JP2013224240A - Sialon sintered compact, and cutting insert - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サイアロン焼結体および切削インサートに関する。 The present invention relates to a sialon sintered body and a cutting insert.
従来から、耐熱合金などの被削材を加工するための切削工具として、切削インサートを用いた切削工具が知られている。切削インサートとは、切削工具本体の先端部に脱着可能に取り付けられた刃先であり、スローアウェイチップや、刃先交換チップなどとも呼ばれる（特許文献１）。切削インサートは、耐摩耗性能を向上させるために、サイアロンセラミックス（サイアロン焼結体）や、ＳｉＣウィスカーによって強化されたアルミナセラミックス（ＳｉＣウィスカー強化アルミナ）などによって構成されることが多い。 Conventionally, a cutting tool using a cutting insert is known as a cutting tool for processing a work material such as a heat-resistant alloy. The cutting insert is a cutting edge that is detachably attached to the tip of the cutting tool body, and is also referred to as a throw-away tip or a cutting edge replacement tip (Patent Document 1). Cutting inserts are often composed of sialon ceramics (sialon sintered body), alumina ceramics reinforced with SiC whiskers (SiC whisker reinforced alumina), or the like in order to improve wear resistance.
上述した耐摩耗性能には、耐横逃げ境界摩耗性能と、耐ＶＢ摩耗性能があることが知られている。耐横逃げ境界摩耗性能は、物理的な要因による摩耗劣化に対する特性である。耐ＶＢ摩耗性能は、化学的な要因による摩耗劣化に対する特性である。 It is known that the above-mentioned wear resistance performance includes lateral escape boundary wear performance and VB wear resistance. The resistance to side flank boundary wear is a characteristic against wear deterioration due to physical factors. The VB wear resistance is a characteristic against wear deterioration due to chemical factors.
サイアロン焼結体を用いた切削インサートは、耐横逃げ境界摩耗性能に比べて耐ＶＢ摩耗性能が劣る傾向があった。例えば、ＳｉＣウィスカー強化アルミナを用いた切削インサートと比較すると、サイアロン焼結体を用いた切削インサートは、耐横逃げ境界摩耗性能に優れるが、耐ＶＢ摩耗性能に劣る傾向にあった。このことから、サイアロン焼結体を用いた切削インサートの耐摩耗性能を向上させるためには、耐ＶＢ摩耗性能を向上させることが好ましい。なお、このようなサイアロン焼結体の耐摩耗性能に対する要求は、切削インサートに限らず、サイアロン焼結体を用いた加工用工具に共通する要求であった。 Cutting inserts using a sialon sintered body tended to have inferior VB wear resistance compared to side flank boundary wear resistance. For example, compared with a cutting insert using SiC whisker reinforced alumina, a cutting insert using a sialon sintered body has a tendency to be inferior to a VB wear resistance, although it has a superior resistance to lateral flank boundary wear. Therefore, in order to improve the wear resistance performance of the cutting insert using the sialon sintered body, it is preferable to improve the VB wear resistance performance. In addition, the request | requirement with respect to the abrasion resistance performance of such a sialon sintered compact was not only a cutting insert but the requirement common to the processing tool using a sialon sintered compact.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、サイアロン焼結体の耐摩耗性能の向上を図る技術の提供を目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a technique for improving the wear resistance performance of a sialon sintered body.
上記課題の少なくとも一部を解決するために、本願発明は、以下の態様または適用例として実現することが可能である。 In order to solve at least a part of the above problems, the present invention can be realized as the following aspects or application examples.
［適用例１］
β−サイアロンと、１５Ｒ−サイアロンと１２Ｈ−サイアロンの少なくとも一方とを含むサイアロン焼結体であって、
Ｘ線回折測定によって得られる１５Ｒ−サイアロンの（０,０,１５）面のピーク強度Ｉ15Rと、１２Ｈ−サイアロンの（０,０,１２）面のピーク強度Ｉ12Hと、β−サイアロンの（１,０,１）面のピーク強度Ｉβは、
１０≦（Ｉ15R＋Ｉ12H）／（Ｉ15R＋Ｉ12H＋Ｉβ）×１００≦５０、を満たし、
１５Ｒ−サイアロンと１２Ｈ−サイアロンの粒子の平均短軸径ＳＤPと、β−サイアロンの粒子の平均短軸径ＳＤβは、
１．５≦ＳＤP／ＳＤβ、および、ＳＤβ≦０．７μｍ、を満たすことを特徴とするサイアロン焼結体。
[Application Example 1]
A sialon sintered body containing β-sialon, at least one of 15R-sialon and 12H-sialon,
The peak intensity I 15R of (0,0,15) plane of 15R- sialon obtained by X-ray diffraction measurement, the peak intensity I 12H of (0,0,12) plane of 12H -sialon, The peak intensity I β of the (1,0,1) plane is
10 ≦ (I 15R + I 12H ) / (I 15R + I 12H + I β ) × 100 ≦ 50
The average minor axis diameter SD P of 15R-sialon and 12H-sialon particles and the average minor axis diameter SD β of β -sialon particles are:
A sialon sintered body satisfying 1.5 ≦ SD P / SD β and SD β ≦ 0.7 μm.
この構成によれば、１５Ｒ−サイアロン、１２Ｈ−サイアロン、および、β−サイアロンは、各サイアロンのピーク強度Ｉ15R、Ｉ12H、Ｉβが、１０≦（Ｉ15R＋Ｉ12H）／（Ｉ15R＋Ｉ12H＋Ｉβ）×１００≦５０、を満たし、かつ、各サイアロン粒子の平均短軸径ＳＤP、ＳＤβが、１．５≦ＳＤP／ＳＤβ、ＳＤβ≦０．７μｍ、を満たすため、比較的高温における耐摩耗性能が高いという１５Ｒ−サイアロンや１２Ｈ−サイアロンの特性と、サイアロン焼結体の強度を向上させるというβ−サイアロンの特性との組み合わせによって、サイアロン焼結体の耐摩耗性能の向上を図ることができる。 According to this configuration, 15R-sialon, 12H-sialon, and β-sialon have peak intensity I 15R , I 12H , I β of each sialon of 10 ≦ (I 15R + I 12H ) / (I 15R + I 12H + Iβ ) × 100 ≦ 50, and the average minor axis diameter SD P and SD β of each sialon particle satisfy 1.5 ≦ SD P / SD β and SD β ≦ 0.7 μm. Wear resistance performance of sialon sintered bodies by combining the characteristics of 15R-sialon and 12H-sialon, which have high wear resistance performance at high temperatures, and the characteristics of β-sialon, which improves the strength of sialon sintered bodies Can be achieved.
［適用例２］
適用例１に記載のサイアロン焼結体において、
１５Ｒ−サイアロンと１２Ｈ−サイアロンの粒子の平均長軸径ＬＤPは、
５μｍ≦ＬＤP≦１５μｍ、を満たすことを特徴とするサイアロン焼結体。
[Application Example 2]
In the sialon sintered body described in Application Example 1,
The average major axis diameter LD P of the particles of 15R-sialon and 12H-sialon is
A sialon sintered body satisfying 5 μm ≦ LD P ≦ 15 μm.
この構成によれば、１５Ｒ−サイアロンや１２Ｈ−サイアロンは、平均長軸径ＬＤPが、５μｍ≦ＬＤP≦１５μｍ、を満たすため、高温での粘性粒界すべりの発生を抑制しつつ、外部応力によるサイアロン粒子自体の破壊を抑制することができる。よって、サイアロン焼結体の耐摩耗性能の向上を図ることができる。 According to this configuration, the 15R-sialon and 12H-sialon satisfy the average major axis diameter LD P of 5 μm ≦ LD P ≦ 15 μm, so that external stress is suppressed while suppressing the occurrence of viscous grain boundary sliding at high temperatures. It is possible to suppress the destruction of sialon particles per se. Therefore, the wear resistance performance of the sialon sintered body can be improved.
