JPH0585505B2 - - Google Patents
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- JPH0585505B2 JPH0585505B2 JP63094354A JP9435488A JPH0585505B2 JP H0585505 B2 JPH0585505 B2 JP H0585505B2 JP 63094354 A JP63094354 A JP 63094354A JP 9435488 A JP9435488 A JP 9435488A JP H0585505 B2 JPH0585505 B2 JP H0585505B2
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- Japan
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- sintered body
- particles
- terms
- powder
- silicon nitride
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
「産業上の利用分野」
本発明窒化ケイ素焼結体は、切削工具等のよう
に耐摩耗性及び耐欠損性が要求される産業用部材
に好適に利用される。 「従来の技術」 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60−20346号公報においてMgO，ZrO2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Al2O3、WC、Y2O3等が知られ
ている。また、切削工具に限らず機械的特性の向
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ZrO2を添加して焼結する技術が特
開昭60−77174号公報に開示されている。 「発明が解決しようとする問題点」 上記従来技術はいずれも強度、靱性について改
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つてきた。 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切削工具用窒化ケイ
素焼結体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」 その手段は、焼結体の重量組成を、MgをMgO
換算で１〜10％と、ZrをZrO2換算で１〜10％と、
Al，Li及びNaのうち一種以上を酸化物換算で
各々0.1〜1.0％と、残部Si3N4及び不可避不純物
とするところにある。 「作用」 Mg，Zr，Al，Li及びNaはSi，Ｎ及びＯと相
まつて焼成過程でSi3N4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。就中、Al，Li及び
Naは粒界相とSi3N4粒子の結合力を強固にし、
摩耗時のSi3N4粒子の脱落を防止する。この結合
力が適度であると、焼結体に発生したクラツク先
端の応力場において、いわゆるプルアウトと称す
るSi3N4柱状粒子の引き抜き現象が生じてクラツ
ク先端の応力集中が著しく低められ、高靱性化す
る。Al，Li及びNaのうちではAlの作用が最も顕
著である。なお、Zrの一部はZrOxNyCzで表わ
される結晶粒子となつていることが多い。 本発明において、Mg及びZrの含有量をそれぞ
れMgO換算及びZrO2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10％を超えると粒界相が過剰とな
り、高靱性及び高強度が得られなくなるからであ
る。またAl，Li及びNaのうち一種以上の含有量
を酸化物換算で各々0.1〜1.0％に限定したのは、
0.1％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Si3N4粒子の脱落を招来
し、耐摩耗性が低下するし、他方いずれか一種が
1.0％を超えると粒界相とSi3N4粒子の結合力が強
すぎるため、クラツク進展時にSi3N4粒子の上記
プルアウト現象が生じなくなり、高靱性化しない
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
Al，Li及びNaのうち一種以上の化合物を酸化物
換算でそれぞれ１〜10％、１〜10％及び0.1〜1.0
％と、残部Si3N4粉末とを混合し、成形後、窒素
雰囲気中又は不活性雰囲気中1500〜1900℃で焼成
することによつて得られる。焼成はガス圧焼結が
望ましいが、これに限定されることはない。 「実施例」 実施例 １ 平均粒径0.7μｍ、BET比表面積10m2／ｇのSi3
N4粉末、同20m2／ｇのMgCO3粉末、同14m2／ｇ
のZrO2粉末及び同10m2／ｇのAl2O3粉末を第１表
に示す割合で秤量し、Si3N4製のポツトミル及び
球石を用いて16時間湿式混合し、乾燥後、平均粒
径250μｍの顆粒に造粒した。造粒粉末を1.5ton／
cm2の圧力で金型プレスし、第１表に示す条件で焼
成することによつて窒化ケイ素焼結体No.１〜No.９
を製造した。 焼結体No.１〜No.９についてJISR1601による室
温抗折力、IM法による破壊靱性値、耐摩耗性及
び耐欠損性を測定した結果を第１表に併記した。
に耐摩耗性及び耐欠損性が要求される産業用部材
に好適に利用される。 「従来の技術」 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60−20346号公報においてMgO，ZrO2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Al2O3、WC、Y2O3等が知られ
ている。また、切削工具に限らず機械的特性の向
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ZrO2を添加して焼結する技術が特
開昭60−77174号公報に開示されている。 「発明が解決しようとする問題点」 上記従来技術はいずれも強度、靱性について改
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つてきた。 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切削工具用窒化ケイ
素焼結体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」 その手段は、焼結体の重量組成を、MgをMgO
換算で１〜10％と、ZrをZrO2換算で１〜10％と、
Al，Li及びNaのうち一種以上を酸化物換算で
各々0.1〜1.0％と、残部Si3N4及び不可避不純物
とするところにある。 「作用」 Mg，Zr，Al，Li及びNaはSi，Ｎ及びＯと相
まつて焼成過程でSi3N4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。就中、Al，Li及び
Naは粒界相とSi3N4粒子の結合力を強固にし、
摩耗時のSi3N4粒子の脱落を防止する。この結合
力が適度であると、焼結体に発生したクラツク先
端の応力場において、いわゆるプルアウトと称す
るSi3N4柱状粒子の引き抜き現象が生じてクラツ
ク先端の応力集中が著しく低められ、高靱性化す
る。Al，Li及びNaのうちではAlの作用が最も顕
著である。なお、Zrの一部はZrOxNyCzで表わ
される結晶粒子となつていることが多い。 本発明において、Mg及びZrの含有量をそれぞ
れMgO換算及びZrO2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10％を超えると粒界相が過剰とな
り、高靱性及び高強度が得られなくなるからであ
る。またAl，Li及びNaのうち一種以上の含有量
を酸化物換算で各々0.1〜1.0％に限定したのは、
0.1％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Si3N4粒子の脱落を招来
し、耐摩耗性が低下するし、他方いずれか一種が
1.0％を超えると粒界相とSi3N4粒子の結合力が強
すぎるため、クラツク進展時にSi3N4粒子の上記
プルアウト現象が生じなくなり、高靱性化しない
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
Al，Li及びNaのうち一種以上の化合物を酸化物
換算でそれぞれ１〜10％、１〜10％及び0.1〜1.0
％と、残部Si3N4粉末とを混合し、成形後、窒素
雰囲気中又は不活性雰囲気中1500〜1900℃で焼成
することによつて得られる。焼成はガス圧焼結が
望ましいが、これに限定されることはない。 「実施例」 実施例 １ 平均粒径0.7μｍ、BET比表面積10m2／ｇのSi3
N4粉末、同20m2／ｇのMgCO3粉末、同14m2／ｇ
のZrO2粉末及び同10m2／ｇのAl2O3粉末を第１表
に示す割合で秤量し、Si3N4製のポツトミル及び
球石を用いて16時間湿式混合し、乾燥後、平均粒
径250μｍの顆粒に造粒した。造粒粉末を1.5ton／
cm2の圧力で金型プレスし、第１表に示す条件で焼
成することによつて窒化ケイ素焼結体No.１〜No.９
を製造した。 焼結体No.１〜No.９についてJISR1601による室
温抗折力、IM法による破壊靱性値、耐摩耗性及
び耐欠損性を測定した結果を第１表に併記した。
【表】
【表】
第１表の結果から、焼結体No.６はAl2O3不足に
より摩耗量が多く、焼結体No.７はAl2O3過剰によ
り靱性が劣り、焼結体No.８及びNo.９はMg又はZr
の不足により緻密化せず全ての特性に劣つたもの
と考えられる。 実施例 ２ 実施例１と同じ原料粉末のほかに、比表面積８
m2／ｇのLi2CO3粉末、比表面積10m2／ｇのNa2
CO3粉末を用い、試料No.３の焼結体と組成を除く
ほかは同一条件で焼結体No.10〜No.17を製造し、諸
特性を測定した結果を第２表に示す。
より摩耗量が多く、焼結体No.７はAl2O3過剰によ
り靱性が劣り、焼結体No.８及びNo.９はMg又はZr
の不足により緻密化せず全ての特性に劣つたもの
と考えられる。 実施例 ２ 実施例１と同じ原料粉末のほかに、比表面積８
m2／ｇのLi2CO3粉末、比表面積10m2／ｇのNa2
CO3粉末を用い、試料No.３の焼結体と組成を除く
ほかは同一条件で焼結体No.10〜No.17を製造し、諸
特性を測定した結果を第２表に示す。
【表】
第２表の結果から、Li及びNaもAlと同様の作
用を生じることがわかつた。 「発明の効果」 従来の窒化ケイ素焼結体と同程度の機械的特性
を維持しつつ、切削寿命を延ばすことができる。
用を生じることがわかつた。 「発明の効果」 従来の窒化ケイ素焼結体と同程度の機械的特性
を維持しつつ、切削寿命を延ばすことができる。
Claims (1)
- １ 重量基準で、MgをMgO換算で１〜10％とZr
をZrO2換算で１〜10％と、Al，Li及びNaのうち
一種以上を酸化物換算で各々0.1〜1.0％と、残部
Si3N4及び不可避不純物とからなる切削工具用窒
化ケイ素焼結体。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63094354A JPH01157466A (ja) | 1987-09-02 | 1988-04-15 | 切削工具用窒化ケイ素焼結体 |
| US07/238,429 US4880756A (en) | 1987-09-02 | 1988-08-31 | Silicon nitride sintered product |
| DE8888114207T DE3875879T2 (de) | 1987-09-02 | 1988-08-31 | Gesinterte siliciumnitridkoerper. |
| EP88114207A EP0306001B1 (en) | 1987-09-02 | 1988-08-31 | Silicon nitride sintered product |
| CA000576306A CA1314293C (en) | 1987-09-02 | 1988-09-01 | Silicon nitride sintered product |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21996187 | 1987-09-02 | ||
| JP62-219961 | 1987-09-02 | ||
| JP63094354A JPH01157466A (ja) | 1987-09-02 | 1988-04-15 | 切削工具用窒化ケイ素焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01157466A JPH01157466A (ja) | 1989-06-20 |
| JPH0585505B2 true JPH0585505B2 (ja) | 1993-12-07 |
Family
ID=16743749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63094354A Granted JPH01157466A (ja) | 1987-09-02 | 1988-04-15 | 切削工具用窒化ケイ素焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01157466A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2855243B2 (ja) * | 1991-12-05 | 1999-02-10 | 日本特殊陶業株式会社 | 耐摩耗性の優れた窒化珪素質焼結体 |
| EP2883854A4 (en) * | 2012-08-10 | 2016-01-06 | Kyocera Corp | SINTERED SILICON NITRIDE PRESSING AND HEATING ELEMENT |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5515964A (en) * | 1978-07-21 | 1980-02-04 | Tokyo Shibaura Electric Co | Producing silicon nitride sintered body |
| JPS59190272A (ja) * | 1983-04-12 | 1984-10-29 | 住友電気工業株式会社 | 窒化けい素質焼結体の製造法 |
-
1988
- 1988-04-15 JP JP63094354A patent/JPH01157466A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5515964A (en) * | 1978-07-21 | 1980-02-04 | Tokyo Shibaura Electric Co | Producing silicon nitride sintered body |
| JPS59190272A (ja) * | 1983-04-12 | 1984-10-29 | 住友電気工業株式会社 | 窒化けい素質焼結体の製造法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01157466A (ja) | 1989-06-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |