JPH02172866A - 窒化ケイ素焼結体 - Google Patents
窒化ケイ素焼結体Info
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- JPH02172866A JPH02172866A JP63325955A JP32595588A JPH02172866A JP H02172866 A JPH02172866 A JP H02172866A JP 63325955 A JP63325955 A JP 63325955A JP 32595588 A JP32595588 A JP 32595588A JP H02172866 A JPH02172866 A JP H02172866A
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
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、高耐摩耗性の窒化ケイ素焼結体に関し、特に
切削工具等の産業用部材に好適に利用される窒化ケイ素
焼結体に関する。
切削工具等の産業用部材に好適に利用される窒化ケイ素
焼結体に関する。
切削工具に好適な窒化ケイ素焼結体に添加される副成分
としては、特公昭６０−１６３８８号公報及び特公昭６
０−２０３４６号公報においてＭｇＯ、ＺｒＯ，が知ら
れており、特開昭５６−７３６７０号公報においては、
これらのほかにＡ１□０１、礼、Ｙ２Ｏ１等が知られて
いる。また、切削工具に限らず機械的な特性の向上を目
的としてマグネシア・アルミナスピネル及び部分安定化
ＺｒＯ□を添加して焼結する技術が特開昭６０−７７１
７４号公報に開示されている。
としては、特公昭６０−１６３８８号公報及び特公昭６
０−２０３４６号公報においてＭｇＯ、ＺｒＯ，が知ら
れており、特開昭５６−７３６７０号公報においては、
これらのほかにＡ１□０１、礼、Ｙ２Ｏ１等が知られて
いる。また、切削工具に限らず機械的な特性の向上を目
的としてマグネシア・アルミナスピネル及び部分安定化
ＺｒＯ□を添加して焼結する技術が特開昭６０−７７１
７４号公報に開示されている。
［発明が解決しようとする課題］
しかし副成分としてＡｌ２Ｏ，を添加すると焼結体の熱
伝導度が低下し、切削時に局所的に高熱化するおそれが
ある。かといってＭｇＯ，ＺｒＯ□のみでは粒界ガラス
相が乏しく 、Ｓｉ、Ｎ、粒子同士が強固に結合しない
。そして上記従来技術はいずれも強度、靭性について改
善するものであるが、近年これら特性の向上に加えて、
切削寿命となる摩耗量のなお一層の低減が要請されるよ
うになってきた。
伝導度が低下し、切削時に局所的に高熱化するおそれが
ある。かといってＭｇＯ，ＺｒＯ□のみでは粒界ガラス
相が乏しく 、Ｓｉ、Ｎ、粒子同士が強固に結合しない
。そして上記従来技術はいずれも強度、靭性について改
善するものであるが、近年これら特性の向上に加えて、
切削寿命となる摩耗量のなお一層の低減が要請されるよ
うになってきた。
本発明は、かかる要請に応じ、耐欠損性に優れ、かつ高
耐摩耗性を有する窒化ケイ素焼結体を提供することを目
的とする。
耐摩耗性を有する窒化ケイ素焼結体を提供することを目
的とする。
本発明は鋭意検討の結果なされたもので、その概要は焼
結体の重量組成を、Ｍｇを？’１ｇＯ換算で１〜１０％
と、ＺｒをＺｒＯ２換算で１〜１．０％と、ＳｉをＳｉ
０ｇ換算で０．５〜３％と、残部５ｉＪ４及び不可避不
純物とからなる窒化ケイ素焼結体にある。
結体の重量組成を、Ｍｇを？’１ｇＯ換算で１〜１０％
と、ＺｒをＺｒＯ２換算で１〜１．０％と、ＳｉをＳｉ
０ｇ換算で０．５〜３％と、残部５ｉＪ４及び不可避不
純物とからなる窒化ケイ素焼結体にある。
（作 用〕
本発明を構成する各成分について詳述する。
Ｍ５． Ｚｒ及びＳｉは窒化ケイ素中のＳｔ、 Ｎ及び
Ｏと相まって焼成過程でＳｉ３Ｎ、粒子間に液相を生成
して緻密化に寄与するとともに、降温過程でガラス化し
