JPS62162673A - 鋳鉄切削用サイアロン基セラミツク工具の製造法 - Google Patents
鋳鉄切削用サイアロン基セラミツク工具の製造法Info
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- JPS62162673A JPS62162673A JP61002390A JP239086A JPS62162673A JP S62162673 A JPS62162673 A JP S62162673A JP 61002390 A JP61002390 A JP 61002390A JP 239086 A JP239086 A JP 239086A JP S62162673 A JPS62162673 A JP S62162673A
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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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、扁強呵および高靭性を有し、さらに耐摩耗
性にもすぐれ、持に鋳鉄の切削に切削工具として用いる
のに適したサイアロン基セラミック工具σ）製造法Ｌ：
関するものである。
性にもすぐれ、持に鋳鉄の切削に切削工具として用いる
のに適したサイアロン基セラミック工具σ）製造法Ｌ：
関するものである。
〔従来の技術〕。
従来、鋳鉄の切削Ｃ；、切削工具としてサイアロン基セ
ラミック工具が用いられ、このサイアロン基セラミック
工具が、原料粉末として用意した平均粒径：０．７〜１
．５μｍを有する窒化けい素（以下、 ８１３Ｎ４Ｔ示
Ｔ）粉末Ｃ１同じくいずれも平均粒径：２μｍ以下を有
する。ｌ’ｆ成長抑制成分としての窒化チダン（以下Ｔ
ｉＮで示す）粉末：５〜３０重量も（以下％は重ｆ％を
示す）と、サイアロン形成成分としての酸（ヒアルミニ
ラム（以下ｋ１２０３で示す）粉末、またはＡ／２０３
粉宋と窒化アルミニおける２１Ｒ粉宋や８Ｈ粉末などの
サイアロン中間体粉末：１〜２０％と、結合相形成成分
としての酸１ヒイットリウム（Ｙ２Ｏ３で示す）粉末、
酸化マグネシウム（以下ＭｇＯで示す）粉末、および希
土類元素のｅｌｌ（ヒ物扮宋のうちの１種または２種以
上二０．５〜１５％を配合し、混合し、圧粉体（ニブレ
ス成形した後、１気圧以上の窒素雰囲気中、１７００〜
１８００℃のｉｔで焼結することによって製造されてい
る。
ラミック工具が用いられ、このサイアロン基セラミック
工具が、原料粉末として用意した平均粒径：０．７〜１
．５μｍを有する窒化けい素（以下、 ８１３Ｎ４Ｔ示
Ｔ）粉末Ｃ１同じくいずれも平均粒径：２μｍ以下を有
する。ｌ’ｆ成長抑制成分としての窒化チダン（以下Ｔ
ｉＮで示す）粉末：５〜３０重量も（以下％は重ｆ％を
示す）と、サイアロン形成成分としての酸（ヒアルミニ
ラム（以下ｋ１２０３で示す）粉末、またはＡ／２０３
粉宋と窒化アルミニおける２１Ｒ粉宋や８Ｈ粉末などの
サイアロン中間体粉末：１〜２０％と、結合相形成成分
としての酸１ヒイットリウム（Ｙ２Ｏ３で示す）粉末、
酸化マグネシウム（以下ＭｇＯで示す）粉末、および希
土類元素のｅｌｌ（ヒ物扮宋のうちの１種または２種以
上二０．５〜１５％を配合し、混合し、圧粉体（ニブレ
ス成形した後、１気圧以上の窒素雰囲気中、１７００〜
１８００℃のｉｔで焼結することによって製造されてい
る。
しかし、上記の従来サイアロン基セラミックエ具１；ぶ
いては、サイアロン結晶の粒成長を抑制する目的で、Ｔ
ｉＮを含有するものの、その効果は未だ不十分で、ｆ１
足する高強ザおよび高靭性は得られておらず、この結果
