JPH11217271A - 高靱性窒化珪素質焼結体及びそれを用いた切削工具並びにそれらの製造方法 - Google Patents
高靱性窒化珪素質焼結体及びそれを用いた切削工具並びにそれらの製造方法Info
- Publication number
- JPH11217271A JPH11217271A JP10020094A JP2009498A JPH11217271A JP H11217271 A JPH11217271 A JP H11217271A JP 10020094 A JP10020094 A JP 10020094A JP 2009498 A JP2009498 A JP 2009498A JP H11217271 A JPH11217271 A JP H11217271A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon nitride
- mol
- terms
- sintered body
- periodic table
- 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)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】特に鋳鉄の切削において、優れた耐摩耗性と高
い耐欠損性を有する窒化珪素質焼結体、および、長寿命
の鋳鉄切削用工具を安価に提供する。 【解決手段】窒化珪素を主成分とし、周期律表第３ａ族
元素（ＲＥ）をＲＥ2 Ｏ3 換算で１〜１０モル％、Mgを
MgO 換算で１０モル％以下、ＡｌをＡｌ2 Ｏ3 換算で１
０モル％以下の割合で含む組成物１００モル％の焼結体
の表面部位に周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族の金属、炭
化物、窒化物、酸化物およびそれらの複合物のうちの１
種以上からなる硬質粒子を分散含有せしめて硬質表面層
となし、且つ、前記硬質粒子の粒径を５０μｍ以下とす
る。
い耐欠損性を有する窒化珪素質焼結体、および、長寿命
の鋳鉄切削用工具を安価に提供する。 【解決手段】窒化珪素を主成分とし、周期律表第３ａ族
元素（ＲＥ）をＲＥ2 Ｏ3 換算で１〜１０モル％、Mgを
MgO 換算で１０モル％以下、ＡｌをＡｌ2 Ｏ3 換算で１
０モル％以下の割合で含む組成物１００モル％の焼結体
の表面部位に周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族の金属、炭
化物、窒化物、酸化物およびそれらの複合物のうちの１
種以上からなる硬質粒子を分散含有せしめて硬質表面層
となし、且つ、前記硬質粒子の粒径を５０μｍ以下とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱衝撃性、耐欠
損性、耐摩耗性に優れ、特に切削工具用として有用な窒
化珪素質焼結体に関し、その中でも特に鋳鉄の切削に適
した高靱性の焼結体及びそれを用いた切削工具並びにそ
れらの製造方法に関するものである。
損性、耐摩耗性に優れ、特に切削工具用として有用な窒
化珪素質焼結体に関し、その中でも特に鋳鉄の切削に適
した高靱性の焼結体及びそれを用いた切削工具並びにそ
れらの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】切削工具などに用いられる窒化珪素質焼
結体としては、窒化珪素に対して各種の焼結助剤を添加
したものであり、特に焼結助剤としては、Ｙ2 Ｏ3 など
の周期律表第３ａ族元素酸化物と酸化アルミニウムを含
有する系や、酸化マグネシウム、酸化珪素、酸化アルミ
ニウムを含有する系が主に用いられている。
結体としては、窒化珪素に対して各種の焼結助剤を添加
したものであり、特に焼結助剤としては、Ｙ2 Ｏ3 など
の周期律表第３ａ族元素酸化物と酸化アルミニウムを含
有する系や、酸化マグネシウム、酸化珪素、酸化アルミ
ニウムを含有する系が主に用いられている。
【０００３】また最近ではこれらの焼結助剤を用いた窒
化珪素質焼結体の表面に耐摩耗性を向上させるため窒化
チタン、酸化アルミニウムの薄膜を被覆したものも特公
昭６２−１３４３０号、特開平２−１１６４０１号等に
て提案されている。
化珪素質焼結体の表面に耐摩耗性を向上させるため窒化
チタン、酸化アルミニウムの薄膜を被覆したものも特公
