JPH01179755A - 切削工具用セラミックス部材 - Google Patents
切削工具用セラミックス部材Info
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- JPH01179755A JPH01179755A JP63003527A JP352788A JPH01179755A JP H01179755 A JPH01179755 A JP H01179755A JP 63003527 A JP63003527 A JP 63003527A JP 352788 A JP352788 A JP 352788A JP H01179755 A JPH01179755 A JP H01179755A
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- al2o3
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Links
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Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- 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〕
この発明は、高強度と、すぐれた耐摩耗性および耐欠損
性を有し、特にこれらの特性が要求される一般鋳鉄やダ
クタイル鋳鉄の切削に切削工具として用いた場合に20
0m/min以上の切削速度での切削が可能であり、ま
た鋼、特に高硬度鋼の切削に用いた場合には80m/m
in以上の切削速度での切削が可能なセラミックス部材
に関するものである。
性を有し、特にこれらの特性が要求される一般鋳鉄やダ
クタイル鋳鉄の切削に切削工具として用いた場合に20
0m/min以上の切削速度での切削が可能であり、ま
た鋼、特に高硬度鋼の切削に用いた場合には80m/m
in以上の切削速度での切削が可能なセラミックス部材
に関するものである。
従来、一般鋳鉄の切削に、切削速度が200m /mi
n以下の場合には炭化タングステン(WC)超超硬合金
部材が、同200rn/m]n以上の場合には酸化アル
ミニウム(以下AΩ203で示す)基セラミックス部材
がそれぞれ切削工具として用いられ、また前記Ag2O
3基セラミツクスは、十分な強度および耐摩耗性を具備
するものでないため使用条件に制限はある力t、ダクタ
イル鋳鉄の切削にも切削工具として用いられ、さらに前
記Ag2O3基セラミツクス部材の中でも炭化チタン(
T i C)を約30重量%(以下%は重量%を示す)
含有するものが高硬度鋼の切削に切削工具として用いら
れている。
n以下の場合には炭化タングステン(WC)超超硬合金
部材が、同200rn/m]n以上の場合には酸化アル
ミニウム(以下AΩ203で示す)基セラミックス部材
がそれぞれ切削工具として用いられ、また前記Ag2O
3基セラミツクスは、十分な強度および耐摩耗性を具備
するものでないため使用条件に制限はある力t、ダクタ
イル鋳鉄の切削にも切削工具として用いられ、さらに前
記Ag2O3基セラミツクス部材の中でも炭化チタン(
T i C)を約30重量%(以下%は重量%を示す)
含有するものが高硬度鋼の切削に切削工具として用いら
れている。
しかし、上記のWC基超超合余部材を、一般鋳鉄の切削
に、切削速度か200m/min以上の高速で使用する
と工具寿命か急速に低下し、250m/min以上の切
削速度では実用に耐えなくなり、また、AD 203基
セラミックス部材は、上記のように一般鋳鉄の高速切削
には向いているが、切込み量の多い切削では、強度不足
か原因で切刃に欠けやチッピングか発生し易(、また同
様に高強度か要求されるダクタイル鋳鉄の切削でも欠損
の発生か多く、さらに高硬度鋼の切削にAρ203基セ
ラミックス部材を用いた場合には、耐摩耗性および耐欠
損性不足が原因で所望の使用寿命を示さないのが現状で
ある。
に、切削速度か200m/min以上の高速で使用する
と工具寿命か急速に低下し、250m/min以上の切
削速度では実用に耐えなくなり、また、AD 203基
セラミックス部材は、上記のように一般鋳鉄の高速切削
には向いているが、切込み量の多い切削では、強度不足
か原因で切刃に欠けやチッピングか発生し易(、また同
様に高強度か要求されるダクタイル鋳鉄の切削でも欠損
の発生か多く、さらに高硬度鋼の切削にAρ203基セ
ラミックス部材を用いた場合には、耐摩耗性および耐欠
損性不足が原因で所望の使用寿命を示さないのが現状で
ある。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、切削速
度か200m/min以上の高速での一般鋳鉄の切削、
並びにダクタイル鋳鉄や高硬度鋼の切削に適合した切削
工具用飼料を開発すべく研究を行なった結果、 Ti/Hf重量比:2/8〜9.510.5を満足す7
+Ti とHfの複炭化物〔以下、(Ti、Hf)Cで
示す〕=20〜49,5%、 Mg、Y、およびZrの酸化物(以下、それぞれMgO
,YOおよびZ r O2で示し、こ2 3 ゝ れらを総称して金属酸化物という)のうちの1種または
2種以上:0.5〜8%、 を含有し、残りか50〜79%のAg2O3と不可避不
純物からなる組成を有するセラミックス部材は、高強度
と、すぐれた耐摩耗性および耐欠損性を有し、これらの
特性が要求される一般鋳鉄の高速切削や高切込み切削、
さらにダクタイル鋳鉄および高硬度鋼の切削に切削工具
として用いた場合に著しく長期に亘ってすぐれた切削性
能を発揮するという知見を得たのである。
度か200m/min以上の高速での一般鋳鉄の切削、
並びにダクタイル鋳鉄や高硬度鋼の切削に適合した切削
工具用飼料を開発すべく研究を行なった結果、 Ti/Hf重量比:2/8〜9.510.5を満足す7
+Ti とHfの複炭化物〔以下、(Ti、Hf)Cで
示す〕=20〜49,5%、 Mg、Y、およびZrの酸化物(以下、それぞれMgO
,YOおよびZ r O2で示し、こ2 3 ゝ れらを総称して金属酸化物という)のうちの1種または
2種以上:0.5〜8%、 を含有し、残りか50〜79%のAg2O3と不可避不
純物からなる組成を有するセラミックス部材は、高強度
と、すぐれた耐摩耗性および耐欠損性を有し、これらの
特性が要求される一般鋳鉄の高速切削や高切込み切削、
さらにダクタイル鋳鉄および高硬度鋼の切削に切削工具
として用いた場合に著しく長期に亘ってすぐれた切削性
能を発揮するという知見を得たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであり
、以下に成分組成を上記の通りに限定した理由を説明す
る。
、以下に成分組成を上記の通りに限定した理由を説明す
る。
(a) (Ti 、 Hf ) C(Ti、Hf)
Cには、耐欠損性を向上させるほか、焼結後もそれ自身
微細粒度を保持して強度および耐摩耗性を向上させる作
用があるが、その含有量か20%未満では前記作用に所
望の向上効果が得られず、一方その含有量か49.5%
を越えると、特に乾式切削での耐摩耗性か低下するよう
になることから、その含有量を20〜49.5%と定め
た。
Cには、耐欠損性を向上させるほか、焼結後もそれ自身
微細粒度を保持して強度および耐摩耗性を向上させる作
用があるが、その含有量か20%未満では前記作用に所
望の向上効果が得られず、一方その含有量か49.5%
を越えると、特に乾式切削での耐摩耗性か低下するよう
になることから、その含有量を20〜49.5%と定め
た。
また、上記の(Ti 、Hf )Cによってもたらされ
る作用効果を確保するには、(Ti、Hf)Cにおける
TiとHfの割合(重量比)が2/8〜9.510.5
の範囲内にあることが必要で、これは、その割合か9.
510.5を越えると、実質的にHfに比してTiの割
合が多くなりすぎることから、焼結後の(Ti 、Hf
)Cの平均粒径を2.51M1以下、望ましくは0.
3〜1..5IMlにすること、並びに緻密な焼結体を
得ることが困難となり、この傾向は普通焼結法やHIP
法を適用した場合に顕著に現われるものであり、一方そ
の割合が2/8未満になると、Hfの割合が多くなって
著しいコスト高をもたらし、その割には作用効果が飽和
して一段の向上効果が現われないという理由によるもの
である。なお、0.35〜0.65がTi/Hfの最も
望ましい範囲である。
る作用効果を確保するには、(Ti、Hf)Cにおける
TiとHfの割合(重量比)が2/8〜9.510.5
の範囲内にあることが必要で、これは、その割合か9.
510.5を越えると、実質的にHfに比してTiの割
合が多くなりすぎることから、焼結後の(Ti 、Hf
)Cの平均粒径を2.51M1以下、望ましくは0.
