JPS6246511B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6246511B2 JPS6246511B2 JP55126578A JP12657880A JPS6246511B2 JP S6246511 B2 JPS6246511 B2 JP S6246511B2 JP 55126578 A JP55126578 A JP 55126578A JP 12657880 A JP12657880 A JP 12657880A JP S6246511 B2 JPS6246511 B2 JP S6246511B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- weight
- cutting
- mosi
- sintering
- sintered body
- 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
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- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は切削工具として用いられるSi3N4を主
成分とするセラミツク材料に関するものである。
成分とするセラミツク材料に関するものである。
切削工具用材料としては、WCを主成分とする
超硬合金、TiCを主成分とするサーメツト、ある
いはAl2O3を主成分とするセラミツクスが主流で
あり、さらに複合材料として超硬工具の表面に
TiC，Al2O3を被覆するコーテイング工具が開発
されつつある。一方Ｗ資源、Co資源の供給不足
からWC―Co系合金に代りうる合金の開発がいわ
ゆる省Ｗとして研究されつつある。この一つの侯
補として窒化硅素あるいは炭化硅素を主成分とす
るセラミツクスが有望視されている。この理由は
これらの化合物は熱膨張率が低く、高温耐酸化性
が良いため、高速切削時の刃先温度の上昇（1000
℃近辺）に十分耐えることや、高温における靭性
がAl2O3セラミツクス等に比較してはるかに良い
等が考えられる。しかしながらSi3N4，SiCを主成
分とする切削工具はまだ市販されていない。
超硬合金、TiCを主成分とするサーメツト、ある
いはAl2O3を主成分とするセラミツクスが主流で
あり、さらに複合材料として超硬工具の表面に
TiC，Al2O3を被覆するコーテイング工具が開発
されつつある。一方Ｗ資源、Co資源の供給不足
からWC―Co系合金に代りうる合金の開発がいわ
ゆる省Ｗとして研究されつつある。この一つの侯
補として窒化硅素あるいは炭化硅素を主成分とす
るセラミツクスが有望視されている。この理由は
これらの化合物は熱膨張率が低く、高温耐酸化性
が良いため、高速切削時の刃先温度の上昇（1000
℃近辺）に十分耐えることや、高温における靭性
がAl2O3セラミツクス等に比較してはるかに良い
等が考えられる。しかしながらSi3N4，SiCを主成
分とする切削工具はまだ市販されていない。
Si3N4を主成分とする焼結体を用いて鋼を切削
すると短時間で工具刃先のすくい面側で異常摩耗
を起し、刃先が欠損するという問題があるためで
ある。この対策としてSi3N4工具表面にAl2O3等の
コーテイング膜をほどこすと、摩耗は正常になり
従来のWC―TiC―TaC―Co系合金、あるいは
TiC―TiNサーメツト工具と全く同等の性能を示
し、高速切削側ではSi3N4がむしろ有利であるこ
とが本発明者らの研究により明らかとなつた。
すると短時間で工具刃先のすくい面側で異常摩耗
を起し、刃先が欠損するという問題があるためで
ある。この対策としてSi3N4工具表面にAl2O3等の
コーテイング膜をほどこすと、摩耗は正常になり
従来のWC―TiC―TaC―Co系合金、あるいは
TiC―TiNサーメツト工具と全く同等の性能を示
し、高速切削側ではSi3N4がむしろ有利であるこ
とが本発明者らの研究により明らかとなつた。
一般にSi3N4の焼結体はY2O3，MgO，Al2O3，
ZrO2等の酸化物と共に焼結し、SiO2とのスピネ
ルを形成して焼結体の密度を上げる。このように
酸化物と共に焼結すると高温の強度が下るためな
るべく添加物を少なくする必要があり、これらの
研究が数多くなされている。しかしながら添加物
が少なくなるとSi3N4の粒界の強度が低下する。
この粒界強度の低下は切削時に切粉と共にSi3N4
の粒子が持ち去られるため刃先部の異常摩耗の原
因となるようである。
ZrO2等の酸化物と共に焼結し、SiO2とのスピネ
ルを形成して焼結体の密度を上げる。このように
酸化物と共に焼結すると高温の強度が下るためな
るべく添加物を少なくする必要があり、これらの
研究が数多くなされている。しかしながら添加物
が少なくなるとSi3N4の粒界の強度が低下する。
この粒界強度の低下は切削時に切粉と共にSi3N4
の粒子が持ち去られるため刃先部の異常摩耗の原
因となるようである。
本発明者らは高温での強度が低下せず、しかも
Si3N4粒子をしつかりと固着する結合剤を種々検
討した結果、ａ，ａ，ａ族の硅素化物が
Si3N4の焼結に最も適していることを見い出し
た。
Si3N4粒子をしつかりと固着する結合剤を種々検
討した結果、ａ，ａ，ａ族の硅素化物が
Si3N4の焼結に最も適していることを見い出し
た。
ａ族の硅素化物としてはTiSi2（融点m.p＝
1540℃）、ZrSi2（m.p＝1520℃）、ａ族の硅素
化物としてはVSi2（m.p＝1600℃）、NbSi2（m.p
＝1950℃）、TaSi2（m.p＝2400℃）、ａ族の硅
素化物としてCrSi2（m.p＝1570℃）、MoSi2（m.
p＝1870℃）、WSi2（m.p＝2650℃）等が挙げら
れる。
1540℃）、ZrSi2（m.p＝1520℃）、ａ族の硅素
化物としてはVSi2（m.p＝1600℃）、NbSi2（m.p
＝1950℃）、TaSi2（m.p＝2400℃）、ａ族の硅
素化物としてCrSi2（m.p＝1570℃）、MoSi2（m.
p＝1870℃）、WSi2（m.p＝2650℃）等が挙げら
れる。
この内MoSi2が切削工具用Si3N4焼結体に適し
ている。Si3N4の焼結温度は1600℃〜1900℃であ
り、特に1700℃〜1850℃の間が望ましい。1850℃
ではSi3N4のαからβへの変態ならびにSi3N4の分
解、脱窒素などの変化が起る。この時結合剤とし
てMoSi2等が共存していると分解したSiはMoSi2
中に吸収されることにより焼結が急速に進む。
ている。Si3N4の焼結温度は1600℃〜1900℃であ
り、特に1700℃〜1850℃の間が望ましい。1850℃
ではSi3N4のαからβへの変態ならびにSi3N4の分
解、脱窒素などの変化が起る。この時結合剤とし
てMoSi2等が共存していると分解したSiはMoSi2
中に吸収されることにより焼結が急速に進む。
MoSi2は１重量％未満では焼結性向上の効果が
なく20重量％を超えると高温特性を低下させる。
なく20重量％を超えると高温特性を低下させる。
この硅素化物と共に焼結すると、焼結体の粒界
の濡れが向上するので切削時の摩耗が著しく減少
することが分つた。
の濡れが向上するので切削時の摩耗が著しく減少
することが分つた。
本方法の実施において焼結促進剤として５重量
％以下のMgO，Y2O3，Al2O3を加えても良い。
これら焼結促進剤は５重量％を超えると高温特性
を低下させる。また用いるSi3N4原料粉末はα相
を70重量％以上含むことが望ましく、α相が70重
量％未満では焼結性が劣り、最終的に高強度の焼
結体を得難い。
％以下のMgO，Y2O3，Al2O3を加えても良い。
これら焼結促進剤は５重量％を超えると高温特性
を低下させる。また用いるSi3N4原料粉末はα相
を70重量％以上含むことが望ましく、α相が70重
量％未満では焼結性が劣り、最終的に高強度の焼
結体を得難い。
実施例 １
α型Si3N4粉末89重量％に対してMoSi2粉末を
10重量％、MgOを１重量％それぞれ配合した混
合粉末を5ton／cm2の圧力で加圧成形し、工具刃先
形状SNG432となるように成型した。この成型体
をSi3N4粉末中に埋めて炭素発熱体からなる真空
炉中で焼結した。焼結条件は減圧窒素雰囲気中に
て圧力は500Torrに調整し、1750℃にて２時間保
持することによつた。得られた焼結体は理論比重
の98％以上に達していた。該焼結体をSNG432の
切削チツプとして炭素鋼の切削試験を行なつた。
用いた炭素鋼は硬度約HB200、Ｃ含有率約0.5重
量％のもので、これを切削速度200ｍ／分、切込
み1.5mm、送り速度0.3mm／回転の条件で切削し、
工具の寿命時間を測定した。
10重量％、MgOを１重量％それぞれ配合した混
合粉末を5ton／cm2の圧力で加圧成形し、工具刃先
形状SNG432となるように成型した。この成型体
をSi3N4粉末中に埋めて炭素発熱体からなる真空
炉中で焼結した。焼結条件は減圧窒素雰囲気中に
て圧力は500Torrに調整し、1750℃にて２時間保
持することによつた。得られた焼結体は理論比重
の98％以上に達していた。該焼結体をSNG432の
切削チツプとして炭素鋼の切削試験を行なつた。
用いた炭素鋼は硬度約HB200、Ｃ含有率約0.5重