昭６２−１３４３０号、特開平２−１１６４０１号等に
て提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで近年、各種切
削加工分野において生産性を向上するために、高速加
工、高送り加工等の重切削に対するする要求が高まって
おり切削工具の使用条件も年々、高速化、高送り化が進
んでいる。このため、切削工具にはよりいっそうの耐摩
耗性、耐欠損性が要求されている。
削加工分野において生産性を向上するために、高速加
工、高送り加工等の重切削に対するする要求が高まって
おり切削工具の使用条件も年々、高速化、高送り化が進
んでいる。このため、切削工具にはよりいっそうの耐摩
耗性、耐欠損性が要求されている。
【０００５】しかし、従来の窒化珪素質焼結体にCVD 、
PVD 等の手法を用いて表面のみに硬質層を付着させた工
具材料では、鋳鉄を高速、高送り切削する、具体的には
速度４００ｍ／ｍｉｎ以上、送り０．５ｍｍ／ｒｅｖ
（ｍｍ／刃）以上の条件で切削した場合には、被膜が剥
離してしまい十分な耐摩耗性、耐欠損性を有しておらず
刃先のチッピング、欠損、異常摩耗等を生じ寿命は短い
ものであった。
PVD 等の手法を用いて表面のみに硬質層を付着させた工
具材料では、鋳鉄を高速、高送り切削する、具体的には
速度４００ｍ／ｍｉｎ以上、送り０．５ｍｍ／ｒｅｖ
（ｍｍ／刃）以上の条件で切削した場合には、被膜が剥
離してしまい十分な耐摩耗性、耐欠損性を有しておらず
刃先のチッピング、欠損、異常摩耗等を生じ寿命は短い
ものであった。
【０００６】また、これらの手法を用いると工具の製造
上、被覆行程を必要とするためにコストも高くなる等の
問題があった。
上、被覆行程を必要とするためにコストも高くなる等の
問題があった。
【０００７】従って、本発明は、高硬度および高靱性を
有し、特に鋳鉄を高速切削するのに高い耐摩耗性と耐欠
損性を発揮することのできる窒化珪素質焼結体とその製
造方法を提供することを目的とするものである。
有し、特に鋳鉄を高速切削するのに高い耐摩耗性と耐欠
損性を発揮することのできる窒化珪素質焼結体とその製
造方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者はかかる課題に
対して種々検討した結果、焼結体中に周期律表の４ａ、
５ａ、６ａ族の化合物の微細な硬質粒子を分散させるこ
とにより焼結体の硬度、靱性が高められるとの知見を得
た。
対して種々検討した結果、焼結体中に周期律表の４ａ、
５ａ、６ａ族の化合物の微細な硬質粒子を分散させるこ
とにより焼結体の硬度、靱性が高められるとの知見を得
た。
【０００９】また、さらなる検討を重ねた結果、焼成後
窒化珪素を主成分とし、周期律表第３ａ族元素（ＲＥ）
をＲＥ2 Ｏ3 換算で１〜１０モル％、MgをMgO 換算で１
０モル％以下、ＡｌをＡｌ2 Ｏ3 換算で１０モル％以下
の割合で含む組成物になるように配合した成形体または
仮焼体をＴｉＣなどの周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族の
金属、炭化物、窒化物、酸化物およびそれらの複合物の
うちの１種以上を含有したスラリー及び／または有機金
属化合物に浸漬させた後、焼成する事によって強力な付
着力を有した硬質表面層を得ることができた。そして、
この表面層は焼結体表面の硬度、靭性を飛躍的に高める
ことができることを見いだし、本発明に至った。
窒化珪素を主成分とし、周期律表第３ａ族元素（ＲＥ）
をＲＥ2 Ｏ3 換算で１〜１０モル％、MgをMgO 換算で１
０モル％以下、ＡｌをＡｌ2 Ｏ3 換算で１０モル％以下
の割合で含む組成物になるように配合した成形体または
仮焼体をＴｉＣなどの周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族の
金属、炭化物、窒化物、酸化物およびそれらの複合物の
うちの１種以上を含有したスラリー及び／または有機金
属化合物に浸漬させた後、焼成する事によって強力な付
着力を有した硬質表面層を得ることができた。そして、
この表面層は焼結体表面の硬度、靭性を飛躍的に高める
ことができることを見いだし、本発明に至った。
【００１０】即ち、本発明の高靱性窒化珪素質焼結体
は、窒化珪素を主成分とし、周期律表第３ａ族元素（Ｒ
Ｅ）をＲＥ2 Ｏ3 換算で１〜１０モル％、MgをMgO 換算
で１０モル％以下、ＡｌをＡｌ2 Ｏ3 換算で１０モル％
以下の割合で含む組成物１００モル％の焼結体の表面部
位に周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族の金属、炭化物、窒
化物、酸化物およびそれらの複合物のうちの１種以上か
らなる硬質粒子を分散含有することを特徴とする。
は、窒化珪素を主成分とし、周期律表第３ａ族元素（Ｒ
Ｅ）をＲＥ2 Ｏ3 換算で１〜１０モル％、MgをMgO 換算
で１０モル％以下、ＡｌをＡｌ2 Ｏ3 換算で１０モル％
以下の割合で含む組成物１００モル％の焼結体の表面部
位に周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族の金属、炭化物、窒
化物、酸化物およびそれらの複合物のうちの１種以上か
らなる硬質粒子を分散含有することを特徴とする。
【００１１】また、前記硬質粒子の粒径は５０μｍ以下
である。前記分散含有した硬質粒子の分布濃度において
最表面の分布濃度Vsと表面から100 μｍ深さの部分での
含有硬質粒子濃度V100がVs≧V100≧０（ただしＶｓ＞
０）であることが好ましい。また、最表面の硬度Hsと表
面から100 μｍ深さの部分での硬度H100がHs≧H100＞１
４ＧＰａ、最表面のKic Ks と表面から100 μｍ深さの
部分でのKic K100 がKs≧K100＞６ＭＰａ・ｍ0.5 であ
ることが好ましい。
である。前記分散含有した硬質粒子の分布濃度において
最表面の分布濃度Vsと表面から100 μｍ深さの部分での
含有硬質粒子濃度V100がVs≧V100≧０（ただしＶｓ＞
０）であることが好ましい。また、最表面の硬度Hsと表
面から100 μｍ深さの部分での硬度H100がHs≧H100＞１
４ＧＰａ、最表面のKic Ks と表面から100 μｍ深さの
部分でのKic K100 がKs≧K100＞６ＭＰａ・ｍ0.5 であ
ることが好ましい。
【００１２】また、このような焼結体の製法としては、
焼成後窒化珪素を主成分とし、周期律表第３ａ族元素
（ＲＥ）をＲＥ2 Ｏ3 換算で１〜１０モル％、MgをMgO
換算で１０モル％以下、ＡｌをＡｌ2 Ｏ3 換算で１０モ
ル％以下の割合で含む組成物になるように配合した成形
体または仮焼体を周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族の金
属、炭化物、窒化物、酸化物およびそれらの複合物のう
ちの１種以上を含有したスラリー及び／または有機金属
化合物に浸漬させた後、焼成する方法を用いることがで
きる。
焼成後窒化珪素を主成分とし、周期律表第３ａ族元素
（ＲＥ）をＲＥ2 Ｏ3 換算で１〜１０モル％、MgをMgO
換算で１０モル％以下、ＡｌをＡｌ2 Ｏ3 換算で１０モ
ル％以下の割合で含む組成物になるように配合した成形
体または仮焼体を周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族の金
属、炭化物、窒化物、酸化物およびそれらの複合物のう
ちの１種以上を含有したスラリー及び／または有機金属
化合物に浸漬させた後、焼成する方法を用いることがで
きる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図を用
いて説明する。
いて説明する。
【００１４】本発明における高靱性窒化珪素質焼結体
は、窒化珪素を主成分として含有するものであり、さら
に他の成分として、周期律表第３ａ族元素を酸化物換算
で１〜１０モル％特に２〜８モル％、MgをMgO 換算で１
０モル％以下特に9 モル％以下、Ａｌを酸化物換算で１
０モル％以下、特に８モル％以下含有する組成物１００
モル％の焼結体の表面部位に、好ましくは厚み１μｍ程
度にわたって周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族の金属、炭
化物、窒化物、酸化物およびそれらの複合物のうちの１
種以上からなる硬質粒子を分散含有せしめ、硬質表面層
を形成したことを特徴とする。なお、上記焼結体中の前
記硬質粒子の粒径は５０μｍ以下特に３０μｍ以下であ
ることが望ましい。
は、窒化珪素を主成分として含有するものであり、さら
に他の成分として、周期律表第３ａ族元素を酸化物換算
