JP2013216517A - Ceramic sintered compact and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic sintered compact having high hardness and toughness, and a method for manufacturing the same.SOLUTION: A ceramic sintered compact includes cubic aluminum nitride, and at least one kind of metal compound selected from a group comprising nitrides, carbides and borides of groups 4A, 5A and 6A metals in the periodic table. A method for manufacturing the ceramic sintered compact includes a step for mixing cubic aluminum nitride powder with at least one kind of metal compound powder selected from the group comprising nitrides, carbides and borides of the groups 4A, 5A and 6A metals in the periodic table, and a step for sintering a mixture obtained by mixing at a temperature of ≥700°C and ≤1,500°C and at a pressure of ≥2 GPa and ≤20 GPa.

Description

本発明は、セラミック焼結体およびその製造方法に関し、特に、窒化アルミニウムを含有するセラミック焼結体およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a ceramic sintered body and a manufacturing method thereof, and more particularly to a ceramic sintered body containing aluminum nitride and a manufacturing method thereof.

切削加工などに用いられる切削工具の材料として、酸化アルミニウム(Al23)焼結体が知られている。酸化アルミニウム焼結体は、鉄系被削材との反応性が低く、安価に製造することができるという点で優れているが、その靭性が低い傾向にある。このために、酸化アルミニウム焼結体は、切削工具として使用した場合に、破損し易い傾向がある。さらに、酸化アルミニウムと結合材となる金属化合物との反応性が低いために、結合材として周期律表の第4A族、第5A族および第6A族の金属の窒化物、炭窒化物などを採用することは困難である。 As a material for a cutting tool used for cutting or the like, an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) sintered body is known. Aluminum oxide sintered bodies are excellent in that they have low reactivity with iron-based work materials and can be manufactured at low cost, but their toughness tends to be low. For this reason, the aluminum oxide sintered body tends to be easily damaged when used as a cutting tool. Furthermore, since the reactivity between aluminum oxide and the metal compound as the binder is low, the nitrides, carbonitrides, etc. of the metals in groups 4A, 5A and 6A of the periodic table are used as the binder. It is difficult to do.

これに対し、特開2001−089242号公報(特許文献1)および特開平04−300248号公報(特許文献2)は、低温領域から高温領域に亘って硬さ、強度および靭性が高く、耐熱衝撃性および耐サーマルクラック性の高いセラミックス焼結材として、窒化アルミニウムとチタン化合物とを含むセラミックス焼結部材を開示する。   On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-089242 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 04-300288 (Patent Document 2) have high hardness, strength and toughness from a low temperature region to a high temperature region, and have a thermal shock resistance. Disclosed is a ceramic sintered member containing aluminum nitride and a titanium compound as a ceramic sintered material having high heat resistance and thermal crack resistance.

また、特開2004−284851号公報(特許文献3)は、搬送ガスと、常圧(大気圧をいう、以下同じ。)下で安定な六方晶窒化アルミニウムの粉末と、をエアロゾル状態として減圧された成膜室内の基板に吹き付けることにより、基板に衝突したときの衝撃により結晶構造を変化させて正方晶窒化アルミニウムの粉末に変化させる方法を開示する。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-284851 (Patent Document 3) reduces the pressure of the carrier gas and the hexagonal aluminum nitride powder that is stable under normal pressure (referred to below as atmospheric pressure) as an aerosol state. A method is disclosed in which the crystal structure is changed to powder of tetragonal aluminum nitride by spraying onto the substrate in the film forming chamber by impact when the substrate collides with the substrate.

特開2001−089242号公報JP 2001-089242 A 特開平04−300248号公報Japanese Patent Laid-Open No. 04-3000248 特開2004−284851号公報JP 2004-284851 A

特開2001−089242号公報(特許文献1)および特開平04−300248号公報(特許文献2)に記載の窒化アルミニウムは六方晶か立方晶かの結晶構造を明記していないが、実施例に記載のHIP(熱間等方圧加圧)法などの焼結方法で実際に試料を作製した場合、立方晶窒化アルミニウムを原料に使用したとしても、常圧で安定な六方晶に結晶構造が変化し、熱伝導率は高いものの硬度が不足するという問題があった。このため、セラミックス焼結体を形成する窒化アルミニウムとしては、立方晶窒化アルミニウムが望ましいと考えられる。   The aluminum nitride described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-089242 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 04-300288 (Patent Document 2) does not clearly specify the crystal structure of hexagonal crystal or cubic crystal. When a sample is actually produced by a sintering method such as the HIP (hot isostatic pressing) method described, even if cubic aluminum nitride is used as a raw material, the crystal structure has a hexagonal crystal that is stable at normal pressure. There was a problem that the hardness was insufficient although the thermal conductivity was high. For this reason, cubic aluminum nitride is considered desirable as the aluminum nitride forming the ceramic sintered body.

特開2004−284851号公報(特許文献3)に記載の方法では、粉末状あるいは薄膜状の立方晶窒化アルミニウムしか得られず、立方晶窒化アルミニウムを主成分とする焼結体は得られないという問題があった。   According to the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-284851 (Patent Document 3), only powdered or thin film cubic aluminum nitride can be obtained, and a sintered body mainly composed of cubic aluminum nitride cannot be obtained. There was a problem.

本発明は、上記問題を解決して、高い硬度と靭性を有するセラミック焼結体およびその製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above problems and provide a ceramic sintered body having high hardness and toughness and a method for producing the same.

本発明は、ある局面に従えば、立方晶窒化アルミニウムと、周期律表の第4A族、第5A族および第6A族の金属の窒化物、炭化物、酸化物、ホウ化物ならびにそれらの固溶体からなる群から選ばれる少なくとも1種類の金属化合物と、を含むセラミック焼結体である。   According to one aspect, the present invention includes cubic aluminum nitride and nitrides, carbides, oxides, borides, and solid solutions of metals of Groups 4A, 5A, and 6A of the periodic table. A ceramic sintered body containing at least one metal compound selected from the group.

本発明にかかるセラミック焼結体において、立方晶窒化アルミニウムの含有率を20体積%以上80体積%以下とすることができる。また、立方晶窒化アルミニウムは、酸素を0.1原子%以上5原子%以下で含有することができる。また、本発明にかかるセラミックス焼結体は、さらに、六方晶窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウムおよび酸化アルミニウムからなる群から選ばれる少なくともひとつを含むことができる。ここで、六方晶窒化アルミニウムの含有率を0.1体積%以上50体積%以下とすることができる。また、酸窒化アルミニウムの含有率を0.1体積%以上20%体積%以下とすることができる。また、酸化アルミニウムの含有率を0.1体積%以上10体積%以下とすることができる。   In the ceramic sintered body according to the present invention, the content of cubic aluminum nitride can be 20% by volume or more and 80% by volume or less. Further, cubic aluminum nitride can contain oxygen in an amount of 0.1 atomic% to 5 atomic%. Moreover, the ceramic sintered body according to the present invention can further include at least one selected from the group consisting of hexagonal aluminum nitride, aluminum oxynitride, and aluminum oxide. Here, the content rate of hexagonal aluminum nitride can be 0.1 volume% or more and 50 volume% or less. Moreover, the content rate of aluminum oxynitride can be 0.1 volume% or more and 20% volume% or less. Moreover, the content rate of aluminum oxide can be 0.1 volume% or more and 10 volume% or less.

また、本発明は、別の局面に従えば、立方晶窒化アルミニウム粉末と、周期律表の第4A族、第5A族および第6A族の金属の窒化物、炭化物、酸化物、ホウ化物ならびにそれらの固溶体からなる群から選ばれる少なくとも1種類の金属化合物粉末と、を混合する工程と、その混合により得られた混合物を700℃以上1500℃以下の温度で2GPa以上20GPa以下の圧力で焼結させる工程と、を含むセラミック焼結体の製造方法である。   According to another aspect of the present invention, cubic aluminum nitride powder, nitrides, carbides, oxides, borides and metals of Group 4A, Group 5A and Group 6A of the periodic table And a step of mixing at least one metal compound powder selected from the group consisting of solid solutions of the above, and sintering the mixture obtained by the mixing at a temperature of 700 ° C. to 1500 ° C. at a pressure of 2 GPa to 20 GPa And a process for producing a ceramic sintered body.

本発明にかかるセラミック焼結体の製造方法においては、上記混合する工程において、さらに、酸窒化アルミニウム粉末を混合することができる。ここで、立方晶窒化アルミニウム粉末は、六方晶窒化アルミニウム粉末に10GPa以上の圧力を加える方法により、六方晶アルミニウム粉末の結晶構造が変化したものとすることができる。また、立方晶窒化アルミニウム粉末は、六方晶窒化アルミニウム粉末を圧力が10GPa以上で加圧時間が5マイクロ秒以下の衝撃波によって衝撃圧縮する方法により、六方晶アルミニウム粉末の結晶構造が変化したものとすることができる。また、立方晶窒化アルミニウム粉末は、六方晶窒化アルミニウム粉末を1MPa以上の圧力の搬送ガスで大気圧の処理室内の基板へ吹き付け、基板に衝突するときの衝撃により、六方晶窒化アルミニウム粉末の結晶構造が変化したものとすることができる。また、立方晶窒化アルミニウム粉末は、六方晶窒化アルミニウムと搬送ガスとをエアロゾル状態として減圧された処理室内の基板へ吹き付け、基板に衝突するときの衝撃により、六方晶窒化アルミニウム粉末の結晶構造が変化したものとすることができる。   In the method for producing a ceramic sintered body according to the present invention, aluminum oxynitride powder can be further mixed in the mixing step. Here, the cubic aluminum nitride powder can be one in which the crystal structure of the hexagonal aluminum powder is changed by applying a pressure of 10 GPa or more to the hexagonal aluminum nitride powder. In addition, the cubic aluminum nitride powder is obtained by changing the crystal structure of the hexagonal aluminum nitride powder by a method of shock compressing the hexagonal aluminum nitride powder with a shock wave having a pressure of 10 GPa or more and a pressing time of 5 microseconds or less. be able to. Further, the cubic aluminum nitride powder is formed by spraying hexagonal aluminum nitride powder onto a substrate in a processing chamber at atmospheric pressure with a carrier gas having a pressure of 1 MPa or more, and the crystal structure of the hexagonal aluminum nitride powder by impact when colliding with the substrate. May have changed. In addition, cubic aluminum nitride powder sprays hexagonal aluminum nitride and carrier gas into an aerosol state and blows it to the substrate in the decompressed process chamber, and the crystal structure of the hexagonal aluminum nitride powder changes due to impact when it collides with the substrate. Can be.

本発明によれば、高い硬度および靭性を有するセラミック焼結体およびその製造方法を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the ceramic sintered compact which has high hardness and toughness, and its manufacturing method can be provided.

[実施形態1]
本発明の一実施形態であるセラミック焼結体は、立方晶窒化アルミニウム(以下、c−AlNともいう)と、周期律表の第4A族、第5A族および第6A族の金属の窒化物、炭化物、酸化物、ホウ化物ならびにそれらの固溶体からなる群から選ばれる少なくとも1種類の金属化合物と、を含む。本実施形態のセラミック焼結体は、c−AlN(立方晶窒化アルミニウム)と第4A族、第5A族および第6A族の金属の窒化物、炭化物、酸化物、ホウ化物ならびにそれらの固溶体からなる群から選ばれる少なくとも1種類の金属化合物とを含むため、高い硬度および靭性を有する。特に、本実施形態のセラミック焼結体は、常圧で六方晶窒化アルミニウム(以下、h−AlNともいう)に比べて安定性が高くないc−AlNを安定な状態で含んでいるため、硬度および靭性が高い。このようなc−AlNを安定な状態で含むセラミック焼結体は、後述する実施形態2の製造方法により得られる。
[Embodiment 1]
A ceramic sintered body according to an embodiment of the present invention includes cubic aluminum nitride (hereinafter also referred to as c-AlN), and nitrides of metals of Groups 4A, 5A, and 6A of the periodic table, And at least one metal compound selected from the group consisting of carbides, oxides, borides, and solid solutions thereof. The ceramic sintered body of the present embodiment is composed of c-AlN (cubic aluminum nitride) and nitrides, carbides, oxides, borides, and solid solutions of Group 4A, Group 5A and Group 6A metals. Since it contains at least one metal compound selected from the group, it has high hardness and toughness. In particular, since the ceramic sintered body of the present embodiment contains c-AlN, which is not highly stable compared to hexagonal aluminum nitride (hereinafter also referred to as h-AlN) at normal pressure, And high toughness. Such a ceramic sintered body containing c-AlN in a stable state can be obtained by the manufacturing method of Embodiment 2 described later.

(立方晶アルミニウム)
本実施形態のセラミック焼結体に含まれるc−AlNは、立方晶の結晶構造を有する。かかるc−AlNは、六方晶の結晶構造を有するh−AlNに比べて、硬度および靭性が高い。常圧においてはh−AlNがc−AlNに比べて安定であり、h−AlNに10GPa以上の圧力を加えることにより、結晶構造が六方晶から正方晶に変化することにより、c−AlNが得られる。
(Cubic aluminum)
C-AlN contained in the ceramic sintered body of the present embodiment has a cubic crystal structure. Such c-AlN has higher hardness and toughness than h-AlN having a hexagonal crystal structure. At normal pressure, h-AlN is more stable than c-AlN. When a pressure of 10 GPa or more is applied to h-AlN, the crystal structure changes from hexagonal to tetragonal to obtain c-AlN. It is done.

また、かかるc−AlNは、酸素(O)を0.1原子%以上5原子%以下で含有することにより、より具体的には、酸素(O)が0.1原子%以上5原子%以下で固溶していることにより、そのc−AlNの結晶構造が安定化され、焼結後の減圧中にc−AlNがh−AlNに逆変換することを防ぐことができる。ここで、c−AlN中の酸素含有率(原子%)は、SEM−EDX(走査型電子顕微鏡−エネルギー分散型X線分光)またはAES(オージェ電子分光)法により測定される。   Further, such c-AlN contains oxygen (O) in an amount of 0.1 atomic% to 5 atomic%, more specifically, oxygen (O) is 0.1 atomic% to 5 atomic%. In this case, the crystal structure of c-AlN is stabilized, and it is possible to prevent c-AlN from being reversely converted to h-AlN during decompression after sintering. Here, the oxygen content (atomic%) in c-AlN is measured by SEM-EDX (scanning electron microscope-energy dispersive X-ray spectroscopy) or AES (Auger electron spectroscopy) method.

