JPH10194825A - 切削工具用繊維強化セラミックス焼結体及びその製造方法 - Google Patents
切削工具用繊維強化セラミックス焼結体及びその製造方法Info
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- JPH10194825A JPH10194825A JP8348739A JP34873996A JPH10194825A JP H10194825 A JPH10194825 A JP H10194825A JP 8348739 A JP8348739 A JP 8348739A JP 34873996 A JP34873996 A JP 34873996A JP H10194825 A JPH10194825 A JP H10194825A
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- whiskers
- tic
- reinforced ceramic
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 切削工具として有用な炭化チタン(ＴｉＣ)ウ
ィスカーを含有する繊維強化セラミックス焼結体および
その製造方法を提供する。 【解決手段】 炭化チタン(ＴｉＣ)ウィスカーを１０〜
４０ｖｏｌ％の割合で含有するアルミナ(Ａｌ2Ｏ3)質繊
維強化セラミックスにおいて、焼結体基材であるＡｌ2
Ｏ3の結晶粒子径が３μｍ以下、焼結体の相対密度が９
９．５％以上である切削工具用繊維強化セラミックス焼
結体で、該ＴｉＣウィスカーが、四塩化チタン(ＴｉＣ
ｌ4)、メタン(ＣＨ4)、水素(Ｈ2)を含有する原料ガスを
気相反応（ＣＶＤ）させて高ニッケル含有基板上で得ら
れたものを用いる。焼結体は、ホットプレス（ＨＰ）処
理した後、熱間静水圧（ＨＩＰ）処理する。
ィスカーを含有する繊維強化セラミックス焼結体および
その製造方法を提供する。 【解決手段】 炭化チタン(ＴｉＣ)ウィスカーを１０〜
４０ｖｏｌ％の割合で含有するアルミナ(Ａｌ2Ｏ3)質繊
維強化セラミックスにおいて、焼結体基材であるＡｌ2
Ｏ3の結晶粒子径が３μｍ以下、焼結体の相対密度が９
９．５％以上である切削工具用繊維強化セラミックス焼
結体で、該ＴｉＣウィスカーが、四塩化チタン(ＴｉＣ
ｌ4)、メタン(ＣＨ4)、水素(Ｈ2)を含有する原料ガスを
気相反応（ＣＶＤ）させて高ニッケル含有基板上で得ら
れたものを用いる。焼結体は、ホットプレス（ＨＰ）処
理した後、熱間静水圧（ＨＩＰ）処理する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウィスカー等の繊
維状物質を含有する繊維強化セラミックスに関し、詳細
には高靭性および高耐摩耗性を有し、特に切削工具用と
して有用なセラミックスに関する。
維状物質を含有する繊維強化セラミックスに関し、詳細
には高靭性および高耐摩耗性を有し、特に切削工具用と
して有用なセラミックスに関する。
【０００２】
【従来技術】アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）質焼結体は、耐摩耗
性に優れた材料として各種の産業機械用部品に応用され
ている反面、靭性に劣るという欠点を有するために利用
分野の拡大が阻害されている。
性に優れた材料として各種の産業機械用部品に応用され
ている反面、靭性に劣るという欠点を有するために利用
分野の拡大が阻害されている。
【０００３】そのため、この靭性を改善するために各種
の改良が提案されている。例えば、炭化珪素(ＳｉＣ)ウ
ィスカーに代表される繊維状物質を配合することにより
靭性を改善することが提案されている。
の改良が提案されている。例えば、炭化珪素(ＳｉＣ)ウ
ィスカーに代表される繊維状物質を配合することにより
靭性を改善することが提案されている。
【０００４】このようなＳｉＣウィスカーを含有する繊
維強化セラミックスは、ＳｉＣ自体の硬度が高く、熱伝
導性が良いために、切削工具として用いた場合、一部の