3〜1..5IMlにすること、並びに緻密な焼結体を
得ることが困難となり、この傾向は普通焼結法やHIP
法を適用した場合に顕著に現われるものであり、一方そ
の割合が2/8未満になると、Hfの割合が多くなって
著しいコスト高をもたらし、その割には作用効果が飽和
して一段の向上効果が現われないという理由によるもの
である。なお、0.35〜0.65がTi/Hfの最も
望ましい範囲である。
(b)金属酸化物
これらの成分には、焼結性を改善して、部材の強度を著
しく向上させる作用かあるが、その含有量か0,5%未
満では、ホットプレス法による焼結では高強度を確保す
ることが可能であるか、普通焼結法や、熱間静水圧プレ
ス(HI P)法を併用する焼結法では焼結が不十分と
なり、所望の高強度を確保することができす、一方その
含有量が8%を越えると、耐摩耗性が低下するようにな
るばかりでなく、耐チッピング性も低下することから、
その含有量を0.5〜8%と定めた。
しく向上させる作用かあるが、その含有量か0,5%未
満では、ホットプレス法による焼結では高強度を確保す
ることが可能であるか、普通焼結法や、熱間静水圧プレ
ス(HI P)法を併用する焼結法では焼結が不十分と
なり、所望の高強度を確保することができす、一方その
含有量が8%を越えると、耐摩耗性が低下するようにな
るばかりでなく、耐チッピング性も低下することから、
その含有量を0.5〜8%と定めた。
(c) Ag2O3
Ag2O3には、耐摩耗性を向上させる作用があるか、
その含有量か50%未満では所望のすぐれた耐摩耗性を
確保することかできず、一方その含有量が79%を越え
ると耐欠損性か低下するようになることから、その含有
量を50〜79%と定めた。
その含有量か50%未満では所望のすぐれた耐摩耗性を
確保することかできず、一方その含有量が79%を越え
ると耐欠損性か低下するようになることから、その含有
量を50〜79%と定めた。
つぎに、この発明のセラミックス部材を実施例により説
明する。
明する。
原料粉末として、いずれも1.0tIxlの平均粒径を
有し、かつTi/Hf重量比がそれぞれ3/7゜4/B
、 6/4. 7/3. 9/1.および1010の
6種の(Ti、Hf’)C粉末、平均粒径:0.8部の
A (i 203粉末、同1μmのMgO粉末、並びに
同2μsのY ○ 粉末およびZ r O2粉末を用意
し、これら原料粉末をそれぞれ第1表に示される配合組
成に配合し、ホールミルにて72時時間式粉砕混合し、
乾燥した後、圧粉体に成形し、この圧粉体を、昇温開始
時の雰囲気を真空とし、300°Cからの昇温および焼
結の雰囲気を1気圧以下のArガス雰囲気とし、温度:
1770℃に3時間保持の条件で焼結し、さらにAr
ガス雰囲気中、圧カニ1500気圧、温度 1600°
C1保持時間:1時間の条件でHIP処理を施すことに
よって実質的に配合組成と同一の組成を有する本発明セ
ラミックス部材1〜9および比較セラミックス部材1〜
5をそれぞれ製造した。
有し、かつTi/Hf重量比がそれぞれ3/7゜4/B
、 6/4. 7/3. 9/1.および1010の
6種の(Ti、Hf’)C粉末、平均粒径:0.8部の
A (i 203粉末、同1μmのMgO粉末、並びに
同2μsのY ○ 粉末およびZ r O2粉末を用意
し、これら原料粉末をそれぞれ第1表に示される配合組
成に配合し、ホールミルにて72時時間式粉砕混合し、
乾燥した後、圧粉体に成形し、この圧粉体を、昇温開始
時の雰囲気を真空とし、300°Cからの昇温および焼
結の雰囲気を1気圧以下のArガス雰囲気とし、温度:
1770℃に3時間保持の条件で焼結し、さらにAr
ガス雰囲気中、圧カニ1500気圧、温度 1600°
C1保持時間:1時間の条件でHIP処理を施すことに
よって実質的に配合組成と同一の組成を有する本発明セ
ラミックス部材1〜9および比較セラミックス部材1〜
5をそれぞれ製造した。
なお、比較セラミックス部材1〜5は、いずれも(Ti
、Hf )Cの組成あるいは構成成分の含有量がこの
発明の範囲から外れたもので、第1表には該当個所に※
印を付した。
、Hf )Cの組成あるいは構成成分の含有量がこの
発明の範囲から外れたもので、第1表には該当個所に※
印を付した。
つぎに、この結果得られた各種のセラミックス部材につ
いて、 被削材:FC25、切削速度:280m /min。
いて、 被削材:FC25、切削速度:280m /min。
送 リ: OJ+nm/rev、、切込み:1.5m
m。
m。
の条件で一般鋳鉄の乾式による連続高速切削試験を行な
い、また、 被削材: 5KD61 (焼入れダイス鋼、HReO
4)切削速度: [lOm/min %送 リ: 0.