［適用例３］
適用例１または適用例２に記載のサイアロン焼結体において、
１５Ｒ−サイアロンと１２Ｈ−サイアロンの粒子の平均短軸径ＳＤPと平均長軸径ＬＤPは、
４≦ＬＤP／ＳＤP、を満たすことを特徴とするサイアロン焼結体。
[Application Example 3]
In the sialon sintered body described in Application Example 1 or Application Example 2,
The average minor axis diameter SD P and average major axis diameter LD P of the particles of 15R-sialon and 12H-sialon are:
A sialon sintered body satisfying 4 ≦ LD P / SD P.
この構成によれば、１５Ｒ−サイアロンや１２Ｈ−サイアロンは、平均短軸径ＳＤPと平均長軸径ＬＤPが、４≦ＬＤP／ＳＤP、を満たすため、切削によるサイアロン焼結体の欠損の発生を抑制することができる。 According to this configuration, 15R-sialon and 12H-sialon have an average minor axis diameter SD P and an average major axis diameter LD P satisfying 4 ≦ LD P / SD P , so that the sialon sintered body is lost due to cutting. Can be suppressed.
［適用例４］
適用例１ないし適用例３のいずれかに記載のサイアロン焼結体において、
前記１５Ｒ−サイアロンと１２Ｈ−サイアロンの粒子とは、ほぼ１５Ｒ−サイアロンの粒子であることを特徴とするサイアロン焼結体。
[Application Example 4]
In the sialon sintered body according to any one of Application Examples 1 to 3,
The 15R-sialon and 12H-sialon particles are substantially 15R-sialon particles.
この構成によれば、１２Ｈ−サイアロンよりも高温での粘性粒界すべりを抑制する効果がより高い１５Ｒ−サイアロンの特性と、β−サイアロンの特性との組み合わせによって、サイアロン焼結体の耐摩耗性能をより向上させることができる。 According to this configuration, the wear resistance of the sialon sintered body is obtained by combining the characteristics of 15R-sialon, which has a higher effect of suppressing viscous grain boundary sliding at a higher temperature than 12H-sialon, and the characteristics of β-sialon. Can be further improved.
［適用例５］
適用例１ないし適用例４のいずれかに記載のサイアロン焼結体において、
前記各サイアロンの粒子の間に存在する粒子間相には、イットリウムが含まれていることを特徴とするサイアロン焼結体。
[Application Example 5]
In the sialon sintered body according to any one of Application Examples 1 to 4,
A sialon sintered body characterized in that yttrium is contained in an interparticle phase existing between the sialon particles.
この構成によれば、粒子間相に高融点のガラス相が形成されるため、サイアロン焼結体の耐熱性の向上を図ることができる。 According to this configuration, since a high melting point glass phase is formed in the interparticle phase, the heat resistance of the sialon sintered body can be improved.
［適用例６］
切削インサートであって、
適用例１ないし適用例５のいずれかに記載のサイアロン焼結体によって構成されることを特徴とする切削インサート。
[Application Example 6]
A cutting insert,
A cutting insert comprising the sialon sintered body according to any one of Application Examples 1 to 5.
この構成によれば、切削インサートの耐摩耗性能の向上を図ることができる。 According to this configuration, the wear resistance performance of the cutting insert can be improved.
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、サイアロン焼結体を含んで構成された切削インサートを備える切削工具や、サイアロン焼結体の製造方法、切削インサートの製造方法、切削工具の製造方法、サイアロン焼結体の検査方法などの形態で実現することができる。また、本発明に係るサイアロン焼結体は、適宜、他の部材と組み合わせて適用することができる。 In addition, this invention can be implement | achieved in various aspects, for example, the cutting tool provided with the cutting insert comprised including the sialon sintered compact, the manufacturing method of a sialon sintered compact, manufacture of a cutting insert It can be realized in the form of a method, a cutting tool manufacturing method, a sialon sintered body inspection method, and the like. Moreover, the sialon sintered body according to the present invention can be applied in combination with other members as appropriate.
＜実施の形態＞
図１（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る切削インサートの概略構成を説明するための説明図である。図１（Ｂ）は、切削インサートを備えた切削工具の概略構成を説明するための説明図である。切削インサート１は、略円筒形状の刃先であり、切削工具１０に取り付けられて使用される。切削工具１０は、耐熱合金の切削加工などに使用される工具であり、本体部１１の先端部にホルダーと呼ばれる取付部１２を備えている。切削インサート１は、この取付部１２に脱着可能に取り付けられる。
<Embodiment>
Drawing 1 (A) is an explanatory view for explaining a schematic structure of a cutting insert concerning one embodiment of the present invention. Drawing 1 (B) is an explanatory view for explaining a schematic structure of a cutting tool provided with a cutting insert. The cutting insert 1 is a substantially cylindrical cutting edge, and is attached to the
本実施形態の切削インサート１は、切削性能を向上させるために、以下に説明するサイアロン焼結体によって構成されている。切削性能とは、切削インサート１を取り付けた切削工具が有する性能であり、切削インサート１の強度や耐摩耗性能も含まれている。耐摩耗性能とは、切削インサート１の耐横逃げ境界摩耗性能や耐ＶＢ摩耗性能など摩擦に対する劣化特性をいう。切削工具とは、旋削加工や、フライス加工、溝入加工などの粗加工、仕上加工などをおこなう工具の全般をいう。 The cutting insert 1 of this embodiment is comprised by the sialon sintered compact demonstrated below in order to improve cutting performance. The cutting performance is the performance of the cutting tool to which the cutting insert 1 is attached, and includes the strength and wear resistance performance of the cutting insert 1. The wear resistance performance refers to deterioration characteristics with respect to friction such as the side clearance resistance wear performance and the VB wear resistance of the cutting insert 1. Cutting tools refer to all tools that perform turning, milling, roughing such as grooving, finishing, and the like.
切削インサート１に含まれるサイアロン焼結体は、サイアロン相に１５Ｒ−サイアロンと１２Ｈ−サイアロンの少なくとも一方と、β−サイアロンとを含んでいる。各サイアロンの特徴は以下の通りである。
（１）β−サイアロン
β−サイアロンは、柱状（針状）の粒子形態を有している。そのため、サイアロン焼結体のサイアロン相にβ−サイアロンが多く存在している場合には、β−サイアロンの粒子同士が複雑に絡み合っているため、外部応力によるサイアロン焼結体の亀裂の進行が抑制される。すなわち、サイアロン相におけるβ−サイアロンの割合が多いほど、サイアロン焼結体の強度を向上させ、耐横逃げ境界摩耗性能を向上させることができる。
The sialon sintered body included in the cutting insert 1 includes at least one of 15R-sialon and 12H-sialon and β-sialon in the sialon phase. The characteristics of each sialon are as follows.
(1) β-sialon β-sialon has a columnar (needle-like) particle form. Therefore, when there are many β-sialons in the sialon phase of the sialon sintered body, the progress of cracks in the sialon sintered body due to external stress is suppressed because the β-sialon particles are intertwined in a complex manner. Is done. That is, as the proportion of β-sialon in the sialon phase increases, the strength of the sialon sintered body can be improved, and the lateral escape boundary wear resistance can be improved.
