JPH11268957A - 窒化珪素工具 - Google Patents
窒化珪素工具Info
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- JPH11268957A JPH11268957A JP10077580A JP7758098A JPH11268957A JP H11268957 A JPH11268957 A JP H11268957A JP 10077580 A JP10077580 A JP 10077580A JP 7758098 A JP7758098 A JP 7758098A JP H11268957 A JPH11268957 A JP H11268957A
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- shock resistance
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐摩耗性及び耐熱衝撃性に優れた窒化珪素工
具を提供すること。 【解決手段】 主成分が窒化珪素であり、希土類元素が
酸化物換算で０．５〜２．０重量％、Ｍｇ元素が酸化物
換算で０．１〜２．０重量％、Ａｌ元素が酸化物換算で
０．１〜２．０重量％の粒界相形成成分が３体積％以下
である窒化珪素焼結体からなる窒化珪素工具であって、
下記式（１）による熱衝撃抵抗係数Ｒが７００Ｋ以上で
あり、且つ下記式（２）による熱衝撃抵抗係数Ｒ’が１
５ｋＷ／ｍ以上であることを特徴とする窒化珪素工具。 熱衝撃抵抗係数Ｒ ＝σ（１−ν）／Ｅα …（１） 熱衝撃抵抗係数Ｒ’＝σκ（１−ν）／Ｅα …（２）
具を提供すること。 【解決手段】 主成分が窒化珪素であり、希土類元素が
酸化物換算で０．５〜２．０重量％、Ｍｇ元素が酸化物
換算で０．１〜２．０重量％、Ａｌ元素が酸化物換算で
０．１〜２．０重量％の粒界相形成成分が３体積％以下
である窒化珪素焼結体からなる窒化珪素工具であって、
下記式（１）による熱衝撃抵抗係数Ｒが７００Ｋ以上で
あり、且つ下記式（２）による熱衝撃抵抗係数Ｒ’が１
５ｋＷ／ｍ以上であることを特徴とする窒化珪素工具。 熱衝撃抵抗係数Ｒ ＝σ（１−ν）／Ｅα …（１） 熱衝撃抵抗係数Ｒ’＝σκ（１−ν）／Ｅα …（２）
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば旋削工具、
フライス工具、ドリル、エンドミル等の切削工具または
各種耐摩耗工具として適しており、特に耐摩耗性、耐熱
衝撃性に優れる窒化珪素工具に関するものである。
フライス工具、ドリル、エンドミル等の切削工具または
各種耐摩耗工具として適しており、特に耐摩耗性、耐熱
衝撃性に優れる窒化珪素工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、窒化珪素を主成分とする焼結
体は、機械強度、靱性、耐熱衝撃性に優れていることか
ら、切削工具や耐摩耗工具、各種の部品として実用化さ
れている。特に、切削工具の分野では、普通鋳鉄の旋
削、フライス用工具として、広く使用されている。
体は、機械強度、靱性、耐熱衝撃性に優れていることか
ら、切削工具や耐摩耗工具、各種の部品として実用化さ
れている。特に、切削工具の分野では、普通鋳鉄の旋
削、フライス用工具として、広く使用されている。
【０００３】しかし、近年では、生産性の向上を目的と
して、更なる切削加工の高能率化が強く求められている
ようになり、より高速加工、高い応力がかかる重切削加
工が可能な工具が求められている。また、近年では、切
削加工現場においては、作業環境の改善のために、水や
油を使用した湿式切削が多くなり、そのため、切削直後
に、高温となった窒化珪素工具が、水や油に接触した場
合には、激しい熱衝撃に晒されることがある。
して、更なる切削加工の高能率化が強く求められている
ようになり、より高速加工、高い応力がかかる重切削加
工が可能な工具が求められている。また、近年では、切
削加工現場においては、作業環境の改善のために、水や
油を使用した湿式切削が多くなり、そのため、切削直後
に、高温となった窒化珪素工具が、水や油に接触した場
合には、激しい熱衝撃に晒されることがある。
【０００４】そして、この様な切削加工現場の状況に対
応するために、窒化珪素工具の適正な組成の組み合せに
より、耐熱衝撃性の改善を試みている（特開平６−３２
９４７号公報参照）。
応するために、窒化珪素工具の適正な組成の組み合せに
