JPS598670A - 高靭性窒化硅素基焼結体 - Google Patents
高靭性窒化硅素基焼結体Info
- Publication number
- JPS598670A JPS598670A JP57115018A JP11501882A JPS598670A JP S598670 A JPS598670 A JP S598670A JP 57115018 A JP57115018 A JP 57115018A JP 11501882 A JP11501882 A JP 11501882A JP S598670 A JPS598670 A JP S598670A
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- JP
- Japan
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- sintered body
- silicon nitride
- cutting
- sintering
- compound
- Prior art date
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- Pending
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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】
本発明は、機械工作用セラミックス特に切削工具、耐摩
耗材料及び耐食性材料用セラミックスに２頁 適する高靭性窒化珪素基焼結体に関する。
耗材料及び耐食性材料用セラミックスに２頁 適する高靭性窒化珪素基焼結体に関する。
窒化硅素は、耐熱性、耐熱衝撃性、高温での機械的強度
、耐酸化性、化学薬品に対する耐食性及び溶融金属に対
する耐食性が優れていると共に硬さも高いことから高温
電気絶縁材料、電子部品材料、理化学製品、金属工業用
耐火物、原子炉用材料、ＭＨＤ発電用材料及びジェット
エンジン、ロケットノズル、タービン翼等の高温構造体
部品にと広い用途で応用されている。
、耐酸化性、化学薬品に対する耐食性及び溶融金属に対
する耐食性が優れていると共に硬さも高いことから高温
電気絶縁材料、電子部品材料、理化学製品、金属工業用
耐火物、原子炉用材料、ＭＨＤ発電用材料及びジェット
エンジン、ロケットノズル、タービン翼等の高温構造体
部品にと広い用途で応用されている。
８ ｉ ！Ｎ４は、共有結合性の強い物質であるために
イオン結合性の強いＡｔｚＯｓやＺｒ（ｈなどの酸化物
に比較して高温で焼結して高密度焼結体を得ることは困
難である。このためにＳ ｉ ３Ｎ４の焼結方法は、主
として反応焼結法又はホットプレス法が行なわレテイる
。その他、５ｉａＮ＜の高密度焼結体を得る方法は、Ｓ
ｉ ｚＮ＜にＡｚｚＯｉ、ｋｔＮ、 ＭｇＯ１ＹｚＯ
ｓ等の焼結助剤を添加して加圧焼結する方法が一般に行
なわれている。
イオン結合性の強いＡｔｚＯｓやＺｒ（ｈなどの酸化物
に比較して高温で焼結して高密度焼結体を得ることは困
難である。このためにＳ ｉ ３Ｎ４の焼結方法は、主
として反応焼結法又はホットプレス法が行なわレテイる
。その他、５ｉａＮ＜の高密度焼結体を得る方法は、Ｓ
ｉ ｚＮ＜にＡｚｚＯｉ、ｋｔＮ、 ＭｇＯ１ＹｚＯ
ｓ等の焼結助剤を添加して加圧焼結する方法が一般に行
なわれている。
Ｓ ｉ ＩＮ４に焼結助剤としてＭｇＯを添加した焼結
体は、焼結過程でＭｇＯが８ｉｓＮ４ と反応して低融
点３頁 液相を生成し焼滅性を促進させる反面、焼結後は粒界に
残存するＭｇ含有の低級硅酸塩が焼結体の高温特性全劣
化させると云う欠点がある。このような欠点全改良する
方向で、ジェットエンジン、ロケットノズル及びタービ
ン翼等の高温構造用部品全主体にして提案されて来た窒
化硅素系焼結体にサイアロン系焼結体がある。サイアロ
ン系焼結体は、Ｓ ｉ ｓＮ４に焼結助剤としてＡｔ
２０ ｍ又はＡｚＮ全添加固溶した焼結体及びＳ ｉ
３Ｎ４に焼結助剤としテｋｔｘｏｓ又ｒｄＡｔｌｌとＹ
ｇＯｓ等の抽象加物を添加したＡｔ含有の５ｉａＮ４系
焼結体として総称されている。これらのサイアロン系焼
結体は、５ｉｘＮ４格子中にイオン結合性の強いＡｔｚ
