JPH06298568A - ウイスカー強化サイアロン基焼結体およびその被覆焼結体 - Google Patents
ウイスカー強化サイアロン基焼結体およびその被覆焼結体Info
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- JPH06298568A JPH06298568A JP5107585A JP10758593A JPH06298568A JP H06298568 A JPH06298568 A JP H06298568A JP 5107585 A JP5107585 A JP 5107585A JP 10758593 A JP10758593 A JP 10758593A JP H06298568 A JPH06298568 A JP H06298568A
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 室温から高温における硬さおよび曲げ強さに
優れると共に、耐摩耗性，耐欠損性，耐酸化性および耐
熱衝撃性に優れるウイスカー強化サイアロン基焼結体お
よびその表面に被膜を被覆してなる被覆サイアロン基焼
結体の提供である。 【構成】 セラミックスおよび／またはカーボンのウイ
スカーを３５重量％以下と、希土類元素とＨｆおよび／
またはＺｒとの複合酸化物を主成分とする粒界相を１〜
２０重量％と、残りβ−サイアロンを主成分とするマト
リックスとからなるウイスカー強化サイアロン基焼結
体。 【効果】 従来のウイスカー含有のサイアロン基焼結体
に比べて、室温〜１３００℃の高温までにおける硬さ、
曲げ強さが向上し、切削試験での逃げ面摩耗量，境界摩
耗量が減少し、耐欠損性が顕著に向上する。
優れると共に、耐摩耗性，耐欠損性，耐酸化性および耐
熱衝撃性に優れるウイスカー強化サイアロン基焼結体お
よびその表面に被膜を被覆してなる被覆サイアロン基焼
結体の提供である。 【構成】 セラミックスおよび／またはカーボンのウイ
スカーを３５重量％以下と、希土類元素とＨｆおよび／
またはＺｒとの複合酸化物を主成分とする粒界相を１〜
２０重量％と、残りβ−サイアロンを主成分とするマト
リックスとからなるウイスカー強化サイアロン基焼結
体。 【効果】 従来のウイスカー含有のサイアロン基焼結体
に比べて、室温〜１３００℃の高温までにおける硬さ、
曲げ強さが向上し、切削試験での逃げ面摩耗量，境界摩
耗量が減少し、耐欠損性が顕著に向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックスおよび／
またはカーボンのウイスカーを含有したβ−サイアロン
基焼結体およびその表面に被膜を被覆してなる被覆サイ
アロン基焼結体に関し、具体的には、旋削工具，フライ
ス工具，ドリル，エンドミル等の切削工具または缶成形
用型，スリッター，ブッシュ，ガイド，ノズル，バル
ブ，ボール等の耐摩耗工具、特に、ワスパイロ，インコ
ネル等のＮｉ基超耐熱合金を切削する工具として最適な
ウイスカー強化サイアロン基焼結体およびその表面に被
膜を被覆してなる被覆サイアロン基焼結体に関する。
またはカーボンのウイスカーを含有したβ−サイアロン
基焼結体およびその表面に被膜を被覆してなる被覆サイ
アロン基焼結体に関し、具体的には、旋削工具，フライ
ス工具，ドリル，エンドミル等の切削工具または缶成形
用型，スリッター，ブッシュ，ガイド，ノズル，バル
ブ，ボール等の耐摩耗工具、特に、ワスパイロ，インコ
ネル等のＮｉ基超耐熱合金を切削する工具として最適な
ウイスカー強化サイアロン基焼結体およびその表面に被
膜を被覆してなる被覆サイアロン基焼結体に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、β−サイアロン（組成式：Ｓｉ
6-Z−Ａｌ ｚＯ ｚＮ8-Z、０＜ｚ≦４．２）は、窒化ケイ
素に比べて、焼結が容易であること、熱膨張係数が小さ
く熱衝撃性に富むこと、鋼および鋳鉄に対する耐食性
（親和性に劣る）に富み高強度性を有しているけれど
も、まだ満足できるような耐摩耗性および耐欠損性に達
していないという問題がある。
6-Z−Ａｌ ｚＯ ｚＮ8-Z、０＜ｚ≦４．２）は、窒化ケイ
素に比べて、焼結が容易であること、熱膨張係数が小さ
く熱衝撃性に富むこと、鋼および鋳鉄に対する耐食性
（親和性に劣る）に富み高強度性を有しているけれど
も、まだ満足できるような耐摩耗性および耐欠損性に達
していないという問題がある。
【０００３】この問題を解決するために、特にＳｉＣの
ウイスカーを分散させたウイスカー強化型のサイアロン
基セラミックス焼結体が提案されており、その代表的な
ものとして特公平３−５１６６９号公報および特開昭６
３−１１２４７１号公報がある。
ウイスカーを分散させたウイスカー強化型のサイアロン
基セラミックス焼結体が提案されており、その代表的な
ものとして特公平３−５１６６９号公報および特開昭６
３−１１２４７１号公報がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】特公平３−５１６６９
号公報には、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１種または２種以上１０
〜３０ｗｔ％、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ＯとＮの化合物
で構成されたガラス質相および不可避不純物７〜２０ｗ
ｔ％、組成式Ｓｉ6-Z−Ａｌ ｚＯ ｚＮ8-Z（但し、０＜ｚ
≦４）で表わされるβ−サイアロン相、残りからなるサ
イアロン基セラミックス製切削工具部材について記載さ
れている。
号公報には、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１種または２種以上１０
〜３０ｗｔ％、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ＯとＮの化合物
で構成されたガラス質相および不可避不純物７〜２０ｗ
ｔ％、組成式Ｓｉ6-Z−Ａｌ ｚＯ ｚＮ8-Z（但し、０＜ｚ
≦４）で表わされるβ−サイアロン相、残りからなるサ
イアロン基セラミックス製切削工具部材について記載さ
れている。
【０００５】同公報に記載の焼結体は、ウイスカーおよ
びガラス質相により焼結体の靭性を向上させようとした
ものであるが、低融点のガラス質相を多量に含有してい
るために高温での強度低下が著しく、刃先が高温になる
切削工具として使用した場合に耐欠損性の低下により著
しく短寿命になるという問題がある。
びガラス質相により焼結体の靭性を向上させようとした
ものであるが、低融点のガラス質相を多量に含有してい
るために高温での強度低下が著しく、刃先が高温になる
切削工具として使用した場合に耐欠損性の低下により著
しく短寿命になるという問題がある。
【０００６】また、特開昭６３−１１２４７１号公報に
は、式Ｓｉ6-Z−Ａｌ ｚＯ ｚＮ8-Z（但し、０＜ｚ≦４．
２）で表わされるβ−サイアロンを主成分とし、０．１
〜１５ｗｔ％の３ａ族元素の酸化物と、１〜３５ｗｔ％
の炭化ケイ素ウイスカーとを含み、粒界相が結晶化して
いることを特徴とする窒化ケイ素セラミックスが記載さ
れている。
は、式Ｓｉ6-Z−Ａｌ ｚＯ ｚＮ8-Z（但し、０＜ｚ≦４．
２）で表わされるβ−サイアロンを主成分とし、０．１
〜１５ｗｔ％の３ａ族元素の酸化物と、１〜３５ｗｔ％
の炭化ケイ素ウイスカーとを含み、粒界相が結晶化して
いることを特徴とする窒化ケイ素セラミックスが記載さ
れている。
【０００７】同公報に記載の焼結体は、粒界相をガラス
質相よりも融点の高い結晶質相にすることにより、高温
における強度を向上させようとしたものである。
質相よりも融点の高い結晶質相にすることにより、高温
における強度を向上させようとしたものである。
【０００８】すなわち、焼結助剤として添加されるＹ2
Ｏ3,ＣｅＯ2等の３ａ族元素の酸化物は、主成分である
Ｓｉ，Ａｌ，Ｏ，Ｎと反応し、焼結後は主にガラス質相
からなる粒界相を形成するため、これを非酸化性雰囲気
中１２００〜１６００℃で熱処理を行なうことにより結
晶化させるというものである。この場合、生成する結晶
質粒界相としては、例えば３ａ族元素の酸化物がＹ2Ｏ3
の場合はＹ2Ｓｉ3Ｎ4Ｏ3（メリライト）、Ｙ8Ｓｉ4Ｎ4
Ｏ14（Ｊ相）、Ｙ2Ｓｉ2Ｏ7、Ｙ20Ｎ4Ｓｉ12Ｏ48等を挙
げることができる。これらの結晶相は、ガラス質相より
は融点が高いものの、その耐熱性は主成分であるサイア
ロンにははるかに及ばず、不充分なものであり、また硬
さも低いために、やはり切削工具として使用した場合に
は耐欠損性および耐摩耗性の低下により短寿命になると
いう問題がある。
Ｏ3,ＣｅＯ2等の３ａ族元素の酸化物は、主成分である
Ｓｉ，Ａｌ，Ｏ，Ｎと反応し、焼結後は主にガラス質相
からなる粒界相を形成するため、これを非酸化性雰囲気
中１２００〜１６００℃で熱処理を行なうことにより結
晶化させるというものである。この場合、生成する結晶
質粒界相としては、例えば３ａ族元素の酸化物がＹ2Ｏ3
の場合はＹ2Ｓｉ3Ｎ4Ｏ3（メリライト）、Ｙ8Ｓｉ4Ｎ4
Ｏ14（Ｊ相）、Ｙ2Ｓｉ2Ｏ7、Ｙ20Ｎ4Ｓｉ12Ｏ48等を挙
げることができる。これらの結晶相は、ガラス質相より
は融点が高いものの、その耐熱性は主成分であるサイア
ロンにははるかに及ばず、不充分なものであり、また硬
さも低いために、やはり切削工具として使用した場合に
は耐欠損性および耐摩耗性の低下により短寿命になると
いう問題がある。
【０００９】本発明は、上述の問題点を解決したもの
で、具体的には、ウイスカーで強化したβ−サイアロン
基焼結体において、その粒界相を高硬度，高融点の複合
酸化物にすることにより、高温における硬度および強度
を著しく向上させた耐摩耗性，耐欠損性、耐酸化性，耐
熱衝撃性に優れたウイスカー強化サイアロン基焼結体お
よびその被覆焼結体の提供を目的とする。
で、具体的には、ウイスカーで強化したβ−サイアロン
基焼結体において、その粒界相を高硬度，高融点の複合
酸化物にすることにより、高温における硬度および強度
を著しく向上させた耐摩耗性，耐欠損性、耐酸化性，耐
熱衝撃性に優れたウイスカー強化サイアロン基焼結体お
よびその被覆焼結体の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者は、ウイスカー
強化のサイアロン基焼結体を難削材であるワスパロイ等
のＮｉ基の超耐熱合金用切削工具として使用可能となる
ように、特に粒界相の性質について検討していた所、焼
結助剤として希土類元素の酸化物を使用する場合、これ
にＨｆＯ2および／またはＺｒＯ2を添加すると、希土類
元素とＳｉ，Ａｌ，Ｏ，Ｎとの反応が抑制され、希土類
元素の酸化物はＨｆＯ2および／またはＺｒＯ2と反応し
て複合酸化物を生成すること、そしてこの複合酸化物
は、極めて融点が高く、また高硬度であるため、高温で
の強度、硬さが著しく改善され、耐摩耗性，耐欠損性と
もに優れた焼結体になるという知見を得て本発明を完成
するに至ったものである。
強化のサイアロン基焼結体を難削材であるワスパロイ等
のＮｉ基の超耐熱合金用切削工具として使用可能となる
ように、特に粒界相の性質について検討していた所、焼
結助剤として希土類元素の酸化物を使用する場合、これ
にＨｆＯ2および／またはＺｒＯ2を添加すると、希土類
元素とＳｉ，Ａｌ，Ｏ，Ｎとの反応が抑制され、希土類
元素の酸化物はＨｆＯ2および／またはＺｒＯ2と反応し
て複合酸化物を生成すること、そしてこの複合酸化物
は、極めて融点が高く、また高硬度であるため、高温で
の強度、硬さが著しく改善され、耐摩耗性，耐欠損性と
もに優れた焼結体になるという知見を得て本発明を完成
するに至ったものである。
【００１１】すなわち、本発明のウイスカー強化サイア
ロン基焼結体は、セラミックスおよび／またはカーボン
のウイスカーを３５重量％以下と、Ｒ2Ｍ2-XＯ7-2X（但
し、Ｒは、Ｓｃ，Ｙを含めた希土類元素の中の少なくと
も１種を表わし、Ｍは、Ｈｆおよび／またはＺｒを表わ
し、−１＜ｘ＜１からなり、Ｏは酸素を表わす。）で表
わされる複合酸化物を主成分とする粒界相を１〜２０重
量％と、残部がβ−サイアロンを主成分とするマトリッ
クスとからなることを特徴とする。
ロン基焼結体は、セラミックスおよび／またはカーボン
のウイスカーを３５重量％以下と、Ｒ2Ｍ2-XＯ7-2X（但
し、Ｒは、Ｓｃ，Ｙを含めた希土類元素の中の少なくと
