JPS6232151B2 - - Google Patents
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- JPS6232151B2 JPS6232151B2 JP57044810A JP4481082A JPS6232151B2 JP S6232151 B2 JPS6232151 B2 JP S6232151B2 JP 57044810 A JP57044810 A JP 57044810A JP 4481082 A JP4481082 A JP 4481082A JP S6232151 B2 JPS6232151 B2 JP S6232151B2
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Description
本発明は高密度で靭性の大きいAl2O3―TiC系
セラミツク工具材料の製造法に関する。 Al2O3―TiC系セラミツク工具は高速切削特性
に優れているため、近年高速切削において使用さ
れている。従来このようなセラミツク工具の製造
法として一般にホツトプレス法が用いられるが、
これは角板又は円枚を一度ホツトプレスし、その
後所望のチツプ形状に切断し、仕上げねばならず
製造コストが高くなり、又チツプ形状が複雑にな
ると製造できないという難点がある。又成型後一
旦、不活性雰囲気中で焼結し密度を95％程度に
し、その後熱間静水圧プレスにより焼結するHIP
法も提案されているが、不活性雰囲気中で焼結す
る際に高温を要しそのため粒成長を伴うため、切
削工具とした場合、耐摩耗性に劣るという欠点が
ある。粒成長を抑制するためMgO、NiOなどを少
量添加する試みもなされているが、この場合HIP
を行うために必要な密度を得るためには1850℃以
上の高温が必要であり、Al2O3の粒成長はどうし
てもさけられなかつた。 切削工具としての特性を十分に満足させうるた
めには一次焼結の温度を1750℃以下とし、Al2O3
の粒成長を防ぐ必要があるのである。 本発明の目的は、これらの問題を解決した切削
工具用セラミツク工具の製造方法を提供するもの
で、その要旨は(a)Al2O355〜90重量％と、(b)TiO2
を５〜15重量％含むTiC成分10〜45重量％とから
成る配合物(c)100重量部に、(d)Dy2O3を0.05〜2.0
重量部添加して混合し成型後、不活性ガス中で対
理論密度が95〜99％となるよう一次焼結を行い、
次いで熱間静水圧プレスを行い対理論密度を99.5
％以上とすることを特徴とする切削工具用セラミ
ツク工具の製造方法にある。 以下に本発明を詳細に説明するに、 本発明方法ではまず、(a)成分のAl2O3と(b)成分
のTiO2との配合物(c)を調製する必要がある。そ
して(b)成分のTiC成分にはTiO2が５〜15重量％含
まれている。TiO2はAl2O3とTiC成分の結合強度
を高め焼結体の硬さの向上を計るためのものであ
るが、(b)成分中に５重量％以下ではその効果に乏
しく、15重量％を超えるとAl2O3の粒成長が生じ
逆に強度の低下を伴なうため５〜15重量％に限定
した。 (a)成分と(b)成分の比率は従来から知られている
如く(a)成分70重量％、(b)成分30重量％が好まし
く、(a)成分が90重量％を超えると(b)成分の効果が
小さく靭性に劣り、(a)成分が55重量％未満では焼
結しにくく、空孔の残つた焼結体となるため、い
ずれも切削工具とした場合耐欠損性において不安
定となる。 (d)成分のDy2O3を添加すると一次焼結の温度を
1750℃以下に低下し、粒成長を防ぐことができ
る。そして(d)成分は配合物(c)100重量部に対し、
0.05〜2.0重量部添加されるが、Dy2O3が0.05重量
部未満の場合はHIP処理するための一次焼結体が
1750℃では得られず、２重量部を超過えると焼結
体は得られるが、靭性に劣り工具としての特性に
欠く。 (d)成分はDy2O3のみでも充分効果を発揮する
が、更にMgO、Y2O3、ZrO2、NiOから選ばれた
１種以上を配合物(c)100重量部に対し0.05〜2.0重
量部添加すると、より強固な粒子の結合層が得ら
れるので好ましい。 上述の(a)成分と(b)成分を混合して配合物(c)を
得、更に(d)成分を添加して混合し、所定の形状に
成形したならば窒素ガス、アルゴンガス等の不活
性ガス中で対理論密度が95〜99％となるように温
度1600〜1750℃で一次焼結を行う。対理論密度を
この範囲になるように限定したのは、95％以下で
はHIP処理で緻密化が生じず、99％を超えると粒
成長が始まるためである。又一次焼結の温度をこ
の範囲で行うのは、1600℃以下ではHIPに必要な
一次焼結の密度95％とすることができず、1750℃
を超えると粒成長を起こし靭性及び耐摩耗性を害
するためである。 一次焼結後温度1350〜1450℃、圧力1000〜2000
Kg／cm2、時間10〜120分で熱間静水圧プレスを行
い、対理論密度を99.5％以上とすると切削工具用
焼結体が完成し、これをダイヤモンド砥石等を用
いて切削工具に仕上げる。 以上のような本発明方法によつて得られるセラ
ミツク工具は耐摩耗性に優れたものとなる。その
理由はAl2O3とTiCの接着強度を高く、かつAl2O3
の結晶粒子が微細なものである。 又本発明方法によつて得られたセラミツク工具
は鋳物以外の金属、例えば非金属、スチール等や
非金属の切削工具としても勿論使用でき、更には
振動が激しくかかる。あるいは高熱のかかる機械
部品にも使用することができる。 以下に本発明を実施例により更に詳細に説明す
るが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実
施例により限定されるものではない。 実施例 純度99.9％平均粒径0.4μのα―Al2O3、炭素量
19.98％平均粒径1.1μのTiC粉、TiO2、Dy2O3、
MgO、ZrO2、Y2O3を第１表のように各種配合
し、ボールミルにて40hr湿式混合を行つた後乾燥
し、混合粉を得た。この混合粉を1.0ton／cm2の圧
力で焼結後の寸法が13×13×５mmになるようプレ
ス成型し、その後150mmHgのアルゴン雰囲気で対
理論密度が95〜97％になるよう1700、1730、
1760、1790、1820℃で１次焼結した。焼結後HIP
炉を用いて1400℃で1hr、1500Kg／cm2の圧力で焼
結した。ガスはアルゴンを用いた。得られた焼結
体はダイヤモンド砥石を用いてSNGN432の形状
（JIS）に仕上げた。チヤンフアーは0.07mm×25゜
とした。このものについて次の、の条件にて
切削テストを行つたところ第１表のような結果が
得られた。 切削テストの条件 被削材 ：FC20（HB200〜220） 切削条件：切削速度（Ｖ）＝920m／min、 切り込み（ｔ）＝0.5mm、 送り速度（ｆ）＝0.25mm／rev、 寿命判定：120φmm×15mmの外周部を100回
切削した後の摩耗幅ＶB（mm）を
測定 被削材 ：SKD11（H65） 切削条件：切削速度（Ｖ）＝80ｍ／min、 切り込み（ｔ）＝0.5mm、 送り速度（ｆ）＝0.1mm／rev 寿命判定：120φmmの棒材を２分間切削した
後の摩耗幅ＶB（mm）を測定
セラミツク工具材料の製造法に関する。 Al2O3―TiC系セラミツク工具は高速切削特性
に優れているため、近年高速切削において使用さ
れている。従来このようなセラミツク工具の製造
法として一般にホツトプレス法が用いられるが、
これは角板又は円枚を一度ホツトプレスし、その
後所望のチツプ形状に切断し、仕上げねばならず
製造コストが高くなり、又チツプ形状が複雑にな
ると製造できないという難点がある。又成型後一
旦、不活性雰囲気中で焼結し密度を95％程度に
し、その後熱間静水圧プレスにより焼結するHIP
法も提案されているが、不活性雰囲気中で焼結す
る際に高温を要しそのため粒成長を伴うため、切
削工具とした場合、耐摩耗性に劣るという欠点が
ある。粒成長を抑制するためMgO、NiOなどを少
量添加する試みもなされているが、この場合HIP
を行うために必要な密度を得るためには1850℃以
上の高温が必要であり、Al2O3の粒成長はどうし
てもさけられなかつた。 切削工具としての特性を十分に満足させうるた
めには一次焼結の温度を1750℃以下とし、Al2O3
の粒成長を防ぐ必要があるのである。 本発明の目的は、これらの問題を解決した切削
工具用セラミツク工具の製造方法を提供するもの
で、その要旨は(a)Al2O355〜90重量％と、(b)TiO2
を５〜15重量％含むTiC成分10〜45重量％とから
成る配合物(c)100重量部に、(d)Dy2O3を0.05〜2.0
重量部添加して混合し成型後、不活性ガス中で対
理論密度が95〜99％となるよう一次焼結を行い、
次いで熱間静水圧プレスを行い対理論密度を99.5
％以上とすることを特徴とする切削工具用セラミ
ツク工具の製造方法にある。 以下に本発明を詳細に説明するに、 本発明方法ではまず、(a)成分のAl2O3と(b)成分
のTiO2との配合物(c)を調製する必要がある。そ
して(b)成分のTiC成分にはTiO2が５〜15重量％含
まれている。TiO2はAl2O3とTiC成分の結合強度
を高め焼結体の硬さの向上を計るためのものであ
るが、(b)成分中に５重量％以下ではその効果に乏
しく、15重量％を超えるとAl2O3の粒成長が生じ
逆に強度の低下を伴なうため５〜15重量％に限定
した。 (a)成分と(b)成分の比率は従来から知られている
如く(a)成分70重量％、(b)成分30重量％が好まし
く、(a)成分が90重量％を超えると(b)成分の効果が
小さく靭性に劣り、(a)成分が55重量％未満では焼
結しにくく、空孔の残つた焼結体となるため、い
ずれも切削工具とした場合耐欠損性において不安
