JPH01133982A - 立方晶窒化ほう素焼結体およびその製造方法 - Google Patents
立方晶窒化ほう素焼結体およびその製造方法Info
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- JPH01133982A JPH01133982A JP62291792A JP29179287A JPH01133982A JP H01133982 A JPH01133982 A JP H01133982A JP 62291792 A JP62291792 A JP 62291792A JP 29179287 A JP29179287 A JP 29179287A JP H01133982 A JPH01133982 A JP H01133982A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/583—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on boron nitride
- C04B35/5831—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on boron nitride based on cubic boron nitrides or Wurtzitic boron nitrides, including crystal structure transformation of powder
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、立方晶窒化ほう素（以下、ｃＢＮと言う）焼
結体およびその製造方法に関するものである。特に、本
発明は、高硬度を要する鉄系合金切削用工具および研削
用砥粒に加工するに適したｃＤＮ焼結体、ならびにこの
焼結体を比較的高温低圧で製造する方法に関するもので
ある。
結体およびその製造方法に関するものである。特に、本
発明は、高硬度を要する鉄系合金切削用工具および研削
用砥粒に加工するに適したｃＤＮ焼結体、ならびにこの
焼結体を比較的高温低圧で製造する方法に関するもので
ある。
（従来の技術）
ｃＢＮの焼結は技術的に難しいために、従来は添加剤を
用いてｃ［ｌＮ粒子を結合する方法が行なわれていた。
用いてｃ［ｌＮ粒子を結合する方法が行なわれていた。
かかる添加剤の種類は、ＨｉｅｚｅｒＲａｐｏｐｏｒｔ
（”Ｃｕｂｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎ１ｔｒｉｄｅ
”、ＡＮＣＰＡ （０１５１−９１０７１ＡＮＮ
、 ＣＨＩＩＩ （Ｐａｒｉｓｌ １ｊｌ［７］、 ６
０７（’８５））が次の様にまとめている：合金系（Ａ
ｌ−Ｆｃ、 Ｔｉ−Ｃａ等）；合金−化合物系（ＳｉＪ
ａ＋ＡＩなど）；化合物系（５ＩＡＩＯＮ、 Ｓ １ｔ
Ｎ４＋ＡｌＮ＋Ａｌ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３＋＾ＩＮなど）。
（”Ｃｕｂｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎ１ｔｒｉｄｅ
”、ＡＮＣＰＡ （０１５１−９１０７１ＡＮＮ
、 ＣＨＩＩＩ （Ｐａｒｉｓｌ １ｊｌ［７］、 ６
０７（’８５））が次の様にまとめている：合金系（Ａ
ｌ−Ｆｃ、 Ｔｉ−Ｃａ等）；合金−化合物系（ＳｉＪ
ａ＋ＡＩなど）；化合物系（５ＩＡＩＯＮ、 Ｓ １ｔ
Ｎ４＋ＡｌＮ＋Ａｌ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３＋＾ＩＮなど）。
これらは何れもｃＯＮとの濡れまたは反応を利用してい
るため、高密度焼結体を得るためにはＩＯ容量％以上の
