JP5978723B2 - セラミック焼結体およびその製造方法 - Google Patents
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Description
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。
本実施形態のセラミック焼結体に含まれるc−AlN(立方晶窒化アルミニウム)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。
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。
本実施形態のセラミック焼結体は、h−AlN(六方晶窒化アルミニウム)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。
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。
本実施形態のセラミック焼結体は、Al2O3(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Al2O3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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。Al2O3粉末は、平均粒径が1.0μmのものを用いた。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
95体積%のAl2O3と5体積%のY2O3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。
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。
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。
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。
Claims (11)
- 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、を含み、
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%以下であり、
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%以下で含有するセラミック焼結体。 - 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に記載のセラミック焼結体。
- 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2に記載のセラミック焼結体。
- 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2に記載のセラミック焼結体。
- 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2に記載のセラミック焼結体。
- 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。
- 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6に記載のセラミック焼結体の製造方法。
- 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6または請求項7に記載のセラミック焼結体の製造方法。
- 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6または請求項7に記載のセラミック焼結体の製造方法。
- 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6または請求項7に記載のセラミック焼結体の製造方法。
- 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6または請求項7に記載のセラミック焼結体の製造方法。
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