JPH09268071A - Titanium carbonitride composite silicon nitride tool - Google Patents

Titanium carbonitride composite silicon nitride tool

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JPH09268071A
JPH09268071A JP9033181A JP3318197A JPH09268071A JP H09268071 A JPH09268071 A JP H09268071A JP 9033181 A JP9033181 A JP 9033181A JP 3318197 A JP3318197 A JP 3318197A JP H09268071 A JPH09268071 A JP H09268071A
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JP
Japan
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silicon nitride
tool
titanium carbonitride
weight
cutting
Prior art date
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Pending
Application number
JP9033181A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinya Ogimoto
伸哉 荻本
Masaru Matsubara
優 松原
Hideki Kato
英喜 加藤
Yasuhiro Ninomiya
康弘 二ノ宮
Kazuhiro Shintani
一博 新谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a titanium carbonitride composite silicon nitride tool, excellent in abrasion resistance, especially both resistance to end cutting edge boundary wear and thermal shock resistance and in its turn suitable for high- speed cutting of cast iron, etc. SOLUTION: This titanium carbonitride composite silicon nitride tool is mainly composed of silicon carbonitride and silicon nitride and further contains 10-56wt.% Ti, 11.6-51wt.% Si and one or more of Ce, Y, Yb and Dy in 1-21wt.% total amount thereof. The tool is mainly composed of Si3 N4 excellent in both of strength and thermal shock resistance and TiCN, excellent in suppressing effects on the reactivity of the Si3 N4 with Fe and capable of manifesting a high hardness. Respective oxides of CeO2 , Y2 O3 , Yb2 O3 and Dy2 O3 are used as assistant components so as to provide the total content of the Ce, Y, Yb and Dy in the tool within the ranges. Thereby, the resistance to end cutting edge boundary wear and thermal shock resistance are improved to improve the service life thereof from that of a conventional silicon nitride cutting tool.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、炭窒化チタン複合
窒化珪素工具に関し、特に耐摩耗性及び耐熱衝撃性に優
れて、鋳鉄やインコネルなどの被削材の高速切削に適し
た炭窒化チタン複合窒化珪素工具に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a titanium carbonitride composite silicon nitride tool, and more particularly to a titanium carbonitride composite silicon nitride tool having excellent wear resistance and thermal shock resistance, which is suitable for high-speed cutting of work materials such as cast iron and Inconel. It relates to a silicon nitride tool.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、例えば鋳鉄切削用の工具として、
機械的強度及び耐熱衝撃性に優れた窒化珪素系切削工具
が用いられている。一方、切削速度が800m/分を超
える高速湿式切削など、さらに厳しい条件においては、
窒化珪素系切削工具を使用しても耐熱衝撃性や耐摩耗性
が十分に確保できなくなるので、そのような場合にはC
BN切削工具が用いられている。しかし、CBN切削工
具は、一般に超高圧焼結法を用いて製造されるため窒化
珪素系切削工具に比べて非常に高価であり、より安価で
かつ鋳鉄の高速切削に適した工具を得るため、窒化珪素
系切削工具についての種々の提案がなされている。
2. Description of the Related Art In recent years, for example, as a tool for cutting cast iron,
A silicon nitride-based cutting tool excellent in mechanical strength and thermal shock resistance is used. On the other hand, under more severe conditions such as high-speed wet cutting with a cutting speed of over 800 m / min,
Even if a silicon nitride-based cutting tool is used, sufficient thermal shock resistance and wear resistance cannot be ensured. In such a case, C
A BN cutting tool is used. However, since the CBN cutting tool is generally manufactured using the ultra-high pressure sintering method, it is much more expensive than the silicon nitride-based cutting tool, and in order to obtain a tool that is cheaper and suitable for high speed cutting of cast iron, Various proposals have been made for silicon nitride-based cutting tools.

【0003】例えば、特開昭58−95662号及び特
公平5−7122号の各公報には、窒化珪素(Si
34)に硬質分散相としてTiNを複合させ、高温での
窒化珪素とFeとの化学反応を抑制させた工具が開示さ
れている。また、特公昭61−10416号公報及び特
開昭61−17473号公報には、窒化珪素に硬質分散
相として窒化チタン、炭化チタン及び炭窒化チタンのい
ずれかを複合させて耐摩耗性の向上を図った工具が提案
されている。一方、特開昭61−315358号には、
炭化チタンと窒化珪素との化学反応に伴う炭化珪素や窒
化チタンの生成及びN2ガスの発生を抑制するため、炭
化チタン粒子の表面に窒化チタンを被覆し、これを硬質
分散相として窒化珪素に複合させた工具が提案されてい
る。
For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 58-95662 and Japanese Patent Publication No. 5-7122, silicon nitride (Si
3 N 4) in the TiN are combined as a hard dispersed phase, the tool is disclosed in which by suppressing the chemical reaction between silicon nitride and Fe at elevated temperatures. Further, in Japanese Patent Publication No. 61-10416 and Japanese Patent Laid-Open No. 61-17473, it is possible to improve wear resistance by compounding silicon nitride with any one of titanium nitride, titanium carbide and titanium carbonitride as a hard dispersed phase. Proposed tools have been proposed. On the other hand, in JP-A-61-315358,
In order to suppress the generation of silicon carbide or titanium nitride and the generation of N 2 gas that accompany the chemical reaction between titanium carbide and silicon nitride, the surface of titanium carbide particles is coated with titanium nitride, and this is used as a hard dispersed phase to form silicon nitride. Combined tools have been proposed.

【0004】ところで、上記各公報に開示された窒化珪
素切削工具は、いずれも焼結助剤としてAl23、Mg
O、SiO2等の酸化物を添加し、窒化珪素が分解しな
い温度又は圧力で焼成することにより製造されている。
その理由は、窒化珪素にチタンの炭化物、窒化物又は炭
窒化物を複合させた場合、それらの含有量が多いほど焼
結性が低下するためである。
The silicon nitride cutting tools disclosed in the above publications all use Al 2 O 3 and Mg as sintering aids.
It is manufactured by adding an oxide such as O or SiO 2 and firing at a temperature or pressure at which silicon nitride is not decomposed.
The reason is that when silicon carbide is compounded with titanium carbide, nitride or carbonitride, the sinterability decreases as the content of these compounds increases.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術において焼結助剤として用いられているAl23、M
gO、SiO2等の酸化物は焼成時に互いに反応した
り、あるいは窒化珪素表相の表面に残存するSiO2
の間での反応したりして、融点の低いガラス相を形成す
るため、高速切削時に高温となる工具刃先の耐摩耗性、
特に前切れ刃境界摩耗に対する耐性が低下する欠点があ
った。
However, Al 2 O 3 and M, which are used as sintering aids in the prior art, are used.
Oxides such as gO and SiO 2 react with each other during firing or react with SiO 2 remaining on the surface of the silicon nitride surface phase to form a glass phase with a low melting point. Abrasion resistance of the cutting edge of the tool that becomes high temperature during cutting,
In particular, there is a defect that the resistance to front cutting edge boundary wear decreases.