で１〜１０モル％特に２〜８モル％、MgをMgO 換算で１
０モル％以下特に9 モル％以下、Ａｌを酸化物換算で１
０モル％以下、特に８モル％以下含有する組成物１００
モル％の焼結体の表面部位に、好ましくは厚み１μｍ程
度にわたって周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族の金属、炭
化物、窒化物、酸化物およびそれらの複合物のうちの１
種以上からなる硬質粒子を分散含有せしめ、硬質表面層
を形成したことを特徴とする。なお、上記焼結体中の前
記硬質粒子の粒径は５０μｍ以下特に３０μｍ以下であ
ることが望ましい。
【００１５】ここで、焼結体組成を上記のように限定し
たのは、周期律表第３ａ族元素が酸化物換算で１０モル
％より多いと、焼結体の硬度が低下し工具としての耐摩
耗性が劣化し、周期律表第３ａ族元素が酸化物換算で１
モル％より少ないと緻密体が得られず焼結体の強度が低
下するからである。MgO も同様に１０モル％より多いと
耐摩耗性が低下する。また、Ａｌが１０モル％より多い
と焼結体の高温強度と耐反応性が劣化し工具としての性
能が劣るためである。また、焼結体の表面部位に硬質粒
子を分散させるのは表面の硬度、靭性を向上させ工具と
しての耐摩耗性、耐欠損性を向上させるためであり、硬
質表面層の厚みは1 μ以上であるのが望ましい。これ
は、硬質表面層の厚みが１μｍ以下だと表面強化の影響
が小さいからである。
たのは、周期律表第３ａ族元素が酸化物換算で１０モル
％より多いと、焼結体の硬度が低下し工具としての耐摩
耗性が劣化し、周期律表第３ａ族元素が酸化物換算で１
モル％より少ないと緻密体が得られず焼結体の強度が低
下するからである。MgO も同様に１０モル％より多いと
耐摩耗性が低下する。また、Ａｌが１０モル％より多い
と焼結体の高温強度と耐反応性が劣化し工具としての性
能が劣るためである。また、焼結体の表面部位に硬質粒
子を分散させるのは表面の硬度、靭性を向上させ工具と
しての耐摩耗性、耐欠損性を向上させるためであり、硬
質表面層の厚みは1 μ以上であるのが望ましい。これ
は、硬質表面層の厚みが１μｍ以下だと表面強化の影響
が小さいからである。
【００１６】また、工具表層100 μｍの特性が切削性能
に大きく影響するためVs≧V100、Ks≧K100とした。分散
粒子の結晶粒の大きさが５０μｍ以上だと破壊源となり
焼結体の強度が低下するため分散粒子の粒径は細かい方
が望ましい。分散粒子は球状、板状、棒状のどれでもよ
い。また、ウィスカーやファイバーであってもよい。
に大きく影響するためVs≧V100、Ks≧K100とした。分散
粒子の結晶粒の大きさが５０μｍ以上だと破壊源となり
焼結体の強度が低下するため分散粒子の粒径は細かい方
が望ましい。分散粒子は球状、板状、棒状のどれでもよ
い。また、ウィスカーやファイバーであってもよい。
【００１７】図１は、本発明の焼結体１の硬質表面層Ａ
内における硬質粒子Ｂの状態を示す概略図であり、同図
（ａ）に示すように硬質粒子Ｂがまず表面に膜状に形成
されたその内部のマトリックスＣに硬質粒子Ｂが分散し
た状態や、（ｂ）の如く表面からマトリックスＣの深部
に向かうに従って、傾斜的に硬質密度の濃度が小さくな
る状態や、（ｃ）の如く、硬質表面層Ａの全域にわたっ
てほぼ均一に、硬質粒子Ｂが分散したもの、などがあ
る。
内における硬質粒子Ｂの状態を示す概略図であり、同図
（ａ）に示すように硬質粒子Ｂがまず表面に膜状に形成
されたその内部のマトリックスＣに硬質粒子Ｂが分散し
た状態や、（ｂ）の如く表面からマトリックスＣの深部
に向かうに従って、傾斜的に硬質密度の濃度が小さくな
る状態や、（ｃ）の如く、硬質表面層Ａの全域にわたっ
てほぼ均一に、硬質粒子Ｂが分散したもの、などがあ
る。
【００１８】そして、上記焼結体によれば、前記硬質粒
子を分散含有することにより、クラックの進展を抑制す
ることができると同時に、マトリックスよりも硬い粒子
を分散させているので硬度が高い。
子を分散含有することにより、クラックの進展を抑制す
ることができると同時に、マトリックスよりも硬い粒子
を分散させているので硬度が高い。
【００１９】また、マトリックスＢは、窒化珪素結晶あ
るいは窒化珪素結晶中にＡｌ元素が固溶したサイアロン
結晶と、それら結晶間に存在する粒界相によって構成さ
れ、粒界相には、少なくとも周期律表第３ａ族元素が含
