JPH04300248A - 機械加工用のセラミックス焼結体 - Google Patents
機械加工用のセラミックス焼結体Info
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- JPH04300248A JPH04300248A JP3064604A JP6460491A JPH04300248A JP H04300248 A JPH04300248 A JP H04300248A JP 3064604 A JP3064604 A JP 3064604A JP 6460491 A JP6460491 A JP 6460491A JP H04300248 A JPH04300248 A JP H04300248A
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Landscapes
- 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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックス焼結体に
関し、特に例えば軸受鋼等の高硬度材料の高速切削加工
に用いて最適なものである。
関し、特に例えば軸受鋼等の高硬度材料の高速切削加工
に用いて最適なものである。
【0002】
【従来の技術】従来において、被削材の硬度がロック・
ウェル硬さ(HRC)で、60以上の高硬度材料の加工
は、切削加工が困難であるため、主としてダイヤモンド
砥粒等による研削加工を行っている。しかしながら該研
削加工は、加工速度が遅いため、工程短縮が思うように
ならない。
ウェル硬さ(HRC)で、60以上の高硬度材料の加工
は、切削加工が困難であるため、主としてダイヤモンド
砥粒等による研削加工を行っている。しかしながら該研
削加工は、加工速度が遅いため、工程短縮が思うように
ならない。
【0003】この問題を解決するため、高硬度材料を切
削加工する工具として、■ WC−Coを主成分とす
る超硬合金工具,■TiC−TiN−Ni−Mo系のサ
ーメット工具,■Al2 O3 を主成分とするセラミ
ックス工具,■CBN粒子を高温高圧で焼結したCBN
焼結工具が種々開発されており、新しい機械加工の分野
が展開されつつある。そしてこの高硬度材料の切削加工
用工具としては、(イ)工具摩耗量が小さいこと、(ロ
)切削された被削材の加工面粗さが良好なこと、等の性
能が必要とされている。
削加工する工具として、■ WC−Coを主成分とす
る超硬合金工具,■TiC−TiN−Ni−Mo系のサ
ーメット工具,■Al2 O3 を主成分とするセラミ
ックス工具,■CBN粒子を高温高圧で焼結したCBN
焼結工具が種々開発されており、新しい機械加工の分野
が展開されつつある。そしてこの高硬度材料の切削加工
用工具としては、(イ)工具摩耗量が小さいこと、(ロ
)切削された被削材の加工面粗さが良好なこと、等の性
能が必要とされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
高硬度材料用工具のうち、超硬合金工具やサーメット工
具は金属バインダが加工時の発熱により塑性変形を起こ
し、摩耗が短時間に進行するため適用できないという問
題がある。また、セラミックス工具は、超硬合金やサー
メットと比較して欠損しやすいこと、及びチッピング(
微小領域での剥離亀裂現象をいう)を起こしやすいこと
から、加工面の粗さが悪く、適用できないという問題が
ある。更に、CBN焼結工具は高硬度材料の切削加工用
の要求性能には合致しているものの、CBNを焼結する
ために1600℃以上の高温及び5万気圧以上の高圧が
必要であると共に製造設備が特殊なもので高価となり、
該CBN焼結工具の製造は非常に高価になるという問題
がある。
高硬度材料用工具のうち、超硬合金工具やサーメット工
具は金属バインダが加工時の発熱により塑性変形を起こ
し、摩耗が短時間に進行するため適用できないという問
題がある。また、セラミックス工具は、超硬合金やサー
メットと比較して欠損しやすいこと、及びチッピング(
微小領域での剥離亀裂現象をいう)を起こしやすいこと
から、加工面の粗さが悪く、適用できないという問題が
ある。更に、CBN焼結工具は高硬度材料の切削加工用
の要求性能には合致しているものの、CBNを焼結する
ために1600℃以上の高温及び5万気圧以上の高圧が
必要であると共に製造設備が特殊なもので高価となり、
該CBN焼結工具の製造は非常に高価になるという問題
がある。
【0005】本発明はこのような事情に鑑み、高硬度材
料の高速切削加工に用いて最適なセラミックス焼結体を
提供することを目的とする。
料の高速切削加工に用いて最適なセラミックス焼結体を
提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係るセラミックス焼結体は、40〜80体積%のT
iNと、バインダの主成分としてのAlNとの混合粉末
を焼結してなることを特徴とし、また、上記セラミック
ス焼結体において、AlNの一部を、SiCウィスカ,
Al2 O3,ZrO2 及びY2 O 3より選ばれ
た一種以上で置換したことを特徴とする。
明に係るセラミックス焼結体は、40〜80体積%のT
iNと、バインダの主成分としてのAlNとの混合粉末
