JP2000500426A

JP2000500426A - ウィスカー強化セラミック切削工具及びその組成物

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Publication number: JP2000500426A
Application number: JP9518828A
Authority: JP
Inventors: ケイ．メーロトラ、パンカジ; アール．ハストン、ウイリアム
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 1995-11-13
Filing date: 1996-09-20
Publication date: 2000-01-18
Also published as: CN1088689C; DE861219T1; AU699964B2; BR9611449A; KR100284058B1; CN1204308A; EP0861219B1; US5955390A; DE69620215D1; EP0861219A1; WO1997018177A1; AU7368196A; DE69620215T2; KR19990067499A; ES2121714T3; ES2121714T1

Abstract

(57)【要約】出発成分のブレンドを圧密化することによって形成したセラミック組成物である。この組成物はマトリックスを有し、このマトリックスが、ハフニウム、モリブデン、ジルコニウム、タンタル、バナジウム、タングステンの炭化物、窒化物及び浸炭窒化物ならびにこれらの固溶体のうちの一つ以上をマトリックスに対して５０体積％を越える量で含む。このマトリックスが、組成物の６０〜９９．８体積％である。セラミックウィスカーがマトリックスに均一に分散し、このセラミックウィスカーが組成物の０．２〜４０体積％である。

Description

【発明の詳細な説明】ウィスカー強化セラミック切削工具及びその組成物発明の背景本発明は、ウィスカー強化材を有するセラミック切削工具及びその組成物に関する。さらに詳細には、本発明は、セラミックマトリックスの少なくとも５０体積％がチタン、ハフニウム、モリブデン、ジルコニウム、タンタル、ニオブ、バナジウム及び／又はタングステンの炭化物、窒化物、及び／又は浸炭窒化物(car bonitride)を含むセラミックウィスカー強化材を有するセラミック切削工具及びその組成物に関する。過去には、ウェイ(Wei)による米国特許第４，５４３，３４５号に開示されるようなウィスカー強化材を有するセラミック体があった。ウェイの特許は、炭化シリコンウィスカー強化材を有するアルミナマトリックス、炭化シリコンウィスカーを有する炭化ホウ素マトリックス、及び炭化シリコンウィスカーを有するムライトマトリックスを開示している。ウェイの特許によると、炭化シリコンウィスカーを組み込むことによってサブストレート(substrate)の破壊じん性が増大した。ヤマガタ(Yamagata)らによる特開昭６３−１０７５８号は、主な成分としてアルミナを含むセラミック複合材料に関する。残りは、TiC ５〜４０重量％及び炭化シリコンウィスカー２〜４０重量％である。炭化チタン及び炭化シリコンウィスカーを合わせた量は５０重量％を越えない、即ち、５０重量％以下である。また、この特許は、アルミニウム、シリコンならびにIVa、Va及びVIa族の元素の酸化物、炭化物又は窒化物を１０重量％まで含むことも述べている。トイバナ(Toibana)らによる米国特許第４，５０７，２２４号は、SiC ファイバ強化材の適切なマトリックス材料として幾つかの窒化物及び炭化物について、また、SiC ファイバ強化材の導電性粉末についても述べている。SiC ファイバは５〜５０重量％の量で存在する。この第４，５０７，２２４号の特許は、窒化シリコン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化シリコン、炭化ホウ素及び炭化チタンのマトリックスについて特に述べている。この第４，５０７，２２４号の特許は、マトリックスとして炭化シリコンファイバと共にアルミナ、酸化ジルコニウム、窒化シリコンを使用する例について述べている。この第４，５０７，２２４号の特許の焦点は、電気放電機械加工に適したセラミック製品にある。これについて、この明細書ではサブストレートの電気抵抗は１０Ωｃｍを越えてはならないと述べている。クポクマル(Kpochmal)による"Fiber Reinforced Ceramics: A Review and Ass essment of their Potential"というタイトルの出版物（９頁〜１６頁）は、HfC 又はZrC マトリックスを有する（ファイバ強化材を有する）セラミックについて述べている。フィラメントは、タングステン、モリブデン、タンタル、ホウ素、炭素、炭化シリコン、炭化ホウ素及びアルミナを含む。ウィスカー強化材を有するセラミック切削工具もある。これに関して、ローズ (Rhodes)らによる米国特許第４，７８９，２７７号は、セラミックマトリックスにアルミナ、窒化アルミニウム、ベリリア、炭化ホウ素、グラファイト、炭化シリコン（任意）、及び窒化シリコンのようなセラミックウィスカー（含有量は２体積％〜４０体積％）を使用することを開示している。セラミックマトリックスはアルミナが好ましいが、３０％までジルコニア、ハフニア及び炭化チタンを” ドープ”したアルミナを含む。アルミナはマトリックスの主な成分である。 HIGH DENSITY REINFORCED CERAMIC BODIES AND METHOD OF MAKING SAMEという発明の名称のローズらによる特許出願PCT/US86/00528号は、ウィスカー強化セラミック体の無圧焼結について述べている。この特許は、０．５〜２１体積％のウィスカー含量について述べている。特定した例として、SiC ウィスカー含量が６．１体積％〜２９．２体積％であるアルミナマトリックスの使用について教示している。メロトラ(Mehrotra)らによるALUMINA-TITANIUM CARBIDE-SILICON CARBIDE COM POSITIONという発明の名称の米国特許第５，０５９，５６４号は、SiC ウィスカー及びTiC 相の分散液を含むアルミナベースのマトリックスに関する。SiC ウィスカーは１．０〜３０体積％未満であり、最も好ましい範囲は２．５〜２０体積％である。