まれる。この粒界相は、非晶質である場合もあるが、望
ましくは、結晶化しているのがよく、結晶相としては、
アパタイト、ＹＡＭ、ヴォラストナイト、ダイシリケー
ト、モノシリケートのうちの少なくとも１種を主体とす
るものであることが望ましい。
るいは窒化珪素結晶中にＡｌ元素が固溶したサイアロン
結晶と、それら結晶間に存在する粒界相によって構成さ
れ、粒界相には、少なくとも周期律表第３ａ族元素が含
まれる。この粒界相は、非晶質である場合もあるが、望
ましくは、結晶化しているのがよく、結晶相としては、
アパタイト、ＹＡＭ、ヴォラストナイト、ダイシリケー
ト、モノシリケートのうちの少なくとも１種を主体とす
るものであることが望ましい。
【００２０】本発明において、用いられる周期律表第３
ａ族元素としては、Ｙ、Ｓｃ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｄｙ、Ｈ
ｏ、Ｌｕなどが挙げられ、これらの中でも、Ｅｒ、Ｙ
ｂ、Ｌｕがよい。
ａ族元素としては、Ｙ、Ｓｃ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｄｙ、Ｈ
ｏ、Ｌｕなどが挙げられ、これらの中でも、Ｅｒ、Ｙ
ｂ、Ｌｕがよい。
【００２１】次に、本発明の製造方法としては、窒化珪
素粉末に対して、添加成分として、周期律表第３ａ族元
素（ＲＥ）酸化物粉末と、M ｇO 、Ａｌ2 O3を添加し、
ボールミルなどで混合する。これらの添加成分は、最終
焼結体組成が前述した範囲になるように調合される。
素粉末に対して、添加成分として、周期律表第３ａ族元
素（ＲＥ）酸化物粉末と、M ｇO 、Ａｌ2 O3を添加し、
ボールミルなどで混合する。これらの添加成分は、最終
焼結体組成が前述した範囲になるように調合される。
【００２２】用いる窒化珪素粉末としては、還元窒化
法、直接窒化法等により製造されたα型、β型のいずれ
でもよく、ＢＥＴ比表面積が５ｍ2 ／ｇ以上、不純物酸
素量０．７〜２重量％の粉末が適当である。上記のよう
にして混合された混合物を、所望の成形手段、例えば、
金型プレス，冷間静水圧プレス，押出し成形、鋳込成
形、射出成形等により任意の形状に成形後する。
法、直接窒化法等により製造されたα型、β型のいずれ
でもよく、ＢＥＴ比表面積が５ｍ2 ／ｇ以上、不純物酸
素量０．７〜２重量％の粉末が適当である。上記のよう
にして混合された混合物を、所望の成形手段、例えば、
金型プレス，冷間静水圧プレス，押出し成形、鋳込成
形、射出成形等により任意の形状に成形後する。
【００２３】成形体、あるいは１５００度以下の温度で
仮焼した仮焼体を周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族の金
属、炭化物、窒化物、酸化物およびそれらの複合物のう
ちの１種以上を含有したスラリー及び／または有機金属
化合物に浸漬させ表面から１μｍ以上に硬質粒子または
その前駆体を浸漬させる。
仮焼した仮焼体を周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族の金
属、炭化物、窒化物、酸化物およびそれらの複合物のう
ちの１種以上を含有したスラリー及び／または有機金属
化合物に浸漬させ表面から１μｍ以上に硬質粒子または
その前駆体を浸漬させる。
【００２４】焼成は、１６００〜２０００℃の非酸化性
雰囲気で焼成する。この時の焼成温度が１６００℃より
も低いと十分に緻密化することが難しく、２０００℃を
越えると、結晶の異常粒成長が生じたり、窒化珪素が分
解し表面が荒れる等の問題が生じる。
雰囲気で焼成する。この時の焼成温度が１６００℃より
も低いと十分に緻密化することが難しく、２０００℃を
越えると、結晶の異常粒成長が生じたり、窒化珪素が分
解し表面が荒れる等の問題が生じる。
【００２５】なお、焼成方法としては、窒化珪素が分解
しないようにして、常圧焼成、窒素ガス２気圧以上の窒
素ガス加圧焼成、ホットプレス焼成法の他、これらの焼
成後に１０００気圧下で熱間静水圧焼成することにより
さらに緻密化させることができる。特に１７００〜１９
５０℃の２気圧以上の窒素ガス含有非酸化性雰囲気で焼
成することがよい。
しないようにして、常圧焼成、窒素ガス２気圧以上の窒
素ガス加圧焼成、ホットプレス焼成法の他、これらの焼
成後に１０００気圧下で熱間静水圧焼成することにより
