JPH01179778A - 切削工具用表面被覆セラミックス部材 - Google Patents
切削工具用表面被覆セラミックス部材Info
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
-
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- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5053—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials non-oxide ceramics
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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、鋳鉄や鋼、特に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。
の切削に切削工具として用いた場合に。
３５０ ｍ ／隠以上の高速での湿式切削が可能表表面
被覆セラミックス部材に関するものである。
被覆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、２００ｍ／ｗｍ以下の切削速
度では、ＷＣＣ超超硬合金部材、これの表面に硬質被覆
層を形成した表面被覆ＷＣＣ超超硬合金部材、′また２
００ｍ／ｍ以上の高速では、酸化アルミニウム（以下Ａ
Ｌ２０３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、さらにこのＡｌ２Ｏ５基セラミツク
ス部材は十分な強度を具備するものでないため使用条件
は限られるが。
度では、ＷＣＣ超超硬合金部材、これの表面に硬質被覆
層を形成した表面被覆ＷＣＣ超超硬合金部材、′また２
００ｍ／ｍ以上の高速では、酸化アルミニウム（以下Ａ
Ｌ２０３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、さらにこのＡｌ２Ｏ５基セラミツク
ス部材は十分な強度を具備するものでないため使用条件
は限られるが。
ダクタイル鋳鉄の切削にも用いられていることは良く知
られるところである。
られるところである。
一方、上記のｗｅ基超超硬合金部材表面被覆ｗｅ基超超
硬合金部材切削速度が２００ｍ／ｍ以上の高速で使用す
ると工具寿命が著しく短かくなシ。
硬合金部材切削速度が２００ｍ／ｍ以上の高速で使用す
ると工具寿命が著しく短かくなシ。
２５０＊／ｍ以上では実用に酎えなくなるものであシ、
そこで切削温度を下けて長寿命化をはかる目的で、湿式
でかかる高速切削を行なう試みもなされたが、この場合
は欠けやチッピングが発生し易く、良好な切削性能を示
さず、またＴ２０．基セラミックス部材は高速切削に向
いているが、上記のように強度が十分でないために、切
込み量が多い切削では欠けが発生し易く、また湿式切削
では切削中に強い熱衝撃を受けるために欠損が起シ易く
、さらに高強度を有するダクタイル鋳鉄の湿式切削でも
欠損のために実用化できないなどの問題点がある。
そこで切削温度を下けて長寿命化をはかる目的で、湿式
でかかる高速切削を行なう試みもなされたが、この場合
は欠けやチッピングが発生し易く、良好な切削性能を示
さず、またＴ２０．基セラミックス部材は高速切削に向
いているが、上記のように強度が十分でないために、切
込み量が多い切削では欠けが発生し易く、また湿式切削
では切削中に強い熱衝撃を受けるために欠損が起シ易く
、さらに高強度を有するダクタイル鋳鉄の湿式切削でも
欠損のために実用化できないなどの問題点がある。
そこで１本発明者等は、上述のような観点から。
特に一般鋳鉄やダクタイル鋳鉄の切削速度が３５０＊／
ｗ＊以上の高速切削は勿論のこと、湿式での高速切削も
可能な切削工具を開発すべく研究を行なった結果、重量
％（以下チはｌ蓋チを示す）で。
ｗ＊以上の高速切削は勿論のこと、湿式での高速切削も
可能な切削工具を開発すべく研究を行なった結果、重量
％（以下チはｌ蓋チを示す）で。
Ａｔ２０３： ９〜４５チ。
Ｍｇ ｂ Ｙ、およびＺｒの酸化物（以下、それぞれＭ
ｇＯ、Ｔ２０．、およびＺ ｒＯ２で示し、これらを総
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チ。
ｇＯ、Ｔ２０．、およびＺ ｒＯ２で示し、これらを総