より、耐熱衝撃性の改善を試みている（特開平６−３２
９４７号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の窒化珪素工具では、耐熱衝撃性は確かに優れている
ものの、粒界相形成成分が多いために、耐摩耗性の点で
十分ではない。また、従来の耐摩耗性を重視した窒化珪
素工具では、十分な耐熱衝撃性が得られないという問題
があった。
来の窒化珪素工具では、耐熱衝撃性は確かに優れている
ものの、粒界相形成成分が多いために、耐摩耗性の点で
十分ではない。また、従来の耐摩耗性を重視した窒化珪
素工具では、十分な耐熱衝撃性が得られないという問題
があった。
【０００６】本発明は上記の問題点を鑑みて提案された
もので、耐摩耗性及び耐熱衝撃性に優れた窒化珪素工具
を提供することを目的としている。
もので、耐摩耗性及び耐熱衝撃性に優れた窒化珪素工具
を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】ａ）前記式（１），
（２）から分かる様に、熱衝撃抵抗係数Ｒ及びＲ’を大
きくするためには、抗折強度σと熱伝導率κを向上させ
ることが必要であり、本発明者らもこの両者の向上の検
討を行った。
（２）から分かる様に、熱衝撃抵抗係数Ｒ及びＲ’を大
きくするためには、抗折強度σと熱伝導率κを向上させ
ることが必要であり、本発明者らもこの両者の向上の検
討を行った。
【０００８】その結果、希土類元素やＭｇ元素を組み合
わせて使用すると、高強度で高靱性な焼結体が得られる
ことが判明した。しかし、Ｍｇ元素は、強度の点で有効
に働くものの、耐摩耗性の点では、ＳｉＯ2等と反応し
て、低融点化合物の粒界相を形成するため、多量に使用
すると、耐熱性（高温での耐摩耗性）を低下させてしま
う。
わせて使用すると、高強度で高靱性な焼結体が得られる
ことが判明した。しかし、Ｍｇ元素は、強度の点で有効
に働くものの、耐摩耗性の点では、ＳｉＯ2等と反応し
て、低融点化合物の粒界相を形成するため、多量に使用
すると、耐熱性（高温での耐摩耗性）を低下させてしま
う。
【０００９】そこで、本発明者らは、更に鋭意検討を重
ねた結果、耐摩耗性を損なうことなく、耐熱衝撃性を改
善するためには、その粒界相形成成分の割合（体積％）
を適正化するとともに、熱衝撃抵抗係数Ｒ及びＲ’を適
正に制御することが必要であることを見いだし、本発明
を完成した。
ねた結果、耐摩耗性を損なうことなく、耐熱衝撃性を改
善するためには、その粒界相形成成分の割合（体積％）
を適正化するとともに、熱衝撃抵抗係数Ｒ及びＲ’を適
正に制御することが必要であることを見いだし、本発明
を完成した。
【００１０】ｂ）即ち、前記目的を達成するための請求
項１の発明は、主成分が窒化珪素であり、粒界相形成成
分が３体積％以下である窒化珪素焼結体からなる窒化珪
素工具であって、下記式（１）による熱衝撃抵抗係数Ｒ
が７００Ｋ以上であり、且つ下記式（２）による熱衝撃
抵抗係数Ｒ’が１５ｋＷ／ｍ以上であることを特徴とす
る窒化珪素工具を要旨とする。
項１の発明は、主成分が窒化珪素であり、粒界相形成成
分が３体積％以下である窒化珪素焼結体からなる窒化珪
素工具であって、下記式（１）による熱衝撃抵抗係数Ｒ
が７００Ｋ以上であり、且つ下記式（２）による熱衝撃
抵抗係数Ｒ’が１５ｋＷ／ｍ以上であることを特徴とす
る窒化珪素工具を要旨とする。
【００１１】 熱衝撃抵抗係数Ｒ ＝σ（１−ν）／Ｅα …（１） 熱衝撃抵抗係数Ｒ’＝σκ（１−ν）／Ｅα …（２） 但し σ；抗折強度［ＭＰａ］ ν；ポアソン比 Ｅ；ヤング率［ＧＰａ］ α；熱膨張係数［×１０-6／Ｋ］ κ；熱伝導率［Ｗ／ｍＫ］ ここで、前記粒界相形成成分を、３体積％以下としたの
は、それより多いと、耐熱性が低下し、耐摩耗性が劣る
ためである。尚、粒界相形成成分は、１．５体積％以上
が好ましいが、これは、それより少ないと、焼結が困難
であるからである。
は、それより多いと、耐熱性が低下し、耐摩耗性が劣る
ためである。尚、粒界相形成成分は、１．５体積％以上
が好ましいが、これは、それより少ないと、焼結が困難
であるからである。
【００１２】また、耐熱衝撃抵抗係数Ｒ及びＲ’を、Ｒ
が７００Ｋ［ケルビン］以上、Ｒ’が１５ｋＷ／ｍ以上
としたのは、各々の値より低いと、所望の（高速切削や
重切削、及び湿式切削における）耐熱衝撃性が得られな
いためである。請求項２の発明は、粒界相形成成分が、
希土類元素、Ｍｇ元素、及びＡｌ元素を含むことを特徴
とする請求項１に記載の窒化珪素工具を要旨とする。
が７００Ｋ［ケルビン］以上、Ｒ’が１５ｋＷ／ｍ以上
としたのは、各々の値より低いと、所望の（高速切削や
重切削、及び湿式切削における）耐熱衝撃性が得られな
いためである。請求項２の発明は、粒界相形成成分が、
希土類元素、Ｍｇ元素、及びＡｌ元素を含むことを特徴
とする請求項１に記載の窒化珪素工具を要旨とする。
【００１３】請求項３の発明は、希土類元素が酸化物換
算で０．５〜２．０重量％、Ｍｇ元素が酸化物換算で
０．１〜２．０重量％、Ａｌ元素が酸化物換算で０．１
〜２．０重量％であることを特徴とする請求項２に記載
の窒化珪素工具を要旨とする。
算で０．５〜２．０重量％、Ｍｇ元素が酸化物換算で
０．１〜２．０重量％、Ａｌ元素が酸化物換算で０．１
〜２．０重量％であることを特徴とする請求項２に記載
の窒化珪素工具を要旨とする。
【００１４】ここで、前記希土類元素を、酸化物換算で
０．５〜５．０重量％としたのは、０．５重量％以下で
は、焼結性が低下し、緻密な焼結体が得られず、５重量
％以上では、耐熱性が低下し、耐摩耗性が劣化するため
である。また、好ましくは、１．０〜３．０重量％であ
る。尚、希土類元素としては、例えばＹｂ、Ｄｙ、Ｃｅ
が挙げられる。
０．５〜５．０重量％としたのは、０．５重量％以下で
は、焼結性が低下し、緻密な焼結体が得られず、５重量
％以上では、耐熱性が低下し、耐摩耗性が劣化するため
である。また、好ましくは、１．０〜３．０重量％であ
る。尚、希土類元素としては、例えばＹｂ、Ｄｙ、Ｃｅ
が挙げられる。
【００１５】また、Ｍｇ元素を、酸化物換算で０．１〜
２．０重量％としたのは、０．１重量％以下では、所望
の強度（即ち工具としての十分な強度）が得られず、２
重量％以上では、耐熱性が低下し、耐摩耗性が劣化する
ためである。尚、好ましくは、０．３〜１．０重量％で
ある。
２．０重量％としたのは、０．１重量％以下では、所望
の強度（即ち工具としての十分な強度）が得られず、２
重量％以上では、耐熱性が低下し、耐摩耗性が劣化する
ためである。尚、好ましくは、０．３〜１．０重量％で
ある。
【００１６】更に、Ａｌ元素を、酸化物換算で０．１〜
２．０重量％としたのは、０．１重量％以下では、所望
の性能（即ち焼結性が低下し、緻密な焼結体）が得られ
ず、２重量％以上では、窒化珪素への固溶が進み、熱伝
導性の低下を招き、耐熱衝撃性が低下するためである。
尚、好ましくは、０．５〜１．５重量％である。
２．０重量％としたのは、０．１重量％以下では、所望
の性能（即ち焼結性が低下し、緻密な焼結体）が得られ
ず、２重量％以上では、窒化珪素への固溶が進み、熱伝
導性の低下を招き、耐熱衝撃性が低下するためである。
尚、好ましくは、０．５〜１．５重量％である。
【００１７】請求項４の発明は、窒化珪素工具の室温で
の三点曲げ抗折強度が、１０００ＭＰａ以上であること
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の窒化珪素
工具を要旨とする。本発明において、室温での三点曲げ
抗折強度（ＪＩＳ Ｒ１６０１）は、１０００ＭＰａ以
上が望ましいが、それは、強度が高い方が、熱衝撃に強
いからである。
の三点曲げ抗折強度が、１０００ＭＰａ以上であること
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の窒化珪素
工具を要旨とする。本発明において、室温での三点曲げ
抗折強度（ＪＩＳ Ｒ１６０１）は、１０００ＭＰａ以
上が望ましいが、それは、強度が高い方が、熱衝撃に強
いからである。
【００１８】請求項５の発明は、窒化珪素工具の１００
０℃での熱伝導率が、２０Ｗ／ｍＫ以上であることを特
徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の窒化珪素工具
を要旨とする。本発明において、１０００℃における熱
伝導率が、２０Ｗ／ｍＫ以上であることが望ましいが、
これは、熱を早く逃がす方が、熱衝撃抵抗係数Ｒ’が大
きく、熱衝撃に強いからである。
０℃での熱伝導率が、２０Ｗ／ｍＫ以上であることを特
徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の窒化珪素工具
を要旨とする。本発明において、１０００℃における熱
伝導率が、２０Ｗ／ｍＫ以上であることが望ましいが、
これは、熱を早く逃がす方が、熱衝撃抵抗係数Ｒ’が大
きく、熱衝撃に強いからである。
【００１９】ｃ）本発明の窒化珪素工具は、下記の方法
により製造できる。例えば、従来からの粉末冶金法を応
用することにより作製することができる。即ち、各種の
原料粉末を、ボールミル等を用いて均一に混合し、圧粉
成形体とした後、Ｎ2等の不活性ガス雰囲気中、１６０
０〜２０００℃にて焼結することにより得ることができ
る。また、ＨＩＰ処理等の併用により、更に高密度、高
強度な窒化珪素を得ることができる。
により製造できる。例えば、従来からの粉末冶金法を応
用することにより作製することができる。即ち、各種の
原料粉末を、ボールミル等を用いて均一に混合し、圧粉
成形体とした後、Ｎ2等の不活性ガス雰囲気中、１６０
０〜２０００℃にて焼結することにより得ることができ
る。また、ＨＩＰ処理等の併用により、更に高密度、高
強度な窒化珪素を得ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の窒化珪素工具の実施の形
態の例（実施例）について、図面に基づいて説明する。 ａ）まず、本実施例の窒化珪素工具について説明する。
態の例（実施例）について、図面に基づいて説明する。 ａ）まず、本実施例の窒化珪素工具について説明する。
【００２１】図１（ａ）に示す様に、本実施例の窒化珪
素工具１は、窒化珪素焼結体からなる略正方形の板状の
工具である。具体的には、窒化珪素工具１の両面（図の
上下のすくい面）には、その周角縁に切刃２を有してい
る。この切刃２には、図１（ｂ），（ｃ）に示す様に、
幅ｔ（例えば０．２ｍｍ）、傾斜θ（例えば２５゜）の
チャンファ３が形成されている。また、窒化珪素工具１
の４箇所の角部（即ち、各ノーズ）４は、所定の大きさ
のノーズ半径（例えば０．８ｍｍ）を有し、滑らかにカ
ーブしている。
素工具１は、窒化珪素焼結体からなる略正方形の板状の
工具である。具体的には、窒化珪素工具１の両面（図の
上下のすくい面）には、その周角縁に切刃２を有してい
る。この切刃２には、図１（ｂ），（ｃ）に示す様に、
幅ｔ（例えば０．２ｍｍ）、傾斜θ（例えば２５゜）の
チャンファ３が形成されている。また、窒化珪素工具１
の４箇所の角部（即ち、各ノーズ）４は、所定の大きさ
のノーズ半径（例えば０．８ｍｍ）を有し、滑らかにカ
ーブしている。
【００２２】この窒化珪素工具１を用いて切削加工を行
なう場合は、図２に示す様に、前逃げ面と横逃げ面との
間のノーズ４を、回転する被削材（ワーク）Ｗに対して
押し当てて、切削加工を行なう。 ｂ）次に、本実施例の窒化珪素工具の製造方法について
説明する。
なう場合は、図２に示す様に、前逃げ面と横逃げ面との
間のノーズ４を、回転する被削材（ワーク）Ｗに対して
押し当てて、切削加工を行なう。 ｂ）次に、本実施例の窒化珪素工具の製造方法について
説明する。
【００２３】まず、原料粉末として、平均粒径０．７μ
ｍでα分率が９７％のＳｉ3Ｎ4粉末（酸素量１．０重量
％）、平均粒径０．２μｍのＭｇＯ粉末、平均粒径０．
５μｍのＤｙ2Ｏ3粉末、平均粒径０．５μｍのＹｂ2Ｏ3
粉末、平均粒径０．５μｍのＣｅＯ2粉末、平均粒径
０．２μｍのＡｌ2Ｏ3粉を用い、下記表１の実施例の所
定の配合比率に秤量した。
ｍでα分率が９７％のＳｉ3Ｎ4粉末（酸素量１．０重量
％）、平均粒径０．２μｍのＭｇＯ粉末、平均粒径０．
５μｍのＤｙ2Ｏ3粉末、平均粒径０．５μｍのＹｂ2Ｏ3
粉末、平均粒径０．５μｍのＣｅＯ2粉末、平均粒径
０．２μｍのＡｌ2Ｏ3粉を用い、下記表１の実施例の所
定の配合比率に秤量した。
【００２４】そして、これらを、ポリエチレンン製ポッ
ト中にいれ、更に、Ｓｉ3Ｎ4ボールをエタノールととも
に投入し、湿式にて粉砕混合を行った。次に、該混合物
に、成形用バインダーを５重量％添加し、スプレードラ
イを施し、造粒粉末を得た。
ト中にいれ、更に、Ｓｉ3Ｎ4ボールをエタノールととも
に投入し、湿式にて粉砕混合を行った。次に、該混合物
に、成形用バインダーを５重量％添加し、スプレードラ
イを施し、造粒粉末を得た。
【００２５】次に、造粒粉末を、１ｔｏｎ／ｃｍ2の圧
力で金型成形し、Ｎ2の気流中、５００℃で脱脂処理を
施した後に、窒素ガス雰囲気中、１８５０℃の温度で２
時間保持して、一時焼結した。次に、１０００気圧の窒
素ガス雰囲気中、１６００℃の温度で２時間保持して、
ＨＩＰ処理を行ない、窒化珪素焼結体を得た。
力で金型成形し、Ｎ2の気流中、５００℃で脱脂処理を
施した後に、窒素ガス雰囲気中、１８５０℃の温度で２
時間保持して、一時焼結した。次に、１０００気圧の窒
素ガス雰囲気中、１６００℃の温度で２時間保持して、
ＨＩＰ処理を行ない、窒化珪素焼結体を得た。
