JPH11228259A - 耐チッピング性のすぐれた表面被覆窒化珪素基焼結材料製切削工具 - Google Patents
耐チッピング性のすぐれた表面被覆窒化珪素基焼結材料製切削工具Info
- Publication number
- JPH11228259A JPH11228259A JP10027078A JP2707898A JPH11228259A JP H11228259 A JPH11228259 A JP H11228259A JP 10027078 A JP10027078 A JP 10027078A JP 2707898 A JP2707898 A JP 2707898A JP H11228259 A JPH11228259 A JP H11228259A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon nitride
- substrate
- layer
- sintered material
- thermally reactive
- Prior art date
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- Withdrawn
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5053—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials non-oxide ceramics
- C04B41/5062—Borides, Nitrides or Silicides
- C04B41/5068—Titanium nitride
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Ceramic Engineering (AREA)
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- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐チッピング性のすぐれた表面被覆窒化珪素
基焼結材料製切削工具を提供する。 【解決手段】 表面被覆窒化珪素基焼結材料製切削工具
が、窒化珪素を８０〜９７重量％の割合で含有する窒化
珪素基焼結材料基体の表面に、金属Ｔｉ蒸着層の基体窒
化珪素による加熱反応窒化層を０．１〜５μｍの平均層
厚で形成してなる。
基焼結材料製切削工具を提供する。 【解決手段】 表面被覆窒化珪素基焼結材料製切削工具
が、窒化珪素を８０〜９７重量％の割合で含有する窒化
珪素基焼結材料基体の表面に、金属Ｔｉ蒸着層の基体窒
化珪素による加熱反応窒化層を０．１〜５μｍの平均層
厚で形成してなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、高速断続切削で
もすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆窒化珪素
基焼結材料製切削工具（以下、被覆窒化珪素系工具と云
う）に関するものである。
もすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆窒化珪素
基焼結材料製切削工具（以下、被覆窒化珪素系工具と云
う）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般に、例えば特公昭６２−２７
０３３号公報に記載されるように、窒化珪素（以下、Ｓ
ｉ3 Ｎ4 で示す）を８０〜９７重量％の割合で含有する
Ｓｉ3Ｎ4 基焼結材料で構成された窒化珪素基焼結材料
製切削工具（以下、窒化珪素系工具と云う）が知られて
おり、これが鋳鉄や鋼などの連続切削や断続切削に用い
られていることも知られている。
０３３号公報に記載されるように、窒化珪素（以下、Ｓ
ｉ3 Ｎ4 で示す）を８０〜９７重量％の割合で含有する
Ｓｉ3Ｎ4 基焼結材料で構成された窒化珪素基焼結材料
製切削工具（以下、窒化珪素系工具と云う）が知られて
おり、これが鋳鉄や鋼などの連続切削や断続切削に用い
られていることも知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
の省力化および省エネ化に対する要求は強く、これに伴
い、切削加工は高速化の傾向にあるが、上記の従来窒化
珪素系工具においては、特にこれを高靭性が要求される
鋳鉄の断続切削を高速で行う場合に用いると、切刃にチ
ッピング（微小欠け）が発生し易く、この結果比較的短
時間で使用寿命に至るのが現状である。
の省力化および省エネ化に対する要求は強く、これに伴
い、切削加工は高速化の傾向にあるが、上記の従来窒化
珪素系工具においては、特にこれを高靭性が要求される
鋳鉄の断続切削を高速で行う場合に用いると、切刃にチ
ッピング（微小欠け）が発生し易く、この結果比較的短
時間で使用寿命に至るのが現状である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、上記の従来窒化珪素系工具に着
目し、これにすぐれた耐チッピング性を付与すべく研究
を行った結果、上記の従来窒化珪素系工具を基体とし、
これの表面に、化学蒸着法または物理蒸着法にて、所定
の厚さで金属Ｔｉ蒸着層を形成した後、これに圧力：
０．１〜７６０Ｔｏｒｒの水素雰囲気やアルゴン雰囲
気、あるいは水素とアルゴンの混合雰囲気中、６００〜
１４００℃に所定時間保持の条件で加熱処理を施すと、
前記金属Ｔｉ蒸着層は前記基体を構成するＳｉ3 Ｎ4 と
反応し、前記金属Ｔｉ蒸着層はＳｉ3Ｎ4 の窒素と結合
して窒化層を形成するようになり、このように基体表面
に平均層厚で０．１〜５μｍの加熱反応窒化層が形成さ
れた被覆窒化珪素系工具は、すぐれた耐チッピング性を
もつようになり、基体のもつすぐれた耐摩耗性と相まっ
て、鋳鉄の高速断続切削でもチッピングの発生なく、す
ぐれた切削性能を長期に亘って発揮するという研究結果
が得られたのである。
上述のような観点から、上記の従来窒化珪素系工具に着
目し、これにすぐれた耐チッピング性を付与すべく研究
を行った結果、上記の従来窒化珪素系工具を基体とし、
これの表面に、化学蒸着法または物理蒸着法にて、所定
の厚さで金属Ｔｉ蒸着層を形成した後、これに圧力：
０．１〜７６０Ｔｏｒｒの水素雰囲気やアルゴン雰囲
気、あるいは水素とアルゴンの混合雰囲気中、６００〜
１４００℃に所定時間保持の条件で加熱処理を施すと、
前記金属Ｔｉ蒸着層は前記基体を構成するＳｉ3 Ｎ4 と
反応し、前記金属Ｔｉ蒸着層はＳｉ3Ｎ4 の窒素と結合
して窒化層を形成するようになり、このように基体表面
に平均層厚で０．１〜５μｍの加熱反応窒化層が形成さ
れた被覆窒化珪素系工具は、すぐれた耐チッピング性を
もつようになり、基体のもつすぐれた耐摩耗性と相まっ
て、鋳鉄の高速断続切削でもチッピングの発生なく、す
ぐれた切削性能を長期に亘って発揮するという研究結果
が得られたのである。
【０００５】この発明は、上記の研究結果に基づいてな
されたものであって、Ｓｉ3 Ｎ4 を８０〜９７重量％の
割合で含有するＳｉ3 Ｎ4 基焼結材料基体（以下、窒化
珪素系基体と云う）の表面に、金属Ｔｉ蒸着層の基体Ｓ
ｉ3 Ｎ4 による加熱反応窒化層を０．１〜５μｍの平均
層厚で形成することにより耐チッピング性の著しい向上
を図った被覆窒化珪素系工具に特徴を有するものであ
る。
されたものであって、Ｓｉ3 Ｎ4 を８０〜９７重量％の
割合で含有するＳｉ3 Ｎ4 基焼結材料基体（以下、窒化
珪素系基体と云う）の表面に、金属Ｔｉ蒸着層の基体Ｓ
ｉ3 Ｎ4 による加熱反応窒化層を０．１〜５μｍの平均
層厚で形成することにより耐チッピング性の著しい向上
を図った被覆窒化珪素系工具に特徴を有するものであ
る。
【０００６】なお、この発明の被覆窒化珪素系工具にお
いて、これを構成する窒化珪素系基体におけるＳｉ3 Ｎ
4 含有量を８０〜９７重量％としたのは、その含有量が
８０重量％未満では所望のすぐれた耐摩耗性を確保する
ことができず、一方その含有量が９７重量％を越える
と、相対的に焼結助剤の配合割合が少なくなりすぎて焼
結性の低下が著しく、この結果強度低下が避けられない
という理由によるものであり、また同じく加熱反応窒化
層の平均層厚を０．１〜５μｍと定めたのは、その平均
層厚が０．１μｍ未満では所望の耐チッピング性向上効
果が得られず、一方その平均層厚が５μｍを越えると、
摩耗進行が急激に促進されるようになるという理由から
である。
いて、これを構成する窒化珪素系基体におけるＳｉ3 Ｎ
4 含有量を８０〜９７重量％としたのは、その含有量が
８０重量％未満では所望のすぐれた耐摩耗性を確保する
ことができず、一方その含有量が９７重量％を越える
と、相対的に焼結助剤の配合割合が少なくなりすぎて焼
結性の低下が著しく、この結果強度低下が避けられない
という理由によるものであり、また同じく加熱反応窒化
層の平均層厚を０．１〜５μｍと定めたのは、その平均
層厚が０．１μｍ未満では所望の耐チッピング性向上効
果が得られず、一方その平均層厚が５μｍを越えると、
摩耗進行が急激に促進されるようになるという理由から
である。
【０００７】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の被覆窒化珪素
系工具を実施例により具体的に説明する。原料粉末とし
て、いずれも０．１〜１μｍの範囲内の所定の平均粒径
を有するＳｉ3 Ｎ4 粉末、焼結助剤としてのＳｉＯ2 粉
末、ＭｇＯ粉末、およびＹ2 Ｏ3粉末を用意し、これら
原料粉末を表１に示される配合組成に配合し、ボールミ
ルで７２時間湿式混合し、乾燥した後、ＩＳＯ・ＣＮＭ
Ｇ１２０４０８に定める形状に則した圧粉体にプレス成
形し、これらの圧粉体を、まず３．５ＭＰａの圧力下
で、１５００〜１８００℃の範囲内の所定温度に３時間
保持の条件で一次焼結し、ついで１００ＭＰａの圧力下
で、１７００〜２０００℃の範囲内の所定温度に１．５
時間保持の条件で二次焼結して、実質的に上記配合割合
と同じ割合のＳｉ3 Ｎ4 を含有した窒化珪素系基体Ａ〜
Ｊをそれぞれ製造した。ついで、これらの窒化珪素系基
体Ａ〜Ｊのそれぞれの表面に、物理蒸着装置の１種であ
るイオンプレーティング装置にて、通常の条件で所定層
厚の金属Ｔｉ蒸着層を形成した後、 （ａ）圧力：２５０Ｔｏｒｒのアルゴン雰囲気中、６０
０℃に所定時間保持（以下、ａ条件と云う）、 （ｂ）圧力：１００Ｔｏｒｒのアルゴン：５０容量％＋
水素：５０容量％の混合雰囲気中、１０００℃に所定時
間保持（以下、ｂ条件と云う）、 （ｃ）圧力：５０Ｔｏｒｒの水素雰囲気中、１４００℃
に所定時間保持（以下、ｃ条件と云う）、 以上（ａ）〜（ｃ）条件のうちのいずれかの条件で加熱
反応窒化処理を施して、前記金属Ｔｉ蒸着層と前記窒化
珪素系基体を構成するＳｉ3 Ｎ4 との間で反応を起こさ
せ、それぞれ表２に示される平均層厚を有し、かつ前記
金属Ｔｉ蒸着層をＳｉ3 Ｎ4 の窒素で窒化してなる加熱
反応窒化層を形成することにより本発明被覆窒化珪素系
工具１〜１０を製造した。
系工具を実施例により具体的に説明する。原料粉末とし
て、いずれも０．１〜１μｍの範囲内の所定の平均粒径
を有するＳｉ3 Ｎ4 粉末、焼結助剤としてのＳｉＯ2 粉
末、ＭｇＯ粉末、およびＹ2 Ｏ3粉末を用意し、これら
原料粉末を表１に示される配合組成に配合し、ボールミ
ルで７２時間湿式混合し、乾燥した後、ＩＳＯ・ＣＮＭ
Ｇ１２０４０８に定める形状に則した圧粉体にプレス成
形し、これらの圧粉体を、まず３．５ＭＰａの圧力下
で、１５００〜１８００℃の範囲内の所定温度に３時間
保持の条件で一次焼結し、ついで１００ＭＰａの圧力下
で、１７００〜２０００℃の範囲内の所定温度に１．５
時間保持の条件で二次焼結して、実質的に上記配合割合
と同じ割合のＳｉ3 Ｎ4 を含有した窒化珪素系基体Ａ〜
Ｊをそれぞれ製造した。ついで、これらの窒化珪素系基
体Ａ〜Ｊのそれぞれの表面に、物理蒸着装置の１種であ
るイオンプレーティング装置にて、通常の条件で所定層
厚の金属Ｔｉ蒸着層を形成した後、 （ａ）圧力：２５０Ｔｏｒｒのアルゴン雰囲気中、６０
０℃に所定時間保持（以下、ａ条件と云う）、 （ｂ）圧力：１００Ｔｏｒｒのアルゴン：５０容量％＋
水素：５０容量％の混合雰囲気中、１０００℃に所定時
間保持（以下、ｂ条件と云う）、 （ｃ）圧力：５０Ｔｏｒｒの水素雰囲気中、１４００℃
に所定時間保持（以下、ｃ条件と云う）、 以上（ａ）〜（ｃ）条件のうちのいずれかの条件で加熱
反応窒化処理を施して、前記金属Ｔｉ蒸着層と前記窒化
珪素系基体を構成するＳｉ3 Ｎ4 との間で反応を起こさ
せ、それぞれ表２に示される平均層厚を有し、かつ前記
金属Ｔｉ蒸着層をＳｉ3 Ｎ4 の窒素で窒化してなる加熱
反応窒化層を形成することにより本発明被覆窒化珪素系
工具１〜１０を製造した。
【０００８】この結果得られた本発明被覆窒化珪素系工
具１〜１０、並びに比較の目的で、上記の窒化珪素系基
体Ａ〜Ｊをそれぞれ従来窒化珪素系工具１〜１０として
用い、 被削材：ＪＩＳ・ＦＣ３００の長さ方向等間隔４本縦溝
入り丸棒、 切削速度：６００ｍ／ｍｉｎ、 切り込み：１．５ｍｍ、 送り：０．４ｍｍ／ｒｅｖ、 切削時間：５０分、 の条件で鋳鉄の高速断続切削（鋳鉄の断続切削での通常
の切削速度は４００ｍ／ｍｉｎ以下）を行い、切刃の逃
げ面摩耗幅を測定した。これらの測定結果を表２に示し
た。
具１〜１０、並びに比較の目的で、上記の窒化珪素系基
体Ａ〜Ｊをそれぞれ従来窒化珪素系工具１〜１０として
用い、 被削材：ＪＩＳ・ＦＣ３００の長さ方向等間隔４本縦溝
入り丸棒、 切削速度：６００ｍ／ｍｉｎ、 切り込み：１．５ｍｍ、 送り：０．４ｍｍ／ｒｅｖ、 切削時間：５０分、 の条件で鋳鉄の高速断続切削（鋳鉄の断続切削での通常
の切削速度は４００ｍ／ｍｉｎ以下）を行い、切刃の逃
げ面摩耗幅を測定した。これらの測定結果を表２に示し
た。
【０００９】
【表１】
【００１０】
【表２】
【００１１】
【発明の効果】表２に示される結果から、本発明被覆窒
化珪素系工具１〜１０は、いずれも苛酷な切削条件とな
る鋳鉄の高速断続切削でも窒化珪素系基体表面に形成し
た加熱反応窒化層によって切刃にチッピングの発生な
く、すぐれた耐摩耗性を示すのに対して、前記加熱反応
窒化層の形成のない従来窒化珪素系工具１〜１０におい
ては、いずれも高靭性の要求される鋳鉄の高速断続切削
ではチッピングが発生し、これが原因で比較的短時間で
使用寿命に至ることが明らかである。上述のように、こ
の発明の被覆窒化珪素系工具は、窒化珪素系基体のもつ
すぐれた耐摩耗性に加えて、金属Ｔｉ蒸着層の基体Ｓｉ
3 Ｎ4 による加熱反応窒化層によってすぐれた耐チッピ
ング性も具備するようになるので、連続切削は勿論のこ
と、断続切削の高速切削でもすぐれた切削性能を長期に
亘って発揮するものである。
化珪素系工具１〜１０は、いずれも苛酷な切削条件とな
る鋳鉄の高速断続切削でも窒化珪素系基体表面に形成し
た加熱反応窒化層によって切刃にチッピングの発生な
く、すぐれた耐摩耗性を示すのに対して、前記加熱反応
窒化層の形成のない従来窒化珪素系工具１〜１０におい
ては、いずれも高靭性の要求される鋳鉄の高速断続切削
ではチッピングが発生し、これが原因で比較的短時間で
使用寿命に至ることが明らかである。上述のように、こ
の発明の被覆窒化珪素系工具は、窒化珪素系基体のもつ
すぐれた耐摩耗性に加えて、金属Ｔｉ蒸着層の基体Ｓｉ
3 Ｎ4 による加熱反応窒化層によってすぐれた耐チッピ
ング性も具備するようになるので、連続切削は勿論のこ
と、断続切削の高速切削でもすぐれた切削性能を長期に
亘って発揮するものである。
Claims (1)
- 【請求項１】 窒化珪素を８０〜９７重量％の割合で含
有する窒化珪素基焼結材料基体の表面に、金属Ｔｉ蒸着
層の基体窒化珪素による加熱反応窒化層を０．１〜５μ
ｍの平均層厚で形成したことを特徴とする耐チッピング
性のすぐれた表面被覆窒化珪素基焼結材料製切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10027078A JPH11228259A (ja) | 1998-02-09 | 1998-02-09 | 耐チッピング性のすぐれた表面被覆窒化珪素基焼結材料製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10027078A JPH11228259A (ja) | 1998-02-09 | 1998-02-09 | 耐チッピング性のすぐれた表面被覆窒化珪素基焼結材料製切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11228259A true JPH11228259A (ja) | 1999-08-24 |
Family
ID=12211051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10027078A Withdrawn JPH11228259A (ja) | 1998-02-09 | 1998-02-09 | 耐チッピング性のすぐれた表面被覆窒化珪素基焼結材料製切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11228259A (ja) |
-
1998
- 1998-02-09 JP JP10027078A patent/JPH11228259A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050510 |