KR20010020687A

KR20010020687A - 절삭공구 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20010020687A
Application number: KR1020000015745A
Authority: KR
Inventors: 마츠바라마사루
Original assignee: 오카무라 가네오; 니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤
Priority date: 1999-04-05
Filing date: 2000-03-28
Publication date: 2001-03-15
Also published as: EP1043292A1

Abstract

(과제) 내마모성등이 우수한 절삭공구 및 그 제조방법을 제공한다.

(해결수단) 질화규소를 매트릭스(모재)로 하여 질화티탄: 10∼20중량%, 알루미나: 3∼5중량%, 이트리아: 5∼15중량%를 함유하는 절삭공구로서, 질화규소로 이루어진 매트릭스상, 질화티탄으로 이루어진 경질상, 입계상에 존재하는 유리상 및 입계상에 존재하는 결정상을 구비함과 아울러, X선회절에 의한 질화규소의 최대 피크(A)와 질화규소 및 질화티탄 이외의 결정상의 최대 피크(B)와의 피크비(R)(=B/A)가 0.05≤R≤0.6의 범위인 절삭공구.

Description

절삭공구 및 그 제조방법{Cutting Tool and Method of Manufacturing the Same}

본 발명은 질화규소를 매트릭스(모재)로 하는 절삭공구 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래에는 질화규소를 매트릭스로 하는 소결체가 많이 개발되어 있다. 예를 들면 일본국 특공소60-48475호 공보에는 질화티탄, 질화탄탈에서 선택되는 1종 또는 2종을 함유하는 질화규소 고온 프레스 소결체가 제안되어 있다.

또, 이것과는 별도로 일본국 특개평9-268701호 공보에는 질화규소와 탄질화티탄을 주체로 하는 질화규소 공구가 개시되어 있으며, 이러한 종류의 질화규소 공구는 주철(鑄鐵)부품의 가공(절삭가공)등에 사용되고 있다.

그런데, 상술한 질화규소 공구는 주철부품의 절삭가공 이외에 초내열 합금의 절삭가공에도 사용되는데, 초내열 합금은 열전도성이 나쁘기 때문에 공구의 절삭날에 열이 집중되기 쉽다는 문제가 있었다.

즉, 절삭날의 온도가 상승하게 되면, 공구를 구성하는 조직인 각 상(phase){매트릭스상(matrix phase), 경질상(hard phase), 입계상(grain boundary phase)}중, 입계상의 연화(軟化)가 진행되어 공구의 내마모성이 저하된다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 문제점에 감안하여 제안된 것으로서, 내마모성등이 우수한 절삭공구 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 절삭공구를 구성하는 각 상(相)의 상태를 모식적으로 나타낸 설명도

도 2는 본 발명의 실시예에 관한 절삭공구의 형상을 나타낸 사시도

도 3은 X선회절에 의한 피크의 상태를 나타낸 설명도

도 4는 절삭성능평가의 방법을 나타낸 설명도

도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명

1 - 절삭공구 3 - 경사면

5 - 플랭크 7 - 절삭날

(1) 상기 목적을 달성하기 위한 청구항 1의 발명은,

질화규소를 매트릭스로 하여 질화티탄: 10∼20중량%, 알루미나: 3∼5중량%, 이트리아: 5∼15중량%를 함유하는 절사공구로서, 상기 질화규소로 이루어진 매트릭스상, 상기 질화티탄으로 이루어진 경질상, 입계상에 존재하는 유리상(glass phase) 및 상기 입계상에 존재하는 결정상(crystal phase)을 구비함과 아울러, X선회절에 의한 상기 질화규소의 최대 피크(A)와 상기 질화규소 및 질화티탄 이외의 상기 결정상의 최대 피크(B)와의 피크비(R)(=B/A)가 0.05≤R≤0.6의 범위인 것을 특징으로 하는 절삭공구를 요지로 한다.

① 본 발명의 절삭공구는 질화규소를 매트릭스(즉, 주성분인 모재)로 하는 질화규소질(窒化硅素質) 소결체이고, 이 질화규소 이외에 질화티탄: 10∼20중량%, 알루미나: 3∼5중량%, 이트리아: 5∼15중량%를 함유하고 있는데, 특히 질화규소의 매트릭스에 열전도성이 우수하고 또한 마찰계수가 적은 질화티탄을 함유시켜 복합화함으로써 내마모성이 증가한다는 효과가 얻어진다.

이하, 각 성분의 수치를 한정한 이유에 대하여 설명한다.

〈질화티탄: 10∼20중량%〉

용융 금속에 대한 내마모성이 높은 질화티탄의 함유량이 10중량%를 하회하면 내마모성의 향상이 충분하지 않고, 한편 20중량%를 상회하면 소결성이 저하되는 경향이 있기 때문에, 질화티탄은 10∼20중량%가 가장 바람직한 범위이다.

〈알루미나: 3∼5중량%〉

알루미나의 함유량이 3중량%를 하회하면 소결성이 저하되고, 한편 5중량%를 상회하면 경도가 저하되어 내마모성이 열화(劣化)되기 때문에, 알루미나는 3∼5중량%가 가장 바람직한 범위이다.

〈이트리아: 5∼15중량%〉

이트리아의 함유량이 5중량%를 하회하면 소결성이 저하되고, 한편 15중량%를 상회하면 결정상이 많아지기 때문에, 이트리아는 5∼15중량%가 가장 바람직한 범위이다.

또한, 절삭공구가 실질적으로 질화규소, 질화티탄, 알루미나, 이트리아만으로 이루어진 경우에는, 질화규소의 중량%는 질화티탄, 알루미나, 이트리아의 합계 중량(%)의 나머지가 된다.

② 또, 본 발명에서는 상기 조성의 구성에 부가하여 4종류의 상(phase)구조를 가지고 있다. 즉, 질화규소로 이루어진 매트릭스상(모재상), 질화티탄으로 이루어진 경질상, 입계상에 존재하는 유리상 및 입계상에 존재하는 결정상이다. 이 4종류의 상의 상태는, 도 1에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 매트릭스상과 경질상 사이에 입계상이 존재하고, 이 입계상이 유리상과 결정상으로 구성되어 있다.

본 발명에서는 상기 입계상의 일부의 결정화에 의한 결정상의 존재에 의해서 입계상에서의 유리상의 양이 감소하기 때문에, 절삭날의 온도가 상승한 경우에도 입계상의 연화가 저감되며, 결과적으로 내마모성이 향상된다는 효과가 얻어진다.

③ 또한, 본 발명에서는 X선회절에 의해서 얻어진 질화규소의 최대 피크(A)와 질화규소 및 질화티탄 이외의 결정상의 최대 피크(B)와의 피크비(R)(=B/A)가 0.05≤R≤0.6의 범위로 설정되어 있다. 또한, 결정상에서의 "피크"란 결정상에 함유되는 예를 들면 Y₄Si₂N₂O₇, Y₁₀Al₂Si₃O₁₈N₄, Y₁₀Si₇N₄O₂₃과 같은 기지(旣知)의 결정이나 미지(未知)의 결정의 양을 나타낸 것이다.

그리고, 상기 피크비(R)가 0.05를 하회하면, 결정상의 양이 너무 적어 상기 입계상의 연화를 제어하는 효과가 적어지게 되므로 내마모성이 낮다. 한편, 피크비 (R)가 0.6을 상회하면, 결정상의 양이 너무 많아 인성(靭性)이 저하된다. 따라서, 상기 피크비(R)는 0.05≤R≤0.6이 가장 바람직한 범위이다.

결국, 본 발명은 상술한 4성분의 조성, 4종류의 상(相)구성 및 피크비(R)를 구비하고 있기 때문에, 내마모성 및 인성이 우수한 절삭공구이다.