てＳｉ３Ｎ４粒子を結合させる。このガラス化した粒界
相は５ｉＪａ粒子間の結合力を強固にし、摩耗時のＳｉ
３Ｎ４粒子の脱落を防止する。
Ｏと相まって焼成過程でＳｉ３Ｎ、粒子間に液相を生成
して緻密化に寄与するとともに、降温過程でガラス化し
てＳｉ３Ｎ４粒子を結合させる。このガラス化した粒界
相は５ｉＪａ粒子間の結合力を強固にし、摩耗時のＳｉ
３Ｎ４粒子の脱落を防止する。
なお、Ｚｒは粒界ガラス相に含まれるほか、Ｃ−Ｚｒ０
ｚ （立方晶ジルコニア）結晶相やＺｒ−０−Ｎ−Ｃ系
固溶体としても存在している。
ｚ （立方晶ジルコニア）結晶相やＺｒ−０−Ｎ−Ｃ系
固溶体としても存在している。
本発明において、Ｍｇ及びＺｒの含有量をそれぞれＭｇ
Ｏ換算及びＺｒＯ□換算で１−１０％に限定したのは、
いずれの一種でも１％に満たないと緻密化しないし、他
方ｌＯ％を超えると粒界相が過剰となり、高靭性及び高
強度が得られなくなるからである。
Ｏ換算及びＺｒＯ□換算で１−１０％に限定したのは、
いずれの一種でも１％に満たないと緻密化しないし、他
方ｌＯ％を超えると粒界相が過剰となり、高靭性及び高
強度が得られなくなるからである。
またＳｉをＳｉＯ□換算で０．５〜３％に限定したのは
、０．５％に満たないと粒界相とＳｉ３Ｎ４粒子間の密
着強度が不足して摩擦時の５ｉＪ４粒子の脱落を招来し
、耐摩耗性が低下するし、他方３％を超えると粒界ガラ
ス相が過剰となり、焼結体の強度、靭性がこの粒界相に
支配され、却ってこれらの特性が低下するからである。
、０．５％に満たないと粒界相とＳｉ３Ｎ４粒子間の密
着強度が不足して摩擦時の５ｉＪ４粒子の脱落を招来し
、耐摩耗性が低下するし、他方３％を超えると粒界ガラ
ス相が過剰となり、焼結体の強度、靭性がこの粒界相に
支配され、却ってこれらの特性が低下するからである。
本発明焼結体は、例えば個々に単独焼成すれば酸化物と
なりうるＭｇ化合物、Ｚｒ化合物並びにＳｉ化合物を酸
化物換算でそれぞれ１−１０％、１−１０％および０．
５〜３％と、残部５ｉＪ４粉末とを混合し、成形後、窒
素雰囲気中または不活性雰囲気中１５００〜１８００℃
で焼成することによって得られる。
なりうるＭｇ化合物、Ｚｒ化合物並びにＳｉ化合物を酸
化物換算でそれぞれ１−１０％、１−１０％および０．
５〜３％と、残部５ｉＪ４粉末とを混合し、成形後、窒
素雰囲気中または不活性雰囲気中１５００〜１８００℃
で焼成することによって得られる。
また、製造方法に一態様として窒化ケイ素の表面を意図
的に酸化させてＳｉＯ□を生成せしめ、該Ｓｉ０ｇ量と
の兼合いでＭｇＯおよびＺｒＯ２扮末を所定量だけ添加
して成形後、焼結を行うことにより高強度の焼結体を得
る方法もある６ かくして、ＭｇＯ、Ｚｒ０ｔおよび５ｉＯｚが共存する
場合、窒化ケイ素の液相焼結が行われ、ｎｇｏとＺｒＯ
。
的に酸化させてＳｉＯ□を生成せしめ、該Ｓｉ０ｇ量と
の兼合いでＭｇＯおよびＺｒＯ２扮末を所定量だけ添加
して成形後、焼結を行うことにより高強度の焼結体を得
る方法もある６ かくして、ＭｇＯ、Ｚｒ０ｔおよび５ｉＯｚが共存する
場合、窒化ケイ素の液相焼結が行われ、ｎｇｏとＺｒＯ
。
とは、焼結時にＳｉｎ、と反応してＭｇＯ５ｉＯｔ系と
ＺｒＯ□−３ｉｎ、系液相を生成するため焼結は促進さ
れる。
ＺｒＯ□−３ｉｎ、系液相を生成するため焼結は促進さ
れる。
以下に本発明の実施例について説明する。
実施例Ｉ
平均粒径０．７μｍの窒化ケイ素原料粉末（ＢＥＴ比表
面積１０ｎ（／ｇ）と、平均粒径０．４μｍのＭｇＣ０
゜粉末（ＢＥＴ比表面積２０ｍ／ｇ）と、平均粒径０．
２μｍのＺｒＯ□粉末（ＢＥＴ比表面積１４ ｒｄ ／
ｇ）および平均粒径０，２μｍのＳｉＯ２粉末（ＢＥＴ
比表面積２８ｍ／ｇ）を第１表に示す割合で調合し、５
ｉＪ４ポツト、珪石を用いて１６時間混合し、乾燥後２
５０μｍの粒径に造粒した。
面積１０ｎ（／ｇ）と、平均粒径０．４μｍのＭｇＣ０
゜粉末（ＢＥＴ比表面積２０ｍ／ｇ）と、平均粒径０．
２μｍのＺｒＯ□粉末（ＢＥＴ比表面積１４ ｒｄ ／
ｇ）および平均粒径０，２μｍのＳｉＯ２粉末（ＢＥＴ
比表面積２８ｍ／ｇ）を第１表に示す割合で調合し、５
ｉＪ４ポツト、珪石を用いて１６時間混合し、乾燥後２
５０μｍの粒径に造粒した。
次にこの粉末を１５００ ｋｇ ／ ｃｒＡの圧力でプ
レス成形し、得られた圧粉体を第１表に示す条件下で焼
結することによって本発明のセラミックス焼結体階１〜
５および比較例Ｎ１１６〜９を製造した。
レス成形し、得られた圧粉体を第１表に示す条件下で焼
結することによって本発明のセラミックス焼結体階１〜
５および比較例Ｎ１１６〜９を製造した。
得られた焼結体Ｎ１１１〜９について機械的特性として
室温強度（ＪＩＳ Ｒ１６０１）と破壊靭性値（１Ｍ法
）を測定し、切削特性として第１表に示すような条件で
摩耗量と欠損性を調べた。第１表に示すように本発明の
セラミックス焼結体は欠けやチッピングに対する抵抗性
を保持したまま、耐摩耗性を大幅に改善することができ
ている。
室温強度（ＪＩＳ Ｒ１６０１）と破壊靭性値（１Ｍ法
）を測定し、切削特性として第１表に示すような条件で
摩耗量と欠損性を調べた。第１表に示すように本発明の
セラミックス焼結体は欠けやチッピングに対する抵抗性
を保持したまま、耐摩耗性を大幅に改善することができ
ている。
則ち、実施例ＮＱ１〜５はＭｇＯ，、ＺｒＯ２およびＳ
ｉＯ２の適当量の添加により、窒化ケイ素本来の強度、
靭性を損なうことなく、摩耗量を減らすことができてい
る。一方、比較例６はＳｉＯ□分がないため、摩耗量は
大きく、また比較例７はＳｉＯ□量が過剰のため、粒界
相が過剰で窒化ケイ素本来の強度、靭性が失われ、耐欠
損性は著しく低下している。また比較例８および９はＭ
ｇ０ｌまたはＺｒ０ｚ量が不足していて緻密化しなかっ
た。
ｉＯ２の適当量の添加により、窒化ケイ素本来の強度、
靭性を損なうことなく、摩耗量を減らすことができてい
る。一方、比較例６はＳｉＯ□分がないため、摩耗量は
大きく、また比較例７はＳｉＯ□量が過剰のため、粒界
相が過剰で窒化ケイ素本来の強度、靭性が失われ、耐欠
損性は著しく低下している。また比較例８および９はＭ
ｇ０ｌまたはＺｒ０ｚ量が不足していて緻密化しなかっ
た。
実施例２
市販されている純度９８％の窒化ケイ素粉末（平均粒径
１μｍ）を、一定時間、高温下で空気中に放置して粉末
粒子の表面を酸化させ、０，５〜３重量％の５ｉｎ２を
生成させた。
１μｍ）を、一定時間、高温下で空気中に放置して粉末
粒子の表面を酸化させ、０，５〜３重量％の５ｉｎ２を
生成させた。
該表面酸化した窒化ケイ素粉末９８〜８０重量％に対し
て、高純度のＭｇＯとＺｒＯ□をそれぞれ１〜１０重量
％、・１〜１０重量％の割合で配合し、混合した後、該
混合粉末を１５００ ｋｇ ／ ｃｎｌの圧力でプレス
成形し、得られた圧粉体を常圧下、窒素ガス雰囲気中で
温度１６００℃〜１８００℃、２〜３時間保持して焼結
体を得た。その結果は、第１表と同程度の強度および靭
性であった。
て、高純度のＭｇＯとＺｒＯ□をそれぞれ１〜１０重量
％、・１〜１０重量％の割合で配合し、混合した後、該
混合粉末を１５００ ｋｇ ／ ｃｎｌの圧力でプレス
成形し、得られた圧粉体を常圧下、窒素ガス雰囲気中で
温度１６００℃〜１８００℃、２〜３時間保持して焼結
体を得た。その結果は、第１表と同程度の強度および靭
性であった。
本発明によって得られたセラミックスは、窒化ケイ素本
来の有する耐熱衝撃性、機械的強度、化学的安定性に加
えて、上記のような優れた耐欠損性、耐摩耗性を有して
いるため、切削工具、機械用耐摩耗部品としての性能を
向上した焼結体を捉供することができる。
来の有する耐熱衝撃性、機械的強度、化学的安定性に加
えて、上記のような優れた耐欠損性、耐摩耗性を有して
いるため、切削工具、機械用耐摩耗部品としての性能を
向上した焼結体を捉供することができる。
Claims (1)
- 重量基準で、ＭｇをＭｇＯ換算で１〜１０％と、Ｚｒを
ＺｒＯ＿２換算で１〜１０％と、ＳｉをＳｉＯ＿２換算
で０．５〜３％と、残部Ｓｉ＿３Ｎ＿４及び不可避不純
物とからなる窒化ケイ素焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63325955A JP2627797B2 (ja) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | 切削工具用窒化ケイ素焼結体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63325955A JP2627797B2 (ja) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | 切削工具用窒化ケイ素焼結体及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02172866A true JPH02172866A (ja) | 1990-07-04 |
| JP2627797B2 JP2627797B2 (ja) | 1997-07-09 |
Family
ID=18182473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63325955A Expired - Lifetime JP2627797B2 (ja) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | 切削工具用窒化ケイ素焼結体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2627797B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016505491A (ja) * | 2012-12-05 | 2016-02-25 | ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー | 改良された熱安定性を有する多孔質ムライト体 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61266358A (ja) * | 1985-05-17 | 1986-11-26 | 住友電気工業株式会社 | 窒化けい素焼結体及びその製造法 |
| JPS63151681A (ja) * | 1986-12-16 | 1988-06-24 | 電気化学工業株式会社 | 窒化けい素焼結体の製造方法 |
-
1988
- 1988-12-26 JP JP63325955A patent/JP2627797B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61266358A (ja) * | 1985-05-17 | 1986-11-26 | 住友電気工業株式会社 | 窒化けい素焼結体及びその製造法 |
| JPS63151681A (ja) * | 1986-12-16 | 1988-06-24 | 電気化学工業株式会社 | 窒化けい素焼結体の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016505491A (ja) * | 2012-12-05 | 2016-02-25 | ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー | 改良された熱安定性を有する多孔質ムライト体 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2627797B2 (ja) | 1997-07-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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