JPS6126571A - 酸化アルミニウム塊状体の製造法 - Google Patents
酸化アルミニウム塊状体の製造法Info
- Publication number
- JPS6126571A JPS6126571A JP59145694A JP14569484A JPS6126571A JP S6126571 A JPS6126571 A JP S6126571A JP 59145694 A JP59145694 A JP 59145694A JP 14569484 A JP14569484 A JP 14569484A JP S6126571 A JPS6126571 A JP S6126571A
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- JP
- Japan
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- al2o3
- aluminum oxide
- cutting
- compact
- laser beam
- 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.)
- Pending
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、耐摩耗性が大きく、しかも高強度なために
、切削工具の基材や線引きダイス等として使用すること
ができる、塊状体を構成する結晶の粒径が大きい酸化ア
ルミニウムＣ以下、Ｍ２Ｏ３で示す）単結晶あるいは多
結晶体からなる塊状体の製造法に関するものである。
、切削工具の基材や線引きダイス等として使用すること
ができる、塊状体を構成する結晶の粒径が大きい酸化ア
ルミニウムＣ以下、Ｍ２Ｏ３で示す）単結晶あるいは多
結晶体からなる塊状体の製造法に関するものである。
近年、各種部品の加工能率向上のために、高速切削化が
叫ばれ、高速切削用工具材料として通称臼セラと呼ばれ
るＭ２Ｏ３基セラミツクスが開発されたが、この白セラ
は強度が低く、鋳鉄の仕上高速切削にだけ使用されてい
るのが現状である。
叫ばれ、高速切削用工具材料として通称臼セラと呼ばれ
るＭ２Ｏ３基セラミツクスが開発されたが、この白セラ
は強度が低く、鋳鉄の仕上高速切削にだけ使用されてい
るのが現状である。
また、白セラの強度を改善するためＡｌ２Ｏ３に炭化チ
タンＣ以下、ＴｉＣで示す）、窒化チタンＣ以下、Ｔｉ
Ｎで示す）等を添加し、かつホットプレスで焼結した通
称点セラも高速切削用工具材料として開発されたが、こ
の黒セラでも抗折力で８０〜１００ＫＦ／＊ｊ程度であ
り、本質的に脆弱な材料であり、その使用用途は限られ
たものであった。
タンＣ以下、ＴｉＣで示す）、窒化チタンＣ以下、Ｔｉ
Ｎで示す）等を添加し、かつホットプレスで焼結した通
称点セラも高速切削用工具材料として開発されたが、こ
の黒セラでも抗折力で８０〜１００ＫＦ／＊ｊ程度であ
り、本質的に脆弱な材料であり、その使用用途は限られ
たものであった。
しかし、Ａｌ２Ｏ３という物質は、高硬度を有し、しか
もＦｅ系材料と反応しにくいため、Ａｌ２Ｏ３基セラミ
ツクスの強度が改善されれば、前記セラミックスはＦｅ
系材料の高速切削用工具材料としては理想的なものであ
る。
もＦｅ系材料と反応しにくいため、Ａｌ２Ｏ３基セラミ
ツクスの強度が改善されれば、前記セラミックスはＦｅ
系材料の高速切削用工具材料としては理想的なものであ
る。
したがって、この発明の目的は、強度の向上したＡｌ２
Ｏ３多結晶体等のＡｌ２Ｏ３塊状体を得ることである。
Ｏ３多結晶体等のＡｌ２Ｏ３塊状体を得ることである。
今まで、セラミックス〔多結晶体）の強度はセラミック
ス構成粒子の粒径に反比例すると考えられていたため、
セラミックスの強度を向上させるために、微結晶粒の焼
結体としていた。
ス構成粒子の粒径に反比例すると考えられていたため、
セラミックスの強度を向上させるために、微結晶粒の焼
結体としていた。
ところが、本発明者が白セラ、黒セラ及びＡｌ２Ｏ３に
他の各種の添加剤を加えたもののＡｌ２Ｏ３基セラミツ