【００２６】尚、この窒化珪素焼結体に、研磨等の仕上
げ加工を行なって、窒化珪素工具を完成する。 ｃ）次に、本実施例の窒化珪素工具の組成分析について
説明する。上述した製造方法により製造された窒化珪素
工具の試料（No.１〜６）に対して、蛍光Ｘ線分析、酸
素・窒素分析により組成分析を行ったところ、本実施例
の窒化珪素工具の組成は、下記表１に示す結果であっ
た。また、組成分析の結果から、計算によって粒界相形
成成分の体積％を求め、更に理論密度比も求めた。尚、
同時に、比較例の試料（No.７〜１２）についても、同
様な組成分析等を行った。その結果も、下記表１に記
す。
げ加工を行なって、窒化珪素工具を完成する。 ｃ）次に、本実施例の窒化珪素工具の組成分析について
説明する。上述した製造方法により製造された窒化珪素
工具の試料（No.１〜６）に対して、蛍光Ｘ線分析、酸
素・窒素分析により組成分析を行ったところ、本実施例
の窒化珪素工具の組成は、下記表１に示す結果であっ
た。また、組成分析の結果から、計算によって粒界相形
成成分の体積％を求め、更に理論密度比も求めた。尚、
同時に、比較例の試料（No.７〜１２）についても、同
様な組成分析等を行った。その結果も、下記表１に記
す。
【００２７】
【表１】
【００２８】この表１から明かな様に、本実施例の試料
No.１〜６の窒化珪素工具は、本発明の範囲内（粒界相
形成成分３体積％以下）であった。それに対して、比較
例の試料No.８，１０，１２は、本発明の範囲外（粒界
相形成成分３体積％を上回る）であった。尚、比較例の
試料No.７，９，１１は、粒界相形成成分に関しては本
発明の範囲内であるが、後述する様に（表２参照）、他
の条件である熱衝撃抵抗係数Ｒ，Ｒ’の少なくとも一方
が、本発明の範囲外である。
No.１〜６の窒化珪素工具は、本発明の範囲内（粒界相
形成成分３体積％以下）であった。それに対して、比較
例の試料No.８，１０，１２は、本発明の範囲外（粒界
相形成成分３体積％を上回る）であった。尚、比較例の
試料No.７，９，１１は、粒界相形成成分に関しては本
発明の範囲内であるが、後述する様に（表２参照）、他
の条件である熱衝撃抵抗係数Ｒ，Ｒ’の少なくとも一方
が、本発明の範囲外である。
【００２９】ｄ）次に、本実施例の窒化珪素工具の効果
を確認するために行った実験例について説明する。 室温における抗折強度 前記試料No.１〜１２の窒化珪素工具に対して、室温に
おける抗折強度を、三点曲げ強度（ＪＩＳ Ｒ１６０
１）により測定した。その結果を、下記表２に記す。
を確認するために行った実験例について説明する。 室温における抗折強度 前記試料No.１〜１２の窒化珪素工具に対して、室温に
おける抗折強度を、三点曲げ強度（ＪＩＳ Ｒ１６０
１）により測定した。その結果を、下記表２に記す。
【００３０】ヤング率 前記試料No.１〜１２の窒化珪素工具に対して、そのヤ
ング率を、超音波パルス法（ＪＩＳ Ｒ１６０２）によ
り求めた。その結果を、下記表２に記す。 ポアソン比 前記試料No.１〜１２の窒化珪素工具に対して、そのポ
アソン比を、超音波パルス法（ＪＩＳ Ｒ１６０２）に
より求めた。その結果を、下記表２に記す。
ング率を、超音波パルス法（ＪＩＳ Ｒ１６０２）によ
り求めた。その結果を、下記表２に記す。 ポアソン比 前記試料No.１〜１２の窒化珪素工具に対して、そのポ
アソン比を、超音波パルス法（ＪＩＳ Ｒ１６０２）に
より求めた。その結果を、下記表２に記す。
【００３１】室温〜１０００℃における熱膨張係数 前記試料No.１〜１２の窒化珪素工具に対して、その室
温〜１０００℃における熱膨張係数を求めた。その結果
を、下記表２に記す。 室温〜１０００℃における熱伝導率 前記試料No.１〜１２の窒化珪素工具に対して、その室
温〜１０００℃における熱伝導率を、レーザフラッシュ
法（ＪＩＳ Ｒ１６１１）により求めた。その結果を、
下記表２に記す。
温〜１０００℃における熱膨張係数を求めた。その結果
を、下記表２に記す。 室温〜１０００℃における熱伝導率 前記試料No.１〜１２の窒化珪素工具に対して、その室
温〜１０００℃における熱伝導率を、レーザフラッシュ
法（ＪＩＳ Ｒ１６１１）により求めた。その結果を、
下記表２に記す。
【００３２】熱衝撃抵抗係数Ｒ，Ｒ’ 前記試料No.１〜１２の窒化珪素工具に対して、その熱
衝撃抵抗係数Ｒ，Ｒ’を、前記式（１），（２）による
演算により求めた。その結果を、下記表２に記す。
衝撃抵抗係数Ｒ，Ｒ’を、前記式（１），（２）による
演算により求めた。その結果を、下記表２に記す。
【００３３】
【表２】
【００３４】この表２から明かな様に、本実施例の試料
No.１〜６の窒化珪素工具は、本発明の範囲内（熱衝撃
抵抗係数Ｒが７００Ｋ以上、且つ熱衝撃抵抗係数Ｒ’が
１５ｋＷ／ｍ以上）であった。それに対して、比較例の
試料No.７〜１２は、本発明の範囲外（熱衝撃抵抗係数
Ｒが７００Ｋを下回るか、熱衝撃抵抗係数Ｒ’が１５ｋ
Ｗ／ｍを下回る）であった。
No.１〜６の窒化珪素工具は、本発明の範囲内（熱衝撃
抵抗係数Ｒが７００Ｋ以上、且つ熱衝撃抵抗係数Ｒ’が
１５ｋＷ／ｍ以上）であった。それに対して、比較例の
試料No.７〜１２は、本発明の範囲外（熱衝撃抵抗係数
Ｒが７００Ｋを下回るか、熱衝撃抵抗係数Ｒ’が１５ｋ
Ｗ／ｍを下回る）であった。
【００３５】切削性能（逃げ面摩耗量による耐摩耗
性）の評価 前記試料No.１〜１２の窒化珪素工具を用い、下記条件
により乾式にて切削試験を行った。被削材の形状は図３
（ａ）、（ｂ）の様に円筒状である。図３において、Ｌ
１は２６０ｍｍ、Ｌ２は３００ｍｍであり、壁厚は２０
ｍｍである。切削は、図３（ｃ）に示す様に、固定具に
取り付けた被削材に対して、窒化珪素工具を取り付けた
ホルダーを、矢印Ａ方向に移動させて行った。尚、１パ
ス切削による、被削材の鋳鉄の残った黒皮へ入る際及び
出る際に生じる最大摩耗量を測定し、逃げ面摩耗量ＶB
とした（アグレッシブ摩耗試験）。この結果を、下記表
３に記す。
性）の評価 前記試料No.１〜１２の窒化珪素工具を用い、下記条件
により乾式にて切削試験を行った。被削材の形状は図３
（ａ）、（ｂ）の様に円筒状である。図３において、Ｌ
１は２６０ｍｍ、Ｌ２は３００ｍｍであり、壁厚は２０
ｍｍである。切削は、図３（ｃ）に示す様に、固定具に
取り付けた被削材に対して、窒化珪素工具を取り付けた
ホルダーを、矢印Ａ方向に移動させて行った。尚、１パ
ス切削による、被削材の鋳鉄の残った黒皮へ入る際及び
出る際に生じる最大摩耗量を測定し、逃げ面摩耗量ＶB
とした（アグレッシブ摩耗試験）。この結果を、下記表
３に記す。
【００３６】被削材 ；ＦＣ２００ 切削速度；７００ｍ／ｍｉｎ 送り量 ；０．１ｍｍ／ｒｅｖ 切込み量；１．５ｍｍ 工具形状；ＳＮＧＮ１２０４０８ 刃先形状；０．２ｍｍ×２５゜ 切削時間；２分 切削性能（欠損による耐熱衝撃性）の評価 前記試料No.１〜１２の窒化珪素工具を用い、下記条件
により湿式にて切削試験を行った。耐熱衝撃性は、加工
山数をもってその指標とした。
により湿式にて切削試験を行った。耐熱衝撃性は、加工
山数をもってその指標とした。
【００３７】この切削試験では、被削材の形状は円筒状
のものであり、切削試験後の被削材の正面図である図４
に示す様に、１個の被削材には１０個の加工山を作製す
る。この図４において、Ｌ４は１０ｍｍ、Ｌ５は５ｍ
ｍ、Ｌ６は約５０ｍｍ、Ｌ７は約２００ｍｍであり、Ｒ
１は３２０ｍｍである。切削は、固定具に取り付けた被
削材に対して、窒化珪素工具を取り付けたホルダーを、
矢印Ｂ方向に移動させて行った。この切削試験では、１
回の切削の切込みが２ｍｍであるため、外径は４ｍｍ減
少し、更に０．５ｍｍの切込みによって表面を平滑にす
るため、１回の切削で外径は合計５ｍｍ減少する。これ
を繰り返し、外径が２８０ｍｍになるまで同じ被削材を
使用する。その結果を、下記表３に記す。
のものであり、切削試験後の被削材の正面図である図４
に示す様に、１個の被削材には１０個の加工山を作製す
る。この図４において、Ｌ４は１０ｍｍ、Ｌ５は５ｍ
ｍ、Ｌ６は約５０ｍｍ、Ｌ７は約２００ｍｍであり、Ｒ
１は３２０ｍｍである。切削は、固定具に取り付けた被
削材に対して、窒化珪素工具を取り付けたホルダーを、
矢印Ｂ方向に移動させて行った。この切削試験では、１
回の切削の切込みが２ｍｍであるため、外径は４ｍｍ減
少し、更に０．５ｍｍの切込みによって表面を平滑にす
るため、１回の切削で外径は合計５ｍｍ減少する。これ
を繰り返し、外径が２８０ｍｍになるまで同じ被削材を
使用する。その結果を、下記表３に記す。
【００３８】被削材 ；ＦＣ２００ 切削速度；５００ｍ／ｍｉｎ 送り量 ；０．７５ｍｍ／ｒｅｖ 切込み量；２．０ｍｍ 工具形状；ＳＮＧＮ１２０４０８ 刃先形状；０．１ｍｍ×２５゜ 切削時間；欠損するまで 尚、前記の切削試験は、工具を、ＩＳＯに規定された
品番ＣＳＤＮＮ２５２５Ｍ４３−Ｓ（摩耗用）のホルダ
ーに固定して行ない、前記の切削試験は、工具を、Ｉ
ＳＯに規定された品番ＣＳＲＮＲ２５２５Ｍ４３−Ｓ
（熱衝撃用）のホルダーに固定して行った。
品番ＣＳＤＮＮ２５２５Ｍ４３−Ｓ（摩耗用）のホルダ
ーに固定して行ない、前記の切削試験は、工具を、Ｉ
ＳＯに規定された品番ＣＳＲＮＲ２５２５Ｍ４３−Ｓ
（熱衝撃用）のホルダーに固定して行った。
【００３９】
【表３】
【００４０】この表３から明かな様に、本実施例の試料
No.１〜６の窒化珪素工具は、逃げ面摩耗量が０．２８
ｍｍ以下で且つ加工山数が１９個以上と多く、即ち耐摩
耗性及び耐熱衝撃性に優れているので、好適である。そ
れに対して、比較例の試料No.７〜１２の窒化珪素工具
は、焼結不足となるか（試料No.７）、又は、逃げ面摩
耗量及び加工山数のどちから一方が良くても他方が劣り
（試料No.８〜１２）、好ましくない。
No.１〜６の窒化珪素工具は、逃げ面摩耗量が０．２８
ｍｍ以下で且つ加工山数が１９個以上と多く、即ち耐摩
耗性及び耐熱衝撃性に優れているので、好適である。そ
れに対して、比較例の試料No.７〜１２の窒化珪素工具
は、焼結不足となるか（試料No.７）、又は、逃げ面摩
耗量及び加工山数のどちから一方が良くても他方が劣り
（試料No.８〜１２）、好ましくない。
【００４１】尚、本発明は前記実施例になんら限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で各
種の態様で実施できるのは勿論である。
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で各
種の態様で実施できるのは勿論である。
【００４２】
【発明の効果】以上詳述した様に、本発明の窒化珪素工
具は、従来の窒化珪素工具に比べて、粒界相形成成分が
少ない上に、熱衝撃抵抗係数Ｒ，Ｒ’が所定値以上であ
るので、耐摩耗性及び耐熱衝撃性にバランスよく優れて
いる。そのため、本発明品を工具として使用した場合、
激しい熱衝撃に晒される切削加工条件においても、著し
い加工能率の改善が図られるという特長を有する。
具は、従来の窒化珪素工具に比べて、粒界相形成成分が
少ない上に、熱衝撃抵抗係数Ｒ，Ｒ’が所定値以上であ
るので、耐摩耗性及び耐熱衝撃性にバランスよく優れて
いる。そのため、本発明品を工具として使用した場合、
激しい熱衝撃に晒される切削加工条件においても、著し
い加工能率の改善が図られるという特長を有する。
【図１】 窒化珪素工具を示し、（ａ）はその斜視図、
（ｂ）はチャンファを拡大して示す断面図、（ｃ）は
（ａ）の破線部分のノーズを拡大して示す斜視図であ
る。
（ｂ）はチャンファを拡大して示す断面図、（ｃ）は
（ａ）の破線部分のノーズを拡大して示す斜視図であ
る。
【図２】 切削方法を示す説明図である。
【図３】 被削材を示し、（ａ）は逃げ面摩耗量を測定
するための被削材の横断面図、（ｂ）は逃げ面摩耗量を
測定するための被削材の縦断面図、（ｃ）は切削方向を
示す説明図である。
するための被削材の横断面図、（ｂ）は逃げ面摩耗量を
測定するための被削材の縦断面図、（ｃ）は切削方向を
示す説明図である。
【図４】 耐熱衝撃性を評価するための切削試験をした
後の被削材及び切削方法を示す説明図である。
後の被削材及び切削方法を示す説明図である。
１…窒化珪素工具 ２…切刃 ３…チャンファ ４…ノーズ ６…ホルダー Ｗ…被削材（ワーク）
Claims (5)
- 【請求項１】 主成分が窒化珪素であり、粒界相形成成
分が３体積％以下である窒化珪素焼結体からなる窒化珪
素工具であって、 下記式（１）による熱衝撃抵抗係数Ｒが７００Ｋ以上で
あり、且つ下記式（２）による熱衝撃抵抗係数Ｒ’が１
５ｋＷ／ｍ以上であることを特徴とする窒化珪素工具。 熱衝撃抵抗係数Ｒ ＝σ（１−ν）／Ｅα …（１） 熱衝撃抵抗係数Ｒ’＝σκ（１−ν）／Ｅα …（２） 但し σ；抗折強度 ν；ポアソン比 Ｅ；ヤング率 α；熱膨張係数 κ；熱伝導率 - 【請求項２】 前記粒界相形成成分が、希土類元素、Ｍ
ｇ元素、及びＡｌ元素を含むことを特徴とする前記請求
項１に記載の窒化珪素工具。 - 【請求項３】 前記希土類元素が酸化物換算で０．５〜
２．０重量％、Ｍｇ元素が酸化物換算で０．１〜２．０
重量％、Ａｌ元素が酸化物換算で０．１〜２．０重量％
であることを特徴とする前記請求項２に記載の窒化珪素
工具。 - 【請求項４】 前記窒化珪素工具の室温での三点曲げ抗
折強度が、１０００ＭＰａ以上であることを特徴とする
前記請求項１〜３のいずれかに記載の窒化珪素工具。 - 【請求項５】 前記窒化珪素工具の１０００℃での熱伝
導率が、２０Ｗ／ｍＫ以上であることを特徴とする前記
請求項１〜４のいずれかに記載の窒化珪素工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10077580A JPH11268957A (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | 窒化珪素工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10077580A JPH11268957A (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | 窒化珪素工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11268957A true JPH11268957A (ja) | 1999-10-05 |
Family
ID=13637937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10077580A Pending JPH11268957A (ja) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | 窒化珪素工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11268957A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6861382B2 (en) | 2001-11-16 | 2005-03-01 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Sintered silicon nitride and silicon nitride tool |
| WO2008114752A1 (ja) | 2007-03-22 | 2008-09-25 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | インサート及び切削工具 |
| JP2011016716A (ja) * | 2010-07-14 | 2011-01-27 | Toshiba Corp | 窒化けい素焼結体 |
| JP2015009327A (ja) * | 2013-06-28 | 2015-01-19 | 京セラ株式会社 | 切削インサート |
-
1998
- 1998-03-25 JP JP10077580A patent/JPH11268957A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6861382B2 (en) | 2001-11-16 | 2005-03-01 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Sintered silicon nitride and silicon nitride tool |
| WO2008114752A1 (ja) | 2007-03-22 | 2008-09-25 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | インサート及び切削工具 |
| US8492300B2 (en) | 2007-03-22 | 2013-07-23 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Insert and cutting tool |
| EP2138252A4 (en) * | 2007-03-22 | 2016-10-12 | Ngk Spark Plug Co | INSERT AND CUTTING TOOL |
| JP2011016716A (ja) * | 2010-07-14 | 2011-01-27 | Toshiba Corp | 窒化けい素焼結体 |
| JP2015009327A (ja) * | 2013-06-28 | 2015-01-19 | 京セラ株式会社 | 切削インサート |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051025 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051129 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060711 |