JPH0312354A - 工具用焼結体及びその製造方法 - Google Patents
工具用焼結体及びその製造方法Info
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- JPH0312354A JPH0312354A JP1143111A JP14311189A JPH0312354A JP H0312354 A JPH0312354 A JP H0312354A JP 1143111 A JP1143111 A JP 1143111A JP 14311189 A JP14311189 A JP 14311189A JP H0312354 A JPH0312354 A JP H0312354A
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- al2o3
- sintering
- sintered compact
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (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】
〈産業上の利用分母〉
本発明は、工具用焼結体及びその製造方法に関し、特に
例えば鋼等の高硬度材料の高速切創加工に用いて最適な
ものである。
例えば鋼等の高硬度材料の高速切創加工に用いて最適な
ものである。
〈従来の技術〉
例えハＡｊ、Ｏ，（酸化アルミニウム）等のセラミック
スは高速度工具鋼や超硬合金に比べて硬さが高く塑性変
形しにくい特徴があることから、工具材料として用いら
れている。
スは高速度工具鋼や超硬合金に比べて硬さが高く塑性変
形しにくい特徴があることから、工具材料として用いら
れている。
乙のＡ ｊ 、０３を主成分とするセラミックス工具は
、化学的には安定であるが強さと靭性が低いために欠損
し易いという問題がある。従来では、これを改善するた
め、例えばＹ２Ｏ。
、化学的には安定であるが強さと靭性が低いために欠損
し易いという問題がある。従来では、これを改善するた
め、例えばＹ２Ｏ。
（酸化イツトリウム）を添加し、安定化度４０〜１００
％の安定化ジルコニアを０．５〜３５重量％含むＡノρ
３系材料が提案されていたり（特開昭５４−６０３０８
号公報参照）、安定化ジルコニアを含むＡ ｊ 、０３
系材料が提案されている（特公昭６１−５４３１号公報
参照）。
％の安定化ジルコニアを０．５〜３５重量％含むＡノρ
３系材料が提案されていたり（特開昭５４−６０３０８
号公報参照）、安定化ジルコニアを含むＡ ｊ 、０３
系材料が提案されている（特公昭６１−５４３１号公報
参照）。
〈発明が解決しようとするａｍ＞
しかしながら、従来の・Ｚｒ０２（ジルコニウム）を添
加したＡｊ、Ｏ，系材料を切削工具として用いる場合、
Ｚ ｒ ０２はＡｌ２Ｏ．に比べ硬度が低（且つ１１０
０℃付近に正方晶系と単品系との結晶変態があるため、
転移に対して約９％の体積変化を伴うこととな９、使用
に際して刃先の一部が１４００℃を超えるような高速切
削では刃先の欠損、異常摩耗の原因となっている。
加したＡｊ、Ｏ，系材料を切削工具として用いる場合、
Ｚ ｒ ０２はＡｌ２Ｏ．に比べ硬度が低（且つ１１０
０℃付近に正方晶系と単品系との結晶変態があるため、
転移に対して約９％の体積変化を伴うこととな９、使用
に際して刃先の一部が１４００℃を超えるような高速切
削では刃先の欠損、異常摩耗の原因となっている。
また、近年切削加工の高速化に加えて、工作機械のＮＣ
化や工場の無人化が進むようになって来ており、突発的
な工具欠損が発生することは、加工機械等の損傷や設備
稼動率の低下等につながるため、セラミックス工具が普
及しない要因となっている。
化や工場の無人化が進むようになって来ており、突発的
な工具欠損が発生することは、加工機械等の損傷や設備
稼動率の低下等につながるため、セラミックス工具が普
及しない要因となっている。
く課題を解決するための手段〉
前記課題を解決するための本発明にかかる工具用焼結体
の構成は、平均粒子径が１０００Å以下の単斜晶Ｚｒ０
２１〜１０重量％と、Ａｎ、０３９０〜９９重量％との
混合粉末を、焼結してなることを特徴とし、また工具用
焼結体の製造方法の構成は、平均粒子径が１０００Å以
下の単斜晶ＺｒＯ２１〜１０重量％と、Ａｌ２Ｏ。
の構成は、平均粒子径が１０００Å以下の単斜晶Ｚｒ０
２１〜１０重量％と、Ａｎ、０３９０〜９９重量％との
混合粉末を、焼結してなることを特徴とし、また工具用
焼結体の製造方法の構成は、平均粒子径が１０００Å以
下の単斜晶ＺｒＯ２１〜１０重量％と、Ａｌ２Ｏ。
９０〜９９重量％との混合粉末を、成形した後大気中で
常圧焼結することを特徴とする。
常圧焼結することを特徴とする。
以下本発明の構成を詳細に説明する。
本発明でＡｌ２Ｏ３に添加混合するＺ ｒ ０２とは、
単科晶型（／７Ｌ−ＺｒＯ２）の結晶型を有するもので
、その平均粒子径を１０００Å以下と規定するのが望ま
しい。このような上記ＺｒＯ，をＡｌ２Ｏ３に添加する
のは、安定化Ｚ ｒ Ｏ２の相転移を利用するものでは
なく 、Ａｌ２Ｏ，の低温焼成を可能とするためである
。すなわち、本発明では、平均粒子径が１０００Å以下
の単斜晶Ｚ ｒ Ｏ２をＡｌ２Ｏ３に添加することによ
り、Ａｊ、０３粒子の表面に均一に上記ＺｒＯ□が分散
され、低温焼成の際に、該Ｚ ｒ Ｏ，がＡｌ２Ｏ３の
不純物成分を吸収し、且つＡｔρ、とも同容体を形成す
るため粒界は強固に結合されることになるからである。
単科晶型（／７Ｌ−ＺｒＯ２）の結晶型を有するもので
、その平均粒子径を１０００Å以下と規定するのが望ま
しい。このような上記ＺｒＯ，をＡｌ２Ｏ３に添加する
のは、安定化Ｚ ｒ Ｏ２の相転移を利用するものでは
なく 、Ａｌ２Ｏ，の低温焼成を可能とするためである
。すなわち、本発明では、平均粒子径が１０００Å以下
の単斜晶Ｚ ｒ Ｏ２をＡｌ２Ｏ３に添加することによ
り、Ａｊ、０３粒子の表面に均一に上記ＺｒＯ□が分散
され、低温焼成の際に、該Ｚ ｒ Ｏ，がＡｌ２Ｏ３の
不純物成分を吸収し、且つＡｔρ、とも同容体を形成す
るため粒界は強固に結合されることになるからである。
また、粉末を原料とするセラミックスの焼結では、一般
に、焼結温度が高い程結晶粒が粗大化する傾向があるた
め、焼結温度を低くして結晶粒を微細化する試みがなさ
れているが、焼結温度が低い場合、結晶粒同志の結合が
弱いため、工具として使用した際、簡単に結晶粒が脱落
し、摩耗が著しいという問題があった。そこで、本発明
のように平均粒子径が１０００人息下の単斜晶Ｚ ｒ
Ｏ，をＡｊρ、に添加することで、結晶粒同志の結合力
の改善を図るようにしたものである。
に、焼結温度が高い程結晶粒が粗大化する傾向があるた
め、焼結温度を低くして結晶粒を微細化する試みがなさ
れているが、焼結温度が低い場合、結晶粒同志の結合が
弱いため、工具として使用した際、簡単に結晶粒が脱落
し、摩耗が著しいという問題があった。そこで、本発明
のように平均粒子径が１０００人息下の単斜晶Ｚ ｒ
Ｏ，をＡｊρ、に添加することで、結晶粒同志の結合力
の改善を図るようにしたものである。
ここで、上記Ｚ ｒ Ｏ２の平均粒子径を１０００Å以
下としたのは、少量での均一分散を図るためであり、例
えば、従来のようにＹ２Ｏ３等の安定化剤を用いて共沈
法で製造した粒径が１０００ＩＪ上のＺ ｒ Ｏ２粉末
の添加では、本発明が目的としているＡｌ２Ｏ，粒子へ
の均一分散効果は期待できないからである。
下としたのは、少量での均一分散を図るためであり、例
えば、従来のようにＹ２Ｏ３等の安定化剤を用いて共沈
法で製造した粒径が１０００ＩＪ上のＺ ｒ Ｏ２粉末
の添加では、本発明が目的としているＡｌ２Ｏ，粒子へ
の均一分散効果は期待できないからである。
また、本発明においては、Ａ１２Ｏ０粒子の表面に均一
に分散させるために、ジルコニア・ゾルの状態でＡｊ、
Ｏ，と湿式混合するのが望ましい。そして、湿式混合後
、乾燥した原料は、ＡＩ、０．の表面に単斜晶Ｚ ｒ
Ｏ，が均一にコーティングされた様相を呈している。
に分散させるために、ジルコニア・ゾルの状態でＡｊ、
Ｏ，と湿式混合するのが望ましい。そして、湿式混合後
、乾燥した原料は、ＡＩ、０．の表面に単斜晶Ｚ ｒ
Ｏ，が均一にコーティングされた様相を呈している。
上記Ｚ ｒ Ｏ２とＡｌ２Ｏ３との配合を、平均粒子径
が１０００Å以下の単斜晶ＺｒＯ２を１〜１０重量％と
し、Ａｊρ、を９０〜９９重量％と限定するのは、切削
工具として用いる場合、ＺｒＯ２が１重量％息下では粒
界の結合力が不足し、摩耗が急速に進展して好ましくな
いからであり、一方、１０重量％以上ではＺ ｒ Ｏ，
の増量効果が発現されないからである。
が１０００Å以下の単斜晶ＺｒＯ２を１〜１０重量％と
し、Ａｊρ、を９０〜９９重量％と限定するのは、切削
工具として用いる場合、ＺｒＯ２が１重量％息下では粒
界の結合力が不足し、摩耗が急速に進展して好ましくな
いからであり、一方、１０重量％以上ではＺ ｒ Ｏ，
の増量効果が発現されないからである。
〈実 施 例〉
以下、本発明の好適な一実施例について詳細に説明する
。
。
（焼結体の製造方法例）
平均粒径が０．３μの市販のＡ４ρ３粉末と、平均粒径
が１０００Å以下で固形分が２Ｏ％のＺｒ０ＩＩの市販
のＺｒＯ２ゾルとを原料として用い、下記第１表に記載
の組成に配合し、更に水、バインダ等を加えて湿式混合
し、その後乾燥して原料粉を得た。この原料粉ラスロー
１ウエイチツプ（Ｉ ＳＯ記ｑ ＳＮＭＮ４３２（焼成
後寸法１２．７ｍＸ １２．７ｍＸ４．７６腫。
が１０００Å以下で固形分が２Ｏ％のＺｒ０ＩＩの市販
のＺｒＯ２ゾルとを原料として用い、下記第１表に記載
の組成に配合し、更に水、バインダ等を加えて湿式混合
し、その後乾燥して原料粉を得た。この原料粉ラスロー
１ウエイチツプ（Ｉ ＳＯ記ｑ ＳＮＭＮ４３２（焼成
後寸法１２．７ｍＸ １２．７ｍＸ４．７６腫。
コーナ半径０．８’ｎｗ））の形状にプレス成形し、こ
れを大気中所定温度で焼結し、その後研摩加工を経て工
具用焼結体を得た。
れを大気中所定温度で焼結し、その後研摩加工を経て工
具用焼結体を得た。
得られた工具用焼結体を用い、以下の条件で切削試験を
行ない、それぞれの評価を行った。
行ない、それぞれの評価を行った。
０被削材： ３０Ｍ２２Ｏ （Ｈ，３００程度）（φ１
５０Ｘ４００ ） ０速 度：２Ｏ０ｍ／ｍ１ｎ Ｏ切り込み：１．５ｍ Ｏ送 リ ： ０．２ ｍ／ ｒａｙ。
５０Ｘ４００ ） ０速 度：２Ｏ０ｍ／ｍ１ｎ Ｏ切り込み：１．５ｍ Ｏ送 リ ： ０．２ ｍ／ ｒａｙ。
０寿命判定：逃げ面のフランク摩耗が
Ｖ＝０．４ｍとなった切削距離（ｍ）
この切削試験結果を第１表に示す。
第１表の結果より、原料組成がＡｊ２Ｏ．に対してＺｒ
Ｏ２１〜１０重量％の場合（ＮｃＬ３〜６及びＮｏ、９
）、範囲外の比較例と比較して優れた切削性能を示した
。
Ｏ２１〜１０重量％の場合（ＮｃＬ３〜６及びＮｏ、９
）、範囲外の比較例と比較して優れた切削性能を示した
。
〈発明の効果〉
以上実施例と共に説明したように本発明によれば、大気
中での常圧焼結によっても、優れた耐熱性及び耐摩耗性
を兼ね備えた工具用焼結体を提供でき、特に鋼等の高速
切削加工等に使用した場合、優れた性能を発揮できると
いう効果を奏する。
中での常圧焼結によっても、優れた耐熱性及び耐摩耗性
を兼ね備えた工具用焼結体を提供でき、特に鋼等の高速
切削加工等に使用した場合、優れた性能を発揮できると
いう効果を奏する。
Claims (2)
- （１） 平均粒子径が１０００Å以下の単斜晶ＺｒＯ＿
２１〜１０重量％と、Ａｌ＿２Ｏ＿３９０〜９９重量％
との混合粉末を、焼結してなることを特徴とする工具用
焼結体。 - （２） 平均粒子径が１０００Å以下の単斜晶ＺｒＯ＿
２１〜１０重量％と、Ａｌ＿２Ｏ＿３９０〜９９重量％
との混合粉末を、成形した後大気中で常圧焼結すること
を特徴とする工具用焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1143111A JPH0312354A (ja) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | 工具用焼結体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1143111A JPH0312354A (ja) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | 工具用焼結体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0312354A true JPH0312354A (ja) | 1991-01-21 |
Family
ID=15331165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1143111A Pending JPH0312354A (ja) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | 工具用焼結体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0312354A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004088109A1 (de) * | 2003-04-03 | 2004-10-14 | Daimlerchrysler Ag | Brennkraftmaschine mit selbstzündung |
-
1989
- 1989-06-07 JP JP1143111A patent/JPH0312354A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004088109A1 (de) * | 2003-04-03 | 2004-10-14 | Daimlerchrysler Ag | Brennkraftmaschine mit selbstzündung |
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