さらに緻密化させることができる。特に１７００〜１９
５０℃の２気圧以上の窒素ガス含有非酸化性雰囲気で焼
成することがよい。
【００２６】かかる焼成工程において、添加成分である
周期律表４ａ、５ａ、６ａ族元素は雰囲気ガスあるいは
焼結体中の成分と反応し炭化物、窒化物、酸化物および
それらの複合物のうちの１種以上を形成し、硬質粒子と
なる。
周期律表４ａ、５ａ、６ａ族元素は雰囲気ガスあるいは
焼結体中の成分と反応し炭化物、窒化物、酸化物および
それらの複合物のうちの１種以上を形成し、硬質粒子と
なる。
【００２７】
【実施例１】原料粉末として窒化珪素粉末（ＢＥＴ比表
面積１０ｍ2 ／ｇ、不純物酸素量１．０重量％）と表１
に示した各種周期律表第３ａ族元素酸化物、ＳｉＯ2 を
用いて表１の比率で調合し、これに成形用バインダーを
加えて窒化珪素ボールを用いて混合し、２ｔｏｎ／ｃｍ
2 の圧力でプレス成形し、周期律表第４ａ、５ａ、６ａ
族の金属、炭化物、窒化物、酸化物およびそれらの複合
物のうちの１種以上を含有したスラリー及び／または有
機金属化合物に浸漬させた。
面積１０ｍ2 ／ｇ、不純物酸素量１．０重量％）と表１
に示した各種周期律表第３ａ族元素酸化物、ＳｉＯ2 を
用いて表１の比率で調合し、これに成形用バインダーを
加えて窒化珪素ボールを用いて混合し、２ｔｏｎ／ｃｍ
2 の圧力でプレス成形し、周期律表第４ａ、５ａ、６ａ
族の金属、炭化物、窒化物、酸化物およびそれらの複合
物のうちの１種以上を含有したスラリー及び／または有
機金属化合物に浸漬させた。
【００２８】さらに３ｔｏｎ／ｃｍ2 で冷間静水圧成形
し成形体を得た。この成形体を窒素ガス圧力３０気圧
下、表１の温度で３時間焼成して焼結体を得た。
し成形体を得た。この成形体を窒素ガス圧力３０気圧
下、表１の温度で３時間焼成して焼結体を得た。
【００２９】得られた焼結体に対して、ＩＣＰ発光分光
分析によって、Ｓｉ、周期律表第３ａ族元素（ＲＥ）、
Ａｌの量を求め、ＳｉはＳｉ3 Ｎ4 として、ＲＥはＲＥ
2 Ｏ3として、ＡｌはＡｌ2 Ｏ3 として、さらに周期律
表第４ａ，５ａ，６ａ族元素は、Ｘ線回折測定から化合
物を同定しまたＳＥＭによって分散層の厚みを求めた。
また、焼結体特性として、ＪＩＳＲ １６１０によるビ
ッカース硬度、ＪＩＳＲ １６０７によるＩＦ法による
破壊靭性を求め、その結果を表１に示した。
分析によって、Ｓｉ、周期律表第３ａ族元素（ＲＥ）、
Ａｌの量を求め、ＳｉはＳｉ3 Ｎ4 として、ＲＥはＲＥ
2 Ｏ3として、ＡｌはＡｌ2 Ｏ3 として、さらに周期律
表第４ａ，５ａ，６ａ族元素は、Ｘ線回折測定から化合
物を同定しまたＳＥＭによって分散層の厚みを求めた。
また、焼結体特性として、ＪＩＳＲ １６１０によるビ
ッカース硬度、ＪＩＳＲ １６０７によるＩＦ法による
破壊靭性を求め、その結果を表１に示した。
【００３０】含有硬質粒子の濃度は、焼結体鏡面のSEM
写真又は金属顕微鏡写真を用いてプラニメトリック法よ
り粒子径を求めた。一定面積中に存在する粒子数と粒子
径より体積分率に換算し含有硬質粒子の濃度を求め濃度
の大小の比較を行なった。
写真又は金属顕微鏡写真を用いてプラニメトリック法よ
り粒子径を求めた。一定面積中に存在する粒子数と粒子
径より体積分率に換算し含有硬質粒子の濃度を求め濃度
の大小の比較を行なった。
【００３１】また、切削試験 として、上記と同様にし
てＣＮＧＮ１６０４１２の工具形状に成形し、焼成して
作製した切削工具を下記の切削条件 被削材 ＦＣ２５０ 切削速度 ６００ｍ／ｍｉｎ 送り ０．５ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み ２．０ｍｍ にて湿式旋削加工を行い、20分間切削後の摩耗幅を測定
し表１に示した。
てＣＮＧＮ１６０４１２の工具形状に成形し、焼成して
作製した切削工具を下記の切削条件 被削材 ＦＣ２５０ 切削速度 ６００ｍ／ｍｉｎ 送り ０．５ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み ２．０ｍｍ にて湿式旋削加工を行い、20分間切削後の摩耗幅を測定
し表１に示した。
【００３２】切削試験 としてSNGN120408の形状に加工
した切削工具で下記条件にて正面フライス加工によるテ
ストを行なった。
した切削工具で下記条件にて正面フライス加工によるテ
ストを行なった。
【００３３】 被削材 ＦＣD ４５０（１２５×３００ｍｍの形状） 切削速度 ６００ｍ／ｍｉｎ 送り ０．５ｍｍ／刃 切り込み ２．０ｍｍ 上記条件で正面フライス加工を行ない欠損までの切削時間を
表1 に記した。
表1 に記した。
【００３４】
【表１】
【００３５】表１の結果によれば、焼結体組成が本発明
の範囲から逸脱する試料Ｎo.８〜１２、１４〜１６で
は、硬度が１４．０ＧＰａより低く、また破壊靭性も
６．０Ｐａ・ｍ1/2 より低いものであった。また切削テ
ストにおいて摩耗幅０．２ｍｍ以上となるか、または10
pass以内に欠損が生じて工具寿命となった。
の範囲から逸脱する試料Ｎo.８〜１２、１４〜１６で
は、硬度が１４．０ＧＰａより低く、また破壊靭性も
６．０Ｐａ・ｍ1/2 より低いものであった。また切削テ
ストにおいて摩耗幅０．２ｍｍ以上となるか、または10
pass以内に欠損が生じて工具寿命となった。
【００３６】これに対し本発明の試料は、何れも、Ｖｓ
≧Ｖ１００、Ｈｓ≧Ｈ１００、Ｋｓ≧Ｋ１００で硬度１
４．０ＧＰａ以上、破壊靭性６．０ＭＰａ・ｍ0.5 以上
の高機械的特性を示し、鋳鉄の高速切削試験において
も、摩耗幅０．２ｍｍ以下かつ２０ｐａｓｓでも未欠損
の性能を示した。このように、本発明の窒化珪素質焼結
体は、鋳鉄の切削において、高い耐摩耗性、耐欠損性を
有し工具の寿命を延長することができる。
≧Ｖ１００、Ｈｓ≧Ｈ１００、Ｋｓ≧Ｋ１００で硬度１
４．０ＧＰａ以上、破壊靭性６．０ＭＰａ・ｍ0.5 以上
の高機械的特性を示し、鋳鉄の高速切削試験において
も、摩耗幅０．２ｍｍ以下かつ２０ｐａｓｓでも未欠損
の性能を示した。このように、本発明の窒化珪素質焼結
体は、鋳鉄の切削において、高い耐摩耗性、耐欠損性を
有し工具の寿命を延長することができる。
【００３７】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の窒化珪素質
焼結体は、焼結体の表面に硬質粒子を分散せしめたこと
によって、高硬度とともに高靱性を有することから、特
に鋳鉄の切削において、優れた耐摩耗性と高い耐欠損性
を有する。これにより、長寿命の鋳鉄切削用工具を安価
に提供することができる。
焼結体は、焼結体の表面に硬質粒子を分散せしめたこと
によって、高硬度とともに高靱性を有することから、特
に鋳鉄の切削において、優れた耐摩耗性と高い耐欠損性
を有する。これにより、長寿命の鋳鉄切削用工具を安価
に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の焼結体の硬質表面層内における硬質粒
子の状態を示す概略図である。
子の状態を示す概略図である。
１ 焼結体 Ａ 硬質表面層 Ｂ 硬質粒子 Ｃ マトリックス
Claims (3)
- 【請求項１】窒化珪素を主成分とし、周期律表第３ａ族
元素（ＲＥ）をＲＥ2 Ｏ3 換算で１〜１０モル％、Mgを
MgO 換算で１０モル％以下、ＡｌをＡｌ2 Ｏ3 換算で１
０モル％以下の割合で含む組成物１００モル％の焼結体
の表面部位に周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族の金属、炭
化物、窒化物、酸化物およびそれらの複合物のうちの１
種以上からなる硬質粒子を分散含有せしめて硬質表面層
となし、且つ、前記硬質粒子の粒径が５０μｍ以下であ
ることを特徴とする高靭性窒化珪素質焼結体。 - 【請求項２】前記請求項１記載の高靭性窒化珪素質焼結
体を用いてなる切削工具。 - 【請求項３】窒化珪素を主成分とし、周期律表第３ａ族
元素（ＲＥ）をＲＥ2 Ｏ3 換算で１〜１０モル％、Mgを
MgO 換算で１０モル％以下、ＡｌをＡｌ2 Ｏ3 換算で１
０モル％以下の割合で含む組成物になるように配合した
成形体または仮焼体を周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族の
金属、炭化物、窒化物、酸化物およびそれらの複合物の
うちの１種以上を含有したスラリー及び／または有機金
属化合物に浸漬させた後、焼成することを特徴とした高
靱性窒化珪素質焼結体、或いは、それを用いた切削工具
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10020094A JPH11217271A (ja) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | 高靱性窒化珪素質焼結体及びそれを用いた切削工具並びにそれらの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10020094A JPH11217271A (ja) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | 高靱性窒化珪素質焼結体及びそれを用いた切削工具並びにそれらの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11217271A true JPH11217271A (ja) | 1999-08-10 |
Family
ID=12017538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10020094A Pending JPH11217271A (ja) | 1998-01-30 | 1998-01-30 | 高靱性窒化珪素質焼結体及びそれを用いた切削工具並びにそれらの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11217271A (ja) |
-
1998
- 1998-01-30 JP JP10020094A patent/JPH11217271A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3476507B2 (ja) | 立方晶窒化ホウ素含有焼結体の製造方法 | |
| JPWO2008026641A1 (ja) | 酸化アルミニウム基複合焼結体及び切削インサート | |
| JPH1087371A (ja) | 窒化珪素切削工具材 | |
| JP4716855B2 (ja) | サイアロン製切削工具及びこれを備えた工具 | |
| JP2004026555A (ja) | 立方晶窒化ホウ素含有焼結体およびその製造方法 | |
| JP3476504B2 (ja) | 窒化ケイ素基焼結体およびその被覆焼結体 | |
| US6534428B2 (en) | Titanium diboride sintered body with silicon nitride as a sintering aid | |
| JPH11217271A (ja) | 高靱性窒化珪素質焼結体及びそれを用いた切削工具並びにそれらの製造方法 | |
| JP2002194474A (ja) | 炭化タングステン系超硬基複合材料焼結体 | |
| JP2000044352A (ja) | 高靱性セラミック質焼結体 | |
| JP3762090B2 (ja) | 窒化珪素質焼結体およびそれを用いた切削工具 | |
| CN101511748A (zh) | 氧化铝基复合烧结体和切削刀片 | |
| JPH1110409A (ja) | セラミックス切削工具及びその製造方法 | |
| JP2002192404A (ja) | 切削工具 | |
| JPH11335168A (ja) | 高靱性セラミック質焼結体 | |
| JPH07172919A (ja) | チタン化合物焼結体 | |
| JPH0531514B2 (ja) | ||
| JP3051603B2 (ja) | チタン化合物焼結体 | |
| JPH06298568A (ja) | ウイスカー強化サイアロン基焼結体およびその被覆焼結体 | |
| JP2604155B2 (ja) | 被覆層を有するセラミックス工具 | |
| KR19980069846A (ko) | 탄질화티탄 복합 질화규소 공구 | |
| JP4798821B2 (ja) | 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 | |
| JP3591799B2 (ja) | 高靱性窒化珪素質焼結体及びその製造方法 | |
| JP2000007441A (ja) | 高靱性セラミック質焼結体 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081127 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |