JPS6360164A - 切削工具用窒化ケイ素焼結体及びその製造方法 - Google Patents
切削工具用窒化ケイ素焼結体及びその製造方法Info
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- JPS6360164A JPS6360164A JP61204575A JP20457586A JPS6360164A JP S6360164 A JPS6360164 A JP S6360164A JP 61204575 A JP61204575 A JP 61204575A JP 20457586 A JP20457586 A JP 20457586A JP S6360164 A JPS6360164 A JP S6360164A
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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、切削工具材料として好適な高靭性の窒化ケイ
素焼結体及びその製造方法に関する。
素焼結体及びその製造方法に関する。
従来、鋼及び鋳鉄の高速切削用工具材料としては、超硬
合金にセラミックを被覆しだ複合材料やアルミナ焼結体
が用いられてきた。しかし、超硬合金とセラミックスの
複合材料からなる工具は耐熱亀裂性の点で難があるため
実用切削速度が高々３００ｍ／分以下に限定されてしま
うという問題点があった。一方、アルミナ焼結体からな
る工具は高速切削時の耐熱酸化性及び鉄との化学反応性
が低い点で上記複合材料工具よシ優れているが、靭性及
び耐熱衝撃性に難があり、鋳鉄のように切削時に切屑が
断続型となる被切削材においては連続切削（旋削）及び
断続切削（フライス）中に切刃の欠損を生じやすい等の
問題があった。
合金にセラミックを被覆しだ複合材料やアルミナ焼結体
が用いられてきた。しかし、超硬合金とセラミックスの
複合材料からなる工具は耐熱亀裂性の点で難があるため
実用切削速度が高々３００ｍ／分以下に限定されてしま
うという問題点があった。一方、アルミナ焼結体からな
る工具は高速切削時の耐熱酸化性及び鉄との化学反応性
が低い点で上記複合材料工具よシ優れているが、靭性及
び耐熱衝撃性に難があり、鋳鉄のように切削時に切屑が
断続型となる被切削材においては連続切削（旋削）及び
断続切削（フライス）中に切刃の欠損を生じやすい等の
問題があった。
上記の事情から、従来の切削工具で鋳鉄材料を高速で安
定して切削することは困難であった。
定して切削することは困難であった。
本発明は、上記の事情に鑑み、鋳鉄材料を高速で安定し
て切削できる切削工具用材料を提供することを目的とす
る。
て切削できる切削工具用材料を提供することを目的とす
る。
本発明の切削工具用材料は、非安定化酸化ジルコニウム
を５〜１５重量％と、イットリウム・アルミニウム・ガ
ーネットを２〜１０重量％と、及び残部の窒化ケイ素と
からなる窒化ケイ素焼結体である。
を５〜１５重量％と、イットリウム・アルミニウム・ガ
ーネットを２〜１０重量％と、及び残部の窒化ケイ素と
からなる窒化ケイ素焼結体である。
この切削工具用窒化ケイ素焼結体は、５〜１５重ｉ％の
非安定化酸化ジルコニウム粉末と、２〜１０重量％のイ
ツトリウム・アルミニウム□ガーネット粉末と、残部の
窒化ケイ素粉末とを添加混合し、混合粉末を加圧成形し
た後、非酸化性ガス雰囲気中において１６００〜１９０
０Ｃで焼結することにより製造することができる。
非安定化酸化ジルコニウム粉末と、２〜１０重量％のイ
ツトリウム・アルミニウム□ガーネット粉末と、残部の
窒化ケイ素粉末とを添加混合し、混合粉末を加圧成形し
た後、非酸化性ガス雰囲気中において１６００〜１９０
０Ｃで焼結することにより製造することができる。
〔作用〕
本発明の窒化ケイ素焼結体は、窒化ケイ素焼結体が本来
有する高硬度及び熱的安定性に加えて、極めて高靭性で
あるため、切削工具として急激な熱サイクルを伴うフラ
イス加工や湿式切削加工の際に切刃の欠損がない等、鋳
鉄材料の切削においても欠損がな〈従来のアルミナ焼結
体工具に比咬してはるかに長寿命である。
有する高硬度及び熱的安定性に加えて、極めて高靭性で
あるため、切削工具として急激な熱サイクルを伴うフラ
イス加工や湿式切削加工の際に切刃の欠損がない等、鋳
鉄材料の切削においても欠損がな〈従来のアルミナ焼結
体工具に比咬してはるかに長寿命である。
かかる高靭性化の機構は、焼結体中に非安定化酸化ジル
コニウムが高温型（正方晶）として含有され、これが応
力集中を受けると低温型（単斜晶）に応力誘起変態して
応力を緩和するためと考えられる。この応力緩和による
高靭性化は、焼結過程において窒素又はアルゴン若しく
はその混合ガス雰囲気中で、１０〜２０００気圧の熱間
静水圧プレス（ＨＩ Ｐ ）を行うことにより一層顕著
になる。
コニウムが高温型（正方晶）として含有され、これが応
力集中を受けると低温型（単斜晶）に応力誘起変態して
応力を緩和するためと考えられる。この応力緩和による
高靭性化は、焼結過程において窒素又はアルゴン若しく
はその混合ガス雰囲気中で、１０〜２０００気圧の熱間
静水圧プレス（ＨＩ Ｐ ）を行うことにより一層顕著
になる。
非安定化酸化ジルコニウムの含有量は５〜１５重量％で
あり、５重量％未満では窒化ケイ素焼結体の高靭性化の
効果が少なく、１５重量％を越えると窒化ケイ素焼結体
の強度が著しく低下する。
あり、５重量％未満では窒化ケイ素焼結体の高靭性化の
効果が少なく、１５重量％を越えると窒化ケイ素焼結体
の強度が著しく低下する。
また、単独では焼結困難な窒化ケイ素粉末の焼結性の改
善と緻密化のために、２〜１０重量％の・イツトリウム
・アルミニュームΦガーネット（３Ｙ２０３・５Ａｚ２
ｏ３ ： ＹＡＧと略記する）を添加することによって
、ホットプレス等の加圧焼結はもちろん、切削工具のよ
うに多品種大量生産品にとってコトト的に有利な常圧焼
結でも十分に緻密な焼結体が得られる。
善と緻密化のために、２〜１０重量％の・イツトリウム
・アルミニュームΦガーネット（３Ｙ２０３・５Ａｚ２
ｏ３ ： ＹＡＧと略記する）を添加することによって
、ホットプレス等の加圧焼結はもちろん、切削工具のよ
うに多品種大量生産品にとってコトト的に有利な常圧焼
結でも十分に緻密な焼結体が得られる。
ＹＡＧが２重量％未満では焼結体の緻密化が不充分であ
り、１０重量％を超えると切削工具材料として充分な耐
摩耗性が得られない。また、ＹＡＧ３添加することによ
って、酸化アルミニウムと酸化イツトリウムとを別々に
添加した場合に比較して焼結性が向上すると共に、酸化
イツトリウムの添加によって非安定化ジルコニウムの一
部が立方晶の安定化酸化ゾルコニウムに変ることを抑制
できるので、上記非安定化酸化ジルコニウムの応力緩和
による高靭性化に有利である。
り、１０重量％を超えると切削工具材料として充分な耐
摩耗性が得られない。また、ＹＡＧ３添加することによ
って、酸化アルミニウムと酸化イツトリウムとを別々に
添加した場合に比較して焼結性が向上すると共に、酸化
イツトリウムの添加によって非安定化ジルコニウムの一
部が立方晶の安定化酸化ゾルコニウムに変ることを抑制
できるので、上記非安定化酸化ジルコニウムの応力緩和
による高靭性化に有利である。
実施例１
市販のα−３ｉ３Ｎ４粉末、非安定化Ｚ ｒ０２粉末、
予め合成したＹ Ａ Ｇ粉末を下記第１表に示す割合で
配合し、ボールミルで粉砕混合し、混合粉末を１５０Ｍ
Ｐａの圧力でプレス成形した。この成形体を窒素ガス雰
囲気中において１７５００の温度で２時間常圧焼結し、
更に窒素ガス雰囲気中において、１８００ Ｃ１１ｏｏ
ｏ気圧でＨＩＰ処理した。
予め合成したＹ Ａ Ｇ粉末を下記第１表に示す割合で
配合し、ボールミルで粉砕混合し、混合粉末を１５０Ｍ
Ｐａの圧力でプレス成形した。この成形体を窒素ガス雰
囲気中において１７５００の温度で２時間常圧焼結し、
更に窒素ガス雰囲気中において、１８００ Ｃ１１ｏｏ
ｏ気圧でＨＩＰ処理した。
得られた焼結体を研削加工によって１２．７ Ｘ １２
．７Ｘ４．７６關のＪＩＳ ５ＮＧ４３３のスローアウ
ェイチップとした。このチップを用いて次の条件により
切削テストを行った結果を第１表に要約した。
．７Ｘ４．７６關のＪＩＳ ５ＮＧ４３３のスローアウ
ェイチップとした。このチップを用いて次の条件により
切削テストを行った結果を第１表に要約した。
ワ − り ： Ｆｅ１２ １５０Ｗｘ３００
Ｌ機 械：竪形フライス盤 カッター： ＤＮＦ４０８０１１． （住人電工製）１
枚方切削 切削条件：切削速度４００ ＊ｍ／ｍ ｉｎ切込み ２
關 送シ ０，２１＋１１／刃 刃先処理０．１５ＪＩＩＸ−２５ 寿命判定：切刃逃げ面摩耗幅 ０．３１第１表 １“ 残部 １０ ０．５ ５分で欠
損２ ｔｔ １０ ５ ２
０３ ／Ｉ １０ １０ １
５４＊ＩＩ １０ １５ ７５＊
市販Ａｔ２０３焼結体材料 ０．５分で欠損（
注）７１Ｌ１．４．５は比較例である。
Ｌ機 械：竪形フライス盤 カッター： ＤＮＦ４０８０１１． （住人電工製）１
枚方切削 切削条件：切削速度４００ ＊ｍ／ｍ ｉｎ切込み ２
關 送シ ０，２１＋１１／刃 刃先処理０．１５ＪＩＩＸ−２５ 寿命判定：切刃逃げ面摩耗幅 ０．３１第１表 １“ 残部 １０ ０．５ ５分で欠
損２ ｔｔ １０ ５ ２
０３ ／Ｉ １０ １０ １
５４＊ＩＩ １０ １５ ７５＊
市販Ａｔ２０３焼結体材料 ０．５分で欠損（
注）７１Ｌ１．４．５は比較例である。
実施例２
市販のα−８ｉ３Ｎ４粉末、非安定化Ｚ ｒｏ ２粉末
、予め合成しだＹＡＧ粉末を下記筒２表＋→→→町−一
−４４に示す割合で配合し、ゼールミルで粉砕混合し、
混合粉末を１５０ＭＰａの圧力でＣＩＰ成形し、第２表
に示す焼結条件で焼結した。尚、比較のためにＹＡＧの
代りにＡｔ２０３とＹ２Ｏ３を別々に添加した例（Ａ
９〜１１）についても第２表に併せて記載した。
、予め合成しだＹＡＧ粉末を下記筒２表＋→→→町−一
−４４に示す割合で配合し、ゼールミルで粉砕混合し、
混合粉末を１５０ＭＰａの圧力でＣＩＰ成形し、第２表
に示す焼結条件で焼結した。尚、比較のためにＹＡＧの
代りにＡｔ２０３とＹ２Ｏ３を別々に添加した例（Ａ
９〜１１）についても第２表に併せて記載した。
第２表
６＊ 残部 １０ ０．５ 常圧２
Ｎ７ ｐ １０ ５ ”８
／／ １０ １０ ｔｔ９＊〃１
０ １５ ／／ ＩＱ ｐ ５ ５ ／／１２”
ｐ −５ｔｔ １３＊／ｌ ２０ ５ ／／１４
１／ １０ １０ Ｎ２１０
０気圧ＨＩＰ１５＊ 残部 １０ ４．３ ５
．７ 常圧２Ｈ１６＊ｐ １０ ４．３
５．７ Ｎ２１００気圧ＨＩＰ１７” ／
／ １０ ６．４５ ８．５５ 常圧２Ｈ１８
＊／／ １０ ０．２２ ０．２８ ／１（
注）Ａ６．９．１２．１３．１５〜１８は比較例である
。
Ｎ７ ｐ １０ ５ ”８
／／ １０ １０ ｔｔ９＊〃１
０ １５ ／／ ＩＱ ｐ ５ ５ ／／１２”
ｐ −５ｔｔ １３＊／ｌ ２０ ５ ／／１４
１／ １０ １０ Ｎ２１０
０気圧ＨＩＰ１５＊ 残部 １０ ４．３ ５
．７ 常圧２Ｈ１６＊ｐ １０ ４．３
５．７ Ｎ２１００気圧ＨＩＰ１７” ／
／ １０ ６．４５ ８．５５ 常圧２Ｈ１８
＊／／ １０ ０．２２ ０．２８ ／１（
注）Ａ６．９．１２．１３．１５〜１８は比較例である
。
得られた各焼結体を研削加工により３Ｘ３Ｘ４０ｎのＪ
ＩＳ Ｒ１６０１の抗折試験片とし、研磨した後に相対
密度（％）、硬度（ＭＰａ）、抗折力（ＭＰａ）及び破
壊靭性（ＭＮ／ｍ”２）を測定した結果を下記第３表に
示した。
ＩＳ Ｒ１６０１の抗折試験片とし、研磨した後に相対
密度（％）、硬度（ＭＰａ）、抗折力（ＭＰａ）及び破
壊靭性（ＭＮ／ｍ”２）を測定した結果を下記第３表に
示した。
第３表
６” ９６ １６９０ ９５０ ５５ ３５ ４．
９７ ９９ １８２０ １１００ ９０ ５５ ５．
４８ ９９ １８２０ １０５０ ９５ ５０ ５．
６９ ９８ １７８０ ８００ ７０ ３０ ５．１
１０ ９８ １８００ １１００ ８５ ５０ ５．
０１１ ９９ １８２０ １０５０ ９０ ５５ ５
．３＊ １２ ９８ １７８０ ９００ ８０ ４５ ４．８
１３ ９７ １７５０ ９５０ ７５ ４５ ５．０
１４ １００ １８５０ １１００ １１０ ６０
５．７１５ ９８ １７８０ ８５０ ８０ ３５
４．９＊ １６ ９９ １８００ ９００ ９０ ４５ ５．０
１７” ９８ １７８０ ７５０ ６５ ３０ ４．
８１８ ９４ １５９０ ９００ ５０ ３０ ４゜
６（注）盃６．９．１２．１３．１〜１８は比較例であ
る。
９７ ９９ １８２０ １１００ ９０ ５５ ５．
４８ ９９ １８２０ １０５０ ９５ ５０ ５．
６９ ９８ １７８０ ８００ ７０ ３０ ５．１
１０ ９８ １８００ １１００ ８５ ５０ ５．
０１１ ９９ １８２０ １０５０ ９０ ５５ ５
．３＊ １２ ９８ １７８０ ９００ ８０ ４５ ４．８
１３ ９７ １７５０ ９５０ ７５ ４５ ５．０
１４ １００ １８５０ １１００ １１０ ６０
５．７１５ ９８ １７８０ ８５０ ８０ ３５
４．９＊ １６ ９９ １８００ ９００ ９０ ４５ ５．０
１７” ９８ １７８０ ７５０ ６５ ３０ ４．
８１８ ９４ １５９０ ９００ ５０ ３０ ４゜
６（注）盃６．９．１２．１３．１〜１８は比較例であ
る。
本発明によれば、窒化ケイ素焼結体が本来有する高硬度
及び熱的安定性に加えて極めて高靭性であるため、鋳鉄
材料の粗切削、断続切削等の従来のセラミック工具では
切刃が欠損しやすい切削条件においても高速で安定した
切削ができ、急激な熱サイクルを伴なうフライス加工や
湿式切削加工にも長時間耐えうる切削工具用窒化ケイ素
焼結体材料を提供することができる。
及び熱的安定性に加えて極めて高靭性であるため、鋳鉄
材料の粗切削、断続切削等の従来のセラミック工具では
切刃が欠損しやすい切削条件においても高速で安定した
切削ができ、急激な熱サイクルを伴なうフライス加工や
湿式切削加工にも長時間耐えうる切削工具用窒化ケイ素
焼結体材料を提供することができる。
Claims (3)
- （１）非安定化酸化ジルコニウムを５〜１５重量％と、
イットリウム・アルミニウム・ガーネットを２〜１０重
量％と、及び残部の窒化ケイ素とからなる窒化ケイ素焼
結体。 - （２）５〜１５重量％の非安定化酸化ジルコニウム粉末
と、２〜１０重量％のイットリウム・アルミニウム・ガ
ーネット粉末と、残部の窒化ケイ素粉末とを添加混合し
、混合粉末を加圧成形した後、非酸化性ガス雰囲気中に
おいて１６００〜１９００℃で焼結することを特徴とす
る窒化ケイ素焼結体の製造方法。 - （３）焼結過程において、窒素又はアルゴン若しくはそ
の混合ガス雰囲気中で、１０〜２０００気圧の熱間静水
圧プレスをすることを特徴とする、特許請求の範囲（２
）記載の窒化ケイ素焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61204575A JPS6360164A (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 切削工具用窒化ケイ素焼結体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61204575A JPS6360164A (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 切削工具用窒化ケイ素焼結体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6360164A true JPS6360164A (ja) | 1988-03-16 |
Family
ID=16492738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61204575A Pending JPS6360164A (ja) | 1986-08-29 | 1986-08-29 | 切削工具用窒化ケイ素焼結体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6360164A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6118957A (en) * | 1997-08-01 | 2000-09-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Sealing member, process cartridge and developer supply container |
| US6501924B2 (en) * | 2000-07-19 | 2002-12-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing developer container, method of manufacturing process cartridge, developer container and process cartridge |
| US6909865B2 (en) | 2001-01-22 | 2005-06-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Toner supply container and process cartridge |
-
1986
- 1986-08-29 JP JP61204575A patent/JPS6360164A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6118957A (en) * | 1997-08-01 | 2000-09-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Sealing member, process cartridge and developer supply container |
| US6501924B2 (en) * | 2000-07-19 | 2002-12-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing developer container, method of manufacturing process cartridge, developer container and process cartridge |
| US6909865B2 (en) | 2001-01-22 | 2005-06-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Toner supply container and process cartridge |
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