(2) 청구항2의 발명은,

상기한 청구항 1에 있어서, 상기 결정상에는 J상(J phase)을 함유하는 것을 특징으로 하는 절삭공구를 요지로 한다.

본 발명은 결정상의 구성을 예시한 것이고, 결정상으로서 J상, 즉 Y₄Si₂N₂O₇을 함유하고 있다. 따라서, 입계상에서의 유리상이 감소하여 융점이 높은 결정으로 되기 때문에, 고온에서의 입계상의 연화가 억제된다는 효과가 있다.

(3) 청구항 3의 발명은,

상기한 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 절삭공구는 초내열 합금의 절삭가공용인 것을 특징으로 하는 절삭공구를 요지로 한다.

본 발명은 절삭공구의 용도를 예시한 것이다.

즉, 초내열 합금은 열전도성이 나쁘기 때문에 절삭공구의 절삭날에 열이 집중되기 쉬우나, 본 발명에서는 상술한 구성을 구비하고 있기 때문에, 초내열 합금을 절삭가공할 때에 절삭날의 온도가 상승한 경우에도 입계상의 연화가 억제되어 우수한 내마모성을 발휘할 수 있다.

여기서, "초내열 합금"이란 통상 650℃이상의 고온에서의 사용에 견디는 합금을 말하며, 구체적으로는 합금조성의 Fe성분이 50중량%이하인 합금과 Ni, Co계의 것을 주성분으로 하는 고온용 합금 등의 것이다. 이 초내열 합금으로서는, 예를 들면 Ni기 합금의 인코넬(inconel), 워스팔로이(waspalloy) 등을 들 수 있다 .

또한, 본 발명의 절삭공구는 상기한 Ni기 합금(인코넬, 워스팔로이)을 절삭하는데 특히 바람직한 것이다. 이 절삭조건으로서는 하기한 범위가 매우 적당하다.

절삭속도 : V = 100∼500m/min (보다 바람직하게는 200∼400m/min)

이 송 량 : f = 0.05∼0.4㎜/rev (보다 바람직하게는 0.1∼0.3㎜/rev)

절삭깊이 : d = 0.05㎜이상 (보다 바람직하게는 0.1㎜이상)

(4) 청구항 4의 발명은,

상기한 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절삭공구는 경사면과 플랭크 사이에 절삭날을 가지는 것을 특징으로 하는 절삭공구를 요지로 한다.

본 발명은 절삭공구의 형상을 예시한 것이고, 경사면과 플랭크 사이에 절삭날을 구비한, 예를 들면 직육면체형상을 들 수 있다. 또, 이것 이외에도 경사면측이 마름모꼴인 사각기둥형상, 경사면측이 삼각형인 삼각기둥형상, 경사면측이 원형인 원기둥형상 등, 각종 형상의 것을 들 수 있다.

(5) 청구항 5의 발명은,

상기한 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 절삭공구의 제조방법으로서, 질소분위기하에서 상압(常壓) 소결을 하는 것을 특징으로 하는 절삭공구의 제조방법을 요지로 한다.

본 발명은 절삭공구의 제조방법을 예시한 것이고, 여기서는 상기 절삭공구의 조성등의 구성이 되도록 조정한 재료를 성형하고, 질소분위기하에서 상압 소결함으로써 질화규소질 소결체를 제조할 수 있으며, 그 후 예를 들어 연마등의 후처리가공을 함에 의해서 절삭공구로 할 수 있다.

이 상압 소결은 예를 들면 HIP에 비해 제조가 용이하고 제조비용도 저렴하므로, 따라서 저렴한 비용으로 절삭공구를 제조할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 상압 소결만에 의해서 절삭공구에 적당한 질화규소질 소결체를 제조할 경우에는 그 재료의 조성(즉, 절삭공구의 조성)을 적절하게 선택할 필요가 있다. 구체적으로는, 절삭공구의 조성이 예를 들면 TiN: 10중량%이하, 소결조제: 6중량%이상, 잔부: Si₃N₄가 되도록 재료를 선택하는 것이 바람직하다.

(6) 청구항 6의 발명은,

상기한 청구항 5에 있어서, 상기 상압 소결후에 질소분위기하에서 가스압 소결을 하는 것을 특징으로 하는 절삭공구의 제조방법을 요지로 한다.

특정한 조성 이외의 경우에는, 통상 상압 소결(1차소결)만으로는 절삭공구로서 충분히 치밀화된 소결체를 얻는 것이 어렵기 때문에{예를 들면, 이론 밀도비(理論密度比) 95%이하}, 본 발명에서는 2차소결로서 질소분위기하에서 가스압 소결을 한다. 이것에 의해서 충분히 치밀화된 소결체를 얻을 수 있다(예를 들면, 이론 밀도비 98%이상).

이와 같이 상압 소결과 가스압 소결을 조합함으로써 충분히 치밀화된 소결체를 저렴한 비용으로 제조할 수 있다.

또한, 가스압 소결의 조건으로서 질소분위기가 채용되는데, 이 질소분위기의 압력은 5∼100기압, 소성온도는 1600∼1800℃의 범위가 바람직하다.

(7) 청구항 7의 발명은,

상기한 청구항 5에 있어서, 상기 상압 소결후에 HIP(Hot Isostatic Press:열간 정수압 프레스)에 의한 소결을 하는 것을 특징으로 하는 절삭공구의 제조방법을 요지로 한다.

상술한 바와 같이, 통상 상압 소결(1차소결)만으로는 절삭공구로서 충분히 치밀화된 소결체를 얻는 것이 어렵기 때문에, 본 발명에서는 2차소결로서 HIP에 의한 소결을 한다. 이것에 의해서 충분히 치밀화된 소결체를 얻을 수 있다(이론 밀도비 95%이상).

이와 같이 상압 소결과 HIP에 의한 소결을 조합함으로써 충분히 치밀화된 소결체를 제조할 수 있다.

또한, HIP에 의한 소결조건으로서 질소분위기가 채용되는데, 이 질소분위기의 압력은 1000∼2000기압, 소성온도는 1500∼1800℃의 범위가 바람직하다.

(발명의 실시형태)

이하, 본 발명의 절삭공구 및 그 제조방법의 실시형태의 예(실시예)를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

(실시예)

본 실시예에서는 초내열 합금의 절삭가공용으로 사용되는 질소규소질 소결체로 이루어진 절삭공구 및 그 제조방법을 예로 든다.

a) 우선, 본 실시예의 절삭공구에 대하여 설명한다.

도 2에 나타낸 바와 같이 본 실시예의 절삭공구(1)는 ISO규격: SNGN120408 형상의 네거티브 팁이다.

구체적으로는, 절삭공구(1)는 도 2에 있어서의 상면이 되는 경사면(3), 측면이 되는 사방의 플랭크(5) 및 경사면(3)과 플랭크(5)간의 각 변(邊)인 절삭날(7)을 구비하고 있으며, 절삭날(7)의 길이가 각각 12.7㎜, 절삭공구(1)의 두께가 4.76㎜인 직육면체의 팁이다. 또한, 절삭날(7)에는 모따기가공(챔퍼가공)이 실시되어 있다.

또, 본 실시예의 절삭공구(1)는 질화규소를 매트릭스(모재)로 하는 질화규소질 소결체로 이루어지며, 질화티탄: 10∼20중량%, 알루미나: 3∼5중량%, 이트리아: 5∼15중량%, 질화규소: 잔부(殘部)의 조성을 가지고 있다.

또한, 상기 절삭공구(1)는 질화규소로 이루어진 매트릭스상, 질화티탄으로 이루어진 경질상, 입계상에 존재하는 유리상 및 입계상에 존재하는 결정상을 구비함과 아울러, X선회절에 의한 질화규소의 최대 피크(A)와 질화규소 및 질화티탄 이외의 결정상의 최대 피크(B)와의 피크비(R)(=B/A)가 0.05≤R≤0.6의 범위인 공구이다.

b) 이어서, 본 실시예의 절삭공구(1)의 제조방법에 대하여 설명한다.

평균입경 0.5㎛의 주성분인 질화규소(Si₃N₄) 분말(α률=99%이상)과, 평균입경 0.8㎛의 이트리아(Y₂O₃) 분말과, 평균입경 0.4㎛의 알루미나(Al₂O₃) 분말을 상기한 절삭공구(1)의 조성범위가 되도록 하기의 표 1에 나타낸 배합비율(본 발명예)로 칭량(稱量)한다.

이어서, 이와 같이 칭량한 재료를 알루미나제 볼, 알루미나제 내벽 포트를 사용하여, 에탄올 용매내에서 16시간 습식 혼합분쇄하여 슬러리를 만든다.

이어서, 이 슬러리를 중탕건조하고, 에탄올에 용해한 마이크로왁스계의 유기바인더를 3.5중량% 첨가하고, 니더(kneader)로 혼합한다.

이어서, 얻어진 소지(素地)를 ISO규격: SNGN120408 형상이 되도록 프레스 성형한 후, 1기압으로 설정된 질소분위기하에서 800℃로 60분간 가열하여 탈왁스한다.

이어서, 1차소결을 한다. 이 1차소결은 상압(1기압)의 질소분위기하에서 1700℃로 4시간 가열하여 소결하는 것이다.

이어서, 가스압 소결에 의해서 2차소결을 한다. 이 2차소결은 75기압으로 설정된 질소분위기하에서 1750℃로 4시간 가열하여 소결하는 것이다.

또한, 상기한 2차소결로서의 가스압 소결 대신에 HIP에 의한 소결을 하여도 된다. 이 HIP에 의한 2차소결은 1000기압으로 설정된 질소분위기하에서 1700℃로 4시간 가열하여 소결하는 것이다.

이어서, 이와 같이 하여 얻어진 질화규소질 소결체를 하기의 표 1에 나타낸 바와 같은 조건(본 발명예)으로 질소분위기하에서 열처리하여 입계상의 결정화를 촉진한다.

이어서, 이 질화규소 소결체를 ISO규격: SNGN120408 형상으로 연삭가공함으로써 절삭공구(1)를 완성한다.

c) 이어서, 본 발명 범위의 절삭공구에 대한 효과를 확인하기 위해서 실시한 실험예에 대하여 설명한다.

우선, 실험에 사용할 절삭공구로서 하기의 표 1에 나타낸 조건으로 본 발명예(시료 No.1∼4) 및 비교예(시료 No.5∼10)의 절삭공구를 제작하였다. 또한, 절삭공구의 형상은 ISO규격: SNGN120408이다.

그리고, 이들 시료 No.1∼10의 절삭공구에 대하여 다음과 같은 물리성능평가 및 절삭성능평가를 실시하였다.

(ⅰ) 물리성능평가

하기한 바와 같이 하여 소결체의 밀도, 마이크로포어(micropore), 경도, 인성, 피크비(R:결정상의 양), 결정상의 종류를 구하였다. 그 결과를 하기의 표 1에 나타낸다.

① (밀도)

아르키메데스법에 의해서 소결체의 밀도를 측정하였다. 그리고, 이 밀도에 의하여 소결체의 이론 밀도비(理論密度比)를 구하였다.

또, 마이크로포어는 소결체의 단면을 경면연마하고, 200배의 현미경으로 관찰하여 CIS-006B규격에 따라서 측정하였다.

② (경도 및 인성)

소결체의 연삭된 면을 경면연마하고, 30kg의 압입하중으로 비커즈 압입자를 압입하고, 압흔(壓痕)의 대각 길이와 균열의 길이를 측정하여 비커즈 경도(JIS R1610에 준거)와 파괴 인성값(JIS R1607(IF법)에 준거)을 구하였다.

③ (피크비(R:결정상의 양))

소결체의 연마면에 대한 X선회절을 하여 그 피크비(R)를 구하였다. 예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같은 X선회절이 얻어진 경우에는, 질화규소의 최대 피크(A){=I(Si₃N₄max)}와 질화규소 및 질화티탄 이외의 결정상의 최대 피크(B) {=I(GB max)}를 측정하고, 그 피크비(R){= B/A = I(GB max)/I(Si₃N₄max)}를 구하였다.

또한, 도 3은 세로축에 강도[cps]를, 가로축에 2θ[°]를 취한 X선회절의 결과 그래프이고, 도 3에서는 피크비(R)가 0.48이다.

④ (결정상의 종류)

또, 상기 X선회절에 의해서 얻어진 각 피크를 이미 알고 있는 재료의 피크와 대비하여 조사함으로써 결정상의 종류를 조사하였다.

(ⅱ) 절삭성능평가

도 4에 나타낸 바와 같이, 하기의 절삭조건으로, 회전하는 원주형상 피삭재의 외경측 표면에 대하여 절삭공구를 화살표 A방향으로 이동시켜서 선삭(旋削)하였다. 그리고, 이 때의 절삭날의 마모상태(1패스후의 플랭크 마모량)나 결손의 발생상황을 조사하였다. 그 결과를 하기의 표 1에 나타낸다.

(절삭조건)

피삭재 재질 : 인코넬 718

피삭재 형상 : 외경 ψ300㎜ × 길이 100㎜

절 삭 속 도 : V = 300m/min

이 송 량 : f = 0.15㎜/rev

절 삭 깊 이 : d = 1.0㎜

건습(乾濕) : WET

	본 발 명 품	비 교 예
시료 No.	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
배합조성[중량%]	Si₃N₄	83	75	70.5	60	88	55	75	75	85	68
	Al₂O₃	3	5	3.5	5	3	5	5	5	2	6
	Y₂O₃	4	5	11	15	4	15	5	5	3	16
	TiN	10	15	15	20	5	25	15	15	10	10
소결방법	①	①+②	①+②	①+③	①	①+③	①	①	①	①
소결체의구성상	Si₃N₄	○	○	○	○	○	○	○	○	○	○
	TiN	○	○	○	○	○	○	○	○	○	○
	결정상	J,AUk	JUk	JUk	J,HUk	JUk	JUk	JUk	JUk	J,AUk	JUk
	결정상	J,AUk	JUk	JUk	J,HUk	JUk	JUk	JUk	JUk	J,AUk	JUk	피크비 R	0.07	0.3	0.45	0.52	0.3	0.3	0.02	0.7	0.06	0.55
	물리특성	이론밀도비	99.7	99.6	99.8	99	99.6	99.8	99.6	99.8	94	99.8
마이크로포어		A2	A2	A2	A2	A2	A2	A2	A2	A8	A2
경도 Hv		15.5	15.5	15	14.8	16	14	15	16.5	14.0	14
인성 Kc		6.8	6.2	6.7	6	7.3	5.2	6.2	5	5.0	6.5
절삭성능	마모량[㎜]	0.3	0.2	0.1	0.1	1.6	치핑	0.8	치핑	결손	0.9

또한, 상기 표 1에서의 소결체의 구성상(相)에 있어서, Si₃N₄의 ○는 매트릭스상의 존재를 나타내고, TiN의 ○는 경질상의 존재를 나타낸다.

또, 결정상에 있어서, J상(J相)을 나타내는 J는 Y₄Si₂N₂O₇, A상(A相)을 나타내는 A는 Y₁₀Al₂Si₃O₁₈N₄, H상(H相)을 나타내는 H는 Y₁₀Si₇N₄O₂₃, Uk는 미지(UNKNOWN)의 상(相)이다.

또, 소결방법에 있어서, ①은 상압 소결, ②는 가스압 소결, ③은 HIP에 의한 소결이고, '+'로 나타낸 것은 1차소결에 부가하여 2차소결을 하는 것이다. 또한, 시료 No.7의 소결방법에서는 급속냉각을 하고, 시료 No.8의 소결방법에서는 질소 1기압하에서 1400℃로 12시간 유지하는 열처리를 하였다.

또, 마이크로포어에 있어서, A2는 마이크로포어 0.02체적%를 나타내고, A8은 마이크로포어 0.6체적%를 나타낸다.

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 질화티탄을 소정량 함유하고 소정 피크비(R)의 결정상을 가지는 본 발명예의 시료 No.1∼4는 내마모성이 우수하다. 또, 시료 No.1∼4는 적당한 정도의 경도와 인성을 구비하고 있으며, 실험시에는 치핑이 발생하지 않아 매우 적당하다.

이것에 대하여, 질화티탄이 너무 적으면(비교예의 시료 No.5) 마모량이 많아지게 되고, 반대로 질화티탄이 너무 많으면(비교예의 시료 No.6) 너무 단단해 져서 부서지기 쉽기 때문에, 즉 절삭날이 치핑되기 때문에 바람직하지 않다.

또, 입계상의 결정화가 너무 적으면(비교예의 시료 No.7) 마모량이 많아지게 되고, 반대로 결정화가 너무 많으면(비교예의 시료 No.8) 인성이 부족하여 치핑에 이르기 때문에 바람직하지 않다.

또한, 소결조제가 적으면(비교예의 시료 No.9) 94%밖에 치밀화되지 않고, 소결조제가 많으면(비교예의 시료 No.10) 내마모성이 나쁘기 때문에 바람직하지 않다.

또한, 본 발명은 상기한 실험예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않은 범위내에서 각종의 형태로 실시할 수 있는 것은 물론이다.

이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명의 절삭공구는 상술한 4성분의 조성, 4종류의 상(相)구성 및 피크비(R)를 구비하고 있기 때문에, 즉 질화규소와 질화티탄의 적당한 정도의 복합화 및 입계상의 적당한 정도의 결정화에 의해서 내마모성 및 인성이 우수한 절삭공구이다.

또, 본 발명의 절삭공구의 제조방법에 의해서 상술한 우수한 성능을 가지는 절삭공구를 저렴한 비용으로 용이하게 제조할 수 있다.

Claims

질화규소를 매트릭스로 하여 질화티탄: 10∼20중량%, 알루미나: 3∼5중량%, 이트리아: 5∼15중량%를 함유하는 절사공구로서,

상기 질화규소로 이루어진 매트릭스상, 상기 질화티탄으로 이루어진 경질상, 입계상에 존재하는 유리상 및 상기 입계상에 존재하는 결정상을 구비함과 아울러,

X선회절에 의한 상기 질화규소의 최대 피크(A)와 상기 질화규소 및 질화티탄 이외의 상기 결정상의 최대 피크(B)와의 피크비(R)(=B/A)가 0.05≤R≤0.6의 범위인 것을 특징으로 하는 절삭공구.
청구항 1에 있어서,

상기 결정상에는 J상을 함유하는 것을 특징으로 하는 절삭공구.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 절삭공구는 초내열 합금의 절삭가공용인 것을 특징으로 하는 절삭공구.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

상기 절삭공구는 경사면과 플랭크 사이에 절삭날을 가지는 것을 특징으로 하는 절삭공구.
상기 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 절삭공구의 제조방법으로서,

질소분위기하에서 상압(常壓) 소결을 하는 것을 특징으로 하는 절삭공구의 제조방법.
청구항 5에 있어서,

상기 상압 소결후에, 질소분위기하에서 가스압 소결을 하는 것을 특징으로 하는 절삭공구의 제조방법.
청구항 5에 있어서,

상기 상압 소결후에, HIP에 의한 소결을 하는 것을 특징으로 하는 절삭공구의 제조방법.