JPS6283377A - 複合焼結体の製造法 - Google Patents
複合焼結体の製造法Info
- Publication number
- JPS6283377A JPS6283377A JP60221408A JP22140885A JPS6283377A JP S6283377 A JPS6283377 A JP S6283377A JP 60221408 A JP60221408 A JP 60221408A JP 22140885 A JP22140885 A JP 22140885A JP S6283377 A JPS6283377 A JP S6283377A
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- sintering
- composite sintered
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- Pending
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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】
「産業上の利用分野」
本発明は切削工具用複合焼結体の製造法に好適に利用さ
れ、高温構造材料、エンジン部品等の製造法にも利用さ
れ得る。
れ、高温構造材料、エンジン部品等の製造法にも利用さ
れ得る。
「従来の技術」
５ｂＮ４焼結体は高靭性で耐熱衝撃性に優れていること
から耐熱合金にかわる構造材料や切前工具に使用され始
めている。８１ｓＮ＜は共有結合性の高い難焼結材料で
あるため種々の焼結法によって緻密化が試められている
。代表的な焼結法として反応焼結法、普通焼結法及びホ
ットプレス法が知られているが、反応焼結法では相対密
度８６％が限度であり高強度のものは得られず、後二者
では高温で特性が劣化する難点があった。そこで反応焼
結体を更に緻密化するため金属Ｓｌに焼結助剤を添加し
て反応焼結後ホットプレスする方法（特表昭５９−５０
１６２８号公報）、５ｉｓＮｎ焼結体の高温特性改善の
ため５ｉｓＮ４中にＳｉＣのウィスカーと呼ばれるひげ
結晶を分散させる方法（窯業協会誌９１ （１１：）
１９８８ 、４９１ ）、５ｉｓＮａ中に５ｉｓＮ４の
ウィスカーを分散させる方法（特開昭５６−９２１８０
号公報）などが提案された。
から耐熱合金にかわる構造材料や切前工具に使用され始
めている。８１ｓＮ＜は共有結合性の高い難焼結材料で
あるため種々の焼結法によって緻密化が試められている
。代表的な焼結法として反応焼結法、普通焼結法及びホ
ットプレス法が知られているが、反応焼結法では相対密
度８６％が限度であり高強度のものは得られず、後二者
では高温で特性が劣化する難点があった。そこで反応焼
結体を更に緻密化するため金属Ｓｌに焼結助剤を添加し
て反応焼結後ホットプレスする方法（特表昭５９−５０
１６２８号公報）、５ｉｓＮｎ焼結体の高温特性改善の
ため５ｉｓＮ４中にＳｉＣのウィスカーと呼ばれるひげ
結晶を分散させる方法（窯業協会誌９１ （１１：）
１９８８ 、４９１ ）、５ｉｓＮａ中に５ｉｓＮ４の
ウィスカーを分散させる方法（特開昭５６−９２１８０
号公報）などが提案された。
「発明が解決しようとする問題点」
しかし、特表昭５９−５０１６２８号公報記載の方法で
は焼結助剤添加により高温特性の劣化を招来し、ウィス
カーを分散させる方法では焼結困難となシ室温における
特性もあまり良くなかった。したがって鋳鉄を高速切削
する場合のように刃先が高温になる切削加工に従来のＳ
ｉ ｓＮＡ系工具を用いるとその寿命がＡｌｚＯｓ
−Ｔｉｃ系工具よりも短かくなるという問題点があった
。
は焼結助剤添加により高温特性の劣化を招来し、ウィス
カーを分散させる方法では焼結困難となシ室温における
特性もあまり良くなかった。したがって鋳鉄を高速切削
する場合のように刃先が高温になる切削加工に従来のＳ
ｉ ｓＮＡ系工具を用いるとその寿命がＡｌｚＯｓ
−Ｔｉｃ系工具よりも短かくなるという問題点があった
。
本発明は上記の問題点を解決し、従来の５ｉｓＮ４系工
具やＡｌｔｏｓ −Ｔｉｃ系工具よシも高温強度及び高
温硬度に優れた複合焼結体の製造法を提供することを目
的とする。
具やＡｌｔｏｓ −Ｔｉｃ系工具よシも高温強度及び高
温硬度に優れた複合焼結体の製造法を提供することを目
的とする。
「問題点を解決するための手段」
その手段は、Ｓｉ粉末６０〜９０重量％及び焼結助剤４
０〜１０重量％よりなる粉末２０〜９０体積チと、ウィ
スカー４０〜５体積−と、硬質物質４０〜５体積チとを
混合し成形し、窒化後に焼結するところにある。
０〜１０重量％よりなる粉末２０〜９０体積チと、ウィ
スカー４０〜５体積−と、硬質物質４０〜５体積チとを
混合し成形し、窒化後に焼結するところにある。
ここでウィスカーとは、直径０．１〜０．１５μ肩のひ
げ結晶をいい、材質としては５ｉＣｓ ５ｉｓＮａ等の
セラミックスが望ましいものである。硬質物質とは、そ
れ自体の高温における硬度が５ｌｓＮａのそれと同等か
又はよシ高いものをいう。
げ結晶をいい、材質としては５ｉＣｓ ５ｉｓＮａ等の
セラミックスが望ましいものである。硬質物質とは、そ
れ自体の高温における硬度が５ｌｓＮａのそれと同等か
又はよシ高いものをいう。
「作用」
焼結助剤は、窒化によシ生成した５ＬｌＮ４の焼結を促
進し緻密化するものであるが、その含有量がウィスカー
と硬質物質とを除く原料中１０重量％に満九表いと緻密
化せず、４０重量％を超えると高温特性を劣化させるこ
とからその含有量を４０〜１０重量％に限定した。焼結
助剤の種類はＡｂＯｓ ｒ ＡＩＮ ＊ ＹｘＯｓ ＋
ＭｇＯ＋ Ｚｒ（ｈ及び希土類元素の酸化物のうち一
種以上が望ましく、Ａｌｕｍｓ ／ Ｙｚ０ｇモル比Ｖ
ａ 〜ＶｘのＡｈＯｓ ５Ｙ２０３混合物が好適である
。
進し緻密化するものであるが、その含有量がウィスカー
と硬質物質とを除く原料中１０重量％に満九表いと緻密
化せず、４０重量％を超えると高温特性を劣化させるこ
とからその含有量を４０〜１０重量％に限定した。焼結
助剤の種類はＡｂＯｓ ｒ ＡＩＮ ＊ ＹｘＯｓ ＋
ＭｇＯ＋ Ｚｒ（ｈ及び希土類元素の酸化物のうち一
種以上が望ましく、Ａｌｕｍｓ ／ Ｙｚ０ｇモル比Ｖ
ａ 〜ＶｘのＡｈＯｓ ５Ｙ２０３混合物が好適である
。
Ｓｌ粉末は窒化によりＳ ｉ ｓＮａに変化するが、こ
の際成形体の相対密度が７５％程度にまで達することか
ら、ＳｉｍＮｎとウィスカーとの混合物の相対密度が５
５チ程度にしか達しないのと異なり、焼結時の収縮変形
がほとんど生じないうえ、密接し九５ｌｓＮａ同志が焼
結することから焼結し易くなる。窒化は１１００〜１４
００℃の窒素気流中又は窒素、水素及び不活性ガスの混
合気流中層が高温で軟化しても５ｉｓＮ４粒子間をつな
ぎ止めることにより焼結体の高温特性の劣化を防止する
ほか、ウィスカー同志のからみ合いによって成形体中に
多数の開気孔を生ぜしめて窒化時の窒素拡散を容易にし
窒化を促進する。この開気孔はＳｌがＳｉｍＮｎに窒化
される時の体積膨張や５ｉｓＮ４の気相拡散によシ小さ
くなるので、焼結体の強度に悪影響を及ぼすことはない
。ウィスカーは、成形体中の添加量が５体積チに満たな
いと上記作用に乏しく、４０体積ｃｉＩを超えると成形
、緻密化共に困難となるのでその添加量を４０〜６体積
チに限定した。
の際成形体の相対密度が７５％程度にまで達することか
ら、ＳｉｍＮｎとウィスカーとの混合物の相対密度が５
５チ程度にしか達しないのと異なり、焼結時の収縮変形
がほとんど生じないうえ、密接し九５ｌｓＮａ同志が焼
結することから焼結し易くなる。窒化は１１００〜１４
００℃の窒素気流中又は窒素、水素及び不活性ガスの混
合気流中層が高温で軟化しても５ｉｓＮ４粒子間をつな
ぎ止めることにより焼結体の高温特性の劣化を防止する
ほか、ウィスカー同志のからみ合いによって成形体中に
多数の開気孔を生ぜしめて窒化時の窒素拡散を容易にし
窒化を促進する。この開気孔はＳｌがＳｉｍＮｎに窒化
される時の体積膨張や５ｉｓＮ４の気相拡散によシ小さ
