JPS6270266A - 切削工具用複合焼結体の製造方法 - Google Patents
切削工具用複合焼結体の製造方法Info
- Publication number
- JPS6270266A JPS6270266A JP60208394A JP20839485A JPS6270266A JP S6270266 A JPS6270266 A JP S6270266A JP 60208394 A JP60208394 A JP 60208394A JP 20839485 A JP20839485 A JP 20839485A JP S6270266 A JPS6270266 A JP S6270266A
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- Japan
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- sintered body
- sintering
- production
- composite sintered
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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」
本発明は、切削工具の製造法に好適に利用されるほか、
工／ジン部品、高温構造材料、線引きダイス等の製造法
にも利用され得る。
工／ジン部品、高温構造材料、線引きダイス等の製造法
にも利用され得る。
「従来の技術」
Ｓ ｉ ｚＮａ焼結体は高靭性で耐熱衝撃性に優れてい
ることから耐熱合金にかわる構造材料や切削工具に使用
され始めている。５ｉｓＮ４は共有結合性の高い難焼結
材料であるため種々の焼結法によって緻密化が試められ
ている。代表的な焼結法として反応焼結法、普通焼結法
及びホットプレス法が知られているが、反応焼結法では
相対密度８５％が限度であり高強度のものは得られず、
後二者では高温で特性が劣化する難点があった。そこで
反応焼結体を更に緻密化するため金属Ｓ１に焼結助剤を
添加して反応焼結後ホットプレスする方法（特表昭５９
−５０１６２８号公報）や、８１３Ｎ４焼結体の高温特
性改善のため５ｌｓＮａ中にＳＩＣのウィスカーと呼ば
れるひけ結晶を分散させる方法（窯業協会誌９１ （１
１’） １９８Ｂ 、 ４９１ ）が提案された。
ることから耐熱合金にかわる構造材料や切削工具に使用
され始めている。５ｉｓＮ４は共有結合性の高い難焼結
材料であるため種々の焼結法によって緻密化が試められ
ている。代表的な焼結法として反応焼結法、普通焼結法
及びホットプレス法が知られているが、反応焼結法では
相対密度８５％が限度であり高強度のものは得られず、
後二者では高温で特性が劣化する難点があった。そこで
反応焼結体を更に緻密化するため金属Ｓ１に焼結助剤を
添加して反応焼結後ホットプレスする方法（特表昭５９
−５０１６２８号公報）や、８１３Ｎ４焼結体の高温特
性改善のため５ｌｓＮａ中にＳＩＣのウィスカーと呼ば
れるひけ結晶を分散させる方法（窯業協会誌９１ （１
１’） １９８Ｂ 、 ４９１ ）が提案された。
「発明が解決しようとする問題点」
しかし、特表昭５９−５０１６２８号公報記載の方法で
は焼結助剤添加により高温特性の劣化を招来し、ＳｉＣ
ウィスカーを分散させる方法では焼結困難とな９室温に
おける特性もあｔ＃）良くなかった。従って鋳鉄を高速
切削する場合のように刃先が高温になる切削加工に従来
の５１ｍＮａ系工具を用するとその寿命がＡ１２０３−
Ｔｉｃ系工具よシも短かくなるという問題点があっ九
。
は焼結助剤添加により高温特性の劣化を招来し、ＳｉＣ
ウィスカーを分散させる方法では焼結困難とな９室温に
おける特性もあｔ＃）良くなかった。従って鋳鉄を高速
切削する場合のように刃先が高温になる切削加工に従来
の５１ｍＮａ系工具を用するとその寿命がＡ１２０３−
Ｔｉｃ系工具よシも短かくなるという問題点があっ九
。
本発明は上記問題点を解決し、従来の５ｉｓＮａ系工具
やＡｌｚＯｓ −Ｔｉｃ系工具よυも高温強度及び耐摩
耗性に優れた複合焼結体の製造法を提供することを目的
とする。
やＡｌｚＯｓ −Ｔｉｃ系工具よυも高温強度及び耐摩
耗性に優れた複合焼結体の製造法を提供することを目的
とする。
「問題点を解決するだめの手段」
その手段は、Ｓ１粉末６０〜９０重量係及び焼結助剤４
０〜１０′ＩＬｉｔチよりなる混合物４０〜９５体積チ
に対し、ＳＩＣウィスカー６０〜５体積チを添加し成形
し、Ｓｉ粉末を窒化後、焼結するところにある。
０〜１０′ＩＬｉｔチよりなる混合物４０〜９５体積チ
に対し、ＳＩＣウィスカー６０〜５体積チを添加し成形
し、Ｓｉ粉末を窒化後、焼結するところにある。
「作用」
焼結助剤は、窒化により生成したＳ ｉ ｓ Ｎ４の焼
結を促進し緻密化するものであるが、その含有量がＳｉ