鋳鉄切削に際しても、連続切削、では比較的短時間で使
用寿命に到り、また断続切削では切刃の送りを比較的小
さくして切削を行なっているのが現状である。
いては、サイアロン結晶の粒成長を抑制する目的で、Ｔ
ｉＮを含有するものの、その効果は未だ不十分で、ｆ１
足する高強ザおよび高靭性は得られておらず、この結果
鋳鉄切削に際しても、連続切削、では比較的短時間で使
用寿命に到り、また断続切削では切刃の送りを比較的小
さくして切削を行なっているのが現状である。
そこで１本発明者等は、土掘のような観点から、上記の
従来サイアロン基セラミック工具のもつ強変お工び靭性
の改善をはかるべく研究を行なった結果、乎均粒径：１
μｍｌｄ下を有するＳ’３Ｎ４扮宋に、オルトチタン酸
イン１０ピル（Ｔｉｒ（ＣＨ３）２・ＣＨＯ）４）、チ
タンエトキシド（Ｔｉ （ＱＣ，Ｈ，） ４）、あル４
％はチタンオクタデシルオキサイド（Ｔｉ ｒｃ）Ｉ、
（Ｃ）１２）、、０１゜などのＴｉ−アルコキシドを
ＴｉＮに換算して３〜１５もの割合で配合し、ついで前
記−８ｉ３Ｎ４扮宋の凝集（２次粒子）をほぐし、微粉
末の状聾で分布するよう奮二するために粉砕作用を伴う
混合を行ない。
従来サイアロン基セラミック工具のもつ強変お工び靭性
の改善をはかるべく研究を行なった結果、乎均粒径：１
μｍｌｄ下を有するＳ’３Ｎ４扮宋に、オルトチタン酸
イン１０ピル（Ｔｉｒ（ＣＨ３）２・ＣＨＯ）４）、チ
タンエトキシド（Ｔｉ （ＱＣ，Ｈ，） ４）、あル４
％はチタンオクタデシルオキサイド（Ｔｉ ｒｃ）Ｉ、
（Ｃ）１２）、、０１゜などのＴｉ−アルコキシドを
ＴｉＮに換算して３〜１５もの割合で配合し、ついで前
記−８ｉ３Ｎ４扮宋の凝集（２次粒子）をほぐし、微粉
末の状聾で分布するよう奮二するために粉砕作用を伴う
混合を行ない。
これを１気圧以上の窒素雰囲気中、１ｏｏｏ〜１２５０
℃の温度で加熱処理して製造された、表面がＴｉＮ層で
被覆されたＳ ｉ ３Ｎ４粉宋を、原料粉末として用い
ると、前記ＴｉＮ被覆層がサイアロン結晶の粒成長を著
しく抑制し、平均粒径：１μｍＬ２Ｌ下の微細な前記Ｓ
ｌ ３ Ｎ４粉宋と含まって工具は微細組織をもつよ
うになり、この結果高強度と高靭性をもつよう（二なり
、さらＩ：耐摩耗性Ｃ：もすぐれたものとなり、鋳鉄の
切削工具として用いた場合（二丁ぐれた切削性能を発揮
するようになるという知見を得たのである。
℃の温度で加熱処理して製造された、表面がＴｉＮ層で
被覆されたＳ ｉ ３Ｎ４粉宋を、原料粉末として用い
ると、前記ＴｉＮ被覆層がサイアロン結晶の粒成長を著
しく抑制し、平均粒径：１μｍＬ２Ｌ下の微細な前記Ｓ
ｌ ３ Ｎ４粉宋と含まって工具は微細組織をもつよ
うになり、この結果高強度と高靭性をもつよう（二なり
、さらＩ：耐摩耗性Ｃ：もすぐれたものとなり、鋳鉄の
切削工具として用いた場合（二丁ぐれた切削性能を発揮
するようになるという知見を得たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、原料粉末として用意した平均粒径：１μｍ以下の８
１３Ｎ４粉宋Ｃ１Ｔｉ−アルコキシドなＴｉＮ Ｃ換算
した割合で３〜１５％配合し、混合した後、１気圧以上
の窒素雰囲気中、１０００〜１２５００Ｃの温度でＩＪ
Ｄｗ−処理して１表面がＴｉＮで被覆されたＳｉ３Ｎ４
扮宋を形成し。
て、原料粉末として用意した平均粒径：１μｍ以下の８
１３Ｎ４粉宋Ｃ１Ｔｉ−アルコキシドなＴｉＮ Ｃ換算
した割合で３〜１５％配合し、混合した後、１気圧以上
の窒素雰囲気中、１０００〜１２５００Ｃの温度でＩＪ
Ｄｗ−処理して１表面がＴｉＮで被覆されたＳｉ３Ｎ４
扮宋を形成し。
ついで、この表面被覆Ｓ ｊ ３Ｎ４粉宋に、サイアロ
