KR102097955B1

KR102097955B1 - 질화규소질 소결체 및 절삭 인서트

Info

Publication number: KR102097955B1
Application number: KR1020187026819A
Authority: KR
Inventors: 히로코 나카야마; 아츠시 고무라
Original assignee: 니뽄 도쿠슈 도교 가부시키가이샤
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2017-03-30
Publication date: 2020-04-07
Also published as: US20210155550A1; US11365154B2; US20200299199A1; JPWO2017170899A1; KR20180112854A; DE112017001794B4; CN108883996B; CN108883996A; WO2017170899A1; DE112017001794T5; JP6457647B2

Abstract

본 개시의 하나의 국면에 있어서의 질화규소질 소결체는, 질화규소 입자 또는 사이알론 입자인 질화규소질 입자를 포함하는 질화규소질 소결체이다. 이 질화규소질 소결체는, 개개의 질화규소질 입자의 크기를, 각각 최대의 입경으로 나타내는 경우에, 모든 질화규소질 입자 중, 최대의 입경이 1 ㎛ 이하인 질화규소질 입자의 개수의 비율이 70 개수％ 이상이다. 게다가, 최대의 입경에 대한 질화규소질 입자의 개수％ 의 분포에 있어서, 질화규소질 입자의 개수％ 의 최대값인 최대의 개수％ 가 15 개수％ 이상이다.

Description

질화규소질 소결체 및 절삭 인서트

본 국제출원은, 2016년 3월 31일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허출원 제2016-72222호에 기초하는 우선권을 주장하는 것으로, 일본 특허출원 제2016-72222호의 전체 내용을 참조에 의해 본 국제출원에 원용한다.

본 개시는, 질화규소 입자 또는 사이알론 입자인 질화규소질 입자를 포함하는 질화규소질 소결체 및 그 질화규소질 소결체로 구성되어 있는 절삭 인서트에 관한 것이다.

예를 들어, 보통 주철, 덕타일 주철, 내열 합금 등을 가공하는 절삭 인서트로서, 예를 들어, 질화규소 입자나 사이알론 입자를 포함하는 질화규소질 소결체를 사용한 것이 알려져 있다.

하기 특허문헌 1 에는, 질화규소의 침상 결정 입자에 대하여, 고애스펙트비 입자의 존재 비율을 규정하는 고인성 질화규소질 소결체의 기술이 개시되어 있다.

하기 특허문헌 2 에는, 질화규소의 침상 결정 입자에 주목하고, 애스펙트비나 장경을 규정하여, 고강도화를 도모한 질화규소 소결체의 기술이 개시되어 있다.

하기 특허문헌 3 에는, 질화규소의 침상 결정 입자에 대하여, 평균 단경을 1 ㎛ 이하, 평균 애스펙트비를 3 이상으로 규정하여, 절삭 공구의 성능을 도모한 절삭 공구용 질화규소질 소결체의 기술이 개시되어 있다.

하기 특허문헌 4 에는, 질화규소질 소결체의 입자에 있어서, 평균 최대 직경, 평균 단축 직경, 애스펙트비를 규정함으로써, 파괴 인성을 향상시킨 질화규소질 공구의 기술이 개시되어 있다.

일본 특허공보 평5-66901호 일본 공개특허공보 2008-285349호 일본 공개특허공보 평5-23921호 일본 특허 제4190257호

질화규소질 소결체에 관한 기술에서는, 질화규소 입자의 평균 입경이나 최대 입자 등의 조직 제어에 의해, 파괴 인성 등을 향상시키고 있지만, 한층 더 개선이 요망되고 있다.

요컨대, 최근에는, 피삭재의 난삭화에 대한 대응이나 고능률 가공 등의 요구가 있고, 그에 따라 내결손 성능의 향상이 요망되고 있지만, 종래의 기술로는 반드시 충분하지는 않은 경우가 있다.

본 개시의 일 국면에 있어서는, 높은 내결손 성능을 갖는 질화규소질 소결체 및 절삭 인서트를 제공하는 것이 바람직하다.

(1) 본 개시의 하나의 국면에 있어서의 질화규소질 소결체는, 질화규소 입자 또는 사이알론 입자인 질화규소질 입자를 포함하는 질화규소질 소결체에 관한 것이다.

이 질화규소질 소결체는, 각 질화규소질 입자의 크기를, 최대의 입경 (즉 최대 입경) 으로 나타내는 경우에, 모든 질화규소질 입자 중, 최대의 입경이 1 ㎛ 이하인 질화규소질 입자의 개수의 비율이 70 개수％ 이상이다. 게다가, 이 질화규소질 소결체는, 최대의 입경에 대한 질화규소질 입자의 개수％ 의 분포에 있어서, 질화규소질 입자의 개수％ 의 최대값인 최대의 개수％ (즉 최대 개수％) 가 15 개수％ 이상이다.

(이하, 이 하나의 국면에서 규정한 내용을 조건 1 이라고 기재하는 경우도 있다)

또한, 개수％ 란, 모든 질화규소 입자의 수에 대해, 목적으로 하는 범위에 있어서의 개수의 비율을 ％ 로 표현한 것이다 (이하, 동일).

이 질화규소질 소결체에서는, 상기 최대 입경이 1 ㎛ 이하인 개수％ 가 70 개수％ 이상이고, 또한, 상기 최대 개수％ 가 15 개수％ 이상이다. 그 때문에, 매트릭스가 되는 질화규소질 입자의 미립화 및 균립 (均粒) 조직화가 향상되어 있고, 미세 입자 간 결합상 (結合相) 사이즈 (즉 질화규소질 입자 간에 있어서의 결합상이 차지하는 영역) 가 저감되어 있다. 따라서, 후술하는 실험예로부터도 분명한 바와 같이, 질화규소질 소결체의 강도가 올라가, 내결손 성능이 향상된다.

(2) 상기 서술한 질화규소질 소결체에서는, 최대의 입경이 1 ㎛ 이하인 질화규소질 입자의 개수의 비율을 85 개수％ 이상으로 해도 된다.

이 질화규소질 소결체에서는, 최대 입경이 1 ㎛ 이하인 개수％ 가 85 개수％ 이상이기 때문에, 후술하는 실험예로부터도 분명한 바와 같이, 더욱 질화규소질 소결체의 강도가 올라가, 내결손 성능이 한층 더 향상된다.

(3) 상기 서술한 질화규소질 소결체에서는, 최대의 입경을 소정 치수마다의 각 범위로 구분하고, 모든 질화규소질 입자의 개수에 대한 각 범위의 질화규소질 입자의 개수의 비율을, 개수％ 로 해도 된다.

이 질화규소질 소결체에서는, 개수％ 의 설정 방법을 예시하고 있다.

상기 소정 치수의 범위 (즉 치수의 폭) 는, 그 폭이 좁을수록 정밀도가 양호한 최대 입경의 분포가 얻어지지만, 실용적으로는, 상기 소정 치수로는, 예를 들어 상기 범위 (즉 폭) 의 중앙값 ±0.05 ㎛ (즉 0.1 ㎛ 의 폭) 를 채용할 수 있다.

또, 상기 폭으로는, 0.1 ㎛ 에 한정되지 않고, 0.01 ㎛ ∼ 0.1 ㎛ 의 폭을 채용할 수 있다.

