JPS623795B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPS623795B2
JPS623795B2 JP57067017A JP6701782A JPS623795B2 JP S623795 B2 JPS623795 B2 JP S623795B2 JP 57067017 A JP57067017 A JP 57067017A JP 6701782 A JP6701782 A JP 6701782A JP S623795 B2 JPS623795 B2 JP S623795B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxide
zro
cutting
powder
zirconium oxide
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
JP57067017A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS58185477A (ja
Inventor
Taijiro Sugisawa
Teruyoshi Tanase
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.)
Mitsubishi Metal Corp
Original Assignee
Mitsubishi Metal Corp
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 Mitsubishi Metal Corp filed Critical Mitsubishi Metal Corp
Priority to JP57067017A priority Critical patent/JPS58185477A/ja
Publication of JPS58185477A publication Critical patent/JPS58185477A/ja
Publication of JPS623795B2 publication Critical patent/JPS623795B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

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

Description

【発明の詳細な説明】
この発明は、すぐれた耐摩耗性、耐熱衝撃性、
および高温強度を有し、特にこれらの特性が要求
される鋼および鋳鉄の高速切削に切削工具として
用いた場合にすぐれた切削性能を発揮するセラミ
ツク材料の製造法に関するものである。 近年、鋼および鋳鉄の高速切削を可能とすべく
種々の研究開発が試みられ、なかでも工作機械の
高剛性化と切削工具材料の改善の両面から、これ
ら被削材の高速切削への移行は着々と達成されつ
つあり、現時点では300〜600m/minの高い切削
速度での安定した切削が1つの目標とされてい
る。なお、前記の300〜600m/minの高い切削速
度は、高速切削時に発生する熱に対してすぐれた
耐酸化性を示すと共に、Feとの化学的反応性が
低く、かつ摩擦係数の小さな酸化アルミニウム
(以下Al2O3で示す)を主成分として含有する
Al2O3基焼結材料を切削工具として使用するとい
う前提で、高速切削を可能とすべく工作機械に改
良を加えることによつて達成できるとして定めら
れたものである。 しかしながら、上記のAl2O3基焼結材料は、十
分な耐熱衝撃性および高温における機械的強度を
備えていないために、これを切削工具として、特
に鋼の切削に300〜600m/minの高い切削速度で
使用した場合、工作機械の改良も未だ不十分であ
ることと相俟つて、安定した切削性能を発揮しな
いものである。 また、一方、熱膨張係数が小さく、すなわち耐
熱衝撃性にすぐれ、かつ高温における機械的強度
にもすぐれた窒化けい素や、窒化けい素にAl2O3
が固溶したものからなるサイアロンを主成分と
し、これに酸化イツトリウム(以下Y2O3で示
す)、酸化マグネシウム(以下MgOで示す)、酸
化けい素、窒化アルミニウム、酸化チタン、酸化
ジルコニウム(以下ZrO2で示す)、および酸化ハ
フニウムのうちの1種または2種以上を1〜30重
量%程度含有させたものからなる窒化けい素基焼
結材料を、鋼および鋳鉄の高速切削に切削工具と
して使用する試みもなされたが、この窒化けい素
基焼結材料はFeとの反応性が高いために、特に
鋼の高速切削に際しては摩耗が激しく、切削工具
としては汎用性のきわめて低いものである。 そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、鋳鉄は勿論のこと、鋼の高速切削に際して、
すぐれた切削性能を発揮するのに不可欠な特性、
すなわち、すぐれた耐摩耗性、耐熱衝撃性、およ
び高温強度を具備した切削工具材料を得べく研究
を行なつた結果、非常に高い硬さと強固な結晶粒
子間結合を有するが、結晶変態が約1100℃前後で
生じるために、刃先が高温になる切削工具材料に
は適さないと考えられていたZrO2粉末を主原料
粉末として用い、これにAl2O3粉末と、Y2O3粉末
およびMgO粉末のうちの1種または2種と、炭
化チタン(以下TiCで示す)粉末、窒化チタン
(以下TiNで示す)粉末、および炭窒化チタン
(以下TiCNで示す)粉末のうちの1種または2種
以上を配合し、混合した後、通常のホツトプレス
法、あるいは真空またはガス雰囲気中での通常の
焼結法(以下普通焼結法という)にて焼結する
と、鋼および鋳鉄の高速切削に適した切削工具用
セラミツク材料が得られるという知見を得たので
ある。 したがつて、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、重量%で(以下単なる%
表示は重量%を示す)、 Al2O3:10〜40%、 Y2O3およびMgOのうちの1種または2種:1
〜6%、 TiC、TiN、およびTiCNのうちの1種または
2種以上:3〜30%、 Y2O3またはMgOを0.5〜6モル%固溶する正方
晶ZrO2(以下t―ZrO2で示す)と、単斜晶ZrO2
(以下m―ZrO2で示す):残り(ただしt―ZrO2
とm―ZrO2の合量:40%以上、t―ZrO2/m―
ZrO2の重量比:1/9〜9/1を満足すること)から
なる配合組成を有する混合粉末より、通常のホツ
トプレス法あるいは普通焼結法にて、少なくとも
ZrO2が連続相として存在する組織を有する高速
切削性能にすぐれた切削工具用セラミツクス材料
を製造する方法に特徴を有するものである。 つぎに、この発明の方法において、配合組成を
上記の通りに限定した理由を説明する。 (a) Al2O3 Al2O3成分には材料の高温における安定性お
よび耐摩耗性を向上させる作用があるが、その
配合量が10%未満では前記作用に所望の効果が
得られず、一方40%を越えて配合させると材料
の耐熱衝撃性が急激に劣化するようになること
から、その配合量を10〜40%と定めた。 (b) Y2O3およびMgO これらの成分には、材料におけるZrO2成分
のうちのt―ZrO2(高温安定性)のものを安
定化させると共に、ZrO2およびAl2O3粉末の焼
結性を一段と向上させ、さらに結晶粒の成長を
抑制し、もつて高温強度を向上させる作用があ
るが、その配合量が1%未満では前記作用に所
望の効果が得られず、一方6%を越えて配合さ
せると、材料の耐熱衝撃性および耐摩耗性が低
下するようになることから、その配合量を1〜
6%と定めた。 (c) TiC、TiN、およびTiCN これらの成分は、いずれも材料中に分散相を
形成して存在すると共に、全率固溶型であるこ
とから、ZrO2およびAl2O3と共存した場合には
酸素を固溶し、かつ一部のZrを固溶した状態に
なつている。このようにこれらの成分は、その
格子中に酸素とZrが固溶した硬質分散粒子とし
て存在するために、これらの成分の存在によつ
て材料の耐摩耗性は著しく向上するようになる
が、その配合量が3%未満では所望の耐摩耗性
を確保することができず、一方30%を越えて配
合させると、材料のもつすぐれた耐熱衝撃性が
劣化するようになることから、その配合量を3
〜30%と定めた。 (d) ZrO2 上記のように、この発明の方法においては、
t―ZrO2粉末とm―ZrO2粉末とを共存配合さ
せることによつて、材料中に前記両ZrO2によ
つて構成された連続相を形成し、この両ZrO2
の共存と、前記連続相組織の存在によつて材料
はきわめて高い耐熱衝撃性をもつようになる
が、この場合t―ZrO2とm―ZrO2の合量が40
%未満では連続相の形成を安定的に行なうのは
困難であり、したがつて連続相の安定的形成に
は40%以上の配合が必要である。また、上記両
ZrO2粉末の相互重量比が1/9未満でも、9/1を
越えてもt―ZrO2とm―ZrO2の相互重量割合
がくずれ、いずれか一方が多くなりすぎ、他方
が少なくなりすぎる結果となつて、所望のすぐ
れた耐熱衝撃性を確保することができないこと
から、t―ZrO2/m―ZrO2の重量比を1/9〜9/
1とする必要がある。 なお、t―ZrO2粉末としては、Y2O3または
ZrO2を0.5〜6モル%固溶したものを使用する
が、これはY2O3およびZrO2の固溶量が0.5モル
%未満では正方晶とはならず、一方その固溶量
が6モル%を越えると立方晶に変化してしまう
ためで、正方晶を確保するためには0.5〜6モ
ル%の固溶が必要である。 つぎに、この発明のセラミツク材料の製造法を
実施例により具体的に説明する。 原料粉末として、いずれも平均粒径:0.1μm
を有する、Y2O3:2モル%固溶のt―ZrO2粉末
およびMgO:4モル%固溶のt―ZrO2粉末、さ
らに、0.2μmの平均粒径を有するm―ZrO2
末、同0.5μmのAl2O3粉末、同0.8μmのY2O3
末、同0.3μmのMgO粉末、同0.7μmのTiC粉
末、同0.8μmのTiN粉末、同0.8μmの
TiC0.5N0.5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、ボール
ミルにて48時間湿式混合し、乾燥し、ついでこの
結果の混合粉末に対して、ホツトプレス法(黒鉛
型に詰め、温度:1550〜1650℃の範囲内の最適温
度、圧力:200Kg/cm2、保持時間:15分の条件で
焼結、第1表には(ホ)として表示)、あるいは普通
焼結法(5Kg/cm2の圧力で成形した圧粉体を、真
空中、温度:1550〜1650℃の範囲内の最適温度に
1時間保持の条件で焼結、第1表には(普)とし
て表示)を施すことによつて、本発明法1〜26お
よび比較法1〜13を実施し、セラミツク材料をそ
れぞれ製造した。
【表】
【表】 なお、比較法1〜13は、いずれも配合成分のう
ちのいずれかの成分配合量(第1表に※印を付し
て表示)がこの発明の範囲から外れた場合を示す
ものである。 つぎに、本発明法1〜26および比較法1〜13に
よつて得られたセラミツク材料について、連続相
組織の有無を顕微鏡観察し、さらに、これより研
削にて抗折力試験片と、JIS・SNP432に則した切
削チツプを切り出し、抗折力を測定すると共に、
以下の条件、すなわち被削材:FC―30の角材
(硬さ:HB180)、切削速度:330m/min、一刃当
りの送り:0.25mm/rev.、切込み:3.0mm、水溶性
切削油剤使用の条件での鋳鉄高速切削試験、並び
に被削材:SNCM―8(硬さ:270)、切削速度:
250m/min、一刃当りの送り:0.35mm/rev.、切込
み:3mm、乾式の条件での鋼高速切削試験を行な
い、切刃の逃げ面摩耗が0.3mmに至るまでの切削
時間を測定した。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、本発明法1〜26に
よつて製造されたセラミツク材料は、いずれも連
続相組織を有し、かつ鋳鉄および鋼の高速切削に
際してすぐれた切削寿命を示すのに対して、比較
法1〜13によつて製造されたセラミツク材料にお
いては、材料の特性、すなわち耐摩耗性、耐熱衝
撃性、および高温強度のうちの少なくともいずれ
かの特性が劣るために満足する切削性能を示さな
いことが明らかである。 上述のように、この発明の方法によれば、すぐ
れた耐摩耗性、耐熱衝撃性、および高温強度を有
するセラミツク材料を製造することができ、した
がつてこれをこれらの特性が要求される鋳鉄およ
び鋼の高速切削に切削工具として用いた場合に
は、すぐれた切削性能を発揮するのである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 酸化アルミニウム:10〜40%、 酸化イツトリウムおよび酸化マグネシウムのう
    ちの1種または2種:1〜6%、 炭化チタン、窒化チタン、および炭窒化チタン
    のうちの1種または2種以上:3〜30%、 酸化イツトリウムまたは酸化マグネシウムを
    0.5〜6モル%固溶する正方晶酸化ジルコニウム
    と、単斜晶酸化ジルコニウム:残り(ただし正方
    晶酸化ジルコニウムと単斜晶酸化ジルコニウムの
    合量が40%以上、正方晶酸化ジルコニウム/単斜
    晶酸化ジルコニウムの重量比:1/9〜9/1を満足す
    ること)からなる配合組成(以上モル%以外は重
    量%を示す)を有する混合粉末より、通常のホツ
    トプレス法あるいは普通焼結法にて、少なくとも
    酸化ジルコニウムが連続相として存在する組織を
    有するセラミツク材料を製造することを特徴とす
    る高速切削性能にぐれた切削工具用セラミツク材
    料の製造法。
JP57067017A 1982-04-21 1982-04-21 高速切削性能にすぐれた切削工具用セラミック材料の製造法 Granted JPS58185477A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57067017A JPS58185477A (ja) 1982-04-21 1982-04-21 高速切削性能にすぐれた切削工具用セラミック材料の製造法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57067017A JPS58185477A (ja) 1982-04-21 1982-04-21 高速切削性能にすぐれた切削工具用セラミック材料の製造法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58185477A JPS58185477A (ja) 1983-10-29
JPS623795B2 true JPS623795B2 (ja) 1987-01-27

