JPS62132789A

JPS62132789A - 窒化珪素複合体

Info

Publication number: JPS62132789A
Application number: JP60273049A
Authority: JP
Inventors: 晃山川; 雅也三宅
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1985-12-04
Filing date: 1985-12-04
Publication date: 1987-06-16
Also published as: JPH0510312B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は窒化珪素複合体に関する。更に詳細には、主と
して鋳鉄材等の高速度切削加工に使用する窒化珪素切削
工具の耐摩耗性の改良に係る。

従来の技術従来、ＷＣを主成分とする超硬工具が、耐摩耗性、耐熱
性、耐食性等の各種物性において優れていることから、
鋼用、鋳鉄用の切削工具をはじめ、耐摩耗・耐衝撃工具
等として広範に利用されていたが、最近になってこのよ
うな超硬工具材料としてのタングステン資源が不足して
きており、その対応策としてタングステンに代る新材料
の開発が活発に行われ、各種サーメット工具、セラミッ
ク工具、焼・結ダイヤモンド工具などが提案され、実用
化されている。

このような状況の下で、特に鋳鉄材の高速切削用工具と
しては、酸化アルミニウム（ＡｌａＯ３）ヲ主成分とす
るセラミックスが常用され、いわゆる白セラミックス、
黒セラミックスとして広く利用されている。

しかしながら、Ａ１□０コを主成分とするセラミックス
は機械的強度、特に靭性の点で不十分であり、また耐熱
衝撃性にも劣る（熱伝導度が低く、その結果熱応力によ
る亀裂の発生などの問題がある）ため、長時間に亘り、
高い信頼性を維持する切削工具を得ることが困難であり
、その結果、Ａ　Ｉ　２０３を主成分とするセラミック
スは限られた用途にふいてのみ使用されていたにすぎな
かった。

一方、非酸化物系セラミックス材料、例えば窒化物、炭
化物、珪化物等が新材料として開発され、切削工具の分
野においても五目されてきている。

中でも、窒化珪素（Ｓｉ、Ｎ４）を主成分とするセラミ
ックス材料は、靭性、耐熱衝撃性に秀れており、使用中
の欠損が少ないので、耐用寿命の長い工具を提供し得る
ことが判明し、実用化が進められている。

しかしながら、切削工具において窒化珪素（以下“Ｓｉ
３Ｎ４”という）系セラミックスが注目され、利用され
るようになってきたが、次のような欠点がある。例えば
鋼切削では、Ｓｉ、Ｎ、はＳｉとＦｅとの反応により工
具刃先が異常摩耗したり、欠損したりする問題がある。

また、Ａ　１２０　ｓを主成分とするセラミックスと比
較して、ＳｉｓＮ４系セラミツクスは、特に高速切削条
件下での耐摩耗性の点で劣っている。

この問題を改善するために、例えば、特開昭５４−１３
０８号公報にはＡｌ２Ｏ３等の耐摩耗性の高いセラミッ
クス薄膜でコーティングする方法が提案されている。

しかしながら、これら公知の方法はいずれもある程度の
効果を達成し得るものの、母材と被覆層の接着性等の点
でいまだ十分とはいえず、依然として改良の余地が残さ
れている。

また、従来のＳｉ３Ｎ、系セラミックス工具は、Ａｌ２
Ｏ３、ＭｇＯ１Ｙ２０３等を焼結助−剤としてホットプ
レス焼結するか、あるいは焼結助剤としてのＡ１□０３
、ＡｌＮ５Ｙ２０３等を、Ｓｉ　−ＡＩ　−０−Ｎを主
体とするいわゆる５ｉａｌｏｎ組成となるように配合し
、次いで窒素中で焼結するか、ホットプレス焼結するこ
とによって製作されていた。これらいずれの場合にも八
１２０３を焼結助剤として添加することが必要であり、
また十分なコストパーフォーマンスを達成するには更に
改善する必要があった。