Ｏｓ又はＡｔＮが固溶しているためにＳ ｉ ｓＮａ本
来の共有結合性が低下して焼結体の特性を劣化させると
共に焼結過程にお−てＡｔ元素が関与した低級酸化物が
焼結性を向上させる反面、焼結後Ａｔ元素が関与した脆
弱なガラス相がサイアロン（ＳｉＡｚＯＮ）粒子の粒界
に残存し、又粒界相は酸化物であるため主硬質サイアロ
ン粒子との結合強度も弱く焼結体の高温特性を激減させ
ると云う欠点がある。又、これらのサイアロン系焼結体
は、切削工具材料として使用した場合、高温圧縮、熱衛
撃、酸化すきとり摩耗、凝着摩耗及び引掻き摩耗のよう
な複雑な形態が複合して生じる乾式切削条件では、サイ
アロン系焼結体に残存しているガラス相が劣化するため
ＡｔｚＯｓ系セラミックスに比較して耐摩耗性が劣る傾
向に有り、水溶性切削油を用いた湿式切削条件では、サ
イアロンを構成している元素からＡｔＮ成分がカロ水分
解して分解蒸発し、著しい工具損傷を篩発するために耐
摩れ性が劣ると云う欠点もある。
体は、焼結過程でＭｇＯが８ｉｓＮ４ と反応して低融
点３頁 液相を生成し焼滅性を促進させる反面、焼結後は粒界に
残存するＭｇ含有の低級硅酸塩が焼結体の高温特性全劣
化させると云う欠点がある。このような欠点全改良する
方向で、ジェットエンジン、ロケットノズル及びタービ
ン翼等の高温構造用部品全主体にして提案されて来た窒
化硅素系焼結体にサイアロン系焼結体がある。サイアロ
ン系焼結体は、Ｓ ｉ ｓＮ４に焼結助剤としてＡｔ
２０ ｍ又はＡｚＮ全添加固溶した焼結体及びＳ ｉ
３Ｎ４に焼結助剤としテｋｔｘｏｓ又ｒｄＡｔｌｌとＹ
ｇＯｓ等の抽象加物を添加したＡｔ含有の５ｉａＮ４系
焼結体として総称されている。これらのサイアロン系焼
結体は、５ｉｘＮ４格子中にイオン結合性の強いＡｔｚ
Ｏｓ又はＡｔＮが固溶しているためにＳ ｉ ｓＮａ本
来の共有結合性が低下して焼結体の特性を劣化させると
共に焼結過程にお−てＡｔ元素が関与した低級酸化物が
焼結性を向上させる反面、焼結後Ａｔ元素が関与した脆
弱なガラス相がサイアロン（ＳｉＡｚＯＮ）粒子の粒界
に残存し、又粒界相は酸化物であるため主硬質サイアロ
ン粒子との結合強度も弱く焼結体の高温特性を激減させ
ると云う欠点がある。又、これらのサイアロン系焼結体
は、切削工具材料として使用した場合、高温圧縮、熱衛
撃、酸化すきとり摩耗、凝着摩耗及び引掻き摩耗のよう
な複雑な形態が複合して生じる乾式切削条件では、サイ
アロン系焼結体に残存しているガラス相が劣化するため
ＡｔｚＯｓ系セラミックスに比較して耐摩耗性が劣る傾
向に有り、水溶性切削油を用いた湿式切削条件では、サ
イアロンを構成している元素からＡｔＮ成分がカロ水分
解して分解蒸発し、著しい工具損傷を篩発するために耐
摩れ性が劣ると云う欠点もある。
別の研究方向として８ ｉ ３Ｎ４材料を切削工具に応
用しようと云う試みが特開昭４９−１１３８０３で行な
われている。この％開開４９−１１３８０３は、８ ｉ
ｓＮ４に焼結助剤としてＭｇＯとＹｚＯｓ ２使用し
、ＭｇＯとＹｚＯｓｔ７）ｘビネル 化合物をＳ ｉ ｓＮａ中に固溶することを特徴とした
焼結体である。しかしながら、ＭｇＯとＹｚＯｓは単純
２元Ｉ共晶型の相状態図全示し、ＭｇＯ−ＹｔＯａのス
ピネル型化合物が存在しないことを ５頁 Ｔｒｅｓｖｙａｔｓｋ目達（Ｉｚｒ、 Ａｋａｄ、 Ｎ
ａｕｋ、 ５Ｓ８Ｒ。
用しようと云う試みが特開昭４９−１１３８０３で行な
われている。この％開開４９−１１３８０３は、８ ｉ
ｓＮ４に焼結助剤としてＭｇＯとＹｚＯｓ ２使用し
、ＭｇＯとＹｚＯｓｔ７）ｘビネル 化合物をＳ ｉ ｓＮａ中に固溶することを特徴とした
焼結体である。しかしながら、ＭｇＯとＹｚＯｓは単純
２元Ｉ共晶型の相状態図全示し、ＭｇＯ−ＹｔＯａのス
ピネル型化合物が存在しないことを ５頁 Ｔｒｅｓｖｙａｔｓｋ目達（Ｉｚｒ、 Ａｋａｄ、 Ｎ
ａｕｋ、 ５Ｓ８Ｒ。
Ｎｅ’ｏｒｇ ；Ｍａｔｅｒ、 ７ （１１） ２．２
０ （１９７１） ）は報告している。仮りに、イオン
結合性の強いＭｇＯ−ＹｚＯｓ なるスピネル化合物が
８ｉｓＮａ中に固溶したとしてもＳｉ３Ｎ４本来の共有
結合性を劣化し、鋳鋼全切削するときのように苛酷な切
削条件では従来のＡｔｚ山系セラミックスより優れた性
能を得ることが不可能である。事実、特開昭４９−１１
３８０３では、軽切削に属するＡｔ−８ｉ合金全切削速
度３００ｍ／ｍｉｎ 、切り込み１．５ｍｇ＋、送り速
度０．３ｍ／ｒｅｖなる切削条件で２分間切削した場合
、横逃げ面摩耗量が０，１５〜０．２關と極めて大きい
傾向にあり、切削工具材料フォックスとしては実用的に
問題がある。
０ （１９７１） ）は報告している。仮りに、イオン
結合性の強いＭｇＯ−ＹｚＯｓ なるスピネル化合物が
８ｉｓＮａ中に固溶したとしてもＳｉ３Ｎ４本来の共有
結合性を劣化し、鋳鋼全切削するときのように苛酷な切
削条件では従来のＡｔｚ山系セラミックスより優れた性
能を得ることが不可能である。事実、特開昭４９−１１
３８０３では、軽切削に属するＡｔ−８ｉ合金全切削速
度３００ｍ／ｍｉｎ 、切り込み１．５ｍｇ＋、送り速
度０．３ｍ／ｒｅｖなる切削条件で２分間切削した場合
、横逃げ面摩耗量が０，１５〜０．２關と極めて大きい
傾向にあり、切削工具材料フォックスとしては実用的に
問題がある。
本発明は、上記のような欠点及び問題点を解決し、高速
切削領域で使用可能な工具材料を提供することを目的に
したものである。
切削領域で使用可能な工具材料を提供することを目的に
したものである。
本発明の高靭性窒化珪素基焼結体は、６５〜９９重量−
の窒化硅素と１〜３５重量−の （８ｉａ Ｍｇｂ Ｙｃ） （Ｎｗ Ｏｘ）なる式で表
わせる焼結助６頁 剤（但し、８ｉは硅素、Ｍｇはマグネシウム、Ｙはイツ
） ＩＪウム、Ｎは窒素、０は酸素、ａ、 ｂ。
の窒化硅素と１〜３５重量−の （８ｉａ Ｍｇｂ Ｙｃ） （Ｎｗ Ｏｘ）なる式で表
わせる焼結助６頁 剤（但し、８ｉは硅素、Ｍｇはマグネシウム、Ｙはイツ
） ＩＪウム、Ｎは窒素、０は酸素、ａ、 ｂ。
ｃｄｓｌ、Ｍｇ％Ｙそれぞれの原子比を示し、ｗｌＸは
Ｎ、０それぞれの原子比金示し、３≧ａ≧０．３≧ｂ≧
０．５≧Ｃ≧Ｏ１ｂ、 ｃは同時に０ではない。
Ｎ、０それぞれの原子比金示し、３≧ａ≧０．３≧ｂ≧
０．５≧Ｃ≧Ｏ１ｂ、 ｃは同時に０ではない。
ａ＋ｂ＋ｃ≧２、ａ、、ｂ、 ｃＦｉ整数、７≧Ｗ〉０
．７≧Ｘ≧０．７≧ｗ＋ｘ）０で６つてｂ＝Ｑ又はｃ＝
Ｑのときは７≧ｘ〉０）から成る結合相と不可避不純物
とによる焼結体である。
．７≧Ｘ≧０．７≧ｗ＋ｘ）０で６つてｂ＝Ｑ又はｃ＝
Ｑのときは７≧ｘ〉０）から成る結合相と不可避不純物
とによる焼結体である。
基
本発明の高靭性窒化硅素焼結体は、８ｒｓＮ４の焼結助
剤として１ｉｇおよび／またはＹを含みしかも窒素全含
有した複合硅窒酸塩から成る結合相であって共有結合性
の強いＳｉ ＄Ｎ４本来の特性を劣化さ 、せないよう
に特に留意し九焼結体である。このような複合硅窒酸塩
から成る結合相は、Ｍｇ化合物および／またはＹ化合物
及びＮ元素が焼結助剤として寄与し、焼結性の促進効果
を高めると共ＫＳｉ、Ｎ元素を含有した化合物であるた
めにＳ ｉ ｌＮ４との結合強度及び結合相自体の強度
が強く、しかもこの結合相とＳ ｉ ｓＮ４との結晶異
方性から生７頁 しる内部応力も小さいのでＳ ｉ ｓＮａ焼結体の強度
及び靭性も優れたものになる。％にＹは、８ ｉ ｓＮ
４に固溶するＡｔ又は５ｉａＮ４と低級硅化物を形成す
るＭｇとは異なり、５ｉｓＮ４と強靭性の化合物を形成
することが知られており、とのＹにＭｇｔ含有した結合
相は、結合相を強化することが本発明の予備実験で確認
している。
剤として１ｉｇおよび／またはＹを含みしかも窒素全含
有した複合硅窒酸塩から成る結合相であって共有結合性
の強いＳｉ ＄Ｎ４本来の特性を劣化さ 、せないよう
に特に留意し九焼結体である。このような複合硅窒酸塩
から成る結合相は、Ｍｇ化合物および／またはＹ化合物
及びＮ元素が焼結助剤として寄与し、焼結性の促進効果
を高めると共ＫＳｉ、Ｎ元素を含有した化合物であるた
めにＳ ｉ ｌＮ４との結合強度及び結合相自体の強度
が強く、しかもこの結合相とＳ ｉ ｓＮ４との結晶異
方性から生７頁 しる内部応力も小さいのでＳ ｉ ｓＮａ焼結体の強度
及び靭性も優れたものになる。％にＹは、８ ｉ ｓＮ
４に固溶するＡｔ又は５ｉａＮ４と低級硅化物を形成す
るＭｇとは異なり、５ｉｓＮ４と強靭性の化合物を形成
することが知られており、とのＹにＭｇｔ含有した結合
