JPH0740105A - 窒化ケイ素系焼結体工具及びその製造方法 - Google Patents
窒化ケイ素系焼結体工具及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH0740105A JPH0740105A JP20478793A JP20478793A JPH0740105A JP H0740105 A JPH0740105 A JP H0740105A JP 20478793 A JP20478793 A JP 20478793A JP 20478793 A JP20478793 A JP 20478793A JP H0740105 A JPH0740105 A JP H0740105A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon nitride
- tool
- sintered body
- based sintered
- coating layer
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 優れた耐摩耗性と耐欠損性を兼ね具え、鋳鉄
等の高速かつ高能率な切削加工に適した窒化ケイ素系焼
結体工具を提供する。 【構成】 ＪＩＳ Ｒ１６０１に準拠した３点曲げ強度
の平均値が１００ｋｇ／ｍｍ2以上の窒化ケイ素系焼結
体からなり、その表面粗さ又は被覆層を有する場合は被
覆層の表面粗さが、工具１のＡ面２とＢ面３での測定の
平均とした１０点平均粗さＲZで０.３μｍ以下に表面仕
上げ加工されている窒化ケイ素系焼結体工具。
等の高速かつ高能率な切削加工に適した窒化ケイ素系焼
結体工具を提供する。 【構成】 ＪＩＳ Ｒ１６０１に準拠した３点曲げ強度
の平均値が１００ｋｇ／ｍｍ2以上の窒化ケイ素系焼結
体からなり、その表面粗さ又は被覆層を有する場合は被
覆層の表面粗さが、工具１のＡ面２とＢ面３での測定の
平均とした１０点平均粗さＲZで０.３μｍ以下に表面仕
上げ加工されている窒化ケイ素系焼結体工具。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐摩耗性と耐欠損性を
兼ね具え、高速で高能率の切削加工領域に適した窒化ケ
イ素系焼結体工具に関する。
兼ね具え、高速で高能率の切削加工領域に適した窒化ケ
イ素系焼結体工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）系焼結体は、強
度及び靭性が高く、耐熱衝撃性にも優れていることから
切削工具として利用され、特に酸化アルミニウム焼結体
工具等では困難であった鋳鉄の高速切削、例えば鋳鉄の
旋削加工やフライス加工等の粗切削の一部に重用されて
いる。
度及び靭性が高く、耐熱衝撃性にも優れていることから
切削工具として利用され、特に酸化アルミニウム焼結体
工具等では困難であった鋳鉄の高速切削、例えば鋳鉄の
旋削加工やフライス加工等の粗切削の一部に重用されて
いる。
【０００３】しかしながら、最近の高速あるいは高能率
の切削加工に伴って、更に耐摩耗性及び耐欠損性を改善
向上させることが要望されている。そのため、焼結体中
の結晶粒径を可能な限り小さくし又その粒径分布を狭く
することで、抗折力の向上と耐摩耗性の改善が図られ、
更には焼結助剤の添加や焼結条件の検討が実施されてい
る（馬場、住田、「機械と工具」１号、１９８６年、９
１頁参照）。
の切削加工に伴って、更に耐摩耗性及び耐欠損性を改善
向上させることが要望されている。そのため、焼結体中
の結晶粒径を可能な限り小さくし又その粒径分布を狭く
することで、抗折力の向上と耐摩耗性の改善が図られ、
更には焼結助剤の添加や焼結条件の検討が実施されてい
る（馬場、住田、「機械と工具」１号、１９８６年、９
１頁参照）。
【０００４】又、特に耐摩耗性の向上を図るために、窒
化ケイ素系焼結体母材の表面にアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）又
はＴｉの炭化物、窒化物、炭窒化物又は炭酸窒化物等の
セラミックス被覆層を設けることが一般に行われてい
る。更に、窒化ケイ素系焼結体中に、３Ａ、４Ａ、５Ａ
族元素の炭化物、窒化物、炭窒化物、ホウ化物あるいは
炭化ケイ素（ＳｉＣ）等を結晶粒子又はウイスカーの形
で分散させ、強度や耐摩耗性を改善することも行われて
いる。
化ケイ素系焼結体母材の表面にアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）又
はＴｉの炭化物、窒化物、炭窒化物又は炭酸窒化物等の
セラミックス被覆層を設けることが一般に行われてい
る。更に、窒化ケイ素系焼結体中に、３Ａ、４Ａ、５Ａ
族元素の炭化物、窒化物、炭窒化物、ホウ化物あるいは
炭化ケイ素（ＳｉＣ）等を結晶粒子又はウイスカーの形
で分散させ、強度や耐摩耗性を改善することも行われて
いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記した種々の方法に
より、窒化ケイ素系焼結体の耐摩耗性あるいは抗折力の
向上が図られてきたが、実際に従来の窒化ケイ素系焼結
体工具で鋳鉄材料を切削加工した場合、例えば鋳鉄表面
に存在する硬化したチル層等により工具表面にミクロな
チッピングが生じたり、焼結体の粒界相の選択的な摩耗
により表面層から結晶粒子が脱落するすき取り摩耗が進
行することが避けられない。
より、窒化ケイ素系焼結体の耐摩耗性あるいは抗折力の
向上が図られてきたが、実際に従来の窒化ケイ素系焼結
体工具で鋳鉄材料を切削加工した場合、例えば鋳鉄表面
に存在する硬化したチル層等により工具表面にミクロな
チッピングが生じたり、焼結体の粒界相の選択的な摩耗
により表面層から結晶粒子が脱落するすき取り摩耗が進
行することが避けられない。
【０００６】本発明は、かかる従来の事情に鑑み、ミク
ロなチッピングやすき取り摩耗等の異常摩耗を抑えて耐
摩耗性を向上させ、同時に抗折力又は耐欠損性を改善さ
せ、高速で高能率の切削加工領域に適した窒化ケイ素系
焼結体工具を提供することを目的とする。
ロなチッピングやすき取り摩耗等の異常摩耗を抑えて耐
摩耗性を向上させ、同時に抗折力又は耐欠損性を改善さ
せ、高速で高能率の切削加工領域に適した窒化ケイ素系
焼結体工具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】上記目的を達成するた
め、本発明が提供する窒化ケイ素系焼結体工具は、ＪＩ
Ｓ Ｒ１６０１に準拠した３点曲げ強度の平均値が１０
０ｋｇ／ｍｍ2以上である窒化ケイ素系焼結体からな
り、表面粗さが１０点平均粗さＲZで０.３μｍ以下であ
ることを特徴とする。
め、本発明が提供する窒化ケイ素系焼結体工具は、ＪＩ
Ｓ Ｒ１６０１に準拠した３点曲げ強度の平均値が１０
０ｋｇ／ｍｍ2以上である窒化ケイ素系焼結体からな
り、表面粗さが１０点平均粗さＲZで０.３μｍ以下であ
ることを特徴とする。
【０００８】かかる本発明の窒化ケイ素系焼結体工具の
製造方法は、ＪＩＳ Ｒ１６０１に準拠した３点曲げ強
度の平均値が１００ｋｇ／ｍｍ2以上である窒化ケイ素
系焼結体を工具形状に機械加工した後、表面粗さが１０
点平均粗さＲZで０.３μｍ以下となるように表面仕上げ
加工することを特徴とする。
製造方法は、ＪＩＳ Ｒ１６０１に準拠した３点曲げ強
度の平均値が１００ｋｇ／ｍｍ2以上である窒化ケイ素
系焼結体を工具形状に機械加工した後、表面粗さが１０
点平均粗さＲZで０.３μｍ以下となるように表面仕上げ
加工することを特徴とする。
【０００９】尚、１０点平均粗さＲZは、触針式粗さ測
定機で所定の評価長さの部分を測定したとき、最高から
５番目までの山の高さの平均値と、最深から５番目まで
の谷の深さの平均値との差をμｍで表したものである。
本発明の工具においては、図１に示すごとくＡ面とＢ面
の２ケ所について測定を行い、その平均を当該工具にお
ける１０点平均粗さＲZとした。
定機で所定の評価長さの部分を測定したとき、最高から
５番目までの山の高さの平均値と、最深から５番目まで
の谷の深さの平均値との差をμｍで表したものである。
本発明の工具においては、図１に示すごとくＡ面とＢ面
の２ケ所について測定を行い、その平均を当該工具にお
ける１０点平均粗さＲZとした。
【００１０】
【作用】切削工具の表面を研削加工等により仕上げ加工
することは従来から行われているが、工具の表面仕上げ
の程度と切削性能の関係については必ずしも明らかでは
なかった。本発明者らは、窒化ケイ素系焼結体工具の表
面仕上げと切削試験における工具の耐摩耗性及び耐欠損
性の相関を調べた結果、工具の耐摩耗性及び耐欠損性を
低下させる問題点として、次の２点が重要であるとの知
見を得た。
することは従来から行われているが、工具の表面仕上げ
の程度と切削性能の関係については必ずしも明らかでは
なかった。本発明者らは、窒化ケイ素系焼結体工具の表
