JPH0543323A - 工具用被覆窒化ケイ素焼結体 - Google Patents
工具用被覆窒化ケイ素焼結体Info
- Publication number
- JPH0543323A JPH0543323A JP3220983A JP22098391A JPH0543323A JP H0543323 A JPH0543323 A JP H0543323A JP 3220983 A JP3220983 A JP 3220983A JP 22098391 A JP22098391 A JP 22098391A JP H0543323 A JPH0543323 A JP H0543323A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon nitride
- titanium
- sintered body
- oxynitride
- base material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
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
- 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
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 窒化ケイ素を主成分とする焼結体の基材の組
成成分と基材表面の被膜構成を最適に組合わせることに
より、工具としての耐摩耗性及び耐欠損性を最大限に発
揮させた被覆窒化ケイ素焼結体を提供する。 【構成】 希土類元素の化合物とアルミニウムの化合物
とハフニウムの化合物との最適量を含有した窒化ケイ素
焼結体の基材表面にチタンの化合物でなる内層とアルミ
ニウムの化合物でなる外層、又はさらにチタンの化合物
の最外層をそれぞれ最適厚さに被覆した被覆窒化ケイ素
焼結体。 【効果】 従来の被覆窒化ケイ素焼結体及び本発明から
外れた被覆窒化ケイ素焼結体に比べて、耐摩耗性で同等
〜１．９倍、耐欠損性で１．１〜１．９倍も優れるとい
う効果がある。
成成分と基材表面の被膜構成を最適に組合わせることに
より、工具としての耐摩耗性及び耐欠損性を最大限に発
揮させた被覆窒化ケイ素焼結体を提供する。 【構成】 希土類元素の化合物とアルミニウムの化合物
とハフニウムの化合物との最適量を含有した窒化ケイ素
焼結体の基材表面にチタンの化合物でなる内層とアルミ
ニウムの化合物でなる外層、又はさらにチタンの化合物
の最外層をそれぞれ最適厚さに被覆した被覆窒化ケイ素
焼結体。 【効果】 従来の被覆窒化ケイ素焼結体及び本発明から
外れた被覆窒化ケイ素焼結体に比べて、耐摩耗性で同等
〜１．９倍、耐欠損性で１．１〜１．９倍も優れるとい
う効果がある。
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、切断刃，裁断
刃，型工具等の耐摩耗工具、バルブ，ノズル，メカニカ
ルシール等の耐蝕用工具及びベアリングボール等の潤滑
工具に適し、特に鋳鉄を切削するための切削工具として
最適な工具用被覆窒化ケイ素焼結体に関する。
具，ドリル，エンドミル等の切削工具、切断刃，裁断
刃，型工具等の耐摩耗工具、バルブ，ノズル，メカニカ
ルシール等の耐蝕用工具及びベアリングボール等の潤滑
工具に適し、特に鋳鉄を切削するための切削工具として
最適な工具用被覆窒化ケイ素焼結体に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化ケイ素焼結体は、機械的強度，耐熱
性，耐熱衝撃性に優れていることから、切削工具等の工
具材料へ用いることが試みれている。しかしながら、窒
化ケイ素は鉄族金属との親和性に富むために、窒化ケイ
素焼結体の切削工具でもって鉄系材料を切削した場合、
耐摩耗性が極端に劣化し、実用できないという問題があ
る。
性，耐熱衝撃性に優れていることから、切削工具等の工
具材料へ用いることが試みれている。しかしながら、窒
化ケイ素は鉄族金属との親和性に富むために、窒化ケイ
素焼結体の切削工具でもって鉄系材料を切削した場合、
耐摩耗性が極端に劣化し、実用できないという問題があ
る。
【０００３】この問題を解決するために、窒化ケイ素焼
結体の表面に、鉄族金属との親和性に劣る硬質被膜を形
成させた被覆窒化ケイ素焼結体の提案が多数されてお
り、その代表的なものとして、特開昭５６−１６６６５
号公報，特開昭５６−１５５０８０号公報，特開昭５７
−１６１６２号公報，特開昭５８−７４５８５号公報及
び特許公表昭６０−５０２２４４号公報がある。