定となる。 (d)成分のDy2O3を添加すると一次焼結の温度を
1750℃以下に低下し、粒成長を防ぐことができ
る。そして(d)成分は配合物(c)100重量部に対し、
0.05〜2.0重量部添加されるが、Dy2O3が0.05重量
部未満の場合はHIP処理するための一次焼結体が
1750℃では得られず、２重量部を超過えると焼結
体は得られるが、靭性に劣り工具としての特性に
欠く。 (d)成分はDy2O3のみでも充分効果を発揮する
が、更にMgO、Y2O3、ZrO2、NiOから選ばれた
１種以上を配合物(c)100重量部に対し0.05〜2.0重
量部添加すると、より強固な粒子の結合層が得ら
れるので好ましい。 上述の(a)成分と(b)成分を混合して配合物(c)を
得、更に(d)成分を添加して混合し、所定の形状に
成形したならば窒素ガス、アルゴンガス等の不活
性ガス中で対理論密度が95〜99％となるように温
度1600〜1750℃で一次焼結を行う。対理論密度を
この範囲になるように限定したのは、95％以下で
はHIP処理で緻密化が生じず、99％を超えると粒
成長が始まるためである。又一次焼結の温度をこ
の範囲で行うのは、1600℃以下ではHIPに必要な
一次焼結の密度95％とすることができず、1750℃
を超えると粒成長を起こし靭性及び耐摩耗性を害
するためである。 一次焼結後温度1350〜1450℃、圧力1000〜2000
Kg／cm2、時間10〜120分で熱間静水圧プレスを行
い、対理論密度を99.5％以上とすると切削工具用
焼結体が完成し、これをダイヤモンド砥石等を用
いて切削工具に仕上げる。 以上のような本発明方法によつて得られるセラ
ミツク工具は耐摩耗性に優れたものとなる。その
理由はAl2O3とTiCの接着強度を高く、かつAl2O3
の結晶粒子が微細なものである。 又本発明方法によつて得られたセラミツク工具
は鋳物以外の金属、例えば非金属、スチール等や
非金属の切削工具としても勿論使用でき、更には
振動が激しくかかる。あるいは高熱のかかる機械
部品にも使用することができる。 以下に本発明を実施例により更に詳細に説明す
るが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実
施例により限定されるものではない。 実施例 純度99.9％平均粒径0.4μのα―Al2O3、炭素量
19.98％平均粒径1.1μのTiC粉、TiO2、Dy2O3、
MgO、ZrO2、Y2O3を第１表のように各種配合
し、ボールミルにて40hr湿式混合を行つた後乾燥
し、混合粉を得た。この混合粉を1.0ton／cm2の圧
力で焼結後の寸法が13×13×５mmになるようプレ
ス成型し、その後150mmHgのアルゴン雰囲気で対
理論密度が95〜97％になるよう1700、1730、
1760、1790、1820℃で１次焼結した。焼結後HIP
炉を用いて1400℃で1hr、1500Kg／cm2の圧力で焼
結した。ガスはアルゴンを用いた。得られた焼結
体はダイヤモンド砥石を用いてSNGN432の形状
（JIS）に仕上げた。チヤンフアーは0.07mm×25゜
とした。このものについて次の、の条件にて
切削テストを行つたところ第１表のような結果が
得られた。 切削テストの条件 被削材 ：FC20（HB200〜220） 切削条件：切削速度（Ｖ）＝920m／min、 切り込み（ｔ）＝0.5mm、 送り速度（ｆ）＝0.25mm／rev、 寿命判定：120φmm×15mmの外周部を100回
切削した後の摩耗幅ＶB（mm）を
測定 被削材 ：SKD11（H65） 切削条件：切削速度（Ｖ）＝80ｍ／min、 切り込み（ｔ）＝0.5mm、 送り速度（ｆ）＝0.1mm／rev 寿命判定：120φmmの棒材を２分間切削した
後の摩耗幅ＶB（mm）を測定
【表】
第１表の結果により次の(1)〜(8)場合には、セラ
ミツク工具の摩耗幅が大きくなり、場合によつて
は欠損することが判つた。これらより耐摩耗性に
優れた工具を得るには、本発明のように(a)、(b)、
(c)成分を所定量配合することがどうしても必要で
あることが判つた。 (1) No.４のようにAl2O3が、配合物(c)中に90重量
％よりも多く占める場合。 (2) No.５のようにAl2O3が、配合物(c)中に55重量
％よりも少ない場合。 (3) No.８のようにTiO2がTiC成分中に５重量％よ
りも少なく含まれている場合。 (4) No.９のようにTiO2がTiC成分中に15重量％よ
りも多く含まれている場合。 (5) No.10のようにDy2O3を配合物(c)100重量部に
対し0.05重量部より少なく添加した場合。 (6) No.15のようにDy2O3を配合物(c)100重量部に
対し2.0重量部より多く添加した場合。 (7) No.16のように配合物(c)にDy2O3を全く添加し
なかつた場合。 (8) No.17のようにTiC成分中にTiO2を全く含有し