本実施形態のセラミック焼結体におけるc−AlNの含有率は、特に制限はないが、セラミック焼結体の硬度および靭性を高くする観点から、20体積%以上80体積%以下が好ましい。   Although there is no restriction | limiting in particular in the content rate of c-AlN in the ceramic sintered compact of this embodiment, From a viewpoint of making the hardness and toughness of a ceramic sintered compact high, 20 volume% or more and 80 volume% or less are preferable.

(金属化合物)
本実施形態のセラミック焼結体に含まれる金属化合物は、周期律表の第4A族、第5A族および第6A族の金属の窒化物、炭化物、酸化物、ホウ化物ならびにそれらの固溶体からなる群から選ばれる少なくとも1種類の金属化合物である。それらの金属化合物は、原料粉末の粒子同士を結合させる結合材としての機能を有し、セラミック焼結体の硬度および靭性を高くする。
(Metal compound)
The metal compound contained in the ceramic sintered body of the present embodiment is a group consisting of nitrides, carbides, oxides, borides, and solid solutions of metals of Groups 4A, 5A, and 6A of the periodic table At least one metal compound selected from the group consisting of: These metal compounds have a function as a binder for bonding particles of the raw material powder, and increase the hardness and toughness of the ceramic sintered body.

周期律表の第4A族、第5A族および第6A族の金属とは、具体的には、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、およびタングステン(W)をいう。それらの金属の窒化物とは、窒化チタン(TiN)、窒化ジルコニウム(ZrN)、窒化ハフニウム(HfN)、窒化バナジウム(VN)、窒化ニオブ(NbN)、窒化タンタル(TaN)、窒化クロム(Cr2N、CrN)、窒化モリブデン(MoN)、および窒化タングステン(WN)などをいう。それらの金属の炭化物とは、炭化チタン(TiC)、炭化ジルコニウム(ZrC)、炭化ハフニウム(HfC)、炭化バナジウム(VC)、炭化ニオブ(NbC)、炭化タンタル(TaC)、炭化クロム(Cr32)、炭化モリブデン(Mo2C)、および炭化タングステン(WC)などをいう。それらの金属の酸化物とは、酸化チタン(TiO2)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、酸化ハフニウム(HfO2)、酸化バナジウム(V25)、酸化ニオブ(Nb25)、酸化タンタル(Ta25)、酸化クロム(Cr23)、酸化モリブデン(MoO3)、および酸化タングステン(WO3)などをいう。それらの金属のホウ化物とは、ホウ化チタン(TiB2)、ホウ化ジルコニウム(ZrB2)、ホウ化ハフニウム(HfB2)、ホウ化バナジウム(VB2)、ホウ化ニオブ(NbB2)、ホウ化タンタル(TaB2)、ホウ化クロム(CrB2)、ホウ化モリブデン(MoB)、およびホウ化タングステン(WB)などをいう。 Specifically, the metals of Group 4A, Group 5A and Group 6A in the periodic table are titanium (Ti), zirconium (Zr), hafnium (Hf), vanadium (V), niobium (Nb), Tantalum (Ta), chromium (Cr), molybdenum (Mo), and tungsten (W). These metal nitrides are titanium nitride (TiN), zirconium nitride (ZrN), hafnium nitride (HfN), vanadium nitride (VN), niobium nitride (NbN), tantalum nitride (TaN), chromium nitride (Cr 2 ). N, CrN), molybdenum nitride (MoN), tungsten nitride (WN), and the like. These metal carbides include titanium carbide (TiC), zirconium carbide (ZrC), hafnium carbide (HfC), vanadium carbide (VC), niobium carbide (NbC), tantalum carbide (TaC), chromium carbide (Cr 3 C). 2 ), molybdenum carbide (Mo 2 C), tungsten carbide (WC), and the like. These metal oxides include titanium oxide (TiO 2 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), hafnium oxide (HfO 2 ), vanadium oxide (V 2 O 5 ), niobium oxide (Nb 2 O 5 ), and tantalum oxide. (Ta 2 O 5 ), chromium oxide (Cr 2 O 3 ), molybdenum oxide (MoO 3 ), tungsten oxide (WO 3 ), and the like. These metal borides include titanium boride (TiB 2 ), zirconium boride (ZrB 2 ), hafnium boride (HfB 2 ), vanadium boride (VB 2 ), niobium boride (NbB 2 ), boron Tantalum boride (TaB 2 ), chromium boride (CrB 2 ), molybdenum boride (MoB), tungsten boride (WB), and the like.

また、それらの固溶体とは、それらの金属の化合物を複数含む固溶体をいい、窒素、炭素、酸素およびホウ素からなる群から選ばれる複数の元素を含む固溶体、それらの金属を複数含む固溶体などが含まれる。なお、固溶体に含まれる金属およびその他の元素の比率は特に制限はない。   The solid solution means a solid solution containing a plurality of compounds of those metals, and includes a solid solution containing a plurality of elements selected from the group consisting of nitrogen, carbon, oxygen and boron, a solid solution containing a plurality of those metals, and the like. It is. In addition, the ratio of the metal and other elements contained in the solid solution is not particularly limited.

窒素、炭素、酸素およびホウ素からなる群から選ばれる複数の元素を含む固溶体は、たとえば、それらの金属の炭窒化物、それらの金属の酸窒化物などを含む。それらの金属の炭窒化物とは炭窒化チタン、炭窒化ジルコニウム、炭窒化ハフニウム、炭窒化バナジウム、炭窒化ニオブ、炭窒化タンタル、炭窒化クロム、炭窒化モリブデンおよび炭窒化タングステンなどをいう。それらの金属の酸窒化物とは、酸窒化チタン、酸窒化ジルコニウム、酸窒化ハフニウム、酸窒化バナジウム、酸窒化ニオブ、酸窒化タンタル、酸窒化クロム、酸窒化モリブデン、および酸窒化タングステンなどをいう。   The solid solution containing a plurality of elements selected from the group consisting of nitrogen, carbon, oxygen and boron includes, for example, carbonitrides of those metals, oxynitrides of those metals, and the like. These metal carbonitrides include titanium carbonitride, zirconium carbonitride, hafnium carbonitride, vanadium carbonitride, niobium carbonitride, tantalum carbonitride, chromium carbonitride, molybdenum carbonitride and tungsten carbonitride. These metal oxynitrides include titanium oxynitride, zirconium oxynitride, hafnium oxynitride, vanadium oxynitride, niobium oxynitride, tantalum oxynitride, chromium oxynitride, molybdenum oxynitride, tungsten oxynitride, and the like.

それらの金属を複数含む固溶体は、たとえば、それらの金属を複数含む窒化物、それらの金属を複数含む炭化物、それらの金属を複数含む酸化物などを含む。   The solid solution containing a plurality of these metals includes, for example, a nitride containing a plurality of these metals, a carbide containing a plurality of these metals, an oxide containing a plurality of these metals, and the like.

それらの金属を複数含む窒化物とは、窒化チタンジルコニウム、窒化チタンハフニウム、窒化チタンバナジウム、窒化チタンニオブ、窒化チタンタンタル、窒化チタンクロム、窒化チタンモリブデン、窒化チタンタングステン、窒化ジルコニウムハフニウム、窒化ジルコニウムバナジウム、窒化ジルコニウムニオブ、窒化ジルコニウムタンタル、窒化ジルコニウムクロム、窒化ジルコニウムモリブデン、窒化ジルコニウムタングステン、窒化ハフニウムバナジウム、窒化ハフニウムニオブ、窒化ハフニウムタンタル、窒化ハフニウムクロム、窒化ハフニウムモリブデン、窒化ハフニウムタングステン、窒化バナジウムニオブ、窒化バナジウムタンタル、窒化バナジウムクロム、窒化バナジウムモリブデン、窒化バナジウムタングステン、窒化ニオブタンタル、窒化ニオブクロム、窒化ニオブモリブデン、窒化ニオブタングステン、窒化タンタルクロム、窒化タンタルモリブデン、窒化タンタルタングステン、窒化クロムモリブデン、窒化クロムタングステン、窒化モリブデンクロムなどをいう。   The nitride containing a plurality of these metals is titanium zirconium nitride, titanium nitride hafnium, titanium nitride vanadium, titanium niobium nitride, titanium tantalum nitride, titanium nitride chromium, titanium molybdenum nitride, titanium tungsten nitride, zirconium nitride hafnium, zirconium vanadium nitride, Zirconium niobium nitride, zirconium tantalum nitride, zirconium chromium nitride, zirconium molybdenum nitride, zirconium tungsten nitride, hafnium vanadium nitride, hafnium niobium, hafnium tantalum nitride, hafnium chromium nitride, hafnium molybdenum nitride, hafnium tungsten nitride, vanadium niobium nitride, vanadium nitride Tantalum, vanadium nitride chromium, vanadium molybdenum nitride, vanadium tungsten nitride, nitriding Of tantalum, nitride Niobukuromu refers niobium molybdenum nitride, niobium, tungsten nitride, tantalum nitride chromium, tantalum nitride, molybdenum, tantalum nitride, tungsten, chromium, molybdenum nitride, chromium, tungsten nitride, a molybdenum nitride chromium.

それらの金属を複数含む炭化物とは、炭化チタンジルコニウム、炭化チタンハフニウム、炭化チタンバナジウム、炭化チタンニオブ、炭化チタンタンタル、炭化チタンクロム、炭化チタンモリブデン、炭化チタンタングステン、炭化ジルコニウムハフニウム、炭化ジルコニウムバナジウム、炭化ジルコニウムニオブ、炭化ジルコニウムタンタル、炭化ジルコニウムクロム、炭化ジルコニウムモリブデン、炭化ジルコニウムタングステン、炭化ハフニウムバナジウム、炭化ハフニウムニオブ、炭化ハフニウムタンタル、炭化ハフニウムクロム、炭化ハフニウムモリブデン、炭化ハフニウムタングステン、炭化バナジウムニオブ、炭化バナジウムタンタル、炭化バナジウムクロム、炭化バナジウムモリブデン、炭化バナジウムタングステン、炭化ニオブタンタル、炭化ニオブクロム、炭化ニオブモリブデン、炭化ニオブタングステン、炭化タンタルクロム、炭化タンタルモリブデン、炭化タンタルタングステン、炭化クロムモリブデン、炭化クロムタングステン、炭化モリブデンクロムなどをいう。   Carbides containing a plurality of these metals include titanium zirconium carbide, titanium hafnium carbide, titanium vanadium carbide, titanium niobium carbide, titanium tantalum carbide, titanium chromium carbide, titanium molybdenum carbide, titanium tungsten carbide, zirconium carbide hafnium, zirconium vanadium carbide, and carbonized. Zirconium niobium, zirconium tantalum carbide, zirconium chromium carbide, zirconium carbide, zirconium carbide tungsten, hafnium vanadium carbide, hafnium niobium, hafnium tantalum carbide, hafnium chromium carbide, hafnium molybdenum carbide, hafnium tungsten carbide, vanadium niobium carbide, vanadium tantalum carbide , Vanadium chromium carbide, vanadium molybdenum carbide, vanadium tungsten carbide, carbonized Of tantalum carbide Niobukuromu, niobium carbide, molybdenum, refers niobium carbide, tungsten, tantalum carbide chromium, tantalum carbide, molybdenum, tantalum, tungsten carbide, chromium carbide, molybdenum, chromium carbide, tungsten, etc. molybdenum carbide chromium.

それらの金属を複数含む酸化物とは、酸化チタンジルコニウム、酸化チタンハフニウム、酸化チタンバナジウム、酸化チタンニオブ、酸化チタンタンタル、酸化チタンクロム、酸化チタンモリブデン、酸化チタンタングステン、酸化ジルコニウムハフニウム、酸化ジルコニウムバナジウム、酸化ジルコニウムニオブ、酸化ジルコニウムタンタル、酸化ジルコニウムクロム、酸化ジルコニウムモリブデン、酸化ジルコニウムタングステン、酸化ハフニウムバナジウム、酸化ハフニウムニオブ、酸化ハフニウムタンタル、酸化ハフニウムクロム、酸化ハフニウムモリブデン、酸化ハフニウムタングステン、酸化バナジウムニオブ、酸化バナジウムタンタル、酸化バナジウムクロム、酸化バナジウムモリブデン、酸化バナジウムタングステン、酸化ニオブタンタル、酸化ニオブクロム、酸化ニオブモリブデン、酸化ニオブタングステン、酸化タンタルクロム、酸化タンタルモリブデン、酸化タンタルタングステン、酸化クロムモリブデン、酸化クロムタングステン、酸化モリブデンクロムなどをいう。   The oxide containing a plurality of these metals includes titanium zirconium oxide, titanium hafnium oxide, titanium vanadium oxide, titanium niobium oxide, titanium tantalum oxide, titanium chromium oxide, titanium molybdenum oxide, titanium tungsten oxide, zirconium hafnium oxide, zirconium vanadium oxide, Zirconium niobium oxide, zirconium tantalum oxide, zirconium chromium oxide, zirconium molybdenum oxide, tungsten zirconium oxide, hafnium vanadium oxide, hafnium niobium oxide, hafnium tantalum oxide, hafnium chromium oxide, hafnium molybdenum oxide, hafnium tungsten oxide, vanadium niobium oxide, vanadium oxide Tantalum, vanadium chrome oxide, vanadium molybdenum oxide, vanadium tungsten oxide, oxidation Of tantalum oxide Niobukuromu, niobium oxide, molybdenum oxide, niobium, tungsten, tantalum oxide, chromium oxide, tantalum, molybdenum, tantalum oxide, tungsten, say chromium oxide, molybdenum oxide, chromium, tungsten, and molybdenum oxide chromium.

