切削时的断续的冲击性负荷和所述拉伸残余应力，尤其在暴露于前刀面表面的cBN粒子以及包覆在其表面上的Al₂O₃膜的界面产生裂纹。于是，以该裂纹为起点，产生崩刀、缺损。

本发明人为了解决上述问题而进行了深入研究，其结果得到以下见解。

首先，通过原子层沉积（ALD，Atomic Layer Deposition）法，在cBN粒子表面包覆较薄且均匀的Al₂O₃膜。ALD是通过使原料化合物的分子在真空腔室内的基材上按每一层发生反应并且用Ar和氮反复进行吹扫来进行成膜的方法，是CVD法的一种。

其次，通过球磨机等在所述Al₂O₃膜上局部形成破面（切れ間），制作cBN粒子表面在破面中暴露的cBN粒子。

最后，将所述cBN粒子作为原料粉末，在通常条件下进行烧结来制作cBN烧结体，由该cBN烧结体制作cBN工具。

通过上述工序得到的cBN工具即使在断续性且冲击性负荷起作用的切削加工条件下使用时，也可以抑制产生崩刀、缺损，在长期使用中发挥优异的切削性能。

即，在所述cBN工具中，cBN粒子表面由Al₂O₃膜包覆成局部存在破面，所以不会产生由cBN粒子表面与局部包覆所述粒子表面的Al₂O₃膜之间的热膨胀特性差异而引起的界面的裂纹。因此，可以防止产生由该裂纹导致的崩刀、缺损。

本发明是鉴于上述见解而完成的，其具有以下所示的方式。