も１種を表わし、Ｍは、Ｈｆおよび／またはＺｒを表わ
し、−１＜ｘ＜１からなり、Ｏは酸素を表わす。）で表
わされる複合酸化物を主成分とする粒界相を１〜２０重
量％と、残部がβ−サイアロンを主成分とするマトリッ
クスとからなることを特徴とする。
【００１２】本発明の焼結体におけるウイスカーは、具
体的に例えば炭化ケイ素ウイスカー，窒化ケイ素ウイス
カー，酸化アルミニウムウイスカー，カーボンウイスカ
ーを挙げることができ、特に引張り強度の優れる炭化ケ
イ素ウイスカーが好ましい。ウイスカーの大きさは、平
均直径が０．１〜１．５μｍ、特に０．３〜１μｍの平
均直径のものが好ましく、平均長さが５〜１００μｍ、
特に１０〜５０μｍの平均長さのものが好ましい。この
ウイスカーの含有量が３５重量％を超えて多くなると、
焼結し難く、緻密な焼結体を得ることが困難になるとと
もに、耐摩耗性の低下が著しくなる。特に、ウイスカー
の含有量は、１０〜３０重量％含有していることが好ま
しい。
体的に例えば炭化ケイ素ウイスカー，窒化ケイ素ウイス
カー，酸化アルミニウムウイスカー，カーボンウイスカ
ーを挙げることができ、特に引張り強度の優れる炭化ケ
イ素ウイスカーが好ましい。ウイスカーの大きさは、平
均直径が０．１〜１．５μｍ、特に０．３〜１μｍの平
均直径のものが好ましく、平均長さが５〜１００μｍ、
特に１０〜５０μｍの平均長さのものが好ましい。この
ウイスカーの含有量が３５重量％を超えて多くなると、
焼結し難く、緻密な焼結体を得ることが困難になるとと
もに、耐摩耗性の低下が著しくなる。特に、ウイスカー
の含有量は、１０〜３０重量％含有していることが好ま
しい。
【００１３】本発明の焼結体における粒界相としての複
合酸化物は、具体的には、例えばＹ2ＺｒＯ5，Ｄｙ
2（Ｚｒ，Ｈｆ）Ｏ5，（Ｙ，Ｄｙ）2ＨｆＯ5，Ｄｙ2Ｈ
ｆＯ5，Ｙ2ＨｆＯ5，Ｓｃ2ＺｒＯ5，Ｅｒ2ＺｒＯ5，Ｌ
ａ2ＨｆＯ5，からなり、その他の粒界相としては、Ｓｉ
と希土類元素とを含む酸化物またはガラス質（非晶質）
の物質を挙げることができる。この粒界相は、１重量％
未満になると、強度および靭性の低下が顕著になり、逆
に２０重量％を超えて多くなると、耐熱衝撃性の低下が
著しくなる。粒界相は、粒界相を形成している複合酸化
物が多い程好ましく、粒界相中の５０重量％以上が複合
酸化物からなっており、ガラス質物質の量をできるだけ
抑制することが好ましい。
合酸化物は、具体的には、例えばＹ2ＺｒＯ5，Ｄｙ
2（Ｚｒ，Ｈｆ）Ｏ5，（Ｙ，Ｄｙ）2ＨｆＯ5，Ｄｙ2Ｈ
ｆＯ5，Ｙ2ＨｆＯ5，Ｓｃ2ＺｒＯ5，Ｅｒ2ＺｒＯ5，Ｌ
ａ2ＨｆＯ5，からなり、その他の粒界相としては、Ｓｉ
と希土類元素とを含む酸化物またはガラス質（非晶質）
の物質を挙げることができる。この粒界相は、１重量％
未満になると、強度および靭性の低下が顕著になり、逆
に２０重量％を超えて多くなると、耐熱衝撃性の低下が
著しくなる。粒界相は、粒界相を形成している複合酸化
物が多い程好ましく、粒界相中の５０重量％以上が複合
酸化物からなっており、ガラス質物質の量をできるだけ
抑制することが好ましい。
【００１４】こられのウイスカーと粒界相の他に、周期
律表の４ａ族の金属の窒化物，炭化物，窒酸化物，炭酸
化物およびこれらの相互固溶体または炭化ケイ素の中の
少なくとも１種の分散相を２０重量％以下を存在させる
と、耐摩耗性および耐溶着性が向上することから好まし
いことである。
律表の４ａ族の金属の窒化物，炭化物，窒酸化物，炭酸
化物およびこれらの相互固溶体または炭化ケイ素の中の
少なくとも１種の分散相を２０重量％以下を存在させる
と、耐摩耗性および耐溶着性が向上することから好まし
いことである。
【００１５】本発明の焼結体におけるマトリックスは、
マトリックス中の５０重量％以上が従来から定義付けさ
れているβ−サイアロン（Ｓｉ6-Z−Ａｌ ｚＯ ｚＮ8-Z、
０＜ｚ≦４．２）からなり、残りはα−窒化ケイ素，β
−窒化ケイ素，α−サイアロン〔Ｍｙ（Ｓｉ，Ａｌ）12
（Ｏ，Ｎ）16、Ｍ＝Ｌｉ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｙ等、０．３≦
ｙ＜１．０〕の中の少なくとも１種からなるものであ
る。このマトリックス中のβ−サイアロンは、耐摩耗性
および靭性を高めるために、Ｚが０．５≦ｚ≦３．０の
範囲にあることが特に好ましい。
マトリックス中の５０重量％以上が従来から定義付けさ
れているβ−サイアロン（Ｓｉ6-Z−Ａｌ ｚＯ ｚＮ8-Z、
０＜ｚ≦４．２）からなり、残りはα−窒化ケイ素，β
−窒化ケイ素，α−サイアロン〔Ｍｙ（Ｓｉ，Ａｌ）12
（Ｏ，Ｎ）16、Ｍ＝Ｌｉ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｙ等、０．３≦
ｙ＜１．０〕の中の少なくとも１種からなるものであ
る。このマトリックス中のβ−サイアロンは、耐摩耗性
および靭性を高めるために、Ｚが０．５≦ｚ≦３．０の
範囲にあることが特に好ましい。
【００１６】以上の構成でなる本発明の焼結体の全表面
または一部表面、例えば切削工具における逃げ面もしく
は掬い面等の部分的な表面に周期律表の４ａ，５ａ，６
ａ族金属，Ａｌの炭化物，窒化物，酸化物およびこれら
の相互固溶体もしくはダイヤモンド，ダイヤモンド状カ
ーボン，立方晶窒化ホウ素，硬質窒化ホウ素の中の少な
くとも１種の単層あるいは２種以上の複層でなる０．５
〜２０μｍ膜厚の被膜を形成することは、耐摩耗性およ
び耐溶着性を高める効果があることから、好ましいこと
である。
または一部表面、例えば切削工具における逃げ面もしく
は掬い面等の部分的な表面に周期律表の４ａ，５ａ，６
ａ族金属，Ａｌの炭化物，窒化物，酸化物およびこれら
の相互固溶体もしくはダイヤモンド，ダイヤモンド状カ
ーボン，立方晶窒化ホウ素，硬質窒化ホウ素の中の少な
くとも１種の単層あるいは２種以上の複層でなる０．５
〜２０μｍ膜厚の被膜を形成することは、耐摩耗性およ
び耐溶着性を高める効果があることから、好ましいこと
である。
【００１７】本発明の焼結体は、従来の粉末冶金法の手
法でもって作製することができる。例えば市販されてい
る所望の出発原料粉末およびウイスカーを混合、成形お
よび焼結して得ることができる。特に、ウイスカーの混
合は、過粉砕によるアスペクト比の減少を防止するため
に、他の出発原料粉末を充分に混合粉砕した後、仕上げ
時にウイスカーを添加し、短時間混合することが好まし
い。焼結工程では、窒素ガス，不活性ガス等の非酸化性
ガス雰囲気下、１６００〜１９００℃の温度で、常圧，
加圧，減圧またはホットプレス焼結すればよい。また、
必要に応じて、熱間静水圧処理（ＨＩＰ処理）を行なう
ことも好ましい。
法でもって作製することができる。例えば市販されてい
る所望の出発原料粉末およびウイスカーを混合、成形お
よび焼結して得ることができる。特に、ウイスカーの混
合は、過粉砕によるアスペクト比の減少を防止するため
に、他の出発原料粉末を充分に混合粉砕した後、仕上げ
時にウイスカーを添加し、短時間混合することが好まし
い。焼結工程では、窒素ガス，不活性ガス等の非酸化性
ガス雰囲気下、１６００〜１９００℃の温度で、常圧，
加圧，減圧またはホットプレス焼結すればよい。また、
必要に応じて、熱間静水圧処理（ＨＩＰ処理）を行なう
ことも好ましい。
【００１８】こうして得た焼結体の表面に被膜を形成す
る場合は、従来から行われている化学蒸着法（ＣＶＤ
法）や物理蒸着法（ＰＶＤ法）でもって行うことができ
る。
る場合は、従来から行われている化学蒸着法（ＣＶＤ
法）や物理蒸着法（ＰＶＤ法）でもって行うことができ
る。
【００１９】
【作用】本発明の焼結体におけるウイスカーがウイスカ
ーの強化機構として解釈されているクラックデフレクシ
ョン作用、プルアウト作用，ブリッジング作用をし、そ
の効果として、靭性，強度，耐アブレッシブ摩耗性，高
温強度，耐熱衝撃性を高めており、粒界相がウイスカー
とマトリックスの作用効果を補助する作用をし、室温お
よび高温における強度および靭性を高めており、マトリ
ックスが耐摩耗性を高める作用をしているものである。
ーの強化機構として解釈されているクラックデフレクシ
ョン作用、プルアウト作用，ブリッジング作用をし、そ
の効果として、靭性，強度，耐アブレッシブ摩耗性，高
温強度，耐熱衝撃性を高めており、粒界相がウイスカー
