JPS6038458B2 - 切削工具用セラミツク焼結体 - Google Patents
切削工具用セラミツク焼結体Info
- Publication number
- JPS6038458B2 JPS6038458B2 JP53156793A JP15679378A JPS6038458B2 JP S6038458 B2 JPS6038458 B2 JP S6038458B2 JP 53156793 A JP53156793 A JP 53156793A JP 15679378 A JP15679378 A JP 15679378A JP S6038458 B2 JPS6038458 B2 JP S6038458B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tin
- tic
- sintered body
- ceramic sintered
- cutting tools
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、切削工具等の耐摩耗材料として有用な高強
度セラミック焼結体に関するものである。
度セラミック焼結体に関するものである。
一般に切削工具としては、硬度が高く高温での硬度の低
下が少し、こと、靭‘性（衝撃強さ）が大きいことおよ
び高温における耐摩耗性、耐食性に優れていることなど
が必要とされている。
下が少し、こと、靭‘性（衝撃強さ）が大きいことおよ
び高温における耐摩耗性、耐食性に優れていることなど
が必要とされている。
ところで代表的な切削工具用セラミックとしてはアルミ
ナセラミックが広く用いられており、これは硬度、耐摩
耗性に優れているので各種耐摩耗磁器として、とくに切
削用バイトチップとして高速切削や精密仕上げに使用さ
れているが、靭性に乏しいため機械的振動、衝撃を伴う
重切削には不向きであった。
ナセラミックが広く用いられており、これは硬度、耐摩
耗性に優れているので各種耐摩耗磁器として、とくに切
削用バイトチップとして高速切削や精密仕上げに使用さ
れているが、靭性に乏しいため機械的振動、衝撃を伴う
重切削には不向きであった。
よって上記の欠点を改善すべく従来より種々の研究がな
されてきた。
されてきた。
たとえば特関昭５０−８９４１０号公報において○｝
ＡＩ２０３の５〜４０容量％をＴＩＮで置換してホット
プレスすることにより、硬度は高く耐酸化性、耐摩耗性
も改善されたセラミックが開示され、また特公昭５０−
３９４４５号公報では■ ＡＩ２０３一ＴＩＣ系にＴｉ
を添加してホットプレスすることにより、鞠性の不足を
改善した耐摩耗性に優れたセラミックが開示された。
ＡＩ２０３の５〜４０容量％をＴＩＮで置換してホット
プレスすることにより、硬度は高く耐酸化性、耐摩耗性
も改善されたセラミックが開示され、また特公昭５０−
３９４４５号公報では■ ＡＩ２０３一ＴＩＣ系にＴｉ
を添加してホットプレスすることにより、鞠性の不足を
改善した耐摩耗性に優れたセラミックが開示された。
これらのうち■の場合は、添加Ｔｊがホットプレス時に
ＴＩＣの遊離炭素や黒鉛型内の炭酸ガスと反応してＡＩ
２０３と結合し易い低級炭化物、酸化物に変化し、ＡＩ
２０３とＴＩＣの結合を強くする働きをなしている。し
かしながらいずれの場合も、セラミック（Ｎ２０３、Ｔ
ＩＮ、ＴＩＣ等）のみから構成されるため本質的に脆く
、改善の結果において十分な鞠性をそなえるとは言い難
く、従って切削工具として用いた場合疲労欠損しやすい
欠点が残っていた。
ＴＩＣの遊離炭素や黒鉛型内の炭酸ガスと反応してＡＩ
２０３と結合し易い低級炭化物、酸化物に変化し、ＡＩ
２０３とＴＩＣの結合を強くする働きをなしている。し
かしながらいずれの場合も、セラミック（Ｎ２０３、Ｔ
ＩＮ、ＴＩＣ等）のみから構成されるため本質的に脆く
、改善の結果において十分な鞠性をそなえるとは言い難
く、従って切削工具として用いた場合疲労欠損しやすい
欠点が残っていた。
なおり２０３一ＴＩＮ系ホットプレス暁結体は、所定の
形状にダイヤモンドホイールで研削する際チッピングを
生じ易く、鋭い刃先を付けると微細チッピングが発生す
るため、切削工具として用いたときにはこの微細チッピ
ングにより摩耗が促進される欠点もあった。これらの他
英国特許第１２０５４６８号明細書には、山２０３−炭
（窒）化物にＮｉ等を添加して強度を高協奏凝議篭駒ｊ
麓健鯛な事達用できないところに問題があった。
形状にダイヤモンドホイールで研削する際チッピングを
生じ易く、鋭い刃先を付けると微細チッピングが発生す
るため、切削工具として用いたときにはこの微細チッピ
ングにより摩耗が促進される欠点もあった。これらの他
英国特許第１２０５４６８号明細書には、山２０３−炭
（窒）化物にＮｉ等を添加して強度を高協奏凝議篭駒ｊ
麓健鯛な事達用できないところに問題があった。
発明者らは上記の欠点を鱗消すべく種々研究を重ねた結
果、山２０３とＴＩＮからなるマトリックスまたはさら
にＴＩＣを加えたマトリックスを金属Ｔｉで分散強化す
る、すなわち三次元的な網目構造を取る微細な山２０３
粒子とＴＩＮ、ＴＩＣ粒子との間に金属Ｔｉが独立して
分散した構造組織の結晶体とすることにより、所期した
目的が有利に達成できることを見出した。
果、山２０３とＴＩＮからなるマトリックスまたはさら
にＴＩＣを加えたマトリックスを金属Ｔｉで分散強化す
る、すなわち三次元的な網目構造を取る微細な山２０３
粒子とＴＩＮ、ＴＩＣ粒子との間に金属Ｔｉが独立して
分散した構造組織の結晶体とすることにより、所期した
目的が有利に達成できることを見出した。
この発明は上記の知見に由来するものである。
すなわちこの発明は、実質的にＡＩ２０３とＴＩＮから
なるマトリックスを金属Ｔｉで分散強化してなるセラミ
ック暁結体であって、６０〜９５重量％（以下単に％で
示す）のＮ２０３、なちびにＴＩＮノＴｉ＝１〜７を満
足する範囲においてＴＩＮと金属Ｔｉを含有する組成に
なる切削工具用セラミック焼結体である。またこの発明
は、実質的にＡＩ２ＱとＴＩＮおよびＴＩＣからなるマ
トリックスを金属Ｔｉで分散強化してなるセラミック糠
結体であって、６０〜９５％の山２０３、ならびにＴＩ
Ｎ／ＴＩＣ＋ＴＩＮＺＯ．５でかつＴＩＮ／Ｔｉ＝１〜
７を満足する範囲においてＴＩＮ、ＴＩＣおよび金属Ｔ
ｉを含有する組成になる切削工具用セラミック焼結体で
ある。
なるマトリックスを金属Ｔｉで分散強化してなるセラミ
ック暁結体であって、６０〜９５重量％（以下単に％で
示す）のＮ２０３、なちびにＴＩＮノＴｉ＝１〜７を満
足する範囲においてＴＩＮと金属Ｔｉを含有する組成に
なる切削工具用セラミック焼結体である。またこの発明
は、実質的にＡＩ２ＱとＴＩＮおよびＴＩＣからなるマ
トリックスを金属Ｔｉで分散強化してなるセラミック糠
結体であって、６０〜９５％の山２０３、ならびにＴＩ
Ｎ／ＴＩＣ＋ＴＩＮＺＯ．５でかつＴＩＮ／Ｔｉ＝１〜
７を満足する範囲においてＴＩＮ、ＴＩＣおよび金属Ｔ
ｉを含有する組成になる切削工具用セラミック焼結体で
ある。
この発明において、マトリックス成分および金属Ｔｉ量
を上記の範囲に限定した理由は、次のとおりである。
を上記の範囲に限定した理由は、次のとおりである。
Ｎ２０３：６０〜９５％
Ｎ２０３本来の硬度、耐摩耗性および耐酸化性を十分に
活かすには、少なくとも６０％を必要とする。
活かすには、少なくとも６０％を必要とする。
しかしながらあまりに多量に含有させると靭性の改善効
果が乏しくなるので、上限を９５％に定めた。なお山２
０３の一部を、２％以下の範囲でＭｇ０、Ｃａ○、Ｎｉ
○およびＺｎ０２のうちから選ばれる少なくとも一種で
置換することによってＮ２０３粒子の成長の抑制を図る
こともできる。
果が乏しくなるので、上限を９５％に定めた。なお山２
０３の一部を、２％以下の範囲でＭｇ０、Ｃａ○、Ｎｉ
○およびＺｎ０２のうちから選ばれる少なくとも一種で
置換することによってＮ２０３粒子の成長の抑制を図る
こともできる。
ＴＩＮ／Ｔｉ＝１〜７
残余成分であるＴＩＮおよび金属Ｔｉについては、高硬
度を維持するためにはＴＩＮ／Ｔｉ比が１以上となる範
囲においてＴＩＮおよび金属Ｔｉを含有させる必要があ
る。
度を維持するためにはＴＩＮ／Ｔｉ比が１以上となる範
囲においてＴＩＮおよび金属Ｔｉを含有させる必要があ
る。
しかしながらＴＩＮ／Ｔｉが７を超えると、金属Ｔｉの
分散量が過少となって靭性の十分な改善が望み得ないの
で、ＴＩＮと金属ＴｉはＴＩＮ／Ｔｉ＝１〜７の範囲で
含有させることにした。以上述べたようにＮ２０３なら
びにＴＩＮおよび金属Ｔｉを上記の範囲で含有させるこ
とによって、この発明で所期した目的が有利に達成され
るが、この発明ではＴＩＮの一部をＴＩＣで置換するこ
ともできる。ＴＩＮ／ＴＩＣ十ＴＩＮと０．５ ＴＩＮの一部をＴＩＣで置換しても同様の効果が得られ
るが、ＴＩＣがＴＩＮ／ＴＩＣ十ＴＩＮ比で０．５未満
となるほど多量に含有されると金属ＴｉがＴＩＣに固熔
して金属Ｔｉの添加効果が害されるので、ＴＩＮの一部
をＴＩＣで置換する場合にはＴＩＮ／ＴＩＣ十ＴＩＮＺ
Ｏ．５の範囲を満足させることが肝要である。
分散量が過少となって靭性の十分な改善が望み得ないの
で、ＴＩＮと金属ＴｉはＴＩＮ／Ｔｉ＝１〜７の範囲で
含有させることにした。以上述べたようにＮ２０３なら
びにＴＩＮおよび金属Ｔｉを上記の範囲で含有させるこ
とによって、この発明で所期した目的が有利に達成され
るが、この発明ではＴＩＮの一部をＴＩＣで置換するこ
ともできる。ＴＩＮ／ＴＩＣ十ＴＩＮと０．５ ＴＩＮの一部をＴＩＣで置換しても同様の効果が得られ
るが、ＴＩＣがＴＩＮ／ＴＩＣ十ＴＩＮ比で０．５未満
となるほど多量に含有されると金属ＴｉがＴＩＣに固熔
して金属Ｔｉの添加効果が害されるので、ＴＩＮの一部
をＴＩＣで置換する場合にはＴＩＮ／ＴＩＣ十ＴＩＮＺ
Ｏ．５の範囲を満足させることが肝要である。
製造工程中にステンレス・ミル、超硬合金製ボ−ルなど
からＷＣ、ＴＩＣ、ＴａＣ、Ｃｏ、Ｎｊ等の不純物が混
入してくるが合わせて３％以下であれば許容できる。な
おＴｉの分布状態はＸ線回折で調べ、Ｔｉがマトリック
ス中に独立して分散していることを確認した。
からＷＣ、ＴＩＣ、ＴａＣ、Ｃｏ、Ｎｊ等の不純物が混
入してくるが合わせて３％以下であれば許容できる。な
おＴｉの分布状態はＸ線回折で調べ、Ｔｉがマトリック
ス中に独立して分散していることを確認した。
次にこの発明の実施例について詳細に説明する。
実施例
製造条件
市販の原料；純度９９．９％のＡＩ２０３、純度９９．
５％のＴＩＮ、純度９９．５％のＴｉを表１の如く配合
し、ステンレス製ボールミル（６そ）と超硬合金製ボ−
ルで配合物ｌｋ９にアセトンｌｋｇを加えたものに４０
時間のボールミリングを施し平均粒径０．５山肌まで微
粉砕した。
５％のＴＩＮ、純度９９．５％のＴｉを表１の如く配合
し、ステンレス製ボールミル（６そ）と超硬合金製ボ−
ルで配合物ｌｋ９にアセトンｌｋｇを加えたものに４０
時間のボールミリングを施し平均粒径０．５山肌まで微
粉砕した。
この微粉砕粒を乾燥した後、圧力２００ｋ９′の、温度
１６５０ｏｏ、時間３び分の条件の下で黒鉛型内におい
