JPH04367579A - 酸化膜付窒化ケイ素焼結体 - Google Patents
酸化膜付窒化ケイ素焼結体Info
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- JPH04367579A JPH04367579A JP3169209A JP16920991A JPH04367579A JP H04367579 A JPH04367579 A JP H04367579A JP 3169209 A JP3169209 A JP 3169209A JP 16920991 A JP16920991 A JP 16920991A JP H04367579 A JPH04367579 A JP H04367579A
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- silicon nitride
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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
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5025—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with ceramic materials
- C04B41/5027—Oxide ceramics in general; Specific oxide ceramics not covered by C04B41/5029 - C04B41/5051
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、旋削工具，フライス工
具，ドリル，エンドミル等の切削工具，スリッター，プ
ッシュ，ワイヤカッター，ガイド等の耐摩耗工具、ノズ
ル，メカニカルシール等の耐腐食性部品又はベアリング
用ボール等の潤滑用部品として適する酸化膜付窒化ケイ
素焼結体。
具，ドリル，エンドミル等の切削工具，スリッター，プ
ッシュ，ワイヤカッター，ガイド等の耐摩耗工具、ノズ
ル，メカニカルシール等の耐腐食性部品又はベアリング
用ボール等の潤滑用部品として適する酸化膜付窒化ケイ
素焼結体。
【０００２】
【従来の技術】窒化ケイ素を含有してなる焼結体は、機
械的強度，耐熱性，耐熱衝撃性に優れているが、焼結体
の表面、特に焼肌面の場合は、その表面に微細孔が生じ
ること、又焼肌面における微細孔を除去する目的で表面
を研摩した場合は、その表面に微細な研摩クラックが残
存する傾向にある。この焼結体の微細孔や微細クラック
が欠陥となり耐欠損性の低下を誘起させているという問
題がある。
械的強度，耐熱性，耐熱衝撃性に優れているが、焼結体
の表面、特に焼肌面の場合は、その表面に微細孔が生じ
ること、又焼肌面における微細孔を除去する目的で表面
を研摩した場合は、その表面に微細な研摩クラックが残
存する傾向にある。この焼結体の微細孔や微細クラック
が欠陥となり耐欠損性の低下を誘起させているという問
題がある。
【０００３】このような窒化ケイ素を主成分とした焼結
体の問題点を解決するために、種々の方向から提案され
ており、その中の代表的なものとして、特開昭６０−１
８６４７５号公報及び特開昭６０−１８６４７６号公報
がある。
体の問題点を解決するために、種々の方向から提案され
ており、その中の代表的なものとして、特開昭６０−１
８６４７５号公報及び特開昭６０−１８６４７６号公報
がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】特開昭６０−１８６４
７５号公報及び特開昭６０−１８６４７６号公報には、
表面に１ｋｇ／ｍｍ２以上の圧縮応力を付与してなる窒
化ケイ素焼結体が記載されている。これらの公報に記載
の窒化ケイ素焼結体は、粉末成形体の表面に、粉末成形
体よりも融点の高い合成された結晶のスラリーを塗布，
浸清，スプレー等で被覆し、この被覆層を先に焼結した
後、ＨＩＰ処理することにより得られるというものであ
る。
７５号公報及び特開昭６０−１８６４７６号公報には、
表面に１ｋｇ／ｍｍ２以上の圧縮応力を付与してなる窒
化ケイ素焼結体が記載されている。これらの公報に記載
の窒化ケイ素焼結体は、粉末成形体の表面に、粉末成形
体よりも融点の高い合成された結晶のスラリーを塗布，
浸清，スプレー等で被覆し、この被覆層を先に焼結した
後、ＨＩＰ処理することにより得られるというものであ
る。
【０００５】しかしながら、これらの公報に記載の窒化
ケイ素焼結体は、製造上の困難さがあること、及び量産
