JPH0393668A - ジルコニア系切削工具とその製造法 - Google Patents

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、高強度．高靭性と共に高硬度と高熱伝導性を
兼ね備えたジルコニア系焼結体からなる切削工具とその
製造方法に関する。

〔従来の技術〕

近年、高速度切削工具材料としてセラミックスが注目さ
れており、すでに八ｌ　ｈａｓ．　Ａ　１　２　０ｓＴ
ｉ　Ｃ，　Ｓｉ　Ｎ４系等の工具が、開発されている。

しかしながら、これらの従来のセラミック工具は、鋳鉄
，鋼等に対して優れた切削性能を示すものの、材質的に
強度，靭性に乏しく欠損しやすいという欠点がある。さ
らには被切削金属との化学的親和性が高いために、アル
ミニウム合金．銅合金の切削は困難であった。

そこで近年強度．靭性に優れたジルコニア系材料の工具
への適用が試みられ、特公昭５８−９７８４号公報には
いわゆる部分安定化ジルコニアと呼ばれるＹ２０３，　
Ｃｌ○及びＭｇ○の少なくとも１種で部分安定化された
ジルコニア質切削工具が開示されている。しかし、これ
らの部分安定化ジルコニア切削工具は、硬さが十分でな
く摩耗が大きいという欠点がある。

そのため、各種の改善が行われるようになり、その中で
特開昭６０−２３９３５７号公報には、高強度ジルコニ
アと呼ばれるジルコニア系切削工具が開示されている。

この切削工具は、１．５〜５モル％のＹ　ｘ　Ｏ　ｓを
含有するＺｒＯｓ　５０〜３０重量％と＾１２０３又は
スビネル（Ｍｇ　Ａ　１　０４）５０〜２重量％からな
り、かつ３点曲げ強度が１７００ＭＰａ以上であること
を特徴とする高強度ジルコニア系切削工具である。

〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、これらの組戊を有するジルコニア系焼結体から
なる切削工具は強度や靭性が優れている反面、依然とし
て切削工具としての要求特性である硬さや熱伝導度．熱
安定性において劣るという間題がある。

とくに部分安定化されたＺｒＯ．はその熱伝導度が０．
００７ｃａｌ／　ｃｍ　−ｓｅｃ　　・ｔとセラミック
スの中では最も低く、その結果、ジルコニア焼結体から
なる切削工具を使用する場合、被切削金属と工具との摩
擦によって生じる摩擦熱の伝播が悪く、工具刃先に異常
な蓄熱現象や焼付を生じるため満足に使用できないのが
現状である。

本発明において解決すべき課題は、高強度ジルコニア焼
結体が本来有する優れた強度と靭性を失うことなく、切
削工具として要求される優れた熱伝導度と硬さを発現さ
せるための制御条件を見出すことにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のジルコニア系切削工具は、ジルコニアセラミッ
クス成分と１０〜５０容量％のＷＣ，ＳｉＣ，ＡｌＮ，
　ＴｉＮ，　ＺｒＢ，及びＴｉＢ２　から選ばれた少な
くとも１種のセラミックス成分とを含む複合ジルコニア
系焼結体からなる。

本発明において、ジルコニアセラミックスｔ分としでは
、Ｙａｋ３，　ＭｇＯ，　ＣａＯ又はＣｅＯ．の中の１
種類の酸化物が固溶しているものを使用するが、その組
合せでもよい。また、これ以外にＬａ２０ｓやＹｂｓＯ
ｓやＢｒ＊Ｏｓ等の希土類の酸化物を少量加えて安定化
させても良い。

Ｙ２０３　やＭｇＯ等の酸化物を含まぬジルコニアは高
温での結晶構造は正方晶や立方晶あるいは正方晶と立方
晶の混合相であり、冷却時に正方晶は単斜晶に変態する
がその際体積膨張を伴い、その結果セラミックスは破壊
する。これを回避するため、純ジルフェアに！，０，や
ＭｇＯ等の酸化物を固溶させて安定化させる。この結果
、焼結後のジルコニアの結晶構造は正方晶か、正方晶と
立方晶との混合相か立方晶になる。

場合によっては、これらの結晶構造に単斜晶の構造を一
部含ませることもできるが、その量は全体に対してｌＯ
モル％以下であるのが好ましい。

上記の結晶構造の種類は、添加する安定化剤の種類や割
合によって異なる。強度や靭性が優れたジルコニア系焼
結体を得るには、ＹＩＯ，にあっては２〜５モル％、Ｍ
ｇＯにあっては６〜１０モル％、ＣａＯにあっては４〜
９モル％、ＣｅＯ．にあっては８〜１５モル％を固溶し
て、正方晶系を５０モル％以上の結晶構造とする。

本発明のジルコニア系セラミックスは、ＷＣ，ＳｉＣ，
　　ＡＩ　Ｎ，　ＴｉＮ，　ＺｒＢ，およびＴｉ　Ｂ，
からなる群から選ばれた少なくとも１種と複合した複合
セラミックスである。

しかしながら、添加するセラミックス成分が１０容置％
未満では、ジルコニア系焼結体の熱伝導度を高くするこ
とはできず、切削工具として使用した場合には、摩擦に
よる発熱に対して効果が少なくなる。また、添加量が５
０容量％を超えると緻密なジルコニア系焼結体が得られ
ず、強度や靭性や硬さ等の機械的特性が低下する。

このように、ジルコニアセラミックス成分と複合するた
めに添加するセラミックス威分の添加総量は１０〜５０
容量％の範囲であり、とくにその添加量は２０〜４０容
量％で強度が高くなり、並列化モデルの寄与率が高くな
るのでとくに好ましい。

さらに、本発明のジルコニア系切削工具は、ＷＣ，　Ｓ
ａｃ，　　Ａｊ！　Ｎ，　ＴｉＮ．　ＺｒＢ．およびＴ
ｉ　Ｂ２　等の群からなる複合セラミックス成分中に第
２のセラミックス成分としてＩＶａ．　Ｖａ，　ＶＩ　
ａ族元素の硼化物，炭化物．窒化物．これらの複合物お
よびアルミナのうち少なくとも１種を２０容量％以下含
有せしめることができる。この第２の複合セラミックス
成分の添加によって、緻密なジルコニア系焼結体を低温
で得ることが可能になり、強度や硬さにおいて優れた焼
結体を得ることができ、電気伝導度を向上したり、熱衝
撃強度を向上せしめることができる。

また、さらに、本発明のジルコニア系切削工具は、複合
則における並列化モデルの寄与率Ｔ，が０．２〜０．６
の範囲にあることを要件とする。

本発明において、並列化モデルの寄与率γ，は以下のよ
うに定義する。

上記ジルコニア系焼結体の熱伝導度Ｋを等価な電気回路
に置き換えると熱流速は電流に、温度差は電圧、熱伝導
度は電気伝導度に相当する。

したがって、２種類の異なったセラミックスからなるジ
ルコニア系焼結体の熱伝導度をＫとし、それぞれのセラ
ミックスの熱伝導度をκＩｎ　Ｋ２、体積分率をＶ，，
　Ｖ，とすれば直列型モデルの場合の熱伝導度κＤは、 として表わすことができる。

また、並列型モデルではその熱伝導度κ，は、Ｋ，　＝
Ｖ，κ，＋ＶＪａ　　　　・・・・・・（２）と表わす
とすると、ジルコニア系焼結体としてジルコニアに１種
以上の添加物を含有した複合セラミックス焼結体の場合
も、同様に定義できるので直列型モデルの場合のｎ成分
のκＤの一般式は、Ｋゎ　　　　κｌ　　　　　ｘｚ　
　　　　κ，として表わすことができる。

また、並列型モデルの場合のｎｔ分 式は、 Ｋ，　＝Ｖ，Ｋ，＋Ｖ！Ｋ１＋Ｖ３Ｋ，＋　−　・＋Ｖ
，ｌＫｌｌＫｌ， ・Ｋ，の一般 ・　・（４） となる。

ここに、例えばＺｒＯ．とＷＣを含む２１ａ．分系のジ
ルコニア系焼結体を例にとって説明する。

それぞれの成分が殆ど固溶しないとすると、複合化した
ジルコニア系焼結体のＫは直列型と並列化モデルのそれ
ぞれの熱伝導度の組合せから、Ｋ＝ＫＩ，γロ＋Ｋ，Ｔ
ｐ　　　　・・・・・（５）ただし７Ｄ＋　ｒ，＝　１
　　　　・・・・・（６）となる。

ここでγ。は直列型の寄与率、γ，は並列型の寄与率を
示す。

この結果、ジルコニア系焼結体の複合則における並列化
モデルの寄与率Ｔ，は（１），（２），（５）及び（６
）式から として表わすことができる。

第１図から第３図は、上記ジルコニア（ＺｒＯｉ）中の
セラミックス成分粒子（ＷＣ）の分散状態をそれぞれ等
価の電気回路として模示するものである。

第１図は直列型を、第２図は並列型を、また、第３図は
その混合型を模型化して示すものである。

すなわち、各図の分散の形態を左側に、その右側に等価
電気回路を、さらにその時の熱伝導度ＫＩｌとＫ，との
関係式（上記関係式（３）．　　（４）に相当）をそれ
ぞれ第１図と第２図に示す。さらに、第３図は上記ジル
コニア（ＺｒＯ＊）中のセラミックス成分粒子（ＷＣ）
の分散状態における関係が、上記関係式（５）と（６）
として表されることを示す。

すなわち、Ｋをジルコニア系焼結体の熱伝導度、Ｋ，と
ｖ１をそれぞれＺｒＯ，の熱伝導度と容量％、Ｋ２とり
，をそれぞれ添加セラミックス成分の熱伝導度と容量％
とすると、これらの関係は、上記各関係式によって表わ
すことができ、とくに本発明においては、γとして表わ
される寄与率をジルコニア系セラミックスの制御因子と
するものである。

さらに、熱伝導度の大きさ，強度，硬さ等の機械的特性
の点から並列型の寄与率γ，によって、そのセラミック
ス成分の分散度を制御するもので、上記（７）式におい
てγ，が０．５の場合に、Ｚｒ○，とＷＣが均一に分散
した組織と考えられる。本発明は（７）式によるγ，は
０．２から０．６の範囲まで許容できる。好ましくは、
０．４〜０．６　にあるように制御するものである。

０．２未満ではＺｒＯ，とＷＣとが不均一な組織となり
気孔率や強度や硬さの低下をもたらす。また０．６を超
えると熱伝導度は向上するが気孔率や強度の低下をもた
らす。

複合則における寄与率は、ジルコニア系焼結体の組織す
なわちＺｒＯ２や添加物の粒子径や粒子の形状や形態や
粒子径の分布、すなわち粒子の分散状態や気孔のサイズ
や分布および焼結体の微細構造、すなわちＺｒＯ２　と
ＷＣとの粒界の結合状態や粒子内の構造に依存すると考
えられる。

並列型の寄与率ｒ，を上記の範囲とすることによって熱
伝導度が高く、硬さ，強度および熱衝撃強度の優れた焼
結体が得られる。更に、好ましい０．４〜０．６の範囲
ではより均一な組織が得られ、機械的および熱的性質に
優れたものが得られる。

さらに本発明のジルコニア系焼結体は、従来の高強度ジ
ルコニアが有する高温強度が低い欠点が改゛良され、６
００　℃以上でも強度低下が少ないという利点を有する
。

この理由は明らかではないが、ｚｒＯ２　に高温でも塑
性変形のしにくいセラミックス成分が均一に分散された
状態にあることによって、分散強化機構や析出物と亀裂
等との相互作用により、亀裂の伝播が高温で抑制さ・れ
るため高温強度が向上するものと考えられる。

本発明のジルコニア系焼結体の粒子径は、ＺｒＯ，の粒
子径が０．３〜０．８　μｍの範囲にあることが望まし
い。０．３　μｍ以下では正方晶のジルコニア粒子が単
斜晶へ変態することによって強度や靭性が向上する、い
わゆる応力誘起型変態機構の作用が低下する結果、強度
や靭性が低下するようになる。

また、０．８　μｍを超えると焼結後の冷却過程で正方
晶のジルコニア粒子が単斜晶のジルコニアに変態が容易
に起こり、強度や靭性が低下するようになる。

また、ジルコニアに＾ＪＮを添加した焼結体では、焼結
温度や雰囲気によってジルコニアが＾ＩＮと反応し、Ａ
ｊ’２０２やＺｒＮ等の化合物を形成する場合がある。

また、Ｚｒ０２　とＳｉＣが反応し、粒界に別の化合物
（例えばガラス相）を形戒し、立方晶や正方晶ＺｒＯ２
粒子内構造の微細化や正方晶ＺｒＯ２粒子の単斜晶への
変態によって、強度が低下する等の問題がある。

したがって、本発明のジルコニア系焼結体の粒子組織は
、ジルコニア粒子とＷＣ，ＳｉＣ，　　ＡＩＮ．Ｔｉ　
Ｎ，　Ｚｒ　Ｂ．およびＴｉ　Ｂ．等のセラミックス成
分の粒子とがお互いに固溶せずに、相互に均一に分散し
ているのが好ましい。

ここでＺｒＣｈ　と＾ｉＮとの反応を回避するためには
、混合粉末を作戒すろ過程で八ＩＮ粒子の周りに八ｌ２
０，粒子の膜を形威し、焼結すると効果がある。八ＩＮ
の周りにＡｊ？２０３膜を形成するには、ＡＩＩＮ粉末
を空気中で３００　℃〜８００　℃の温度で数時間から
数十時間熱処理した粉末を使用することによって可能で
ある。

また、ＺｒＯ，とＳｉＣとの反応を回避するためには、
＾１　ｘ　Ｏｓ，　Ｂｒ２Ｃ）＋．　Ｂ４　Ｃあるいは
Ｃ等を１〜１０重量％添加した混合粉末を使用すると効
果がある。

上記の特性を有する本発明のジルコニア系切削工具材料
は、例えば以下のようにして製造することができる。

まず、純度が９９，５％以上のジルコニア粉末に純度が
９９．５％以上のイットリア（Ｙ，○，〉、マグネシア
（ＭｇＯ）　、カルシア（Ｃａ　Ｏ）およびセリア（Ｃ
ｅＯｚ）から選ばれた少なくとも１種の酸化物が固溶し
た粉末と、純度が９９．５％以上の炭化タングステン（
ＷＣ）．　　炭化珪素（ＳｉＣ），窒化アルミニウム（
八Ｉ　Ｎ）．窒化チタン（ＴｉＮ）．硼化ジルコニウム
（ＺｒＢａ）および硼化チタン（ＴｉＢｓ）から選ばれ
た少なくとも１種のセラミックス粉末の１０〜５０容量
％との混合粉末を調製する。

この混合粉末を、９０％粒子径が２〜４μｍ．５０％粒
子径が０８５〜１．０　μｍ１比表面積が３〜１５ｍ１
７ｇとなるようにポールミルやアトライタにて湿式で混
合粉砕する。次に混合粉末のスラリーをスプレードライ
ヤにて造粒乾燥するか、またはミキサー等で均一に攪拌
しながら乾燥し、均質な乾燥粉末を作戒する。

とくに、複合則の寄与率を０．２から０．６の範囲にす
るためには、９０％粒子径が２〜４μｍ１５０％粒子径
が０．５　〜１．０　μｍ　，比表面積が１．５　〜１
５ｍ’／ｇであるＷ　Ｃ，　Ｓｉ　Ｃ，　　ＡｌＮ，Ｔ
ｉＮ．ＺｒＢｚ　およびＴｉＢｚ粉末の周りをＹ，○ａ
．　Ｍｇ　Ｏ．　Ｃａ○又はＣｅＯが固溶したｌｒＯ，
のゾルで均一にくるんだ後、この混合物を５００　℃か
ら９００　℃で仮焼した後粉砕し、更に造粒か、又はミ
キサー等で均一に攪拌しながら乾燥することによってＺ
ｒＯ．系粉末を作成することが好ましい。この際、凝集
を少なくするために必要に応じて分散剤を使用すること
ができる。造粒乾燥や攪拌乾燥する場合、所定のジルコ
ニアと添加物成分とをスラリー混合する。ミキサー等に
よる湿式混合では粉末と溶媒（水やアセトン等〉の割合
、ボールミルやアトライターによる混合粉砕では、粉末
．溶媒およびボールのそれぞれの割合が最適となるよう
に選定する。この際、通常の乾燥器等の静止乾燥方法を
用いたのでは、上記の酸化物が固溶したジルコニア粉末
、すなわち部分安定化ジルコニア粉末と、添加成分であ
るＷＣ，　ＳｉＣ．　　Ａｉ！　Ｎ．　ＴｉＮ．　ｌｒ
Ｂ＊　およびＴｉＢｔ等との比重の違いが大きいため、
ジルコニア粉末や添加成分が別々に凝集することになり
、成形，焼結後において均質な焼結体が得られなくなり
、熱伝導度．強度．硬さ等の低下をもたらす。さらに好
ましくは、造粒乾燥後の粉末を溶媒の量を通常の混合粉
砕の半分以下にして粉砕し、沈澱を防止しながら乾燥す
ることによってより均質な粉末を得ることができる。

上記本発明において使用する添加成分は、ジルコニアと
比較して耐酸化性に劣る。したがって、水等の酸化性の
溶媒を用いた造粒乾燥においては、添加成分が酸化しな
いように、アトマイザの回転数や混合スラリーが最初に
通過する入口の乾燥温度条件を設定する必要がある。と
くにＷＣの場合には、人口の乾燥温度を１３０から２３
０　℃に、回転数を１０．　０００から１５．　０００
ｐｐｍの範囲に設定して乾燥造粒するか、酸素分圧１％
以下のＮ，又は不活性ガス密閉循環型の装置で有機溶媒
を使用して造粒乾燥することによって、酸化することな
しに均質な粉末を得ることができる。

この粉末を戊形．焼結することによってより優れたジル
コニア系焼結体が作戒できる。

また上記の混合粉末の或形は、通常の成形法、例えば、
静水圧戊形（ラバープレス〉．金型成形，射出戊形，押
出戊形法等を用いることができるが、バインダの選定や
バインダの脱脂には酸化物セラミックスと異なり、中性
や真空雰囲気下での脱脂が必要である。本発明の熱伝導
度や硬度が高く、しかも強度．ａ性や熱衝撃強度が優れ
たジルコニア系焼結体の場合には、加圧焼結（ＰＡＳ）
や熱間加圧成形（ホットプレス、ＨＰ）によって予備焼
結を行った後、熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）　を適用する
ことが好ましい。

真空焼結や中性雰囲気下での常圧焼結１；比し、加圧焼
結は緻密な焼結体の作戒に好都合である。

例えばＺｒＯ，にＷＣを１０から５０容量％添加したジ
ルコニγ系焼結体において真空焼結では開気孔が残存す
る結果、熱間等方圧加圧法（ＨＩＰ）　で処理しても緻
密な焼結体が得られない場合があるが、加圧焼結法で作
威した場合、９５〜９７％の相対密度で開気孔が消滅す
るので、ＨＩＰ処理によってほぼ理論密度を有する焼結
体が得られる効果がある。

加圧焼結においては、通常の成形法で作威した成形体を
不活性雰囲気、例えば窒素（Ｎ，）やアルゴン（＾ｒ〉
ガス雰囲気下で圧力５〜３００　ｋｇ／　ｃｄ，温度１
５５０℃〜１８００℃に昇温し、その温度に保持するこ
とによって行う。好ましくは、圧力が５０から３００ｋ
ｇ／ｃ一である加圧焼結の適用によって、前記添加成分
が焼結時に安定化ジルコニアと反応して別の化合物を生
戊するのを回避したり、添加物成分の化学量論的な組戊
からのずれや蒸発、あるいは添加成分が高温で炭素や雰
囲気ガスと反応して別の化合物が生或するのを防ぐのに
役立つ。また、加圧焼結の場合、高温まで結晶粒生長を
抑制できるのでより高温下で焼結が可能となる。

また、ホットプレスにおいては、混合粉末を所要形状の
カーボンダイス内で非酸化性雰囲気中圧力１００　ｋｇ
／ｃｊ以上、温度１４５０℃〜１７５０℃の下で焼結体
を作戊する。

こうして、加圧焼結あるいはホットプレスによって、焼
結体の相対密度を９６％以上、好ましくは９８％以上と
なる条件で予備焼結した後、非酸化性雰囲気下で圧力１
．　０００　ｋｇ　／　ｃｄ以上、温度ｌ４５０℃〜１
７００℃で旧Ｐ法によって焼結する。

上記において予備焼結体の相対密度を９６％以上とした
のはジルコニア粉末に比較し、添加成分は難焼結性材料
であり、塑性変形がし難いため、９６％以上の相対密度
がないと、旧Ｐ処理によっても更に緻密な焼結体が得ら
れないためである。

このような条件の下で切削工具として必要な０．０１５
　〜０．１　ｃａｌ／ｃｍ　−ｓｅｃ　　−　ｔの熱伝
導度Ｋを有するジルコニア系焼結体を得ることができる
。

〔実施例〕 実施例ｌ 安定化剤としてＹ　２　０　ｓを２．５モル％含む平均
粒子径０．５　μｍのｌｒ０２粉末とＷＣ　（純度９９
％．平均粒子径０．６，ｕｍ），　ｓｉｃ　（純度９９
．５％．平均粒子径０，４μｍ）粉末を表１に示す組戒
に湿式粉砕混合した。混合後の粉末は９０％粒子径が３
．２μｍ，５０％粒子径が０．９μｍ．比表面積が１１
．５ｍ’／ｇの微粉末であった。

次に、この混合粉末を水中でミキサーで攪拌しながら造
粒乾燥した。乾燥条件は、乾燥空気の人口側温度２００
　℃、出口側温度１０７　℃，アトマイザ−回転数１２
．　０００ｒｐａ＋　であった。

次に、乾燥後の粉末を成形圧力２ｔｏｎ　／ａｌでラバ
ープレスした後、加圧焼結した。加圧焼結はアルゴン雰
囲気中で圧力５０　ｋｇ　／　ｃ＋ｌにて温度ｌ６５０
℃および１７００℃で２時間保持して行った。こうして
得た予備焼結体の相対密度は９６〜９７．５％であった
。

次に、この予備焼結体を非酸化性ガス雰囲気下で温度１
５５０℃及び１６００℃で圧力２０００　ｋｇ　／　ｃ
ｏ！の条件で９０分保持し、熱間静水圧加圧焼結（ＨＩ
Ｐ）　　Ｌ、焼結体を得た。

また、比．較のために、安定剤としてＹ２０３２．５モ
ル％を含む平均粒子径１．０　μｍのＺｒＯ．粉末とＷ
Ｃ　（純度９９％．平均粒子径１．５　μｍ）．　Ｓｉ
Ｃ　（純度９９％，，平均粒子径１．３　μｍ）の粉末
をそれぞれ組戒が２０及び３０容量％となるようにミキ
サーにて湿式混合した。混合後の粉末は９０％粒子径が
４．５μｍ，５０％粒子径が１．２　μｍで、比表面積
が６ｒｎＪ／ｇであった。

次に、この湿式混合後の粉末を乾燥器にて静止乾燥した
。更にこの混合粉末を黒鉛型に充填し、焼結温度１５０
０℃及び１６００℃で圧力２００　ｋｇ／ｃｄで１時間
保持してホットプレスし、焼結体を作威した。

これらの焼結体より３　Ｘ　４　Ｘ４０の曲げ試験及び
直径１９Ｘ２の熱伝導度測定用試験片を切断．加工して
作戒した後、表１に示すような諸物性と複合則の並列化
モデルの寄与率を測定した。

表１から、本発明の切削工具材料は高熱伝導度を有する
高強度．高靭性材料であることは明らかである。

また、並列化モデルの寄与率（ｒｐ　）が本発明の範囲
内にあると熱伝導度が高く、低気孔率で強度（ＴＲＳ）
　や硬度が高く、優れていることが分かる。

同表において、各種物性の測定は以下の要領でおこなっ
た。

（１）曲げ強度（ＴＲＳ）　　はＪＩＳ　Ｒ１６０１　
により測定し、５本の平均値を示す。

（２）　ビッカース硬さをビッカース硬度計にて荷重２
０ｋｇにて測定した。

（３）熱伝導度は三鬼エンヂニアリング製ＴＸＰ−４０
０を用い、室温（２４℃）にて、レーザフラッシュ法で
測定した。

また、表１に示すＮ（Ｌ５，Ｎ（Ｌｌｌの焼結体から１
３ｍｍ角．厚さ５，Ｏｍｍ，　　ノーズ半径０．５ｍｍ
となるように研削及び研磨して切削工具試料を作或した
。これらの試料を旋盤に取りつけ、切削速度５００ｍ／
ｍｉｎ　，切込み１．Ｏａｕ＋＋，送り０．　１５　ｉ
ｍｌ／ｒｅｖの条件で１３％Ｓｉ含有アルミニウム合金
を旋削した。この切削テスト結果を表２に示す。

表２より明らかなように、本発明のジルコニア系切削工
具材料は、他のセラミックス材料と比べて、逃げ面摩耗
が小さく、欠損もなく優れていることがわかる。また、
旋削面はダイヤモンド工具を使用した場合とほぼ同様で
あった。

実施例２ 安定化剤としてＹ２０ク２．５モル％を含む平均粒子径
０．５μｍのｌｒｏｚ粉末とＷＣ　（純度９９％、平均
粒子径０．６μｍ）を表２の組戊にて湿式粉砕混合し、
実施例ｌと同様の粉末物性を得た。

更に、上記のＺｒｏ２粉末に、平均粒子径０．９μｍの
ＷＣとＴｉＣとＴａＣとの混合粉末（ＷＣ：　ＴｉＣ：
ＴａＣ＝　５：３：２　）３０容量％と、平均粒子径０
．８μｍのＴｉＢ．−４．８％Ｔｉｃ粉末を２０容量％
と、ＳｉＣにεｒＪｓ　＋＾ｌ２０，を添加した混合粉
末３０容量％とを湿式粉砕混合し、表３に示す組戊の粉
末を作威した。

混合後の粉末は９０％粒子径が２．５〜４．０　μｍ，
５０％粒子径が０．７〜１．０μｍ，　比表面積が６〜
ｌｌｍ”／ｇの微粉末であった。

次に、上記組威の湿式粉砕後のスラリーを容器に取り出
し、この容器を温度９０℃に保持した容槽中に入れ、ス
ラリーをミキサーにて均一に攪拌しながら水分を蒸発さ
せ、乾燥した。

さらに、乾燥後の粉末を黒鉛型に充填し、焼結温度１５
００℃及び１６００℃で圧力２００　ｋｇ／ｃｄで１時
間保持してホットプレスし、焼結体を作威した。更にこ
の焼結体を実施例ｌと同様の条件の下で旧Ｐ処理して焼
結体を作製し、表３のような結果を得た。

本発明の焼結体は複合則の並列化モデルの寄与率が０．
２〜０．６の範囲内にあると、熱伝導度，硬さ．強度が
ともに高く、気孔の少ない焼結体であることが分かる。

また、表３に示すｋ４．Ｎａ５の焼結体からＪＩＳＳＮ
ＧＮ４３２（０．Ｉ　Ｘ３０’　）　　に研削加工し、
切削工具試料を作戒した。これらの試料を旋盤に取り付
け、切削速度１００〜３００ａ＋／ａ＋ｉｎで無酸化鋼
を旋削した。

この切削テスト結果を表４に示す。

表４より明らかなように、本発明のジルコニア径切削工
具材料は銅及び銅合金切削工具材料として現在最も多く
使用されている超硬合金（ＪＩＳ　Ｌ；Ｖｔ；Ｖ１）よ
りも高速度切削加工が可能で摩耗も少ないことがわかる
。また、本発明のジルコニア系切削工具には銅の凝着も
少なく切削面肌も超硬合金工具の場合より良好であった
。

（以下、この頁余白〉 〔発明の効果〕 本発明のジルコニア系切削工具材料は、組織が均一で、
熱伝導度が高く、強度．Ｎ性．硬さ．熱衡撃強度等の機
械及び熱的性質がすぐれているので、従来品よりきわめ
て過酷な切削条件下においても、また、金属との親和力
も少なく化学的に安定であるためアルミニウム合金，銅
合金等の難削材に対する切削性にもきわめて優れており
有効に使用され得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図から１３図は、上記ジルコニア（ＺｒＯａ〉中の
セラミックス底分粒子（ＷＣ）の分散状態における熱伝
導の状態を、等価の電気回路として模示する図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．ジルコニアセラミックス成分と１０〜５０容量％の
   ＷＣ，ＳｉＣ，ＡｌＮ，ＴｉＮ，ＺｒＢ＿２およびＴｉ
   Ｂ＿２から選ばれた少なくとも１種のセラミックス成分
   とを含む複合ジルコニア系焼結体であって、前記ジルコ
   ニアセラミックス成分がジルコニアにＹ＿２Ｏ＿３，Ｍ
   ｇＯ，ＣａＯおよびＣｅＯ＿２から選ばれた少なくとも
   １種の酸化物が固溶したものであり、且つ、複合則にお
   ける並列化モデルの寄与率が０．２〜０．６の範囲内に
   ある０．０１５〜０．１ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃の熱
   伝導度を有するジルコニア系切削工具。
2. ２．ジルコニア粉末にＷＣ，ＳｉＣ，ＡｌＮ，ＴｉＮ，
   ＺｒＢ＿２およびＴｉＢ＿２から選ばれたすくなくとも
   １種の粉末１０〜５０容量％のセラミックス粉末を添加
   した混合粉末を、湿式混合粉砕して、９０％粒子径が２
   〜４μｍでかつ５０％粒子径が０．５〜１．０μｍで比
   表面積が３〜１５ｍ＾２／ｇの微粉末のスラリーとし、
   ついで、同スラリーを乾燥し、得られた粉末を成形し、
   焼結することを特徴とするジルコニア系切削工具の製造
   法。