ン形成成分としてのＡｌ２Ｏ３粉宋、またはｈ１２０３
粉宋とＭＮ粉宋、あるいはＡｌ２Ｏ３粉末とサイアロン
中間体粉末：１〜２０％、結合相形成成分としてのＹ２
Ｏ３粉末、ＭｇＯ粉末、および希土類元素の酸化物粉末
のうちの１種または２種以上二０．５〜１５鴨を配合し
、混合し、圧粉体（；ブレス成形した後、１気圧以上の
窒素雰囲気中、１７００〜１８００℃の温度で焼結（こ
の場合、ホットプレス法やＨＩＰ法を用いて低いｉｔで
の焼結を行なってもよい）すること（：よって、高強関
および高靭性を有し、かつ耐摩耗性Ｃ：も丁ぐれた鋳鉄
切削用サイアロン基セラミック工具を製造する方法に特
徴を有するものである。
ン形成成分としてのＡｌ２Ｏ３粉宋、またはｈ１２０３
粉宋とＭＮ粉宋、あるいはＡｌ２Ｏ３粉末とサイアロン
中間体粉末：１〜２０％、結合相形成成分としてのＹ２
Ｏ３粉末、ＭｇＯ粉末、および希土類元素の酸化物粉末
のうちの１種または２種以上二０．５〜１５鴨を配合し
、混合し、圧粉体（；ブレス成形した後、１気圧以上の
窒素雰囲気中、１７００〜１８００℃の温度で焼結（こ
の場合、ホットプレス法やＨＩＰ法を用いて低いｉｔで
の焼結を行なってもよい）すること（：よって、高強関
および高靭性を有し、かつ耐摩耗性Ｃ：も丁ぐれた鋳鉄
切削用サイアロン基セラミック工具を製造する方法に特
徴を有するものである。
つキＬ：、この発明の方法において、製造条件を上記の
通りζ：限定した理由を説明する。
通りζ：限定した理由を説明する。
（ａｔ Ｓｉ３Ｎ４粉宋の平均粒径
セラミックのサイアロン結晶の粒径【二与えるＳｉ３Ｎ
４粉末の粒径の影響は大きく 、 ５ｔ３Ｎ４粉宋の平
均粒径が１μｍを越えると、焼結後のセラミックに微細
組織を確保てることができないことから、その平均粒径
をｌＩｍＬＪ下と定めた。
４粉末の粒径の影響は大きく 、 ５ｔ３Ｎ４粉宋の平
均粒径が１μｍを越えると、焼結後のセラミックに微細
組織を確保てることができないことから、その平均粒径
をｌＩｍＬＪ下と定めた。
（ｂｌ Ｔｉ−アルコキシドの配合量その配合量が３
％未満では、 ＴｉＮ被覆層の形成が不十分で所望の粒
成長抑制効果が得られず、−方その配合量が１５％を越
えると、セラミック工具中のＴｉＮ含有量が相対的（二
多くなりすぎて、強ｌｔ′および靭性の低下を招くよう
になることから、その配合量を３〜１５％と定めた。
％未満では、 ＴｉＮ被覆層の形成が不十分で所望の粒
成長抑制効果が得られず、−方その配合量が１５％を越
えると、セラミック工具中のＴｉＮ含有量が相対的（二
多くなりすぎて、強ｌｔ′および靭性の低下を招くよう
になることから、その配合量を３〜１５％と定めた。
ｆｃｌ ＩＪＤ熱処Ｉ条件
加熱処理は、微細な５ｉ３Ｎ４粉末の表面ｃ、ＴｉＮ被
覆層をできるだけ均一に形成するためＩ：は、比較的低
温で、長時間かけてゆっくり行なう方が望ましいが、そ
の雰囲気圧力が１気圧未満でも、七の温度が１０００℃
未満でも、反応が遅丁ぎて実用的でなく、一方その＠変
が１２５０℃を越えると、反応が速く進み丁ぎて、Ｔｉ
Ｎが凝集し易くなるばかりでなく１粒成長も起り易くな
ることから、その条件を、窒素雰囲気圧力＝１気圧以上
、＠闇：１０００〜１２５０℃と定めた。
覆層をできるだけ均一に形成するためＩ：は、比較的低
温で、長時間かけてゆっくり行なう方が望ましいが、そ
の雰囲気圧力が１気圧未満でも、七の温度が１０００℃
未満でも、反応が遅丁ぎて実用的でなく、一方その＠変
が１２５０℃を越えると、反応が速く進み丁ぎて、Ｔｉ
Ｎが凝集し易くなるばかりでなく１粒成長も起り易くな
ることから、その条件を、窒素雰囲気圧力＝１気圧以上
、＠闇：１０００〜１２５０℃と定めた。
ｆｄｌ その他の条件
５ｉ３Ｎ４扮宋α外の原料粉末の平均粒径な２μｍ以下
