JPH01119558A - 切削工具用アルミナ質焼結体及びその製法 - Google Patents
切削工具用アルミナ質焼結体及びその製法Info
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- JPH01119558A JPH01119558A JP62276731A JP27673187A JPH01119558A JP H01119558 A JPH01119558 A JP H01119558A JP 62276731 A JP62276731 A JP 62276731A JP 27673187 A JP27673187 A JP 27673187A JP H01119558 A JPH01119558 A JP H01119558A
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- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 12
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は高密度、強靭性の切削工具用ＡｌｚＯｚ−Ｔｉ
Ｃ系焼結体及びその製法に関するものである。
Ｃ系焼結体及びその製法に関するものである。
Ａ１ｚ０３−ＴｉＣ系材料はＡｈａ、系材料の靭性を大
幅に改良した画期的な工具材料であり、主に鋳鉄、高硬
度材として使用されている。
幅に改良した画期的な工具材料であり、主に鋳鉄、高硬
度材として使用されている。
〔先行技術及び発明が解決しようとする問題点〕一般に
この系の材料はホットプレス法により製造されているが
、大量生産性、加工性が悪く製造コストが高くなり、ま
た複雑形状品の作製に難点があった。また、成形後、不
活性ガス又は還元性ガス中で焼結し予備焼結体として対
理論密度比を９４％以上にし、その後熱間静水圧プレス
法（以下、ＨＩＰ法と称す）により焼結する方法が提案
されているが、予備焼成に高温（１８００℃以上）を要
するためＡｌ２Ｏ：ｌの粒成長を伴い易く耐摩耗性が劣
化する欠点がある。これに対し粒成長を抑制するため、
Ａｌｚ（ｈの主成分に対しＭｇＯ，ＮｉＯ，ＣｏＯ，Ｃ
ｒｚＯ：＋、Ｍｎ０ｚ等の焼結助剤を少量添加する試み
もなされているが、旧Ｐ法により緻密可能な予備焼結体
を得るのに１８００℃以上の高温を必要とするため、粒
成長はどうしても避けられなかった。本発明者は上記問
題に鑑み研究を重ねた結果、一般式ＨＴｉＣｘ （ただ
しＸは０．９５〜０．９９）からなる炭化チタンとＡｈ
（ｈとの一定組成比の主成分に対しＹｂ化合物を配合す
ることにより、■Ｐ法により緻密可能な予備焼結体を１
７５０℃以下の低温焼成で獲得できた。これにより得ら
れた焼結体の粒成長は抑制され得るものであることが分
かった。
この系の材料はホットプレス法により製造されているが
、大量生産性、加工性が悪く製造コストが高くなり、ま
た複雑形状品の作製に難点があった。また、成形後、不
活性ガス又は還元性ガス中で焼結し予備焼結体として対
理論密度比を９４％以上にし、その後熱間静水圧プレス
法（以下、ＨＩＰ法と称す）により焼結する方法が提案
されているが、予備焼成に高温（１８００℃以上）を要
するためＡｌ２Ｏ：ｌの粒成長を伴い易く耐摩耗性が劣
化する欠点がある。これに対し粒成長を抑制するため、
Ａｌｚ（ｈの主成分に対しＭｇＯ，ＮｉＯ，ＣｏＯ，Ｃ
ｒｚＯ：＋、Ｍｎ０ｚ等の焼結助剤を少量添加する試み
もなされているが、旧Ｐ法により緻密可能な予備焼結体
を得るのに１８００℃以上の高温を必要とするため、粒
成長はどうしても避けられなかった。本発明者は上記問
題に鑑み研究を重ねた結果、一般式ＨＴｉＣｘ （ただ
しＸは０．９５〜０．９９）からなる炭化チタンとＡｈ
（ｈとの一定組成比の主成分に対しＹｂ化合物を配合す
ることにより、■Ｐ法により緻密可能な予備焼結体を１
７５０℃以下の低温焼成で獲得できた。これにより得ら
れた焼結体の粒成長は抑制され得るものであることが分
かった。
本発明においてはＡ１．０．−Ｔｉｃ系セラミック材料
を旧Ｐ法により焼成する際のＡｈ０３の粒成長を抑制す
ることにより、耐摩耗性の劣化を防止しかつ十分な靭性
を有する切削工具用アルミナ質焼結体及びその製法を提
供することを目的とする。
を旧Ｐ法により焼成する際のＡｈ０３の粒成長を抑制す
ることにより、耐摩耗性の劣化を防止しかつ十分な靭性
を有する切削工具用アルミナ質焼結体及びその製法を提
供することを目的とする。
本発明によれば、Ａｈ（ｈを６０〜９０重量％と、Ｔｉ
Ｃを１０〜４０重量％とから成る主成分１００重量部に
対し、Ｙｂ化合物を酸化物換算で０．１〜３．０重量部
含有していることを特徴とする切削工具用アルミナ質焼
結体が提供される。
Ｃを１０〜４０重量％とから成る主成分１００重量部に
対し、Ｙｂ化合物を酸化物換算で０．１〜３．０重量部
含有していることを特徴とする切削工具用アルミナ質焼
結体が提供される。
さらに本発明によれば一般式； ＴｉＣｘ （ただしＸ
は０．９５〜０．９９）で表される炭化チタンを１０〜
４０重量％と、Ａｈ０３を６０〜９０重量％とから成る
主成分１００重量部に対し、Ｙｂ化合物を０．１〜３．
０重量部配合してなる混合粉末を成形後、不活性ガス又
は還元性ガス中で一次焼結を行い対理論密度を９４〜９
９χとし、次いで熱間静水圧プレス法により焼結するこ
とを特徴とする切削工具用アルミナ質焼結体の製法が提
供される。
は０．９５〜０．９９）で表される炭化チタンを１０〜
４０重量％と、Ａｈ０３を６０〜９０重量％とから成る
主成分１００重量部に対し、Ｙｂ化合物を０．１〜３．
０重量部配合してなる混合粉末を成形後、不活性ガス又
は還元性ガス中で一次焼結を行い対理論密度を９４〜９
９χとし、次いで熱間静水圧プレス法により焼結するこ
とを特徴とする切削工具用アルミナ質焼結体の製法が提
供される。
本発明に使用される炭化チタン原料粉末はＴｉＣ８のＸ
が０．９５〜０．９９であることが必要である。つまり
Ｔｉが過剰であることを意味し、ＴｉＣＸの原子間の結
合形態が金属結合的性質を帯びた共有結合となり靭性が
向上する。ＴｉＣ工におけるＸが０．９５未満であると
工具材料としての耐摩耗性が劣化し、０．９９を越える
と靭性が劣化する。このようなＴｉＣつはＡｈＯｉに対
して１０〜４０重量％配合することが必要である。Ｔｉ
Ｃ，が１０重量％未満であると靭性を向上させる効果が
なり、４０重量％を越えると焼結性が劣化する。さらに
、前記Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系主成分１００重量部に対し
てＹｂｚＯ：＋等のＹｂ化合物が酸化物として０．１〜
３．０重量部添加することにより予備焼成時の温度を１
７５０℃以下とし、粒成長を抑制することができる。
が０．９５〜０．９９であることが必要である。つまり
Ｔｉが過剰であることを意味し、ＴｉＣＸの原子間の結
合形態が金属結合的性質を帯びた共有結合となり靭性が
向上する。ＴｉＣ工におけるＸが０．９５未満であると
工具材料としての耐摩耗性が劣化し、０．９９を越える
と靭性が劣化する。このようなＴｉＣつはＡｈＯｉに対
して１０〜４０重量％配合することが必要である。Ｔｉ
Ｃ，が１０重量％未満であると靭性を向上させる効果が
なり、４０重量％を越えると焼結性が劣化する。さらに
、前記Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ系主成分１００重量部に対し
てＹｂｚＯ：＋等のＹｂ化合物が酸化物として０．１〜
３．０重量部添加することにより予備焼成時の温度を１
７５０℃以下とし、粒成長を抑制することができる。
Ｙｂ、０．中のＹｂは他の周期律表第３８族元素（たと
えばＹ、ＤＶ等）と比ベイオン半径が小さい。このこと
は、共有結合を示す化合物にイオン半径の小さい第３８
族元素を添加した場合、高温雰囲気における特性、例え
ば高温耐酸化性が良好と成ることから、高速切削時に焼
結体が高温となっても刃先の摩耗、靭性、塑性変形等に
対し良好な特性を有するものと考えられる。Ｙｂ化合物
が酸化物として０．１重量部未満ではＨＩＰ可能な焼結
体が１７５０℃前後での焼成では獲得できず、３．０重
量部を越えると耐摩耗性及び靭性が劣化する。予備焼成
時に不活性ガス又は還元性ガスの雰囲気にする理由は酸
化性雰囲気であればＴｉＣが酸化され好ましくなく、真
空中であればＡｌ２Ｏ３が分解蒸発を起こして緻密な焼
結体は得られない。また、予備焼成後の対理論密度比は
９４〜９９χであることが必要である。対理論密度比が
９４χ未満であるとＨＩＰ処理処理台いて充分緻密化せ
ず、９９χを越えると粒成長を生じ耐摩耗性が著しく劣
化する。なお、ＨＩＰ処理は１４００〜１６５０℃、不
活性ガス中、ｉ 、 ｏｏｏ気圧以上の条件で行われる
。切削工具材料として充分な特性を得るためには対理論
密度比が９９．５％以上に成ることが望ましい。
えばＹ、ＤＶ等）と比ベイオン半径が小さい。このこと
は、共有結合を示す化合物にイオン半径の小さい第３８
族元素を添加した場合、高温雰囲気における特性、例え
ば高温耐酸化性が良好と成ることから、高速切削時に焼
結体が高温となっても刃先の摩耗、靭性、塑性変形等に
対し良好な特性を有するものと考えられる。Ｙｂ化合物
が酸化物として０．１重量部未満ではＨＩＰ可能な焼結
体が１７５０℃前後での焼成では獲得できず、３．０重
量部を越えると耐摩耗性及び靭性が劣化する。予備焼成
時に不活性ガス又は還元性ガスの雰囲気にする理由は酸
化性雰囲気であればＴｉＣが酸化され好ましくなく、真
空中であればＡｌ２Ｏ３が分解蒸発を起こして緻密な焼
結体は得られない。また、予備焼成後の対理論密度比は
９４〜９９χであることが必要である。対理論密度比が
９４χ未満であるとＨＩＰ処理処理台いて充分緻密化せ
ず、９９χを越えると粒成長を生じ耐摩耗性が著しく劣
化する。なお、ＨＩＰ処理は１４００〜１６５０℃、不
活性ガス中、ｉ 、 ｏｏｏ気圧以上の条件で行われる
。切削工具材料として充分な特性を得るためには対理論
密度比が９９．５％以上に成ることが望ましい。
純度９９．９χ、平均粒径０．３ μｍのα−Ａ１２０
３と、炭素量Ｘを有する平均粒径０．５μｍのＴｉＣ粉
末と、ＮｔＯ，Ｍｇｏ、 ＹｂｚＯｚとを第１表に示す
ように各種配合し、振動ミルにて２０時間混合粉砕した
。これを乾燥後パラフィンワックス６重量％を添加して
造粒した。その後焼結体としての寸法が１３ Ｘ １３
Ｘ ５ｍｍになるように約１．０ｔｏｎ／ｃｍｚの圧
力でプレス成型した後、１００ｍｍ１ｇのアルゴン又は
Ｃｏガス雰囲気で対理論密度比が９４〜９８χと成るよ
うに予備焼結した。
３と、炭素量Ｘを有する平均粒径０．５μｍのＴｉＣ粉
末と、ＮｔＯ，Ｍｇｏ、 ＹｂｚＯｚとを第１表に示す
ように各種配合し、振動ミルにて２０時間混合粉砕した
。これを乾燥後パラフィンワックス６重量％を添加して
造粒した。その後焼結体としての寸法が１３ Ｘ １３
Ｘ ５ｍｍになるように約１．０ｔｏｎ／ｃｍｚの圧
力でプレス成型した後、１００ｍｍ１ｇのアルゴン又は
Ｃｏガス雰囲気で対理論密度比が９４〜９８χと成るよ
うに予備焼結した。
焼結後１（ＩＰ炉を用いて１５５０℃×１時間、２００
０Ｋｇ／ｃＩＩＩ２圧力で焼成した。ガスはアルゴンを
用いた。
０Ｋｇ／ｃＩＩＩ２圧力で焼成した。ガスはアルゴンを
用いた。
得られた焼結体はダイヤモンド砥石を用いて５ＮＧＮ１
２０４０８の形状に仕上げた。
２０４０８の形状に仕上げた。
このものについて次のＩ２■及び■の条件にて切削テス
トを行い耐摩耗性及び靭性の評価を行った。これらの結
果を第１表に示す。
トを行い耐摩耗性及び靭性の評価を行った。これらの結
果を第１表に示す。
■：被削材−ＦＣＤ４５
切削条件
切削速度（Ｖ） ＝４００ｍ／ｍｉｎ
切込み （ｄ） ＝２ ｍｍ
送り速度（ｆ） ＝０．３０ｍｍ／ｒｅｖ寿命判定
・１５分切削後のフランク摩耗幅ＶＢ （ｍｍ）を測定 ■：被切削−５ＫＤＩＩ 切削条件 切削速度（Ｖ） ＝１００ｍ／ｍｉｎ 切込み （ｄ）・１ ｍｍ 送り速度（ｆ） ＝０．１０ｍｍ／ｒｅｖ寿命判定
＝５分切削後のフランク摩耗幅ＶＢ （ｍｍ）を測定 ■：被削材−ＦＣ２０ 切削条件 切削速度（Ｖ）・２００ｍ／ｍｉｎ 切込み （ｄ） ＝２ ｍｍ 送り速度（ｆ） ＝０．８０ｍｍ／ｒｅｖ寿命判定
＝１０コーナー切削時の欠損確率Ｖにて判定。
・１５分切削後のフランク摩耗幅ＶＢ （ｍｍ）を測定 ■：被切削−５ＫＤＩＩ 切削条件 切削速度（Ｖ） ＝１００ｍ／ｍｉｎ 切込み （ｄ）・１ ｍｍ 送り速度（ｆ） ＝０．１０ｍｍ／ｒｅｖ寿命判定
＝５分切削後のフランク摩耗幅ＶＢ （ｍｍ）を測定 ■：被削材−ＦＣ２０ 切削条件 切削速度（Ｖ）・２００ｍ／ｍｉｎ 切込み （ｄ） ＝２ ｍｍ 送り速度（ｆ） ＝０．８０ｍｍ／ｒｅｖ寿命判定
＝１０コーナー切削時の欠損確率Ｖにて判定。
第１表から理解されるように、試料番号１〜５゜８，１
０及び１４は本発明の範囲外を示すものであり、試料番
号１及び２はＡｌ２Ｏ３及びＴｉＣの量比が外れる場合
で、Ｔｉｃが１０重量％以下であると靭性が悪く、且つ
耐摩耗性も劣る。Ｔｉｃが４０重量％を越えると焼結性
が悪いために予備焼成後の対理論密度比が９４％以上に
焼結せず、この様な予備焼結体を）１１Ｐ処理しても得
られた焼結体の密度は９４χ程度までにしか緻密化しな
い。試料番号３及び４はＴｉＣ，の炭素量Ｘが外れる場
合で、Ｔｉｃ原料粉末中の炭素ｆｆ１ｘが０．９５未満
であると耐摩耗性が悪く、０．９９を越えると耐摩耗性
のほか靭性が劣化する。
０及び１４は本発明の範囲外を示すものであり、試料番
号１及び２はＡｌ２Ｏ３及びＴｉＣの量比が外れる場合
で、Ｔｉｃが１０重量％以下であると靭性が悪く、且つ
耐摩耗性も劣る。Ｔｉｃが４０重量％を越えると焼結性
が悪いために予備焼成後の対理論密度比が９４％以上に
焼結せず、この様な予備焼結体を）１１Ｐ処理しても得
られた焼結体の密度は９４χ程度までにしか緻密化しな
い。試料番号３及び４はＴｉＣ，の炭素量Ｘが外れる場
合で、Ｔｉｃ原料粉末中の炭素ｆｆ１ｘが０．９５未満
であると耐摩耗性が悪く、０．９９を越えると耐摩耗性
のほか靭性が劣化する。
Ｙｂ２Ｏ３が０．１重量部以下である試料番号５のもの
は１７５０℃以下では予備焼成後の対理論密度比が約９
０χ程度までにしか焼結せず、それを旧Ｐ処理してもそ
れ以上緻密化しない。焼成温度が高すぎるために焼結後
の対理論密度比が９９χを越える試料番号８のものは靭
性が優れてはいるものの耐摩耗性が劣化する。ＹｂｚＯ
ｓの添加量が多過ぎた試料番号１０の場合は耐摩耗性が
劣化する。また、試料番号１４は予備焼成後の対理論密
度比が低過ぎるためＨＩＰ焼成後における焼結体の対理
論密度比も低く充分緻密化していない。これに対し、本
発明の試料番号６．７．９．１１．１２．１３は耐摩耗
性切削テストのＩの条件においてフランク摩耗０ 、３
８ｍｍまで、Ｈの条件においてフランク摩耗０．１８ｍ
ｍまでと良好であり、また■の条件における靭性テスト
ではそれぞれ１０本中３本までの欠損ですみ良好であっ
た。
は１７５０℃以下では予備焼成後の対理論密度比が約９
０χ程度までにしか焼結せず、それを旧Ｐ処理してもそ
れ以上緻密化しない。焼成温度が高すぎるために焼結後
の対理論密度比が９９χを越える試料番号８のものは靭
性が優れてはいるものの耐摩耗性が劣化する。ＹｂｚＯ
ｓの添加量が多過ぎた試料番号１０の場合は耐摩耗性が
劣化する。また、試料番号１４は予備焼成後の対理論密
度比が低過ぎるためＨＩＰ焼成後における焼結体の対理
論密度比も低く充分緻密化していない。これに対し、本
発明の試料番号６．７．９．１１．１２．１３は耐摩耗
性切削テストのＩの条件においてフランク摩耗０ 、３
８ｍｍまで、Ｈの条件においてフランク摩耗０．１８ｍ
ｍまでと良好であり、また■の条件における靭性テスト
ではそれぞれ１０本中３本までの欠損ですみ良好であっ
た。
本発明においては耐摩耗性の劣化を防止し、かつ充分な
靭性を有するＡｌ２Ｏ３系切削工具用アルミナ質焼結体
及びその製法を提供することができる。
靭性を有するＡｌ２Ｏ３系切削工具用アルミナ質焼結体
及びその製法を提供することができる。
Claims (2)
- （１）Ａｌ＿２Ｏ＿３を６０〜９０重量％と、ＴｉＣを
１０〜４０重量％とから成る主成分１００重量部に対し
、Ｙｂ化合物を酸化物換算で０．１〜３．０重量部含有
していることを特徴とする切削工具用アルミナ質焼結体
。 - （２）一般式；ＴｉＣ＿ｘ（ただしｘは０．９５〜０．
９９）で表される炭化チタンを１０〜４０重量％と、Ａ
ｌ＿２Ｏ＿３を６０〜９０重量％とから成る主成分１０
０重量部に対し、Ｙｂ化合物を０．１〜３．０重量部配
合してなる混合粉末を成形後、不活性ガス又は還元性ガ
ス中で一次焼結を行い対理論密度比を９４〜９９％とし
、次いで熱間静水圧プレス法により焼結することを特徴
とする切削工具用アルミナ質焼結体の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62276731A JP2673523B2 (ja) | 1987-10-30 | 1987-10-30 | 切削工具用アルミナ質焼結体及びその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62276731A JP2673523B2 (ja) | 1987-10-30 | 1987-10-30 | 切削工具用アルミナ質焼結体及びその製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01119558A true JPH01119558A (ja) | 1989-05-11 |
| JP2673523B2 JP2673523B2 (ja) | 1997-11-05 |
Family
ID=17573555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62276731A Expired - Lifetime JP2673523B2 (ja) | 1987-10-30 | 1987-10-30 | 切削工具用アルミナ質焼結体及びその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2673523B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03247553A (ja) * | 1990-02-23 | 1991-11-05 | Mitsubishi Materials Corp | 高強度および高靭性を有する酸化アルミニウム基セラミックス製切削工具 |
| JPH03290356A (ja) * | 1990-04-05 | 1991-12-20 | Mitsubishi Materials Corp | 高靭性および高強度を有する酸化アルミニウム基セラミックス |
| JP2020094257A (ja) * | 2018-12-14 | 2020-06-18 | 京セラ株式会社 | 電解研磨用導電性部材および摺動リング |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59102865A (ja) * | 1982-12-03 | 1984-06-14 | 日本特殊陶業株式会社 | 切削用セラミツク工具の製造方法 |
| JPS6153155A (ja) * | 1984-08-22 | 1986-03-17 | 日本特殊陶業株式会社 | 高靭性セラミツクの製造法 |
-
1987
- 1987-10-30 JP JP62276731A patent/JP2673523B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JPS59102865A (ja) * | 1982-12-03 | 1984-06-14 | 日本特殊陶業株式会社 | 切削用セラミツク工具の製造方法 |
| JPS6153155A (ja) * | 1984-08-22 | 1986-03-17 | 日本特殊陶業株式会社 | 高靭性セラミツクの製造法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03247553A (ja) * | 1990-02-23 | 1991-11-05 | Mitsubishi Materials Corp | 高強度および高靭性を有する酸化アルミニウム基セラミックス製切削工具 |
| JPH03290356A (ja) * | 1990-04-05 | 1991-12-20 | Mitsubishi Materials Corp | 高靭性および高強度を有する酸化アルミニウム基セラミックス |
| JP2020094257A (ja) * | 2018-12-14 | 2020-06-18 | 京セラ株式会社 | 電解研磨用導電性部材および摺動リング |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2673523B2 (ja) | 1997-11-05 |
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