（２）１５Ｒ−サイアロン、１２Ｈ−サイアロン
１５Ｒ−サイアロンと１２Ｈ−サイアロンは、比較的高温における耐摩耗性能が高い。そのため、サイアロン焼結体のサイアロン相に１５Ｒ−サイアロンや１２Ｈ−サイアロンを存在させることにより、摩擦熱に起因するサイアロン焼結体のＶＢ摩耗を抑制することができる。すなわち、１５Ｒ−サイアロンや１２Ｈ−サイアロンの存在によって、サイアロン焼結体の耐ＶＢ摩耗性能を向上させることができる。一方、１５Ｒ−サイアロンと１２Ｈ−サイアロンの粒子形態はともに板状であるため、β−サイアロンに比較してサイアロン焼結体の靱性を向上させる効果は低く、サイアロン焼結体のサイアロン相に１５Ｒ−サイアロンや１２Ｈ−サイアロンが多く存在する場合には、サイアロン焼結体の靱性が低下する可能性がある。１５Ｒ−サイアロンと１２Ｈ−サイアロンは上述したようにほぼ同様の特性を有しているが、１５Ｒ−サイアロンは、１２Ｈ−サイアロンよりも高温での粘性粒界すべりを抑制する効果がより高いため、サイアロン焼結体の耐摩耗性能をより向上させることができる。
(2) 15R-sialon, 12H-sialon 15R-sialon and 12H-sialon have high wear resistance at relatively high temperatures. Therefore, the presence of 15R-sialon or 12H-sialon in the sialon phase of the sialon sintered body can suppress VB wear of the sialon sintered body caused by frictional heat. That is, the presence of 15R-sialon and 12H-sialon can improve the VB wear resistance of the sialon sintered body. On the other hand, the particle form of 15R-sialon and 12H-sialon are both plate-like, so the effect of improving the toughness of the sialon sintered body is lower than that of β-sialon, and the sialon phase of the sialon sintered body has a 15R- When there are many sialon and 12H-sialon, the toughness of the sialon sintered body may be lowered. 15R-sialon and 12H-sialon have substantially the same characteristics as described above, but 15R-sialon has a higher effect of suppressing viscous grain boundary sliding at a higher temperature than 12H-sialon, and thus sialon. The wear resistance performance of the sintered body can be further improved.
本発明の発明者は、これらの特性を有する各サイアロンを組み合わせることにより、サイアロン焼結体の耐摩耗性能を向上させることができることを見出した。なお、上述したように、１５Ｒ−サイアロンと１２Ｈ−サイアロンは、同様の特性を有しているため、本実施形態のサイアロン焼結体は、１５Ｒ−サイアロンと１２Ｈ−サイアロンの少なくとも一方を有していれば、他方を有していなくてもよい。また、以下において、１５Ｒ−サイアロンと１２Ｈ−サイアロンを特に区別する必要がない場合には、これらをまとめて、「１５Ｒ，１２Ｈ−サイアロン」とも呼ぶ。 The inventors of the present invention have found that the wear resistance performance of a sialon sintered body can be improved by combining sialons having these characteristics. As described above, since 15R-sialon and 12H-sialon have similar characteristics, the sialon sintered body of this embodiment has at least one of 15R-sialon and 12H-sialon. If it is, it is not necessary to have the other. In the following description, 15R-sialon and 12H-sialon are collectively referred to as “15R, 12H-sialon” when it is not necessary to distinguish between them.
本実施形態のサイアロン焼結体は、Ｘ線回折測定をおこなったときに、サイアロン相に含まれる１５Ｒ−サイアロン、１２Ｈ−サイアロン、β−サイアロン、のそれぞれのピーク強度Ｉが下記式（１）の関係を満たすことが好ましい。 In the sialon sintered body of this embodiment, when X-ray diffraction measurement is performed, the peak intensities I of 15R-sialon, 12H-sialon, and β-sialon contained in the sialon phase are expressed by the following formula (1). It is preferable to satisfy the relationship.
１０≦（Ｉ15R＋Ｉ12H）／（Ｉ15R＋Ｉ12H＋Ｉβ）×１００≦５０ ・・・（１）
ここで、Ｉ15R、Ｉ12H、Ｉβ、は以下のとおりである。
Ｉ15R：１５Ｒ−サイアロンの（０,０,１５）面のピーク強度
Ｉ12H：１２Ｈ−サイアロンの（０,０,１２）面のピーク強度
Ｉβ：β−サイアロンの（１,０,１）面のピーク強度
10 ≦ (I 15R + I 12H ) / (I 15R + I 12H + I β ) × 100 ≦ 50 (1)
Here, I 15R , I 12H and I β are as follows.
I 15R : Peak intensity of (0,0,15) plane of 15R- sialon I 12H : Peak intensity of (0,12) plane of 12H -sialon I β : (1,0,1) of β-sialon Surface peak intensity
１５Ｒ−サイアロンと１２Ｈ−サイアロンの２つのピーク強度の合計（Ｉ15R＋Ｉ12H）が、１５Ｒ−サイアロン、１２Ｈ−サイアロンおよびβ−サイアロンの３つのピーク強度の合計（Ｉ15R＋Ｉ12H＋Ｉβ）の１０％未満であると、１５Ｒ−サイアロンや１２Ｈ−サイアロンによる耐化学摩耗性の向上効果が十分に得られない場合がある。一方、５０％よりも大きいと、β−サイアロンの割合の減少によってサイアロン焼結体の焼結性が悪化し、切削工具として十分な強度を保持できない場合がある。なお、式（１）において、サイアロン焼結体に１２Ｈ−サイアロンが含まれていない場合には、Ｉ12H＝０として算出する。 The sum of the two peak intensities of 15R- sialon and 12H -sialon (I 15R + I 12H ) is 10 of the sum of the three peak intensities of 15R -sialon, 12H-sialon and β-sialon (I 15R + I 12H + I β ). If it is less than%, the effect of improving chemical wear resistance by 15R-sialon or 12H-sialon may not be sufficiently obtained. On the other hand, if it is larger than 50%, the sinterability of the sialon sintered body is deteriorated due to the decrease in the proportion of β-sialon, and sufficient strength as a cutting tool may not be maintained. In the formula (1), when 12H -sialon is not included in the sialon sintered body, it is calculated as I 12H = 0.
図２は、サイアロン粒子の長軸径と短軸径とを説明するための説明図である。以下では、サイアロン相に含まれている各サイアロンの粒子（サイアロン粒子）Ｐｓについて、１つのサイアロン粒子Ｐｓの中で幅が最も大きい部分をその粒子の長軸径ＰＬＤと呼び、長軸径ＰＬＤと直交する方向の幅のうち最も小さい部分をその粒子の短軸径ＰＳＤと呼ぶ。また、サイアロン相に含まれている複数のサイアロン粒子の長軸径ＰＬＤの平均を平均長軸径ＬＤと呼び、複数のサイアロン粒子の短軸径ＰＳＤの平均を平均短軸径ＳＤと呼ぶ。 FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the major axis diameter and the minor axis diameter of the sialon particles. In the following, for each sialon particle (sialon particle) Ps contained in the sialon phase, the largest portion of one sialon particle Ps is referred to as the major axis diameter PLD, and the major axis diameter PLD The smallest part of the width in the orthogonal direction is called the minor axis diameter PSD of the particle. In addition, the average of the major axis diameters PLD of the plurality of sialon particles contained in the sialon phase is referred to as an average major axis diameter LD, and the average of the minor axis diameters PSD of the plurality of sialon particles is referred to as an average minor axis diameter SD.
本実施形態のサイアロン焼結体は、サイアロン相に含まれているβ−サイアロンの粒子（β−サイアロン粒子）、および、１５Ｒ−サイアロンと１２Ｈ−サイアロンの両方の粒子（１５Ｒ，１２Ｈ−サイアロン粒子）のそれぞれの平均短軸径ＳＤが下記の式（２）（３）の関係を満たすことが好ましい。
１．５≦ＳＤP／ＳＤβ ・・・（２）
ＳＤβ≦０．７μｍ ・・・（３）
ここで、ＳＤP、ＳＤβ、は以下のとおりである。
ＳＤP：１５Ｒ，１２Ｈ−サイアロン粒子の平均短軸径（ただし、１５Ｒ−サイアロンと１２Ｈ−サイアロンの一方のみが存在する場合には、その存在する粒子の平均短軸径）
ＳＤβ：β−サイアロン粒子の平均短軸径
The sialon sintered body of the present embodiment includes β-sialon particles (β-sialon particles) contained in a sialon phase, and both 15R-sialon and 12H-sialon particles (15R, 12H-sialon particles). Each of the average minor axis diameters SD preferably satisfies the relationship of the following formulas (2) and (3).
1.5 ≦ SD P / SD β (2)
SD β ≦ 0.7 μm (3)
Here, SD P and SD β are as follows.
SD P : Average minor axis diameter of 15R, 12H-sialon particles (however, when only one of 15R-sialon and 12H-sialon is present, the average minor axis diameter of the existing particles)
SD β : Average minor axis diameter of β -sialon particles
式（２）（３）は、サイアロン相において、１５Ｒ−サイアロンや１２Ｈ−サイアロンの粒子が粗粒として存在し、β−サイアロン粒子が微粒として存在していることを意味している。このようなバイモーダル組織が構成されることによって、サイアロン焼結体の耐摩耗性と耐欠損性を向上させることができる。具体的には、サイアロン相に存在する粗粒の１５Ｒ，１２Ｈ−サイアロン粒子がサイアロン焼結体の耐摩耗性の向上に寄与し、１５Ｒ，１２Ｈ−サイアロン粒子の間（粒間）に存在する微粒のβ−サイアロン粒子がサイアロン焼結体の耐欠損性の向上に寄与する。 Expressions (2) and (3) mean that in the sialon phase, 15R-sialon and 12H-sialon particles are present as coarse particles, and β-sialon particles are present as fine particles. By configuring such a bimodal structure, the wear resistance and fracture resistance of the sialon sintered body can be improved. Specifically, coarse 15R, 12H-sialon particles present in the sialon phase contribute to the improvement of wear resistance of the sialon sintered body, and fine particles existing between (intergranular) 15R, 12H-sialon particles. Β-sialon particles contribute to the improvement of fracture resistance of the sintered sialon.
式（２）（３）に加えて、本実施形態のサイアロン焼結体は、１５Ｒ，１２Ｈ−サイアロン粒子の平均長軸径ＬＤPが下記の式（４）の関係を満たすことがより好ましい。
５μｍ≦ＬＤP≦１５μｍ ・・・（４）
In addition to equation (2) (3), sialon sintered body of the present embodiment, 15R, 12H average major axis diameter LD P sialon particles more preferably satisfy the relation of the following equation (4).
5 μm ≦ LD P ≦ 15 μm (4)
１５Ｒ，１２Ｈ−サイアロン粒子の平均長軸径ＬＤPが５μｍより小さいと、高温での粘性粒界すべりが発生しやすくなるため、サイアロン焼結体の耐摩耗性が低下するおそれがある。一方、平均長軸径ＬＤPが１５μｍよりも大きいと、外部応力を受けたときに１５Ｒ，１２Ｈ−サイアロン粒子自体が破壊する可能性が高まるため、サイアロン焼結体の耐欠損性が低下するおそれがある。 15R, average major axis diameter LD P and the 5μm smaller than 12H- sialon particles, since the viscosity grain boundary sliding at high temperature tends to occur, there is a possibility that the wear resistance of the sialon sintered body is lowered. On the other hand, when the average major axis diameter LD P is larger than 15 [mu] m, 15R when subjected to external stress, 12H for sialon particles themselves are more likely to break, the fracture resistance of the sialon sintered body decreases risk There is.
さらに、本実施形態のサイアロン焼結体は、１５Ｒ，１２Ｈ−サイアロン粒子のアスペクト比（平均長軸径ＬＤｐ／平均短軸径ＳＤｐ）が下記の式（５）の関係を満たすことがより好ましい。
４≦ＬＤP／ＳＤP ・・・（５）
１５Ｒ，１２Ｈ−サイアロン粒子のアスペクト比（ＬＤP／ＳＤP）が４よりも小さいと、切削の際にサイアロン焼結体に生じる微少のクラックが進展しやすくなり、サイアロン焼結体に欠損が生じる可能性が高くなるおそれがある。
Further, in the sialon sintered body of the present embodiment, it is more preferable that the aspect ratio (average major axis diameter LDp / average minor axis diameter SDp) of the 15R, 12H-sialon particles satisfies the relationship of the following formula (5).
4 ≦ LD P / SD P (5)
If the aspect ratio (LD P / SD P ) of the 15R, 12H-sialon particles is smaller than 4, minute cracks that are generated in the sialon sintered body during cutting tend to progress and defects occur in the sialon sintered body. May be more likely.
さらに、本実施形態のサイアロン焼結体は、粒子間相にイットリウム（Ｙ）が含まれていることが好ましい。粒子間相とは、各サイアロン粒子の間に存在するガラス相や結晶相を含む粒界相をいう。イットリウムは、焼結時に二酸化ケイ素（Ｓｉ０2）や酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）とともに高融点のガラスを生成する。そのため、焼結助剤としてイットリウムの酸化物を用いることによって、粒子間相に高融点のガラス相を形成することができる。これにより、サイアロン焼結体の耐熱性の向上を図ることができる。また、切削工具の高速回転時などサイアロン焼結体の高温時における耐摩耗性能を向上させることができる。 Furthermore, the sialon sintered body of the present embodiment preferably contains yttrium (Y) in the interparticle phase. The intergranular phase refers to a grain boundary phase including a glass phase and a crystal phase existing between the sialon particles. Yttrium produces a high-melting-point glass with sintering during silicon dioxide (Si0 2) or aluminum oxide (Al 2 O 3). Therefore, by using an yttrium oxide as a sintering aid, a high melting point glass phase can be formed in the interparticle phase. Thereby, the heat resistance of a sialon sintered compact can be aimed at. Further, the wear resistance performance of the sialon sintered body at a high temperature such as when the cutting tool rotates at high speed can be improved.
＜製造方法＞
図３は、サイアロン焼結体の製造方法の流れを説明するためのフローチャートである。以下で説明する製造方法は、本実施形態のサイアロン焼結体を製造する方法の一例であり、本実施形態のサイアロン焼結体は、以下の製造方法以外の方法によっても製造することができる。また、以下の説明で用いられる各種数値（例えば、粉末の平均粒径、混合時間、プレス圧、焼成時間、焼成温度など）はその一例であり、これら以外の値を任意に採用することが可能である。
<Manufacturing method>
FIG. 3 is a flowchart for explaining the flow of the manufacturing method of the sialon sintered body. The manufacturing method described below is an example of a method for manufacturing the sialon sintered body of the present embodiment, and the sialon sintered body of the present embodiment can be manufactured by a method other than the following manufacturing method. In addition, various numerical values (for example, average particle diameter of powder, mixing time, press pressure, firing time, firing temperature, etc.) used in the following explanation are examples, and other values can be arbitrarily adopted. It is.
本実施形態のサイアロン焼結体を製造するにあたり、まず、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）と、希土類酸化物（Ｙ2Ｏ3）と、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）とを含んだ第１のスラリーと、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含んだ第２のスラリーとを作製する（ステップＴ１０）。第１のスラリーは、平均粒径が０．５μｍの窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）粉末と、希土類酸化物（Ｙ2Ｏ3）粉末と、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）粉末とを含んだ原料粉末をエタノールと共にボールミル中で約２０時間混合して作製する。第２のスラリーは、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末をエタノールと共にボールミル中で約１０時間粗く粉砕して作製する。その後、作製した第１のスラリーと第２のスラリーとを混合し、湯煎乾燥した後に２５０μｍのふるいに通して混合粉末を得る（ステップＴ２０）。 In manufacturing the sialon sintered body of the present embodiment, first, a first containing silicon nitride (Si 3 N 4 ), rare earth oxide (Y 2 O 3 ), and aluminum oxide (Al 2 O 3 ). And a second slurry containing aluminum nitride (AlN) are prepared (step T10). The first slurry contained silicon nitride (Si 3 N 4 ) powder having an average particle size of 0.5 μm, rare earth oxide (Y 2 O 3 ) powder, and aluminum oxide (Al 2 O 3 ) powder. The raw material powder is prepared by mixing with ethanol in a ball mill for about 20 hours. The second slurry is prepared by roughly grinding aluminum nitride (AlN) powder with ethanol in a ball mill for about 10 hours. Thereafter, the prepared first slurry and second slurry are mixed, dried in a hot water bath, and then passed through a 250 μm sieve to obtain a mixed powder (step T20).
混合粉末に含まれるＳｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮは、重量比が下記式（６）、（７）を満たすことが好ましい。
Ｓｉ3Ｎ4／（Ａｌ2Ｏ3＋ＡｌＮ）＜２ ・・・（６）
０．５＜ＡｌＮ／Ａｌ2Ｏ3＜１．５ ・・・（７）
なお、混合粉末に含まれるＳｉ3Ｎ4の割合を減らすことによって、または、ＡｌＮの割合を増やすことによって、サイアロン相中の１５Ｒ−サイアロンの含有量を増やすことができる。反対に、混合粉末に含まれるＳｉ3Ｎ4の割合を増やすことによって、または、ＡｌＮの割合を減らすことによって、サイアロン相中の１５Ｒ−サイアロンの含有量を減らすことができる。
The weight ratio of Si 3 N 4 , Al 2 O 3 and AlN contained in the mixed powder preferably satisfies the following formulas (6) and (7).
Si 3 N 4 / (Al 2 O 3 + AlN) <2 (6)
0.5 <AlN / Al 2 O 3 <1.5 (7)
The content of 15R-sialon in the sialon phase can be increased by reducing the proportion of Si 3 N 4 contained in the mixed powder or by increasing the proportion of AlN. On the contrary, the content of 15R-sialon in the sialon phase can be reduced by increasing the ratio of Si 3 N 4 contained in the mixed powder or by decreasing the ratio of AlN.
ステップＴ１０の第１のスラリーおよび第２のスラリーの作製工程において、粉砕時間が短いと焼結時に生成する液相が均一化せず緻密化が十分になされない。一方、粉砕時間が必要以上に長いと焼結時に液相が生成しやすくなり、溶解再析出によるβ−サイアロン化が促進され、１５Ｒ−サイアロンが析出しにくくなる。第２のスラリーの作製工程において、ＡｌＮの粉砕時間を減らすことによって、１５Ｒ−サイアロンの平均短軸径ＳＤ15Rを大きくすることができる。ＡｌＮ粒子は１５Ｒ−サイアロンの種結晶となるので、ＡｌＮを粗く粉砕することによって、１５Ｒ−サイアロンが粗粒、β−サイアロンが微粒のバイモーダル組織とすることができる。 In the manufacturing process of the first slurry and the second slurry in Step T10, if the pulverization time is short, the liquid phase generated during the sintering is not uniformed and the densification is not sufficiently performed. On the other hand, if the pulverization time is longer than necessary, a liquid phase is easily generated during sintering, β-sialonization by dissolution reprecipitation is promoted, and 15R-sialon is hardly precipitated. In the second slurry preparation step, the average minor axis diameter SD 15R of 15R- sialon can be increased by reducing the pulverization time of AlN. Since the AlN particles become 15R-sialon seed crystals, by coarsely pulverizing AlN, a bimodal structure in which 15R-sialon is coarse and β-sialon is fine can be obtained.
混合粉末を作製した後、この混合粉末を切削インサートの形状にプレス成形する（ステップＴ３０）。プレス圧は、１０００ｋｇｆ／ｃｍ2程度とすることが好ましい。得られた成形体に対して冷間等方圧加圧（ＣＩＰ：cold isostatic pressing）成形により成形する。このときの圧力は、１５００ｋｇｆ／ｃｍ2程度とすることが好ましい。続いて、ＣＩＰ成形により成形された成形体の焼成をおこなう（ステップＴ４０）。焼成は、窒化珪素製の容器の中に成形体を配置し、窒素雰囲気下でおこなうことが好ましい。また、昇温速度は１０℃／ｍｉｎ程度、焼成温度は１７００℃〜１８５０℃程度、焼成時間は２時間程度、降温速度は２０℃／ｍｉｎ程度とすることが好ましい。 After producing the mixed powder, this mixed powder is press-molded into the shape of a cutting insert (step T30). The press pressure is preferably about 1000 kgf / cm 2 . It shape | molds by cold isostatic pressing (CIP: cold isostatic pressing) shaping | molding with respect to the obtained molded object. The pressure at this time is preferably about 1500 kgf / cm 2 . Subsequently, the molded body molded by CIP molding is fired (step T40). The firing is preferably performed in a nitrogen atmosphere by placing the molded body in a silicon nitride container. Further, it is preferable that the temperature rising rate is about 10 ° C./min, the baking temperature is about 1700 ° C. to 1850 ° C., the baking time is about 2 hours, and the temperature decreasing rate is about 20 ° C./min.
ステップＴ４０の焼成工程において、昇温速度が１０℃／ｍｉｎより遅い場合や、焼成温度が１７００℃よりも低い場合には液相成分からＹ3Ａｌ5Ｏ12が析出し、１５Ｒ−サイアロンが生成しにくくなる。また、焼成温度が１８５０℃よりも高いとβサイアロンの粒径が粗大となるため望ましくない。また、降温速度が２０℃／ｍｉｎよりも遅いと、粒界にＹ3Ａｌ5Ｏ12などの希土類含有結晶が析出し、強度の劣化を引き起こしやすくなる。続いて、焼成工程を経て得られたサイアロン焼結体の研磨加工をおこなう（ステップＴ５０）。ダイヤモンド砥石等を用いて研磨加工をおこない、切削インサートの形状に整えることによって、切削インサートを得ることができる。 In the firing step of Step T40, when the rate of temperature rise is slower than 10 ° C./min or when the firing temperature is lower than 1700 ° C., Y 3 Al 5 O 12 is precipitated from the liquid phase component, and 15R-sialon is generated. It becomes difficult to do. Further, if the firing temperature is higher than 1850 ° C., the particle size of β sialon becomes coarse, which is not desirable. On the other hand, when the temperature lowering rate is lower than 20 ° C./min, rare earth-containing crystals such as Y 3 Al 5 O 12 are precipitated at the grain boundaries, and the strength tends to be deteriorated. Subsequently, the sialon sintered body obtained through the firing process is polished (step T50). A cutting insert can be obtained by polishing using a diamond grindstone and adjusting the shape of the cutting insert.
