JPS6222951B2 - - Google Patents
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- JPS6222951B2 JPS6222951B2 JP56089330A JP8933081A JPS6222951B2 JP S6222951 B2 JPS6222951 B2 JP S6222951B2 JP 56089330 A JP56089330 A JP 56089330A JP 8933081 A JP8933081 A JP 8933081A JP S6222951 B2 JPS6222951 B2 JP S6222951B2
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Description
本発明は高速切削において優れた切削性を有す
る切削工具用焼結体とその製造法に関する。 Si3N4を主成分とするセラミツクスは高温強
度、高温硬度など優れた特性を有し、耐熱構造材
料に応用されている。近年切削工具に応用すべく
２、３の試みがなされており、それらは主として
焼結性を高め、強度を改善する添加物に関するも
ので、例えば特開昭55−32785号「鋳鉄の切削加
工に有用なSi3N4・Y2O3・SiO2セラミツク系切削
工具およびその製造方法」ではSi3N4にY2O3と
SiO2を添加するものであり、特開昭55−47276号
「切削工具用Si3N4複合材料およびその製造方法」
ではY2O3、MgOおよびZrO2を添加することによ
つて強度を改善している。 しかしながら、これらのSi3N4を主成分とする
セラミツク工具は従来のAl2O3を主成分としたセ
ラミツク工具に比べ耐摩耗性に劣る欠点があり、
実用化の障害になつていた。特に硬い材料の切削
ではすき取り摩耗が大きく実用に供しえない難が
あつた。 本発明はこれを改良するためになされたもの
で、窒化珪素セラミツクの耐摩耗性を改善するた
めに本質的に耐摩耗性の高いTiC、TiN、TiCN
の２種以上を含むAl2O3系材料を加え複合体とす
ることにより、上記問題点を解決したもので特許
請求の範囲の通りを要旨とするものでY2O3、
MgO、ZrO2、安定化ZrO2の１種以上を１〜15重
量％（以下「重量」を省く）含んだSi3N4粉末は
α型を90％以上含む平均粒径0.7μ以下の粉末が
特に好ましい。またTiC、TiN、TiCNの２種以
上を10〜50％含むAl2O3主体の第２粉末はα型で
平均粒径が１μ以下であることが特に好ましい。
第１粉末のうちY2O3、MgO、ZrO2、安定化ZrO2
の１種以上を全量の１〜15％含有させる目的は、
焼結性を改善するためで、１％未満ではその効果
が少なく、内在気孔のため強度低下を生じ、15％
を超えると粒成長を生じやすく、また脆いガラス
質を多量に含むため強度低下を生じ、いずれの場
合も切削工具に適さない。 次に第２粉末にTiC、TiN、TiCNの２種以上
を10〜50％含ませる理由は、Al2O3の熱衝撃に対
する抵抗を改善するためで、10％以下ではその効
果が過少であり、50％を超えるとAl2O3やSi3N4の
粒成長や焼結性低下により強度低下を生じる。こ
れを焼結するには第１粉末第２粉末を十分に混合
し、黒鉛型を用い1600〜1850℃の温度、100Kg／
cm2以上の圧力でホツトプレスするか、またはHIP
と称する熱間静水圧加圧成形法で焼結することが
望ましく、1850℃を超えるとSi3N4の蒸発が著し
くなり、理論密度の97％以上の十分な焼結体が得
られない。また第１粉末と第２粉末の比率は50：
50〜90：10であることが必要で、この範囲を超え
て第１粉末を多過ぎれば耐摩耗性の向上が見られ
ず第２粉末が多過ぎれば強度が低く熱衝撃に弱く
なるため、いずれの場合も切削工具として不適当
である。 実施例 １ α型を90％含有する平均粒径0.7μのSi3N4粉末
90％、ZrO25％、MgO5％の粉末を湿式混合粉砕
し乾燥し第１粉末とする。次に平均粒径0.9μの
α−Al2O3粉末70％、1.2μのTiC粉末15％と1.2
μのTiN粉末15％を同じく湿式混合粉砕し乾燥し
第２粉末とする。次に第１粉末と第２粉末を第１
表の比率で湿式混合し、乾燥した粉末を黒鉛型に
入れ1800℃400Kg／cm2で30分ホツトプレスした。
る切削工具用焼結体とその製造法に関する。 Si3N4を主成分とするセラミツクスは高温強
度、高温硬度など優れた特性を有し、耐熱構造材
料に応用されている。近年切削工具に応用すべく
２、３の試みがなされており、それらは主として
焼結性を高め、強度を改善する添加物に関するも
ので、例えば特開昭55−32785号「鋳鉄の切削加
工に有用なSi3N4・Y2O3・SiO2セラミツク系切削
工具およびその製造方法」ではSi3N4にY2O3と
SiO2を添加するものであり、特開昭55−47276号
「切削工具用Si3N4複合材料およびその製造方法」
ではY2O3、MgOおよびZrO2を添加することによ
つて強度を改善している。 しかしながら、これらのSi3N4を主成分とする
セラミツク工具は従来のAl2O3を主成分としたセ
ラミツク工具に比べ耐摩耗性に劣る欠点があり、
