JP2650049B2 - セラミック切削工具及びその製造方法 - Google Patents
セラミック切削工具及びその製造方法Info
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- JP2650049B2 JP2650049B2 JP63215068A JP21506888A JP2650049B2 JP 2650049 B2 JP2650049 B2 JP 2650049B2 JP 63215068 A JP63215068 A JP 63215068A JP 21506888 A JP21506888 A JP 21506888A JP 2650049 B2 JP2650049 B2 JP 2650049B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は耐欠損性及び耐摩耗性にすぐれたアルミナ
（Al2O3）基セラミックスからなるセラミック切削工具
及びその製造方法に関するものである。
（Al2O3）基セラミックスからなるセラミック切削工具
及びその製造方法に関するものである。
［従来の技術］ 切削工具材料の一つとして、Al2O3、セラミツクスを
見ると、耐酸化性，耐熱性が高く、高温で高硬度であ
り、鉄との反応性がない等の長所、特に高速切削用とし
ての長所を有する反面、強度，靭性が不十分で、耐欠損
性が低いという、切削工具としては致命的な欠陥を有す
るため、従来その使用領域は極めて限定されていた。そ
こでAl2O3セラミック切削工具の開発においては、前記
長所を維持し、かついかに耐欠損性を改善するかが最重
要課題である。
見ると、耐酸化性，耐熱性が高く、高温で高硬度であ
り、鉄との反応性がない等の長所、特に高速切削用とし
ての長所を有する反面、強度，靭性が不十分で、耐欠損
性が低いという、切削工具としては致命的な欠陥を有す
るため、従来その使用領域は極めて限定されていた。そ
こでAl2O3セラミック切削工具の開発においては、前記
長所を維持し、かついかに耐欠損性を改善するかが最重
要課題である。
この改善策の一つとして、TiCを添加することで熱的
な靭性を向上させることが提案され、鋳物高速切削及び
焼き入れ鋼などの高硬度材切削用として既に実用されて
いる。
な靭性を向上させることが提案され、鋳物高速切削及び
焼き入れ鋼などの高硬度材切削用として既に実用されて
いる。
また、特公昭59−6279号公報等に、Al2O3マトリック
ス中にZrO2を分散添加し、該ZrO2の正方晶から単斜晶へ
の変換による体積膨張を利用して、マイクロクラックの
亀裂進展を抑制することにより強靭化する方法も提案さ
れている（特公昭59−6279号公報等）。
ス中にZrO2を分散添加し、該ZrO2の正方晶から単斜晶へ
の変換による体積膨張を利用して、マイクロクラックの
亀裂進展を抑制することにより強靭化する方法も提案さ
れている（特公昭59−6279号公報等）。
また、Al2O3マトリックス中にSiCウィスカーを分散さ
せて、該SiCウィスカーが亀裂進展に伴って亀裂の上下
面を橋渡しして亀裂先端の応力集中を緩和するという、
いわゆるウィスカー引き抜き効果により高強度化する方
法も提案されており（米国特許第4,543,345号明細
書）、Al2O3−SiCウィスカーセラミックスを切削工具に
使用することも知られている（特開昭61−274803号公
報）。
せて、該SiCウィスカーが亀裂進展に伴って亀裂の上下
面を橋渡しして亀裂先端の応力集中を緩和するという、
いわゆるウィスカー引き抜き効果により高強度化する方
法も提案されており（米国特許第4,543,345号明細
書）、Al2O3−SiCウィスカーセラミックスを切削工具に
使用することも知られている（特開昭61−274803号公
報）。
更には、Al2O3マトリックスにSiCウィスカーとZrO2と
を添加して複合強靭化により、高強度・高KIC化するこ
とも提案されている（特開昭61−270266号公報）。
を添加して複合強靭化により、高強度・高KIC化するこ
とも提案されている（特開昭61−270266号公報）。
［発明が解決しようとする課題］ 前記の従来技術のうち、Al2O3−TiCセラミック切削工
