JPS6152102B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6152102B2 JPS6152102B2 JP57128492A JP12849282A JPS6152102B2 JP S6152102 B2 JPS6152102 B2 JP S6152102B2 JP 57128492 A JP57128492 A JP 57128492A JP 12849282 A JP12849282 A JP 12849282A JP S6152102 B2 JPS6152102 B2 JP S6152102B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cutting
- ceramic
- powder
- toughness
- sinterability
- Prior art date
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- Expired
Links
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Description
この発明は、高硬度および高靭性、並びにすぐ
れた、耐摩耗性および焼結性を有し、特に鋳鉄お
よび鋼の切削にすぐれた切削性能を示す酸化アル
ミニウム（以下Al2O3で示す）系セラミツクに関
するものである。 従来、純Al2O3からなるセラミツクが切削工具
として使用されているが、この純Al2O3セラミツ
クは高硬度をもつものの靭性の劣るものであるた
め、高靭性が要求される鋼の切削には使用するこ
とができず、もつぱら鋳鉄の高速仕上切削にのみ
使用されている。 その後、炭化チタン（以下TiCで示す）を20〜
30容量％含有したAl2O3−TiC系セラミツクが提
案され、確かに、このAl2O3−TiC系セラミツク
は、純Al2O3セラミツクに比して一段と硬さが高
く、かつ高靭性をもつので、鋼の切削や、鋳鉄の
高速フライス切削などに使用することが可能にな
つたが、反面TiC含有量が多いために焼結性が悪
く、したがつて緻密な焼結体を得るためには生産
性のきわめて低いホツトプレス法によらなければ
ならず、さらに鋳鉄の高速切削における耐摩耗性
は純Al2O3セラミツクよりもやや劣るものであ
り、刃先の信頼性も未だ十分とは云えないもので
ある。 また、最近、高靭性をもつと云われるAl2O3−
ZrO2系セラミツクが提案されたが、このAl2O3−
ZrO3系セラミツクは硬さが低いために、その切
削分野は限られたものにならざるを得ず、しかも
鋳鉄切削などにおける摩耗形態もあまり良好でで
ないのが現状である。 そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、高硬度および高靭性を有し、かつ耐摩耗性お
よび焼結性にすぐれ、鋼および鋳鉄のいずれの切
削においてもすぐれた切削性能を発揮する切削工
具用材料を得べく研究を行なつた結果、 (a) Al2O3にMoおよびＷのうちの１種または２種
以上を添加含有させると、Ti、Zr、およびHf
の酸化物（以下TiO2、ZrO2、およびHfO2で示
す）のうちの１種または２種以上との共存にお
いて、焼結性が一段と向上するようになり、こ
の結果自身も金属の形で存在し、セラミツクは
高靭性をもつようになること。 (b) さらにTi、Zr、およびHfの炭化物、窒化
物、炭窒化物、および炭窒酸化物、並びにこれ
らの２種以上の固溶体（以下、これらを総称し
てTi、Zr、およびHfの炭・窒・酸化物とい
う）のうちの１種または２種以上を比較的少な
い量で添加含有させると、焼結性を低下させる
ことなく、焼結時のAl2O3の粒成長が抑制され
るようになり、この結果切削時における摩耗形
態が良好となり、鋼の切削も可能となること。 (c) さらに、加えてMg、Si、Ｙ、Ni、およびCr
の酸化物（以下それぞれMgO、SiO2、Y2O3、
NiO、およびCr2O3で示す）のうちの１種また
は２種以上を少量添加含有させると、さらに焼
結性が向上するようになり、この結果普通焼結
によつて緻密な焼結体が得られるようになり、
当然得られたセラミツクは高靭性をもつように
なること。 (d) さらに、上記のようにTiO2、ZrO2、および
HfO2のうちの１種または２種以上を含有する
と、焼結時にMoおよびＷが焼結雰囲気と反応
するのが抑制されるほか、Al2O3の粒成長が抑
制されるようになるので、セラミツクの靭性劣
化が阻止されること。 (e) 主成分たるAl2O3によつてセラミツクは高硬
