KR20160126581A - SiAlON 복합 재료 및 이 SiAlON 복합 재료로 만들어진 절삭 공구 - Google Patents

SiAlON 복합 재료 및 이 SiAlON 복합 재료로 만들어진 절삭 공구 Download PDF

Info

Publication number
KR20160126581A
KR20160126581A KR1020150057819A KR20150057819A KR20160126581A KR 20160126581 A KR20160126581 A KR 20160126581A KR 1020150057819 A KR1020150057819 A KR 1020150057819A KR 20150057819 A KR20150057819 A KR 20150057819A KR 20160126581 A KR20160126581 A KR 20160126581A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sialon
composite material
phase
sialon composite
present
Prior art date
Application number
KR1020150057819A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102328802B1 (ko
Inventor
천성수
이대엽
박근호
홍창훈
Original Assignee
대구텍 유한회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 대구텍 유한회사 filed Critical 대구텍 유한회사
Priority to KR1020150057819A priority Critical patent/KR102328802B1/ko
Priority to PCT/KR2016/004191 priority patent/WO2016171502A1/en
Priority to HUE16783434A priority patent/HUE052772T2/hu
Priority to US15/567,262 priority patent/US10221102B2/en
Priority to JP2017554354A priority patent/JP2018516222A/ja
Priority to EP16783434.0A priority patent/EP3286159B1/en
Publication of KR20160126581A publication Critical patent/KR20160126581A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102328802B1 publication Critical patent/KR102328802B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/597—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon oxynitride, e.g. SIALONS
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C5/00—Milling-cutters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/6261—Milling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62625—Wet mixtures
    • C04B35/6264—Mixing media, e.g. organic solvents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C04B35/62655—Drying, e.g. freeze-drying, spray-drying, microwave or supercritical drying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • C04B35/645—Pressure sintering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
    • C09K5/08—Materials not undergoing a change of physical state when used
    • C09K5/14—Solid materials, e.g. powdery or granular
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C2200/00—Details of milling cutting inserts
    • B23C2200/36—Other features of the milling insert not covered by B23C2200/04 - B23C2200/32
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C2224/00—Materials of tools or workpieces composed of a compound including a metal
    • B23C2224/04—Aluminium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3225—Yttrium oxide or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3852—Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
    • C04B2235/3865—Aluminium nitrides
    • C04B2235/3869—Aluminium oxynitrides, e.g. AlON, sialon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
    • C04B2235/3852—Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
    • C04B2235/3873—Silicon nitrides, e.g. silicon carbonitride, silicon oxynitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/606—Drying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567—Treatment time
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/76—Crystal structural characteristics, e.g. symmetry
    • C04B2235/766—Trigonal symmetry, e.g. alpha-Si3N4 or alpha-Sialon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/76—Crystal structural characteristics, e.g. symmetry
    • C04B2235/767—Hexagonal symmetry, e.g. beta-Si3N4, beta-Sialon, alpha-SiC or hexa-ferrites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/80—Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/80—Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
    • C04B2235/85—Intergranular or grain boundary phases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/80—Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
    • C04B2235/87—Grain boundary phases intentionally being absent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9607—Thermal properties, e.g. thermal expansion coefficient

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 SiAlON 복합 재료는, 알파 SiAlON 상(phase) 및 베타 SiAlON 상을 포함하는 SiAlON 상과, 입계 상(intergranular phase)를 포함하는 SiAlON 복합 재료로서, 상기 SiAlON 복합 재료는 실리콘 나이트라이드 분말과, 알루미늄, 산소, 질소, 이트륨(Y) 및 어븀(Er)을 상기 SiAlON 복합 재료에 제공하는 1종 이상의 분말을 포함하는 출발 분말 혼합물로부터 제조되고, 상기 SiAlON 복합 재료는 적어도 90 vol% 이상의 상기 SiAlON 상을 함유하고, 상기 베타 SiAlON 상의 z 값은 0.27 내지 0.36 사이이고, 상기 SiAlON 복합 재료의 열확산도(thermal diffusivity)는 2.4(mm2/sec) 이상 5.2(mm2/sec) 이하일 수 있다.