本実施形態のセラミック焼結体に上記金属化合物が2種類以上含まれる場合は、2種類以上の上記金属化合物の混合物であってもよく、2種類以上の上記金属化合物の固溶体であってもよい。   When two or more types of the metal compounds are included in the ceramic sintered body of the present embodiment, a mixture of two or more types of the metal compounds may be used, or a solid solution of two or more types of the metal compounds may be used. .

本実施形態のセラミック焼結体における上記金属化合物の含有率は、特に制限はないが、セラミック焼結体の硬度および靭性を高くする観点から、20体積%以上80体積%以下が好ましい。   Although the content rate of the said metal compound in the ceramic sintered compact of this embodiment does not have a restriction | limiting in particular, From a viewpoint of making the hardness and toughness of a ceramic sintered compact high, 20 volume% or more and 80 volume% or less are preferable.

本実施形態のセラミック焼結体は、さらに、六方晶窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウムおよび酸化アルミニウムからなる群から選ばれる少なくともひとつを含むことができる。   The ceramic sintered body of the present embodiment can further include at least one selected from the group consisting of hexagonal aluminum nitride, aluminum oxynitride, and aluminum oxide.

(六方晶窒化アルミニウム)
本実施形態のセラミック焼結体は、h−AlN(六方晶アルミニウム)を含むことにより、靭性がさらに高くなり耐欠損性に優れる。セラミック焼結体におけるh−AlNの含有率は、高靭性かつ優れた耐欠損性を有するセラミック焼結体を得る観点から、0.1体積%以上50体積%以下が好ましい。
(Hexagonal aluminum nitride)
By including h-AlN (hexagonal aluminum), the ceramic sintered body of the present embodiment has higher toughness and excellent fracture resistance. The content of h-AlN in the ceramic sintered body is preferably 0.1% by volume or more and 50% by volume or less from the viewpoint of obtaining a ceramic sintered body having high toughness and excellent fracture resistance.

(酸窒化アルミニウム)
本実施形態のセラミック焼結体は、AlON(酸窒化アルミニウム)を含むことにより、常圧でh−AlNに比べて安定性が低いc−AlNの安定性が高められる。セラミック焼結体におけるAlONの含有率は、c−AlNがより安定な状態のセラミック焼結体を得る観点から、0.1体積%以上20体積%以下が好ましい。
(Aluminum oxynitride)
By including AlON (aluminum oxynitride) in the ceramic sintered body of the present embodiment, the stability of c-AlN, which is less stable than h-AlN at normal pressure, is enhanced. The content of AlON in the ceramic sintered body is preferably 0.1% by volume or more and 20% by volume or less from the viewpoint of obtaining a ceramic sintered body in which c-AlN is more stable.

(酸化アルミニウム)
本実施形態のセラミック焼結体は、Al23(酸化アルミニウム)を含むことにより、硬度がより高くなり耐酸化性に優れる。セラミック焼結体におけるAl23の含有率は、高硬度かつ耐酸化性に優れたセラミック焼結体を得る観点から、0.1体積%以上10%以下が好ましい。
(Aluminum oxide)
By including Al 2 O 3 (aluminum oxide), the ceramic sintered body of the present embodiment has higher hardness and excellent oxidation resistance. The content of Al 2 O 3 in the ceramic sintered body is preferably 0.1% by volume or more and 10% or less from the viewpoint of obtaining a ceramic sintered body having high hardness and excellent oxidation resistance.

ここで、本実施形態のセラミック焼結体における上記金属化合物、AlN(c−AlNおよびh−AlNの全体)、AlONならびにAl23の含有率(体積%)は、それらの粒径が2μm以上の場合はSEM−EDX(走査型電子顕微鏡−エネルギー分散型X線分光)法により、それらの粒径が2μm未満の場合はAES(オージェ電子分光)法により、マッピングすることにより測定される。AlNにおけるc−AlNおよびh−AlNのそれぞれの含有率(体積%)は、上記のマッピングにより測定されるAlNの含有率(体積%)に、XRD(X線回折)法により測定されるc−AlNおよびh−AlNのそれぞれの回折強度比を乗じることにより算出される。XRD法において一般に用いられる回折面は、c−AlNが(200)面であり、h−AlNが(100)面であり、それらの回折面における回折強度は、JCPDS(Joint Committee on Powder Diffraction Standards)カードに記載のように(具体的には、c−AlN(200)面の回折強度はIc/0.75と、h−AlN(100)面の回折強度はIh/1.0と)補正される。したがって、c−AlNの回折強度比として(Ic/0.75)/(Ic/0.75+Ih/1.0)が用いられ、h−AlNの回折強度比として(Ih/1.0)/(Ic/0.75+Ih/1.0)が用いられる。 Here, the content (volume%) of the metal compound, AlN (the whole of c-AlN and h-AlN), AlON, and Al 2 O 3 in the ceramic sintered body of the present embodiment has a particle size of 2 μm. In the above case, it is measured by mapping by SEM-EDX (scanning electron microscope-energy dispersive X-ray spectroscopy), and when the particle size is less than 2 μm, by AES (Auger electron spectroscopy). The content (volume%) of each of c-AlN and h-AlN in AlN is the same as the content (volume%) of AlN measured by the above mapping, measured by the XRD (X-ray diffraction) method. It is calculated by multiplying the respective diffraction intensity ratios of AlN and h-AlN. The diffraction planes generally used in the XRD method are (200) planes of c-AlN and (100) planes of h-AlN, and the diffraction intensity at these diffraction planes is JCPDS (Joint Committee on Powder Diffraction Standards). As described on the card (specifically, the diffraction intensity of the c-AlN (200) plane is Ic / 0.75 and the diffraction intensity of the h-AlN (100) plane is Ih / 1.0). The Therefore, (Ic / 0.75) / (Ic / 0.75 + Ih / 1.0) is used as the diffraction intensity ratio of c-AlN, and (Ih / 1.0) / () as the diffraction intensity ratio of h-AlN. Ic / 0.75 + Ih / 1.0) is used.

本実施形態のセラミック焼結体は、高い硬度と高い靭性とを有するc−AlNを含むことから、耐摩耗性と耐欠損性に優れ、鉄などの被削材との耐反応摩耗性に優れる。また、本実施形態のセラミック焼結体は、c−AlNに加えてh−AlNを含み、これらの含有率を制御することにより、高硬度と高靭性とのバランスを図ることができる。本実施形態のセラミック焼結体を用いることにより、耐摩耗性、耐欠損性などが高く、長寿命の切削工具が得られる。   Since the ceramic sintered body of the present embodiment contains c-AlN having high hardness and high toughness, the ceramic sintered body is excellent in wear resistance and fracture resistance, and excellent in reactive wear resistance with a work material such as iron. . Moreover, the ceramic sintered compact of this embodiment contains h-AlN in addition to c-AlN, and it can aim at the balance of high hardness and high toughness by controlling these content rates. By using the ceramic sintered body of the present embodiment, a long-life cutting tool having high wear resistance and fracture resistance can be obtained.

[実施形態2]
本発明の別の実施形態であるセラミック焼結体の製造方法は、立方晶窒化アルミニウム粉末と、周期律表の第4A族、第5A族および第6A族の金属の窒化物、炭化物、酸化物、ホウ化物ならびにそれらの固溶体からなる群から選ばれる少なくとも1種類の金属化合物粉末と、を混合する工程と、その混合により得られた混合物を700℃以上1500℃以下の温度で2GPa以上20GPa以下の圧力で焼結させる工程と、を含む。本実施形態のセラミック焼結体の製造方法によれば、常圧で安定に存在するc−AlN(立方晶窒化アルミニウム)を含む実施形態1のセラミック焼結体が得られる。
[Embodiment 2]
A method for producing a ceramic sintered body according to another embodiment of the present invention includes cubic aluminum nitride powder, and nitrides, carbides, and oxides of metals of Groups 4A, 5A, and 6A of the periodic table And a step of mixing at least one metal compound powder selected from the group consisting of borides and solid solutions thereof, and a mixture obtained by the mixing at a temperature of 700 ° C. to 1500 ° C. of 2 GPa to 20 GPa And sintering with pressure. According to the method for producing a ceramic sintered body of the present embodiment, the ceramic sintered body of Embodiment 1 containing c-AlN (cubic aluminum nitride) that exists stably at normal pressure can be obtained.

(立方晶窒化アルミニウム粉末と金属化合物粉末との混合工程)
本実施形態のセラミック焼結体の製造方法は、まず、c−AlN(立方晶窒化アルミニウム)粉末と、周期律表の第4A族、第5A族および第6A族の金属の窒化物、炭化物、ならびにホウ化物からなる群から選ばれる少なくとも1種類の金属化合物粉末と、を混合する工程を含む。上記c−AlN粉末と上記金属化合物との混合物を焼結することにより、高い硬度および靭性を有するセラミック焼結体が得られる。
(Mixing process of cubic aluminum nitride powder and metal compound powder)
The method for producing a ceramic sintered body according to the present embodiment includes firstly c-AlN (cubic aluminum nitride) powder and nitrides, carbides, and metals of Groups 4A, 5A, and 6A of the periodic table. And a step of mixing at least one metal compound powder selected from the group consisting of borides. By sintering the mixture of the c-AlN powder and the metal compound, a ceramic sintered body having high hardness and toughness can be obtained.

ここで、c−AlN粉末は実施形態1で説明したc−AlNの粉末であり、金属化合物粉末は実施形態1で説明した金属化合物の粉末であるため、それらの説明は繰り返さない。   Here, since the c-AlN powder is the c-AlN powder described in the first embodiment and the metal compound powder is the metal compound powder described in the first embodiment, the description thereof will not be repeated.

本実施形態のセラミック焼結体の製造方法においては、上記混合する工程において、上記c−AlN粉末および上記金属化合物粉末とともに、さらにAlON(酸窒化アルミニウム)粉末を混合することが、c−AlNがより安定な状態のセラミック焼結体を得る観点から、好ましい。ここで、AlON粉末は、実施形態1で説明したAlONの粉末であるため、その説明は繰り返さない。   In the method for producing a ceramic sintered body according to the present embodiment, in the mixing step, mixing the AlON (aluminum oxynitride) powder together with the c-AlN powder and the metal compound powder results in c-AlN being From the viewpoint of obtaining a ceramic sintered body in a more stable state, it is preferable. Here, since the AlON powder is the AlON powder described in the first embodiment, the description thereof will not be repeated.

また、上記混合する工程において、上記c−AlN粉末および上記金属化合物粉末とともに、さらにh−AlN(六方晶窒化アルミニウム)粉末を混合することが、高靭性かつ優れた耐欠損性を有するセラミック焼結体を得る観点から、好ましい。ここで、h−AlN粉末は、実施形態1で説明したh−AlNの粉末であるため、その説明は繰り返さない。   Further, in the mixing step, it is possible to mix h-AlN (hexagonal aluminum nitride) powder together with the c-AlN powder and the metal compound powder, so that ceramic sintering having high toughness and excellent fracture resistance. From the viewpoint of obtaining a body, it is preferable. Here, since the h-AlN powder is the h-AlN powder described in the first embodiment, the description thereof will not be repeated.

また、上記混合する工程において、上記c−AlN粉末および上記金属化合物粉末とともに、さらにAl23(酸化アルミニウム)粉末を混合することが、高硬度かつ耐酸化性に優れたセラミック焼結体を得る観点から、好ましい。ここで、Al23粉末は、実施形態1で説明したAl23の粉末であるため、その説明は繰り返さない。 Further, in the mixing step, mixing the Al 2 O 3 (aluminum oxide) powder together with the c-AlN powder and the metal compound powder further produces a ceramic sintered body having high hardness and excellent oxidation resistance. From the viewpoint of obtaining, it is preferable. Here, Al 2 O 3 powder are the powder of Al 2 O 3 described in the first embodiment, description thereof will not be repeated.

すなわち、上記の観点から、上記混合する工程において、上記c−AlN粉末および上記金属化合物粉末とともに、さらに、上記h−AlN粉末、上記AlON粉末および上記Al23粉末からなる群から選ばれる少なくともいずれかを混合することが好ましい。 That is, from the above viewpoint, in the mixing step, at least selected from the group consisting of the h-AlN powder, the AlON powder, and the Al 2 O 3 powder together with the c-AlN powder and the metal compound powder. It is preferable to mix any of them.

ここで、上記c−AlN粉末、上記金属化合物粉末、上記h−AlN粉末、上記AlON粉末および上記Al23粉末は、特に制限はないが、焼結性を上げて高い硬度、靭性、強度を得る観点から、それらの粉末の粒径が5nm以上10μm以下であることが好ましく、100nm以上5μm以下であることがより好ましい。 Here, the c-AlN powder, the metal compound powder, the h-AlN powder, the AlON powder, and the Al 2 O 3 powder are not particularly limited, but increase hardness and toughness and strength by increasing sinterability. From the viewpoint of obtaining the above, the particle size of the powder is preferably 5 nm or more and 10 μm or less, more preferably 100 nm or more and 5 μm or less.

ここで、c−AlN粉末の混合率は、特に制限はないが、得られるセラミック焼結体の硬度および靭性を高くする観点から、20体積%以上80体積%以下が好ましく、25体積%以上50体積%以下がより好ましい。また、上記金属化合物粉末の混合率は、上記と同様の観点から、20体積%以上80体積%以下が好ましく、40体積%以上75体積%以下がより好ましい。さらに、AlON粉末の混合率は、c−AlNがより安定な状態のセラミック焼結体を得る観点から、0.1体積%以上20体積%以下が好ましく、5体積%以上15体積%以下がより好ましい。また、h−AlN粉末の混合率は、高靭性かつ優れた耐欠損性を有するセラミック焼結体を得る観点から、0.1体積%以上50体積%以下が好ましく、5体積%以上30体積%以下がより好ましい。また、Al23粉末の混合率は、高硬度かつ耐酸化性に優れたセラミック焼結体を得る観点から、0.1体積%以上10体積%以下が好ましく、1体積%以上7体積%以下がより好ましい。 Here, the mixing ratio of the c-AlN powder is not particularly limited, but is preferably 20% by volume or more and 80% by volume or less, and preferably 25% by volume or more and 50% by volume or more from the viewpoint of increasing the hardness and toughness of the obtained ceramic sintered body. Volume% or less is more preferable. The mixing ratio of the metal compound powder is preferably 20% by volume or more and 80% by volume or less, and more preferably 40% by volume or more and 75% by volume or less from the same viewpoint as described above. Further, the mixing ratio of the AlON powder is preferably 0.1% by volume or more and 20% by volume or less, and more preferably 5% by volume or more and 15% by volume or less from the viewpoint of obtaining a ceramic sintered body in which c-AlN is more stable. preferable. The mixing ratio of h-AlN powder is preferably 0.1% by volume or more and 50% by volume or less, preferably 5% by volume or more and 30% by volume from the viewpoint of obtaining a ceramic sintered body having high toughness and excellent fracture resistance. The following is more preferable. The mixing ratio of the Al 2 O 3 powder is preferably 0.1% by volume or more and 10% by volume or less, preferably 1% by volume or more and 7% by volume from the viewpoint of obtaining a ceramic sintered body having high hardness and excellent oxidation resistance. The following is more preferable.

