JPS6294206A - 切削工具用表面被覆β′サイアロン基セラミツクスおよびその製造法 - Google Patents
切削工具用表面被覆β′サイアロン基セラミツクスおよびその製造法Info
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- JPS6294206A JPS6294206A JP60232558A JP23255885A JPS6294206A JP S6294206 A JPS6294206 A JP S6294206A JP 60232558 A JP60232558 A JP 60232558A JP 23255885 A JP23255885 A JP 23255885A JP S6294206 A JPS6294206 A JP S6294206A
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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、すぐれた耐摩耗性を有し、特に鋳鉄の切削
に切削工具として用いた場合に丁ぐれた使用寿命を示す
表面被覆β′サイアロン基セラミックスおよびその製造
法に関するものである。
に切削工具として用いた場合に丁ぐれた使用寿命を示す
表面被覆β′サイアロン基セラミックスおよびその製造
法に関するものである。
従来、一般に、表面被覆β′サイアロン基セラミックス
が、特に鋳鉄の切削に切削工具として用いられ、また、
この従来表面被覆β′サイアロン基セラミックスは、基
体を構成するβ′サイアロン基セラミックスが、重量％
で（以下、％は重量％を示す）、 分散相形成成分として、周期律表の４ａ族金属の炭化物
、窒化物、および酸化物、並びここり、らの２種以上の
固溶体のうちの１種または２種以上（以下、これらを総
称して４ａ族金践の炭・窒・酸Ｃヒ物という）−２へ３
２％、 結合相形ＩＪ３２成分として、Ｙ、Ｍｇ、および希土類
金属の酸化物のうちの１種または２種以上（以下、これ
らを総称して金属酸（ヒ物という）：３〜３３％、 を含任し、残りが組成式：Ｓｉ６−２Ａｌ２Ｏ２Ｎ８−
２（ただし２≦１）で現わされるβ′サイアロンと不Ｏ
ＴＭ不純物からなる組成を有し、さらに、 上記４ａ族金嬉の炭・窒・酸化物粉末、上記金属酸化物
粉末、さらにβ′サイアロン形成用粉末と１、てＳ ｊ
３Ｎ４粉末、ＭＮ粉末、およびＡｌ２Ｏ３粉末を用い
、こねら原料粉末を、 上記４ａ族金属の炭・窒・酸化物粉末：２〜３２％、 上記金属酸（ヒ物粉末：３〜３３％、 Ｓｉ３Ｎ４ａ末、ＭＮ粉末、およびＡｌ２Ｏ３粉末から
なるβ′サイアロン形成用粉末：残り、からなる配合組
成に配合し、通常の条件で、混合し、プレス成形し、つ
いで不活性ガス雰囲気中、１７００℃以上の温度で焼結
することによって製造され、 引続いて、この基体の表面に、通常の（ヒ学蒸着法を用
いて、周期律表の４８ ＊ ５ ａ ＋および６ａ族金
属の炭１ヒ物、窒化物、および酸化物、並びにこれらの
２種以上の固溶体、さらにＡｌ２Ｏ３などのうちの１棟
の単層または２種以上の複層からなる硬質層を被覆する
ことによって製造されることもよく知られるところであ
る。
が、特に鋳鉄の切削に切削工具として用いられ、また、
この従来表面被覆β′サイアロン基セラミックスは、基
体を構成するβ′サイアロン基セラミックスが、重量％
で（以下、％は重量％を示す）、 分散相形成成分として、周期律表の４ａ族金属の炭化物
、窒化物、および酸化物、並びここり、らの２種以上の
固溶体のうちの１種または２種以上（以下、これらを総
称して４ａ族金践の炭・窒・酸Ｃヒ物という）−２へ３
２％、 結合相形ＩＪ３２成分として、Ｙ、Ｍｇ、および希土類
金属の酸化物のうちの１種または２種以上（以下、これ
らを総称して金属酸（ヒ物という）：３〜３３％、 を含任し、残りが組成式：Ｓｉ６−２Ａｌ２Ｏ２Ｎ８−
２（ただし２≦１）で現わされるβ′サイアロンと不Ｏ
ＴＭ不純物からなる組成を有し、さらに、 上記４ａ族金嬉の炭・窒・酸化物粉末、上記金属酸化物
粉末、さらにβ′サイアロン形成用粉末と１、てＳ ｊ
３Ｎ４粉末、ＭＮ粉末、およびＡｌ２Ｏ３粉末を用い
、こねら原料粉末を、 上記４ａ族金属の炭・窒・酸化物粉末：２〜３２％、 上記金属酸（ヒ物粉末：３〜３３％、 Ｓｉ３Ｎ４ａ末、ＭＮ粉末、およびＡｌ２Ｏ３粉末から
なるβ′サイアロン形成用粉末：残り、からなる配合組
成に配合し、通常の条件で、混合し、プレス成形し、つ
いで不活性ガス雰囲気中、１７００℃以上の温度で焼結
