JPH02145473A

JPH02145473A - 快削性セラミックス及びその製造方法

Info

Publication number: JPH02145473A
Application number: JP63298881A
Authority: JP
Inventors: Teruo Kondo; 近藤　照夫
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1988-11-25
Filing date: 1988-11-25
Publication date: 1990-06-04

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は快削性セラミックス及びその製造方法に関し、
特にセルジアン（ＢａＯ−Ａｌ　２Ｏ３−２Ｓｉ０２）
を主成分とする快削性セラミックスとその製造方法に関
する。

（発明の背景）従来、金属と同様な方法で切削加工のできる快削性セラ
ミックスとしてはマイカセラミックスが一般に知られて
いる。このマイカセラミックスは、マイカの微粉末に結
合剤を添加して１４５０℃の温度で５時間加熱して溶融
した後に所望形状に成型して８００〜１１００℃の温度
の範囲内に維持して結晶化させて得る方法と、マイカ組
成の原料酸化物等を含んだ溶融物を急冷固化し、得られ
たガラス状物質を再熱処理してフッ素金雲母の結晶粒を
析出させて得る方法とがある（例えば特開昭５４−１０
１８１８号、特開昭５８−１９９７４２号参照）。

ところが、上述の快削性セラミックスでは、製造方法が
非常に複雑であることから、高コストとなり、用途が例
えばセラミック製品の試作モデル等、著しく限定されて
しまうという問題があった。

一方、セルジアン（ＢａＯ・Ａｌ　２Ｏ３　・２ＳｉＯ
２）　は、電気絶縁用耐熱セラミックス、耐火レンガ、
或いは低温焼結セラミックスとして用いることが提案さ
れているが（特開昭４８−４８９９９号、特開昭６２−
１０５１０５９５１号公報参照）、従来の製造条件では
焼成温度が高い為に単斜型セルジアンと成ってしまうか
、反対に焼成温度が低すぎるために他の添加物を多量に
添加しなければ良好な焼結体が得られない、いずれにし
ても、快削性セラミックスに適したセルジアンの焼結体
は得られていなかった。

本発明は、このような背景のもとに案出されたものであ
り、通常の金属材と同様な方法で切削加工ができる安価
な快削性セラミックスを提供すると共に、簡略な方法で
得ることができる快削性セラミックスの製造方法を提供
することを目的とするものである。

（発明の構成）本発明によれば、主として六方型鉱物結晶で構成される
セルジアン（Ｂａ０４１２Ｏ３　２ＳｉＯ２）に、酸化
カルシウム（ＣａＯ）　を０２〜７重量％含有せしめて
成る快削性セラミックスが提供される。

また、第２の発明によれば、セルジアンの主要組成成分
であるカオリン４５〜６０重量％、炭酸バリウム５５〜
４０重量％に対し、焼結助剤としての酸化カルシウム（
ＣａＯ）　を０．２〜７重量％添加して６００〜９００
℃の温度で暇焼した後に所定形状に成型し、次いで１０
５０〜１３５０℃の温度で焼成する快削性セラミックス
の製造方法が提供される。

前記セルジアン１Ｂａｏ・Ａｌ　２Ｏ３　・２ＳｉＯ２
）は、カオリンと炭酸バリウムとの配合物を固相反応さ
せることによって合成される。このセルジアンには、比
較的低温度領域の焼成によって形成される六方型結晶構
造を有するものと、比較的高温度領域の焼成によって形
成される単斜型結晶構造を有するものとがあるが、璧開
性の点で主として六方型結晶構造を有するもので構成さ
れていなければ成らない。

前記カオリンは、酸化アルミニウム（Ａ１２Ｏ３）と酸
化ケイ素（ＳｉＯ２）とを主成分として８０重量％以上
含有するニューシーラントや朝鮮半島などを主原産地と
して産出される天然鉱物である。このカオリンは、通常
、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ
）、酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）、酸化ナトリウム（Ｎａ２
Ｏ）等の不純物を微量含んでいる。

前記カオリンと前記炭酸バリウムの配合比は、カオリン
４５〜６０重量％と炭酸バリウム５５〜４０重量％の範
囲内が良好であり、特にセルジアン１ＢａＯ・Ａｌ２Ｏ
３・２ＳｉＯ２）　の理論値であるカオリン５７重量％
と炭酸バリウム４３重量％の組成比よりも、カオリンの
組成比が少な目な程快削性に優れた焼結体が得られる。

尚、炭酸バリウムの配合比が４０重量％以上であると、
最適な焼成温度幅が狭くなって製造が困難となり、炭酸
バリウムの配合比が５５重量％以下であると、最適な焼
成温度が上昇して六方型鉱物結晶で構成されるセルジア
ンが得にくくなる。

前記酸化カルシウム（ＣａＯ）　は、セルジアンの焼結
温度を低く抑えてより多くの六方型鉱物結晶を生成する
焼結助剤としての作用を為す、この酸化カルシウムは、
カオリンと炭酸バリウムの配合物に対し、０２〜７重量
％添加される。酸化カルシウム（ＣａＯ）　の添加量が
０２重量％以下であれば、セルジアンの焼結温度を低く
抑える効果がなくなり、７重量％以上であれば、セルジ
アンの焼結体が硬くなって良好な快削性が得られなくな
る。

尚、前記炭酸カルシウムに、酸化イットリュウム１Ｙ２
Ｏ３＋　、酸化ジルコニラＡ（Ｚｒ０２１　、酸化ラン
タンｌＬａ　２Ｏ３１のうちの少なくとも１種を加えて
焼結助剤としてもよい。

前記原料粉末を混合して、６００〜９００℃の温度で暇
焼する。この暇焼は、カオリン中の結晶水を除去するた
めに行われるものであり、カオリン中に結晶水を含んだ
ままで成型して焼成すると、焼成中の脱水過程で成型体
が破壊してしまうからである。尚、暇焼温度が６００℃
未満であれば、充分な脱水効果が得られず、また９００
℃以上であれば原料粉末が焼結を開始して良好な原料粉
末を得ることができなくなる。

前記暇焼工程を終了した後に、例えば従来周知のプレス
成型法で原料粉末を所望形状に成型して成型体を得る。

前記成型体は、１０５０〜１３５０℃の温度範囲内で焼
成される。この焼成温度が１０５０℃未満であれば、焼
結不足となり、また１３５０℃以上であれば、セルジア
ンの結晶が六方型から単斜型へ相転移して過焼成となり
快削性が悪くなる。尚、この焼成は、大気中で行えば充
分である。

（実施例）ＥＰＫカオリン（エツジヤ−・プラスティック・カオリ
ン社製）と、炭酸バリウムと、炭酸カルシウムとをそれ
ぞれ別表の通り配合して、アルミナ磁器ボールと共にミ
ルに投入し、４８時間混合粉砕した後、バット乾燥した
０次に、得られた原料粉末をそれぞれ別表に示す条件で
暇焼した後、１０００ｋｇ／ａＩで成形し、それぞれ別
表に示す条件で焼成して試料を得た。得られた試料を超
硬ドリルの５０Ｏｒｐｍで３φの穴を明ける穴明はテス
トを行い、それぞれの試料の快削性を調べた。

その結果を別表に示す。

（以下余白）結果比較例比較例比較例 Δ ◎ 比較例 Δ ◎ 比較例 ◎ 比較例 Δ 比較例別表中、◎印は微小な切屑が連続して生成し、被剛材の
コーナ部のチッピング（欠け）も極めて小さいもの、○
印は被剛材がやや固いため、チッピングが僅かに発生す
るが、製品寸法などには影響しないもの、Δ印は被削材
がやや脆いために、切削性は良好であるが、コーナ部の
シャープエツジが得られにくいもの、更に比較例はいず
れも良好な快削性が得られなかったものである。

別表から明らかなように、カオリンと炭酸バリウムと酸
化カルシウムの混合比を所定範囲内に設定して、所定の
温度範囲内で焼成すれば、良好な快削性セラミックスが
得られ、特にカオリンと炭酸バリウムとをセルジアン中
の組成比の理論値よりも、カオリンを少なくして、酸化
カルシウムを１〜３重量％添加して、１１５０〜１２５
０℃の温度範囲内で焼成すれば、快削性に最も優れたセ
ラミックスを得ることができる。

（発明の効果）以上のように、本発明に係わる快削性セラミックスによ
れば、通常の金属と同様な方法で切削加工することがで
きる安酒な快削性セラミックスを提供できる。

また、本発明に係わる快削性セラミックスの製造方法に
よれば、−船釣なセラミックスと同様な簡略な方法で快
削性セラミックスをえることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）主として六方型鉱物結晶で構成されるセルジアン
（ＢａＯ・Ａｌ＿２Ｏ＿３・２ＳｉＯ＿２）に、酸化カ
ルシウム（ＣａＯ）を０．２〜７重量％含有せしめて成
る快削性セラミックス。
（２）セルジアンの主要組成成分であるカオリン４５〜
６０重量％、炭酸バリウム５５〜４０重量％に対し、焼
結助剤としての酸化カルシウム（ＣａＯ）を０．２〜７
重量％添加して６００〜９００℃の温度で暇焼した後に
所定形状に成型し、次いで１０５０〜１３５０℃の温度
で焼成する快削性セラミックスの製造方法。