TiC は５〜４０体積％であり、焼結助剤残留物を３体積％まで含むのが好ましい。メロトラによるGROUP IVB BORIDE BASED CUTTING TOOLS FOR MACHINING GROUP VIB BASED MATERIALSという発明の名称の米国特許第５，４２７，９８７号は、ホウ化ジルコニウム、ホウ化ハフニウムに関し、特にホウ化チタンの切削工具に関する。ホウ化物粉末にW 及びCoを添加することによって、組成物の高密度化が向上した。ホイットニー(Whitney)らによる1969 Air Force Report は、切削工具として使用するために、ZrN 及びHfN マトリックスに粒子強化材を高含量使用することについて述べている。この1969 Report では、ウィスカーがこれらのマトリックスを強化することについて述べていない。ブランド(Brandt)による米国特許第５，２３１，０６０号は、切削工具として使用するためのアルミナのような酸化物ベースのマトリックスを強化するために、Ti、Zr、Hf、V 、Nb又はTaの窒化物、炭化物及びホウ化物のウィスカーを使用することを教示している。スズキ(Suzuki)らによる米国特許第５，４３９，８５４号は、TiC ４０重量％以上、炭化シリコンウィスカー（２０μｍ以下の長さ）５〜４０重量％含む切削工具に関する。この切削工具は、アルミナを４０重量％までと、焼結助剤を含めてもよい。４０重量％までのTiC は、Ti又は窒化物、ホウ化物又は酸化物のようなTiベースの化合物に置き換えることができる。表Ｉは幾つかの従来技術の市販されている切削工具の幾つかの物理的特性を示す。これらの市販されている切削工具を参照すると、WG-300切削工具はペンシルバニア州(Pennylvania)セガータウン(Saegertown)のグリーンリーフ社(Greenleaf Co rporation)で販売されており、SiC ウィスカー約２５体積％とバランスとしてアルミナを有する組成である。HC6 切削工具はミシガン州(Michigan)ファーミントンヒルズ(Farmington Hills)のNGK スパークプラグ社(NGK Spark Plugs)(USA)の NTK 切削工具部門で販売されており、TiC 約７０体積％とバランスとしてアルミナを有する組成である。KO90切削工具はペンシルバニア州ラトローブ(Latrobe) のケンナメタル社(Kennametal Inc.)で製造され、アルミナ７０体積％とTiC ３０体積％の組成を有する。これらの組成物はそれぞれ焼結助剤を少量含んでもよい。発明の概要本発明の目的は、ウィスカー強化材を有する改良されたセラミック切削工具、及びその組成物を提供することである。本発明の別の目的は、セラミックマトリックスがチタン、ハフニウム、モリブデン、ジルコニウム、タンタル、ニオブ、バナジウム及び／又はタングステンの炭化物、窒化物及び／又は浸炭窒化物のうちの一つ以上を約５０体積％含むセラミックウィスカー強化材を有する、改良されたセラミック切削工具及びその組成物を提供することである。本発明の別の目的は、セラミックマトリックスがチタン、ハフニウム、モリブデン、ジルコニウム、タンタル、ニオブ、バナジウム及び／又はタングステンの炭化物、窒化物及び／又は浸炭窒化物のうちの一つ以上を約５０体積％含み、任意で、サブストレートがアルミナ、炭化シリコン又はチタン、ジルコニウムもしくはハフニウムのホウ化物の一つ以上の粒子をさらに含んでもよいセラミックウィスカー強化材を有する、改良されたセラミック切削工具及びその組成物を提供することである。本発明のさらに別の目的は、ウィスカーがアルミナ、炭化シリコン、又はチタン、ジルコニウムもしくはハフニウムの炭化物、窒化物、ホウ化物又は浸炭窒化物のうちの一つを含むセラミックウィスカー強化材を有する、改良されたセラミック切削工具及びその組成物を提供することである。本発明の別の目的は、セラミックマトリックスがチタン、ハフニウム、モリブデン、ジルコニウム、タンタル、ニオブ、バナジウム及び／又はタングステンの炭化物、窒化物及び／又は浸炭窒化物のうちの一つ以上を約５０体積％含み、任意で、サブストレートがアルミナ、炭化シリコン又はチタン、ジルコニウムもしくはハフニウムのホウ化物の一つ以上の粒子をさらに含むセラミックウィスカー強化材を有する、改良されたセラミック切削工具及びその組成物を提供することである。セラミックウィスカーは、アルミナ、炭化シリコン、窒化シリコン、炭化ホウ素、又はチタン、ジルコニウムもしくはハフニウムの炭化物、窒化物、ホウ化物もしくは浸炭窒化物、又はジルコニウムもしくはハフニウムの酸化物のうちの一つ以上を含む。本発明の一つの形態では、本発明は出発成分のブレンドを圧密化することによって形成した組成物である。この組成物はマトリックスを含み、このマトリックスは、ハフニウム、モリブデン、ジルコニウム、タンタル、ニオブ、バナジウム、チタン、タングステンの炭化物、窒化物及び浸炭窒化物ならびにこれらの固溶体のうちの一つ以上をマトリックスに対して５０体積％よりも多い量で含有する。このマトリックスは、出発成分として一つ以上の焼結助剤を使用することによって存在する焼結助剤残留物を出発成分の１重量％以下の量でさらに含む。マトリックスは、組成物の６０〜９９．８体積％である。組成物は、マトリックスに均一に分散するセラミックウィスカーをさらに含み、このセラミックウィスカーは組成物の０．２〜４０体積％である。本発明の別の形態では、本発明はレーキ面及びフランク面を含むセラミック切削工具である。レーキ面とフランク面との接合部に切削エッジがある。この工具は、約４５体積％から５０体積％より少ない量の炭化チタンモリブデン及び約５５体積％よりも少ないアルミナを含有するマトリックスを有するセラミック組成物を含む。マトリックスはセラミック組成物の約６０体積％〜約９０体積％である。この組成物は、マトリックスに均一に分散するセラミックウィスカーをさらに含み、セラミックウィスカーはセラミック組成物の約２体積％〜約３５体積％である。図面の簡単な説明以下はこの特許出願の一部である図面の簡単な説明である。図１は本発明の切削工具の特定の実施の形態を含む切削インサートの等角図である。図２は、実施例２に対応する本発明による熱圧複合材料の走査型電子顕微鏡(S EM)の二次電子画像の顕微鏡写真（倍率５０００）であり、熱圧軸に垂直な研磨された平面を示す。図３は、実施例４に対応する本発明による熱圧複合材料の走査型電子顕微鏡(S EM)の二次電子画像の顕微鏡写真（倍率２０００）であり、熱圧軸に垂直な研磨された平面を示す。図４は、実施例６に対応する本発明による熱圧複合材料の走査型電子顕微鏡(S EM)の二次電子画像の顕微鏡写真（倍率２０００）であり、熱圧軸に垂直な研磨された平面を示す。図５は、本発明の実施の形態及び従来技術の組成物の切削時間の関数としての切削ノッチの磨耗の深さのグラフである。図６は、本発明の実施の形態及び従来技術の組成物の切削時間の関数としてのフランク磨耗のグラフである。図７は、本発明の実施の形態及び従来技術の組成物の切削時間の関数としてのノーズ磨耗のグラフである。特定の実施の形態の詳細な説明本発明は、セラミック組成物に関し、特にセラミックウィスカー強化材を含むセラミック組成物に関する。一般的に、セラミック切削工具はセラミックマトリックス及びマトリックスを強化するセラミックウィスカーを含む。マトリックスとウィスカーの組み合わせがサブストレートとなる。このサブストレートは硬質の材料で被覆される。このような硬質の材料の例として、アルミナ、炭化チタン、窒化チタン、浸炭窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、窒化ホウ素立方晶ならびにダイヤモンド及びこれらの組み合わせが挙げられる。被覆は、化学蒸着(C VD)（メロトラらによるALUMINA COATED SILICON CARBIDE WHISKER-ALUMINA COMP OSITIONという発明の名称の米国特許第４，８０１，５１０号を参照のこと）又は物理蒸着(PVD)（ジンダル(Jindal)らによるPHISICAL VAPOR DEPOSITION OF TI TANIUM NITRIDE ON A NONCONDUCTIVE SUBSTRATEという発明の名称の米国特許第５，２６４，２９７号を参照のこと）又は幾つかの層がPVD によって施され、幾つかの層がCVDによって施される方法（サンタナム(Santhanam)らによるCOATED C UTTING TOOLSという発明の名称の米国特許第５，２３２，３１８号を参照のこと）によって施される。炭化チタン又は浸炭窒化チタンを高含量、即ち、少なくとも２５〜３０体積％含むサブストレートは、PVD 被覆及びEDM 機械加工に特に適する程度に電気導電性である。本発明の特定なマトリックスは、チタン、ハフニウム、モリブデン、ジルコニウム、タンタル、ニオブ、バナジウム及び／又はタングステンのうちの一つ以上の炭化物、浸炭窒化物及び／又は窒化物を含むため、この成分はマトリックスの約５０体積％以上である。炭化物、窒化物、浸炭窒化物成分の好ましい含量がマトリックスの５０体積％を越える理由は、より高い硬度及びより高い破壊じん性が提供されるためである。これに関して、炭化物、窒化物、浸炭窒化物成分がマトリックスの５０体積％を越える場合、破壊じん性は６．３MPam^1/2K_IC以上であり、好ましくは６．６MP am^1/2K_IC以上であり、硬度は９４．７ロックウェルＡ以上である。高硬度及び高破壊じん性の組み合わせによって、これらの組み合わせが切削工具、軸受、密封リング、すり板及びノズルとしての使用に適する。さらに、マトリックスは炭化シリコン、ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウム、ホウ化クロム、ホウ化ハフニウム、アルミナ、酸化ジルコニウム及び酸化ハフニウムの粒子ならびに焼結助剤残留物を含むのがよい。焼結助剤の好ましい含量は１重量％以下であり、より好ましい焼結助剤の含量は０．５重量％以下である。好ましい焼結助剤として、単独で又は組み合わせのいずれかで、イットリア、マグネシア及びジルコニアが挙げられる。マトリックスは、完全なセラミック切削工具組成の６０〜９９．８体積％を有する。セラミックウィスカーに関して、これらのウィスカーは、炭化シリコン、炭化チタン、浸炭窒化チタン、窒化チタン、ホウ化チタン、炭化ジルコニウム、浸炭窒化ジルコニウム、窒化ジルコニウム、ホウ化ジルコニウム、炭化ハフニウム、窒化ハフニウム、浸炭窒化ハフニウム、ホウ化ハフニウム、アルミナ、窒化シリコン、炭化ホウ素のような材料のいずれかから選択される。セラミックウィスカーは、完全なセラミック切削工具組成の０．２〜４０体積％を有する。本発明において破壊じん性を最大限にするために、IVB 族（チタン、ハフニウム又はジルコニウム）の窒化物又は浸炭窒化物ベースのマトリックス、より好ましくは窒化チタン又は浸炭窒化チタンベースのマトリックスがAl₂O₃、Si₃N₄、Ti B₂、SiC 、TiC 及びB₄C からなる群の一つ以上のウィスカーで強化されるのが好ましい。TiC 、TiB₂、SiC 又はB₄C ウィスカーは、窒化チタン又は浸炭窒化チタンベースのマトリックスで最も優れた破壊じん性を提供する。図１及び特定の実施の形態の形状を参照すると、切削工具１０が例示される。切削工具１０はレーキ面１２及びフランク面１４を有する。レーキ面及びフランク面が交差して切削エッジ１６を形成する。特定の構造は、American National Standard for Cutting Tools-Indexable Inserts-Identification System，ANSI B212.4-1986によると、Ｔランドを有するSNGN-453T 型の切削インサートである（切削エッジ標本：面取り０．００２〜０．００４インチ×２０°）。他の型の切削インサート及びエッジ標本も適用可能であり、本発明の範囲内であると見なされる。以下の実施例に示すように、上の定義内のセラミック切削工具は優れた密度、硬度及び破壊じん性を有する。これらの特性は、スチール、鋳鉄及びニッケルベースの超合金の高速機械加工の際に特に優れた切削工具を提供する。耐磨耗性が化学的耐磨耗性よりも重要である機械加工の用途では、炭化チタンベースのマトリックスが好ましい。しかし、化学的耐磨耗性が耐磨耗性よりも重要である場合は、炭化ハフニウムベース又は浸炭窒化チタンベースのマトリックスが好ましい。また、化学的耐磨耗性は、例えば、窒化チタン、浸炭窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、炭化チタン及びアルミナのようなインサートに硬質の被覆物を施すことによって、向上する。ニッケルベースの超合金のためには、又は高硬度及び高化学的不活性の組み合わせが所望される工作物の機械加工のためには、ｘが０より大きく０．