することによって製造され、 引続いて、この基体の表面に、通常の（ヒ学蒸着法を用
いて、周期律表の４８ ＊ ５ ａ ＋および６ａ族金
属の炭１ヒ物、窒化物、および酸化物、並びにこれらの
２種以上の固溶体、さらにＡｌ２Ｏ３などのうちの１棟
の単層または２種以上の複層からなる硬質層を被覆する
ことによって製造されることもよく知られるところであ
る。
しかし、この従来表面核種切削工具用β′サイアロン基
セラミックスを、特に鋳鉄の切削（＝用いた場合に、切
刃の逃げ面およびすくい面とも比較的速く摩耗するが、
すくい面における摩耗の方が一段と速いことから、切削
時間の経過とともに深く摩耗したすくい面摩耗部と、逃
げ面摩耗部とがつながって刃先に欠けが生ずるようにな
るばη≧りでなく、硬質層に剥離が生ずる場合がしばし
ば生じ、この結果被剛材に歪みを生じさせたり、仕上げ
面を悪１ヒさせたりするなどの問題点が生じることから
、切刃の逃げ面摩耗幅の大きさの割には短かい使用寿命
しか示さないのが現状である；〔問題点を解決するため
の手段〕 そこで、本発明者等は、上述のような観点から、上記の
従来切削工具用表面被覆β′サイアロン基セラミックス
に着目し、これにすぐれた耐摩耗性を付与し、もって切
削寿命の延命ｔヒをはかるべく研究を行なった結果、 特に基体を構成するβ′サイアロン基セラミックス（−
おけるβ′サイアロンを形成するための原料粉末として
、添付図面のＳｉ３Ｎ４ Ｓ！０２ Ａｌ２Ｏ３
１ｅＮ疑４元系状態図において、代表組成式： Ｓｉ２
Ｎ２Ｏで表わされる０′チイアロン粉末、同じく代表組
成式： ＳｉＡ７４０□Ｎ４で表わされる１５Ｒサイア
ロン粉末、およびＡｌ２Ｏ３粉末を使用し、これらのβ
′サイアロン形成用としてのＯ′サイアロン粉末、１５
Ｒナイアロン粉床、およびＡ７２Ｏ３粉末を、モル比で
、１６−３Ｚ：４：３Ｚ−８ （ただし２．７≦２≦４．３）を満足する割合に配合す
ると、組成式： Ｓｉ、２Ａｌ２Ｏ２Ｎ８−、で表わさ
れるβ′サイアロンのＺ値が、 ２．７≦２≦４．３ の範囲内（＝あるβ′サイアロン基セラミックスが製造
されるようになり、 さらに、硬質層における基体表面接着層を、望ましくは
０．２〜１μｍの平均層厚で、周期律表の４ａ族金属の
窒（ヒ物、炭窒化物、♀酸化物、および炭窒酸化物（以
下、これらを総称して４ａ族金属の窒素含有化合物とい
う）のうちのいずれかで構成すると、硬質層の基体表面
への’！−４性が著しく向上するようになり、このよう
に組成式：Ｓ ｉ６− 、ＡＪ ｚＮＢ −２で表わさ
れるβ′サイアロンにおけるｚ値が従来β′サイアロン
に比して著しく高く、かつ硬質層における基体表面接着
層が４ａ族金属の窒素含有１ヒ合物で構成された表面被
覆β′サイアロン基セラミックスは、特にこれを鋳鉄の
切削に切削工具として用いた場合に、すぐれた耐摩耗性
を示し、長い使用寿命を示すという知見を得たのである
。
セラミックスを、特に鋳鉄の切削（＝用いた場合に、切
刃の逃げ面およびすくい面とも比較的速く摩耗するが、
すくい面における摩耗の方が一段と速いことから、切削
時間の経過とともに深く摩耗したすくい面摩耗部と、逃
げ面摩耗部とがつながって刃先に欠けが生ずるようにな
るばη≧りでなく、硬質層に剥離が生ずる場合がしばし
ば生じ、この結果被剛材に歪みを生じさせたり、仕上げ
面を悪１ヒさせたりするなどの問題点が生じることから
、切刃の逃げ面摩耗幅の大きさの割には短かい使用寿命
しか示さないのが現状である；〔問題点を解決するため
の手段〕 そこで、本発明者等は、上述のような観点から、上記の
従来切削工具用表面被覆β′サイアロン基セラミックス
に着目し、これにすぐれた耐摩耗性を付与し、もって切
削寿命の延命ｔヒをはかるべく研究を行なった結果、 特に基体を構成するβ′サイアロン基セラミックス（−
おけるβ′サイアロンを形成するための原料粉末として
、添付図面のＳｉ３Ｎ４ Ｓ！０２ Ａｌ２Ｏ３
１ｅＮ疑４元系状態図において、代表組成式： Ｓｉ２
Ｎ２Ｏで表わされる０′チイアロン粉末、同じく代表組
成式： ＳｉＡ７４０□Ｎ４で表わされる１５Ｒサイア
ロン粉末、およびＡｌ２Ｏ３粉末を使用し、これらのβ
′サイアロン形成用としてのＯ′サイアロン粉末、１５
Ｒナイアロン粉床、およびＡ７２Ｏ３粉末を、モル比で
、１６−３Ｚ：４：３Ｚ−８ （ただし２．７≦２≦４．３）を満足する割合に配合す
ると、組成式： Ｓｉ、２Ａｌ２Ｏ２Ｎ８−、で表わさ
れるβ′サイアロンのＺ値が、 ２．７≦２≦４．３ の範囲内（＝あるβ′サイアロン基セラミックスが製造
されるようになり、 さらに、硬質層における基体表面接着層を、望ましくは
０．２〜１μｍの平均層厚で、周期律表の４ａ族金属の
窒（ヒ物、炭窒化物、♀酸化物、および炭窒酸化物（以
下、これらを総称して４ａ族金属の窒素含有化合物とい
う）のうちのいずれかで構成すると、硬質層の基体表面
への’！−４性が著しく向上するようになり、このよう
に組成式：Ｓ ｉ６− 、ＡＪ ｚＮＢ −２で表わさ
れるβ′サイアロンにおけるｚ値が従来β′サイアロン
に比して著しく高く、かつ硬質層における基体表面接着
層が４ａ族金属の窒素含有１ヒ合物で構成された表面被
覆β′サイアロン基セラミックスは、特にこれを鋳鉄の
切削に切削工具として用いた場合に、すぐれた耐摩耗性
を示し、長い使用寿命を示すという知見を得たのである
。
したがって、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、 分散相形成用としての上記４ａ族金属の炭・窒・酸ｆヒ
物粉末、結合相形成用としての上記金側１ヒ物粉末、並
びにβ′サイアロン形成用として、添付図面のＳｉ３Ｎ
４−Ｓｉｎ２− Ａ７２Ｏ３− Ｍ Ｎ疑４元系状態図
において、代表組成式：Ｓｉ２Ｎ２Ｏで表わされるＯ′
サイアロン粉末、同じく代表組成式： ＳｉＡ／４０２
Ｎ４で表わされる１５Ｒサイアロン粉末、およびＡｌ２
Ｏｎ粉末を用い、これら原料粉末を、 上記４ａ族金属の炭・窒・Ｗ（ヒ物粉末：２〜３２％、 上記金属酸化物粉末＝３〜３３％、 上記β′サイアロン形成用粉末：残り、からなり、かつ
上記β′サイアロン形成用粉末におけるＯ′サイアロン
粉末はＳｉ２Ｎ４０で検算、また同じく１５Ｒサイアロ
ン粉末はＳ ｒ Ａｌ１０□Ｎ４で換算して、０′サイ
アロン粉末：１５Ｒサイアロン粉末：Ａ７！２Ｏ３粉末
の割合が、モル比で、 １６−３Ｚ：４：３Ｚ−８ （ただし２．７≦２≦４．３）を満足する配合組成（＝
配合し、通常の条件で、混合し、プレス成形し、ついで
不活性ガス雰囲気中、１７００’Ｃ以上の温度で焼結す
ることによって、 上記分散相形成成分としての４ａＪｉ金属の炭・窒・酸
ｆヒ物：２〜３２％、 上記結合相形成成分としての金属酸ｆヒ物：３〜３３％
、 を含有し、残りが組成式：Ｓｉ６−ｚＡｌ２Ｏ．Ｎ８−
２で表わされるβ′サイアロンのＺ値が、 ２．７≦Ｚ≦４．３ を満足するβ′サイアロンと不可避不純物からなる組成
を有する基体としてのβ′サイアロ７店セラミックスを
製造し、 引続いて、この基体の表面（：、単ｒ＠または複層の硬
質層を被覆するに際して、この硬質層におけ □る基
体表面接着層を、４ａ族金属の窒素含有１ヒ合物のうち
のいずれで構成することによって、耐摩 ′耗性のす
ぐれた切削工具用表面被覆β′サイアロン基セラミック
スを製造すること（二特徴を宵するものである。
たものであって、 分散相形成用としての上記４ａ族金属の炭・窒・酸ｆヒ
物粉末、結合相形成用としての上記金側１ヒ物粉末、並
びにβ′サイアロン形成用として、添付図面のＳｉ３Ｎ
４−Ｓｉｎ２− Ａ７２Ｏ３− Ｍ Ｎ疑４元系状態図
において、代表組成式：Ｓｉ２Ｎ２Ｏで表わされるＯ′
サイアロン粉末、同じく代表組成式： ＳｉＡ／４０２
Ｎ４で表わされる１５Ｒサイアロン粉末、およびＡｌ２
Ｏｎ粉末を用い、これら原料粉末を、 上記４ａ族金属の炭・窒・Ｗ（ヒ物粉末：２〜３２％、 上記金属酸化物粉末＝３〜３３％、 上記β′サイアロン形成用粉末：残り、からなり、かつ
上記β′サイアロン形成用粉末におけるＯ′サイアロン
粉末はＳｉ２Ｎ４０で検算、また同じく１５Ｒサイアロ
ン粉末はＳ ｒ Ａｌ１０□Ｎ４で換算して、０′サイ
アロン粉末：１５Ｒサイアロン粉末：Ａ７！２Ｏ３粉末
の割合が、モル比で、 １６−３Ｚ：４：３Ｚ−８ （ただし２．７≦２≦４．３）を満足する配合組成（＝
配合し、通常の条件で、混合し、プレス成形し、ついで
不活性ガス雰囲気中、１７００’Ｃ以上の温度で焼結す
ることによって、 上記分散相形成成分としての４ａＪｉ金属の炭・窒・酸
ｆヒ物：２〜３２％、 上記結合相形成成分としての金属酸ｆヒ物：３〜３３％
、 を含有し、残りが組成式：Ｓｉ６−ｚＡｌ２Ｏ．Ｎ８−
２で表わされるβ′サイアロンのＺ値が、 ２．７≦Ｚ≦４．３ を満足するβ′サイアロンと不可避不純物からなる組成
を有する基体としてのβ′サイアロ７店セラミックスを
製造し、 引続いて、この基体の表面（：、単ｒ＠または複層の硬
質層を被覆するに際して、この硬質層におけ □る基
体表面接着層を、４ａ族金属の窒素含有１ヒ合物のうち
のいずれで構成することによって、耐摩 ′耗性のす