(4) 본 개시의 다른 국면에 있어서의 질화규소질 소결체는, 질화규소 입자 또는 사이알론 입자인 질화규소질 입자를 포함하는 질화규소질 소결체에 관한 것이다.

이 질화규소질 소결체에 대해서는, 각 질화규소질 입자의 크기를, 최대의 입경 (즉 최대 입경) 으로 나타내어, 최대의 입경을 소정 치수마다의 각 범위로 구분하고, 모든 질화규소질 입자의 개수에 대한 각 범위의 질화규소질 입자의 개수의 비율을 개수％ 로 한다. 그리고, 질화규소질 입자의 개수％ 의 최대값인 최대의 개수％ 에 대한 5 ％ 를 임계값으로 하여, 그 임계값 이상의 개수％ 가 되는 복수의 범위인 특정 범위를 설정한다. 또한, 이 특정 범위 중, 최대의 입경이 가장 작은 범위를 최소 범위로 함과 함께 최대의 입경이 가장 큰 범위를 최대 범위로 한다.

그리고, 이 경우에 있어서, 최소 범위의 중앙값에 대응하는 최대의 입경과 최대 범위의 중앙값에 대응하는 최대의 입경이, 0.1 ㎛ 이상 2.0 ㎛ 이하의 범위 내에 있다.

(이하, 이 다른 국면에서 규정한 내용을 조건 2 라고 기재하는 경우도 있다)

이 질화규소질 소결체에서는, 최대의 개수％ 의 5 ％ 이상이 되는 특정 범위에 있어서, 최소 범위의 중앙값에 대응하는 최대의 입경과 최대 범위의 중앙값에 대응하는 최대의 입경이, 0.1 ㎛ 이상 2.0 ㎛ 이하의 범위 내에 있다. 그 때문에, 매트릭스가 되는 질화규소질 입자의 미립화 및 균립 조직화가 향상되어 있고, 미세 입자 간 결합상 사이즈가 저감되어 있다. 따라서, 후술하는 실험예로부터도 분명한 바와 같이, 질화규소질 소결체의 강도가 올라가, 내결손 성능이 향상된다.

또한, 상기 (4) 의 란에 나타내는 구성과 상기 (1) 또는 상기 (2) 의 란에 나타내는 구성을 조합해도 된다. 또, 상기 소정 치수마다의 범위로는, 상기 (3) 의 란에 나타내는 구성과 동일한 범위를 채용할 수 있다.

(5) 상기 서술한 질화규소질 소결체에서는, 최대의 입경이 7 ㎛ 이상인 질화규소질 입자의 애스펙트비를 2 이상으로 해도 된다.

이 질화규소질 소결체에서는, 최대 입경이 7 ㎛ 이상인 질화규소질 입자의 애스펙트비가 2 이상이기 때문에, 크랙 진전의 디프랙션 효과 (즉 크랙의 직선상의 진전을 억제하는 효과 : 회절시키는 효과) 가 크다. 그 때문에, 파괴 인성이 향상되어, 내결손 성능이 향상된다.

(6) 상기 서술한 질화규소질 소결체에서는, 질화규소를 80 질량％ 이상, 이트륨 또는 희토류 원소의 1 종 이상을 산화물 환산으로 0.1 ∼ 10 질량％, 마그네슘을 MgO 환산으로 0.2 ∼ 6 질량％ 함유해도 된다.

이 질화규소질 소결체에서는, 질화규소질 소결체의 조성을 예시하고 있다.

(7) 상기 서술한 질화규소질 소결체에서는, 질화규소를 90 질량％ 이상, 이트륨 또는 희토류 원소의 1 종 이상을 산화물 환산으로 0.3 ∼ 4.5 질량％, 마그네슘을 MgO 환산으로 0.2 ∼ 3 질량％ 함유해도 된다.

(8) 상기 서술한 질화규소질 소결체에서는, 사이알론을 포함하고, 이트륨 또는 희토류 원소의 1 종 이상을 산화물 환산으로 1 ∼ 10 질량％, 알루미늄을 Al₂O₃ 환산으로 3 ∼ 30 질량％ 함유해도 된다.

(9) 상기 서술한 질화규소질 소결체에서는, 사이알론을 포함하고, 이트륨 또는 희토류 원소의 1 종 이상을 산화물 환산으로 3 ∼ 7 질량％, 알루미늄을 Al₂O₃ 환산으로 5 ∼ 25 질량％ 함유해도 된다.

(10) 본 개시의 또 다른 국면에 있어서의 절삭 인서트는, 상기 서술한 어느 질화규소질 소결체로 구성되어 있는 절삭 인서트이다.

이와 같은 구성의 절삭 인서트는, 후술하는 실험예로부터도 분명한 바와 같이, 높은 내결손 성능을 가지고 있다.

이 절삭 인서트에서는, 상기 서술한 구성의 질화규소질 소결체를 사용함으로써, 예를 들어, 보통 주철, 덕타일 주철, 내열 합금의 가공을 실시하는 경우에, 내결손 성능이 높다는 효과가 있다. 따라서, 고(高)이송에 의한 고능률 가공화, 난삭재 등에 대한 가공에 있어서의 장수명화가 가능하다고 하는 현저한 효과를 나타낸다.

또한, 질화규소 입자 또는 사이알론 입자인 질화규소질 입자를 포함하는 질화규소질 소결체에 있어서, 하기와 같이 해도 된다.

요컨대, 개개의 질화규소질 입자의 크기를, 각각 최대의 입경으로 나타냄과 함께, 최대의 입경을 소정 치수마다의 각 범위로 구분하고, 모든 질화규소질 입자의 개수에 대한 각 범위의 질화규소질 입자의 개수의 비율을 개수％ 로 한다. 그리고, 질화규소질 입자의 개수％ 의 최대값인 최대의 개수％ 에 대한 10 ％ 를 임계값으로 하고, 그 임계값 이상의 개수％ 가 되는 복수의 범위인 특정 범위를 설정한다. 또한, 특정 범위 중, 최대의 입경이 가장 작은 범위를 최소 범위로 함과 함께 최대의 입경이 가장 큰 범위를 최대 범위로 한다.

이 경우에 있어서, 최소 범위의 중앙값에 대응하는 최대의 입경과 최대 범위의 중앙값에 대응하는 최대의 입경이, 0.1 ㎛ 이상 2.0 ㎛ 이하의 범위 내에 있어도 된다.

이 구성에 의해서도, 질화규소질 소결체의 강도가 올라가, 내결손 성능이 향상된다.

＜이하, 본 개시의 각 구성에 대하여 설명한다＞

ㆍ질화규소 입자란, 질화규소 (Si₃N₄) 를 주성분으로 하는 입자이고, 사이알론 입자란, 사이알론 (sialon) 을 주성분으로 하는 입자이다. 여기에서 주성분이란, 질화규소 입자 또는 사이알론 입자에 있어서, 질화규소 또는 사이알론을, 각각 50 체적％ 를 상회하는 범위에서 포함하는 것을 나타내고 있다. 또한, 질화규소 또는 사이알론을, 각각 80 체적％ 를 상회하는 범위에서 포함하고 있어도 된다.