本実施形態のセラミック焼結体の製造方法において、原料として用いられるc−AlN(立方晶窒化アルミニウム)は、特に制限はないが、六方晶であるh−AlNから結晶構造を変化させて得られる立方晶であるc−AlNが好適に用いられる。h−AlNからc−AlNへ結晶構造を変化させる方法は、特に制限はないが、結晶構造の変化率が高い観点から、h−AlN粉末に超高圧プレスなどを用いて10GPa以上の圧力を加える超高圧プレス法、h−AlN粉末をトリニトロトルエン(TNT)などの爆薬により発生させた圧力が10GPa以上で加圧時間が5マイクロ秒以下の衝撃波によって圧縮する衝撃圧縮法、h−AlN粉末を1MPa以上の圧力の搬送ガスで大気圧の処理室内の基板へ吹き付け基板に衝突させる衝突法、h−AlN粉末と搬送ガスとをエアロゾル状態として減圧された処理室内の基板へ吹き付け基板に衝突させるエアロゾルデポジション法などが、好適に用いられる。   In the method for producing a ceramic sintered body according to the present embodiment, c-AlN (cubic aluminum nitride) used as a raw material is not particularly limited, but can be obtained by changing the crystal structure from h-AlN which is hexagonal. C-AlN that is cubic is preferably used. The method for changing the crystal structure from h-AlN to c-AlN is not particularly limited, but from the viewpoint of a high rate of change in crystal structure, a pressure of 10 GPa or more is applied to h-AlN powder using an ultrahigh pressure press or the like. Ultra-high pressure press method, shock compression method in which h-AlN powder is compressed by a shock wave generated by an explosive such as trinitrotoluene (TNT) with a pressure of 10 GPa or more and a pressurization time of 5 microseconds or less, and h-AlN powder is 1 MPa. A collision method in which the carrier gas is blown against the substrate in the atmospheric pressure processing chamber with the carrier gas at the above pressure, and the aerosol is blown against the substrate in the processing chamber which has been decompressed in an aerosol state by causing the h-AlN powder and the carrier gas to collide with the substrate. A position method or the like is preferably used.

ここで、衝突法の場合、搬送ガスが1MPa(10気圧)でも、粉末は大気圧の処理室内の基板に高速で叩きつけられるため、粉末はミクロ的に10GPa以上の圧力と同等の応力がかかる。また、エアロゾルデポジション法において、実際の装置の容量の観点から、搬送ガスの流量は2〜15SLM(ここで、1SLMとは、標準状態の気体が1分間に1L(リットル)流れる量をいう。)で、粒子速度は150m/s以上であることが好ましい。   Here, in the case of the collision method, even if the carrier gas is 1 MPa (10 atm), since the powder is struck against the substrate in the processing chamber at atmospheric pressure at high speed, the powder is microscopically equivalent to a pressure of 10 GPa or more. In the aerosol deposition method, the flow rate of the carrier gas is 2 to 15 SLM from the viewpoint of the actual capacity of the apparatus (here, 1 SLM refers to the amount of 1 L (liter) of standard gas flowing per minute. ) And the particle speed is preferably 150 m / s or more.

ここで、AlN(c−AlNおよびh−AlNの全体)におけるh−AlNからc−AlNへ結晶構造の変化率(体積%)とは、結晶構造の変化後のc−AlNの含有率(体積%)から結晶構造の変化前のc−AlNの含有率(体積%)を減じたものをAlNの含有率(体積%)に対する百分率で表したものである。ここで、AlNにおけるh−AlNおよびc−AlNのそれぞれの含有率の測定方法は、上述のとおりである。   Here, the change rate (volume%) of the crystal structure from h-AlN to c-AlN in AlN (total of c-AlN and h-AlN) is the content (volume) of c-AlN after the change of the crystal structure. %) Minus the content (volume%) of c-AlN before the change of the crystal structure is expressed as a percentage of the content (volume%) of AlN. Here, the measuring method of each content rate of h-AlN and c-AlN in AlN is as above-mentioned.

(混合物の焼結工程)
本実施形態のセラミック焼結体の製造方法は、次に、上記の混合により得られた混合物を、700℃以上1500℃以下の温度で2GPa以上20GPa以下の圧力で焼結させる工程を含む。700℃以上1500℃以下の温度で焼結することにより、常圧でより安定なh−AlNに結晶構造が変化することなくc−AlNを安定な状態で含むセラミック焼結体が得られる。かかる観点から、焼結温度は、800℃以上1300℃以下が好ましい。また、2GPa以上20GPa以下の圧力で焼結することにより、高圧相である立方晶から常圧相である六方晶への逆変換を抑制し、緻密なセラミック焼結体が得られる。かかる観点から、焼結圧力は、5GPa以上18GPa以下が好ましい。
(Sintering process of the mixture)
Next, the method for producing a ceramic sintered body of the present embodiment includes a step of sintering the mixture obtained by the above mixing at a temperature of 700 ° C. to 1500 ° C. and a pressure of 2 GPa to 20 GPa. By sintering at a temperature of 700 ° C. or more and 1500 ° C. or less, a ceramic sintered body containing c-AlN in a stable state can be obtained without changing the crystal structure to h-AlN that is more stable at normal pressure. From this viewpoint, the sintering temperature is preferably 800 ° C. or higher and 1300 ° C. or lower. In addition, by sintering at a pressure of 2 GPa or more and 20 GPa or less, reverse conversion from cubic crystal as a high pressure phase to hexagonal crystal as a normal pressure phase is suppressed, and a dense ceramic sintered body is obtained. From this viewpoint, the sintering pressure is preferably 5 GPa or more and 18 GPa or less.

(実施例1)
1.混合工程
c−AlN粉末は、平均粒径が1.0μmのh−AlN粉末を超高圧プレスを用いた超高圧プレス法により、15GPaおよび1400℃の条件で処理して結晶構造を六方晶から立方晶に変化させたものを用いた。h−AlNからc−AlNへの結晶構造の変化率は、XRD法により測定したところ、70体積%であった。c−AlN粉末は、上記条件で処理された焼結体を乳鉢で粗粉砕した後、ビーズミルで2.0μm以下に微粉砕したものを用いた。金属化合物粉末は、平均粒径が1.0μmのTiN粉末を用いた。
Example 1
1. Mixing step c-AlN powder is processed from hexagonal crystal to cubic structure by treating h-AlN powder with an average particle size of 1.0 μm by ultra high pressure pressing method using ultra high pressure press under conditions of 15 GPa and 1400 ° C. What was changed into a crystal was used. The rate of change of the crystal structure from h-AlN to c-AlN was 70% by volume as measured by the XRD method. As the c-AlN powder, a sintered body treated under the above conditions was coarsely pulverized with a mortar and then finely pulverized to 2.0 μm or less with a bead mill. As the metal compound powder, TiN powder having an average particle size of 1.0 μm was used.

ボールミルに、金属化合物粉末(TiN粉末)、c−AlN粉末およびh−AlN粉末を、混合比がそれぞれ50体積%、35体積%および15体積%で加え、さらに分散溶媒としてエタノールを加えた後、これらを均一に混合した。得られた混合スラリーを乾燥させて原料としての混合粉末を得た。結果を表1にまとめた。   After adding metal compound powder (TiN powder), c-AlN powder and h-AlN powder to the ball mill at a mixing ratio of 50 vol%, 35 vol% and 15 vol%, respectively, and further adding ethanol as a dispersion solvent, These were mixed uniformly. The obtained mixed slurry was dried to obtain a mixed powder as a raw material. The results are summarized in Table 1.

2.焼結工程
上記で得られた混合粉末を、タンタル製カプセルに充填し、N2(窒素)ガス雰囲気中で8GPa、1000℃で20分間の条件で焼結させて、セラミック焼結体を得た。得られたセラミック焼結体には、AES(オージェ電子分光)法によるマッピングおよびXRD(X線回折)法により測定したところ、金属化合物(TiN)、c−AlNおよびh−AlNが含まれ、それらの含有率はそれぞれ50体積%、30体積%および20体積%であった。また、c−AlN中の酸素含有率(原子%)は、AES法により測定したところ、0.4原子%であった。結果を表2にまとめた。
2. Sintering process The mixed powder obtained above was filled in a tantalum capsule and sintered in an N 2 (nitrogen) gas atmosphere at 8 GPa and 1000 ° C. for 20 minutes to obtain a ceramic sintered body. . The obtained ceramic sintered body contains metal compound (TiN), c-AlN, and h-AlN, as measured by mapping by AES (Auger electron spectroscopy) method and XRD (X-ray diffraction) method. The contents of were 50% by volume, 30% by volume and 20% by volume, respectively. The oxygen content (atomic%) in c-AlN was 0.4 atomic% as measured by AES method. The results are summarized in Table 2.

3.切削試験
得られたセラミック焼結体を、レーザにより切断した後仕上げ加工して、先端ノーズR0.8mmの切削工具を作製した。作製した切削工具を用いて、切削速度が400m/分、切込み量が0.2mm、送り量が0.1mm/rev(ここで、1mm/revとは、1回転あたり1mmの送り量を示す。)および切削油なしの条件で、鋼(S45C)の切削試験を行い、1km切削後の切削工具の逃げ面の磨耗量を測定した。本実施例における切削工具の摩耗量は52μmであった。結果を表2にまとめた。
3. Cutting test The obtained ceramic sintered body was cut with a laser and then finished to produce a cutting tool having a tip nose R of 0.8 mm. Using the produced cutting tool, the cutting speed is 400 m / min, the cutting amount is 0.2 mm, and the feeding amount is 0.1 mm / rev (where 1 mm / rev indicates a feeding amount of 1 mm per rotation). ) And no cutting oil, a steel (S45C) cutting test was performed, and the amount of wear on the flank of the cutting tool after cutting 1 km was measured. The amount of wear of the cutting tool in this example was 52 μm. The results are summarized in Table 2.

(実施例2)
1.混合工程
c−AlN粉末は、平均粒径が1.0μmのh−AlN粉末を爆薬としてトリニトロトルエン(TNT)を用いた衝撃圧縮法により、20GPaおよび1000℃の条件で処理して結晶構造を六方晶から立方晶に変化させたものを用いた。h−AlNからc−AlNへの結晶構造の変化率は50体積%であった。金属化合物粉末は、平均粒径が1.0μmのTiN粉末を用いた。
(Example 2)
1. Mixing step c-AlN powder has a hexagonal crystal structure treated by shock compression using trinitrotoluene (TNT) with h-AlN powder having an average particle size of 1.0 μm as an explosive under conditions of 20 GPa and 1000 ° C. What changed from a crystal to a cubic crystal was used. The rate of change of the crystal structure from h-AlN to c-AlN was 50% by volume. As the metal compound powder, TiN powder having an average particle size of 1.0 μm was used.

金属化合物粉末(TiN粉末)、c−AlN粉末およびh−AlN粉末を、混合比がそれぞれ20体積%、40体積%および40体積%として、実施例1と同様にして混合することにより、原料としての混合粉末を得た。結果を表1にまとめた。   As a raw material, metal compound powder (TiN powder), c-AlN powder and h-AlN powder were mixed in the same manner as in Example 1 with mixing ratios of 20% by volume, 40% by volume and 40% by volume, respectively. Of mixed powder was obtained. The results are summarized in Table 1.

2.焼結工程
上記で得られた混合粉末を、8GPa、1000℃で20分間の条件で焼結させて、セラミック焼結体を得た。得られたセラミック焼結体には、金属化合物(TiN)、c−AlNおよびh−AlNが含まれ、それらの含有率はそれぞれ20体積%、35体積%および45体積%であった。c−AlN中の酸素含有率(原子%)は、1.1原子%であった。結果を表2にまとめた。
2. Sintering process The mixed powder obtained above was sintered at 8 GPa and 1000 ° C. for 20 minutes to obtain a ceramic sintered body. The obtained ceramic sintered body contained a metal compound (TiN), c-AlN and h-AlN, and their contents were 20% by volume, 35% by volume and 45% by volume, respectively. The oxygen content (atomic%) in c-AlN was 1.1 atomic%. The results are summarized in Table 2.

3.切削試験
得られたセラミック焼結体から、実施例1と同様にして、切削工具を作製して切削試験を行い、切削工具の逃げ面の磨耗量を測定した。本実施例における切削工具の摩耗量は55μmであった。結果を表2にまとめた。
3. Cutting test From the obtained ceramic sintered body, in the same manner as in Example 1, a cutting tool was produced and subjected to a cutting test, and the amount of wear on the flank of the cutting tool was measured. The amount of wear of the cutting tool in this example was 55 μm. The results are summarized in Table 2.

(実施例3)
1.混合工程
c−AlN粉末は、平均粒径が1.0μmのh−AlN粉末を、搬送ガスである2MPaのN2(窒素)ガスで0.1MPaの大気圧の処理室内の石英基板に吹き付けて衝突させる衝突法により、結晶構造を六方晶から立方晶に変化させたものを用いた。h−AlNからc−AlNへの結晶構造の変化率は100体積%であった。金属化合物粉末は、平均粒径が1.0μmのTiN粉末を用いた。
(Example 3)
1. Mixing step The c-AlN powder is obtained by spraying an h-AlN powder having an average particle diameter of 1.0 μm onto a quartz substrate in a processing chamber having an atmospheric pressure of 0.1 MPa with N 2 (nitrogen) gas as a carrier gas. The crystal structure was changed from hexagonal to cubic by the collision method for collision. The rate of change of the crystal structure from h-AlN to c-AlN was 100% by volume. As the metal compound powder, TiN powder having an average particle size of 1.0 μm was used.

金属化合物粉末(TiN粉末)およびc−AlN粉末を、混合比がそれぞれ20体積%および80体積%として、実施例1と同様にして混合することにより、原料としての混合粉末を得た。結果を表1にまとめた。   Metal compound powder (TiN powder) and c-AlN powder were mixed in the same manner as in Example 1 with mixing ratios of 20% by volume and 80% by volume, respectively, to obtain a mixed powder as a raw material. The results are summarized in Table 1.

2.焼結工程
上記で得られた混合粉末を、8GPa、1000℃で20分間の条件で焼結させて、セラミック焼結体を得た。得られたセラミック焼結体には、金属化合物(TiN)およびc−AlNが含まれ、それらの含有率はそれぞれ20体積%および80体積%であった。c−AlN中の酸素含有率(原子%)は、1.4原子%であった。結果を表2にまとめた。
2. Sintering process The mixed powder obtained above was sintered at 8 GPa and 1000 ° C. for 20 minutes to obtain a ceramic sintered body. The obtained ceramic sintered body contained a metal compound (TiN) and c-AlN, and their contents were 20% by volume and 80% by volume, respectively. The oxygen content (atomic%) in c-AlN was 1.4 atomic%. The results are summarized in Table 2.

3.切削試験
得られたセラミック焼結体から、実施例1と同様にして、切削工具を作製して切削試験を行い、切削工具の逃げ面の磨耗量を測定した。本実施例における切削工具の摩耗量は51μmであった。結果を表2にまとめた。
3. Cutting test From the obtained ceramic sintered body, in the same manner as in Example 1, a cutting tool was produced and subjected to a cutting test, and the amount of wear on the flank of the cutting tool was measured. The amount of wear of the cutting tool in this example was 51 μm. The results are summarized in Table 2.

(実施例4)
1.混合工程
c−AlN粉末は、平均粒径が1.0μmのh−AlN粉末と搬送ガスであるN2(窒素)ガスとをエアロゾル状態として、300Paに減圧された処理室内の石英基板へ10SLMの流量かつ粒子速度が200m/sで吹き付けて衝突させるエアロゾルデポジション法により、結晶構造を六方晶から立方晶に変化させたものを用いた。h−AlNからc−AlNへの結晶構造の変化率は80体積%であった。金属化合物粉末は、平均粒径が1.0μmのTiN粉末を用いた。
Example 4
1. Mixing step The c-AlN powder is formed by applying 10 SLM to a quartz substrate in a processing chamber whose pressure is reduced to 300 Pa by using an aerosol state of an H-AlN powder having an average particle diameter of 1.0 μm and a carrier gas N 2 (nitrogen) gas. The crystal structure was changed from a hexagonal crystal to a cubic crystal by an aerosol deposition method in which a collision was caused by spraying at a flow rate and a particle velocity of 200 m / s. The rate of change of the crystal structure from h-AlN to c-AlN was 80% by volume. As the metal compound powder, TiN powder having an average particle size of 1.0 μm was used.

金属化合物粉末(TiN粉末)、c−AlN粉末およびh−AlN粉末を、混合比がそれぞれ70体積%、24体積%および6体積%として、実施例1と同様にして混合することにより、原料としての混合粉末を得た。結果を表1にまとめた。   As a raw material, metal compound powder (TiN powder), c-AlN powder and h-AlN powder were mixed in the same manner as in Example 1 with mixing ratios of 70% by volume, 24% by volume and 6% by volume, respectively. Of mixed powder was obtained. The results are summarized in Table 1.

2.焼結工程
上記で得られた混合粉末を、8GPa、1000℃で20分間の条件で焼結させて、セラミック焼結体を得た。得られたセラミック焼結体には、金属化合物(TiN)、c−AlNおよびh−AlNが含まれ、それらの含有率はそれぞれ70体積%、20体積%および10体積%であった。c−AlN中の酸素含有率(原子%)は、0.9原子%であった。結果を表2にまとめた。
2. Sintering process The mixed powder obtained above was sintered at 8 GPa and 1000 ° C. for 20 minutes to obtain a ceramic sintered body. The obtained ceramic sintered body contained a metal compound (TiN), c-AlN and h-AlN, and their contents were 70% by volume, 20% by volume and 10% by volume, respectively. The oxygen content (atomic%) in c-AlN was 0.9 atomic%. The results are summarized in Table 2.

3.切削試験
得られたセラミック焼結体から、実施例1と同様にして、切削工具を作製して切削試験を行い、切削工具の逃げ面の磨耗量を測定した。本実施例における切削工具の摩耗量は54μmであった。結果を表2にまとめた。
3. Cutting test From the obtained ceramic sintered body, in the same manner as in Example 1, a cutting tool was produced and subjected to a cutting test, and the amount of wear on the flank of the cutting tool was measured. The amount of wear of the cutting tool in this example was 54 μm. The results are summarized in Table 2.

(実施例5)
1.混合工程
c−AlN粉末は、実施例3と同様にして、平均粒径が1.0μmのh−AlN粉末からその結晶構造を六方晶から立方晶に変化させたものを用いた。h−AlNからc−AlNへの結晶構造の変化率は100体積%であった。金属化合物粉末は、平均粒径が1.0μmのTiN粉末を用いた。h−AlN粉末は、平均粒径が1.0μmのものを用いた。
(Example 5)
1. Mixing step The c-AlN powder was the same as in Example 3, except that the crystal structure of the h-AlN powder having an average particle diameter of 1.0 μm was changed from hexagonal to cubic. The rate of change of the crystal structure from h-AlN to c-AlN was 100% by volume. As the metal compound powder, TiN powder having an average particle size of 1.0 μm was used. As the h-AlN powder, one having an average particle diameter of 1.0 μm was used.

金属化合物粉末(TiN粉末)、c−AlN粉末およびh−AlN粉末を、混合比がそれぞれ25体積%、30体積%および45体積%として、実施例1と同様にして混合することにより、原料としての混合粉末を得た。結果を表1にまとめた。   By mixing the metal compound powder (TiN powder), c-AlN powder and h-AlN powder in the same manner as in Example 1 with mixing ratios of 25 vol%, 30 vol% and 45 vol%, respectively, as raw materials Of mixed powder was obtained. The results are summarized in Table 1.

2.焼結工程
上記で得られた混合粉末を、8GPa、800℃で20分間の条件で焼結させて、セラミック焼結体を得た。得られたセラミック焼結体には、金属化合物(TiN)、c−AlNおよびh−AlNが含まれ、それらの含有率はそれぞれ25体積%、25体積%および50体積%であった。c−AlN中の酸素含有率(原子%)は、0.9原子%であった。結果を表2にまとめた。
2. Sintering Step The mixed powder obtained above was sintered at 8 GPa and 800 ° C. for 20 minutes to obtain a ceramic sintered body. The obtained ceramic sintered body contained a metal compound (TiN), c-AlN and h-AlN, and their contents were 25% by volume, 25% by volume and 50% by volume, respectively. The oxygen content (atomic%) in c-AlN was 0.9 atomic%. The results are summarized in Table 2.

3.切削試験
得られたセラミック焼結体から、実施例1と同様にして、切削工具を作製して切削試験を行い、切削工具の逃げ面の磨耗量を測定した。本実施例における切削工具の摩耗量は63μmであった。結果を表2にまとめた。
3. Cutting test From the obtained ceramic sintered body, in the same manner as in Example 1, a cutting tool was produced and subjected to a cutting test, and the amount of wear on the flank of the cutting tool was measured. The amount of wear of the cutting tool in this example was 63 μm. The results are summarized in Table 2.

(実施例6)
1.混合工程
c−AlN粉末は、実施例3と同様にして、平均粒径が1.0μmのh−AlN粉末からその結晶構造を六方晶から立方晶に変化させたものを用いた。h−AlNからc−AlNへの結晶構造の変化率は100体積%であった。金属化合物粉末は、平均粒径が1.0μmのTiN粉末を用いた。AlON粉末は、平均粒径が1.0μmのものを用いた。
(Example 6)
1. Mixing step The c-AlN powder was the same as in Example 3, except that the crystal structure of the h-AlN powder having an average particle diameter of 1.0 μm was changed from hexagonal to cubic. The rate of change of the crystal structure from h-AlN to c-AlN was 100% by volume. As the metal compound powder, TiN powder having an average particle size of 1.0 μm was used. AlON powder having an average particle diameter of 1.0 μm was used.

金属化合物粉末(TiN粉末)、c−AlN粉末およびAlON粉末を、混合比がそれぞれ40体積%、40体積%および20体積%として、実施例1と同様にして混合することにより、原料としての混合粉末を得た。結果を表1にまとめた。   Metal compound powder (TiN powder), c-AlN powder, and AlON powder were mixed in the same manner as in Example 1 with mixing ratios of 40% by volume, 40% by volume, and 20% by volume, respectively. A powder was obtained. The results are summarized in Table 1.

2.焼結工程
上記で得られた混合粉末を、8GPa、1500℃で20分間の条件で焼結させて、セラミック焼結体を得た。得られたセラミック焼結体には、金属化合物(TiN)、c−AlN、h−AlNおよびAlONが含まれそれらの含有率は、それぞれ40体積%、35体積%、5体積%および20体積%であった。c−AlN中の酸素含有率(原子%)は、1.7原子%であった。結果を表2にまとめた。
2. Sintering process The mixed powder obtained above was sintered at 8 GPa and 1500 ° C. for 20 minutes to obtain a ceramic sintered body. The obtained ceramic sintered body contains a metal compound (TiN), c-AlN, h-AlN and AlON, and their contents are 40% by volume, 35% by volume, 5% by volume and 20% by volume, respectively. Met. The oxygen content (atomic%) in c-AlN was 1.7 atomic%. The results are summarized in Table 2.

3.切削試験
得られたセラミック焼結体から、実施例1と同様にして、切削工具を作製して切削試験を行い、切削工具の逃げ面の磨耗量を測定した。本実施例における切削工具の摩耗量は31μmであった。結果を表2にまとめた。
3. Cutting test From the obtained ceramic sintered body, in the same manner as in Example 1, a cutting tool was produced and subjected to a cutting test, and the amount of wear on the flank of the cutting tool was measured. The amount of wear of the cutting tool in this example was 31 μm. The results are summarized in Table 2.

(実施例7)
1.混合工程
c−AlN粉末は、実施例3と同様にして、平均粒径が1.0μmのh−AlN粉末からその結晶構造を六方晶から立方晶に変化させたものを用いた。h−AlNからc−AlNへの結晶構造の変化率は100体積%であった。金属化合物粉末は、平均粒径が1.0μmのTiN粉末を用いた。Al23粉末は、平均粒径が1.0μmのものを用いた。
(Example 7)
1. Mixing step The c-AlN powder was the same as in Example 3, except that the crystal structure of the h-AlN powder having an average particle diameter of 1.0 μm was changed from hexagonal to cubic. The rate of change of the crystal structure from h-AlN to c-AlN was 100% by volume. As the metal compound powder, TiN powder having an average particle size of 1.0 μm was used. Al 2 O 3 powder having an average particle diameter of 1.0 μm was used.

金属化合物粉末(TiN粉末)、c−AlN粉末およびAl23粉末を、混合比がそれぞれ40体積%、47体積%および13体積%として、実施例1と同様にして混合することにより、原料としての混合粉末を得た。結果を表1にまとめた。 By mixing the metal compound powder (TiN powder), c-AlN powder and Al 2 O 3 powder in the same manner as in Example 1 with mixing ratios of 40% by volume, 47% by volume and 13% by volume, respectively, As a mixed powder was obtained. The results are summarized in Table 1.

2.焼結工程
上記で得られた混合粉末を、8GPa、1000℃で20分間の条件で焼結させて、セラミック焼結体を得た。得られたセラミック焼結体には、金属化合物(TiN)、c−AlN、AlONおよびAlONが含まれ、それらの含有率はそれぞれ40体積%、45体積%、5体積%および10体積%であった。c−AlN中の酸素含有率(原子%)は、4.9原子%であった。結果を表2にまとめた。
2. Sintering process The mixed powder obtained above was sintered at 8 GPa and 1000 ° C. for 20 minutes to obtain a ceramic sintered body. The obtained ceramic sintered body contained a metal compound (TiN), c-AlN, AlON and AlON, and their contents were 40 vol%, 45 vol%, 5 vol% and 10 vol%, respectively. It was. The oxygen content (atomic%) in c-AlN was 4.9 atomic%. The results are summarized in Table 2.

3.切削試験
得られたセラミック焼結体から、実施例1と同様にして、切削工具を作製して切削試験を行い、切削工具の逃げ面の磨耗量を測定した。本実施例における切削工具の摩耗量は56μmであった。結果を表2にまとめた。
3. Cutting test From the obtained ceramic sintered body, in the same manner as in Example 1, a cutting tool was produced and subjected to a cutting test, and the amount of wear on the flank of the cutting tool was measured. The amount of wear of the cutting tool in this example was 56 μm. The results are summarized in Table 2.

(実施例8)
1.混合工程
c−AlN粉末は、実施例3と同様にして、平均粒径が1.0μmのh−AlN粉末からその結晶構造を六方晶から立方晶に変化させたものを用いた。h−AlNからc−AlNへの結晶構造の変化率は100体積%であった。金属化合物粉末は、平均粒径が1.0μmのTiN粉末を用いた。
(Example 8)
1. Mixing step The c-AlN powder was the same as in Example 3, except that the crystal structure of the h-AlN powder having an average particle diameter of 1.0 μm was changed from hexagonal to cubic. The rate of change of the crystal structure from h-AlN to c-AlN was 100% by volume. As the metal compound powder, TiN powder having an average particle size of 1.0 μm was used.