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チ。
を含有し、残りが５１〜９０チの炭化チタン（以下、
Ｔｉｅで示す）と不可避不純物からなる組成を有するセ
ラミックス基体の表面に。
Ｔｉｅで示す）と不可避不純物からなる組成を有するセ
ラミックス基体の表面に。
Ｔ１の炭化物、窒化物、炭窒化物、および炭窒酸化物（
以下、 ＴｉＣ、ＴｉＮ、 Ｔ１ＣＮ 、およびＴｉＣ
’ＮＯで示し、これらを総称してＴ１の炭・窒・酸化物
という）のうちの１種の革層または２種以上の複層から
なる硬質被覆層を０．５〜２０μｍの平均層厚で形成し
、さらに必要に応じて、その上に。
以下、 ＴｉＣ、ＴｉＮ、 Ｔ１ＣＮ 、およびＴｉＣ
’ＮＯで示し、これらを総称してＴ１の炭・窒・酸化物
という）のうちの１種の革層または２種以上の複層から
なる硬質被覆層を０．５〜２０μｍの平均層厚で形成し
、さらに必要に応じて、その上に。
ＭおよびＺｒの酸化物（以下、Ａｌ！２０．およびＺ
ｒＯ２で示す）のうちの１種の単層または２種の複層か
らガる硬質被覆層を０２〜ｌＯμ篇の平均層厚で形成し
てなる表面被覆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熱衝撃性を有し。
ｒＯ２で示す）のうちの１種の単層または２種の複層か
らガる硬質被覆層を０２〜ｌＯμ篇の平均層厚で形成し
てなる表面被覆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熱衝撃性を有し。
これらの特性が要求される一般鋳鉄やダクタイル鋳鉄、
さらに鋼の高速切削や湿式切削に切削工具として用いた
場合に、すぐれた性能を長期に亘って発揮するという知
見を得たのである。
さらに鋼の高速切削や湿式切削に切削工具として用いた
場合に、すぐれた性能を長期に亘って発揮するという知
見を得たのである。
したがって、この発明は、上記知見にもとづいてなされ
たものであり、以下に成分組成および硬質被覆層の平均
層厚を上記の通シに限定した理由を説明する。
たものであり、以下に成分組成および硬質被覆層の平均
層厚を上記の通シに限定した理由を説明する。
（ａ） Ａ！ ２０３
ｆｉＪ、２０３には、セラミックス基体の耐摩耗性を向
上させる作用があるが、その含有量が９％未満では所望
の耐摩耗性を確保することができず、一方その含有量が
４５％を越えると耐熱衝撃性が低下するようになること
から、その含有量を９〜４５チと定めた。なお、 Ａｔ
２０３の結晶粒径は細かいほど耐摩耗性向上効果が大き
く、平均粒径で３μｍ以下とするのが好ましい。
上させる作用があるが、その含有量が９％未満では所望
の耐摩耗性を確保することができず、一方その含有量が
４５％を越えると耐熱衝撃性が低下するようになること
から、その含有量を９〜４５チと定めた。なお、 Ａｔ
２０３の結晶粒径は細かいほど耐摩耗性向上効果が大き
く、平均粒径で３μｍ以下とするのが好ましい。
ｆｂ） 金属酸化物
これらの成分には、セラミックス基体の焼結性を隔めて
１強度を向上させる作用がおるが、その含有量が０５−
未満では、ホットプレス法での焼結は可能であるが、普
通焼結法や、熱間静水圧プレス法（ＨＩＰ法）を併用す
る焼結法では焼結が不十分となシ、所望の高強度を確保
することができず、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、耐摩耗性
が低下するようになることから、その含有量を０．５〜
８チと定めた。
１強度を向上させる作用がおるが、その含有量が０５−
未満では、ホットプレス法での焼結は可能であるが、普
通焼結法や、熱間静水圧プレス法（ＨＩＰ法）を併用す
る焼結法では焼結が不十分となシ、所望の高強度を確保
することができず、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、耐摩耗性
が低下するようになることから、その含有量を０．５〜
８チと定めた。
（ｃ） ＴｉＣ
ＴｉＣには、耐熱衝撃性を向上させる作用があるが、そ
の含有量が５１％未満では所望のすぐれた耐熱衝撃性を
確保することができず、一方その含有量が９０チを越え
ると、耐摩耗性の低下が著しくなることから、その含有
量を５１〜９０％と定めた。なお、 ＴｉＣの平均結晶
粒径は３μｍ以下にするのが好ましいが、高速でも特に
速い速度での耐摩耗性が要求される切削に用いる場合に
は結晶粒度を細かくするのがよ（，０，３〜１．５μｍ
の平均粒径とするのが望ましい。
の含有量が５１％未満では所望のすぐれた耐熱衝撃性を
確保することができず、一方その含有量が９０チを越え
ると、耐摩耗性の低下が著しくなることから、その含有
量を５１〜９０％と定めた。なお、 ＴｉＣの平均結晶
粒径は３μｍ以下にするのが好ましいが、高速でも特に
速い速度での耐摩耗性が要求される切削に用いる場合に
は結晶粒度を細かくするのがよ（，０，３〜１．５μｍ
の平均粒径とするのが望ましい。
（ｄ）Ｔ１の炭・窒・酸化物硬質被覆層これらの硬質被
覆層は、熱伝導性がＡｌ２Ｏ３に比してすぐれているの
で、Ａｌ２Ｏ３の含有によシ熱伝導性の低下したセラミ
ックス基体に被覆して、これの熱伝導性を向上させ、も
って高温での切削になる高速切削や、熱衝撃の激しい高
速での湿式切削を可能ならしめる作用をもつほか、 Ｔ
ｉＣを主成分とするセラミックス基体に対する密着性が
きわめて良好で、高い付着強度を示すが、その平均層厚
が０．５μｍ未満では、前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方その平均層厚が２０μ諷を越えると耐熱衝撃性
が低下するようになることから、その平均層厚を０５〜
２０μ雷と定めた。なお、前記の平均層厚の範囲内で、
激しい熱衝撃を伴なう切削には薄めの層厚を適用し、一
方ダクタイル鋳鉄の切削の場合のように、高い耐摩耗性
が要求される場合には厚めの層厚を適用するのがよい。
覆層は、熱伝導性がＡｌ２Ｏ３に比してすぐれているの
で、Ａｌ２Ｏ３の含有によシ熱伝導性の低下したセラミ
ックス基体に被覆して、これの熱伝導性を向上させ、も
って高温での切削になる高速切削や、熱衝撃の激しい高
速での湿式切削を可能ならしめる作用をもつほか、 Ｔ
ｉＣを主成分とするセラミックス基体に対する密着性が
きわめて良好で、高い付着強度を示すが、その平均層厚
が０．５μｍ未満では、前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方その平均層厚が２０μ諷を越えると耐熱衝撃性
が低下するようになることから、その平均層厚を０５〜
２０μ雷と定めた。なお、前記の平均層厚の範囲内で、
激しい熱衝撃を伴なう切削には薄めの層厚を適用し、一
方ダクタイル鋳鉄の切削の場合のように、高い耐摩耗性
が要求される場合には厚めの層厚を適用するのがよい。
（ｅ）Ａ１０ およびＺｒＯ２硬質被覆層Ｔｉの炭・
窒・酸化物硬質被覆層は、上記のように熱伝導性は良好
であるが１反面高温では化学的に不安定で酸化し易いと
いう欠点をもつので１例えば切刃に局部的に切屑が集中
して当シ１局部的に温度を上昇させるような条件で切削
が行なわれる場合に、耐熱性にすぐれｆｃ Ａｔ２０５
およびＺ ｒＯ２を必要に応じて被覆するが、その平均
層厚が０．２μｍ未満では所望の効果が得られず、一方
その平均層厚が１０μｍを越えると、チッピングが発生
し易くなることから、その平均層厚を０．２〜ｌＯμｍ
と定めた。
窒・酸化物硬質被覆層は、上記のように熱伝導性は良好
であるが１反面高温では化学的に不安定で酸化し易いと
いう欠点をもつので１例えば切刃に局部的に切屑が集中
して当シ１局部的に温度を上昇させるような条件で切削
が行なわれる場合に、耐熱性にすぐれｆｃ Ａｔ２０５
およびＺ ｒＯ２を必要に応じて被覆するが、その平均
層厚が０．２μｍ未満では所望の効果が得られず、一方
その平均層厚が１０μｍを越えると、チッピングが発生
し易くなることから、その平均層厚を０．２〜ｌＯμｍ
と定めた。
つぎに、この発明の表面被覆セラミックス部材を実施例
によシ具体的に説明する。
によシ具体的に説明する。
原料粉末として、平均粒径：１，０μｍを有するＴｉＣ
粉末、同０６μｍのＡｊ２０３粉末、同ｌμ藁のＭｇＯ
粉末、並びに同２μ誂のＹ２Ｏ３粉末およびＺｒＯ２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、ボールミルにて７２時時間式粉砕
混合し、乾燥した後、圧粉体に成形し、との圧粉体を、
減圧不活性ガス雰囲気中。
粉末、同０６μｍのＡｊ２０３粉末、同ｌμ藁のＭｇＯ
粉末、並びに同２μ誂のＹ２Ｏ３粉末およびＺｒＯ２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、ボールミルにて７２時時間式粉砕
混合し、乾燥した後、圧粉体に成形し、との圧粉体を、
減圧不活性ガス雰囲気中。
温度：１７５０℃に２時間保持の条件で焼結し。
さらに不活性ガス雰囲気中、圧カニ１５００気圧。
温度二り６００℃、保持時間＝１時間の条件でＨＩＰ処
理を施すことによシ実質的に配合組成と同じ組成をもっ
たセラミックス基体を製造し、引続いて通常の化学蒸着
法を用い、前記セラミックス基体の表面にそれぞれ第１
表の組成および平均層厚を有する硬質被覆層を形成する
ことによシ本発明表面被覆セラミックス部材（以下１本
発明被覆部材という）１〜１２および比較表面被覆セラ
ミックス部材（以下、比較被覆部材という）１〜５をそ
れぞれ製造した。
理を施すことによシ実質的に配合組成と同じ組成をもっ
たセラミックス基体を製造し、引続いて通常の化学蒸着
法を用い、前記セラミックス基体の表面にそれぞれ第１
表の組成および平均層厚を有する硬質被覆層を形成する
ことによシ本発明表面被覆セラミックス部材（以下１本
発明被覆部材という）１〜１２および比較表面被覆セラ
ミックス部材（以下、比較被覆部材という）１〜５をそ
れぞれ製造した。
なお、比較被覆部材１〜５は、いずれもセラミックス基
体の成分組成および硬質被覆層の平均層厚のうちのいず
れかの条件（第１表に※印を付す）がこの発明の範囲か
ら外れたものである。
体の成分組成および硬質被覆層の平均層厚のうちのいず
れかの条件（第１表に※印を付す）がこの発明の範囲か
ら外れたものである。
つぎＫ、この結果得られた各種の被覆部材について。
被削材：Ｆｅ１２． 切削速度： ４００ ｍ ７
ｗｍ。
ｗｍ。
送１） ： ０．２５ ａｘ ／ ｒｅｖ、、切込み：
１．５１ＬＩ。
１．５１ＬＩ。
の条件で一般鋳鉄の湿式による連続＾速切側試験を行な
い％また。
い％また。
被削材：ダクタイル鋳鉄（ＦＣＤ６０）。
切削速ｇ ：３５０ ｙｌ ／＊、 送＃）： ０．
２５ ｒｍ／ ｒｅｖ、。
２５ ｒｍ／ ｒｅｖ、。
切込み：１．５＋ｕａ。
の条件でダクタイル鋳鉄の同じく湿式による連続高速切
削試験を行ない、いずれの試験でも切刃の逃は面摩耗幅
が０．３ Ｅｌｌに至るまでの切削時間を測定した。な
お、切削途中でチッピングや欠損が発生した場合には、
それまでの切削時間を示した。
削試験を行ない、いずれの試験でも切刃の逃は面摩耗幅
が０．３ Ｅｌｌに至るまでの切削時間を測定した。な
お、切削途中でチッピングや欠損が発生した場合には、
それまでの切削時間を示した。
これらの測定結果を第１表に示した。
第１表に示される結果から１本発明被覆部材１〜１２は
、いずれも高強度、並びにすぐれた耐摩耗性および耐熱
衝撃性が要求される一般鋳鉄やダクタイル鋳鉄の湿式に
よる高速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、比較被覆部材１〜５に見られるように
、セラミックス基体の成分組成および硬質被覆層の平均
層厚のいずれかで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、きわめて短時間で使用寿命に至るこ
とが明らかである。
、いずれも高強度、並びにすぐれた耐摩耗性および耐熱
衝撃性が要求される一般鋳鉄やダクタイル鋳鉄の湿式に
よる高速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、比較被覆部材１〜５に見られるように
、セラミックス基体の成分組成および硬質被覆層の平均
層厚のいずれかで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、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、この発明の表面被覆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の高速切
削は勿論のこと、これらの湿式による高速切削に用いて
も、すぐれた性能を著しく長期に亘って発揮し、さらに
これらの結果は鋼の乾式および湿式による高速切削でも
同様に発揮されるなど工業上有用な特性を有するのであ
る。
、切削工具として、一般鋳鉄やダクタイル鋳鉄の高速切
削は勿論のこと、これらの湿式による高速切削に用いて
も、すぐれた性能を著しく長期に亘って発揮し、さらに
これらの結果は鋼の乾式および湿式による高速切削でも
同様に発揮されるなど工業上有用な特性を有するのであ
る。
Claims (2)
- （１）酸化アルミニウム：９〜４５％、 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５１〜９０％の炭化チタンと不可避不
純物からなる組成（以上重量％）を有するセラミックス
基体の表面に、 Ｔｉの炭化物、窒化物、炭窒化物、および炭窒酸化物の
うちの１種の単層または２種以上の複層からなる硬質被
覆層を０．５〜２０μｍの平均層厚で形成してなる切削
工具用表面被覆セラミックス部材。 - （２）酸化アルミニウム：９〜４５％、 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５１〜９０％の炭化チタンと不可避不
純物からなる組成（以上重量％）を有するセラミックス
基体の表面に、 Ｔｉの炭化物、窒化物、炭窒化物、および炭窒酸化物の
うちの１種の単層または２種以上の複層からなる硬質被
覆層を０．５〜２０μｍの平均層厚で形成し、さらにそ
の上に、 ＡｌおよびＺｒの酸化物のうちの１種の単層または２種
の複層からなる硬質被覆層を０．２〜１０μｍの平均層
厚で形成してなる切削工具用表面被覆セラミックス部材
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63003529A JP2570354B2 (ja) | 1988-01-11 | 1988-01-11 | 切削工具用表面被覆セラミックス部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63003529A JP2570354B2 (ja) | 1988-01-11 | 1988-01-11 | 切削工具用表面被覆セラミックス部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01179778A true JPH01179778A (ja) | 1989-07-17 |
| JP2570354B2 JP2570354B2 (ja) | 1997-01-08 |
Family
ID=11559915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63003529A Expired - Lifetime JP2570354B2 (ja) | 1988-01-11 | 1988-01-11 | 切削工具用表面被覆セラミックス部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2570354B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007056779A1 (de) * | 2005-11-17 | 2007-05-24 | Boehlerit Gmbh & Co. Kg. | Beschichteter hartmetallkörper |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60127905A (ja) * | 1983-12-09 | 1985-07-08 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 高靭性セラミック工具 |
| JPS6126564A (ja) * | 1984-07-13 | 1986-02-05 | 日本特殊陶業株式会社 | 耐熱・耐摩耗性セラミツク材料の製造法 |
-
1988
- 1988-01-11 JP JP63003529A patent/JP2570354B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60127905A (ja) * | 1983-12-09 | 1985-07-08 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 高靭性セラミック工具 |
| JPS6126564A (ja) * | 1984-07-13 | 1986-02-05 | 日本特殊陶業株式会社 | 耐熱・耐摩耗性セラミツク材料の製造法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007056779A1 (de) * | 2005-11-17 | 2007-05-24 | Boehlerit Gmbh & Co. Kg. | Beschichteter hartmetallkörper |
| CN101312927A (zh) * | 2005-11-17 | 2008-11-26 | 倍锐特有限责任公司 | 覆层硬质合金件 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2570354B2 (ja) | 1997-01-08 |
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