또한, 사이알론이란, 주지하는 바와 같이, 질화규소에 Al 및 O 가 고용된 물질이다.

또, 질화규소 입자는, 질화규소에 의해 구성되는 입자여도 된다 (단 불가피 불순물을 포함하고 있어도 된다). 또, 사이알론 입자로는, 사이알론에 의해 구성되는 입자여도 된다 (단 불가피 불순물을 포함하고 있어도 된다).

ㆍ질화규소질 소결체란, 질화규소 (Si₃N₄) 또는 사이알론 (sialon) 을 주성분 (50 체적％ 를 상회하는 범위에서 포함한다) 으로 하는 소결체이다. 이 질화규소질 소결체에서는, 질화규소질 입자가 50 체적％ 를 상회하는 범위를 차지하고 있다.

ㆍ최대의 입경 (최대 입경) 이란, 질화규소질 입자의 직경 (외경) 중 최대의 길이 (사이즈) 를 나타내고 있다.

여기에서, 최대의 입경이란, 경면 연마한 소결체를 에칭 처리하고, 이것을 주사형 전자 현미경으로 관찰 (즉 SEM 관찰) 한 화상으로부터 얻어지는 최대의 치수를 의미한다.

ㆍ「최대의 입경이 7 ㎛ 이상인 질화규소질 입자의 애스펙트비가 2 이상」이다란, 질화규소질 소결체에 포함되는 다수의 질화규소질 입자 중, 최대의 입경이 7 ㎛ 이상인 모든 입자의 애스펙트비가 2 이상인 것을 나타내고 있다.

ㆍ또한, 상기 희토류 원소로는, 예를 들어, La, Ce, Sm, Er, Yb 등을 들 수 있다.

도 1 은 제 1 실시형태의 절삭 인서트를 나타내는 사시도이다.
도 2 는 질화규소 입자의 최대 입경 (최대 장경) (X) 과 최소 단경 (Y) 을 나타내는 설명도이다.
도 3 은 제 2 실시형태의 절삭 인서트를 나타내는 사시도이다.
도 4 는 질화규소 입자의 최대 입경과 개수％ 의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5 는 질화규소 입자의 최대 입경의 분포에 있어서의 Ymax 의 5 ％ 이상의 최소 범위에 있어서의 중앙값과 최대 범위에 있어서의 중앙값을 나타내는 그래프이다.

[1. 제 1 실시형태]

[1-1. 전체 구성]

먼저, 제 1 실시형태의 질화규소질 소결체를 사용하여 구성되는 절삭 인서트의 구성에 대하여 설명한다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 제 1 실시형태의 절삭 인서트 (1) 는, ISO 규격으로 SNGN120408T02020 의 형상을 가지고 있다.

이 절삭 인서트 (1) 는, 다수의 질화규소 입자 (3) (도 2 참조) 를 포함하는 질화규소질 소결체 (5) 로 구성되어 있다. 요컨대, 이 질화규소질 소결체 (5) 는, 거의 질화규소 입자 (3) (예를 들어 80 체적％ 이상) 로 구성되어 있다.

본 제 1 실시형태에서는, 하기의 조건 1 을 만족시키고 있다.

구체적으로는, 질화규소질 소결체 (5) 에 포함되는 다수의 질화규소 입자 (3) 에 대해서는, 각 질화규소 입자 (3) 에 있어서 최대의 입경 (즉 최대 장경) 인 최대 입경 (X : 도 2 참조) 이 1 ㎛ 이하인 것의 개수의 비율 (즉 개수％) 이 70 개수％ 이상이다. 예를 들어, 최대 입경이 1 ㎛ 이하인 개수％ 가 85 개수％ 이상이다. 게다가, 최대의 입경에 대한 질화규소질 입자의 개수％ 의 분포에 있어서, 질화규소 입자 (3) 의 개수％ 의 최대값 (즉 최대 개수％) 이 15 개수％ 이상이다.

또한, 이 최대 입경이 1 ㎛ 이하인 범위 내에, 최대 개수％ (즉 질화규소 입자 (3) 의 분포의 피크 Ymax : 도 4 참조) 에 대응하는 최대 입경이 존재한다.

또, 본 제 1 실시형태에서는, 하기의 조건 2 를 만족시키고 있다.

구체적으로는, 최대의 입경을 소정 치수마다의 각 범위로 구분하고, 모든 질화규소질 입자의 개수에 대한 각 범위의 질화규소질 입자의 개수의 비율을 개수％ 로 하고, 또한, 질화규소질 입자의 개수％ 의 최대값인 최대의 개수％ 에 대한 5 ％ 를 임계값으로 하여, 그 임계값 이상의 개수％ 가 되는 복수의 범위인 특정 범위를 설정한다. 그리고, 특정 범위 중, 최대의 입경이 가장 작은 범위를 최소 범위로 함과 함께 최대의 입경이 가장 큰 범위를 최대 범위로 한다.

이 경우에 있어서, 최소 범위의 중앙값에 대응하는 최대의 입경과 최대 범위의 중앙값에 대응하는 최대의 입경이, 0.1 ㎛ 이상 2.0 ㎛ 이하의 범위 내에 존재한다.

또한, 이 경우, 상기 5 ％ 이상이 되는 특정 범위 내에, 최대 개수％ (즉 분포의 피크 Ymax) 에 대응하는 최대 입경이 존재한다.

또한, 상기 중앙값이란, 최대의 입경을 소정 치수마다의 각 범위로 구분하고, 모든 질화규소 입자 (3) 의 개수에 대한 각 범위의 질화규소 입자 (3) 의 개수의 비율을 개수％ 로 한 경우에, 각 범위에 있어서의 중앙값이다.

또한, 최대 입경이 7 ㎛ 이상인 질화규소 입자 (3) 의 애스펙트비가 모두 2 이상이다.

여기에서, 애스펙트비란, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 질화규소 입자 (3) 의 「최대 장경/최대 장경에 직교하는 길이」이다. 또한, 최대 장경이 도 2 의 최대 입경 (X) 이고, 최대 장경에 직교하는 길이가 도 2 의 최소 단경 (Y) 이다.

[1-2. 질화규소 입자]

다음으로, 질화규소질 소결체 (5) 에 포함되는 질화규소 입자 (3) 의 사이즈에 관한 분포에 대하여 설명한다.

질화규소질 소결체 (5) 에 포함되는 다수의 질화규소 입자 (3) 에 대하여, 그 최대 입경을 소정 치수 (예를 들어 중앙값 ±0.05 ㎛) 마다의 각 범위로 구분하고, 모든 질화규소 입자 (3) 의 개수에 대한 각 범위의 질화규소 입자 (3) 의 개수의 비율을 개수％ 로 한 경우, 질화규소 입자 (3) 의 사이즈의 분포는, 예를 들어 도 4 에 나타내는 바와 같이 된다.

또한, 질화규소 입자 (3) 의 사이즈의 분포는, 실제로는 소정 치수마다 개수％ 를 나타내는 히스토그램이 되지만, 도 4 에서는 예를 들어 각 범위의 중앙값의 정점 (즉 개수％ 의 값) 을 매끄럽게 연결하도록 하여, 질화규소 입자 (3) 의 사이즈의 분포를 모식적으로 나타내고 있다. 또한, 상기 소정 치수마다의 폭이, 히스토그램에 있어서의 빈의 폭을 의미하고 있다.

또한, 최대 입경 (X) 의 입자의 개수의 비율 (즉 빈도) 인 개수％ 는, 예를 들어 하기 식 (1) 에 의해 구할 수 있다.

최대 입경 (X) 의 입자의 개수％＝ (최대 입경 (X) 의 입자 개수/전체 입자 개수) × 100 ‥ (1)

또한, 최대 입경을 소정 치수 (폭) 마다의 각 범위로 구분하는 경우에는, 「최대 입경 (X) 의 입자 개수」는, 그 소정 치수 (폭) 내에 포함되는 「최대 입경 (X) 의 입자 개수」를 나타내고 있다.

따라서, 「최대 입경이 1 ㎛ 이하인 개수％ 가 70 개수％ 이상」이란, 예를 들어 도 4 에 있어서의 사선 부분 (A) 의 영역에 있어서의 개수％ 의 합이 70 ％ 이상인 것을 나타내고 있다.

또한, 「최대 입경이 1 ㎛ 이하인 개수％ 가 85 개수％ 이상」이란, 예를 들어 도 4 에 있어서의 사선 부분 (A) 의 영역에 있어서의 개수％ 의 합이 85 ％ 이상인 것을 나타내고 있다.

또, 「최대 개수％ 가 15 개수％ 이상」이란, 예를 들어 도 4 에 있어서의 최대의 개수％ (즉 최대 개수％) 인 Ymax 의 값이 15 개수％ 이상인 것을 나타내고 있다.

또한, 「최소 범위의 중앙값에 대응하는 최대의 입경과 최대 범위의 최대의 중앙값에 대응하는 최대의 입경이, 0.1 ㎛ 이상 2.0 ㎛ 이하의 범위 내에 있다」란, 예를 들어 도 5 에 나타내는 바와 같은 최대 입경의 분포를 생각한 경우에, 최대 개수％ 의 5 ％ 이상의 각 범위에 있어서의 중앙값의 범위 (C1) 가, 0.1 ㎛ 이상 2.0 ㎛ 이하의 범위 내에 존재하는 것을 나타내고 있다.

요컨대, 도 5 의 좌우의 사선 부분의 영역에 관하여, 도 5 의 좌측에 나타내는 최대 입경이 작은 측의 범위 (즉 최소 범위를 나타내는 도 5 의 좌측의 사선 부분) 의 중앙값 (즉 최소의 중앙값) 이 나타내는 최대 입경과, 도 5 의 우측에 나타내는 최대 입경이 큰 측의 범위 (즉 최대 범위를 나타내는 도 5 의 우측의 사선 부분) 의 중앙값 (즉 최대의 중앙값) 이 나타내는 최대 입경 사이의 범위가, 0.1 ㎛ 이상 2.0 ㎛ 이하의 범위 내인 것을 나타내고 있다.

또한, 이 최소의 중앙값과 최대의 중앙값 사이의 범위를, 예를 들어 도 4 에서 나타낸 경우에는, 도 4 의 (C) 의 범위 내에 있어서 C1 의 범위 (도 5 참조) 에 해당한다. 요컨대, 도 4 에 있어서의 Ymax (즉 최대의 개수％ 의 값) × 0.05 (즉 Ymax 의 5 ％) 이상이 되는 범위에 해당한다.

또한, 「최소 범위의 중앙값에 대응하는 최대의 입경과 최대 범위의 중앙값에 대응하는 최대의 입경이, 0.1 ㎛ 이상 1.5 ㎛ 이하의 범위 내에 있다」란, 예를 들어 도 5 에 나타내는 바와 같은 최대 입경의 분포를 생각한 경우 (단 도 5 의 5 ％ 를 10 ％ 라고 생각한 경우), 최대 개수％ 의 10 ％ 이상의 각 범위에 있어서의 중앙값의 범위 (도 4 의 B1 의 범위) 가, 0.1 ㎛ 이상 1.5 ㎛ 이하의 범위 내에 존재하는 것을 나타내고 있다.

요컨대, 도 5 의 좌우의 사선 부분의 영역에 관하여, 도 5 의 좌측에 나타내는 최대 입경이 작은 측의 범위 (즉 최소 범위인 도 5 의 좌측의 사선 부분) 의 중앙값 (즉 최소의 중앙값) 이 나타내는 최대 입경과, 도 5 의 우측에 나타내는 최대 입경이 큰 측의 범위 (즉 최대 범위인 도 5 의 우측 사선 부분) 의 중앙값 (즉 최대의 중앙값) 이 나타내는 최대 입경 사이의 범위가, 0.1 ㎛ 이상 1.5 ㎛ 이하의 범위 내인 것을 나타내고 있다.

또한, 이 최소의 중앙값과 최대의 중앙값 사이의 범위를, 예를 들어 도 4 에서 나타낸 경우에는, 도 4 의 (B) 의 범위 내의 B1 의 범위에 해당한다. 요컨대, 도 4 에 있어서의 Ymax (즉 최대의 개수％ 의 값) × 0.1 (즉 Ymax 의 10 ％) 이상이 되는 범위에 해당한다.

[1-3. 제조 방법]

다음으로, 제 1 실시형태의 질화규소질 소결체 (5) 및 절삭 인서트 (1) 의 제조 방법을 설명한다.

먼저, 출발 원료로서, 비표면적 BET 8 ∼ 20 ㎡/g 의 질화규소 분말을 사용하여, 평균 입경 1 ㎛ 의 Yb₂O₃ 분말 또는 평균 입경 1 ㎛ 의 Sm₂O₃ 분말 또는 평균 입경 1 ㎛ 의 Lu₂O₃을 2 질량％, 평균 입경 1 ㎛ 의 Al₂O₃ 분말을 0.5 질량％, 평균 입경 1 ㎛ 의 MgO 분말을 2 질량％, 잔부 질화규소 분말의 비율로 배합하였다.

다음으로, 상기 서술한 바와 같이 배합된 분말을, 에탄올과 함께, 질화규소제의 내벽을 갖는 볼 밀에 넣고, 분쇄 미디어로서, φ2 ㎜, φ6 ㎜, φ10 ㎜ 의 각 질화규소 볼 (즉 SN 볼) 을, 1 : 2 : 7, 또는, 0 : 0 : 10 의 체적 비율로 배합한 것을 사용하여, 약 96 ∼ 240 시간 분쇄 혼합하여, 혼합물 (슬러리) 을 제작하였다.

또한, φ2 ㎜, φ6 ㎜, φ10 ㎜ 의 각 질화규소 볼을, 0 : 0 : 10 의 체적 비율로 배합한 것을 사용한 경우에는, 약 168 ∼ 240 시간 분쇄 혼합하였다. 요컨대, 큰 질화규소 볼을 많이 사용한 경우에는, 분쇄 시간을 길게 하였다.

다음으로, 상기 슬러리를 중탕하고, 건조 후, 메시 250 ㎛ 의 체를 통과시켜 혼합 분말을 얻었다.

다음으로, 상기 혼합 분말을, 1000 kgf/㎠ 의 압력으로 프레스 성형하여, ISO 규격으로 공구 형상이 SNGN120408T02020 용인 성형체를 얻었다.

다음으로, 이 성형체를, 1500 kgf/㎠ 의 압력으로 냉간 등방압 가압 (cold isostatics pressing : CIP) 성형에 의해 성형하였다.

계속해서, 이 CIP 성형에 의해 성형된 성형체를, 질화규소 용기 중에서, 질소 (N₂) 분위기, 승온 속도 10 ℃/min, 1750 ℃ 에서 2 시간 유지하고, 강온 속도 20 ℃/min 으로 소성을 실시하였다. 또한, 승온 속도가 10 ℃/min 보다 느리면, 질화규소 입자의 입자 성장이 진행되기 때문에, 10 ℃/min 이상이 바람직하다.

또, 마이크로포어를 제거하기 위해, 후공정으로서, 열간 정수압 가압 (hot isostatics pressing : HIP) 성형에 의한 2 차 소성을 실시해도 된다.

상기 서술한 제조 방법에 의해, 질화규소질 소결체 (5) 를 얻었다.

그 후, 질화규소질 소결체 (5) 의 표면을 최종적인 공구 형상 (ISO 규격으로 SNGN120408T02020) 이 되도록 연마함으로써, 절삭 인서트 (1) 를 얻었다.

[1-4. 효과]

다음으로, 본 제 1 실시형태의 효과를 설명한다.

제 1 실시형태의 질화규소질 소결체 (5) (따라서 절삭 인서트 (1)) 는, 모든 질화규소 입자 (3) 중, 최대 입경이 1 ㎛ 이하인 질화규소 입자 (3) 의 개수％ 가 70 개수％ 이상 (예를 들어 85 개수％ 이상) 이다. 게다가, 최대의 입경에 대한 질화규소 입자 (3) 의 개수％ 의 분포에 있어서, 질화규소 입자 (3) 의 개수％ 의 최대값인 최대의 개수％ (즉 최대 개수％) 가 15 개수％ 이상이다.

따라서, 질화규소 입자 (3) 의 미립화 및 균립 조직화가 향상되어 있고, 미세 입자 간 결합상 사이즈가 저감되어 있다. 따라서, 질화규소질 소결체 (5) 의 강도가 올라가, 내결손 성능이 향상된다.

또, 제 1 실시형태에서는, 최대의 개수％ 의 5 ％ 이상이 되는 특정 영역에 있어서, 상기 최소 범위의 중앙값에 대응하는 최대의 입경과 상기 최대 범위의 중앙값에 대응하는 최대의 입경이, 0.1 ㎛ 이상 2.0 ㎛ 이하의 범위 내에 존재한다.

따라서, 질화규소 입자 (3) 의 미립화 및 균립 조직화가 향상되어 있고, 미세 입자 간 결합상 사이즈가 저감되어 있다. 따라서, 이 점에서도, 질화규소질 소결체 (5) 의 강도가 올라가, 내결손 성능이 향상된다.

또한, 제 1 실시형태에서는, 최대 입경이 7 ㎛ 이상인 질화규소 입자 (3) 의 애스펙트비가 2 이상이다. 따라서, 크랙 진전의 디프랙션 효과가 크기 때문에 파괴 인성이 향상되어, 내결손 성능이 한층 더 향상된다.

[2. 제 2 실시형태]

[2-1. 전체 구성]

다음으로, 제 2 실시형태에 대하여 설명하지만, 제 1 실시형태와 동일한 내용에 대해서는, 그 설명은 생략 또는 간략화한다.

도 3 에 나타내는 바와 같이, 제 2 실시형태의 절삭 인서트 (11) 는, ISO 규격으로 RNGN120700T02020 의 형상 (즉 원기둥 형상) 을 가지고 있다.

이 절삭 인서트 (11) 는, 다수의 사이알론 입자 (13) (상기 도 2 참조) 를 포함하는 질화규소질 소결체 (15) 로 구성되어 있다. 요컨대, 이 질화규소질 소결체 (15) 는, 거의 사이알론 입자 (13) (예를 들어 80 체적％ 이상) 로 구성되어 있다.

또, 사이알론 입자 (13) 는, 상기 도 2 에 예시하는 바와 같이, 제 1 실시형태의 질화규소 입자 (3) 와 동일한 형상이다. 또한, 제 2 실시형태의 질화규소질 소결체 (15) 는, 질화규소 입자 (3) 가 사이알론 입자 (13) 로 치환된 것 이외에는, 기본적으로 제 1 실시형태와 동일한 구성을 가지고 있다.

상세하게는, 하기와 같이, 상기 조건 1 과 상기 조건 2 를 만족시키고 있다.

조건 1 에 대해서는, 이 질화규소질 소결체 (15) 에 포함되는 다수의 사이알론 입자 (13) 에 대하여, 각 사이알론 입자 (13) 에 있어서 최대의 직경 (최대 장경) 인 최대 입경 (X : 도 2 참조) 이 1 ㎛ 이하인 것의 개수의 비율 (즉 개수％) 이 70 개수％ 이상이다. 예를 들어, 최대 입경이 1 ㎛ 이하인 개수％ 가 85 개수％ 이상이다. 게다가, 최대의 입경에 대한 사이알론 입자 (13) 의 개수％ 의 분포에 있어서, 사이알론 입자 (13) 의 개수％ 의 최대값 (즉 최대 개수％) 이 15 개수％ 이상이다.

또한, 이 최대 입경이 1 ㎛ 이하인 범위 내에, 최대 개수％ (즉 사이알론 입자 (13) 의 분포의 피크 Ymax : 도 4 참조) 에 대응하는 최대 입경이 존재한다.

또, 조건 2 에 대해서는, 먼저, 사이알론 입자 (13) 의 개수％ 의 최대값인 최대의 개수％ 에 대한 5 ％ 를 임계값으로 하고, 그 임계값 이상의 개수％ 가 되는 복수의 범위인 특정 범위를 설정한다. 그리고, 그 특정 범위 중, 최대의 입경이 가장 작은 범위를 최소 범위로 함과 함께 최대의 입경이 가장 큰 범위를 최대 범위로 한다.

그리고, 이 경우에 있어서, 최소 범위의 중앙값에 대응하는 최대의 입경과 최대 범위의 중앙값에 대응하는 상기 최대의 입경이, 0.1 ㎛ 이상 2.0 ㎛ 이하의 범위 내에 존재한다.

나아가, 최대 입경이 7 ㎛ 이상인 사이알론 입자 (13) 의 애스펙트비가 모두 2 이상이다.

[2-2. 제조 방법]

다음으로, 제 2 실시형태의 질화규소질 소결체 (15) 및 절삭 인서트 (11) 의 제조 방법을 설명한다.

또한, 제 2 실시형태의 제조 방법은, 상기 제 1 실시형태와 동일한 구성이 많기 때문에, 상이한 점을 중심으로 하여 설명한다.

＜출발 원료＞

평균 입경 1 ㎛ 의 Yb₂O₃ 분말을 5 질량％, 평균 입경 1 ㎛ 의 Al₂O₃ 분말을 2 질량％, 평균 입경 1 ㎛ 의 AlN 분말을 8 질량％ 로 하고, 잔부는 질화규소 분말을 사용하였다. 이 질화규소 분말로는, 비표면적 BET 8 ∼ 20 ㎡/g 의 질화규소 분말을 사용하였다.

＜분쇄 방법＞

분쇄 방법은, 제 1 실시형태와 동일하다.

＜성형 방법＞

성형 방법은, 제 1 실시형태와 동일하다. 단, RNGN120700T02020 의 형상으로 성형하였다.

＜소성 방법＞

소성 온도는 1730 ℃ 로 하였다.

그 밖의 제조 조건은 제 1 실시형태와 동일하고, 이와 같은 제조 방법에 의해, 제 2 실시형태의 질화규소질 소결체 (15) (따라서 절삭 인서트 (11)) 를 제조할 수 있다.

[2-3. 효과]

제 2 실시형태의 질화규소질 소결체 (15) (따라서 절삭 인서트 (11)) 는, 모든 사이알론 입자 (13) 중, 최대 입경이 1 ㎛ 이하인 사이알론 입자 (13) 의 개수％ 가 70 개수％ 이상이다. 게다가, 최대의 입경에 대한 사이알론 입자 (13) 의 개수％ 의 분포에 있어서, 사이알론 입자 (13) 의 개수％ 의 최대값 (즉 최대 개수％) 이 15 개수％ 이상이다.

따라서, 사이알론 입자 (13) 의 미립화 및 균립 조직화가 향상되어 있고, 미세 입자 간 결합상 사이즈가 저감되어 있다. 따라서, 질화규소질 소결체 (15) 의 강도가 올라가, 내결손 성능이 향상된다.

또, 제 2 실시형태에서는, 최대의 개수％ 의 5 ％ 이상이 되는 특정 범위에 있어서, 최소 범위의 중앙값에 대응하는 최대의 입경과 최대 범위의 중앙값에 대응하는 최대의 입경이, 0.1 ㎛ 이상 2.0 ㎛ 이하의 범위 내에 존재한다.

따라서, 사이알론 입자 (13) 의 미립화 및 균립 조직화가 향상되어 있고, 미세 입자 간 결합상 사이즈가 저감되어 있다. 따라서, 이 점에서도, 질화규소질 소결체 (15) 의 강도가 올라가, 내결손 성능이 향상된다.

또한, 제 2 실시형태에서는, 최대 입경이 7 ㎛ 이상인 사이알론 입자 (13) 의 애스펙트비가 2 이상이다. 따라서, 크랙 진전의 디프랙션 효과가 크기 때문에 파괴 인성이 향상되고, 내결손 성능이 한층 더 향상된다.

[3. 실험예]

다음으로, 본 개시의 효과를 확인하기 위해 실시한 실험예에 대하여 설명한다.

＜실험예 1＞

본 실험예 1 은, 제 1 실시형태의 질화규소질 소결체 (따라서 절삭 인서트) 에 관한 실험예이다.

요컨대, 제 1 실시형태의 실험예 1 로서, 질화규소 입자를 주성분으로 하는 질화규소질 소결체 (따라서 절삭 인서트) 의 시료를 제작하고, 그 내결손성 등을 조사한 것이다.

또한, 본 실험예 1 에서 나타내는 제조 조건 이외에는, 상기 제 1 실시형태와 동일하다. 또, 절삭 인서트의 형상은, ISO 규격으로, SNGN120408T02020 이다.

구체적으로는, 하기 표 1 에 제조 조건을 나타내는 바와 같이, 실험에 사용하는 시료로서, 실시예 1 ∼ 10 및 비교예 1 ∼ 8 의 질화규소질 소결체를 제작하고, 연마하여 절삭 인서트로 하였다.

또한, 각 시료 중, 실시예 1 ∼ 10 이 본 개시의 시료이고, 비교예 1 ∼ 8 이 본 개시의 범위 밖의 비교예이다.

여기에서, 실시예 1 ∼ 10 의 시료는, 상기 제 1 실시형태의 조건 중, 비표면적 BET, 분쇄 미디어, 분쇄 시간의 조건을, 하기 표 1 에 나타내는 범위 내에서 변경하여 제작한 것이다. 예를 들어, 비표면적 BET 는 11 ∼ 17 ％ 의 범위에서 선택하고, 분쇄 시간은 96 ∼ 240 시간의 범위에서 선택하였다.

또한, 표 1 에서는, 「질화규소 (Si₃N₄) 원료의 비표면적 BET」를 간단히 「원료 BET」라고 기재하고, 「SN 볼의 체적비」를 간단히 「볼 체적비」라고 기재한다 (하기 표 3 도 마찬가지이다).

또한, φ2 ㎜, φ6 ㎜, φ10 ㎜ 의 각 질화규소 볼을, 0 : 0 : 10 의 체적 비율로 배합한 것을 사용한 경우에는, 약 168 ∼ 240 시간 분쇄 혼합하였다.

또, 비교예 1 ∼ 8 의 시료는, 비표면적 BET, 분쇄 미디어, 분쇄 시간의 조건 중 어느 것을 상기 실시예 1 ∼ 10 의 조건의 범위 밖으로 변경하여 제작하였다.

그리고, 각 시료의 절삭 인서트에 대해, 그 무게 중심을 통과하는 면에서 절단하고, 그 절단면을 경면 연마하고, 에칭 후, 주사형 전자 현미경에 의한 관찰 (즉 SEM 관찰) 을 실시하였다. 상세하게는, SEM 관찰에 의해, 무게 중심 부근의 64 ㎛ × 48 ㎛ 의 범위의 시야에 존재하는 질화규소 입자의 개수를 조사하였다. 또, 각 질화규소 입자의 최대 입경 (X) 과 최소 단경 (Y) 을 조사하여 개개의 애스펙트비 (즉 X/Y) 를 구하였다.

또, 상기 서술한 바와 같이 하여 측정한 각 질화규소 입자의 최대 입경 (X) 에 대하여, 예를 들어 0.1 ㎛ 의 폭으로 그 개수의 빈도를 산출하여, 상기 도 4 에 나타내는 바와 같은 최대 입경의 입도 분포를 구하였다.

또한, 측정 정밀도를 높이기 위해, 측정은 2 시야 이상 실시하는 것이 바람직하다. 2 시야 이상 (예를 들어 2 시야의) 측정을 실시하는 경우에는, 예를 들어, 모든 시야의 데이터를 이용하여 해석을 실시할 수 있다.

그리고, 상기 서술한 관찰에 의해 얻어진 질화규소 입자에 관한 측정 데이터로부터, 「최대 입경이 1 ㎛ 이하인 개수％ (즉 데이터 1)」과 「최대 개수％ (즉 데이터 2)」와 「최대 개수％ 의 5 ％ 이상이 되는 각 범위에 대하여 최소의 중앙값에 대응하는 최대의 입경과 최대의 중앙값에 대응하는 최대의 입경의 범위 (즉 데이터 3)」과, 「최대 개수％ 의 10 ％ 이상이 되는 각 범위에 대하여 최소의 중앙값에 대응하는 최대의 입경과 최대의 중앙값에 대응하는 최대의 입경의 범위 (즉 데이터 4)」와, 「최대 입경이 7 ㎛ 이상인 질화규소 입자의 애스펙트비 (즉 데이터 5)」를 구하였다. 그 결과를, 하기 표 2 에 기재한다.

또한, 데이터 3 이란, 5 ％ 이상의 최소와 최대의 중앙값 (즉 최대 개수％ 의 5 ％ 의 입경) 이고, 데이터 4 란, 10 ％ 이상의 최소와 최대의 중앙값 (즉 최대 개수％ 의 10 ％ 의 입경) 이다.

또한, 「최대 입경이 7 ㎛ 이상인 질화규소 입자의 애스펙트비」란, 최대 입경이 7 ㎛ 이상인 질화규소 입자에 대하여 각 애스펙트비를 구하고, 그 최소값을 기재한 것이다.

또한, 각 시료를 사용하여, 절삭 시험을 실시하였다. 상세하게는, 하기의 조건에서 보통 주철의 가공 (여기에서는 선삭 가공) 을 실시하고, 프랭크 최대 마모량과 결손에 이르는 이송 속도를 조사하였다. 그 결과를 하기 표 2 에 기재한다.

또한, 표 2 에서는, 데이터 3 의 「5 ％ 이상의 최소와 최대의 중앙값」을 간단히 「5 ％ 이상의 중앙값 1」이라고 기재하고, 데이터 4 의 「10 ％ 이상의 최소와 최대의 중앙값」을 간단히 「10 ％ 이상의 중앙값 2」라고 기재하고, 데이터 5 의 「최대 입경이 7 ㎛ 이상인 질화규소 입자의 애스펙트비」를 간단히 「애스펙트비」라고 기재한다 (하기 표 4 도 마찬가지이지만, 표 4 에서는, 질화규소 입자가 아니라 사이알론 입자를 나타내고 있다). 또, 동 표 2 에서는, 「프랭크 최대 마모량」을 간단히 「최대 마모량」이라고 기재하고, 「결손에 이르는 이송 속도」를 간단히 「결손 이송 속도」라고 기재한다.

＜가공 조건＞

날끝 처리 : 0.2 × 20°

피삭재 : FC250 (JIS)

절삭 속도 : 150 m/min

절개선 깊이 : 2.0 ㎜

이송 속도 : 0.6 ㎜/rev 로부터 스타트하고, 각 가공 패스마다 0.05 ㎜/rev

씩 늘렸다

절삭유 : 없음 (DRY)

또한, 표 2 에 있어서, 종합 평가의 「◎」는 프랭크 최대 마모량이 가장 적고, 또한, 결손에 이르는 이송 속도가 가장 큰 것 (즉 가장 우수한 특성인 것) 을 나타내고 있다. 「○」는 프랭크 최대 마모량이 0.6 ㎜ 로 적고, 또한, 결손에 이르는 이송 속도가 1.8 ㎜/rev 인 우수한 특성인 것을 나타내고 있다. 「△」는 프랭크 최대 마모량이 0.8 ∼ 0.9 ㎜ 로 약간 적고, 또한, 결손에 이르는 이송 속도가 1.7 ㎜/rev 로 약간 우수한 특성인 것을 나타내고 있다. 「×」는 프랭크 최대 마모량이 0.9 ㎜ 이상이고, 또한, 결손에 이르는 이송 속도가 1.6 ㎜/rev 이하인 바람직하지 않은 특성인 것을 나타내고 있다. 「××」는 초기 결손이 발생한 것을 나타내고 있다.

이 표 2 로부터 분명한 바와 같이, 상기 조건 1 을 만족시키는 실시예 1 ∼ 5, 9, 10 에서는, 프랭크 최대 마모량이 적고 (0.9 ㎜ 이하), 또한, 결손에 이르는 이송 속도가 높아 (1.7 ㎜/rev 이상) 내결손성이 높기 때문에 바람직하다.

이 중, 실시예 1 ∼ 3, 9, 10 에서는, 프랭크 최대 마모량이 보다 적고 (0.6 ㎜ 이하), 또한, 결손에 이르는 이송 속도가 보다 크기 (1.8 ㎜/rev 이상) 때문에, 한층 더 바람직하다.

또, 상기 조건 2 를 만족시키는 실시예 1 ∼ 3, 6 ∼ 10 에서는, 프랭크 최대 마모량이 적고 (0.9 ㎜ 이하), 또한, 결손에 이르는 이송 속도가 크기 (1.7 ㎜/rev 이상) 때문에 바람직하다.

한편, 비교예 1 ∼ 3, 7 은, 프랭크 마모량이 많고, 또한, 결손에 이르는 이송 속도가 작기 때문에 바람직하지 않다. 또, 비교예 4, 5, 8 은, 초기 결손이 발생해 있어 바람직하지 않다. 또한, 비교예 6 은, 결손에 이르는 이송 속도가 작기 때문에 바람직하지 않다.

＜실험예 2＞

본 실험예 2 는, 제 2 실시형태의 질화규소질 소결체 (따라서 절삭 인서트) 에 관한 실험예이다.

요컨대, 제 2 실시형태의 사이알론 입자를 주성분으로 하는 질화규소질 소결체로서, 제 2 실시형태의 사이알론 소결체 (따라서 절삭 인서트) 의 시료를 제작하고, 그 내결손성 등을 조사하였다. 또한, 절삭 인서트의 형상은, ISO 규격으로, RNGN120700T02020 이다.

구체적으로는, 하기 표 3 에 제조 조건을 나타내는 바와 같이, 실험에 사용하는 시료로서, 실시예 11, 12 및 비교예 9 의 사이알론 소결체를 제작하고, 연마하여 절삭 인서트로 하였다. 또한, 상기 표 3 에 기재되어 있는 제조 조건 등 이외에 대해서는, 상기 실험예 1 과 동일하다.

또한, 각 시료 중, 실시예 11, 12 가 본 개시의 시료이고, 비교예 9 가 본 개시의 범위 밖의 비교예이다.

그리고, 본 실험예 2 에 있어서 제작한 각 시료의 절삭 인서트에 대해, 상기 실험예 1 과 동일하게 하여, SEM 관찰을 실시하고, 무게 중심 부근의 64 ㎛ × 48 ㎛ 의 범위의 시야에 존재하는 사이알론 입자의 개수를 조사하였다. 또, 각 사이알론 입자의 최대 입경 (X) 과 최소 단경 (Y) 을 조사하여 개개의 애스펙트비 (즉 X/Y) 를 구하였다.

또, 상기 서술한 바와 같이 하여 측정한 각 사이알론 입자의 최대 입경 (X) 에 대하여, 예를 들어 0.1 ㎛ 의 폭으로 그 개수의 빈도를 산출하여, 최대 입경의 입도 분포를 구하였다.

그리고, 상기 서술한 관찰에 의해 얻어진 사이알론 입자에 관한 측정 데이터로부터, 실험예 1 과 마찬가지로, 데이터 1 ∼ 5 를 구하였다. 그 결과를, 하기 표 4 에 기재한다.

또한, 각 시료를 사용하여, 절삭 시험을 실시하였다. 상세하게는, 하기의 조건에서 내열 합금의 가공 (즉 선삭 가공) 을 실시하고, 플레이킹 또는 결손에 이르는 가공 거리를 조사하였다. 그 결과를 하기 표 4 에 기재한다.

＜가공 조건＞

날끝 처리 : 0.2 × 20°

피삭재 : 인코넬 718

절삭 속도 : 180 m/min

절개선 깊이 : 1.5 ㎜

이송 속도 : 0.2 ㎜/rev

절삭유 : 있음 (WET)

또한, 표 4 에 있어서, 종합 평가의 「◎」는 플레이킹에 이를 때까지의 가공 거리가 가장 긴 것 (즉 가장 우수한 특성인 것) 을 나타내고 있다. 「○」는 플레이킹에 이를 때까지의 가공 거리가 다음으로 긴 것 (즉 우수한 특성인 것) 을 나타내고 있다. 「×」는 결손에 이를 때까지의 가공 거리가 짧은 것 (즉 바람직하지 않은 특성인 것) 을 나타내고 있다.

이 표 4 로부터 분명한 바와 같이, 상기 조건 1 을 만족시키는 실시예 11, 12 에서는, 플레이킹에 이를 때까지의 가공 거리가 가장 길어 바람직하다.

한편, 비교예 9 는, 결손에 이를 때까지의 가공 거리가 짧기 때문에, 바람직하지 않다.

[4. 다른 실시형태]

또한, 본 개시는 상기 실시형태로 조금도 한정되는 것은 아니며, 본 개시를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지 양태로 실시할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

(1) 예를 들어, 상기 서술한 바와 같이, 본 개시는, 질화규소 입자를 포함하는 질화규소질 소결체뿐만 아니라, 사이알론 입자를 포함하는 질화규소질 소결체에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있다.

또, 상기 도 4 에 나타내는 바와 같은 질화규소 입자의 분포는, 질화규소질 입자가 사이알론 입자인 경우도 마찬가지이다.

(2) 또, 사이알론의 형태 (즉 결정상) 로는, α, β, 폴리 타입을, 예를 들어 용도에 따른 소정의 비율로 포함하는 것을 채용할 수 있다. 즉, 사이알론의 형태에 대해서는, 특별히 한정하지 않는다.

(3) 또, 본 개시의 질화규소질 소결체의 조성으로는, 예를 들어, 질화규소를 80 질량％ 이상, 이트륨 또는 희토류 원소의 1 종 이상을 산화물 환산으로 0.1 ∼ 10 질량％, 마그네슘을 MgO 환산으로 0.2 ∼ 6 질량％ 함유하는 조성을 들 수 있다. 또, 질화규소를 90 질량％ 이상, 이트륨 또는 희토류 원소의 1 종 이상을 산화물 환산으로 0.3 ∼ 4.5 질량％, 마그네슘을 MgO 환산으로 0.2 ∼ 3 질량％ 함유하는 조성을 들 수 있다. 또, 사이알론을 포함하고, 이트륨 또는 희토류 원소의 1 종 이상을 산화물 환산으로 1 ∼ 10 질량％, 알루미늄을 Al₂O₃ 환산으로 3 ∼ 30 질량％ 함유하는 조성을 들 수 있다. 또, 사이알론을 포함하고, 이트륨 또는 희토류 원소의 1 종 이상을 산화물 환산으로 3 ∼ 7 질량％, 알루미늄을 Al₂O₃ 환산으로 5 ∼ 25 질량％ 함유하는 조성을 들 수 있다.

(4) 또한, 상기 각 실시형태에 있어서의 1 개의 구성 요소가 갖는 기능을 복수의 구성 요소에 분담시키거나, 복수의 구성 요소가 갖는 기능을 1 개의 구성 요소에 발휘시키거나 해도 된다. 또, 상기 각 실시형태의 구성의 일부를 생략해도 된다. 또, 상기 각 실시형태의 구성의 적어도 일부를, 다른 상기 실시형태의 구성에 대해 부가, 치환 등 해도 된다. 또한, 특허청구범위에 기재된 문언으로부터 특정되는 기술 사상에 포함되는 모든 양태가 본 발명의 실시형태이다.

1, 11 : 절삭 인서트
3 : 질화규소 입자
5, 15 : 질화규소질 소결체
13 : 사이알론 입자

Claims

질화규소 입자 또는 사이알론 입자인 질화규소질 입자를 포함하는 질화규소질 소결체에 있어서,
개개의 상기 질화규소질 입자의 크기를, 각각 최대의 입경으로 나타내는 경우에,
모든 상기 질화규소질 입자 중, 상기 최대의 입경이 1 ㎛ 이하인 상기 질화규소질 입자의 개수의 비율이 70 개수％ 이상이고,
또한, 상기 최대의 입경에 대한 상기 질화규소질 입자의 개수％ 의 분포에 있어서, 상기 질화규소질 입자의 개수％ 의 최대값인 최대의 개수％ 가 15 개수％ 이상인 질화규소질 소결체로서,
개개의 상기 질화규소질 입자의 크기를, 각각 최대의 입경으로 나타냄과 함께,
상기 최대의 입경을 소정 치수마다의 각 범위로 구분하고, 상기 모든 질화규소질 입자의 개수에 대한 상기 각 범위의 상기 질화규소질 입자의 개수의 비율을 개수％ 로 하고,
또한, 상기 질화규소질 입자의 개수％ 의 최대값인 최대의 개수％ 에 대한 5 ％ 를 임계값으로 하여, 그 임계값 이상의 개수％ 가 되는 복수의 상기 범위인 특정 범위를 설정하고,
그 특정 범위 중, 상기 최대의 입경이 가장 작은 범위를 최소 범위로 함과 함께 상기 최대의 입경이 가장 큰 범위를 최대 범위로 한 경우에,
상기 최소 범위의 중앙값에 대응하는 상기 최대의 입경과 상기 최대 범위의 중앙값에 대응하는 상기 최대의 입경이, 0.1 ㎛ 이상 2.0 ㎛ 이하의 범위 내에 있고,
또한, 상기 최대의 입경이 7 ㎛ 이상인 상기 질화규소질 입자의 애스펙트비가 2 이상인, 질화규소질 소결체.
제 1 항에 있어서,
상기 최대의 입경이 1 ㎛ 이하인 상기 질화규소질 입자의 개수의 비율이 85 개수％ 이상인, 질화규소질 소결체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
질화규소를 80 질량％ 이상, 이트륨 또는 희토류 원소의 1 종 이상을 산화물 환산으로 0.1 ∼ 10 질량％, 마그네슘을 MgO 환산으로 0.2 ∼ 6 질량％ 함유하는, 질화규소질 소결체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
질화규소를 90 질량％ 이상, 이트륨 또는 희토류 원소의 1 종 이상을 산화물 환산으로 0.3 ∼ 4.5 질량％, 마그네슘을 MgO 환산으로 0.2 ∼ 3 질량％ 함유하는, 질화규소질 소결체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
사이알론을 포함하고, 이트륨 또는 희토류 원소의 1 종 이상을 산화물 환산으로 1 ∼ 10 질량％, 알루미늄을 Al₂O₃ 환산으로 3 ∼ 30 질량％ 함유하는, 질화규소질 소결체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
사이알론을 포함하고, 이트륨 또는 희토류 원소의 1 종 이상을 산화물 환산으로 3 ∼ 7 질량％, 알루미늄을 Al₂O₃ 환산으로 5 ∼ 25 질량％ 함유하는, 질화규소질 소결체.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 질화규소질 소결체로 구성되어 있는, 절삭 인서트.
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