JPH02225376A

JPH02225376A - 導電性サイアロン焼結体、その製造方法及び伸線用ダイス

Info

Publication number: JPH02225376A
Application number: JP1045462A
Authority: JP
Inventors: Taketo Nakano; 中野　武人; Hideo Ide; 井出　秀夫
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-02-28
Filing date: 1989-02-28
Publication date: 1990-09-07

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はサイアロン焼結体、およびその製造方法、及び
伸線用ダイスに関するものであり、特に、一般式（Ｓ＋
６−ｚＩ４ｉｚＯｚＮｅ−２）で表されるβ型サイアロ
ンを主体とする導電性焼結体に関するものである。

（従来の技術） β型サイアロン焼結体は、鉄などの金属が比較的凝着し
にくいこと、高温強度および耐酸化性に優れ、熱膨張係
数が小さく耐熱衝撃性が大きいこと等の利点があるため
、近年種々の分野で応用が試みられている。

一方、β型サイアロン焼結体は加工性に難点があり、現
状では一般にダイヤモンド砥石を用いて加工が行なわれ
ているが、加工屑による砥石の目詰りが起こり壱すく、
加工時間およびコストが非常に大きくなるという問題点
がある。このため。

最近β型サイアロンにＩＶａ　、　Ｖａ、　Ｖｌａ族元
素の酸化物、窒化物、炭化物を添加して導電性を付与し
、放電加工を可能としたサイアロン焼結体を得ることが
提案されている（特開昭８２−２８５１７７）、放電加
工により、特殊・複雑形状のものが比較的短時間−低コ
ストで加工可能となる。従って、伸線用ダイスのような
テーパや曲面を組合せた形状でも比較的加工が容易とな
る。

（発明が解決しようとする課８）本発明者は、上記公知技術による導電性サイアロン焼結
体をダイスやバイトのような金属加工用工具に適用すべ
く実験検討を行った結果、実用的にはセラミックス粒子
間の結合力がより高い焼結体が望ましいという結論を得
た。

すなわち、粒子間の結合力が弱い場合、鉄のような金属
が塑性変形する際発生する高い応力によって１粒子が剥
離し摩耗が進行する。この摩耗を抑制し工具寿命を延長
するためには、粒子間の結合力を高めること、すなわち
抗折強度を高める必要がある。抗折強度を高める方法と
しては、ホットプレス、ＨＩＰ等の物理的方法が提案さ
れている（特開昭５３−２０７８８１）。

しかしながら、ホットプレスにより焼結する場合には、
比較的単純な形状の焼結体は得られるが、複雑形状の焼
結体を得ることは困難である。

また、ＨＩＰを用いる場合、複雑形状の焼結体を得るこ
とは可能であるが、前工程での焼結が必要となり製造工
程がそれだけ増えることになる。

本発明は、上記事情に鑑み、製造工程を増やすことなく
、抗折強度がより高く特殊・複雑形状を有する導電性サ
イアロン焼結体を提供することを目的とするものである
。さらに１本焼結体を伸線用ダイスに適用することによ
り、寿命の長いダイスを提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために１本第１の発明は、焼結助剤
を含むβ型サイアロン（Ｓ　ｉ　＆−ＺＭＺ　０ｚＮｓ
−ｚ　）と、〒ｉ、　Ｚｒの窒化物のうち一種以上が全
容量に対して２５〜６０容量％、Ｓｉが全容量に対して
０．２〜３゜５容量％からなる焼結体である。

Ｔｉ、　Ｚｒの窒化物を構成成分とするのは、これらが
導電性と高融点をもつ化合物であり、サイアロンの焼結
に悪影響を与えることが少ないからである。これら化合
物の添加量を２５〜６０容量％とするのは、２５容量％
未満では導電性化合物粒子相互の接触点が少なく、放電
加工に必要な導電性が得られないからであり、６０容量
％を越えると本来β型サイアロンが有する金属との′ｍ
着しにくさや高強度高靭性が損なわれるからである。窒
化物の添加量はより好ましくは３０〜５０容量％である
。

Ｓｌは、サイアロン焼結時に生成する融液と濡れやすい
、従って、第１図（Ａ）のようにＳｉがない場合、融液
はβ型サイアロンやＴｉ、　Ｚｒの窒化物等のセラミッ
クス粒子間に十分に行き渡ることかで３２いが、第１図
（Ｂ）のようにＳｌがある場合、融液はこれら重体粒子
表面を積極的に濡らし、同時に！Ａ囲の粒子表面上も濡
らすので融液が粒子間に１分にイｉき渡ることができ、
より均質性が高く欠陥の少ない組織となる。その結果、
ホットプレスやＨＩＰに匹敵する高強度を有することに
なる。

Ｓｉの添加量を０．２〜３．５容量％とするのは。

０．２容量％未満では融液と粒子の濡れを向上させるの
に不十分であり、３．５容量％を越えると粒子自身が破
壊の起点となる効果の方が顕著になるからである。Ｓｉ
の添加量はより好ましくは１．０〜２．５容量％である
。

焼結助剤としては、公知のものが使用できる。

サイアロンの量はより好ましくは３０〜５０容量％であ
る。

さらに、末弟２の発明である導電性サイアロン焼結体の
製造方法は次の通りである。すなわち、β型サイアロン
の原料として、室温又は昇温中にＳｉ！Ｎｎ　、　ＡＲ
Ｍ　、　Ａ愛２０３の混合物又は化合物となり、且つβ
型サイアロンとしてＺが所定の値になるものと、Ｙ２Ｏ
３、ＸｇＯ＄ｃ７）焼結助剤、　Ｔｉ、　Ｚｒの窒化物
のうち１種以上が全容量に対して２５〜ＧＯ容量％、Ｓ
ｉが全容量に対して０．２〜３．５容量％からなる混合
物を成形し、この成形体を常圧又は加圧窒素ガス雰囲気
中で１５５０〜１８５０℃で１時間以上保持した後、１
７００〜１８４０″Ｃで２時間以上保持して焼結するこ
とにより、本発明導電性サイアロン焼結体が得られる。

なお、１５５０〜１８５０℃で保持するのは、融液を粒
界に均一に分布させるためである。　１５５０℃未満で
は融液の分布が不十分である。また、　Ｓｉ！Ｎ４は一
旦融液に溶解してから析出し柱状結晶に成長するが、こ
の柱状結晶が十分に成長し互いに絡みあって緻密化する
ことによりβ型サイアロンの高強度が発現する。しかし
、１８５０〜１７００℃では柱状結晶の成長が不十分で
あり緻密化しない、従って、融液を粒界に均一に分布さ
せる間は、５ｉｘＮａの溶解は抑制しなければならない
、ゆえに、このときの温度はｌＢ５０℃以下にする必要
がある。

次に１７００〜１８４０℃で保持する理由であるが、１
７００℃未満の焼結温度では上述の理由で緻密化が十分
に進まず、　１８４０℃を越える場合には１００気圧以
上の窒素ガス中でなければ５ｉＪ４の分解を抑制するこ
とはできないが、このような高圧では予め成型体の開気
孔をなくすことが必要となり製造工程を増やすことにな
る。なお加圧窒素ガス雰囲気中で焼結する場合は、窒素
ガス圧力は１．１〜３０気圧が好ましい。

さらに本節３の発明は、上述の焼結体又は上述の製造方
法によって製造した焼結体をニブとダイケースとを有す
る伸線用ダイスにおいて、ニブに適用することである。

（作用）以上のような本発明により、ホットプレスすることなし
に、常圧もしくは加圧の窒素雰囲気中で焼結することに
より、従来の導電性サイアロン焼結体よりも粒子間の結
合力が高く、従って抗折強度が高い焼結体を容易に得る
ことが可能となった。更に、ニブとダイケースとを有す
る伸線用ダイスにおいて、該ニブへ上述の導電性サイア
ロン焼結体を適用し、金属線材を伸線すると従来材料よ
りもダイス寿命が向上した。これは、ニブを構成する材
料の粒子間結合力向上により、粒子が剥離しにくくなリ
ニブの摩耗が抑制されたためである。

（実施例）以下、本発明を実施例に基づいて、更に詳細に説明する
。

実施例ｌ５ｉ３Ｎｉ扮末（平均粒径０．５ル簡、α化率８７％以
上）　、　Ａｌ２Ｏ３粉末（平均粒径０．２ルｌ）、Ｍ
ｌｌポリタイプ粉末（結晶型２１Ｒ１平均粒径３ＪＪ、
ｌ）を用いて焼結体中のβ型サイアロンのＺ　＝　０．
４５となるように配合し、更に焼結助材としてＹ２Ｏ３
粉末（平均粒径０．６　川霧）を（Ｙ２０３／β型サイ
アロン＋Ｙ２０ｘ）Ｘ１００　＝７．３重量％となるよ
うに配合した。これに対し、　ＴｉＭ　、　ＺｒＨ（い
ずれも平均粒径２ル鳳）およびＳｉ（平均粒径２戸鳳）
を表１に示す割合となるように添加した。これらを混合
、成形後、常圧窒素ガス雰囲気中で１６００℃で２時間
保持した後、　１７５０℃で５時間保持して焼結し、室
温まで徐冷した。これにより得られた焼結体の常温抗折
強度、電気抵抗率を表１に示す。

実施例２実施例１に示す本発明の焼結体のうち、いくつかを伸線
用ダイスのニブに適用し、伸線テストに供試した。その
結果を表２に示す。

（以下余白）（発明の効果）本発明により、従来のものより抗折強度が高く、放電加
工可能なβ型サイアロン焼結体の製造が可能となった。

また本発明のサイアロンを伸線用ダイスに適用すること
により、ダイスの高寿命化が可能となった０本発明のサ
イアロンは伸線用ダイスに限定されるものではなく、バ
イトその他金属加工用工具にも適用が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は融液とセラミックス粒子の謂れを示す説明図で
ある。１ａｓｓセラミックス粒子、２・昏・融液、３・・・Ｓ
ｉ粒子。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）焼結助剤を含むβ型サイアロン（Ｓｉ＿６＿−＿
ｚＡｌ＿ｚＯ＿ｚＮ＿８＿−＿ｚ）と、Ｔｉ、Ｚｒの窒
化物のうち１種以上が全容量に対して２５〜６０容量％
、Ｓｉが全容量に対して０．２〜３．５容量％からなる
ことを特徴とする導電性サイアロン焼結体。
（２）焼結助剤を含むβ型サイアロンの原料と、Ｔｉ、
Ｚｒの窒化物のうち１種以上が全容量に対して２５〜６
０容量％，Ｓｉが全容量に対して０．２〜３．５容量％
からなる混合物を成形し、この成形体を常圧又は加圧窒
素ガス雰囲気中で１５５０〜１８５０℃で１時間以上保
持した後、１７００〜１８４０℃で２時間以上保持して
焼結することを特徴とする導電性サイアロン焼結体の製
造方法。
（３）ニブとダイケースとを有する伸線用ダイスにおい
て、該ニブが特許請求の範囲第１項記載の導電性サイア
ロン焼結体からなることを特徴とする伸線用ダイス。