量％のもので、これを切削速度200ｍ／分、切込
み1.5mm、送り速度0.3mm／回転の条件で切削し、
工具の寿命時間を測定した。
本発明の工具は寿命20分で摩耗量がＶB＝0.2mm
であつた。一方Si3N4―Y2O3からなる従来のSi3N4
工具は10秒切削した時点でKTの異常摩耗が起
り、使用に耐えなかつた。
であつた。一方Si3N4―Y2O3からなる従来のSi3N4
工具は10秒切削した時点でKTの異常摩耗が起
り、使用に耐えなかつた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ MoSi21〜20重量％、残部がα相を70重量％
以上含むSi3N4からなるSi3N4切削工具用焼結体。 ２ MoSi21〜20重量％、Y2O3，MgO，ZrO2の１
種あるいはそれ以上５重量％以下を含み、残部が
α相を70重量％以上含むSi3N4からなるSi3N4切削
工具用焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55126578A JPS5751174A (en) | 1980-09-11 | 1980-09-11 | Sintered body for si3n4 cutting tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55126578A JPS5751174A (en) | 1980-09-11 | 1980-09-11 | Sintered body for si3n4 cutting tool |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5751174A JPS5751174A (en) | 1982-03-25 |
| JPS6246511B2 true JPS6246511B2 (ja) | 1987-10-02 |
Family
ID=14938631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55126578A Granted JPS5751174A (en) | 1980-09-11 | 1980-09-11 | Sintered body for si3n4 cutting tool |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5751174A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6028193A (ja) * | 1983-07-25 | 1985-02-13 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | セラミックヒ−タ |
| JPS6051668A (ja) * | 1983-07-29 | 1985-03-23 | 株式会社東芝 | 耐摩耗性部材 |
| JPS6153167A (ja) * | 1984-08-22 | 1986-03-17 | 株式会社日立製作所 | 高靭性窒化珪素焼結体およびその製造方法 |
| JP2742621B2 (ja) * | 1989-12-22 | 1998-04-22 | 京セラ株式会社 | 高靭性窒化珪素質焼結体 |
| DE19949823A1 (de) * | 1999-10-15 | 2001-04-26 | Bosch Gmbh Robert | Gesinterter keramischer Verbundkörper |
| JP5031602B2 (ja) * | 2007-02-23 | 2012-09-19 | 京セラ株式会社 | 窒化珪素質焼結体および切削工具ならびに切削加工装置、切削方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4280973A (en) * | 1979-11-14 | 1981-07-28 | Ford Motor Company | Process for producing Si3 N4 base articles by the cold press sinter method |
-
1980
- 1980-09-11 JP JP55126578A patent/JPS5751174A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5751174A (en) | 1982-03-25 |
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