JPH059202B2 - - Google Patents
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- JPH059202B2 JPH059202B2 JP63229630A JP22963088A JPH059202B2 JP H059202 B2 JPH059202 B2 JP H059202B2 JP 63229630 A JP63229630 A JP 63229630A JP 22963088 A JP22963088 A JP 22963088A JP H059202 B2 JPH059202 B2 JP H059202B2
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- Japan
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- color
- silicon nitride
- sintered body
- cutting
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Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Description
〈産業上の利用分野〉
この発明は、使用済切削コーナを容易に色別す
ることのできる窒化けい素系切削工具に関するも
のである。 〈従来の技術〉 近年窒化けい素系切削工具は、その特性として
高強度、高靱性、高耐熱衝撃性、高温硬度を有す
ることから、従来のアルミナ系切削工具、コーテ
イング工具などでは適用できなかつた鋳物の高速
粗旋削、フライス、また耐熱合金の切削などにも
用いられている。 ところで、これまでに実際に製造販売されてい
る様々な窒化けい素系切削工具の色調を調べてみ
ると、一般に黒セラと呼ばれているAl2O3−TiC
系切削工具と同じような黒色系を呈しており、暗
い色調のものが多い。 〈発明が解決しようとする課題〉 このように、現在市販されている窒化けい素系
切削工具の色調は暗いものが多いため、切削作業
現場ではその暗い色のため使用済切削コーナを色
別することが容易でなく、誤つて使用済切削コー
ナを使用してしまつたり、同じように暗い色を呈
している靱性の低い黒セラミツクス（Al2O3−
TiC系）工具と混同して使用してしまつて工具を
破損したり、被削材に損傷を与えるといつた事態
を招き、作業効率の低下を引き起こすといつた問
題があつた。 一方、使用前刃先と使用済刃先を見分けるため
の方法としては、例えば特開昭58−217476号公報
に記載されている。 しかしながら、この方法は製品形状に仕上つた
スローアウエイチツプに特殊な被覆層を設け、そ
の被覆層が刃先の使用により変色する性質を利用
して使用済刃先を区別するものであるから、被覆
層を設ける工程が必要となり、製造コスト上昇の
大きな要因となつている。 〈課題を解決するための手段〉 従つて、この発明では上記したような被覆層を
設けることなく、切削工具自体の色を使用済刃先
を区別しやすく、黒セラミツクス（Al2O3−TiC
系）工具と混同しないような白色とするべく検討
を行なつた。 即ち、従来の窒化けい素系切削工具が示してい
る暗い色調は、窒化けい素系本来の色ではなく、
添加する焼結助剤そのものの色もしくは原料粉末
中に含まれていたり、製造工程中に混入する金属
不純物元素に影響されるものであつて、元来窒化
けい素は白色もしくは透明である。 従つて、この発明は窒化けい素の白色の色調を
失わないようにして利用することを考えたもので
ある。 また、この発明は主成分である窒化けい素粉末
に対してZr、Al、Ｙ、Siの元素から選ばれた少
なくとも１種の酸化物粉末１〜25重量％を混合し
て焼結した焼結体の内部の金属系不純物量を鉄族
金属（Fe、Ni、Co）およびタングステンを合計
量で1100ppm未満となるように制御することによ
り、その焼結体の色調が白色を呈する窒化けい素
系切削工具の製造法をも提供するものである。 〈作用〉 現在市販されている窒化けい素系切削工具の色
調である黒または濃灰色は配合助剤（焼結助剤）
そのものの色でなければ、その原料完粉中に存在
するか、もしくは製造プロセス中に導入された金
属系不純物元素によるものであり、特にFe、Ni、
Co、Ｗが悪影響を与えていることを本発明者ら
は突き止めた。 第１図に金属系不純物元素（Fe、Ni、Co、
Ｗ）量としてＬ＊ａ＊ｂ＊表色系で白さを表わす
Ｌ＊の大きさとの関係を示す。 焼結体の色調コントロールの主なものは前記し
た通りであるが、例えば窒化けい素の焼結助剤と
してよく知られているMgOを添加すると黒くな
るし、カーボン雰囲気で焼結すると黒くなる等不
純物の量、種類によつて様々に変化する。従つ
て、本願でいう白色の窒化けい素を得るために
は、多くの製造条件を厳密にコントロールする必
要がある。 そこで窒化けい素系切削工具を製造するに当た
り、その原料完粉には金属不純物元素として鉄族
金属（Fe、Ni、Co）およびタングステンを合計
量で1100mmp未満含有するものを用い、最もコ
ンタミネーシヨン（汚濁）の起こりやすい混合、
粉砕工程には従来よく用いられている金属製アト
ライターではなく、Al2O3またはSi3N4で内張り
したポツトおよびAl2O3製またはSi3N4製ボール
またはプラスチツク製ボールミル（ポツト、ボー
ルともにプラスチツク）などを用いて原料粉中に
含まれているFe、Ni、CoやＷの金属系不純物元
素量が焼結体への製造プロセス中で増加すること
のないようにすることによつて使用済切削コーナ
を色別できる白色系窒化けい素系切削工具を製造
するこにい成功したのである。 なお、この発明においては添加助剤として、色
調を暗くするような物質、例えばTiN、TiCなど
は使用しないことは当然である。 切削工具の窒化けい素は、過酷な条件で使用さ
れるので、まず強度が高くなければならない。こ
のため、窒化けい素粉末の粒子径を可能な限り粉
砕して小さな粒子径とする必要があつた。このた
め粉砕効率の高い超硬合金や金属製の粉砕手段を
用いることが多かつた。このため、市販の窒化け
い素系切削工具は、本願の窒化けい素切削工具よ
り黒色になつているものと思われる。 この発明において主成分としての窒化けい素に
添加するZr、Al、Ｙ、Siの元素の酸化物粉末の
量を１〜25重量％とするのは、１重量％未満では
切削工具としての使用に値する充分な焼結体密度
を得ることができず、また25重量％を越えると、
焼結体の高温強度が低下するため、良好な切削性
能を得ることができなくなるためである。 色彩については、国際照明委員会（CIE）にお
いて、感覚色度［Ｌ＊ａ＊ｂ＊］が採用されてお
り、この発明においていう白色とはＬ＊＞50、−
30＜ａ＊、ｂ＊＜3.0を満たす色調を意味する。 これは、この条件を満たさない色彩では白色と
は言い難く、使用済切削コーナを容易に色別する
ことができなくなるためである。 また、焼結体中に含まれる金属系不純物として
鉄族金属（Fe、Ni、Co）およびタングステンを
合計量で1100ppm未満と限定するのはそれらの量
が上記より越えると、焼結体の色調が灰色もしく
は黒色となつてこの発明の目的を達しないためで
ある。 〈実施例〉 以下この発明を実施例により詳細に説明する。 原料粉末として市販の平均粒径0.5μmのα−
Si3N4粉末、同じく0.5μmのAl2O3粉末、0.9μmの
Y2O3粉末、0.8μmの3mol％Y2O3で部分安定化さ
せたZrO2粉末、0.8μmのTiO2粉末、0.5μmのSiO2
粉末をそれぞれ下記第１表に示す割合で配合し、
第２表にて示す混合、粉砕工程を経た後、約
1ton／cm2の圧力でプレス成型した。 次に配合剤として添加してあるパラフインを
500℃、N2中で脱脂したのち、N2ガス雰囲気中
にて750℃で２時間常圧焼結することによつて実
質的に配合組成と同一成分比をもつ本発明焼結体
と比較例としての焼結体を得た。 その結果、本発明の焼結体は白色を呈したのに
対し、比較例の焼結体は黒ないし濃い灰色といつ
た暗い色調を示した。
ることのできる窒化けい素系切削工具に関するも
のである。 〈従来の技術〉 近年窒化けい素系切削工具は、その特性として
高強度、高靱性、高耐熱衝撃性、高温硬度を有す
ることから、従来のアルミナ系切削工具、コーテ
イング工具などでは適用できなかつた鋳物の高速
粗旋削、フライス、また耐熱合金の切削などにも
用いられている。 ところで、これまでに実際に製造販売されてい
る様々な窒化けい素系切削工具の色調を調べてみ
ると、一般に黒セラと呼ばれているAl2O3−TiC
系切削工具と同じような黒色系を呈しており、暗
い色調のものが多い。 〈発明が解決しようとする課題〉 このように、現在市販されている窒化けい素系
切削工具の色調は暗いものが多いため、切削作業
現場ではその暗い色のため使用済切削コーナを色
別することが容易でなく、誤つて使用済切削コー
ナを使用してしまつたり、同じように暗い色を呈
している靱性の低い黒セラミツクス（Al2O3−
TiC系）工具と混同して使用してしまつて工具を
破損したり、被削材に損傷を与えるといつた事態
を招き、作業効率の低下を引き起こすといつた問
題があつた。 一方、使用前刃先と使用済刃先を見分けるため
の方法としては、例えば特開昭58−217476号公報
に記載されている。 しかしながら、この方法は製品形状に仕上つた
スローアウエイチツプに特殊な被覆層を設け、そ
の被覆層が刃先の使用により変色する性質を利用
して使用済刃先を区別するものであるから、被覆
層を設ける工程が必要となり、製造コスト上昇の
大きな要因となつている。 〈課題を解決するための手段〉 従つて、この発明では上記したような被覆層を
設けることなく、切削工具自体の色を使用済刃先
を区別しやすく、黒セラミツクス（Al2O3−TiC
系）工具と混同しないような白色とするべく検討
を行なつた。 即ち、従来の窒化けい素系切削工具が示してい
る暗い色調は、窒化けい素系本来の色ではなく、
添加する焼結助剤そのものの色もしくは原料粉末
中に含まれていたり、製造工程中に混入する金属
不純物元素に影響されるものであつて、元来窒化
けい素は白色もしくは透明である。 従つて、この発明は窒化けい素の白色の色調を
失わないようにして利用することを考えたもので
ある。 また、この発明は主成分である窒化けい素粉末
に対してZr、Al、Ｙ、Siの元素から選ばれた少
なくとも１種の酸化物粉末１〜25重量％を混合し
て焼結した焼結体の内部の金属系不純物量を鉄族
金属（Fe、Ni、Co）およびタングステンを合計
量で1100ppm未満となるように制御することによ
り、その焼結体の色調が白色を呈する窒化けい素
系切削工具の製造法をも提供するものである。 〈作用〉 現在市販されている窒化けい素系切削工具の色
調である黒または濃灰色は配合助剤（焼結助剤）
そのものの色でなければ、その原料完粉中に存在
するか、もしくは製造プロセス中に導入された金
属系不純物元素によるものであり、特にFe、Ni、
Co、Ｗが悪影響を与えていることを本発明者ら
は突き止めた。 第１図に金属系不純物元素（Fe、Ni、Co、
Ｗ）量としてＬ＊ａ＊ｂ＊表色系で白さを表わす
Ｌ＊の大きさとの関係を示す。 焼結体の色調コントロールの主なものは前記し
た通りであるが、例えば窒化けい素の焼結助剤と
してよく知られているMgOを添加すると黒くな
るし、カーボン雰囲気で焼結すると黒くなる等不
純物の量、種類によつて様々に変化する。従つ
て、本願でいう白色の窒化けい素を得るために
は、多くの製造条件を厳密にコントロールする必
要がある。 そこで窒化けい素系切削工具を製造するに当た
り、その原料完粉には金属不純物元素として鉄族
金属（Fe、Ni、Co）およびタングステンを合計
量で1100mmp未満含有するものを用い、最もコ
ンタミネーシヨン（汚濁）の起こりやすい混合、
粉砕工程には従来よく用いられている金属製アト
ライターではなく、Al2O3またはSi3N4で内張り
したポツトおよびAl2O3製またはSi3N4製ボール
またはプラスチツク製ボールミル（ポツト、ボー
ルともにプラスチツク）などを用いて原料粉中に
含まれているFe、Ni、CoやＷの金属系不純物元
素量が焼結体への製造プロセス中で増加すること
のないようにすることによつて使用済切削コーナ
を色別できる白色系窒化けい素系切削工具を製造
するこにい成功したのである。 なお、この発明においては添加助剤として、色
調を暗くするような物質、例えばTiN、TiCなど
は使用しないことは当然である。 切削工具の窒化けい素は、過酷な条件で使用さ
れるので、まず強度が高くなければならない。こ
のため、窒化けい素粉末の粒子径を可能な限り粉
砕して小さな粒子径とする必要があつた。このた
め粉砕効率の高い超硬合金や金属製の粉砕手段を
用いることが多かつた。このため、市販の窒化け
い素系切削工具は、本願の窒化けい素切削工具よ
り黒色になつているものと思われる。 この発明において主成分としての窒化けい素に
添加するZr、Al、Ｙ、Siの元素の酸化物粉末の
量を１〜25重量％とするのは、１重量％未満では
切削工具としての使用に値する充分な焼結体密度
を得ることができず、また25重量％を越えると、
焼結体の高温強度が低下するため、良好な切削性
能を得ることができなくなるためである。 色彩については、国際照明委員会（CIE）にお
いて、感覚色度［Ｌ＊ａ＊ｂ＊］が採用されてお
り、この発明においていう白色とはＬ＊＞50、−
30＜ａ＊、ｂ＊＜3.0を満たす色調を意味する。 これは、この条件を満たさない色彩では白色と
は言い難く、使用済切削コーナを容易に色別する
ことができなくなるためである。 また、焼結体中に含まれる金属系不純物として
鉄族金属（Fe、Ni、Co）およびタングステンを
合計量で1100ppm未満と限定するのはそれらの量
が上記より越えると、焼結体の色調が灰色もしく
は黒色となつてこの発明の目的を達しないためで
ある。 〈実施例〉 以下この発明を実施例により詳細に説明する。 原料粉末として市販の平均粒径0.5μmのα−
Si3N4粉末、同じく0.5μmのAl2O3粉末、0.9μmの
Y2O3粉末、0.8μmの3mol％Y2O3で部分安定化さ
せたZrO2粉末、0.8μmのTiO2粉末、0.5μmのSiO2
粉末をそれぞれ下記第１表に示す割合で配合し、
第２表にて示す混合、粉砕工程を経た後、約