具は、靭性特に耐熱衝撃性が若干改善されて、一応セラ
ミック切削工具の中では標準材質とされているものの、
その改善は極めて不十分であり、鋳物等の切削抵抗の少
ない材料、或は耐熱鋼等の難削材では切り込みの変動の
少ない仕上げ切削等、ごく限られた領域でのみ使用され
ている。
具は、靭性特に耐熱衝撃性が若干改善されて、一応セラ
ミック切削工具の中では標準材質とされているものの、
その改善は極めて不十分であり、鋳物等の切削抵抗の少
ない材料、或は耐熱鋼等の難削材では切り込みの変動の
少ない仕上げ切削等、ごく限られた領域でのみ使用され
ている。
Al2O3−ZrO2セラミック切削工具は、靭性の向上が著
しく、KICで見るとAl2O3セラミツクスのそれの約1.5倍
以上も増加するので、鋼の高速切削用として一部で使用
されている。しかし、Al2O3にZrO2を添加することで硬
度が低下するため、前記のAl2O3−TiCセラミック切削工
具等に比べ耐摩耗性が劣り、耐熱鋼等の難切削材料の切
削には、全く使用されていない。また、ZrO2の添加によ
りKICは向上するものの、抗折力が低下するという大き
な欠点を持つ。
しく、KICで見るとAl2O3セラミツクスのそれの約1.5倍
以上も増加するので、鋼の高速切削用として一部で使用
されている。しかし、Al2O3にZrO2を添加することで硬
度が低下するため、前記のAl2O3−TiCセラミック切削工
具等に比べ耐摩耗性が劣り、耐熱鋼等の難切削材料の切
削には、全く使用されていない。また、ZrO2の添加によ
りKICは向上するものの、抗折力が低下するという大き
な欠点を持つ。
その点、Al2O3−SiCウィスカーセラミックスは、硬
度、KIC、抗折力のいずれもが、従来のAl2O3−TiCセラ
ミックスに比して改善されており、インコネル等の耐熱
材料の切削にも使用し得るとされている。しかし、実際
にインコネル等の切削工具として使用すると、特に100m
/min以上の高速で切削すると、境界摩耗の進展が著し
く、極めて短寿命であった。
度、KIC、抗折力のいずれもが、従来のAl2O3−TiCセラ
ミックスに比して改善されており、インコネル等の耐熱
材料の切削にも使用し得るとされている。しかし、実際
にインコネル等の切削工具として使用すると、特に100m
/min以上の高速で切削すると、境界摩耗の進展が著し
く、極めて短寿命であった。
そして、Al2O3−SiCウィスカー−ZrO2セラミックスは
上記のAl2O3−SiCウィスカーセラミツクスに比べ、確か
に高強度化、高KIC化されているが、実際に切削工具と
して用いると、Al2O3−SiCウィスカーセラミック切削工
具と同等もしくはそれ以下の切削性能しか有しておら
ず、短寿命で実用に耐えなかった。
上記のAl2O3−SiCウィスカーセラミツクスに比べ、確か
に高強度化、高KIC化されているが、実際に切削工具と
して用いると、Al2O3−SiCウィスカーセラミック切削工
具と同等もしくはそれ以下の切削性能しか有しておら
ず、短寿命で実用に耐えなかった。
本発明はこのような現状に鑑みて、耐欠損性，耐摩耗
性に優れたAl2O3−SiCウィスカー−ZrO2セラミツク切削
工具を提供しようとするものである。
性に優れたAl2O3−SiCウィスカー−ZrO2セラミツク切削
工具を提供しようとするものである。
［課題を解決するための手段］ 本発明者等はAl2O3−SiCウィスカーにZrO2を添加する
ことで確かに高強度化・高KIC化されているAl2O3−SiC
ウィスカー−ZrO2セラミツクスが切削工具として実用化
すると、なぜAl2O3−SiCウィスカーセラミツク切削工具
と同等以下程度の切削性能しか示さないかという点につ
き、鋭意研究を重ねた結果、従来品では本来耐摩耗性が
劣るZrO2が凝集しているため強度、耐摩耗性が低下する
こと、従って焼結体中におけるZrO2に分散状態を制御す
れば、靭性を向上し、しかも強度、耐摩耗性に優れた切
削工具となることを見出した。また、本発明者等はこの
ようにZrO2分散状態を制御したAl2O3−SiCウィスカー−
ZrO2焼結体の製造方法をも提供するものである。
ことで確かに高強度化・高KIC化されているAl2O3−SiC
