JPH0351669B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0351669B2 JPH0351669B2 JP59104189A JP10418984A JPH0351669B2 JP H0351669 B2 JPH0351669 B2 JP H0351669B2 JP 59104189 A JP59104189 A JP 59104189A JP 10418984 A JP10418984 A JP 10418984A JP H0351669 B2 JPH0351669 B2 JP H0351669B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sialon
- cutting
- whiskers
- phase
- cutting tool
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Ceramic Products (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
この発明は、すぐれた靭性を有し、さらに耐摩
耗性にもすぐれ、著しく長期に亘つてすぐれた切
削性能を発揮するサイアロン基セラミツクス製切
削工具部材に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、サイアロン基セラミツクスとして、例え
ば特開昭59−54677号公報に記載されるように、
重量％で（以下％は重量％を示す） 窒化けい素（以下Si3N4で示す）のウイスカー
相：１〜30％、 組成式：Si6-ZAlZOZN8-Z（ただし、０＜Ｚ≦
4.2）で表わされるβ−サイアロン相：残り、 からなる組成を有するものや、 Ｙ、Mg、Ca、および希土類元素のうちの１種
または２種以上（以下Ｍで示す）と、Alと、Si
と、酸素（以下Ｏで示す）と、窒素（以下Ｎで示
す）の化合物で構成されたガラス質相：0.5〜３
％、 上記β−サイアロン相：残り、 からなる組成を有するものなどが知られている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、上記の従来サイアロン基セラミツクス
を、連続切削や断続切削の切削工具部材として用
い、特に断続切削での高速切削や高送りおよび高
切込みなどの重切削などの苛酷な条件下での切削
に適用した場合、いずれも十分な靭性をもつもの
でないため、切刃に欠損やチツピングが発生し、
比較的短かい使用寿命しか示さないものである。 〔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、すぐれた靭性を有し、さらに耐摩耗性にもす
ぐれ、特に苛酷な条件下での切削でもすぐれた切
削性能を長期に亘つて発揮するサイアロン基セラ
ミツクス製切削工具部材を開発すべく研究を行な
つた結果、切削工具部材を、 炭化けい素（以下SiCで示す）ウイスカー、炭
化ボロン（以下B4Cで示す）、およびほう化チタ
ン（以下TiB2で示す）ウイスカーのうちの１種
または２種以上で構成されたウイスカー相：10〜
30％、 Ｍ−Al−Si−Ｏ−Ｎ化合物で構成されたガラ
ス質相および不可避不純物：７〜20％、 上記組成式を有するβ−サイアロン相：残り、
からなる組成を有するβ−サイアロン基セラミツ
クスで構成すると、上記ウイスカー相およびβ−
サイアロン相によつてすぐれた耐摩耗性が確保さ
れ、かつ上記の相対的に多量含有のガラス質相に
よつて高靭性が確保されるようになり、この結果
苛酷な条件下での切削でも切刃に欠損やチツピン
グの発生がなく、著しく長期に亘つてすぐれた切
削性能を発揮するという知見を得たのである。 この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、 SiCウイスカー、B4Cウイスカー、およびTiB2
ウイスカーのうちの一種または２種以上で構成さ
れたウイスカー相：10〜30％、 Ｍ−Al−Si−Ｏ−Ｎ化合物で構成されたガラ
ス質相および不可避不純物：７〜20％、 上記組成式のβ−サイアロン相：残り、 からなる組成を有するサイアロン基セラミツクス
で構成してなる靭性および耐摩耗性のすぐれたサ
イアロン基セラミツクス製切削工具部材に特徴を
有するものである。 つぎに、この発明の切削工具部材において、こ
れを構成するサイアロン基セラミツクスの成分組
成を上記の通りに限定した理由を説明する。 (a) ウイスカー相 ウイスカー相を構成する上記ウイスカーは、
いずれもそれ自体常温から高温まで硬さが高
く、素地に均一に分散した状態で、β−サイア
ロン相との共存においてすぐれた耐摩耗性を発
