JPH04300241A - アルミナ基セラミックス - Google Patents
アルミナ基セラミックスInfo
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- JPH04300241A JPH04300241A JP3089733A JP8973391A JPH04300241A JP H04300241 A JPH04300241 A JP H04300241A JP 3089733 A JP3089733 A JP 3089733A JP 8973391 A JP8973391 A JP 8973391A JP H04300241 A JPH04300241 A JP H04300241A
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- Japan
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- alumina
- based ceramics
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Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- 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
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、耐摩耗性および耐欠
損性に優れたアルミナ基セラミックスに関するものであ
り、特に切削工具として用いた場合に優れた性能を示す
アルミナ基セラミックスに関するものである。
損性に優れたアルミナ基セラミックスに関するものであ
り、特に切削工具として用いた場合に優れた性能を示す
アルミナ基セラミックスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、アルミナに炭窒化チタン（以下
、ＴｉＣＮと記す）を添加したアルミナ基セラミックス
は、耐欠損性が他の工具より落ちるが、耐摩耗性が特に
優れているために従来から用いられてきた。
、ＴｉＣＮと記す）を添加したアルミナ基セラミックス
は、耐欠損性が他の工具より落ちるが、耐摩耗性が特に
優れているために従来から用いられてきた。
【０００３】例えば、特開昭５３−１２７５１４号公報
には、ＴｉＣＮ：１０〜４０容量％、残部：アルミナか
らなる混合粉末に、ＮｉＯ：１．２〜２．５重量％、Ｍ
ｇＯ：０．１〜１．０重量％を配合し、１５００〜１７
００℃の温度でホットプレスすることによりＴｉＣＮ含
有のアルミナ基セラミックスを製造する方法およびその
製造方法により得られたアルミナ基セラミックスが記載
されており、上記アルミナ基セラミックスは耐欠損性に
優れているとされている。
には、ＴｉＣＮ：１０〜４０容量％、残部：アルミナか
らなる混合粉末に、ＮｉＯ：１．２〜２．５重量％、Ｍ
ｇＯ：０．１〜１．０重量％を配合し、１５００〜１７
００℃の温度でホットプレスすることによりＴｉＣＮ含
有のアルミナ基セラミックスを製造する方法およびその
製造方法により得られたアルミナ基セラミックスが記載
されており、上記アルミナ基セラミックスは耐欠損性に
優れているとされている。
【０００４】上記ＭｇＯおよびＮｉＯは一般にアルミナ
基セラミックスに対して焼結助剤として添加されるもの
であり、上記アルミナ基セラミックスにおいてはＭｇＯ
は粒成長抑制剤として、またＮｉＯは耐欠損性向上のた
めの添加剤として添加されている。アルミナ基セラミッ
クスの焼結助剤としては上記ＭｇＯおよびＮｉＯの他に
Ｙ２ Ｏ３ ，ＭｎＯ２ ，ＴｉＯ２ ，ＺｒＯ２ な
ども知られている。
基セラミックスに対して焼結助剤として添加されるもの
であり、上記アルミナ基セラミックスにおいてはＭｇＯ
は粒成長抑制剤として、またＮｉＯは耐欠損性向上のた
めの添加剤として添加されている。アルミナ基セラミッ
クスの焼結助剤としては上記ＭｇＯおよびＮｉＯの他に
