JPH0585506B2 - - Google Patents
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- JPH0585506B2 JPH0585506B2 JP60208394A JP20839485A JPH0585506B2 JP H0585506 B2 JPH0585506 B2 JP H0585506B2 JP 60208394 A JP60208394 A JP 60208394A JP 20839485 A JP20839485 A JP 20839485A JP H0585506 B2 JPH0585506 B2 JP H0585506B2
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- sintering
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- volume
- temperature
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Description
「産業上の利用分野」
本発明は切削工具用複合焼結体の製造方法に関
する。 「従来の技術」 Si3N4焼結体は高靱性で耐熱衝撃性に優れてい
ることから耐熱合金にかかる構造材料や切削工具
に使用され始めている。Si3N4は共有結合性の高
い難焼結材料であるため種々の焼結法によつて緻
密化が試められている。代表的な焼結法として反
応焼結法、普通焼結法及びホツトプレス法が知ら
れているが、反応焼結法では相対密度85％が限度
であり高強度のものは得られず、後二者では高温
で特性が劣化する難点があつた。そこで反応焼結
体を更に緻密化するため金属Siに焼結助剤を添加
して反応焼結後ホツトプレスする方法（特表昭59
−501628号公報）や、Si3N4焼結体の高温特性改
善のためSi3N4中にSiCウイスカーと呼ばれるひ
げ結晶を分散させる方法（窯業協会誌91〔11〕
1983，491）が提案された。 「発明が解決しようとする問題点」 しかし、特表昭59−501628号公報記載の方法で
は焼結助剤添加により高温特性の劣化を招来し、
SiCウイスカーを分散させる方法では焼結困難と
なり室温における特性もあまり良くなかつた。従
つて鋳鉄を高速切削する場合のように刃先が高温
になる切削加工に従来のSi3N4系工具を用いると
その寿命がAl2O3−TiC系工具よりも短かくなる
という問題点があつた。 本発明は上記問題点を解決し、従来のSi3N4系
工具やAl2O3−TiC系工具よりも高温強度及び耐
摩耗性に優れた切削工具用複合焼結体の製造法を
提供することを目的とする。 「問題点を解決するための手段」 その手段は、Si粉末60〜90重量％及びAl2O3と
Y2O3とのモル比が１／４〜４／１となる焼結助
剤40〜10重量％よりなる混合物40〜95体積％に対
し、SiCウイスカー60〜５体積％を添加し成形
し、この成形体中のSi粉末を窒化後、焼結すると
ころにある。 「作用」 焼結助剤は、窒化により生成したSi3N4の焼結
を促進し緻密化するものであるが、その含有量が
SiCウイスカーを除く原料中10重量％に満たない
と緻密化せず、40重量％を超えると高温特性を劣
化させることからその含有量を40〜10重量％に限
定した。焼結助剤の種類はAl2O3，AlN，Y2O3，
MgO，ZrO3及び希土類元素の酸化物のうち、一
種以上から選択されるが、本発明においては、
Al2O3／Y2O3モル比１／４〜４／１のAl2O3，Y2
O3混合物が好適である。 Si粉末は窒化によりSi3N4に変化するが、この
際成形体の相対密度が75％程度にまで達すること
からSi3N4とSiCウイスカーとの混合物の相対密
度が55％程度にしか達しないのと異なり、焼結時
の収縮変形がほとんど生じないうえ、密接した
Si3N4同志が焼結することから焼結し易くなる。
窒化は1100〜1400℃の窒素気流中又は窒素、水素
及び不活性ガスの混合気流中で行われる。 SiCウイスカーとは直径0.1〜1.5μｍのSiCのひ
げ結晶をいい、焼結助剤の添加により粒界相に生
じたガラス層が高温で軟化してもSi3N4粒子間を
つなぎ止めることにより焼結体の高温特性の劣化
を防止するほか、SiCウイスカー同志のからみ合
いによつて成形体中に多数の開気孔を生ぜしめて
窒化時の窒素拡散を容易にし窒化を促進する。こ
の開気孔はSiがSi3N4に窒化される時の体積膨張
やSi3N4の気相拡散により小さくなるので、焼結
体の強度に悪影響を及ぼすことはない。SiCウイ
スカーは、成形体中の添加量が５体積％に満たな
いと上記作用に乏しく、60％体積％を超えると成
形、緻密化共に困難となるのでその添加量を60〜
５体積％に限定した。 焼結は５〜200気圧の窒素中温度1700〜2000℃
のガス圧焼結又は100〜500気圧のカーボンモール
ド中温度1600〜1900℃のホツトプレスにて行われ
る。 「実施例」 350メツシユ通過の純度99重量％のSi粉末、平
均粒径0.6μｍ、純度99.9重量％のα−Al2O3、平
均粒径1μｍ、純度99重量％のY2O3及びSiCウイ
スカーを第１表の成形体組成となるように混合
し、1ton／cm2で金型プレス成形し窒素気流中1300
℃で窒化し、次いで300気圧のカーボンモールド
中1800℃、200Kg／cm2でホツトプレスすることに
よつて焼結体No.１〜No.11を製造した。焼結体No.１
〜No.11について相対密度、抗折強度及び逃げ面摩
耗VBを測定した結果を第１表に示す。なお、抗
折強度は焼結体を大気中1200℃で５分保持した
後、JIS規格R1601に従つて３点曲げ強さを測定
し、試料10個の平均値を示した。VBは焼結体を
SNGN432形状に研摩した後、第２表に示す条件
で切削して測定した。
する。 「従来の技術」 Si3N4焼結体は高靱性で耐熱衝撃性に優れてい
ることから耐熱合金にかかる構造材料や切削工具
に使用され始めている。Si3N4は共有結合性の高
い難焼結材料であるため種々の焼結法によつて緻
密化が試められている。代表的な焼結法として反
応焼結法、普通焼結法及びホツトプレス法が知ら
れているが、反応焼結法では相対密度85％が限度
であり高強度のものは得られず、後二者では高温
で特性が劣化する難点があつた。そこで反応焼結
体を更に緻密化するため金属Siに焼結助剤を添加
して反応焼結後ホツトプレスする方法（特表昭59
−501628号公報）や、Si3N4焼結体の高温特性改
善のためSi3N4中にSiCウイスカーと呼ばれるひ
げ結晶を分散させる方法（窯業協会誌91〔11〕
1983，491）が提案された。 「発明が解決しようとする問題点」 しかし、特表昭59−501628号公報記載の方法で
は焼結助剤添加により高温特性の劣化を招来し、
SiCウイスカーを分散させる方法では焼結困難と
なり室温における特性もあまり良くなかつた。従
つて鋳鉄を高速切削する場合のように刃先が高温
になる切削加工に従来のSi3N4系工具を用いると
その寿命がAl2O3−TiC系工具よりも短かくなる
という問題点があつた。 本発明は上記問題点を解決し、従来のSi3N4系
工具やAl2O3−TiC系工具よりも高温強度及び耐
摩耗性に優れた切削工具用複合焼結体の製造法を
提供することを目的とする。 「問題点を解決するための手段」 その手段は、Si粉末60〜90重量％及びAl2O3と
Y2O3とのモル比が１／４〜４／１となる焼結助
剤40〜10重量％よりなる混合物40〜95体積％に対
し、SiCウイスカー60〜５体積％を添加し成形
し、この成形体中のSi粉末を窒化後、焼結すると
ころにある。 「作用」 焼結助剤は、窒化により生成したSi3N4の焼結
を促進し緻密化するものであるが、その含有量が
SiCウイスカーを除く原料中10重量％に満たない
と緻密化せず、40重量％を超えると高温特性を劣
化させることからその含有量を40〜10重量％に限
定した。焼結助剤の種類はAl2O3，AlN，Y2O3，
MgO，ZrO3及び希土類元素の酸化物のうち、一
種以上から選択されるが、本発明においては、
Al2O3／Y2O3モル比１／４〜４／１のAl2O3，Y2
O3混合物が好適である。 Si粉末は窒化によりSi3N4に変化するが、この
際成形体の相対密度が75％程度にまで達すること
からSi3N4とSiCウイスカーとの混合物の相対密
度が55％程度にしか達しないのと異なり、焼結時
の収縮変形がほとんど生じないうえ、密接した
Si3N4同志が焼結することから焼結し易くなる。
窒化は1100〜1400℃の窒素気流中又は窒素、水素
及び不活性ガスの混合気流中で行われる。 SiCウイスカーとは直径0.1〜1.5μｍのSiCのひ
げ結晶をいい、焼結助剤の添加により粒界相に生
じたガラス層が高温で軟化してもSi3N4粒子間を
つなぎ止めることにより焼結体の高温特性の劣化
を防止するほか、SiCウイスカー同志のからみ合
いによつて成形体中に多数の開気孔を生ぜしめて
窒化時の窒素拡散を容易にし窒化を促進する。こ
の開気孔はSiがSi3N4に窒化される時の体積膨張
やSi3N4の気相拡散により小さくなるので、焼結
体の強度に悪影響を及ぼすことはない。SiCウイ
スカーは、成形体中の添加量が５体積％に満たな
いと上記作用に乏しく、60％体積％を超えると成
形、緻密化共に困難となるのでその添加量を60〜
５体積％に限定した。 焼結は５〜200気圧の窒素中温度1700〜2000℃
のガス圧焼結又は100〜500気圧のカーボンモール
ド中温度1600〜1900℃のホツトプレスにて行われ
る。 「実施例」 350メツシユ通過の純度99重量％のSi粉末、平
均粒径0.6μｍ、純度99.9重量％のα−Al2O3、平
均粒径1μｍ、純度99重量％のY2O3及びSiCウイ
スカーを第１表の成形体組成となるように混合
し、1ton／cm2で金型プレス成形し窒素気流中1300
℃で窒化し、次いで300気圧のカーボンモールド
中1800℃、200Kg／cm2でホツトプレスすることに
よつて焼結体No.１〜No.11を製造した。焼結体No.１
〜No.11について相対密度、抗折強度及び逃げ面摩
耗VBを測定した結果を第１表に示す。なお、抗
折強度は焼結体を大気中1200℃で５分保持した
後、JIS規格R1601に従つて３点曲げ強さを測定
し、試料10個の平均値を示した。VBは焼結体を
SNGN432形状に研摩した後、第２表に示す条件
で切削して測定した。
【表】
【表】
【表】
第１表からわかるように、本発明範囲内の焼結
体は本発明範囲外の焼結体よりも1200℃における
抗折強度が高く、逃げ面摩耗VBの小さいもので
あつた。 比較のために市販のAl2O3−TiC系について焼
結体No.１〜No.11と同一条件で特性を測定したとこ
ろ、1200℃での抗折強度は45Kg／cm2で、切削試験
では欠損した。 「発明の効果」 以上のように、本発明製造法によれば、高温強
度、耐摩耗性に優れた複合焼結体を得ることがで
きる。
体は本発明範囲外の焼結体よりも1200℃における
抗折強度が高く、逃げ面摩耗VBの小さいもので
あつた。 比較のために市販のAl2O3−TiC系について焼
結体No.１〜No.11と同一条件で特性を測定したとこ
ろ、1200℃での抗折強度は45Kg／cm2で、切削試験
では欠損した。 「発明の効果」 以上のように、本発明製造法によれば、高温強
度、耐摩耗性に優れた複合焼結体を得ることがで
きる。
Claims (1)
- １ Si粉末60〜90重量％及びAl2O3とY2O3とのモ
ル比が１／４〜４／１となる焼結助剤40〜10重量
よりなる混合物40〜95体積％に対し、SiCウイス
カー60〜５体積％を添加して成形し、この成形体
を窒素を含有する気流中、1100〜1400℃の温度条
件下に放置して、該成形体中のSi粉末を窒化させ
た後、５〜500気圧を印加しながら1600〜2000℃
の温度にて焼結することを特徴とする切削工具用
複合焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60208394A JPS6270266A (ja) | 1985-09-20 | 1985-09-20 | 切削工具用複合焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60208394A JPS6270266A (ja) | 1985-09-20 | 1985-09-20 | 切削工具用複合焼結体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6270266A JPS6270266A (ja) | 1987-03-31 |
| JPH0585506B2 true JPH0585506B2 (ja) | 1993-12-07 |
Family
ID=16555529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60208394A Granted JPS6270266A (ja) | 1985-09-20 | 1985-09-20 | 切削工具用複合焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6270266A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2631109B2 (ja) * | 1987-09-29 | 1997-07-16 | 京セラ株式会社 | 窒化珪素質複合焼結体の製造方法 |
| JP2631110B2 (ja) * | 1987-09-29 | 1997-07-16 | 京セラ株式会社 | 窒化珪素質複合焼結体の製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6035316B2 (ja) * | 1982-08-12 | 1985-08-14 | 工業技術院長 | ＳｉＣ−Ｓｉ↓３Ｎ↓４系焼結複合セラミクス |
-
1985
- 1985-09-20 JP JP60208394A patent/JPS6270266A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6270266A (ja) | 1987-03-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |