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
- Publication number
- 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
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cutting
- wear resistance
- whiskers
- volume
- cutting tool
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 11
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims abstract description 5
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 4
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Ceramic Products (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、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 |
---|---|---|---|---|
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 |
Cited By (6)
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 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPS6348836B2 (ja) | ||
JPS6227033B2 (ja) | ||
CA2150037C (en) | Silicon nitride based cutting tool insert | |
JPH10182234A (ja) | 立方晶窒化硼素基焼結材及びその製造方法 | |
JPS61101482A (ja) | 窒化珪素切削工具 | |
JP2556101B2 (ja) | 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 | |
JPH0196084A (ja) | 切削工具用表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料 | |
JPH02116691A (ja) | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆セラミック製切削工具 | |
CN118302560A (zh) | 具有耐磨性和韧性优异的硬涂层的切削工具 | |
JPH1121651A (ja) | 耐熱衝撃性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具 | |
JP3087504B2 (ja) | 耐摩耗性および耐欠損性のすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具の製造法 | |
JP3170993B2 (ja) | 耐欠損性のすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 | |
JPS6020456B2 (ja) | 切削および耐摩耗工具用高靭性窒化硼素基超高圧焼結材料 | |
JPH0271906A (ja) | 耐塑性変形性のすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 | |
JPS597349B2 (ja) | 被覆超硬合金工具 | |
JPS6135159B2 (ja) | ||
JPH01212290A (ja) | 切削工具材料 | |
JP2748583B2 (ja) | 硬質被覆層の密着性にすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 | |
JP2002292507A (ja) | サーメット製切削工具およびその製造方法 | |
JPH02157176A (ja) | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆セラミック製切削工具 | |
JPH0132193B2 (ja) | ||
JP3368367B2 (ja) | 炭化タングステン基超硬合金及び切削工具 | |
JPS6245290B2 (ja) | ||
JP2570354B2 (ja) | 切削工具用表面被覆セラミックス部材 | |
JPH04304332A (ja) | 耐摩耗性および耐欠損性に優れた超硬合金 |