JPH08503664A - 窒化シリコンのセラミックとこれから作られた切削工具 - Google Patents

窒化シリコンのセラミックとこれから作られた切削工具

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JPH08503664A JP6515995A JP51599594A JPH08503664A JP H08503664 A JPH08503664 A JP H08503664A JP 6515995 A JP6515995 A JP 6515995A JP 51599594 A JP51599594 A JP 51599594A JP H08503664 A JPH08503664 A JP H08503664A
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Abstract

(57)【要約】 金属材料の高速のチップを形成する機械加工に切削工具として特に有効に用いられる窒化シリコンベースのセラミックが提供されている。このセラミックは好ましくは少なくとも８５容量パーセント（v/o）のベータ窒化シリコン相と約５v/o以下の粒子間相とを含む。セラミックは０．２重量パーセント（w/o）以上のマグネシア、０．２w/o以上のイットリアを有し、マグネシアとイットリアの合計は５w/o以下である。このセラミックは０．２v/o以下の多孔性を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 窒化シリコンのセラミックとこれから作られた切削工具 発明の背景 本発明は窒化シリコンをベースとしたセラミック及び特に切削工具としてのこ れらの使用に関する。 過去においては米国特許No.4.652.276によって、鋳鉄を機械加工するために有 効なベータ窒化シリコン組成物は酸化イットリウム（イットリア）及び酸化マグ ネシウム（マグネシア）両方を、長い工具の寿命（即ち改良された耐摩耗性）及 び結節状鋳鉄の機械加工における改良された欠けに対する抵抗を得るために、全 部で５から２０重量パーセント含まなければならないことを数えられた。 Y2O3及びMgOは、焼結の間にガラス状の粒子間相を、セラミックの適度の密度 化と改良された金属切削性能の達成に必要な量生み出すために指示された量加え られる。 ９８w/o Si3N4−１w/o MgO−１w/o Y2O3より成る組成物は米国特許No.4.652.2 76による組成物に比較して貧弱な欠けに対する抵抗及び貧弱な耐摩耗性を有する （表Ｉ及びIIの第４欄参照）。 しかし乍ら改良された特性と切削性能を有するが、又経済的な密度化の方法に よって密にすることができる。より進んだ窒化シリコンのセラミックとこれから 作られた切削工具に対する必要性が存在する。 発明の簡単な概略 本申請人は従来技術のものに比して改良された金属切削性能と機械加工及び物 理的特性とを有する改良された窒化シリコンベースのセラミック組成物を今や発 見した。 この発見は、この窒化シリコンベースのセラミック組成物が従来技術の教える ところは反対に全部で５w/o以下の酸化イットリウムと酸化マグネシウムとを含 むと云うことにおいて驚くべきことである。更に、従来技術と相反する組成物を 用いるにも拘らず、本願発明は好ましいことに且つ予期しなかったことではある が、１０００℃のような高温における改良された硬度と、改良された横の破断強 度と、従来技術に比して改良されたWejbullモジュールとを有する。 より詳しく云えば窒化シリコンベースのセラミック組成物は少なくとも８５v/ oのベータ窒化シリコン相と、好ましくは組成物の約１から５v/oを形成する粒子 間相とを有して与えられている。シリコンと窒素に加えて、このセラミックは元 素ベースで、約１．３から３．５w/oベースの酸素と、約０．１６から３．１５w /oのイットリウムと、約０．１２から２．７w/oのマグネシウムとを含む。マグ ネシウムとイットリウムと酸素の含有量は、酸化物のベースで０．２w/oよりも 多いイットリアと０．２w/oよりも多いマグネシウムを含み、マグネシアとイッ トリアの合計が５w/o以下であるようにコントロールされる。好ましくは少なく とも夫々０．