ウィスカー−ZrO2セラミツクスが切削工具として実用化
すると、なぜAl2O3−SiCウィスカーセラミツク切削工具
と同等以下程度の切削性能しか示さないかという点につ
き、鋭意研究を重ねた結果、従来品では本来耐摩耗性が
劣るZrO2が凝集しているため強度、耐摩耗性が低下する
こと、従って焼結体中におけるZrO2に分散状態を制御す
れば、靭性を向上し、しかも強度、耐摩耗性に優れた切
削工具となることを見出した。また、本発明者等はこの
ようにZrO2分散状態を制御したAl2O3−SiCウィスカー−
ZrO2焼結体の製造方法をも提供するものである。
本発明は20〜40容量％のSiCウィスカー並びに残部が
アルミナ、アルミナに対して３〜40容量％のZrO2及びY2
O3,MgO,CaOから選ばれた１種以上がZrO2に対して0.5〜5
mol％である組成のAl2O3−SiCウィスカー−ZrO2焼結体
からなり、該焼結体中に含む２μｍ以上のZrO2凝集体の
平均分布が100個/mm2以下であることを特徴とするセラ
ミック切削工具に関する。
アルミナ、アルミナに対して３〜40容量％のZrO2及びY2
O3,MgO,CaOから選ばれた１種以上がZrO2に対して0.5〜5
mol％である組成のAl2O3−SiCウィスカー−ZrO2焼結体
からなり、該焼結体中に含む２μｍ以上のZrO2凝集体の
平均分布が100個/mm2以下であることを特徴とするセラ
ミック切削工具に関する。
更に、本発明は上記の本発明セラミック切削工具を実
現する方法の一つとして、金属アルコキシド均一混合溶
液を加水分解して得られた、ZrO23〜40容量％と、Y2O3,
MgO,CaOから選ばれた１種以上がZrO2に対して0.5〜5mol
％と、残部がAl2O3及び不可避的不純物とからなる共沈
粉を仮焼して粉末を得て、該粉末に焼結後の組成におい
て20〜40容量％となる量のSiCウィスカーを混合したも
のを原料として焼結することを特徴とする上記セラミッ
ク切削工具の製造方法に関する。
現する方法の一つとして、金属アルコキシド均一混合溶
液を加水分解して得られた、ZrO23〜40容量％と、Y2O3,
MgO,CaOから選ばれた１種以上がZrO2に対して0.5〜5mol
％と、残部がAl2O3及び不可避的不純物とからなる共沈
粉を仮焼して粉末を得て、該粉末に焼結後の組成におい
て20〜40容量％となる量のSiCウィスカーを混合したも
のを原料として焼結することを特徴とする上記セラミッ
ク切削工具の製造方法に関する。
［作用］ 本発明は、Al2O3−SiCウィスカー−ZrO2セラミックス
切削工具において、焼結体中におけるZrO2の分布状態
を、２μｍ以上のZrO2凝集体の平均分布が100個/mm2以
下とした点に特徴がある。
切削工具において、焼結体中におけるZrO2の分布状態
を、２μｍ以上のZrO2凝集体の平均分布が100個/mm2以
下とした点に特徴がある。
第１図はAl2O3−SiCウィスカー−ZrO2セラミックス切
削工具において、２μｍ以上のZrO2凝集体が1mm2当りに
存在する個数と、抗折力（kg/mm2）の関係を調べた結果
を示す図表である。第１図から明らかなように、２μｍ
以上のZrO2凝集体が100個/mm2以上存在すると抗折力は
低下する傾向にある。本発明は２μｍ以上のZrO2凝集体
の平均分布を100個/mm2以下、好ましくは50個/mm2以下
となるように、２μｍ以上のZrO2凝集体を低減化するこ
とで、強度が高く耐摩耗性の向上したAl2O3−SiCウィス
カー−ZrO2セラミックス切削工具を製造することができ
る。
削工具において、２μｍ以上のZrO2凝集体が1mm2当りに
存在する個数と、抗折力（kg/mm2）の関係を調べた結果
を示す図表である。第１図から明らかなように、２μｍ
以上のZrO2凝集体が100個/mm2以上存在すると抗折力は
低下する傾向にある。本発明は２μｍ以上のZrO2凝集体
の平均分布を100個/mm2以下、好ましくは50個/mm2以下
となるように、２μｍ以上のZrO2凝集体を低減化するこ
とで、強度が高く耐摩耗性の向上したAl2O3−SiCウィス
カー−ZrO2セラミックス切削工具を製造することができ
る。
第２図は鼠鋳鉄（FC25）を切削した時の平均摩耗幅VB
（mm2）と２μｍ以上のZrO2凝集体の平均粒子の分布量
（個/mm2）との関係を示すが、ZrO2凝集体の数が少なく
なるほど、摩耗量も減少することが判る。これは、ZrO2
そのものが高温での硬度低下が著しく、本来耐摩耗性が
低いことが原因であると思われ、このZrO2凝集体の平均
分布を制御してやることにより、Al2O3−SiCウィスカー
−ZrO2セラミックス切削工具の耐摩耗性を向上させるこ
とができることを示している。
（mm2）と２μｍ以上のZrO2凝集体の平均粒子の分布量
（個/mm2）との関係を示すが、ZrO2凝集体の数が少なく
なるほど、摩耗量も減少することが判る。これは、ZrO2
そのものが高温での硬度低下が著しく、本来耐摩耗性が
低いことが原因であると思われ、このZrO2凝集体の平均
分布を制御してやることにより、Al2O3−SiCウィスカー
−ZrO2セラミックス切削工具の耐摩耗性を向上させるこ
とができることを示している。
なお、本発明に係わるAl2O3−SiCウィスカー−ZrO2焼
結体における各成分の限定理由を説明すると、Y2O3,Mg
O,CaOから選ばれた１種以上をZrO2に対して0.5mol％以
上と5mol％以下添加するのは、焼結体中に分散するZrO2
粒子を正方晶の状態で安定又は準安定とするためであ
り、0.5mol％未満では安定化作用が不十分であり、5mol
％を越えて添加すると立方晶ZrO2として完全に安定化す
るものの割合が増え、焼結体の高強度・高靭性化への寄
与が小さくなり好ましくない。
結体における各成分の限定理由を説明すると、Y2O3,Mg
O,CaOから選ばれた１種以上をZrO2に対して0.5mol％以
上と5mol％以下添加するのは、焼結体中に分散するZrO2
粒子を正方晶の状態で安定又は準安定とするためであ
り、0.5mol％未満では安定化作用が不十分であり、5mol
％を越えて添加すると立方晶ZrO2として完全に安定化す
るものの割合が増え、焼結体の高強度・高靭性化への寄
与が小さくなり好ましくない。
ZrO2をAl2O3に対して３容量％以上40容量％以下の範
囲内で混合するのは、３容量％未満ではZrO2添加による
靭性の向上が期待できず、40容量％を越えるとZrO2量に
比してAl2O3量が不足するため、硬さ及び耐摩耗性が低
下し、切削工具として供することが不可能となり好まし
くないからである。
囲内で混合するのは、３容量％未満ではZrO2添加による
靭性の向上が期待できず、40容量％を越えるとZrO2量に
比してAl2O3量が不足するため、硬さ及び耐摩耗性が低
下し、切削工具として供することが不可能となり好まし
くないからである。
また、SiCウィスカーの添加量を焼結体全量の20〜40
容量％とするのは、20容量％未満ではSiCウィスカー添
加による高強度・高靭性化が不十分であり、40容量％を
越えると相対的にAl2O3量が不足して耐摩耗性が低下し
好ましくないためである。
容量％とするのは、20容量％未満ではSiCウィスカー添
加による高強度・高靭性化が不十分であり、40容量％を
越えると相対的にAl2O3量が不足して耐摩耗性が低下し
好ましくないためである。
本発明のAl2O3−SiCウィスカー−ZrO2セラミック切削
工具は、各成分の組成が本発明の限定範囲内となり、２
μｍ以上のZrO2凝集体の平均分布が100個/mm2以下にで
きる製法であれば、いずれによって製造してもよい。
工具は、各成分の組成が本発明の限定範囲内となり、２
μｍ以上のZrO2凝集体の平均分布が100個/mm2以下にで
きる製法であれば、いずれによって製造してもよい。
好ましい製法としては、SiCウィスカー以外の原料粉
末の調整法として、SiCウィスカー以外の各成分に相当
する金属アルコキシドを加水分解して共沈粉を得、これ
を仮焼処理してSiCウィスカー以外の原料粉末を得る方
法が挙げられる。従来多用されているボールミル或はア
トライター等による単なる機械的混合では、混合分散が
不均一であり、ZrO2の凝集現象を起こし易い。これに対
し、Al及びZrとY,Mg,Caから選ばれる１種以上の夫々の
金属アルコキシドを用意し、溶液中で原子レベルで均一
に混合された状態にして加水分解することで共沈粉を得
て、この共沈粉を仮焼処理することにより、Al2O3−ZrO
2−Y2O3,MgO,CaOから選ばれる１種以上からなる原料粉
末を得る。これにSiCウィスカーを所定量配合し、超音
波分散等の手段により均一に混合分散して原料粉末を
得、これを常法に従い焼結することにより、ZrO2の凝集
の少ない焼結体を得ることができる。
末の調整法として、SiCウィスカー以外の各成分に相当
する金属アルコキシドを加水分解して共沈粉を得、これ
を仮焼処理してSiCウィスカー以外の原料粉末を得る方
法が挙げられる。従来多用されているボールミル或はア
トライター等による単なる機械的混合では、混合分散が
不均一であり、ZrO2の凝集現象を起こし易い。これに対
し、Al及びZrとY,Mg,Caから選ばれる１種以上の夫々の
金属アルコキシドを用意し、溶液中で原子レベルで均一
に混合された状態にして加水分解することで共沈粉を得
て、この共沈粉を仮焼処理することにより、Al2O3−ZrO
2−Y2O3,MgO,CaOから選ばれる１種以上からなる原料粉
末を得る。これにSiCウィスカーを所定量配合し、超音
波分散等の手段により均一に混合分散して原料粉末を
得、これを常法に従い焼結することにより、ZrO2の凝集
の少ない焼結体を得ることができる。
金属アルコキシドとしては、例えばAl（ｉ−OC
3H7）3,Al（OC2H5）3,Al（OC3H7）3,Al（OC4H9）3,Zr
（OC2H5）4,Zr（OC3H7）4,Zr（OC4H9）4,Y（OC2H5）3,Y
（OC3H7）3,Y（OC4H9）３等が挙げられる。加水分解し
て得られる共沈粉のサイズは0.05μｍ以下程度が好まし
い。
3H7）3,Al（OC2H5）3,Al（OC3H7）3,Al（OC4H9）3,Zr
（OC2H5）4,Zr（OC3H7）4,Zr（OC4H9）4,Y（OC2H5）3,Y
（OC3H7）3,Y（OC4H9）３等が挙げられる。加水分解し
て得られる共沈粉のサイズは0.05μｍ以下程度が好まし
い。
仮焼条件としては900〜1250℃が好ましく、900℃以下
では成型性に乏しい粉末しかできず、1250℃以上の温度
で仮焼すると粉末同志の反応が生じる恐れがあるためで
ある。仮焼処理した共沈粉のサイズは0.5μｍ以下程度
が好ましい。
では成型性に乏しい粉末しかできず、1250℃以上の温度
で仮焼すると粉末同志の反応が生じる恐れがあるためで
ある。仮焼処理した共沈粉のサイズは0.5μｍ以下程度
が好ましい。
仮焼処理共沈粉に加えるSiCウィスカーのサイズは例
えば直径0.1〜2.0μｍ、長さ１〜100μｍの程度のもの
が好ましい。これらを併せて、更に超音波分散等により
分散混合して得られた原料粉末のサイズは0.5μｍ以下
であることが好ましい。
えば直径0.1〜2.0μｍ、長さ１〜100μｍの程度のもの
が好ましい。これらを併せて、更に超音波分散等により
分散混合して得られた原料粉末のサイズは0.5μｍ以下
であることが好ましい。
焼結条件としては1500〜1900℃が好ましく、ホットプ
レス法もしくは常圧焼結法によるが、こうして得た焼結
体をHIP（熱間静水圧加圧）処理してもよい。1500℃以
下では緻密な焼結体を得るのが難しく、1900℃以上の温
度では結晶粒の粗大化を招き耐摩耗性の低下につなが
ら。更に具体的な方法、条件等については以下の実施例
にて説明する。
レス法もしくは常圧焼結法によるが、こうして得た焼結
体をHIP（熱間静水圧加圧）処理してもよい。1500℃以
下では緻密な焼結体を得るのが難しく、1900℃以上の温
度では結晶粒の粗大化を招き耐摩耗性の低下につなが
ら。更に具体的な方法、条件等については以下の実施例
にて説明する。
［実施例］ 実施例１ 第１表に示す組成のAl2O3−SiCウィスカー−ZrO2焼結
体を作製した。試料番号１〜５は本発明に係わるもので
あり、試料番号６〜10は本発明外のものである。試料番
号１〜4,7,8は、原料粉末調整法としてアルコキシド法
を採用した。試料番号１を例にとると、Al2O3及びZrO2,
Y2O3に換算して第１表に示す組成割合となるように、Al
（ｉ−OC3H7）３とZr（OC4H9）４とＹ（OC4H9）３を秤
量し、エタノール中にアルコキシド濃度が20重量％とな
るように十分に混合しながら均一に溶解した。この溶液
中に撹拌しつつ蒸留水を滴下し、アルコキシドを加水分
解した。生成物（共沈粉）を濾取し、大気炉中で温度11
00℃で１時間仮焼処理し、サイズ0.5μｍ以下の粉末を
得て、Al2O3−ZrO2原料粉末とした。該原料粉末に直径
約0.6μｍ、長さ10〜100μｍのSiCウィスカーを試料番
号１の組成となる量を配合し、エタノール中で超音波分
散した後乾燥して原料粉末（0.5μｍ以下）とした。
体を作製した。試料番号１〜５は本発明に係わるもので
あり、試料番号６〜10は本発明外のものである。試料番
号１〜4,7,8は、原料粉末調整法としてアルコキシド法
を採用した。試料番号１を例にとると、Al2O3及びZrO2,
Y2O3に換算して第１表に示す組成割合となるように、Al
（ｉ−OC3H7）３とZr（OC4H9）４とＹ（OC4H9）３を秤
量し、エタノール中にアルコキシド濃度が20重量％とな
るように十分に混合しながら均一に溶解した。この溶液
中に撹拌しつつ蒸留水を滴下し、アルコキシドを加水分
解した。生成物（共沈粉）を濾取し、大気炉中で温度11
00℃で１時間仮焼処理し、サイズ0.5μｍ以下の粉末を
得て、Al2O3−ZrO2原料粉末とした。該原料粉末に直径
約0.6μｍ、長さ10〜100μｍのSiCウィスカーを試料番
号１の組成となる量を配合し、エタノール中で超音波分
散した後乾燥して原料粉末（0.5μｍ以下）とした。
試料番号5,10の原料粉末調整法としては超音波分散法
を採用した。試料番号５を例にとると、0.2μｍのα−A
l2O3,約0.3mのZrO2（3mol％Y2O3で部分安定化したも
の）を分散剤を所定量配合し、エタノール中で超音波に
より十分均一に分散させた後、直径約0.6μｍ、長さ10
〜100μｍのSiCウィスカーを所定量加え、再びエタノー
ル中で超音波分散させて、乾燥後原料粉末とした。
を採用した。試料番号５を例にとると、0.2μｍのα−A
l2O3,約0.3mのZrO2（3mol％Y2O3で部分安定化したも
の）を分散剤を所定量配合し、エタノール中で超音波に
より十分均一に分散させた後、直径約0.6μｍ、長さ10
〜100μｍのSiCウィスカーを所定量加え、再びエタノー
ル中で超音波分散させて、乾燥後原料粉末とした。
試料番号6,9はボールミル法により原料粉末を調整し
た。試料番号６を例にとると、約0.2μｍのα−Al2O3,
約0.3μｍのZrO2（3mol％のY2O3で部分安定化したも
の）、直径約0.6μｍ、長さ10〜100μｍのSiCウィスカ
ーを所定の組成となるように配合し、ボールミル中でエ
タノールを用いて混合した。
た。試料番号６を例にとると、約0.2μｍのα−Al2O3,
約0.3μｍのZrO2（3mol％のY2O3で部分安定化したも
の）、直径約0.6μｍ、長さ10〜100μｍのSiCウィスカ
ーを所定の組成となるように配合し、ボールミル中でエ
タノールを用いて混合した。
上記のようにして作製した各原料粉末を、ドライバッ
クを用いて約100mmφ×6mmの大きさに成型し、加圧焼結
治具にて1Paの真空下、1750℃にて400kg/mm2の圧力で１
時間加圧焼結した。得られた各焼結体について室温抗折
力（JIS R1601−1981）、破壊靭性値（Identation
法）、２μｍ以上のZrO2凝集体の平均分布数（ラッピン
グ後の検鏡による）を測定した。この結果も第１表に併
せて示す。
クを用いて約100mmφ×6mmの大きさに成型し、加圧焼結
治具にて1Paの真空下、1750℃にて400kg/mm2の圧力で１
時間加圧焼結した。得られた各焼結体について室温抗折
力（JIS R1601−1981）、破壊靭性値（Identation
法）、２μｍ以上のZrO2凝集体の平均分布数（ラッピン
グ後の検鏡による）を測定した。この結果も第１表に併
せて示す。
次に試料番号１〜10の焼結体から、それぞれ型番SNGN
120408の切削チップを切り出し、各切削チップを用いて
下記のＡ〜Ｃの切削条件で切削試験を行った切削条件
（Ａ）、（Ｂ）の試験からは、逃げ面摩耗量VB（mm）、
逃げ境界摩耗量VN（mm）を測定した。また、切削破壊靭
性を評価するため、切削条件（Ｃ）で８コーナーの切削
テストを行った時の欠損確率を調べた。以上で得られた
結果を第２表にまとめて示す。
120408の切削チップを切り出し、各切削チップを用いて
下記のＡ〜Ｃの切削条件で切削試験を行った切削条件
（Ａ）、（Ｂ）の試験からは、逃げ面摩耗量VB（mm）、
逃げ境界摩耗量VN（mm）を測定した。また、切削破壊靭
性を評価するため、切削条件（Ｃ）で８コーナーの切削
テストを行った時の欠損確率を調べた。以上で得られた
結果を第２表にまとめて示す。
切削条件（Ａ） 被削材；ねずみ鋳鉄（FC25）、切削速度;300m/min、送
り;0.4mm/rev、切り込み;1.5mm、ホルダー;FN11R−44
A、切削油；ドライ、切削時間;10分 切削条件（Ｂ） 被削材；インコネル718溶体化処理後時効、切削速度;10
0m/min、送り;0.10mm/rev、切り込み;1.0mm、ホルダー;
FN11R−44A、切削油；ドライ、切削時間;30秒 切削条件（Ｃ） 被削材;SCM435、被削材形状；四溝棒材（丸棒材の外周
を４等分するように４本の角溝を設けたもの）、切削速
度;150〜200m/min、送り;0.16〜0.19mm/rev、切り込み;
2.0mm、ホルダー;FN11R−44A、切削油；ドライ、切削時
間;30秒、コーナー数;8 以上のテスト結果から、本発明品（試料番号１〜５）の
ものは、本発明外の比較品（試料番号６〜10）に比べ
て、強度，靭性，耐摩耗性のいずれにおいても優れてい
ることが、明らかに判る。
り;0.4mm/rev、切り込み;1.5mm、ホルダー;FN11R−44
A、切削油；ドライ、切削時間;10分 切削条件（Ｂ） 被削材；インコネル718溶体化処理後時効、切削速度;10
0m/min、送り;0.10mm/rev、切り込み;1.0mm、ホルダー;
FN11R−44A、切削油；ドライ、切削時間;30秒 切削条件（Ｃ） 被削材;SCM435、被削材形状；四溝棒材（丸棒材の外周
を４等分するように４本の角溝を設けたもの）、切削速
度;150〜200m/min、送り;0.16〜0.19mm/rev、切り込み;
2.0mm、ホルダー;FN11R−44A、切削油；ドライ、切削時
間;30秒、コーナー数;8 以上のテスト結果から、本発明品（試料番号１〜５）の
ものは、本発明外の比較品（試料番号６〜10）に比べ
て、強度，靭性，耐摩耗性のいずれにおいても優れてい
ることが、明らかに判る。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によればAl2O3−SiCウィ
スカー−ZrO2セラミック切削工具におけるZrO2の凝集状
態を制御することにより、耐摩耗性の低下を来すことな
く、ZrO2添加による靭性、強度向上した切削工具が実現
できる。すなわち、単に物理特性値が向上するだけでな
く、実際の切削特性が向上できるのである。
スカー−ZrO2セラミック切削工具におけるZrO2の凝集状
態を制御することにより、耐摩耗性の低下を来すことな
く、ZrO2添加による靭性、強度向上した切削工具が実現
できる。すなわち、単に物理特性値が向上するだけでな
く、実際の切削特性が向上できるのである。
また、本発明の切削工具の製造方法は、原料調整にア
ルコキシド法を採用することにより、Al2O3とZrO2の混
合が極めて均一となり、ZrO2の凝集を激減できるので、
２μｍ以上のZrO2粒子が100個/mm2以下で硬さ及び耐摩
耗性の向上した本発明の切削工具を容易に製造できる。
ルコキシド法を採用することにより、Al2O3とZrO2の混
合が極めて均一となり、ZrO2の凝集を激減できるので、
２μｍ以上のZrO2粒子が100個/mm2以下で硬さ及び耐摩
耗性の向上した本発明の切削工具を容易に製造できる。
第１図はAl2O3−SiCウィスカー−ZrO2焼結体中の抗折力
（kg/mm2）と２μｍ以上のZrO2凝集体の数（個/mm2）と
抗折力（kg/mm2）との相関関係を示す図表、第２図はAl
2O3−SiCウィスカー−ZrO2セラミック切削工具中の２μ
ｍ以上のZrO2凝集体の数（個/mm2）とねずみ鋳鉄切削テ
ストにおける逃げ面平均摩耗量VB（mm）との相関関係を
示した図表である。
（kg/mm2）と２μｍ以上のZrO2凝集体の数（個/mm2）と
抗折力（kg/mm2）との相関関係を示す図表、第２図はAl
2O3−SiCウィスカー−ZrO2セラミック切削工具中の２μ
ｍ以上のZrO2凝集体の数（個/mm2）とねずみ鋳鉄切削テ
ストにおける逃げ面平均摩耗量VB（mm）との相関関係を
示した図表である。
Claims (2)
- 【請求項１】20〜40容量％のSiCウィスカー並びに残部
がアルミナ、アルミナに対して３〜40容量％のZrO2及び
Y2O3,MgO,CaOから選ばれた１種以上がZrO2に対して0.5
〜5mol％である組成のAl2O3−SiCウィスカー−ZrO2焼結
体からなり、該焼結体中に含む２μｍ以上のZrO2凝集体
の平均分布が100個/mm2以下であることを特徴とするセ
ラミック切削工具。 - 【請求項２】金属アルコキシドの均一混合溶液を加水分
解して得られた、ZrO23〜40容量％と、Y2O3,MgO,CaOか
ら選ばれた１種以上がZrO2に対して0.5〜5mol％と、残
部がAl2O3及び不可避的不純物とからなる共沈粉を仮焼
して粉末を得て、該粉末に焼結後の組成において20〜40
容量％となる量のSiCウィスカーを混合したものを原料
として焼結することを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のセラミック切削工具の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63215068A JP2650049B2 (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | セラミック切削工具及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63215068A JP2650049B2 (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | セラミック切削工具及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0265903A JPH0265903A (ja) | 1990-03-06 |
| JP2650049B2 true JP2650049B2 (ja) | 1997-09-03 |
Family
ID=16666224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63215068A Expired - Lifetime JP2650049B2 (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | セラミック切削工具及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2650049B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0449844B1 (en) * | 1988-11-03 | 1993-11-24 | Kennametal Inc. | Alumina-zirconia-silicon carbide-magnesia compositions and cutting tools |
| JPH03234408A (ja) * | 1990-02-05 | 1991-10-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | スローアウェイ式ドリル |
| JPH042503U (ja) * | 1990-04-19 | 1992-01-10 |
-
1988
- 1988-08-31 JP JP63215068A patent/JP2650049B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0265903A (ja) | 1990-03-06 |
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