＜実施例＞
（１）サンプルの製造：
図４は、サイアロン焼結体のサンプルＳ０１〜Ｓ１４の各原料粉末の配合比率を示した説明図である。まず、平均粒径が０．５μｍのＳｉ3Ｎ4粉末、Ａｌ2Ｏ3粉末、および、Ｙ2Ｏ3粉末を図４に示す割合で配合した原料粉末を用意した。この原料粉末をエタノールと共にボールミル中で約２０時間混合して第１のスラリーを作製した。また、図４に示す分量のＡｌＮ粉末を用意し、エタノールと共にボールミル中で約１０時間粗く粉砕して第２のスラリーを作製した。その後、第１のスラリーと第２のスラリーとを混合し、湯煎乾燥した後に２５０μｍのふるいに通して混合粉末を得た。
<Example>
(1) Sample production:
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the blending ratio of the raw material powders of sialon sintered bodies samples S01 to S14. First, a raw material powder was prepared by blending Si 3 N 4 powder, Al 2 O 3 powder, and Y 2 O 3 powder having an average particle size of 0.5 μm in the ratio shown in FIG. This raw material powder was mixed with ethanol in a ball mill for about 20 hours to prepare a first slurry. Also, the amount of AlN powder shown in FIG. 4 was prepared, and coarsely pulverized with ethanol in a ball mill for about 10 hours to prepare a second slurry. Thereafter, the first slurry and the second slurry were mixed, dried in hot water, and then passed through a 250 μm sieve to obtain a mixed powder.
この混合粉末をＩＳＯ規格でＲＮＧＮ１２０７００の切削インサートの形状にプレス成形した。プレス圧は、１０００ｋｇｆ／ｃｍ2とした。得られた成形体に対してＣＩＰ成形により成形をおこなった。このときの圧力は、１５００ｋｇｆ／ｃｍ2とした。続いて、ＣＩＰ成形により成形された成形体を窒化珪素製の容器の中において焼成をおこなった。焼成は、窒素雰囲気下において、昇温速度１０℃／ｍｉｎで昇温させた後、１７５０℃で２時間保持し、その後、降温速度２０℃／ｍｉｎで降温させた。焼成によって得られたサイアロン焼結体をダイヤモンド砥石等で研磨加工し、ＲＮＧＮ１２０７００の切削インサートの形状に整えることによって、サンプルＳ０１〜Ｓ１４の切削インサートを得た。 This mixed powder was press-molded into the shape of a cutting insert of RNGN120700 according to ISO standards. The press pressure was 1000 kgf / cm 2 . The obtained molded body was molded by CIP molding. The pressure at this time was 1500 kgf / cm 2 . Subsequently, the compact formed by CIP molding was fired in a silicon nitride container. Firing was performed at a temperature increase rate of 10 ° C./min in a nitrogen atmosphere, held at 1750 ° C. for 2 hours, and then cooled at a temperature decrease rate of 20 ° C./min. The cutting inserts of samples S01 to S14 were obtained by polishing the sialon sintered body obtained by firing with a diamond grindstone or the like and adjusting the shape of the cutting insert of RNGN120700.
（２）サンプルの組成：
図５は、サンプルＳ０１〜Ｓ１４のサイアロン相の各特性値を示した説明図である。図５には、各サンプルＳ０１〜Ｓ１４のサイアロン相に含まれる１５Ｒ−サイアロン、１２Ｈ−サイアロン、β−サイアロンのそれぞれのピーク強度Ｉ15R、Ｉ12H、Ｉβ、と、１５Ｒ，１２Ｈ−サイアロン粒子の平均短軸径ＳＤPおよび平均長軸径ＬＤPと、β−サイアロン粒子の平均短軸径ＳＤβの測定値が示されている。また、図５には、式（１）に対応する特性値（Ｉ15R＋Ｉ12H）／（Ｉ15R＋Ｉ12H＋Ｉβ）×１００、式（２）に対応する特性値ＳＤP／ＳＤβ、および、式（５）に対応する特性値ＬＤP／ＳＤPが示されている。なお、式（３）に対応する特性値はＳＤβであり、式（４）に対応する特性値はＬＤPである。
(2) Sample composition:
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the characteristic values of the sialon phase of samples S01 to S14. FIG. 5 shows the peak intensities I 15R , I 12H , I β of 15R -sialon, 12H-sialon and β-sialon contained in the sialon phases of the samples S01 to S14, and the 15R, 12H-sialon particles. The measured values of the average minor axis diameter SD P and the average major axis diameter LD P and the average minor axis diameter SD β of β -sialon particles are shown. FIG. 5 shows a characteristic value (I 15R + I 12H ) / (I 15R + I 12H + I β ) × 100 corresponding to the equation (1), a characteristic value SD P / SD β corresponding to the equation (2), and The characteristic value LD P / SD P corresponding to the equation (5) is shown. The characteristic values corresponding to the formula (3) is a SD beta, characteristic values corresponding to the formula (4) is a LD P.
ピーク強度Ｉ15R、Ｉ12H、Ｉβを測定するために、各サンプルＳ０１〜Ｓ１４に対してＸ線回折測定をおこなった。各ピーク強度Ｉ15R、Ｉ12H、Ｉβは、以下の２θ値におけるピーク高さとした。
ピーク強度Ｉ15R：２θ＝３２．０度付近におけるピーク高さ（１５Ｒ−サイアロンの（０,０,１５）面のピーク高さ）
ピーク強度Ｉ12H：２θ＝３２．８度付近におけるピーク高さ（１２Ｈ−サイアロンの（０,０,１２）面のピーク高さ）
ピーク強度Ｉβ：２θ＝３３．４度付近におけるピーク高さ（β−サイアロンの（１,０,１）面のピーク高さ）
Peak intensity I 15R, in order to measure the I 12H, I β, was subjected to X-ray diffraction measurement for each sample S01～S14. The peak intensities I 15R , I 12H , and I β were the peak heights at the following 2θ values.
Peak intensity I 15R : Peak height in the vicinity of 2θ = 32.0 ° (peak height of (0,0,15) plane of 15R-sialon)
Peak intensity I 12H : Peak height in the vicinity of 2θ = 32.8 ° (peak height of (0,0,12) plane of 12H-sialon)
Peak intensity I beta: peak height in the vicinity of 2 [Theta] = 33.4 degrees (peak height (1,0,1) plane of β- sialon)
サンプルＳ０６、Ｓ０７には、１２Ｈ−サイアロンの（０,０,１２）面のピークが確認されたが、それ以外のサンプルＳ０１〜Ｓ０５、Ｓ０８〜Ｓ１４には、１２Ｈ−サイアロンの（０,０,１２）面のピークが確認されなかった。このことから、サンプルＳ０１〜Ｓ０５、Ｓ０８〜Ｓ１４のサイアロン相には、１２Ｈ−サイアロンが含まれていないと考えられる。よって、サンプルＳ０１〜Ｓ０５、Ｓ０８〜Ｓ１４では、式（１）に対応する特性値（Ｉ15R＋Ｉ12H）／（Ｉ15R＋Ｉ12H＋Ｉβ）は、Ｉ12Hを含まない（Ｉ15R）／（Ｉ15R＋Ｉβ）×１００と値が等しくなる。また、サンプルＳ０１〜Ｓ０５、Ｓ０８〜Ｓ１４では、１５Ｒ，１２Ｈ−サイアロン粒子の平均短軸径ＳＤPおよび平均長軸径ＬＤPは、１５Ｒ−サイアロン粒子の平均短軸径ＳＤ15Rおよび平均長軸径ＬＤ15Rと等しくなる。 In the samples S06 and S07, the peak of the (0,0,12) plane of 12H-sialon was confirmed, but in the other samples S01 to S05 and S08 to S14, (0,0,12) of 12H-sialon was observed. 12) The peak of the surface was not confirmed. From this, it is considered that 12H-sialon is not included in the sialon phases of the samples S01 to S05 and S08 to S14. Therefore, in the samples S01 to S05 and S08 to S14, the characteristic value (I 15R + I 12H ) / (I 15R + I 12H + I β ) corresponding to the expression (1) does not include I 12H (I 15R ) / (I The value is equal to 15R + Iβ ) × 100. In samples S01 to S05 and S08 to S14, the average short axis diameter SD P and average long axis diameter LD P of 15R, 12H-sialon particles are the same as the average short axis diameter SD 15R and average long axis diameter of 15R- sialon particles. It is equal to LD 15R .
１５Ｒ，１２Ｈ−サイアロン粒子の平均短軸径ＳＤPおよび平均長軸径ＬＤPと、β−サイアロン粒子の平均短軸径ＳＤβの測定は、以下の手順でおこなった。まず、サイアロン焼結体の表面を０．５ｍｍ研磨した研磨面を鏡面研磨後、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ：Electron Probe MicroAnalyser）によって、５０μｍ視野のＥＰＭＡ像を得た。このＥＰＭＡ像において、Ａｌ濃度が３０ａｔｍ％以上の粒子を１５Ｒ，１２Ｈ−サイアロン粒子として特定し、３０ａｔｍ％より小さい粒子をβ−サイアロン粒子として特定した。５０μｍ視野のＥＰＭＡ像に存在する各１５Ｒ，１２Ｈ−サイアロン粒子の長軸径ＰＬＤを測定し、長軸径ＰＬＤが長い上位１５個の１５Ｒ，１２Ｈ−サイアロン粒子の短軸径ＰＳＤおよび長軸径ＰＬＤの平均値をそれぞれ算出して、１５Ｒ，１２Ｈ−サイアロン粒子の平均短軸径ＳＤPおよび平均長軸径ＬＤPとした。また、５０μｍ視野のＥＰＭＡ像からランダムに５０個のβ−サイアロン粒子の短軸径ＰＳＤを測定し、この平均値を算出してβ−サイアロン粒子の平均短軸径ＳＤβとした。 The average short axis diameter SD P and average long axis diameter LD P of 15R, 12H-sialon particles and the average short axis diameter SD β of β -sialon particles were measured by the following procedure. First, a polished surface obtained by polishing 0.5 mm of the surface of a sialon sintered body was mirror-polished, and an EPMA image with a 50 μm field of view was obtained using an electron probe microanalyzer (EPMA). In this EPMA image, particles having an Al concentration of 30 atm% or more were specified as 15R, 12H-sialon particles, and particles smaller than 30 atm% were specified as β-sialon particles. The major axis diameter PLD of each 15R, 12H-sialon particle present in the EPMA image with a 50 μm field is measured, and the minor axis diameter PSD and major axis diameter PLD of the top 15 15R, 12H-sialon particles having the longest major axis diameter PLD are measured. The average short axis diameter SD P and the average long axis diameter LD P of the 15R, 12H-sialon particles were calculated. Further, the short axis diameter PSD of 50 β-sialon particles was randomly measured from an EPMA image with a 50 μm field of view, and the average value was calculated as the average short axis diameter SD β of β -sialon particles.
上述したサイアロン相の特性のほかに、サンプルＳ０１〜Ｓ１４の粒子間相のイットリウムの有無について確認した。具体的には、各サンプルＳ０１〜Ｓ１４をほぼ中央部で切断し、鏡面加工した切断面を、走査型電子顕微鏡に付属のＥＤＸ分析器を用いて、倍率５００００倍で分析した。この結果、すべてのサンプルＳ０１〜Ｓ１４において、粒子間相にイットリウムが存在することが確認された。 In addition to the characteristics of the sialon phase described above, the presence or absence of yttrium in the interparticle phase of samples S01 to S14 was confirmed. Specifically, each sample S01 to S14 was cut at a substantially central portion, and the cut surface obtained by mirror finishing was analyzed at a magnification of 50000 using an EDX analyzer attached to the scanning electron microscope. As a result, it was confirmed that yttrium was present in the interparticle phase in all samples S01 to S14.
（３）サンプルの評価：
図６は、サンプルＳ０１〜Ｓ１４の耐摩耗性能の評価結果を示した説明図である。図６には、各サンプルＳ０１〜Ｓ１４の耐摩耗性能を示すＶＢ摩耗量が示されている。また、図６には、図５で示した式（１）〜（５）に対応する特性値を用いて各サンプルＳ０１〜Ｓ１４が式（１）〜（５）のそれぞれを満たしているか否かを「○」と「×」で示している。
(3) Sample evaluation:
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the evaluation results of the wear resistance performance of samples S01 to S14. FIG. 6 shows the VB wear amount indicating the wear resistance performance of each of the samples S01 to S14. Further, FIG. 6 shows whether or not each sample S01 to S14 satisfies the expressions (1) to (5) using the characteristic values corresponding to the expressions (1) to (5) shown in FIG. Are indicated by “◯” and “×”.
ＶＢ摩耗量を測定するために、下記の切削条件において、各サンプルＳ０１〜Ｓ１４を用いて切削加工をおこなった。図６のＶＢ摩耗量は、切削距離が３８０ｍとなった時点における逃げ面摩耗量の測定値である。
切削条件：
・被削材：インコネル７１８（４５ＨＲＣ）
・切削速度：２４０ｍ／ｍｉｎ
・送り速度：０．２ｍｍ／ｒｅｖ
・切り込み深さ：１．０ｍｍ
・切削油：あり
図６では、判定結果として、ＶＢ摩耗量が０．２ｍｍ以下となったサンプルを「○」、０．２ｍｍより大きく０．２２ｍｍ以下となったサンプルを「△」、０．２２ｍｍより大きかったサンプルを「×」で示している。また、切削中に破損したサンプルを「欠損」で示している。
In order to measure the VB wear amount, cutting was performed using the samples S01 to S14 under the following cutting conditions. The VB wear amount in FIG. 6 is a measured value of the flank wear amount when the cutting distance reaches 380 m.
Cutting conditions:
・ Work material: Inconel 718 (45HRC)
・ Cutting speed: 240 m / min
・ Feeding speed: 0.2mm / rev
-Depth of cut: 1.0mm
Cutting oil: Yes In FIG. 6, as a judgment result, “◯” indicates a sample having a VB wear amount of 0.2 mm or less, “Δ” indicates a sample having a value greater than 0.2 mm and 0.22 mm or less, and 0. Samples larger than 22 mm are indicated by “x”. A sample damaged during cutting is indicated by “defect”.
図６に示すように、サンプルＳ０１〜Ｓ０８は、ＶＢ摩耗量の判定が「○」または「△」となった。すなわち、少なくとも式（１）〜（３）を満たすサイアロン焼結体は、ＶＢ摩耗量が０．２２ｍｍ以下となった。このことから、サイアロン焼結体は、各サイアロンのピーク強度Ｉ15R、Ｉ12H、Ｉβが、１０≦（Ｉ15R＋Ｉ12H）／（Ｉ15R＋Ｉ12H＋Ｉβ）×１００≦５０、を満たし、各サイアロン粒子の平均短軸径ＳＤP、ＳＤβが、１．５≦ＳＤP／ＳＤβ、および、ＳＤβ≦０．７μｍ、を満たすことによって、耐摩擦性能の向上を図ることができることがわかる。 As shown in FIG. 6, in the samples S01 to S08, the determination of the VB wear amount was “◯” or “Δ”. That is, the sialon sintered body satisfying at least the formulas (1) to (3) had a VB wear amount of 0.22 mm or less. Therefore, in the sialon sintered body, the peak intensities I 15R , I 12H and I β of each sialon satisfy 10 ≦ (I 15R + I 12H ) / (I 15R + I 12H + I β ) × 100 ≦ 50, When the average minor axis diameters SD P and SD β of each sialon particle satisfy 1.5 ≦ SD P / SD β and SD β ≦ 0.7 μm, it is possible to improve the friction resistance. Recognize.
