JPH05208869A - 窒化ケイ素系切削工具 - Google Patents
窒化ケイ素系切削工具Info
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- JPH05208869A JPH05208869A JP4014141A JP1414192A JPH05208869A JP H05208869 A JPH05208869 A JP H05208869A JP 4014141 A JP4014141 A JP 4014141A JP 1414192 A JP1414192 A JP 1414192A JP H05208869 A JPH05208869 A JP H05208869A
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- JP
- Japan
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- silicon nitride
- sialon
- cutting tool
- sintered body
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐欠損性に優れ、又、生産性にも優れた切
削工具を提供すること。 【構成】 α−窒化ケイ素とβ´−サイアロンからな
る窒化ケイ素焼結体からなる窒化ケイ素系切削工具であ
って、該α−窒化ケイ素の平均結晶粒径が０．５μｍ以
下、該β´−サイアロンの長軸、短軸方向の平均結晶粒
径がそれぞれ２．０μｍ〜５．０μｍ、及び０．５μｍ
以下であることを特徴とする窒化ケイ素系切削工具。
削工具を提供すること。 【構成】 α−窒化ケイ素とβ´−サイアロンからな
る窒化ケイ素焼結体からなる窒化ケイ素系切削工具であ
って、該α−窒化ケイ素の平均結晶粒径が０．５μｍ以
下、該β´−サイアロンの長軸、短軸方向の平均結晶粒
径がそれぞれ２．０μｍ〜５．０μｍ、及び０．５μｍ
以下であることを特徴とする窒化ケイ素系切削工具。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は生産性、コストおよび切
削性能、特に耐欠損性において優れた窒化ケイ素系切削
工具に関する。
削性能、特に耐欠損性において優れた窒化ケイ素系切削
工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、窒化ケイ素系材料の強度向上を目
的として、焼結方法、焼結助剤、含有結晶相の限定など
様々な研究開発が行われてきた。例えば、焼結法に関し
ては、ホットプレス焼結法では、Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓ
ｏｃ．Ｂｕｌｌ．，５２（１９７３）ｐｐ５６０で〜１
００ｋｇ／ｍｍ2（曲げ強度）が実現されており、また
ガラスカプセルによる熱間静水圧プレス法（ＨＩＰ法）
等も開発されている。
的として、焼結方法、焼結助剤、含有結晶相の限定など
様々な研究開発が行われてきた。例えば、焼結法に関し
ては、ホットプレス焼結法では、Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓ
ｏｃ．Ｂｕｌｌ．，５２（１９７３）ｐｐ５６０で〜１
００ｋｇ／ｍｍ2（曲げ強度）が実現されており、また
ガラスカプセルによる熱間静水圧プレス法（ＨＩＰ法）
等も開発されている。
【０００３】こうした手法では焼結体の強度特性の面で
は優れた特性が得られているものの、生産性、コストの
面で優れた手法とは言えない。一方、こうした問題に対
して、ガス圧焼結法（例えば、三友、粉体と工業、１２
巻、１２号、ｐｐ２７、１９８９）があるが、本方法で
は最終の焼結体の緻密化をβ−窒化ケイ素結晶の粒成長
に伴うため、粗大結晶粒の析出による強度劣化をまねく
可能性が高いことに加え、一般には、１０気圧以上のＮ
2ガス圧をかけ焼結を実施するため、ホットプレス法や
ＨＩＰ法と同様に焼結設備が大型となり、特性面、生産
面で十分優れた手法とはいえない。他方、焼結助剤に関
しては、主たる助剤としてＹ2Ｏ3を用いた Ｓｉ3Ｎ4−
Ａｌ2Ｏ3−Ｙ2Ｏ3系の窒化ケイ素系焼結体が特公昭４９
−２１０９１号、特公昭４８−３８４４８号に開示され
ている。これらは、該特許明細書中に示されているよう
に、β型窒化ケイ素の結晶粒が焼結体中で繊維状組織を
形成し、これがマトリックス中に分散することから、強
度、靭性を向上しうるものと考えられている。すなわち
これは、β型窒化ケイ素の結晶形が六方晶でありＣ軸方
向に結晶が異方性成長をすることを積極的に利用したも
のであり、特に特公昭４８−３８４４８号や窯業協会
誌、９４巻、ｐｐ９６、１９８６に示されるように、繊
維状のβ−窒化ケイ素結晶粒がＣ軸方向に１０数μｍ以
上に成長している場合がある。しかしながら、本技術に
おいては、やはりこの粒成長が異常成長や気孔の発生を
まねき、強度劣化をまねく可能性があり、また本方法で
の焼結助剤だけを用いた焼結体では、焼結温度を １７
００〜１９００℃に上昇させなければ、緻密化が十分図
れず、大気圧付近のＮ2ガス圧焼結では、窒化ケイ素の
昇華分解が生じ、安定した焼結体を得られない場合があ
る。このため同じく、焼結体特性と生産性両面で十分優
れているとは言えない。一方、以上で述べてきた手法で
は、いずれも得られる焼結体の強度が、例えばＪＩＳ−
Ｒ１６０１に準拠した３点曲げ強度でせいぜい１００ｋ
ｇ／ｍｍ2前後であり、黒皮を有する鋳鉄の断続旋削、
フライス旋削に用いた場合、必ずしも十分な強度を有し
ているとは言えず、欠損の発生から寿命となっているの
が現状である。また耐欠損性を向上させるため、刃先処
理（チャンファー加工）を行い、刃先強度を高める対策
もなされているが、この場合、切削抵抗の増大をまねく
ため、被加工材に面のむしれなどが発生し表面性状（面
粗さ）が低下することから限度が存在する。
は優れた特性が得られているものの、生産性、コストの
面で優れた手法とは言えない。一方、こうした問題に対
して、ガス圧焼結法（例えば、三友、粉体と工業、１２
巻、１２号、ｐｐ２７、１９８９）があるが、本方法で
は最終の焼結体の緻密化をβ−窒化ケイ素結晶の粒成長
に伴うため、粗大結晶粒の析出による強度劣化をまねく
可能性が高いことに加え、一般には、１０気圧以上のＮ
2ガス圧をかけ焼結を実施するため、ホットプレス法や
ＨＩＰ法と同様に焼結設備が大型となり、特性面、生産
面で十分優れた手法とはいえない。他方、焼結助剤に関
しては、主たる助剤としてＹ2Ｏ3を用いた Ｓｉ3Ｎ4−
Ａｌ2Ｏ3−Ｙ2Ｏ3系の窒化ケイ素系焼結体が特公昭４９
−２１０９１号、特公昭４８−３８４４８号に開示され
ている。これらは、該特許明細書中に示されているよう
に、β型窒化ケイ素の結晶粒が焼結体中で繊維状組織を
形成し、これがマトリックス中に分散することから、強
度、靭性を向上しうるものと考えられている。すなわち
これは、β型窒化ケイ素の結晶形が六方晶でありＣ軸方
向に結晶が異方性成長をすることを積極的に利用したも
のであり、特に特公昭４８−３８４４８号や窯業協会
誌、９４巻、ｐｐ９６、１９８６に示されるように、繊
維状のβ−窒化ケイ素結晶粒がＣ軸方向に１０数μｍ以
上に成長している場合がある。しかしながら、本技術に
おいては、やはりこの粒成長が異常成長や気孔の発生を
まねき、強度劣化をまねく可能性があり、また本方法で
の焼結助剤だけを用いた焼結体では、焼結温度を １７
００〜１９００℃に上昇させなければ、緻密化が十分図
れず、大気圧付近のＮ2ガス圧焼結では、窒化ケイ素の
昇華分解が生じ、安定した焼結体を得られない場合があ
る。このため同じく、焼結体特性と生産性両面で十分優
れているとは言えない。一方、以上で述べてきた手法で
は、いずれも得られる焼結体の強度が、例えばＪＩＳ−
Ｒ１６０１に準拠した３点曲げ強度でせいぜい１００ｋ
ｇ／ｍｍ2前後であり、黒皮を有する鋳鉄の断続旋削、
フライス旋削に用いた場合、必ずしも十分な強度を有し
ているとは言えず、欠損の発生から寿命となっているの
が現状である。また耐欠損性を向上させるため、刃先処
理（チャンファー加工）を行い、刃先強度を高める対策
もなされているが、この場合、切削抵抗の増大をまねく
ため、被加工材に面のむしれなどが発生し表面性状（面
粗さ）が低下することから限度が存在する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】こうした従来技術にお
ける生産性と焼結体の機械的特性を両立させ耐欠損性の
優れた切削工具材料及びその材料からなる切削工具を提
供するのが本発明の課題である。
ける生産性と焼結体の機械的特性を両立させ耐欠損性の
優れた切削工具材料及びその材料からなる切削工具を提
供するのが本発明の課題である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、α−窒化ケイ
素とβ´−サイアロンからなり、α−窒化ケイ素の平均
結晶粒径が０．５μｍ以下、β´−サイアロンの長軸、
短軸方向の平均結晶粒径がそれぞれ２．０μｍ〜５．０
μｍ、及び０．５μｍ以下であることを特徴とする窒化
ケイ素焼結体が、ＪＩＳＲ−１６０１に準拠した３点曲
げ強度が容易に１３０ｋｇ／ｍｍ2以上の特性を有し、
切削工具として黒皮鋳鉄の断続旋削、フライス切削など
の衝撃の激しい切削に用いた場合、優れた切削性能を示
すという知見に基づくものである。本発明の切削工具に
使用する焼結体が優れた強度特性を有するのは、微粒で
等軸晶のα−窒化ケイ素と微粒で柱状化したβ´−サイ
アロンの両方の結晶相を複合させることにより、従来の
柱状化したβ´−サイアロン（β−窒化ケイ素を含む）
結晶相のみで構成された焼結体に比較し、ヤング率、硬
度が向上することによる。これは材料の変形抵抗を示す
物性値でありセラミック材料のような脆性材料では、こ
の値を向上させることが広義では材料の強度向上につな
がるためである。さらに脆性材料の破壊の基本概念であ
るＧｒｉｆｆｉｔｈの理論に従えば、焼結体の破壊強度
σfは次式で与えられる。
素とβ´−サイアロンからなり、α−窒化ケイ素の平均
結晶粒径が０．５μｍ以下、β´−サイアロンの長軸、
短軸方向の平均結晶粒径がそれぞれ２．０μｍ〜５．０
μｍ、及び０．５μｍ以下であることを特徴とする窒化
ケイ素焼結体が、ＪＩＳＲ−１６０１に準拠した３点曲
げ強度が容易に１３０ｋｇ／ｍｍ2以上の特性を有し、
切削工具として黒皮鋳鉄の断続旋削、フライス切削など
の衝撃の激しい切削に用いた場合、優れた切削性能を示
すという知見に基づくものである。本発明の切削工具に
使用する焼結体が優れた強度特性を有するのは、微粒で
等軸晶のα−窒化ケイ素と微粒で柱状化したβ´−サイ
アロンの両方の結晶相を複合させることにより、従来の
柱状化したβ´−サイアロン（β−窒化ケイ素を含む）
結晶相のみで構成された焼結体に比較し、ヤング率、硬
度が向上することによる。これは材料の変形抵抗を示す
物性値でありセラミック材料のような脆性材料では、こ
の値を向上させることが広義では材料の強度向上につな
がるためである。さらに脆性材料の破壊の基本概念であ
るＧｒｉｆｆｉｔｈの理論に従えば、焼結体の破壊強度
σfは次式で与えられる。
【０００６】σf＝Ｅ・γｓ／４ａ、 Ｅ；ヤング率、γｓ；破壊の表面エネルギー、ａ；先在
