切削工具的制作方法_2

文档序号:9353985阅读:来源:国知局
分也可以结晶化。还有,在本实施方式中,除氮化硅系相和氮 化钛相以外,均视为晶界相。另外,本发明中的所谓RE元素,是指钇(Y)和稀土类金属。
[0028] 此外,对于本实施方式中的RE元素成分的含量而言,为了烧结体的致密化,相对 于烧结体全体,以RE2O3换算为0. 5~10质量%的方式进行添加。RE元素成分的含量优选 的范围是1~8质量%。为了烧结助剂的液相生成温度的低温化、烧结体的致密化和抑制因 耐氧化性的降低造成的耐磨损性的降低,本实施方式中的铝成分的含量以Al2O3换算为0~ 15质量%,特别优选的范围是3~10质量%。RE元素成分是纪时,纪和错分成作为玻璃相 存在于晶界的部分、构成黄长石相的部分、构成YAG相的部分、构成塞隆的部分而存在。另 外,氮化钛作为分散相而相对于烧结体全体以TiN换算存在10~45质量%,特别是以10~ 30质量%的比例存在,以提高烧结体的韧性。
[0029] 氮化硅系相虽然作为主结晶而存在,但具体来说,主要作为P-塞隆相存在,或作 为氮化硅相存在。还有,在本实施方式中,(6-塞隆相的Z值(表示存在于(6-塞隆相 内的Al与0元素的量的值:以Si6ZA1Z0ZN表示塞隆相时的Z的值)在0. 01~0. 3的范围 内。由此,特别是在切削因科镍合金718这样的耐热合金时能够发挥优异的工具寿命。此 外,P-氮化硅相的一部分也可以是a-氮化硅相,P-塞隆相的一部分也可以是a-塞隆 相。在本实施方式中,为了提高烧结体的强度,相对于氮化硅系相全体的a-氮化硅系相的 比例(a率)在〇~〇? 3的范围内。
[0030] 在此,根据本实施方式,在氮化硅系烧结体的X射线衍射测量中,使表面的氮化硅 系相的峰相对于全部峰的峰值强度比小于内部的氮化硅系相的峰相对于全部峰的峰值强 度比。优选表面的氮化硅系相的峰相对于全部峰的峰值强度比,相对于内部的氮化硅系相 的峰相对于全部峰的峰值强度比的比率,在0.05~0.5的范围内。在此,所谓表面的全部 峰的峰值强度,是指基于在氮化硅系烧结体的表面测量的X射线衍射图案检测出的全部峰 的峰值强度的总和,所谓表面的氮化硅系相的峰的峰值强度,是指基于在表面测量到的X 射线衍射图案而检测出的氮化硅系相的全部峰的峰值强度的总和。内部的全部峰的峰值强 度,是指基于在氮化硅系烧结体的内部测量到的X射线衍射图案而检测出的全部峰的峰值 强度的总和,内部的氮化硅系相的峰的峰值强度,是指基于在内部测量的X射线衍射图案 而检测出的氮化硅系相的全部峰的峰值强度的总和。
[0031]另外,在本实施方式中,表面的黄长石相的峰相对于全部峰的峰值强度比大于内 部的黄长石相的峰相对于全部峰的峰值强度比。优选为,表面的黄长石相的峰相对于全 部峰的峰值强度比,相对于内部的黄长石相的峰相对于全部峰的峰值强度比的比率,在 3. 0~6. 0的范围内。在此,所谓表面的黄长石相的峰的峰值强度,是指基于在氮化硅系烧 结体的表面测量到的X射线衍射图案而检测出的黄长石相的全部峰的峰值强度的总和。所 谓内部的黄长石相的峰的峰值强度,是指基于在氮化硅系烧结体的内部测量到的X射线衍 射图案而检测出的黄长石相的全部峰的峰值强度的总和。
[0032] 此外,表面的黄长石相的(201)面的峰相对于全部黄长石峰的峰值强度比大于内 部的黄长石相的(201)面的峰相对于全部黄长石峰的峰值强度比。优选为表面的黄长石 相的(201)面的峰相对于全部黄长石峰的峰值强度比,相对于内部的黄长石相的(201)面 的峰相对于全部黄长石峰的峰值强度比的比率,在I. 1~2. 0的范围内。在此,所谓表面 的黄长石相的(201)面的峰相对于全部黄长石峰的峰值强度比,是上述表面的黄长石相的 (201)面的峰的峰值强度,相对于作为黄长石相的峰值强度的黄长石相的峰的峰值强度的 总和的比率。所谓内部的黄长石相的(201)面的峰相对于全部黄长石峰的峰值强度比,是 上述内部的黄长石相的(201)面的峰的峰值强度,相对于作为黄长石相的峰值强度的黄长 石相的峰的峰值强度的总和的比率。
[0033] 由此,即使氮化硅系烧结体的表面达到高温时,也能够减小氮化硅系烧结体的强 度和硬度的降低。另外可知,在内部,(201)面的峰以外的峰值强度高的情况下,常温下的 烧结体的强度和韧性提高。其结果是,能够抑制氮化硅系烧结体的突发缺损,使稳定的切削 性能发挥。
[0034] 因此,在由上述氮化硅系烧结体构成的切削工具中,像高速湿式粗切削加工条件 这样,在设于烧结体的表面的切刃的温度达到高温,同时烧结体的内部的温度并非那么高 的切削条件下,可抑制切刃的月牙洼磨损、来自于崩刃和微小卷刃的异常磨损等工具损伤。 另外,烧结体的内部的耐缺损性也提高。
[0035] 此外,氮化硅系烧结体中,作为晶界相含有YAG(3Y203 ? 5A1203)相,并且表面的YAG 相的(420)面的峰相对于全部峰的峰值强度比,相对于内部的YAG相的峰相对于全部峰的 峰值强度比的比率为〇. 8~1. 1,特别是0. 85~0.97。由此,能够提高烧结体在高温下的 硬度,并且能够减小表面与内部的热膨胀差,提高烧结体的耐缺损性。还有,在本实施方式 中,内部的YAG相的(420)面的峰相对于全部峰的峰值强度比为0. 010~0. 0150。
[0036]另外,在本实施方式中,能够使烧结体中含有周期表第6族元素硅化物。由此,能 够抑制高温强度的降低,并且能够使烧结体的颜色黑色化。作为周期表第6族元素硅化物, 能够例示硅化铬、硅化钼、硅化钨,但是,从使用微细的氧化物原料而能够在烧结体中作为 微细的粒子使之存在这样的理由出发,优选使用硅化钨。还有,该周期表第6族元素硅化物 粒子,在氮化硅系烧结体中作为分散相存在。
[0037] 此外,切削工具1中,在上述烧结体的表面也可以设置TiN、Al2O3和TiAlN等的硬 质被覆层。
[0038] 接下来,对于上述烧结体的制造方法进行说明。
[0039] 首先,作为原材料,例如准备氮化硅(Si3N4)粉末、RE元素的氢氧化物(RE(OH)2)或 氧化物(RE2O3)、氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)和氮化钛(TiN)。
[0040] 氮化硅原料可以使用a-氮化硅粉末、-氮化硅粉末或其混合物的任意一种。这 些氮化娃原料的平均粒径为Iym以下,特别是优选为0. 5ym以下。
[0041] 在本实施方式中,作为RE元素的原料,使用平均粒径0. 5~5ym的氧化物粉末。 氮化钛(TiN)使用平均粒径0. 5~5ym的粉末。RE元素氧化物的添加量,以RE2O3换算为 0. 5~10体积%,优选为1~8体积%。由此,烧结体的致密化得到促进。氮化铝的添加 量以AlN换算为0~10质量%,特别是3~8质量%。另外,氧化铝的添加量以Al2O3换算 为0~10质量%,特别是1~5质量%。利用这些铝化合物,能够在低温下使液相生成而 促进烧结体的致密化,能够提高烧结体的耐氧化性,提高耐磨损性。用于形成周期表第6族 元素硅化物的原料为周期表第6族元素的氧化物、碳化物、硅化物、氮化物等均可,但从廉 价并容易得到微粉末的角度出发,优选使用氧化物。氮化铝、氧化铝、周期表第6族元素的 氧化物、碳化物、硅化物、氮化物等原料使用平均粒径为0. 5~5ym的粉末。
[0042] 另外,根据需要,也可以按0~10质量%的范围添加氧化镁(MgO),按0~10质 量%的范围添加二氧化硅(Si02)。此外,为了形成周期表第6族元素硅化物,可以添加周期 表第6族元素的氧化物、碳化物、硅化物、氮化物等任意一种原料粉末。从廉价而容易得到 微粉末的角度出发,优选使用氧化物。这些原料使用平均粒径为〇. 5~5ym的粉末。
[0043] 其次,在称量出的这些原料的混合粉末中
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