実用化の障害になつていた。特に硬い材料の切削
ではすき取り摩耗が大きく実用に供しえない難が
あつた。 本発明はこれを改良するためになされたもの
で、窒化珪素セラミツクの耐摩耗性を改善するた
めに本質的に耐摩耗性の高いTiC、TiN、TiCN
の２種以上を含むAl2O3系材料を加え複合体とす
ることにより、上記問題点を解決したもので特許
請求の範囲の通りを要旨とするものでY2O3、
MgO、ZrO2、安定化ZrO2の１種以上を１〜15重
量％（以下「重量」を省く）含んだSi3N4粉末は
α型を90％以上含む平均粒径0.7μ以下の粉末が
特に好ましい。またTiC、TiN、TiCNの２種以
上を10〜50％含むAl2O3主体の第２粉末はα型で
平均粒径が１μ以下であることが特に好ましい。
第１粉末のうちY2O3、MgO、ZrO2、安定化ZrO2
の１種以上を全量の１〜15％含有させる目的は、
焼結性を改善するためで、１％未満ではその効果
が少なく、内在気孔のため強度低下を生じ、15％
を超えると粒成長を生じやすく、また脆いガラス
質を多量に含むため強度低下を生じ、いずれの場
合も切削工具に適さない。 次に第２粉末にTiC、TiN、TiCNの２種以上
を10〜50％含ませる理由は、Al2O3の熱衝撃に対
する抵抗を改善するためで、10％以下ではその効
果が過少であり、50％を超えるとAl2O3やSi3N4の
粒成長や焼結性低下により強度低下を生じる。こ
れを焼結するには第１粉末第２粉末を十分に混合
し、黒鉛型を用い1600〜1850℃の温度、100Kg／
cm2以上の圧力でホツトプレスするか、またはHIP
と称する熱間静水圧加圧成形法で焼結することが
望ましく、1850℃を超えるとSi3N4の蒸発が著し
くなり、理論密度の97％以上の十分な焼結体が得
られない。また第１粉末と第２粉末の比率は50：
50〜90：10であることが必要で、この範囲を超え
て第１粉末を多過ぎれば耐摩耗性の向上が見られ
ず第２粉末が多過ぎれば強度が低く熱衝撃に弱く
なるため、いずれの場合も切削工具として不適当
である。 実施例 １ α型を90％含有する平均粒径0.7μのSi3N4粉末
90％、ZrO25％、MgO5％の粉末を湿式混合粉砕
し乾燥し第１粉末とする。次に平均粒径0.9μの
α−Al2O3粉末70％、1.2μのTiC粉末15％と1.2
μのTiN粉末15％を同じく湿式混合粉砕し乾燥し
第２粉末とする。次に第１粉末と第２粉末を第１
表の比率で湿式混合し、乾燥した粉末を黒鉛型に
入れ1800℃400Kg／cm2で30分ホツトプレスした。
【表】
表中の耐摩耗性はJIS B4103の形状
SNGN432TNの切削用チツプに仕上げ、鋳鉄棒材
（120mmφ×400mmｌ）を切削速度Ｖ＝400ｍ／
min、送りｆ＝0.2mm／rev.、切り込みｄ＝1.0mm
の条件で長手方向に800mm切削を行なつたあとの
フランク摩耗幅をＶBmmで示す。 表に見られる如く本発明品はすぐれた耐摩耗性
と高い抗折力を示す。サンプルNo.1、３を用
い、生産工場における鋳鉄円板型部品の加工を試
みた。円板は外径200mm、厚さ35mmで、外側部よ
り50mmの側端面を切削した。円板の表面は鋳肌の
まゝである。切削条件は切削速度Ｖ＝500ｍ／
min、切り込み約３〜５mm、送り0.35mm／rev.と
した。比較として従来使用されているAl2O3セラ
ミツクとTiCからなる黒色セラミツクを用いた。
その結果を第２表に示す。
SNGN432TNの切削用チツプに仕上げ、鋳鉄棒材
（120mmφ×400mmｌ）を切削速度Ｖ＝400ｍ／
min、送りｆ＝0.2mm／rev.、切り込みｄ＝1.0mm
の条件で長手方向に800mm切削を行なつたあとの
フランク摩耗幅をＶBmmで示す。 表に見られる如く本発明品はすぐれた耐摩耗性
と高い抗折力を示す。サンプルNo.1、３を用
い、生産工場における鋳鉄円板型部品の加工を試
みた。円板は外径200mm、厚さ35mmで、外側部よ
り50mmの側端面を切削した。円板の表面は鋳肌の
まゝである。切削条件は切削速度Ｖ＝500ｍ／
min、切り込み約３〜５mm、送り0.35mm／rev.と
した。比較として従来使用されているAl2O3セラ
ミツクとTiCからなる黒色セラミツクを用いた。
その結果を第２表に示す。
【表】
実施例 ２
実施例１に用いたと同じSi3N4、Al2O3、TiC、
TiN20モル％をCaOで安定化したZrO2、平均粒径
１μのMgOおよび平均粒径1.2μTiCNを第３表
の組成に湿式ボールミルで粉砕混合し、乾燥後実
施例１と同条件でホツトプレスを行ない特性を調
査した結果第３表の如き結果が得られた。
TiN20モル％をCaOで安定化したZrO2、平均粒径
１μのMgOおよび平均粒径1.2μTiCNを第３表
の組成に湿式ボールミルで粉砕混合し、乾燥後実
施例１と同条件でホツトプレスを行ない特性を調
査した結果第３表の如き結果が得られた。
【表】
【表】
次にNo.6、７、８、10および市販のセラミツ
ク工具を用い鋼（SCM4種の硬さHRC34の調質
材）製の棒材（直径100mm×長さ400mm）の外側面
を水溶性切削液を使用して、切削速度Ｖ＝300
ｍ／分、切り込みｄ＝2.0mm、送りｆ＝0.25mm／
rev.として切削試験を行なつた処、No.6、７、８
は10分切削して正常摩耗を示し摩耗幅ＶBはそれ
ぞれ0.16、0.15、0.18であつたのに対し、No.10は
４分切削で境界摩耗が異常成長したゝめ中止し
た。市販のセラミツク工具は、１分切削後熱衝撃
により大きく破損した。このように本発明による
切削工具は耐摩耗性、靭性共に高く、利用価値の
極めて高いものである。
ク工具を用い鋼（SCM4種の硬さHRC34の調質
材）製の棒材（直径100mm×長さ400mm）の外側面
を水溶性切削液を使用して、切削速度Ｖ＝300
ｍ／分、切り込みｄ＝2.0mm、送りｆ＝0.25mm／
rev.として切削試験を行なつた処、No.6、７、８
は10分切削して正常摩耗を示し摩耗幅ＶBはそれ
ぞれ0.16、0.15、0.18であつたのに対し、No.10は
４分切削で境界摩耗が異常成長したゝめ中止し
た。市販のセラミツク工具は、１分切削後熱衝撃
により大きく破損した。このように本発明による
切削工具は耐摩耗性、靭性共に高く、利用価値の
極めて高いものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 次の第１粉末と第２粉末とを重量基準で50／
50〜90／10の比率に混合し、熱間で理論密度の97
〜100％まで加圧焼結することを特徴とする切削
工具用焼結体の製造法。 第１粉末：Y2O3、MgO、ZrO2及び安定化ZrO2の
うち１種以上１〜15重量％と残部α型90重量％
以上のSi3N4。 第２粉末：TiC、TiN及びTiCNのうち２種以上
10〜50重量％と残部Al2O3。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56089330A JPS57205376A (en) | 1981-06-10 | 1981-06-10 | Sintered body for cutting tool and manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56089330A JPS57205376A (en) | 1981-06-10 | 1981-06-10 | Sintered body for cutting tool and manufacture |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57205376A JPS57205376A (en) | 1982-12-16 |
| JPS6222951B2 true JPS6222951B2 (ja) | 1987-05-20 |
Family
ID=13967665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56089330A Granted JPS57205376A (en) | 1981-06-10 | 1981-06-10 | Sintered body for cutting tool and manufacture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57205376A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0113660B1 (en) * | 1983-01-10 | 1991-03-27 | NGK Spark Plug Co. Ltd. | Nitride based cutting tool |
| JPS59190271A (ja) * | 1983-04-12 | 1984-10-29 | 住友電気工業株式会社 | 窒化けい素質焼結体の製造法 |
| KR870000309B1 (ko) * | 1984-05-29 | 1987-02-26 | 한국과학기술원 | 절삭 공구용 질화규소 소결체 및 그의 제조 방법 |
| JPS61101482A (ja) * | 1984-10-23 | 1986-05-20 | 住友電気工業株式会社 | 窒化珪素切削工具 |
| US5130279A (en) * | 1990-02-07 | 1992-07-14 | Mitsubishi Materials Corporation | Silicon nitride based sintered material and process of manufacturing same |
| DE69207613T2 (de) * | 1991-02-15 | 1996-09-19 | Sumitomo Electric Industries | Werkzeug aus gesintertem Siliciumnitrid |
-
1981
- 1981-06-10 JP JP56089330A patent/JPS57205376A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57205376A (en) | 1982-12-16 |
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