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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- nitride
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- melting point
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- 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
- 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
-
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- 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
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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) |
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---|---|---|---|---|
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 |
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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 |
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1982
- 1982-05-20 US US06/380,361 patent/US4421528A/en not_active Expired - Fee Related
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1983
- 1983-05-19 JP JP58086730A patent/JPS58213679A/ja active Pending
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---|---|
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