JPH02116691A - 耐摩耗性のすぐれた表面被覆セラミック製切削工具 - Google Patents
耐摩耗性のすぐれた表面被覆セラミック製切削工具Info
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- JPH02116691A JPH02116691A JP63267572A JP26757288A JPH02116691A JP H02116691 A JPH02116691 A JP H02116691A JP 63267572 A JP63267572 A JP 63267572A JP 26757288 A JP26757288 A JP 26757288A JP H02116691 A JPH02116691 A JP H02116691A
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Landscapes
- 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〕
この発明は、特に鋼や鋳鉄などの高速切削に用いた場合
に、すぐれた耐摩耗性を示し、使用寿命の著しい延命化
を可能とするウィスカー含有の表面被覆セラミック製切
削工具に関するものである。
に、すぐれた耐摩耗性を示し、使用寿命の著しい延命化
を可能とするウィスカー含有の表面被覆セラミック製切
削工具に関するものである。
従来、ウィスカー含有のセラミック製切削工具の代表的
なものとして、特開昭６１−２７４８０３号公報に記載
される通りの、容量％で（以下％は容量％を示す）、 炭化けい素（以下ＳｉＣで示す）のウィスカー：２〜４
０％、 を含有し、残りが酸化アルミニウム（以下Ａ １１２０
ｓで示す）と不可避不純物からなる組成を有するもの
が知られている。
なものとして、特開昭６１−２７４８０３号公報に記載
される通りの、容量％で（以下％は容量％を示す）、 炭化けい素（以下ＳｉＣで示す）のウィスカー：２〜４
０％、 を含有し、残りが酸化アルミニウム（以下Ａ １１２０
ｓで示す）と不可避不純物からなる組成を有するもの
が知られている。
しかし、上記の従来ウィスカー含有セラミック製切削工
具は、ウィスカーの含有によって強度および靭性にすぐ
れ、かつ機械的および熱的衝撃にもすぐれているので、
乾式および湿式の断続切削や、高送りおよび高切込みな
どの重切削、さらに湿式の連続切削などにすぐれた切削
性能を発揮するが、これを特に鋼や鋳鉄の高速切削に用
いた場合には、比較的短時間で摩耗し、使用寿命に至る
のが現状である。
具は、ウィスカーの含有によって強度および靭性にすぐ
れ、かつ機械的および熱的衝撃にもすぐれているので、
乾式および湿式の断続切削や、高送りおよび高切込みな
どの重切削、さらに湿式の連続切削などにすぐれた切削
性能を発揮するが、これを特に鋼や鋳鉄の高速切削に用
いた場合には、比較的短時間で摩耗し、使用寿命に至る
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、特に鋼
や鋳鉄の高速切削にすぐれた切削性能を発揮するセラミ
ック製切削工具を開発すべく研究を行なった結果、 Ａｊｌ１２０３：５〜４０％、 を含有し、さらに必要に応じて、 Ｍｇ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｙ、および希土類元素の酸化物（以
下、これらを総称して金属酸化物という）のうちの１種
以上二〇、５〜１０％、 を含有し、残りがＴｉの炭化物、窒化物、および炭窒化
物（以下、それぞれＴｉｃ、ＴｉＮ、およびＴｉＣＮで
示し、これらを総称してＴｉＣ−Ｎで示す）のうちの１
種以上と不可避不純物からなる組成を有し、かつ上記Ｔ
ｉＣ５Ｎの一部を全体割合で５〜４５％をウィスカーと
したセラミック基体の表面に、通常の化学蒸着法または
物理蒸着法により単層または複層の表面硬質層を０，１
〜１０廂の平均層厚で形成してなる表面被覆セラミック
製切削工具は、ウィスカー含有のセラミック基体の具備
する高強度および高靭性、並びにすぐれた機械的および
熱的耐衝撃性によって、乾式および湿式の断続切削や、
高送りおよび高切込みなどの重切削、さらに湿式の連続
切削は勿論のこと、特に鋼や鋳鉄の連続切削の場合に、
セラミック基体自体のもつすぐれた耐摩耗性と表面硬質
層のもつすぐれた耐摩耗性と含まって、きわめてすぐれ
た切削性能を著しく長期に亘って発揮するようになると
いう知見を得たのである。
や鋳鉄の高速切削にすぐれた切削性能を発揮するセラミ
ック製切削工具を開発すべく研究を行なった結果、 Ａｊｌ１２０３：５〜４０％、 を含有し、さらに必要に応じて、 Ｍｇ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｙ、および希土類元素の酸化物（以
下、これらを総称して金属酸化物という）のうちの１種
以上二〇、５〜１０％、 を含有し、残りがＴｉの炭化物、窒化物、および炭窒化
物（以下、それぞれＴｉｃ、ＴｉＮ、およびＴｉＣＮで
示し、これらを総称してＴｉＣ−Ｎで示す）のうちの１
種以上と不可避不純物からなる組成を有し、かつ上記Ｔ
ｉＣ５Ｎの一部を全体割合で５〜４５％をウィスカーと
したセラミック基体の表面に、通常の化学蒸着法または
物理蒸着法により単層または複層の表面硬質層を０，１
〜１０廂の平均層厚で形成してなる表面被覆セラミック
製切削工具は、ウィスカー含有のセラミック基体の具備
する高強度および高靭性、並びにすぐれた機械的および
熱的耐衝撃性によって、乾式および湿式の断続切削や、
高送りおよび高切込みなどの重切削、さらに湿式の連続
切削は勿論のこと、特に鋼や鋳鉄の連続切削の場合に、
セラミック基体自体のもつすぐれた耐摩耗性と表面硬質
層のもつすぐれた耐摩耗性と含まって、きわめてすぐれ
た切削性能を著しく長期に亘って発揮するようになると
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っ
て、以下にセラミック基体の成分組成を上記の通りに限
定した理由を説明する。
て、以下にセラミック基体の成分組成を上記の通りに限
定した理由を説明する。
（ａ）Ａｇ２０３
へｇ２０３成分には、耐摩耗性を向上させる作用がある
が、その含有量が５％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＆Ｉｎが４０％を越えると
熱伝導性が低下し、湿式切削では耐衝撃性が劣化するよ
うになることから、その含有量を５〜４０％と定めた。
が、その含有量が５％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＆Ｉｎが４０％を越えると
熱伝導性が低下し、湿式切削では耐衝撃性が劣化するよ
うになることから、その含有量を５〜４０％と定めた。
（ｂ） ＴｉＣ＠Ｎウィスカー
ＴｉＣ−Ｎウィスカーは、硬質で、鉄と反応しにくい性
質をもち、さらにすぐれた熱伝導性をもつことから、切
削工具の耐摩耗性向上に著しく寄与し、加えて通常のウ
ィスカー含有セラミックにおけるように、これの含有に
よって強度および靭性が向上し、かつ機械的および熱的
に耐衝撃性が向上するようになるが、その含有量が５％
未満ではこれらの作用に所望の効果が得られず、一方そ
の含杓°量が４５％を越えると、焼結性が低下し、所定
の性質を満足して具備せしめることが困難になることか
ら、その含ＨＨｉを５〜４５％と定めた。
質をもち、さらにすぐれた熱伝導性をもつことから、切
削工具の耐摩耗性向上に著しく寄与し、加えて通常のウ
ィスカー含有セラミックにおけるように、これの含有に
よって強度および靭性が向上し、かつ機械的および熱的
に耐衝撃性が向上するようになるが、その含有量が５％
未満ではこれらの作用に所望の効果が得られず、一方そ
の含杓°量が４５％を越えると、焼結性が低下し、所定
の性質を満足して具備せしめることが困難になることか
ら、その含ＨＨｉを５〜４５％と定めた。
（ｃ） 金属酸化物
これらの成分は、焼結助剤として作用し、焼結性を一層
改善し、もって強度および靭性を向上させる作用がある
ので必要に応じて含有されるが、その含有量が０．５９
６未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その
含有量が１０％を越えると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〜ｌＯ％と定めた。
改善し、もって強度および靭性を向上させる作用がある
ので必要に応じて含有されるが、その含有量が０．５９
６未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その
含有量が１０％を越えると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〜ｌＯ％と定めた。
また、この発明の表面被覆セラミック製切削工具におけ
る表面硬質層の平均層厚を０．１〜１０ｔ１ｍに限定し
たのは、その平均層厚が０．１浦未満では所望の耐摩耗
性向上効果が得られず、一方その平均層厚がｌＯｔｍを
越えると、欠けやチッピングが発生し品くなるという理
由によるものである。
る表面硬質層の平均層厚を０．１〜１０ｔ１ｍに限定し
たのは、その平均層厚が０．１浦未満では所望の耐摩耗
性向上効果が得られず、一方その平均層厚がｌＯｔｍを
越えると、欠けやチッピングが発生し品くなるという理
由によるものである。
つぎに、この発明の表面被覆セラミック製切削工具を実
施例により具体的に説明する。
施例により具体的に説明する。
原料粉末として、いずれも０．５〜−１．５ｔｍの平均
粒径を有するＡ Ｄ ２０ ａ粉末、ＴｉＣ−Ｎ粉末、
および各種の金属酸化物粉末、さらにいずれも０．３〜
２−の範囲内の平均径を有し、かつアスペクト比が５〜
４０のＴｉＣｅＮウィスカーおよびＳｉＣウィスカーを
用意し、これら原料粉末を第１表に示される配合組成に
配合し、まずウィスカーを除く粉末をボールミルにて７
２時間湿式混合粉砕した後、これにウィスカーを超音波
振動を加えながら靜かに撹拌混合し、乾燥し、ついで温
度：１６５０℃、圧カニ４ｋｇ／ｍＪ、保持時間：１時
間の条件でホットプレス焼結を施すことによりＩＳＯ規
格Ｓ ＮＭＧ １２０４０ｇに則した形状を有し、かつ
配合組成と実質的に同じ組成をもったセラミック基体お
よび従来切削チップを製造し、ついで前記セラミック基
の表面に、通常の化学蒸着法を用い、同じく第１表に示
される組成および平均層厚の表面硬質層を形成すること
により本発明表面被覆セラミック製切削チップ（以下本
発明被覆切削チップという）１〜１２をそれぞれ製造し
た。
粒径を有するＡ Ｄ ２０ ａ粉末、ＴｉＣ−Ｎ粉末、
および各種の金属酸化物粉末、さらにいずれも０．３〜
２−の範囲内の平均径を有し、かつアスペクト比が５〜
４０のＴｉＣｅＮウィスカーおよびＳｉＣウィスカーを
用意し、これら原料粉末を第１表に示される配合組成に
配合し、まずウィスカーを除く粉末をボールミルにて７
２時間湿式混合粉砕した後、これにウィスカーを超音波
振動を加えながら靜かに撹拌混合し、乾燥し、ついで温
度：１６５０℃、圧カニ４ｋｇ／ｍＪ、保持時間：１時
間の条件でホットプレス焼結を施すことによりＩＳＯ規
格Ｓ ＮＭＧ １２０４０ｇに則した形状を有し、かつ
配合組成と実質的に同じ組成をもったセラミック基体お
よび従来切削チップを製造し、ついで前記セラミック基
の表面に、通常の化学蒸着法を用い、同じく第１表に示
される組成および平均層厚の表面硬質層を形成すること
により本発明表面被覆セラミック製切削チップ（以下本
発明被覆切削チップという）１〜１２をそれぞれ製造し
た。
ついで、この結果得られた各種の切削チップについて、
被削材ＦＦＣ２５、
切削速度： ５００ ｍ／ｍｌ＋、
送 リ： ０．４５龍／ｒｅｖ、、切込み：２ＩＩ
ＩＩｌ。
ＩＩｌ。
の条件での鋳鉄の湿式連続高速切削試験、並びに、被削
材： Ｓ Ｎ ＣＭ２Ｂ５（硬さ： Ｉ（Ｂ２２０）の
丸棒、切削速度： ４００ ｍ／１Ｗｉｎ 。
材： Ｓ Ｎ ＣＭ２Ｂ５（硬さ： Ｉ（Ｂ２２０）の
丸棒、切削速度： ４００ ｍ／１Ｗｉｎ 。
送 リ： ０．３ ｍｍ／ ｒｅｖ、、切込み：
１．５ ｍｉ。
１．５ ｍｉ。
の条件での鋼の湿式連続高速切削試験を行ない、切刃の
逃げ面摩耗幅が０．４ｍｍに至るまでの切削時間をそれ
ぞれ測定した。これらの測定結果を第１表に示した。
逃げ面摩耗幅が０．４ｍｍに至るまでの切削時間をそれ
ぞれ測定した。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、本発明被覆切削チップ１〜
１２は、いずれも鋳鉄および鋼の高速切削において、従
来切削チップに比して、すぐれた耐摩耗性を示し、−段
と長い使用寿命をＨすることが明らかである。
１２は、いずれも鋳鉄および鋼の高速切削において、従
来切削チップに比して、すぐれた耐摩耗性を示し、−段
と長い使用寿命をＨす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製切削工
具は、ウィスカー含有のセラミック基体によって、高強
度および高靭性、並びにすぐれた機械的熱的耐衝撃性を
有し、さらに硬質で、鉄と反応しにくいＴｉＣ−Ｎウィ
スカーおよび表面硬質層の共存によって、すぐれた耐摩
耗性が確保されるので、特に鋼や鋳鉄の高速切削は勿論
のこと、乾式および湿式の断続切削や、重切削、さらに
湿式の連続切削などにもすぐれた切削性能を長期に亘っ
て発揮するのである。
具は、ウィスカー含有のセラミック基体によって、高強
度および高靭性、並びにすぐれた機械的熱的耐衝撃性を
有し、さらに硬質で、鉄と反応しにくいＴｉＣ−Ｎウィ
スカーおよび表面硬質層の共存によって、すぐれた耐摩
耗性が確保されるので、特に鋼や鋳鉄の高速切削は勿論
のこと、乾式および湿式の断続切削や、重切削、さらに
湿式の連続切削などにもすぐれた切削性能を長期に亘っ
て発揮するのである。
Claims (2)
- （１） 酸化アルミニウム：５〜４０容量％、を含有し
、残りがＴｉの炭化物、窒化物、および炭窒化物のうち
の１種以上と不可避不純物からなる組成を有し、かつ上
記Ｔｉの炭化物、窒化物、および炭窒化物の一部が全体
割合で５〜４５容量％のウィスカーで構成されたセラミ
ック基体の表面を、通常の化学蒸着または物理蒸着によ
り形成された単層または複層の平均層厚：０．１〜１０
μｍの表面硬質層で被覆してなる耐摩耗性のすぐれた表
面被覆セラミック製切削工具。 - （２） 酸化アルミニウム：５〜４０容量％、を含有し
、さらに、 Ｍｇ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｙ，および希土類元素の酸化物のう
ちの１種以上：０．５〜１０容量％、を含有し、残りが
Ｔｉの炭化物、窒化物、および炭窒化物のうちの１種以
上と不可避不純物からなる組成を有し、かつ上記Ｔｉの
炭化物、窒化物、および炭窒化物の一部が全体割合で５
〜４５容量％のウィスカーで構成されたセラミック基体
の表面を、通常の化学蒸着または物理蒸着により形成さ
れた単層または複層の平均層厚：０．１〜１０μｍの表
面硬質層で被覆してなる耐摩耗性のすぐれた表面被覆セ
ラミック製切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63267572A JP2596094B2 (ja) | 1988-10-24 | 1988-10-24 | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆セラミック製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63267572A JP2596094B2 (ja) | 1988-10-24 | 1988-10-24 | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆セラミック製切削工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02116691A true JPH02116691A (ja) | 1990-05-01 |
| JP2596094B2 JP2596094B2 (ja) | 1997-04-02 |
Family
ID=17446652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63267572A Expired - Lifetime JP2596094B2 (ja) | 1988-10-24 | 1988-10-24 | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆セラミック製切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2596094B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05220614A (ja) * | 1992-02-06 | 1993-08-31 | Hitachi Tool Eng Ltd | メタルソー |
| WO1997018177A1 (en) * | 1995-11-13 | 1997-05-22 | Kennametal Inc. | Whisker reinforced ceramic cutting tool and composition thereof |
| US6204213B1 (en) | 1999-09-18 | 2001-03-20 | Kennametal Pc Inc. | Whisker reinforced ceramic cutting tool and composition thereof |
| US7121116B2 (en) | 2002-07-01 | 2006-10-17 | Fuji Electric Co., Ltd. | Method and device for producing oxygen |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63147884A (ja) * | 1986-05-28 | 1988-06-20 | 日本特殊陶業株式会社 | 被覆セラミック工具 |
| JPS63185869A (ja) * | 1987-01-27 | 1988-08-01 | 東芝タンガロイ株式会社 | ウイスカ−強化複合焼結体 |
| JPS6433069A (en) * | 1987-07-27 | 1989-02-02 | Kobe Steel Ltd | Shaft shaped ceramic cutting tool |
-
1988
- 1988-10-24 JP JP63267572A patent/JP2596094B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS63147884A (ja) * | 1986-05-28 | 1988-06-20 | 日本特殊陶業株式会社 | 被覆セラミック工具 |
| JPS63185869A (ja) * | 1987-01-27 | 1988-08-01 | 東芝タンガロイ株式会社 | ウイスカ−強化複合焼結体 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05220614A (ja) * | 1992-02-06 | 1993-08-31 | Hitachi Tool Eng Ltd | メタルソー |
| WO1997018177A1 (en) * | 1995-11-13 | 1997-05-22 | Kennametal Inc. | Whisker reinforced ceramic cutting tool and composition thereof |
| AU699964B2 (en) * | 1995-11-13 | 1998-12-17 | Kennametal Inc. | Whisker reinforced ceramic cutting tool and composition thereof |
| US5955390A (en) * | 1995-11-13 | 1999-09-21 | Kennametal Inc. | Whisker reinforced ceramic cutting tool and composition thereof |
| US6204213B1 (en) | 1999-09-18 | 2001-03-20 | Kennametal Pc Inc. | Whisker reinforced ceramic cutting tool and composition thereof |
| US7121116B2 (en) | 2002-07-01 | 2006-10-17 | Fuji Electric Co., Ltd. | Method and device for producing oxygen |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2596094B2 (ja) | 1997-04-02 |
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