金属化合物粉末(TiN粉末)およびc−AlN粉末を、混合比がそれぞれ20体積%および80体積%として、実施例1と同様にして混合することにより、原料としての混合粉末を得た。結果を表1にまとめた。   Metal compound powder (TiN powder) and c-AlN powder were mixed in the same manner as in Example 1 with mixing ratios of 20% by volume and 80% by volume, respectively, to obtain a mixed powder as a raw material. The results are summarized in Table 1.

2.焼結工程
上記で得られた混合粉末を、8GPa、700℃で20分間の条件で焼結させて、セラミック焼結体を得た。得られたセラミック焼結体には、金属化合物(TiN)およびc−AlNが含まれ、それらの含有率はそれぞれ20体積%および80体積%であった。c−AlN中の酸素含有率(原子%)は、1.3原子%であった。結果を表2にまとめた。
2. Sintering process The mixed powder obtained above was sintered at 8 GPa and 700 ° C. for 20 minutes to obtain a ceramic sintered body. The obtained ceramic sintered body contained a metal compound (TiN) and c-AlN, and their contents were 20% by volume and 80% by volume, respectively. The oxygen content (atomic%) in c-AlN was 1.3 atomic%. The results are summarized in Table 2.

3.切削試験
得られたセラミック焼結体から、実施例1と同様にして、切削工具を作製して切削試験を行い、切削工具の逃げ面の磨耗量を測定した。本実施例における切削工具の摩耗量は57μmであった。結果を表2にまとめた。
3. Cutting test From the obtained ceramic sintered body, in the same manner as in Example 1, a cutting tool was produced and subjected to a cutting test, and the amount of wear on the flank of the cutting tool was measured. The amount of wear of the cutting tool in this example was 57 μm. The results are summarized in Table 2.

(実施例9)
1.混合工程
c−AlN粉末は、実施例3と同様にして、平均粒径が1.0μmのh−AlN粉末からその結晶構造を六方晶から立方晶に変化させたものを用いた。h−AlNからc−AlNへの結晶構造の変化率は100体積%であった。金属化合物粉末は、平均粒径が1.0μmのTiN粉末を用いた。
Example 9
1. Mixing step The c-AlN powder was the same as in Example 3, except that the crystal structure of the h-AlN powder having an average particle diameter of 1.0 μm was changed from hexagonal to cubic. The rate of change of the crystal structure from h-AlN to c-AlN was 100% by volume. As the metal compound powder, TiN powder having an average particle size of 1.0 μm was used.

金属化合物粉末(TiN粉末)およびc−AlN粉末を、混合比がそれぞれ20体積%および80体積%として、実施例1と同様にして混合することにより、原料としての混合粉末を得た。結果を表1にまとめた。   Metal compound powder (TiN powder) and c-AlN powder were mixed in the same manner as in Example 1 with mixing ratios of 20% by volume and 80% by volume, respectively, to obtain a mixed powder as a raw material. The results are summarized in Table 1.

2.焼結工程
上記で得られた混合粉末を、2GPa、1000℃で20分間の条件で焼結させて、セラミック焼結体を得た。得られたセラミック焼結体には、金属化合物(TiN)、c−AlNおよびh−AlNが含まれ、それらの含有率はそれぞれ20体積%、60体積%および20体積%であった。c−AlN中の酸素含有率(原子%)は、3.5原子%であった。結果を表2にまとめた。
2. Sintering process The mixed powder obtained above was sintered at 2 GPa and 1000 ° C. for 20 minutes to obtain a ceramic sintered body. The obtained ceramic sintered body contained a metal compound (TiN), c-AlN and h-AlN, and their contents were 20% by volume, 60% by volume and 20% by volume, respectively. The oxygen content (atomic%) in c-AlN was 3.5 atomic%. The results are summarized in Table 2.

3.切削試験
得られたセラミック焼結体から、実施例1と同様にして、切削工具を作製して切削試験を行い、切削工具の逃げ面の磨耗量を測定した。本実施例における切削工具の摩耗量は55μmであった。結果を表2にまとめた。
3. Cutting test From the obtained ceramic sintered body, in the same manner as in Example 1, a cutting tool was produced and subjected to a cutting test, and the amount of wear on the flank of the cutting tool was measured. The amount of wear of the cutting tool in this example was 55 μm. The results are summarized in Table 2.

(実施例10)
1.混合工程
c−AlN粉末は、実施例3と同様にして、平均粒径が1.0μmのh−AlN粉末からその結晶構造を六方晶から立方晶に変化させたものを用いた。h−AlNからc−AlNへの結晶構造の変化率は100体積%であった。金属化合物粉末は、平均粒径が1.0μmのTiN粉末を用いた。
(Example 10)
1. Mixing step The c-AlN powder was the same as in Example 3, except that the crystal structure of the h-AlN powder having an average particle diameter of 1.0 μm was changed from hexagonal to cubic. The rate of change of the crystal structure from h-AlN to c-AlN was 100% by volume. As the metal compound powder, TiN powder having an average particle size of 1.0 μm was used.

金属化合物粉末(TiN粉末)およびc−AlN粉末を、それらの混合比をそれぞれ20体積%および80体積%として、実施例1と同様にして混合することにより、原料としての混合粉末を得た。結果を表1にまとめた。   Metal compound powder (TiN powder) and c-AlN powder were mixed in the same manner as in Example 1 with mixing ratios of 20% by volume and 80% by volume, respectively, to obtain a mixed powder as a raw material. The results are summarized in Table 1.

2.焼結工程
上記で得られた混合粉末を、20GPa、1000℃で20分間の条件で焼結させて、セラミック焼結体を得た。得られたセラミック焼結体には、金属化合物(TiN)およびc−AlNが含まれ、それらの含有率はそれぞれ20体積%、および80体積%であった。c−AlN中の酸素含有率(原子%)は、0.5原子%であった。結果を表2にまとめた。
2. Sintering process The mixed powder obtained above was sintered at 20 GPa and 1000 ° C. for 20 minutes to obtain a ceramic sintered body. The obtained ceramic sintered body contained a metal compound (TiN) and c-AlN, and their contents were 20% by volume and 80% by volume, respectively. The oxygen content (atomic%) in c-AlN was 0.5 atomic%. The results are summarized in Table 2.

3.切削試験
得られたセラミック焼結体から、実施例1と同様にして、切削工具を作製して切削試験を行い、切削工具の逃げ面の磨耗量を測定した。本実施例における切削工具の摩耗量は32μmであった。結果を表2にまとめた。
3. Cutting test From the obtained ceramic sintered body, in the same manner as in Example 1, a cutting tool was produced and subjected to a cutting test, and the amount of wear on the flank of the cutting tool was measured. The amount of wear of the cutting tool in this example was 32 μm. The results are summarized in Table 2.

(実施例11)
1.混合工程
c−AlN粉末は、実施例3と同様にして、平均粒径が1.0μmのh−AlN粉末からその結晶構造を六方晶から立方晶に変化させたものを用いた。h−AlNからc−AlNへの結晶構造の変化率は100体積%であった。金属化合物粉末は、平均粒径が1.0μmのZrN粉末を用いた。
(Example 11)
1. Mixing step The c-AlN powder was the same as in Example 3, except that the crystal structure of the h-AlN powder having an average particle diameter of 1.0 μm was changed from hexagonal to cubic. The rate of change of the crystal structure from h-AlN to c-AlN was 100% by volume. As the metal compound powder, a ZrN powder having an average particle diameter of 1.0 μm was used.

金属化合物粉末(ZrN粉末)およびc−AlN粉末を、それらの混合比をそれぞれ20体積%および80体積%として、実施例1と同様にして混合することにより、原料としての混合粉末を得た。結果を表1にまとめた。   A mixed powder as a raw material was obtained by mixing the metal compound powder (ZrN powder) and the c-AlN powder in the same manner as in Example 1 with the mixing ratios being 20% by volume and 80% by volume, respectively. The results are summarized in Table 1.

2.焼結工程
上記で得られた混合粉末を、8GPa、1000℃で20分間の条件で焼結させて、セラミック焼結体を得た。得られたセラミック焼結体には、金属化合物(ZrN)およびc−AlNが含まれ、それらの含有率はそれぞれ20体積%、および80体積%であった。c−AlN中の酸素含有率(原子%)は、1.6原子%であった。結果を表2にまとめた。
2. Sintering process The mixed powder obtained above was sintered at 8 GPa and 1000 ° C. for 20 minutes to obtain a ceramic sintered body. The obtained ceramic sintered body contained a metal compound (ZrN) and c-AlN, and their contents were 20% by volume and 80% by volume, respectively. The oxygen content (atomic%) in c-AlN was 1.6 atomic%. The results are summarized in Table 2.

3.切削試験
得られたセラミック焼結体から、実施例1と同様にして、切削工具を作製して切削試験を行い、切削工具の逃げ面の磨耗量を測定した。本実施例における切削工具の摩耗量は61μmであった。結果を表2にまとめた。
3. Cutting test From the obtained ceramic sintered body, in the same manner as in Example 1, a cutting tool was produced and subjected to a cutting test, and the amount of wear on the flank of the cutting tool was measured. The amount of wear of the cutting tool in this example was 61 μm. The results are summarized in Table 2.

(実施例12)
1.混合工程
c−AlN粉末は、実施例3と同様にして、平均粒径が1.0μmのh−AlN粉末からその結晶構造を六方晶から立方晶に変化させたものを用いた。h−AlNからc−AlNへの結晶構造の変化率は100体積%であった。金属化合物粉末は、平均粒径が1.0μmのHfN粉末を用いた。
(Example 12)
1. Mixing step The c-AlN powder was the same as in Example 3, except that the crystal structure of the h-AlN powder having an average particle diameter of 1.0 μm was changed from hexagonal to cubic. The rate of change of the crystal structure from h-AlN to c-AlN was 100% by volume. As the metal compound powder, HfN powder having an average particle diameter of 1.0 μm was used.

金属化合物粉末(HfN粉末)およびc−AlN粉末を、それらの混合比をそれぞれ20体積%および80体積%として、実施例1と同様にして混合することにより、原料としての混合粉末を得た。結果を表1にまとめた。   A mixed powder as a raw material was obtained by mixing the metal compound powder (HfN powder) and the c-AlN powder in the same manner as in Example 1 with the mixing ratios being 20% by volume and 80% by volume, respectively. The results are summarized in Table 1.

2.焼結工程
上記で得られた混合粉末を、8GPa、1000℃で20分間の条件で焼結させて、セラミック焼結体を得た。得られたセラミック焼結体には、金属化合物(HfN)およびc−AlNが含まれ、それらの含有率はそれぞれ20体積%、および80体積%であった。c−AlN中の酸素含有率(原子%)は、1.4原子%であった。結果を表2にまとめた。
2. Sintering process The mixed powder obtained above was sintered at 8 GPa and 1000 ° C. for 20 minutes to obtain a ceramic sintered body. The obtained ceramic sintered body contained a metal compound (HfN) and c-AlN, and their contents were 20% by volume and 80% by volume, respectively. The oxygen content (atomic%) in c-AlN was 1.4 atomic%. The results are summarized in Table 2.

3.切削試験
得られたセラミック焼結体から、実施例1と同様にして、切削工具を作製して切削試験を行い、切削工具の逃げ面の磨耗量を測定した。本実施例における切削工具の摩耗量は64μmであった。結果を表2にまとめた。
3. Cutting test From the obtained ceramic sintered body, in the same manner as in Example 1, a cutting tool was produced and subjected to a cutting test, and the amount of wear on the flank of the cutting tool was measured. The amount of wear of the cutting tool in this example was 64 μm. The results are summarized in Table 2.

(実施例13)
1.混合工程
c−AlN粉末は、実施例3と同様にして、平均粒径が1.0μmのh−AlN粉末からその結晶構造を六方晶から立方晶に変化させたものを用いた。h−AlNからc−AlNへの結晶構造の変化率は100体積%であった。金属化合物粉末は、平均粒径が1.0μmのVN粉末を用いた。
(Example 13)
1. Mixing step The c-AlN powder was the same as in Example 3, except that the crystal structure of the h-AlN powder having an average particle diameter of 1.0 μm was changed from hexagonal to cubic. The rate of change of the crystal structure from h-AlN to c-AlN was 100% by volume. As the metal compound powder, VN powder having an average particle diameter of 1.0 μm was used.

金属化合物粉末(VN粉末)およびc−AlN粉末を、それらの混合比をそれぞれ20体積%および80体積%として、実施例1と同様にして混合することにより、原料としての混合粉末を得た。結果を表1にまとめた。   A mixed powder as a raw material was obtained by mixing the metal compound powder (VN powder) and the c-AlN powder in the same manner as in Example 1 with the mixing ratios being 20% by volume and 80% by volume, respectively. The results are summarized in Table 1.

2.焼結工程
上記で得られた混合粉末を、8GPa、1000℃で20分間の条件で焼結させて、セラミック焼結体を得た。得られたセラミック焼結体には、金属化合物(VN)およびc−AlNが含まれ、それらの含有率はそれぞれ20体積%、および80体積%であった。c−AlN中の酸素含有率(原子%)は、1.7原子%であった。結果を表2にまとめた。
2. Sintering process The mixed powder obtained above was sintered at 8 GPa and 1000 ° C. for 20 minutes to obtain a ceramic sintered body. The obtained ceramic sintered body contained a metal compound (VN) and c-AlN, and their contents were 20% by volume and 80% by volume, respectively. The oxygen content (atomic%) in c-AlN was 1.7 atomic%. The results are summarized in Table 2.

3.切削試験
得られたセラミック焼結体から、実施例1と同様にして、切削工具を作製して切削試験を行い、切削工具の逃げ面の磨耗量を測定した。本実施例における切削工具の摩耗量は70μmであった。結果を表2にまとめた。
3. Cutting test From the obtained ceramic sintered body, in the same manner as in Example 1, a cutting tool was produced and subjected to a cutting test, and the amount of wear on the flank of the cutting tool was measured. The amount of wear of the cutting tool in this example was 70 μm. The results are summarized in Table 2.

(実施例14)
1.混合工程
c−AlN粉末は、実施例3と同様にして、平均粒径が1.0μmのh−AlN粉末からその結晶構造を六方晶から立方晶に変化させたものを用いた。h−AlNからc−AlNへの結晶構造の変化率は100体積%であった。金属化合物粉末は、平均粒径が1.0μmのNbN粉末を用いた。
(Example 14)
1. Mixing step The c-AlN powder was the same as in Example 3, except that the crystal structure of the h-AlN powder having an average particle diameter of 1.0 μm was changed from hexagonal to cubic. The rate of change of the crystal structure from h-AlN to c-AlN was 100% by volume. As the metal compound powder, NbN powder having an average particle diameter of 1.0 μm was used.

金属化合物粉末(NbN粉末)およびc−AlN粉末を、それらの混合比をそれぞれ20体積%および80体積%として、実施例1と同様にして混合することにより、原料としての混合粉末を得た。結果を表1にまとめた。   A mixed powder as a raw material was obtained by mixing the metal compound powder (NbN powder) and the c-AlN powder in the same manner as in Example 1 with the mixing ratios being 20% by volume and 80% by volume, respectively. The results are summarized in Table 1.

2.焼結工程
上記で得られた混合粉末を、8GPa、1000℃で20分間の条件で焼結させて、セラミック焼結体を得た。得られたセラミック焼結体には、金属化合物(NbN)およびc−AlNが含まれ、それらの含有率はそれぞれ20体積%、および80体積%であった。c−AlN中の酸素含有率(原子%)は、1.6原子%であった。結果を表2にまとめた。
2. Sintering process The mixed powder obtained above was sintered at 8 GPa and 1000 ° C. for 20 minutes to obtain a ceramic sintered body. The obtained ceramic sintered body contained a metal compound (NbN) and c-AlN, and their contents were 20% by volume and 80% by volume, respectively. The oxygen content (atomic%) in c-AlN was 1.6 atomic%. The results are summarized in Table 2.

3.切削試験
得られたセラミック焼結体から、実施例1と同様にして、切削工具を作製して切削試験を行い、切削工具の逃げ面の磨耗量を測定した。本実施例における切削工具の摩耗量は73μmであった。結果を表2にまとめた。
3. Cutting test From the obtained ceramic sintered body, in the same manner as in Example 1, a cutting tool was produced and subjected to a cutting test, and the amount of wear on the flank of the cutting tool was measured. The amount of wear of the cutting tool in this example was 73 μm. The results are summarized in Table 2.

(実施例15)
1.混合工程
c−AlN粉末は、実施例3と同様にして、平均粒径が1.0μmのh−AlN粉末からその結晶構造を六方晶から立方晶に変化させたものを用いた。h−AlNからc−AlNへの結晶構造の変化率は100体積%であった。金属化合物粉末は、平均粒径が1.0μmのTaN粉末を用いた。
(Example 15)
1. Mixing step The c-AlN powder was the same as in Example 3, except that the crystal structure of the h-AlN powder having an average particle diameter of 1.0 μm was changed from hexagonal to cubic. The rate of change of the crystal structure from h-AlN to c-AlN was 100% by volume. As the metal compound powder, TaN powder having an average particle diameter of 1.0 μm was used.

金属化合物粉末(TaN粉末)およびc−AlN粉末を、それらの混合比をそれぞれ20体積%および80体積%として、実施例1と同様にして混合することにより、原料としての混合粉末を得た。結果を表1にまとめた。   A mixed powder as a raw material was obtained by mixing the metal compound powder (TaN powder) and the c-AlN powder in the same manner as in Example 1 with the mixing ratios being 20% by volume and 80% by volume, respectively. The results are summarized in Table 1.

2.焼結工程
上記で得られた混合粉末を、8GPa、1000℃で20分間の条件で焼結させて、セラミック焼結体を得た。得られたセラミック焼結体には、金属化合物(TaN)およびc−AlNが含まれ、それらの含有率はそれぞれ20体積%、および80体積%であった。c−AlN中の酸素含有率(原子%)は、1.1原子%であった。結果を表2にまとめた。
2. Sintering process The mixed powder obtained above was sintered at 8 GPa and 1000 ° C. for 20 minutes to obtain a ceramic sintered body. The obtained ceramic sintered body contained a metal compound (TaN) and c-AlN, and their contents were 20% by volume and 80% by volume, respectively. The oxygen content (atomic%) in c-AlN was 1.1 atomic%. The results are summarized in Table 2.

3.切削試験
得られたセラミック焼結体から、実施例1と同様にして、切削工具を作製して切削試験を行い、切削工具の逃げ面の磨耗量を測定した。本実施例における切削工具の摩耗量は66μmであった。結果を表2にまとめた。
3. Cutting test From the obtained ceramic sintered body, in the same manner as in Example 1, a cutting tool was produced and subjected to a cutting test, and the amount of wear on the flank of the cutting tool was measured. The amount of wear of the cutting tool in this example was 66 μm. The results are summarized in Table 2.

(実施例16)
1.混合工程
c−AlN粉末は、実施例3と同様にして、平均粒径が1.0μmのh−AlN粉末からその結晶構造を六方晶から立方晶に変化させたものを用いた。h−AlNからc−AlNへの結晶構造の変化率は100体積%であった。金属化合物粉末は、平均粒径が1.0μmのCrN粉末を用いた。
(Example 16)
1. Mixing step The c-AlN powder was the same as in Example 3, except that the crystal structure of the h-AlN powder having an average particle diameter of 1.0 μm was changed from hexagonal to cubic. The rate of change of the crystal structure from h-AlN to c-AlN was 100% by volume. As the metal compound powder, CrN powder having an average particle diameter of 1.0 μm was used.

金属化合物粉末(CrN粉末)およびc−AlN粉末を、それらの混合比をそれぞれ20体積%および80体積%として、実施例1と同様にして混合することにより、原料としての混合粉末を得た。結果を表1にまとめた。   A mixed powder as a raw material was obtained by mixing the metal compound powder (CrN powder) and the c-AlN powder in the same manner as in Example 1 with the mixing ratios being 20% by volume and 80% by volume, respectively. The results are summarized in Table 1.

2.焼結工程
上記で得られた混合粉末を、8GPa、1000℃で20分間の条件で焼結させて、セラミック焼結体を得た。得られたセラミック焼結体には、金属化合物(CrN)およびc−AlNが含まれ、それらの含有率はそれぞれ20体積%、および80体積%であった。c−AlN中の酸素含有率(原子%)は、1.8原子%であった。結果を表2にまとめた。
2. Sintering process The mixed powder obtained above was sintered at 8 GPa and 1000 ° C. for 20 minutes to obtain a ceramic sintered body. The obtained ceramic sintered body contained a metal compound (CrN) and c-AlN, and their contents were 20% by volume and 80% by volume, respectively. The oxygen content (atomic%) in c-AlN was 1.8 atomic%. The results are summarized in Table 2.

3.切削試験
得られたセラミック焼結体から、実施例1と同様にして、切削工具を作製して切削試験を行い、切削工具の逃げ面の磨耗量を測定した。本実施例における切削工具の摩耗量は62μmであった。結果を表2にまとめた。
3. Cutting test From the obtained ceramic sintered body, in the same manner as in Example 1, a cutting tool was produced and subjected to a cutting test, and the amount of wear on the flank of the cutting tool was measured. The amount of wear of the cutting tool in this example was 62 μm. The results are summarized in Table 2.

(実施例17)
1.混合工程
c−AlN粉末は、実施例3と同様にして、平均粒径が1.0μmのh−AlN粉末からその結晶構造を六方晶から立方晶に変化させたものを用いた。h−AlNからc−AlNへの結晶構造の変化率は100体積%であった。金属化合物粉末は、平均粒径が1.0μmのMoN粉末を用いた。
(Example 17)
1. Mixing step The c-AlN powder was the same as in Example 3, except that the crystal structure of the h-AlN powder having an average particle diameter of 1.0 μm was changed from hexagonal to cubic. The rate of change of the crystal structure from h-AlN to c-AlN was 100% by volume. As the metal compound powder, MoN powder having an average particle diameter of 1.0 μm was used.

金属化合物粉末(MoN粉末)およびc−AlN粉末を、それらの混合比をそれぞれ20体積%および80体積%として、実施例1と同様にして混合することにより、原料としての混合粉末を得た。結果を表1にまとめた。   A mixed powder as a raw material was obtained by mixing the metal compound powder (MoN powder) and the c-AlN powder in the same manner as in Example 1 with the mixing ratios being 20% by volume and 80% by volume, respectively. The results are summarized in Table 1.

2.焼結工程
上記で得られた混合粉末を、8GPa、1000℃で20分間の条件で焼結させて、セラミック焼結体を得た。得られたセラミック焼結体には、金属化合物(MoN)およびc−AlNが含まれ、それらの含有率はそれぞれ20体積%、および80体積%であった。c−AlN中の酸素含有率(原子%)は、1.5原子%であった。結果を表2にまとめた。
2. Sintering process The mixed powder obtained above was sintered at 8 GPa and 1000 ° C. for 20 minutes to obtain a ceramic sintered body. The obtained ceramic sintered body contained a metal compound (MoN) and c-AlN, and their contents were 20% by volume and 80% by volume, respectively. The oxygen content (atomic%) in c-AlN was 1.5 atomic%. The results are summarized in Table 2.

3.切削試験
得られたセラミック焼結体から、実施例1と同様にして、切削工具を作製して切削試験を行い、切削工具の逃げ面の磨耗量を測定した。本実施例における切削工具の摩耗量は64μmであった。結果を表2にまとめた。
3. Cutting test From the obtained ceramic sintered body, in the same manner as in Example 1, a cutting tool was produced and subjected to a cutting test, and the amount of wear on the flank of the cutting tool was measured. The amount of wear of the cutting tool in this example was 64 μm. The results are summarized in Table 2.

(実施例18)
1.混合工程
c−AlN粉末は、実施例3と同様にして、平均粒径が1.0μmのh−AlN粉末からその結晶構造を六方晶から立方晶に変化させたものを用いた。h−AlNからc−AlNへの結晶構造の変化率は100体積%であった。金属化合物粉末は、平均粒径が1.0μmのWN粉末を用いた。
(Example 18)
1. Mixing step The c-AlN powder was the same as in Example 3, except that the crystal structure of the h-AlN powder having an average particle diameter of 1.0 μm was changed from hexagonal to cubic. The rate of change of the crystal structure from h-AlN to c-AlN was 100% by volume. As the metal compound powder, WN powder having an average particle diameter of 1.0 μm was used.

金属化合物粉末(WN粉末)およびc−AlN粉末を、それらの混合比をそれぞれ20体積%および80体積%として、実施例1と同様にして混合することにより、原料としての混合粉末を得た。結果を表1にまとめた。   Metal compound powder (WN powder) and c-AlN powder were mixed in the same manner as in Example 1 with mixing ratios of 20% by volume and 80% by volume, respectively, to obtain a mixed powder as a raw material. The results are summarized in Table 1.

2.焼結工程
上記で得られた混合粉末を、8GPa、1000℃で20分間の条件で焼結させて、セラミック焼結体を得た。得られたセラミック焼結体には、金属化合物(WN)およびc−AlNが含まれ、それらの含有率はそれぞれ20体積%、および80体積%であった。c−AlN中の酸素含有率(原子%)は、1.6原子%であった。結果を表2にまとめた。
2. Sintering process The mixed powder obtained above was sintered at 8 GPa and 1000 ° C. for 20 minutes to obtain a ceramic sintered body. The obtained ceramic sintered body contained a metal compound (WN) and c-AlN, and their contents were 20% by volume and 80% by volume, respectively. The oxygen content (atomic%) in c-AlN was 1.6 atomic%. The results are summarized in Table 2.

3.切削試験
得られたセラミック焼結体から、実施例1と同様にして、切削工具を作製して切削試験を行い、切削工具の逃げ面の磨耗量を測定した。本実施例における切削工具の摩耗量は62μmであった。結果を表2にまとめた。
3. Cutting test From the obtained ceramic sintered body, in the same manner as in Example 1, a cutting tool was produced and subjected to a cutting test, and the amount of wear on the flank of the cutting tool was measured. The amount of wear of the cutting tool in this example was 62 μm. The results are summarized in Table 2.

(実施例19)
1.混合工程
c−AlN粉末は、実施例3と同様にして、平均粒径が1.0μmのh−AlN粉末からその結晶構造を六方晶から立方晶に変化させたものを用いた。h−AlNからc−AlNへの結晶構造の変化率は100体積%であった。金属化合物粉末は、平均粒径が1.0μmのTiC粉末を用いた。
(Example 19)
1. Mixing step The c-AlN powder was the same as in Example 3, except that the crystal structure of the h-AlN powder having an average particle diameter of 1.0 μm was changed from hexagonal to cubic. The rate of change of the crystal structure from h-AlN to c-AlN was 100% by volume. As the metal compound powder, TiC powder having an average particle diameter of 1.0 μm was used.

金属化合物粉末(TiC粉末)およびc−AlN粉末を、それらの混合比をそれぞれ20体積%および80体積%として、実施例1と同様にして混合することにより、原料としての混合粉末を得た。結果を表1にまとめた。   A mixed powder as a raw material was obtained by mixing the metal compound powder (TiC powder) and the c-AlN powder in the same manner as in Example 1 with the mixing ratio of 20% by volume and 80% by volume, respectively. The results are summarized in Table 1.

2.焼結工程
上記で得られた混合粉末を、8GPa、1000℃で20分間の条件で焼結させて、セラミック焼結体を得た。得られたセラミック焼結体には、金属化合物(TiC)およびc−AlNが含まれ、それらの含有率はそれぞれ20体積%、および80体積%であった。c−AlN中の酸素含有率(原子%)は、1.3原子%であった。結果を表2にまとめた。
2. Sintering process The mixed powder obtained above was sintered at 8 GPa and 1000 ° C. for 20 minutes to obtain a ceramic sintered body. The obtained ceramic sintered body contained a metal compound (TiC) and c-AlN, and their contents were 20% by volume and 80% by volume, respectively. The oxygen content (atomic%) in c-AlN was 1.3 atomic%. The results are summarized in Table 2.

3.切削試験
得られたセラミック焼結体から、実施例1と同様にして、切削工具を作製して切削試験を行い、切削工具の逃げ面の磨耗量を測定した。本実施例における切削工具の摩耗量は51μmであった。結果を表2にまとめた。
3. Cutting test From the obtained ceramic sintered body, in the same manner as in Example 1, a cutting tool was produced and subjected to a cutting test, and the amount of wear on the flank of the cutting tool was measured. The amount of wear of the cutting tool in this example was 51 μm. The results are summarized in Table 2.