添加が必要である。
るため、高密度焼結体を得るためにはＩＯ容量％以上の
添加が必要である。
（発明が解決しようとする問題点）
従来の添加剤ではその添加量の増加とともに硬さが激減
するため、高硬度が要求される工具あるいは研摩砥粒等
としてｃＢＮ焼結体を使用することができなかった。
するため、高硬度が要求される工具あるいは研摩砥粒等
としてｃＢＮ焼結体を使用することができなかった。
またｃＢＮは電子材料としても使用されるが、添加剤は
かかる用途で要求される特性を損なうため、添加剤が少
ないｃＢＮ焼結体が必要である。
かかる用途で要求される特性を損なうため、添加剤が少
ないｃＢＮ焼結体が必要である。
本発明は、上述のところに鑑み、少量の添加剤でｃＢＮ
粒子結合効果を奏するｃ ＯＮ焼結体および焼結方法を
提供することを目的とする。
粒子結合効果を奏するｃ ＯＮ焼結体および焼結方法を
提供することを目的とする。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、添加剤の組成を特定し、ｃ［ＩＮの焼結緻密
化機構として本質的なｃＢＮの塑性流動を極力起こさせ
るとともにｃＯＮ粒子間に残存する添加剤を強化するこ
とにより、上記目的を達成する。
化機構として本質的なｃＢＮの塑性流動を極力起こさせ
るとともにｃＯＮ粒子間に残存する添加剤を強化するこ
とにより、上記目的を達成する。
すなわち、本発明は、２０モル％〜９８モル％Ｓｉ、Ｎ
４．１モル％〜５０モル％のＹ２Ｏ，および１モル％〜
７０モル％のＡｌＮからなる添加剤を容量で００３〜８
％含有させた立方晶窒化ほう素填枯木を提供する。
４．１モル％〜５０モル％のＹ２Ｏ，および１モル％〜
７０モル％のＡｌＮからなる添加剤を容量で００３〜８
％含有させた立方晶窒化ほう素填枯木を提供する。
以下、本発明に係るｃＢＮ焼結体の構成を詳しく説明す
る。
る。
Ｓ ！ ３ＮａはＳｉの作用を利用するために使用され
る。即ち、Ｓ ｉ 、Ｎ、のＳｉがｃＢＮ中に微量移行
して、ｃＢＮの安定温度域を高くし、焼結ｍ、密化に必
須なｃＢＮの塑性流動が促進される。またＳｉ、Ｎ４の
ほとんどは焼結体のマトリックスに存在する。遊雛Ｓｉ
がマトリックに存在すると焼結を阻害するが、Ｓ ｉ
３Ｎ、は阻害しない。
る。即ち、Ｓ ｉ 、Ｎ、のＳｉがｃＢＮ中に微量移行
して、ｃＢＮの安定温度域を高くし、焼結ｍ、密化に必
須なｃＢＮの塑性流動が促進される。またＳｉ、Ｎ４の
ほとんどは焼結体のマトリックスに存在する。遊雛Ｓｉ
がマトリックに存在すると焼結を阻害するが、Ｓ ｉ
３Ｎ、は阻害しない。
Ｙ２Ｏ，は、１７００℃前後で液相を発生して ｃＢＮ
粒子を均一にを濡らし、Ｓ＋３Ｎ４の一部が分解して生
成するＳｉをｃ８Ｎ８Ｎ間に均一に分散させる。
粒子を均一にを濡らし、Ｓ＋３Ｎ４の一部が分解して生
成するＳｉをｃ８Ｎ８Ｎ間に均一に分散させる。
ＡｌＮは焼結時の冷却過程でＹ２Ｏ，−ＡｌＮ系繊維状
化合物を生じさせて、粒界の強度を強化する。なお、Ｙ
２Ｏ３ＡｌＮ系化合物が作る相関係についてはに、１１
．Ｊａｃｋ（’Ｒｅｖｉｅｗ ５ｉａｌｏｎｓ ａａｄ
ｒｅｌａｔｅｄ ｏｉｔｒｏ−ｇｅａ ｃｅｒａｍ
ｉｃｓ’ Ｌ、 Ｍａｔ、 Ｓｃｉ、 １１．
１１３５（１９７６））を引用する。
化合物を生じさせて、粒界の強度を強化する。なお、Ｙ
２Ｏ３ＡｌＮ系化合物が作る相関係についてはに、１１
．Ｊａｃｋ（’Ｒｅｖｉｅｗ ５ｉａｌｏｎｓ ａａｄ
ｒｅｌａｔｅｄ ｏｉｔｒｏ−ｇｅａ ｃｅｒａｍ
ｉｃｓ’ Ｌ、 Ｍａｔ、 Ｓｃｉ、 １１．
１１３５（１９７６））を引用する。
また添加物の組成については、タフネスの関係から、５
ｉＪａ ２０ｍｏ１％以上、Ｙ２Ｏ３５０ｍ０１％以
下、 ＡｌＮＡｌＮ−７Ｏ％以下とする。ここで、タフ
ネスとは、一定容量のステンレス容器中に粉砕篩分した
焼結体の一定量をスチールボールと共に入れ、一定の振
動を加えて粉砕した後一定の目開きの□□□で篩い、篩
上残量を原試料に対する訓令で示したもので、一定系列
の砥粒においては研削試験と非常に相関がつよく、また
焼結性良否の指標となる。さらに、Ｓ ｉ ３Ｎ４の量
が９８ｍｏ １％を越え、Ｙ２Ｏ，および人ＩＮの量が
１ｍｏ１％未満となると、前述のＹ２Ｏ１およびＡｌＮ
の効果がなくなり、焼結体の強度低下を来す。よって、
添加剤の組成を特許請求の範囲のとおり定めた。
ｉＪａ ２０ｍｏ１％以上、Ｙ２Ｏ３５０ｍ０１％以
下、 ＡｌＮＡｌＮ−７Ｏ％以下とする。ここで、タフ
ネスとは、一定容量のステンレス容器中に粉砕篩分した
焼結体の一定量をスチールボールと共に入れ、一定の振
動を加えて粉砕した後一定の目開きの□□□で篩い、篩
上残量を原試料に対する訓令で示したもので、一定系列
の砥粒においては研削試験と非常に相関がつよく、また
焼結性良否の指標となる。さらに、Ｓ ｉ ３Ｎ４の量
が９８ｍｏ １％を越え、Ｙ２Ｏ，および人ＩＮの量が
１ｍｏ１％未満となると、前述のＹ２Ｏ１およびＡｌＮ
の効果がなくなり、焼結体の強度低下を来す。よって、
添加剤の組成を特許請求の範囲のとおり定めた。
上記焼結体は添加剤とｃＢＮｆｆｌ末を混合し高温高圧
装置でホットプレスすることにより製造することができ
る。本発明においては、上記した添加剤をｃＤＮ粉末と
混合した原料を比較的高温低圧で具体的には、圧力５０
ｋｂ以上、温度は１７００°Ｃ以上でホットプレスする
ことにより、本発明が特徴とする５ｉｉＮｔによる焼結
促進作用を最も有効に活用することができる。各成分粉
末の粒度は３０μｍ以下が適切である。
装置でホットプレスすることにより製造することができ
る。本発明においては、上記した添加剤をｃＤＮ粉末と
混合した原料を比較的高温低圧で具体的には、圧力５０
ｋｂ以上、温度は１７００°Ｃ以上でホットプレスする
ことにより、本発明が特徴とする５ｉｉＮｔによる焼結
促進作用を最も有効に活用することができる。各成分粉
末の粒度は３０μｍ以下が適切である。
（作用）
上記三成分において、原料ｃＤＮ粉末中に均一に分散し
たＳ！３Ｎａ中のＳｉは、例えば５０ｋｂ、 １７００
℃でホットプレスした場合、まずｃＢＮ中へ拡散固溶し
、その六方晶（ｈＢＮ）への逆転換を防止するものと推
定される。このような高温においてはｃ［ｌＮ粒子は塑
性変形を起こし、焼結される。
たＳ！３Ｎａ中のＳｉは、例えば５０ｋｂ、 １７００
℃でホットプレスした場合、まずｃＢＮ中へ拡散固溶し
、その六方晶（ｈＢＮ）への逆転換を防止するものと推
定される。このような高温においてはｃ［ｌＮ粒子は塑
性変形を起こし、焼結される。
添加されたＳ ｉ 、Ｎ４の一部は高温における焼結過
程において前述の如＜ＳｉとしてｃＢＮ結晶中へ固溶等
の形態で入り込み、ｃ［ｌＮ相を安定化させると共に焼
結後の応用時においては、このｃＢＮ結晶中へ入り込ん
だＳｉが硬さの増大に寄与する。ｃ８Ｎ結晶に対するｃ
ＢＮ結晶中のＳｉの影響については、Ａ、 Ｍ、 Ｍａ
３ｙｐｅＨｔｏ池（ＣＢＥＰＸＴＢＥＩ’１ｌＪＥ Ｍ
ＡＴＥＰＩＩＡｒｌｌＪ Ｎｏ。
程において前述の如＜ＳｉとしてｃＢＮ結晶中へ固溶等
の形態で入り込み、ｃ［ｌＮ相を安定化させると共に焼
結後の応用時においては、このｃＢＮ結晶中へ入り込ん
だＳｉが硬さの増大に寄与する。ｃ８Ｎ結晶に対するｃ
ＢＮ結晶中のＳｉの影響については、Ａ、 Ｍ、 Ｍａ
３ｙｐｅＨｔｏ池（ＣＢＥＰＸＴＢＥＩ’１ｌＪＥ Ｍ
ＡＴＥＰＩＩＡｒｌｌＪ Ｎｏ。
３７ （１９８６＋ ＋に述べられている。
Ｓｉ、Ｎ４が均一にｃ［ｌＮ粒間に分散するように、Ｙ
２Ｏ，の作用を利用する。またＹ２Ｏ３による硬度低下
を防ぐためＡｌＮにより粒界強化を図る。このように各