15mm/rev、、切込み: 0.5 +n+a、 の条件で高硬度鋼の連続切削試験を行ない、いずれの試
験でも切刃の逃げ面摩耗幅が0.3+amに至るまでの
切削時間を測定した。なお、切削途中で切刃にチッピン
グや欠けが発生した場合には、これの発生時点で使用寿
命とし、それまでの切削時間を示した。
い、また、 被削材: 5KD61 (焼入れダイス鋼、HReO
4)切削速度: [lOm/min %送 リ: 0.
15mm/rev、、切込み: 0.5 +n+a、 の条件で高硬度鋼の連続切削試験を行ない、いずれの試
験でも切刃の逃げ面摩耗幅が0.3+amに至るまでの
切削時間を測定した。なお、切削途中で切刃にチッピン
グや欠けが発生した場合には、これの発生時点で使用寿
命とし、それまでの切削時間を示した。
第1表に示される結果から、本発明セラミックス部材1
〜9は、いずれも高強度、並びにすぐれた耐摩耗性およ
び耐欠損性を有するので、これらの特性が要求される一
般鋳鉄の高速切削や高硬度= 10− 鋼の切削ですぐれた切削性能を長時間に亘って発揮する
のに対して、比較セラミックス部材1〜5に見られるよ
うに、(Ti、Hf)Cの組成および構成成分の含有量
のうちのいずれかてもこの発明の範囲から外れると所望
の切削性能を示さず、少なくともいずれかの切削試験で
きわめて短時間で使用寿命に至ることが明らかである。
〜9は、いずれも高強度、並びにすぐれた耐摩耗性およ
び耐欠損性を有するので、これらの特性が要求される一
般鋳鉄の高速切削や高硬度= 10− 鋼の切削ですぐれた切削性能を長時間に亘って発揮する
のに対して、比較セラミックス部材1〜5に見られるよ
うに、(Ti、Hf)Cの組成および構成成分の含有量
のうちのいずれかてもこの発明の範囲から外れると所望
の切削性能を示さず、少なくともいずれかの切削試験で
きわめて短時間で使用寿命に至ることが明らかである。
上述のように、この発明のセラミックス部材は、切削工
具として、一般鋳鉄やダクタイル鋳鉄などの鋳鉄や、さ
らに鋼、特に高硬度鋼の切削に用いた場合に、すぐれた
切削性能を著しく長期に亘って発揮するなど工業上有用
な特性を有するのである。
具として、一般鋳鉄やダクタイル鋳鉄などの鋳鉄や、さ
らに鋼、特に高硬度鋼の切削に用いた場合に、すぐれた
切削性能を著しく長期に亘って発揮するなど工業上有用
な特性を有するのである。
Claims (1)
- (1)Ti/Hf重量比:2/8〜9.5/0.5を満
足するTiとHfの複炭化物:20〜49.5%、Mg
,Y,およびZrの酸化物のうちの1種または2種以上
:0.5〜8%、 を含有し、残りが50〜79%の酸化アルミニウムと不
可避不純物からなる組成(以上重量%)を有することを
特徴とする切削工具用セラミックス部材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63003527A JPH01179755A (ja) | 1988-01-11 | 1988-01-11 | 切削工具用セラミックス部材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63003527A JPH01179755A (ja) | 1988-01-11 | 1988-01-11 | 切削工具用セラミックス部材 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01179755A true JPH01179755A (ja) | 1989-07-17 |
Family
ID=11559852
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63003527A Pending JPH01179755A (ja) | 1988-01-11 | 1988-01-11 | 切削工具用セラミックス部材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01179755A (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5918157A (ja) * | 1982-07-23 | 1984-01-30 | 三菱マテリアル株式会社 | 切削工具用酸化アルミニウム系セラミツク |
JPS6259568A (ja) * | 1985-09-06 | 1987-03-16 | 日本タングステン株式会社 | 精密加工性に優れたセラミツクス材料 |
-
1988
- 1988-01-11 JP JP63003527A patent/JPH01179755A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5918157A (ja) * | 1982-07-23 | 1984-01-30 | 三菱マテリアル株式会社 | 切削工具用酸化アルミニウム系セラミツク |
JPS6259568A (ja) * | 1985-09-06 | 1987-03-16 | 日本タングステン株式会社 | 精密加工性に優れたセラミツクス材料 |
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