さらに、サンプルＳ０１〜Ｓ０７は、ＶＢ摩耗量の判定がすべて「○」となった。すなわち、式（１）〜（３）のほかに式（４）、（５）を満たすサイアロン焼結体は、ＶＢ摩耗量が０．２ｍｍ以下となった。このことから、サイアロン焼結体は、１５Ｒ−サイアロンや１２Ｈ−サイアロンの平均長軸径ＬＤPと平均短軸径ＳＤPが、５μｍ≦ＬＤP≦１５μｍ、４≦ＬＤP／ＳＤP、を満たすことによって、さらに耐摩擦性能の向上を図ることができる。 Further, in the samples S01 to S07, all the determinations of the VB wear amount were “◯”. That is, the sialon sintered body satisfying the expressions (4) and (5) in addition to the expressions (1) to (3) had a VB wear amount of 0.2 mm or less. Therefore, in the sialon sintered body, the average major axis diameter LD P and the average minor axis diameter SD P of 15R-sialon and 12H-sialon satisfy 5 μm ≦ LD P ≦ 15 μm and 4 ≦ LD P / SD P. As a result, the friction resistance can be further improved.
サンプルＳ０６、Ｓ０７のサイアロン相には、１２Ｈ−サイアロンが含まれているが、式（１）〜（５）を満たすことによって、ＶＢ摩耗量の判定が「○」となっている。このことから、式（１）〜（５）を適用する際に、１５Ｒサイアロンと１２Ｈサイアロンとを区別せずに取り扱っても、ＶＢ摩耗量の判定結果が同様となることが明らかとなった。なお、１５Ｒ−サイアロンは、１２Ｈ−サイアロンよりも高温での粘性粒界すべりを抑制する効果がより高いため、１５Ｒ−サイアロンを多く含むサイアロン焼結体の方が耐摩耗性能をより向上させることができる。 The sialon phases of Samples S06 and S07 contain 12H-sialon, but satisfying the equations (1) to (5), the determination of the VB wear amount is “◯”. From this, it has been clarified that when the expressions (1) to (5) are applied, the determination result of the VB wear amount is the same even if the 15R sialon and the 12H sialon are handled without distinction. Since 15R-sialon has a higher effect of suppressing viscous grain boundary sliding at a higher temperature than 12H-sialon, a sialon sintered body containing a large amount of 15R-sialon can further improve the wear resistance. it can.
＜変形例＞
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
<Modification>
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.
（１）変形例１：
上記実施例では、サイアロン焼結体を用いて切削インサート１を構成していた。しかし、本発明のサイアロン焼結体は、切削インサートに限らず、他の工具や、製品の部材として用いられるものとしても良い。
(1) Modification 1:
In the said Example, the cutting insert 1 was comprised using the sialon sintered compact. However, the sialon sintered body of the present invention is not limited to the cutting insert, and may be used as another tool or a product member.
（２）変形例２：
上記実施例のサイアロン焼結体には、さらに、窒化チタン（ＴｉＮ）や炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）など、サイアロン粒子以外の硬質粒子が添加されるものとしても良い。これによって、サイアロン焼結体の耐摩耗性能をさらに向上させることができる。また、サイアロン焼結体には、β−サイアロン、１５Ｒ−サイアロン、１２Ｈ−サイアロン以外のサイアロン粒子が含まれているものとしてもよい。
(2) Modification 2:
Hard particles other than sialon particles, such as titanium nitride (TiN) and titanium carbonitride (TiCN), may be further added to the sialon sintered body of the above embodiment. Thereby, the wear resistance performance of the sialon sintered body can be further improved. Moreover, the sialon sintered body may include sialon particles other than β-sialon, 15R-sialon, and 12H-sialon.
１…切削インサート
１０…切削工具
１１…本体部
１２…取付部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cutting
Claims (6)
Ｘ線回折測定によって得られる１５Ｒ−サイアロンの（０,０,１５）面のピーク強度Ｉ15Rと、１２Ｈ−サイアロンの（０,０,１２）面のピーク強度Ｉ12Hと、β−サイアロンの（１,０,１）面のピーク強度Ｉβは、
１０≦（Ｉ15R＋Ｉ12H）／（Ｉ15R＋Ｉ12H＋Ｉβ）×１００≦５０、を満たし、
１５Ｒ−サイアロンと１２Ｈ−サイアロンの粒子の平均短軸径ＳＤPと、β−サイアロンの粒子の平均短軸径ＳＤβは、
１．５≦ＳＤP／ＳＤβ、および、ＳＤβ≦０．７μｍ、を満たすことを特徴とするサイアロン焼結体。 A sialon sintered body containing β-sialon, at least one of 15R-sialon and 12H-sialon,
The peak intensity I 15R of (0,0,15) plane of 15R- sialon obtained by X-ray diffraction measurement, the peak intensity I 12H of (0,0,12) plane of 12H -sialon, The peak intensity I β of the (1,0,1) plane is
10 ≦ (I 15R + I 12H ) / (I 15R + I 12H + I β ) × 100 ≦ 50
The average minor axis diameter SD P of 15R-sialon and 12H-sialon particles and the average minor axis diameter SD β of β -sialon particles are:
A sialon sintered body satisfying 1.5 ≦ SD P / SD β and SD β ≦ 0.7 μm.
１５Ｒ−サイアロンと１２Ｈ−サイアロンの粒子の平均長軸径ＬＤPは、
５μｍ≦ＬＤP≦１５μｍ、を満たすことを特徴とするサイアロン焼結体。 In the sialon sintered body according to claim 1,
The average major axis diameter LD P of the particles of 15R-sialon and 12H-sialon is
A sialon sintered body satisfying 5 μm ≦ LD P ≦ 15 μm.
１５Ｒ−サイアロンと１２Ｈ−サイアロンの粒子の平均短軸径ＳＤPと平均長軸径ＬＤPは、
４≦ＬＤP／ＳＤP、を満たすことを特徴とするサイアロン焼結体。 In the sialon sintered body according to claim 1 or 2,
The average minor axis diameter SD P and average major axis diameter LD P of the particles of 15R-sialon and 12H-sialon are:
A sialon sintered body satisfying 4 ≦ LD P / SD P.
前記１５Ｒ−サイアロンと１２Ｈ−サイアロンの粒子とは、ほぼ１５Ｒ−サイアロンの粒子であることを特徴とするサイアロン焼結体。 In the sialon sintered body according to any one of claims 1 to 3,
The 15R-sialon and 12H-sialon particles are substantially 15R-sialon particles.
前記各サイアロンの粒子の間に存在する粒子間相には、イットリウムが含まれていることを特徴とするサイアロン焼結体。 In the sialon sintered body according to any one of claims 1 to 4,
A sialon sintered body characterized in that yttrium is contained in an interparticle phase existing between the sialon particles.
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のサイアロン焼結体によって構成されることを特徴とする切削インサート。 A cutting insert,
A cutting insert comprising the sialon sintered body according to any one of claims 1 to 5.
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