超耐熱合金の切削（例えば、インコネル７１８の荒切
削）では優れた性能を示している。
維強化セラミックスは、ＳｉＣ自体の硬度が高く、熱伝
導性が良いために、切削工具として用いた場合、一部の
超耐熱合金の切削（例えば、インコネル７１８の荒切
削）では優れた性能を示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、Ｓｉ
Ｃは、鉄、特に酸化鉄と容易に反応しやすい性質を有す
るために、Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＣウィスカー系工具は、多く
の場合、他のＡｌ2Ｏ3を主体とする工具に比較して摩耗
量が多くなる傾向にある。例えば、炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）
を切削した場合、従来のＡｌ2Ｏ3系の工具であれば、十
分切削可能な条件であってもＳｉＣウィスカーを含有す
る工具では、急速に摩耗が進行し切削が不可能になるな
どの問題がある。また、鋳鉄の切削においてもＡｌ2Ｏ3
系工具より摩耗量が大きいことが確認されている。
Ｃは、鉄、特に酸化鉄と容易に反応しやすい性質を有す
るために、Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＣウィスカー系工具は、多く
の場合、他のＡｌ2Ｏ3を主体とする工具に比較して摩耗
量が多くなる傾向にある。例えば、炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）
を切削した場合、従来のＡｌ2Ｏ3系の工具であれば、十
分切削可能な条件であってもＳｉＣウィスカーを含有す
る工具では、急速に摩耗が進行し切削が不可能になるな
どの問題がある。また、鋳鉄の切削においてもＡｌ2Ｏ3
系工具より摩耗量が大きいことが確認されている。
【０００６】このように、Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＣウィスカー
系工具では、被削材によってその切削性能が大きく変化
するという問題がある。ところが、最近、被削材との反
応性を防止することを目的として、ＳｉＣウィスカーの
代わりにＳｉＣより鉄との反応性の低い炭化チタン（Ｔ
ｉＣ）のウィスカーを添加することが提案されている。
系工具では、被削材によってその切削性能が大きく変化
するという問題がある。ところが、最近、被削材との反
応性を防止することを目的として、ＳｉＣウィスカーの
代わりにＳｉＣより鉄との反応性の低い炭化チタン（Ｔ
ｉＣ）のウィスカーを添加することが提案されている。
【０００７】しかしながら、これまでに提案されている
方法で得られるＡｌ2Ｏ3−ＴｉＣウィスカー系材料は、
その特性が未だに実用的なレベルに達していないのが現
状である。
方法で得られるＡｌ2Ｏ3−ＴｉＣウィスカー系材料は、
その特性が未だに実用的なレベルに達していないのが現
状である。
【０００８】
【問題点を解決するための具体的手段】本発明者は上記
問題に対し、検討を重ねた結果、ＴｉＣウィスカーの含
有量、焼結体相対密度、焼結体基材であるＡｌ2Ｏ3の結
晶粒子径、添加するＴｉＣウィスカーの製造方法および
該ＴｉＣウィスカーの形状特性（平均径、直径分布）な
どを制御することにより、Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣウィスカー
系焼結体の特性が向上し、その結果、工具としての性能
（切削性能）が飛躍的に向上することを見いだし本発明
に到達した。
問題に対し、検討を重ねた結果、ＴｉＣウィスカーの含
有量、焼結体相対密度、焼結体基材であるＡｌ2Ｏ3の結
晶粒子径、添加するＴｉＣウィスカーの製造方法および
該ＴｉＣウィスカーの形状特性（平均径、直径分布）な
どを制御することにより、Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣウィスカー
系焼結体の特性が向上し、その結果、工具としての性能
（切削性能）が飛躍的に向上することを見いだし本発明
に到達した。
【０００９】すなわち本発明は、炭化チタン(ＴｉＣ)ウ
ィスカーを１０〜４０ｖｏｌ％の割合で含有するアルミ
ナ(Ａｌ2Ｏ3)質繊維強化セラミックスにおいて、焼結体
基材であるＡｌ2Ｏ3の結晶粒子径が３μｍ以下、焼結体
の相対密度が９９．５％以上である切削工具用繊維強化
セラミックス焼結体で、該ＴｉＣウィスカーが、気相反
応（ＣＶＤ）によって得られたもので、特に、高ニッケ
ル含有基板上で四塩化チタン(ＴｉＣｌ4)、メタン(ＣＨ
4)、水素(Ｈ2)を含有する原料ガスを、原料ガスモル
比：ＣＨ4／ＴｉＣｌ4＝１〜３、Ｈ2／ＴｉＣｌ4＝３０
〜４０、反応温度１１００〜１３００℃の条件で気相反
応（ＣＶＤ）させて得られたものであり、その平均径
が、０.５〜１μｍで、１.５μｍより太いものが５％以
下、かつ２μｍより太いものが殆ど含まれないものであ
り、また、Ａｌ2Ｏ3粉末とＴｉＣウィスカーを１０〜４
０ｖｏｌ％の割合で添加した混合物を成形後、焼結温度
１４００〜１６００℃、焼結圧力２００〜４００ｋｇｆ
／ｃｍ2でホットプレス（ＨＰ）処理した後、さらに焼
結温度１３５０〜１６００℃、焼結圧力１０００〜２０
００ｋｇｆ／ｃｍ2で熱間静水圧（ＨＩＰ）処理するこ
とを特徴とする切削工具用繊維強化セラミックス焼結体
の製造方法で、該混合物が、ＣＶＤによって高ニッケル
含有基板上に得られたＴｉＣウィスカーを有機溶媒また
は水の中で機械的に回収して得られるスラリーにＡｌ2
Ｏ3粉末を加えた後、混合、乾燥することにより得られ
たものであることを特徴とする切削工具用繊維強化セラ
ミックス焼結体の製造方法を提供するものである。
ィスカーを１０〜４０ｖｏｌ％の割合で含有するアルミ
ナ(Ａｌ2Ｏ3)質繊維強化セラミックスにおいて、焼結体
基材であるＡｌ2Ｏ3の結晶粒子径が３μｍ以下、焼結体
の相対密度が９９．５％以上である切削工具用繊維強化
セラミックス焼結体で、該ＴｉＣウィスカーが、気相反
応（ＣＶＤ）によって得られたもので、特に、高ニッケ
ル含有基板上で四塩化チタン(ＴｉＣｌ4)、メタン(ＣＨ
4)、水素(Ｈ2)を含有する原料ガスを、原料ガスモル
比：ＣＨ4／ＴｉＣｌ4＝１〜３、Ｈ2／ＴｉＣｌ4＝３０
〜４０、反応温度１１００〜１３００℃の条件で気相反
応（ＣＶＤ）させて得られたものであり、その平均径
が、０.５〜１μｍで、１.５μｍより太いものが５％以
下、かつ２μｍより太いものが殆ど含まれないものであ
り、また、Ａｌ2Ｏ3粉末とＴｉＣウィスカーを１０〜４
０ｖｏｌ％の割合で添加した混合物を成形後、焼結温度
１４００〜１６００℃、焼結圧力２００〜４００ｋｇｆ
／ｃｍ2でホットプレス（ＨＰ）処理した後、さらに焼
結温度１３５０〜１６００℃、焼結圧力１０００〜２０
００ｋｇｆ／ｃｍ2で熱間静水圧（ＨＩＰ）処理するこ
とを特徴とする切削工具用繊維強化セラミックス焼結体
の製造方法で、該混合物が、ＣＶＤによって高ニッケル
含有基板上に得られたＴｉＣウィスカーを有機溶媒また
は水の中で機械的に回収して得られるスラリーにＡｌ2
Ｏ3粉末を加えた後、混合、乾燥することにより得られ
たものであることを特徴とする切削工具用繊維強化セラ
ミックス焼結体の製造方法を提供するものである。
【００１０】本発明において、ＴｉＣウイスカーは、１
０〜４０ｖｏｌ％の割合で存在させることが望ましい。
ＴｉＣウイスカーが、１０ｖｏｌ％よりも少ないと靭性
向上の効果が少なくなり、４０ｖｏｌ％よりも多いと焼
結性が低下する傾向にあり、共に切削性能が低下し好ま
しくない。
０〜４０ｖｏｌ％の割合で存在させることが望ましい。
ＴｉＣウイスカーが、１０ｖｏｌ％よりも少ないと靭性
向上の効果が少なくなり、４０ｖｏｌ％よりも多いと焼
結性が低下する傾向にあり、共に切削性能が低下し好ま
しくない。
【００１１】焼結体の相対密度は、９９．５％以上であ
ることが好ましい。相対密度が、９９．５％以下である
と焼結体の硬度、曲げ強度が低下し切削性能が低下する
ため好ましくない。
ることが好ましい。相対密度が、９９．５％以下である
と焼結体の硬度、曲げ強度が低下し切削性能が低下する
ため好ましくない。