相は、結合相を強化することが本発明の予備実験で確認
している。
本発明の高靭性窒化珪素基焼結体の結合相であル（Ｓｉ
ａ Ｍｇｂ Ｙｃ） （Ｎｗ Ｏｘ）は、定比化合物又
は不定比化合物であってもよいが特に結晶構造的にはゲ
ーレナイト鉱物相又はアカマナイト鉱物相のようなメリ
ライト結晶構造と同形の化合物にすることが望ましい。
ａ Ｍｇｂ Ｙｃ） （Ｎｗ Ｏｘ）は、定比化合物又
は不定比化合物であってもよいが特に結晶構造的にはゲ
ーレナイト鉱物相又はアカマナイト鉱物相のようなメリ
ライト結晶構造と同形の化合物にすることが望ましい。
本発明の高靭性窒化珪素基焼結体は、出発原料 。
として出来るだけ微細で酸素含有量の少ないＳ ｉ ３
Ｎ４粉末を使用することが望ましく、この５ｉｓＮ４粉
末に（Ｓｉａ Ｍｇｂ Ｙｃ） （Ｎｗ Ｏｘ）で表わ
せる複合硅窒酸塩からなる粉末全混合する方法又は５ｉ
ｓＮａ粉末にｘ ７．Ｃｐ ｆｉ イ） （ＭｇＳｉＯ
ｓ）、フォルステライ） （ＭｇＳｉＯｓ）等のマグネ
シウム硅酸塩粉末とイツトリウム窒化物もしくは空化に
より窒化物を生成するイツトリウム化合物とを混合する
方法或いは８ ｉ ＳＮ４粉末にイツトリウム硅酸塩粉
末とマグネシウム窒化物もしくは窒化により窒化物全生
成するマグネシウム化合物とを混合する方法、更には、
５ｉａＮ４粉末にイツトリウム単一化合物とマグネシウ
ム単一化合物とを混合する方法もある。
Ｎ４粉末を使用することが望ましく、この５ｉｓＮ４粉
末に（Ｓｉａ Ｍｇｂ Ｙｃ） （Ｎｗ Ｏｘ）で表わ
せる複合硅窒酸塩からなる粉末全混合する方法又は５ｉ
ｓＮａ粉末にｘ ７．Ｃｐ ｆｉ イ） （ＭｇＳｉＯ
ｓ）、フォルステライ） （ＭｇＳｉＯｓ）等のマグネ
シウム硅酸塩粉末とイツトリウム窒化物もしくは空化に
より窒化物を生成するイツトリウム化合物とを混合する
方法或いは８ ｉ ＳＮ４粉末にイツトリウム硅酸塩粉
末とマグネシウム窒化物もしくは窒化により窒化物全生
成するマグネシウム化合物とを混合する方法、更には、
５ｉａＮ４粉末にイツトリウム単一化合物とマグネシウ
ム単一化合物とを混合する方法もある。
このように本発明の高靭性窒化珪素基焼結体の結合相は
、（８ｉａ Ｍｇｂ Ｙｃ） （Ｎｗ Ｏｘ）で表わせ
る複合硅窒酸塩のような複合化合物又は複合化合物と複
合化合物もしくは複合化合物とＭｇＯ，ＭｇａＮ黛
のような単−化合物或いは単一化合物と単−化合物等の
組合せを出発原料として使用出来る。しかしながら製造
どきにおける焼結条件のコントロールの容易さ及び焼結
体の組織におけるＳ ｉ ｓＮａ粒子の粗大化、棒状化
を抑制するために複合化合物を出発原料とするのがよく
、特に正方晶であるメリライト結晶構造と同形の例えば （ＹＭｇ） ｚ （Ｍｇ８ｉ）［５１ｇ０ｉＮｚ：］、
（ＹＭ ｇ） ２ （Ｓ ｉＹ） （（８ｉＹ） ｚｏ
ｓＮｚ ）等の複合硅酸塩粉９頁 末を出発原料として使用するのが望ましい。
、（８ｉａ Ｍｇｂ Ｙｃ） （Ｎｗ Ｏｘ）で表わせ
る複合硅窒酸塩のような複合化合物又は複合化合物と複
合化合物もしくは複合化合物とＭｇＯ，ＭｇａＮ黛
のような単−化合物或いは単一化合物と単−化合物等の
組合せを出発原料として使用出来る。しかしながら製造
どきにおける焼結条件のコントロールの容易さ及び焼結
体の組織におけるＳ ｉ ｓＮａ粒子の粗大化、棒状化
を抑制するために複合化合物を出発原料とするのがよく
、特に正方晶であるメリライト結晶構造と同形の例えば （ＹＭｇ） ｚ （Ｍｇ８ｉ）［５１ｇ０ｉＮｚ：］、
（ＹＭ ｇ） ２ （Ｓ ｉＹ） （（８ｉＹ） ｚｏ
ｓＮｚ ）等の複合硅酸塩粉９頁 末を出発原料として使用するのが望ましい。
本発明の高靭性窒化珪素基焼結体は、Ａｔが含有すると
Ｓ ｉ ｓＮ４の粒界相にカラス質相が存在し、切削工
具として必要な焼結体の特性を低下させるために出発原
料粉末に含有する不純物としてもＡｔ含有量を極力少な
くする必要が有り、製造過程中においてもＡｔが含有し
て来るのを避ける必要がある。例えば、原料を混合、粉
砕するときに使用する容器及びボール等の介在物は、Ａ
ｔの含有した材料を使用しないほうが望ましい。５ｉｓ
Ｎ４は、α−８ｉｓＮ４とβ−８ｉ ３Ｎ４が確認され
ているが本発明の高り性窒化硅素基焼結体の８ ｉ ３
Ｎ４は主としてα−８ｉｓＮ４に出発原料として使用し
てもよく、又はα−８ｉｘＮ４とβ−８ｉ ｓＮａの混
合したものを出発原料として使用してもよく、或いは主
としてβ−８ｉｘＮ４全出発原料として使用してもよく
、更にはα−８ｉ ｓＮａおよび／またはβ−８ｉｍＮ
ｎと非晶質窒化硅素の混合したものを出発原料として使
用してもよい。焼結方法は、真空又は非酸化性雰囲気に
おいて普通焼結（無加圧焼結）、通電加圧部１０頁 結、ホットプレス等の方法が有り、これらの焼結方法と
静水圧加圧法（ＨＩＰ）’（ｌ−組合せて焼結体の緻密
化を促進することもできる。
Ｓ ｉ ｓＮ４の粒界相にカラス質相が存在し、切削工
具として必要な焼結体の特性を低下させるために出発原
料粉末に含有する不純物としてもＡｔ含有量を極力少な
くする必要が有り、製造過程中においてもＡｔが含有し
て来るのを避ける必要がある。例えば、原料を混合、粉
砕するときに使用する容器及びボール等の介在物は、Ａ
ｔの含有した材料を使用しないほうが望ましい。５ｉｓ
Ｎ４は、α−８ｉｓＮ４とβ−８ｉ ３Ｎ４が確認され
ているが本発明の高り性窒化硅素基焼結体の８ ｉ ３
Ｎ４は主としてα−８ｉｓＮ４に出発原料として使用し
てもよく、又はα−８ｉｘＮ４とβ−８ｉ ｓＮａの混
合したものを出発原料として使用してもよく、或いは主
としてβ−８ｉｘＮ４全出発原料として使用してもよく
、更にはα−８ｉ ｓＮａおよび／またはβ−８ｉｍＮ
ｎと非晶質窒化硅素の混合したものを出発原料として使
用してもよい。焼結方法は、真空又は非酸化性雰囲気に
おいて普通焼結（無加圧焼結）、通電加圧部１０頁 結、ホットプレス等の方法が有り、これらの焼結方法と
静水圧加圧法（ＨＩＰ）’（ｌ−組合せて焼結体の緻密
化を促進することもできる。
こ＼で数値限定した理由について説明する。
結合相量が１重蓋％未満になると焼結助剤としての効果
が弱く、難焼結性材料である８ｉｓＮａ２緻密に焼結す
ることが困難であり、結合相量が３５重Ｊｉ％全越えて
多くなると焼結体の硬度が低く５ｉａＮ４本来の特性が
低下するために結合相量は１〜３５重量％と定めた。こ
の結合相量は、切削工具用特に、高速切削領域で使用す
る工具材料では３〜１３重ｔチが望ましく、耐摩耗用、
耐食用材料としては１〜ａＳ＝＊＊の結合相のものを使
い分けるのが良い。
が弱く、難焼結性材料である８ｉｓＮａ２緻密に焼結す
ることが困難であり、結合相量が３５重Ｊｉ％全越えて
多くなると焼結体の硬度が低く５ｉａＮ４本来の特性が
低下するために結合相量は１〜３５重量％と定めた。こ
の結合相量は、切削工具用特に、高速切削領域で使用す
る工具材料では３〜１３重ｔチが望ましく、耐摩耗用、
耐食用材料としては１〜ａＳ＝＊＊の結合相のものを使
い分けるのが良い。
次に、実施例に従って本発明の高靭性窃化硅素基焼結体
金詳細に説明する。
金詳細に説明する。
実施例１
原料としテＳ ｉ ｌＮ４、ＭｇＯ１Ｍｇ５Ｎｚ、Ｍｇ
（ＯＨ）ｔ、￥２０３、ＹＮ、 Ｍｇ８ｊ（ｈ、Ｍｇｚ
ＳｉＯｎ、Ｙｚ８ｉｓＯｓＮ４、（ＹＭｇ） ｚ （Ｍ
８ｉ） （８１ｍＯｓＮｓ） 及び１１頁 （ＹＭｇ） ２ （ＳｉＹ） ［（ＳｉＹ） ｇｏｓＮ
ｚ］の各粉末を使用して第１表に示した割合に各試料を
配合し、配合したそれぞれの試料ｔへキサン溶媒中ＷＣ
基超硬合金製ボールと共にステンレス容器にて混合粉砕
した。得られた混合粉末から溶媒全蒸発除去後、ＢＮ粉
末で被覆したカーボンモールド中に充填し、Ｎ２ガスで
炉内を置換後１５０〜４００〜の成形圧力、１７００〜
１９００℃の温度、５０分〜１２０分の時間で加圧焼結
した。各試料の製造条件全第１表に示し、得られた焼結
体の諸特性全第２表に示した。第２表の結果本発明の高
靭性窒化硅累基焼結体は、高密度化、高強度化が達成さ
れたと共に耐熱衝撃性に優れていることが＊ｇできた。
（ＯＨ）ｔ、￥２０３、ＹＮ、 Ｍｇ８ｊ（ｈ、Ｍｇｚ
ＳｉＯｎ、Ｙｚ８ｉｓＯｓＮ４、（ＹＭｇ） ｚ （Ｍ
８ｉ） （８１ｍＯｓＮｓ） 及び１１頁 （ＹＭｇ） ２ （ＳｉＹ） ［（ＳｉＹ） ｇｏｓＮ
ｚ］の各粉末を使用して第１表に示した割合に各試料を
配合し、配合したそれぞれの試料ｔへキサン溶媒中ＷＣ
基超硬合金製ボールと共にステンレス容器にて混合粉砕
した。得られた混合粉末から溶媒全蒸発除去後、ＢＮ粉
末で被覆したカーボンモールド中に充填し、Ｎ２ガスで
炉内を置換後１５０〜４００〜の成形圧力、１７００〜
１９００℃の温度、５０分〜１２０分の時間で加圧焼結
した。各試料の製造条件全第１表に示し、得られた焼結
体の諸特性全第２表に示した。第２表の結果本発明の高
靭性窒化硅累基焼結体は、高密度化、高強度化が達成さ
れたと共に耐熱衝撃性に優れていることが＊ｇできた。
こ＼で行なった熱衝撃試験は、試料を各温度で２０分保
持後、約２０℃（常温）の水中に試料を浸漬して試料に
クラックが発生しているか否か確認し、各試料にクラッ
クが発生しないで耐え得る最高の温度會示した。
持後、約２０℃（常温）の水中に試料を浸漬して試料に
クラックが発生しているか否か確認し、各試料にクラッ
クが発生しないで耐え得る最高の温度會示した。
１３頁
第２表
１４頁
実施例２
実施例１の内、第１表で示した試料番号１．７．９．１
１の焼結体をそれぞれＣＩ８基準８ＮＰ４３２形状に成
形した本発明の高靭性窃化硅素基焼結体と市販のｋｔｚ
Ｏｓ系セラミックス、サイアロン糸セラミックスａ及び
ｂ全同一形状に成形して比較用に加え、次の（ト）及び
（ハ）条件にて切削試験を行なった。
１の焼結体をそれぞれＣＩ８基準８ＮＰ４３２形状に成
形した本発明の高靭性窃化硅素基焼結体と市販のｋｔｚ
Ｏｓ系セラミックス、サイアロン糸セラミックスａ及び
ｂ全同一形状に成形して比較用に加え、次の（ト）及び
（ハ）条件にて切削試験を行なった。
に）旋削試験条件
被削材 ＦＣＤ６０ （Ｈｓ４２） ２３０ψ×
８００ホルダー形状Ｃ３ＢＮＩ（，２５２５ ？ツ７’形ｇ 、９ＮＰ４３２ ホー＝７１０．ｌＸ
−３σ切切削度 ＠ ００ ｍ／ｍ ｉ ｎ切込み
１．５鉗 送り速ＪｆＯ，３２ｎ＋／ ｒｅｖ 切削時間 ３ｍ１ｎ （ハ）フライス削り試験条件 被削材、 ＦＣＤ６０ ５０ Ｘ ２００ Ｘ １０
０ホルダー形状・Ｍ１００Ｏタイプ用カッター１枚刃チ
ップ形状 ５ＮＰ４３２ホーニング０．ｌＸ−３σ１５
頁 切削速度 １５０ｍ／ｍｉｎ 切込み １．５關 送り速度 ０．２ｍｎ／ｒｅｖ （へ）及び（ハ）における切削試験結果全第３表に示し
た。第３表の結果、本発明の高靭性窒化硅累基焼結体は
、従来のＡｚ２０ｓ系セラミックス、サイアロン系セラ
ミックスａ及びｂに比較して耐摩耗性及び耐欠損性共に
著しく優れており、ｗｃ７７１！！ｉ硬合金に相当する
後れた靭性を保持していることが確認できた。
８００ホルダー形状Ｃ３ＢＮＩ（，２５２５ ？ツ７’形ｇ 、９ＮＰ４３２ ホー＝７１０．ｌＸ
−３σ切切削度 ＠ ００ ｍ／ｍ ｉ ｎ切込み
１．５鉗 送り速ＪｆＯ，３２ｎ＋／ ｒｅｖ 切削時間 ３ｍ１ｎ （ハ）フライス削り試験条件 被削材、 ＦＣＤ６０ ５０ Ｘ ２００ Ｘ １０
０ホルダー形状・Ｍ１００Ｏタイプ用カッター１枚刃チ
ップ形状 ５ＮＰ４３２ホーニング０．ｌＸ−３σ１５
頁 切削速度 １５０ｍ／ｍｉｎ 切込み １．５關 送り速度 ０．２ｍｎ／ｒｅｖ （へ）及び（ハ）における切削試験結果全第３表に示し
た。第３表の結果、本発明の高靭性窒化硅累基焼結体は
、従来のＡｚ２０ｓ系セラミックス、サイアロン系セラ
ミックスａ及びｂに比較して耐摩耗性及び耐欠損性共に
著しく優れており、ｗｃ７７１！！ｉ硬合金に相当する
後れた靭性を保持していることが確認できた。
実施例３
実施例１の内、第１表で示した試料番号５．８．１２の
焼結体をそれぞれＣＩ８基準８ＮＰ４３２形状に成形し
た本発明の高靭性窒化珪素基焼結体と実施例２で使用し
た市販のｋｔｚｏｓ系セラミックス、サイアロン系セラ
きツクスａ及びｂｉ同一形状に成形して比較用に加え、
次のＣ）条件にて切削試験を行なった。
焼結体をそれぞれＣＩ８基準８ＮＰ４３２形状に成形し
た本発明の高靭性窒化珪素基焼結体と実施例２で使用し
た市販のｋｔｚｏｓ系セラミックス、サイアロン系セラ
きツクスａ及びｂｉ同一形状に成形して比較用に加え、
次のＣ）条件にて切削試験を行なった。
０旋削試験条件
被削材 Ｆ”Ｃ３５３５０ψＸ１５００ホルダー形
状 Ｃ３ＢＮＲチツプ形状 ５
ＮＰ４３２ ホーニング ０．ｌＸ−３σ切切削度
６００ｒｎ／ｍｉｎ 切込み １．５ ｍ 送り速ｇ Ｏ，７ｇｇ ／ ｒｅｖ切削試験の結果
を第４表に示した。この結果、０条件のように高速、高
送りの苛酷な切削条件においても本発明の高靭性窒化珪
素基焼結体は、従来のｋｔｚＯｓ系セラミックス、サイ
アロン系セラ８ツクスａ及びｂに比較して非常に優れて
おり、単１７頁 位時間当りの切ｆ４ｔ＋ｉｉは従来のセラミックスの５
〜３０倍に達し、新しい切削加工領域への道を拓くこと
が期待できる。
状 Ｃ３ＢＮＲチツプ形状 ５
ＮＰ４３２ ホーニング ０．ｌＸ−３σ切切削度
６００ｒｎ／ｍｉｎ 切込み １．５ ｍ 送り速ｇ Ｏ，７ｇｇ ／ ｒｅｖ切削試験の結果
を第４表に示した。この結果、０条件のように高速、高
送りの苛酷な切削条件においても本発明の高靭性窒化珪
素基焼結体は、従来のｋｔｚＯｓ系セラミックス、サイ
アロン系セラ８ツクスａ及びｂに比較して非常に優れて
おり、単１７頁 位時間当りの切ｆ４ｔ＋ｉｉは従来のセラミックスの５
〜３０倍に達し、新しい切削加工領域への道を拓くこと
が期待できる。
実施例４
実施例１の内、第１表で示した試料番号１．７．９．１
１の配合組成及’Ｑ： Ｍｇ５Ｎｔ、ｓ 、 ＹＮｏ、
ａ ノ不定比化合物を出発原料として使用した第１表の
１．２と同一組成の各混合粉末をそれぞれラバープレス
成形稜、１０気圧のＮ２雰囲気炉中で第５表に示した焼
結条件によって焼結体會得た。これらの焼結体の緒特性
を第５表に示しｆＣ，、第５表の結果、１８頁 本発明の高靭性情（Ｐ、珪素基焼結体は、雰囲気ガス加
圧焼結によっても高密度の焼結体のものが得られること
及び不定比化合物を出発原料として使用すると加圧焼結
の場合と略同程度の高密度焼結体のものが得られること
が確認できた。
１の配合組成及’Ｑ： Ｍｇ５Ｎｔ、ｓ 、 ＹＮｏ、
ａ ノ不定比化合物を出発原料として使用した第１表の
１．２と同一組成の各混合粉末をそれぞれラバープレス
成形稜、１０気圧のＮ２雰囲気炉中で第５表に示した焼
結条件によって焼結体會得た。これらの焼結体の緒特性
を第５表に示しｆＣ，、第５表の結果、１８頁 本発明の高靭性情（Ｐ、珪素基焼結体は、雰囲気ガス加
圧焼結によっても高密度の焼結体のものが得られること
及び不定比化合物を出発原料として使用すると加圧焼結
の場合と略同程度の高密度焼結体のものが得られること
が確認できた。
２０頁
以上の実施例１．２．３．４から本発明の高靭性窒化珪
素基焼結体は、切削工具、耐摩耗用材料ＰびＳ ｉ ３
Ｎ４本来がもつ耐食材料としてだけでなく構造用材料を
含めた従来のセラミックスの用途に充分使用出来る可能
性が有り、工業的価値が非常に高いものと判断出来る。
素基焼結体は、切削工具、耐摩耗用材料ＰびＳ ｉ ３
Ｎ４本来がもつ耐食材料としてだけでなく構造用材料を
含めた従来のセラミックスの用途に充分使用出来る可能
性が有り、工業的価値が非常に高いものと判断出来る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１１６５〜９９重量−の窒化硅素と次式（ト）で表わ
される１〜３５重量−の結合相 （Ｓｉａ Ｍｇｂ Ｙｃ ） （Ｎｗ Ｏｘ ） ＝＝
（Ａ）但し、３≧コ≧０．３≧ｂ≧０．５≧Ｃ≧０、ｂ
、ｃは同時に０ではなく、ａ 十ｂ ＋ｃ≧２、ａ、
ｂ、 ｃはｌ！数、７≧ｗ）０．７≧Ｘ≧０．７≧ｗ
＋ ｘ ＞ ０であってｂ＝ｏ又はｃ＝Ｑのときは７≧
ｘ ） ０ と不可避不純物とから成ることを特徴とする高靭性窒化
珪素基焼結体。 （２）上記式（へ）で表わされる結合相がメリライト鉱
物相の結晶構造と同形でおるととｔ−Ｗ徴とする特許請
求の範囲第１項記載の高靭性窒化珪素基焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57115018A JPS598670A (ja) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | 高靭性窒化硅素基焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57115018A JPS598670A (ja) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | 高靭性窒化硅素基焼結体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS598670A true JPS598670A (ja) | 1984-01-17 |
Family
ID=14652205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57115018A Pending JPS598670A (ja) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | 高靭性窒化硅素基焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS598670A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0123292A2 (en) * | 1983-04-22 | 1984-10-31 | Toshiba Tungaloy Co. Ltd. | Silicon nitride sintered body and method for preparing the same |
| JPS59213676A (ja) * | 1983-05-19 | 1984-12-03 | 東芝タンガロイ株式会社 | 高強度窒化硅素焼結体及びその製造方法 |
| US4699890A (en) * | 1984-09-07 | 1987-10-13 | Ngk Insulators, Ltd. | Silicon nitride sintered body and method of producing the same |
| US4830991A (en) * | 1986-03-06 | 1989-05-16 | Ngk Insulators, Ltd. | Silicon nitride sintered bodies |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5231910A (en) * | 1975-09-08 | 1977-03-10 | Toshiba Corp | Cutting tool |
-
1982
- 1982-07-02 JP JP57115018A patent/JPS598670A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5231910A (en) * | 1975-09-08 | 1977-03-10 | Toshiba Corp | Cutting tool |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0123292A2 (en) * | 1983-04-22 | 1984-10-31 | Toshiba Tungaloy Co. Ltd. | Silicon nitride sintered body and method for preparing the same |
| EP0123292A3 (en) * | 1983-04-22 | 1985-05-15 | Toshiba Tungaloy Co. Ltd. | Silicon nitride sintered body and method for preparing the same |
| JPS59213676A (ja) * | 1983-05-19 | 1984-12-03 | 東芝タンガロイ株式会社 | 高強度窒化硅素焼結体及びその製造方法 |
| US4699890A (en) * | 1984-09-07 | 1987-10-13 | Ngk Insulators, Ltd. | Silicon nitride sintered body and method of producing the same |
| US4830991A (en) * | 1986-03-06 | 1989-05-16 | Ngk Insulators, Ltd. | Silicon nitride sintered bodies |
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