とマトリックスの作用効果を補助する作用をし、室温お
よび高温における強度および靭性を高めており、マトリ
ックスが耐摩耗性を高める作用をしているものである。
【００２０】
【実施例１】それぞれの平均粒径０．７μｍのＳｉ3Ｎ4
、０．２μｍのＡｌ2Ｏ3 ，０．３μｍのＡｌＮ，０．
５μｍのＹ2Ｏ3，０．５μｍのＤｙ2Ｏ3，０．４μｍの
ＨｆＯ2，０．５μｍのＺｒＯ2，０．５μｍのＴｉＮ，
０．５μｍのＴｉＣ，０．５μｍのＴｉ（Ｃ，Ｎ）の各
粉末と、平均直径０．６μｍで平均長さ３０μｍのＳｉ
Ｃウイスカーを用いて、それぞれを表１に示したように
配合した。
、０．２μｍのＡｌ2Ｏ3 ，０．３μｍのＡｌＮ，０．
５μｍのＹ2Ｏ3，０．５μｍのＤｙ2Ｏ3，０．４μｍの
ＨｆＯ2，０．５μｍのＺｒＯ2，０．５μｍのＴｉＮ，
０．５μｍのＴｉＣ，０．５μｍのＴｉ（Ｃ，Ｎ）の各
粉末と、平均直径０．６μｍで平均長さ３０μｍのＳｉ
Ｃウイスカーを用いて、それぞれを表１に示したように
配合した。
【００２１】
【表１】 表１の内、ウイスカーを除く他の配合粉末をＳｉ3Ｎ4製
ボール、エタノール溶媒と共に容器に装入し、６４時間
ボールミル混合粉砕した後、ウイスカーを添加し、さら
に８時間混合および乾燥して混合粉末を得た。この混合
粉末を離型剤を塗付したカーボンモールドに挿入し、常
圧のＮ2ガス雰囲気中、１７００℃で１時間３００ｋｇ
／ｃｍ2の圧力でホットプレス焼結を行ない、本発明品
１〜８および比較品１〜５の焼結体を得た。
ボール、エタノール溶媒と共に容器に装入し、６４時間
ボールミル混合粉砕した後、ウイスカーを添加し、さら
に８時間混合および乾燥して混合粉末を得た。この混合
粉末を離型剤を塗付したカーボンモールドに挿入し、常
圧のＮ2ガス雰囲気中、１７００℃で１時間３００ｋｇ
／ｃｍ2の圧力でホットプレス焼結を行ない、本発明品
１〜８および比較品１〜５の焼結体を得た。
【００２２】こうして得た本発明品１〜８および比較品
１〜５の焼結体の組成をＸ線回折，ＴＥＭ（透過型電子
顕微鏡）およびＥＰＭＡ（電子プローグマイクロアナリ
シス）でもって解析し、その結果を表２に示した。特
に、β−サイアロン中のＺの値は、Ｘ線回折線から得ら
れた格子定数により換算した値である。
１〜５の焼結体の組成をＸ線回折，ＴＥＭ（透過型電子
顕微鏡）およびＥＰＭＡ（電子プローグマイクロアナリ
シス）でもって解析し、その結果を表２に示した。特
に、β−サイアロン中のＺの値は、Ｘ線回折線から得ら
れた格子定数により換算した値である。
【００２３】
【表２】 また、表２に示した各焼結体の室温および高温（１３０
０℃−アルゴン雰囲気）における硬さと曲げ強さを測定
し、その結果を表３に示した。
０℃−アルゴン雰囲気）における硬さと曲げ強さを測定
し、その結果を表３に示した。
【００２４】さらに、表２に示した各焼結体を下記
（Ａ）および（Ｂ）条件でもって切削試験を行い、これ
らの結果を表３に併記した。 （Ａ）湿式による連続旋削試験条件 被削材 ：ワスパイロ 切削速度 ：１２５ｍ／ｍｉｎ 切込み ：１．０ｍｍ 送り ：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ 切削時間 ：３ｍｉｎ 切削油 ：水溶性切削油 チップ形状：ＳＮＧＮ１２０４０８ 評価 ：平均逃げ面摩耗量（ＶB）および境界摩耗
量（ＶN） （Ｂ）乾式によるフライス切削試験条件 被削材 ：ＦＣＤ６００（４５×２００ｍｍ面） 切削速度 ：１５０ｍ／ｍｉｎ 切込み ：１．５ｍｍ 初期送り ：０．２０ｍｍ／ｒｅｖ チップ形状：ＳＮＧＮ１２０４０８ 評価 ：チップ欠損に至る最大送り（１Ｐａｓｓで
欠損しない場合は、０．０３ｍｍ／ｒｅｖ送りを増加）
（Ａ）および（Ｂ）条件でもって切削試験を行い、これ
らの結果を表３に併記した。 （Ａ）湿式による連続旋削試験条件 被削材 ：ワスパイロ 切削速度 ：１２５ｍ／ｍｉｎ 切込み ：１．０ｍｍ 送り ：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ 切削時間 ：３ｍｉｎ 切削油 ：水溶性切削油 チップ形状：ＳＮＧＮ１２０４０８ 評価 ：平均逃げ面摩耗量（ＶB）および境界摩耗
量（ＶN） （Ｂ）乾式によるフライス切削試験条件 被削材 ：ＦＣＤ６００（４５×２００ｍｍ面） 切削速度 ：１５０ｍ／ｍｉｎ 切込み ：１．５ｍｍ 初期送り ：０．２０ｍｍ／ｒｅｖ チップ形状：ＳＮＧＮ１２０４０８ 評価 ：チップ欠損に至る最大送り（１Ｐａｓｓで
欠損しない場合は、０．０３ｍｍ／ｒｅｖ送りを増加）
【００２５】
【表３】
【００２６】
【実施例２】実施例１で得た本発明品２，３，８および
比較品２，４を用いて、それぞれの焼結体の表面にＣＶ
Ｄ法でもって被膜を形成した。被膜は、焼結体の表面に
形成させた層を第１層、次が第２層、その次が第３層と
して、表４に示したように、それぞれの焼結体の表面に
形成して、本発明の被覆焼結体Ｎｏ９〜１１および比較
の被覆焼結体Ｎｏ６，７を得た。
比較品２，４を用いて、それぞれの焼結体の表面にＣＶ
Ｄ法でもって被膜を形成した。被膜は、焼結体の表面に
形成させた層を第１層、次が第２層、その次が第３層と
して、表４に示したように、それぞれの焼結体の表面に
形成して、本発明の被覆焼結体Ｎｏ９〜１１および比較
の被覆焼結体Ｎｏ６，７を得た。
【００２７】得られた焼結体を用いて、実施例１の
（Ａ）および（Ｂ）条件による切削試験を行い、表４に
その結果を併記した。
（Ａ）および（Ｂ）条件による切削試験を行い、表４に
その結果を併記した。
【００２８】
【表４】
【００２９】
【発明の効果】本発明の焼結体は、従来のウイスカー含
有サイアロン基焼結体に比べて、室温硬さが同等〜１３
％向上し、高温硬さが同等〜４０％向上し、室温曲げ強
さが同等〜１９％向上し、高温曲げ強さが約４５〜１０
０％向上し、切削試験における逃げ面摩耗量が同等〜４
７％減少し、境界摩耗量が約２５〜４９％減少し、耐欠
損性が３〜４ランク（０．０９〜０．１２の送り）も向
上するという顕著な効果がある。
有サイアロン基焼結体に比べて、室温硬さが同等〜１３
％向上し、高温硬さが同等〜４０％向上し、室温曲げ強
さが同等〜１９％向上し、高温曲げ強さが約４５〜１０
０％向上し、切削試験における逃げ面摩耗量が同等〜４
７％減少し、境界摩耗量が約２５〜４９％減少し、耐欠
損性が３〜４ランク（０．０９〜０．１２の送り）も向
上するという顕著な効果がある。
Claims (3)
- 【請求項１】 セラミックスおよび／またはカーボンの
ウイスカーを３５重量％以下と、Ｒ2Ｍ2-XＯ7-2X（但
し、Ｒは、Ｓｃ，Ｙを含めた希土類元素の中の少なくと
も１種を表わし、Ｍは、Ｈｆおよび／またはＺｒを表わ
し、−１＜ｘ＜１からなり、Ｏは酸素を表わす。）で表
わされる複合酸化物を主成分とする粒界相を１〜２０重
量％と、残部がβ−サイアロンを主成分とするマトリッ
クスとからなることを特徴とするウイスカー強化サイア
ロン基焼結体。 - 【請求項２】 セラミックスおよび／またはカーボン
のウイスカーを３５重量％以下と、Ｒ2Ｍ2-XＯ7-2X（但
し、Ｒは、Ｓｃ，Ｙを含めた希土類元素の中の少なくと
も１種を表わし、Ｍは、Ｈｆおよび／またはＺｒを表わ
し、−１＜ｘ＜１からなり、Ｏは酸素を表わす。）で表
わされる複合酸化物を主成分とする粒界相を１〜２０重
量％と、周期律表の４ａ族の金属の窒化物，炭化物，窒
酸化物，炭酸化物およびこれらの相互固溶体または炭化
ケイ素の中の少なくとも１種の分散相を２０重量％以下
と、残部がβ−サイアロンを主成分とするマトリックス
とからなることを特徴とするウイスカー強化サイアロン
基焼結体。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の焼結体の
全表面または一部表面に周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族
金属，Ａｌの炭化物，窒化物，酸化物およびこれらの相
互固溶体もしくはダイヤモンド，ダイヤモンド状カーボ
ン，立方晶窒化ホウ素，硬質窒化ホウ素の中の少なくと
も１種の単層あるいは２種以上の複層でなる０．５〜２
０μｍ膜厚の被膜が形成されていることを特徴とする被
覆サイアロン基焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5107585A JPH06298568A (ja) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | ウイスカー強化サイアロン基焼結体およびその被覆焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5107585A JPH06298568A (ja) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | ウイスカー強化サイアロン基焼結体およびその被覆焼結体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06298568A true JPH06298568A (ja) | 1994-10-25 |
Family
ID=14462897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5107585A Pending JPH06298568A (ja) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | ウイスカー強化サイアロン基焼結体およびその被覆焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06298568A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001278668A (ja) * | 2000-03-29 | 2001-10-10 | Chubu Electric Power Co Inc | セラミックス複合材料の製造方法 |
| KR20020004129A (ko) * | 2000-07-03 | 2002-01-16 | 이종국 | 시알론 입계상을 갖는 강인화 탄화규소 제조법 |
| JP2008221459A (ja) * | 2007-03-12 | 2008-09-25 | Sandvik Intellectual Property Ab | セラミック切削インサート |
| WO2014069268A1 (ja) * | 2012-10-30 | 2014-05-08 | 株式会社東芝 | 窒化珪素焼結体およびそれを用いた耐磨耗性部材 |
-
1993
- 1993-04-09 JP JP5107585A patent/JPH06298568A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001278668A (ja) * | 2000-03-29 | 2001-10-10 | Chubu Electric Power Co Inc | セラミックス複合材料の製造方法 |
| KR20020004129A (ko) * | 2000-07-03 | 2002-01-16 | 이종국 | 시알론 입계상을 갖는 강인화 탄화규소 제조법 |
| JP2008221459A (ja) * | 2007-03-12 | 2008-09-25 | Sandvik Intellectual Property Ab | セラミック切削インサート |
| WO2014069268A1 (ja) * | 2012-10-30 | 2014-05-08 | 株式会社東芝 | 窒化珪素焼結体およびそれを用いた耐磨耗性部材 |
| JPWO2014069268A1 (ja) * | 2012-10-30 | 2016-09-08 | 株式会社東芝 | 窒化珪素焼結体およびそれを用いた耐磨耗性部材 |
| US9440887B2 (en) | 2012-10-30 | 2016-09-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Silicon nitride sintered body and wear resistant member using the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030512 |