JPS6025385B2 - 切削工具用セラミックスの製造方法 - Google Patents

切削工具用セラミックスの製造方法

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JPS6025385B2
JPS6025385B2 JP54033050A JP3305079A JPS6025385B2 JP S6025385 B2 JPS6025385 B2 JP S6025385B2 JP 54033050 A JP54033050 A JP 54033050A JP 3305079 A JP3305079 A JP 3305079A JP S6025385 B2 JPS6025385 B2 JP S6025385B2
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ceramics
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義弘 山本
博 田中
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NGK Spark Plug Co Ltd
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C04B35/111—Fine ceramics
    • C04B35/117—Composites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/148—Composition of the cutting inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
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    • B23P15/30—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass cutting tools lathes or like tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/04—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic
    • B24D3/14—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic ceramic, i.e. vitrified bondings

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な切削工具材料の製造法に関するものであ
る。
詳しくは従来ホットプレス法によらなければならなかっ
たＡＩ２０３一ＴＩＮ系セラミックスを粉末治金法で安
価に得る製造方法に関するものである。山２０３に５〜
４の本務％のＴＩＮを添加してホットプレス法または熱
間静水圧プレス法（ＨＩＰ法）で焼結したＡＩ２０３−
ＴＩＮ系セラミックス工具は、極めのて高い耐酸化性と
耐クレータ性をもち、切削工具として優れていることが
知られている（袴関昭５０一８９４１ぴ号）。
しかしホットプレス法は黒鉛型中でセラミックの板を成
形、暁結し、その後ダイヤモンド砥石で切断、加工する
ため工業的にコスト高となり量産に通しない。またＨｍ
法は加圧媒体としてガス（Ａｒ）を使用しなければなら
ないため、競結すべき工具の表面を被覆するか−旦密度
９５％、以上に暁結した後、ＨＩＰを行なわなければな
らず工業化が困難である。そこで本発明者らは、ホット
プレス法やＨＩＰ法によらないＡＩ２０３−ＴＩＮ系セ
ラミックスの製造について鋭意検討の結果、ＺｒＣ，Ｚ
ｒおよび／又はＺｒＮを特定量添加すると、真空焼結炉
を用いて、従来の粉末捨金法により量産できることを見
出し本発明を完成した。
すなわち本発明の要旨は、次の【ａ｝成分を体積で全体
の８０〜９５％含有し、残部が‘ｂ｝成分および｛ｃ｝
成分からなる混合粉末を成形し真空又は不活性雰囲気中
で暁結することを特徴とする切削工具用セラミックスの
製造方法にある。
‘ａ｝ Ｎ２０３ ｛ｂ｝ ＴＩＮ ‘ｃ｝ ＺｒＣ，Ｚｒおよび／又はＺｒＮただいｃ’成
分は体積比で‘ｂー成分の１／２以下である。
以下本発明を詳細に説明する。
本発明方法で真空又は不活性雰囲気中で暁結するのは、
‘ｂ｝及びｆｃ）成分が極めて酸化し易いからである。
隣結は通常１５００〜１７００こ０、好ましくは１５５
０〜１６５０℃で行われ、１５５０午○よりも低い温度
であると競精が不充分となる場合があり、１６５０００
よりも高い温度であると粒成長し易く、物理特性及び切
削特性が低下する。実施例 １ 市販のＡＩ２０３粉末９０体積％、ＴＩＮ粉末９体積％
、Ｚに，ＺｒはＺｒＮの各粉末を１体積％混ぜ、ステソ
レスミル中で超硬合金製ボール、アルコール溶液と共に
４加持間ボールミルした。
アルコールを榛数後、プレス助剤として２％カンフアー
を添加、その後収縮率を見越した金型で焼成後１４×１
４×５肌となるよう１のｎ／洲の圧力で成形した。次に
該成形体を約４００００迄加熱してカンファーを除去し
たのち、真空暁給炉（黒鉛ヒーター）に入れ、１０瓜ｏ
ｒｒのアルゴン雰囲気中で１４００〜１６００℃、１時
間の競結を行なった。各暁給温度における各焼結体の相
対見類密度を測定し第１図にプロツトした。図中、０、
△、口印はそれぞれＺｒＣ，Ｚｒ，ＺｒＮを添加した場
合であり、●印はこれらを無添加の場合を示す。なお相
対見掛密度は次のようにして計算した。
すなわちの配合により燐結した後の見掛密度側定値をｄ
′とすると理論密度ｄは従って相対密度は 但しｐａはＡＩ２０３，ｐｂはＴＩＮ，ｐｃはＺｒＣ，
Ｚｒ又はＺｒＮの密度を示す。
また上記の例では、Ｚに，Ｚｒ，ＺｒＮをそれぞれ単独
で山２０３およびＴＩＮに添加したがＺｒＣ，Ｚｒ，Ｚ
ｒＮを２種又は、３種合計して１体積％添加したところ
、単独で添加したと同様な結果が得られた。
第１図のグラフよりＺｒＣ，Ｚｒ、又はＺ州を僅か１体
積％添加しただけで相対見掛密度が極めて上昇すること
がわかる。
この理由は■ Ｚｔ，Ｚｒ及びＺｒＮの一部が暁結過程
でＺｒ０２に変り、競精を促進する。
■ Ｚに，Ｚｒ及びＺｒＮがＺの等の低級酸化物や、酸
化物との間に中間生成物をつくり、ＡＩ２０３とＴＩＮ
の接着を良くする。
ためであると考えられる。
Ｚに等を無添加の場合には、粒成長が急激に生じ、気孔
が閉塞し、更に凝結温度を上げてもこれ以上密度は上ら
ない。実施例 ２市販の山２０３，ＴＩＮ，ＺｒＣ，Ｚ
ｒ，ＺｒＮの各粉末を表１所定の配合比に混ぜ、実施例
１と同様にして成形しカンフアーを除去後１５５０００
で２時間暁結を行なった。
競結後ダイヤモンド砥石で１２．７×１２．７×４８肋
、ノーズ半径０．８肋、チヤンフアー２５０ ×０．０
８帆の四角チャップに加工し、物理特性、切削特性を測
定した。結果を表１に示す。表 １ ＊１ 切削特性のテスト条件 被削材：鋳鉄ＰＣ２０，１２００×４００ゼの榛材Ｋ
円周方向、５帆間隔Ｋ幅１５岬の山あり切削速度：９
２０のノ物 送り：０．２ ５肌／ｒｅｖ
切込み：０．５肋切削山数：１００上Ｕ表１より明ら
かなように各成分が本発明範囲内にある試料Ｎｏ．１〜
６は、いずれかの成分が範囲を外れた試料Ｎｏ．７〜１
０に比し格段と優れた特性、切削寿命を示し、さらに、
試料Ｎｏ．１３，１４の公知の、ＡＩ２０３−ＴＩＮ系
の配合割合の試料をホットプレスしたものにくらべ、格
段にすぐれた切削寿命を示した。
しかして本発明方法においてＡＩ２０３成分を８０〜９
５体積％含有するのは、８の本積％よりＡＩ２０３が少
なくなると暁結‘性が悪く、粒径は細かいが切削時の粒
子の脱落が生じ摩耗が大きくなり、９５体積％より多く
なると粒成長が生じ摩耗が大きくなるからである。
またＺに，Ｚｒおよび／又はＺｒＮをＴＩＮの体積比で
１／２以下としたのは、それより多くなると焼給性が悪
く、工具として使用に耐えなくなるからである。以上詳
述したように、本発明は従来ホットプレス法又はＨＩＰ
法でしか製造できなかったＡＩ２０３一ＴＩＮ系セラミ
ックスを、ＴＩＮの一部をＺｒＣ，Ｚｒおよび／又はＺ
ｒＭこ置換するという原料成分の配合を換えるだけで、
工業的規模でコスト安に量産することを可能としたもの
である。
なお本発明では、原料成分に更にＮ２０３焼結時に用い
られるＭｇ○等の添加物を加えてもよい。
【図面の簡単な説明】
第１図は実施例１におけるセラミックスの焼精温度と相
対見掛密度との関係を示すグラフである。 ○…ＺｒＣを添加したセラミックス、△…Ｚｒを添加し
たセラミックス、口…ＺｒＮを添加したセラミックス、
●・・・無添加のセラミックス。 第１図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 次の（ａ）成分で体積で全体の８０〜９５％含有し
    、残部が（ｂ）成分および（ｃ）成分からなる混合粉末
    を成形し真空又は不活性雰囲気中で焼結することを特徴
    とする切削工具用セラミツクスの製造方法。 （ａ） Ａｌ＿２Ｏ＿３（ｂ） ＴｉＮ （ｃ） ＺｒＣ，Ｚｒおよび／又はＺｒＮ ただし（ｃ
    ）成分は体積比で（ｂ）成分の１／２以下である。
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