JPS58213679A - 複合セラミツク切削工具及びその製造方法 - Google Patents
複合セラミツク切削工具及びその製造方法Info
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- JPS58213679A JPS58213679A JP58086730A JP8673083A JPS58213679A JP S58213679 A JPS58213679 A JP S58213679A JP 58086730 A JP58086730 A JP 58086730A JP 8673083 A JP8673083 A JP 8673083A JP S58213679 A JPS58213679 A JP S58213679A
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- B23B—TURNING; BORING
- B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
- B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
- B23B27/148—Composition of the cutting inserts
-
- 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
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-
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、複合セラミック製切削工具及び切削工具挿入
体に関するものである。特には、本発明は、単数乃至複
数の硬質高融点物質を含有する改質された珪素−アルミ
ニウムー酸素・窒素化物から作製された切削工具及びそ
の製造方法に関係する。
体に関するものである。特には、本発明は、単数乃至複
数の硬質高融点物質を含有する改質された珪素−アルミ
ニウムー酸素・窒素化物から作製された切削工具及びそ
の製造方法に関係する。
米国特許第４．２５２．７６８号は、セラミック酸化物
及び窒化珪素から成る２元固溶体、好ましくはセラミッ
ク酸化物、窒化珪素及び窒化アルミニウムから成る三元
固溶体中に硬質の高融点金属炭化物を分散するととｋよ
り作製された耐磨耗性ノズルを開示している。
及び窒化珪素から成る２元固溶体、好ましくはセラミッ
ク酸化物、窒化珪素及び窒化アルミニウムから成る三元
固溶体中に硬質の高融点金属炭化物を分散するととｋよ
り作製された耐磨耗性ノズルを開示している。
ソ連特許第５３７．９８６号は、窒化珪素、金属炭化物
及び酸化マグネシウム乃至酸化アルミニウムを含有する
セラミック材料を開示し、硬度及び耐磨耗性を増大する
為に金属炭化物の一形態として炭化チタンを含んでいる
点で異例のものである。
及び酸化マグネシウム乃至酸化アルミニウムを含有する
セラミック材料を開示し、硬度及び耐磨耗性を増大する
為に金属炭化物の一形態として炭化チタンを含んでいる
点で異例のものである。
一般に、工具の耐磨耗性は、アブレーション磨耗即ち機
械的な擦過忙よる磨耗へのその耐性（硬度及び破壊靭性
によりほとんど定義される）と化学的或いは拡散的磨耗
へのその耐性両方に依存する。工具の磨耗様式は工作物
の性質に依存する。
械的な擦過忙よる磨耗へのその耐性（硬度及び破壊靭性
によりほとんど定義される）と化学的或いは拡散的磨耗
へのその耐性両方に依存する。工具の磨耗様式は工作物
の性質に依存する。
例えばねずみ鋳゛鉄のような短句屑発生材料を機械加工
するに当っては、工具磨耗は主にアブレーション磨耗耐
性により支配され、他方鋼のような長句屑発生材料の加
工においては、化学的磨耗への耐性が一層重要となる〇 酸化アルミニウム及び他の追加酸化物を含有する広く様
々の窒化珪素基材料が、改質された珪素−アルミニウム
ー酸素・窒素化物（ｓｉｌｉｃｏｎａｌｕｍｉｎｕｍ
ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅｓ ） と呼ばれる一層のセラ
ミックを構成する。これら材料は比較的低い硬度しか持
たず、これが切削工具用材料としてのそれらの有用性を
制限している。本明細書において窒化珪素と酸化アルミ
ニウムをペースとしてそこに改質剤を添加したものを改
質珪素−アルミニウムー酸素・窒素化物と呼ぶ。
するに当っては、工具磨耗は主にアブレーション磨耗耐
性により支配され、他方鋼のような長句屑発生材料の加
工においては、化学的磨耗への耐性が一層重要となる〇 酸化アルミニウム及び他の追加酸化物を含有する広く様
々の窒化珪素基材料が、改質された珪素−アルミニウム
ー酸素・窒素化物（ｓｉｌｉｃｏｎａｌｕｍｉｎｕｍ
ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅｓ ） と呼ばれる一層のセラ
ミックを構成する。これら材料は比較的低い硬度しか持
たず、これが切削工具用材料としてのそれらの有用性を
制限している。本明細書において窒化珪素と酸化アルミ
ニウムをペースとしてそこに改質剤を添加したものを改
質珪素−アルミニウムー酸素・窒素化物と呼ぶ。
米国特許第４．１３ ｔ ４５９号に記載されるように
、結合剤との同時混合、分篩及び焼結により酸化アルミ
ニウム、窒化珪素及び窒化アルミニウムの固溶体マトリ
ックス中にモリブデンやタングステンのような硬質高融
点金属を分散せしめることが知られている。米国特許第
４．２５２．７６８号は、予備分級された５１３Ｎ Ｉ
Ａｌ２Ｏ３＊ ＡＩＮ 、 ｉ″ｉＣ及び結合剤の同
時混合、分篩そして後の焼結を記載している。ソ連特、
許第５５７９８６号は、窒イヒ珪素７５１６ ｂ／Ｗ
を炭化チタｙ １７ ％ ｂ／ｗ及び酸化マグネシウム
（酸化アルミニウム） １１ ％ ｂ／ｗの同時ミリン
グ及び混合を述べている。その後、この乾燥混合物は熱
間プレスされる。材料の同時ミリング及び（或いは）混
合と続いての高密度物品を得る為の焼結成いは熱間プレ
ス乃至その他の圧縮団結処理は、マトリックス−改良用
の相の不均質分布をもたらし、マトリックスの性質の局
所的変動を一生ぜしめ、これは所望されざるものである
。
、結合剤との同時混合、分篩及び焼結により酸化アルミ
ニウム、窒化珪素及び窒化アルミニウムの固溶体マトリ
ックス中にモリブデンやタングステンのような硬質高融
点金属を分散せしめることが知られている。米国特許第
４．２５２．７６８号は、予備分級された５１３Ｎ Ｉ
Ａｌ２Ｏ３＊ ＡＩＮ 、 ｉ″ｉＣ及び結合剤の同
時混合、分篩そして後の焼結を記載している。ソ連特、
許第５５７９８６号は、窒イヒ珪素７５１６ ｂ／Ｗ
を炭化チタｙ １７ ％ ｂ／ｗ及び酸化マグネシウム
（酸化アルミニウム） １１ ％ ｂ／ｗの同時ミリン
グ及び混合を述べている。その後、この乾燥混合物は熱
間プレスされる。材料の同時ミリング及び（或いは）混
合と続いての高密度物品を得る為の焼結成いは熱間プレ
ス乃至その他の圧縮団結処理は、マトリックス−改良用
の相の不均質分布をもたらし、マトリックスの性質の局
所的変動を一生ぜしめ、これは所望されざるものである
。
従つ【、本発明の目的は、改善された耐磨耗性複合切削
工具及びその製造方法を提供することである。
工具及びその製造方法を提供することである。
本発明のまた別の目的は、長句屑発生加工物材料を切削
するに当って改善された性能を備える改善された耐磨耗
性複合切削工具を提供することである。
