JPH07308806A - 耐欠損性に優れた窒化ケイ素基切削工具およびその製造方法 - Google Patents
耐欠損性に優れた窒化ケイ素基切削工具およびその製造方法Info
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- JPH07308806A JPH07308806A JP6126845A JP12684594A JPH07308806A JP H07308806 A JPH07308806 A JP H07308806A JP 6126845 A JP6126845 A JP 6126845A JP 12684594 A JP12684594 A JP 12684594A JP H07308806 A JPH07308806 A JP H07308806A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐欠損性に優れたＳｉ3 Ｎ4 基切削工具およ
びその製造方法を提供する。 【構成】 ＲをＹを含む希土類元素の内の１種以上とす
ると、Ｒの酸化物が５〜２０モル％固溶したＺｒＯ2 ：
０．１〜１０容量％、ＺｒＮ：０．１〜１０容量％、Ｒ
−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｚｒ−Ｏ−Ｎ系結合相：３〜１５容量％
を含有し、残りがβ−Ｓｉ3 Ｎ4 および不可避不純物か
らなる組成の切削工具、並びにＲの酸化物粉末：１〜１
０重量％、ＺｒＮ粉末：０．５〜２０重量％、ＭｇＯ粉
末：０．５〜５重量％、ＳｉＯ2 粉末：０．１〜２重量
％、残部Ｓｉ3Ｎ4 粉末からなる混合粉末圧粉体を、Ｎ
2 雰囲気中、１６００〜２０００℃、１〜５０気圧で一
次焼結し、次いでＮ2 雰囲気中、１７００〜２０００
℃、１００〜２０００気圧で二次焼結する切削工具の製
造方法。
びその製造方法を提供する。 【構成】 ＲをＹを含む希土類元素の内の１種以上とす
ると、Ｒの酸化物が５〜２０モル％固溶したＺｒＯ2 ：
０．１〜１０容量％、ＺｒＮ：０．１〜１０容量％、Ｒ
−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｚｒ−Ｏ−Ｎ系結合相：３〜１５容量％
を含有し、残りがβ−Ｓｉ3 Ｎ4 および不可避不純物か
らなる組成の切削工具、並びにＲの酸化物粉末：１〜１
０重量％、ＺｒＮ粉末：０．５〜２０重量％、ＭｇＯ粉
末：０．５〜５重量％、ＳｉＯ2 粉末：０．１〜２重量
％、残部Ｓｉ3Ｎ4 粉末からなる混合粉末圧粉体を、Ｎ
2 雰囲気中、１６００〜２０００℃、１〜５０気圧で一
次焼結し、次いでＮ2 雰囲気中、１７００〜２０００
℃、１００〜２０００気圧で二次焼結する切削工具の製
造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、従来よりも一層耐欠
損性が優れている窒化ケイ素（以下、Ｓｉ3Ｎ4 で示
す）基切削工具およびその製造方法に関するものであ
る。
損性が優れている窒化ケイ素（以下、Ｓｉ3Ｎ4 で示
す）基切削工具およびその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来のＳｉ3 Ｎ4 基切削工具として、酸
化ジルコニウム：０．１〜２０容量％、窒化ジルコニウ
ム：０．１〜１４容量％、Ｍｇ−Ｓｉ−Ｚｒ−Ｏ−Ｎ系
の結合相：３〜１５容量％を含有し、残りがβ−Ｓｉ3
Ｎ4 および不可避不純物からなる組成の耐欠損性に優れ
た切削工具は知られている（特開平３−２７５５６５号
公報参照）。
化ジルコニウム：０．１〜２０容量％、窒化ジルコニウ
ム：０．１〜１４容量％、Ｍｇ−Ｓｉ−Ｚｒ−Ｏ−Ｎ系
の結合相：３〜１５容量％を含有し、残りがβ−Ｓｉ3
Ｎ4 および不可避不純物からなる組成の耐欠損性に優れ
た切削工具は知られている（特開平３−２７５５６５号
公報参照）。
【０００３】また、この耐欠損性に優れたＳｉ3 Ｎ4 基
切削工具は、窒化ジルコニウム粉末：１〜２７重量％、
酸化マグネシウム粉末：１〜１０重量％、酸化ケイ素粉
末：０．１〜５重量％、Ｓｉ3 Ｎ4 粉末：残り、の割合
で配合し混合された混合粉末をプレス成形して圧粉体を
作製し、この圧粉体に、窒素雰囲気中、温度：１５００
〜２０００℃、圧力：１〜５０気圧の条件で一次焼結を
施し、引き続いて、窒素雰囲気中、温度：１７００〜２
０００℃、圧力：１００〜２０００気圧の条件で１回ま
たは２回以上の二次焼結を施す方法により製造されるこ
とも知られている（特開平３−２３２７７３号公報参
照）。
切削工具は、窒化ジルコニウム粉末：１〜２７重量％、
酸化マグネシウム粉末：１〜１０重量％、酸化ケイ素粉
末：０．１〜５重量％、Ｓｉ3 Ｎ4 粉末：残り、の割合
で配合し混合された混合粉末をプレス成形して圧粉体を
作製し、この圧粉体に、窒素雰囲気中、温度：１５００
〜２０００℃、圧力：１〜５０気圧の条件で一次焼結を
施し、引き続いて、窒素雰囲気中、温度：１７００〜２
０００℃、圧力：１００〜２０００気圧の条件で１回ま
たは２回以上の二次焼結を施す方法により製造されるこ
とも知られている（特開平３−２３２７７３号公報参
照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、切削工
具は増々苛酷な切削条件で使用される傾向にあり、特に
苛酷な条件の断続切削に対して十分に対応することので
きるＳｉ3 Ｎ4 基切削工具が求められている。
具は増々苛酷な切削条件で使用される傾向にあり、特に
苛酷な条件の断続切削に対して十分に対応することので
きるＳｉ3 Ｎ4 基切削工具が求められている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
かかる観点から、従来よりも一層耐欠損性に優れたＳｉ
3 Ｎ4 基切削工具を得るべく研究を行った結果、ＲをＹ
を含む希土類元素の内の１種以上とすると、Ｒの酸化物
粉末：１〜１０重量％、窒化ジルコニウム粉末：０．５
〜２０重量％、酸化マグネシウム粉末：０．５〜５重量
％、酸化ケイ素粉末：０．１〜２重量％、窒化ケイ素粉
末：残部、の割合に配合し、混合し、圧粉体に成形した
のち、この圧粉体に、窒素雰囲気中、温度：１６００〜
２０００℃、圧力：１〜５０気圧の条件で一次焼結を施
し、引き続いて、窒素雰囲気中、温度：１７００〜２０
００℃、圧力：１００〜２０００気圧の条件で１回また
は２回以上の二次焼結を施すと、Ｒの酸化物が５〜２０
モル％固溶した酸化ジルコニウム：０．１〜１０容量
％、窒化ジルコニウム：０．１〜１０容量％、Ｒ−Ｍｇ
−Ｓｉ−Ｚｒ−Ｏ−Ｎ系結合相：３〜１５容量％、を含
有し、残りがβ−Ｓｉ3 Ｎ4 相と不可避不純物からなる
組成のＳｉ3 Ｎ4 基切削工具が得られ、このＳｉ3 Ｎ4
基切削工具は、従来よりも耐欠損性が大幅に向上すると
いう研究結果が得られたのである。
かかる観点から、従来よりも一層耐欠損性に優れたＳｉ
3 Ｎ4 基切削工具を得るべく研究を行った結果、ＲをＹ
を含む希土類元素の内の１種以上とすると、Ｒの酸化物
粉末：１〜１０重量％、窒化ジルコニウム粉末：０．５
〜２０重量％、酸化マグネシウム粉末：０．５〜５重量
％、酸化ケイ素粉末：０．１〜２重量％、窒化ケイ素粉
末：残部、の割合に配合し、混合し、圧粉体に成形した
のち、この圧粉体に、窒素雰囲気中、温度：１６００〜
２０００℃、圧力：１〜５０気圧の条件で一次焼結を施
し、引き続いて、窒素雰囲気中、温度：１７００〜２０
００℃、圧力：１００〜２０００気圧の条件で１回また
は２回以上の二次焼結を施すと、Ｒの酸化物が５〜２０
モル％固溶した酸化ジルコニウム：０．１〜１０容量
％、窒化ジルコニウム：０．１〜１０容量％、Ｒ−Ｍｇ
−Ｓｉ−Ｚｒ−Ｏ−Ｎ系結合相：３〜１５容量％、を含
有し、残りがβ−Ｓｉ3 Ｎ4 相と不可避不純物からなる
組成のＳｉ3 Ｎ4 基切削工具が得られ、このＳｉ3 Ｎ4
基切削工具は、従来よりも耐欠損性が大幅に向上すると
いう研究結果が得られたのである。
【０００６】この発明は、かかる研究結果に基づいてな
されたものであって、特許請求の範囲に記載の焼結体で
構成された耐欠損性に優れたＳｉ3 Ｎ4 基切削工具およ
びその製造方法に特徴を有するものである。
されたものであって、特許請求の範囲に記載の焼結体で
構成された耐欠損性に優れたＳｉ3 Ｎ4 基切削工具およ
びその製造方法に特徴を有するものである。
【０００７】つぎに、この発明のＳｉ3 Ｎ4 基切削工具
の製造方法における原料粉末の配合組成、一次焼結条件
および二次焼結条件の限定理由、並びにこの発明のＳｉ
3 Ｎ4 基切削工具の組成について、Ｒの酸化物をＲ2 Ｏ
3 、酸化ジルコニウムをＺｒＯ2 、酸化マグネシウムを
ＭｇＯ、酸化ケイ素をＳｉＯ2 、窒化ジルコニウムをＺ
ｒＮと記して説明する。
の製造方法における原料粉末の配合組成、一次焼結条件
および二次焼結条件の限定理由、並びにこの発明のＳｉ
3 Ｎ4 基切削工具の組成について、Ｒの酸化物をＲ2 Ｏ
3 、酸化ジルコニウムをＺｒＯ2 、酸化マグネシウムを
ＭｇＯ、酸化ケイ素をＳｉＯ2 、窒化ジルコニウムをＺ
ｒＮと記して説明する。
【０００８】Ａ 原料粉末の配合組成 （ａ） Ｒ2 Ｏ3 粉末 Ｒ2 Ｏ3 には、一次焼結では、ＭｇＯ粉末、ＳｉＯ2 粉
末、Ｓｉ3 Ｎ4 粉末の表面に存在するＳｉＯ2 、および
ＺｒＮ粉末とＳｉ3 Ｎ4 粉末の一部と反応して粘性の低
いＲ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｚｒ−Ｏ−Ｎ系の液相を生成し、こ
の液相によって良好な焼結を進行せしめ、二次焼結で
は、一次焼結により窒素圧力が高くなることにより、 液相（一次焼結）＋Ｎ2 →液相（二次焼結）＋Ｓｉ3 Ｎ
4 ＋ＺｒＯ2 …… の反応がおこり、生成したＺｒＯ2 にＲ2 Ｏ3 が固溶す
ると同時に、二次焼結によりＳｉ3 Ｎ4 が生成すること
から、液相に含まれるＳｉ量が減少し、焼結後この液相
から生成する結合相のヤング率と熱膨脹係数が大きくな
るために、焼結後β−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子に大きな圧縮応力
を発生せしめ、β−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子が容易に破断せずに
強化粒子として働かせ、耐欠損性が大きく向上させる
が、その配合割合が、１重量％未満では所望の耐欠損性
向上の効果が小さく、１０重量％越えると結合相量が多
くなりすぎて工具の硬さが低下し耐摩耗性が低下するこ
とから、１〜１０重量％と定めた。Ｒ2 Ｏ3 粉末の一層
好ましい配合割合は２〜８重量％である。
末、Ｓｉ3 Ｎ4 粉末の表面に存在するＳｉＯ2 、および
ＺｒＮ粉末とＳｉ3 Ｎ4 粉末の一部と反応して粘性の低
いＲ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｚｒ−Ｏ−Ｎ系の液相を生成し、こ
の液相によって良好な焼結を進行せしめ、二次焼結で
は、一次焼結により窒素圧力が高くなることにより、 液相（一次焼結）＋Ｎ2 →液相（二次焼結）＋Ｓｉ3 Ｎ
4 ＋ＺｒＯ2 …… の反応がおこり、生成したＺｒＯ2 にＲ2 Ｏ3 が固溶す
ると同時に、二次焼結によりＳｉ3 Ｎ4 が生成すること
から、液相に含まれるＳｉ量が減少し、焼結後この液相
から生成する結合相のヤング率と熱膨脹係数が大きくな
るために、焼結後β−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子に大きな圧縮応力
を発生せしめ、β−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子が容易に破断せずに
強化粒子として働かせ、耐欠損性が大きく向上させる
が、その配合割合が、１重量％未満では所望の耐欠損性
向上の効果が小さく、１０重量％越えると結合相量が多
くなりすぎて工具の硬さが低下し耐摩耗性が低下するこ
とから、１〜１０重量％と定めた。Ｒ2 Ｏ3 粉末の一層
好ましい配合割合は２〜８重量％である。
【０００９】（ｂ） ＺｒＮ粉末 ＺｒＮには、一次焼結では一部液相に溶解し、大部分は
そのままの状態で存在して良好な焼結性を確保し、二次
焼結では、その一部からＺｒＯ2 を生成させるが、その
配合割合が、１重量％未満では焼結性向上効果が不十分
であり、２０重量％越えるとＺｒＯ2 の生成量が多す
ぎ、硬さの低下により耐摩耗性が低下するため、１〜２
０重量％と定めた。ＺｒＮ粉末の一層好ましい配合割合
は３〜１０重量％である。
そのままの状態で存在して良好な焼結性を確保し、二次
焼結では、その一部からＺｒＯ2 を生成させるが、その
配合割合が、１重量％未満では焼結性向上効果が不十分
であり、２０重量％越えるとＺｒＯ2 の生成量が多す
ぎ、硬さの低下により耐摩耗性が低下するため、１〜２
０重量％と定めた。ＺｒＮ粉末の一層好ましい配合割合
は３〜１０重量％である。
【００１０】（ｃ） ＭｇＯ粉末、ＳｉＯ2 粉末 ＳｉＯ2 およびＭｇＯには、一次焼結時に、Ｒ2 Ｏ3 ，
Ｓｉ3 Ｎ4 粉末の表面に存在するＳｉＯ2 、およびＺｒ
ＮとＳｉ3 Ｎ4 の一部と反応して、粘性の低いＲ−Ｍｇ
−Ｓｉ−Ｚｒ−Ｏ−Ｎ系の液相を生成し、この液相によ
って良好な焼結を進行せしめ、また、二次焼結では上記
した反応により前記液相は相対的にＳｉ量が減少しＲ
量、Ｍｇ量が増加することにより、焼結後生成する結合
相のヤング率や熱膨脹係数の増加し、β−Ｓｉ3 Ｎ4 粒
子に大きな圧縮応力が発生することにより耐欠損性が向
上するが、その配合割合が、ＭｇＯ：０．５重量％未
満、ＳｉＯ2 ：０．１重量％未満では、一次焼結におけ
る液相の粘性がβ−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子を結合するのに不十
分であり、良好な焼結が行われず、ＭｇＯが５重量％越
えると結合相の硬さの低下により耐摩耗性が低下してし
まい、ＳｉＯ2 が５重量％越えると結合相の硬さの低に
より耐摩耗性が低下するばかりでなく、二次焼結後に生
成した結合相に含まれるＳｉ量も多くなることから、Ｍ
ｇＯ：０．５〜５重量％、ＳｉＯ2 ：０．１〜２重量％
と定めた。ＭｇＯ粉末およびＳｉＯ2 粉末の一層好まし
い配合割合は、ＭｇＯ粉末：１〜２重量％、ＳｉＯ2 粉
末：０．１〜１重量％である。
Ｓｉ3 Ｎ4 粉末の表面に存在するＳｉＯ2 、およびＺｒ
ＮとＳｉ3 Ｎ4 の一部と反応して、粘性の低いＲ−Ｍｇ
−Ｓｉ−Ｚｒ−Ｏ−Ｎ系の液相を生成し、この液相によ
って良好な焼結を進行せしめ、また、二次焼結では上記
した反応により前記液相は相対的にＳｉ量が減少しＲ
量、Ｍｇ量が増加することにより、焼結後生成する結合
相のヤング率や熱膨脹係数の増加し、β−Ｓｉ3 Ｎ4 粒
子に大きな圧縮応力が発生することにより耐欠損性が向
上するが、その配合割合が、ＭｇＯ：０．５重量％未
満、ＳｉＯ2 ：０．１重量％未満では、一次焼結におけ
る液相の粘性がβ−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子を結合するのに不十
分であり、良好な焼結が行われず、ＭｇＯが５重量％越
えると結合相の硬さの低下により耐摩耗性が低下してし
まい、ＳｉＯ2 が５重量％越えると結合相の硬さの低に
より耐摩耗性が低下するばかりでなく、二次焼結後に生
成した結合相に含まれるＳｉ量も多くなることから、Ｍ
ｇＯ：０．５〜５重量％、ＳｉＯ2 ：０．１〜２重量％
と定めた。ＭｇＯ粉末およびＳｉＯ2 粉末の一層好まし
い配合割合は、ＭｇＯ粉末：１〜２重量％、ＳｉＯ2 粉
末：０．１〜１重量％である。
【００１１】Ｂ 一次焼結条件 上記の通り一次焼結では粘性が低く、良好な焼結を促進
させる液相を形成させる必要があるが、温度が１６００
℃未満であったり、圧力が１気圧未満であったりする
と、前記液相の形成が不十分となり、満足な焼結を行う
ことができず、一方、圧力が５０気圧を越えると、高圧
のＮ2 ガスが焼結体内に封じ込められてしまい、このＮ
2 ガスによって焼結性が阻害されるようになり、また２
０００℃を越えた温度は設備的に大がかりとなることか
ら、その条件を温度：１６００〜２０００℃、圧力：１
〜５０気圧と定めた。一次焼結条件の一層好ましい範囲
は、温度：１７００〜１８００℃、圧力：１０〜３０気
圧である。
させる液相を形成させる必要があるが、温度が１６００
℃未満であったり、圧力が１気圧未満であったりする
と、前記液相の形成が不十分となり、満足な焼結を行う
ことができず、一方、圧力が５０気圧を越えると、高圧
のＮ2 ガスが焼結体内に封じ込められてしまい、このＮ
2 ガスによって焼結性が阻害されるようになり、また２
０００℃を越えた温度は設備的に大がかりとなることか
ら、その条件を温度：１６００〜２０００℃、圧力：１
〜５０気圧と定めた。一次焼結条件の一層好ましい範囲
は、温度：１７００〜１８００℃、圧力：１０〜３０気
圧である。
【００１２】Ｃ 二次焼結条件 二次焼結で、上記反応を行わしめ、Ｓｉ3 Ｎ4 の生成
により液相のＳｉ量の減少とＲ量、Ｍｇ量の増加による
結合相組成の最適化により、工具の耐欠損を向上させる
が、温度が１７００℃未満ではβ−Ｓｉ3 Ｎ4 が針状に
十分成長せず、圧力が１００気圧未満では上記の反応が
十分に行われず、一方、２０００℃を越えた温度、並び
に２０００気圧を越えた圧力は設備的に大がかりとなる
ことから、その条件を温度：１７００〜２０００℃、圧
力：１００〜２０００気圧と定めた。二次焼結条件の一
層好ましい範囲は温度：１７００〜１８００℃、圧力：
５００〜２０００気圧である。
により液相のＳｉ量の減少とＲ量、Ｍｇ量の増加による
結合相組成の最適化により、工具の耐欠損を向上させる
が、温度が１７００℃未満ではβ−Ｓｉ3 Ｎ4 が針状に
十分成長せず、圧力が１００気圧未満では上記の反応が
十分に行われず、一方、２０００℃を越えた温度、並び
に２０００気圧を越えた圧力は設備的に大がかりとなる
ことから、その条件を温度：１７００〜２０００℃、圧
力：１００〜２０００気圧と定めた。二次焼結条件の一
層好ましい範囲は温度：１７００〜１８００℃、圧力：
５００〜２０００気圧である。
【００１３】Ｄ 切削工具を構成する焼結体の組成 （１） Ｒ2 Ｏ3 を固溶したＺｒＯ2 ＺｒＯ2 は、二次焼結時にＺｒＮの一部から上記反応
によって生成するが、結合相にＲ2 Ｏ3 が含まれている
ために、このＲ2 Ｏ3 を固溶し、またＭｇやＮも存在す
ることから、場合によっては更にＭｇやＮを固溶して生
成するが、上記反応で示したように、ＺｒＯ2 にはＺｒ
Ｎと共存して結合相の組成を最適化する働きがあり、結
合相のヤング率と熱膨脹係数が大きくし、焼結後に針状
のβ−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子に働く圧縮応力を大きくさせるこ
とにより、β−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子が容易に破断せずに強化
粒子として働き、耐欠損性が大きく向上させるという作
用がある。しかし、その量が０．１容量％未満では耐欠
損性向上効果が小さく、一方、１０容量％を越えると硬
さが低下し、工具の耐摩耗性が低下するため、素地中に
存在するＲ2 Ｏ3 固溶ＺｒＯ2 （このＲ2 Ｏ3 を固溶し
たＺｒＯ2 をＺｒ（Ｒ）Ｏ2 と記す）の量は０．１〜１
０容量％（一層好ましくは、０．５〜３容量％）に定め
た。
によって生成するが、結合相にＲ2 Ｏ3 が含まれている
ために、このＲ2 Ｏ3 を固溶し、またＭｇやＮも存在す
ることから、場合によっては更にＭｇやＮを固溶して生
成するが、上記反応で示したように、ＺｒＯ2 にはＺｒ
Ｎと共存して結合相の組成を最適化する働きがあり、結
合相のヤング率と熱膨脹係数が大きくし、焼結後に針状
のβ−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子に働く圧縮応力を大きくさせるこ
とにより、β−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子が容易に破断せずに強化
粒子として働き、耐欠損性が大きく向上させるという作
用がある。しかし、その量が０．１容量％未満では耐欠
損性向上効果が小さく、一方、１０容量％を越えると硬
さが低下し、工具の耐摩耗性が低下するため、素地中に
存在するＲ2 Ｏ3 固溶ＺｒＯ2 （このＲ2 Ｏ3 を固溶し
たＺｒＯ2 をＺｒ（Ｒ）Ｏ2 と記す）の量は０．１〜１
０容量％（一層好ましくは、０．５〜３容量％）に定め
た。
【００１４】また、Ｒ2 Ｏ3 の固溶量は、５モル％未満
では耐欠損性向上が不十分であり、２０モル％を越える
と硬さが低下し、工具の耐摩耗性が低下するために、そ
の固溶量を５〜２０モル％（一層好ましくは、６〜１２
モル％）に定めた。
では耐欠損性向上が不十分であり、２０モル％を越える
と硬さが低下し、工具の耐摩耗性が低下するために、そ
の固溶量を５〜２０モル％（一層好ましくは、６〜１２
モル％）に定めた。
【００１５】（２） ＺｒＮ ＺｒＮは、ＺｒＯ2 と共存して上記反応により結合相
の組織を最適化し、耐欠損性を向上させると同時に、Ｚ
ｒＮは硬さが高いため耐摩耗性を向上させるが、その含
有量が０．１容量％未満では耐摩耗性向上が不十分であ
り、一方その含有量が１０容量％を越えると耐欠損性が
低下することから、その含有量を０．１〜１０容量％と
定めた。ＺｒＮ相の一層好ましい量は、０．５〜５容量
％である。
の組織を最適化し、耐欠損性を向上させると同時に、Ｚ
ｒＮは硬さが高いため耐摩耗性を向上させるが、その含
有量が０．１容量％未満では耐摩耗性向上が不十分であ
り、一方その含有量が１０容量％を越えると耐欠損性が
低下することから、その含有量を０．１〜１０容量％と
定めた。ＺｒＮ相の一層好ましい量は、０．５〜５容量
％である。
【００１６】（３） 結合相 結合相は、一次焼結時に、原料粉末として用いたＲ2 Ｏ
3 粉末、ＭｇＯ粉末、ＳｉＯ2 粉末、Ｓｉ3 Ｎ4 粉末の
表面に存在するＳｉＯ2 、およびＺｒＮとＳｉ3 Ｎ4 の
一部と反応して粘性の低いＲｅ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｚｒ−Ｏ
−Ｎ系の液相を生成し、この液相によって良好な焼結を
進行せしめ、冷却後結合相として生成するが、Ｒの含有
量が多くなるほどヤング率と熱膨脹係数が大きくなるた
めに、焼結後に針状のβ−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子に働く圧縮応
力が大きくなることから、β−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子が容易に
破断せずに強化粒子として働き、耐欠損性が大きく向上
させるという作用があるが、その含有量が３容量％未満
ではβ−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の結合するのに不十分であり、
一方その含有量が１５容量％越えると、硬さが低下し工
具の耐摩耗性が低下することから、その含有量を３〜１
５容量％と定めた。結合相の量の一層好ましい範囲は５
〜１０容量％である。
3 粉末、ＭｇＯ粉末、ＳｉＯ2 粉末、Ｓｉ3 Ｎ4 粉末の
表面に存在するＳｉＯ2 、およびＺｒＮとＳｉ3 Ｎ4 の
一部と反応して粘性の低いＲｅ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｚｒ−Ｏ
−Ｎ系の液相を生成し、この液相によって良好な焼結を
進行せしめ、冷却後結合相として生成するが、Ｒの含有
量が多くなるほどヤング率と熱膨脹係数が大きくなるた
めに、焼結後に針状のβ−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子に働く圧縮応
力が大きくなることから、β−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子が容易に
破断せずに強化粒子として働き、耐欠損性が大きく向上
させるという作用があるが、その含有量が３容量％未満
ではβ−Ｓｉ3 Ｎ4 粒子の結合するのに不十分であり、
一方その含有量が１５容量％越えると、硬さが低下し工
具の耐摩耗性が低下することから、その含有量を３〜１
５容量％と定めた。結合相の量の一層好ましい範囲は５
〜１０容量％である。
【００１７】
【実施例】つぎに、この発明を実施例により具体的に説
明する。
明する。
【００１８】原料粉末として、いずれも０．１〜１μｍ
の範囲の平均粒径を有するＳｉ3 Ｎ4 粉末、Ｙおよび希
土類元素の酸化物粉末、ＺｒＮ粉末、ＭｇＯ粉末、Ｓｉ
Ｏ2粉末を用意し、これら原料粉末をそれぞれ表１〜２
に示される配合組成となるように配合し、ボールミルに
て４８時間の湿式混合を行ない、乾燥した後、ＪＩＳ・
ＳＮＧＮ４３２の切削チップ形状の圧粉体にプレス成形
し、ついでこれらの圧粉体を同じく表１〜２に示される
条件で焼結することにより本発明法１〜１３、比較法１
〜８、および従来法を実施し、それぞれ表３〜４に示さ
れる本発明Ｓｉ3 Ｎ4 基切削工具（以下、本発明切削工
具という）１〜１３、比較Ｓｉ3 Ｎ4 基切削工具（以
下、比較切削工具１〜８）および従来Ｓｉ3 Ｎ4 基切削
工具（以下、従来切削工具という）を作製した。
の範囲の平均粒径を有するＳｉ3 Ｎ4 粉末、Ｙおよび希
土類元素の酸化物粉末、ＺｒＮ粉末、ＭｇＯ粉末、Ｓｉ
Ｏ2粉末を用意し、これら原料粉末をそれぞれ表１〜２
に示される配合組成となるように配合し、ボールミルに
て４８時間の湿式混合を行ない、乾燥した後、ＪＩＳ・
ＳＮＧＮ４３２の切削チップ形状の圧粉体にプレス成形
し、ついでこれらの圧粉体を同じく表１〜２に示される
条件で焼結することにより本発明法１〜１３、比較法１
〜８、および従来法を実施し、それぞれ表３〜４に示さ
れる本発明Ｓｉ3 Ｎ4 基切削工具（以下、本発明切削工
具という）１〜１３、比較Ｓｉ3 Ｎ4 基切削工具（以
下、比較切削工具１〜８）および従来Ｓｉ3 Ｎ4 基切削
工具（以下、従来切削工具という）を作製した。
【００１９】上記本発明切削工具１〜１３、比較切削工
具１〜８および従来切削工具について、Ｚｒ（Ｒ）
Ｏ2 ，ＺｒＮ，Ｒ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｚｒ−Ｏ−Ｎ系結合
相、β−Ｓｉ 3 Ｎ4 を下記の方法により求め、その結果
を表３および表４に示した。
具１〜８および従来切削工具について、Ｚｒ（Ｒ）
Ｏ2 ，ＺｒＮ，Ｒ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｚｒ−Ｏ−Ｎ系結合
相、β−Ｓｉ 3 Ｎ4 を下記の方法により求め、その結果
を表３および表４に示した。
【００２０】すなわち、Ｚｒ（Ｒ）Ｏ2 およびＺｒＮの
割合はＸ線回折によりβ−Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＺｒＯ2 および
ＺｒＮの回折ピーク強度を測定し、その測定結果を計算
することにより求めた。
割合はＸ線回折によりβ−Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＺｒＯ2 および
ＺｒＮの回折ピーク強度を測定し、その測定結果を計算
することにより求めた。
【００２１】また、上記各種切削工具を構成するＺｒ
（Ｒ）Ｏ2 におけるＲ2 Ｏ3 の固溶量、および結合相の
割合は、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）観察により求め
た。
（Ｒ）Ｏ2 におけるＲ2 Ｏ3 の固溶量、および結合相の
割合は、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）観察により求め
た。
【００２２】上記本発明切削工具１〜１３、比較切削工
具１〜８および従来切削工具を用い、旋盤により、被削
材：ＦＣ２５（４本溝付丸棒） 切削速度：２５０ｍ／min 、送り：０．４mm／rev 、切
り込み：２mm、の条件で湿式断続切削試験を行ない、切
刃に欠損が発生するまでの切削時間を測定し、その結果
を表３および表４に示した。
具１〜８および従来切削工具を用い、旋盤により、被削
材：ＦＣ２５（４本溝付丸棒） 切削速度：２５０ｍ／min 、送り：０．４mm／rev 、切
り込み：２mm、の条件で湿式断続切削試験を行ない、切
刃に欠損が発生するまでの切削時間を測定し、その結果
を表３および表４に示した。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【表２】
【００２５】
【表３】
【００２６】
【表４】
【００２７】なお、表２および表４において、この発明
の範囲から外れた条件に※印を付して示してある。
の範囲から外れた条件に※印を付して示してある。
【００２８】
【発明の効果】表１〜４に示される結果から、本発明法
１〜１３で製造された本発明切削工具１〜１３は、いず
れも従来法で製造された従来切削工具に比べて欠損まで
の時間が格段に長いところから、工具寿命が大幅に改善
されていることがわかる。
１〜１３で製造された本発明切削工具１〜１３は、いず
れも従来法で製造された従来切削工具に比べて欠損まで
の時間が格段に長いところから、工具寿命が大幅に改善
されていることがわかる。
【００２９】したがって、この発明は、従来よりも苛酷
な切削条件に対して切削工具の交換回数を減らすことが
でき、切削作業能率を高めることができるなど、産業上
すぐれた効果を奏するものである。
な切削条件に対して切削工具の交換回数を減らすことが
でき、切削作業能率を高めることができるなど、産業上
すぐれた効果を奏するものである。
Claims (2)
- 【請求項１】 ＲをＹを含む希土類元素の内の１種以上
とすると、 Ｒの酸化物が５〜２０モル％固溶した酸化ジルコニウ
ム：０．１〜１０容量％、 窒化ジルコニウム：０．１〜１０容量％、 Ｒ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｚｒ−Ｏ−Ｎ系結合相：３〜１５容量
％、を含有し、残りがβ−窒化ケイ素と不可避不純物か
らなる組成を有する焼結体からなることを特徴とする耐
欠損性に優れた窒化ケイ素基切削工具。 - 【請求項２】 原料粉末として、Ｒの酸化物粉末（但
し、ＲはＹを含む希土類元素の内の１種以上、以下同
じ）、窒化ジルコニウム粉末、酸化マグネシウム粉末、
酸化ケイ素粉末および窒化ケイ素粉末を用意し、これら
原料粉末を、 Ｒの酸化物粉末：１〜１０重量％、 窒化ジルコニウム粉末：０．５〜２０重量％、 酸化マグネシウム粉末：０．５〜５重量％、 酸化ケイ素粉末：０．１〜２重量％、 窒化ケイ素粉末：残部、の割合に配合し、通常の条件で
混合し、圧粉体に成形したのち、この圧粉体に、窒素雰
囲気中、温度：１６００〜２０００℃、圧力：１〜５０
気圧の条件で一次焼結を施し、引き続いて、窒素雰囲気
中、温度：１７００〜２０００℃、圧力：１００〜２０
００気圧の条件で１回または２回以上の二次焼結を施す
ことを特徴とする耐欠損性に優れた窒化ケイ素基切削工
具の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6126845A JPH07308806A (ja) | 1994-05-17 | 1994-05-17 | 耐欠損性に優れた窒化ケイ素基切削工具およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6126845A JPH07308806A (ja) | 1994-05-17 | 1994-05-17 | 耐欠損性に優れた窒化ケイ素基切削工具およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07308806A true JPH07308806A (ja) | 1995-11-28 |
Family
ID=14945296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6126845A Pending JPH07308806A (ja) | 1994-05-17 | 1994-05-17 | 耐欠損性に優れた窒化ケイ素基切削工具およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07308806A (ja) |
-
1994
- 1994-05-17 JP JP6126845A patent/JPH07308806A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20011204 |