亀裂長さ ここでγｓは粒界相の組成と厚みに依存すると考えられ
るため、特に厚みの点で結晶粒の存在密度を向上させる
結晶粒の微粒化と結晶相の複合化は有利である。また本
式に従えば、破壊強度を向上させるためにはＥの増大と
ａの減少が重要である。ａの値は工程上不可避な欠陥寸
法を排除すれば、結晶粒径に依存するため、微細結晶粒
で充填性を向上させた本発明はＥ、γｓの点で強度向上
に有効である。
亀裂長さ ここでγｓは粒界相の組成と厚みに依存すると考えられ
るため、特に厚みの点で結晶粒の存在密度を向上させる
結晶粒の微粒化と結晶相の複合化は有利である。また本
式に従えば、破壊強度を向上させるためにはＥの増大と
ａの減少が重要である。ａの値は工程上不可避な欠陥寸
法を排除すれば、結晶粒径に依存するため、微細結晶粒
で充填性を向上させた本発明はＥ、γｓの点で強度向上
に有効である。
【０００７】こうしたα型窒化珪素と柱状化したβ型窒
化珪素の両方の結晶相を複合させる考え方は、例えば特
開昭６１−９１０６５号や特開平２−４４０６６号に開
示されているが、いずれもα´−サイアロン（一般式
ＭX（Ｓｉ，Ａｌ）12（Ｏ，Ｎ）16 Ｍ：Ｍｇ，Ｃａ，
Ｌｉ及び希土類元素）とβ´−サイアロン（β型窒化ケ
イ素を含む）との結晶相の組合せであり、組成的にはＳ
ｉ3Ｎ4−ＡＩＮ−ＭＯ（Ｍ：ＭｇＯ，Ｙ2Ｏ3，ＣａＯ
等）の３成分系が主であり、その範囲もＡＩＮとＭＯの
添加比がモル％で１：９の限定された範囲で、α´−サ
イアロンとβ´−サイアロン（β−窒化ケイ素を含む）
の複合した結晶相を生成させることにより強度等の機械
的特性の向上を示したものであり、またその実施例でも
明らかなように、各焼結体の強度特性が曲げ強度で１０
０ｋｇ／ ｍｍ2を安定して越える焼結体製法はいずれ
もホットプレス法によるものであり、工業的に安定して
高い強度特性を得るまでに至っていない。切削工具とし
てこれらの材料を用いることについて特開昭６０−２３
９３６４にて開示されているがこれらの焼結体はα´−
サイアロンとβ´−サイアロン（β−窒化ケイ素を含
む）の間の熱膨脹係数の差が大きく、これが原因となり
焼結体中に引張の残留応力を発生させ、強度劣化を招く
可能性がある。また、このことは切削工具としては熱衝
撃の加わる湿式切削時に熱亀裂を発生させる要因となり
好ましくない。本発明はこうした使用条件の限定がなく
工業的に安定して高強度な焼結体からなる切削工具を提
供するものである。
化珪素の両方の結晶相を複合させる考え方は、例えば特
開昭６１−９１０６５号や特開平２−４４０６６号に開
示されているが、いずれもα´−サイアロン（一般式
ＭX（Ｓｉ，Ａｌ）12（Ｏ，Ｎ）16 Ｍ：Ｍｇ，Ｃａ，
Ｌｉ及び希土類元素）とβ´−サイアロン（β型窒化ケ
イ素を含む）との結晶相の組合せであり、組成的にはＳ
ｉ3Ｎ4−ＡＩＮ−ＭＯ（Ｍ：ＭｇＯ，Ｙ2Ｏ3，ＣａＯ
等）の３成分系が主であり、その範囲もＡＩＮとＭＯの
添加比がモル％で１：９の限定された範囲で、α´−サ
イアロンとβ´−サイアロン（β−窒化ケイ素を含む）
の複合した結晶相を生成させることにより強度等の機械
的特性の向上を示したものであり、またその実施例でも
明らかなように、各焼結体の強度特性が曲げ強度で１０
０ｋｇ／ ｍｍ2を安定して越える焼結体製法はいずれ
もホットプレス法によるものであり、工業的に安定して
高い強度特性を得るまでに至っていない。切削工具とし
てこれらの材料を用いることについて特開昭６０−２３
９３６４にて開示されているがこれらの焼結体はα´−
サイアロンとβ´−サイアロン（β−窒化ケイ素を含
む）の間の熱膨脹係数の差が大きく、これが原因となり
焼結体中に引張の残留応力を発生させ、強度劣化を招く
可能性がある。また、このことは切削工具としては熱衝
撃の加わる湿式切削時に熱亀裂を発生させる要因となり
好ましくない。本発明はこうした使用条件の限定がなく
工業的に安定して高強度な焼結体からなる切削工具を提
供するものである。
【０００８】本発明の切削工具に使用する焼結体を得る
ためには、焼結助剤は窒化珪素表面に存在するＳｉＯ2
とできるだけ低温で液相を生成する助剤、例えばＭｇ
Ｏ、ＣｅＯ2、ＣａＯ、Ｌａ2Ｏ3を用い焼結温度を１６
５０℃以下で焼結することが望ましい。この低温焼結の
ため異常粒成長に伴う焼結体の特性劣化を阻止できる。
さらには、窒化ケイ素は大気圧のＮ2雰囲気下では１７
００℃以上の温度域で昇華分解するため、加圧Ｎ2雰囲
気下で焼結する必要があり、設備面でバッチ式焼結炉を
用いていた。しかし、この様な低温での焼結が可能とな
ると焼結方法はプッシャー式あるいはベルト式等の開放
型連続焼結炉により、同時に量産性に優れ、コストの安
い焼結が可能となる。この詳細な説明を加えると、一般
に強度特性に優れた窒化ケイ素系材料の焼結法として
は、いわゆるバッチ式焼結炉によるガス圧焼結が主であ
るが、この方式では炉内の温度分布のばらつきやロット
間の条件ばらつき等が必ず生じるために、切削工具とし
ての工具寿命にばらつきが生じ、工具使用現場での工作
機械の無人化運転を難しくし、生産性が低くなってい
る。この点からも本発明はその生産性を同時に向上させ
た点で工業的に重要である。さらに本発明の効果を顕著
にするためには、焼結体中のα−窒化ケイ素とβ´−サ
イアロンの結晶粒の平均粒径が重要となる。すなわち、
α−窒化ケイ素の平均粒径が０．５μｍ以下、およびβ
´−サイアロンの長軸の平均粒径が２．０〜５．０μ
ｍ、短軸の平均粒径が０．５μｍ以下であることが必要
である。α−窒化ケイ素の平均結晶粒径が０．５μｍを
越えると、結晶相が複合したさい結晶粒の充填密度が低
下するため、強度に及ぼすα−窒化ケイ素結晶相の効果
が十分期待できない。一方、β´−サイアロンの長軸の
平均結晶粒径が２．０μｍ未満であるとやはり、柱状の
β´−サイアロン結晶粒が分散することによる強化効果
が十分期待できず、強度の劣化につながる。また、５．
０μｍを越えると、逆に粗大粒としてこのβ´−サイア
ロン結晶粒が作用しやはり強度の劣化につながるととも
に結晶粒の充填密度を低下させるため、やはり強度の劣
化につながる。さらに短軸径については、０．５μｍを
越えるとやはり、柱状のβ´−サイアロン結晶粒が分散
することによる強化効果が十分期待できず、強度の劣化
につながる。また本発明の効果を一層向上させるために
は、α−窒化ケイ素とβ´−サイアロンの結晶の析出比
がＸ線回折によるピーク強度比で０％＜α−窒化ケイ素
≦３０％、７０％≦β´−窒化ケイ素＜１００％である
ことが好ましい。このα−窒化ケイ素の析出比が３０％
を越えて高α−Ｓｉ3Ｎ4側へずれるとβ´−サイアロン
柱状晶組織の効果が減少し、結晶相に複合化の効果が十
分現れず、強度向上の効果が十分ではない。
ためには、焼結助剤は窒化珪素表面に存在するＳｉＯ2
とできるだけ低温で液相を生成する助剤、例えばＭｇ
Ｏ、ＣｅＯ2、ＣａＯ、Ｌａ2Ｏ3を用い焼結温度を１６
５０℃以下で焼結することが望ましい。この低温焼結の
ため異常粒成長に伴う焼結体の特性劣化を阻止できる。
さらには、窒化ケイ素は大気圧のＮ2雰囲気下では１７
００℃以上の温度域で昇華分解するため、加圧Ｎ2雰囲
気下で焼結する必要があり、設備面でバッチ式焼結炉を
用いていた。しかし、この様な低温での焼結が可能とな
ると焼結方法はプッシャー式あるいはベルト式等の開放
型連続焼結炉により、同時に量産性に優れ、コストの安
い焼結が可能となる。この詳細な説明を加えると、一般
に強度特性に優れた窒化ケイ素系材料の焼結法として
は、いわゆるバッチ式焼結炉によるガス圧焼結が主であ
るが、この方式では炉内の温度分布のばらつきやロット
間の条件ばらつき等が必ず生じるために、切削工具とし
ての工具寿命にばらつきが生じ、工具使用現場での工作
機械の無人化運転を難しくし、生産性が低くなってい
る。この点からも本発明はその生産性を同時に向上させ
た点で工業的に重要である。さらに本発明の効果を顕著
にするためには、焼結体中のα−窒化ケイ素とβ´−サ
イアロンの結晶粒の平均粒径が重要となる。すなわち、
α−窒化ケイ素の平均粒径が０．５μｍ以下、およびβ
´−サイアロンの長軸の平均粒径が２．０〜５．０μ
ｍ、短軸の平均粒径が０．５μｍ以下であることが必要
である。α−窒化ケイ素の平均結晶粒径が０．５μｍを
越えると、結晶相が複合したさい結晶粒の充填密度が低
下するため、強度に及ぼすα−窒化ケイ素結晶相の効果
が十分期待できない。一方、β´−サイアロンの長軸の
平均結晶粒径が２．０μｍ未満であるとやはり、柱状の
β´−サイアロン結晶粒が分散することによる強化効果
が十分期待できず、強度の劣化につながる。また、５．
０μｍを越えると、逆に粗大粒としてこのβ´−サイア
ロン結晶粒が作用しやはり強度の劣化につながるととも
に結晶粒の充填密度を低下させるため、やはり強度の劣
化につながる。さらに短軸径については、０．５μｍを
越えるとやはり、柱状のβ´−サイアロン結晶粒が分散
することによる強化効果が十分期待できず、強度の劣化
につながる。また本発明の効果を一層向上させるために
は、α−窒化ケイ素とβ´−サイアロンの結晶の析出比
がＸ線回折によるピーク強度比で０％＜α−窒化ケイ素
≦３０％、７０％≦β´−窒化ケイ素＜１００％である
ことが好ましい。このα−窒化ケイ素の析出比が３０％
を越えて高α−Ｓｉ3Ｎ4側へずれるとβ´−サイアロン
柱状晶組織の効果が減少し、結晶相に複合化の効果が十
分現れず、強度向上の効果が十分ではない。
【０００９】また、この組成範囲で焼結体中のβ´−サ
イアロン（一般式 Ｓｉ6-ZＡｌZＯZＮ8-Z）のＺ値を０
＜Ｚ＜１．０の範囲にして粒界相を制御すると高強度が
安定する。
イアロン（一般式 Ｓｉ6-ZＡｌZＯZＮ8-Z）のＺ値を０
＜Ｚ＜１．０の範囲にして粒界相を制御すると高強度が
安定する。
【００１０】さらに、焼結体中のα−窒化ケイ素はＪＣ
ＰＤＳ（Joint Committe on PowderDiffraction Standa
rds）(09-0250)により同定されるものが、高硬度で分散
強化効果に優れ、好ましい。
ＰＤＳ（Joint Committe on PowderDiffraction Standa
rds）(09-0250)により同定されるものが、高硬度で分散
強化効果に優れ、好ましい。
【００１１】上記した本発明の切削工具に使用する焼結
体は、α結晶化率９０％以上、平均粒径１．０μｍ以下
の窒化ケイ素原料粉末と、焼結助剤よりなる混合粉末の
圧粉体を１４００〜１７００℃１０気圧以下のＮ2ガス
雰囲気にて１次焼結し、場合によってはさらに１次焼結
温度より低い温度で５０〜２０００気圧のＮ2ガス雰囲
気で２次焼結して製造することができる。
体は、α結晶化率９０％以上、平均粒径１．０μｍ以下
の窒化ケイ素原料粉末と、焼結助剤よりなる混合粉末の
圧粉体を１４００〜１７００℃１０気圧以下のＮ2ガス
雰囲気にて１次焼結し、場合によってはさらに１次焼結
温度より低い温度で５０〜２０００気圧のＮ2ガス雰囲
気で２次焼結して製造することができる。
【００１２】
実施例１ 平均粒径０．５μｍ、α結晶化率９６％、酸素量１．４
重量％の窒化ケイ素原料粉末および、平均粒径０．８μ
ｍ、０．４μｍ、０．５μｍ、０．２μｍのＹ2Ｏ3、Ａ
ｌ2Ｏ3、ＡＩＮ、ＭｇＯの各粉末をエタノール中、１０
０時間、ナイロン製ボールミルにて湿式混合したのち、
乾燥して得られた混合粉末を３０００ｋｇ／ｃｍ2でＣ
ＩＰ成形し、この成形体をＮ2ガス１気圧中で１６５０