揮する作用をもつが、その含有量が10％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、一方その含有量が30％を越えると靭性が
低下するようになることから、その含有量を10
〜30％と定めた。 なお、ウイスカー相を構成するウイスカー
は、平均直径が通常0.1〜5μｍ、好ましくは0.5
〜1.5μｍ、また平均長さは通常２〜50μｍ、好
ましくは５〜20μｍとするのがよい。 (b) ガラス質相 ガラス質相を構成するＭ−Al−Si−Ｏ−Ｎ
化合物には靭性を向上させる作用があるが、そ
の含有量が７％未満では十分満足する靭性を確
保することができず、一方その含有量が20％を
越えると、耐摩耗性が急激に低下するようにな
ることから、その含有量を７〜20％と定めた。 なお、ガラス質相は、β−サイアロン形成用
原料粉末として、例えばSi3N4とAlNとAl2O3
の混合粉末、Si3N4とSiO2とAlNの混合粉末、
あるいはSi2ON2とAlNの混合粉末を用いた場
合、これの一部と、さらに同じく原料粉末とし
て用いたY2O3、MgO、CaO、および希土類金
属の酸化物のうちの１種以上からなる焼結助剤
との反応によつて形成されるものである。 また、この発明の切削工具部材は、 (a) まず、市販のウイスカーを湿式で60メツシユ
篩いに通して、ウイスカーの塊を除去し、篩下
を原料として用い、 (b) 一方、ウイスカー以外の原料粉末は、所定の
配合組成にしたものをボールミルなどで十分に
湿式混合しておき、 (c) このようにして得られた混合スラリーを少し
希釈した状態で、上記篩分けしたウイスカーを
所定量添加して混合し、 (d) ついで、この混合物を大気中あるいは真空中
で乾燥した後、所定形状の圧粉体に成形し、 (e) この圧粉体を、N2雰囲気中でホツトプレス
焼結するか、あるいは１気圧のN2雰囲気中、
温度：1600〜1800℃に１〜２時間保持の条件で
焼結し、この場合、さらに焼結体に必要に応じ
て通常の条件で熱間静水圧プレス（HIP処理）
を施して最終形状の切削工具部材とする、 以上(a)〜(e)の基本工程によつて製造するのが望
ましい。 〔実施例〕 つぎに、この発明の切削工具部材を実施例によ
り具体的に説明する。 原料粉末として、平均粒径：0.6μｍを有する
Si3N4（α相含有率：90容量％）粉末、同5μｍの
AlN粉末、同0.1μｍのAl2O3粉末、いずれも同3μ
ｍにして純度が99.9％以上のY2O3粉末、CaO粉
末、MgO粉末、およびDy2O3粉末を用い、さら
にウイスカーとして、平均直径：0.5μｍ、平均長
さ：15μｍのSiCウイスカー、B4Cウイスカー、お
よびTiB2ウイスカーを用い、まず、これらウイ
スカーを予めエタノールに浸漬して、軽く撹拌
後、60メツシユの篩を通し、篩下を集めて減圧乾
燥しておき、一方ウイスカーを除く他の原料粉末
は第１表に全体割合で示される配合組成をもつよ
うに配合し、ボールミルにて72時間エタノールを
用いて湿式混合した後、これをさらにエタノール
で希釈し、この状態で篩分けしたウイスカーを第
１表に示される配合組成に配合し、スターラーで
６時間混合し、減圧乾燥し、
耗性にもすぐれ、著しく長期に亘つてすぐれた切
削性能を発揮するサイアロン基セラミツクス製切
削工具部材に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、サイアロン基セラミツクスとして、例え
ば特開昭59−54677号公報に記載されるように、
重量％で（以下％は重量％を示す） 窒化けい素（以下Si3N4で示す）のウイスカー
相：１〜30％、 組成式：Si6-ZAlZOZN8-Z（ただし、０＜Ｚ≦
4.2）で表わされるβ−サイアロン相：残り、 からなる組成を有するものや、 Ｙ、Mg、Ca、および希土類元素のうちの１種
または２種以上（以下Ｍで示す）と、Alと、Si
と、酸素（以下Ｏで示す）と、窒素（以下Ｎで示
す）の化合物で構成されたガラス質相：0.5〜３
％、 上記β−サイアロン相：残り、 からなる組成を有するものなどが知られている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、上記の従来サイアロン基セラミツクス
を、連続切削や断続切削の切削工具部材として用
い、特に断続切削での高速切削や高送りおよび高
切込みなどの重切削などの苛酷な条件下での切削
に適用した場合、いずれも十分な靭性をもつもの
でないため、切刃に欠損やチツピングが発生し、
比較的短かい使用寿命しか示さないものである。 〔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、すぐれた靭性を有し、さらに耐摩耗性にもす
ぐれ、特に苛酷な条件下での切削でもすぐれた切
削性能を長期に亘つて発揮するサイアロン基セラ
ミツクス製切削工具部材を開発すべく研究を行な
つた結果、切削工具部材を、 炭化けい素（以下SiCで示す）ウイスカー、炭
化ボロン（以下B4Cで示す）、およびほう化チタ
ン（以下TiB2で示す）ウイスカーのうちの１種
または２種以上で構成されたウイスカー相：10〜
30％、 Ｍ−Al−Si−Ｏ−Ｎ化合物で構成されたガラ
ス質相および不可避不純物：７〜20％、 上記組成式を有するβ−サイアロン相：残り、
からなる組成を有するβ−サイアロン基セラミツ
クスで構成すると、上記ウイスカー相およびβ−
サイアロン相によつてすぐれた耐摩耗性が確保さ
れ、かつ上記の相対的に多量含有のガラス質相に
よつて高靭性が確保されるようになり、この結果
苛酷な条件下での切削でも切刃に欠損やチツピン
グの発生がなく、著しく長期に亘つてすぐれた切
削性能を発揮するという知見を得たのである。 この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、 SiCウイスカー、B4Cウイスカー、およびTiB2
ウイスカーのうちの一種または２種以上で構成さ
れたウイスカー相：10〜30％、 Ｍ−Al−Si−Ｏ−Ｎ化合物で構成されたガラ
ス質相および不可避不純物：７〜20％、 上記組成式のβ−サイアロン相：残り、 からなる組成を有するサイアロン基セラミツクス
で構成してなる靭性および耐摩耗性のすぐれたサ
イアロン基セラミツクス製切削工具部材に特徴を
有するものである。 つぎに、この発明の切削工具部材において、こ
れを構成するサイアロン基セラミツクスの成分組
成を上記の通りに限定した理由を説明する。 (a) ウイスカー相 ウイスカー相を構成する上記ウイスカーは、
いずれもそれ自体常温から高温まで硬さが高
く、素地に均一に分散した状態で、β−サイア
ロン相との共存においてすぐれた耐摩耗性を発
揮する作用をもつが、その含有量が10％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、一方その含有量が30％を越えると靭性が
低下するようになることから、その含有量を10
〜30％と定めた。 なお、ウイスカー相を構成するウイスカー
は、平均直径が通常0.1〜5μｍ、好ましくは0.5
〜1.5μｍ、また平均長さは通常２〜50μｍ、好
ましくは５〜20μｍとするのがよい。 (b) ガラス質相 ガラス質相を構成するＭ−Al−Si−Ｏ−Ｎ
化合物には靭性を向上させる作用があるが、そ
の含有量が７％未満では十分満足する靭性を確
保することができず、一方その含有量が20％を
越えると、耐摩耗性が急激に低下するようにな
ることから、その含有量を７〜20％と定めた。 なお、ガラス質相は、β−サイアロン形成用
原料粉末として、例えばSi3N4とAlNとAl2O3
の混合粉末、Si3N4とSiO2とAlNの混合粉末、
あるいはSi2ON2とAlNの混合粉末を用いた場
合、これの一部と、さらに同じく原料粉末とし
て用いたY2O3、MgO、CaO、および希土類金
属の酸化物のうちの１種以上からなる焼結助剤
との反応によつて形成されるものである。 また、この発明の切削工具部材は、 (a) まず、市販のウイスカーを湿式で60メツシユ
篩いに通して、ウイスカーの塊を除去し、篩下
を原料として用い、 (b) 一方、ウイスカー以外の原料粉末は、所定の
配合組成にしたものをボールミルなどで十分に
湿式混合しておき、 (c) このようにして得られた混合スラリーを少し
希釈した状態で、上記篩分けしたウイスカーを
所定量添加して混合し、 (d) ついで、この混合物を大気中あるいは真空中
で乾燥した後、所定形状の圧粉体に成形し、 (e) この圧粉体を、N2雰囲気中でホツトプレス
焼結するか、あるいは１気圧のN2雰囲気中、
温度：1600〜1800℃に１〜２時間保持の条件で
焼結し、この場合、さらに焼結体に必要に応じ
て通常の条件で熱間静水圧プレス（HIP処理）
を施して最終形状の切削工具部材とする、 以上(a)〜(e)の基本工程によつて製造するのが望
ましい。 〔実施例〕 つぎに、この発明の切削工具部材を実施例によ
り具体的に説明する。 原料粉末として、平均粒径：0.6μｍを有する
Si3N4（α相含有率：90容量％）粉末、同5μｍの
AlN粉末、同0.1μｍのAl2O3粉末、いずれも同3μ
ｍにして純度が99.9％以上のY2O3粉末、CaO粉
末、MgO粉末、およびDy2O3粉末を用い、さら
にウイスカーとして、平均直径：0.5μｍ、平均長
さ：15μｍのSiCウイスカー、B4Cウイスカー、お
よびTiB2ウイスカーを用い、まず、これらウイ
スカーを予めエタノールに浸漬して、軽く撹拌
後、60メツシユの篩を通し、篩下を集めて減圧乾
燥しておき、一方ウイスカーを除く他の原料粉末
は第１表に全体割合で示される配合組成をもつよ
うに配合し、ボールミルにて72時間エタノールを
用いて湿式混合した後、これをさらにエタノール
で希釈し、この状態で篩分けしたウイスカーを第
１表に示される配合組成に配合し、スターラーで
６時間混合し、減圧乾燥し、
【表】
【表】
【表】
第２表に示される結果から、本発明切削工具部
材１〜21は、高い硬さと抗折力、すなわちすぐれ
た耐摩耗性と靭性を有し、このことは、特に靭性
が要求される上記の苛酷な条件下での断続切削で
欠損やチツピングの発生なく、長期に亘つてすぐ
れた切削性能を示すことからも明白であり、一方
ガラス質相が存在しない従来切削工具部材１は、
硬さが高いものの、靭性の著しく劣るものである
ために、上記の断続切削試験ではきわめて短時間
で切刃にチツピングが発生し、使用寿命に至るも
のであり、またウイスカーが存在せず、かつガラ
ス質相の含有量が相対的に低い従来切削工具部材
２は、硬さおよび靭性とも十分でなく、この場合
も切刃にチツピングが発生し、上記の断続切削で
は満足する切削性能を発揮し得ないものであり、
さらに比較切削工具部材１〜４に見られるよう
に、これを構成するサイアロン基セラミツクスの
構成成分のうちのいずれかの成分含有量でもこの
発明範囲から外れると耐摩耗性および靭性のうち
のいずれかが劣つたものになり、上記の苛酷な条
件下での断続切削では満足する結果を示さないこ
とが明らかである。 上述のように、この発明の切削工具部材は、こ
れを構成するサイアロン基セラミツクスが相対的
に多量のＭ−Al−Si−Ｏ−Ｎ化合物からなるガ
ラス質相を含有することによつてすぐれた靭性が
確保され、かつ耐摩耗性にもすぐれているので、
通常の条件での連続切削や断続切削は勿論のこ
と、特に高靭性が要求される苛酷な条件下での断
続切削でも、切刃に欠損やチツピングの発生な
く、すぐれた切削性能を著しく長期に亘つて発揮
するのである。
材１〜21は、高い硬さと抗折力、すなわちすぐれ
た耐摩耗性と靭性を有し、このことは、特に靭性
が要求される上記の苛酷な条件下での断続切削で
欠損やチツピングの発生なく、長期に亘つてすぐ
れた切削性能を示すことからも明白であり、一方
ガラス質相が存在しない従来切削工具部材１は、
硬さが高いものの、靭性の著しく劣るものである
ために、上記の断続切削試験ではきわめて短時間
で切刃にチツピングが発生し、使用寿命に至るも
のであり、またウイスカーが存在せず、かつガラ
ス質相の含有量が相対的に低い従来切削工具部材
２は、硬さおよび靭性とも十分でなく、この場合
も切刃にチツピングが発生し、上記の断続切削で
は満足する切削性能を発揮し得ないものであり、
さらに比較切削工具部材１〜４に見られるよう
に、これを構成するサイアロン基セラミツクスの
構成成分のうちのいずれかの成分含有量でもこの
発明範囲から外れると耐摩耗性および靭性のうち
のいずれかが劣つたものになり、上記の苛酷な条
件下での断続切削では満足する結果を示さないこ
とが明らかである。 上述のように、この発明の切削工具部材は、こ
れを構成するサイアロン基セラミツクスが相対的
に多量のＭ−Al−Si−Ｏ−Ｎ化合物からなるガ
ラス質相を含有することによつてすぐれた靭性が
確保され、かつ耐摩耗性にもすぐれているので、
通常の条件での連続切削や断続切削は勿論のこ
と、特に高靭性が要求される苛酷な条件下での断
続切削でも、切刃に欠損やチツピングの発生な
く、すぐれた切削性能を著しく長期に亘つて発揮
するのである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭化けい素ウイスカー、炭化ボロンウイスカ
ー、およびほう化チタンウイスカーのうちの１種
または２種以上で構成されたウイスカー相：10〜
30％、 Ｙ、Mg、Ca、および希土類元素のうちの１種
または２種以上と、Alと、Siと、酸素と、窒素
の化合物で構成されたガラス質相および不可避不
純物：７〜20％、 組成式：Si6-ZAlZOZN8-Z（ただし、０＜Ｚ≦４）
で表わされるβ−サイアロン相：残り、からなる
組成（以上重量％）を有するサイアロン基セラミ
ツクスで構成したことを特徴とする靭性および耐
摩耗性のすぐれたサイアロン基セラミツクス製切
削工具部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59104189A JPS60246268A (ja) | 1984-05-23 | 1984-05-23 | サイアロン基セラミツクス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59104189A JPS60246268A (ja) | 1984-05-23 | 1984-05-23 | サイアロン基セラミツクス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60246268A JPS60246268A (ja) | 1985-12-05 |
| JPH0351669B2 true JPH0351669B2 (ja) | 1991-08-07 |
Family
ID=14374040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59104189A Granted JPS60246268A (ja) | 1984-05-23 | 1984-05-23 | サイアロン基セラミツクス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60246268A (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61186268A (ja) * | 1985-02-14 | 1986-08-19 | 工業技術院長 | 高強度β−サイアロン・炭化ケイ素複合体の製造方法 |
| JPH0617271B2 (ja) * | 1986-08-13 | 1994-03-09 | 日本特殊陶業株式会社 | 切削工具とその製造方法 |
| JPS63134567A (ja) * | 1986-11-21 | 1988-06-07 | 株式会社豊田中央研究所 | セラミツクス複合体 |
| SE8701172D0 (sv) * | 1987-03-20 | 1987-03-20 | Sandvik Ab | Whiskerforsterkt keramiskt skerverktyg |
| US5316987A (en) * | 1987-04-10 | 1994-05-31 | Hitachi, Ltd. | Ceramic composite and process for production thereof |
| US4826791A (en) * | 1987-05-29 | 1989-05-02 | Kennametal Inc. | Silicon carbide-alpha prime sialon beta prime sialon |
| JP2592267B2 (ja) * | 1987-11-02 | 1997-03-19 | 日本特殊陶業株式会社 | 炭化珪素ウィスカー強化サイアロン |
| JP2557668B2 (ja) * | 1987-11-18 | 1996-11-27 | 日本特殊陶業株式会社 | 繊維強化セラミックス |
| JP2523452B2 (ja) * | 1987-12-25 | 1996-08-07 | 東芝タンガロイ株式会社 | 高強度立方晶窒化ホウ素焼結体 |
| JPH02141466A (ja) * | 1988-11-24 | 1990-05-30 | Mitsubishi Mining & Cement Co Ltd | セラミックス複合材料及びその製造方法 |
| US5162270A (en) * | 1991-08-27 | 1992-11-10 | Third Millennium Technologies, Inc. | Structural ceramics incorporating boron carbide whiskers for the strengthening thereof |
| JP4445595B2 (ja) * | 1995-09-12 | 2010-04-07 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミックヒータ、セラミックグロープラグおよびその製造方法 |
| SE530850C2 (sv) * | 2007-03-12 | 2008-09-30 | Sandvik Intellectual Property | Sätt att tillverka ett keramiskt skär och ett keramiskt skär |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5954677A (ja) * | 1982-09-21 | 1984-03-29 | タテホ化学工業株式会社 | α−サイアロン焼結体の改良 |
-
1984
- 1984-05-23 JP JP59104189A patent/JPS60246268A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60246268A (ja) | 1985-12-05 |
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