Cutting tool made of diamond based super high pressure sintered material excellent in chipping resistance and its manufacture

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、素地中に微細均一に分散分布する気孔によってクラックの伝播が阻止され、
この結果としてすぐれた耐チッピング性を発揮するようになるダイヤモンド基超高圧焼結材料製切削工具およびその製造法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特開平４−７４７６６号公報に記載される通り、重量％で（以下、％は重量％を示す）、炭酸バリウム（以下、ＢａＣＯ ₃で示す）および／または炭酸マグネシウム（以下、ＭｇＣＯ ₃で示す）：０．１〜１５％、を含有し、残りが実質的に素地を構成するダイヤモンドからなる組成、並びに上記Ｂａ
ＣＯ ₃および／またはＭｇＣＯ ₃がダイヤモンド素地中に微細均一に分散分布した組織、さらに９９％を越えた理論密度比を有するダイヤモンド基超高圧焼結材料で構成された切削工具が、例えばＷＣ基超硬合金やＴｉ合金などの仕上切削に用いられていることは良く知られるところである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工の省力化に対する要求は強く、これに伴ない、切削加工は高速化の傾向にあるが、上記の従来ダイヤモンド基超高圧焼結材料製切削工具を用いて、例えばＴｉ合金やＷ
Ｃ基超硬合金などの仕上切削を行なうに際して、これを高速で行なうと、切刃にチッピング（微小欠け）が発生し易く、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、上記の従来ダイヤモンド基超高圧焼結材料製切削工具に着目し、これの耐チッピング性向上をはかるべく研究を行なった結果、上記の従来ダイヤモンド基超高圧焼結材料製切削工具に、真空中、１０
００〜１４００℃の温度に加熱保持の条件で加熱処理を施すと、これを構成するダイヤモンド基超高圧焼結材料の構成成分であるＢａＣＯ ₃およびＭｇＣＯ ₃の炭酸塩が酸化物、すなわち酸化バリウム（以下、ＢａＯで示す）および酸化マグネシウム（以下、ＭｇＯで示す）に化学変化し、これと同時に微細な気孔が形成し、この気孔形成によって９６〜９９．５％の理論密度比になるが、この結果のダイヤモンド基超高圧焼結材料製切削工具は、ダイヤモンド素地にＢａＯおよび／またはＭｇＯ
と共に微細均一に分散分布する気孔によって切削時に発生したクラックの伝播が阻止されることから、耐チッピング性の著しく向上したものになり、さらに上記酸化物は上記炭酸塩に比して硬質にして、耐熱性にすぐれたものであるので、ダイヤモンド素地との共存において一段とすぐれた耐摩耗性を発揮するようになるという研究結果を得たのである。

【０００５】この発明は、上記の研究結果にもとづいてなされたものであって、（１） ＢａＯおよび／またはＭｇＯ：０．０５〜１３％、を含有し、残りが実質的に素地を構成するダイヤモンドからなる組成、並びに上記ＢａＯおよび／またはＭｇＯと気孔とがダイヤモンド素地中に微細均一に分散分布した組織、および９６〜９
９．５％の理論密度比を有するダイヤモンド基超高圧焼結材料で構成された耐チッピング性のすぐれたダイヤモンド基超高圧焼結材料製切削工具、（２） 並びに、Ｂ
ａＣＯ ₃および／またはＭｇＣＯ ₃ ：０．１〜２０％を含有し、残りが実質的に素地を構成するダイヤモンドからなる組成、並びに上記ＢａＣＯ ₃および／またはＭｇ
ＣＯ ₃がダイヤモンド素地中に微細均一に分散分布した組織、および９９．５％超の理論密度比を有するダイヤモンド基超高圧焼結材料で構成された切削工具素材に、
真空中、１０００〜１４００℃の温度に加熱保持の条件で加熱処理を施して、上記素地中の炭酸塩を酸化物に化学変化せしめると同時に、素地中に微細均一に分散分布する気孔を形成することにより上記（１）記載の耐チッピング性のすぐれたダイヤモンド基超高圧焼結材料製切削工具を製造する方法、に特徴を有するものである。