Ｙ２ Ｏ３ ，ＭｎＯ２ ，ＴｉＯ２ ，ＺｒＯ２ な
ども知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のようにして製造
された従来のＴｉＣＮ含有アルミナ基セラミックスは、
確かに耐摩耗性および耐欠損性に優れているが、このＴ
ｉＣＮ含有アルミナ基セラミックスは鋳鉄や鋼の高速切
削に対して十分な耐摩耗性が得られず、また耐欠損性の
不足によるチッピングの発生などは避けることができな
かった。
された従来のＴｉＣＮ含有アルミナ基セラミックスは、
確かに耐摩耗性および耐欠損性に優れているが、このＴ
ｉＣＮ含有アルミナ基セラミックスは鋳鉄や鋼の高速切
削に対して十分な耐摩耗性が得られず、また耐欠損性の
不足によるチッピングの発生などは避けることができな
かった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
ＴｉＣＮ含有の耐摩耗性と同時に耐欠損性をも改善すべ
く研究を行った結果、重量％でＴｉＣＮ：１０〜４０％
、焼結助剤の合計量：０．１〜５％を含有し、残りがＡ
ｌ２ Ｏ３ からなるアルミナ基セラミックスに、さら
に、Ｍｏ２ ＣおよびＷＣのうちの１種または２種の合
計量：０．１〜５％、ＴａＣおよびＮｂＣのうちの１種
または２種の合計量：０．１〜５％、鉄族金属の合計量
：０．１〜５％、を含有せしめることにより、従来のＴ
ｉＣＮ含有のアルミナ基セラミックスよりも一層すぐれ
た耐摩耗性および耐欠損性を示すＴｉＣＮ含有のアルミ
ナ基セラミックスが得られるという知見を得たのである
。
ＴｉＣＮ含有の耐摩耗性と同時に耐欠損性をも改善すべ
く研究を行った結果、重量％でＴｉＣＮ：１０〜４０％
、焼結助剤の合計量：０．１〜５％を含有し、残りがＡ
ｌ２ Ｏ３ からなるアルミナ基セラミックスに、さら
に、Ｍｏ２ ＣおよびＷＣのうちの１種または２種の合
計量：０．１〜５％、ＴａＣおよびＮｂＣのうちの１種
または２種の合計量：０．１〜５％、鉄族金属の合計量
：０．１〜５％、を含有せしめることにより、従来のＴ
ｉＣＮ含有のアルミナ基セラミックスよりも一層すぐれ
た耐摩耗性および耐欠損性を示すＴｉＣＮ含有のアルミ
ナ基セラミックスが得られるという知見を得たのである
。
【０００７】この発明は、かかる知見にもとづいてなさ
れたものである。この発明で焼結助剤とは、ＭｇＯ，Ｙ
２ Ｏ３ ，ＺｒＯ２ のうちの１種または２種以上を
示し、またこの発明で鉄族金属とはＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏの
うちの１種または２種以上を示す。
れたものである。この発明で焼結助剤とは、ＭｇＯ，Ｙ
２ Ｏ３ ，ＺｒＯ２ のうちの１種または２種以上を
示し、またこの発明で鉄族金属とはＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏの
うちの１種または２種以上を示す。
【０００８】つぎに、この発明のアルミナ基セラミック
スの成分組成を上記の如く限定した理由を説明する。
スの成分組成を上記の如く限定した理由を説明する。
【０００９】（ａ）ＴｉＣＮ
ＴｉＣＮには、アルミナ基セラミックスの耐熱衝撃性を
向上させ、分散強化による素地の強度を向上させる作用
があるが、その含有量が１０重量％未満では所望の効果
が得られず、一方、４０重量％を越えて含有するとＡｌ
２ Ｏ３ によってもたらされる優れた耐摩耗性が低下
する。したがってＴｉＣＮの含有量は１０〜４０重量％
に定めた。
向上させ、分散強化による素地の強度を向上させる作用
があるが、その含有量が１０重量％未満では所望の効果
が得られず、一方、４０重量％を越えて含有するとＡｌ
２ Ｏ３ によってもたらされる優れた耐摩耗性が低下
する。したがってＴｉＣＮの含有量は１０〜４０重量％
に定めた。
【００１０】（ｂ）ＷＣ，Ｍｏ２ Ｃ
ＷＣおよびＭｏ２ Ｃには、共に分散強化によるアルミ
ナ基セラミックスの強度向上作用を有するが、それらの
合計含有量が０．１重量％未満では所望の効果が得られ
ず、一方、５重量％を越えて含有すると焼結性が低下す
る。したがって、ＷＣおよびＭｏ２ Ｃのうちの１種ま
たは２種の合計含有量は０．１〜５重量％に定めた。
ナ基セラミックスの強度向上作用を有するが、それらの
合計含有量が０．１重量％未満では所望の効果が得られ
ず、一方、５重量％を越えて含有すると焼結性が低下す
る。したがって、ＷＣおよびＭｏ２ Ｃのうちの１種ま
たは２種の合計含有量は０．１〜５重量％に定めた。
【００１１】（ｃ）ＴａＣ，ＮｂＣ
ＴａＣおよびＮｂＣは、共にアルミナ基セラミックスの
高温特性を向上させ、耐摩耗性を向上させる作用がある
が、それらの合計含有量が０．１重量％未満では所望の
効果が得られず、一方、５重量％を越えて含有すると焼
結性が低下する。したがって、ＴａＣおよびＮｂＣのう
ちの１種または２種の合計含有量は０．１〜５重量％に
定めた。
高温特性を向上させ、耐摩耗性を向上させる作用がある
が、それらの合計含有量が０．１重量％未満では所望の
効果が得られず、一方、５重量％を越えて含有すると焼
結性が低下する。したがって、ＴａＣおよびＮｂＣのう
ちの１種または２種の合計含有量は０．１〜５重量％に
定めた。
【００１２】（ｄ）鉄族金属
Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏのうち１種または２種以上の鉄族金属
は、アルミナ基セラミックスの素地において結合金属と
して働き、耐欠損性を向上させる作用を有するが、それ
らの合計含有量が０．１重量％未満では所望の効果が得
られず、一方、５重量％を越えて含有すると耐摩耗性が
低下する。したがって、鉄族金属の合計含有量は０．１
〜５重量％に定めた。
は、アルミナ基セラミックスの素地において結合金属と
して働き、耐欠損性を向上させる作用を有するが、それ
らの合計含有量が０．１重量％未満では所望の効果が得
られず、一方、５重量％を越えて含有すると耐摩耗性が
低下する。したがって、鉄族金属の合計含有量は０．１
〜５重量％に定めた。
【００１３】（ｅ）焼結助剤
焼結助剤としてのＹ２ Ｏ３ ，ＭｇＯ，ＺｒＯ２ の
うちの１種または２種以上は、焼結性を向上させるため
に添加するものであるが、その合計添加量が０．１重量
％未満では所望の効果が得られず、一方、５重量％を越
えて添加すると耐摩耗性が低下する。したがって、焼結
助剤の合計添加量は０．１〜５重量％に定めた。
うちの１種または２種以上は、焼結性を向上させるため
に添加するものであるが、その合計添加量が０．１重量
％未満では所望の効果が得られず、一方、５重量％を越
えて添加すると耐摩耗性が低下する。したがって、焼結
助剤の合計添加量は０．１〜５重量％に定めた。
【００１４】この発明のアルミナ基セラミックスは、所
定の配合組成となるように配合した粉末を混合し、プレ
ス成形して圧粉体としたのちパラフィンなどの可塑剤除
去のために加熱し、ついで非酸化性ガス雰囲気中で１６
００〜１８００℃、０．５時間〜５時間保持して予備焼
結することにより製造される。
定の配合組成となるように配合した粉末を混合し、プレ
ス成形して圧粉体としたのちパラフィンなどの可塑剤除
去のために加熱し、ついで非酸化性ガス雰囲気中で１６
００〜１８００℃、０．５時間〜５時間保持して予備焼
結することにより製造される。
【００１５】上記予備焼結された予備焼結体は、理論密
度比が９４％以上となるように焼結条件を調整され、用
途によってはこの状態でアルミナ基セラミックスとして
使用に供し、特に強度および耐衝撃性が要求される用途
に対しては、上記予備焼結体に、さらに温度：１４００
〜１６００℃、不活性ガス圧力：１０００〜２０００気
圧、０．５〜５時間保持の条件でＨＩＰ処理を施して、
組織の結晶粒の平均粒径を２μｍ以下としたアルミナ基
セラミックスを用いるのが好ましい。
度比が９４％以上となるように焼結条件を調整され、用
途によってはこの状態でアルミナ基セラミックスとして
使用に供し、特に強度および耐衝撃性が要求される用途
に対しては、上記予備焼結体に、さらに温度：１４００
〜１６００℃、不活性ガス圧力：１０００〜２０００気
圧、０．５〜５時間保持の条件でＨＩＰ処理を施して、
組織の結晶粒の平均粒径を２μｍ以下としたアルミナ基
セラミックスを用いるのが好ましい。
【００１６】
【実施例】原料粉末として、平均粒径：０．５μｍのＡ
ｌ２ Ｏ３粉末、平均粒径：１μｍのＴｉＣＮ粉末、平
均粒径：１．１μｍのＷＣ粉末、平均粒径：１．２μｍ
のＭｏ２ Ｃ粉末、平均粒径：１．１μｍのＴａＣ粉末
、平均粒径：１．３μｍのＮｂＣ粉末、平均粒径：１．
４μｍのＣｏ粉末、平均粒径：１．４μｍのＮｉ粉末、
平均粒径：１．４μｍのＦｅ粉末、平均粒径：１．１μ
ｍのＹ２ Ｏ３ 粉末、平均粒径：１．１μｍのＭｇＯ
粉末、平均粒径：１．０μｍのＺｒＯ２ 粉末、平均粒
径：１．１μｍのＮｉＯ粉末をそれぞれ用意し、これら
原料粉末を表１および表２に示される配合組成に配合し
、アトライターにて５時間湿式粉砕混合し、乾燥したの
ち、圧粉体にプレス成形し、この圧粉体をアルゴン雰囲
気中で温度：１７５０℃に２時間保持の条件で焼結し、
さらにアルゴン雰囲気中、圧力：１５００気圧、温度：
１６００℃、保持時間：１時間の条件でＨＩＰ処理し、
上記配合組成と同一の組成をもった本発明アルミナ基セ
ラミックス１〜１５、比較アルミナ基セラミックス１〜
１０および従来アルミナ基セラミックスを製造し、これ
らアルミナ基セラミックスについて理論密度比、硬度（
ロックウェルＡスケール）および抗折力を測定し、それ
らの結果を表３および表４に示した。
ｌ２ Ｏ３粉末、平均粒径：１μｍのＴｉＣＮ粉末、平
均粒径：１．１μｍのＷＣ粉末、平均粒径：１．２μｍ
のＭｏ２ Ｃ粉末、平均粒径：１．１μｍのＴａＣ粉末
、平均粒径：１．３μｍのＮｂＣ粉末、平均粒径：１．
４μｍのＣｏ粉末、平均粒径：１．４μｍのＮｉ粉末、
平均粒径：１．４μｍのＦｅ粉末、平均粒径：１．１μ
ｍのＹ２ Ｏ３ 粉末、平均粒径：１．１μｍのＭｇＯ
粉末、平均粒径：１．０μｍのＺｒＯ２ 粉末、平均粒
径：１．１μｍのＮｉＯ粉末をそれぞれ用意し、これら
原料粉末を表１および表２に示される配合組成に配合し
、アトライターにて５時間湿式粉砕混合し、乾燥したの
ち、圧粉体にプレス成形し、この圧粉体をアルゴン雰囲
気中で温度：１７５０℃に２時間保持の条件で焼結し、
さらにアルゴン雰囲気中、圧力：１５００気圧、温度：
１６００℃、保持時間：１時間の条件でＨＩＰ処理し、
上記配合組成と同一の組成をもった本発明アルミナ基セ
ラミックス１〜１５、比較アルミナ基セラミックス１〜
１０および従来アルミナ基セラミックスを製造し、これ
らアルミナ基セラミックスについて理論密度比、硬度（
ロックウェルＡスケール）および抗折力を測定し、それ
らの結果を表３および表４に示した。
【００１７】さらに、上記本発明アルミナ基セラミック
ス１〜１５、比較アルミナ基セラミックス１〜１０およ
び従来アルミナ基セラミックスをそれぞれＩＳＯ規格Ｓ
ＮＧＮ４３２のチップ形状に形成し、このチップ形状を
もった上記各種アルミナ基セラミックスを用いて、被削
材：ＪＩＳ規格ＳＣＭ４４０製丸棒、切削速度：３５０
ｍ／ｍｉｎ 、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ 、 切込み：１．５ｍｍ、 切削時間：２０分、 の条件で高速湿式連続切削試験を行ない、切刃の逃げ面
摩耗幅を測定し、これらの結果を表３および表４に示し
た。
ス１〜１５、比較アルミナ基セラミックス１〜１０およ
び従来アルミナ基セラミックスをそれぞれＩＳＯ規格Ｓ
ＮＧＮ４３２のチップ形状に形成し、このチップ形状を
もった上記各種アルミナ基セラミックスを用いて、被削
材：ＪＩＳ規格ＳＣＭ４４０製丸棒、切削速度：３５０
ｍ／ｍｉｎ 、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ 、 切込み：１．５ｍｍ、 切削時間：２０分、 の条件で高速湿式連続切削試験を行ない、切刃の逃げ面
摩耗幅を測定し、これらの結果を表３および表４に示し
た。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【００２０】
【表３】
【００２１】
【表４】
【００２２】
【発明の効果】表３および表４に示される結果から、本
発明アルミナ基セラミックス１〜１５は、いずれも従来
アルミナ基セラミックスに比べて硬さおよび抗折力に優
れ、さらに切削工具としても優れていることがわかる。 また、この発明の条件から外れている比較アルミナ基セ
ラミックス１〜１０は、切削途中でチッピングまたは欠
損が発生したり、耐摩耗性が劣るなどして切削工具とし
ては適さず、さらに硬さまたは抗折力の低下もみられる
ことがわかる。
発明アルミナ基セラミックス１〜１５は、いずれも従来
アルミナ基セラミックスに比べて硬さおよび抗折力に優
れ、さらに切削工具としても優れていることがわかる。 また、この発明の条件から外れている比較アルミナ基セ
ラミックス１〜１０は、切削途中でチッピングまたは欠
損が発生したり、耐摩耗性が劣るなどして切削工具とし
ては適さず、さらに硬さまたは抗折力の低下もみられる
ことがわかる。
【００２３】上述のように、この発明のアルミナ基セラ
ミックスは、苛酷な条件下での高速連続切削においても
優れた性能を発揮し、産業上すぐれた効果を奏するもの
である。
ミックスは、苛酷な条件下での高速連続切削においても
優れた性能を発揮し、産業上すぐれた効果を奏するもの
である。
Claims (1)
- 【請求項１】 重量％で、炭窒化チタン：１０〜４０
％、焼結助剤の合計量：０．１〜５％、を含有し、さら
に、炭化タングステンおよび炭化モリブデンのうちの１
種または２種の合計量：０．１〜５％、炭化タンタルお
よび炭化ニオブのうちの１種または２種の合計量：０．
１〜５％、鉄族金属のうちの１種または２種の合計量：
０．１〜５％、を含有し、残りが酸化アルミニウムから
なることを特徴とするアルミナ基セラミックス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3089733A JP3010774B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | アルミナ基セラミックス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3089733A JP3010774B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | アルミナ基セラミックス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04300241A true JPH04300241A (ja) | 1992-10-23 |
| JP3010774B2 JP3010774B2 (ja) | 2000-02-21 |
Family
ID=13978968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3089733A Expired - Fee Related JP3010774B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | アルミナ基セラミックス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3010774B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0755904A1 (de) * | 1995-07-28 | 1997-01-29 | CERASIV GmbH INNOVATIVES KERAMIK-ENGINEERING | Mischkeramik auf Aluminiumoxidbasis |
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1991
- 1991-03-28 JP JP3089733A patent/JP3010774B2/ja not_active Expired - Fee Related
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