クスにつき、その破壊のメカニズムを詳細に研究したと
ころ、 ■ 前記セラミックスの破壊は材料の欠陥のうちでも、
とくに巣が破壊の起点になり、起点から発したクラック
はほとんど結晶粒界を伝わること、及び ■ したがって、高強度のＡｌ２Ｏ３基セラミツクスを
得るためには、巣をできるだけ少なくし、及び／又は、
結晶粒界をできるだけ少なくする、即ち、結晶粒径を大
きくする必要があること、を見い出した。
他の各種の添加剤を加えたもののＡｌ２Ｏ３基セラミツ
クスにつき、その破壊のメカニズムを詳細に研究したと
ころ、 ■ 前記セラミックスの破壊は材料の欠陥のうちでも、
とくに巣が破壊の起点になり、起点から発したクラック
はほとんど結晶粒界を伝わること、及び ■ したがって、高強度のＡｌ２Ｏ３基セラミツクスを
得るためには、巣をできるだけ少なくし、及び／又は、
結晶粒界をできるだけ少なくする、即ち、結晶粒径を大
きくする必要があること、を見い出した。
この■〜■の知見事項に基いて更に研究を重ねた結果、
■ 通常の焼結法では、Ａｌ２Ｏ３基セラミツクスの巣
をなくすことは不可能で、しかも多くの結晶粒界をもつ
多結晶体となること、 ■ これに対して、Ａｌ２Ｏ３粉末をプレス成形して圧
粉体とし、この圧粉体にレーザービームを当ててＡｌ２
Ｏ３圧粉体全体を急激に溶融させ、その後凝固させるこ
とにより、極めて短時間で、結晶粒径が大きなＡｌ２Ｏ
３多結晶体、ときにはＡｌ２Ｏ３単結晶からなる塊状体
を製造できること、及び■ −Ｆ記■のＡｌ２Ｏ３塊状
体には巣が殆んどなく、かつ結晶粒界が少ない或いは、
ないために、前記塊状体はきわめて高強度を有すること
、を見い出した。
をなくすことは不可能で、しかも多くの結晶粒界をもつ
多結晶体となること、 ■ これに対して、Ａｌ２Ｏ３粉末をプレス成形して圧
粉体とし、この圧粉体にレーザービームを当ててＡｌ２
Ｏ３圧粉体全体を急激に溶融させ、その後凝固させるこ
とにより、極めて短時間で、結晶粒径が大きなＡｌ２Ｏ
３多結晶体、ときにはＡｌ２Ｏ３単結晶からなる塊状体
を製造できること、及び■ −Ｆ記■のＡｌ２Ｏ３塊状
体には巣が殆んどなく、かつ結晶粒界が少ない或いは、
ないために、前記塊状体はきわめて高強度を有すること
、を見い出した。
以下、この発明の構成について詳細に説明する。
（１） プレス成形工程
プレス成形に用いられるＡｌ２Ｏ３粉末の平均粒径は０
．０５〜２．０μｍが好ましい。その平均粒径が００５
μｍ未満でも、また２、０μｍを越えても、圧縮性が低
下し、プレス成形性が悪くなるからである。
．０５〜２．０μｍが好ましい。その平均粒径が００５
μｍ未満でも、また２、０μｍを越えても、圧縮性が低
下し、プレス成形性が悪くなるからである。
そして、プレス成形は成形圧５〜３０Ｋｐ／−で行なう
のが好ましい。
のが好ましい。
圧粉体の大きさは、溶融・凝固後の塊状体の大きさをほ
ぼ決定するものであるが、次工程のレーザービームな当
てる関係などから、直径が３０箭以下の大きさが好まし
い。
ぼ決定するものであるが、次工程のレーザービームな当
てる関係などから、直径が３０箭以下の大きさが好まし
い。
（１１）溶融・凝固工程
レーザービームは、例えば、波長１０６μｍの赤外線を
発生するＣＯ２ガスレーザー装置によって、発生すせら
れる。レーザービームは、圧粉体上の１点に当てればよ
い。１点で溶融が始まり、体積収縮と融体の対流現象で
次々と融液が発生するのである。前記レーザー装置の出
力は５ＫＪ／ｎ５ｅｃ以上と大きな出力でなければなら
ず、前記の出力で好ましくは０．５〜１０分間レーザー
ビームを当てることにより、圧粉体全体を急激に溶融さ
せる。
発生するＣＯ２ガスレーザー装置によって、発生すせら
れる。レーザービームは、圧粉体上の１点に当てればよ
い。１点で溶融が始まり、体積収縮と融体の対流現象で
次々と融液が発生するのである。前記レーザー装置の出
力は５ＫＪ／ｎ５ｅｃ以上と大きな出力でなければなら
ず、前記の出力で好ましくは０．５〜１０分間レーザー
ビームを当てることにより、圧粉体全体を急激に溶融さ
せる。
その際、ＡＺ！２０３尻分解を防ぐために−Ａ、ｒガス
などの不活性ガス雰囲気中で溶融を行なうことが望まし
い。その際の不活性ガス圧力は大気圧が好ましい。
などの不活性ガス雰囲気中で溶融を行なうことが望まし
い。その際の不活性ガス圧力は大気圧が好ましい。
そして、凝固はレーザービームな当てるのを止めた後に
自然冷却することにより行われる。
自然冷却することにより行われる。
この発明の方法により、結晶粒径が１祁以上のＡｌ２Ｏ
３単結晶あるいはＡｌ２Ｏ３多結晶体からなる塊状体が
製造される。
３単結晶あるいはＡｌ２Ｏ３多結晶体からなる塊状体が
製造される。
以下、実施例を参考例とともに示すことにより。
この発明の構成及び効果を詳しく説明する。
実施例１
平均粒径がＱ、 ３ ｐ ｎｌのＡｌ２Ｏ３粉末を１０
Ｋｇ／ｍｌｒの圧力でプレス成形して、外径が１５閣で
厚みが８恒の円板状圧粉体を作成し、この圧粉体にＡｒ
雰囲気（Ａｒガス圧力＝１気圧）中で出力１０ ＫＪ／
ｎ５ｅｃのＣＯ２ガヌレーザー装置から発生するレーザ
ービームな１分間照射した（照射のし方は、圧粉体上の
中心にレーザービームがくるようにするものである）。
Ｋｇ／ｍｌｒの圧力でプレス成形して、外径が１５閣で
厚みが８恒の円板状圧粉体を作成し、この圧粉体にＡｒ
雰囲気（Ａｒガス圧力＝１気圧）中で出力１０ ＫＪ／
ｎ５ｅｃのＣＯ２ガヌレーザー装置から発生するレーザ
ービームな１分間照射した（照射のし方は、圧粉体上の
中心にレーザービームがくるようにするものである）。
この照射により圧粉体全体が溶融した。
その後、自然冷却により凝固させて、４．９ｆの直径が
約７τの球状の塊状体を製造した。
約７τの球状の塊状体を製造した。
この塊状体の顕微鏡による組織観察とＸ線回折を行なっ
たところ、この塊状体はＡｌ２Ｏ３の単結晶であること
が確認された。
たところ、この塊状体はＡｌ２Ｏ３の単結晶であること
が確認された。
実施例２
平均粒径が０．４μｍのＡｌ２Ｏ３粉末を湿式粉砕して
０．１μｍにした後、１５Ｋｇ／−の圧力でプレス成形
して、外径が２０膿で厚みが２０駒の円板状圧粉体を作
成し、この圧粉体にＡｒ雰囲気（Ａｒガス圧力＝１気圧
）中で、実施例１と同一のＣＯ２ガスレーザー装置で、
レーザービームな１．５分間照射した。この照射により
圧粉体全体が溶融した。
０．１μｍにした後、１５Ｋｇ／−の圧力でプレス成形
して、外径が２０膿で厚みが２０駒の円板状圧粉体を作
成し、この圧粉体にＡｒ雰囲気（Ａｒガス圧力＝１気圧
）中で、実施例１と同一のＣＯ２ガスレーザー装置で、
レーザービームな１．５分間照射した。この照射により
圧粉体全体が溶融した。
その後、自然冷却により凝固させて、２１．８ｆのＡｌ
２Ｏ３塊状体を製造した。
２Ｏ３塊状体を製造した。
このＡｌ２Ｏ３塊状体は、直径が約１０τの球状であり
、Ａｌ２Ｏ３の結晶粒径が２朔の多結晶体であった。
、Ａｌ２Ｏ３の結晶粒径が２朔の多結晶体であった。
参考例１
実施例１で得られたＡｌ２Ｏ３単結晶からなる塊状体よ
り、 ５’ｗｎＸ ５ｗＸ ３ｍｍの大きさの直方体を
切り出し、この切り出したＡｌ２Ｏ３単結晶表面に、真
空蒸着法により、Ｔｉを１０μｍの平均層厚で蒸着した
後、これを切削工具用ホルダーに銅ろう付けして、切刃
形状がＪＩＳ表示で００．ｅ、ｅ、ｅ。
り、 ５’ｗｎＸ ５ｗＸ ３ｍｍの大きさの直方体を
切り出し、この切り出したＡｌ２Ｏ３単結晶表面に、真
空蒸着法により、Ｔｉを１０μｍの平均層厚で蒸着した
後、これを切削工具用ホルダーに銅ろう付けして、切刃
形状がＪＩＳ表示で００．ｅ、ｅ、ｅ。
ｘｆ、１ｆ、ｏ４となるような本発明バイトを作成した
。
。
このバイトを用いて、それぞれ下記のような条件にて連
続切削試験及び断続切削試験を行なった。
続切削試験及び断続切削試験を行なった。
〈連続切削試験条件〉
被剛材：ＦＣ２５（ブリネル硬さ：１４０）切削速度：
６００ｍ／分 送り ： ０．２ ｍ ／ ｒｅｖ。
６００ｍ／分 送り ： ０．２ ｍ ／ ｒｅｖ。
切込み ＝１配
切削時間：３０分
く断続切削試験条件〉
被削材： ＳＮＣＭ８ （ブリネル硬さ：２８０）切削
速度：３００ｍ／分 送り ＝０．２陥／ ｒｅｖ。
速度：３００ｍ／分 送り ＝０．２陥／ ｒｅｖ。
切込み ：１喘
上記連続切削試験では切刃のフランク摩耗幅を測定して
、材料の耐摩耗性を評価し、断続切削試験では切刃にチ
ッピングが生じるまでの時間を測定して、材料の強度を
評価した。
、材料の耐摩耗性を評価し、断続切削試験では切刃にチ
ッピングが生じるまでの時間を測定して、材料の強度を
評価した。
又、比較のために、市販の白セラ（組成：Ａ１２０３−
２％ＭｇＯ）と黒セラ（組成：Ａ１２０３−３０％Ｔｉ
Ｃ）を本発明バイトの基材と同一の大きさ、すなわち５
ｍｍ Ｘ ５ ｒａｎ Ｘ ３ ｒａｎに切り出して
、同一の真空蒸着を行ない、同一の切刃形状をもつ従来
ノくイト１及び２を作成して、同様な試験を行ない、同
様な測定を行なった。
２％ＭｇＯ）と黒セラ（組成：Ａ１２０３−３０％Ｔｉ
Ｃ）を本発明バイトの基材と同一の大きさ、すなわち５
ｍｍ Ｘ ５ ｒａｎ Ｘ ３ ｒａｎに切り出して
、同一の真空蒸着を行ない、同一の切刃形状をもつ従来
ノくイト１及び２を作成して、同様な試験を行ない、同
様な測定を行なった。
これらの結果を第１表に示した。
第１表
第１表に示されたように、本発明バイト（Ａ１２０３単
結晶を基材として有するバイト）は従来バイトに比べて
、耐摩耗性、耐チッピング性ともに極めて優れた切削性
能を有し、鋳鉄だけではなく鋼の高速切削にも使用する
ことができる。
結晶を基材として有するバイト）は従来バイトに比べて
、耐摩耗性、耐チッピング性ともに極めて優れた切削性
能を有し、鋳鉄だけではなく鋼の高速切削にも使用する
ことができる。
参考例２
実施例２で得られたＡｌ１Ｏ３の多結晶体からなる塊状
体より、外径が５端、内径が０．５鋼で高さが４叩の細
線用線引ダイスを作成した。
体より、外径が５端、内径が０．５鋼で高さが４叩の細
線用線引ダイスを作成した。
このダイスを用いて、銅の細線を線引して直径０、５０
ｍｍの細線とし、寿命となるまでの線引長さを調べた
。なお、寿命とは、ダイスの摩耗により細線の直径が太
くなり、０．５０１ｍを越えた時である。
ｍｍの細線とし、寿命となるまでの線引長さを調べた
。なお、寿命とは、ダイスの摩耗により細線の直径が太
くなり、０．５０１ｍを越えた時である。
従来の組成がＣｏ：９重量％、ｗｅ：残りの超硬合金を
用いた超硬ダイスでは、３５０００ｍＬか引抜けなかっ
たが、本発明のＡｌ２Ｏ３塊状体からなるダイスでは４
６００．００ ｍ引抜くことができた。
用いた超硬ダイスでは、３５０００ｍＬか引抜けなかっ
たが、本発明のＡｌ２Ｏ３塊状体からなるダイスでは４
６００．００ ｍ引抜くことができた。
このように、この発明のＡで２０３塊状体は線引ダイス
としても使用することができる。
としても使用することができる。
以上のように、この発明は、分単位の極めて短い時間で
Ａｌ２Ｏ３多結晶体からなる塊状体を製造することがで
きるし、又、場合によってはＡｌ２Ｏ３単結晶をも製造
することができる工業上有用な方法である。そして、得
られたＡｌ２Ｏ３塊状体は、Ａｌ２Ｏ３単味から・なっ
ているので、Ａｌ２Ｏ３の高い硬度ひいては耐摩耗性を
最大限に活かすことができ、又、その結晶粒径が１胴以
上と大きいので、結晶粒界を少なくすることができ、し
かも巣が殆んどないので、高強度な材料であり、極めて
有用な材料である。
Ａｌ２Ｏ３多結晶体からなる塊状体を製造することがで
きるし、又、場合によってはＡｌ２Ｏ３単結晶をも製造
することができる工業上有用な方法である。そして、得
られたＡｌ２Ｏ３塊状体は、Ａｌ２Ｏ３単味から・なっ
ているので、Ａｌ２Ｏ３の高い硬度ひいては耐摩耗性を
最大限に活かすことができ、又、その結晶粒径が１胴以
上と大きいので、結晶粒界を少なくすることができ、し
かも巣が殆んどないので、高強度な材料であり、極めて
有用な材料である。
Claims (3)
- （１）酸化アルミニウム粉末をプレス成形して圧粉体と
し、この圧粉体にレーザービームを当てて圧粉体全体を
急激に溶融させ、その後凝固させることを特徴とする酸
化アルミニウム塊状体の製造法。 - （２）塊状体が多結晶体であり、その結晶の粒径が１ｍ
ｍ以上である特許請求の範囲第１項記載の酸化アルミニ
ウム塊状体の製造法。 - （３）塊状体が単結晶であり、その結晶の粒径が１ｍｍ
以上である特許請求の範囲第１項記載の酸化アルミニウ
ム塊状体の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59145694A JPS6126571A (ja) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | 酸化アルミニウム塊状体の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59145694A JPS6126571A (ja) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | 酸化アルミニウム塊状体の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6126571A true JPS6126571A (ja) | 1986-02-05 |
Family
ID=15390939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59145694A Pending JPS6126571A (ja) | 1984-07-13 | 1984-07-13 | 酸化アルミニウム塊状体の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6126571A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6424830A (en) * | 1987-07-21 | 1989-01-26 | Toa Gosei Chem Ind | Production of polycarbonate diol |
| JPH01145368A (ja) * | 1987-12-02 | 1989-06-07 | Riken Corp | セラミックス線引ダイス |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5223112A (en) * | 1975-08-14 | 1977-02-21 | Little Inc A | Method and apparatus for forming refractory pipes |
| JPS5314248A (en) * | 1976-07-23 | 1978-02-08 | Sutaatengu Kougiyou Kk | Dust removing apparatus for air cooled engine |
-
1984
- 1984-07-13 JP JP59145694A patent/JPS6126571A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5223112A (en) * | 1975-08-14 | 1977-02-21 | Little Inc A | Method and apparatus for forming refractory pipes |
| JPS5314248A (en) * | 1976-07-23 | 1978-02-08 | Sutaatengu Kougiyou Kk | Dust removing apparatus for air cooled engine |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6424830A (en) * | 1987-07-21 | 1989-01-26 | Toa Gosei Chem Ind | Production of polycarbonate diol |
| JPH01145368A (ja) * | 1987-12-02 | 1989-06-07 | Riken Corp | セラミックス線引ダイス |
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