JPH08300205A - 耐欠損性のすぐれた窒化けい素基焼結材料製切削工具 - Google Patents
耐欠損性のすぐれた窒化けい素基焼結材料製切削工具Info
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- JPH08300205A JPH08300205A JP7135848A JP13584895A JPH08300205A JP H08300205 A JPH08300205 A JP H08300205A JP 7135848 A JP7135848 A JP 7135848A JP 13584895 A JP13584895 A JP 13584895A JP H08300205 A JPH08300205 A JP H08300205A
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- JP
- Japan
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- cutting
- sintered material
- cutting tool
- silicon nitride
- chipping
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/584—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride
- C04B35/593—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride obtained by pressure sintering
- C04B35/5935—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on silicon nitride obtained by pressure sintering obtained by gas pressure sintering
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐欠損性のすぐれたSi3 N4 基焼結材料製
切削工具を提供する。 【構成】 切削工具を、容量%で、(Zr,R)O
2 (ただし、RはYおよび希土類元素のうちの1種また
は2種以上を示す):0.5〜10%、RとMgとSi
とZrの複合酸窒化物:3〜15%を含有し、残りが針
状晶のβ−Si3 N4と不可避不純物からなる組成を有
するSi3 N4 基焼結材料で構成する。
切削工具を提供する。 【構成】 切削工具を、容量%で、(Zr,R)O
2 (ただし、RはYおよび希土類元素のうちの1種また
は2種以上を示す):0.5〜10%、RとMgとSi
とZrの複合酸窒化物:3〜15%を含有し、残りが針
状晶のβ−Si3 N4と不可避不純物からなる組成を有
するSi3 N4 基焼結材料で構成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高靭性を有し、した
がって連続切削は勿論のこと、特に高靭性が要求される
断続切削で、かつ高送りや高切込みなどの重切削に用い
た場合にも切刃に欠けやチッピングなどの発生なく、す
ぐれた耐欠損性を発揮する窒化けい素基焼結材料製切削
工具(以下、Si3 N4 系切削工具という)に関するも
のである。
がって連続切削は勿論のこと、特に高靭性が要求される
断続切削で、かつ高送りや高切込みなどの重切削に用い
た場合にも切刃に欠けやチッピングなどの発生なく、す
ぐれた耐欠損性を発揮する窒化けい素基焼結材料製切削
工具(以下、Si3 N4 系切削工具という)に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば特開平4−209763号
公報および特開平5−23921号公報に記載されるよ
うに、多くのSi3 N4 系切削工具が提案され、例えば
鋳鉄の連続切削や断続切削に用いられている。
公報および特開平5−23921号公報に記載されるよ
うに、多くのSi3 N4 系切削工具が提案され、例えば
鋳鉄の連続切削や断続切削に用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
の省力化に対する要求は強く、これに伴ない、切削加工
は高速化および重切削化の傾向にあるが、上記の従来S
i3 N4 系切削工具はじめ、多くの従来Si3 N4 系切
削工具においては、これを特に断続切削で、かつ高送り
や高切込みなどの重切削に用いた場合、靭性不足が原因
で切刃に欠けやチッピングなどが発生し易く、比較的短
時間で使用寿命に至るのが現状である。
の省力化に対する要求は強く、これに伴ない、切削加工
は高速化および重切削化の傾向にあるが、上記の従来S
i3 N4 系切削工具はじめ、多くの従来Si3 N4 系切
削工具においては、これを特に断続切削で、かつ高送り
や高切込みなどの重切削に用いた場合、靭性不足が原因
で切刃に欠けやチッピングなどが発生し易く、比較的短
時間で使用寿命に至るのが現状である。
【0004】
【課題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、Si3 N4 系切削工具の靭性向
上をはかるべく研究を行なった結果、原料粉末として、
R酸化物(ただし、RはYおよび希土類元素のうちの1
種または2種以上を示す。以下、R2 O3 で示す)粉
末、窒化ジルコニウム粉末(以下、ZrNで示す)粉
末、酸化マグネシウム(以下、MgOで示す)粉末、酸
化けい素(以下、SiO2 で示す)粉末、および窒化け
い素(以下、Si3 N4 で示す)粉末、望ましくは主体
がα−Si3N4 からなるSi3 N4 粉末を用い、これ
ら原料粉末を、重量%で、R2 O3 :1〜10%、
ZrN:0.5〜15%、MgO:0.5〜8%、
SiO2 :0.1〜8%、Si3 N4 :残り、から
なる配合組成に配合し、通常の条件で混合した後、圧粉
体にプレス成形し、雰囲気を加圧窒素雰囲気とした条件
で焼結すると、焼結時にZrとRの複合酸化物(この場
合、ZrO2 の結晶形を保持するので、以下(Zr,
R)O2 で示す)と、きわめて活性なRとMgとSiと
Zrの複合酸窒化物(以下、4元系酸窒化物という)が
生成し、この4元系酸窒化物は液相を呈し、したがって
主体がα−Si3 N4 からなる原料粉末としてのSi3
N4 粉末は前記4元系酸窒化物に順次固溶し、これより
順次針状晶のβ−Si3 N4 として析出することから、
焼結後、分散相としての(Zr,R)O2 相と、針状晶
のβ−Si3 N4 相と、前記β−Si3 N4 相にそって
分布する結合相としての4元系酸窒化物相の3相組織を
もったSi3 N4 基焼結材料が形成されるようになり、
このSi3 N4 基焼結材料で構成された切削工具は、前
記(Zr,R)O2 相および4元系酸窒化物相によって
すぐれた靭性および強度が確保され、かつ前記β−Si
3 N4 相によってすぐれた耐摩耗性が確保され、特に高
靭性が要求される断続切削の重切削に用いた場合にすぐ
れた耐欠損性を発揮し、長期に亘ってすぐれた切削性能
を示すようになるという研究結果を得たのである。
上述のような観点から、Si3 N4 系切削工具の靭性向
上をはかるべく研究を行なった結果、原料粉末として、
R酸化物(ただし、RはYおよび希土類元素のうちの1
種または2種以上を示す。以下、R2 O3 で示す)粉
末、窒化ジルコニウム粉末(以下、ZrNで示す)粉
末、酸化マグネシウム(以下、MgOで示す)粉末、酸
化けい素(以下、SiO2 で示す)粉末、および窒化け
い素(以下、Si3 N4 で示す)粉末、望ましくは主体
がα−Si3N4 からなるSi3 N4 粉末を用い、これ
ら原料粉末を、重量%で、R2 O3 :1〜10%、
ZrN:0.5〜15%、MgO:0.5〜8%、
SiO2 :0.1〜8%、Si3 N4 :残り、から
なる配合組成に配合し、通常の条件で混合した後、圧粉
体にプレス成形し、雰囲気を加圧窒素雰囲気とした条件
で焼結すると、焼結時にZrとRの複合酸化物(この場
合、ZrO2 の結晶形を保持するので、以下(Zr,
R)O2 で示す)と、きわめて活性なRとMgとSiと
Zrの複合酸窒化物(以下、4元系酸窒化物という)が
生成し、この4元系酸窒化物は液相を呈し、したがって
主体がα−Si3 N4 からなる原料粉末としてのSi3
N4 粉末は前記4元系酸窒化物に順次固溶し、これより
順次針状晶のβ−Si3 N4 として析出することから、
焼結後、分散相としての(Zr,R)O2 相と、針状晶
のβ−Si3 N4 相と、前記β−Si3 N4 相にそって
分布する結合相としての4元系酸窒化物相の3相組織を
もったSi3 N4 基焼結材料が形成されるようになり、
このSi3 N4 基焼結材料で構成された切削工具は、前
記(Zr,R)O2 相および4元系酸窒化物相によって
すぐれた靭性および強度が確保され、かつ前記β−Si
