JPS5891079A - 切削工具用焼結体とその製造方法 - Google Patents
切削工具用焼結体とその製造方法Info
- Publication number
- JPS5891079A JPS5891079A JP56190090A JP19009081A JPS5891079A JP S5891079 A JPS5891079 A JP S5891079A JP 56190090 A JP56190090 A JP 56190090A JP 19009081 A JP19009081 A JP 19009081A JP S5891079 A JPS5891079 A JP S5891079A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sintered body
- cutting tool
- cutting
- weight
- al2o3
- 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.)
- Granted
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- Ceramic Products (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明１工窒化珪素、窒化珪素固溶体（以下、これらを
Ｓｉ３Ｎ４と称す）の焼結体中に硬質粒子を分散させ、
靭性、耐摩耗性の増大を目的とした高強５仏結体とその
製造方法に関するものである。
Ｓｉ３Ｎ４と称す）の焼結体中に硬質粒子を分散させ、
靭性、耐摩耗性の増大を目的とした高強５仏結体とその
製造方法に関するものである。
近年、鋼、鋳鉄などを切削加工する業界において、毎分
３００１ｎ以上の高速切削加工が一般化しつつある。か
かる高速切削領域では、酸化アルミニウム（Ａｌ ２０
３ ）系焼結体よりなる白色ツールと、Ａｌ２Ｏ３−Ｔ
ｉｃ （炭化チタン）複合系焼結体よりなる黒色ツール
を代表的な切削工具としてあげることができる。
３００１ｎ以上の高速切削加工が一般化しつつある。か
かる高速切削領域では、酸化アルミニウム（Ａｌ ２０
３ ）系焼結体よりなる白色ツールと、Ａｌ２Ｏ３−Ｔ
ｉｃ （炭化チタン）複合系焼結体よりなる黒色ツール
を代表的な切削工具としてあげることができる。
これら白色ツール、黒色ツールはともに強靭性高耐摩耗
性を備えた高強度の焼結体で構成されていることが必要
である。このうち、酸化アルミニウム（以下、Ａｌ ２
０３と称す）焼結体は耐酸化性１こすぐれ、融鉄との反
応性も低く、鋼や鋳鉄に対し音特性を示す切削工具材料
である。けれどもこのＡｌ２Ｏ３焼結体（アルミナセラ
ミック）はセラミック特有の脆さとしての耐チッピング
性、耐欠損性１こ難点があるため、従来からこれらを改
善することが多く試みられてきた。
性を備えた高強度の焼結体で構成されていることが必要
である。このうち、酸化アルミニウム（以下、Ａｌ ２
０３と称す）焼結体は耐酸化性１こすぐれ、融鉄との反
応性も低く、鋼や鋳鉄に対し音特性を示す切削工具材料
である。けれどもこのＡｌ２Ｏ３焼結体（アルミナセラ
ミック）はセラミック特有の脆さとしての耐チッピング
性、耐欠損性１こ難点があるため、従来からこれらを改
善することが多く試みられてきた。
そのうら、Ａｌ２０３１こＴｉｅを２０〜４００〜４０
重ｆｔた、いわゆる黒色ツール）；１Ａ１２０３糸切削
工具の欠点がある程度改善されたものとして、現在セラ
ミック切削工具のうらで最も多く使用されている。
重ｆｔた、いわゆる黒色ツール）；１Ａ１２０３糸切削
工具の欠点がある程度改善されたものとして、現在セラ
ミック切削工具のうらで最も多く使用されている。
しかしながら、この黒色ツール１こしても、フライス切
削のような断続切削１こ灼してはやはり充分な強度特性
をもっているとは言い雛く、しかも水冷切削が可能であ
るほどの耐熱衝撃性を有するものも見堝らない。このよ
うな現状１こ鑑みて、Ａｌ２Ｏ３系切削工具よりも、さ
ら１こ耐熱衝撃性、高温強度硬度等がすぐれたＳｉ３Ｎ
４系の焼結体でもって切削工員を構成することが検討さ
れてぎた。しかしながら、このＳｉ３Ｎ４系焼結体は大
きな靭性を有する反面、融鉄との反応性がＡｌ２Ｏ３系
焼結体１こくらべてきわめて大きく、そのため鋼、鋳鉄
の高速切削１こ用いる切削工具とした場合、工具と被切
削材境界での高温度１こより、局部的１こ融解した破切
削材表面と反応して、Ａｌ２Ｏ３系切削工具の３〜５倍
もの摩耗量を示すため、従来からＳ ｉ ３Ｎ４系焼結
体はとりわけ切削工具材として実用に供せられていなか
った。
削のような断続切削１こ灼してはやはり充分な強度特性
をもっているとは言い雛く、しかも水冷切削が可能であ
るほどの耐熱衝撃性を有するものも見堝らない。このよ
うな現状１こ鑑みて、Ａｌ２Ｏ３系切削工具よりも、さ
ら１こ耐熱衝撃性、高温強度硬度等がすぐれたＳｉ３Ｎ
４系の焼結体でもって切削工員を構成することが検討さ
れてぎた。しかしながら、このＳｉ３Ｎ４系焼結体は大
きな靭性を有する反面、融鉄との反応性がＡｌ２Ｏ３系
焼結体１こくらべてきわめて大きく、そのため鋼、鋳鉄
の高速切削１こ用いる切削工具とした場合、工具と被切
削材境界での高温度１こより、局部的１こ融解した破切
削材表面と反応して、Ａｌ２Ｏ３系切削工具の３〜５倍
もの摩耗量を示すため、従来からＳ ｉ ３Ｎ４系焼結
体はとりわけ切削工具材として実用に供せられていなか
った。
本発明は叙上の諸事情に鑑みて開発されたもので、Ｓｉ
３Ｎ４あるいはＳｉ３Ｎ４固溶体の有する、優れた特性
とＡｌ２Ｏ３のすぐれた特性を活用するべく長年の研究
開発の結果Ｓｉ３Ｎ４あるい１まその固溶体１こＡｌ２
Ｏ３よりなる硬質粒子を含有残存せしめることにより著
しく耐摩耗性の改善が図れることを知見するに芋っだ。
３Ｎ４あるいはＳｉ３Ｎ４固溶体の有する、優れた特性
とＡｌ２Ｏ３のすぐれた特性を活用するべく長年の研究
開発の結果Ｓｉ３Ｎ４あるい１まその固溶体１こＡｌ２
Ｏ３よりなる硬質粒子を含有残存せしめることにより著
しく耐摩耗性の改善が図れることを知見するに芋っだ。
以下、本発明を実施例１こより具体的に詳述する。
原料粉末として平均粒径０．６５１１のＳ ｉ ３Ｎ４
粉末、同じ＜２．４／ＺのＡｌ ２０３粉末を用い第１
宍１こ示した組成比１こ調合し、２００ ｃｃのメタノ
ール、６５０ｇのＳｉ３Ｎ４製ボールと共ＩＣ５００Ｑ
Ｑポリ容器ｔこ封入して２４時間振動ミルで混合粉砕し
た。次に乾燥造粒して得られた粉末を黒鉛型に充填し、
１６５０℃、３５０ Ｋｇ ／ ｄで２０分間のポット
プレス焼成を行ってサンプルＡ〜Ｅを作製した。各組成
比ごとのサンプルＡ−Ｅの特性値と切削に供した場合の
摩耗量ととも−こ市販されているＡｌ ２０３系切削工
具Ｗと、ＴｉＣを含有せしめたＡＩ ２０３系切削工具
Ｇ１既存のＳｉ３Ｎ４で作製した切削工具Ｎの三種の＃
性をも併記した。
粉末、同じ＜２．４／ＺのＡｌ ２０３粉末を用い第１
宍１こ示した組成比１こ調合し、２００ ｃｃのメタノ
ール、６５０ｇのＳｉ３Ｎ４製ボールと共ＩＣ５００Ｑ
Ｑポリ容器ｔこ封入して２４時間振動ミルで混合粉砕し
た。次に乾燥造粒して得られた粉末を黒鉛型に充填し、
１６５０℃、３５０ Ｋｇ ／ ｄで２０分間のポット
プレス焼成を行ってサンプルＡ〜Ｅを作製した。各組成
比ごとのサンプルＡ−Ｅの特性値と切削に供した場合の
摩耗量ととも−こ市販されているＡｌ ２０３系切削工
具Ｗと、ＴｉＣを含有せしめたＡＩ ２０３系切削工具
Ｇ１既存のＳｉ３Ｎ４で作製した切削工具Ｎの三種の＃
性をも併記した。
これ１こまれば、同−条件のもとで試験したフランク摩
耗量ｔこおいて、Ｓｉ３Ｎ４切削工具Ｎは、例えばＡｌ
２Ｏ３切削工具Ｗ１こくらべ非常ｔこ大きなものとなっ
ており、耐摩耗性が劣り工具としての使用ｔこは耐えら
れないものとなっている。−万、原料組成として１０〜
８０重ｔチのＡｌ２Ｏ３粉末を混入し、焼結体中に０〜
７７重量％のＡｌ２Ｏ３を残存させたもの＋ｉ耐摩耗性
が著しく向上していることが判る。しかし、耐摩耗性は
残存Ａｌ２Ｏ３量の増加にともなって向上しているが、
残存Ａｌ２Ｏ３の量が５０重量％を越える付近から曲げ
強度の低下傾向がみられ、約５重′＠チ以上から約５０
重量−１こおける残存Ａｌ２Ｏ３量のものがフランク摩
耗量、曲げ強度、硬度等いずれをこおいてもすぐれてい
ることが判明した。
耗量ｔこおいて、Ｓｉ３Ｎ４切削工具Ｎは、例えばＡｌ
２Ｏ３切削工具Ｗ１こくらべ非常ｔこ大きなものとなっ
ており、耐摩耗性が劣り工具としての使用ｔこは耐えら
れないものとなっている。−万、原料組成として１０〜
８０重ｔチのＡｌ２Ｏ３粉末を混入し、焼結体中に０〜
７７重量％のＡｌ２Ｏ３を残存させたもの＋ｉ耐摩耗性
が著しく向上していることが判る。しかし、耐摩耗性は
残存Ａｌ２Ｏ３量の増加にともなって向上しているが、
残存Ａｌ２Ｏ３の量が５０重量％を越える付近から曲げ
強度の低下傾向がみられ、約５重′＠チ以上から約５０
重量−１こおける残存Ａｌ２Ｏ３量のものがフランク摩
耗量、曲げ強度、硬度等いずれをこおいてもすぐれてい
ることが判明した。
なお、切削試験を行った条件は５ＮＧＮ４３２ （日本
超工具協会規格）チャンファ−０，２のテストサンプル
を使用し、被切削材として鋳鉄（Ｆ’Ｃ２５１１，切削
条件全速度３００ｒ！ｙ分、送Ｆ） ｏ、２５ｆｌ、切
込ミ０．２１１ 、！： ｌ。
超工具協会規格）チャンファ−０，２のテストサンプル
を使用し、被切削材として鋳鉄（Ｆ’Ｃ２５１１，切削
条件全速度３００ｒ！ｙ分、送Ｆ） ｏ、２５ｆｌ、切
込ミ０．２１１ 、！： ｌ。
１分切削を行った後、フランク部の摩耗量を測定した。
また、曲げ強度はサンプル形状３ Ｘ ３ Ｘ １５ｆ
ｌスパン１０ｆｆｉｌ のものを３点曲げで測定した
ものである。
ｌスパン１０ｆｆｉｌ のものを３点曲げで測定した
ものである。
〔実施例２〕
原料粉末として平均粒径０．６５７ｚのＳｉ３Ｎ４粉末
、同じ（２，４ｐのＡｌ２Ｏ３を使用し、添加物として
のＡＩＮ（窒化アルミニウム）粉末は平均粒径２，０／
７．同じ＜０．５７７のＭｇＯ粉末、同じ（１，０７ｚ
のＹ２Ｏ３を使用し第２表に示した組成比１こ調合した
後、２００ｃｃのメタノール、６５０ｇのＳｉ３Ｎ４ボ
ールとともに５００■ポリ容器に封入して２４時間振動
ミルで混合粉砕した。
、同じ（２，４ｐのＡｌ２Ｏ３を使用し、添加物として
のＡＩＮ（窒化アルミニウム）粉末は平均粒径２，０／
７．同じ＜０．５７７のＭｇＯ粉末、同じ（１，０７ｚ
のＹ２Ｏ３を使用し第２表に示した組成比１こ調合した
後、２００ｃｃのメタノール、６５０ｇのＳｉ３Ｎ４ボ
ールとともに５００■ポリ容器に封入して２４時間振動
ミルで混合粉砕した。
乾燥造粒後、得られた粉体な黒鉛型を用いて３５０Ｋｇ
／ｃｄ及び第２ｆｉｔこ記載した条件のもとてホットプ
レス焼成を行った。
／ｃｄ及び第２ｆｉｔこ記載した条件のもとてホットプ
レス焼成を行った。
二の表から明らかなよう１こＡＩＮ、 ＭｇＯ，Ｙ２Ｏ
３を適量添加することは強度を大きくすること１こ好ま
しい結果をもたらしていることがわかる。ところがＡＩ
Ｎを３０重景チ添加した場合、強度の面では添加しない
場合よりも劣化している。またＭｇＯ１Ｙ２０３を添加
した場合でｉ、？、１重景％σ〕わずかな添加でも強度
の向上がみられるが、１０重量％の添加ではともに強度
劣化の傾向がみられる。この結果、これらを硬質粒子と
しての最適添加量の存する範囲は１〜２０重量％と判断
される。
３を適量添加することは強度を大きくすること１こ好ま
しい結果をもたらしていることがわかる。ところがＡＩ
Ｎを３０重景チ添加した場合、強度の面では添加しない
場合よりも劣化している。またＭｇＯ１Ｙ２０３を添加
した場合でｉ、？、１重景％σ〕わずかな添加でも強度
の向上がみられるが、１０重量％の添加ではともに強度
劣化の傾向がみられる。この結果、これらを硬質粒子と
しての最適添加量の存する範囲は１〜２０重量％と判断
される。
以上のよう１こ、本発明に係る焼結体とその製造方法に
よれは、窒化珪素焼結体の有する強靭性と＃焼結体中ト
こ酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化マグネン
ウム等を硬質粒子として残存せしめたことｔこよる高硬
度を利用するようにしたものであることから、とりわけ
切削工具用としての強靭性を有し、耐摩耗性の大きな焼
結体を提供することができる。
よれは、窒化珪素焼結体の有する強靭性と＃焼結体中ト
こ酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化マグネン
ウム等を硬質粒子として残存せしめたことｔこよる高硬
度を利用するようにしたものであることから、とりわけ
切削工具用としての強靭性を有し、耐摩耗性の大きな焼
結体を提供することができる。
なお、硬質粒子とする酸化アルミニウム、窒化アルミニ
ウム、酸化マグネシウムなどの他に、さら１こ靭性、硬
度などともに物理的、化学的性質を強化改良すべく、酸
化物、窒化物、炭化物、ホウ素化合物あるいは硫化物な
どを第３成分として添加することをこより、第３成分の
有する特性を活用した状態で、切削工具用として、さら
に望ましい特性をもった焼結体が得られる。
ウム、酸化マグネシウムなどの他に、さら１こ靭性、硬
度などともに物理的、化学的性質を強化改良すべく、酸
化物、窒化物、炭化物、ホウ素化合物あるいは硫化物な
どを第３成分として添加することをこより、第３成分の
有する特性を活用した状態で、切削工具用として、さら
に望ましい特性をもった焼結体が得られる。
出願人 京都セラミンク株式会社
代表者稲盛和夫
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）窒化珪素焼結体中に、硬質粒子として酸化アルミ
ニウムが５〜５０重量％残存していることを特上類元素
酸化物のうち１種または２種以上を１〜２０重ｆｔ％残
存していることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の切削工具用焼結体。 （３）窒化珪素質原料粉末＃ｒ−１０〜８０重量％ の
酸化アルミニウム粉末を含有せしめ、所定形状に成型し
た後、１５５０〜１８００℃の温度のもとて５〜１８０
分間焼成することを特徴とする高強度焼結体の製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56190090A JPS5891079A (ja) | 1981-11-26 | 1981-11-26 | 切削工具用焼結体とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56190090A JPS5891079A (ja) | 1981-11-26 | 1981-11-26 | 切削工具用焼結体とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5891079A true JPS5891079A (ja) | 1983-05-30 |
| JPS6235994B2 JPS6235994B2 (ja) | 1987-08-05 |
Family
ID=16252194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56190090A Granted JPS5891079A (ja) | 1981-11-26 | 1981-11-26 | 切削工具用焼結体とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5891079A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01122969A (ja) * | 1987-11-09 | 1989-05-16 | Koichi Niihara | Ｓｉ↓３Ｎ↓４−Ａｌ↓２Ｏ↓３複合焼結体及びその製造法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5115850A (ja) * | 1974-06-20 | 1976-02-07 | Hoechst Ag | |
| JPS5231910A (en) * | 1975-09-08 | 1977-03-10 | Toshiba Corp | Cutting tool |
| JPS5257100A (en) * | 1975-11-07 | 1977-05-11 | Toshiba Corp | Method for production of sintered material of silicon nitride system |
| JPS5460310A (en) * | 1977-10-13 | 1979-05-15 | Tokyo Shibaura Electric Co | Method of making heattresistant sintered body |
| JPS5673670A (en) * | 1979-11-14 | 1981-06-18 | Ford Motor Co | Manufacture of high effeciency cutting tool |
-
1981
- 1981-11-26 JP JP56190090A patent/JPS5891079A/ja active Granted
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5115850A (ja) * | 1974-06-20 | 1976-02-07 | Hoechst Ag | |
| JPS5231910A (en) * | 1975-09-08 | 1977-03-10 | Toshiba Corp | Cutting tool |
| JPS5257100A (en) * | 1975-11-07 | 1977-05-11 | Toshiba Corp | Method for production of sintered material of silicon nitride system |
| JPS5460310A (en) * | 1977-10-13 | 1979-05-15 | Tokyo Shibaura Electric Co | Method of making heattresistant sintered body |
| JPS5673670A (en) * | 1979-11-14 | 1981-06-18 | Ford Motor Co | Manufacture of high effeciency cutting tool |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01122969A (ja) * | 1987-11-09 | 1989-05-16 | Koichi Niihara | Ｓｉ↓３Ｎ↓４−Ａｌ↓２Ｏ↓３複合焼結体及びその製造法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6235994B2 (ja) | 1987-08-05 |
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