【0006】本発明の課題は、耐摩耗性、特に前切れ刃
境界摩耗に対する耐性と耐熱衝撃性との双方に優れ、ひ
いては鋳鉄等の高速切削に適した炭窒化チタン複合窒化
珪素工具を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a titanium carbonitride composite silicon nitride tool which is excellent in both wear resistance, particularly resistance to front edge cutting edge wear and thermal shock resistance, and is suitable for high speed cutting of cast iron and the like. Especially.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段及び作用】上述の課題を解
決するために、本発明の炭窒化チタン複合窒化珪素工具
(以下、単に工具という)は、炭窒化チタンと窒化珪素
とを主体に構成され、Tiを10〜56重量%、Siを
11.6〜51重量%、さらにCe、Y、Yb、Dyの
1種又は2種以上を合計で1〜21重量%含むことを特
徴とする。なお、本明細書においては、炭窒化チタン
は、チタン1モルに対し、炭素と窒素とが合計で1モル
の比率で結合した複合チタン化合物(組成式TiCx
1-x、(x>0))を意味する。
In order to solve the above problems, a titanium carbonitride composite silicon nitride tool (hereinafter simply referred to as a tool) of the present invention is mainly composed of titanium carbonitride and silicon nitride. It is characterized by containing 10 to 56% by weight of Ti, 11.6 to 51% by weight of Si, and 1 to 21% by weight in total of one kind or two or more kinds of Ce, Y, Yb and Dy. In the present specification, titanium carbonitride refers to a composite titanium compound (compositional formula: TiC x N) in which carbon and nitrogen are combined at a total ratio of 1 mol per mol of titanium.
1-x , (x> 0)).

【0008】上述のような炭窒化チタン複合窒化珪素工
具は、例えば炭窒化チタンを10〜60体積%と、焼結
助剤成分としてCeO2、Y23、Yb23及びDy2
3のうちから選ばれる1種以上を0.5〜10体積%
と、残部をなす窒化珪素とを配合し、所定の工具形状に
これを焼成することにより製造することができる。この
場合、含有されるCe、Y、Yb、Dy成分は上記焼結
助剤成分に由来するものとなる。また、その場合、工具
中の酸素含有量は、0.14〜3.5重量%となる。
The titanium carbonitride composite silicon nitride tool as described above contains, for example, 10 to 60% by volume of titanium carbonitride and CeO 2 , Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 and Dy 2 O as sintering aid components.
0.5 to 10% by volume of one or more selected from 3
And silicon nitride forming the balance are mixed, and the mixture is baked into a predetermined tool shape. In this case, the Ce, Y, Yb, and Dy components contained are derived from the above-mentioned sintering aid component. In that case, the oxygen content in the tool is 0.14 to 3.5% by weight.

【0009】上記工具は、強度及び耐熱衝撃性のいずれ
にも優れた窒化珪素と、窒化珪素とFeとの反応性を抑
制する効果に優れてしかも高硬度を示す炭窒化チタンと
を主体に構成され、また、工具中のCe、Y、Yb、D
yの合計含有量が上記範囲のものとなるように、助剤成
分としてCeO2、Y23、Yb23及びDy23の各
酸化物を使用することにより、優れた耐摩耗性、特に前
切れ刃境界摩耗に対する耐性と、耐熱衝撃性とが向上
し、従来の窒化珪素切削工具よりもその寿命が向上す
る。これにより、従来CBN超高圧焼結体しか適用され
ていなかった、例えば鋳鉄の湿式高速切削加工等にも適
用可能となり、工具価格ひいては切削工具コストを大幅
に削減することができる。
The above tool is mainly composed of silicon nitride excellent in both strength and thermal shock resistance and titanium carbonitride excellent in the effect of suppressing the reactivity between silicon nitride and Fe and having high hardness. In addition, Ce, Y, Yb, D in the tool
By using each oxide of CeO 2 , Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 and Dy 2 O 3 as an auxiliary component so that the total content of y is within the above range, excellent wear resistance is obtained. Properties, in particular, resistance to front cutting edge boundary wear, and thermal shock resistance are improved, and their life is improved as compared with conventional silicon nitride cutting tools. As a result, the present invention can be applied to, for example, wet high-speed cutting of cast iron, which has conventionally been applied only to CBN ultra-high pressure sintered bodies, and the tool price and thus the cutting tool cost can be significantly reduced.

【0010】工具の耐摩耗性が向上する理由は次のよう
に考えられる。すなわち、助剤成分と使用されるCeO
2、Y23、Yb23及びDy23は、従来使用されて
いたAl23、MgO、SiO2等に比べて高融点であ
り、焼成時に相互反応や窒化珪素相の表面に残存するS
iO2との間の反応が抑制されて、融点の低いガラス相
が形成されにくくなる。その結果、例えば切削工具とし
て使用した場合に、高温でも刃先が軟化しにくくなり、
高温まで高硬度を維持することができることとなる。具
体的には、上記組成設定により、室温のビッカース硬度
が16GPa以上であり、かつ1000℃における抗折
強度が800MPa以上である高強度の工具を実現する
ことが可能となる。室温でのビッカース硬度として16
GPa以上、1000℃の抗折強度として800MPa
以上を確保することで、特に鋳鉄部品の切削加工におい
て、例えば穴部や段付部等が存在して断続切削になるよ
うな場合においても、十分な耐摩耗性及び耐欠損性を維
持できるようになる。
The reason why the wear resistance of the tool is improved is considered as follows. That is, CeO used as an auxiliary component
2 , Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 and Dy 2 O 3 have a higher melting point than conventionally used Al 2 O 3 , MgO, SiO 2, etc. S remaining on the surface
The reaction with iO 2 is suppressed, and it becomes difficult to form a glass phase having a low melting point. As a result, when used as a cutting tool, for example, the cutting edge is less likely to soften even at high temperatures,
High hardness can be maintained up to a high temperature. Specifically, with the above composition setting, it is possible to realize a high-strength tool having a Vickers hardness of 16 GPa or higher at room temperature and a bending strength of 800 MPa or higher at 1000 ° C. 16 as Vickers hardness at room temperature
800 MPa or more as a bending strength at 1000 ° C. of GPa or more
By ensuring the above, it is possible to maintain sufficient wear resistance and chipping resistance, especially in the case of cutting of cast iron parts, even when there are holes and stepped portions, etc., resulting in intermittent cutting. become.

【0011】なお、ビッカース硬度は、JISR161
0の規定に従い測定されたものを意味するものとする。
ここで、ビッカース硬度は圧痕面積を荷重で除した値と
して定義されており、圧力などの面積力と同一の次元を
有する。本明細書では、ビッカース硬度を、圧痕面積を
2、荷重をN(ニュートン)で表した場合の値によ
り、その場合のSI単位であるPa(パスカル)により
表示するものとする。また、本明細書において抗折強度
は、JISR1604(ファインセラミックスの高温曲
げ強さ試験方法)に規定された3点曲げ試験方法に基づ
いて測定された値を意味するものとする。
The Vickers hardness is JISR161.
It shall mean the value measured in accordance with the rule of 0.
Here, the Vickers hardness is defined as a value obtained by dividing the indentation area by the load, and has the same dimension as the area force such as pressure. In this specification, the Vickers hardness is represented by a value when the indentation area is m 2 and the load is represented by N (Newton), and is also represented by Pa (Pascal) which is the SI unit in that case. Further, in this specification, the bending strength means a value measured based on a three-point bending test method defined in JISR1604 (high temperature bending strength test method for fine ceramics).

【0012】一方、工具の破壊靱性値は、JIS−R1
607(1990年)に記載された破壊靱性試験方法の
うち、圧子圧入法(IF法:Indentation-Fracture
法)により測定された値が、4.0MPa・m1/2以上
になっているのがよい。上記破壊靱性値が4.0MPa
・m1/2未満であると、工具として十分な耐欠損性を確
保できなくなる場合がある。なお、破壊靱性値は、望ま
しくは5.0MPa・m1/2以上であるのがよい。
On the other hand, the fracture toughness value of the tool is JIS-R1.
Among the fracture toughness test methods described in 607 (1990), the indentation method (IF method: Indentation-Fracture).
The value measured by the method) is preferably 4.0 MPa · m 1/2 or more. The fracture toughness value is 4.0 MPa
If it is less than m 1/2 , it may not be possible to secure sufficient fracture resistance as a tool. The fracture toughness value is preferably 5.0 MPa · m 1/2 or more.

【0013】以下、各成分毎の範囲の臨界的意味につい
て説明する。 Ce、Y、Yb、Dyの含有量 Ce、Y、Yb、Dyの添加を酸化物で行った場合、C
e、Y、Yb、Dyの工具中での合計含有量が21重量
%を超えるとガラス相量が増大し、工具の切削性能、特
に耐摩耗性が不足することにつながる。また、含有量が
1重量%未満になると焼結性が低下し、同様に工具性能
の低下につながる。なお、上記合計含有量は、より望ま
しくは3〜15重量%の範囲で調整するのがよい。な
お、上記酸化物は、1種類でも良いが、これらの酸化物
の2種類以上を組み合わせて添加すると焼結性をさらに
向上させることができ、ひいては緻密で強度が高く耐摩
耗性に優れた工具を得ることができる。具体的には、C
e、Y、Yb、Dyのいずれか2種をそれぞれ1重量%
以上添加するのがよく、さらに具体的にはそれら2種の
一方の含有量をX(重量%)、他方をY(重量%)とし
たときに、X+Yが3重量%以上となり、かつX/(X
+Y)が0.35〜0.65の範囲となるように調整す
るのがよい。
The critical meaning of the range of each component will be described below. Content of Ce, Y, Yb, Dy When Ce, Y, Yb, Dy is added by an oxide, C
If the total content of e, Y, Yb, and Dy in the tool exceeds 21% by weight, the glass phase content increases, which leads to insufficient cutting performance of the tool, particularly wear resistance. Further, if the content is less than 1% by weight, the sinterability is deteriorated, and similarly, the tool performance is deteriorated. The total content is more preferably adjusted within the range of 3 to 15% by weight. The oxide may be one kind, but if two or more kinds of these oxides are added in combination, the sinterability can be further improved, and by extension, a tool that is dense, has high strength and is excellent in wear resistance. Can be obtained. Specifically, C
1% by weight of any two of e, Y, Yb and Dy
More preferably, X + Y is 3% by weight or more, and X / Y is X /%, when the content of one of the two types is X (% by weight) and the other is Y (% by weight). (X
+ Y) is preferably adjusted to fall within the range of 0.35 to 0.65.

【0014】Ti及びSi含有量 Tiの含有量が10重量%未満となるか、Si含有量が
51重量%を超えると、炭窒化チタンの添加効果である
硬度の向上や耐摩耗性の改善効果が十分に達成されなく
なる。逆に Tiの含有量が56重量%を超えるか、S
i含有量が11.6重量%未満になると窒化珪素の相対
的な含有量が低下して靱性が失われるとともに、焼結性
の低下が起こり、耐摩耗性が低下することにつながる。
それ故、Tiの含有量は10〜56重量%、Siの含有
量は11.6〜51重量%とするのがよい。なお、望ま
しくは、Tiを19〜41重量%、Siを21〜42.
8重量%とするのがよい。これにより、焼結性がさらに
高められ、室温のビッカース硬度が17GPa以上、1
000℃における抗折強度が850MPa以上である高
硬度及び高強度の工具を実現することも可能となる。ま
た、さらに硬度の高い工具が必要な場合は、Tiを41
〜56重量%、Siを11.8〜28.8重量%の範囲
で調整するのがよい。これにより、室温のビッカース硬
度として18GPa以上を確保することが可能となる。
Ti and Si contents When the Ti content is less than 10% by weight or the Si content exceeds 51% by weight, the effect of adding titanium carbonitride is to improve the hardness and wear resistance. Will not be fully achieved. Conversely, if the Ti content exceeds 56% by weight,
When the i content is less than 11.6% by weight, the relative content of silicon nitride decreases, the toughness is lost, the sinterability decreases, and the wear resistance decreases.
Therefore, the Ti content is preferably 10 to 56% by weight, and the Si content is preferably 11.6 to 51% by weight. Desirably, Ti is 19 to 41% by weight and Si is 21 to 42.
8% by weight is preferable. Thereby, the sinterability is further enhanced, and the Vickers hardness at room temperature is 17 GPa or more, 1
It is also possible to realize a high hardness and high strength tool having a bending strength of 850 MPa or more at 000 ° C. If a tool with higher hardness is required, Ti should be 41
˜56% by weight and Si in the range of 11.8 to 28.8% by weight are preferable. This makes it possible to secure a Vickers hardness of 18 GPa or more at room temperature.

【0015】また、TiとSiの合計含有量は48.5
重量%以上とするのがよい。合計含有量が48.5重量
%未満になると、焼結助剤成分の相対含有量が多くなり
過ぎて過剰なガラス相が生成し、耐摩耗性の低下ひいて
は切削性の低下を招くこととなる。なお、該合計含有量
は、より望ましくは51重量%以上とするのがよい。
The total content of Ti and Si is 48.5.
% By weight or more. If the total content is less than 48.5% by weight, the relative content of the sintering additive component will be too large and an excessive glass phase will be produced, resulting in a decrease in wear resistance and a decrease in machinability. . The total content is more preferably 51% by weight or more.

【0016】また、炭窒化チタン中のC及びNのモル含
有量KC及びKNは、Siが全て窒化珪素の構成成分にな
っており、C及びTiが全て炭窒化チタンの構成成分に
なっており、さらにNが全て窒化珪素及び炭窒化チタン
の構成成分になっていると仮定した場合に、その工具中
のTi、Si、C及びNの各モル含有量と上記仮定とに
基づいて計算されるKN/(KC+KN)が、0.5〜
0.7、すなわち、若干Nリッチとなるように設定する
のがよい。KN/(KC+KN)が0.5未満、すなわち
Cリッチの組成を採用した場合、焼成時に遊離炭素を生
じやすくなり、それによって発生するCOガスの影響で
焼結性が低下する場合がある。一方、KN/(KC+K
N)が0.7を超えると、炭窒化チタンは、その硬度が
低下するとともに線膨張係数が増大し、例えば炭窒化チ
タンの含有量が増大した場合に、工具の切削性能に不利
に作用する場合がある。
Regarding the molar contents KC and KN of C and N in titanium carbonitride, Si is the constituent of silicon nitride and C and Ti are the constituents of titanium carbonitride. Further, when it is assumed that all N is a constituent component of silicon nitride and titanium carbonitride, it is calculated based on the above molar assumptions of the respective molar contents of Ti, Si, C and N in the tool. KN / (KC + KN) is 0.5 ~
It is preferable to set 0.7, that is, slightly N rich. When KN / (KC + KN) is less than 0.5, that is, when a C-rich composition is used, free carbon is likely to be generated during firing, and the sinterability may be reduced due to the effect of CO gas generated thereby. On the other hand, KN / (KC + K
When N) exceeds 0.7, the hardness of titanium carbonitride decreases and the coefficient of linear expansion increases. For example, when the content of titanium carbonitride increases, it adversely affects the cutting performance of the tool. There are cases.

【0017】例えば、分析等により定められたSi、T
i、C、Nの各モル含有量をそれぞれNSi、NTi、N
C、NNとすれば、上記仮定に基づいて、窒化珪素に分配
されるNのモル量PNは、 PN=(4/3)×NSi ‥‥‥(1) であり、残余のNが炭窒化チタンに分配されると考えれ
ば、その分配されるNのモル量QNは、 QN=NN−PN=NN−(4/3)×NSi ‥‥‥(2) となる。一方、炭窒化チタンに対するCの分配量QC
は、Cは全て炭窒化チタンに分配されると仮定している
から、 QC=NC ‥‥‥(3) である。従って、KN/(KC+KN)は、 KN/(KC+KN)=QN/(QC+QN) ={NN−(4/3)×NSi}/{NC+NN−(4/3)×NSi}‥‥‥(4) として算出することができる。
For example, Si, T determined by analysis or the like
The molar contents of i, C, and N are Nsi, NTi, and N, respectively.
Assuming C and NN, the molar amount PN of N distributed in silicon nitride is PN = (4/3) × NSi ... (1), and the remaining N is carbonitrided based on the above assumption. Considering that it is distributed to titanium, the molar amount QN of the distributed N is as follows: QN = NN-PN = NN- (4/3) * NSi (2). On the other hand, the distribution amount QC of C to titanium carbonitride
Assumes that C is all distributed to titanium carbonitride, so QC = NC (3). Therefore, KN / (KC + KN) is KN / (KC + KN) = QN / (QC + QN) = {NN- (4/3) * NSi} / {NC + NN- (4/3) * NSi} ... (4) Can be calculated as

【0018】なお、炭窒化チタンの組成式から、チタン
とこれに結合している炭素及び窒素の合計量とは等しく
なるので、炭窒化チタンに対するCの分配量QCは、チ
タンのモル含有量NTiを用いて、 QC=NTi−QN ‥‥‥(5) で表すことができる。(2)、(4)、(5)より、 KN/(KC+KN)={NN−(4/3)×NSi}/NTi ‥‥‥(6) となり、KN/(KC+KN)を、NCを用いずに算出する
こともできる。
From the composition formula of titanium carbonitride, the total amount of titanium and the carbon and nitrogen bonded thereto is equal to that of titanium carbonitride. Therefore, the distribution amount QC of C to titanium carbonitride is the molar content of titanium NTi. Can be expressed as follows: QC = NTi-QN (5) From (2), (4), and (5), KN / (KC + KN) = {NN- (4/3) × NSi} / NTi (6), and use KN / (KC + KN) with NC. It can also be calculated without.

【0019】なお、Ce、Y、Yb、Dy、Ti、Si
の含有量は、例えば蛍光X線分析、ICP分析、あるい
は化学分析等により特定することができる。
Incidentally, Ce, Y, Yb, Dy, Ti, Si
The content of can be specified by, for example, fluorescent X-ray analysis, ICP analysis, chemical analysis, or the like.

【0020】上記工具の製造方法としては、ホットプレ
ス法を採用することができる。ホットプレスの雰囲気
は、例えば1〜9.8気圧の不活性ガス雰囲気(例えば
2、Ar等)が望ましく、焼成中における窒化珪素分
解抑制の観点からN2雰囲気がより望ましい。また、加
圧力は200〜300kg/cm2、焼成温度は185
0〜1900℃とするのがよい。
As a method of manufacturing the above tool, a hot pressing method can be adopted. The atmosphere of the hot press is preferably, for example, an inert gas atmosphere (for example, N 2 , Ar, etc.) at 1 to 9.8 atm, and more preferably the N 2 atmosphere from the viewpoint of suppressing decomposition of silicon nitride during firing. The applied pressure is 200 to 300 kg / cm 2 , and the firing temperature is 185.
The temperature is preferably 0 to 1900 ° C.

【0021】また、ホットプレス法に代えて、熱間静水
圧プレス(HIP)法を用いてもよい。この場合、HI
P処理の条件としては、処理温度を1750℃以下と
し、圧力を900気圧以上とすることが望ましい。処理
温度が1750℃を超えると、処理中に結晶粒成長が過
度に進行するので必要な強度が確保できなくなる。一
方、圧力が900気圧未満の場合は材料の緻密化が不十
分となり、強度が不足する結果につながる。一方、圧力
は、装置の耐久性を考慮すれば、一般に使用されている
HIP装置では2000気圧程度が上限と思われるが、
装置耐久性等の問題が生じなければそれ以上の圧力を設
定してもよい。なお、処理温度はより望ましくは150
0〜1700℃の範囲で設定するのがよい。また、圧力
は、より望ましくは1000気圧以上に設定するのがよ
い。さらに、原料粉末を予備成形した後に、温度155
0〜1800℃で予備焼成し、その後HIP処理を施す
ことにより、所望の形状の焼結体を能率よく製造するこ
とができる。例えば予備焼成雰囲気が1気圧のN2雰囲
気の場合、予備焼成温度が1550℃未満になると、予
備成形体にオープンポアが残留し、後の静水圧加圧処理
によりこれを収縮させる効果が不十分となる場合があ
る。一方、予備焼成温度が1800℃を超えた場合、窒
化珪素が分解しやすくなり、材料の強度が不十分となる
場合がある。ただし、1気圧より大きい圧力の予備焼成
雰囲気、例えば2〜10気圧程度まで加圧したN2雰囲
気を用いた場合は、窒化珪素の分解がより起こりにくく
なるので、予備焼成温度を1800℃以上、例えば18
50℃程度まで、場合によっては2000℃程度まで上
げて処理を行なうことができる場合がある。
Further, instead of the hot pressing method, a hot isostatic pressing (HIP) method may be used. In this case, HI
As conditions for the P treatment, it is desirable that the treatment temperature be 1750 ° C. or lower and the pressure be 900 atmospheric pressure or higher. If the treatment temperature exceeds 1750 ° C., the crystal grains grow excessively during the treatment, so that the required strength cannot be secured. On the other hand, when the pressure is less than 900 atm, the material is insufficiently densified, resulting in insufficient strength. On the other hand, considering the durability of the device, the upper limit of the pressure seems to be about 2000 atm in a generally used HIP device,
A pressure higher than that may be set unless problems such as device durability occur. The processing temperature is more preferably 150
It is preferable to set in the range of 0 to 1700 ° C. The pressure is more desirably set to 1000 atm or more. Furthermore, after preforming the raw material powder,
By pre-baking at 0 to 1800 ° C. and then performing HIP treatment, it is possible to efficiently manufacture a sintered body having a desired shape. For example, when the pre-baking atmosphere is an N 2 atmosphere of 1 atm and the pre-baking temperature is lower than 1550 ° C., open pores remain in the pre-molded body, and the effect of shrinking it by the subsequent hydrostatic pressure treatment is insufficient. May be On the other hand, when the pre-baking temperature exceeds 1800 ° C., silicon nitride is likely to be decomposed, and the strength of the material may be insufficient. However, when a pre-baking atmosphere having a pressure higher than 1 atm, for example, an N 2 atmosphere pressurized to about 2 to 10 atm is used, decomposition of silicon nitride is less likely to occur, so the pre-baking temperature is 1800 ° C. or higher. For example, 18
It may be possible to raise the temperature up to about 50 ° C., and in some cases up to about 2000 ° C.

【0022】次に、上記本発明の工具は、Alの炭化
物、窒化物、炭窒化物及び酸化物、ならびにTiの炭化
物、窒化物、炭窒化物及び酸化物のいずれか1種、又は
2種以上の固溶体を主体に構成され、かつその構成粒子
の粒径が0.5μm以下であり、膜厚が1〜5μmであ
る被覆層により、その表面を被覆することができる。こ
れにより、例えば高速切削時等における窒化珪素と被削
材中のFeとの反応が問題となる場合に、該反応を被覆
形成により抑制することができ、加工面の荒れ防止や工
具寿命の延長を図ることができる。
Next, the above-mentioned tool of the present invention includes any one or two of Al carbide, nitride, carbonitride and oxide, and Ti carbide, nitride, carbonitride and oxide. The surface can be coated with a coating layer that is mainly composed of the above solid solution, has a grain size of 0.5 μm or less, and has a film thickness of 1 to 5 μm. Thus, for example, when the reaction between silicon nitride and Fe in the work material at the time of high-speed cutting becomes a problem, the reaction can be suppressed by forming the coating, preventing the roughening of the machined surface and extending the tool life. Can be achieved.

【0023】具体的な被膜層の例としては、Al23
TiC、TiN、TiAlN等を挙げることができる。
このうち、Al23の被覆層は耐酸化性の向上に、Ti
Cの被覆層は硬度アップによる耐摩耗性の向上にそれぞ
れ寄与する。また、TiNの被覆層は摩擦係数低下によ
る加工抵抗の減少と外観色の改善に効果があり、TiA
lNはTiCと同様に耐摩耗性の向上に効果がある。被
覆方法は、各種PVD法、CVD法等、公知の方法を採
用できる。
Specific examples of the coating layer include Al 2 O 3 and
TiC, TiN, TiAlN, etc. can be mentioned.
Of these, the Al 2 O 3 coating layer improves the oxidation resistance and
The C coating layer contributes to the improvement of wear resistance by increasing the hardness. Further, the TiN coating layer is effective in reducing the processing resistance and improving the appearance color due to the reduction of the friction coefficient.
1N has an effect of improving wear resistance, like TiC. As a coating method, known methods such as various PVD methods and CVD methods can be adopted.

【0024】なお、被覆層は、その構成粒子の粒径を
0.5μm以下のとするのがよい。被覆層の粒径を上記
範囲で設定することにより、被覆表面が平滑となって被
覆層の寿命が向上するほか、被削材の加工面の仕上がり
も良好となる。なお、粒径が0.5μmを超えると切削
時に被覆表面の粒子が脱落しやすくなり、チッピングや
剥離の原因になる場合がある。また、被削材の加工面の
荒れも生じやすくなり、満足のいく切削性能が得られな
くなる場合がある。なお、粒径が上述のように小さい被
覆層を得るには、被覆温度を下げる、被覆時間を短くす
るあるいは雰囲気を調整する等の方法がある。
The particle diameter of the constituent particles of the coating layer is preferably 0.5 μm or less. By setting the particle diameter of the coating layer in the above range, the coating surface becomes smooth, the life of the coating layer is improved, and the finish of the machined surface of the work material becomes good. If the particle size exceeds 0.5 μm, the particles on the coating surface are likely to fall off during cutting, which may cause chipping or peeling. Further, the machined surface of the work material is likely to be roughened, and satisfactory cutting performance may not be obtained in some cases. In order to obtain a coating layer having a small particle size as described above, there are methods such as lowering the coating temperature, shortening the coating time, and adjusting the atmosphere.

【0025】また、被覆層の膜厚は1〜5μmとするの
がよい。膜厚が1μm未満になると被覆層としての機能
が果たされなくなり、それによる工具寿命向上の効果が
十分に得られなくなる。また、膜厚が5μmを越える
と、被覆層中の応力が大きくなって、切削加工時に被覆
層の剥離が起こりやすくなる。なお、被覆層の膜厚は、
より望ましくは2〜5μmの範囲で設定するのがよい。
The thickness of the coating layer is preferably 1 to 5 μm. When the film thickness is less than 1 μm, the function as the coating layer is not fulfilled, and the effect of improving the tool life due to it cannot be sufficiently obtained. On the other hand, if the film thickness exceeds 5 μm, the stress in the coating layer increases, and the coating layer is likely to peel during cutting. The thickness of the coating layer is
It is more preferable to set it in the range of 2 to 5 μm.

【0026】また、被覆層は複数層形成してもよい。複
数層に形成する場合は、その合計膜厚を1〜5μm、望
ましくは2〜5μmの範囲で設定するのがよい。この場
合、各層の構成材質あるいは性状を互いに異なるものと
してもよい。
A plurality of coating layers may be formed. When forming a plurality of layers, it is preferable to set the total film thickness in the range of 1 to 5 μm, preferably 2 to 5 μm. In this case, the constituent materials or properties of the layers may be different from each other.

【0027】[0027]

【実施例1】 (実施例1)出発原料として、平均粒径0.7μmのα
−Si34粉末、平均粒径1.2μmの炭窒化チタン
(KN/(KC+KN)=0.5)粉末、焼結助剤粉末
(平均粒径1.5μmのYb23粉末、平均粒径1.0
μmのCeO2粉末、平均粒径1.5μmのY23
末、平均粒径1.5μmのDy23粉末)を用い、各々
所定の配合比率となるように秤量するとともに、これを
窒化珪素製ポットに窒化珪素製ボール(φ12mm)及び
エタノールとともに投入し、ボールミル方式により24
時間混合・粉砕を行った。次に、得られたスラリーを減
圧乾燥機に投入して真空吸引の後、70〜80℃の温度
に加熱して粉末を乾燥させた。乾燥した混合粉末は、#
60のふるいを通して整粒した。なお、比較のため、焼
結助剤としてAl23を用いた混合粉末(対応する試料
は表5の比較例6)も作製した。
Example 1 (Example 1) As a starting material, α having an average particle size of 0.7 μm was used.
-Si 3 N 4 powder, titanium carbonitride (KN / (KC + KN) = 0.5) powder with an average particle size of 1.2 μm, sintering aid powder (Yb 2 O 3 powder with an average particle size of 1.5 μm, average Particle size 1.0
μm CeO 2 powder, Y 2 O 3 powder having an average particle size of 1.5 μm, and Dy 2 O 3 powder having an average particle size of 1.5 μm) were weighed so as to obtain a predetermined mixing ratio and Put the silicon nitride balls (φ12mm) and ethanol into a silicon nitride pot, and use a ball mill system for 24
Time mixing and crushing were performed. Next, the obtained slurry was put into a vacuum dryer, vacuum-sucked, and then heated to a temperature of 70 to 80 ° C. to dry the powder. The dry mixed powder is #
The particles were sieved through a 60 sieve. For comparison, a mixed powder using Al 2 O 3 as a sintering aid (corresponding sample is Comparative Example 6 in Table 5) was also prepared.

【0028】次いでこの混合粉末を、ホットプレス法を
用いて所定形状に焼成した。ホットプレス法は以下の条
件により行なった。まず、エタノールで希釈したBN粉
末を離型剤としてカーボン型に塗布した後、所定量の粉
末を充填して誘導加熱炉にこれをセットした。次いで、
粉末を、9.8atmのN2雰囲気にて200kg/c
2の圧力で一軸加圧しながら1800〜1900℃ま
で加熱し、成形と焼結とを同時に行った。こうして得ら
れた焼結体の密度をアルキメデス法により測定したとこ
ろ、すべて理論密度比の99.5%以上に緻密化してい
た。なお、各焼結体の成分分析は、蛍光X線分析法によ
り行なった。
Next, this mixed powder was fired into a predetermined shape by using a hot pressing method. The hot press method was performed under the following conditions. First, BN powder diluted with ethanol was applied to a carbon mold as a release agent, and then a predetermined amount of powder was filled and set in an induction heating furnace. Then
The powder was 200 kg / c in a N 2 atmosphere of 9.8 atm.
While uniaxially pressurizing with a pressure of m 2, the temperature was raised to 1800 to 1900 ° C., and molding and sintering were performed at the same time. When the densities of the thus-obtained sintered bodies were measured by the Archimedes method, they were all densified to 99.5% or more of the theoretical density ratio. The component analysis of each sintered body was performed by a fluorescent X-ray analysis method.

【0029】次に、得られた各焼結体から、以下に述べ
る物理特性測定用の試験片として、JIS R 1601
に規定されている形状のものを切り出し、これに研磨加
工を施した。また、切削性能評価用試験片は、上記焼結
体に研磨加工を施して、図1に示す工具形状(JIS
B4103で、SNGN120408として規定されて
いるもの (チャンファー:0.1×25°))とする
ことにより作成した。具体的には、切削性能評価用試験
片1は、厚さ約4.76mm、一辺が約12.7mmの略正
方形断面の偏平角柱形状を有し、そのコーナー部1aに
施されたアールの大きさRは約0.8mmとした。また、
エッジ部1bに施された面取り部は、図1(b)に示す
ように、主面1c側の幅tが約0.1mm、主面1cに対
する傾斜角度θが約25°となるように形成した。
Next, from each of the obtained sintered bodies, JIS R 1601 was used as a test piece for measuring physical properties described below.
The shape specified in 1 above was cut out and subjected to polishing. The cutting performance evaluation test piece was obtained by polishing the above-mentioned sintered body to give a tool shape (JIS
B4103, which was defined as SNGN120408 (Chamfer: 0.1 × 25 °)). Specifically, the cutting performance evaluation test piece 1 has a flat prismatic shape with a substantially square cross section having a thickness of about 4.76 mm and a side of about 12.7 mm, and the size of the rounded corners 1a. The radius R is about 0.8 mm. Also,
As shown in FIG. 1B, the chamfered portion formed on the edge portion 1b is formed so that the width t on the main surface 1c side is about 0.1 mm and the inclination angle θ with respect to the main surface 1c is about 25 °. did.

【0030】まず、物理特性としては破壊靭性値(K
c)、ビッカース硬度及び抗折強度を測定した。破壊靭
性値(Kc)は、JIS R1607に規定されるIF
法に従って、ビッカース圧子荷重30kgf、圧入時間
15秒で測定した。なお、その圧痕面積と荷重から、ビ
ッカース硬度も合わせて測定した。また、抗折強度は、
1000℃に加熱した加熱炉中に試験片を設置し、前述
の通りJISR1604に規定された方法により三点曲
げで行った。
First, as the physical properties, the fracture toughness value (K
c), Vickers hardness and bending strength were measured. The fracture toughness value (Kc) is the IF specified in JIS R1607.
The Vickers indenter load was 30 kgf and the press-fitting time was 15 seconds according to the method. The Vickers hardness was also measured from the indentation area and the load. Also, the bending strength is
The test piece was placed in a heating furnace heated to 1000 ° C., and three-point bending was performed by the method specified in JIS R1604 as described above.

【0031】また、切削性能の評価は、下記の条件にて
行なった。すなわち、図2(a)に示す形状の円筒状の
被削材Wを軸線周りに回転させ、その外周面に対し図1
に示す試験片1を、図2(b)に示すように当接させ、
主面1cの一方をすくい面(以下、すくい面を1c’で
表す)、側面1eを逃げ面として用いることにより、以
下の条件にて被削材の外周面を湿式で連続切削した。な
お、試験片1と被削材とのより詳細な位置関係は、図3
に示す通りである。なお同図において、1gは横逃げ
面、1fは前逃げ面をそれぞれ示す。他の符号の意味は
図面中に示している。 被削材 :鋳鉄(JIS FC300(ビッカース硬
度:Hv=2.2GPa)) 被削材形状:外径φ240mm、内径φ180mm、長さ2
00mm 切削速度V:600m/分 送り量 f:0.1mm/1回転 切り込みd:0.2mm 切削油 :水溶性切削油W1種1号Z(JISK22
41(1986)に規定されているもの;あるいは、エ
マルジョン化された不揮発分を90%以上含有し、その
pHは8.5〜10.5であり、不揮発分は、0〜30
重量%の脂肪酸と、50〜80重量%の鉱物油と、15
〜35%の界面活性を含有するもの)
The cutting performance was evaluated under the following conditions. That is, the cylindrical work material W having the shape shown in FIG. 2A is rotated around the axis line and the outer peripheral surface of the work material W shown in FIG.
The test piece 1 shown in FIG. 2 is brought into contact with the test piece 1 as shown in FIG.
By using one of the main surfaces 1c as a rake face (hereinafter, the rake face is represented by 1c ') and the side face 1e as a flank face, the outer peripheral surface of the work material was continuously wet-cut under the following conditions. A more detailed positional relationship between the test piece 1 and the work material is shown in FIG.
As shown in FIG. In the figure, 1g indicates a lateral flank, and 1f indicates a front flank. The meanings of other symbols are shown in the drawings. Work Material: Cast Iron (JIS FC300 (Vickers Hardness: Hv = 2.2 GPa)) Work Material Shape: Outer Diameter φ240 mm, Inner Diameter φ180 mm, Length 2
00 mm Cutting speed V: 600 m / min Feed amount f: 0.1 mm / 1 revolution Cutting depth d: 0.2 mm Cutting oil: Water-soluble cutting oil W1 class 1 Z (JISK22
41 (1986); or contains 90% or more of emulsified non-volatile matter, its pH is 8.5-10.5, and non-volatile matter is 0-30.
15% by weight of fatty acid, 50-80% by weight of mineral oil, 15
~ Containing 35% surface activity)

【0032】切削終了後、工具の刃先の前切れ刃境界摩
耗量 Vn(前逃げ面1f側の非摩耗領域との境界付近
における旋削方向の最大摩耗高さ:図2(c)参照)を
測定した。そして、試験片(工具)の寿命判定は、前切
れ刃境界摩耗量Vnが0.1mmに達するまでの切削距
離で判定した。以上の結果を表1〜表5に示す。
After the cutting, the front cutting edge boundary wear amount Vn (maximum wear height in the turning direction near the boundary with the non-wear area on the front flank 1f side: see FIG. 2 (c)) of the cutting edge of the tool is measured. did. Then, the life of the test piece (tool) was determined by the cutting distance until the front cutting edge boundary wear amount Vn reached 0.1 mm. The above results are shown in Tables 1-5.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】[0034]

【表2】 [Table 2]

【0035】[0035]

【表3】 [Table 3]

【0036】[0036]

【表4】 [Table 4]

【0037】[0037]

【表5】 [Table 5]

【0038】該結果からも明らかなように、本発明の請
求項に記載した組成を有する実施例の試験片は、いずれ
も良好な切削性能を有している。例えば、Tiを10〜
56重量%、Siを11.6〜51重量%含有する組成
においては切削距離は15km以上、Tiを19〜41
重量%、Siを21〜42.8重量%含有する組成にお
いては切削距離は20km以上、Tiを41〜56重量
%、Siを11.8〜28.8重量%含有する組成にお
いては切削距離は40km以上の値が得られる。また、
Tiの含有量に伴って耐前切れ刃境界摩耗性が向上して
いるほか、切削距離も伸び、Ti非含有品(比較例1)
の3〜7倍の距離を加工できることがわかる。
As is clear from the results, the test pieces of Examples having the compositions described in the claims of the present invention all have good cutting performance. For example, Ti of 10
In a composition containing 56% by weight of Si and 11.6 to 51% by weight of Si, the cutting distance is 15 km or more and the content of Ti is 19 to 41.
In the composition containing 20% by weight of Si and 21 to 42.8% by weight, the cutting distance is 20 km or more, and in the composition containing 41 to 56% by weight of Ti and 11.8 to 28.8% by weight of Si, the cutting distance is Values over 40 km are obtained. Also,
Boundary wear resistance of the front cutting edge is improved according to the Ti content, and the cutting distance is also extended, Ti-free product (Comparative Example 1)
It can be seen that a distance of 3 to 7 times can be processed.

【0039】なお、焼結助剤の含有量が本発明の請求項
に記載した範囲を逸脱する比較例3の試験片は、各実施
例の試験と比べてあまり良好でない切削性能を示してい
る。一方、Ti含有量が過剰になると窒化珪素の持つ靭
性が失われるため、刃先にチッピングが発生し易くなり
工具として不適となる(比較例4)。また、ビッカース
硬度が16GPa未満や、1000℃の抗折強度が80
0MPa未満の試験片は耐摩耗性や耐チッピング性に劣
るため、切削工具としては不十分となることもわかる。
さらに、焼結助剤としてAl23を用いた比較例6の試
験片と、Ti及びSiの含有量がこれにほぼ近い実施例
35〜35の試料とを比較すると、密度はほぼ同意程度
であったが、抗折強度、破壊靱性値及び切削性能はいず
れも実施例の試験片の方が優れていることがわかる。ま
た、比較例6の試験片は、前切れ刃摩耗量が寿命値に到
達する前にチッピングを生じたが、実施例の試験片では
チッピングを生じなかった。
The test piece of Comparative Example 3 in which the content of the sintering aid deviates from the range described in the claims of the present invention shows cutting performance which is not so good as compared with the test of each Example. . On the other hand, if the Ti content is excessive, the toughness of silicon nitride is lost, and chipping easily occurs at the cutting edge, making it unsuitable as a tool (Comparative Example 4). Also, the Vickers hardness is less than 16 GPa, and the bending strength at 1000 ° C. is 80.
It can also be seen that the test piece of less than 0 MPa is inferior in wear resistance and chipping resistance, and therefore becomes insufficient as a cutting tool.
Further, when comparing the test piece of Comparative Example 6 using Al 2 O 3 as a sintering aid with the samples of Examples 35 to 35 in which the contents of Ti and Si are almost similar to this, the density is almost the same level. However, it can be seen that the test pieces of the examples are superior in bending strength, fracture toughness value and cutting performance. Further, the test piece of Comparative Example 6 chipped before the wear amount of the front cutting edge reached the life value, but the test piece of the example did not chip.

【0040】(実施例2)いくつかの組成において、ホ
ットプレス法に代えてHIP法を用いた試験片につい
て、実施例1と同様の評価を行った。なお、HIPは以
下の条件により行なった。まず、粉末を所定の形状にプ
レス成形し、1気圧のN2雰囲気において1750℃で
2時間予備焼成を行なった。次いで、その予備焼成に対
し、1500気圧のN2雰囲気で1600℃のHIP処
理を2時間行った。結果を表6に示す。
(Example 2) For some compositions, the same evaluation as in Example 1 was carried out on the test pieces using the HIP method instead of the hot pressing method. The HIP was performed under the following conditions. First, the powder was press-molded into a predetermined shape, and pre-baked at 1750 ° C. for 2 hours in a N 2 atmosphere at 1 atm. Next, the pre-baking was HIPed at 1600 ° C. for 2 hours in a N 2 atmosphere at 1500 atm. Table 6 shows the results.

【0041】[0041]

【表6】 [Table 6]

【0042】試験片の組成は、表1の実施例1及び表2
の実施例17に比較的近いものとなっており、それらと
ほぼ同等の物理特性及び切削性能を示していることがわ
かる。
The compositions of the test pieces are shown in Table 1 as Example 1 and Table 2.
It is relatively close to that of Example 17, and it can be seen that the same physical characteristics and cutting performance as those of Example 17 are exhibited.

【0043】(実施例3)実施例1にて作製した試験片
No.33(表3)を基材として、CVD法により種々
の被覆層を付与し、実施例1と同条件の切削性能試験を
行った。その結果を表7に示す。
(Example 3) The test piece No. Using 33 (Table 3) as a base material, various coating layers were applied by the CVD method, and a cutting performance test under the same conditions as in Example 1 was performed. Table 7 shows the results.

【0044】[0044]

【表7】 [Table 7]

【0045】これによれば、本発明の請求項に記載した
条件を満たす被膜を有する実施例の試験片は、表3に示
す被覆を施さない試験片と比べて切削性能がさらに良好
となっていることがわかる。一方、本発明の範囲外の被
膜を有する比較例の試験片は、切削性能の向上がそれほ
ど見られなかったり、あるいは被膜の剥離を生じている
ことがわかる。
According to this, the test pieces of the examples having the coatings satisfying the conditions described in the claims of the present invention have better cutting performance than the test pieces without coating shown in Table 3. You can see that On the other hand, it can be seen that the test pieces of Comparative Examples having a coating film outside the scope of the present invention did not show a significant improvement in cutting performance or peeling of the coating film occurred.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例で使用した切削性能評価用試験片の斜視
図、側面部分断面模式図及び部分拡大斜視図。
FIG. 1 is a perspective view, a side partial sectional schematic view and a partially enlarged perspective view of a cutting performance evaluation test piece used in Examples.

【図2】切削試験の概要を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an outline of a cutting test.

【図3】切削試験における試験片と被削材との位置関係
を示す説明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a positional relationship between a test piece and a work material in a cutting test.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 二ノ宮 康弘 愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日 本特殊陶業株式会社内 (72)発明者 新谷 一博 石川県石川郡野々市町扇が丘7−1 金沢 工業大学内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasuhiro Ninomiya 14-18 Takatsuji-cho, Mizuho-ku, Aichi Prefecture Nihon Special Ceramics Co., Ltd. 1 Kanazawa Institute of Technology

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 炭窒化チタンと窒化珪素とを主体に構成
され、Tiを10〜56重量%、Siを11.6〜51
重量%、さらにCe、Y、Yb、Dyの1種又は2種以
上を合計で1〜21重量%含有することを特徴とする炭
窒化チタン複合窒化珪素工具。
1. Mainly composed of titanium carbonitride and silicon nitride, wherein Ti is 10 to 56% by weight and Si is 11.6 to 51.
A titanium carbonitride composite silicon nitride tool containing 1% to 21% by weight in total of 1% or more of Ce, Y, Yb and Dy.
【請求項2】 Ce、Y、Yb、Dyの1種又は2種以
上を合計で3〜15重量%含有する請求項1記載の炭窒
化チタン複合窒化珪素工具。
2. The titanium carbonitride composite silicon nitride tool according to claim 1, containing one or more of Ce, Y, Yb, and Dy in a total amount of 3 to 15% by weight.
【請求項3】 室温のビッカース硬度が16GPa以上
であり、かつ1000℃における抗折強度が800MP
a以上である請求項1又は2に記載の炭窒化チタン複合
窒化珪素工具。
3. Vickers hardness at room temperature is 16 GPa or more and bending strength at 1000 ° C. is 800 MP.
The titanium carbonitride composite silicon nitride tool according to claim 1 or 2, which is a or more.
【請求項4】 Tiを19〜41重量%、Siを21〜
42.8重量%含有する請求項1ないし3のいずれかに
記載の炭窒化チタン複合窒化珪素工具。
4. Ti: 19-41% by weight, Si: 21-
The titanium carbonitride composite silicon nitride tool according to any one of claims 1 to 3, which contains 42.8% by weight.
【請求項5】 室温のビッカース硬度が17GPa以上
であり、かつ1000℃における抗折強度が850MP
a以上である請求項4記載の炭窒化チタン複合窒化珪素
工具。
5. The room temperature Vickers hardness is 17 GPa or more and the bending strength at 1000 ° C. is 850 MP.
The titanium carbonitride composite silicon nitride tool according to claim 4, which is a or more.
【請求項6】 Tiを41〜56重量%、Siを11.
8〜28.8重量%含有する請求項1ないし3のいずれ
かに記載の炭窒化チタン複合窒化珪素工具。
6. Ti of 41 to 56% by weight and Si of 11.
The titanium carbonitride composite silicon nitride tool according to any one of claims 1 to 3, containing 8 to 28.8% by weight.
【請求項7】 室温のビッカース硬度が18GPa以上
である請求項6記載の炭窒化チタン複合窒化珪素工具。
7. The titanium carbonitride composite silicon nitride tool according to claim 6, which has a Vickers hardness at room temperature of 18 GPa or more.
【請求項8】 Alの炭化物、窒化物、炭窒化物及び酸
化物、ならびにTiの炭化物、窒化物、炭窒化物及び酸
化物のいずれか1種、又は2種以上の固溶体を主体に構
成され、かつその構成粒子の粒径が0.5μm以下であ
り、膜厚が1〜5μmである被覆層により、その表面が
被覆されている請求項1ないし7のいずれかに記載の炭
窒化チタン複合窒化珪素工具。
8. A main constituent is any one or two or more solid solutions of carbides, nitrides, carbonitrides and oxides of Al, and carbides, nitrides, carbonitrides and oxides of Ti. The titanium carbonitride composite according to any one of claims 1 to 7, wherein the surface of the titanium carbonitride is covered with a coating layer having a particle diameter of 0.5 µm or less and a film thickness of 1 to 5 µm. Silicon nitride tool.
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JP2009072790A (en) * 2007-09-18 2009-04-09 Kawasaki Heavy Ind Ltd Friction stir welding apparatus and tool for friction stir welding
CN111606716A (en) * 2020-06-08 2020-09-01 浙江锐克特种陶瓷有限公司 Silicon nitride wear-resistant sheet prepared based on atmosphere sintering method
CN111606717A (en) * 2020-06-08 2020-09-01 浙江锐克特种陶瓷有限公司 Preparation method of high-strength and high-hardness silicon nitride wear-resistant sheet

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