【００１２】また、焼結体中のＡｌ2Ｏ3の結晶粒子径
は、３μｍ以下であることが好ましい。Ａｌ2Ｏ3の結晶
粒子径が、３μｍ以上であると焼結体の硬度、曲げ強度
が低下し切削性能が低下するため好ましくない。
は、３μｍ以下であることが好ましい。Ａｌ2Ｏ3の結晶
粒子径が、３μｍ以上であると焼結体の硬度、曲げ強度
が低下し切削性能が低下するため好ましくない。
【００１３】本発明で用いるＴｉＣウィスカーは、気相
反応（ＣＶＤ）により得られるものを使用する。ＴｉＣ
ウィスカーは、酸化チタンの粉末および針状粉末を黒鉛
等のカーボンとの高温での固相反応により得ることがで
きるが、これらのＴｉＣウィスカーを使用した場合、焼
結体の硬度、曲げ強度が低下し切削性能が低下するため
好ましくない。その理由としては、ＣＶＤで得たＴｉＣ
ウィスカーは、固相法で得たものと比べ、凝集体が少な
いうえにウィスカーの伸直性に優れ、かつ、ウィスカー
表面が滑らかであることが挙げられる。
反応（ＣＶＤ）により得られるものを使用する。ＴｉＣ
ウィスカーは、酸化チタンの粉末および針状粉末を黒鉛
等のカーボンとの高温での固相反応により得ることがで
きるが、これらのＴｉＣウィスカーを使用した場合、焼
結体の硬度、曲げ強度が低下し切削性能が低下するため
好ましくない。その理由としては、ＣＶＤで得たＴｉＣ
ウィスカーは、固相法で得たものと比べ、凝集体が少な
いうえにウィスカーの伸直性に優れ、かつ、ウィスカー
表面が滑らかであることが挙げられる。
【００１４】ＣＶＤで得たＴｉＣウィスカーうち、四塩
化チタン(ＴｉＣｌ4)、メタン(ＣＨ 4)、水素(Ｈ2)を含
有する原料ガスから高ニッケル含有基板上に得られたも
のが最も良い。他の原料ガス（例えば、四塩化チタン
（ＴｉＣｌ4）、ベンゼン（Ｃ6Ｈ6)、水素(Ｈ2)を含有
する原料ガス等）から得られたＴｉＣウィスカーを使用
した場合、焼結体の硬度、曲げ強度が十分に向上せず、
その結果、切削性能が十分に向上しない。その理由とし
ては、四塩化チタン(ＴｉＣｌ4)、メタン(ＣＨ4)、水素
(Ｈ2)を含有する原料ガスから高ニッケル含有基板上に
得られたＴｉＣウィスカーが最もウィスカーの伸直性に
優れ、かつ、ウィスカー表面が滑らかであることが挙げ
られる。また、本発明で用いられる高ニッケル含有基板
とは、ニッケル板、ニッケル基耐熱合金（例えば、イン
コネルなど）、多孔質材にニッケル塩水溶液に含浸・乾
燥させたもの、耐熱材にニッケルメッキしたものであ
る。
化チタン(ＴｉＣｌ4)、メタン(ＣＨ 4)、水素(Ｈ2)を含
有する原料ガスから高ニッケル含有基板上に得られたも
のが最も良い。他の原料ガス（例えば、四塩化チタン
（ＴｉＣｌ4）、ベンゼン（Ｃ6Ｈ6)、水素(Ｈ2)を含有
する原料ガス等）から得られたＴｉＣウィスカーを使用
した場合、焼結体の硬度、曲げ強度が十分に向上せず、
その結果、切削性能が十分に向上しない。その理由とし
ては、四塩化チタン(ＴｉＣｌ4)、メタン(ＣＨ4)、水素
(Ｈ2)を含有する原料ガスから高ニッケル含有基板上に
得られたＴｉＣウィスカーが最もウィスカーの伸直性に
優れ、かつ、ウィスカー表面が滑らかであることが挙げ
られる。また、本発明で用いられる高ニッケル含有基板
とは、ニッケル板、ニッケル基耐熱合金（例えば、イン
コネルなど）、多孔質材にニッケル塩水溶液に含浸・乾
燥させたもの、耐熱材にニッケルメッキしたものであ
る。
【００１５】また、本発明においてＴｉＣウィスカーの
形状特性も特に限定される。ＴｉＣウィスカーの平均径
は、０.５〜１μｍの範囲が良い。その平均径が、０.５
μｍより小さいと密度の高い焼結体が得にくく、１μｍ
より大きいと焼結体基材であるＡｌ2Ｏ3粒子の成長抑制
が難しくなり、その結果、焼結体の曲げ強度の低下を招
くため好ましくない。また、その平均径が、１.５μｍ
より太いものが５％以下で、２μｍより太いものが殆ど
含まれないことも重要である。１.５μｍ以上のものが
５％以上になると曲げ強度が十分に向上せず、特に、２
μｍ以上ものが多く混入しているとそのものが破壊起点
となって曲げ強度が大幅に低下するため好ましくない。
形状特性も特に限定される。ＴｉＣウィスカーの平均径
