JPS6044271B2 - 強靭セラミツク工具材料 - Google Patents

強靭セラミツク工具材料

Info

Publication number
JPS6044271B2
JPS6044271B2 JP52042386A JP4238677A JPS6044271B2 JP S6044271 B2 JPS6044271 B2 JP S6044271B2 JP 52042386 A JP52042386 A JP 52042386A JP 4238677 A JP4238677 A JP 4238677A JP S6044271 B2 JPS6044271 B2 JP S6044271B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tool
al2o3
tic
ceramic
cutting
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
Application number
JP52042386A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS53127513A (en
Inventor
陽 土居
孝春 山本
毅 浅井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP52042386A priority Critical patent/JPS6044271B2/ja
Publication of JPS53127513A publication Critical patent/JPS53127513A/ja
Publication of JPS6044271B2 publication Critical patent/JPS6044271B2/ja
Expired legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 一般に良く知られているTiC−A1。
O。系工具は、A1。O。の熱伝導度の低さ(特に高温
域、例えば900゜C以上での熱伝導度)と、A12O
。の引張強度及び圧縮強度の不足を改善する目的で開発
された材質でありに。03の母相にHiCを分散させた
構造を有する。
この材料が開発される道程に於ては分散相として添加す
る強靭硬質耐熱材質としてTiC以外の炭化物(例えば
Mo2C、WC、TaC等)や硼化物(例えばTiB2
、Ta均等)或いは硅素化合物(MoSi。
等)も候補として挙げられ(文献:P。Schwart
2kopfandR、Kieffer9“Cement
ed’“Carbides’’ NewYork、Ma
cMi11anCo。(1960))それ等の硬質材料
と川。03との混合体の試作が行われ、一部のものは実
用化された事もあつた。
この様な道程を経て、現状のTiC■Al2O3系工具
に組成が落着いた理由は、被切削加工材料の大半を占め
る炭素鋼、合金鋼、鋳鉄等を高速でノ切削する場合の耐
摩耗性が、TiC−A1。03の組合わせに於て最も優
れていた事にある。
即ちWC、M02C、TaC−Al2O3の組合わせで
は耐摩耗性が劣性であり、一方、TiB2、TaB。−
Al。03やMoSi。−N。O。の組合わせではFe
との反応性が炭化物一、A1。O。の組合わせのものに
比べ著しい為、結果として耐摩耗性が劣性となる。セラ
ミック切削工具材料として巨視的にながめれば、分散相
を含まないPUre−Al2O3系工具がTiC−Al
2O3系工具よりなお一層耐摩耗性に優れる場合もある
が、それは゜一般に刃先温度が1200℃〜1300℃
を超える様な切削条件でしかも被削材の強度又は硬度が
HB350以下の一般鋼、一般鋳鉄材料を機械的並びに
熱的衝撃の緩かな条件下で切削する場合に限られる。そ
れ故、現状のTlC−Al2O3系工具は、刃先温度が
、1200〜1300℃を超えない範囲で、出来るだけ
高速切削を行い度いとのユーザーの要望に対し耐摩耗性
、刃性、耐スポール性を最もバランス良く満足するセラ
ミック材料としての役割を果して来た。しかし近年にな
り、高速フライス加工並びに高速高送り旋削等の需要の
高まりによつてTiC一Al2O3系工具の耐摩耗性を
低下せしめない前提の下に、よソー層強靭で且つ、耐ス
ポール性に優れるセラミツク工具材料の出現が望まれる
様になつて来た。
この要望に応える材料の開発をTiC−Al2O3工具
の組織的改良や、原料の高純化等により果さんとしても
、TlC固有の物理的、機械的性質による制約があり、
工具材料としての飛躍を望むことは困難である。
本発明は上記の要望に応える目的で開発された工具用セ
ラミック材料に関するものであり、従来のセラミツク工
具材料に比して飛躍的に靭性と耐スポール性が改善され
た強靭セラミック■具材料を提供する。本発明の主旨は
Al2O3基地に分散させる硬質相を、TiCに比べて
熱伝導度が高く(特に900℃以上に於ける)強靭であ
り、しかもFeとの科学的親和性の低いTaおよび/又
はNbを必須元素として含む司型の金属炭窒化物を選定
した点ある。
この金属炭窒化物は後の工程で行われる焼成時に生ずる
てあろう固溶反応を考慮すれば、炭化物、炭窒化物、窒
化物の適当量をアルミナ粉末に混合する事によつても焼
成時に自動的に反応焼結し合つて固溶体化が進む事が期
特出来るが、予め目標とする最終組成の金属粉末を作成
し、アルミナ粉末を混じる手段を用いる事が好ましい。
本発明に於ける金属炭窒化物(TIxMey)(CvN
w)zなる組成で代表される。ここでMeは″Ti″の
みを含む炭窒化物相の靭性と熱伝導率を一層高める目的
で固溶させられる金属元素もしくはその固溶体を示し、
具体的にはTa,Nbの1種又は2種を必須主成分元素
として選択する。又、Ta,Nb,は目的に応じ夫々の
40原子%以下を■,Cr,MO,wて置換する事も可
能である。次に上記(TixMey)(CvNw)zに
つき、X9y9V,W,Zの値が原子比率で表現される
場合、以下に記す限定が加えられる。
(0.95の制限の上限は実験により、それよ
り大であると、Taおよび/又はNbの効果が認められ
ず、下限はそれより小であると、耐摩耗性の低下を招く
ことさらには高価なTa,Nbを多量に使用することに
よりいずれも工業的に有意義なものとはならないからで
ある。
0.5く工く0.9の制限についても実験により、 V
+Wそれより大であると、窒素と上記Ta,Nbとの相
乗効果が認められず、上限を超えると耐摩耗性の低下を
招くためにいずれも実用的でないからである。
0.7くZく1.0についても上限を超えると遊離炭素
が析出して炭窒化物相の靭性の低下を招き、下限を超え
ると焼結性は向上するが耐摩耗性の低下を招く実験結果
に基づき決定された。
なおZの調整のためにTjH2を添加することは効果的
てある。金属炭窒化物粉末は、Al2O3粉末との混合
物全体に対し、体積比て10〜50%に限定する。
50%を超えるとAl2O3の耐摩耗性の良さが充分工
具性能に反映されなくなり、10%未満であると耐熱亀
裂性が悪化するからである。
合金作成中に揮散する成分はほとんどないので、最終製
品においても上記関係は維持される。ところで、工具の
使用分野に応じ、X,y,v,wの関係と金属炭窒化物
量の最適範囲は変化する。現在高速で用いられるセラミ
ック■具のうち耐熱亀裂性にすぐれるものの代表的組成
は、TiC(25V01%)−Al2O3(75v01
%)てあり、こりが使われる分野て特性を向上させるた
めには、が最もすぐれる範囲である。
ノ この他に本工具がその特徴を発揮する分野は、従来
のセラミックでは欠損し、Ti(CN)−Ni系のいわ
ゆるサーメットては結合金属を含むので熱キレツのため
に欠損しやすかつたり、変形が起つたり、さらには鉄と
の親和性がよいために仕上面が悪くなつたりするために
使用しがたい分野である。
ところで、焼結体の耐欠損性を高める為にNi又はNI
化合物(NiO,Ni3Ti等)の添加を行う事は有効
である。
本発明で限定されるセラミック組成物に関してはその添
加量はNi元素に換算して061〜2.呼量%が適当で
ある。
0.1%以下では添加の効果は少なく、2.0%以上で
は高温硬度の低下を招く為、刃先温度が高くなるに従つ
て耐摩耗性が低下する。
なお公知事実として、MgO(粒成長抑制剤として)を
適当量添加する事は本発明の焼結体の微粒化と高強度化
に有効に働く。即ち、本発明は一般に公知であるアルミ
ナ系セラミツク工具の焼結性の向上並びに微粒強靭化に
有効に働く微量添加物の適当量の添加を有効に利用する
事を前提としている事は云う迄もない。さらに炭窒化物
相が脆化しない範囲で酸素を含ませてもよい。なお本発
明セラミックの製造に関しては一般にはホットブレス法
が最も有効であるが、通常の焼結法あるい焼結後高温静
圧成型(HlP)を行つたり、あるいは缶中に粉末を入
れたものをHipする方法も用いることが出来る。
以下実施例を示し、本発明の詳細な説明て述べる。
実施例1 原料粉末としてAl2O3、炭窒化物、MgO,NiO
を用いボールミル混合したる後、ホットブレスにより第
1表に示す通りの配合組成から成る焼結体を作成した。
ホットブレス条件は1600〜1650℃×1hr、2
00〜250k9/RI7itを選定した。得られた焼
結体は総て気孔率1%以下の高密度を有し、アルミナ結
晶粒度は1〜2ミクロンであつた。第1表の切削テスト
A及びBにより本発明品は、TiC一.Al2O3系工
具材料と同等の耐摩耗性を維持するに外ゞもか)わらず
、著しく高い靭性を有する事が判る。番号1の工具を用
い市販及び番号15で示したTiC−Al2O3工具と
鋳鉄材の切削テストを行つた。条件は被削材=FC25
s乾式連続旋削、V=200m,/Min.sd=2?
、f=0.5瓢/Rev.である。市販のTiC−A]
203系工具及び番号15のTiC−Al2O3系工具
は共に1吟の切削時間後に欠損したにもか)わらず、本
発明範囲内の番号1の工具は1紛の切削時間後も全く欠
損せす、逃面摩耗は■B=0.17rrIn全く正常な
摩耗状態であつた。次いで番号1,3,11の工具並び
に市販TiC−Al2O3工具を用い、FC25ブロッ
ク状材料のフライス加工を行つた。条件は1枚刃フライ
ス切削(乾式)、■=590m/Min,.d=0.5
T1rm1f=0.17藺/Rev.である。番号1,
3,11は6紛の切削後も欠損を生ぜず逃面摩耗巾も0
.25T1r!IL−0.28順であつたが、市販工具
は3扮で欠損してしまつた。この様に熱衝撃を伴う切削
条件下に於ても本発明品は極めて良好なる性能を示して
いる。実施例2 ,A1203粉末70体積部に(T,O.6ZlO.l
TlO.3)(CO.7NO.3)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 酸化アルミニウムと(Ti_xMe_y)(C_v
    N_w)_zなる金属炭窒化物を主成分とする複合相セ
    ラミック材料に於て、該金属炭窒化物の総量がセラミッ
    ク材料の10〜50体積%をしめ、x、y、v、w、z
    の値が原子比率で0.5≦x/(x+y)≦0.95 0.5≦v/(v+w)≦0.9 0.7≦z≦1.0 であり、MeがTa、Nbの1種又は2種であることを
    特徴とする強靭セラミック工具材料。
JP52042386A 1977-04-12 1977-04-12 強靭セラミツク工具材料 Expired JPS6044271B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP52042386A JPS6044271B2 (ja) 1977-04-12 1977-04-12 強靭セラミツク工具材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP52042386A JPS6044271B2 (ja) 1977-04-12 1977-04-12 強靭セラミツク工具材料

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS53127513A JPS53127513A (en) 1978-11-07
JPS6044271B2 true JPS6044271B2 (ja) 1985-10-02

Family

ID=12634620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP52042386A Expired JPS6044271B2 (ja) 1977-04-12 1977-04-12 強靭セラミツク工具材料

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6044271B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH686888A5 (fr) * 1993-11-01 1996-07-31 Ufec Universal Fusion Energy C Matériau composite céramo-métallique à haute tenacité et procédé pour sa fabrication.

Also Published As

Publication number Publication date
JPS53127513A (en) 1978-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4022584A (en) Sintered cermets for tool and wear applications
US4652276A (en) High toughness silicon nitride cutting tools
JPH04243973A (ja) 焼結セラミック製品
JPH0662334B2 (ja) セラミック複合材料の焼結体
US4217113A (en) Aluminum oxide-containing metal compositions and cutting tool made therefrom
EP0392381B1 (en) Silicon nitride ceramics containing a metal silicide phase
JPS583903A (ja) 切削工具用立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料
CA1070717A (en) Sintered cermets for tool and wear applications
JPS63225579A (ja) 高靱性を有するセラミック焼結体及びセラミック工具と焼結体の製造方法
JPS6044271B2 (ja) 強靭セラミツク工具材料
US5036028A (en) High density metal boride-based ceramic sintered body
JPS5918157A (ja) 切削工具用酸化アルミニウム系セラミツク
JPS644989B2 (ja)
JPS6256106B2 (ja)
EP0189677A2 (en) Sintered titanium carbo-nitride ceramics
JPS6389471A (ja) 酸化アルミニウム基セラミックス製切削工具
JP2005212048A (ja) セラミックスおよびこれを用いた切削工具
JPH0531514B2 (ja)
JPS58164750A (ja) 切削工具用超高圧焼結材料
KR960000060B1 (ko) 고인성(高靭性)의 서어멧(cermet) 및 그 제조방법
JPS6317789B2 (ja)
JP3078427B2 (ja) 切削工具用サーメット
JPH01115873A (ja) 立方晶窒化ホウ素含有焼結体
JP2925899B2 (ja) セラミック切削工具及びその製造方法
JPS58189345A (ja) 強靭サ−メツトの製造方法