【０００６】つぎに、この発明の切削工具において、上記の通りに数値限定した理由を説明する。 （ａ） 酸化物および炭酸塩の含有量、並びに理論密度比 切削工具中の酸化物含有量が０．０５％未満であることは、切削工具素材中の炭酸塩含有量が０．１％未満であることを意味し、炭酸塩含有量が０．１％未満になると、切削工具素材の焼結時のダイヤモンド粉末同志の結合促進効果が不十分であるばかりでなく、加熱処理によって形成される気孔も少なく、この結果理論密度比が９
９．５％を越えて高いものとなり、耐チッピング性に所望の向上効果が得られず、一方酸化物含有量が１３％を越えるということは、切削工具素材中の炭酸塩の割合が２０％を越えて高くなることを意味し、この場合加熱処理時の気孔形成が多くなり過ぎ、９６％未満の理論密度比となって密度低下が著しくなるばかりでなく、ダイヤモンド素地による耐摩耗性も損なわれるようになり、このことは切削工具素材の理論密度比が９９．５％以下であっても同様であって、特に炭酸塩の含有量が高い場合に切削工具に９６％以上の理論密度比を確保することができないものであり、以上の理由から切削工具の酸化物含有量を０．０５〜１３％、同理論密度比を９６〜９
９．５％、さらに切削工具素材の炭酸塩含有量を０．１
〜２０％、同理論密度比を９９．５％超と定めたのである。 （ｂ） 加熱処理温度 その温度が１０００℃未満では炭酸塩の酸化物への化学変化が十分に行なわれず、一方その温度が１４００℃を越えると素地のダイヤモドと生成した酸化物とが反応し易くなることから、その温度を１０００〜１４００℃と定めた。

【０００７】

【実施例】つぎに、この発明の切削工具およびその製造方法を実施例により具体的に説明する。 まず、特開平４
−７４７６６号公報の実施例に記載される通りの具体的手段によって、それぞれ表１に示される組成および理論密度比を有し、いずれもＢａＣＯ ₃および／またはＭｇ
ＣＯ ₃がダイヤモンド素地に微細均一に分散分布した組織を有するダイヤモンド基超高圧焼結材料で構成され、
かつ直径：７mmφ×厚さ：１mmの寸法をもった１０種類の切削工具素材を用意し、この切削工具素材に、同じく表１に示される条件で加熱処理を施し、ＴＮＧＡ３３２
の形状に則した切削チップに切出すことにより本発明法１〜８を実施し、それぞれ表２に示される組成および理論密度比、並びにダイヤモンド素地中にＢａＯおよび／
またはＭｇＯが微細均一に分散分布した組織を有するダイヤモンド基超高圧焼結材料で構成された本発明ダイヤモンド基超高圧焼結材料製切削工具（以下、本発明切削工具という）１〜１０をそれぞれ製造した。

【０００８】

【表１】

【０００９】

【表２】

【００１０】また、比較の目的で、上記の１０種類の切削工具素材から、加熱処理を行なわずに切削チップを切出すことにより従来ダイヤモンド基超高圧焼結材料製切削工具（以下、従来切削工具という）１〜１０ををそれぞれ製造した。 ついで、この結果得られた各種の切削工具について、これをＷＣ基超硬合金（Ｃｏ：６％含有）
製基体にろう付けした状態で、 被削材：Ｔｉ６％Ａｌ−４％Ｖの組成を有するＴｉ合金の丸棒、切削速度：３００ｍ／min 、切込み：０．２m
m、送り：０．１mm／rev.、切削時間：３０分、の条件でＴｉ合金の連続乾式高速仕上切削試験を行ない、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。 この測定結果を表２に示した。

【００１１】

【発明の効果】表１，２に示される結果から、本発明切削工具１〜１０は、特にダイヤモンド素地中に微細均一に分散分布する気孔によって切削中に発生したクラックの伝播が阻止されることから、クラックが発生し易いＴ
ｉ合金などの硬質材料の高速仕上切削でも、切刃にチッピングが発生することなく、すぐれた耐摩耗性を示すのに対して、従来切削工具１〜１０においては、切削開始後、切刃にチッピングが発生し、これが原因で比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかである。 上述のように、この発明の方法によれば、耐チッピング性のすぐれたダイヤモンド基超高圧焼結材料製切削工具を製造することができ、したがってこれを切刃にチッピングの発生し易いＴｉ合金やＷＣ基超硬合金などの硬質材料の高速切削に用いた場合にも切刃にチッピングが発生することなく、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するので、
切削加工の省力化に寄与するものである。