Ｃウィスカーを除く原料中１０重量％に満たないと緻密
化せず、４０重量％を超えると高温特性を劣化させるこ
とからその含有量を４０〜１０重量％に限定した。焼結
助剤の種類はＡｌ２Ｏ３＋ ＡＩＮ ＋ Ｙ＊Ｏｓ ＋
ＭｇＯ＋ Ｚｒ０ｚ及び希土類元素の酸化物のうち、
一種以上が望ましく 、Ａ１ｒＱ／Ｙ２Ｏ３モル比’Ａ
−８のＡｌｚＯｓ 、ＹｚＯｓ混合物が好適である。
結を促進し緻密化するものであるが、その含有量がＳｉ
Ｃウィスカーを除く原料中１０重量％に満たないと緻密
化せず、４０重量％を超えると高温特性を劣化させるこ
とからその含有量を４０〜１０重量％に限定した。焼結
助剤の種類はＡｌ２Ｏ３＋ ＡＩＮ ＋ Ｙ＊Ｏｓ ＋
ＭｇＯ＋ Ｚｒ０ｚ及び希土類元素の酸化物のうち、
一種以上が望ましく 、Ａ１ｒＱ／Ｙ２Ｏ３モル比’Ａ
−８のＡｌｚＯｓ 、ＹｚＯｓ混合物が好適である。
Ｓｉ粉末は窒化によりＳ ｉ ｓ Ｎ４に変化するが、
この際成形体の相対密度が７５チ程度にまで達すること
からＳ ｉ ｓ ＮａとＳｉＣウィスカーとの混合物の
相対密度が５５チ程度にしか達しないのと異なり、焼結
時の収縮変形がほとんど生じないうえ、密接した５ｉｓ
Ｎａ同志が焼結することから焼結し易くなる。窒化は１
１００〜１４００℃の９素気流中又は窒素、水素及び不
活性ガスの混合気流中で行われる。
この際成形体の相対密度が７５チ程度にまで達すること
からＳ ｉ ｓ ＮａとＳｉＣウィスカーとの混合物の
相対密度が５５チ程度にしか達しないのと異なり、焼結
時の収縮変形がほとんど生じないうえ、密接した５ｉｓ
Ｎａ同志が焼結することから焼結し易くなる。窒化は１
１００〜１４００℃の９素気流中又は窒素、水素及び不
活性ガスの混合気流中で行われる。
ＳｉＣウィスカーとは直径０．１〜Ｌ、ＳμｍのＳｉＣ
のひげ結晶をいい、焼結助剤の添加により粒界相に生じ
たガラス層が高温で軟化してもＳｉ３Ｎ４粒子間をつな
ぎ止めることにより焼結体の高温特性の劣化を防止する
ほか、ＳＩＣウィスカー同志のからみ合いＫよって成形
体中に多数の開気孔を生ぜしめて窒化時の窒素拡散を容
易にし窒化を促進する。この開気孔はＳｉがＳ ｉ ｓ
Ｎ４に窒化される時の体積膨張や５ｉｓＮ４の気相拡散
により小さくなるので、焼結体の強度に悪影＃を及ぼす
ことはない。ＳｉＣウィスカーは、成形体中の添加量が
５体積チに満たないと上記作用に乏しく、６０体積チを
超えると成形、緻密化共に困難となるのでその添加量を
６０〜５体積チに限定した。
のひげ結晶をいい、焼結助剤の添加により粒界相に生じ
たガラス層が高温で軟化してもＳｉ３Ｎ４粒子間をつな
ぎ止めることにより焼結体の高温特性の劣化を防止する
ほか、ＳＩＣウィスカー同志のからみ合いＫよって成形
体中に多数の開気孔を生ぜしめて窒化時の窒素拡散を容
易にし窒化を促進する。この開気孔はＳｉがＳ ｉ ｓ
Ｎ４に窒化される時の体積膨張や５ｉｓＮ４の気相拡散
により小さくなるので、焼結体の強度に悪影＃を及ぼす
ことはない。ＳｉＣウィスカーは、成形体中の添加量が
５体積チに満たないと上記作用に乏しく、６０体積チを
超えると成形、緻密化共に困難となるのでその添加量を
６０〜５体積チに限定した。
焼結は５〜２００気圧の窒素中湿度１７００〜２０００
℃のガス圧焼結又ハ１００〜５００気圧のカーボンモー
ルド中温度１６００〜１９００℃のホットプレスにて行
われる。
℃のガス圧焼結又ハ１００〜５００気圧のカーボンモー
ルド中温度１６００〜１９００℃のホットプレスにて行
われる。
「実施例」
３５０メツシュ通過の純度９９重ｉ％のＳｉ粉末、平均
粒径０．６μｍ、純度９９．９重量％のα−Ａ１２０３
、平均粒径１μｍ、純度９９重量％のＹ２Ｏ３及びＳｉ
Ｃウィスカーを第１表の成形体組成となるように混合し
、１ｔｏｎ／ａｉ！で金凰ブレス成形し窒素気流中１８
００℃で窒化し、次いで３００気圧のカーボンモールド
中１８００℃、２００ Ｋｔ／ｃｎｌでホントプレスす
ることによって焼結体＆１〜ム１１を製造した。焼結体
ム１〜ム１１について相対密度、抗折強度及び逃げ面摩
耗ＶＢを測定した結果を第１表に示す。なお、抗折強度
は焼結体を大気中１２００℃で５分保持した後、ＪＩｓ
規格Ｒ１６０１に従って８点曲げ強さを測定し、試料１
０個の平均値を示した。ＶＢは焼結体を５ＮＧＮ４８２
形状に研摩した後、第２表に示す条件で切削して測定し
た。
粒径０．６μｍ、純度９９．９重量％のα−Ａ１２０３
、平均粒径１μｍ、純度９９重量％のＹ２Ｏ３及びＳｉ
Ｃウィスカーを第１表の成形体組成となるように混合し
、１ｔｏｎ／ａｉ！で金凰ブレス成形し窒素気流中１８
００℃で窒化し、次いで３００気圧のカーボンモールド
中１８００℃、２００ Ｋｔ／ｃｎｌでホントプレスす
ることによって焼結体＆１〜ム１１を製造した。焼結体
ム１〜ム１１について相対密度、抗折強度及び逃げ面摩
耗ＶＢを測定した結果を第１表に示す。なお、抗折強度
は焼結体を大気中１２００℃で５分保持した後、ＪＩｓ