成分の性質が関連しているため、少量の添加剤で所望の
効果が得られるようになる。すなわち、添加剤の量は最
大８容量％で、従来の１０％容量以上と同等の結合効果
を得ることができる。添加物の量については、０．０３
％未満では効果がなく、８％を越えると硬度が低下する
ので、０．０３％以上８？１；以下とする。
２Ｏ，の作用を利用する。またＹ２Ｏ３による硬度低下
を防ぐためＡｌＮにより粒界強化を図る。このように各
成分の性質が関連しているため、少量の添加剤で所望の
効果が得られるようになる。すなわち、添加剤の量は最
大８容量％で、従来の１０％容量以上と同等の結合効果
を得ることができる。添加物の量については、０．０３
％未満では効果がなく、８％を越えると硬度が低下する
ので、０．０３％以上８？１；以下とする。
さらに 研削熱による強度低下など高温における強度低
下を防止する観点においても、添加剤の三成分は有効な
作用をしている。すなわち、Ｙ２Ｏ，は高温において強
度低下をもたらす低融点相を発生させるが、この相を過
剰Ｓ ｉ 、Ｎ、よりＳ ｉ 、Ｎ４−Ｙ２Ｏ，−Ａｌ
Ｎ系の高融点物質に変え、この三元系物質をｃ［ｌＮの
粒界に存在させると、高温における強度低下が少なくな
る。
下を防止する観点においても、添加剤の三成分は有効な
作用をしている。すなわち、Ｙ２Ｏ，は高温において強
度低下をもたらす低融点相を発生させるが、この相を過
剰Ｓ ｉ 、Ｎ、よりＳ ｉ 、Ｎ４−Ｙ２Ｏ，−Ａｌ
Ｎ系の高融点物質に変え、この三元系物質をｃ［ｌＮの
粒界に存在させると、高温における強度低下が少なくな
る。
以下、実施例により本発明をより詳しく説明する。
（実施例）
実施例 １
粒度がいずれも２μｌのＳｉ、Ｎ４、Ｙ２０’ｒおよび
ＡｌＮを、それぞれ、３０ｍｏ１％、１２．５ｍｏ１％
および５７．５ｍｏ１％の割合で混合し、三成分系粉末
混合物よりなる添加剤を調製しな。
ＡｌＮを、それぞれ、３０ｍｏ１％、１２．５ｍｏ１％
および５７．５ｍｏ１％の割合で混合し、三成分系粉末
混合物よりなる添加剤を調製しな。
次に、この添加剤を、粒子寸法１μｍが５０部、粒子寸
法１５μｍが５０部よりなるｃＢＮ原料粉末中へ、表１
に示す種々の割合でエタノールを用いて湿式で添加混合
した。
法１５μｍが５０部よりなるｃＢＮ原料粉末中へ、表１
に示す種々の割合でエタノールを用いて湿式で添加混合
した。
これらの添加剤を混合済の原料ｃＢＮ粉末を成形機によ
りディスク状に成形し、ｃＢＮ合成用の高温高圧装置に
より約５０ｋｂ、１７００℃の条件で３０分焼結した。
りディスク状に成形し、ｃＢＮ合成用の高温高圧装置に
より約５０ｋｂ、１７００℃の条件で３０分焼結した。
焼結塊を扮砕、篩分して＃ ８０／１００の砥粒を得、
その特性を測定した。
その特性を測定した。
表；測定結果（＃８０／１００）
表から、添加剤の量が０．０３％未満のときはタフネス
が不充分であり、一方８％を越えると硬さが充分でない
ことが分かる。
が不充分であり、一方８％を越えると硬さが充分でない
ことが分かる。
（以下余白）
（発明の効果）
本発明によれば、比較的少量の添加剤を使用して単結晶
と同等の高硬度のｃＢＮ焼結体を製造することができる
。また添加剤を多くすると、単結晶とほぼ同等の硬度を
保ちつつ、タフネスが優れ、切削工具として適したｃＢ
Ｎ焼結体を製造することができる。
と同等の高硬度のｃＢＮ焼結体を製造することができる
。また添加剤を多くすると、単結晶とほぼ同等の硬度を
保ちつつ、タフネスが優れ、切削工具として適したｃＢ
Ｎ焼結体を製造することができる。
Claims (4)
- １．２０モル％〜９８モル％のＳｉ＿３Ｎ＿４、１モル
％〜５０モル％のＹ＿２Ｏ＿３および１モル％〜７０モ
ル％のＡｌＮからなる添加剤を容量で０．０３〜８％含
有することを特徴とする、高硬度を有する立方晶窒化ほ