面仕上げと切削試験における工具の耐摩耗性及び耐欠損
性の相関を調べた結果、工具の耐摩耗性及び耐欠損性を
低下させる問題点として、次の２点が重要であるとの知
見を得た。
【００１１】即ち、工具形状に機械加工する際の研削
加工によって焼結体中に残留する研削亀裂等の研削欠陥
の作用により、切削加工時に工具表面にマイクロクラッ
クの発生が誘発されること、及び上記研削加工によっ
て工具の表面に残留する凹凸部に切削加工の切削屑が接
し、その際に発生する摩擦仕事により工具表面に高い研
削熱や摩擦力が作用してすき取り摩耗が進行することの
２点である。
加工によって焼結体中に残留する研削亀裂等の研削欠陥
の作用により、切削加工時に工具表面にマイクロクラッ
クの発生が誘発されること、及び上記研削加工によっ
て工具の表面に残留する凹凸部に切削加工の切削屑が接
し、その際に発生する摩擦仕事により工具表面に高い研
削熱や摩擦力が作用してすき取り摩耗が進行することの
２点である。
【００１２】かかる問題点の解決を更に検討した結果、
窒化ケイ素系焼結体工具の表面を研削やラッピング、ポ
リッシング等により表面仕上げ加工することにより、表
面粗さを１０点平均粗さＲZで０.３μｍ以下の極めて平
滑な表面にし、残留する研削時のマイクロクラックと表
面の凹凸部を排除する必要があることが判った。即ち、
工具の表面粗さが１０点平均粗さＲZで０.３μｍを越え
ると、上記及びの問題点に対する十分な改善が期待
できない。
窒化ケイ素系焼結体工具の表面を研削やラッピング、ポ
リッシング等により表面仕上げ加工することにより、表
面粗さを１０点平均粗さＲZで０.３μｍ以下の極めて平
滑な表面にし、残留する研削時のマイクロクラックと表
面の凹凸部を排除する必要があることが判った。即ち、
工具の表面粗さが１０点平均粗さＲZで０.３μｍを越え
ると、上記及びの問題点に対する十分な改善が期待
できない。
【００１３】更に、工具の表面粗さを上記のごとく改善
しても、工具素材である窒化ケイ素系焼結体のＪＩＳ
Ｒ１６０１に準拠した３点曲げ強度の平均値が１００ｋ
ｇ／ｍｍ2以上でなければ、工具のマクロな耐欠損性が
十分に改善できず、特に鋳鉄の粗フライス加工等に有効
な窒化ケイ素系焼結体工具を得ることができないことも
判った。
しても、工具素材である窒化ケイ素系焼結体のＪＩＳ
Ｒ１６０１に準拠した３点曲げ強度の平均値が１００ｋ
ｇ／ｍｍ2以上でなければ、工具のマクロな耐欠損性が
十分に改善できず、特に鋳鉄の粗フライス加工等に有効
な窒化ケイ素系焼結体工具を得ることができないことも
判った。
【００１４】かかる本発明の窒化ケイ素系焼結体工具に
おいては、工具素材である窒化ケイ素系焼結体中に微細
な等軸形状のα型Ｓｉ3Ｎ4結晶相が存在することが好ま
しい。α型Ｓｉ3Ｎ4結晶相の存在によって、焼結体の３
点曲げ強度の平均値を１００ｋｇ／ｍｍ2以上とするこ
とが容易になり、ヤング率及び硬度も向上する結果、工
具としての耐摩耗性及び耐欠損性が一層向上するからで
ある。
おいては、工具素材である窒化ケイ素系焼結体中に微細
な等軸形状のα型Ｓｉ3Ｎ4結晶相が存在することが好ま
しい。α型Ｓｉ3Ｎ4結晶相の存在によって、焼結体の３
点曲げ強度の平均値を１００ｋｇ／ｍｍ2以上とするこ
とが容易になり、ヤング率及び硬度も向上する結果、工
具としての耐摩耗性及び耐欠損性が一層向上するからで
ある。
【００１５】窒化ケイ素系焼結体中のα型Ｓｉ3Ｎ4結晶
相の割合は、Ｘ線回折法により検出されるα型Ｓｉ3Ｎ4
結晶相：（β型Ｓｉ3Ｎ4及び／又はβ’型サイアロン結
晶相）の結晶相比率で５：９５〜４０：６０の範囲にあ
ることが好ましい。この結晶比率が５：９５未満では耐
摩耗性の改善が十分でなく、逆に４０：６０を越えると
β型Ｓｉ3Ｎ4結晶相やβ’型サイアロン結晶相の存在比
率に起因する靭性の低下により、強度特性の劣化や著し
い耐欠損性の劣化が生じるからである。
相の割合は、Ｘ線回折法により検出されるα型Ｓｉ3Ｎ4
結晶相：（β型Ｓｉ3Ｎ4及び／又はβ’型サイアロン結
晶相）の結晶相比率で５：９５〜４０：６０の範囲にあ
ることが好ましい。この結晶比率が５：９５未満では耐
摩耗性の改善が十分でなく、逆に４０：６０を越えると
β型Ｓｉ3Ｎ4結晶相やβ’型サイアロン結晶相の存在比
率に起因する靭性の低下により、強度特性の劣化や著し
い耐欠損性の劣化が生じるからである。
【００１６】尚、従来から行われているように、窒化ケ
イ素系焼結体中に３Ａ、４Ａ、５Ａ族元素の炭化物、窒
化物、炭窒化物、ホウ化物あるいはＳｉＣ等を、結晶粒
として析出させたり又はウイスカーや分散粒子の形で分
散させ、焼結体自体の強度や耐摩耗性を改善することも
有効である。この場合、これら析出粒子や分散粒子ある
いはウイスカーの含有量は０.５〜３０体積％の範囲が
好ましい。
イ素系焼結体中に３Ａ、４Ａ、５Ａ族元素の炭化物、窒
化物、炭窒化物、ホウ化物あるいはＳｉＣ等を、結晶粒
として析出させたり又はウイスカーや分散粒子の形で分
散させ、焼結体自体の強度や耐摩耗性を改善することも
有効である。この場合、これら析出粒子や分散粒子ある
いはウイスカーの含有量は０.５〜３０体積％の範囲が
好ましい。
【００１７】以上説明した本発明の窒化ケイ素系焼結体
工具において、その耐摩耗性及び耐欠損性を一層高める
ために、工具形状に機械加工され且つ表面仕上げ加工さ
れた後の窒化ケイ素系焼結体に、酸化雰囲気中に８００
〜１２００℃で１０時間以内の熱処理を施すことが有効
である。
工具において、その耐摩耗性及び耐欠損性を一層高める
ために、工具形状に機械加工され且つ表面仕上げ加工さ
れた後の窒化ケイ素系焼結体に、酸化雰囲気中に８００
〜１２００℃で１０時間以内の熱処理を施すことが有効
である。
【００１８】この熱処理により生成される酸化層によっ
て、切削時に起こる焼結体の初期酸化を防止することで
耐腐食性（耐酸化性）を増し、更に工具形状への機械加
工時に形成され且つ本発明の平滑な表面を得るための表
面仕上げ加工によっても除去されなかったマイクロクラ
ックの開口部が閉塞され、その結果切削加工の際の工具
へのマイクロチッピング等の発生を抑制することができ
るからである。
て、切削時に起こる焼結体の初期酸化を防止することで
耐腐食性（耐酸化性）を増し、更に工具形状への機械加
工時に形成され且つ本発明の平滑な表面を得るための表
面仕上げ加工によっても除去されなかったマイクロクラ
ックの開口部が閉塞され、その結果切削加工の際の工具
へのマイクロチッピング等の発生を抑制することができ
るからである。
【００１９】又、窒化ケイ素系焼結体工具の表面に、Ａ
ｌ2Ｏ3の単層又はＴｉの炭化物、窒化物、炭窒化物及び
炭酸窒化物から選ばれた少なくとも１種とＡｌ2Ｏ3とか
らなる複層の被覆層を形成することもできる。この場
合、母材の表面仕上げ加工と被覆層の形成方法の選択
（低温被覆、反応ガスの流量、流速の制御による被覆方
法及び条件）あるいは被覆層の仕上げ加工によって、母
材である工具形状の焼結体表面及びその被覆層表面の両
方について、表面部での凹凸部やマイクロクラックが処
理された表面粗さが１０点平均粗さＲZで０.３μｍ以下
となるようにするこ重要である。
ｌ2Ｏ3の単層又はＴｉの炭化物、窒化物、炭窒化物及び
炭酸窒化物から選ばれた少なくとも１種とＡｌ2Ｏ3とか
らなる複層の被覆層を形成することもできる。この場
合、母材の表面仕上げ加工と被覆層の形成方法の選択
（低温被覆、反応ガスの流量、流速の制御による被覆方
法及び条件）あるいは被覆層の仕上げ加工によって、母
材である工具形状の焼結体表面及びその被覆層表面の両
方について、表面部での凹凸部やマイクロクラックが処
理された表面粗さが１０点平均粗さＲZで０.３μｍ以下
となるようにするこ重要である。
【００２０】即ち、母材である工具形状の焼結体の表面
粗さが１０点平均粗さＲZで０.３μｍを越えると、被覆
層の表面粗さを１０点平均粗さＲZで０.３μｍ以下に抑
えることが難しくなる。又、母材の表面を研削やラッピ
ング、ポリッシング等により上記表面粗さの範囲に表面
仕上げ加工すると、加工後の極表面層（最大で数μｍ以
内）に酸素を多く含む非晶質層若しくは非晶質と結晶質
の混合層が内部から析出し、これが母材と被覆層との密
着強度を向上させる作用を有する。
粗さが１０点平均粗さＲZで０.３μｍを越えると、被覆
層の表面粗さを１０点平均粗さＲZで０.３μｍ以下に抑
えることが難しくなる。又、母材の表面を研削やラッピ
ング、ポリッシング等により上記表面粗さの範囲に表面
仕上げ加工すると、加工後の極表面層（最大で数μｍ以
内）に酸素を多く含む非晶質層若しくは非晶質と結晶質
の混合層が内部から析出し、これが母材と被覆層との密
着強度を向上させる作用を有する。
【００２１】かかる被覆層の厚さは、０.１〜１０μｍ
の範囲が好ましい。被覆層の厚さが０.１μｍ未満では
切削工具としての耐摩耗性が十分ではなく、厚さが１０
μｍを越えると被覆層の靭性が低下し、耐欠損性が損な
われるからである。
の範囲が好ましい。被覆層の厚さが０.１μｍ未満では
切削工具としての耐摩耗性が十分ではなく、厚さが１０
μｍを越えると被覆層の靭性が低下し、耐欠損性が損な
われるからである。
【００２２】上記の被覆層を形成する場合においても、
工具形状に機械加工され且つ表面仕上げ加工を施した後
の窒化ケイ素系焼結体の母材に、酸化雰囲気中において
８００〜１２００℃で１０時間以内の熱処理を施し、そ
の後被覆層を形成することが好ましい。表面に被覆層を
設ける場合でも、母材となる焼結体表面に残存するマイ
クロクラックの開口部を熱処理による酸化層で閉塞して
おくことで、母材強度の向上と被覆層の密着性が更に向
上するからである。
工具形状に機械加工され且つ表面仕上げ加工を施した後
の窒化ケイ素系焼結体の母材に、酸化雰囲気中において
８００〜１２００℃で１０時間以内の熱処理を施し、そ
の後被覆層を形成することが好ましい。表面に被覆層を
設ける場合でも、母材となる焼結体表面に残存するマイ
クロクラックの開口部を熱処理による酸化層で閉塞して
おくことで、母材強度の向上と被覆層の密着性が更に向
上するからである。
【００２３】
【実施例】平均粒径０.８μｍでα結晶化率８０％のＳ
ｉ3Ｎ4粉末に、平均粒径０.８μｍのＹ2Ｏ3粉末、平均
粒径０.４μｍのＡｌ2Ｏ3粉末、平均粒径０.５μｍのＡ
ｌＮ粉末、及び平均粒径０.２μｍのＭｇＯ粉末を各試
料毎に配合比を変えて添加した。更に、試料３９には分
散粒子として平均粒径０.１μｍのＳｉＣ粉末を２０体
積％、試料４０には平均粒径０.２μｍのＴｉＣ粉末を
２０体積％、及び試料４１には長軸径２〜３μｍのＳｉ
Ｃウイスカーを１５体積％添加した。
ｉ3Ｎ4粉末に、平均粒径０.８μｍのＹ2Ｏ3粉末、平均
粒径０.４μｍのＡｌ2Ｏ3粉末、平均粒径０.５μｍのＡ
ｌＮ粉末、及び平均粒径０.２μｍのＭｇＯ粉末を各試
料毎に配合比を変えて添加した。更に、試料３９には分
散粒子として平均粒径０.１μｍのＳｉＣ粉末を２０体
積％、試料４０には平均粒径０.２μｍのＴｉＣ粉末を
２０体積％、及び試料４１には長軸径２〜３μｍのＳｉ
Ｃウイスカーを１５体積％添加した。
【００２４】これらの粉末をナイロン製ボールミルによ
りエタノール中で１００時間湿式混合した後、乾燥して
得られた各原料粉末を３０００ｋｇ／ｃｍ2の圧力でＣ
ＩＰ成形した。この成形体を１気圧の窒素ガス雰囲気中
にて１４５０〜１８００℃で５〜１０時間１次焼結し、
更に１０００気圧の窒素ガス雰囲気中にて１５００〜１
８００℃で１時間２次焼結することにより、下記表１に
示す強度の異なる種々のＳｉ3Ｎ4焼結体を製造した。
りエタノール中で１００時間湿式混合した後、乾燥して
得られた各原料粉末を３０００ｋｇ／ｃｍ2の圧力でＣ
ＩＰ成形した。この成形体を１気圧の窒素ガス雰囲気中
にて１４５０〜１８００℃で５〜１０時間１次焼結し、
更に１０００気圧の窒素ガス雰囲気中にて１５００〜１
８００℃で１時間２次焼結することにより、下記表１に
示す強度の異なる種々のＳｉ3Ｎ4焼結体を製造した。
【００２５】得られた各焼結体から、ＪＩＳ Ｒ１６０
１に準拠した抗折試験片を作製し、３点曲げ強度を１５
本づつ測定して平均値を求めた。又、各焼結体につい
て、Ｓｉ3Ｎ4結晶相の比率をＸ線回折法により測定し、
α1(１０２)とα2(２１０)のピーク高さ及びβ1(１０
１)とβ2(２１０)のピーク高さから、α型結晶相比率
（％）＝（α1＋α2）／（α1＋α2＋β1＋β2）×１０
０を求めた。これらの結果を表１に併せて示した。
１に準拠した抗折試験片を作製し、３点曲げ強度を１５
本づつ測定して平均値を求めた。又、各焼結体につい
て、Ｓｉ3Ｎ4結晶相の比率をＸ線回折法により測定し、
α1(１０２)とα2(２１０)のピーク高さ及びβ1(１０
１)とβ2(２１０)のピーク高さから、α型結晶相比率
（％）＝（α1＋α2）／（α1＋α2＋β1＋β2）×１０
０を求めた。これらの結果を表１に併せて示した。
【００２６】更に、得られた各焼結体からＪＩＳ ＳＮ
Ｇ４３３のスローアウエイチップを研削加工により作製
し、その表面をラッピングにより表１に示す表面粗さと
なるように表面仕上げ加工した。一部のチップには、研
削加工及び表面仕上げ加工後の熱処理及び／又は被覆層
の形成を行った。熱処理条件は大気中にて８００〜１２
００℃で０.５〜１０時間とした。
Ｇ４３３のスローアウエイチップを研削加工により作製
し、その表面をラッピングにより表１に示す表面粗さと
なるように表面仕上げ加工した。一部のチップには、研
削加工及び表面仕上げ加工後の熱処理及び／又は被覆層
の形成を行った。熱処理条件は大気中にて８００〜１２
００℃で０.５〜１０時間とした。
【００２７】被覆層の形成は通常のＣＶＤ法により行
い、被覆層の構成は表１に示す被覆層１では母材表面か
ら順にＴｉＣＮ、Ａｌ2Ｏ3及びＴｉＮをそれぞれ膜厚
０.５μｍ、１.２μｍ及び０.３μｍに形成し、被覆層
２ではＡｌ2Ｏ3のみを膜厚２.０μｍに形成した。又、
一部のチップについては、被覆層の表面をラッピングに
より更に表面仕上げ加工した。
い、被覆層の構成は表１に示す被覆層１では母材表面か
ら順にＴｉＣＮ、Ａｌ2Ｏ3及びＴｉＮをそれぞれ膜厚
０.５μｍ、１.２μｍ及び０.３μｍに形成し、被覆層
２ではＡｌ2Ｏ3のみを膜厚２.０μｍに形成した。又、
一部のチップについては、被覆層の表面をラッピングに
より更に表面仕上げ加工した。
【００２８】
【表１】 曲げ強度 α型結晶相 表面粗さＲZ 試料 (kg/mm2) 比率(％) (μm) 熱処理 被覆層 1 128.2 0 0.13 なし なし 2 128.2 0 0.28 なし なし 3 128.2 0 0.05 なし なし 4＊ 128.2 0 0.44 なし なし 5＊ 128.2 0 0.62 なし なし 6＊ 128.2 0 1.53 なし なし 7＊ 85.3 0 0.05 なし なし 8 137.5 0 0.13 有り なし 9 137.5 0 0.28 有り なし 10 137.5 0 0.05 有り なし 11＊ 137.5 0 0.44 有り なし 12＊ 137.5 0 0.62 有り なし 13＊ 137.5 0 1.53 有り なし 14＊ 94.1 0 0.05 有り なし 15 128.2 0 0.18(0.13) なし 被覆層１ 16 128.2 0 0.25(0.28) なし 被覆層１ 17 128.2 0 0.10(0.05) なし 被覆層１ 18＊ 128.2 0 0.25(0.44) なし 被覆層１ 19＊ 128.2 0 0.52(0.62) なし 被覆層１ 20＊ 128.2 0 0.18(1.53) なし 被覆層１ 21 137.5 0 0.18(0.13) 有り 被覆層１ 22 137.5 0 0.25(0.28) 有り 被覆層１ 23 137.5 0 0.10(0.05) 有り 被覆層１ 24＊ 137.5 0 0.25(0.44) 有り 被覆層１ 25＊ 137.5 0 0.52(0.62) 有り 被覆層１ 26＊ 137.5 0 0.18(1.53) 有り 被覆層１ 27＊ 94.1 0 0.10(0.05) 有り 被覆層１ 28 137.5 0 0.15(0.05) なし 被覆層２ 29＊ 94.1 0 0.13(0.05) なし 被覆層２ 30 152.3 14 0.13 有り なし 31 152.3 14 0.18(0.15) 有り 被覆層１ 32＊ 152.3 14 0.44 有り なし 33＊ 152.3 14 0.23(0.46) 有り 被覆層１ 34＊ 152.3 14 0.52(0.18) 有り 被覆層１ 35 149.6 5 0.13 有り なし 36 155.3 27 0.18 有り なし 37 148.3 38 0.07 有り なし 38＊ 140.5 54 0.35 有り なし 39 143.6 12 0.15 なし なし 40 137.5 8 0.18 なし なし 41 120.6 22 0.24 なし なし （注）表中の＊を付した試料は比較例である。被覆層を
設けた試料の表面粗さは被覆層の表面粗さを示し、母材
の表面粗さは（）内に示した。尚、試料３９はＳｉＣ粒
子、試料４０はＴｉＣ粒子、試料４１はＳｉＣウイスカ
ーを含む。
設けた試料の表面粗さは被覆層の表面粗さを示し、母材
の表面粗さは（）内に示した。尚、試料３９はＳｉＣ粒
子、試料４０はＴｉＣ粒子、試料４１はＳｉＣウイスカ
ーを含む。
【００２９】得られた表１の各チップを用いて、次の３
条件で切削試験を実施した。各チップの逃げ面摩耗幅が
０.３ｍｍに達した時間（分）をもってチップ寿命と
し、それぞれの結果を表２に示した。条件１ 被 削 材：ＦＣ２５（ＨＢ＝１８０） 切削速度：８００ｍ／ｍｉｎ 送 り：０.４ｍｍ／ｒｅｖ． 切り込み：１.５ｍｍ 加工方式：旋削（乾式）
条件で切削試験を実施した。各チップの逃げ面摩耗幅が
０.３ｍｍに達した時間（分）をもってチップ寿命と
し、それぞれの結果を表２に示した。条件１ 被 削 材：ＦＣ２５（ＨＢ＝１８０） 切削速度：８００ｍ／ｍｉｎ 送 り：０.４ｍｍ／ｒｅｖ． 切り込み：１.５ｍｍ 加工方式：旋削（乾式）
【００３０】条件２ 被 削 材：ＦＣ２５（ＨＢ＝２００） 切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ 送 り：０.２５ｍｍ／ｒｅｖ． 切り込み：２.５ｍｍ 加工方式：乾式フライス
【００３１】条件３ 被 削 材：黒皮ＦＣＤ２５（３枚断続配置） 切削速度：２５０ｍ／ｍｉｎ 送 り：０.３ｍｍ／ｒｅｖ． 切り込み：３.０ｍｍ 加工方式：湿式フライス
【００３２】
【表２】 （注）表中の＊を付した試料は比較例である。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、ミクロなチッピングや
すき取り摩耗等が抑制され、優れた耐摩耗性と耐欠損性
を兼ね具えており、鋳鉄等の高速で高能率の切削加工に
適した窒化ケイ素系焼結体工具を提供することができ
る。
すき取り摩耗等が抑制され、優れた耐摩耗性と耐欠損性
を兼ね具えており、鋳鉄等の高速で高能率の切削加工に
適した窒化ケイ素系焼結体工具を提供することができ
る。
【図１】本発明における工具の１０点平均粗さＲZの測
定方法を説明するための工具の概略斜視図である。
定方法を説明するための工具の概略斜視図である。
１ 工具 ２ Ａ面 ３ Ｂ面
Claims (7)
- 【請求項１】 ＪＩＳ Ｒ１６０１に準拠した３点曲げ
強度の平均値が１００ｋｇ／ｍｍ2以上である窒化ケイ
素系焼結体からなり、表面粗さが１０点平均粗さＲZで
０.３μｍ以下であることを特徴とする窒化ケイ素系焼
結体工具。 - 【請求項２】 Ｘ線回折法により検出される窒化ケイ素
系焼結体中のα型Ｓｉ3Ｎ4結晶相：（β型Ｓｉ3Ｎ4及び
／又はβ’型サイアロン結晶相）の結晶相比率が５：９
５〜４０：６０の範囲にあることを特徴とする、請求項
１に記載の窒化ケイ素系焼結体工具。 - 【請求項３】 請求項１の窒化ケイ素系焼結体工具の表
面に、Ａｌ2Ｏ3の単層又はＴｉの炭化物、窒化物、炭窒
化物及び炭酸窒化物から選ばれた少なくとも１種とＡｌ
2Ｏ3とからなる複層の被覆層を有し、被覆層の表面粗さ
が１０点平均粗さＲZで０.３μｍ以下であることを特徴
とする窒化ケイ素系焼結体工具。 - 【請求項４】 工具表面又は被覆層で覆われた工具表面
に残るマイクロクラックの開口部が酸化層により閉塞さ
れていることを特徴とする、請求項１又は３に記載の窒
化ケイ素系焼結体工具。 - 【請求項５】 ＪＩＳ Ｒ１６０１に準拠した３点曲げ
強度の平均値が１００ｋｇ／ｍｍ2以上である窒化ケイ
素系焼結体を工具形状に機械加工した後、表面粗さが１
０点平均粗さＲZで０.３μｍ以下となるように表面仕上
げ加工することを特徴とする窒化ケイ素系焼結体工具の
製造方法。 - 【請求項６】 工具形状の窒化ケイ素系焼結体を表面仕
上げ加工した後、酸化雰囲気中において８００〜１２０
０℃で１０時間以内の熱処理を施すことを特徴とする、
請求項５に記載の窒化ケイ素系焼結体工具の製造方法。 - 【請求項７】 窒化ケイ素系焼結体工具の表面に、Ａｌ
2Ｏ3の単層又はＴｉの炭化物、窒化物、炭窒化物及び炭
酸窒化物から選ばれた少なくとも１種とＡｌ2Ｏ3とから
なる複層の被覆層を形成した後、被覆層の表面を表面粗
さが１０点平均粗さＲZで０.３μｍ以下となるように表
面仕上げ加工することを特徴とする、請求項５又は６に
記載の窒化ケイ素系焼結体工具の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20478793A JPH0740105A (ja) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | 窒化ケイ素系焼結体工具及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20478793A JPH0740105A (ja) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | 窒化ケイ素系焼結体工具及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0740105A true JPH0740105A (ja) | 1995-02-10 |
Family
ID=16496348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20478793A Pending JPH0740105A (ja) | 1993-07-27 | 1993-07-27 | 窒化ケイ素系焼結体工具及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0740105A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005205516A (ja) * | 2004-01-21 | 2005-08-04 | Yunitakku Kk | 切削工具の製造方法と切削工具 |
| JP2010264574A (ja) * | 2009-05-18 | 2010-11-25 | Kyocera Corp | 切削工具 |
-
1993
- 1993-07-27 JP JP20478793A patent/JPH0740105A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005205516A (ja) * | 2004-01-21 | 2005-08-04 | Yunitakku Kk | 切削工具の製造方法と切削工具 |
| JP2010264574A (ja) * | 2009-05-18 | 2010-11-25 | Kyocera Corp | 切削工具 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4251990B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
| KR100817658B1 (ko) | 표면 피복 절삭 공구 | |
| WO2005087417A1 (ja) | 被覆切削工具 | |
| KR20070085526A (ko) | 표면 피복 절삭 공구 | |
| EP1188504A1 (en) | Coated cutting tool | |
| EP1222149B1 (en) | Process for heat treating ceramics and articles of manufacture made thereby | |
| JP5534765B2 (ja) | 表面被覆部材 | |
| JP2011093003A (ja) | 表面被覆部材 | |
| JPH0740105A (ja) | 窒化ケイ素系焼結体工具及びその製造方法 | |
| Ekström et al. | Characterisation and properties of sialon materials | |
| JP2596094B2 (ja) | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆セラミック製切削工具 | |
| JP3468221B2 (ja) | 表面被覆超硬合金切削工具 | |
| JPH10310878A (ja) | 硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具 | |
| JP2604155B2 (ja) | 被覆層を有するセラミックス工具 | |
| JP3358530B2 (ja) | 耐欠損性のすぐれた表面被覆超硬合金製スローアウエイ切削チップ | |
| JP4798821B2 (ja) | 切削工具およびその製造方法 | |
| JPH08112705A (ja) | 窒化ケイ素質焼結体製切削工具およびその製造方法 | |
| JP3615634B2 (ja) | 高靱性窒化珪素質焼結体及びその製造方法 | |
| JP2879943B2 (ja) | 鋳鉄の切削方法 | |
| KR100624066B1 (ko) | 알루미나-탄화규소 복합재로 이루어진 절삭공구 및 그의제조방법 | |
| JPH0132193B2 (ja) | ||
| JPH0764639B2 (ja) | 窒化ケイ素焼結体の製造方法 | |
| JP2002192405A (ja) | 切削工具 | |
| JP2879931B2 (ja) | 鋳鉄の高能率切削方法 | |
| JPH09248702A (ja) | 硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 |