Family

ID=13332709

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57067017A Granted JPS58185477A (ja) 1982-04-21 1982-04-21 高速切削性能にすぐれた切削工具用セラミック材料の製造法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS58185477A (ja)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60180958A (ja) * 1984-02-27 1985-09-14 住友電気工業株式会社 セラミツク焼結体
US5196385A (en) * 1985-08-06 1993-03-23 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Process for the preparation of a heat-resistant and wear resistant ceramic material
JPS62148364A (ja) * 1985-12-23 1987-07-02 東芝タンガロイ株式会社 セラミツクス製弾性部材
WO1987001980A1 (fr) * 1985-09-27 1987-04-09 Nippon Steel Corporation Outil de coupe de finissage et procede de coupe de finissage pour l'acier
JP2564516B2 (ja) * 1986-05-14 1996-12-18 日立金属株式会社 ドクタ−ブレ−ド
JPS62277203A (ja) * 1986-05-23 1987-12-02 Kyocera Corp 酸化アルミニウム質切削工具
JPH0723263B2 (ja) * 1986-10-03 1995-03-15 三菱マテリアル株式会社 酸化アルミニウム基セラミックス製切削工具
JPS6433056A (en) * 1987-07-27 1989-02-02 Kobe Steel Ltd Shaft shaped ceramic cutting tool
KR920006806B1 (ko) * 1990-02-24 1992-08-20 쌍용양회공업 주식회사 Al_2O_3-TiC_x계 절삭공구 소결체의 제조방법
ES2084850T3 (es) * 1991-02-15 1996-05-16 Sumitomo Electric Industries Herramienta de nitruro de silicio sinterizado.
DE4306966C1 (de) * 1992-10-19 1994-01-20 Starck H C Gmbh Co Kg Schleifkorn auf der Basis von Zirkonkorund, Verfahren zu seiner Herstellung und dessen Verwendung
CN104131208A (zh) * 2014-08-06 2014-11-05 南京理工大学 一种氧化铝-碳化钛微米复合陶瓷刀具材料及其微波烧结方法
CN105294084A (zh) * 2015-10-10 2016-02-03 华南理工大学 一种高硬高强韧氧化铝陶瓷复合材料及其制备方法
CN113443912B (zh) * 2020-03-26 2022-09-09 比亚迪股份有限公司 一种氧化锆陶瓷及其制备方法和应用

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2741295C2 (de) * 1977-09-14 1989-12-14 Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen Keramischer Formkörper
DE2744700C2 (de) * 1977-10-05 1987-05-27 Feldmühle AG, 4000 Düsseldorf Sinterwerkstoff auf Basis von dichten, nichtmetallischen Hartstoffen wie hochschmelzenden Metallcarbiden, Metallnitriden, Metallboriden und Metalloxiden mit darin eingelagerten Zirkon- und/oder Hafniumoxid

Also Published As

Publication number Publication date
JPS58185477A (ja) 1983-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS623795B2 (ja)
JPS638075B2 (ja)
JPS6016390B2 (ja) 経靭セラミック工具材料の製造方法
JPS6257597B2 (ja)
JPS6152102B2 (ja)
JP3550420B2 (ja) 耐摩耗性窒化珪素質焼結体及びその製造方法、並びに切削工具
JPS5874585A (ja) 高速切削用表面被覆窒化けい素基焼結部材
JPS6256106B2 (ja)
JPS6246513B2 (ja)
JP2684250B2 (ja) 窒化珪素質焼結体及びその製造方法
JP2712737B2 (ja) 高靱性および高強度を有する窒化けい素基焼結材料
JPH0694390B2 (ja) 窒化珪素焼結体
JPS6257598B2 (ja)
JP2006206376A (ja) セラミック焼結体、切削インサート及び切削工具
JPS593073A (ja) 切削工具および耐摩耗工具用サイアロン基焼結材料
JPS59217676A (ja) 切削工具用窒化けい素基焼結材料
JP2964830B2 (ja) 靭性のすぐれた酸化アルミニウム基セラミックス
JPS6241193B2 (ja)
JPS62235260A (ja) Si↓3N↓4基複合材料
JPS6050746B2 (ja) 高靭性および高硬度を有する酸化アルミニウム基セラミツクの製造方法
JPH01119558A (ja) 切削工具用アルミナ質焼結体及びその製法
JPS6221750B2 (ja)
JPS6251228B2 (ja)
JPS6197163A (ja) 刃物工具用酸化ジルコニウム基セラミツクスの製造方法
JPS6257596B2 (ja)