するに当って改善された性能を備える改善された耐磨耗
性複合切削工具を提供することである。
本発明のまた別の目的は、均質マトリックスとその全体
を通して一様に分散される硬質高融点物質を具備する均
一材料を製造する改善方法を提供することである。
を通して一様に分散される硬質高融点物質を具備する均
一材料を製造する改善方法を提供することである。
本発明の一様相において、１トリツクス中ｋ。
高融点金属の炭化物、窒化物、炭素・窒素化物（ｃａｒ
ｂｏｎｉｔｒｉｄｅｇ ）及びその混合物から選択され
た粒状物質を一様忙分散して成る改善された耐磨耗性複
合切削工具が提供される。マ） ＩＪソックス、改質珪
素−アルミニウムー酸素・窒素化物から構成される。粒
状物質は、切削工具の約５〜６ｏ容量チを占めそして約
０．５〜２０ミクロンの平均粒寸範囲を有する。改質珪
素−アルミニウムー酸素・窒素化物は、珪素、イツトリ
ウム、マグネシウム、ハフニウム、ジルコニウム、べＩ
Ｊ ＩＪ ラム、ランタニド及びその組合せの酸化物か
ら成る群から選択される改質剤を含有している。
ｂｏｎｉｔｒｉｄｅｇ ）及びその混合物から選択され
た粒状物質を一様忙分散して成る改善された耐磨耗性複
合切削工具が提供される。マ） ＩＪソックス、改質珪
素−アルミニウムー酸素・窒素化物から構成される。粒
状物質は、切削工具の約５〜６ｏ容量チを占めそして約
０．５〜２０ミクロンの平均粒寸範囲を有する。改質珪
素−アルミニウムー酸素・窒素化物は、珪素、イツトリ
ウム、マグネシウム、ハフニウム、ジルコニウム、べＩ
Ｊ ＩＪ ラム、ランタニド及びその組合せの酸化物か
ら成る群から選択される改質剤を含有している。
本発明の別の様相に従えは、耐磨耗性切削工具を製造す
る為の改善方法が提供される。
る為の改善方法が提供される。
耐磨耗性切削工具は改質珪素−アルミニウムー酸素・窒
素化物を含有する均質マ） ＩＪソックス硬質高融点物
質を分布して成る。
素化物を含有する均質マ） ＩＪソックス硬質高融点物
質を分布して成る。
本方法は、約２０〜９０容量−窒化珪素、約５〜６０容
量チ酸化アルミニウム及び約２〜２５容量チの改質剤を
混合してマトリックスを形成することから成る。
量チ酸化アルミニウム及び約２〜２５容量チの改質剤を
混合してマトリックスを形成することから成る。
混合物は、約１４００〜１８００℃の温度に約１〜８時
間非酸化性雰囲気中で加熱するととにより反応せしめら
れて反応混合物を形成する。
間非酸化性雰囲気中で加熱するととにより反応せしめら
れて反応混合物を形成する。
約４０〜９５容量−の前記反応混合物と約５〜６０容量
−の硬質高融点物質から成る配合物（ブレンド）が粉砕
混和されて、複合体配合物を形成する。この複合体配合
物は全体を通して高融点物質の分散相を有する前記反応
混合物の均質マ） ＩＪラックス形成する為高密化処理
される。複合体配合物はその理論密度の９８％を越える
密度を得るに充分に高密化される。改善された性能を有
する改質珪素−アルミニウムー酸素・窒素化物差複合切
削工具は上記高密化複合体配合物から得られる。
−の硬質高融点物質から成る配合物（ブレンド）が粉砕
混和されて、複合体配合物を形成する。この複合体配合
物は全体を通して高融点物質の分散相を有する前記反応
混合物の均質マ） ＩＪラックス形成する為高密化処理
される。複合体配合物はその理論密度の９８％を越える
密度を得るに充分に高密化される。改善された性能を有
する改質珪素−アルミニウムー酸素・窒素化物差複合切
削工具は上記高密化複合体配合物から得られる。
以下、本発明について具体的に説明する。
ここで記載する多結晶体は、改質珪素−アルミニウムー
酸素・窒素化物と高融点金属の炭化物及び（或いは）窒
化物及び（或いは）炭素・窒素化物及び（或いは）その
固溶体の分散相から成る複合ミクロ組織を有している。
酸素・窒素化物と高融点金属の炭化物及び（或いは）窒
化物及び（或いは）炭素・窒素化物及び（或いは）その
固溶体の分散相から成る複合ミクロ組織を有している。
改質珪素−アルミニウムー酸素・窒素化物は、約２〜２
５容量チの改質剤と、約２０〜９０容量チの窒化珪素と
、約５〜６０容景−の酸化アルミニウムとから形成され
る。
５容量チの改質剤と、約２０〜９０容量チの窒化珪素と
、約５〜６０容景−の酸化アルミニウムとから形成され
る。
多くの化合物の組合せが、上記改質珪素−アルミニウム
ー酸素・窒素化物を得るのに使用されうる。
ー酸素・窒素化物を得るのに使用されうる。
例えば、約５容量−までの二酸化珪素を含有する窒化珪
素とアルミナが使用されうる。その場合、アルミナ含量
は、約５〜６０容量チ、好ましくは約１０〜３０容量チ
の範囲にある。焼結添加剤或いは改質剤は、珪素、イツ
トリウム、ノーフニウム、ジルコニウム、ベリリウム、
ランタニド及びその組合せの酸化物から成る群から選択
される。好ましい金属酸化物改質剤は酸化イツ） ＋７
ウムである。
素とアルミナが使用されうる。その場合、アルミナ含量
は、約５〜６０容量チ、好ましくは約１０〜３０容量チ
の範囲にある。焼結添加剤或いは改質剤は、珪素、イツ
トリウム、ノーフニウム、ジルコニウム、ベリリウム、
ランタニド及びその組合せの酸化物から成る群から選択
される。好ましい金属酸化物改質剤は酸化イツ） ＋７
ウムである。
二酸化珪素はガラス形成型改質剤であり、窒化珪素出発
粉末中に存在しうるしまた意図的に導入されうる。多結
晶体中に存在する意図しない不純物はマトリックスの粒
界相中に濃縮する傾向があり従って最小限とすべきであ
る。改質剤はマトリックスの約２〜２５容景チ、好まし
くは約５〜１０容竜囁を構成する。
粉末中に存在しうるしまた意図的に導入されうる。多結
晶体中に存在する意図しない不純物はマトリックスの粒
界相中に濃縮する傾向があり従って最小限とすべきであ
る。改質剤はマトリックスの約２〜２５容景チ、好まし
くは約５〜１０容竜囁を構成する。
本発明に従えば、高融点物質は高密化複合切削工具の約
５〜６０容量チ、好ましくは約２０〜４０容量チを構成
する。代表的硬質高融点材料は金属炭化物及び（或いは
）窒化物及び（或いは）炭素・窒素化物及び（或いは）
その固溶体である。
５〜６０容量チ、好ましくは約２０〜４０容量チを構成
する。代表的硬質高融点材料は金属炭化物及び（或いは
）窒化物及び（或いは）炭素・窒素化物及び（或いは）
その固溶体である。
好ましい硬質高融点物質ｌｉ Ｔｉ 、 Ｗ 、 ｌ−
１ｆ 、 Ｎｂ 。
１ｆ 、 Ｎｂ 。
Ｔａ、Ｖ及びその組合せから成る群から選択される金属
の炭化物、窒化物、炭素窒素化物及び固溶体である。％
に好ましいものは、 ＴｉＣｔ ＴＡＮ 。
の炭化物、窒化物、炭素窒素化物及び固溶体である。％
に好ましいものは、 ＴｉＣｔ ＴＡＮ 。
ＨｆＣ、ＨｆＮ 、 Ｔｌ（Ｃ，Ｎ）及び１−ｔｒ（ｃ
、Ｎ）である。
、Ｎ）である。
硬質高融点物質の平均粒寸は、表面積測定技術即ちＢ）
：、’ｒ、法により測定して、切削工具用途に対しては
約Ｑ、５〜２０ミクロン、好ましくは約０．５〜５ミク
ロンの範囲である。
：、’ｒ、法により測定して、切削工具用途に対しては
約Ｑ、５〜２０ミクロン、好ましくは約０．５〜５ミク
ロンの範囲である。
第１図は本発明組成の４元組成図を示す。中央実線領域
が好ましい範囲を示す。
が好ましい範囲を示す。
第２図に示されるように１本発明の切削工具の硬度は硬
質高融点物質含量の増大に伴って増加する。破壊靭性と
併せて硬度を最適化する為に、硬質高融点物質含量の好
ま、しい範囲は複合体の約２０〜４０容量チであり、も
つとも好ましい範囲は約３０容を係である。第４図は様