℃で５〜１０時間１次焼結した。得られた焼結体を１６
５０℃、１０００気圧Ｎ2ガス雰囲気中で１時間、２次
焼結した。この焼結体よりＪＩＳＲ１６０１に準拠した
３ｍｍ×４ｍｍ×４０ｍｍ相当の抗折試験片を切り出
し、＃８００ダイアモンド砥石により研削加工仕上げし
た後、引張面については＃３０００のダイアモンドペー
ストによりラッピング仕上げ加工した後、ＪＩＳＲ１６
０１に準拠して３点曲げ強度を１５本ずつ実施した。表
１中には平均結晶粒径、結晶相の比率、及び曲げ強度を
示した。なお、結晶相の比率に関してはＸ線回折法によ
り求めた各結晶相のピーク高さ比より算出した。
重量％の窒化ケイ素原料粉末および、平均粒径０．８μ
ｍ、０．４μｍ、０．５μｍ、０．２μｍのＹ2Ｏ3、Ａ
ｌ2Ｏ3、ＡＩＮ、ＭｇＯの各粉末をエタノール中、１０
０時間、ナイロン製ボールミルにて湿式混合したのち、
乾燥して得られた混合粉末を３０００ｋｇ／ｃｍ2でＣ
ＩＰ成形し、この成形体をＮ2ガス１気圧中で１６５０
℃で５〜１０時間１次焼結した。得られた焼結体を１６
５０℃、１０００気圧Ｎ2ガス雰囲気中で１時間、２次
焼結した。この焼結体よりＪＩＳＲ１６０１に準拠した
３ｍｍ×４ｍｍ×４０ｍｍ相当の抗折試験片を切り出
し、＃８００ダイアモンド砥石により研削加工仕上げし
た後、引張面については＃３０００のダイアモンドペー
ストによりラッピング仕上げ加工した後、ＪＩＳＲ１６
０１に準拠して３点曲げ強度を１５本ずつ実施した。表
１中には平均結晶粒径、結晶相の比率、及び曲げ強度を
示した。なお、結晶相の比率に関してはＸ線回折法によ
り求めた各結晶相のピーク高さ比より算出した。
【００１３】
【表１】
【００１４】実施例２ 前記の内容で作成した、１〜１５の焼結体からＳＰＧＮ
１２０３０８なる工具形状のチップを研削加工により作
成し、チャンファー量０．１×−２５゜の刃先処理を施
した下記条件の切削試験を行った。
１２０３０８なる工具形状のチップを研削加工により作
成し、チャンファー量０．１×−２５゜の刃先処理を施
した下記条件の切削試験を行った。
【００１５】被削材 ＦＣ２５丸棒 四溝材 切削条件 速度 Ｖ＝３００ｍ／ｍｉｎ 送り ｆ＝０．８ｍｍ／ｒｅｖ 切込み ｄ＝１．０ｍｍ 切削時間 ５分 切削コーナー数 ２０コーナー 切削油 乾式 表１中にその切削試験結果を示すが、本特許範囲内のＮ
ｏ１〜１０の切削工具は１１〜１５と比較して優れた耐
欠損性を示すことがわかる。
ｏ１〜１０の切削工具は１１〜１５と比較して優れた耐
欠損性を示すことがわかる。
【００１６】実施例３ 実施例２で作成した１〜１５のチップを用いて、下記条
件により切削テストを行った。
件により切削テストを行った。
【００１７】 被削材 ＦＣ２５板 ３枚断続配置 切削条件 速度 Ｖ＝２５０ｍ／ｍｉｎ 送り ｆ＝０．２５ｍｍ／刃 切込み ｄ＝２．０ｍｍ 切削油 湿式 表１中にその試験結果を、逃げ面平均摩耗量が０．２ｍ
ｍに達するまでの切削パス数で示した。本発明のＮｏ．
１〜１０の切削工具は比較例の１１〜１５の切削工具と
比較して、優れた切削性能を示すことがわかる。
ｍに達するまでの切削パス数で示した。本発明のＮｏ．
１〜１０の切削工具は比較例の１１〜１５の切削工具と
比較して、優れた切削性能を示すことがわかる。
【図１】実施例におけるＮｏ．５の焼結体のＸ線回折
図。
図。
【図２】同Ｎｏ．１１の焼結体のＸ線回折図。
【図３】実施例２の切削試験で用いた被削材の形状説明
図。
図。
【図４】実施例３の切削試験で用いた被削材の形状説明
図。
図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 剛久 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内
Claims (4)
- 【請求項１】 α−窒化ケイ素とβ´−サイアロンから
なる窒化ケイ素焼結体からなる窒化ケイ素系切削工具で
あって、該α−窒化ケイ素の平均結晶粒径が０．５μｍ
以下、該β´−サイアロンの長軸、短軸方向の平均結晶
粒径がそれぞれ２．０μｍ〜５．０μｍ、及び０．５μ
ｍ以下であることを特徴とする窒化ケイ素系切削工具。 - 【請求項２】 焼結体中のα−窒化ケイ素とβ´−サイ
アロンの結晶相はＸ線回折によるピーク強度比が０％＜
α−窒化ケイ素≦３０％、７０％≦β´−サイアロン＜
１００％であることを特徴とする請求項１記載の窒化ケ
イ素系切削工具。 - 【請求項３】 焼結体中のβ´−サイアロン（一般式
Ｓｉ6-ZＡｌZＯZＮ8-Z）は０＜Ｚ＜１．０の範囲にある
ことを特徴とする請求項１記載の窒化ケイ素系切削工
具。 - 【請求項４】 焼結体中のα−窒化ケイ素は実質的にＪ
ＣＰＤＳ（０９−０２５０）のα−窒化ケイ素と同定さ
れることを特徴とする請求項１記載の窒化ケイ素系切削
工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4014141A JPH05208869A (ja) | 1992-01-29 | 1992-01-29 | 窒化ケイ素系切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4014141A JPH05208869A (ja) | 1992-01-29 | 1992-01-29 | 窒化ケイ素系切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05208869A true JPH05208869A (ja) | 1993-08-20 |
Family
ID=11852875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4014141A Pending JPH05208869A (ja) | 1992-01-29 | 1992-01-29 | 窒化ケイ素系切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05208869A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010001203A (ja) * | 2008-05-19 | 2010-01-07 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 窒化珪素焼結体、窒化珪素切削工具、窒化珪素焼結体の製造方法 |
| JP2014141359A (ja) * | 2013-01-22 | 2014-08-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | サイアロン基焼結体 |
-
1992
- 1992-01-29 JP JP4014141A patent/JPH05208869A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010001203A (ja) * | 2008-05-19 | 2010-01-07 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 窒化珪素焼結体、窒化珪素切削工具、窒化珪素焼結体の製造方法 |
| JP2014141359A (ja) * | 2013-01-22 | 2014-08-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | サイアロン基焼結体 |
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