(実施例20)
1.混合工程
c−AlN粉末は、実施例3と同様にして、平均粒径が1.0μmのh−AlN粉末からその結晶構造を六方晶から立方晶に変化させたものを用いた。h−AlNからc−AlNへの結晶構造の変化率は100体積%であった。金属化合物粉末は、平均粒径が1.0μmのTiB2粉末を用いた。
(Example 20)
1. Mixing step The c-AlN powder was the same as in Example 3, except that the crystal structure of the h-AlN powder having an average particle diameter of 1.0 μm was changed from hexagonal to cubic. The rate of change of the crystal structure from h-AlN to c-AlN was 100% by volume. As the metal compound powder, TiB 2 powder having an average particle diameter of 1.0 μm was used.

金属化合物粉末(TiB2粉末)およびc−AlN粉末を、それらの混合比をそれぞれ20体積%および80体積%として、実施例1と同様にして混合することにより、原料としての混合粉末を得た。結果を表1にまとめた。 A mixed powder as a raw material was obtained by mixing the metal compound powder (TiB 2 powder) and the c-AlN powder in the same manner as in Example 1 with the mixing ratios being 20% by volume and 80% by volume, respectively. . The results are summarized in Table 1.

2.焼結工程
上記で得られた混合粉末を、8GPa、1000℃で20分間の条件で焼結させて、セラミック焼結体を得た。得られたセラミック焼結体には、金属化合物(TiB2)およびc−AlNが含まれ、それらの含有率はそれぞれ20体積%、および80体積%であった。c−AlN中の酸素含有率(原子%)は、1.9原子%であった。結果を表2にまとめた。
2. Sintering process The mixed powder obtained above was sintered at 8 GPa and 1000 ° C. for 20 minutes to obtain a ceramic sintered body. The obtained ceramic sintered body contained a metal compound (TiB 2 ) and c-AlN, and their contents were 20% by volume and 80% by volume, respectively. The oxygen content (atomic%) in c-AlN was 1.9 atomic%. The results are summarized in Table 2.

3.切削試験
得られたセラミック焼結体から、実施例1と同様にして、切削工具を作製して切削試験を行い、切削工具の逃げ面の磨耗量を測定した。本実施例における切削工具の摩耗量は75μmであった。結果を表2にまとめた。
3. Cutting test From the obtained ceramic sintered body, in the same manner as in Example 1, a cutting tool was produced and subjected to a cutting test, and the amount of wear on the flank of the cutting tool was measured. The amount of wear of the cutting tool in this example was 75 μm. The results are summarized in Table 2.

(比較例1)
50体積%のWCと50体積%のCoとを含む超硬合金から、実施例1と同様にして、切削工具を作製して切削試験を行い、切削工具の逃げ面の磨耗量を測定した。本比較例における切削工具の摩耗量は244μmであった。結果を表1および表2にまとめた。
(Comparative Example 1)
A cutting tool was prepared from a cemented carbide containing 50% by volume of WC and 50% by volume of Co in the same manner as in Example 1 to perform a cutting test, and the amount of wear on the flank of the cutting tool was measured. The amount of wear of the cutting tool in this comparative example was 244 μm. The results are summarized in Tables 1 and 2.

(比較例2)
95体積%のAl23と5体積%のY23とを含むアルミナセラミックから、実施例1と同様にして、切削工具を作製して切削試験を行い、切削工具の逃げ面の磨耗量を測定した。本比較例における切削工具の摩耗量は169μmであった。結果を表1および表2にまとめた。
(Comparative Example 2)
A cutting tool was prepared from an alumina ceramic containing 95% by volume of Al 2 O 3 and 5% by volume of Y 2 O 3 in the same manner as in Example 1 and a cutting test was performed. The amount was measured. The amount of wear of the cutting tool in this comparative example was 169 μm. The results are summarized in Tables 1 and 2.

(比較例3)
1.混合工程
h−AlN粉末は、平均粒径が1.0μmのものを用いた。金属化合物粉末は、平均粒径が1.0μmのTiN粉末を用いた。
(Comparative Example 3)
1. Mixing Step h-AlN powder having an average particle size of 1.0 μm was used. As the metal compound powder, TiN powder having an average particle size of 1.0 μm was used.

金属化合物粉末(TiN粉末)およびh−AlN粉末を、それらの混合比をそれぞれ20体積%および80体積%として、実施例1と同様にして混合することにより、原料としての混合粉末を得た。結果を表1にまとめた。   A mixed powder as a raw material was obtained by mixing the metal compound powder (TiN powder) and the h-AlN powder in the same manner as in Example 1 with the mixing ratios being 20% by volume and 80% by volume, respectively. The results are summarized in Table 1.

2.焼結工程
上記で得られた混合粉末を、8GPa、1000℃で20分間の条件で焼結させて、セラミック焼結体を得た。得られたセラミック焼結体には、金属化合物(TiN)およびh−AlNが含まれ、それらの含有率はそれぞれ20体積%、および80体積%であった。結果を表2にまとめた。
2. Sintering process The mixed powder obtained above was sintered at 8 GPa and 1000 ° C. for 20 minutes to obtain a ceramic sintered body. The obtained ceramic sintered body contained a metal compound (TiN) and h-AlN, and their contents were 20% by volume and 80% by volume, respectively. The results are summarized in Table 2.

3.切削試験
得られたセラミック焼結体から、実施例1と同様にして、切削工具を作製して切削試験を行い、切削工具の逃げ面の磨耗量を測定した。本比較例における切削工具の摩耗量は152μmであった。結果を表2にまとめた。
3. Cutting test From the obtained ceramic sintered body, in the same manner as in Example 1, a cutting tool was produced and subjected to a cutting test, and the amount of wear on the flank of the cutting tool was measured. The amount of wear of the cutting tool in this comparative example was 152 μm. The results are summarized in Table 2.

Figure 2013216517
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Figure 2013216517
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表1および表2を参照して、50体積%のWCおよび50体積%のCoを含む超硬合金から作製された切削工具の磨耗量が244μm(比較例1)、アルミナセラミックから作製された切削工具の磨耗量が169μm(比較例2)およびc−AlNを含まないセラミック焼結体から作製された切削工具の磨耗量が152μm(比較例3)といずれも大きかったのに対し、本発明にかかるc−AlNを含むセラミック焼結体から作製された切削工具の磨耗量が31〜75μm(実施例1〜20)といずれも極めて小さくなった。   Referring to Tables 1 and 2, the cutting tool made from a cemented carbide containing 50% by volume WC and 50% by volume Co had a wear amount of 244 μm (Comparative Example 1), and the cutting made from an alumina ceramic. The amount of wear of the tool was 169 μm (Comparative Example 2) and the amount of wear of the cutting tool made from the ceramic sintered body not containing c-AlN was 152 μm (Comparative Example 3), both of which were large. The amount of wear of the cutting tool produced from the ceramic sintered body containing such c-AlN was extremely small, 31 to 75 μm (Examples 1 to 20).

以上のように、本発明にかかるセラミック焼結体およびその製造方法によれば、c−AlNを含むことにより高い硬度および靭性を有するセラミック焼結体が得られ、かかるセラミック焼結体から磨耗量が極めて小さい切削工具が得られた。   As described above, according to the ceramic sintered body and the manufacturing method thereof according to the present invention, a ceramic sintered body having high hardness and toughness can be obtained by including c-AlN, and the amount of wear from the ceramic sintered body is obtained. A cutting tool with a very small is obtained.

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明にかかるセラミック焼結体は、切削工具に広く利用することができ、長距離に亘って、被削材の表面に平滑な切削表面を形成することができる。特に、硬度の高い被削材、耐熱合金からなる被削材、鉄系材料を含む被削材を切削するための切削工具に好適に利用することができる。   The ceramic sintered body according to the present invention can be widely used for a cutting tool, and can form a smooth cutting surface on the surface of a work material over a long distance. In particular, it can be suitably used for a cutting tool for cutting a work material having high hardness, a work material made of a heat-resistant alloy, or a work material containing an iron-based material.

Claims (13)

立方晶窒化アルミニウムと、周期律表の第4A族、第5A族および第6A族の金属の窒化物、炭化物、酸化物、ホウ化物ならびにそれらの固溶体からなる群から選ばれる少なくとも1種類の金属化合物と、を含むセラミック焼結体。   Cubic aluminum nitride and at least one metal compound selected from the group consisting of nitrides, carbides, oxides, borides and solid solutions of metals in groups 4A, 5A and 6A of the periodic table And a ceramic sintered body. 前記立方晶窒化アルミニウムの含有率が20体積%以上80体積%以下である請求項1に記載のセラミック焼結体。   2. The ceramic sintered body according to claim 1, wherein a content of the cubic aluminum nitride is 20 volume% or more and 80 volume% or less. 前記立方晶窒化アルミニウムは、酸素を0.1原子%以上5原子%以下で含有する請求項1または請求項2に記載のセラミック焼結体。   The ceramic sintered body according to claim 1 or 2, wherein the cubic aluminum nitride contains oxygen in an amount of 0.1 atomic% to 5 atomic%. 前記セラミックス焼結体は、さらに、六方晶窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウムおよび酸化アルミニウムからなる群から選ばれる少なくともひとつを含む請求項1から請求項3のいずれかに記載のセラミック焼結体。   The ceramic sintered body according to any one of claims 1 to 3, wherein the ceramic sintered body further includes at least one selected from the group consisting of hexagonal aluminum nitride, aluminum oxynitride, and aluminum oxide. 前記六方晶窒化アルミニウムの含有率が0.1体積%以上50体積%以下である請求項4に記載のセラミック焼結体。   The ceramic sintered body according to claim 4, wherein the content of the hexagonal aluminum nitride is 0.1 volume% or more and 50 volume% or less. 前記酸窒化アルミニウムの含有率が0.1体積%以上20%体積%以下である請求項4に記載のセラミックス焼結体。   The ceramic sintered body according to claim 4, wherein the content of the aluminum oxynitride is 0.1% by volume or more and 20% by volume or less. 前記酸化アルミニウムの含有率が0.1体積%以上10体積%以下である請求項4に記載のセラミック焼結体。   The ceramic sintered body according to claim 4, wherein the content of the aluminum oxide is 0.1% by volume or more and 10% by volume or less. 立方晶窒化アルミニウム粉末と、周期律表の第4A族、第5A族および第6A族の金属の窒化物、炭化物、酸化物、ホウ化物ならびにそれらの固溶体からなる群から選ばれる少なくとも1種類の金属化合物粉末と、を混合する工程と、前記混合により得られた混合物を700℃以上1500℃以下の温度で2GPa以上20GPa以下の圧力で焼結させる工程と、を含むセラミック焼結体の製造方法。   At least one metal selected from the group consisting of cubic aluminum nitride powder and nitrides, carbides, oxides, borides and solid solutions of metals of Group 4A, Group 5A and Group 6A of the periodic table A method for producing a ceramic sintered body comprising: mixing a compound powder; and sintering the mixture obtained by the mixing at a temperature of 700 ° C. to 1500 ° C. at a pressure of 2 GPa to 20 GPa. 前記混合する工程において、さらに、酸窒化アルミニウム粉末を混合する請求項8に記載のセラミック焼結体の製造方法。   The method for producing a ceramic sintered body according to claim 8, further comprising mixing aluminum oxynitride powder in the mixing step. 前記立方晶窒化アルミニウム粉末は、六方晶窒化アルミニウム粉末に10GPa以上の圧力を加える方法により、前記六方晶アルミニウム粉末の結晶構造が変化したものである請求項8または請求項9に記載のセラミック焼結体の製造方法。   The ceramic sintered body according to claim 8 or 9, wherein the cubic aluminum nitride powder is obtained by changing the crystal structure of the hexagonal aluminum powder by applying a pressure of 10 GPa or more to the hexagonal aluminum nitride powder. Body manufacturing method. 前記立方晶窒化アルミニウム粉末は、六方晶窒化アルミニウム粉末を圧力が10GPa以上で加圧時間が5マイクロ秒以下の衝撃波によって衝撃圧縮する方法により、前記六方晶アルミニウム粉末の結晶構造が変化したものである請求項8または請求項9に記載のセラミック焼結体の製造方法。   The cubic aluminum nitride powder is obtained by changing the crystal structure of the hexagonal aluminum powder by a method of shock compressing the hexagonal aluminum nitride powder with a shock wave having a pressure of 10 GPa or more and a pressing time of 5 microseconds or less. A method for producing a ceramic sintered body according to claim 8 or 9. 前記立方晶窒化アルミニウム粉末は、前記六方晶窒化アルミニウム粉末を1MPa以上の圧力の搬送ガスで大気圧の処理室内の基板へ吹き付け、前記基板に衝突するときの衝撃により、前記六方晶窒化アルミニウム粉末の結晶構造が変化したものである請求項8または請求項9に記載のセラミック焼結体の製造方法。   The cubic aluminum nitride powder is formed by spraying the hexagonal aluminum nitride powder onto a substrate in a processing chamber at an atmospheric pressure with a carrier gas having a pressure of 1 MPa or more, and by impact when the hexagonal aluminum nitride powder collides with the substrate, The method for producing a ceramic sintered body according to claim 8 or 9, wherein the crystal structure is changed. 前記立方晶窒化アルミニウム粉末は、前記六方晶窒化アルミニウム粉末と搬送ガスとをエアロゾル状態として減圧された処理室内の基板へ吹き付け、前記基板に衝突するときの衝撃により、前記六方晶窒化アルミニウム粉末の結晶構造が変化したものである請求項8または請求項9に記載のセラミック焼結体の製造方法。   The cubic aluminum nitride powder is sprayed onto the substrate in a reduced pressure processing chamber with the hexagonal aluminum nitride powder and the carrier gas in an aerosol state, and the crystal of the hexagonal aluminum nitride powder is produced by impact when colliding with the substrate. The method for producing a ceramic sintered body according to claim 8 or 9, wherein the structure is changed.
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