は、０.５〜１μｍの範囲が良い。その平均径が、０.５
μｍより小さいと密度の高い焼結体が得にくく、１μｍ
より大きいと焼結体基材であるＡｌ2Ｏ3粒子の成長抑制
が難しくなり、その結果、焼結体の曲げ強度の低下を招
くため好ましくない。また、その平均径が、１.５μｍ
より太いものが５％以下で、２μｍより太いものが殆ど
含まれないことも重要である。１.５μｍ以上のものが
５％以上になると曲げ強度が十分に向上せず、特に、２
μｍ以上ものが多く混入しているとそのものが破壊起点
となって曲げ強度が大幅に低下するため好ましくない。
【００１６】上記形状特性を有するＴｉＣウィスカー
は、高ニッケル含有基板上で、四塩化チタン(ＴｉＣ
ｌ4)、メタン(ＣＨ4)、水素(Ｈ2)を含有する原料ガス
を、原料ガスモル比：ＣＨ4／ＴｉＣｌ4＝１〜３、Ｈ2
／ＴｉＣｌ4＝３０〜４０、反応温度１１００〜１３０
０℃の条件で気相反応（ＣＶＤ）させて得るのが最も望
ましい。
は、高ニッケル含有基板上で、四塩化チタン(ＴｉＣ
ｌ4)、メタン(ＣＨ4)、水素(Ｈ2)を含有する原料ガス
を、原料ガスモル比：ＣＨ4／ＴｉＣｌ4＝１〜３、Ｈ2
／ＴｉＣｌ4＝３０〜４０、反応温度１１００〜１３０
０℃の条件で気相反応（ＣＶＤ）させて得るのが最も望
ましい。
【００１７】本発明の切削工具用繊維強化セラミックス
焼結体の製造方法としては、Ａｌ2Ｏ3粉末とＴｉＣウィ
スカーを１０〜４０ｖｏｌ％の割合で添加した混合物を
成形後、焼結温度１４００〜１６００℃、焼結圧力２０
０〜４００ｋｇｆ／ｃｍ2でホットプレス（ＨＰ）処理
した後、さらに焼結温度１３５０〜１６００℃、焼結圧
力１０００〜２０００ｋｇｆ／ｃｍ2で熱間静水圧（Ｈ
ＩＰ）処理するもので、これにより相対密度９９.５％
以上の焼結体が得られる。
焼結体の製造方法としては、Ａｌ2Ｏ3粉末とＴｉＣウィ
スカーを１０〜４０ｖｏｌ％の割合で添加した混合物を
成形後、焼結温度１４００〜１６００℃、焼結圧力２０
０〜４００ｋｇｆ／ｃｍ2でホットプレス（ＨＰ）処理
した後、さらに焼結温度１３５０〜１６００℃、焼結圧
力１０００〜２０００ｋｇｆ／ｃｍ2で熱間静水圧（Ｈ
ＩＰ）処理するもので、これにより相対密度９９.５％
以上の焼結体が得られる。
【００１８】まずホットプレス処理する時に、焼結温度
及び焼結圧力が上記範囲以下である場合、その相対密度
が９８.５％以上にならず、その後、熱間静水圧処理し
ても相対密度が９９.５％以上にならず、逆に、焼結温
度及び焼結圧力が上記範囲以上である場合、相対密度は
９８.５％以上にはなるものの、Ａｌ2Ｏ3が粒成長し易
くなり、粒子径を３μｍ以下にすることができないため
好ましくない。
及び焼結圧力が上記範囲以下である場合、その相対密度
が９８.５％以上にならず、その後、熱間静水圧処理し
ても相対密度が９９.５％以上にならず、逆に、焼結温
度及び焼結圧力が上記範囲以上である場合、相対密度は
９８.５％以上にはなるものの、Ａｌ2Ｏ3が粒成長し易
くなり、粒子径を３μｍ以下にすることができないため
好ましくない。
【００１９】次に、熱間静水圧処理する時に、焼結温度
及び焼結圧力が上記範囲以下である場合、その相対密度
が９９.５％以上にならず、逆に、焼結温度及び焼結圧
力が上記範囲以上である場合、相対密度は９９.５％以
上にはなるものの、Ａｌ2Ｏ3が粒成長し易くなり、粒子
径を３μｍ以下にすることができないため好ましくな
い。
及び焼結圧力が上記範囲以下である場合、その相対密度
が９９.５％以上にならず、逆に、焼結温度及び焼結圧
力が上記範囲以上である場合、相対密度は９９.５％以
上にはなるものの、Ａｌ2Ｏ3が粒成長し易くなり、粒子
径を３μｍ以下にすることができないため好ましくな
い。
【００２０】焼結体原料であるＡｌ2Ｏ3粉末にＴｉＣウ
ィスカーを１０〜４０ｖｏｌ％の割合で添加した混合物
は、ＣＶＤによって高ニッケル含有基板上に得られたＴ
ｉＣウィスカーを有機溶媒または水の中で機械的に回収
して得られるスラリーに所定量のＡｌ2Ｏ3粉末を加えた
後、混合、乾燥することにより得るのが好適である。ス
ラリーをフルイに通過させた後、Ａｌ2Ｏ3粉末を加える
と凝集体がより低減された混合物が得られるのでより望
ましい。
ィスカーを１０〜４０ｖｏｌ％の割合で添加した混合物
は、ＣＶＤによって高ニッケル含有基板上に得られたＴ
ｉＣウィスカーを有機溶媒または水の中で機械的に回収
して得られるスラリーに所定量のＡｌ2Ｏ3粉末を加えた
後、混合、乾燥することにより得るのが好適である。ス
ラリーをフルイに通過させた後、Ａｌ2Ｏ3粉末を加える
と凝集体がより低減された混合物が得られるのでより望
ましい。
【００２１】ＴｉＣウィスカーとＡｌ2Ｏ3粉末を同時に
有機溶媒または水に加えて混合、乾燥させる方法やＴｉ
ＣウィスカーとＡｌ2Ｏ3粉末を乾式で混合させる方法で
は、ＴｉＣウィスカーが分散しにくいため長時間の混合
が必要となり、その結果、ウィスカーが損傷し、得られ
る焼結体の靭性が十分に向上しない。
有機溶媒または水に加えて混合、乾燥させる方法やＴｉ
ＣウィスカーとＡｌ2Ｏ3粉末を乾式で混合させる方法で
は、ＴｉＣウィスカーが分散しにくいため長時間の混合
が必要となり、その結果、ウィスカーが損傷し、得られ
る焼結体の靭性が十分に向上しない。
【００２２】なお、Ａｌ2Ｏ3系セラミックスにおいて、
その焼結体特性を向上させることが知られているマグネ
シュウム（Ｍｇ）、イットリウム（Ｙ）、希土類元素、
ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）
等の酸化物をマトリックス中の焼結助剤として少量添加
しても良い。
その焼結体特性を向上させることが知られているマグネ
シュウム（Ｍｇ）、イットリウム（Ｙ）、希土類元素、
ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）
等の酸化物をマトリックス中の焼結助剤として少量添加
しても良い。
【００２３】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳述するが、か
かる実施例に限定されるものではない。
かる実施例に限定されるものではない。
【００２４】実施例１〜４、比較例１〜７ 本発明で使用したＴｉＣウィスカーの製造方法および特
性を表１に示す。
性を表１に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】所定量のＴｉＣウィスカーを含むエタノー
ルスラリーに、所定量のＡｌ2Ｏ3粉末（平均粒径０.２
２μｍ、純度９９.９％）と、そのＡｌ2Ｏ3粉末１００
部に対して０.５部の酸化イットリウムを添加し、ナイ
ロンポット中にナイロンボールとともに密封し、回転ボ
ールミルで２０時間混合した。混合後のスラリーを乾燥
して原料とした。なお、ウィスカーの種類がＡ，Ｂ及び
Ｃは、高ニッケル含有基板上に得られたＴｉＣウィスカ
ーをエタノール中で機械的に回収して得られたスラリー
であり、ウィスカーの種類がＤの場合は、ＴｉＣウィス
カーをエタノールに添加して得たスラリーである。
ルスラリーに、所定量のＡｌ2Ｏ3粉末（平均粒径０.２
２μｍ、純度９９.９％）と、そのＡｌ2Ｏ3粉末１００
部に対して０.５部の酸化イットリウムを添加し、ナイ
ロンポット中にナイロンボールとともに密封し、回転ボ
ールミルで２０時間混合した。混合後のスラリーを乾燥
して原料とした。なお、ウィスカーの種類がＡ，Ｂ及び
Ｃは、高ニッケル含有基板上に得られたＴｉＣウィスカ
ーをエタノール中で機械的に回収して得られたスラリー
であり、ウィスカーの種類がＤの場合は、ＴｉＣウィス
カーをエタノールに添加して得たスラリーである。
【００２７】上記原料をカーボン型に充填してホットプ
レス処理した後、熱間静水圧処理して焼結体を得た。各
焼結体の作製条件を表２に示した。
レス処理した後、熱間静水圧処理して焼結体を得た。各
焼結体の作製条件を表２に示した。
【００２８】
【表２】
【００２９】上記で得られた各焼結体を研磨して相対密
度、ＪＩＳ１６０１に基づく３点曲げ強度及びビッカー
ス硬度、鏡面状態にポリッシングしてＩＭ法による破壊
靱性値（Ｋ1c）、ＳＥＭ観察による焼結体基材中のＡｌ
2Ｏ3の粒子径を測定した。その結果を表３に示した。
度、ＪＩＳ１６０１に基づく３点曲げ強度及びビッカー
ス硬度、鏡面状態にポリッシングしてＩＭ法による破壊
靱性値（Ｋ1c）、ＳＥＭ観察による焼結体基材中のＡｌ
2Ｏ3の粒子径を測定した。その結果を表３に示した。
【００３０】
【表３】
【００３１】次に切削性能を調査するための切削試験を
下記条件で実施した。 ・切削試験１ 被削剤：炭素鋼（Ｓ４５Ｃ） 切削速度：４００ｍ／ｍｉｎ 送り速度：０．２ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み：２．０ｍｍ 切削油：なし 切削性能：２０ｍｉｎ切削後の横逃げ面最大摩耗幅 工具形状：ＳＮＧＮ１２０４０８ ・切削試験２ 被削剤：インコネル７１８ 切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ 送り速度：０．１ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み：２．０ｍｍ 切削油：水溶性 切削性能：欠損するまでの時間 工具形状：ＳＮＧＮ１２０４０８ 以上の試験結果を表４に示す。
下記条件で実施した。 ・切削試験１ 被削剤：炭素鋼（Ｓ４５Ｃ） 切削速度：４００ｍ／ｍｉｎ 送り速度：０．２ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み：２．０ｍｍ 切削油：なし 切削性能：２０ｍｉｎ切削後の横逃げ面最大摩耗幅 工具形状：ＳＮＧＮ１２０４０８ ・切削試験２ 被削剤：インコネル７１８ 切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ 送り速度：０．１ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み：２．０ｍｍ 切削油：水溶性 切削性能：欠損するまでの時間 工具形状：ＳＮＧＮ１２０４０８ 以上の試験結果を表４に示す。
【００３２】
【表４】
【００３３】表２、表３、表４から、本発明の範囲内で
作製した試料は、強度、硬度、靱性ともに優れており、
長期にわたって優れた切削性能を示すことが明らかにな
った。また、使用するＴｉＣウィスカーの製造方法およ
び形状特性を制御することにより、焼結体の機械的特性
および切削性能をより向上できることも明らかである。
作製した試料は、強度、硬度、靱性ともに優れており、
長期にわたって優れた切削性能を示すことが明らかにな
った。また、使用するＴｉＣウィスカーの製造方法およ
び形状特性を制御することにより、焼結体の機械的特性
および切削性能をより向上できることも明らかである。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、強度、硬度および靱性
などの機械的特性に優れるＡｌ2Ｏ3−ＴｉＣウィスカー
系セラミックスを得ることができ、それにより、あらゆ
る被削材を切削しうる工具を提供できる。
などの機械的特性に優れるＡｌ2Ｏ3−ＴｉＣウィスカー
系セラミックスを得ることができ、それにより、あらゆ
る被削材を切削しうる工具を提供できる。
Claims (7)
- 【請求項１】 炭化チタン(ＴｉＣ)ウィスカーを１０〜
４０ｖｏｌ％の割合で含有するアルミナ(Ａｌ2Ｏ3)質繊
維強化セラミックスにおいて、焼結体基材であるＡｌ2
Ｏ3の結晶粒子径が３μｍ以下、焼結体の相対密度が９
９．５％以上であることを特徴とする切削工具用繊維強
化セラミックス焼結体。 - 【請求項２】 炭化チタン（ＴｉＣ）ウィスカーが、気
相反応（ＣＶＤ）によって得られたものであることを特
徴とする請求項１記載の切削工具用繊維強化セラミック
ス焼結体。 - 【請求項３】 炭化チタン（ＴｉＣ）ウィスカーが、四
塩化チタン(ＴｉＣｌ4)、メタン(ＣＨ4)、水素(Ｈ2)を
含有する原料ガスを気相反応（ＣＶＤ）させて高ニッケ
ル含有基板上で得られたものであることを特徴とする請
求項１または２記載の切削工具用繊維強化セラミックス
焼結体。 - 【請求項４】 炭化チタン（ＴｉＣ）ウィスカーの平均
径が、０.５〜１μｍで、１.５μｍより太いものが５％
以下、かつ２μｍより太いものが殆ど含まれないもので
あることを特徴とする請求項１、２または３記載の切削
工具用繊維強化セラミックス焼結体。 - 【請求項５】 炭化チタン（ＴｉＣ）ウィスカーが、高
ニッケル含有基板上で、四塩化チタン(ＴｉＣｌ4)、メ
タン(ＣＨ4)、水素(Ｈ2)を含有する原料ガスを、原料ガ
スモル比：ＣＨ4／ＴｉＣｌ4＝１〜３、Ｈ2／ＴｉＣｌ4
＝３０〜４０、反応温度１１００〜１３００℃で気相反
応（ＣＶＤ）で得られたものであることを特徴とする請
求項１、２、３または４記載の切削工具用繊維強化セラ
ミックス焼結体。 - 【請求項６】 Ａｌ2Ｏ3粉末と炭化チタン（ＴｉＣ）ウ
ィスカーを１０〜４０ｖｏｌ％の割合で添加した混合物
を成形後、焼結温度１４００〜１６００℃、焼結圧力２
００〜４００ｋｇｆ／ｃｍ2でホットプレス（ＨＰ）処
理した後、さらに焼結温度１３５０〜１６００℃、焼結
圧力１０００〜２０００ｋｇｆ／ｃｍ2で熱間静水圧
（ＨＩＰ）処理することを特徴とする請求項１、２、
３、４または５記載の切削工具用繊維強化セラミックス
焼結体の製造方法。 - 【請求項７】 請求項６記載の混合物が、ＣＶＤによっ
て高ニッケル含有基板上に得られた炭化チタン（Ｔｉ
Ｃ）ウィスカーを有機溶媒または水の中で機械的に回収
して得られるスラリーにＡｌ2Ｏ3粉末を加えた後、混
合、乾燥することにより得られたものであることを特徴
とする請求項６記載の切削工具用繊維強化セラミックス
焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8348739A JPH10194825A (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 切削工具用繊維強化セラミックス焼結体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8348739A JPH10194825A (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 切削工具用繊維強化セラミックス焼結体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10194825A true JPH10194825A (ja) | 1998-07-28 |
Family
ID=18399046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8348739A Pending JPH10194825A (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 切削工具用繊維強化セラミックス焼結体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10194825A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004338080A (ja) * | 2003-01-28 | 2004-12-02 | Sandvik Ab | 切削工具用インサート及びその製造方法 |
-
1996
- 1996-12-26 JP JP8348739A patent/JPH10194825A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004338080A (ja) * | 2003-01-28 | 2004-12-02 | Sandvik Ab | 切削工具用インサート及びその製造方法 |
| JP4624690B2 (ja) * | 2003-01-28 | 2011-02-02 | サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ | 切削工具用インサート及びその製造方法 |
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