Description

SiAlON 복합 재료 및 이 SiAlON 복합 재료로 만들어진 절삭 공구{SiAlON composite and cutting tools made thereof}
본 발명은 내열 합금(HRSA)을 기계 가공하는데 적당한 내마모성 및 파괴인성을 갖는 SiAlON 복합 재료 및 이 SiAlON 복합 재료로 만들어진 절삭 공구에 관한 것이다.
세라믹 재료의 높은 고온 경도 때문에, 절삭 공구용 세라믹 재료는 고온에서 높은 경도 및 높은 인장 강도와, 낮은 열 확산성을 갖는 작업물을 기계 가공하는데 적합하며, 때때로 내열 합금(Heat Resistant Super Alloys, HRSA)으로 사용되는 니켈계 또는 코발트계 재료와 같은 자경성(self-hardening) 재료에 특히 적합하다.
많은 절삭 공구용 질화 규소계 재료는 소결 보조제로 산화 알루미늄(Al2O3)을 사용하여 제조된다. 알루미늄과 산소는 질화 규소의 결정 구조에서 각각 규소와 질소를 대체할 수 있으므로, 사이알론(Sialon) 세라믹을 형성할 수 있다. 사이알론 세라믹은 Si-Al-O-N으로 구성되며, 때론 양이온 Me에 의해서 부가적으로 안정화될 수 있고, 여기에서 Men+는 다수의 희토류 금속과 적절한 이온 반경(r＜1.0Å)을 갖는 물질일 수 있고, 예를 들어, Yb, Dy, Lu, Li, Ca, Mg, Sc 등의 란타나이드(Lanthanides)로부터 선택될 수 있다.
Izhevskiy V A, Genova L A, Bressiani J C와 Aldinger F의 "Progress in SiAlON ceramics", J. Eur. Ceram. Soc. 20, 2275 ~ 2295(2000) 을 참고하면, 많은 SiAlON 상이 검출되고 특징되지만, 절삭 공구 재료에 사용되는 주된 상은 알파 SiAlON 상인 RxSi12 - (m＋n)Al(m＋n)OnN(16-n) (1.0 ＜m＜2.7; n＜1.2) 상태로 남고, 여기서 R은 전술한 금속이나, 이온 반경이 1.0Å보다 작은 란타나이드 중 하나이며, 베타 SiAlON은 Si6- zAlzOzN(8-z) (0 ＜z＜4.2) 이다.
금속 이온은 알파 SiAlON 상을 안정화시키는 것뿐만 아니라, 소결 시 SiAlON 결정을 형성할 촉매로서 작용할 수 있다. 보통 베타 상에서, 기다란 사이알론 입자의 형성을 돕지만, 알파 SiAlON의 기다란 입자 역시 생산된다. (Fang-Fang X, Shu-Lin W, Nordberg L-O와 Ekstreom T의 "Nucleation and Growth of the Elongated α'-SiAlON", J. Eur. Ceram. Soc. 17(13) 1631-1638 (1997) 을 참조)
SiAlON 소재는 알파 SiAlON 상 및 베타 SiAlON 상을 포함할 수 있고, 이에 더하여, SiAlON 매트릭스 전체에 걸쳐 분산된 탄화 규소 입자를 더 함유할 수 있다(US 4,829,791호를 참조).
Mehrotra 등에 허여된 미국 특허 번호 제5,370,716호는 높은 z 값을 갖는 베타 SiAlON 상을 포함하는 SiAlON 소재를 개시하고 있다. 베타 SiAlON 상은 Si6-zAlzOzN(8-z) 의 화학식을 가지고 있고, 여기서 1 ＜z＜ 3이다.
Tien 등에게 허여된 미국 특허 번호 제6,124,225호는 높은 분율의 알파 SiAlON을 가지고 있는 SiAlON 세라믹 소재를 개시하고 있다. Tien 등은 Nd, Sm, Gd, Dy, Yb 및 Y와 이들의 혼합물, 바람직한 첨가제로 Gd 을 첨가제로 열거하고 있다. 바람직한 하나의 구현 예에 있어서, 출발 질화 규소 분말은 약 95 중량 퍼센트의 알파 질화 규소를 가지고 있다. Tien 등의 '225 특허는 베타 질화 규소를 함유하지 않거나 소량 함유하는 (즉 0 중량 퍼센트의 하한과 약 1.6 중량 퍼센트의 상한을 가지는 양) 질화 규소 출발 분말을 포함하는 출발 분말 혼합물로부터 제조되는 SiAlON 세라믹은 다루지 않는 것처럼 보인다.
"Stability and Oxidation Properties of RE- α-Sialon Ceramics (RE = Y, Nd, Sm, Yb)"라는 제목의 Nordberg 등의 논문 (J American Ceramic Society 81 [6] pp.1461-70 (1998))은 알파-사이알론이 첨가제를 사용하여 형성될 수 있음을 개시하고 있다. 실시예는 1종의 희토류 원소 (예를 들면 Nd, Sm, 또는 Yb)만을 사용하는 것처럼 보인다. 상기 논문은 출발 질화 규소 분말을 UBE, SNE-10으로 기재하고 있다. 베타 질화 규소를 함유하지 않거나 소량 함유하는 (즉 0 중량 퍼센트의 하한과 약 1.6 중량 퍼센트의 상한을 가지는 양) 질화 규소 출발 분말을 포함하는 출발 분말 혼합물로부터 제조되는 사이알론 세라믹에 관한 어떠한 교시도 없는 것처럼 보인다.
예를 들면, 현재의 세라믹체(ceramic body)가 인서트로 사용되기에 적당한 성질(예를 들면 경도, 인성)을 나타내고 있어도, 경도, 영률(Young's Modulus), 인성, 열전도도, 및 열 충격 저항을 포함하는 향상된 금속 절삭 성능 특성을 나타내는 절삭 인서트로서의 용도를 가진 향상된 SiAlON 소재를 제공하는 것이 바람직하다. 비록 현재의 SiAlON 마모성 부품이 만족스러운 성질 (예를 들면 경도, 파괴인성)을 나타내고 있어도, 향상된 성능을 나타내는 마모성 부품으로서의 용도를 갖는 향상된 SiAlON 소재를 제공하는 것이 바람직하다는 점에서 SiAlON 마모성 부품에도 이는 동일하다.
이러한 관점에서, 분말 혼합물을 SiAlON 소재를 제조하기 위하여 소결할 때, 결정상이 알파 SiAlON 결정립 (grain)과 베타 SiAlON 결정립 사이의 결정립계 (grain boundary) 내에 형성될 수 있다. 결정립계 내의 결정상 함량의 증가는 SiAlON 소재의 파괴인성 (fracture toughness)의 감소를 가져올 수 있다. 그러므로, 결정립계 및 결정립계 내에 형성된 결정상을 최소한의 양으로 가지는 SiAlON 소재를 제공하는 것이 바람직하다.
높은 경도를 나타내는 SiAlON 세라믹 소재는 절삭 인서트 및 마모성 부품으로서의 특정한 용도에의 사용에 이점을 가진다. 일반적으로, 더 미세한 결정립 크기를 가지는 SiAlON 세라믹 소재는 더 높은 경도를 가져온다. 따라서, 더 미세한 결정 크기를 가져서, 더 높은 경도를 가지는 SiAlON 세라믹 소재를 제공하는 것이 바람직하다.
미국 등록 특허 제4,829,791호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 내열 합금을 기계 가공하기 위한 열전도도 및 열확산도를 갖는 금속 절삭 공구용 SiAlON 복합 재료를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 내열 합금을 기계 가공하기 위한 열전도도 및 열확산도를 갖는 금속 절삭 공구용 SiAlON 복합 재료로 만들어진 절삭 공구를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 SiAlON 복합 재료는, 알파 SiAlON 상(phase) 및 베타 SiAlON 상을 포함하는 SiAlON 상과, 입계 상(intergranular phase)를 포함하는 SiAlON 복합 재료로서, 상기 SiAlON 복합 재료는 질화 규소 분말과, 알루미늄, 산소, 질소, 이트륨(Y) 및 어븀(Er)을 상기 SiAlON 복합 재료에 제공하는 1종 이상의 분말을 포함하는 출발 분말 혼합물로부터 제조되고, 상기 SiAlON 복합 재료는 적어도 90 vol% 이상의 상기 SiAlON 상을 함유하고, 상기 베타 SiAlON 상의 z 값은 0.27 내지 0.36 사이이고, 상기 SiAlON 복합 재료의 열확산도(thermal diffusivity)는 2.4(mm2/sec) 이상 5.2(mm2/sec) 이하일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 SiAlON 복합 재료에서, 상기 SiAlON 복합 재료의 열전도도(thermal conductivity)는 8.2(W/(m·K)) 이상 11.4(W/(m·K)) 이하일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 SiAlON 복합 재료에서, 상기 SiAlON 복합 재료의 열팽창 계수(thermal expansion coefficient)는 3.4(10-6/K) 이상 4.0(10-6/K) 이하일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 SiAlON 복합 재료에서, 상기 SiAlON 상에 대한 상기 알파 SiAlON 상의 비율은 21.75% 이상 48.5% 이하일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 SiAlON 복합 재료에서, 상기 출발 분말 혼합물은 알루미나(Al2O3), 이트리아(Y2O3) 및 어비아(Er2O3)를 포함하고, 상기 알루미나, 상기 이트리아 및 상기 어비아의 함량의 합은 8.87 중량%(wt%) 내지 11.83 wt%이다.
본 발명의 실시예에 따른 SiAlON 복합 재료에서, 상기 이트리아 및 상기 어비아의 함량의 합은 6.08 wt% 내지 9.12 wt%이다.
본 발명의 실시예에 따른 SiAlON 복합 재료에서, 상기 SiAlON 복합 재료의 비커스 경도는 상온에서 16.6 내지 18.7GPa 사이이고, 상기 SiAlON 복합 재료의 파괴 인성은 4.1 내지 5.4MPam0 .5 사이일 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예에 따른 SiAlON 복합 재료는 내열 합금을 가공하는데 절삭 공구 인서트에 사용될 수 있는 열전도도 및 열확산도를 갖는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 SiAlON 복합 재료의 미세구조를 나타내는 주사 전자 현미경 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 절삭 공구의 밀링 테스트 결과를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 SiAlON 복합 재료는 Si3N4 분말과, 알루미늄, 산소, 질소, 이트륨(Y) 및 어븀(Er)을 제공하는 1종 이상의 분말을 이용하여 제조될 수 있다.
SiAlON 복합 재료에 제공된 알루미늄은 AlN 분말과, 알루미나(Al2O3) 분말로부터 제공될 수 있고, SiAlON 복합 재료에 제공된 이트륨은 이트리아(Y2O3) 분말로부터 제공될 수 있고, SiAlON 복합 재료에 제공된 어븀은 어비아(Er2O3) 분말로부터 제공될 수 있다. 또한, SiAlON 복합 재료에 제공된 산소는 Al2O3 분말, Y2O3 분말과, Er2O3 분말로부터 제공될 수 있다.
SiAlON 복합 재료를 제조하는데 사용되는 Si3N4의 함량은 83.6 중량%(wt%) 내지 86.4 중량%이고, AlN의 함량은 4.57 중량% 내지 4.73 중량%일 수 있다. SiAlON 복합 재료를 제조하는데 사용되는 Y2O3의 함량은 2.6 중량% 내지 3.9 중량%이고, Er2O3의 함량은 3.48 중량% 내지 5.22 중량%이고, Al2O3의 함량은 2.71 중량% 내지 2.79 중량%일 수 있다.
SiAlON 복합 재료를 제조하는데 사용되는 Y2O3의 함량과, Er2O3의 함량과, Al2O3의 함량의 합은 8.87 중량% 내지 11.83 중량%일 수 있다. 또한, SiAlON 복합 재료를 제조하는데 촉매로 사용될 수 있는 금속 이온을 포함하는 물질인 Y2O3의 함량과 Er2O3의 함량의 합은 6.08 중량% 내지 9.12 중량%일 수 있다.
상술한 범위와 같은 중량 %로 섞여있는 분말 혼합물에 용매인 메탄올과, 분산제 및 바인더를 첨가하여, 볼 밀(ball mill)로 약 20시간 동안 분쇄한다. 이와 같이 분쇄함으로써, 원료 물질들을 포함하는 슬러리를 제조한다.