結体の表面に、鉄族金属との親和性に劣る硬質被膜を形
成させた被覆窒化ケイ素焼結体の提案が多数されてお
り、その代表的なものとして、特開昭５６−１６６６５
号公報，特開昭５６−１５５０８０号公報，特開昭５７
−１６１６２号公報，特開昭５８−７４５８５号公報及
び特許公表昭６０−５０２２４４号公報がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】特開昭５６−１６６６
５号公報，特開昭５６−１５５０８０号公報及び特開昭
５７−１６１６２号公報には、窒化ケイ素を主成分とし
て含む窒化ケイ素焼結体の基材に炭化チタン，窒化チタ
ン，炭窒化チタン，炭酸化チタン，炭窒酸化チタンの中
の少なくとも１種の単層もしくは多層でなる内層と、酸
化アルミニウムの外層とを形成することができる切削工
具用被覆焼結体が記載されている。
５号公報，特開昭５６−１５５０８０号公報及び特開昭
５７−１６１６２号公報には、窒化ケイ素を主成分とし
て含む窒化ケイ素焼結体の基材に炭化チタン，窒化チタ
ン，炭窒化チタン，炭酸化チタン，炭窒酸化チタンの中
の少なくとも１種の単層もしくは多層でなる内層と、酸
化アルミニウムの外層とを形成することができる切削工
具用被覆焼結体が記載されている。
【０００５】これらの公報に記載の被覆焼結体は、基材
と被膜の適合性を考慮した基材組成成分の検討が行われ
てないこと、及び基材の主成分である窒化ケイ素自体が
共有結合性の高い化合物であることから、基材と内層と
の密着性が劣り、容易に被膜の剥離が生じ、従来の窒化
ケイ素焼結体と殆んど同等の耐摩耗性及び耐欠損性しか
得られないという問題がある。
と被膜の適合性を考慮した基材組成成分の検討が行われ
てないこと、及び基材の主成分である窒化ケイ素自体が
共有結合性の高い化合物であることから、基材と内層と
の密着性が劣り、容易に被膜の剥離が生じ、従来の窒化
ケイ素焼結体と殆んど同等の耐摩耗性及び耐欠損性しか
得られないという問題がある。
【０００６】特開昭５８−７４５８５号公報には、酸化
イットリウム，窒化アルミニウム，酸化ハフニウムを選
択した１〜３０重量％と、残りが窒化ケイ素でなる窒化
ケイ素焼結体の基材に、炭化ケイ素及び／又は酸化ケイ
素の内層と酸化アルミニウムの外層を形成した高速切削
用被覆窒化ケイ素焼結体が記載されている。
イットリウム，窒化アルミニウム，酸化ハフニウムを選
択した１〜３０重量％と、残りが窒化ケイ素でなる窒化
ケイ素焼結体の基材に、炭化ケイ素及び／又は酸化ケイ
素の内層と酸化アルミニウムの外層を形成した高速切削
用被覆窒化ケイ素焼結体が記載されている。
【０００７】同公報に記載の被覆窒化ケイ素焼結体は、
基材の組成成分を選定したものであるが、基材と内層及
び内層と外層との適合性について考慮されてなく、特に
炭化ケイ素の内層の場合、炭化ケイ素自体が共有結合性
の高い化合物であることから、基材と内層及び内層と外
層との密着性が劣り、結局前述の３件の公報と殆んど同
様の効果しかないという問題がある。
基材の組成成分を選定したものであるが、基材と内層及
び内層と外層との適合性について考慮されてなく、特に
炭化ケイ素の内層の場合、炭化ケイ素自体が共有結合性
の高い化合物であることから、基材と内層及び内層と外
層との密着性が劣り、結局前述の３件の公報と殆んど同
様の効果しかないという問題がある。
【０００８】特許公表昭６０−５０２２４４号公報に
は、酸化イットリウム，酸化アルミニウム，酸化ハフニ
ウムを選択し、残りが窒化ケイ素でなる焼結体の基材
に、窒化チタンと酸化アルミニウムの被膜を選択して形
成させることができる被覆窒化ケイ素焼結体が記載され
ている。
は、酸化イットリウム，酸化アルミニウム，酸化ハフニ
ウムを選択し、残りが窒化ケイ素でなる焼結体の基材
に、窒化チタンと酸化アルミニウムの被膜を選択して形
成させることができる被覆窒化ケイ素焼結体が記載され
ている。
【０００９】同公報に記載の被覆窒化ケイ素焼結体は、
基材として、酸化アルミニウムを選択すると基材自体の
焼結性の促進効果があり好ましいが、高温において強度
低下を生じること及び基材と被膜との密着性強度が低
く、耐摩耗性及び耐欠損性に対する効果も小さいという
問題がある。
基材として、酸化アルミニウムを選択すると基材自体の
焼結性の促進効果があり好ましいが、高温において強度
低下を生じること及び基材と被膜との密着性強度が低
く、耐摩耗性及び耐欠損性に対する効果も小さいという
問題がある。
【００１０】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、基材の組成成分として窒化アルミ
ニウムとハフニウム化合物の効果を最大限に引き出し、
この基材組成成分に最適な被膜構成を構築することによ
り、工具として実用化の高い耐摩耗性及び耐欠損性を保
持させた被覆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、基材の組成成分として窒化アルミ
ニウムとハフニウム化合物の効果を最大限に引き出し、
この基材組成成分に最適な被膜構成を構築することによ
り、工具として実用化の高い耐摩耗性及び耐欠損性を保
持させた被覆窒化ケイ素焼結体の提供を目的とするもの
である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来の被
覆窒化ケイ素焼結体の切削工具でもって鉄系材料からな
る被削材を切削した場合、耐摩耗性及び耐欠損性が急激
に低下するという問題に対して、焼結体の基材と被膜と
の関係から検討していた所、第１に、切削工具として被
覆窒化ケイ素を用いた場合に耐摩耗性及び耐欠損性の急
激な低下が生じる主原因は、被膜の剥離であるという知
見を得た。
覆窒化ケイ素焼結体の切削工具でもって鉄系材料からな
る被削材を切削した場合、耐摩耗性及び耐欠損性が急激
に低下するという問題に対して、焼結体の基材と被膜と
の関係から検討していた所、第１に、切削工具として被
覆窒化ケイ素を用いた場合に耐摩耗性及び耐欠損性の急
激な低下が生じる主原因は、被膜の剥離であるという知
見を得た。
【００１２】第２に、窒化アルミニウムとハフニウム化
合物を含有した窒化ケイ素焼結体の基材の表面にチタン
化合物の被膜を形成すると、基材と被膜との密着性が著
しく向上するという知見を得た。
合物を含有した窒化ケイ素焼結体の基材の表面にチタン
化合物の被膜を形成すると、基材と被膜との密着性が著
しく向上するという知見を得た。
【００１３】本発明は、第１及び第２の知見に基づいて
完成するに至ったものである。
完成するに至ったものである。
【００１４】本発明の工具用被覆窒化ケイ素焼結体は、
窒化ケイ素を主成分とする焼結体の基材表面に硬質被膜
を被覆してなる被覆窒化ケイ素焼結体であって、該基材
が希土類元素の酸化物，酸窒化物及びこれらの相互固溶
体の中の少なくとも１種の希土類元素の化合物１〜８重
量％と、１〜８重量％の窒化アルミニウム又は２重量％
以下の酸化アルミニウムに２〜１０重量％の窒化アルミ
ニウムを組み合わせたアルミニウム化合物と、酸化ハフ
ニウム，酸窒化ハフニウム，酸炭化ハフニウム，酸窒炭
化ハフニウムの中の少なくとも１種のハフニウム化合物
１〜８重量％と、残りが窒化ケイ素でなる焼結体で、該
硬質被膜が窒化チタン，炭化チタン，酸窒化チタン，酸
炭化チタン，窒炭化チタン，酸窒炭化チタンの中の１種
の単層又は多層でなる平均層厚０．１〜３．０μｍの内
層と、酸化アルミニウム又は酸窒化アルミニウムの単層
もしくは多層でなる平均層厚０．１〜３．０μｍの外層
とでなることを特徴とするものである。
窒化ケイ素を主成分とする焼結体の基材表面に硬質被膜
を被覆してなる被覆窒化ケイ素焼結体であって、該基材
が希土類元素の酸化物，酸窒化物及びこれらの相互固溶
体の中の少なくとも１種の希土類元素の化合物１〜８重
量％と、１〜８重量％の窒化アルミニウム又は２重量％
以下の酸化アルミニウムに２〜１０重量％の窒化アルミ
ニウムを組み合わせたアルミニウム化合物と、酸化ハフ
ニウム，酸窒化ハフニウム，酸炭化ハフニウム，酸窒炭
化ハフニウムの中の少なくとも１種のハフニウム化合物
１〜８重量％と、残りが窒化ケイ素でなる焼結体で、該
硬質被膜が窒化チタン，炭化チタン，酸窒化チタン，酸
炭化チタン，窒炭化チタン，酸窒炭化チタンの中の１種
の単層又は多層でなる平均層厚０．１〜３．０μｍの内
層と、酸化アルミニウム又は酸窒化アルミニウムの単層
もしくは多層でなる平均層厚０．１〜３．０μｍの外層
とでなることを特徴とするものである。
【００１５】本発明における基材は、基材に含有する希
土類元素の化合物が１重量％未満になると基材自体を焼
結するときの焼結促進の効果が弱く、緻密な焼結体を得
るのが困難となること、及び室温における焼結体の機械
的強度，靭性が低下すること、逆に８重量％を越えて多
くなると高温における焼結体の機械的強度，耐熱衝撃性
の低下が顕著になる。この希土類元素の化合物は、具体
的には、Ｓｃ，Ｙ，ランタノイドの酸化物，酸窒化物及
びこれらの相互固溶体でなり、特に酸化イットリウム，
酸化デイスプロシウムが好ましく、含有量も２〜６重量
％が好ましい。
土類元素の化合物が１重量％未満になると基材自体を焼
結するときの焼結促進の効果が弱く、緻密な焼結体を得
るのが困難となること、及び室温における焼結体の機械
的強度，靭性が低下すること、逆に８重量％を越えて多
くなると高温における焼結体の機械的強度，耐熱衝撃性
の低下が顕著になる。この希土類元素の化合物は、具体
的には、Ｓｃ，Ｙ，ランタノイドの酸化物，酸窒化物及
びこれらの相互固溶体でなり、特に酸化イットリウム，
酸化デイスプロシウムが好ましく、含有量も２〜６重量
％が好ましい。
【００１６】基材に含有するアルミニウム化合物は、窒
化アルミニウムのみからなる場合は、１重量％未満にな
ると高温における強度及び耐欠損性が低下すること、逆
に８重量％を越えて多くなると室温における機械的強
度，靭性が低下する。また、基材の焼結を促進させる効
果のある酸化アルミニウムと窒化アルミニウムの組合わ
せからなるアルミニウム化合物の場合は、ガラス相を形
成し易く、高温における強度低下となるために２重量％
以下の酸化アルミニウムとし、酸化アルミニウムによる
高温における強度低下を補足するために２〜１０重量％
の窒化アルミニウムを組合わせるものである。
化アルミニウムのみからなる場合は、１重量％未満にな
ると高温における強度及び耐欠損性が低下すること、逆
に８重量％を越えて多くなると室温における機械的強
度，靭性が低下する。また、基材の焼結を促進させる効
果のある酸化アルミニウムと窒化アルミニウムの組合わ
せからなるアルミニウム化合物の場合は、ガラス相を形
成し易く、高温における強度低下となるために２重量％
以下の酸化アルミニウムとし、酸化アルミニウムによる
高温における強度低下を補足するために２〜１０重量％
の窒化アルミニウムを組合わせるものである。
【００１７】基材に含有するハフニウム化合物は、１重
量％未満になると内層の被膜と基材との密着性が低下す
ること及び基材自体の高温における強度が低下するこ
と、逆に８重量％を越えて多くなると室温における機械
的強度が低下すること及び耐熱衝撃性が低下する。ハフ
ニウム化合物が酸化ハフニウムでなる場合は、切削工具
としての耐欠損性を顕著に高めるので好ましく、特に２
〜７重量％の含有量である場合が好ましいものである。
量％未満になると内層の被膜と基材との密着性が低下す
ること及び基材自体の高温における強度が低下するこ
と、逆に８重量％を越えて多くなると室温における機械
的強度が低下すること及び耐熱衝撃性が低下する。ハフ
ニウム化合物が酸化ハフニウムでなる場合は、切削工具
としての耐欠損性を顕著に高めるので好ましく、特に２
〜７重量％の含有量である場合が好ましいものである。
【００１８】基材に含有する窒化ケイ素は、低温型のα
−Ｓｉ3Ｎ4，高温型のβ−Ｓｉ3Ｎ4，さらには上述の他
の化合物からアルミニウム，酸素及び窒素の元素が介在
した低温型のαサイアロン又は高温型のβサイアロンと
して存在している場合でもよい。特に、β−Ｓｉ3Ｎ4が
主体で、その粒界に、殆んど確認できない程度のβサイ
アロンの存在した結晶構造でなる基材の場合は、高温で
の強度及び安定性が高いことから好ましい。
−Ｓｉ3Ｎ4，高温型のβ−Ｓｉ3Ｎ4，さらには上述の他
の化合物からアルミニウム，酸素及び窒素の元素が介在
した低温型のαサイアロン又は高温型のβサイアロンと
して存在している場合でもよい。特に、β−Ｓｉ3Ｎ4が
主体で、その粒界に、殆んど確認できない程度のβサイ
アロンの存在した結晶構造でなる基材の場合は、高温で
の強度及び安定性が高いことから好ましい。
【００１９】被膜としての内層は、平均厚さが０．１μ
ｍ未満になると内層と外層との密着性が低下すること、
逆に３．０μｍを越えて厚くなると内層内に発生するク
ラック本数が多くなること及び内層内における剥離が多
発することから、平均層厚０．１〜３．０μｍと定めた
ものである。特に、内層と外層との密着性及び内層内の
強度から、内層の平均層厚が０．４〜２．５μｍでなる
ことが好ましい。
ｍ未満になると内層と外層との密着性が低下すること、
逆に３．０μｍを越えて厚くなると内層内に発生するク
ラック本数が多くなること及び内層内における剥離が多
発することから、平均層厚０．１〜３．０μｍと定めた
ものである。特に、内層と外層との密着性及び内層内の
強度から、内層の平均層厚が０．４〜２．５μｍでなる
ことが好ましい。
【００２０】被膜としての外層は、平均層厚が０．１μ
ｍ未満になると耐摩耗性が低下すること、逆に３．０μ
ｍを越えて厚くなると外層内剥離又は微少チッピングが
多発し易くなることから、平均層厚０．１〜３．０μｍ
と定めたものである。特に、耐摩耗性又は外層内剥離の
防止から、外層の平均層厚が０．３〜２．５μｍでなる
ことが好ましい。この外層が酸化アルミニウムでなる場
合、特にその結晶構造の制限を受けることはないが、κ
−酸化アルミニウムからなると微細粒の外層になること
及び切削工具としての耐摩耗性及び耐欠損性の向上が顕
著になることから好ましいことである。
ｍ未満になると耐摩耗性が低下すること、逆に３．０μ
ｍを越えて厚くなると外層内剥離又は微少チッピングが
多発し易くなることから、平均層厚０．１〜３．０μｍ
と定めたものである。特に、耐摩耗性又は外層内剥離の
防止から、外層の平均層厚が０．３〜２．５μｍでなる
ことが好ましい。この外層が酸化アルミニウムでなる場
合、特にその結晶構造の制限を受けることはないが、κ
−酸化アルミニウムからなると微細粒の外層になること
及び切削工具としての耐摩耗性及び耐欠損性の向上が顕
著になることから好ましいことである。
【００２１】また、必要に応じて外層の表面に最外層を
形成する場合は、最外層が淡黄色，黄金色，黄褐色等の
有色でなることから、工具として特にスローアウェイチ
ップのような切削工具として使用した場合、使用前後の
刃先の識別が容易になること、及び耐摩耗性がさらに顕
著に向上することから好ましいことである。耐摩耗性を
高めること及び使用前後の刃先の識別をすることの両方
兼備したものとする場合には、最外層の厚さは、０．２
〜２．０μｍにすることが好ましく、使用前後の刃先の
識別のみ重要視する場合には、最外層の厚さは、０．０
５μｍ以上あればよい。
形成する場合は、最外層が淡黄色，黄金色，黄褐色等の
有色でなることから、工具として特にスローアウェイチ
ップのような切削工具として使用した場合、使用前後の
刃先の識別が容易になること、及び耐摩耗性がさらに顕
著に向上することから好ましいことである。耐摩耗性を
高めること及び使用前後の刃先の識別をすることの両方
兼備したものとする場合には、最外層の厚さは、０．２
〜２．０μｍにすることが好ましく、使用前後の刃先の
識別のみ重要視する場合には、最外層の厚さは、０．０
５μｍ以上あればよい。
【００２２】本発明の工具用被覆窒化ケイ素焼結体を作
製する場合は、従来の粉末冶金法又はセラミックス焼結
体の製造方法を応用して基材を作製し、この基材に従来
から行われている、例えば化学蒸着法（ＣＶＤ法）や物
理蒸着法（ＰＶＤ法）でもって被膜を形成することによ
り得ることができる。
製する場合は、従来の粉末冶金法又はセラミックス焼結
体の製造方法を応用して基材を作製し、この基材に従来
から行われている、例えば化学蒸着法（ＣＶＤ法）や物
理蒸着法（ＰＶＤ法）でもって被膜を形成することによ
り得ることができる。
【００２３】
【作用】本発明の工具用被覆窒化ケイ素焼結体は、基材
を構成するアルミニウム化合物とハフニウム化合物の両
者の比率でもって、高温における基材の強度を高める作
用を引き出し、ハフニウム化合物が基材の内部よりも表
面部に多く残留し、被膜の内層との密着性強化作用に寄
与しており、希土類元素の化合物とアルミニウム化合
物、主として希土類元素の化合物が基材の焼結促進作用
に寄与し、被膜の内、内層が基材と外層との密着性の媒
介作用をし、内層と外層又は内層と外層と最外層の構成
でもって、切削工具としての耐摩耗性及び耐欠損性を高
める作用をしているものである。
を構成するアルミニウム化合物とハフニウム化合物の両
者の比率でもって、高温における基材の強度を高める作
用を引き出し、ハフニウム化合物が基材の内部よりも表
面部に多く残留し、被膜の内層との密着性強化作用に寄
与しており、希土類元素の化合物とアルミニウム化合
物、主として希土類元素の化合物が基材の焼結促進作用
に寄与し、被膜の内、内層が基材と外層との密着性の媒
介作用をし、内層と外層又は内層と外層と最外層の構成
でもって、切削工具としての耐摩耗性及び耐欠損性を高
める作用をしているものである。
【００２４】
【実施例１】平均粒径０．７μｍのＳｉ3Ｎ4粉末、平均
粒径１．５μｍのＨｆＯ2，Ｈｆ（Ｏ，Ｃ），Ｈｆ
（Ｏ，Ｎ）粉末、平均粒径０．５μｍのＹ2Ｏ3，Ａｌ
Ｎ，Ａｌ2Ｏ3粉末をそれぞれ用いて、表１に示す割合に
配合し、ボールミルで粉砕混合後プレス成形した。次い
で、成形体を窒素ガス雰囲気中、１７５０℃で１時間常
圧焼結した後、１０００気圧の窒素ガス中、１７００℃
で１時間保持による熱間静水圧処理（ＨＩＰ処理）を行
って、それぞれの焼結体を得た。こうして得た焼結体を
研削し、ＩＳＯ規格のＳＮＧＮ１２０４０８形状でなる
スローアウェイチップの基材を得た。
粒径１．５μｍのＨｆＯ2，Ｈｆ（Ｏ，Ｃ），Ｈｆ
（Ｏ，Ｎ）粉末、平均粒径０．５μｍのＹ2Ｏ3，Ａｌ
Ｎ，Ａｌ2Ｏ3粉末をそれぞれ用いて、表１に示す割合に
配合し、ボールミルで粉砕混合後プレス成形した。次い
で、成形体を窒素ガス雰囲気中、１７５０℃で１時間常
圧焼結した後、１０００気圧の窒素ガス中、１７００℃
で１時間保持による熱間静水圧処理（ＨＩＰ処理）を行
って、それぞれの焼結体を得た。こうして得た焼結体を
研削し、ＩＳＯ規格のＳＮＧＮ１２０４０８形状でなる
スローアウェイチップの基材を得た。
【００２５】これらの基材をＣＶＤの反応炉に設置し、
ＴｉＣｌ4とＮ2とＨ2の混合ガス中、９４０℃で処理
し、１μｍ厚さのＴｉＮ膜の内層を形成した後、Ａｌと
ＨＣｌの反応により得たＡｌＣｌ3とＣＯとＨ2の混合ガ
ス中、９４０℃で処理し、１．５μｍ厚さのκ−Ａｌ2
Ｏ3膜の外層を形成して本発明品１〜７及び比較品１〜
６を得た。
ＴｉＣｌ4とＮ2とＨ2の混合ガス中、９４０℃で処理
し、１μｍ厚さのＴｉＮ膜の内層を形成した後、Ａｌと
ＨＣｌの反応により得たＡｌＣｌ3とＣＯとＨ2の混合ガ
ス中、９４０℃で処理し、１．５μｍ厚さのκ−Ａｌ2
Ｏ3膜の外層を形成して本発明品１〜７及び比較品１〜
６を得た。
【００２６】本発明品１〜７及び比較品１〜６を用い
て、下記の（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に併記した。
て、下記の（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に併記した。
【００２７】（Ａ）条件、乾式による連続旋削試験 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 （Ｂ）条件、乾式によるフライス切削試験（ＶB） 被削材 ：ＦＣＤ６０（４５×２００ｍｍ角材） 切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ 切込み ：１．５ｍｍ 初期送り：０．２０ｍｍ／ｒｅｖ 評価 ：欠損又はチッピングが生じる最大送り（欠損
又はチッピングが生じない場合は、送りを０．０３ｍｍ
／ｒｅｖ増加する。
又はチッピングが生じない場合は、送りを０．０３ｍｍ
／ｒｅｖ増加する。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【実施例２】実施例１の粉末を用いて、８８％Ｓｉ3Ｎ4
粉末−４％ＨｆＯ2−４％Ｙ2Ｏ3−４％ＡｌＮ（重量
％）の配合組成にし、これを実施例１と同様にして焼結
体の基材を作製した後、 ＴｉＣｌ4，ＡｌＣｌ3，
Ｎ2，ＣＨ4，ＣＯ，ＣＯ2，Ｈ2のガスの中から選定した
混合ガス中、９４０〜１１００℃で処理し、基材表面に
表２に示した構成からなる被膜を形成して本発明品８〜
１６及び比較品７〜１０を得た。
粉末−４％ＨｆＯ2−４％Ｙ2Ｏ3−４％ＡｌＮ（重量
％）の配合組成にし、これを実施例１と同様にして焼結
体の基材を作製した後、 ＴｉＣｌ4，ＡｌＣｌ3，
Ｎ2，ＣＨ4，ＣＯ，ＣＯ2，Ｈ2のガスの中から選定した
混合ガス中、９４０〜１１００℃で処理し、基材表面に
表２に示した構成からなる被膜を形成して本発明品８〜
１６及び比較品７〜１０を得た。
【００３０】こうして得た本発明品８〜１６及び比較品
７〜１０を用いて、実施例１の（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２に併記し
た。
７〜１０を用いて、実施例１の（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２に併記し
た。
【００３１】
【表２】
【００３２】
【発明の効果】本発明の工具用被覆窒化ケイ素焼結体
は、従来の窒化ケイ素焼結体（比較品１）に比べて、
１．８〜１．９倍の耐摩耗性及び１．６〜１．９倍の耐
欠損性を有するという効果があり、本発明の焼結体から
外れた比較品に比べて、同等〜１．８倍の耐摩耗性及び
１．１〜１．９倍の耐欠損性を有するという効果があ
り、基材と被膜との密着性及び被膜の耐剥離性に優れて
いるという効果がある。
は、従来の窒化ケイ素焼結体（比較品１）に比べて、
１．８〜１．９倍の耐摩耗性及び１．６〜１．９倍の耐
欠損性を有するという効果があり、本発明の焼結体から
外れた比較品に比べて、同等〜１．８倍の耐摩耗性及び
１．１〜１．９倍の耐欠損性を有するという効果があ
り、基材と被膜との密着性及び被膜の耐剥離性に優れて
いるという効果がある。
Claims (2)
- 【請求項１】 窒化ケイ素を主成分とする焼結体の基材
表面に硬質被膜を被覆してなる被覆窒化ケイ素焼結体に
おいて、 該基材が希土類元素の酸化物，酸窒化物及びこれらの相
互固溶体の中の少なくとも１種の希土類元素の化合物１
〜８重量％と、１〜８重量％の窒化アルミニウム又は２
重量％以下の酸化アルミニウムに２〜１０重量％の窒化
アルミニウムを組合わせたアルミニウム化合物と、酸化
ハフニュウム，酸窒化ハフニウム，酸炭化ハフニウム，
酸窒炭化ハフニウムの中の少なくとも１種のハフニウム
化合物１〜８重量％と、残りが窒化ケイ素でなる焼結体
で、 該硬質被膜が窒化チタン，炭化チタン，酸窒化チタン，
酸炭化チタン，窒炭化チタン，酸窒炭化チタンの中の１
種の単層又は多層でなる平均層厚０．１〜３．０μｍの
内層と、酸化アルミニウム又は酸窒化アルミニウムの単
層もしくは多層でなる平均層厚０．１〜３．０μｍの外
層とでなることを特徴とする工具用被覆窒化ケイ素焼結
体。 - 【請求項２】 上記外層の表面に窒化チタン，酸窒化チ
タン，窒炭化チタン，窒炭酸化チタンの中の１種の単層
又は多層でなる最外層を被覆してなることを特徴とする
請求項１記載の工具用被覆窒化ケイ素焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03220983A JP3107168B2 (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | 工具用被覆窒化ケイ素焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03220983A JP3107168B2 (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | 工具用被覆窒化ケイ素焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0543323A true JPH0543323A (ja) | 1993-02-23 |
| JP3107168B2 JP3107168B2 (ja) | 2000-11-06 |
Family
ID=16759634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03220983A Expired - Fee Related JP3107168B2 (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | 工具用被覆窒化ケイ素焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3107168B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005099945A1 (ja) * | 2004-04-13 | 2005-10-27 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | 表面被覆切削工具 |
| JP2008230922A (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Toshiba Corp | 窒化珪素焼結体とそれを用いた摺動部材 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101087670B (zh) | 2004-12-22 | 2011-07-20 | 日本特殊陶业株式会社 | 赛纶陶瓷刀片以及装备这种刀片的切削工具 |
-
1991
- 1991-08-06 JP JP03220983A patent/JP3107168B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005099945A1 (ja) * | 2004-04-13 | 2005-10-27 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | 表面被覆切削工具 |
| US7785700B2 (en) | 2004-04-13 | 2010-08-31 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Surface-coated cutting tool |
| JP2008230922A (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Toshiba Corp | 窒化珪素焼結体とそれを用いた摺動部材 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3107168B2 (ja) | 2000-11-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS6011288A (ja) | 表面被覆サイアロン基セラミツクス工具部材 | |
| US4578087A (en) | Nitride based cutting tool and method for producing the same | |
| JPH08119774A (ja) | 工具用複合高硬度材料 | |
| JPS61101482A (ja) | 窒化珪素切削工具 | |
| EP0095131B1 (en) | Coated silicon nitride cutting tools | |
| JP3107168B2 (ja) | 工具用被覆窒化ケイ素焼結体 | |
| JP3170993B2 (ja) | 耐欠損性のすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 | |
| JP3476504B2 (ja) | 窒化ケイ素基焼結体およびその被覆焼結体 | |
| EP0856498B1 (en) | Titanium carbo-nitride complex silicon nitride tool | |
| JPS6213430B2 (ja) | ||
| JP3009310B2 (ja) | サイアロン基焼結体およびその被覆焼結体 | |
| KR960016069B1 (ko) | 질화규소에 기초한 소결체 | |
| JP2849055B2 (ja) | サイアロン基焼結体および被覆焼結体 | |
| JP4004026B2 (ja) | 希土類酸化物を含有する硬質膜を被覆した被覆部材 | |
| JP3519324B2 (ja) | セラミックス焼結体および被覆セラミックス焼結体 | |
| JP2570354B2 (ja) | 切削工具用表面被覆セラミックス部材 | |
| JP2901102B2 (ja) | 工具用窒化ケイ素焼結体及び工具用被覆窒化ケイ素焼結体 | |
| JPH06298568A (ja) | ウイスカー強化サイアロン基焼結体およびその被覆焼結体 | |
| JPH02116691A (ja) | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆セラミック製切削工具 | |
| JPH0349681B2 (ja) | ||
| JPH0295502A (ja) | 高速切削用チップ | |
| JPH09268071A (ja) | 炭窒化チタン複合窒化珪素工具 | |
| JP3615634B2 (ja) | 高靱性窒化珪素質焼結体及びその製造方法 | |
| JPH06114606A (ja) | 硬質層被覆窒化ケイ素基セラミックス製切削工具 | |
| JPS6294206A (ja) | 切削工具用表面被覆β′サイアロン基セラミツクスおよびその製造法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20000823 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070908 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080908 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090908 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090908 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100908 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100908 Year of fee payment: 10 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100908 Year of fee payment: 10 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100908 Year of fee payment: 10 |
|
| R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100908 Year of fee payment: 10 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |