JPH0664971A - セラミックス焼結体 - Google Patents
セラミックス焼結体Info
- Publication number
- JPH0664971A JPH0664971A JP4220012A JP22001292A JPH0664971A JP H0664971 A JPH0664971 A JP H0664971A JP 4220012 A JP4220012 A JP 4220012A JP 22001292 A JP22001292 A JP 22001292A JP H0664971 A JPH0664971 A JP H0664971A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 鋳鉄の荒加工から仕上げ加工までの切削加工
に用いて好適なセラミックス焼結体を提供する。 【構成】 ３０〜８０体積％のＳｉ3Ｎ4及び１５〜６０
体積％のＴｉＮを主成分とし、ＳｉＣウィスカ，Ａｌ
Ｎ，Ａｌ2Ｏ3，ＺｎＯ2及びＹ2Ｏ3より選ばれた少くと
も一種以上をバインダとして添加してなる混合粉末を、
焼結してなる。
に用いて好適なセラミックス焼結体を提供する。 【構成】 ３０〜８０体積％のＳｉ3Ｎ4及び１５〜６０
体積％のＴｉＮを主成分とし、ＳｉＣウィスカ，Ａｌ
Ｎ，Ａｌ2Ｏ3，ＺｎＯ2及びＹ2Ｏ3より選ばれた少くと
も一種以上をバインダとして添加してなる混合粉末を、
焼結してなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はセラミックス焼結体に関
し、特に鋳鉄の荒加工から仕上げ加工までの切削加工に
用いて好適な工具用材料を提供する。
し、特に鋳鉄の荒加工から仕上げ加工までの切削加工に
用いて好適な工具用材料を提供する。
【０００２】
【従来の技術】セラミックス焼結体は、高硬度で耐摩耗
性が優れているため、一般にはＡｌ2Ｏ3系セラミックス
やＳｉ3Ｎ4系セラミックス等が主に鋳鉄の切削工具に用
いられている。
性が優れているため、一般にはＡｌ2Ｏ3系セラミックス
やＳｉ3Ｎ4系セラミックス等が主に鋳鉄の切削工具に用
いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
Ａｌ2Ｏ3系セラミックス工具は、耐摩耗性の点では優れ
ているものの、靱性が劣るため荒切削（含断続切削）に
は用いることができないという問題がある。
Ａｌ2Ｏ3系セラミックス工具は、耐摩耗性の点では優れ
ているものの、靱性が劣るため荒切削（含断続切削）に
は用いることができないという問題がある。
【０００４】このため、荒切削など耐欠損性に優れたセ
ラミックス工具として、靱性，耐衝撃性に優れたＳｉ3
Ｎ4セラミックス工具が使用されている。
ラミックス工具として、靱性，耐衝撃性に優れたＳｉ3
Ｎ4セラミックス工具が使用されている。
【０００５】しかしながら、Ｓｉ3Ｎ4セラミックス工具
に含まれるＳｉは鉄と反応し易く、長時間の耐摩耗性に
難点がある。
に含まれるＳｉは鉄と反応し易く、長時間の耐摩耗性に
難点がある。
【０００６】本発明は上記問題に鑑み、鋳鉄の断続切削
を含む荒加工が出来ると共に、耐摩耗性にも優れたセラ
ミックス焼結体を提供することを目的とする。
を含む荒加工が出来ると共に、耐摩耗性にも優れたセラ
ミックス焼結体を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係るセラミックス焼結体は、３０〜８０体積％のＳ
ｉ3Ｎ4及び１５〜６０体積％のＴｉＮを主成分とし、Ｓ
ｉＣウィスカ，ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＺｎＯ2及びＹ2Ｏ3
より選ばれた少くとも一種以上をバインダとして添加し
てなる混合粉末を、焼結してなることを特徴とする。
明に係るセラミックス焼結体は、３０〜８０体積％のＳ
ｉ3Ｎ4及び１５〜６０体積％のＴｉＮを主成分とし、Ｓ
ｉＣウィスカ，ＡｌＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＺｎＯ2及びＹ2Ｏ3
より選ばれた少くとも一種以上をバインダとして添加し
てなる混合粉末を、焼結してなることを特徴とする。
【０００８】以下、本発明に係るセラミックス焼結体の
内容を説明する。
内容を説明する。
【０００９】本発明に係るセラミックス焼結体はＳｉ3
Ｎ4及びＴｉＮを主成分としたものであり、その複合化
の割合は３０〜８０体積％のＳｉ3Ｎ4に対して、ＴｉＮ
を１５〜６０体積％の割合で添加している。
Ｎ4及びＴｉＮを主成分としたものであり、その複合化
の割合は３０〜８０体積％のＳｉ3Ｎ4に対して、ＴｉＮ
を１５〜６０体積％の割合で添加している。
【００１０】ここで、Ｓｉ3Ｎ4の割合を３０〜８０体積
％としたのは、Ｓｉ3Ｎ4の割合が３０体積％未満では、
靱性が低下するため、耐欠損性が低下し好ましくなく、
またＳｉ3Ｎ4の割合が８０体積％を超えた場合には、Ｓ
ｉと鉄との反応が律速となり、耐摩耗性が劣化し、鋳鉄
用の工具として十分ではなくなるからである。
％としたのは、Ｓｉ3Ｎ4の割合が３０体積％未満では、
靱性が低下するため、耐欠損性が低下し好ましくなく、
またＳｉ3Ｎ4の割合が８０体積％を超えた場合には、Ｓ
ｉと鉄との反応が律速となり、耐摩耗性が劣化し、鋳鉄
用の工具として十分ではなくなるからである。
【００１１】また、ＴｉＮを添加するのは耐摩耗性を改
善するためであり、その割合を１５〜６０体積％とした
のは、１５体積％未満ではその複合化の効果が発揮でき
ず、好ましくなく、また６０体積％を超えて添加した場
合には、Ｓｉ3Ｎ4よりもＴｉＮ自身の方が靱性が劣るた
め、耐欠損性が劣り、鋳鉄用の切削工具として使用不能
となるからである。
善するためであり、その割合を１５〜６０体積％とした
のは、１５体積％未満ではその複合化の効果が発揮でき
ず、好ましくなく、また６０体積％を超えて添加した場
合には、Ｓｉ3Ｎ4よりもＴｉＮ自身の方が靱性が劣るた
め、耐欠損性が劣り、鋳鉄用の切削工具として使用不能
となるからである。
【００１２】ここで、Ｓｉ3Ｎ4にＴｉＮを添加し複合化
する作用機構を次に述べる。
する作用機構を次に述べる。
【００１３】ＴｉＮセラミックスの熱伝達率は、室温に
おいて0.７ｗ／ｃｍ°ｋとＳｉ3Ｎ4セラミックスより高
く、また、ＴｉＮセラミックスの熱伝達率は高温側では
高くなる傾向があるのに対して、Ｓｉ3Ｎ4の熱伝達率は
低下する傾向にある。
おいて0.７ｗ／ｃｍ°ｋとＳｉ3Ｎ4セラミックスより高
く、また、ＴｉＮセラミックスの熱伝達率は高温側では
高くなる傾向があるのに対して、Ｓｉ3Ｎ4の熱伝達率は
低下する傾向にある。
【００１４】すなわち、高温での熱伝達率は、ＴｉＮセ
ラミックスがＳｉ3Ｎ4より高くなっている。被切削物と
工具の先端は、切削により高温となるためＳｉ3Ｎ4で
は、Ｓｉが鉄と反応し、摩耗が進むことになる。
ラミックスがＳｉ3Ｎ4より高くなっている。被切削物と
工具の先端は、切削により高温となるためＳｉ3Ｎ4で
は、Ｓｉが鉄と反応し、摩耗が進むことになる。
【００１５】このためＴｉＮセラミックスと複合化する
と、熱伝達率が高いために、Ｓｉ3Ｎ4単独よりも、工具
先端の加熱は抑制され、Ｓｉと鉄の反応が抑制され、耐
摩耗性は向上する。また、複合化したＴｉＮは、Ｓｉ3
Ｎ4よりも硬さが高く、また、Ｓｉ3Ｎ4のように鉄とは
容易に反応せず、耐摩耗性は向上する。
と、熱伝達率が高いために、Ｓｉ3Ｎ4単独よりも、工具
先端の加熱は抑制され、Ｓｉと鉄の反応が抑制され、耐
摩耗性は向上する。また、複合化したＴｉＮは、Ｓｉ3
Ｎ4よりも硬さが高く、また、Ｓｉ3Ｎ4のように鉄とは
容易に反応せず、耐摩耗性は向上する。
【００１６】この結果、Ｓｉ3Ｎ4セラミックスにＴｉＮ
セラミックスを複合化することにより、Ｓｉ3Ｎ4の耐摩
耗性は改善される。
セラミックスを複合化することにより、Ｓｉ3Ｎ4の耐摩
耗性は改善される。
【００１７】また、バインダとしてＡｌＮ，ＳｉＣウィ
スカ，Ａｌ2Ｏ3，ＺｎＯ2，Ｙ2Ｏ3を少なくとも一種以
上添加する。これは、セラミックスの焼結性を向上さ
せ、高靱性の焼結体を得るためである。
スカ，Ａｌ2Ｏ3，ＺｎＯ2，Ｙ2Ｏ3を少なくとも一種以
上添加する。これは、セラミックスの焼結性を向上さ
せ、高靱性の焼結体を得るためである。
【００１８】特に、バインダとしてＳｉＣウィスカを用
いた場合には、この効果が高く、耐欠損性が大幅に向上
したセラミックス工具を得ることができる。
いた場合には、この効果が高く、耐欠損性が大幅に向上
したセラミックス工具を得ることができる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の好適な一実施例について詳細
に説明する。
に説明する。
【００２０】下記に示すＳｉ3Ｎ4系セラミックスの配合
粉末と、ＴｉＮ系セラミックスの配合粉末をつくり、実
施例１としてＳｉ3Ｎ4系セラミックス配合粉末５０％
（ｖｏｌ％以下同様）とＴｉＮ系セラミックスの配合粉
末５０％の焼結体を用い、また、実施例２として、Ｓｉ
3Ｎ4系セラミックス配合粉末７５％，ＴｉＮ系セラミッ
クスの配合粉末２５％の焼結体を用いて、切削試験を実
施した。
粉末と、ＴｉＮ系セラミックスの配合粉末をつくり、実
施例１としてＳｉ3Ｎ4系セラミックス配合粉末５０％
（ｖｏｌ％以下同様）とＴｉＮ系セラミックスの配合粉
末５０％の焼結体を用い、また、実施例２として、Ｓｉ
3Ｎ4系セラミックス配合粉末７５％，ＴｉＮ系セラミッ
クスの配合粉末２５％の焼結体を用いて、切削試験を実
施した。
【００２１】（セラミックスの配合） ・Ｓｉ3Ｎ4配合（ｗｔ比） Ｓｉ3Ｎ4(90)，Ｙ2Ｏ3(7) ，Ａｌ2Ｏ3(3) ，ＳｉＣ(15) ・ＴｉＮ配合（ｖｏｌ％） ＴｉＮ(60)，ＡｌＮ(20)，ＳｉＣ(10)，Ａｌ2Ｏ3(7) ，
ＺｎＯ2(3)
ＺｎＯ2(3)
【００２２】Ｓｉ3Ｎ4系セラミックスは主成分として平
均粒径が0.３μｍ市販のＳｉ3Ｎ4粉末およびその他の成
分として、平均粒径１μｍのＹ2Ｏ3粉末、平均粒径0.３
μｍの市販のＡｌ2Ｏ3及び平均長さ２μｍのＳｉＣウィ
スカを配合した。
均粒径が0.３μｍ市販のＳｉ3Ｎ4粉末およびその他の成
分として、平均粒径１μｍのＹ2Ｏ3粉末、平均粒径0.３
μｍの市販のＡｌ2Ｏ3及び平均長さ２μｍのＳｉＣウィ
スカを配合した。
【００２３】ＴｉＮ系セラミックスとしては、平均粒径
1.５μｍの市販のＴｉＮ粉末及び平均粒径0.３のＡｌＮ
粉末、平均粒粒0.３μｍの市販のＡｌ2Ｏ3粉末、平均粒
径、0.３μｍＺｎＯ2粉末、平均長さ２μｍのＳｉＣウ
ィスカを配合した。この配合粉末を粉砕配合し、更にエ
タノールを加えて湿式混合し、その後乾燥して原料粉を
得た。この原料粉をＮ2常圧の雰囲気で、５０ＭＰａの
プレス圧及び１６５０℃でホットプレスし、焼結した。
その後、スローアウェイテップ（ＩＳＯ記号ＣＮＭＧ４
３２）の形状に加工して工具とした。
1.５μｍの市販のＴｉＮ粉末及び平均粒径0.３のＡｌＮ
粉末、平均粒粒0.３μｍの市販のＡｌ2Ｏ3粉末、平均粒
径、0.３μｍＺｎＯ2粉末、平均長さ２μｍのＳｉＣウ
ィスカを配合した。この配合粉末を粉砕配合し、更にエ
タノールを加えて湿式混合し、その後乾燥して原料粉を
得た。この原料粉をＮ2常圧の雰囲気で、５０ＭＰａの
プレス圧及び１６５０℃でホットプレスし、焼結した。
その後、スローアウェイテップ（ＩＳＯ記号ＣＮＭＧ４
３２）の形状に加工して工具とした。
【００２４】なお比較例１として下記配合のＳｉ3Ｎ4系
セラミックス配合１００％、比較例２として下記配合の
ＴｉＮ系セラミックス配合１００％のものについて、上
記製造プロセスによって同じ形状のスローアウェイテッ
プを製作した。また、比較例３、４、５として、市販の
Ｓｉ3Ｎ4セラミックス工具を試作に供した。これ等の工
具を用い、以下に示す条件で切削試験を行ない、それぞ
れの評価を行なった。
セラミックス配合１００％、比較例２として下記配合の
ＴｉＮ系セラミックス配合１００％のものについて、上
記製造プロセスによって同じ形状のスローアウェイテッ
プを製作した。また、比較例３、４、５として、市販の
Ｓｉ3Ｎ4セラミックス工具を試作に供した。これ等の工
具を用い、以下に示す条件で切削試験を行ない、それぞ
れの評価を行なった。
【００２５】（セラミックスの配合） ・Ｓｉ3Ｎ4配合（ｗｔ比） Ｓｉ3Ｎ4(90)，Ｙ2Ｏ3(7) ，Ａｌ2Ｏ3(3) ，ＳｉＣ(15) ・ＴｉＮ配合（ｖｏｌ％） ＴｉＮ(60)，ＡｌＮ(20)，ＳｉＣ(10)，Ａｌ2Ｏ3(7) ，
ＺｎＯ2(3)
ＺｎＯ2(3)
【００２６】切削条件 ・被削材 ： Ｆ．Ｃ２５鋳鉄 ・切削速度： １５０ｍ／ｍｉｎ，３００ｍ／ｍｉｎ ・送り ： 0.３ｍｍ／ｒｅｖ ・切り込み： 1.５ｍｍ／ｒｅｖ
【００２７】なお、切削試験は、図１（Ａ），（Ｂ）に
示す被削材（直径１００ｍｍ）１０の連続切削と断続切
削とを実施した。図２に、各材の連続試験結果を示す。
示す被削材（直径１００ｍｍ）１０の連続切削と断続切
削とを実施した。図２に、各材の連続試験結果を示す。
【００２８】市販工具の比例例１、３、４及び５のＳｉ
3Ｎ4系セラミックス工具に対して、実施例１は約７００
ｍの切削距離で摩耗量が低く、また、８００ｍ以上でも
有意差は保っている。
3Ｎ4系セラミックス工具に対して、実施例１は約７００
ｍの切削距離で摩耗量が低く、また、８００ｍ以上でも
有意差は保っている。
【００２９】実施例２は、７００ｍ以上の切削距離で、
明らかに、耐摩耗性が比較例に対して、改善されてい
る。すなわち、本発明工具は、Ｓｉ3Ｎ4系セラミックス
工具に対して、連続切削において、耐摩耗性すなわち、
工具寿命について、優れていることが分かる。
明らかに、耐摩耗性が比較例に対して、改善されてい
る。すなわち、本発明工具は、Ｓｉ3Ｎ4系セラミックス
工具に対して、連続切削において、耐摩耗性すなわち、
工具寿命について、優れていることが分かる。
【００３０】図３に、Ｓｉ3Ｎ4系セラミックス（比較例
１）、ＴｉＮ系セラミックス（比較例２）と、実施例
１、２の断続切削試験結果を、Ｓｉ3Ｎ4系セラミックス
の体積％で表示した図を示す。ＴｉＮ系セラミックス１
００％の比較例２は、断続切削性能が、大巾に低下して
おり、Ｓｉ3Ｎ4系セラミックスに対して、明らかに靱性
が低下していることをしめしている。Ｓｉ3Ｎ4系セラミ
ックス５０％の実施例２では断続切削性能は、比較例２
に対して、大巾に改善されており、また、高速の３００
ｍ／ｍｉｎでの耐摩耗性は、Ｓｉ3Ｎ4セラミックス１０
０％の比較例１に対して大幅に改善されている。
１）、ＴｉＮ系セラミックス（比較例２）と、実施例
１、２の断続切削試験結果を、Ｓｉ3Ｎ4系セラミックス
の体積％で表示した図を示す。ＴｉＮ系セラミックス１
００％の比較例２は、断続切削性能が、大巾に低下して
おり、Ｓｉ3Ｎ4系セラミックスに対して、明らかに靱性
が低下していることをしめしている。Ｓｉ3Ｎ4系セラミ
ックス５０％の実施例２では断続切削性能は、比較例２
に対して、大巾に改善されており、また、高速の３００
ｍ／ｍｉｎでの耐摩耗性は、Ｓｉ3Ｎ4セラミックス１０
０％の比較例１に対して大幅に改善されている。
【００３１】また、Ｓｉ3Ｎ4系セラミックス７５％の実
施例１は、断続切削性能も優れ、高速３００ｍ／ｍｉｎ
での耐摩耗性は、Ｓｉ3Ｎ4系セラミックス１００％の比
較例１より、改善されている。
施例１は、断続切削性能も優れ、高速３００ｍ／ｍｉｎ
での耐摩耗性は、Ｓｉ3Ｎ4系セラミックス１００％の比
較例１より、改善されている。
【００３２】Ｓｉ3Ｎ4系セラミックス１００％の比較例
１は、明らかに、断続切削性に優れ、Ｓｉ3Ｎ4の靱性が
高いことを示しているが、高速３００ｍ／ｍｉｎでの耐
摩耗性は、明らかに、実施例１、２に対して劣ってお
り、Ｓｉ3Ｎ4の鉄との反応性によることを示している。
１は、明らかに、断続切削性に優れ、Ｓｉ3Ｎ4の靱性が
高いことを示しているが、高速３００ｍ／ｍｉｎでの耐
摩耗性は、明らかに、実施例１、２に対して劣ってお
り、Ｓｉ3Ｎ4の鉄との反応性によることを示している。
【００３３】
【発明の効果】以上の実施例とともに説明したように、
本発明によれば、鋳鉄の断続切削を含む荒加工にもある
程度耐えることが出来、また、耐摩耗性にも優れたセラ
ミックス焼結体を提供出来る。すなわち、鋳鉄の荒加工
から、仕上げまで適する切削工具を提供することが出来
る。
本発明によれば、鋳鉄の断続切削を含む荒加工にもある
程度耐えることが出来、また、耐摩耗性にも優れたセラ
ミックス焼結体を提供出来る。すなわち、鋳鉄の荒加工
から、仕上げまで適する切削工具を提供することが出来
る。
【図１】切削試験の概略を示す図である。
【図２】連続切削試験の結果を示すグラフである。
【図３】断続切削試験の結果を示すグラフである。
１０ 被削材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高階 純 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 ３０〜８０体積％のＳｉ3Ｎ4及び１５〜
６０体積％のＴｉＮを主成分とし、ＳｉＣウィスカ，Ａ
ｌＮ，Ａｌ2Ｏ3，ＺｎＯ2及びＹ2Ｏ3より選ばれた少く
とも一種以上をバインダとして添加してなる混合粉末
を、焼結してなることを特徴とするセラミックス焼結
体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4220012A JPH0664971A (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | セラミックス焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4220012A JPH0664971A (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | セラミックス焼結体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0664971A true JPH0664971A (ja) | 1994-03-08 |
Family
ID=16744553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4220012A Pending JPH0664971A (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | セラミックス焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0664971A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100363303C (zh) * | 2005-10-28 | 2008-01-23 | 浙江大学 | 一种碳化硅基多相复合陶瓷的制备方法 |
| CN100465132C (zh) * | 2007-02-15 | 2009-03-04 | 浙江大学 | 碳化硅复相陶瓷的制备方法 |
| CN109468684A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-03-15 | 东北大学 | 一种氧化钇纳米束状晶须的制备方法 |
-
1992
- 1992-08-19 JP JP4220012A patent/JPH0664971A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100363303C (zh) * | 2005-10-28 | 2008-01-23 | 浙江大学 | 一种碳化硅基多相复合陶瓷的制备方法 |
| CN100465132C (zh) * | 2007-02-15 | 2009-03-04 | 浙江大学 | 碳化硅复相陶瓷的制备方法 |
| CN109468684A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-03-15 | 东北大学 | 一种氧化钇纳米束状晶须的制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010109 |