う素焼結体。 - ２．立方晶窒化ほう素粉末に、２０モル％〜９８モル％
のＳｉ＿３Ｎ＿４、１モル％〜５０モル％のＹ＿２Ｏ＿
３および１モル％〜７０モル％のＡｌＮからなる添加剤
を容量０．０３〜８％混合してホットプレスすることを
特徴とする立方晶窒化ほう素焼結体の製造方法。 - ３．圧力５０ｋｂ以上、温度は１７００℃以上でホット
プレスを行なうことを特徴とする特許請求の範囲第２項
記載の立方晶窒化ほう素焼結体の製造方法。 - ４．ホットプレス後さらに粉砕工程を有することを特徴
とする特許請求の範囲第２項または第３項の立方晶窒化
ほう素焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62291792A JPH0745343B2 (ja) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | 立方晶窒化ほう素焼結体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62291792A JPH0745343B2 (ja) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | 立方晶窒化ほう素焼結体およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01133982A true JPH01133982A (ja) | 1989-05-26 |
| JPH0745343B2 JPH0745343B2 (ja) | 1995-05-17 |
Family
ID=17773487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62291792A Expired - Lifetime JPH0745343B2 (ja) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | 立方晶窒化ほう素焼結体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0745343B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5355637A (en) * | 1991-06-04 | 1994-10-18 | Rolls-Royce Plc | Abrasive medium |
| US7914886B2 (en) | 2003-08-21 | 2011-03-29 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Structural component comprising boron nitride agglomerated powder |
-
1987
- 1987-11-20 JP JP62291792A patent/JPH0745343B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5355637A (en) * | 1991-06-04 | 1994-10-18 | Rolls-Royce Plc | Abrasive medium |
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| Publication number | Publication date |
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| JPH0745343B2 (ja) | 1995-05-17 |
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