々のマトリックス組成における３０容量チ炭化チタン及
び３０ｗｔ％炭化ハフニウムについてのアブレーション
磨耗耐性を示す。これら工具の化学的磨耗に対する耐性
は第５図に示されるように酸化アルミニウム含量の増加
に伴って増大する。
質高融点物質含量の増大に伴って増加する。破壊靭性と
併せて硬度を最適化する為に、硬質高融点物質含量の好
ま、しい範囲は複合体の約２０〜４０容量チであり、も
つとも好ましい範囲は約３０容を係である。第４図は様
々のマトリックス組成における３０容量チ炭化チタン及
び３０ｗｔ％炭化ハフニウムについてのアブレーション
磨耗耐性を示す。これら工具の化学的磨耗に対する耐性
は第５図に示されるように酸化アルミニウム含量の増加
に伴って増大する。
本発明の切削工具は上記成分を焼結、熱間プレス或いは
熱間静水圧プレス（ＨＩＰ法）のような従来技術により
高密度物品に実開めることにより作製される。生成切削
工具の強度は実開め体の多孔度の増加に伴って減少する
から、実開め体がなるだけ理論密度忙近い密度Ｋまで緻
密化されることが重要である。第２図に示した例は実質
上完全密度にまで実開められた。本発明に従う切削工具
の改善された耐磨耗性が第３図に例示される。
熱間静水圧プレス（ＨＩＰ法）のような従来技術により
高密度物品に実開めることにより作製される。生成切削
工具の強度は実開め体の多孔度の増加に伴って減少する
から、実開め体がなるだけ理論密度忙近い密度Ｋまで緻
密化されることが重要である。第２図に示した例は実質
上完全密度にまで実開められた。本発明に従う切削工具
の改善された耐磨耗性が第３図に例示される。
本発明の切削工具の粉状成分の機械的混合だけでは改質
相の分布において値範囲の或いは長範囲の不均一部が生
成されることが見出された。これら不均質部は５〜３０
０ミクロン寸法のオーダであり、マトリックスの性質に
所望されざる局所的変動をもたらす。
相の分布において値範囲の或いは長範囲の不均一部が生
成されることが見出された。これら不均質部は５〜３０
０ミクロン寸法のオーダであり、マトリックスの性質に
所望されざる局所的変動をもたらす。
切削工具材料の均質性は工具性能忙とってきわめて重要
な因子である。切削中、切削工具のごく小部分のみが高
応力及び高温に曝される。やはり組成に依存する、温度
誘起による機械的性質における変化は、工具縁辺の破壊
及びチッピングを誘発し、結局工具磨耗を促進する。
な因子である。切削中、切削工具のごく小部分のみが高
応力及び高温に曝される。やはり組成に依存する、温度
誘起による機械的性質における変化は、工具縁辺の破壊
及びチッピングを誘発し、結局工具磨耗を促進する。
本発明忙従って声善された性能を持つ改質珪素−アルハ
ニウムー酸素・窒素化物基複合切削工具は、Ｓ ｌ ３
Ｎ４、金属酸化物改質剤及び約５〜６０容ｔ％Ａｌ２Ｏ
３の混合物を窒素、ヘリウム或いはアルゴンのような非
酸化性雰囲気中で約１４００〜１８００℃、好ましくは
約１６００〜１８００℃の範囲の温度において約１〜８
時間予備反応せしめるととｋより得られる。こうして予
備反応化された材料が、高融点金属の炭化物、窒化物、
炭素・窒素化物及びそ′の混合物から選択された硬質高
融点物質約５〜５０容量チと混合される。生成混合物は
、ボールミル粉砕、高エネルギー空気ミル粉砕或いはア
トリツションボールミル粉砕等の方法により粉砕混合さ
れて、初期複合体配合物を形成する。この複合体配合物
はその後、非酸化性雰囲気中でのプレスと続いての焼結
、熱間プレス、ガス過剰圧（ｇａｓ ｏｖｅｒｐｒｅｓ
ｓｕｒｅ ） 焼結、熱間静水圧プレス等により理論
密度の少くとも９８％の密度まで高密化される。プレス
とその後の焼結に対して使用される温度は約１６００〜
１８００℃、好ましくは約１７００〜１８００℃である
。熱間プｖ、ｘは、約２０００ ｐｒｉｇ （１３，７
９０ｋＮ／ｍ２）を越える圧力において約１６００〜１
９００℃、好ましくは約１７００〜１９００℃の範囲の
温度において実施される。ガス過剰圧焼結は、約１５０
〜２ｏｏｐｓｔｇ（約１０３０〜１３８０ｋＮ／ＴＩＬ
２）の圧力においてそして約１６００〜１９５０℃、好
ましくは約１７００〜１９５０℃の温度において実施さ
れる。熱間静水圧プレスはｉ ｏ、 ｏ ｏ 。
ニウムー酸素・窒素化物基複合切削工具は、Ｓ ｌ ３
Ｎ４、金属酸化物改質剤及び約５〜６０容ｔ％Ａｌ２Ｏ
３の混合物を窒素、ヘリウム或いはアルゴンのような非
酸化性雰囲気中で約１４００〜１８００℃、好ましくは
約１６００〜１８００℃の範囲の温度において約１〜８
時間予備反応せしめるととｋより得られる。こうして予
備反応化された材料が、高融点金属の炭化物、窒化物、
炭素・窒素化物及びそ′の混合物から選択された硬質高
融点物質約５〜５０容量チと混合される。生成混合物は
、ボールミル粉砕、高エネルギー空気ミル粉砕或いはア
トリツションボールミル粉砕等の方法により粉砕混合さ
れて、初期複合体配合物を形成する。この複合体配合物
はその後、非酸化性雰囲気中でのプレスと続いての焼結
、熱間プレス、ガス過剰圧（ｇａｓ ｏｖｅｒｐｒｅｓ
ｓｕｒｅ ） 焼結、熱間静水圧プレス等により理論
密度の少くとも９８％の密度まで高密化される。プレス
とその後の焼結に対して使用される温度は約１６００〜
１８００℃、好ましくは約１７００〜１８００℃である
。熱間プｖ、ｘは、約２０００ ｐｒｉｇ （１３，７
９０ｋＮ／ｍ２）を越える圧力において約１６００〜１
９００℃、好ましくは約１７００〜１９００℃の範囲の
温度において実施される。ガス過剰圧焼結は、約１５０
〜２ｏｏｐｓｔｇ（約１０３０〜１３８０ｋＮ／ＴＩＬ
２）の圧力においてそして約１６００〜１９５０℃、好
ましくは約１７００〜１９５０℃の温度において実施さ
れる。熱間静水圧プレスはｉ ｏ、 ｏ ｏ 。
ｐｓｉｇ（６ρ ｌ ７ ｋＮ／ｍ２）を越える圧力に
おいてそして１６００〜１９００℃、好ましくは約１７
００〜１８００℃の温度において実施される。
おいてそして１６００〜１９００℃、好ましくは約１７
００〜１８００℃の温度において実施される。
上記方法段階は、マ） ＩＪックス相の均質性の改善と
切削工具全体を通しての硬質高融点材料の一様分布を保
証するから、切削工具の性節を改善する。
切削工具全体を通しての硬質高融点材料の一様分布を保
証するから、切削工具の性節を改善する。
分布された硬質高融Ａ相の利点を十分に活用しそして最
適化された化学的及び機械的耐磨耗性を備える複合切削
工具を得る為には、硬質高融点物質の平均粒寸が約（１
５〜２ｏミク日ン、好ましくは約α５〜５ミクロンの範
囲にあることが好ましい。
適化された化学的及び機械的耐磨耗性を備える複合切削
工具を得る為には、硬質高融点物質の平均粒寸が約（１
５〜２ｏミク日ン、好ましくは約α５〜５ミクロンの範
囲にあることが好ましい。
本発明の複合切削工具の性質は、硬質高融点物質の粒寸
、分布及び濃度の管９による複合体の組織変更を通して
特定の用途に合せて調整される。
、分布及び濃度の管９による複合体の組織変更を通して
特定の用途に合せて調整される。
例えば、２０ミク四ンを越える寸法を有する粗い粒の存
在は機械加工中工具のチッピングや工具破損の発生率を
大巾忙増大する。破壊表面の顕微鏡写真を見ると、大粒
の硬質高融点物質が破壊出発点に常に認められる。室温
及び昇温下の強度は硬質高融魚粕の粒寸の増大と共に減
少するが破壊靭性し＄逆に改善されることも認められた
。
在は機械加工中工具のチッピングや工具破損の発生率を
大巾忙増大する。破壊表面の顕微鏡写真を見ると、大粒
の硬質高融点物質が破壊出発点に常に認められる。室温
及び昇温下の強度は硬質高融魚粕の粒寸の増大と共に減
少するが破壊靭性し＄逆に改善されることも認められた
。
複合体における硬質高融点物質のより微細な分散はまた
切削工具の化学的均質性をも改善する。
切削工具の化学的均質性をも改善する。
主にマ） ＩＪラックス加工物材料との間で化学的相互
作用が起るような機械加工用途においては、複合体の化
学的均質性の改善は切削工具の磨耗が一様であることを
保証しつつ磨耗量自体を減少する。
作用が起るような機械加工用途においては、複合体の化
学的均質性の改善は切削工具の磨耗が一様であることを
保証しつつ磨耗量自体を減少する。
本発明の複合工具の化学的組成を特定用途に合せる為に
、分散相は成る機械加工条件九対して変更されうる。炭
化チタン、炭化ハフニウム、窒化チタン、窒化ハフニウ
ム、チタン炭素・窒素化物及びハフニウム炭素・窒素化
物が本発明の複合切削工具に含めるに好ましい硬質高融
点物質である。
、分散相は成る機械加工条件九対して変更されうる。炭
化チタン、炭化ハフニウム、窒化チタン、窒化ハフニウ
ム、チタン炭素・窒素化物及びハフニウム炭素・窒素化
物が本発明の複合切削工具に含めるに好ましい硬質高融
点物質である。
化学的磨耗を最小限にすることが重要である用途におい
ては、窒化チタンの方が炭化チタンより好ましい。追加
的Ｋ、窒化チタンは炭化チタンより一層良好な耐酸化性
を示す。炭化チタンと窒化チタン乃至チタン炭素・窒素
化物との幾つかの組合せが機械的及び総合的機械加工性
を最適にする為成る種の機械加工条件の下で好ましいこ
とが見出された。
ては、窒化チタンの方が炭化チタンより好ましい。追加
的Ｋ、窒化チタンは炭化チタンより一層良好な耐酸化性
を示す。炭化チタンと窒化チタン乃至チタン炭素・窒素
化物との幾つかの組合せが機械的及び総合的機械加工性
を最適にする為成る種の機械加工条件の下で好ましいこ
とが見出された。
以下、本発明の例示目的の為実施例を示す。
例１
４１７重量重量化珪素粉末に対して、５２．８５重量％
アルミナ粉末、４．０２重景チイットリア粉末及び２
ｔ ４３ｊＪ量チ炭化チタン粉末を添加した。
アルミナ粉末、４．０２重景チイットリア粉末及び２
ｔ ４３ｊＪ量チ炭化チタン粉末を添加した。
約２．５重量部トルエン、１１重量部メタノール及び０
．０５重量部ステアリン酸をこの粉末混合物に添加した
。生成スラリをボールミル処理により完全に混合しそし
て後７５℃忙おいて乾燥した。乾燥混合物をその後約２
４時間ボールミル処理した。
．０５重量部ステアリン酸をこの粉末混合物に添加した
。生成スラリをボールミル処理により完全に混合しそし
て後７５℃忙おいて乾燥した。乾燥混合物をその後約２
４時間ボールミル処理した。
生成混合物を約０．０５重量部のエチレングリコール及
びメトキシエチレングリコール共重合体と、１重量部の
トル゛エンと、約０．０５重量部のメタノールと混合し
た。この混合物を約１５分間ボールミルにより混合し、
その後スラリを７５℃で乾燥 ′しそして６０メツ
シユ篩により分篩した。−６０メツシュ分篩分゛を約２
５． Ｏｏ ｏ ｐｓｉｇ （１７２，５７゜ｋＮ／ｍ
２）でプレスして生の突固め体を得た。その後、生の突
固め体をアルゴン中１７５０℃の温度に１５時間加熱す
ることにより硬質の高密化生成物に焼゛結した。
びメトキシエチレングリコール共重合体と、１重量部の
トル゛エンと、約０．０５重量部のメタノールと混合し
た。この混合物を約１５分間ボールミルにより混合し、
その後スラリを７５℃で乾燥 ′しそして６０メツ
シユ篩により分篩した。−６０メツシュ分篩分゛を約２
５． Ｏｏ ｏ ｐｓｉｇ （１７２，５７゜ｋＮ／ｍ
２）でプレスして生の突固め体を得た。その後、生の突
固め体をアルゴン中１７５０℃の温度に１５時間加熱す
ることにより硬質の高密化生成物に焼゛結した。
例２
例１の炭化チタンの代りに硬質高融点物質として２五６
０重量％窒化チタンを使用するととにより例１の方法を
繰返して複合切削工具基体を生成した。
０重量％窒化チタンを使用するととにより例１の方法を
繰返して複合切削工具基体を生成した。
例３
例１の炭化チタンの代りに硬質高融点物質として５５．
・０７重量％炭化ノ・フニウムを使用することにより例
１の方法を使用して複合切削工具基体を生成した。
・０７重量％炭化ノ・フニウムを使用することにより例
１の方法を使用して複合切削工具基体を生成した。
一木
４ｔ７重量％窒化珪素及び約３２．８５重量％アルミナ
粉末に対して約４．０２重量−酸化イツトリウム粉末を
添加した。生成混合物をボールミル処理により完全に混
合しそして後窒素雰囲気中１７２５℃において約５時間
加熱することにより予備反応化せしめて、予備反応改質
珪素−アルミニウムー酸素・窒素化物を生成した。この
予備反応粉末混合物α７０容量部に対して、約０．３０
容量部の炭化チタン粉末を添加した。約２．５重量部ト
ルエン、ｒｌ、１重量部メタノール及び０．０５重量部
ステアリン酸をこの生成粉末混合物に添加した。生成ス
ラリをボールミル処理により完全に混合しそして後７５
℃において乾燥した。生成乾燥混合物をその後約２４時
間ボールミル処理して予備反応物全体に炭化チタンを一
様に分散せしめた。生成配合物を約０．０５重量部のエ
チレングリニール及びメトキシエチレングリコール共重
合体と、１重１部のトルエンと、約０．０５重量部のメ
タノールと混合した。生成スラリを約５０分間ボールミ
ルにより混合し、その後スラリを７５℃で乾燥しそして
６０メツシユ＠ＪＩＣより分篩した。−６０メツシュ分
篩分を約２５．０００ ｐｓｉｇ （１７２，５７０ｋ
Ｖｍ２）でプレスして生の突固め体を得た。その後、生
の突固め体をアルゴン中１７５０℃の温度に加熱するこ
と罠より硬質の高密化生成物に焼結した。
粉末に対して約４．０２重量−酸化イツトリウム粉末を
添加した。生成混合物をボールミル処理により完全に混
合しそして後窒素雰囲気中１７２５℃において約５時間
加熱することにより予備反応化せしめて、予備反応改質
珪素−アルミニウムー酸素・窒素化物を生成した。この
予備反応粉末混合物α７０容量部に対して、約０．３０
容量部の炭化チタン粉末を添加した。約２．５重量部ト
ルエン、ｒｌ、１重量部メタノール及び０．０５重量部
ステアリン酸をこの生成粉末混合物に添加した。生成ス
ラリをボールミル処理により完全に混合しそして後７５
℃において乾燥した。生成乾燥混合物をその後約２４時
間ボールミル処理して予備反応物全体に炭化チタンを一
様に分散せしめた。生成配合物を約０．０５重量部のエ
チレングリニール及びメトキシエチレングリコール共重
合体と、１重１部のトルエンと、約０．０５重量部のメ
タノールと混合した。生成スラリを約５０分間ボールミ
ルにより混合し、その後スラリを７５℃で乾燥しそして
６０メツシユ＠ＪＩＣより分篩した。−６０メツシュ分
篩分を約２５．０００ ｐｓｉｇ （１７２，５７０ｋ
Ｖｍ２）でプレスして生の突固め体を得た。その後、生
の突固め体をアルゴン中１７５０℃の温度に加熱するこ
と罠より硬質の高密化生成物に焼結した。
例５
硬質のきわめて高密化した切削工具基体を例４に概述し
た手順により生成した。しかし、−６０メツシュ粉氷混
合物の高密化は約５０００ ｐｓｉｇ（２ｏ、 ６８
ｏ ｋＮ／ｍ２）の圧力で約１７００℃の温度において
アルゴン中で粉末をプレスすることＫよりもたらした。
た手順により生成した。しかし、−６０メツシュ粉氷混
合物の高密化は約５０００ ｐｓｉｇ（２ｏ、 ６８
ｏ ｋＮ／ｍ２）の圧力で約１７００℃の温度において
アルゴン中で粉末をプレスすることＫよりもたらした。