て１３×１３×５側の角板にホットプレスした。その結
果得られた焼結体と、＃２５０ダイヤモンドホイールを
用いた平面研削盤で１回の送り３の／ｍｊｎ、切込み０
．０１肋の条件で上下面を研削して厚み４．７６肋とし
、その後さらに円周研削盤によりコーナー半径０．８脚
、内接円直径１２・７肋の四角形チップに成形した。こ
の時得られたチップの稜におけるチッピングの発生状況
を調査し直径０．０１側以上のチッピングの数によりチ
ップ材質の鰯性を評価した。
１６５０ｏｏ、時間３び分の条件の下で黒鉛型内におい
て１３×１３×５側の角板にホットプレスした。その結
果得られた焼結体と、＃２５０ダイヤモンドホイールを
用いた平面研削盤で１回の送り３の／ｍｊｎ、切込み０
．０１肋の条件で上下面を研削して厚み４．７６肋とし
、その後さらに円周研削盤によりコーナー半径０．８脚
、内接円直径１２・７肋の四角形チップに成形した。こ
の時得られたチップの稜におけるチッピングの発生状況
を調査し直径０．０１側以上のチッピングの数によりチ
ップ材質の鰯性を評価した。
その後さらにこれらのチップの稜に＃６００のダイヤモ
ンド砥石で凶２５０ ×０．２仇吻、‘Ｂ’２５０ ×
０．１０肋のチャンフア−を付けて切削試験試料とし、
チップ■で耐欠損性、チップ曲で耐摩耗性を調べた。
ンド砥石で凶２５０ ×０．２仇吻、‘Ｂ’２５０ ×
０．１０肋のチャンフア−を付けて切削試験試料とし、
チップ■で耐欠損性、チップ曲で耐摩耗性を調べた。
これらの試験結果は表１に併せ示す。
なお耐欠損性；耐摩耗性は下記に示す試験により判定し
た。
た。
耐欠損性
フライス盤により、被削材（２００×ｌｏｗ豚）として
選んだ普通鋳鉄（ＦＣ２０）を切削速度２３０の／ｍｉ
ｎ、切込み１．０肌、送り速度０．２個／１刃の条件の
下で平面切削したときの正面フライス（１刃）を用いた
チップが欠損するまでの切削回数で判定する。
選んだ普通鋳鉄（ＦＣ２０）を切削速度２３０の／ｍｉ
ｎ、切込み１．０肌、送り速度０．２個／１刃の条件の
下で平面切削したときの正面フライス（１刃）を用いた
チップが欠損するまでの切削回数で判定する。
耐摩耗性
旋盤により、被削材として選んだ１２００胸×４００側
の棒状の普通鋳鉄（ＦＣ２０）を、切削速度３００舵／
ｍｉｎ、切込み１．仇蚊、送り速度０．３１風／１刃の
条件下で８■ご間旋削した後のフランク摩耗の程度で判
定した。
の棒状の普通鋳鉄（ＦＣ２０）を、切削速度３００舵／
ｍｉｎ、切込み１．仇蚊、送り速度０．３１風／１刃の
条件下で８■ご間旋削した後のフランク摩耗の程度で判
定した。
・
この実施例ではホットプレスによる焼結法を用いたが、
焼結法はこれだけに限られるもではなくコールドプレス
法、熱間静水圧焼結法によっても同等の効果が得られる
。
焼結法はこれだけに限られるもではなくコールドプレス
法、熱間静水圧焼結法によっても同等の効果が得られる
。
またこの時の競結雰囲気は、コールドプレス法の場合は
０．１〜５０仇肋Ｈｇのアルゴン雰囲気、ホットプレス
法は炭素質雰囲気、熱間静水圧暁結法はアルゴン雰囲気
が最適である。表１に示した成績から明らかなように、
金属Ｔｉ量がこの発明の適正量よりも少ない比較例Ｇは
、級‘性に劣り、また金属Ｔｉ量が多すぎる比較例日は
硬度が著しく低下すると共に耐摩耗性にも劣っている。
０．１〜５０仇肋Ｈｇのアルゴン雰囲気、ホットプレス
法は炭素質雰囲気、熱間静水圧暁結法はアルゴン雰囲気
が最適である。表１に示した成績から明らかなように、
金属Ｔｉ量がこの発明の適正量よりも少ない比較例Ｇは
、級‘性に劣り、また金属Ｔｉ量が多すぎる比較例日は
硬度が著しく低下すると共に耐摩耗性にも劣っている。
さらに参考例１、Ｊはいずれも硬度は良好であるものの
、靭性に劣り、また耐摩耗性も良好とはいい難い。これ
に対し、この発明は従うセラミック糠結体（発明例Ａ〜
Ｆ）はいずれも、参考例１、Ｊに較べてさほど硬度の低
下を招くことなしに級性の著しい向上が実現され、しか
も耐欠損性や耐摩耗性も著しく改善された優れた切削性
能を有していた。
、靭性に劣り、また耐摩耗性も良好とはいい難い。これ
に対し、この発明は従うセラミック糠結体（発明例Ａ〜
Ｆ）はいずれも、参考例１、Ｊに較べてさほど硬度の低
下を招くことなしに級性の著しい向上が実現され、しか
も耐欠損性や耐摩耗性も著しく改善された優れた切削性
能を有していた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 実質的にＡｌ＿２Ｏ＿３とＴｉＮからなるマトリツ
クスを金属Ｔｉで分散強化してなるセラミツク焼結体で
あつて、６０〜９５重量％のＡｌ＿２Ｏ＿３、ならびに
ＴｉＮ／Ｔｉ＝１〜７を満足する範囲においてＴｉＮと
金属Ｔｉを含有する組成になる切削工具用セラミツク焼
結体。 ２ 実質的にＡｌ＿２Ｏ＿３とＴｉＮおよびＴｉＣから
なるマトリツクスを金属Ｔｉで分散強化してなるセラミ
ツク焼結体であって、６０〜９５重量％のＡｌ＿２Ｏ＿
３、あらびにＴｉＮ／ＴｉＣ＋ＴｉＮ≧０．５でかつＴ
ｉＮ／Ｔｉ＝１〜７を満足する範囲においてＴｉＮ、Ｔ
ｉＣおよび金属Ｔｉを含有する組成になる切削工具用セ
ラミツク焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53156793A JPS6038458B2 (ja) | 1978-12-21 | 1978-12-21 | 切削工具用セラミツク焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53156793A JPS6038458B2 (ja) | 1978-12-21 | 1978-12-21 | 切削工具用セラミツク焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5585653A JPS5585653A (en) | 1980-06-27 |
| JPS6038458B2 true JPS6038458B2 (ja) | 1985-08-31 |
Family
ID=15635422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53156793A Expired JPS6038458B2 (ja) | 1978-12-21 | 1978-12-21 | 切削工具用セラミツク焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6038458B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60146605U (ja) * | 1984-03-12 | 1985-09-28 | 住友電気工業株式会社 | ドリル構造 |
| JPS60245767A (ja) * | 1984-05-18 | 1985-12-05 | Yoshio Miyamoto | 金属分散強化セラミックスの製造法 |
-
1978
- 1978-12-21 JP JP53156793A patent/JPS6038458B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5585653A (en) | 1980-06-27 |
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