度を保持し、これによつてすぐれた耐摩耗性が
硬保されること。 以上(a)〜(e)に示される知見を得たのである。 この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、容量％で、 MoおよびＷのうちの１種または２種：0.1〜２
％、 Ti、Zr、およびHfの炭・窒・酸化物のうちの
１種または２種以上：１〜10％、 MgO、SiO2、Y2O3、NiO、およびCr2O3のうち
の１種または２種以上：0.1〜２％、 TiO2、ZrO2、およびHfO2のうちの１種または
２種以上：１〜10％、 Al2O3および不可避不純物：残り、 からなる組成を有し、かつ高硬度および高靭性、
さらにすぐれた耐摩耗性および焼結性を有し、特
に鋼および鋳鉄のいずれの切削に用いた場合にも
すぐれた切削性能を示すAl2O3系セラミツクに特
徴を有するものである。 つぎに、この発明のセラミツクにおいて成分組
成を上記の通りに限定した理由を説明する。 (a) MoおよびＷ これらの成分には、焼結性を向上させ、かつ
自身も金属の形で存在してセラミツクの靭性を
向上させる作用があることは上記の通りである
が、その含有量が0.1％未満では前記作用に所
望の効果が得られず、一方２％を越えて含有さ
せると、再び焼結性に劣化傾向が見られるよう
になるばかりでなく、セラミツクの硬さが低下
するようになることから、その含有量を0.1〜
２％と定めた。 (b) Ti、Zr、およびHfの炭・窒・酸化物 これらの成分には、上記のように焼結時にお
けるAl2O3の粒成長を抑制し、かつAl2O3の粒
間結合力を高め、もつて靭性を向上させて切削
時におけるマイクロチツピングの発生を防止す
る作用があるが、その含有量が１％未満では前
記作用に所望の効果が得られず、一方10％を越
えて含有させると、焼結性が劣化するようにな
ることから、その含有量を１〜10％と定めた。 (c) MgO、SiO2、Y2O3、NiO、およびCr2O3 これらの成分には、上記の通り焼結性を向上
させ、普通焼結によつて緻密な焼結体を製造可
能にする作用があるが、その含有量が0.1％未
満では前記作用に所望の効果が得られず、一方
２％を越えて含有させると、靭性が低下するよ
うになることから、その含有量を0.1〜２％と
定めた。 (d) TiO2、ZrO2、およびHfO2 上記のように、これらの成分には、焼結雰囲
気、特にCOガス含有雰囲気のような炭素を含
有する雰囲気において、セラミツク脆化の原因
となる炭化物をMoおよびＷと反応することに
より形成するものを防止すると共に、Al2O3の
粒成長を抑制し、もつてセラミツクの靭性を高
い状態に保持する作用があるが、その含有量が
１％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方10％を越えて含有させると、焼結性が
劣化するようになることから、その含有量を１
〜10％と定めた。 つぎに、この発明のセラミツクを実施例により
具体的に説明する。 実施例 原料粉末として、0.5〜1.0μｍの範囲内の平均
粒径を有するα−Al2O3粉末、MgO粉末、および
SiO2粉末、さらにいずれも1.0〜2.0μｍの範囲内
の平均粒径を有するMo粉末、Ｗ粉末、TiC粉
末、ZrN粉末、HfC0.3N0.7（第１表にはHfCNで
示す）粉末、TiC0.4N0.5O0.1（同じくTiCNOで示
す）粉末、ZrC0.7N0.3（同ZrCNで示す）粉末、
（Ti、Zr）CN粉末（TiN／ZrC＝１／１、重量
比）、Y2O3粉末、NiO粉末、Cr2O3粉末、TiO2粉
末、ZrO2粉末、およびHfO2粉末を用意し、これ
ら原料粉末をそれぞれ第１表に示される配合組成
に配合し、湿式ボールミルにて２日間混合し、乾
燥した後、１ton/cm2の圧力にて圧粉体に成形し、
ついでこの圧粉体を、真空中、温度：1650℃に２
時間保持の条件で
れた、耐摩耗性および焼結性を有し、特に鋳鉄お
よび鋼の切削にすぐれた切削性能を示す酸化アル
ミニウム（以下Al2O3で示す）系セラミツクに関
するものである。 従来、純Al2O3からなるセラミツクが切削工具
として使用されているが、この純Al2O3セラミツ
クは高硬度をもつものの靭性の劣るものであるた
め、高靭性が要求される鋼の切削には使用するこ
とができず、もつぱら鋳鉄の高速仕上切削にのみ
使用されている。 その後、炭化チタン（以下TiCで示す）を20〜
30容量％含有したAl2O3−TiC系セラミツクが提
案され、確かに、このAl2O3−TiC系セラミツク
は、純Al2O3セラミツクに比して一段と硬さが高
く、かつ高靭性をもつので、鋼の切削や、鋳鉄の
高速フライス切削などに使用することが可能にな
つたが、反面TiC含有量が多いために焼結性が悪
く、したがつて緻密な焼結体を得るためには生産
性のきわめて低いホツトプレス法によらなければ
ならず、さらに鋳鉄の高速切削における耐摩耗性
は純Al2O3セラミツクよりもやや劣るものであ
り、刃先の信頼性も未だ十分とは云えないもので
ある。 また、最近、高靭性をもつと云われるAl2O3−
ZrO2系セラミツクが提案されたが、このAl2O3−
ZrO3系セラミツクは硬さが低いために、その切
削分野は限られたものにならざるを得ず、しかも
鋳鉄切削などにおける摩耗形態もあまり良好でで
ないのが現状である。 そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、高硬度および高靭性を有し、かつ耐摩耗性お
よび焼結性にすぐれ、鋼および鋳鉄のいずれの切
削においてもすぐれた切削性能を発揮する切削工
具用材料を得べく研究を行なつた結果、 (a) Al2O3にMoおよびＷのうちの１種または２種
以上を添加含有させると、Ti、Zr、およびHf
の酸化物（以下TiO2、ZrO2、およびHfO2で示
す）のうちの１種または２種以上との共存にお
いて、焼結性が一段と向上するようになり、こ
の結果自身も金属の形で存在し、セラミツクは
高靭性をもつようになること。 (b) さらにTi、Zr、およびHfの炭化物、窒化
物、炭窒化物、および炭窒酸化物、並びにこれ
らの２種以上の固溶体（以下、これらを総称し
てTi、Zr、およびHfの炭・窒・酸化物とい
う）のうちの１種または２種以上を比較的少な
い量で添加含有させると、焼結性を低下させる
ことなく、焼結時のAl2O3の粒成長が抑制され
るようになり、この結果切削時における摩耗形
態が良好となり、鋼の切削も可能となること。 (c) さらに、加えてMg、Si、Ｙ、Ni、およびCr
の酸化物（以下それぞれMgO、SiO2、Y2O3、
NiO、およびCr2O3で示す）のうちの１種また
は２種以上を少量添加含有させると、さらに焼
結性が向上するようになり、この結果普通焼結
によつて緻密な焼結体が得られるようになり、
当然得られたセラミツクは高靭性をもつように
なること。 (d) さらに、上記のようにTiO2、ZrO2、および
HfO2のうちの１種または２種以上を含有する
と、焼結時にMoおよびＷが焼結雰囲気と反応
するのが抑制されるほか、Al2O3の粒成長が抑
制されるようになるので、セラミツクの靭性劣
化が阻止されること。 (e) 主成分たるAl2O3によつてセラミツクは高硬
度を保持し、これによつてすぐれた耐摩耗性が
硬保されること。 以上(a)〜(e)に示される知見を得たのである。 この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、容量％で、 MoおよびＷのうちの１種または２種：0.1〜２
％、 Ti、Zr、およびHfの炭・窒・酸化物のうちの
１種または２種以上：１〜10％、 MgO、SiO2、Y2O3、NiO、およびCr2O3のうち
の１種または２種以上：0.1〜２％、 TiO2、ZrO2、およびHfO2のうちの１種または
２種以上：１〜10％、 Al2O3および不可避不純物：残り、 からなる組成を有し、かつ高硬度および高靭性、
さらにすぐれた耐摩耗性および焼結性を有し、特
に鋼および鋳鉄のいずれの切削に用いた場合にも
すぐれた切削性能を示すAl2O3系セラミツクに特
徴を有するものである。 つぎに、この発明のセラミツクにおいて成分組
成を上記の通りに限定した理由を説明する。 (a) MoおよびＷ これらの成分には、焼結性を向上させ、かつ
自身も金属の形で存在してセラミツクの靭性を
向上させる作用があることは上記の通りである
が、その含有量が0.1％未満では前記作用に所
望の効果が得られず、一方２％を越えて含有さ
せると、再び焼結性に劣化傾向が見られるよう
になるばかりでなく、セラミツクの硬さが低下
するようになることから、その含有量を0.1〜
２％と定めた。 (b) Ti、Zr、およびHfの炭・窒・酸化物 これらの成分には、上記のように焼結時にお
けるAl2O3の粒成長を抑制し、かつAl2O3の粒
間結合力を高め、もつて靭性を向上させて切削
時におけるマイクロチツピングの発生を防止す
る作用があるが、その含有量が１％未満では前
記作用に所望の効果が得られず、一方10％を越
えて含有させると、焼結性が劣化するようにな
ることから、その含有量を１〜10％と定めた。 (c) MgO、SiO2、Y2O3、NiO、およびCr2O3 これらの成分には、上記の通り焼結性を向上
させ、普通焼結によつて緻密な焼結体を製造可
能にする作用があるが、その含有量が0.1％未
満では前記作用に所望の効果が得られず、一方
２％を越えて含有させると、靭性が低下するよ
うになることから、その含有量を0.1〜２％と
定めた。 (d) TiO2、ZrO2、およびHfO2 上記のように、これらの成分には、焼結雰囲
気、特にCOガス含有雰囲気のような炭素を含
有する雰囲気において、セラミツク脆化の原因
となる炭化物をMoおよびＷと反応することに
より形成するものを防止すると共に、Al2O3の
粒成長を抑制し、もつてセラミツクの靭性を高
い状態に保持する作用があるが、その含有量が
１％未満では前記作用に所望の効果が得られ
ず、一方10％を越えて含有させると、焼結性が
劣化するようになることから、その含有量を１
〜10％と定めた。 つぎに、この発明のセラミツクを実施例により
具体的に説明する。 実施例 原料粉末として、0.5〜1.0μｍの範囲内の平均
粒径を有するα−Al2O3粉末、MgO粉末、および
SiO2粉末、さらにいずれも1.0〜2.0μｍの範囲内
の平均粒径を有するMo粉末、Ｗ粉末、TiC粉
末、ZrN粉末、HfC0.3N0.7（第１表にはHfCNで
示す）粉末、TiC0.4N0.5O0.1（同じくTiCNOで示
す）粉末、ZrC0.7N0.3（同ZrCNで示す）粉末、
（Ti、Zr）CN粉末（TiN／ZrC＝１／１、重量
比）、Y2O3粉末、NiO粉末、Cr2O3粉末、TiO2粉
末、ZrO2粉末、およびHfO2粉末を用意し、これ
ら原料粉末をそれぞれ第１表に示される配合組成
に配合し、湿式ボールミルにて２日間混合し、乾
燥した後、１ton/cm2の圧力にて圧粉体に成形し、
ついでこの圧粉体を、真空中、温度：1650℃に２
時間保持の条件で
【表】
焼結することによつて、実質的に配合組成と同一
の成分組成をもつた本発明セラミツク１〜15、お
よび従来セラミツク１、２をそれぞれ製造した。 ついで、この結果得られた本発明セラミツク１
〜15および従来セラミツク１、２について、ロツ
クウエル硬さ（Ａスケール）および抗折力を測定
すると共に、これよりSNG432型の切削チツプを
切出し、被削材：FC30（ブリネル硬さ：160）、
切削速度：400m/min、送り：0.3mm/rev.、切込
み：２mm、切削時間：30分の条件での鋳鉄切削試
験、および被削材：SKD−61（ロツクウエル硬
さＣスケール：50）、切削速度：100m/min、送
り：0.12mm/rev.、切込み：１mm、切削時間：20
分の条件での工具鋼切削試験を行ない、チツプ刃
先の逃げ面摩耗を測定した。ただし比較セラミツ
ク２については、未焼結のため切削試験を行なわ
なかつた。これらの測定結果を第１表に合せて示
した。 第１表に示される結果から、本発明セラミツク
１〜15は、いずれも高硬度および高靭性を有し、
しかも鋳鉄および鋼のいずれの切削においても従
来セラミツク１に比して一段とすぐれた切削性能
を示すことが明らかである。 上述のように、この発明のセラミツクは、高硬
度および高靭性、並びにすぐれた耐摩耗性をもつ
ので、これらの特性が要求される鋳鉄および鋼の
いずれの切削に用いた場合にもすぐれた切削性能
を発揮し、さらにすぐれた焼結性を有するので、
ホツトプレス法などの特殊な焼結法を必要とする
ことなく、普通の焼結条件にて製造することがで
きるなど工業上有用な特性を有するのである。
の成分組成をもつた本発明セラミツク１〜15、お
よび従来セラミツク１、２をそれぞれ製造した。 ついで、この結果得られた本発明セラミツク１
〜15および従来セラミツク１、２について、ロツ
クウエル硬さ（Ａスケール）および抗折力を測定
すると共に、これよりSNG432型の切削チツプを
切出し、被削材：FC30（ブリネル硬さ：160）、
切削速度：400m/min、送り：0.3mm/rev.、切込
み：２mm、切削時間：30分の条件での鋳鉄切削試
験、および被削材：SKD−61（ロツクウエル硬
さＣスケール：50）、切削速度：100m/min、送
り：0.12mm/rev.、切込み：１mm、切削時間：20
分の条件での工具鋼切削試験を行ない、チツプ刃
先の逃げ面摩耗を測定した。ただし比較セラミツ
ク２については、未焼結のため切削試験を行なわ
なかつた。これらの測定結果を第１表に合せて示
した。 第１表に示される結果から、本発明セラミツク
１〜15は、いずれも高硬度および高靭性を有し、
しかも鋳鉄および鋼のいずれの切削においても従
来セラミツク１に比して一段とすぐれた切削性能
を示すことが明らかである。 上述のように、この発明のセラミツクは、高硬
度および高靭性、並びにすぐれた耐摩耗性をもつ
ので、これらの特性が要求される鋳鉄および鋼の
いずれの切削に用いた場合にもすぐれた切削性能
を発揮し、さらにすぐれた焼結性を有するので、
ホツトプレス法などの特殊な焼結法を必要とする
ことなく、普通の焼結条件にて製造することがで
きるなど工業上有用な特性を有するのである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ MoおよびＷのうちの１種または２種：0.1〜
２％、 Ti、Zr、およびHfの炭化物、窒化物、炭窒化
物、および炭窒酸化物、並びにこれらの２種以上
の固溶体のうちの１種または２種以上：１〜10
％、 Mg、Si、Ｙ、Ni、およびCrの酸化物のうちの
１種または２種以上：0.1〜２％、 Ti、Zr、およびHfの酸化物のうちの１種また
は２種以上：１〜10％、 酸化アルミニウムおよび不可避不純物：残り、
からなる組成（以上容量％）を有することを特徴
とする切削工具用酸化アルミニウム系セラミツ
ク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57128492A JPS5918157A (ja) | 1982-07-23 | 1982-07-23 | 切削工具用酸化アルミニウム系セラミツク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57128492A JPS5918157A (ja) | 1982-07-23 | 1982-07-23 | 切削工具用酸化アルミニウム系セラミツク |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5918157A JPS5918157A (ja) | 1984-01-30 |
| JPS6152102B2 true JPS6152102B2 (ja) | 1986-11-12 |
Family
ID=14986086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57128492A Granted JPS5918157A (ja) | 1982-07-23 | 1982-07-23 | 切削工具用酸化アルミニウム系セラミツク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5918157A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62277203A (ja) * | 1986-05-23 | 1987-12-02 | Kyocera Corp | 酸化アルミニウム質切削工具 |
| US4804645A (en) * | 1987-03-27 | 1989-02-14 | Sandvik Aktiebolag | Ceramic material based on alumina and refractory hard constituents |
| JPH0667782B2 (ja) * | 1987-09-08 | 1994-08-31 | 株式会社神戸製鋼所 | Ａｌ▲下２▼Ｏ▲下３▼基セラミックス材料およびその製造方法 |
| JPH01179755A (ja) * | 1988-01-11 | 1989-07-17 | Mitsubishi Metal Corp | 切削工具用セラミックス部材 |
| JPH01179754A (ja) * | 1988-01-11 | 1989-07-17 | Mitsubishi Metal Corp | 切削工具用セラミックス部材 |
| JPH0234557A (ja) * | 1988-07-25 | 1990-02-05 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 易焼結性酸化アルミニウム基セラミックス焼結体 |
| CN108149120A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-06-12 | 重庆市大足区赤焰五金制品厂 | 一种适合不同温度的刀具材料的制备方法 |
-
1982
- 1982-07-23 JP JP57128492A patent/JPS5918157A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5918157A (ja) | 1984-01-30 |
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