例６
例４の炭化チタンの代りに窒化チタンを使用しそして焼
結段階を窒素巾約１７５０℃の温度で実施することによ
り、例４の方法を繰返して複合切削工具基体を生成した
。
結段階を窒素巾約１７５０℃の温度で実施することによ
り、例４の方法を繰返して複合切削工具基体を生成した
。
改質珪素−アルミニウムー酸素・窒素化物幕切削工具は
、Ｓ ｌ ｓＮ＜と、Ａｌ ２０．と、Ｓｉ、Ｙ、Ｍｇ
。
、Ｓ ｌ ｓＮ＜と、Ａｌ ２０．と、Ｓｉ、Ｙ、Ｍｇ
。
１３ｅ 、Ｈｆ 、 Ｃｅ 、 Ｚｒ 、 ランタニ
ド、その混合物及び固溶体の酸化物や一種以上から成る
改質剤相と、Ｔｉ 、 Ｈｆ 、Ｗ 、 Ｎｂ 、 Ｔ
ａ 、 Ｖ、混合物及び固溶体の炭化物及び（或いは）
窒化物及び（或いは）炭素・窒化物の一種以上から成る
分散硬質高融点物質との機械的混合物から作製される。
ド、その混合物及び固溶体の酸化物や一種以上から成る
改質剤相と、Ｔｉ 、 Ｈｆ 、Ｗ 、 Ｎｂ 、 Ｔ
ａ 、 Ｖ、混合物及び固溶体の炭化物及び（或いは）
窒化物及び（或いは）炭素・窒化物の一種以上から成る
分散硬質高融点物質との機械的混合物から作製される。
機械的混合物はその後焼結されるか、熱間プレスされる
が、別様には熱間静水圧プレス・Ｋより団結されて高密
度物品を得る。硬質高融点物質の平均粒寸は切削工具用
途に対しては約１５〜２０ミクロンの範囲にあり、好ま
しくは約α５〜５ミクロンの範囲とされる。硬質高融点
物質は高密化物品の約５〜６０容量チを占める。
が、別様には熱間静水圧プレス・Ｋより団結されて高密
度物品を得る。硬質高融点物質の平均粒寸は切削工具用
途に対しては約１５〜２０ミクロンの範囲にあり、好ま
しくは約α５〜５ミクロンの範囲とされる。硬質高融点
物質は高密化物品の約５〜６０容量チを占める。
分散相の硬質高融点物質は、Ｔｉ 、 Ｈｆ 、Ｗ 。
Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、その組合せ及び固溶体の炭化物及び（
或いは）窒化物及び（或いは）炭素・窒素化物により代
表される。高密化物品から作製された切削工具の硬度は
硬質高融点物質の含量増加に伴って増大する。しかし、
最大限の破壊靭性と併せて最大限の硬度を得る為には、
硬質高融点物質添加物の好ましい範囲は約２０〜４０容
景−であり、最適組成は約３０容景％において示される
。
或いは）窒化物及び（或いは）炭素・窒素化物により代
表される。高密化物品から作製された切削工具の硬度は
硬質高融点物質の含量増加に伴って増大する。しかし、
最大限の破壊靭性と併せて最大限の硬度を得る為には、
硬質高融点物質添加物の好ましい範囲は約２０〜４０容
景−であり、最適組成は約３０容景％において示される
。
鋼機械加工のような用途においてこの型式の工具の化学
的磨耗への耐性はＡｌ２Ｏ３含量と共に増大する。Ａｌ
２０．添加剤は約５〜６０容景チ、より好ましくは約
１０〜３０容景−の範囲とすべきである。
的磨耗への耐性はＡｌ２Ｏ３含量と共に増大する。Ａｌ
２０．添加剤は約５〜６０容景チ、より好ましくは約
１０〜３０容景−の範囲とすべきである。
分布された硬質高融Ａ相の利点を十分に活用しそし″′
Ｃ最適化された化学的及び機械的耐磨耗性を備える複合
切削工具を得る為には、硬質高融点物質の平均粒寸が約
０．５〜２１ミクロン、好ましくは約０．５〜５ミクロ
ンの範囲にあることが好ましい。
Ｃ最適化された化学的及び機械的耐磨耗性を備える複合
切削工具を得る為には、硬質高融点物質の平均粒寸が約
０．５〜２１ミクロン、好ましくは約０．５〜５ミクロ
ンの範囲にあることが好ましい。
本発明の複合切削工具の性質は、硬質高融点物質の粒寸
、分布及び濃度の管理による複合体の組織変更を通して
特定の用途に対して調整される。
、分布及び濃度の管理による複合体の組織変更を通して
特定の用途に対して調整される。
例えば、２０ミク四ンを越える寸法を有する粗い粒の存
在は機械加工中工具のチッピングや工具破ｔ１０発生率
を大巾に増大する。破壊表面の顕微鏡写真を見ると、大
粒の硬質高融点物質が破壊出発点に常に認められる。室
温及び昇温下の強度は硬質高融魚粕の粒寸の一増大と共
に減少するが破壊靭性は逆に改善されることも認められ
た。
在は機械加工中工具のチッピングや工具破ｔ１０発生率
を大巾に増大する。破壊表面の顕微鏡写真を見ると、大
粒の硬質高融点物質が破壊出発点に常に認められる。室
温及び昇温下の強度は硬質高融魚粕の粒寸の一増大と共
に減少するが破壊靭性は逆に改善されることも認められ
た。
意図する切削工具用途に対する機械的性質を最適化する
為に１分散硬質高融点炭化物及び（或いは）窒化物及び
（或いは）炭素・窒素化物相の平均粒寸が約２０ミクロ
ン以下、より好ましくは約［１５〜５ミクロンの範囲に
あることが好ましい。
為に１分散硬質高融点炭化物及び（或いは）窒化物及び
（或いは）炭素・窒素化物相の平均粒寸が約２０ミクロ
ン以下、より好ましくは約［１５〜５ミクロンの範囲に
あることが好ましい。
複合体における硬質高融点物質のより微細な分散はまた
切削工具の化学的均質性をも改善する。
切削工具の化学的均質性をも改善する。
主にマトリックスと加工物材料との間で化学的相互作用
が起るような機械加工用途においては、複合体の化学的
均質性の改善は切削工具の磨耗が一様であることを保証
しつつ磨耗量自体を減少する。
が起るような機械加工用途においては、複合体の化学的
均質性の改善は切削工具の磨耗が一様であることを保証
しつつ磨耗量自体を減少する。
本発明の複合工具の化学的組成を特定用途即ち機械加工
条件に合せる為に１分散相は成る機械加工条件に対して
変更されうる。炭化チタン、窒化チタン、及びチタン炭
素・窒素化物が本発明の複合切削工具に含める忙好まし
い硬質高融点物質である。化学的磨耗を最小限にするこ
とが重要である用途においては、窒化チタンの方が炭化
チタンより好ましい。追加的に、窒化チタンは炭化チシ
ンより一層良好な耐酸化性を示す。炭化チタンと窒化チ
タン乃至チタン炭素・窒素化物との幾つかの組合せが機
械的及び総合的機械加工性を最適にする為成る種の機械
加工条件の下で好ましいことが見出された。
条件に合せる為に１分散相は成る機械加工条件に対して
変更されうる。炭化チタン、窒化チタン、及びチタン炭
素・窒素化物が本発明の複合切削工具に含める忙好まし
い硬質高融点物質である。化学的磨耗を最小限にするこ
とが重要である用途においては、窒化チタンの方が炭化
チタンより好ましい。追加的に、窒化チタンは炭化チシ
ンより一層良好な耐酸化性を示す。炭化チタンと窒化チ
タン乃至チタン炭素・窒素化物との幾つかの組合せが機
械的及び総合的機械加工性を最適にする為成る種の機械
加工条件の下で好ましいことが見出された。
本発明の切削工具の粉状成分の機械的混合は改質相の分
布において短範囲の或いは長範囲の不均一部を生成する
ことが見出された。これら不均質部は５〜３００ミクロ
ン寸法のオーダであり、マトリックスの性質に所望され
ざる局所的変動をもたらす。切削工具材料の均質性は工
具性能にとってきわめて重要な因子である。切削中、切
削工具のどく小部分のみが高応力及び高温に曝される。
布において短範囲の或いは長範囲の不均一部を生成する
ことが見出された。これら不均質部は５〜３００ミクロ
ン寸法のオーダであり、マトリックスの性質に所望され
ざる局所的変動をもたらす。切削工具材料の均質性は工
具性能にとってきわめて重要な因子である。切削中、切
削工具のどく小部分のみが高応力及び高温に曝される。
やはり組成に依存する機械的性質における温度誘起変化
は、工具縁辺の破壊及びチッピングに影響し、結局工具
磨耗速度に影響する。
は、工具縁辺の破壊及びチッピングに影響し、結局工具
磨耗速度に影響する。
マ） ＩＪツクス相の性質従って複合体の綜合的性質は
また出発Ｓ ｌ ｓＮ＋粉末中の８ ｉ ０２ の存
在により影響を受ける。８１０２ が存在するなら、そ
の含量は通常約ｌ１ｌＬ１〜５容量−のオーダであるが
、時として５容積−を越えることもある。ＳｉＯ□□は
ガラス形成剤でありそしてその量の変化＆′マ昇温下で
の複合体の機械的性質に悪影響を及ぼす。従って′、５
ｉｎ２ 含量を抑制することが有益である。
また出発Ｓ ｌ ｓＮ＋粉末中の８ ｉ ０２ の存
在により影響を受ける。８１０２ が存在するなら、そ
の含量は通常約ｌ１ｌＬ１〜５容量−のオーダであるが
、時として５容積−を越えることもある。ＳｉＯ□□は
ガラス形成剤でありそしてその量の変化＆′マ昇温下で
の複合体の機械的性質に悪影響を及ぼす。従って′、５
ｉｎ２ 含量を抑制することが有益である。
本発明に従って改善された性能を持つ改質珪素−アルミ
ニウ＾−酸素・窒素化物基複合切削工具は、上記マトリ
ックス成分、即ちＳ Ｊ Ｏ２を伴った或いは伴わない
８ ｉ ｓＮ４、約２〜２５容量チの、８ｉ 、 Ｙ、
Ｍｇ 、 Ｈｆ 、 Ｃｅ、 Ｚｒ、 １３ｅ、ラン
タニド及びその組合せの酸化物の一種以上から成る改質
相、約５〜６０容積％Ａｌ２Ｏ３の混合物を窒素、ヘリ
ウム或いはアルゴンのような非酸化性雰囲気中で約１４
００〜１８ＤＯ℃、好ましくは約１６００〜１Ｂ００℃
の範囲の温度において約１〜８時間予備反応せしめるこ
とにより得られる。
ニウ＾−酸素・窒素化物基複合切削工具は、上記マトリ
ックス成分、即ちＳ Ｊ Ｏ２を伴った或いは伴わない
８ ｉ ｓＮ４、約２〜２５容量チの、８ｉ 、 Ｙ、
Ｍｇ 、 Ｈｆ 、 Ｃｅ、 Ｚｒ、 １３ｅ、ラン
タニド及びその組合せの酸化物の一種以上から成る改質
相、約５〜６０容積％Ａｌ２Ｏ３の混合物を窒素、ヘリ
ウム或いはアルゴンのような非酸化性雰囲気中で約１４
００〜１８ＤＯ℃、好ましくは約１６００〜１Ｂ００℃
の範囲の温度において約１〜８時間予備反応せしめるこ
とにより得られる。
こうして調製された約９５〜４ｏ容ｔ％の量における予
備反応混合物と、約５〜６０容量チの硬質高融点金属炭
化物、窒化物或いは炭素・窒素化物の配合物が粉砕混合
される。粉砕はボールミル粉砕、高エネルギー空気ミル
粉砕或いはアトリッションボールミル粉砕等の方法によ
り粉砕されて、複合体配合物を形成する。この複合体配
合物はその後、窒素やアルゴンのような非酸化性雰囲気
中でのプレスと続いての焼結、熱間プレス、ガス過剰圧
焼結、熱間静水圧プレス等忙より理論密度の少くとも９
８％の密度まで高密化される。高融点金属炭化物が使用
される時はアルゴンが好ましい◎プレスとその後の焼結
に対して使用される温度は約１６００〜１８００℃、好
ましくは約１７００〜１８００℃である。熱間プレスは
、約２０００ｐｓｉｇ （１３，７９０ｋＮ／ｍ２）を
越える圧力において約１６００〜１９００℃、好ましく
は約１７００〜１９００℃の範囲の温度において実施さ
れる。
備反応混合物と、約５〜６０容量チの硬質高融点金属炭
化物、窒化物或いは炭素・窒素化物の配合物が粉砕混合
される。粉砕はボールミル粉砕、高エネルギー空気ミル
粉砕或いはアトリッションボールミル粉砕等の方法によ
り粉砕されて、複合体配合物を形成する。この複合体配
合物はその後、窒素やアルゴンのような非酸化性雰囲気
中でのプレスと続いての焼結、熱間プレス、ガス過剰圧
焼結、熱間静水圧プレス等忙より理論密度の少くとも９
８％の密度まで高密化される。高融点金属炭化物が使用
される時はアルゴンが好ましい◎プレスとその後の焼結
に対して使用される温度は約１６００〜１８００℃、好
ましくは約１７００〜１８００℃である。熱間プレスは
、約２０００ｐｓｉｇ （１３，７９０ｋＮ／ｍ２）を
越える圧力において約１６００〜１９００℃、好ましく
は約１７００〜１９００℃の範囲の温度において実施さ
れる。
ガス過剰圧焼結は、約１５０〜２００ ｐｓｉｇ （約
１０３０〜１５８０ ｋＮ／ｍ２）の圧力においてそし
て約１６００℃〜１９５０℃、好ましくは約１７００〜
１９５０℃の温度において実施される。熱間静水圧プレ
スは１ ｏ、 ｏ ｏ ｏ ｐｓｉｇ （６８，９４７
ｋＮ／ｍ２）を越える圧力忙おいてそして１６００〜１
９００℃、好ましくは約１７００〜１８０℃℃の温度に
おいて実施される。
１０３０〜１５８０ ｋＮ／ｍ２）の圧力においてそし
て約１６００℃〜１９５０℃、好ましくは約１７００〜
１９５０℃の温度において実施される。熱間静水圧プレ
スは１ ｏ、 ｏ ｏ ｏ ｐｓｉｇ （６８，９４７
ｋＮ／ｍ２）を越える圧力忙おいてそして１６００〜１
９００℃、好ましくは約１７００〜１８０℃℃の温度に
おいて実施される。
上記方法段階は、マ） Ｉ）ツクス相の均質性の改善と
切削工具全体を通しての硬質高融点材料の一様分布を保
証するから、切削工具の性能を改善する。
切削工具全体を通しての硬質高融点材料の一様分布を保
証するから、切削工具の性能を改善する。
例７
０〜約５ｖ１０８ｉ０２ を含有Ｌ５る４重７重ｔ％窒
化珪素に対して約５２．８５重量％アルミナ粉末と約４
．０２重量％酸化イツトリウム粉末を添加した。生成混
合物を乾式ボールミル処理により完全に混合しそして後
窒素雰囲気中１７２５℃におい【約５時間加熱すること
九より、予備反応改質珪素−アルミニウムー酸素・窒素
化物を生成した。
化珪素に対して約５２．８５重量％アルミナ粉末と約４
．０２重量％酸化イツトリウム粉末を添加した。生成混
合物を乾式ボールミル処理により完全に混合しそして後
窒素雰囲気中１７２５℃におい【約５時間加熱すること
九より、予備反応改質珪素−アルミニウムー酸素・窒素
化物を生成した。
この予備反応粉末混合物０．７Ｄ容景部九対して、約０
．５０容量部の炭化チタン粉末を添加した。約２．５重
−１１部）ルエン、［１，１重量部メタノール及び０．
０５重量部ステアリン酸をこの生成粉末混合物に添加し
た。生成スラリをボールミル処理により完全に混合しモ
して後７５℃において乾燥した。
．５０容量部の炭化チタン粉末を添加した。約２．５重
−１１部）ルエン、［１，１重量部メタノール及び０．
０５重量部ステアリン酸をこの生成粉末混合物に添加し
た。生成スラリをボールミル処理により完全に混合しモ
して後７５℃において乾燥した。
生成乾燥混合物をその後約２４時間ボールミル処理して
予備反応物全体に炭化チタンを一様に分散せしめた。生
成配合物を約０．０５重量部のエチレンクリコール及び
メトキシエチレングリコール共重合体と、１重量部のト
ルエンと、約０．０５重量部のメタノールと混合した。
予備反応物全体に炭化チタンを一様に分散せしめた。生
成配合物を約０．０５重量部のエチレンクリコール及び
メトキシエチレングリコール共重合体と、１重量部のト
ルエンと、約０．０５重量部のメタノールと混合した。
この混合物を約５０分間ボールミルにより混合し、その
後スラリを７５℃で乾燥しモして６０メツシユ篩により
分篩した。−６０メツシュ分篩分を約２５．０００ ｐ
ｓｉｇ（１７２，３７０ｋＮ／ｍ２）でプレスして生の
突固め体を得た。残留溶剤及び結合剤は不活性雰囲気中
６００℃で加熱することＫより除去した。その後、生の
突固め体をアルゴン中１７００〜１８５０℃の温度に１
．５時間加熱することにより硬質の高密化生成物に焼結
した。
後スラリを７５℃で乾燥しモして６０メツシユ篩により
分篩した。−６０メツシュ分篩分を約２５．０００ ｐ
ｓｉｇ（１７２，３７０ｋＮ／ｍ２）でプレスして生の
突固め体を得た。残留溶剤及び結合剤は不活性雰囲気中
６００℃で加熱することＫより除去した。その後、生の
突固め体をアルゴン中１７００〜１８５０℃の温度に１
．５時間加熱することにより硬質の高密化生成物に焼結
した。
例８
４１７重量％窒化珪素に対して約５２．８５重量％アル
ミナ粉末及び約４．０２重量％酸化イツトリウム粉末を
添加した。生成混合物を乾燥ボールミル処理により完全
に混合しそして後窒素雰囲気中１７２５℃において約５
時間加熱することＫより予備反応化せしめ【、予備反応
改質珪素−アルミニウムー酸素・窒素化物を生成した。
ミナ粉末及び約４．０２重量％酸化イツトリウム粉末を
添加した。生成混合物を乾燥ボールミル処理により完全
に混合しそして後窒素雰囲気中１７２５℃において約５
時間加熱することＫより予備反応化せしめ【、予備反応
改質珪素−アルミニウムー酸素・窒素化物を生成した。
この予備反応粉末混合物０．７０容量部に対して、約０
．３０容量部の炭化チタン粉末を添加した。約２５重量
部トルエン及び０．１重量部メタノールをこの生成粉末
混合物に添加した。生成スラリをボールミル処理により
完全に混合しモして後７５℃において乾燥しそして６０
メツシユ篩により分篩した。−６０メツシュ分篩分をア
ルゴン巾約１７００℃で約５０００ ｐｓｉｇ （２０
，６８０ｋＮ／ｍ２）でプレスして硬質の高密化生成物
を得た。
．３０容量部の炭化チタン粉末を添加した。約２５重量
部トルエン及び０．１重量部メタノールをこの生成粉末
混合物に添加した。生成スラリをボールミル処理により
完全に混合しモして後７５℃において乾燥しそして６０
メツシユ篩により分篩した。−６０メツシュ分篩分をア
ルゴン巾約１７００℃で約５０００ ｐｓｉｇ （２０
，６８０ｋＮ／ｍ２）でプレスして硬質の高密化生成物
を得た。
以上本発明の具体例忙ついて説明したが、本発明の精神
内で多くの変更を為しうろことを銘記されたい。
内で多くの変更を為しうろことを銘記されたい。
第１図は、本発明に従う切削工具の４元系組成図である
。 。 第２Ａ＊Ｂ及び０図は、本発明に従う物品のアルミナ含
量及び高融点炭化物含量の変化に対して工具硬さの変化
（２人）、破壊靭性（２Ｂ）及び破断モジュラス（２Ｃ
）の変化を示す。 第３図は、アルミナを含まない工具に較べての本発明に
従って作製された切削工具の改善された耐磨耗性を示す
グラフである。 第４図は、アルミナを含まない工具及び窒化珪素を含ま
ない工具に較べての本発明の切削工具の耐アブレーショ
ン磨耗を示すグラフである。 ｔＲ５図は、本発明に従う工具のアブレーション及び化
学的磨耗成分の磨耗モデルを例示するグラフである。 Ｓｉ３Ｎ４＋＋０１０５’／□５ｉ０２１Ｆ／θｌ −４４２− ＲＧ５
。 。 第２Ａ＊Ｂ及び０図は、本発明に従う物品のアルミナ含
量及び高融点炭化物含量の変化に対して工具硬さの変化
（２人）、破壊靭性（２Ｂ）及び破断モジュラス（２Ｃ
）の変化を示す。 第３図は、アルミナを含まない工具に較べての本発明に
従って作製された切削工具の改善された耐磨耗性を示す
グラフである。 第４図は、アルミナを含まない工具及び窒化珪素を含ま
ない工具に較べての本発明の切削工具の耐アブレーショ
ン磨耗を示すグラフである。 ｔＲ５図は、本発明に従う工具のアブレーション及び化
学的磨耗成分の磨耗モデルを例示するグラフである。 Ｓｉ３Ｎ４＋＋０１０５’／□５ｉ０２１Ｆ／θｌ −４４２− ＲＧ５
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）改質された珪素−アルミニウムー酸素・窒素化物か
ら成るマトリックス中に高融点金属の炭化物、窒化物、
炭素・窒素化物及びその混合物から成る群から選択され
る粒状物質を一様に分布して実質上酸る耐磨耗性複合切
削工具であって、前記粒状物質が、切削工具の約５〜６
０容量チを占めそして約０．５〜２０ミクロンの平均粒
寸を有し、前記改質珪素−アルミニウムー酸素・窒素化
物が珪素、イツトリウム、マグネシウム、ノ１フニウム
、ジルコニウム、ベリリウム、ランタニド及びその組合
せの酸化物から成る群から選択される改質剤゛を含んで
いる前記切、削工具。 ２）改質珪素−アルミニウムー酸素・窒素化物が約２〜
２５容量チの改質剤と、約２０〜９０容量チの窒化珪素
と、約５〜６０容ｔ％の酸化アルミニウムから形成され
る特許請求の範囲第１項記載の工具。 ３）粒状物質の平均粒寸が約０，５〜５ミクロンの範囲
にある特許請求の範囲第１項記載の工具。 ４）粒状物質が切削工具の約２０〜４０容量チを占める
特許請求の範囲第１項記載の工具。 ５）改質剤が改質珪素−アルミニウムー酸素・窒素化物
の約２〜１０容量−を占める特許請求の範囲第１項記載
の工具。 ６）粒状物質がチタン、タングステン、ハフニウム、ニ
オブ、タンタル、バナジウム及びその組合せの炭化物か
ら成る特許請求の範囲第１項記載の工具。 ８）粒状物質がＴｉ（Ｃ，Ｎ）、Ｈｆ（Ｃ，Ｎ）及びそ
の組合せから選択される特許請求の範囲第１項記載の工
具。 ９）粒状物質が炭化チタンである特許請求の範囲第１項
記載の工具。 １０）改質剤が酸化イツトリウムである特許請求の範囲
第１項記載の工具。 １１）改質珪素−アルミニウムー酸素・窒素化物を含有
する均質マトリックス中に硬質高融点物質を分布して成
る耐廟耗性切削工具を製造する方法であって、 約２０〜９０容景チ窒化珪素と、約５〜６０容量−酸化
アルミニウムと、約２０〜２５容量チ改質剤を混合して
、混合物を形成する段階と、前記混合物を約１４００〜
１８００℃の温度で約１〜８時間非酸化性雰囲気で反応
せしめて、反応混合物を形成する段階と、 約４０〜９５容量チの前記反応混合物と約５〜６０容ｔ
％の硬質高融点物質から成る配合物を粉砕して複合体配
合物を形成する段階と、前記複合体配合物を高密度・化
して均質マトリックス全体を通して硬質高融点物質゛分
散相を有する複合体を形成し、その際高密化が複合体配
合物の理論密度の９８％を趙える密度を得るに充分のも
のとする段階と を包含する前記切削工具製造方法。 １２）改質剤がＳｉ 、 Ｙ 、 Ｈｆ 、 Ｃｅ 、
Ｚ＜ 、 Ｍｇ 、 Ｂｅ。 ランタニド及びその組合せから成る群から選択される酸
化物である特許請求の範囲第１１項記載の方法。 １３）硬質高融点物＄−１）Ｚ Ｔｉｃ 、 ＴｉＮ
、 Ｔｉ（Ｃ，Ｎ） ｔＨｆＣ，ＨｆＮ、 ｌ−１ｆ（
Ｃ，Ｎ）、Ｗｅ １Ｗ（Ｃ，Ｎ）、ＶＣ９ＶＮ 、 Ｖ
（Ｃ，Ｎ）、１”ａＣ、ＴａＮ 、 Ｔａ（Ｃ，Ｎ）及
びその組合せから成る群から選択される特許請求の範囲
第１１項記載の方法。 １４）硬質高融点物質がＴｉＣ，ＨｆＣ、ＷＣ、ＶＣ１
Ｔ’ａＣ及びその組合せから成る群から選択される炭化
物である特許請求の範囲第１１項記載の方法。 １５）硬質高融点物質が、ｉ’ｉＮ、 ＨｆＮ及びその
組合せから選択される窒化物である特許請求の範囲第１
１項記載の方法。 １６）硬質高融点物質が、’ｌ”ｉ（ｃ＋Ｎ） ｔ Ｈ
ｆ（ＣｊＮ）及びその組合せから選択される特許請求の
範囲第１１項記載の方法。 １７）混合物が約１６００〜１８００℃の温度に加熱さ
れる特許請求の範囲第１１項記載の方法。 １８）非酸化性雰囲気が、窒素、ヘリウム、アルゴン、
及びその組合せから選択されるガスである特許請求の範
囲第１１項記載の方法。 １９）高密化処理が複合体配合物をプレスして複合体プ
レス体を形成しそして該プレス体を不活性ガス雰囲気中
で約１６００〜１８００℃の焼結温度で焼結して硬質高
融点物質の分散相を全体に分布した反応混合物の均質マ
トリックスを形成することから成る特許請求の範囲第１
１項記載の方法。 ２０）焼結温度が約１７００〜１８００℃の範囲にある
特許請求の範囲第１９項記載の方法。 ２１）不活性ガス雰囲気が窒素、アルゴン及びその組合
せから選択されるガスである特許請求の範囲第１９項記
載の方法。 ２２）高密化処理が複合体配合物を不活性ガス雰囲気中
で２０００ ｐＳｉｇ （１５，７９０ｋＮ／ｙｉ２）
を越える圧力においてそして約１６００〜１９００℃の
温度で熱間プレスして硬質高融点物質の分散相を全体に
分布した反応混合物の均質マ） ＩＪラックス形成する
ことから成る特許請求の範囲第１１項記載の方法。 ２５）熱間プレス温度が約１７０Ｄ〜１９００℃の範囲
にある特許請求の範囲第２２項記載の方法。 ２４）不活性ガス雰囲気が窒素、アルゴン及びその組合
せから選択されるガスである特許請求の範囲第２２項記
載の方法。 ２５）高密化処理が複合体配合物を不活性ガス雰囲気中
で約１５０〜２ｏｏｐｓｉｇ（１０３０〜１３８０ｋＮ
／ｍ２）のガス過剰圧において約１６００〜１９５０℃
の温度でガス過剰圧焼結して硬質高融点物質の分散相を
全体に分布した反応混合物の均質マトリックスを形成す
ることから成る特許請求の範囲第１１項記載の方法。 ２６）焼結温度が約１７００〜１９５０℃の範囲にある
特許請求の範囲第２５項記載の方法。 ２７）不活性ガス雰囲気が窒素、アルゴン丞びその組合
せから選択されるガスである特許請求の範囲第２５項記
載の方法。 ２８）高密化処理が複合体配合物を不活性ガス雰囲気中
で１ｏ、ｏｏｏｐｓｉｇ （６ｓ、 ９４７ ｋＮ／ｍ
２）を越える圧力でそして約１６００〜１９００℃の温
度で熱間静水圧プレスして硬質高融点物質の分散相を全
体に分布した反応混合物の均質マトリックスを形成する
ことから成る特許請求の範囲第１１項′記載の方法。 ２９）熱間静水圧プレス温度が約１７００〜１８００℃
の範囲にある特許請求の範囲第２８項記載の方法。 ３０）不活性ガス雰囲気が窒素、アルゴン及びその組合
せから選択されるガスである特許請求の範囲第２８項記
載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US380361 | 1982-05-20 | ||
| US380364 | 1982-05-20 | ||
| US06/380,361 US4421528A (en) | 1982-05-20 | 1982-05-20 | Process for making a modified silicon aluminum oxynitride based composite cutting tool |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58213679A true JPS58213679A (ja) | 1983-12-12 |
Family
ID=23500870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58086730A Pending JPS58213679A (ja) | 1982-05-20 | 1983-05-19 | 複合セラミツク切削工具及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4421528A (ja) |
| JP (1) | JPS58213679A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58213678A (ja) * | 1982-06-01 | 1983-12-12 | 三菱マテリアル株式会社 | 切削工具および耐摩耗工具用サイアロン基焼結材料 |
| JPS5926977A (ja) * | 1982-08-04 | 1984-02-13 | 三菱マテリアル株式会社 | 切削工具用サイアロン基セラミツク焼結材料 |
| JPS5986910U (ja) * | 1982-12-03 | 1984-06-12 | 小川 英昭 | サ−クル主軸装置 |
| JPS59207881A (ja) * | 1983-05-13 | 1984-11-26 | 工業技術院長 | セラミツク焼結体およびその製造法 |
| JPS6027643A (ja) * | 1983-07-27 | 1985-02-12 | 株式会社日立製作所 | 高温構造部材 |
| JPS60180962A (ja) * | 1984-02-24 | 1985-09-14 | 東芝タンガロイ株式会社 | 工具用窒化硅素焼結体 |
| WO1987003867A1 (en) * | 1985-12-20 | 1987-07-02 | Research Development Corporation Of Japan | High-strength ceramics containing alpha-sialon |
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|---|---|---|---|---|
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| US5250477A (en) * | 1986-08-04 | 1993-10-05 | Gte Valenite Corporation | Silicon nitride based composite with improved fracture toughness |
| US4857249A (en) * | 1986-11-17 | 1989-08-15 | Hughes Aircraft Company | Fabrication of rods of uniform high density from powders of refractory materials |
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| RU2748537C1 (ru) * | 2020-09-23 | 2021-05-26 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Донской государственный технический университет» (ДГТУ) | Способ изготовления оксидно-кремниевой карбидной режущей керамики новой фракции |
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-
1982
- 1982-05-20 US US06/380,361 patent/US4421528A/en not_active Expired - Fee Related
-
1983
- 1983-05-19 JP JP58086730A patent/JPS58213679A/ja active Pending
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Also Published As
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|---|---|
| US4421528A (en) | 1983-12-20 |
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