ない場合。 又No.18〜20よりDy2O3にMgO、Y2O3、ZrO2
等の１種以上を添加すると耐摩耗性が更に向上
することが判つた。
ミツク工具の摩耗幅が大きくなり、場合によつて
は欠損することが判つた。これらより耐摩耗性に
優れた工具を得るには、本発明のように(a)、(b)、
(c)成分を所定量配合することがどうしても必要で
あることが判つた。 (1) No.４のようにAl2O3が、配合物(c)中に90重量
％よりも多く占める場合。 (2) No.５のようにAl2O3が、配合物(c)中に55重量
％よりも少ない場合。 (3) No.８のようにTiO2がTiC成分中に５重量％よ
りも少なく含まれている場合。 (4) No.９のようにTiO2がTiC成分中に15重量％よ
りも多く含まれている場合。 (5) No.10のようにDy2O3を配合物(c)100重量部に
対し0.05重量部より少なく添加した場合。 (6) No.15のようにDy2O3を配合物(c)100重量部に
対し2.0重量部より多く添加した場合。 (7) No.16のように配合物(c)にDy2O3を全く添加し
なかつた場合。 (8) No.17のようにTiC成分中にTiO2を全く含有し
ない場合。 又No.18〜20よりDy2O3にMgO、Y2O3、ZrO2
等の１種以上を添加すると耐摩耗性が更に向上
することが判つた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Al2O355〜90重量％と、TiO2を５〜15重量％
含むTiC成分10〜45重量％とから成る配合物100
重量部に、Dy2O3を0.05〜2.0重量部添加して混合
し成形後、不活性ガス中で対理論密度が95〜99％
となるように一次焼結を行い、次いで熱間静水圧
プレスを行い対理論密度を99.5％以上とすること
を特徴とする切削工具用セラミツク工具の製造方
法。 ２ Al2O355〜90重量％と、TiO2を５〜15重量％
含むTiC成分10〜45重量％とから成る配合物100
重量部に、Dy2O30.05〜2.0重量部とMgO、
Y2O3、ZrO2、NiOから選ばれた１種以上を0.05〜
2.0重量部添加して混合し成形後、不活性ガス中
で対理論密度が95〜99％となるよう一次焼結を行
い、次で熱間静水圧プレスを行い対理論密度を
99.5以上とすることを特徴とする切削工具用セラ
ミツク工具の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57044810A JPS58161969A (ja) | 1982-03-20 | 1982-03-20 | 切削工具用セラミツク工具の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57044810A JPS58161969A (ja) | 1982-03-20 | 1982-03-20 | 切削工具用セラミツク工具の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58161969A JPS58161969A (ja) | 1983-09-26 |
| JPS6232151B2 true JPS6232151B2 (ja) | 1987-07-13 |
Family
ID=12701778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57044810A Granted JPS58161969A (ja) | 1982-03-20 | 1982-03-20 | 切削工具用セラミツク工具の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58161969A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2539018B2 (ja) * | 1988-03-23 | 1996-10-02 | 株式会社神戸製鋼所 | Ａｌ▲下２▼Ｏ▲下３▼基セラミックス |
| JP2001322009A (ja) * | 1999-12-28 | 2001-11-20 | Ngk Spark Plug Co Ltd | アルミナセラミックス切削工具およびその製造方法 |
| CN100463984C (zh) * | 2007-01-12 | 2009-02-25 | 西北工业大学 | 三铝化钛基复合材料的制备方法 |
-
1982
- 1982-03-20 JP JP57044810A patent/JPS58161969A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58161969A (ja) | 1983-09-26 |
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