を焼結してなることを特徴とし、また、上記セラミック
ス焼結体において、AlNの一部を、SiCウィスカ,
Al2 O3,ZrO2 及びY2 O 3より選ばれ
た一種以上で置換したことを特徴とする。
【0007】本発明に係るセラミックス焼結体は、Ti
N(窒化チタン)をベース成分とし、これを40〜80
体積%用いる。TiNをベースとするのは切削後の被削
材の表面粗さの向上に顕著な効果が見られるからである
。ここで、TiNを40〜80体積%とするのは、40
%未満では表面粗さが低下する傾向が高まり、一方、8
0体積%をこえると焼結するが緻密化が不十分で欠損し
易い傾向が高まり、共に好ましくないからである。
N(窒化チタン)をベース成分とし、これを40〜80
体積%用いる。TiNをベースとするのは切削後の被削
材の表面粗さの向上に顕著な効果が見られるからである
。ここで、TiNを40〜80体積%とするのは、40
%未満では表面粗さが低下する傾向が高まり、一方、8
0体積%をこえると焼結するが緻密化が不十分で欠損し
易い傾向が高まり、共に好ましくないからである。
【0008】本発明では、TiN以外のバインダの主成
分としてAlN(窒化アルミニウム)を用いる。本発明
で主バインダとしてAlNを用いるのは、上述したTi
Nの作用と相俟って被削材の表面粗さの低下を防止する
ためである。すなわち、主バインダとしてAlNを用い
ることにより、結晶粒の脱落によるチッピングの発生が
防止される。因みに、主バインダとしてAl2 O3を
用いてTiNと共に焼結すると、切削時に結晶粒の脱落
が生じて、被削物の表面粗さが低下する。これは、Al
2 O3 の熱伝導率が低いためと考えられている。つ
まり、材料の熱伝導率が低いと、工具にした場合に被削
材との界面で発生した熱が伝わりにくく、工具表面と内
部との間に温度差がついて大きな熱応力が発生する。そ
して、この熱応力によって、極端な場合は欠損を生じ、
また、欠損を生じなくても結晶粒の脱落によるチッピン
グが生じる。したがって、このようなAl2 O3 を
用いた場合、被削材の硬度が高くなるにつれて、また、
切削速度が上昇するにつれて、上述した理由により熱応
力が大きくなって欠損あるいはチッピングが生じ易くな
る。
分としてAlN(窒化アルミニウム)を用いる。本発明
で主バインダとしてAlNを用いるのは、上述したTi
Nの作用と相俟って被削材の表面粗さの低下を防止する
ためである。すなわち、主バインダとしてAlNを用い
ることにより、結晶粒の脱落によるチッピングの発生が
防止される。因みに、主バインダとしてAl2 O3を
用いてTiNと共に焼結すると、切削時に結晶粒の脱落
が生じて、被削物の表面粗さが低下する。これは、Al
2 O3 の熱伝導率が低いためと考えられている。つ
まり、材料の熱伝導率が低いと、工具にした場合に被削
材との界面で発生した熱が伝わりにくく、工具表面と内
部との間に温度差がついて大きな熱応力が発生する。そ
して、この熱応力によって、極端な場合は欠損を生じ、
また、欠損を生じなくても結晶粒の脱落によるチッピン
グが生じる。したがって、このようなAl2 O3 を
用いた場合、被削材の硬度が高くなるにつれて、また、
切削速度が上昇するにつれて、上述した理由により熱応
力が大きくなって欠損あるいはチッピングが生じ易くな
る。
【0009】上述したように、本発明のセラミックス焼
結体は、TiNとAlNとの組合せにより、結晶粒の脱
落によるチッピングの発生が大幅に減少し、被削材の表
面粗さの向上を図ることができるが、AlNの一部をS
iCウィスカ,Al2 O3,ZrO2 及びY2 O
3から選ばれる一種以上と置換すると、さらに抗折力
を高め、大きな欠損を防止することができる。これらの
他の成分の中で、SiCウィスカが最も効果的であり、
このSiCウィスカを配合することにより、抗折力が大
幅に向上して大きな欠損を生じにくくなる。また、Si
Cウィスカ以外の成分であるAl2O3,ZrO2 及
びY2 O 3は、主にSiCウィスカを配合した場合
の焼結性の低下を防止するために用いられる。すなわち
、これらを添加することにより、SiCウィスカを添加
した場合でも焼結を良好に行うことができるようになる
。
結体は、TiNとAlNとの組合せにより、結晶粒の脱
落によるチッピングの発生が大幅に減少し、被削材の表
面粗さの向上を図ることができるが、AlNの一部をS
iCウィスカ,Al2 O3,ZrO2 及びY2 O
3から選ばれる一種以上と置換すると、さらに抗折力
を高め、大きな欠損を防止することができる。これらの
他の成分の中で、SiCウィスカが最も効果的であり、
このSiCウィスカを配合することにより、抗折力が大
幅に向上して大きな欠損を生じにくくなる。また、Si
Cウィスカ以外の成分であるAl2O3,ZrO2 及
びY2 O 3は、主にSiCウィスカを配合した場合
の焼結性の低下を防止するために用いられる。すなわち
、これらを添加することにより、SiCウィスカを添加
した場合でも焼結を良好に行うことができるようになる
。
【0010】
【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。
に説明する。
【0011】(焼結体の製造方法例)主成分として平均
粒径が1.5μmの市販のTiN粉末及び平均粒径0.
3μmのAlN粉末、その他の成分として平均直径0.
3μm,平均長さ2μmのSiCウィスカ;平均粒径が
0.3μmの市販のAl2 O3 粉末;平均粒径が0
.3μmの3mol%Y2 O3 部分安定化ZrO2
粉末;を原料として用い、下記表1に記載の組成に配
合し、更にエタノールを加えて湿式混合し、その後乾燥
して原料粉を得た。この原料粉を所定の温度で真空中で
ホットプレス(圧力400kgf/cm2 )し、焼結
した。その後、スローアウェイチップ(ISO記号SN
MN432(加工後寸法12.7mm×12.7mm×
4.76mm,コーナ半径0.8mm))の形状に加工
して工具とした。
粒径が1.5μmの市販のTiN粉末及び平均粒径0.
3μmのAlN粉末、その他の成分として平均直径0.
3μm,平均長さ2μmのSiCウィスカ;平均粒径が
0.3μmの市販のAl2 O3 粉末;平均粒径が0
.3μmの3mol%Y2 O3 部分安定化ZrO2
粉末;を原料として用い、下記表1に記載の組成に配
合し、更にエタノールを加えて湿式混合し、その後乾燥
して原料粉を得た。この原料粉を所定の温度で真空中で
ホットプレス(圧力400kgf/cm2 )し、焼結
した。その後、スローアウェイチップ(ISO記号SN
MN432(加工後寸法12.7mm×12.7mm×
4.76mm,コーナ半径0.8mm))の形状に加工
して工具とした。
【0012】得られた工具を用い、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。 ・被削材:SVJ2(HRC62程度)・切削速度:1
00m/min 150m/min ・切り込み:0.1mm/rev ・送り:0.12mm/rev ・工具摩耗量:逃げ面摩耗巾 ・加工面粗さ:被削材の加工面粗さ この切削試験結果を表1に示す。尚、ここで比較材とし
たCBN焼結工具は、他社市販品である。
験を行ない、それぞれの評価を行った。 ・被削材:SVJ2(HRC62程度)・切削速度:1
00m/min 150m/min ・切り込み:0.1mm/rev ・送り:0.12mm/rev ・工具摩耗量:逃げ面摩耗巾 ・加工面粗さ:被削材の加工面粗さ この切削試験結果を表1に示す。尚、ここで比較材とし
たCBN焼結工具は、他社市販品である。
【0013】
【表1】
【0014】表1の結果より、TiNをAlNを主バイ
ンダとして用いて焼結した3〜7は、高速切削加工に用
いて最適なものであることがわかる。
ンダとして用いて焼結した3〜7は、高速切削加工に用
いて最適なものであることがわかる。
【0015】
【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、欠損や結晶粒の脱落によるチッピングが防止
されたセラミックス焼結体を提供でき、例えば特に軸受
鋼等の高硬度材の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。
によれば、欠損や結晶粒の脱落によるチッピングが防止
されたセラミックス焼結体を提供でき、例えば特に軸受
鋼等の高硬度材の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)
- 【請求項1】 40〜80体積%のTiNと、バイン
ダの主成分としてのAlNとの混合粉末を焼結してなる
ことを特徴とするセラミックス焼結体。 - 【請求項2】 請求項1のセラミックス焼結体におい
て、バインダの一部を,SiCウィスカ、Al2 O3
,ZrO2 及びY2 O 3より選ばれた一種以上で
置換したことを特徴とするセラミックス焼結体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3064604A JP2977308B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 機械加工用のセラミックス焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3064604A JP2977308B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 機械加工用のセラミックス焼結体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04300248A true JPH04300248A (ja) | 1992-10-23 |
JP2977308B2 JP2977308B2 (ja) | 1999-11-15 |
Family
ID=13263028
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3064604A Expired - Fee Related JP2977308B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 機械加工用のセラミックス焼結体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2977308B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013216517A (ja) * | 2012-04-05 | 2013-10-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | セラミック焼結体およびその製造方法 |
US10023499B2 (en) | 2014-08-08 | 2018-07-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Hard material, sintered material, tool including sintered material, manufacturing method of hard material, and manufacturing method of sintered material |
-
1991
- 1991-03-28 JP JP3064604A patent/JP2977308B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013216517A (ja) * | 2012-04-05 | 2013-10-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | セラミック焼結体およびその製造方法 |
US10023499B2 (en) | 2014-08-08 | 2018-07-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Hard material, sintered material, tool including sintered material, manufacturing method of hard material, and manufacturing method of sintered material |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2977308B2 (ja) | 1999-11-15 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990810 |
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