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JPH0674176B2 - ウイスカー複合立方晶窒化硼素焼結体およびその製造法 - Google Patents
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JPH0674176B2 - ウイスカー複合立方晶窒化硼素焼結体およびその製造法 - Google Patents

ウイスカー複合立方晶窒化硼素焼結体およびその製造法

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JPH0674176B2
JPH0674176B2 JP2263065A JP26306590A JPH0674176B2 JP H0674176 B2 JPH0674176 B2 JP H0674176B2 JP 2263065 A JP2263065 A JP 2263065A JP 26306590 A JP26306590 A JP 26306590A JP H0674176 B2 JPH0674176 B2 JP H0674176B2
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cubic boron
whisker
dispersion
weight
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped 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
    • C04B35/58Shaped 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
    • C04B35/583Shaped 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 boron nitride
    • C04B35/5831Shaped 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 boron nitride based on cubic boron nitrides or Wurtzitic boron nitrides, including crystal structure transformation of powder

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明の製造法により製造した本発明のウイスカー複合
窒化硼素焼結体は、通常使用されている立方晶窒化硼素
焼結体と同じ分野において利用される工具材である。
〔従来の技術〕
従来工具材として使用されている立方晶窒化硼素焼結体
の製造は、立方晶窒化硼素粉末に結合材とするニッケル
粉末を添加して成る混合物をニッケル粉末が立方晶窒化
硼素粉末に液相焼結する温度にて加熱すると同時に其の
加熱温度に対応する立方晶窒化硼素の安定領域における
圧力にて加圧して立方晶窒化硼素焼結体を生成する方法
であって、一般的に行われている焼結作業は、立方晶窒
化硼素粉末にニッケル粉末を混合して成る混合粉末に窒
化チタン粉末を少量添加した混合物を47,000Kg/cm2以上
の圧力にて加圧すると同時に1,500℃以上の温度にて加
熱して、立方晶窒化硼素焼結体を製造している。
〔本発明が解決しようとする問題点〕
前項にて説明したように、従来使用されている立方晶窒
化硼素焼結体は、立方晶窒化硼素粉末に結合材とするニ
ッケル粉末を添加した混合物を47,000Kg/cm2以上の圧力
と1,500℃以上の温度とのもとで焼結して得られる立方
晶窒化硼素焼結体である。斯様に高圧高温下で生成した
立方晶窒化硼素焼結体を構成している立方晶窒化硼素粒
子の多数個と結合材であるニッケル粒子の多数個が液相
焼結して生成したニッケル組織とは、夫々に固有の膨張
率を有している。従って、相互に異る膨張度を形成して
おり、従って焼結体を生成した立方晶窒化硼素焼結体の
内部には歪を内蔵している。其の歪を内蔵している立方
晶窒化硼素焼結体を使用して製造した切削工具を用いて
切削作業を行う場合には、其の切削作業時に起る衝撃に
より工具に内蔵している歪が其の工具に大小の亀裂ある
いは大小の欠損を誘発する原因となる。斯様に工具を構
成する立方晶窒化硼素焼結体に内蔵している歪により誘
発される大小の亀裂あるいは大小の欠損の発生を抑制す
る手段が開発されていないことが本発明が解決しようと
する問題点である。
〔問題点を解決するための手段〕
前項にて説明したように、問題点を解決するために主材
とする立方晶窒化硼素粉末と焼結助材として選択した金
属粉末金属の粉末との混合粉末に各種硬質物ウイスカー
のうちより分散複合材として選択した硬質物ウイスカー
の単繊維集合体の集合物に分散複合助材とする立方晶窒
化硼素微粉末を加えた混合物を水またはメチルアルコー
ル等の分散媒の中に投入し機械的運動による撹拌と超音
波振動による撹拌とを行って生成したウイスカー分散混
合液より分散媒を気化させて除いて成るウイスカー分散
混合物を生成し、次いで、其のウイスカー分散混合物を
主材である立方晶窒化硼素粉末とコバルト・ニッケル・
鉄・コバルト系合金・ニッケル系合金・鉄系合金のうち
より焼結助材として選択した金属の粉末との混合粉末
に、加えて混合した混合物を焼結用原料とし、其の焼結
用原料を46,000Kg/cm2以上の圧力と1,480℃以上の温度
とより立方晶窒化硼素の安定条件を満足する圧力と温度
として選定した焼結用圧力と焼結用温度とにて加圧加熱
して硬質物ウイスカーの単繊維の多数個を分散結合した
立方晶窒化硼素焼結体を生成することによって、立方晶
窒化硼素焼結体の内部に内蔵している歪にともなう脆性
にもとづく大小の亀裂あるいは大小の欠損が発生する現
象を抑制して、問題点を解決しようとするものである。
〔作 用〕
高い抗張力を有する炭化珪素ウイスカーまたは窒化珪素
ウイスカー等の硬質物ウイスカーのうちより分散複合材
として選択した硬質物ウイスカーの単繊維集合体の集合
物と立方晶窒化硼素微粉末と、を混合した混合物を極性
の高い水またはメチルアルコール等の分散媒の中に投入
し機械的運動による撹拌と超音波振動による撹拌とを行
ってウイスカー分散混合液を生成し、次いで其の生成し
たウイスカー分散混合液より分散媒を気化させて除いて
ウイスカー分散混合物を生成し、次いで其のウイスカー
分散混合物に、立方晶窒化硼素粉末とコバルト・ニッケ
ル・鉄・コバルト系合金・ニッケル系合金・鉄系合金の
うちより焼結助材として選択した金属の粉末との混合粉
末を加えて混合した混合物を焼結用原料とし、其の焼結
用原料を高温高圧発生装置を使用して46,000Kg/cm2以上
の圧力と1,480℃以上の温度とより立方晶窒化硼素の安
定条件を満足する圧力と温度として選定した焼結用圧力
と焼結用温度のもとにて加圧加熱して、硬質物ウイスカ
ー単繊維の多数個と立方晶窒化硼素微粒子の多数個と立
方晶窒化硼素粒子の多数個との混合体における個々の硬
質物ウイスカー単繊維および個々の立方晶窒化硼素微粒
子および個々の立方晶窒化硼素粒子が焼結助材金属粉末
の溶融体の作用により相互に結合して形成した結合体の
中の隙間に焼結助材金属粉末の溶融体が充填して成る液
相焼結体を生成し、次いで加えていた圧力は保持したま
まで加熱のみを停止し、更に冷却して固相焼結体を生成
し、次いで保持していた圧力を常圧にもどし、次いで生
成した固相焼結体を高温高圧発生装置より取り出す。得
られる固相焼結体は複合焼結組織体を構成しているウイ
スカー複合窒化硼素焼結体である。斯様にして生成した
ウイスカー複合立方晶窒化硼素焼結体は高圧力と高温と
のもとで行われた焼結作業において生成した焼結体であ
り、且つ其の焼結体であるウイスカー複合立方晶窒化硼
素焼結体を構成している主材である立方晶窒化硼素粒子
の多数個と分散複合材である硬質物ウイスカー単繊維の
多数個と分散複合助材である立方晶窒化硼素微粒子の多
数個と焼結助材である金属粉末の金属焼結組織とは夫々
に固有の膨張率を有していることによって其のウイスカ
ー複合立方晶窒化硼素焼結体の内部には歪を内蔵してい
る。其のウイスカー複合立方晶窒化硼素焼結体の内部に
は硬質物ウイスカー単繊維の多数個が分散結合してお
り、其のウイスカー複合立方晶窒化硼素焼結体を使用し
て製作した切削工具等を用いて切削作業等を行う場合に
切削工具を形成しているウイスカー複合立方晶窒化硼素
焼結体が受ける衝撃が其の焼結体の内部に内蔵している
歪を原因とする大小の亀裂あるいは大小の欠損が誘発す
ることを其の切削工具を形成している焼結体の内部に分
散結合している硬質物ウイスカー単繊維の多数個が抑制
する作用を発揮することとなる。
〔実施例〕
実施例 1. 分散混合材とする炭化珪素ウイスカーの単繊維集合体の
集合物を60重量%と分散複合助材とする立方晶窒化硼素
微粉末を40重量%との割合にて混合した混合物を、極性
の高い分散媒である水の中に投入し機械的運動による撹
拌と超音波振動による撹拌とを行ってウイスカー分散混
合液を生成し、次いで其のウイスカー分散混合液を加熱
して水を気化させて除いてウイスカー分散混合物を生成
した。次いで其のウイスカー分散混合物を4重量%と立
方晶窒化硼素粉末を91重量%と焼結助材とするニッケル
粉末を5重量%と、の割合にて混合した混合物を焼結用
原料とした。次いで配合した焼結用原料を高温高圧発生
装置を使用して48,500Kg/cm2の圧力にて加圧すると同時
に1,550℃の温度にて加熱して焼結体を生成し、次いで
加えていた圧力は保持したままで加熱のみを停止し、更
に外部より冷却して、其の高温高圧発生室内の温度が30
0℃にまで降温した後に保持していた圧力を常圧にもど
して生成した焼結体を高温高圧発生室内より取り出し
た。得た焼結体は、立方晶窒化硼素粒子の多数個と分散
複合材とした炭化珪素ウイスカー単繊維の多数個と分散
複合助材とした立方晶窒化硼素微粒子の多数個とが焼結
助材である金属粉末の溶融体の作用により相互に結合し
て形成した結合体の中の隙間に焼結助材金属であるニッ
ケル粉末の溶融体が充填して液相焼結して液相焼結体を
生成し、次いで加えていた圧力は保持したままで加熱の
みを停止し、更に外部より冷却して固相焼結体を生成
し、次いで保持していた圧力を常圧にもどして複合焼結
組織体を構成したウイスカー複合立方晶窒化硼素焼結体
であった。
実施例 2. 分散複合材とする炭化珪素ウイスカーの単繊維集合体の
集合物を50重量%と分散複合助材とする立方晶窒化硼素
微粉末を50重量%との割合にて混合した混合物を、極性
の高い分散媒である水の中に投入し機械的運動による撹
拌と超音波振動による撹拌とを行ってウイスカー分散混
合液を生成し、次いで其のウイスカー分散混合液を加熱
して水を気化させて除いてウイスカー分散混合物を生成
した。次いでウイスカー分散混合物を5重量%と立方晶
窒化硼素粉末を90重量%と焼結助材とするニッケル粉末
を5重量%との割合にて混合した混合物を焼結用原料と
した。次いで、其の配合した焼結用原料を高温高圧発生
装置を使用して48,500Kg/cm2の圧力にて加圧すると同時
に1,550℃の温度にて加熱して焼結体を生成し、次いで
加えていた圧力は保持したままで加熱のみを停止し、更
に外部より冷却して其の高温高圧発生室内の温度が300
℃にまで降温した後に保持していた圧力を常圧にもどし
て生成した焼結体を高温高圧発生室内より取り出した。
得た焼結体は、立方晶窒化硼素粒子の多数個と分散複合
材とした炭化珪素ウイスカー単繊維の多数個と分散複合
助材とした立方晶窒化硼素微粒子の多数個とが焼結助材
としたニッケル粉末の溶融体の作用により相互に結合し
て形成した結合体の中の隙間に焼結助材金属であるニッ
ケル粉末の溶融体が充填して、液相焼結して液相焼結体
を生成し、次いで加えていた圧力は保持したままで加熱
のみを停止し、更に外部より冷却して固相焼結体を生成
し、次いで保持していた圧力を常圧にもどして複合焼結
組織体を構成したウイスカー複合立方晶窒化硼素焼結体
であった。
〔発明の効果〕
以上に説明した本発明の製造法によって製造した本発明
のウイスカー複合立方晶窒化硼素焼結体は、立方晶窒化
硼素粒子の多数個と分散複合材とする硬質物ウイスカー
単繊維の多数個と分散複合助材とする立方晶窒化硼素微
粒子の多数個と焼結助材金属粉末の焼結組織とが複合し
て成る複合焼結組織体であって、其の複合焼結組織体を
構成している主材である立方晶窒化硼素粒子と分散複合
材である硬質物ウイスカー単繊維と分散複合助材である
立方晶窒化硼素微粒子と焼結助材である金属粉末の焼結
組織とが夫々に固有の膨張率を有しているので、これら
の構成材をもって成る複合焼結組織体であるウイスカー
複合立方晶窒化硼素焼結体の内部には歪が内蔵されてい
る。斯様なウイスカー複合立方晶窒化硼素焼結体を使用
して製作した工具等を用いた切削作業時には、其の切削
作業時に受ける衝撃によって其の工具を形成しているウ
イスカー複合立方晶窒化硼素焼結体に内蔵されている歪
が大小の亀裂あるいは大小の欠損を誘発しようとするの
であるが、其の焼結体の内部に分散結合している抗張力
の高い硬質物ウイスカー単繊維の多数個が大小の亀裂あ
るいは大小の欠損の発生を抑制する機能を発揮すること
となるので、其の工具の有効利用率を著しく高める効果
を奏することができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】各種硬質物ウイスカーのうちより分散複合
    材として選択した硬質物ウイスカーの単繊維集合体の集
    合物を60重量%乃至40重量%と、分散複合助材とする立
    方晶窒化硼素微粉末を40重量%乃至60重量%と、の割合
    範囲内より選定した割合にて混合した混合物を、極性の
    高い水またはメチルアルコール等の分散媒の中に投入し
    機械的運動による撹拌と超音波振動による撹拌とを行っ
    てウイスカー分散混合液を生成し、次いで其のウイスカ
    ー分散混合液より分散媒を気化させて除いてウイスカー
    分散混合物を生成し、其の生成したウイスカー分散混合
    物を20重量%乃至5重量%と、立方晶窒化硼素粉末を74
    重量%乃至91重量%と、コバルト・ニッケル・鉄・コバ
    ルト系合金・ニッケル系合金・鉄系合金のうちより焼結
    助材として選択した金属の粉末を6重量%乃至4重量%
    と、の割合範囲内より選定した割合にて混合した混合物
    を焼結用原料とし、其の焼結用原料を46,000Kg/cm2以上
    の圧力と1,480℃以上の温度とより立方晶窒化硼素の安
    定条件を満足する圧力と温度として選定した焼結用圧力
    と焼結用温度のもとにて加圧加熱して生成した焼結体に
    おいて、立方晶窒化硼素微粒子の多数個および立方晶窒
    化硼素粒子の多数個および硬質物ウイスカー単繊維の多
    数個が焼結助材金属粉末の溶融体の作用により相互に結
    合して形成した結合体の中の隙間に焼結助材金属の溶融
    体が充填して液相焼結し次いで固化して複合焼結組織体
    を構成していることを特徴とするウイスカー複合立方晶
    窒化硼素焼結体
  2. 【請求項2】各種硬質物ウイスカーのうちより分散複合
    材として選択した硬質物のウイスカー単繊維集合体の集
    合物を60重量%乃至40重量%と、分散複合助材とする立
    方晶窒化硼素微粉末を40重量%乃至60重量%と、の割合
    範囲内より選定した割合にて混合した混合物を、極性の
    高い水またはメチルアルコール等の分散媒の中に投入し
    機械的運動による撹拌と超音波振動による撹拌とを行っ
    てウイスカー分散混合液を生成し、次いで其のウイスカ
    ー分散混合液より分散溶媒を気化させて除いてウイスカ
    ー分散混合物を生成し、其の生成したウイスカー分散混
    合物を20重量%乃至5重量%と立方晶窒化硼素粉末を74
    重量%乃至91重量%と、コバルト・ニッケル・鉄・コバ
    ルト系合金・ニッケル系合金・鉄系合金のうちより焼結
    助材として選択した金属の粉末を6重量%乃至4重量%
    と、の割合範囲内より選定した割合にて混合した混合物
    を焼結用原料とし、其の焼結用原料を46,000Kg/cm2以上
    の圧力と1,480℃以上の温度とより立方晶窒化硼素の安
    定条件を満足する圧力と温度として選定した焼結用圧力
    と焼結用温度のもとにて加圧加熱して、硬質物ウイスカ
    ー単繊維の多数個と立方晶窒化硼素微粒子の多数個と立
    方晶窒化硼素粒子の多数個との混合体における個々の硬
    質物ウイスカー単繊維および個々の立方晶窒化硼素微粒
    子および個々の立方晶窒化硼素粒子が焼結助材金属粉末
    の溶融体の作用により相互に結合して形成した結合体の
    中の隙間に焼結助材金属の溶融体が充填して液相焼結し
    て液相焼結体を生成し、次いで加えた圧力は保持したま
    まで加熱のみを停止し、更に冷却して固相焼結体を生成
    し、次いで保持した圧力を常圧にもどして複合焼結組織
    体を生成することを特徴とするウイスカー複合立方晶窒
    化硼素焼結体の製造法。
JP2263065A 1990-10-02 1990-10-02 ウイスカー複合立方晶窒化硼素焼結体およびその製造法 Expired - Lifetime JPH0674176B2 (ja)

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