規格Ｒ１６０１に従って８点曲げ強さを測定し、試料１
０個の平均値を示した。ＶＢは焼結体を５ＮＧＮ４８２
形状に研摩した後、第２表に示す条件で切削して測定し
た。
第 ２ 表
第１表かられかるように、本発明範囲内の焼結体は本発
明範囲外の焼結体よりも１２００℃における抗折強度が
高く、逃げ面摩耗ＶＢの小さいものであった。
明範囲外の焼結体よりも１２００℃における抗折強度が
高く、逃げ面摩耗ＶＢの小さいものであった。
比較のために市販のＡ１２０ａ −ＴｉＣ系について焼
結体Ｊ１＆１〜ム１１と同一条件で特性を測定したとこ
ろ、１２００℃での抗折強度は４５−／−で、切削試験
では欠損した。
結体Ｊ１＆１〜ム１１と同一条件で特性を測定したとこ
ろ、１２００℃での抗折強度は４５−／−で、切削試験
では欠損した。
「発明の効果」
以上のように、本発明製造法によれば、高温強度、耐摩
耗性に優れた複合焼結体を得ることができる。
耗性に優れた複合焼結体を得ることができる。
Claims (1)
- Ｓｉ粉末６０〜９０重量％及び焼結助剤４０〜１０重
量％よりなる混合物４０〜９５体積％に対し、ＳｉＣウ
ィスカー６０〜５体積％を添加し成形し、Ｓｉ粉末を窒
化後、焼結することを特徴とする複合焼結体の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60208394A JPS6270266A (ja) | 1985-09-20 | 1985-09-20 | 切削工具用複合焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60208394A JPS6270266A (ja) | 1985-09-20 | 1985-09-20 | 切削工具用複合焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6270266A true JPS6270266A (ja) | 1987-03-31 |
| JPH0585506B2 JPH0585506B2 (ja) | 1993-12-07 |
Family
ID=16555529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60208394A Granted JPS6270266A (ja) | 1985-09-20 | 1985-09-20 | 切削工具用複合焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6270266A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6487570A (en) * | 1987-09-29 | 1989-03-31 | Kyocera Corp | Production of silicon nitride-based composite sintered body |
| JPS6487571A (en) * | 1987-09-29 | 1989-03-31 | Kyocera Corp | Production of silicon nitride-based composite sintered body |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5930770A (ja) * | 1982-08-12 | 1984-02-18 | 工業技術院長 | ＳｉＣ−Ｓｉ↓３Ｎ↓４系焼結複合セラミクス |
-
1985
- 1985-09-20 JP JP60208394A patent/JPS6270266A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5930770A (ja) * | 1982-08-12 | 1984-02-18 | 工業技術院長 | ＳｉＣ−Ｓｉ↓３Ｎ↓４系焼結複合セラミクス |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6487570A (en) * | 1987-09-29 | 1989-03-31 | Kyocera Corp | Production of silicon nitride-based composite sintered body |
| JPS6487571A (en) * | 1987-09-29 | 1989-03-31 | Kyocera Corp | Production of silicon nitride-based composite sintered body |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0585506B2 (ja) | 1993-12-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |