JPS59102864A - 切削用セラミツク工具の製造方法 - 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】 本発明は高密度で靭性の大きいＡ１□０３　　Ｔ　ｉＣ
系セラミソク工具材料の製造法に関する。

Ａ　１２０３　　Ｔ　ｉＣ系セラミソク工具は高速切削
特性に優れているため、近年高速切削において使用され
ている。従来このようなセラミソク工具の製造法として
一般にホントプレス法がもちいられているが、これは角
板又は円板を一度ホントプレスし、その後所望のチップ
形状に切断し、仕上げねばならず製造コストが高くなり
、又チップ形状が複雑になると製造できないという難点
がある。

又成形後一旦、不活性雰囲気中で焼結し密度を９５％程
度にし、その後熱間静水圧プレスにより焼結するＨＩＰ
法も提案されているが、不活性雰囲気中で焼結する際に
高温を要しそのため粒成長を伴うため、切削工具とした
場合、耐摩耗性に劣るという欠点がある。粒成長を抑制
するためＭｇＯ，Ｎｉ　○などを少量添加する試みもな
されているが、この場合でさえＨＩＰを行うために必要
な密度を得るためには１８５０　’ｃ以上の高温カ必要
であり、Ａｌ２Ｏ３の粒成長はどうしてもさけられなか
った。

切削工具としての特性を十分に満足させうるためには一
次焼結の温度を１７５０′ｃ以下とし、Ａ　Ｉ２Ｏ３の
粒成長を防ぐ必要があるのである。

本発明の目的は、これらの問題を解決した切削用セラミ
ノク工具の製造方法を提供するもので、ソノ要旨は（ａ
　）　Ａ　１２０３　５５〜９０重量％と、（ｂ）　Ｔ
　＋　Ｏｚを５〜４０　ｆｆｉ　Ｍｔ　％　含ムＴ　４
　Ｃ成分１０〜４５重量％とから成る配合物（Ｃ）１０
０市量部に、（ｄ）　Ｔ　ｂ４ｏ３．　　Ｈｏ　Ｏ３，
Ｅ）−，０３及びＣｄ２０３から選ばれた一種以上を０
．０５〜３゜０重９部添加して混合し成型後、不活性ガ
ス中で対理論物度が９５〜９９％となるよう一次焼結を
行い、次いで熱間静水圧プレスを行い対理論密度を９９
．５％以上とすることを特徴とする切削用セラミ・ノク
工具の製造方法ムこある。

更に第二の発明として、上記組成物中の（ｃ）成分１０
０重量部に対し、ＭｇＯ，Ｙ、　０３．ＺｒＯ２゜Ｎｉ
Ｏ及びＤｙＺＯ３から選ばれた一種以上を０．０５〜３
．０重Ｗ部加えたものも同様に利用できる。

以下に本発明の詳細な説明するに、 本発明方法ではまず、（ａ）成分のＡｌ２Ｏ。

と（ｂ）成分のＴｉＣとの配合＠（Ｃ）をｍ製する必要
がある。そして（ｂ）成分のＴｉＣ成分にはＴｉＯが５
〜４０重量％含まれている。

Ｔ　ＩＯ２，はＡ　＋２０３　とＴｉＣ成分の結合強度
を高め焼結体の硬さの向上を計るためのものであるが、
（ｂ）成分中に５重量％以下ではその効果に乏しく、４
０重棗％を超えるとＡ　Ｉ２０．の粒成長が生じ逆に強
度の低下を伴うため５〜４０重量％に限定した。

（ａ）成分と（ｂ）成分の比率は従来から知られている
如く　（ａ）成分７０重量％、（ｂ）成分３０重量％が
好ましく、（、ｌ）成分が９０重量％を超えると（ｂ）
成分の効果が小さく靭性に劣り、（ａ）成分が５５重量
％未満では焼結しにくく、空孔の残った焼結体となるた
め、いずれも切削工員とした場合耐欠損性において不安
定となる。

（ｄ）成分のＴ　ｂｐ　０７　、　Ｈｏ、　０３　、　
　Ｅ　ｒ２　ｏ３及びＧｄ２Ｏ２から選ばれた一種以上
（以下「第一添加物」と略称する）を添加すると一次焼
結の温度を１７５０　’ｃ以下に低下し、粒成長を防く
ことができる。

（ｄ）成分は第一添加物のみでも充分効果を発揮するが
、更にＭｇＯ，Ｙ２Ｏ３，ＺｒＯ２゜Ｎ　ｉ　Ｏ及びＤ
ｙ２Ｏ３から選ばれた１種以上（以下「第二添加物」と
略称する）を配合物（Ｃ）１００重量部に対し、０．０
５〜３．０重量部添加すると、より強固な粒子の結合層
が得られるので好ましい。そして（ｄ）成分は配合物（
Ｃ）１００重量部に対し、０．０５〜３．０重量部添加
されるが、第一添加物、第二添加物のいずれがが０．０
５重量部未満の場合はＨＩＰ処理するための一次焼結体
が１７５０℃では得られず、３重量部を超えると焼結体
は得られるが、靭性に劣り工具としての特性に欠く。

上述の（ａ）成分と（ｂ）成分を混合して配合物（Ｃ）
を得、更に（ｄ）成分を添加して混合し、所定の形状に
成形したならば窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス
中で対理論密度が９５〜９９％となるように温度１６０
０〜ｌ７５０℃で一次焼結を行う。対理論密度をこの範
囲になるように限定したのは、９５％以下ではＨＩＰ処
理で緻密化が生じず、９９％を超えると粒成長が始まる
ためである。又−次焼結の温度をこの範囲で行うのは、
１６００°Ｃ以下ではＨＩＰに必要な一次焼結の密度９
５％以下とすることができず、１７５０°Ｃを超えると
粒成長を起こし靭性及び耐摩耗性を害するためである。

一次焼結後温度１３００〜１４５０°Ｃ１圧力１０００
〜２０００ｋｇ／ｃＪ、時間１０〜１２０分で熱間静水
圧プレスを行い、対理論密度を９９．５イヤモンド砥石
等を用いて切削工具に仕上げる。

以上のような本発明方法によって（Ｍられるセラミノク
工具は耐摩耗性に優れたものとなる。その理由はＡｌ２
Ｏ３とＴｉＣの接着強度が高く、かつΔＩユ０３の結晶
粒子が微細なためである。

又本発明方法によって得られたセラミノク工具は鋳物以
外の金属、例えば非金属、スチール等や非金属の切削工
具としても勿論使用でき、更には振動が激しくかかる、
あるいは高熱のかかる機械部品にも使用することができ
る。

以下に本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本
発明はその要旨を超えない限り以下の実施例により限定
されるものではない。

実施例 純度９９．９％平均粒径０，４μｍｎのα−ＡＩ、Ｏ，
、炭素量１９．９８％平均粒径１．１　ｐｍの１’ｉＣ
粉、Ｔｉ　０２　、第一添加物、第二添加物を第１表の
ように各種配合し、ボールミルにて４０ｈｒＭ式混合を
行った（多乾燥し、混合粉を得だ。この混合粉を１．〇
七ｏ　ｎ　／　ｃｒＡの圧力で焼結後の寸法が１３Ｘ１
３Ｘ５ｍになるようプレス成型し、その後１５０ｔｍＨ
ｇのアルゴン雰囲気で対理論密度が９５〜９７％になる
よう第２表に示す温度で一次焼結した。焼結後ＨＩＰ炉
を用いて１４００℃でｌｈｒ、１５００　ｋｇ／ｃｔＡ
の圧力で焼結した。ガスはアルゴンを用いた。得られた
焼結体はダイヤモンド砥石を用いて５ＮＧＮ４．３２の
形状（Ｊ　Ｉ　Ｓ）に仕上げた。チャンファ−は０．０
７ｍｍＸ２５゜とした。このものについて次のＩ、Ｈの
条件にて切削テストを行ったところ第２表のような結果
が得られた。

切削テストの条件 Ｉ　被削材　：Ｆｅ１２　（ＨＢ２００〜２２０）切削
条件：切削速度（Ｖ）　−９２０ｍ　／ｍｉｎ。

切り込み（ｔ　）　−０，０５ｍｍ。

送り速度（ｆ　）　−０，２５窮ｍ／ｒｅｖ。

寿命判定：φ１２０　Ｘ１５ｍｍ６の外周部を１００回
切削した後の１９耗幅■Ｂ　１鳳） を測定 ■　被削材　：５ＫＤ１１　　（ＨＲＣ６２）切削条件
：切削速度（Ｖ）　＝　１００ｍ　／ｍｉｎ。

切り込み（ｔ　）　＝０．５鶴。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　）　　ＡＩ、０３　５５〜９０重量％と、ＴｉＯ２
   を５〜４０重量％含むＴｉＣ成分１０〜４５重量％とか
   ら成る配合物１００重量部に、Ｔｂｐ０７゜Ｈｏ２０３
   ．　　Ｅ　ｒ　２０Ｂ及びＧｄ２Ｏ３から選ばれた一種
   以上を０．０５〜３．０重量部添加して混合し成形後、
   不活性ガス中で対理論密度が９５〜９９％となるように
   一次焼結を行い、次いで熱間静水圧プレスを行い対理論
   密度を９９．５％以上とすることを特徴とする切削用セ
   ラミソク工具の製造方法。 ２）Ａｌ２Ｏ２５５〜９０重量％と、Ｔｌ　０２を５〜
   ４０重量％含むＴｉＣ成分１０〜４５重量％とから成る
   配合物１００重量部に、Ｔ　ｂ４０７　、Ｈ０２０３゜
   Ｅ　ｒ　２０３　及びＧｄ２Ｏ３から選ばれた一種以上
   を０．０５〜３．０重量部とＭｇ　Ｏ，Ｙ２０３　。 Ｚ　ｒ　０２−　Ｎ　１０及びＤｙ２Ｏ３かう選ばれた
   一種以上を０．０５〜３．０重量部添加して混合し成形
   後、不活性ガス中で対理論密度が９５〜９９％となるよ
   うに一次焼結を行い、次いで熱間静水圧プレスを行い対
   理論密度を９９．５％以上とすることを特徴とする切削
   工具用セラミノク工具の製造方法。