ぐれた切削工具用表面被覆β′サイアロン基セラミック
スを製造すること（二特徴を宵するものである。
つぎに、この発明の表面被覆β′サイアロン基セラミッ
クスおよびその製造法において、上記の通りに数値限定
した理由を説明する。
クスおよびその製造法において、上記の通りに数値限定
した理由を説明する。
（ａ１４ａ族金駈の炭・窒・酸化物の配合隨および含有
喰 これらの１戊分には、焼結時におけるβ′サイアロンの
粒成長全抑制すると共に、焼結性を向上させ、もってセ
ラミックスの強度と耐摩耗性を向上させる作用があるが
、その配合用および含有１量が２％未満では＋）ｉｌｌ
畑作用所望の効果が得られず、一方その配合１よおよび
含有用が３２％を越えるとセラミックスの強度に低下傾
向が現われるようになること力・ら、七の配合電および
含有ｌ廿を２〜３２％と定めた。
喰 これらの１戊分には、焼結時におけるβ′サイアロンの
粒成長全抑制すると共に、焼結性を向上させ、もってセ
ラミックスの強度と耐摩耗性を向上させる作用があるが
、その配合用および含有１量が２％未満では＋）ｉｌｌ
畑作用所望の効果が得られず、一方その配合１よおよび
含有用が３２％を越えるとセラミックスの強度に低下傾
向が現われるようになること力・ら、七の配合電および
含有ｌ廿を２〜３２％と定めた。
（ｂ） 金属酸上物の配合機および含有竜これらの成
分は、いずれも低融点を有するので、焼結時に液相を形
成して焼結を促進し、さらに焼結後はβ′サイアロンの
粒界部にガラス質あるいは結晶質の状態で存在してセラ
ミックスの緻密１ヒ（＝寄与するばかりでなく、強度を
高める作用をもつが、その配合Ｉおよび含有叶が３％未
満では前記作用に所望の効果が得られず、一方七の配合
看および含有用が３３％を越えるとセラミックスの強度
が低下するようになることから、その配合着および含有
用を３〜３３％と定めた。
分は、いずれも低融点を有するので、焼結時に液相を形
成して焼結を促進し、さらに焼結後はβ′サイアロンの
粒界部にガラス質あるいは結晶質の状態で存在してセラ
ミックスの緻密１ヒ（＝寄与するばかりでなく、強度を
高める作用をもつが、その配合Ｉおよび含有叶が３％未
満では前記作用に所望の効果が得られず、一方七の配合
看および含有用が３３％を越えるとセラミックスの強度
が低下するようになることから、その配合着および含有
用を３〜３３％と定めた。
（ｃｌ β′サイアロン形成用粉末の配合割合上記の
通り、従来の基体としてのβ′サイアロン基セラミック
スにおいては、β′サイアロン形成用粉末として、３＋
３Ｎ４粉末、ＡＡＮ粉末、およびＡｌ２Ｏ３粉末を使用
して、組成式：Ｓｉ６−２ＡＩ２Ｏ□Ｎ８−２（ただし
ＺｍＩＢ下）で表わされるβ′サイアロンを形成してい
るが、この発明の基体としてのβ′サイアロン基セラミ
ックスにおいては、β′サイアロン形成用粉末とシテ、
添付図面（Ｄ Ｓｉ３Ｎ４−ＳｉＯ２− Ａｌ２Ｏ３−
ＭＮ疑４元系状態図において、代表組成式：８１□Ｎ２
Ｏで表わされるＯ′サイアロン粉末、同じく代表組成式
：ＳｉＡ１４０□Ｎ４で表わされる１５・Ｒサイアロン
粉末、およびＡｌ２Ｏ３粉末を用いて、上記組成式にお
けるＺ値が２７〜４．３のβ′サイアロンを形成しくこ
の場合、上記の従来β′サイアロン形成用粉末では、Ａ
ｌ（ＯＩ（）３やＺ値の低いβ′サイアロンが混入する
ようになって、均一な組成を有−するＺ値の高いβ′サ
イアロンを形成することができない）、もって上記従来
β′サイアロン基セラミックスに比して著しくすぐれた
耐摩耗性をもつようにしたものであり、したがって、上
記β′サイアロン形成用粉末としてのＯ′サイアロン粉
末、１５Ｒサイアロン扮末、およびＡｌ２Ｏ３粉末の配
合割合、すなわちσサイアロン粉末は８１□Ｎ２Ｏで換
算、また１５Ｒサイアロン粉末はＳ ｌＡｌ１４０□Ｎ
４で換算して、モル比で、１６−３Ｚ： ４ ： ３Ｚ
−８（ただり、Ｚ：２．７〜４．３）は、製造されるセ
ラミックス（＝おけるβ′サイアロンのＺ値が２，７〜
４．３の範囲内にあるよう亀二するために定めたもので
あり、この配合割合を満足しない場合には、上記組成式
におけるＺＶｉが２７未満となってしまい、所望のすぐ
れた耐摩耗性を確保することができないものである。
通り、従来の基体としてのβ′サイアロン基セラミック
スにおいては、β′サイアロン形成用粉末として、３＋
３Ｎ４粉末、ＡＡＮ粉末、およびＡｌ２Ｏ３粉末を使用
して、組成式：Ｓｉ６−２ＡＩ２Ｏ□Ｎ８−２（ただし
ＺｍＩＢ下）で表わされるβ′サイアロンを形成してい
るが、この発明の基体としてのβ′サイアロン基セラミ
ックスにおいては、β′サイアロン形成用粉末とシテ、
添付図面（Ｄ Ｓｉ３Ｎ４−ＳｉＯ２− Ａｌ２Ｏ３−
ＭＮ疑４元系状態図において、代表組成式：８１□Ｎ２
Ｏで表わされるＯ′サイアロン粉末、同じく代表組成式
：ＳｉＡ１４０□Ｎ４で表わされる１５・Ｒサイアロン
粉末、およびＡｌ２Ｏ３粉末を用いて、上記組成式にお
けるＺ値が２７〜４．３のβ′サイアロンを形成しくこ
の場合、上記の従来β′サイアロン形成用粉末では、Ａ
ｌ（ＯＩ（）３やＺ値の低いβ′サイアロンが混入する
ようになって、均一な組成を有−するＺ値の高いβ′サ
イアロンを形成することができない）、もって上記従来
β′サイアロン基セラミックスに比して著しくすぐれた
耐摩耗性をもつようにしたものであり、したがって、上
記β′サイアロン形成用粉末としてのＯ′サイアロン粉
末、１５Ｒサイアロン扮末、およびＡｌ２Ｏ３粉末の配
合割合、すなわちσサイアロン粉末は８１□Ｎ２Ｏで換
算、また１５Ｒサイアロン粉末はＳ ｌＡｌ１４０□Ｎ
４で換算して、モル比で、１６−３Ｚ： ４ ： ３Ｚ
−８（ただり、Ｚ：２．７〜４．３）は、製造されるセ
ラミックス（＝おけるβ′サイアロンのＺ値が２，７〜
４．３の範囲内にあるよう亀二するために定めたもので
あり、この配合割合を満足しない場合には、上記組成式
におけるＺＶｉが２７未満となってしまい、所望のすぐ
れた耐摩耗性を確保することができないものである。
０） β′サイアロンにおけるＺ値
上記のように組成式： Ｓ＋６−ｚＡ／ｚｏ□Ｎ８−２
で表わされるβ′サイアロンのＺ値が２．７未満では、
所望のすぐれた耐摩耗性を確保することができず、一方
、４．３の２値はＡＪおよび酸素の固溶限を示すもので
あって、これ以上のＺ値は存在しないことから、そのＺ
値を２．７〜４．３と定めた。
で表わされるβ′サイアロンのＺ値が２．７未満では、
所望のすぐれた耐摩耗性を確保することができず、一方
、４．３の２値はＡＪおよび酸素の固溶限を示すもので
あって、これ以上のＺ値は存在しないことから、そのＺ
値を２．７〜４．３と定めた。
つぎ（＝、この発明のセラミックスおよびそｏ）ｎ進法
を実施例により説明する。
を実施例により説明する。
原料粉末として、平均粒径：０．８μｍを符するＯ′サ
イアロン粉末、同０．８μｍの１５Ｒサイアロン粉末、
同０．６μｍのα−Ａｆｆｌ ２Ｏ３粉末（以上β′サ
イアロン形成用粉末）、同１．３μｍのＴｉＣ粉末、い
ずれも同１．５μｍを有するＴｉＯ粉末、Ｔ Ｉ Ｎｏ
、９０ 。、１粉末、Ｔ１Ｃｏ７Ｎｏ、２Ｏｏ、１粉末
、ＺｒＣ８５Ｎ（、，５扮宋、ＴｉＮ粉末、Ｔ Ｉ Ｃ
６，５Ｎｏ、５粉末、ＴｉＣ，，０（，１＠末、ＺｒＮ
粉末、いずれも同１．７μｍを有するＨｆＮ粉末、Ｈｆ
Ｃｏ、５Ｎｏ５粉末、ＨｆＣ，７Ｎｏ。２Ｏ０．１粉末
（以上分散相形成用粉末）、いずれも同０．６μｍを有
するＭｇＯ粉末、Ｙ２Ｏ３粉末、いずれも同１μｍを葺
するＬａｚ０３１’））末、Ｅｒ ２Ｏ３粉末、Ｙｂ２
Ｏ３粉末（以上結合相形成用粉末）を用意し、これら原
料粉末を、それぞれ第１表に示される配合組成に配合し
、通常の条件にしたがい、ボールミルにて７２時時間式
混合し、乾燥した後、１ｔｏｎ／ｉの圧力にて圧粉体に
プレス成形し、ついでこの圧粉体をＳｉ３Ｎ４粉末中に
埋め込んだ状態で、１気圧の窒素雰囲気中、温度：１７
５０℃に２時間保持の条件で焼結することによって、実
質的に配合組成と同一の成分組成をもった基体としての
β′チイアロン基セラミックスを製造し、引続いて、通
常の化学蒸着法を用い、それぞれ第１表（二示される組
成および平均層厚を有する硬質層を前記基体表面に被覆
することによって本発明表面破瓜β′サイアロン基セラ
ミックス（以下本発明被覆セラミックスという）１〜２
４をそれぞれ製造した。
イアロン粉末、同０．８μｍの１５Ｒサイアロン粉末、
同０．６μｍのα−Ａｆｆｌ ２Ｏ３粉末（以上β′サ
イアロン形成用粉末）、同１．３μｍのＴｉＣ粉末、い
ずれも同１．５μｍを有するＴｉＯ粉末、Ｔ Ｉ Ｎｏ
、９０ 。、１粉末、Ｔ１Ｃｏ７Ｎｏ、２Ｏｏ、１粉末
、ＺｒＣ８５Ｎ（、，５扮宋、ＴｉＮ粉末、Ｔ Ｉ Ｃ
６，５Ｎｏ、５粉末、ＴｉＣ，，０（，１＠末、ＺｒＮ
粉末、いずれも同１．７μｍを有するＨｆＮ粉末、Ｈｆ
Ｃｏ、５Ｎｏ５粉末、ＨｆＣ，７Ｎｏ。２Ｏ０．１粉末
（以上分散相形成用粉末）、いずれも同０．６μｍを有
するＭｇＯ粉末、Ｙ２Ｏ３粉末、いずれも同１μｍを葺
するＬａｚ０３１’））末、Ｅｒ ２Ｏ３粉末、Ｙｂ２
Ｏ３粉末（以上結合相形成用粉末）を用意し、これら原
料粉末を、それぞれ第１表に示される配合組成に配合し
、通常の条件にしたがい、ボールミルにて７２時時間式
混合し、乾燥した後、１ｔｏｎ／ｉの圧力にて圧粉体に
プレス成形し、ついでこの圧粉体をＳｉ３Ｎ４粉末中に
埋め込んだ状態で、１気圧の窒素雰囲気中、温度：１７
５０℃に２時間保持の条件で焼結することによって、実
質的に配合組成と同一の成分組成をもった基体としての
β′チイアロン基セラミックスを製造し、引続いて、通
常の化学蒸着法を用い、それぞれ第１表（二示される組
成および平均層厚を有する硬質層を前記基体表面に被覆
することによって本発明表面破瓜β′サイアロン基セラ
ミックス（以下本発明被覆セラミックスという）１〜２
４をそれぞれ製造した。
また、比較の目的で、β′サイアロン形成用粉末として
、平均粒径：１μｍを有するＳ ｔ ３Ｎ４粉末、同２
．ｌｊｍ（７）Ａ７ｔＮ粉末、および同０．６ ｐ ｍ
のα−Ａｌ２Ｏ３粉末を用い、かつ第２表に示される配
合組成に配合し、さらに硬質層を同じく第２表に示され
る組成および平均層厚で構成する以外は、ｆＥ −の条
件で従来表面被覆β′サイアロン基セラミックス（Ｓ／
Ｊ、下従来様覆セラミックスという）１〜１０をそれぞ
れ製造した。
、平均粒径：１μｍを有するＳ ｔ ３Ｎ４粉末、同２
．ｌｊｍ（７）Ａ７ｔＮ粉末、および同０．６ ｐ ｍ
のα−Ａｌ２Ｏ３粉末を用い、かつ第２表に示される配
合組成に配合し、さらに硬質層を同じく第２表に示され
る組成および平均層厚で構成する以外は、ｆＥ −の条
件で従来表面被覆β′サイアロン基セラミックス（Ｓ／
Ｊ、下従来様覆セラミックスという）１〜１０をそれぞ
れ製造した。
ついで、この結果得られた本発明砿覆セラミックス１〜
２４および従来被蹟セラミックス１〜１０について、基
体におけるβ′サイアロンのＺ値を測定すると共（＝、
これより５ＮＧＮ４ａ２に則した形状の切削チップを切
出し、耐摩耗性を評価する目的で、 扱削材：ＦＣ２５、 切削速度： ３００ ｍ／ｍ１ｎ１ 切込み：１．５醪、 送り： ０．５ｍｓ／ ｒｅｖ。
２４および従来被蹟セラミックス１〜１０について、基
体におけるβ′サイアロンのＺ値を測定すると共（＝、
これより５ＮＧＮ４ａ２に則した形状の切削チップを切
出し、耐摩耗性を評価する目的で、 扱削材：ＦＣ２５、 切削速度： ３００ ｍ／ｍ１ｎ１ 切込み：１．５醪、 送り： ０．５ｍｓ／ ｒｅｖ。
切削時間：３０分、
の条件での鋳鉄の連続切削試験、並び（＝硬質層の＠層
性を評価する目的で、 被削材： ＦＣ３０、 切削速度： ３００ ｍ ／ｍｉｎ 。
性を評価する目的で、 被削材： ＦＣ３０、 切削速度： ３００ ｍ ／ｍｉｎ 。
切込み：４１、
送り：１醪／ｒｅｖ。
切削時間：２ｍ１ｎ、
の条件での鋳鉄の深切込み高送り切削試験を行ない、前
者の切削試験では切刃の逃げ面摩耗幅とすくい面摩耗深
さを測定し、後者の切削試験では１０本の試験切刃数の
うちの硬質層剥離数を測定した。
者の切削試験では切刃の逃げ面摩耗幅とすくい面摩耗深
さを測定し、後者の切削試験では１０本の試験切刃数の
うちの硬質層剥離数を測定した。
これらの測定結果を第３表に示した。
第１＆〜３表に示される結果から、本発明被覆セラミッ
クス１〜２４は、いずれも基体（二お（するβ′サイア
ロンのＺ値が２．７以上であって、すぐれた６１摩耗性
を示し、かつ硬質層の剥離がほとんど皆無であるのに対
して、従来被覆セラミックス１〜１０においては、基体
におけるβ′サイアロンのＺ値がいずれも１以下であっ
て、耐摩耗性の劣るものであり、また、従来被覆セラミ
ックス１．３〜５．７．８、および１０に見られるよう
に、硬質層における基体表面接着層が４・ａ族金属の炭
・窒・酸化物で構成されていない場合には、硬’Ｊ（層
の剥離が著しいことが明らかである。
クス１〜２４は、いずれも基体（二お（するβ′サイア
ロンのＺ値が２．７以上であって、すぐれた６１摩耗性
を示し、かつ硬質層の剥離がほとんど皆無であるのに対
して、従来被覆セラミックス１〜１０においては、基体
におけるβ′サイアロンのＺ値がいずれも１以下であっ
て、耐摩耗性の劣るものであり、また、従来被覆セラミ
ックス１．３〜５．７．８、および１０に見られるよう
に、硬質層における基体表面接着層が４・ａ族金属の炭
・窒・酸化物で構成されていない場合には、硬’Ｊ（層
の剥離が著しいことが明らかである。
上述のように、この発明によれば、β′サイアロン形成
用粉末として、添付図面のＳｉ Ｎ−８ｉ０２−Ａ／
２Ｏ３−ＭＮ疑４元系状態図（二〇′ナイアロンおよび
１５Ｒサイアロンとして示される組成の粉末、並びにＡ
ｌ２Ｏ３粉末を使用することによってβ′サイアロンに
おけるＺ値が著しく高いβ′サイアロン基セラミックス
を通常の条件で製造することができ、さらにこのβ′サ
イアロン基セラミックスからなる基体の表面に被覆され
る硬質層の基体表面ば弘を４ａ族金楓の炭・窒・酸化物
とすると、前記硬質層の基体表面への密着性が著しく向
上するようになり、この結果の表面破覆β′ナイアロン
基セラミックスは、すぐれた耐摩耗性を有し、特に鋳鉄
の切削（１切削工具として用いた場合（二長期に亘って
すぐれた性能を発揮するなどの工業上有用な効果がもた
らされるのである。
用粉末として、添付図面のＳｉ Ｎ−８ｉ０２−Ａ／
２Ｏ３−ＭＮ疑４元系状態図（二〇′ナイアロンおよび
１５Ｒサイアロンとして示される組成の粉末、並びにＡ
ｌ２Ｏ３粉末を使用することによってβ′サイアロンに
おけるＺ値が著しく高いβ′サイアロン基セラミックス
を通常の条件で製造することができ、さらにこのβ′サ
イアロン基セラミックスからなる基体の表面に被覆され
る硬質層の基体表面ば弘を４ａ族金楓の炭・窒・酸化物
とすると、前記硬質層の基体表面への密着性が著しく向
上するようになり、この結果の表面破覆β′ナイアロン
基セラミックスは、すぐれた耐摩耗性を有し、特に鋳鉄
の切削（１切削工具として用いた場合（二長期に亘って
すぐれた性能を発揮するなどの工業上有用な効果がもた
らされるのである。
第１図はＳｉ３Ｎ４−Ｓｉｎ２− ＡＪ２Ｏ３− Ｍ
Ｎ疑４元系状態図である。
Ｎ疑４元系状態図である。
Claims (2)
- （１）分散相形成成分として、周期律表の４ａ族金属の
炭化物、窒化物、および酸化物、並びにこれらの２種以
上の固溶体のうちの１種または２種以上：２〜３２％、 結合相形成成分として、Ｙ、Ｍｇ、および希土類金属の
酸化物のうちの１種または２種以上：３〜３３％、 を含有し、残りが組成式：Ｓｉ＿６＿−ＺＡｌ＿ＺＯ＿
ＺＮ＿８＿−Ｚで表わされるβ′サイアロンと不可避不
純物からなる組成（以上重量％）を有するβ′サイアロ
ン基セラミックスで構成された基体の表面に単層または
複層の硬質層を被覆してなる表面被覆β′サイアロン基
セラミックスにおいて、 上記β′サイアロンの組成式におけるＺ値を、２．７≦
Ｚ≦４．３ とすることによつて基体の耐摩耗性向上をはかり、かつ
、上記硬質層における基体表面接着層を、周期律表の４
ａ族金属の窒化物、炭窒化物、窒酸化物、および炭窒酸
化物のうちのいずれかで構成することによつて硬質層の
基体への密着性向上をはかつたことを特徴とする切削工
具用表面被覆β′サイアロン基セラミックス。 - （２）分散相形成用として、周期律表の４ａ族金属の炭
化物粉末、窒化物粉末、および酸化物粉末、並びにこれ
らの２軸以上の固溶体粉末のうちの１種または２種以上
を用い、 また、結合相形成用として、Ｙ、Ｍｇ、および希土類金
属の酸化物粉末のうちの１種または２種以上を用い、 さらに、β′サイアロン形成用として、添付図面のＳｉ
＿３Ｎ＿４−ＳｉＯ＿２−Ａｌ＿２Ｏ＿３−ＡｌＮ疑４
元系状態図において、代表組成式：Ｓｉ＿２Ｎ＿２Ｏで
表わされるＯ′サイアロン粉末、同じく代表組成式：Ｓ
ｉＡｌ＿４Ｏ＿２Ｎ＿４で表わされる１５Ｒサイアロン
粉末、およびＡｌ＿２Ｏ＿３粉末を用い、 これら原料粉末を、 上記分散相形成用粉末：２〜３２％、 上記結合相形成用粉末：３〜３３％、 上記β′サイアロン形成用粉末：残り、 からなり、かつ上記β′サイアロン形成用粉末における
Ｏ′サイアロン粉末はＳｉ＿２Ｎ＿２Ｏで換算、また同
じく１５Ｒサイアロン粉末はＳｉＡｌ＿４Ｏ＿２Ｎ＿４
で換算して、Ｏ′サイアロン粉末：１５Ｒサイアロン粉
末：Ａｌ＿２Ｏ＿３粉末の割合が、モル比で、 １６−３Ｚ：４：３Ｚ−８ （ただし２．７≦Ｚ≦４．３）を満足する配合組成（以
上重量％）に配合し、通常の条件で、混合し、プレス成
形し、ついで不活性ガス雰囲気中、１７００℃以上の温
度で焼結してβ′サイアロン基セラミックスからなる基
体を製造し、 引続いて、この基体の表面に、単層または複層の硬質層
を被覆するに際して、この硬質層における基体表面接着
層を、周期律表の４ａ族金属の窒化物、炭窒化物、窒酸
化物、および炭窒酸化物のうちのいずれかで構成したこ
とを特徴とする切削工具用表面被覆β′サイアロン基セ
ラミックスの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60232558A JP2568494B2 (ja) | 1985-10-18 | 1985-10-18 | 切削工具用表面被覆β′サイアロン基セラミックスの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60232558A JP2568494B2 (ja) | 1985-10-18 | 1985-10-18 | 切削工具用表面被覆β′サイアロン基セラミックスの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6294206A true JPS6294206A (ja) | 1987-04-30 |
| JP2568494B2 JP2568494B2 (ja) | 1997-01-08 |
Family
ID=16941207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60232558A Expired - Lifetime JP2568494B2 (ja) | 1985-10-18 | 1985-10-18 | 切削工具用表面被覆β′サイアロン基セラミックスの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2568494B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991009698A1 (en) * | 1989-12-25 | 1991-07-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Throw-away drill |
| JP2008284642A (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Hitachi Tool Engineering Ltd | 被覆切削工具 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6011288A (ja) * | 1983-06-30 | 1985-01-21 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆サイアロン基セラミツクス工具部材 |
| JPS60108204A (ja) * | 1983-11-18 | 1985-06-13 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 高速切削用セラミック工具 |
-
1985
- 1985-10-18 JP JP60232558A patent/JP2568494B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6011288A (ja) * | 1983-06-30 | 1985-01-21 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆サイアロン基セラミツクス工具部材 |
| JPS60108204A (ja) * | 1983-11-18 | 1985-06-13 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 高速切削用セラミック工具 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991009698A1 (en) * | 1989-12-25 | 1991-07-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Throw-away drill |
| US5228812A (en) * | 1989-12-25 | 1993-07-20 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Throw-away tipped drill |
| JP2008284642A (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Hitachi Tool Engineering Ltd | 被覆切削工具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2568494B2 (ja) | 1997-01-08 |
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