とし比のは、その平均粒径が２μｍを越えると、微細組
織のセラミックを製造するのが困−となるからであり、
またサイアロン形成成分の含有ｔ＆１〜２０％と限定し
たのは、その含有量が１％未満ではサイアロンの形成が
不十分であり、一方そのき有量が２０％を越えると、こ
れらの成分が多ｉ１ｃ残留するようτ二なってセラミッ
ク特性が低下するようになるという理由Ｃ：よるもので
あり。
とし比のは、その平均粒径が２μｍを越えると、微細組
織のセラミックを製造するのが困−となるからであり、
またサイアロン形成成分の含有ｔ＆１〜２０％と限定し
たのは、その含有量が１％未満ではサイアロンの形成が
不十分であり、一方そのき有量が２０％を越えると、こ
れらの成分が多ｉ１ｃ残留するようτ二なってセラミッ
ク特性が低下するようになるという理由Ｃ：よるもので
あり。
さら鳴；結合相形成成分子）さ有量を０．５〜１５％と
限定したのは、その含有量が０．５％未満では、焼結中
の液相の量が少なすぎて焼結が進行せ−ｔ′、一方その
含有量が１５％を越えると、溶結時（二形成されるガラ
ス相が多くなり丁ぎて、軟質となり、強変が低下するよ
うになるという理由（二よるものである。
限定したのは、その含有量が０．５％未満では、焼結中
の液相の量が少なすぎて焼結が進行せ−ｔ′、一方その
含有量が１５％を越えると、溶結時（二形成されるガラ
ス相が多くなり丁ぎて、軟質となり、強変が低下するよ
うになるという理由（二よるものである。
なお、焼結条件は通常の条件であって、これらの条件を
満足すること（二よって所望のセラミック工具を製造す
ることができるのである。
満足すること（二よって所望のセラミック工具を製造す
ることができるのである。
つぎに、この発明の方法を実権例により具体的Ｃ二説明
する。
する。
まず、平均粒径：０．７μｍを有するＳ ｉ ３Ｎ４粉
宋を用い、これよりそれぞれ第１表に示される条件で表
面被覆８１３Ｎ４粉末を製造し、ついで、この表面被覆
Ｓ ｉ ３Ｎ４粉末と、いずれも０．６〜１２μｍの範
囲内の平均粒径を有し、かつ第１表３＝示される種類の
サイアロン形成粉末および結合相形成粉末を。
宋を用い、これよりそれぞれ第１表に示される条件で表
面被覆８１３Ｎ４粉末を製造し、ついで、この表面被覆
Ｓ ｉ ３Ｎ４粉末と、いずれも０．６〜１２μｍの範
囲内の平均粒径を有し、かつ第１表３＝示される種類の
サイアロン形成粉末および結合相形成粉末を。
原料粉末として用い、これらを同じく第１表３二示され
る配合組成（二配合し、ボールミルＣ二て７２時時間式
混合し、乾燥した後１通常の条件で圧粉体にプレス成形
し、ついで同じく第１表に示される条件で焼結すること
（二よって本発明セラミック工具１〜１０をそれぞれ製
造した。
る配合組成（二配合し、ボールミルＣ二て７２時時間式
混合し、乾燥した後１通常の条件で圧粉体にプレス成形
し、ついで同じく第１表に示される条件で焼結すること
（二よって本発明セラミック工具１〜１０をそれぞれ製
造した。
また、比較の目的で、表面被覆Ｓ Ｉ ３Ｎ４粉宋１：
代って、平均粒径：０．７μｍを有するＳ ｉ ３Ｎ４
粉宋、および同２μｍのＴｉＮ扮宋を用い、さらに上記
のサイアロン形成粉末と結合相形成粉末を用い、これら
をそれぞれ第２表に示される配合組成（：配合し、ボー
ルミルにて７２時時間式混合し、乾燥した後、通常の条
件で圧粉体（ニブレス成形し、ついで同じく第２表に示
される条件喀二で焼結することによって従来セラミック
工具１〜３をそれぞれ製造した。
代って、平均粒径：０．７μｍを有するＳ ｉ ３Ｎ４
粉宋、および同２μｍのＴｉＮ扮宋を用い、さらに上記
のサイアロン形成粉末と結合相形成粉末を用い、これら
をそれぞれ第２表に示される配合組成（：配合し、ボー
ルミルにて７２時時間式混合し、乾燥した後、通常の条
件で圧粉体（ニブレス成形し、ついで同じく第２表に示
される条件喀二で焼結することによって従来セラミック
工具１〜３をそれぞれ製造した。
つぎに、この結果得られた本発明セラミック工具１〜１
０および従来セラミック工具１〜３について、強曜およ
び靭性を評価する目的で、ＪＩＳ規格の３点曲げＬ：よ
る抵抗力を測定すると共（二。
０および従来セラミック工具１〜３について、強曜およ
び靭性を評価する目的で、ＪＩＳ規格の３点曲げＬ：よ
る抵抗力を測定すると共（二。
被削材：Ｆｅ１２の丸棒、
切削速ｔｆ ： ３５０ ｍ ／顛。
送り： ０．４５ Ｗ／ ｒｅｖ、。
切込み：２簡、
の条件での鋳鉄連続高速切削試験、並びに、被剛材：Ｆ
Ｃ２５の角材、 切削速変＝１５０嘗／−１ 送り：変１ヒ、 切込み：２■、 の条件での鋳鉄断続切削試験を行ない、前者の試験では
切刃の逃げ面摩耗幅が０．３ ｗ Ｃ至るまでの切削時
間を測定し、また後者の試験では切刃に欠損が発生する
送りｉｔを測定した。これらの結果を第３表に示した。
Ｃ２５の角材、 切削速変＝１５０嘗／−１ 送り：変１ヒ、 切込み：２■、 の条件での鋳鉄断続切削試験を行ない、前者の試験では
切刃の逃げ面摩耗幅が０．３ ｗ Ｃ至るまでの切削時
間を測定し、また後者の試験では切刃に欠損が発生する
送りｉｔを測定した。これらの結果を第３表に示した。
第 ３ 表
第３表喀：示される結果から、本発明上２ミック工具１
〜１０は、いずれも従来セラミック工具１〜３Ｃ二比し
て一段と高い強度および靭性な示し。
〜１０は、いずれも従来セラミック工具１〜３Ｃ二比し
て一段と高い強度および靭性な示し。
さらに鋳鉄の切削でもすぐれた切削性能を示すことが明
らかである。
らかである。
上述のように、この発明の方法によれば、Ｔｉ−アルコ
キシドを用い、表面をＴｉＮで被覆した５１３Ｎ４粉末
を原料粉末として使用することＣ：よって、高強度およ
び高靭性を有し、かつ耐摩耗性（：も丁ぐれたサイアロ
ン基セラミック工具を製造Ｔることができ、特にこれを
鋳鉄の切削（：切削工具として用いた場合にはすぐれた
切削性能を長期Ｃ二亘って発揮するなど工業上有用な効
果がもたらされるのである。
キシドを用い、表面をＴｉＮで被覆した５１３Ｎ４粉末
を原料粉末として使用することＣ：よって、高強度およ
び高靭性を有し、かつ耐摩耗性（：も丁ぐれたサイアロ
ン基セラミック工具を製造Ｔることができ、特にこれを
鋳鉄の切削（：切削工具として用いた場合にはすぐれた
切削性能を長期Ｃ二亘って発揮するなど工業上有用な効
果がもたらされるのである。
第１図に、Ｓｔ、Ｎ、 −Ａｌ２Ｏ２−Ｓｉｎ、 −Ａ
ＩＮの４元系状態図である。
ＩＮの４元系状態図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 原料粉末として用意した平均粒径：１μｍ以下の窒化
けい素粉末に、Ｔｉ−アルコキシドを窒化チタンに換算
した割合で３〜１５重量％配合し、混合した後、１気圧
以上の窒素雰囲気中、１０００〜１２５０℃の温度で加
熱処理して、表面が窒化チタンで被覆された窒化けい素
粉末を形成し、 ついで、この表面被覆窒化けい素粉末に、いずれも平均
粒径：２μｍ以下を有する、サイアロン形成成分として
の酸化アルミニウム粉末、または酸化アルミニウム粉末
と窒化アルミニウム粉末、あるいは酸化アルミニウム粉
末とサイアロン中間体粉末：１〜２０重量％と、結合相
形成成分としての酸化イットリウム粉末、酸化マグネシ
ウム粉末、および希土類元素の酸化物粉末のうちの１種
または２種以上：０．５〜１５重量％を配合し、混合し
、圧粉体にプレス成形した後、１気圧以上の窒素雰囲気
中、１７００〜１８００℃の温度で焼結することを特徴
とする高強度および高靭性を有する鋳鉄切削用サイアロ
ン基セラミツク工具の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61002390A JPH0686332B2 (ja) | 1986-01-09 | 1986-01-09 | 鋳鉄切削用サイアロン基セラミツク工具の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61002390A JPH0686332B2 (ja) | 1986-01-09 | 1986-01-09 | 鋳鉄切削用サイアロン基セラミツク工具の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62162673A true JPS62162673A (ja) | 1987-07-18 |
| JPH0686332B2 JPH0686332B2 (ja) | 1994-11-02 |
Family
ID=11527905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61002390A Expired - Lifetime JPH0686332B2 (ja) | 1986-01-09 | 1986-01-09 | 鋳鉄切削用サイアロン基セラミツク工具の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0686332B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01121110A (ja) * | 1987-10-09 | 1989-05-12 | Corning Glass Works | セラミック製切削工具インサート |
| JPH04260670A (ja) * | 1991-02-13 | 1992-09-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 窒化珪素系複合焼結体の製造方法 |
| JPH04362066A (ja) * | 1991-06-10 | 1992-12-15 | Toshiba Corp | セラミックス焼結体の製造方法 |
-
1986
- 1986-01-09 JP JP61002390A patent/JPH0686332B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01121110A (ja) * | 1987-10-09 | 1989-05-12 | Corning Glass Works | セラミック製切削工具インサート |
| JPH0683924B2 (ja) * | 1987-10-09 | 1994-10-26 | コーニング グラス ワークス | セラミック製切削工具インサート |
| JPH04260670A (ja) * | 1991-02-13 | 1992-09-16 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 窒化珪素系複合焼結体の製造方法 |
| JPH04362066A (ja) * | 1991-06-10 | 1992-12-15 | Toshiba Corp | セラミックス焼結体の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0686332B2 (ja) | 1994-11-02 |
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