3 N4 相によってすぐれた耐摩耗性が確保され、特に高
靭性が要求される断続切削の重切削に用いた場合にすぐ
れた耐欠損性を発揮し、長期に亘ってすぐれた切削性能
を示すようになるという研究結果を得たのである。
【0005】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、容量%で、分散相形成成分とし
て、(Zr,R)O2 :0.5〜10%、結合相形成成
分として、4元系酸窒化物:3〜15%、を含有し、残
りが分散相形成成分としての針状晶β−Si3 N4 と不
可避不純物からなる組成を有するSi3 N4 基焼結材料
で構成してなる、耐欠損性のすぐれたSi3 N4 基焼結
材料製切削工具に特徴を有するものである。
なされたものであって、容量%で、分散相形成成分とし
て、(Zr,R)O2 :0.5〜10%、結合相形成成
分として、4元系酸窒化物:3〜15%、を含有し、残
りが分散相形成成分としての針状晶β−Si3 N4 と不
可避不純物からなる組成を有するSi3 N4 基焼結材料
で構成してなる、耐欠損性のすぐれたSi3 N4 基焼結
材料製切削工具に特徴を有するものである。
【0006】なお、この発明のSi3 N4 系切削工具に
おいて、これを構成するSi3 N4基焼結材料の(Z
r,R)O2 および4元系酸窒化物の含有割合をそれぞ
れ0.1〜10%および3〜15%と定めたのは、これ
ら両成分の共存によって靭性と強度が向上するようにな
るものであり、したがってこれら両成分のいずれかでも
(Zr,O)O2 :0.5%未満および4元系酸窒化
物:3%未満になると、所望のすぐれた靭性を確保する
ことができず、一方これら両成分のいずれかでも(Z
r,Y)O2 :10%および4元系酸窒化物:15%を
越えると、耐摩耗性が急激に低下するようになるという
理由にもとづくものである。望ましくは(Zr,R)O
2 :0.5〜3%、4元系酸窒化物:5〜10%の割合
がよい。
おいて、これを構成するSi3 N4基焼結材料の(Z
r,R)O2 および4元系酸窒化物の含有割合をそれぞ
れ0.1〜10%および3〜15%と定めたのは、これ
ら両成分の共存によって靭性と強度が向上するようにな
るものであり、したがってこれら両成分のいずれかでも
(Zr,O)O2 :0.5%未満および4元系酸窒化
物:3%未満になると、所望のすぐれた靭性を確保する
ことができず、一方これら両成分のいずれかでも(Z
r,Y)O2 :10%および4元系酸窒化物:15%を
越えると、耐摩耗性が急激に低下するようになるという
理由にもとづくものである。望ましくは(Zr,R)O
2 :0.5〜3%、4元系酸窒化物:5〜10%の割合
がよい。
【0007】
【実施例】つぎに、この発明のSi3 N4 系切削工具を
実施例により具体的に説明する。原料粉末として、いず
れも0.1〜2μmの範囲内の平均粒径を有する、Si
3 N4 (容量比でα/β=97/3、酸素:2重量%含
有)粉末、Y2 O3 粉末、La2 O3 粉末、Yb2 O3
粉末、Er2 O3 粉末、ZrN粉末、MgO粉末、およ
びSiO2 粉末を用意し、これら原料粉末を表1,2に
示される配合組成に配合し、ボールミルで48時間湿式
混合し、乾燥した後、1ton /cm2 の圧力で圧粉体にプ
レス成形し、この圧粉体を1〜50気圧の範囲内の所定
圧力の加圧窒素雰囲気中、1700〜1900℃の範囲
内の所定温度に2時間保持の条件で焼結することにより
JIS・SNGN432の切削チップ形状をもった本発
明Si3 N4 系切削工具(以下、本発明切削工具とい
う)1〜14および比較Si3N4 系切削工具(以下、
比較切削工具という)1〜6をそれぞれ製造した。
実施例により具体的に説明する。原料粉末として、いず
れも0.1〜2μmの範囲内の平均粒径を有する、Si
3 N4 (容量比でα/β=97/3、酸素:2重量%含
有)粉末、Y2 O3 粉末、La2 O3 粉末、Yb2 O3
粉末、Er2 O3 粉末、ZrN粉末、MgO粉末、およ
びSiO2 粉末を用意し、これら原料粉末を表1,2に
示される配合組成に配合し、ボールミルで48時間湿式
混合し、乾燥した後、1ton /cm2 の圧力で圧粉体にプ
レス成形し、この圧粉体を1〜50気圧の範囲内の所定
圧力の加圧窒素雰囲気中、1700〜1900℃の範囲
内の所定温度に2時間保持の条件で焼結することにより
JIS・SNGN432の切削チップ形状をもった本発
明Si3 N4 系切削工具(以下、本発明切削工具とい
う)1〜14および比較Si3N4 系切削工具(以下、
比較切削工具という)1〜6をそれぞれ製造した。
【0008】この結果得られた各種切削工具を構成する
Si3 N4 基焼結材料の組織を透過型電子顕微鏡で観察
し、画像解析装置を用いて、その構成成分の割合を測定
し、その測定結果を表3,4に示した。また、表3,4
にはロックウェル硬さ(Aスケール)も示した。なお、
比較切削工具1〜6は、Si3 N4 基焼結材料の構成成
分のうちのいずれかの成分の含有割合がこの発明の範囲
から外れた組成をもつものである。
Si3 N4 基焼結材料の組織を透過型電子顕微鏡で観察
し、画像解析装置を用いて、その構成成分の割合を測定
し、その測定結果を表3,4に示した。また、表3,4
にはロックウェル硬さ(Aスケール)も示した。なお、
比較切削工具1〜6は、Si3 N4 基焼結材料の構成成
分のうちのいずれかの成分の含有割合がこの発明の範囲
から外れた組成をもつものである。
【0009】また、上記の各種切削工具について、 被削材:FC25の長さ方向等間隔4本縦溝入り丸棒、 切削速度:250m/min 、 送り:0.5mm/rev.、 切込み:2.5mm、 切削時間:10分、 の条件で鋳鉄の湿式断続高切込み切削試験を行ない、切
刃の逃げ面摩耗幅を測定した。この測定結果を表3,4
に示した。
刃の逃げ面摩耗幅を測定した。この測定結果を表3,4
に示した。
【0010】
【表1】
【0011】
【表2】
【0012】
【表3】
【0013】
【表4】
【0014】
【発明の効果】表3,4に示される結果から、本発明切
削工具1〜14は、これを構成するSi3 N4 基焼結材
料がすぐれた靭性を有するので、高靭性が要求される断
続切削の高切込み切削でも切刃に欠けやチッピングの発
生なく、すぐれた耐欠損性を示し、すぐれた耐摩耗性を
発揮するのに対して、比較切削工具1〜6に見られるよ
うに、Si3 N4 基焼結材料を構成する(Zr,R)O
2 および4元系酸窒化物のいずれかの含有割合がこの発
明の範囲から低い方に外れると、切刃に欠けやチッピン
グが発生し、比較的短時間で使用寿命に至り、また前記
両成分のいずれかでもこの発明の範囲を越えて多く含有
すると急激に耐摩耗性が低下するようになることが明ら
かである。上述のように、この発明のSi3 N4 系切削
工具は、高靭性および高硬度を有するSi3 N4 基焼結
材料で構成されているので、連続切削は勿論のこと、高
靭性が要求される断続切削にして、高切込みや高送りな
どの重切削でもすぐれた耐欠損性を示し、長期に亘って
すぐれた切削性能を発揮するのである。
削工具1〜14は、これを構成するSi3 N4 基焼結材
料がすぐれた靭性を有するので、高靭性が要求される断
続切削の高切込み切削でも切刃に欠けやチッピングの発
生なく、すぐれた耐欠損性を示し、すぐれた耐摩耗性を
発揮するのに対して、比較切削工具1〜6に見られるよ
うに、Si3 N4 基焼結材料を構成する(Zr,R)O
2 および4元系酸窒化物のいずれかの含有割合がこの発
明の範囲から低い方に外れると、切刃に欠けやチッピン
グが発生し、比較的短時間で使用寿命に至り、また前記
両成分のいずれかでもこの発明の範囲を越えて多く含有
すると急激に耐摩耗性が低下するようになることが明ら
かである。上述のように、この発明のSi3 N4 系切削
工具は、高靭性および高硬度を有するSi3 N4 基焼結
材料で構成されているので、連続切削は勿論のこと、高
靭性が要求される断続切削にして、高切込みや高送りな
どの重切削でもすぐれた耐欠損性を示し、長期に亘って
すぐれた切削性能を発揮するのである。
Claims (1)
- 【請求項1】 容量%で、 分散相形成成分として、ZrとRの複合酸化物(ただ
し、RはYおよび希土類元素のうちの1種または2種以
上を示す):0.5〜10%、 結合相形成成分として、RとMgとSiとZrの複合酸
窒化物:3〜15%、を含有し、残りが分散相形成成分
としての針状晶のβ−窒化けい素と不可避不純物からな
る組成を有する窒化けい素基焼結材料で構成したことを
特徴とする耐欠損性のすぐれた窒化けい素基焼結材料製
切削工具。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7135848A JPH08300205A (ja) | 1995-05-09 | 1995-05-09 | 耐欠損性のすぐれた窒化けい素基焼結材料製切削工具 |
EP19950117756 EP0742182B1 (en) | 1995-05-09 | 1995-11-10 | Silicon nitride based sintered material, method for preparing the same and its use as a deficiency resistance cutting tool |
DE1995608743 DE69508743T2 (de) | 1995-05-09 | 1995-11-10 | Gesintertes Material auf der Basis von Siliconnitrid, Herstellungsverfahren und Verwendung als ausfallresistente Schneidwerkzeug |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7135848A JPH08300205A (ja) | 1995-05-09 | 1995-05-09 | 耐欠損性のすぐれた窒化けい素基焼結材料製切削工具 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08300205A true JPH08300205A (ja) | 1996-11-19 |
Family
ID=15161184
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7135848A Withdrawn JPH08300205A (ja) | 1995-05-09 | 1995-05-09 | 耐欠損性のすぐれた窒化けい素基焼結材料製切削工具 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0742182B1 (ja) |
JP (1) | JPH08300205A (ja) |
DE (1) | DE69508743T2 (ja) |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59146981A (ja) * | 1983-02-09 | 1984-08-23 | 日本碍子株式会社 | 窒化珪素焼結体およびその製造法 |
JPS61255801A (ja) | 1985-05-08 | 1986-11-13 | 日本合成化学工業株式会社 | 木質材料の寸法安定性向上法 |
JPH02229766A (ja) * | 1989-03-01 | 1990-09-12 | Ngk Insulators Ltd | 窒化珪素焼結体 |
US5130279A (en) * | 1990-02-07 | 1992-07-14 | Mitsubishi Materials Corporation | Silicon nitride based sintered material and process of manufacturing same |
JP2712737B2 (ja) | 1990-03-26 | 1998-02-16 | 三菱マテリアル株式会社 | 高靱性および高強度を有する窒化けい素基焼結材料 |
JP2778179B2 (ja) | 1990-02-07 | 1998-07-23 | 三菱マテリアル株式会社 | 高靭性および高強度を有する窒化けい素基焼結材料の製造法 |
JP2771335B2 (ja) | 1990-12-07 | 1998-07-02 | 京セラ株式会社 | 切削工具用窒化珪素質焼結体 |
-
1995
- 1995-05-09 JP JP7135848A patent/JPH08300205A/ja not_active Withdrawn
- 1995-11-10 DE DE1995608743 patent/DE69508743T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-11-10 EP EP19950117756 patent/EP0742182B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0742182B1 (en) | 1999-03-31 |
DE69508743D1 (de) | 1999-05-06 |
DE69508743T2 (de) | 1999-09-02 |
EP0742182A1 (en) | 1996-11-13 |
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