くなるので、焼結体の強度に悪影響を及ぼすことはない
。ウィスカーは、成形体中の添加量が５体積チに満たな
いと上記作用に乏しく、４０体積ｃｉＩを超えると成形
、緻密化共に困難となるのでその添加量を４０〜６体積
チに限定した。
硬質物質は、焼結体の高温中での硬度を向上させるもの
で、例えばＩＶａ族元素、Ｖａ族元素もしくはＶＩａ族
元素の炭化物、窒化物もしくは炭窒化物又はこれらのう
ちから選ばれる二種以上があげられ、特にＴｉｅ 、
ＴＩＮ及びＴ ｉ ＣＮのうちから選ばれる一種以上が
望ましい。硬質物質は焼結体中の含有量が６体積チに満
たないとその作用に乏しく、４０体積チを超えると焼結
を困難にするので、上記の含有量に限定した。
で、例えばＩＶａ族元素、Ｖａ族元素もしくはＶＩａ族
元素の炭化物、窒化物もしくは炭窒化物又はこれらのう
ちから選ばれる二種以上があげられ、特にＴｉｅ 、
ＴＩＮ及びＴ ｉ ＣＮのうちから選ばれる一種以上が
望ましい。硬質物質は焼結体中の含有量が６体積チに満
たないとその作用に乏しく、４０体積チを超えると焼結
を困難にするので、上記の含有量に限定した。
焼結は１〜２００気圧の窒素中湿度１６５０〜２０００
℃のガス圧焼結又は１００〜８００気圧のカーボンモー
ルド中温度１６００〜１９００℃のホットプレスにて行
われる。
℃のガス圧焼結又は１００〜８００気圧のカーボンモー
ルド中温度１６００〜１９００℃のホットプレスにて行
われる。
「実施例」
３６０メツシ工通過、純度９９チの８１％干均粒径０．
６μｍ、純度９９．９％の（！ −ＡｂＯｓ、平均粒径
１μｍ、純度９９チのＹ２Ｏ３、平均粒径１μｍ１純度
９９チのＴｉＣ、平均粒径１．５μｍ１純度９９チのＴ
ｉＮ、 ＳＬＣウィスカー及び５Ｌ３Ｎ４ウイスカーを
第１表に示す割合で秤量し、混合し、１ｔｏｎ／ａＡで
金型プレスし、窒素気流中１８００℃で窒化した後、１
８００℃、２０１ｔ／ａｄでホットプレスすることによ
って焼結体Ａ１−威１５を製造した。
６μｍ、純度９９．９％の（！ −ＡｂＯｓ、平均粒径
１μｍ、純度９９チのＹ２Ｏ３、平均粒径１μｍ１純度
９９チのＴｉＣ、平均粒径１．５μｍ１純度９９チのＴ
ｉＮ、 ＳＬＣウィスカー及び５Ｌ３Ｎ４ウイスカーを
第１表に示す割合で秤量し、混合し、１ｔｏｎ／ａＡで
金型プレスし、窒素気流中１８００℃で窒化した後、１
８００℃、２０１ｔ／ａｄでホットプレスすることによ
って焼結体Ａ１−威１５を製造した。
焼結体ム１，１Ｂ、４４．４７．ム８．ム１１．４１Ｂ
笈びム１４は本発明製造法によって得られたものであり
、他は範囲外品である。
笈びム１４は本発明製造法によって得られたものであり
、他は範囲外品である。
焼結体ムト」１４について次に示す測定方法で抗折力、
硬度及び耐摩耗性を評価した結果を第１表に示す。
硬度及び耐摩耗性を評価した結果を第１表に示す。
抗折力測定方法
抗折力はＪＩＳ規格Ｒ１６０１にしたがって１２００℃
における８点曲げ強さを測定した。
における８点曲げ強さを測定した。
硬度は、焼結体を５ＮＧＮ４Ｂ２形状に研削加工し、Ｊ
ＩＳ規格Ｚ ２２４５にしたがってロックウエルスーパ
ーフィシャル硬さ４５Ｎを測定した。
ＩＳ規格Ｚ ２２４５にしたがってロックウエルスーパ
ーフィシャル硬さ４５Ｎを測定した。
耐摩耗性は、焼結体を５ＮＧＮ４８２形状に研摩した後
、第２表に示す条件で切削して逃げ面摩耗ＶＢを測定す
ることによって評価した。
、第２表に示す条件で切削して逃げ面摩耗ＶＢを測定す
ることによって評価した。
第 ２ 表
第１表かられかるように、本発明製造法にしたがって得
られたものは、高温強度、高温硬度が高く、切削性能に
優れていた。
られたものは、高温強度、高温硬度が高く、切削性能に
優れていた。
「発明の効果」
以上のように本発明製造法によれば、切削工具、高温構
造材料、エンジン部品等に適した複合焼結体を得ること
ができる。
造材料、エンジン部品等に適した複合焼結体を得ること
ができる。
特許出願人 日本特殊陶業株式会社
代表者 鈴 木 亭 −
Claims (2)
- （１）Ｓｉ粉末６０〜９０重量％及び焼結助剤４０〜１
０重量％よりなる粉末２０〜９０体積％と、ウィスカー
４０〜５体積％と、硬質物質４０〜５体積％とを混合し
成形し、窒化後に焼結することを特徴とする複合焼結体
の製造法。 - （２）硬質物質がIVａ族元素、Ｖａ族元素もしくはVIａ
族元素の炭化物、窒化物もしくは炭窒化物又はこれらの
うちから選ばれる二種以上である特許請求の範囲第１項
記載の複合焼結体の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60221408A JPS6283377A (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | 複合焼結体の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60221408A JPS6283377A (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | 複合焼結体の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6283377A true JPS6283377A (ja) | 1987-04-16 |
Family
ID=16766272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60221408A Pending JPS6283377A (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | 複合焼結体の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6283377A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63185864A (ja) * | 1986-09-05 | 1988-08-01 | 株式会社日立製作所 | 複合セラミツクスおよびその製法 |
| JPS63233077A (ja) * | 1986-11-14 | 1988-09-28 | 日立金属株式会社 | 窒化珪素基複合焼結体 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5860677A (ja) * | 1981-09-30 | 1983-04-11 | 日本特殊陶業株式会社 | 高靭性窒化珪素焼結体の製造法 |
| JPS5891073A (ja) * | 1981-11-26 | 1983-05-30 | 旭硝子株式会社 | 窒化珪素質セラミツクス |
-
1985
- 1985-10-04 JP JP60221408A patent/JPS6283377A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5860677A (ja) * | 1981-09-30 | 1983-04-11 | 日本特殊陶業株式会社 | 高靭性窒化珪素焼結体の製造法 |
| JPS5891073A (ja) * | 1981-11-26 | 1983-05-30 | 旭硝子株式会社 | 窒化珪素質セラミツクス |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63185864A (ja) * | 1986-09-05 | 1988-08-01 | 株式会社日立製作所 | 複合セラミツクスおよびその製法 |
| JPH054948B2 (ja) * | 1986-09-05 | 1993-01-21 | Hitachi Ltd | |
| JPS63233077A (ja) * | 1986-11-14 | 1988-09-28 | 日立金属株式会社 | 窒化珪素基複合焼結体 |
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