５w/oのイットリアとマグネシアが存在する。 好ましくは、イントリアは４．０w/o以下であり且つマグネシアは４．５w/o以 下である。マグネシアとイットリアの合計 は好ましくは低い方の端において少なくとも１．５w/oである。高い方の端にお いてはマグネシアとイットリアの合計は好ましくは３．５w/o以下である。１つ の好ましい組成物は０．５から１．５w/oのマグネシアと０．５から１．５w/oの イットリアを含む。本発明品は０．２以下の多孔性を有し、より好ましくは０． １w/o以下の多孔性を有する。 より好ましくは窒化シリコンは組成物の少なくとも９５v/o最も好ましくは少 なくとも９６v/oを形成する。イットリウムとマグネシウムは好ましくはこの組 成物にイットリアとマグネシアとして加えられる。 前述の組成を有する、鋳鉄のような金属材料の高速のチップを形成する機械加 工用のセラミックの切削工具が作られている。 本発明によるこれらの切削工具はフランク面とレーキ面とを有し、この上をチ ップを形成する機械加工中に形成されたチップが流れる。レーキ面とフランク面 の接合部に、高速で金属材料の中に切り込んでチップを形成する切削刃が形成さ れている。 本発明のこれら及び其の他の面は本発明の詳細な説明に関連して以下に簡単に 説明された図面を検討することにより更に明らかとなるであろう。この図面は次 の通りである。 図面の簡単な説明 第１図は本願発明による切削工具の１つの実施例を示す。 第２図は本願発明の実施例の硬度を温度の関数として示している。 第３図は微細構造を示す、本願発明の実施例の走査エレクトロンマイクログラ フである。 第４図は本願発明の実施例の破断表面の走査エレクトロンマイクログラフであ る。 第５図は従来技術の工具と、本願発明による工具の２つの実施例に対する切削 のパスの数の関数としての切削工具のノーズの摩耗のグラフである。 発明の詳細な説明 本願発明によれば、第１図は本願発明によって発見された窒化シリコンベース のセラミック材料により構成された割り出し可能なセラミックの金属切削インサ ート１０の好ましい実施例を示す。金属切削インサート１０は好ましくは高速に おける（５００表面フイート／毎分以上の）金属材料のチップを形成する機械加 工（旋盤加工、フライス加工、溝加工、及びねじ切り）に用いれらる。この発明 は最も好ましくは鋳鉄（例えばねずみ鋳鉄、結節状鉄）の高速機械加工に用いら れ、且つ特に高い靭性と高い耐摩耗性の組合わせが要求される。これらの材料の 荒削りと断続切削に有効である。この金属切削インサートはレーキ面３０を有し 、この上を高温合金と鋳鉄の高速機械加工の間に形成されたチップが流れる。レ ーキ面３０に接合してフランク面５０がある。レーキ面とフランク面５０の接合 部には、高速で高温合金と鋳鉄に切り込む切削刃７０が形成されている。切削は ７０は応用されるものの要求に応じて、鋭っているか、ホーニングされているか 、面取りされているか又は面取りとホーニングされた状態にあってもよい。ホー ニングは工業において用いられている如何なるスタイル又は寸法のホーニングで あってもよい。好ましくは切削刃７０は面取り（即ちＴ−ランド） を有する。切削インサートは又標準の形及び寸法で作られる（例えばＳＮＧＮ− ４３４Ｔ，ＳＮＧＮ−４３６Ｔ，ＳＰＧＮ−６３３Ｔ，ＳＰＧＮ−６３４Ｔ、イ ンサートは又その中に穴をもって作られてもよい）。 面取りは一般に０．００３から０．０２０インチの巾と約２０から３０゜の角 度とを有する。 上に記載した金属切削インサートは本願発明に従った窒化シリコン組成物を含 む。この組成物は窒化シリコン粒子の間に配置された粒子間相を有するベータ相 の窒化シリコン粒子の微細構造を有する。ベータ窒化シリコン粒子は好ましくは セラミックの少なくとも８５v/oを構成し、より好ましくは少なくとも９５v/oを 構成する。ベータ窒化シリコン粒子は等軸と針状構造の両方を有し且つ好ましく は１μｍ以下の直径を有する。 粒子間相は好ましくはセラミックの約１から約５v/oを構成し、好ましくは焼 結助剤のマグネシア、イットリア及び窒化シリコンからの酸化シリコンの不純物 から生ずるガラスである。 用いられる焼結助剤は好ましくはマグネシアとイットリアである。しかし、イ ットリアの凡て又は１部の代りにハフニウム及びランタン系列の元素の酸化物の ような高温酸化物で置き換えることもできる。又ここに用いられたマグネシアの 凡て又は１部の代りにカルシア（calcia）で置き換えることもできる。 焼結できるためには本願発明の組成物において少なくとも０．２w/oのマグネ シアと０．２w/oのイットリアが存在すべきである。切削インサートへの応用の ためには適当な密度、即ち０．２以下の多孔性レベルより好ましくは０．１v/o 以下の多 孔性レベルを保証するために少なくとも０．５w/oのマグネシアと少なくとも０ ．５w/oのイットリアが存在すべきである。切削インサートへの応用のためには １．０w/oのMgOと０．５w/oのY2O3を含む組成物が適当な焼結性を与えることが 発見された。従って、マグネシアとイットリアの合計は少なくとも１．５v/oで あることが好ましい。 焼結助剤の含有量が増加するにつれて、本願発明品の硬度は室温においても且 つ高温においても減少する。従ってイットリアとマグネシアの合計は５w/o以下 に維持されることは重要である。個々には、イットリアは４w/o迄高められても よく且つマグネシアは４．５w/o迄高められてもよい。前述の理由のためにマグ ネシアとイットリアの合計は３．５w/o以下であることが好ましく、より好まし くは３．０w/o以下であり、最も好ましくは約２w/oと等しいか又はこれ以下であ る。０．５から１．５w/oのマグネシアと０．５から１．５w/oのイットリアの範 囲の組成物は、高速の荒削りの鋳鉄のフライス削りにおいてすぐれた金属切削性 能を有することが発見された。 本願発明による組成物は温度において１７００kg/mm2より大きいヴイッカース 硬度番号（ＶＨＮ １kg負荷）を有し、１０００℃において８００より大きく、 且つより好ましくは９００kg/mm2より大きいヴイッカース硬度番号を有する。本 願発明の横の破断強度は３点曲げテストにおいて１５０より大きくより好ましく は１６０ksiより大きく、且つ好ましくは少なくとも１５のWeibullモジュールを 有する。本願発明のヤング率は好ましくは少なくとも３００GPaでありより好ま しくは少なくと も３２０GPaである。 熱の拡散率（cm2/sec）は好ましくは少なくとも０．２であり且つ熱の伝導度 （cal/sec−cm℃）は好ましくは少なくとも０．１である。 本願発明の重要な利点は本願発明を単に例示するのみに意図された次の実例に よって更に示されている。 ＳＰＧＮ−６３３Ｔスタイルの切削インサートが下記の技術を用いて製造され た。表Ｉに示された比率の出発時の材料はSi3N4の媒体と共に２４時間粉砕され て、約１４m2/gのＢＥＴ表面領域と、粉末の少なくとも９０％が１μｍ以下であ る粒子寸法の範囲が得られた。粉砕後粉末は乾燥され、スクリーンされ、次に有 機物のバインダーを用いてペレットにされた。 グレードＳＮ−Ｅ１０のSi3N4粉末は日本東京の宇部興産から入手できる。こ の粉末は等軸であり、約０．２μｍの平均粒子寸法を有し且つ略１００パーセン ト結晶体で、この中９５パーセント以上がアルフア窒化シリコンであり残りがあ るとすればベータ窒化シリコンである。グレードＳＮ−Ｅ１０の窒化シリコンの 組成は（重量パーセントで）、Ｎ>38.0，0<2.0， C<0.2，C1<100ppm，Fe<100ppm，Ca<50ppm，A1<50ppm，及び残りSiである。 フアイングレードのY2O3、はニユーヨーク州ニユーヨーク市のHerman C．Star ck,Inc．から入手できる。この粉末は高純度の少なくとも９９．９５重量パーセ ントのY2O3の粉末である。金属不純物の最大の重量パーセントは０．０５である 。 ライトＵＳＰ／ＦＣＣグレードのマグネシアはニュージヤーシー州、フエヤー ローンのFisher Scientific lnc．の化学部門から入手できる。この粉末は次の 組成を有する。即ちMgO>96w/o、酸不溶物<0.1w/o、砒素<3ppm、カルシウム<1.1w /o、重金属<0.004w/o、鉄<0.05w/o、鉛<10ppm、燃焼時減損<10w/o。 ペレットにした後、材料はピルプレス（pill press）されて所望の形状のグリ ーンのインサートを形成する。グリーンインサートは次に６００゜Ｆで空中で加 熱されて発散する有機バインダーを追い出された。引き続きグリーンインサート は適当なSi3N4ベースのセッテイングパウダーを用いて１気圧の窒素の中で１８ ００−１８５０℃において１〜２時間焼結された。焼結されたインサートは約１ ７５０℃において２０．０００psiの窒素の雰囲気の中で熱間平衡プレスされて 最終的に密度を高められた。結果生じたインサートは上と底の面のグラインデイ ングに１００又は１８０メッシュのグリットの寸法のグラインデイングホイール を用いて最終寸法にグラインドされた。このようにして、０．００８″×２０゜ のＴ又はＫランドを有するＳＰＧＮ−６３３Ｔインサートが作られた。 この組成物の特性は次の表II、III及びIVに示されている。 * 従来技術の組成は約２．２w/oのイットリウム（2.8w/oのイットリア）と約１ ．４w/oのマグネシウム（2.3w/oのマグネシア）を含み、全体のイットリアとマ グネシアの含有量は約５．１w/o。 第２図は摂氏の温度の関数として高温のヴイッカース硬度数 （１kg負荷）をkg/mm2で示す。見られるように室温から１０００℃迄の凡ゆる温 度において本発明品は、２．８w/oイットリアと２．３w/oマグネシアを含む従来 技術のSi3N4組成品よりも高い硬度を有する。 第３図は本願発明品の表面の金属顕微鏡で準備された１０．０００倍の拡大図 を示す。β−Si3N4粒子（灰色）は針状の形又は等軸の形をもつ。粒子間層（白 色）はβ−Si3N4粒子を囲み、材料の３〜４v/oを形成するものと想定される。 β−Si3N4粒子の中の若干の針状の構造は更に破壊された横の破断された試験 片の破断面の５０００倍の走査電子顕微鏡写真を示す第４図によって強調されて いる。この電子顕微鏡写真から、β−Si3N4粒子の平均の直径は約１μｍ以下で あることを見ることができる。 ＳＰＧＮ−６３３Ｔのインサートはグレー鋳鉄のエンジンブロック（デイーゼ ルエンジン用の６つのシリンダー孔と冷却水チャンネルを含む）のフライカット ミリングで従来技術のSj3N4組成物に対してテストされた。従来技術の組成は約 ２．２v/oのイットリウム（＝２．８w/oのイットリア）と１．４w/oのマグネシ ウム（＝２．３w/oのマグネシア）を含み、合計では５．１w/oのマグネシアとイ ットリアを含有している。 テスト条件は、 速度 300 sfm （表面フィート／毎分） フィード 0.006 IPT （１回転当りのインチ） DoC 0.080 インチ （切り込み深さ） 冷媒 なし カッター形式 KDPR 8″30゜ リード角 （ケンナメタル ミリング／８７ カタログ２６頁（１９８６）参照） パスの長さ 33.75″/巾 8″ このテストの結果は第５図にプロットされているが、本願発明による両方のイ ンサートＡ（１００グリット）及びＢ（１８０グリット）は破損する前に極めて 多くの数のパスを達成することによって、従来技術の材料をしのいでいる。凡て のインサートは欠けによって破損した。第５図に示されたように、本願発明にお けるノーズの摩耗は従来技術によるもので生み出されたものよりも少なかった。 従って、このテストによって明らかに示されたように、本願発明は驚くべきこと に上に示された条件の下で鋳鉄のフライス加工において従来技術よりも欠けの抵 抗と耐摩耗性と両方とも強化されている。 選択的に、本願発明に従った切削インサートは耐摩耗性向上のために耐熱性コ ーテイングをコートされてもよい。Al2O3、TiC及びTiNのコーテイングが単独で 又は互いに組合わせて塗られてよい。 選択的に、本願発明の耐摩耗性は、組成中のβ−Si3N4相の少しの部分を耐熱 性の粒状の材料で代用することによっても又 改良される。耐熱材料はセラミック組成の１から３５w/oを構成してもよく且つ 好ましくは１から１０v/oである。β窒化シリコンのマトリックスの中に分散さ れる耐熱材料はTi，Hf及びZrの窒化物、炭化物及び炭窒化物並びにタングステン カーバイド単独又は互いに組合わせで含む。 本願発明は好ましくは鋳鉄の高速の荒削り及断続する切削に用いられる。本願 発明がよい性能を発揮する超合金の荒削り及び断続する切削にも又応用される。 しかし最も好ましくは、本願発明は次の条件の下で鋳鉄のフライス加工に最もよ く利用される。 速度 ５００−４０００ sfm フィード ０．００４−０．０２０ IPT ＤｏＣ ０．２５インチ迄 この明細書（出発材料粉末が参照されている事情から明らかでないならば）及 びこれに付属する請求項に用いられている定義のために、イットリア（Y2O3）と マグネシア（MgO）の重量パーセントの濃度は、密度を高くされたセラミックの 化学分析によって決定される重量パーセントにおけるＭｇとＹの金属元素の濃度 に基いて計算される。計算されたY2O3の重量パーセントは計測されたＹの重量パ ーセントを０．７８７で割ったものに等しい。計算されたMgOの重量パーセント は計測されたＭｇの重量パーセントを０．６０１で割ったものに等しい。 密度を高められたセラミックの中ではMgOとY2O3は別個の相として存在しない と云う主張がなされていることは理解されるべきである。最終的な密度を高めら れたセラミックに関する酸 化物の濃度を用いることは、単に従来技術から請求された発明を区別する便利な 方法を与えるためのみに行われている。 ここに参照された凡ての特許及び其の他の刊行物はここに参考として全体その ままで組入れられる。 本発明の他の実施例は、当業者にはここに開示されたこの明細書又は本発明の 実際から明らかであろう。 明細と実施とは単に例示するものとして考えられ、本発明の真の範囲と精神は 次の請求項によって示されていることが意図されている。
【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９４年１０月２０日 【補正内容】 請求の範囲 １． 金属材料の高速のチップを形成する機械加工のためのセラミックの切削工 具において、当該セラミック切削工具は、 当該チップを形成する金属材料の機械加工の間にチップがその上を流れるレー キ面と、 フランク面と、 当該レーキ面と当該フランク面の接合部に形成され、高速で当該金属材料の中 に切込んで当該チップを形成する切削刃とを含み、 当該セラミックは本質的にベータ窒化シリコン相と粒子間相とより成り、 当該セラミックは少なくとも０．２w/oのイットリアと少なくとも０．２w/oの マグネシアを有し、イットリアとマグネシアの合計は３．５w/o以下であり、且 つ当該セラミックは元素ベースで１．３w/oよりも大きく３．５w/o迄の酸素を有 し且つ０．２v/o以下の多孔性を有することを特徴とするセラミック切削工具。 ２． 金属材料の高速のチップを形成する機械加工のためのセラミックの切削工 具において、当該セラミック切削工具は、 当該チップを形成する金属材料の機械加工の間にチップがその上を流れるレー キ面と、 フランク面と、 当該レーキ面と当該フランク面の接合部に形成され、高速で当該金属材料の中 に切込んで当該チップを形成する切削刃とを 含み、 当該セラミックはベータ窒化シリコン相と粒子間相とより成り、 当該セラミックは０．２w/oより大きいイットリアと０．２w/oよりも大きいマ グネシアとを有し、イットリアとマグネシアの合計は３．５w/o以下であり且つ 多孔性は０．２v/o以下であることを特徴とするセラミック切削工具。 ３． 請求項１及び２の何れかのセラミック切削工具において、ベータ窒化シリ コン相は当該セラミックの少なくとも８５v/oを形成することを特徴とするセラ ミック切削工具。 ４． 請求項１及び２の何れかのセラミック切削工具において、イットリアとマ グネシアの合計は少なくとも１．５w/oであることを特徴とするセラミック切削 工具。 ５． 請求項１及び２の何れかのセラミック切削工具は、 室温において１７００kg/mm2より大きい硬度を有し、１０００℃において硬度 は８００kg/mm2より大きいことを特徴とするセラミック切削工具。 ６． 請求項１のセラミック切削工具は、 １５０ksiよりも大きい横の破断強度を有することを特徴とするセラミック切 削工具。 ７． 請求項１のセラミック切削工具は、 少なくとも１５ののWeibullモジユールを有することを特徴とするセラミック 切削工具。 ８． 請求項１のセラミック切削工具は、 少なくとも０．２cm2/sの熱拡散度と少なくとも．０．１カロリー ／秒-cm℃の熱伝導度とを有することを特徴とするセラミック切削工具。 ９． 請求項１のセラミック切削工具は、 少なくとも３００GPaのヤングの弾性率を有することを特徴とするセラミック 切削工具。 １０． 請求項２のセラミック切削工具において、 セラミックは元素ベースで１．３から３．５w/oの酸素を含むことを特徴とす るセラミック切削工具。 １１． 請求項１のセラミック切削工具において、 イットリアは０．５から１．５w/o、且つマグネシアは０．５から１．５w/oで あり、 室温において硬度は少なくとも１７００kg/mm2であり、且つ１０００℃におい て硬度は少なくとも９００kg/mm2であり、 横の破断強度は１６０ksiよりも大きく、 Weibullモジユールは少なくとも１５であり、且つ、 ヤング率は少なくとも３００GPaであることを特徴とするセラミック切削工具 。 １２． 請求項１及び２の何れかのセラミック切削工具において、 イットリアは０．５から１．５w/oであり且つマグネシアは０．５から１．５w /oであることを特徴とするセラミック切削工具。 １３． 請求項１及び１１の何れかのセラミック切削工具において、 イットリアとマグネシアの合計は約２w/oと等しいか又はこ れ以下であることを特徴とするセラミック切削工具。 １４． 請求項１、１１及び１３の何れかのセラミック切削工具において、 有することを特徴とするセラミック切削工具。 １５． 請求項１、１２及び１３の何れかのセラミック切削工具において、 セラミックは９００kg/mm2よりも大きい１０００℃の硬度を有することを特徴 とするセラミック切削工具。 １６． 請求項１、２、３、１１、１２、１３、１４及び１５の何れかのセラミ ック切削工具において、セラミックは元素ベースで１．８から２．９w/oの酸素 を含むことを特徴とするセラミック切削工具。 １７． 前述の請求項の何れかのセラミック切削工具は更に耐熱性コーテイング を含むことを特徴とするセラミック切削工具。 １８． 請求項１７のセラミック切削工具において、 当該耐熱性コーテイングはAl2O3を含むことを特徴とするセラミック切削工具 。 １９． 本質的にベータ窒化シリコン相と粒子間相とを含むセラミックにおいて 、 当該セラミックは０．２w/oより大きいイットリア、０．２w/oより大きいマグ ネシアを含み、イットリアとマグネシアの合計は３．５w/o以下であり、且つ当 該セラミックは１．３w/oよりも大きく且つ３．５w/o迄の酸素を元素ベースで有 し、且つ０．２v/o以下の多孔性を有することを特徴とするセラミック。 ２０． ベータ窒化シリコン相と粒子間相から成るセラミックにおいて、当該セ ラミックは０．２w/oより大きいイットリアと０．２w/oより大きいマグネシアと を有し、イットリアとマグネシアの合計は３．５w/o以下であり且つ多孔性は０ ．２v/o以下であることを特徴とするセラミック。 ２１． 請求項１９及び２０の何れかのセラミックにおいて、 マグネシアは０．５から１．５w/oの間であり、イットリアは０．５から１． ５w/oの間であることを特徴とするセラミック。 ２２． 請求項１９のセラミックにおいて、 イットリアとマグネシアの合計は約２w/oに等しいか又はこれ以下であること を特徴とするセラミック。 ２３． 請求項２１のセラミックにおいて、 多孔性は０．１v/o以下であることを特徴とするセラミック。 ２４． 請求項１９のセラミックにおいて、 ベータ窒化シリコン相は当該セラミックの少なくとも８５v/oを形成すること を特徴とするセラミック。 ２５． 請求項１９、２１及び２３の何れかのセラミックは、 特徴とするセラミック。 ２６． 請求項１９及び２３の何れかのセラミックは、９００kg/mm2以上の１０ ００℃における硬度を有することを特徴とするセラミック。 ２７． 請求項２０のセラミックは元素ベースで１．３から３．５w/oの酸素を 含むことを特徴とするセラミック。 ２８． 請求項１９、２１及び２３の何れかのセラミックは、元素ベースで１． ８から２．９重量パーセントの酸素を含むことを特徴とするセラミック。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １． 金属材料の高速のチップを形成する機械加工のためのセラミックの切削工 具において、当該セラミック切削工具は、 当該チップを形成する金属材料の機械加工の間にチップがその上を流れるレー キ面と、 フランク面と、 当該レーキ面と当該フランク面の接合部に形成され、高速で当該金属材料の中 に切込んで当該チップを形成する切削刃とを含み、 当該セラミックは本質的にベータ窒化シリコン相と粒子間相とより成り、 当該セラミックは０．２から４．０w/oのイットリアと０．２から４．５w/oの マグネシアを有し、イットリアとマグネシアの合計は５w/o以下であり且つ多孔 性は０．２v/o以下であることを特徴とするセラミックの切削工具。 ２． 請求項１のセラミック切削工具において、 ベータ窒化シリコン相は当該セラミックの少なくとも８５v/oを形成すること を特徴とするセラミック切削工具。 ３． 請求項１のセラミック切削工具において、 イットリアとマグネシアの合計は少なくとも１．w/oであることを特徴とする セラミック切削工具。 ４． 請求項１のセラミック切削工具は、 室温において１７００kg/mm2より大きい硬度を有し、１０００℃において硬度 は８００kg/mm2より大きいことを特徴とする セラミック切削工具。 ５． 請求項１のセラミック切削工具は、 １５０ksiよりも大きい横の破断強度を有することを特徴とするセラミック切 削工具。 ６． 請求項１のセラミック切削工具は、 少なくとも１５のWeibullモジユールを有することを特徴とするセラミック切 削工具。 ７． 請求項１のセラミック切削工具は、 少なくとも０．２cm2/sの熱拡散度を少なくとも０．１カロリー／秒-cm℃の熱 伝導度とを有することを特徴とするセラミック切削工具。 ８． 請求項１のセラミック切削工具は、 少なくとも３００GPaのヤングの弾性率を有することを特徴とするセラミック 切削工具。 ９． 請求項１の切削インサートにおいて、 イットリアとマグネシアの合計は３．５w/o以下であることを特徴とする切削 インサート。 １０． 請求項１の切削インサートにおいて、 イットリアは０．５から１．５w/o、且つマグネシアは０．５から１．５w/oで あり、 室温において硬度は少なくとも１７００kg/mm2であり、且つ１０００℃におい て硬度は少なくとも９００kg/mm2であり、 横の破断強度は１６０ksiよりも大きく、 Weibullモジユールは少なくとも１５であり、且つヤング率は少なくとも３０ ０GPaであることを特徴とする切削インサー ト。 １１． 請求項１のセラミック切削工具において、 イットリアとマグネシアの合計は約２w/oと等しいか又はこれ以下であること を特徴とするセラミック切削工具。 １２． 請求項１０のセラミック切削工具において、 イットリアとマグネシアの合計は約２w/oと等しいか又はこれ以下であること を特徴とするセラミック切削工具。 １３． 請求項１のセラミック切削工具において、 イットリアは０．５から１．５w/oであり且つマグネシアは０．５から１．５w /oであることを特徴とするセラミック切削工具。 １４． 請求項１３のセラミック切削工具において、 イットリアとマグネシアの合計は約２w/oに等しいか又はこれ以下であること を特徴とするセラミック切削工具。 １５． 請求項１のセラミック切削工具において、 イットリアとマグネシアの合計は３．５w/o以下であることを特徴とするセラ ミック切削工具。 １６． 本質的にベータ窒化シリコン相と粒子間相とを含むセラミックにおいて 、当該セラミックは０．２w/oよりも大きいイットリアと、０．２w/oより大きい マグネシアとを有し、イットリアとマグネシアの合計は５w/oより少なく且つ０ ．２v/o以下の多孔性を有することを特徴とするセラミック。 １７． 請求項１６のセラミックにおいて、 マグネシアは０．５から１．５w/oの間でありイットリアは０．５から１．５w /oの間であり且つ多孔性は０．１v/o以下で あることを特徴とするセラミック。 １８． 請求項１６のセラミックにおいて、 イットリアとマグネシアの合計は約２w/oに等しいか又はこれ以上であることを 特徴とするセラミック。 １９． 請求項１６のセラミックにおいて、 イットリアとマグネシアの合計は３．５w/o以下であることを特徴とするセラ ミック。 ２０． 請求項１７のセラミックにおいて、 ベータ窒化シリコン相は当該セラミックの少なくとも８５v/oを形成すること を特徴とするセラミック。
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