発明の解決すべき問題点そこで、こうした問題を解決するため、本出願人は特願
昭５９−２２２８１８号により、窒化珪素焼結体と、そ
の上に設けられた２層のコーティングとで構成された窒
化珪素複合体であって、該窒化珪素焼結体が０．１〜１
０重量％のＹ２Ｏ３と０．１〜１０重量％の２　ｒ　Ｏ
２とを含有し、第１のコーティングがＴｉの化合物の薄
膜であり、第２のコーティングが八Ｉ２Ｏ３の薄膜であ
り、これらコーティングの全膜厚が１〜２０μｍの範囲
内にあることを特徴とする窒化珪素複合体を提案したも
のである。

本発明の目的は、上記先願に記載の窒化珪素複合体をさ
らに改善することにあり、換言するならば、母材の焼結
性、強度および硬度を改善するとともに、母材と被覆層
の密着性をさらに強固とすることにある。

本発明のさらに別の目的は、母材と被覆層が強固に密着
した５ｉａＮ、焼結体複合体であって、鋳鉄材の高速度
切削用工具刃先に好適に使用できる窒化珪素複合体を提
供することにある。

問題点を解決するための手段上記の目的を達成するため、本発明に従うと、窒化珪素
焼結体と、その上に設けられた２層のコーティングとで
構成された窒化珪素複合体であって、該窒化珪素焼結体が、Ｙ２Ｏ３：０．１〜１０重量％、Ｚｒ０ｚ　：　０．１〜１０重量％、ＩＶ　ａ　（Ｚｒを除く　）　、Ｖ　ａ　ｓ　■ａ族の
元素のうち・の少なくとも１種以上：１〜１５社％、を
含有し、残部がＳｉ、Ｎ、であり、第１のコーティングがＴｉの化合物の薄膜であり、第２
のコーティングがＡｌ２Ｏ３の薄膜であり、これらコー
ティングの全膜厚が１〜２０μｍの範囲内にあることを
特徴とする窒化珪素複合体が提供される。これらのＴＶ
　ａ　（Ｚｒを除く）　、Ｖａ、Ｖｉａ族の元素のうち
の少なくとも１種以上の元素は炭化物、窒化物、炭窒化
物、酸化物またはそれらの相互固溶体で含有される。

本発明の１態様に従うと、ＺｒＯ２は安定化立方晶であ
る。また、安定化立方晶ＺｒＯ２がＣａＯｌＭｇＯ。

Ｙ２Ｏ３からなる群から選ばれた１種により安定化され
ていることが好ましい。

本発明の１態様に従うと、前記窒化珪素焼結体のＳｉ３
Ｎ、が平均粒径３μｍ以下である。

さらに本発明の１態様に従うと、第１のコーティングは
０．５μｍ〜１０μｍの厚さであり、第２のコーティン
グが１μｍ−１０μｍの厚さである。

さらに本発明の好ましい１態様に従うと、前記第１およ
び第２コーティングの厚さがそれぞれ３〜１０μｍの範
囲内にある。

さらに本発明の好ましいｌ態様に従うと、前記第１およ
び第２コーティングのコーティングがほぼ同じ厚さを有
する。

さらに本発明の１態様に従うと、第１のコーティングは
、Ｔｉの炭化物、窒化物、炭窒化物、酸化物のいずれか
である。

昨月本発明者等は、Ｓｉ、Ｎ、系セラミックス製切削工具の
実用性能上の最大の問題が高速度切削における耐摩耗性
に劣ることにあり、またそのためにコストパーフォーマ
ンスの点でも問題であることに着目し、Ｓｉ３Ｎ４系セ
ラミツクス製切削工具の耐摩耗性を改善すべく種々検討
した。

まず、切削工具の母材としては、ＳＩ３Ｎ４が高密度で
あり、機械的強度、破壊靭性、耐熱性、耐熱衝撃性に優
れていることが必要であるが、窒化けい素（Ｓ１３Ｎ４
）は共有結合性の強い物質であり、それ自体では焼結が
困難であるため、低融点化合物を焼結助剤として使用し
て焼結することが一般に行なわれている。

即ち焼結助剤としては、多くの場合酸化物が使用されて
おり、現在までにアルミニウム（ＡＩ）、マ、グネシウ
ム（Ｍｇ）　、イツトリウム（Ｙ）やランタン（Ｌａ）
、セリウム（Ｃｅ　）などのランタニド系希土類光Ｌベ
リリウム（Ｂｅ）、ジルコニラＡ　（Ｚｒ）などの酸化
物を添加する方法が知られている。

また、このほかに上記部た元素の窒化物、酸窒化物を焼
結助剤として用いる方法も提案されている。

しかしながら上記の何れの場合においても高い機械的強
度、破壊靭性と高硬度を同時に満たすことは困難である
ばかりでなく、緻密な焼結体を得るためにはホットプレ
スなど加圧焼結する必要があるなどの問題点が指摘され
ている。すなわち、加圧焼結法では比較的高密度の製品
が得られるが、複雑な形状の製品を製造することが困難
であり、複雑な設備を要し、生産性が低いので、製品コ
ストが高くなる。

本発明者らは、上記の本発明の目的に鑑みてＳｉ３Ｎ、
の焼結助剤について種々検討した結果Ｓｉ３Ｎ４粉大の
焼結における焼結助剤としてｌ　ｒ　Ｏ２とともにＹ２
Ｏ３、さらにｒＶａ族（７，ｒを除く）Ｖａ族、Ｖｌａ
族元素即ちＴｉ、　ｔｌｆ、　Ｖ、Ｎｂ、　Ｔａ５Ｃｒ
、　Ｍｏ、　Ｗから選ばれた元素の炭化物、窒化物、炭
窒化物、酸化物またはそれらの相互固溶体の１種または
２種以上を添加することによって高強度、高密度、高硬
度の窒化けい素焼粘体が得られ、さらにこれと接着性の
良好なＴｉの化合物の第１のコーティングを介してＡ　
１２０３のコーティングを設けることによりこの発明を
完成するに至ったものである。

より詳細には、本発明においてＳｉ、Ｎ、がＹ２Ｏ３を
含有するのは、Ｓｉ、Ｎ、は単体では昇華性物質である
ため、焼結しがたく、また緻密な焼結体がえられないた
めである。しかしながら、Ｙ２Ｏ３を添加すると、高密
度で内部に繊維状組織を有する高密度の焼結体が得られ
る。

Ｙ２Ｏ３が０．１重量％未満では焼結が困難であり、ま
た得られる焼結体が低密度である。一方、１０重量％を
越えて含有した場合には５ｉｎＮｓ量が不足し、Ｓ＋ａ
Ｎ４自体の特性、例えば高温強度が失われ、切削工具と
して用いるには不適当である。

ＺｒＯ，もＳｉ３Ｎ、を緻密化するのに有効な成分であ
り、また第２コーティングＴｉ化合物との接着性を高め
る。

より詳細には、Ｚ　ｒ　Ｏ２はＹ２Ｏ３と反応して５ｒ
ｓＮ−の焼結性を高めてこれを緻密化すると同時に、一
部は結晶質のＺｒＯ２として粒界に析出し、焼結体の破
壊靭性を、高める。すなわち、Ｙ２Ｏ３はＺｒ０ｚと反
応してＳｉ二Ｎ４の粒界にＺｒＹＯＮの如き非晶質物質
を形成し、これにより５ｉ３Ｎｎの粒界を結合して高い
緻密化を促進する。

この発明にふいて、Ｚ　ｒ　Ｏ２の生成焼結体中に占め
る量が０．１重量以下ではＺｒ０ｚの焼結助剤としての
添加効果が小さく、また１０重量％以上ではＳｉ３Ｎ４
の含有量が相対的に減少して、切削工具として十分な焼
結体の強度、硬度が得られないことから望ましくなく、
従って０．１重量〜１ｏ重量％の範囲内が適当である。

さらに本発明に従うと、ｌｒｏ□はＭｇＯ１Ｃａｂ。

Ｙ２Ｏ３などの酸化物で安定化した立方晶であることが
好ましい。

公知の如く、ＺｒＯ２には単斜晶系（ｍ−ＺｒＯ２）、
正方晶系（ｔ　−Ｚｒ　０２）および立方晶系（ｃ　−
ＺｒＯ２）の３つの多形がある。ｍ　−Ｚｒ　Ｏ２は１
１００℃付近まで安定であるが、それ以上の温度ではｔ
　−ＺｒＯ２に転移し、さらに２３７０℃以上ではｃ−
ＺｒＯｚになり、冷却によって逆転移する。とくに、ｍ
　−２ｒ　Ｏ２とｔ−ＺｒＯ２との相転移では４％にも
およぶ容積変化を伴う。これに対して、本発明では上記
の如く安定化剤によりＺｒＯ２をｃ−ＺｒＯ２として安
定化した材料を使用することにより　Ｚ　ｒ　０２の相
転移を阻止し、耐熱性を改善している。

Ｚ　ｒ　Ｏ２のｃ−ＺｒＯ２での安定化は、ＭｇＯ１Ｃ
ａＯ１Ｙ　２０３のいずれかをＺ　ｒ　Ｏ２に対して約
１１モル％以上混合し、１２００℃以上に加熱すること
により達成できる。本発明では好ましくは、Ｚ　ｒ　Ｏ
２粉末にＺｒＯ２に対して５〜１５モル％のＹ２Ｏ３粉
末を混合して１２００℃以上に加−熱して得られた安定
化立方晶ＺｒＯ２を用いる。また、ＺｒＯ２とＹ２Ｏ３
との混合粉を共沈法等に付して安定化してもよい。

本発明に従い、焼結助剤として添加され１尋るｒＶａ族
（Ｚｒを除く）、Ｖａ族、ＶＩａ族元素の炭化物、窒化
物、炭窒化物、酸化物およびそれらの相異固溶体は焼結
性を向上させるとともに、焼結時でのＳｉ３Ｎ、の異常
成長を阻止し、均粒、微粒の焼結体とするのである。こ
れは焼結助剤として１ｒｏ２やＹ２Ｏ３をもちいると、
これらの化合物が５Ｉ０２　と液相を形成し、Ｓｉ３Ｎ
４の溶融が促進され、この液相よりＳｉ３Ｎ４が再結晶
することにより焼結が進行するものである。しかるに、
ｒＶａ族（Ｚｒを除く）、Ｖａ族、ＶＩａ族元素の化合
物を含有するとこれらが液相に分散することで析出５Ｉ
３Ｎ−の粗大化が阻止されるものと考えられる。

さらに、このｒＶａ族、Ｖａ族、ＶＩａ族の元素の炭化
物、窒化物等が高い硬度をもち、高温で安定な特性を発
揮するために、切削工具用材料とじてすぐれた機械的、
熱的特性の焼結体が得られるのである。これはＳｉ３Ｎ
−の主成分であるＳｉはＦｅとの親和性が高く、また硬
度も低いために耐摩耗性に劣る場合も多いが、ｒＶａ族
、Ｖａ族、Ｖｌａ族の元素の炭化物、窒化物等はＰｅと
の親和性が低く、また高硬度を示すため切削工具として
の耐摩耗性を著しく改善するものである。

すなわち、焼結助剤としてのＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３さらに
ｒＶａ族（Ｚｒを除く）、Ｖａ族、ＶＩａ族元素の化合
物を同時使用することにより、ＺｒＯ□、Ｙ２Ｏ。

のみの使用では得られない高い焼結性と強度、硬度を兼
ね備えた焼結体が得られ、これは切削工具として使用し
た場合に優れた耐摩耗性を与えることとなる。

またｒＶａ族（Ｚｒを除く）、Ｖａ族、ＶＩａ族元素は
、炭化物、窒化物またはこれらの固溶物、混合物のいず
れの形態で使用してもよく、その何れの場合でも効果は
同様である。

ｒＶａ族（Ｚｒを除く）、Ｖａ族、ＶＩａ族元素の炭化
物、窒化物またはこれらの固溶物の添加量としては、そ
れらの元素の生成焼結体中における量として規定され、
その量が１重量％以下では添加効果が小さく、また１５
重量％以上になると焼結が困難となり、また却って焼結
体特性が劣化するために１〜１５重量％の範囲が適当で
ある。

一方、本発明者等の実験によると、窒化けい素質焼結体
の強度および耐摩耗性は焼結体中のＳｉ３Ｎ。

の粒度に大きく影響され、粒度が大きくなるに従って強
度および耐摩耗性が低下し、３μｍを越えるとそれらの
低下がいちじるしくなることが判った。

種々の組成割合のＳＩ３Ｎ４　　ＺｒＣｈ　　Ｙ２Ｏ３
の混合粉末を１８５０℃で焼結し、得られた焼結体の平
均粒度を測定し、その結果を第１表に示す。

第１表さらに、７ｒｏ１％ＺｒＯ２３，５ｗｔ％Ｙ　２０３Ｓ
　ｉ　３　Ｎ　４について焼結温度を変化して焼結し、
得られた焼結体の粒度を測定し、その結果を第２表に示
す。

第２表以上の結果より、窒化けい素質焼結体のＳｉ３Ｎ４の粒
度は、特にＺｒ０ｚおよびＹ２Ｏ３等の焼結助剤の添加
量が多くなるほど、また焼結温度が高いほど、焼結中の
粒成長が激しくなり、大きくなることが判る。

すなわち、この実験結果からも、焼結助剤Ｙ２Ｏ３およ
びＺｒＯ２の添加率はいずれも０．１〜１０重景％重量
囲内としなければならないことが理解できる。

即ち、少なくとも一方が０．１重量％に満だない場合に
はＳｉ３Ｎ、の焼結が十分に進行せず、緻密化を保証で
きず、また少なくとも一方を１０重量％を越えて使用し
た場合には焼結体強度が低下してしまい、切削工具とし
て用いるには不適当であり、いずれも好ましくない。

更に、コーティングの第１層形成材料としては前記のよ
うなＴ１化合物または複合体を使用し、第２層形成材料
としてはＡ１□０３を使用する。また、この２層で構成
されるコーティング層全体の厚さは１〜２０μｍの範囲
、好ましくは３〜１０μｍの範囲としなければならない
。即ち、コーティング層全体の膜厚が１μｍに満たない
場合には、耐摩耗性の向上はわずかにすぎないので、コ
ーティング費用に見合う効果を達成できず、一方２０μ
ｍを越える場合には、コーティングが剥離し易く、従っ
てコーティングの効果が得られず、しかも母材の強度を
損うため、かえって耐用寿命は短くなる。

Ｔｉ化合物の第１コーティングはＡｌ２Ｏ３の第２コー
ティングの脆化を起こさず、母材との接着を強固にする
ものであり、０．５μｍ以上の厚さが必要である。０．
５μｍ未満の厚さではＡ１□０３の第２コーティングの
接着強度が低くなり、剥離し易く切削工具として使用に
耐えない。一方、１０μｍを越えると、へ１ｚ０３層へ
の拡散量が増大し、八１２０．が脆化する。また、高速
切削時にＴｉ化合物の第１コーティングが塑性変形し易
くなり、八１２０３の第２コーティングがその塑性変形
に追従できず、破壊し易くなる。さらに、Ｔｉ化合物の
第１コーティングが１０μｍを越えると、母材（Ｓｉ３
Ｎ、焼結体゛）との熱伝導率の相違により工具の使用中
に熱応力が大きくなり、破損し易くなる。

Ａｌ２Ｏ３の第２コーティングも０．５μｍ以上、好ま
しくは１μｍ以上であることが必要である。０．５μｍ
未満の厚さでは耐摩耗性に優れたＡｌ２Ｏ３の特性を十
分に発揮できず、一方１０μｍを越えると、母材（Ｓｉ
３Ｎ、焼結体）との熱伝導率の相違により工具の使用中
に被覆層の厚み方向に温度勾配が大きくなり、熱応力が
大きくなり、亀裂が入り易くなる。

結局、本発明の窒化珪素切削工具では、高密度窒化珪素
母材およびその表面被覆コーティング層両者を最適化す
ることにより、鋳鉄部品の切削加工に最適な耐摩耗性、
ひいては耐用寿命を達成している。

本発明の窒化珪素切削工具は以下のようにして作製する
ことができる。まず、Ｓｉ３Ｎ４、焼結助剤Ｙ２Ｏ３と
ＺｒＯ，あるいは安定化ＺｒＯ２およびＴＶａ（Ｚｒを
除く）、Ｖａ、Ｖｌａ族の元素のうちの少なくとも１種
以上の元素の炭化物、窒化物、炭窒化物、酸化物または
それらの相互固溶体を所定の割合で配合し、ボールミル
などで十分混合する。

次いで、かくして得られる粉末混合物を、焼結するが、
焼〜結法としては各種の方法が知られ、目的生成物の物
性に応じて適宜選択される。本発明の切削工具では、高
い機械的強度を有することが要求されるので、ホットプ
レス法が最も適している。また、焼結助剤の添加量が低
い場合には高温静水圧プレス法（ＨＩＰ法）を利用する
ｑとも可能である。しかしながら、その他の焼結法例え
ば反応焼結法、常圧焼結法等を何隻排除するものではな
い。

Ｓｉ３Ｎ４と焼結助剤の混合の際、焼結助剤自体をボー
ルミルとして使用し、ボールミル処理することによって
所定の組成の混合物を得ることもできる。

また、焼結はＳｉ、Ｎ、の昇華、熱分解温度である１８
００℃以下、好ましくは１６５０〜１８００℃の範囲で
行う。

更に、得られた焼結体表面にはＴｉ化合物層およびＡｌ
２Ｏ３コーティング層を設ける。コーティング方法とし
てはスパッタ法、化学的気相蒸着法（ＣＶＤ）、プラズ
マＣＶＤ法等を利用することができる。

以下、実施例により本発明の窒化珪素切削工具を更に具
体的に記載する。以下の実施例は単に本発明を例示し、
その効果を立証するためのものであり、本発明の範囲は
これらによって何隻制限されないことはもちろんである
。

製造例種々の配合率でＳｉ３Ｎ、、Ｙ２Ｏ３，２ｒＯｚ　、ｒ
Ｖａ（２ｒを除０　、■ａ、ＶＩａ族の元素のうちの少
なくとも１種以上の元素の炭化物、窒化物、炭窒化物、
酸化物またはそれらの相互固溶体の粉末を配合し、ボー
ルミルにて４８時間混合した後乾煙した。

得られた各種組成の粉末混合物をホットプレスにより、
１４ｍｍ　Ｘ　１４ｍｍ　Ｘ　６ｍｍの焼結体とした。

ホットプレスは１８５０℃で２時間行った。かくして得
た焼結体の化学組成を第３表に示すとともに、これらの
焼結体をダイヤモンド砥石で研削して、ＪＩＳＳＮＧ４
３２のスローアウェイチップを作製した。

引き続き、化学的気相蒸着法を利用して、同様に第３表
に記載したような種々のコーティングを該スローアウェ
イチップに施した。

実施例上記製造例に従って作製した、２層のコーティングを有
するスローアウェイチップを、切削試験に供した。得ら
れた結果を以下の第３表に示す。

切削条件は以下のとおりであった。

切削試験条件送り　　：　０．３６ｍｍ　／回転機械　　：池貝ＮＣ旋盤　２５に！’１切削速度：　５
００ｍ　／分切込み　：　２．Ｏｍｍ送り　　：　０．３６ｍｍ　／回転ホルダー：　Ｆ　ＮＩＩＲ−４４Ａ寿命判定：Ｖ、＝ＱＪｍｍ第３表に示す結果から、本発明に従う窒化珪素切削工具
は、従来問題とされていた耐摩耗性が改善され、使用寿
命が大幅に改善されていることがわかる。ちなみに、特
願昭５９−２２２８１８号に記載の発明の条件を満足す
る試料では、切削テスト寿命は最低２０分であるのに対
し、比較例では最高でも１５分であり、場合によっては
５分く試料番号１）となっている。これに対して本発明
の範囲内の試料は２５分以上、場合によっては６０〜７
０分の切削寿命を有する。

また、上記試験結果は、Ｓｉ、Ｎ、系セラミックス切削
工具の耐摩耗性を改善するためには、Ｓｉ３Ｎ。

に添加すべき焼結助剤、Ｙ２Ｏ，およびＺ「０２の量を
０．１〜１０ｗｔ％の範囲内とし、しかもコーティング
の全膜厚も１〜２０μｍの範囲内としなければならず、
これら２つの条件のいずれか一方でも満足されない場合
には、十分な耐摩耗性即ち切削寿命を確保することがで
きないことも理解できる。　　゛また、焼結助剤の量に
ついてもＹ２Ｏ３およびＺｒＯ２両者がいずれも上記範
囲内になければならず、このことは試料番号２．３．８
および９についての結果から明らかである。更に、従来
と同様に焼結助剤としてＡ１゜０３系のものを使用した
場合（試料番号３３．３４．３６）、コーティングに関
する条件が満足されていても、十分な耐摩耗性を確保し
得ないことがわかる。

さらに、特願昭５９−２２２８１８号に記載の発明の条
件を満足する試料に対しても耐摩耗性が大幅に改善され
、ｒＶａ（Ｚｒを除く）　、Ｖａ−、ＶＩａ族の元素の
添加効果が発揮されていることがわかる。

−以上詳しく述べたように、本発明の窒化珪素切削工具
では、高密度窒化珪素母材並びに該母材のコーティング
層の両者における材質、膜厚、添加率等の各種条件を最
適化したことにより、窒化珪素セラミックス自体が本来
有している靭性、耐熱衝撃性等の機械特性を何隻損なう
ことなしに、窒化珪素セラミックスの欠点として指摘さ
れていた耐摩耗性が大巾に向上した。

その結果、本発明は特に鋳鉄製の各種素材、物品等の切
削加工に極めて有用な切削工具を提供することかできた
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）窒化珪素焼結体と、その上に設けられた２層のコ
ーティングとで構成された窒化珪素複合体であって、該窒化珪素焼結体がＹ＿２Ｏ＿３：０．１〜１０重量％、ＺｒＯ＿２：０．１〜１０重量％、ＩＶａ（Ｚｒを除く）、Ｖａ、ＶＩａ族の元素のうちの
少なくとも１種以上の化合物またはそれらの相互固溶体
：１〜１５ｗｔ％（元素換算量で）、を含有し、残部が
Ｓｉ＿３Ｎ＿４であり、第１のコーティングがＴｉの化合物の薄膜であり、第２
のコーティングがＡｌ＿２Ｏ＿３の薄膜であり、これら
コーティングの全膜厚が１〜２０μｍの範囲内にあるこ
とを特徴とする上記窒化珪素複合体。
（２）ＺｒＯ＿２が安定化立方晶である特許請求の範囲
第１項に記載の窒化珪素複合体。
（３）安定化立方晶ＺｒＯ＿２がＣａＯ、ＭｇＯ、Ｙ＿
２Ｏ＿３からなる群から選ばれた１種により安定化され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の
窒化珪素複合体。
（４）上記した、ＩＶａ（Ｚｒを除く）、Ｖａ、ＶＩａ
族の元素のうちの少なくとも１種以上の元素が炭化物、
窒化物、炭窒化物、酸化物またはそれらの相互固溶体と
して含有されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
乃至第３項のいずれか１項に記載の窒化珪素複合体。
（５）前記窒化珪素焼結体のＳｉ＿３Ｎ＿４が平均粒径
３μｍ以下であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項乃至第４項のいずれか１項に記載の窒化珪素複合体。
（６）前記第１および第２コーティングの厚さがそれぞ
れ３〜１０μｍの範囲内にあることを特徴とする特許請
求の範囲第１項乃至第５項のいずれか１項に記載の窒化
珪素複合体。
（７）前記第１および第２コーティングのコーティング
がほぼ同じ厚さを有することを特徴とする特許請求の範
囲第１項乃至第６項のいずれか１項に記載の窒化珪素複
合体。
（８）第１のコーティングが０．５μｍ〜１０μｍの厚
さであることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
７項のいずれか１項に記載の窒化珪素複合体。
（９）第２のコーティングが１μｍ〜１０μｍの厚さで
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第８項
のいずれか１項に記載の窒化珪素複合体。
（１０）前記Ｔｉ化合物が、Ｔｉの炭化物、窒化物、炭
窒化物、酸化物およびこれらの相互固溶体からなる群か
ら選ばれる１種であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項乃至第９項のいずれか１項に記載の窒化珪素複合
体。