化し難いこと、及び耐摩耗性の向上には殆んど効果がな
いという問題がある。
ケイ素焼結体は、製造上の困難さがあること、及び量産
化し難いこと、及び耐摩耗性の向上には殆んど効果がな
いという問題がある。
【０００６】本発明は、上述のような問題点を解決した
もので、具体的には、窒化ケイ素を含有する焼結体の表
面に極薄の酸化膜を形成し、耐摩耗性及び耐欠損性に優
れるようにした酸化膜付窒化ケイ素焼結体の提供を目的
とするものである。
もので、具体的には、窒化ケイ素を含有する焼結体の表
面に極薄の酸化膜を形成し、耐摩耗性及び耐欠損性に優
れるようにした酸化膜付窒化ケイ素焼結体の提供を目的
とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、窒化ケイ
素を含んだ焼結体を実用した場合に、耐欠損性及び耐摩
耗性のバラツキが大きく、特にその表面状態と関連して
いるということから、その対策を検討していた所、窒化
ケイ素焼結体を大気中又は酸化性雰囲気中で加熱処理し
、その表面に極薄の酸化膜を形成させると、加熱処理中
に表面層の微細欠陥が消滅することと、極薄の酸化膜の
潤滑作用により、耐摩耗性及び耐欠損性が顕著に向上す
るという知見を得た。
素を含んだ焼結体を実用した場合に、耐欠損性及び耐摩
耗性のバラツキが大きく、特にその表面状態と関連して
いるということから、その対策を検討していた所、窒化
ケイ素焼結体を大気中又は酸化性雰囲気中で加熱処理し
、その表面に極薄の酸化膜を形成させると、加熱処理中
に表面層の微細欠陥が消滅することと、極薄の酸化膜の
潤滑作用により、耐摩耗性及び耐欠損性が顕著に向上す
るという知見を得た。
【０００８】本発明は、この知見に基づいて、完成させ
るに至ったものである。
るに至ったものである。
【０００９】本発明の酸化膜付窒化ケイ素焼結体は、窒
化ケイ素を含有してなる焼結体の表面に厚さ１００００
Å以下の酸化膜を形成させたことを特徴とするものであ
る。
化ケイ素を含有してなる焼結体の表面に厚さ１００００
Å以下の酸化膜を形成させたことを特徴とするものであ
る。
【００１０】本発明の酸化膜付窒化ケイ素焼結体におけ
る焼結体は、窒化ケイ素が含有されている焼結体ならば
その効果があり、具体的には、例えば、α−Ｓｉ３Ｎ４
、β−Ｓｉ３Ｎ４、α−サイクロン、β−サイクロンの
少なくとも１種の含まれた焼結体、特にこれらが５０体
積％以上含有した焼結体が好ましいものである。
る焼結体は、窒化ケイ素が含有されている焼結体ならば
その効果があり、具体的には、例えば、α−Ｓｉ３Ｎ４
、β−Ｓｉ３Ｎ４、α−サイクロン、β−サイクロンの
少なくとも１種の含まれた焼結体、特にこれらが５０体
積％以上含有した焼結体が好ましいものである。
【００１１】また、酸化膜は、極薄の厚さにすることが
好ましく、１００００Åを超えた厚さになると、使用時
に酸化膜の脱落が生じやすくなるために、１００００Å
以下の厚さにする必要があり、特に１００〜５０００Å
の酸化膜厚さにすると耐欠損性及び耐摩耗性に対する効
果が高くなるので好ましいことである。この酸化膜の組
成は、焼結体の組成成分、特に焼結体の表面の組成成分
により左右されるもので、酸化物，酸窒化物，酸炭化物
，酸窒炭化物からなっており、特に酸化物の場合はガラ
ス状になっている場合もある。
好ましく、１００００Åを超えた厚さになると、使用時
に酸化膜の脱落が生じやすくなるために、１００００Å
以下の厚さにする必要があり、特に１００〜５０００Å
の酸化膜厚さにすると耐欠損性及び耐摩耗性に対する効
果が高くなるので好ましいことである。この酸化膜の組
成は、焼結体の組成成分、特に焼結体の表面の組成成分
により左右されるもので、酸化物，酸窒化物，酸炭化物
，酸窒炭化物からなっており、特に酸化物の場合はガラ
ス状になっている場合もある。
【００１２】本発明の酸化膜付窒化ケイ素焼結体は、従
来の製造方法により得られる窒化ケイ素を含む焼結体、
又は市販の窒化ケイ素を含む焼結体を酸化性雰囲気、具
体的には、例えば大気中またはＣＯ２ガスとＨ２ガスも
しくはＣＯ２ガスとＨ２ガスと不活性ガスの雰囲気中、
８００℃〜１１００℃に加熱して焼結体の表面に酸化膜
を形成することにより得ることができる。このとき、酸
化膜の厚さは、焼結体の塊状の大きさ及び組成成分によ
り異なるが、酸化性雰囲気条件、すなわちガス、温度及
び時間により制御することができる。
来の製造方法により得られる窒化ケイ素を含む焼結体、
又は市販の窒化ケイ素を含む焼結体を酸化性雰囲気、具
体的には、例えば大気中またはＣＯ２ガスとＨ２ガスも
しくはＣＯ２ガスとＨ２ガスと不活性ガスの雰囲気中、
８００℃〜１１００℃に加熱して焼結体の表面に酸化膜
を形成することにより得ることができる。このとき、酸
化膜の厚さは、焼結体の塊状の大きさ及び組成成分によ
り異なるが、酸化性雰囲気条件、すなわちガス、温度及
び時間により制御することができる。
【００１３】
【作用】本発明の酸化膜付窒化ケイ素焼結体は、酸化膜
の形成時に焼結体の表面部における微細欠陥を消滅させ
ていること、酸化膜が欠陥を埋める作用をしていること
及び酸化膜自体の潤滑性作用を発揮しているものである
。
の形成時に焼結体の表面部における微細欠陥を消滅させ
ていること、酸化膜が欠陥を埋める作用をしていること
及び酸化膜自体の潤滑性作用を発揮しているものである
。
【００１４】
【実施例１】市販のＳｉ３ Ｎ４粉末，Ａｌ２Ｏ３粉末
，ＡｌＮ粉末，ＭｇＯ粉末及びＹ２Ｏ３粉末を表１に示
す割合で配合し、ボールミルで粉砕混合し、のちプレス
成形した。この成形体を窒素ガス雰囲気中、１７５０℃
の温度で１時間常圧焼結し、更に窒素ガス１０００気圧
、１７００℃の温度で１時間ＨＩＰ処理することにより
各種の焼結体を得た。
，ＡｌＮ粉末，ＭｇＯ粉末及びＹ２Ｏ３粉末を表１に示
す割合で配合し、ボールミルで粉砕混合し、のちプレス
成形した。この成形体を窒素ガス雰囲気中、１７５０℃
の温度で１時間常圧焼結し、更に窒素ガス１０００気圧
、１７００℃の温度で１時間ＨＩＰ処理することにより
各種の焼結体を得た。
【００１５】得られた焼結体を研削加工によりＩＳＯ・
ＳＮＧＮ１２０４０８形状のスローアウェイチップとし
、これらを大気中、１１００℃で１時間加熱し、表面に
酸化膜を形成されることにより本発明品１〜５を得た。 ここで、酸化膜の厚さについては、試料表面からの酸素
濃度をＥＳＣＡにより分析することにより測定した。
ＳＮＧＮ１２０４０８形状のスローアウェイチップとし
、これらを大気中、１１００℃で１時間加熱し、表面に
酸化膜を形成されることにより本発明品１〜５を得た。 ここで、酸化膜の厚さについては、試料表面からの酸素
濃度をＥＳＣＡにより分析することにより測定した。
【００１６】比較として、本発明品１〜５につき、酸化
膜の形成処理を施さないものを比較品１〜５とし、下記
（Ａ）条件及び（Ｂ）条件における切削試験を行い、そ
の結果を表１に示した。 （Ａ）乾式による連続旋削試験条件 被削材 ：ＦＣ３５ 切削速度：５００ｍ／ｍｉｎ 切込み ：１．５ｍｍ 送り ：０．３ｍｍ／ｒｅｖ 切削時間：２ｍｉｎ 評価 ：平均逃げ面摩耗量（ＶＢ）（Ｂ）乾式に
よるフライス切削試験条件被削材 ：ＦＣＤ６０（４
５Ｈ×２００ｌ）切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ 切込み ：１．５ｍｍ 初期送り：０．２０ｍｍ／ｒｅｖ 評価 ：チップが欠損に至る最大送り（欠損しな
い場合は、送りを０．０３ｍｍ／ｒｅｖ増加）
膜の形成処理を施さないものを比較品１〜５とし、下記
（Ａ）条件及び（Ｂ）条件における切削試験を行い、そ
の結果を表１に示した。 （Ａ）乾式による連続旋削試験条件 被削材 ：ＦＣ３５ 切削速度：５００ｍ／ｍｉｎ 切込み ：１．５ｍｍ 送り ：０．３ｍｍ／ｒｅｖ 切削時間：２ｍｉｎ 評価 ：平均逃げ面摩耗量（ＶＢ）（Ｂ）乾式に
よるフライス切削試験条件被削材 ：ＦＣＤ６０（４
５Ｈ×２００ｌ）切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ 切込み ：１．５ｍｍ 初期送り：０．２０ｍｍ／ｒｅｖ 評価 ：チップが欠損に至る最大送り（欠損しな
い場合は、送りを０．０３ｍｍ／ｒｅｖ増加）
【００１
７】
７】
【表１】
【００１８】
【実施例２】重量で５％ＡｌＮ，５％Ｙ２Ｏ３及び残部
Ｓｉ３Ｎ４からなるＩＳＯ・ＳＮＧＮ１２０４０８形状
の窒化ケイ素セラミックを用い、実施例１と略同様に行
って（但し、酸化膜の厚さは、酸化処理温度及び時間で
もって調整した。）表２に示すような酸化膜厚さを有す
る本発明品６〜１０と、比較品６を得た。
Ｓｉ３Ｎ４からなるＩＳＯ・ＳＮＧＮ１２０４０８形状
の窒化ケイ素セラミックを用い、実施例１と略同様に行
って（但し、酸化膜の厚さは、酸化処理温度及び時間で
もって調整した。）表２に示すような酸化膜厚さを有す
る本発明品６〜１０と、比較品６を得た。
【００１９】また、酸化処理を行わないで、ＣＶＤ法に
より厚さ３０００ÅのＳｉＯ２膜を被覆させて比較品７
とした。さらに比較品８として、全く処理を施さない上
述の基材を用い、実施例１の（Ａ）条件及び（Ｂ）条件
による切削試験を行い、その結果を表２に示した。
より厚さ３０００ÅのＳｉＯ２膜を被覆させて比較品７
とした。さらに比較品８として、全く処理を施さない上
述の基材を用い、実施例１の（Ａ）条件及び（Ｂ）条件
による切削試験を行い、その結果を表２に示した。
【００２０】
【表２】
【００２１】
【発明の効果】本発明の酸化膜付窒化ケイ素焼結体は、
従来の窒化ケイ素焼結体に比べて、鋳鉄の被削材を切削
する場合に約２４〜６７％平均逃げ面摩耗量が向上する
こと及び約３９〜９０％耐欠損性が向するという効果が
ある。このことから、本発明の酸化膜付窒化ケイ素焼結
体は、切削工具や耐摩耗工具としての効果が期待できる
産業上有用な材料である。
従来の窒化ケイ素焼結体に比べて、鋳鉄の被削材を切削
する場合に約２４〜６７％平均逃げ面摩耗量が向上する
こと及び約３９〜９０％耐欠損性が向するという効果が
ある。このことから、本発明の酸化膜付窒化ケイ素焼結
体は、切削工具や耐摩耗工具としての効果が期待できる
産業上有用な材料である。
Claims (2)
- 【請求項１】 窒化ケイ素を含有してなる焼結体の表
面に厚さ１００００Å以下の酸化膜を形成したことを特
徴とする酸化膜付窒化ケイ素焼結体。 - 【請求項２】 上記酸化膜が１００〜５０００Åの厚
さからなることを特徴とする請求項１記載の酸化膜付窒
化ケイ素焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3169209A JPH04367579A (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | 酸化膜付窒化ケイ素焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3169209A JPH04367579A (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | 酸化膜付窒化ケイ素焼結体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04367579A true JPH04367579A (ja) | 1992-12-18 |
Family
ID=15882229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3169209A Withdrawn JPH04367579A (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | 酸化膜付窒化ケイ素焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04367579A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0679616A2 (en) * | 1994-04-26 | 1995-11-02 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of producing silicon nitride ceramic component |
| US5827472A (en) * | 1994-10-19 | 1998-10-27 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Process for the production of silicon nitride sintered body |
-
1991
- 1991-06-14 JP JP3169209A patent/JPH04367579A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0679616A2 (en) * | 1994-04-26 | 1995-11-02 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of producing silicon nitride ceramic component |
| EP0679616B1 (en) * | 1994-04-26 | 1998-02-25 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of producing silicon nitride ceramic component |
| US5827472A (en) * | 1994-10-19 | 1998-10-27 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Process for the production of silicon nitride sintered body |
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