1ton／cm2の圧力でプレス成型した。 次に配合剤として添加してあるパラフインを
500℃、N2中で脱脂したのち、N2ガス雰囲気中
にて750℃で２時間常圧焼結することによつて実
質的に配合組成と同一成分比をもつ本発明焼結体
と比較例としての焼結体を得た。 その結果、本発明の焼結体は白色を呈したのに
対し、比較例の焼結体は黒ないし濃い灰色といつ
た暗い色調を示した。
【表】
【表】
【表】
注 ＊１：各組成原料中に含まれている金属不純物量
を単純に足し合わせたものである。
＊２：ミノルタカメラ株式会社製色彩色差計CR−
100利用
〈発明の効果〉 以上説明したように、この発明になる窒化けい
素系切削工具は、従来の暗い色を示す窒化けい素
切削工具と比較して使用済切削コーナの色別が容
易で従来の黒セラミツクスとの混同を防げること
から作業能率の向上に寄与すると共に、この発明
により安定して白色を示す窒化けい素系切削工具
を提供することに成功したものである。
を単純に足し合わせたものである。
＊２：ミノルタカメラ株式会社製色彩色差計CR−
100利用
〈発明の効果〉 以上説明したように、この発明になる窒化けい
素系切削工具は、従来の暗い色を示す窒化けい素
切削工具と比較して使用済切削コーナの色別が容
易で従来の黒セラミツクスとの混同を防げること
から作業能率の向上に寄与すると共に、この発明
により安定して白色を示す窒化けい素系切削工具
を提供することに成功したものである。
第１図は金属系不純物元素（Fe、Ni、Co、
Ｗ）量とＬ＊ａ＊ｂ＊表色系で白さを表わすＬ＊
の大きさとの関係を示す線図である。
Ｗ）量とＬ＊ａ＊ｂ＊表色系で白さを表わすＬ＊
の大きさとの関係を示す線図である。
Claims (1)
- １ 主成分である窒化けい素粉末に対して、Zr、
Al、Ｙ、Siの元素から選ばれた少なくとも１種
の酸化物粉末１〜25重量％を混合して焼結した窒
化けい素系焼結体であつて、焼結体中に金属系不
純物として鉄族金属（Fe、Ni、Co）およびタン
グステンを合計量で1100ppm未満含有し、その焼
結体が白色（感覚色＊＞50、−3.0＜ａ＊、ｂ＊＜
3.0）であることを特徴とする窒化けい素系切削
工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63229630A JPH0276607A (ja) | 1988-09-13 | 1988-09-13 | 窒化けい素系切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63229630A JPH0276607A (ja) | 1988-09-13 | 1988-09-13 | 窒化けい素系切削工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0276607A JPH0276607A (ja) | 1990-03-16 |
| JPH059202B2 true JPH059202B2 (ja) | 1993-02-04 |
Family
ID=16895208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63229630A Granted JPH0276607A (ja) | 1988-09-13 | 1988-09-13 | 窒化けい素系切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0276607A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5289090B2 (ja) * | 2009-02-16 | 2013-09-11 | 太平洋セメント株式会社 | セラミックス部材 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6138803A (ja) * | 1984-07-27 | 1986-02-24 | Kyocera Corp | 高靭性窒化珪素質焼結体工具及びその製造方法 |
-
1988
- 1988-09-13 JP JP63229630A patent/JPH0276607A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6138803A (ja) * | 1984-07-27 | 1986-02-24 | Kyocera Corp | 高靭性窒化珪素質焼結体工具及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0276607A (ja) | 1990-03-16 |
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