９５未満、且つｙ＋ｘ＝１である浸炭窒化チタン(TiC_xN_y)ベースのマトリックスを使用するのが好ましい。ｙは０．５以上であることがより好ましい。ｘ＝０である場合、即ち、窒化チタンである場合、硬度は低減し、これらの材料の高温製造中に窒化チタンとSiC ウィスカーとの反応が起こる。したがって、ｙは０．９５未満であるのがよい。浸炭窒化チタン[Ti(C_xN_y)]のｘ及びｙの他の範囲は、ｙが０．９０未満であり且つ０．５５以上であって、ｘ＋ｙ＝１である。浸炭窒化チタン[T i(C_xN_y)]のｘ及びｙのさらに別の範囲は、ｙが０．７５未満且つ０．６以上であってｘ＋ｙ＝１である。浸炭窒化チタンは浸炭窒化ハフニウム又は浸炭窒化ジルコニウムに任意に置き換えることができる。表II〜IVに述べられる以下の実施例は、本発明の例であり、以下の方法にしたがって形成した。全ての実施例において、炭化シリコンウィスカーをイソプロパノール中に一時間超音波分散した。実施例１〜７、９及び１０では、窒化シリコンは日本の東京のトウカイカーボン社(Tokai Carbon Co.)でグレード１という名称で製造されたものである。トウカイのウィスカーは平均長が２０〜５０μｍ、平均直径が０．３〜１μｍである。これらのトウカイのSiC ウィスカーの結晶構造は大部分はβ炭化シリコンであった。実施例１１及び１２では、炭化シリコンウィスカーを、サウスカロナイナ州(S outh Carolina)のグリア(Greer)のアドバンスドコンポジットマテリアルズ社(Ad vanced Composite Materials Corporation)からグレード名称SC-9を入手した。S C-9ウィスカーは平均長が１０〜８０μｍ、平均直径が０．６μｍであった。これらのSC-9 SiCウィスカーの結晶構造はα炭化シリコンであった。実施例１〜７、９〜１２の製造方法に関しては、残りの成分をイソパノールと共に一時間ミルでブレンドした。次に、超音波処理した炭化シリコンウィスカーを、残りの成分をブレンドしたものとミルで２０分間ブレンドした。このブレンドを２００メッシュスクリーンにかけ、ロータリーエバポレーターで乾燥し、１００メッシュスクリーンに通過させた。乾燥したブレンドを、アルゴン雰囲気下で６０分間、４５００ｐｓｉで１７５０℃〜１８５０℃の温度で一軸熱圧した。得られた生成物を上述したようにＴランドを有するSNGN-453T 型切削インサート（切削エッジ標本０．００２〜０．００４インチ及び面取り２０°）に研削した。以下の表II〜IVは、成分の供給者が一つ以上いる場合にその供給者を括弧書きで特定している。全ての実施例に対してY₂O₃はドイツのベーデン(Baden)、ロイターバーグ(Lauterburg)、D-7887,P O Box 1229 のヘルマンＣ．ストラックベルリン社(Hermann C.Strack Berlin GmbH & Co，KG)から供給した。表II〜IVにおいて、トウカイから供給した炭化シリコンウィスカーは名称"(T) "となる。アドバンスドコンポジットマテリアルズ社から供給した炭化シリコンウィスカーは名称"(A)"となる。実施例の幾つかでは、Al₂O₃はNanotek Al₂O₃ Gamma/Delta という名称でイリノイ州(Illinois)のダーレン(Darien)のナノフェーズテクノロジー社(Nanophase Technologies Corporation)から供給した。表II〜IVでは、名称"(N)"は、Al₂O₃ がナノフェーズから入手したことを示す。ナノテックのAl₂O₃粉末は５６．２ｍ² ／ｇのBET比表面積を有する。Al₂O₃粉末は純度９９．９％以上であった。相はデルタ及びガンマであった。ナノテックのAl₂O₃粉末を使用した実施例（実施例２）では、MgO ０．０５体積％をブレンドに添加した。ナノテックのAl₂O₃ 粉末はほぼ等軸であった。残りの実施例は、セラロックス(Ceralox)(ビスタケミカル社(Vista Chemical Company)の一部門)によってHPA-0.5 という名称で供給される幾つかのAl₂O₃粉末から使用した。表II〜IVでは、"(C)"という名称は、Al₂O₃がセラロックスから入手したものであることを示す。セラロックスの粉末は、BET 比表面積が１０．０〜１１．５ｍ²／ｇである。セラロックスのAl₂O₃は、MgO を０．０５体積％含んだ。セラロックスのAl₂O₃粉末はほぼ等軸であった。ニューヨークのビスターフェルドＵ．Ｓ社(Biesterfeld U.S．Inc.)のアドバスドマテリアル部門から供給したTiは、フルカワ(Furukawa)という名称であり、比表面積が８．５２ｍ²／ｇであった。表IIでは、"(F)"という名称は、TiC がフルカワTiC であることを示す。フルカワTiC 粉末はほぼ等軸であった。ケンナメタル社のマクロ(Macro)部門からグレードＡという名称で供給したTiC 粒子はBET 比表面積が５．９ｍ²／ｇであった。表IIでは、"(M)"という名称は、TiC がケンナメタルのマクロ部門から入手したことを示す。マクロ部門のTiC 粒子はほぼ等軸であった。カナダのブリティッシュコロンビア(British Columbia)のポートコキトラム(P ort Coquitlam)のケンナメタル社のマクロ部門から供給したTi.₈MO.₂C固体溶液粉末は、BET 比表面積が４．６ｍ²／ｇであった。Ti.₈MO.₂C 固体溶液粉末はほぼ等軸であった。ケンナメタル社のマクロ部門から供給した浸炭窒化チタン粉末は、BET 比表面積が５．２ｍ²／ｇであった。この成分は化学式がTiC.₇N.₃である。マクロ部門の浸炭窒化チタン粉末はほぼ等軸であった。表II〜IVは組成（及び供給者）及び熱圧温度を示す。組成は、全組成に対する体積％で示される。マトリックスの一部である成分では、その成分のマトリックスに対する体積％を括弧書で示す。実施例１〜７及び９〜１２の全てに対して、アルミナ成分はマグネシアを約０．０５体積％含んでいた。さらに、表II〜IVは、密度（ｇ／ｃｃ）、ロックウェルＡ硬度、ビッカース硬度、エバンスアンドチャールズ(Evans & Charles)(Evans & Charles，"Fracture Toughness Determination by Indentation"，J．American Ceramic Society，V ol．59，Nos，7-8，第３７１頁〜第３７２頁)（１８．５ｋｇの荷重を使用）によって測定した破壊じん性(MPam^1/2)のような実施例の特性を調べるための試験の結果を示す。実施例の物理的特性を参照することによって、これらの組成物が優れた切削工具を作る物理的特性を有することが明らかとなる。例えば、表IIの組成の物理的特性を参照すると、実施例１〜３、９及び１０は TiC 、アルミナ及びSiC ウィスカーを有してなる組成を有する。これらの組成物の密度は４．０６９ｇ／ｃｃ〜４．３１８ｇ／ｃｃである。ロックウェルＡ硬度 (HRA)は９４．７〜９５．１の範囲であり、ビッカース硬度は１９．７〜２１．１の範囲である。破壊じん性K_IC（Ｅ＆Ｃ）は６．３〜７．２MPam^1/2の範囲である。実施例１０を実施例９と比較すると、TiC 含量（４０体積％から５０体積％へ）及びアルミナ含量（２４．７５体積％から３４．７５体積％へ）が増加する一方、SiC ウィスカー含量が（３５体積％から１５体積％へ）減少しているため、焼結複合材料の密度が４．０６９ｇ／ｃｃから４．３１８ｇ／ｃｃに増加している。表IIの実施例の全てを参照すると、硬度パラメータ（ロックウェルＡ及びビッカー）に認識できる兆候は見られない。実施例１と２を比較すると、アルミナ粉末の粗さは物理的特性にあまり影響を与えないことが分かる。さらに表IIの複合材料を参照して実施例９と実施例１〜３を比較すると、破壊じん性（Ｋ_IC）は、アルミナ含量が減少し炭化シリコンウィスカー含量が増加すると増大することが分かる。さらに詳細には、TiC 含量はそのままで、アルミナが約３５体積％から約２５体積％に減少し、炭化シリコンウィスカー含量が約２５体積％から約３５体積％に増加することによって、破壊じん性（Ｋ_IC）が６．３及び６．６から７．２MPam^1/2に増大する。実施例９と１０を比較することによって、TiC 及びアルミナ含量が減少し、Si C ウィスカー含量が増加すると、破壊じん性（Ｋ_IC）が６．７から７．２MPam^1/ ² に増大することが明らかとなる。表III のTiC.₇N.₃-alumina-SiCウィスカー複合材料の物理的特性を参照すると、アドバンスドコンポジットマテリアルズ社によるSC-9炭化シリコンウィスカーを使用することによって、このTiCN-alumina-SiCウィスカー複合材料の破壊じん性が６．３及び６．６から７．５MPam^1/2に増大することが明らかになった。複合材料はある程度類似しているが、破壊じん性の増大は、トウカイの炭化シリコンウィスカーと比較すると、SC-9ウィスカーの性質によるものと思われる。 Ti.₈Mo.₂C-alumina-SiC ウィスカー複合材料の物理的特性を示す表IVの実施例（実施例５及び６）を参照すると、実施例５と６を比較することによって、Ti.₈ Mo.₂Cが５体積％減少し、アルミナが３体積％増加し、SiC ウィスカーが２体積％増加しても、Ti．₈Mo.₂C-Al₂O₃-SiCウィスカー複合材料の特性にあまり影響を及ぼさないことが分かる。全体として、本発明の上記の複合材料は、表Ｉに示した従来技術の切削工具の組成と比べものにならない硬度と破壊じん性の組み合わせを有することが分かる。本発明の組成物の実施例の顕微鏡写真を図２、３、及び４に示す。実施例２に対応する図２では、最も明るい相がアルミナであり、グレー相が炭化チタンであり、細長い（又は最も暗い）相は炭化シリコンウィスカーである。実施例４に対応する図３では、最も明るい相はアルミナであり、最も暗い相は炭化シリコンウィスカーであるが、グレーの相は浸炭窒化チタンである。実施例６に対応する図４では、最も明るい相及び最も暗い相はそれぞれアルミナ及び炭化シリコンウィスカーであるが、グレーの相は炭化チタンモリブデンである。本発明によると、表IIに示される実施例１、３、４、６及び７の組成物は、SN GN-453T インデックス可能切削インサートに研削され、速度８００表面フィート／分、送り速度０．００６インチ／回転、切削深さ０．０５０インチ、冷却剤(f lood coolant)、及びリード角４５°の条件の回転試験で、インコーネル７１８（Inconel 718）（ロックウェルＣ硬度３８）を機械加工するために使用した。使用した寿命基準の限界は、フランク磨耗(FW)＝０．０３０インチ；最大フランク磨耗(MW)＝０．０４０インチ；ノーズ磨耗(NW)＝０．０４０インチ；切削ノッチの深さ(DN)＝０．０８０インチ；及びクレーター磨耗(CR)＝０．００４インチである。比較するために、同じインサート形状のWG-300（実施例８）のサンプルを試験に含めた。これらの試験の結果を以下の表Ｖ及び図５、６、及び７に示す。各実施例は、図５、６、及び７で同じ参照番号で特定する。これらの結果から、浸炭窒化チタン又は炭化チタンモリブデンに基づくマトリックスを有する工具が上記条件下で最も優れた切削エッジ寿命を有することを示す。損傷を起こす最も早い磨耗メカニズム及び磨耗メカニズムは、表Ｖに示される材料の全てについて深さに表れた。しかし、本発明のフランク耐磨耗性は、試験した従来技術のグレードよりも小さい。フランク耐磨耗性は、マトリックスを形成する浸炭窒化チタンの窒素含量を増加させるか又はマトリックスで使用する炭化チタンモリブデンのモリブデン含量を増加させることによって向上すると思われる。また、本発明のフランク耐磨耗性は、本発明による組成物からなる切削インサートに硬質の被覆を施すことによっても向上する。好ましい硬質の被覆物として、PVD 及び／又はCVD 技術によって施された窒化チタン、浸炭窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、及びアルミナ被覆物が挙げられる。試験した従来技術のグレード（実施例８／WG-300）のフランク耐磨耗性は、実施例１、３、４、６及び７よりもよい。これは、従来技術のグレードのアルミナ含量がより高いためであると思われる。より詳細には、従来技術のグレード（実施例８／WG-300）は、実施例１、３、４、６及び７の約３５〜４０体積％と比較して、アルミナ含量が約７５体積％である。本発明のフランク耐磨耗性は、多量のアルミナを使用することによって、又は炭化シリコンウィスカーの量を減少させることによって、及びマトリックス相、例えば浸炭窒化チタン又はアルミナのうちの一つ以上を増加させることによって向上する。本明細書中に参照した全ての出願、特許及び他の文献は参照として本明細書中に援用される。本発明の他の実施形態は、本明細書中に開示した本発明の明細書又は方法を考慮することによって当業者にとって明らかとなるであろう。明細書及び実施例は単に例示であって、本発明の範囲及び精神は以下の請求の範囲によって示されることを意図する。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年１１月１２日（１９９７．１１．１２）【補正内容】トイバナ(Toibana)らによる米国特許第４，５０７，２２４号は、SiC ファイバ強化材の適切なマトリックス材料として幾つかの窒化物及び炭化物について、また、SiC ファイバ強化材の導電性粉末についても述べている。SiC ファイバは５〜５０重量％の量で存在する。この第４，５０７，２２４号の特許は、窒化シリコン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化シリコン、炭化ホウ素及び炭化チタンのマトリックスについて特に述べている。この第４，５０７，２２４号の特許は、マトリックスとして炭化シリコンファイバと共にアルミナ、酸化ジルコニウム、窒化シリコンを使用する例について述べている。この第４，５０７，２２４号の特許の焦点は、電気放電機械加工に適したセラミック製品にある。これについて、この明細書ではサブストレートの電気抵抗は１０Ωｃｍを越えてはならないと述べている。クポクマルによる出版物（即ち、Kpochmal，"Fiber Reinforced Ceramics: A Review and Assessment of their Potential"，United States Air Force Techn ical Report AMFL-TR-67-207(1967)，第９頁〜１６頁）は、HfC 又はZrC マトリックスを有する（ファイバ強化材を有する）セラミックについて述べている。フィラメントとして、タングステン、モリブデン、タンタル、ホウ素、炭素、炭化シリコン、炭化ホウ素及びアルミナが挙げられる。ウィスカー強化材を有するセラミック切削工具もある。これに関して、ローズ (Rhodes)らによる米国特許第４，７８９，２７７号は、セラミックマトリックスにアルミナ、窒化アルミニウム、ベリリア、炭化ホウ素、グラファイト、炭化シリコン（任意）、及び窒化シリコンのようなセラミックウィスカー（含有量は２体積％〜４０体積％）を使用することを開示している。セラミックマトリックスはアルミナが好ましいが、３０％までジルコニア、ハフニア及び炭化チタンを” ドープ”したアルミナを含む。アルミナはマトリックスの主な成分である。日本国特許出願（公開）特開平２−１１６６９１号は、被覆されたセラミック切削工具に関し、この工具の組成は、酸化アルミニウムを５〜４０体積％、Mg、 Ti、Zr、Y 及び希土類原子の酸化物を０．５〜１０体積％含有し、残りはチタンの炭化物、窒化物及び浸炭窒化物から選択される。炭化チタン、窒化チタン、浸炭窒化チタン成分の一部はウィスカーであり、これらのウィスカーが組成全体の５〜４５体積％である。切削工具は、化学蒸着又は物理蒸着のいずれかによって施された（単一の層又は複数の層の）被覆物を有する。日本国特許出願（公開）特開平２−１５７１７６号は被覆された切削工具に関し、この工具の組成は、チタンの炭化物、窒化物及び浸炭窒化物からなる群から選択した一つ以上の化合物を２０〜５０体積％、マグネシウム、チタン、ジルコニウム、イットリウム及び希土類原子の酸化物からなる群から選択した一つ以上を０．５〜１０体積％、及びバランスとして酸化アルミニウムを含有する。この化合物は、炭化チタン、窒化チタン及び浸炭窒化チタン１０〜８０体積％がウィスカーを含むことが必要となる。切削工具は、化学蒸着又は物理蒸着のいずれかによって施された（単一の層又は複数の層の）被覆物を有する。 HIGH DENSITY REINFORCED CERAMIC BODIES AND METHOD OF MAKING SAMEという発明の名称のローズらによる特許出願PCT/US86/00528号は、請求の範囲１．セラミック切削工具であって、レーキ面、フランク面、前記レーキ面と前記フランク面との接合部に切削エッジを有し、ハフニウム、モリブデン、ジルコニウム、タンタル、ニオブ、バナジウム、タングステン、チタンの炭化物、窒化物及び浸炭窒化物、ならびにこれらの固溶体のうちの一つ以上を少なくとも５０体積％含むマトリックスを有するセラミック組成物を含有し、前記マトリックスが、出発成分として一つ以上の焼結助剤を使用することによって存在する焼結助剤残留物を、出発成分に対して０体積％を越えて０．５体積％未満の量でさらに含み、焼結助剤がイットリア、マグネシア及びジルコニアのうちの一つ以上を含み、マトリックスはセラミック組成物の６０〜９９．８体積％であり、マトリックスに均一に分散するセラミックウィスカーを有し、前記セラミックウィスカーがセラミック組成物の０．２〜４０体積％であり、前記レーキ面及び前記フランク面に被覆物を含む、セラミック切削工具。２．被覆物が、アルミナ、TiC 、TiN 、TiCN及びTiAlN からなる群から選択される層を含む請求項１記載のセラミック切削工具。３．前記層が化学蒸着によって施される請求項２記載のセラミック切削工具。４．前記層が物理蒸着によって施される請求項２記載のセラミック切削工具。５．セラミックウィスカーが炭化シリコンウィスカーを含有し、前記炭化シリコンウィスカーが組成物の約２体積％〜約３５体積％である請求項５記載のセラミック切削工具。６．一つ以上の焼結助剤が出発成分の０重量％を越えて０．３重量％以下である請求項１記載のセラミック切削工具。７．マトリックスが炭化チタンモリブデンを５０体積％を越えて含有し、マトリックスの残りが少なくとも４０体積％のアルミナである請求項１記載のセラミック切削工具。８．セラミックウィスカーが炭化シリコンウィスカーを含有し、前記炭化シリコンウィスカーが組成物の約２体積％〜約３５体積％である請求項７記載のセラミック切削工具。９．前記切削工具が９４．７ロックウェルＡより大きな硬度を有する請求項１記載のセラミック切削工具。 10．出発成分のブレンドを圧密化することによって形成した組成物であって、ハフニウム、モリブデン、タングステン、ジルコニウム、タンタル、ニオブ、バナジウムンチタンの炭化物、窒化物及び浸炭窒化物ならびにこれらの固溶体のうちの一つ以上を含むマトリックスを含み、前記マトリックスが、出発成分として一つ以上の焼結助剤を使用することによって存在する焼結助剤残留物を、出発成分に対して０より多く０．５重量％より少ない量で含み、前記焼結助剤がイットリア、マグネシア及びジルコニアのうちの一つ以上を含み、前記マトリックスが組成物の６０〜９９．８体積％であり、マトリックスに均一に分散するセラミックウィスカーを有し、前記セラミックウィスカーが組成物の０．２〜４０体積％であり、前記組成物が９４．７ロックウェルＡより大きな硬度を有する、上記組成物。 11．前記マトリックスが浸炭窒化チタンを５０体積％を越えて含有し、残りがアルミナ少なくとも４０体積％であり、前記浸炭窒化チタンが化学式Ti(C_xN_y)であり、ｙが０．９０未満０．５５以上であり、且つｘ＋ｙ＝１である請求項10記載の組成物。 12．セラミックウィスカーが炭化シリコンウィスカーを含有し、前記炭化シリコンウィスカーが組成物の約１０体積％〜約３０体積％である請求項10記載の組成物。 13．一つ以上の焼結助剤が出発成分の０重量％を越えて０．３重量％以下である請求項10記載の組成物。 14．出発成分のブレンドを圧密化することによって形成した組成物であって、ハフニウム、モリブデン、タングステン、ジルコニウム、タンタル、ニオブ、バナジウム、チタンの炭化物、窒化物及び浸炭窒化物ならびにこれらの固溶体のうちの一つ以上を含むマトリックスを含み、前記マトリックスが、出発成分として一つ以上の焼結助剤を使用することによって存在する焼結助剤残留物を、出発成分に対して０より多く０．５重量％より少ない量で含み、前記焼結助剤がイットリア、マグネシア及びジルコニアのうちの一つ以上を含み、前記マトリックスが組成物の６０〜９９．８体積％であり、マトリックスに均一に分散するセラミックウィスカーを有し、前記セラミックウィスカーが組成物の０．２〜４０体積％であり、マトリックスが、浸炭窒化チタンを５０体積％を越えて含有し、残りがアルミナ少なくとも４０体積％であり、前記浸炭窒化チタンが化学式Ti(C_xN_y )であり、ｙが０．７５未満０．６以上であり、且つｘ＋ｙ＝１である、上記組成物。 15．出発成分のブレンドを圧密化することによって形成した組成物であって、該組成物がマトリックスを有し、前記マトリックスが、前記マトリックスの約５０体積％以上の浸炭窒化チタン、前記マトリックスの４０体積％を越えたアルミナ、及び０を越えて０．５重量％未満の量の出発成分として一つ以上の焼結助剤を使用することによって存在する焼結助剤残留物から実質的になり、焼結助剤がイットリア、マグネシア及びジルコニアのうちの一つ以上を含み、前記マトリックスが前記組成物の６０〜９９．８体積％であり、前記組成物がマトリックスに均一に分散するセラミックウィスカーをさらに有し、前記セラミックウィスカーが前記組成物の０．２〜４０体積％であり、前記浸炭窒化チタンが化学式Ti(C_xN_y) であり、ｙが０．９未満０．５以上であり、且つｘ＋ｙ＝１である、上記組成物。 16．前記浸炭窒化チタンが化学式Ti(C_xN_y)であり、ｙが約０．５に等しく、且つｘ＋ｙ＝１である請求項15記載の組成物。 17．セラミックウィスカーがアルミナ、炭化シリコン、炭化ホウ素、窒化シリコン、ならびにチタン、ジルコニウム及びハフニウムの炭化物、窒化物、ホウ化物及び浸炭窒化物のうちの一つ以上から選択される、請求項15記載の組成物。 18．セラミックウィスカーが炭化チタン、ホウ化チタン、炭化シリコン及び炭化ホウ素のうちの一つ以上から選択される、請求項15記載の組成物。 19．セラミックウィスカーが炭化シリコンウィスカーを含有し、前記炭化シリコンウィスカーが組成物の２体積％〜３５体積％である請求項15記載の組成物。 20．組成物が、炭化シリコン、ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウム、ホウ化ハフニウム、アルミナ、酸化ジルコニウム及び酸化ハフニウムからなる群のうちの一つ以上から選択されるセラミック粒子を含有する請求項15記載の組成物。 21．前記セラミックウィスカーが炭化シリコンを含有し、前記炭化シリコンウィスカーが平均長１０〜８０μｍ、平均直径０．６μｍである請求項15記載の組成物。 22．前記炭化シリコンの結晶構造がα炭化シリコンである請求項21記載の組成物。 23．面、及び前記面の上に被覆物をさらに有する、請求項15記載の組成物。 24．被覆物が、アルミナ、TiC 、TiN 、TiCN及びTiAlN からなる群から選択される層を少なくとも一つ含む請求項23記載の組成物。 25．前記層が化学蒸着によって施される請求項24記載の組成物。 26．前記層が物理蒸着によって施される請求項24記載の組成物。 27．被覆物が、アルミナ、TiC 、TiN 、TiCN及びTiAlN からなる群のうちの一つ以上から選択した第２層をさらに含み、第１層は化学蒸着によって施され、第２層は物理蒸着によって施される請求項24記載の組成物。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０４Ｂ 35/58 １０５Ｃ０４Ｂ 35/10 Ｅ 35/81 35/48 Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】１．出発成分のブレンドの圧密化によって形成される組成物であって、該組成物が、マトリックス及び該マトリックスに均一に分散するセラミックウィスカーを含有し、前記マトリックスが、ハフニウム、モリブデン、タングステン、ジルコニウム、タンタル、ニオブ、バナジウム、チタンの炭化物、窒化物及び浸炭窒化物ならびにこれらの固溶体のうちの一つ以上を前記マトリックスに対して５０体積％を越える量で含有し、前記マトリックスが、出発成分として一つ以上の焼結助剤を使用することによって存在する焼結助剤残留物を出発成分の０．５重量％よりも少ないで量さらに含み、前記焼結助剤はイットリア、マグネシア、ジルコニアのうちの一つ以上を含み、前記マトリックスは組成物の６０〜９９．８体積％であり、前記セラミックウィスカーが組成物の０．２〜４０体積％である、上記組成物。２．セラミックウィスカーが、アルミナ、炭化シリコン、炭化ホウ素、窒化シリコン、ならびにチタン、ジルコニウム、及びハフニウムの炭化物、窒化物、ホウ化物及び浸炭窒化物のうちの一つ以上から選択される請求項１記載の組成物。３．マトリックスが、炭化シリコン、ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウム、ホウ化ハフニウム、アルミナ、酸化ジルコニウム及び酸化ハフニウムからなる群のうちの一つ以上から選択される請求項１記載の組成物。４．マトリックスが、浸炭窒化チタンを５０体積％を越えて含有し、マトリックスの残りは少なくとも４０体積％のアルミナである請求項１記載の組成物。５．セラミックウィスカーが炭化シリコンウィスカーを含有し、前記炭化シリコンウィスカーが組成物の約２体積％〜約３５体積％である請求項５記載の組成物。６．セラミックウィスカーが炭化シリコンウィスカーを含有し、前記炭化シリコンウィスカーが組成物の１０体積％〜３０体積％である請求項５記載の組成物。７．マトリックスが浸炭窒化チタンを５０体積％を越えて含有し、マトリックスの残りが５０体積％より少ないアルミナである請求項１記載の組成物。８．マトリックスが炭化チタンモリブデンを５０体積％を越えて含有し、マトリックスの残りが少なくとも４０体積％のアルミナである請求項１記載の組成物。９．セラミックウィスカーが炭化シリコンウィスカーを含有し、前記炭化シリコンウィスカーが組成物の約２体積％〜約３５体積％である請求項８記載の組成物。 10．マトリックスが炭化チタンモリブデンを５０体積％を越えて含有し、マトリックスの残りが５０体積％より少ないアルミナである請求項１記載の組成物。 11．セラミック切削工具であって、レーキ面、フランク面、前記レーキ面と前記フランク面との接合部に切削エッジを有し、ハフニウム、モリブデン、ジルコニウム、タンタル、ニオブ、バナジウム、タングステン、チタンの炭化物、窒化物及び浸炭窒化物ならびにこれらの固溶体のうちの一つ以上を少なくとも５０体積％含むマトリックスを有するセラミック組成物を含有し、前記マトリックスが、出発成分として一つ以上の焼結助剤を使用することによって存在する焼結助剤残留物を出発成分の０．５重量％より少ない量でさらに含み、前記焼結助剤が、イットリア、マグネシア、ジルコニアのうちの一つ以上を含み、前記マトリックスがセラミック組成物の６０体積％〜９９．８体積％であり、マトリックスに均一に分散するセラミックウィスカーを含有し、前記セラミックウィスカーがセラミック組成物の０．２〜４０体積％である、セラミック切削工具。 12．セラミックウィスカーがアルミナ、炭化シリコン、窒化シリコン、炭化ホウ素、又はチタン、ジルコニウムもしくはハフニウムの炭化物、窒化物、ホウ化物もしくは浸炭窒化物のうちの一つ以上から選択される、請求項12記載のセラミック切削工具。 13．マトリックスが、炭化シリコン、ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウム、ホウ化ハフニウム、アルミナ、酸化ジルコニウム及び酸化ハフニウムからなる群のうちの一つ以上から選択されるセラミック粒子をさらに含む請求項12記載のセラミック切削工具。 14．レーキ面及びフランク面上に被覆物をさらに含む請求項12記載のセラミック切削工具。 15．被覆物が、アルミナ、TiC 、TiN 、TiCN及びTiAlN からなる群から選択される層を含む請求項15記載のセラミック切削工具。 16．前記層が化学蒸着によって施される請求項16記載のセラミック切削工具。 17．前記層が物理蒸着によって施される請求項16記載のセラミック切削工具。 18．出発成分のブレンドを圧密化することによって形成されるセラミック組成物であって、マトリックス及び該マトリックスに均一に分散するセラミックウィスカーを含有し、前記マトリックスが、窒化チタン、浸炭窒化チタン、ハフニウム、モリブデン、ニオブ、及びタングステンの炭化物、窒化物及び浸炭窒化物ならびにこれらの固溶体のうちの一つ以上をマトリックスに対して５０体積％を越える量で含み、前記マトリックスが組成物の６０〜９９．８体積％であり、前記セラミックウィスカーが組成物の０．２〜４０体積％である、上記セラミック組成物。 19．セラミックウィスカーが、アルミナ、炭化シリコン、窒化シリコン、炭化ホウ素、ならびにチタン、ジルコニウム及びハフニウムの炭化物、窒化物、ホウ化物及び浸炭窒化物のうちの一つ以上から選択される請求項19記載の組成物。 20．マトリックスが、炭化シリコン、ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウム、ホウ化ハフニウム、ホウ化クロム、アルミナ、酸化ジルコニウム、及び酸化ハフニウムからなる群のうちの一つ以上から選択されるセラミック粒子をさらに含む請求項19記載の組成物。 21．マトリックスが、炭化チタン、ジルコニウム、タンタル及びバナジウムの炭化物、浸炭窒化物及び窒化物をさらに含み、出発成分として一つ以上の焼結助剤を使用したことによって存在する焼結助剤残留物を出発成分の１重量％以下の量で含む請求項19記載の組成物。 22．マトリックスが炭化チタンを５０体積％を越えて含有し、マトリックスの残りがアルミナを少なくとも４０体積％と焼結助剤残留物を含有する請求項22記載の組成物。 23．セラミックウィスカーが炭化シリコンウィスカーを含有し、前記炭化シリコンウィスカーが組成物の約１０体積％〜約４０体積％である請求項23記載の組成物。 24．マトリックスが炭化チタンを５０体積％を越えて含有し、マトリックスの残りが５０体積％より少ないアルミナ及び焼結助剤残留物を含有する請求項22記載の組成物。 25．セラミック切削工具であって、レーキ面、フランク面、前記レーキ面と前記フランク面との接合部に切削エッジを有し、炭化チタンモリブデンを約４５体積％から約５０体積％より少ない量で含有し、アルミナを約５５体積％より少ない量で含有するマトリックスを有するセラミック組成物を有し、前記マトリックスがセラミック組成物の約６０体積％〜約９０体積％であり、マトリックスに均一に分散するセラミックウィスカーを有し、前記セラミックウィスカーがセラミック組成物の約２体積％〜約３５体積％である、上記セラミック切削工具。 26．マトリックスがアルミナを約５５体積％から約５０体積％を越えて含有する請求項26記載のセラミック切削工具。 27．セラミックウィスカーがセラミック組成物の約１０体積％〜約３０体積％である請求項26記載のセラミック切削工具。 28．一つ以上の焼結助剤が出発成分の０．３重量％以下である請求項１記載の組成物。 29．浸炭窒化チタンが化学式Ti(C_xN_y)であり、ｙが０．５より大きく０．９５未満であり、且つｘ＋ｙ＝１である請求項５記載の組成物。 30．浸炭窒化チタンが化学式Ti(C_xN_y)であり、ｙが０．５５以上０．９０未満であり、且つｘ＋ｙ＝１である請求項５記載の組成物。 31．浸炭窒化チタンが化学式Ti(C_xN_y)であり、ｙが０．６以上０．７５未満であり、且つｘ＋ｙ＝１である請求項５記載の組成物。