슬러리를 제조하기 위한 분쇄 후, 슬러리는 분무 건조기(spray dryer)를 통해 입상화된다. 입상화된 원료 물질을 체가름에 통과시킴으로써, 분말을 채취한다.
채취된 분말을 압축하여 성형체를 만든다. 성형체는 탈지 공정(de-binding)을 거쳐, 1680℃ ~ 1820℃에서 2시간 동안 가스 가압 소결(gas pressure sintering)을 통해 소결 및 치밀화된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 SiAlON 복합 재료의 미세구조를 나타내는 주사 전자 현미경 사진이다. 참고적으로, 도 1은 SiAlON의 연마면을 측정한 사진이다.
SiAlON 복합 재료는 알파 SiAlON 상(phase) 및 베타 SiAlON 상을 포함하는SiAlON 상을 포함할 수 있다. 또한, SiAlON 복합 재료는 입계 결정상(intergranular crystalline phase)을 더 포함할 수 있다.
도 1과 같은 현미경 사진 등을 이용할 경우, 본 발명의 실시예에 따른 SiAlON 복합 재료는 적어도 90 부피%(vol%) 이상의 SiAlON 상을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 SiAlON 복합 재료는 입계 결정상의 함량을 10 vol% 이하로 감소시킴으로써, SiAlON 복합 재료의 파괴 인성(fracture toughness)을 향상시킬 수 있다.
X선 회절 분석을 통해, 제조된 SiAlON 복합 재료를 분석한 것을 [표 1]에 나타내었다.
No z value of β- SiAlON (substitution rate)
a c Za Zc Zc /a
1 7.6133 2.9153 0.2970 0.2889 0.3309
2 7.6127 2.9151 0.2770 0.2815 0.3329
3 7.6151 2.9163 0.3570 0.3259 0.3513
4 7.6133 2.9154 0.2973 0.2930 0.3379
5 7.6136 2.9157 0.3070 0.3041 0.3503
[표 1]을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 SiAlON 복합 재료에서, Si(6-z)AlzOzN(8-z) 의 화학식으로 나타낼 수 있는 베타 SiAlON의 z는 0.27 내지 0.36 사이의 값일 수 있다.
SiAlON 복합 재료에서, 베타 SiAlON의 z 값은 경도(hardness), 파괴 인성 및 결정 크기 분포에 영향을 줄 수 있다(Ekstrom et al., "SiAlON ceramics", J. AM. Ceram. Soc. 75 (2), 259-276 (1992) 참고). 또한, 베타 SiAlON의 z 값은 SiAlON 복합 재료를 이용하여 제조된 절삭 공구의 절삭 능력에도 영향을 줄 수 있다. 일반적으로, 베타 SiAlON의 낮은 z 값은 높은 파괴인성 및 노치 내마모성(notch wear resistance)를 의미한다.
따라서, 베타 SiAlON의 z값을 낮게 함으로써, SiAlON 복합 재료의 파괴 인성 및 노치 내마모성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 SiAlON 복합 재료에서, RxSi12 - (m＋n)Al(m＋n)OnN(16-n)의 화학식으로 나타낼 수 있는 알파 SiAlON의 m 및 n은 각각 0.1 내지 1 사이의 값일 수 있다.
덧붙여, 제조된 SiAlON 복합 재료의 X선 회절 분석을 통해, SiAlON 복합 재료 내의 알파 SiAlON 상의 함량을 분석하였다.
SiAlON 복합 재료 내의 알파 SiAlON 상의 함량은 다음과 같은 식을 이용하여 구할 수 있다.
먼저, 알파 SiAlON 상의 회절 강도(I1)는 알파 SiAlON의 (102) 면에서의 회절 강도 및 알파 SiAlON의 (210) 면에서의 회절 강도의 합으로 정의할 수 있다.
또한, 베타 SiAlON 상의 회절 강도(I2)는 베타 SiAlON의 (101) 면에서의 회절 강도 및 베타 SiAlON의 (210) 면에서의 회절 강도의 합으로 정의할 수 있다.
이 때, SiAlON 복합 재료 내의 알파 SiAlON 상의 함량은 알파 SiAlON 상의 회절 강도(I1) 및 베타 SiAlON 상의 회절 강도(I2)의 합에 대한 알파 SiAlON 상의 회절 강도(I1)의 비율일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 SiAlON 복합 재료에서, 알파 SiAlON 상의 함량은 21.75 내지 48.50% 사이의 값일 수 있다.
<평가 1>
제조된 SiAlON 복합 재료에 대한 비커스 경도(HV)와, 로크웰 경도(HRa)와, 파괴 인성(fracture toughness, KIC)과, 세 점(three point) 및 네 점(four point) 휨 강도(flexible strength, σ)와, 영률(Young's Modulus, E)와, 포아송비(Poisson's ratio, ν)를 측정하여, [표 2]에 평균값 또는 범위를 나타내었다. [표 2]에서, 비커스 경도(HV)의 단위는 kgf/㎟이고, 파괴 인성(KIC)의 단위는 MPa·m1/ 2 이고, 휨 강도(σ)의 단위는 MPa이고, 영률(E)의 단위는 GPa이다.
H V H Ra K IC σ E ν
1660 - 1870 94.3 - 95.2 4.13 - 5.40 1053(3 point) 321.7 0.2763
900(4 point)
[표 2]의 비커스 경도(HV)는 대면각 136°정사각 추의 다이아몬드 압자를 10kg의 하중으로 압착하여, 오목부의 대각선을 측정하였다. 이 때, 압자의 하강 속도는 150㎛/s이고, 15초 동안 압입 시간을 유지하였다.
SiAlON 복합 재료의 비커스 경도가 예를 들어, 1660 내지 1870 사이의 값을 가질 경우, SiAlON 복합 재료는 절삭 공구를 제조하는데 사용될 수 있다.
[표 2]의 로크웰 경도(HRa)는 지정된 형상의 다이아몬드 원추 압자를 이용하여 최초에 기준 하중을 가하고, 다음으로 시험하중(본 발명의 측정에서는 60kgf)까지 하중을 증가시킨 후, 최초의 기준 하중으로 되돌아온다. 이 전후 2회의 기준 하중 시에서 움푹 패인 깊이의 차로 정의되는 경도이다.
SiAlON 복합 재료의 로크웰 경도가 예를 들어, 94.3 내지 95.2 사이의 값을 가질 경우, SiAlON 복합 재료는 절삭 공구를 제조하는데 사용될 수 있다.
[표 2]의 파괴 인성(KIC)은 Lawn B. R. 과 Fuller E.R.의 Equilibrium penny-like cracks in indentation fracture. J. Mat. Sci. 12: 2016-2024(1975) 에 나타나는 [수학식 1] 을 이용하여 측정하였다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기에서, P는 압입 하중(10kg)이고, c는 crack 길이이다.
SiAlON 복합 재료의 파괴 인성이 예를 들어, 4.1 보다 큰 값을 가질 경우, SiAlON 복합 재료는 절삭 공구를 제조하는데 사용될 수 있다.
<평가 2>
제조된 SiAlON 복합 재료에 대한 열전도도(thermal conductivity)와, 열확산도(thermal diffusivity)와, 열팽창 계수(thermal expansion coefficient)를 측정하여, [표 3] 내지 [표 5]에 평균값을 나타내었다. [표 3]에서, 열전도도의 단위는 W/(m·K)이고, [표 4]에서, 열확산도의 단위는 mm2/sec 이고, [표 5]에서, 열팽창 계수의 단위는 10-6/K이다.
　 thermal conductivity
온도 25 100 200 300 400 500 600 700 800 900
W/(m·K) 10.5 10.3 10.2 9.9 9.6 9.4 9.2 9.1 9.0 8.9
[표 3]은 SiAlON 복합 재료의 열전도도를 온도에 따라서 측정한 것이다. 여기서 온도는 섭씨 온도(℃)를 의미한다. SiAlON 복합 재료의 열전도도는 온도가 증가함에 따라서, 감소하는 경향을 가지고 있음을 알 수 있다.
좀 더 구체적으로, 25℃에서 측정한 SiAlON 복합 재료들의 열전도도는 9.2 내지 11.4 사이의 값을 가질 수 있고, 900℃에서 측정한 SiAlON 복합 재료들의 열전도도는 8.3 내지 9.2 사이의 값을 가질 수 있다.
　 thermal diffusivity
온도 25 100 200 300 400 500 600 700 800 900
mm 2 /sec 5.12 4.34 3.68 3.28 3.00 2.79 2.65 2.56 2.50 2.48
[표 4]는 SiAlON 복합 재료의 열확산도를 온도에 따라서 측정한 것이다. 여기서 온도는 섭씨 온도(℃)를 의미한다. SiAlON 복합 재료의 열확산도는 온도가 증가함에 따라서, 감소함을 알 수 있다.
좀 더 구체적으로, 25℃에서 측정한 SiAlON 복합 재료들의 열확산도는 5.04 내지 5.15 사이의 값을 가질 수 있고, 900℃에서 측정한 SiAlON 복합 재료들의 열확산도는 2.46 내지 2.49 사이의 값을 가질 수 있다.
thermal expansion coefficient(10 -6 /K)
25℃ temp to 1200℃ 3.7767
1200℃ temp to 25℃ 3.7000
25℃ temp to 1000℃ 3.7200
25℃(상온)에서 1200℃까지 온도를 상승시키면서 측정한 SiAlON 복합 재료의 열팽창 계수는 3.52 내지 4.0 사이의 값을 가질 수 있고, 1200℃에서 25℃까지 온도를 하강시키면서 측정한 SiAlON 복합 재료의 열팽창 계수는 3.44 내지 3.95 사이의 값을 가질 수 있다. 또한, 25℃(상온)에서 1000℃까지 온도를 상승시키면서 측정한 SiAlON 복합 재료의 열팽창 계수는 3.43 내지 4.01 사이의 값을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 SiAlON 복합 재료의 열 충격 저항 온도(thermal shock resistance temperature는 820℃ 부근일 수 있다.
<평가 3>
상술한 범위의 중량%를 갖는 원료로 제조된 SiAlON 복합 재료를 이용하여 절삭 공구인 인서트를 만들었다.
본 발명의 SiAlON 복합 재료를 이용하여 제작한 인서트에 대한 비교 대상은 [표 6]과 같은 중량 %로 섞여있는 분말 혼합물을 이용하여 제조한 SiAlON 복합 재료를 이용하여 제작한 인서트이다.
Composition Weight % 　
Si 3 N 4 AlN Y 2 O 3 Er 2 O 3 Al 2 O 3 Yb 2 O 3
80.500 12.2 7.3
각각의 인서트는 740m/min 속도와 0.1mm/rev의 이동속도와, 1.5mm의 절삭 깊이와, 20mm의 절삭 너비를 이용하는 인코넬 718의 길이방향 선삭 작업에서 시험되었다. 절삭유는 사용되지 않았다.
플랭크 마모 깊이(Vb)가 0.5mm가 될 때까지, 각 인서트에 의해 견딘 주기의 횟수가 기록되었다.
도 2은 본 발명의 실시예에 따른 절삭 공구의 밀링 테스트 결과를 나타내는 도면이다.
도 2는 [표 6]의 원료로 제조된 SiAlON 복합 재료를 이용하여 절삭 공구인 인서트(Ref)의 수명을 기준으로 한다.
또한, 상술한 범위의 중량%를 갖는 원료로 제조된 본 발명의 SiAlON 복합 재료를 이용하여 절삭 공구인 인서트의 수명은 2차에 걸쳐서 측정하였다.
상술한 범위의 중량%를 갖는 원료로 제조된 본 발명의 SiAlON 복합 재료를 이용하여 절삭 공구인 인서트의 1차 테스트 수명(#1)은 170일 수 있다.
또한, 상술한 범위의 중량%를 갖는 원료로 제조된 본 발명의 SiAlON 복합 재료를 이용하여 절삭 공구인 인서트의 2차 테스트 수명(#2)은 106일 수 있다.
도 2의 밀링 테스트 결과를 통해 할 수 있듯이, SiAlON 복합 재료에 이트륨(Y)과 어븀(Er)을 동시에 함유시킬 경우, SiAlON 복합 재료를 이용하여 만든 절삭 공구의 수명이 향상됨을 알 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (8)

  1. 알파 SiAlON 상(phase) 및 베타 SiAlON 상을 포함하는 SiAlON 상과, 입계 상(intergranular phase)를 포함하는 SiAlON 복합 재료로서,
    상기 SiAlON 복합 재료는 실리콘 나이트라이드 분말과, 알루미늄, 산소, 질소, 이트륨(Y) 및 어븀(Er)을 상기 SiAlON 복합 재료에 제공하는 1종 이상의 분말을 포함하는 출발 분말 혼합물로부터 제조되고,
    상기 SiAlON 복합 재료는 적어도 90 vol% 이상의 상기 SiAlON 상을 함유하고,
    상기 베타 SiAlON 상의 z 값은 0.27 내지 0.36 사이이고,
    상기 SiAlON 복합 재료의 열확산도(thermal diffusivity)는 2.4(mm2/sec) 이상 5.2(mm2/sec) 이하인 SiAlON 복합 재료.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 SiAlON 복합 재료의 열전도도(thermal conductivity)는 8.2(W/(m·K)) 이상 11.4(W/(m·K))이하인 SiAlON 복합 재료.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 SiAlON 복합 재료의 열팽창 계수(thermal expansion coefficient)는 3.4(10-6/K) 이상 4.0(10-6/K) 이하인 SiAlON 복합 재료.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 SiAlON 상에 대한 상기 알파 SiAlON 상의 비율은 21.75% 이상 48.5% 이하인 SiAlON 복합 재료.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 출발 분말 혼합물은 알루미나(Al2O3), 이트리아(Y2O3) 및 어비아(Er2O3)를 포함하고,
    상기 알루미나, 상기 이트리아 및 상기 어비아의 함량의 합은 8.87 중량%(wt%) 내지 11.83 wt%인 SiAlON 복합 재료.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 이트리아 및 상기 어비아의 함량의 합은 6.08 wt% 내지 9.12 wt%인 SiAlON 복합 재료.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 SiAlON 복합 재료의 비커스 경도는 상온에서 16.6 내지 18.7GPa 사이이고, 상기 SiAlON 복합 재료의 파괴 인성은 4.1 내지 5.4MPam0 .5 사이인 SiAlON 복합 재료.
  8. 제1 항에 따른 SiAlON 복합 재료로 제작되는 금속 기계 가공용 절삭 공구.
KR1020150057819A 2015-04-24 2015-04-24 SiAlON 복합 재료 및 이 SiAlON 복합 재료로 만들어진 절삭 공구 KR102328802B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150057819A KR102328802B1 (ko) 2015-04-24 2015-04-24 SiAlON 복합 재료 및 이 SiAlON 복합 재료로 만들어진 절삭 공구
PCT/KR2016/004191 WO2016171502A1 (en) 2015-04-24 2016-04-22 Sialon composite and cutting tools made thereof
HUE16783434A HUE052772T2 (hu) 2015-04-24 2016-04-22 SiALON kompozit és abból készült vágóeszközök
US15/567,262 US10221102B2 (en) 2015-04-24 2016-04-22 Sialon composite and cutting tools made thereof
JP2017554354A JP2018516222A (ja) 2015-04-24 2016-04-22 ＳｉＡｌＯＮ複合材料及びこれで製作された切削工具
EP16783434.0A EP3286159B1 (en) 2015-04-24 2016-04-22 Sialon composite and cutting tools made thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150057819A KR102328802B1 (ko) 2015-04-24 2015-04-24 SiAlON 복합 재료 및 이 SiAlON 복합 재료로 만들어진 절삭 공구

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160126581A true KR20160126581A (ko) 2016-11-02
KR102328802B1 KR102328802B1 (ko) 2021-11-18

Family

ID=57143244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150057819A KR102328802B1 (ko) 2015-04-24 2015-04-24 SiAlON 복합 재료 및 이 SiAlON 복합 재료로 만들어진 절삭 공구

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10221102B2 (ko)
EP (1) EP3286159B1 (ko)
JP (1) JP2018516222A (ko)
KR (1) KR102328802B1 (ko)
HU (1) HUE052772T2 (ko)
WO (1) WO2016171502A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200083041A (ko) * 2018-12-31 2020-07-08 (주)단단 이터븀과 이트륨이 공도핑된 사이알론 및 그 제조방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102328799B1 (ko) 2014-11-13 2021-11-18 대구텍 유한책임회사 세라믹 재료 및 이 세라믹 재료로 만들어진 절삭 공구

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4829791A (en) 1984-11-03 1989-05-16 Babcock Textilmaschinen Gmbh Arrangement for applying liquids to moving webs of material
JPH0446062A (ja) * 1990-06-11 1992-02-17 Hitachi Metals Ltd サイアロン焼結体およびその製造方法ならびにこれを用いたガスタービン翼
JP2003226581A (ja) * 2002-02-06 2003-08-12 Kyocera Corp 耐食性セラミックス及びその製造方法並びにガスタービン用部品
JP2006198761A (ja) * 2004-12-22 2006-08-03 Ngk Spark Plug Co Ltd サイアロン製インサート及びこれを備えた切削工具

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2719941B2 (ja) 1988-11-24 1998-02-25 日本特殊陶業株式会社 窒化珪素焼結体
US6693054B1 (en) 2000-11-28 2004-02-17 Kennametal Inc. Method of making SiAlON containing ytterbium
JP4342975B2 (ja) 2004-02-18 2009-10-14 日本特殊陶業株式会社 サイアロン質工具、切削インサート、及び切削工具
US20080119349A1 (en) * 2004-12-22 2008-05-22 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Sialon Insert and Cutting Tool Equipped Therewith
JP5031541B2 (ja) 2007-12-25 2012-09-19 京セラ株式会社 窒化珪素質焼結体および回路基板ならびにパワー半導体モジュール
CN103269817B (zh) * 2010-12-22 2015-08-12 山特维克知识产权股份有限公司 基于硅铝氧氮聚合料的陶瓷材料、由该材料制成的切削工具刀片及其制造方法
JP6776045B2 (ja) * 2016-07-29 2020-10-28 日本特殊陶業株式会社 摩擦攪拌接合用工具

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4829791A (en) 1984-11-03 1989-05-16 Babcock Textilmaschinen Gmbh Arrangement for applying liquids to moving webs of material
JPH0446062A (ja) * 1990-06-11 1992-02-17 Hitachi Metals Ltd サイアロン焼結体およびその製造方法ならびにこれを用いたガスタービン翼
JP2003226581A (ja) * 2002-02-06 2003-08-12 Kyocera Corp 耐食性セラミックス及びその製造方法並びにガスタービン用部品
JP2006198761A (ja) * 2004-12-22 2006-08-03 Ngk Spark Plug Co Ltd サイアロン製インサート及びこれを備えた切削工具

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200083041A (ko) * 2018-12-31 2020-07-08 (주)단단 이터븀과 이트륨이 공도핑된 사이알론 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102328802B1 (ko) 2021-11-18
US10221102B2 (en) 2019-03-05
EP3286159B1 (en) 2020-09-23
WO2016171502A1 (en) 2016-10-27
HUE052772T2 (hu) 2021-05-28
EP3286159A1 (en) 2018-02-28
JP2018516222A (ja) 2018-06-21
US20180134627A1 (en) 2018-05-17
EP3286159A4 (en) 2018-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6762140B2 (en) Silicon carbide ceramic composition and method of making
Schwetz et al. The influence of carbon on the microstructure and mechanical properties of sintered boron carbide
JP4971194B2 (ja) サイアロンセラミックおよびその製造方法
KR910005053B1 (ko) 고-인성 ZrO₂소결체 및 이의 제조방법
Ruigang et al. Investigation of the physical and mechanical properties of hot-pressed machinable Si3N4/h-BN composites and FGM
KR100822896B1 (ko) 이테르븀을 함유하는 ＳｉＡｌＯＮ 및 그 제조방법
Yang et al. Comparative study of fluoride and non-fluoride additives in high thermal conductive silicon nitride ceramics fabricated by spark plasma sintering and post-sintering heat treatment
EP1939155A2 (en) Ceramic material and cutting tools made thereof for toughness demanding operations
EP1939154A2 (en) Ceramic material and cutting tools made thereof for applications demanding good notch wear resistance
KR102328802B1 (ko) SiAlON 복합 재료 및 이 SiAlON 복합 재료로 만들어진 절삭 공구
US8652981B2 (en) Dense silicon nitride body having high strength, high Weibull modulus and high fracture toughness
US8426043B2 (en) Boron suboxide composite materials
US6680267B2 (en) Silicon carbide ceramic composition and method of making
EP3218323B1 (en) Ceramic material and cutting tools made thereof
JP7261949B2 (ja) ＷＣ－Ｓｉ３Ｎ４系複合セラミックス及びその製造方法
JP2011098875A (ja) 立方晶窒化硼素焼結体
US5324693A (en) Ceramic composites and process for manufacturing the same
JPH0813702B2 (ja) 複合セラミックス
JP4385122B2 (ja) α−サイアロン焼結体の製造方法およびα−サイアロン焼結体
KR910005427B1 (ko) 고-인성 ZrO₂소결체 및 이의 제조방법
JPS63129059A (ja) 耐摩耗性セラミツク焼結体
JPH04238857A (ja) 繊維強化セラミックス
EP0636112A1 (en) SINTERED SILICON NITRIDE WITH HIGH STRENGTH, STRENGTH AND RELIABILITY.
JPH0483753A (ja) アルミナ質繊維強化セラミックス
JPH0483754A (ja) アルミナ質繊維強化セラミックス

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant