JPH02116401A - セラミック工具及びその製造方法 - Google Patents
セラミック工具及びその製造方法Info
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- JPH02116401A JPH02116401A JP26819388A JP26819388A JPH02116401A JP H02116401 A JPH02116401 A JP H02116401A JP 26819388 A JP26819388 A JP 26819388A JP 26819388 A JP26819388 A JP 26819388A JP H02116401 A JPH02116401 A JP H02116401A
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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
- C04B41/50—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
- C04B41/5062—Borides, Nitrides or Silicides
- C04B41/5068—Titanium nitride
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Ceramic Engineering (AREA)
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
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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）
本発明は窒化けい素（ｓ１３Ｎ４）を主体とする焼結基
体を切削チップとしてなるセラミック工具及びその製造
方法に関するものである。
体を切削チップとしてなるセラミック工具及びその製造
方法に関するものである。
（従来の技術）
従来この種のセラミック工具としては、特開昭５６−１
６６６５号公報に示されているように、９０重量％以上
の窒化けい素を含有する焼結基体の表面にチタン窒化物
を０６５μｔｓ−１０μｌの層厚で被覆したものが公知
となっている。このチタン窒化物の被覆は化学的蒸気か
らの金属析出法（ＣＶＤ法）によって行われ、その目的
は窒化けい素の耐摩耗性を向上することである。
６６６５号公報に示されているように、９０重量％以上
の窒化けい素を含有する焼結基体の表面にチタン窒化物
を０６５μｔｓ−１０μｌの層厚で被覆したものが公知
となっている。このチタン窒化物の被覆は化学的蒸気か
らの金属析出法（ＣＶＤ法）によって行われ、その目的
は窒化けい素の耐摩耗性を向上することである。
（発明が解決μようとする課題）
しかしながら窒化けい素を主体とした焼結基体からなる
切削チップは他の金属製チップに比較して耐摩耗性が極
めて優れたものであり、従来の金属製チップで切削して
いたワークの切削のために窒化けい素の切削チップを用
いる場合には耐摩耗性は充分に満足できるものであった
。
切削チップは他の金属製チップに比較して耐摩耗性が極
めて優れたものであり、従来の金属製チップで切削して
いたワークの切削のために窒化けい素の切削チップを用
いる場合には耐摩耗性は充分に満足できるものであった
。
むしろこの場合問題となっていたのは切削チップの使用
済み角部の確認である。即ち、切削チップは一般的に平
面正方形で比較的扁平な立方体に形成され、このチップ
の３辺の交点からなる角部を切削端として用い、この角
部が所定量切削後に摩損すると、別の角部を用いるよう
にし、計８個所の角部を切削のために用いている。しか
しながら、窒化けい素からなる切削チップは切削限界に
達しても摩損が少ないことと黒灰色をしているため使用
済み角部の確認が困難であり、切削端を数回取換えてい
るうちに使用済みの切削端を新たな切削端と間違えて切
削機に取付けることが生じるだけでなく、また長い休止
時間の後に切削機を再稼動する場合に、それに取付いて
いるチップの切削端がまだ使用可能か否か判定できなく
なり、実際にはまだ使用できる切削端を取り換えなけれ
ばならず不経済な点があった。
済み角部の確認である。即ち、切削チップは一般的に平
面正方形で比較的扁平な立方体に形成され、このチップ
の３辺の交点からなる角部を切削端として用い、この角
部が所定量切削後に摩損すると、別の角部を用いるよう
にし、計８個所の角部を切削のために用いている。しか
しながら、窒化けい素からなる切削チップは切削限界に
達しても摩損が少ないことと黒灰色をしているため使用
済み角部の確認が困難であり、切削端を数回取換えてい
るうちに使用済みの切削端を新たな切削端と間違えて切
削機に取付けることが生じるだけでなく、また長い休止
時間の後に切削機を再稼動する場合に、それに取付いて
いるチップの切削端がまだ使用可能か否か判定できなく
なり、実際にはまだ使用できる切削端を取り換えなけれ
ばならず不経済な点があった。
本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたもので、
その目的は切削チップがほぼ切削限界に達した時に切削
チップの角部が他の部分と明確に識別できる程度に変色
し、これによって使用済み角部を正確に認識することの
できるセラミック工具及びその製造方法を提供するにあ
る。
その目的は切削チップがほぼ切削限界に達した時に切削
チップの角部が他の部分と明確に識別できる程度に変色
し、これによって使用済み角部を正確に認識することの
できるセラミック工具及びその製造方法を提供するにあ
る。
（課題を解決するための手段）
上記の目的を達成するため、本発明のセラミック工具で
は窒化けい素（Ｓ１３Ｎ４）を主体とする焼結基体から
なる切削チップの表面に０．１μｍ〜 ０．４μｍの厚
さのチタンナイトライド（ＴｉＮ）を一体的に被覆形成
してなるのである。
は窒化けい素（Ｓ１３Ｎ４）を主体とする焼結基体から
なる切削チップの表面に０．１μｍ〜 ０．４μｍの厚
さのチタンナイトライド（ＴｉＮ）を一体的に被覆形成
してなるのである。
また、上記のセラミック工具を製造する本発明の方法は
窒化けい素を主体とする焼結基体からなる切削チップの
表面に物理的蒸気からの金属析出法（ＰＶＤ法）を用い
てチタンナイトライドを０゜１μ−〜０．４μ履の厚さ
に付着させてなるのである。
窒化けい素を主体とする焼結基体からなる切削チップの
表面に物理的蒸気からの金属析出法（ＰＶＤ法）を用い
てチタンナイトライドを０゜１μ−〜０．４μ履の厚さ
に付着させてなるのである。
（作 用）
チタンナイトライド（Ｔ ｉ Ｎ）を被覆した切削チッ
プの表面は全体が黄金色になっており、この切削角部を
所定時間繰返し使用すると黒色に変色し、この黒色に変
色した時が切削角部の切削限界時間とほぼ合致している
。
プの表面は全体が黄金色になっており、この切削角部を
所定時間繰返し使用すると黒色に変色し、この黒色に変
色した時が切削角部の切削限界時間とほぼ合致している
。
（実施例）
以下に本発明の好適な実施例について説明する。
本発明のセラミック工具では窒化けい素（Ｓ１３Ｎ４）
を９０重量％以上含有する焼結基体から切削チップを形
成し、この切削チップは平面正方形で高さがこの正方形
の一辺の長さの約１／２程度の扁平なものとなっている
。この切削チップの表面に０．１μ〜０．４μの厚さの
チタンナイトライド（Ｔ ｉ Ｎ）を一体的に被覆形成
するのであるが、この被覆は極めて薄いため低温処理で
反応速度の遅いＰＶＤ法を採用する。
を９０重量％以上含有する焼結基体から切削チップを形
成し、この切削チップは平面正方形で高さがこの正方形
の一辺の長さの約１／２程度の扁平なものとなっている
。この切削チップの表面に０．１μ〜０．４μの厚さの
チタンナイトライド（Ｔ ｉ Ｎ）を一体的に被覆形成
するのであるが、この被覆は極めて薄いため低温処理で
反応速度の遅いＰＶＤ法を採用する。
このＰＶＤ法は物理的蒸気からの金属析出法と称される
方法で、気化した金属が酸化せずかつ妨害物なしに被め
っき物に届くように真空中で行われるめっきで、本発明
で採用される代表的なのはスパッタリング法、イオンブ
レーティング法である。本発明の具体的方法としてイオ
ンブレーティング法を採用した場合の一例について述べ
ると、先づ窒化けい素の焼結基体からなる切削チップを
１２０分間予熱して５００℃まで昇温し、次いで５゜０
℃に加熱した状態でアルゴンガス中において切削チップ
から酸化膜を除去するボンバード処理を５分間行い、そ
の後５００℃の窒素ガス雰囲気中においてチタンの金属
ブロックを正極とし、切削チップを負極として両者に電
圧を印加してグロー放電を起こさせ切削チップの表面に
チタンナイトライド（Ｔ ｉ Ｎ）の薄膜を被覆する。
方法で、気化した金属が酸化せずかつ妨害物なしに被め
っき物に届くように真空中で行われるめっきで、本発明
で採用される代表的なのはスパッタリング法、イオンブ
レーティング法である。本発明の具体的方法としてイオ
ンブレーティング法を採用した場合の一例について述べ
ると、先づ窒化けい素の焼結基体からなる切削チップを
１２０分間予熱して５００℃まで昇温し、次いで５゜０
℃に加熱した状態でアルゴンガス中において切削チップ
から酸化膜を除去するボンバード処理を５分間行い、そ
の後５００℃の窒素ガス雰囲気中においてチタンの金属
ブロックを正極とし、切削チップを負極として両者に電
圧を印加してグロー放電を起こさせ切削チップの表面に
チタンナイトライド（Ｔ ｉ Ｎ）の薄膜を被覆する。
このチタンナイトライドの薄膜は黄金色をしており、こ
の薄膜の厚さはグロー放電の時間に依存し、このグロー
放電時間が７分の時に膜厚は０．２μｍ１１４分の時に
０，４μｔａ 、 １７．５分の時に０．５μ自となっ
た。
の薄膜の厚さはグロー放電の時間に依存し、このグロー
放電時間が７分の時に膜厚は０．２μｍ１１４分の時に
０，４μｔａ 、 １７．５分の時に０．５μ自となっ
た。
次に、ＴｉＮを被覆した切削チップを用いてワークを繰
り返し切削加工したところ切削チップの角部がほぼ切削
限界に達したところでこの角部が黒色に変色することが
認められた。この変色部を電子顕微鏡で詳細に観察した
結果、ＴｉＮ層が残存していることが確認された。即ち
、上記の変色化はＴｉＮ層が摩滅して窒化けい素（Ｓ
ｔ ａ Ｎ ４ ）の素地が露出することではなく、Ｔ
ｉＮ層の摩擦熱によって生じる色変化であると認められ
た。
り返し切削加工したところ切削チップの角部がほぼ切削
限界に達したところでこの角部が黒色に変色することが
認められた。この変色部を電子顕微鏡で詳細に観察した
結果、ＴｉＮ層が残存していることが確認された。即ち
、上記の変色化はＴｉＮ層が摩滅して窒化けい素（Ｓ
ｔ ａ Ｎ ４ ）の素地が露出することではなく、Ｔ
ｉＮ層の摩擦熱によって生じる色変化であると認められ
た。
上記のようにして製造したＴｉＮ層の厚さの異なる切削
チップを用いて行った切削テスト結果を示す。
チップを用いて行った切削テスト結果を示す。
■
テスト条件
■
テスト結果
被切削物二四気筒シリンダブロックのヘッド面（４１５
Ｘ １５０ ｍｍ）材質ＦＣＨＩ加工の種類：フライス
加工、 加工後表面あらさ１２．５ｓ 工具の仕様；切削チップを３０個カットボディの周面に
マウントしたものを使用。
Ｘ １５０ ｍｍ）材質ＦＣＨＩ加工の種類：フライス
加工、 加工後表面あらさ１２．５ｓ 工具の仕様；切削チップを３０個カットボディの周面に
マウントしたものを使用。
（４）切削条件：
・カットボディ回転速度 ｗ −５００ｒｐｍ・送 リ
０．２龍Ｘ３０ケ−６ｍｍ ／ ｒｐｔａ・切削速
度 ３９０ｍ／ｍｉｎ ・切込みＱｏ、５＋＋＋＋＊ ・切削曲 なし く５）切削サイクル ・切削時間 ２０ｓｅｃ／ブロツク ・待ち時間 ３０ｓｅｃ （６）切削シリンダブロック個数： １０００個上記の
テスト結果から明らかなように、切削チップの表面にＴ
ｉＮ層を０．５μ層被覆すると切削チップが切削限界に
達しても変色は少なく、変色による判定が不明瞭であり
、またＴｉＮ層の剥離が若干認められ、ＴｉＮ層の厚さ
は０．４μ譚以下が好ましいことが判明した。また、Ｔ
ｉＮ層の厚さが０．１μｍ未満の場合にはＴｉＮ層が薄
すぎて表面から窒化けい素の地肌の黒灰色が透視される
虞れがあり、０．１μｍ以上が好ましい。
０．２龍Ｘ３０ケ−６ｍｍ ／ ｒｐｔａ・切削速
度 ３９０ｍ／ｍｉｎ ・切込みＱｏ、５＋＋＋＋＊ ・切削曲 なし く５）切削サイクル ・切削時間 ２０ｓｅｃ／ブロツク ・待ち時間 ３０ｓｅｃ （６）切削シリンダブロック個数： １０００個上記の
テスト結果から明らかなように、切削チップの表面にＴ
ｉＮ層を０．５μ層被覆すると切削チップが切削限界に
達しても変色は少なく、変色による判定が不明瞭であり
、またＴｉＮ層の剥離が若干認められ、ＴｉＮ層の厚さ
は０．４μ譚以下が好ましいことが判明した。また、Ｔ
ｉＮ層の厚さが０．１μｍ未満の場合にはＴｉＮ層が薄
すぎて表面から窒化けい素の地肌の黒灰色が透視される
虞れがあり、０．１μｍ以上が好ましい。
（効 果）
以上のように本発明のセラミック工具では窒化けい素を
主体とする焼結基体からなる切削チップの表面に０．１
μｍ〜０．４μｍの厚さのチタンナイトライド（Ｔ ｉ
Ｎ）を一体的に被覆形成しているため、切削チップが
ほぼ切削限界に達した時に、このチップの切削角部が黒
色に変色し、使用済みの角部と未使用の角部とを視覚的
に明瞭に判別でき、取り扱い上極めて便利である。
主体とする焼結基体からなる切削チップの表面に０．１
μｍ〜０．４μｍの厚さのチタンナイトライド（Ｔ ｉ
Ｎ）を一体的に被覆形成しているため、切削チップが
ほぼ切削限界に達した時に、このチップの切削角部が黒
色に変色し、使用済みの角部と未使用の角部とを視覚的
に明瞭に判別でき、取り扱い上極めて便利である。
また、本発明に係るセラミック工具の製造方法では、窒
化けい素を主体とする焼結基体からなる切削チップの表
面にチタンナイトライドを付着させるために物理的蒸気
からの金属析出法（ＰＶＤ法）を用いたため、低温で処
理が出きしかも反応速度が遅いためチタンナイトライド
を０．１μｍ〜０．４μ■の厚さの範囲内において正確
に制御して付着させることができる。
化けい素を主体とする焼結基体からなる切削チップの表
面にチタンナイトライドを付着させるために物理的蒸気
からの金属析出法（ＰＶＤ法）を用いたため、低温で処
理が出きしかも反応速度が遅いためチタンナイトライド
を０．１μｍ〜０．４μ■の厚さの範囲内において正確
に制御して付着させることができる。
Claims (2)
- （１）窒化けい素（Ｓｉ＿３Ｎ＿４）を主体とする焼結
基体からなる切削チップの表面に０．１μｍ〜０．４μ
ｍの厚さのチタンナイトライド（ＴｉＮ）を一体的に被
覆形成してなることを特徴とするセラミック工具。 - （２）窒化けい素を主体とする焼結基体からなる切削チ
ップの表面に物理的蒸気からの金属析出法（ＰＶＤ法）
を用いてチタンナイトライドを０．１μｍ〜０．４μｍ
の厚さに付着させてなることを特徴とするセラミック工
具の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26819388A JPH02116401A (ja) | 1988-10-26 | 1988-10-26 | セラミック工具及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26819388A JPH02116401A (ja) | 1988-10-26 | 1988-10-26 | セラミック工具及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02116401A true JPH02116401A (ja) | 1990-05-01 |
Family
ID=17455214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26819388A Pending JPH02116401A (ja) | 1988-10-26 | 1988-10-26 | セラミック工具及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02116401A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5641251A (en) * | 1994-07-14 | 1997-06-24 | Cerasiv Gmbh Innovatives Keramik-Engineering | All-ceramic drill bit |
-
1988
- 1988-10-26 JP JP26819388A patent/JPH02116401A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5641251A (en) * | 1994-07-14 | 1997-06-24 | Cerasiv Gmbh Innovatives Keramik-Engineering | All-ceramic drill bit |
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