JPS6317795B2 - - Google Patents
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- JPS6317795B2 JPS6317795B2 JP56092568A JP9256881A JPS6317795B2 JP S6317795 B2 JPS6317795 B2 JP S6317795B2 JP 56092568 A JP56092568 A JP 56092568A JP 9256881 A JP9256881 A JP 9256881A JP S6317795 B2 JPS6317795 B2 JP S6317795B2
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
本発明は高速切削において優れた切削性を有す
る切削工具用焼結体とその製造法に関する。 Si3N4を主成分とするセラミツクスは高温強
度、高温硬度など優れた特性を有し、耐熱構造材
料に応用されている。近年切削工具に応用すべ
く、2、3の試みがなされており、それらは主と
して焼結性を高め、強度を改善する添加物に関す
るもので、例えば特開昭55−32785号「鋳鉄の切
削加工に有用なSi3N4・Y2O3・SiO2セラミツク系
切削工具およびその製造方法」ではSi3N4にY2O3
とSiO2を添加するものであり、特開昭55−47276
号「切削工具用Si3N4複合材料およびその製造方
法」ではY2O3、MgOおよびZrO2を添加すること
によつて強度を改善している。 しかしながら、これらのSi3N4を主成分とする
セラミツク工具は従来のAl2O3を主成分としたセ
ラミツク工具に比べ耐摩耗性に劣る欠点があり、
実用化の障害になつていた。特に硬い材料の切削
ではすき取り摩耗が大きく実用に供しえない難が
あつた。 本発明はこれを改良するためなされたもので窒
化珪素セラミツクの耐摩耗性を改善するために本
質的に耐摩耗性の高いAl2O3−TiC系材料を加え
複合体とすることにより、上記問題点を解決した
もので特許請求の範囲の通りを要旨とするもので
Y2O3、MgO、ZrO2、安定化ZrO2の1種以上を
1〜15重量%(以下「重量」を省く)含んだ
Si3N4主体の第1粉末で使用するSi3N4粉末はα
型を90%以上含む平均粒径0.7μ以下の粉末が特に
好ましい。またTiOおよび/またはTiとTiCを20
〜40%含むAl2O3主体の第2粉末はα型で平均粒
径が1μ以下であることが特に好ましい。第1粉
末のうちY2O3、MgO、ZrO2、安定化ZrO2の1
種以上を全量の1〜15%含有させる目的は、焼結
性を改善するためで、1%未満ではその効果が少
なく、内在気孔のため強度低下を生じ、15%を超
えると粒成長を生じやすく、また脆いガラス質を
多量に含むため強度低下を生じ、いずれの場合も
切削工具に適さない。 次に第2粉末にTiOおよび/またはTiとTiCを
20〜40%含ませる理由は、Al2O3の熱衝撃に対す
る抵抗を改善するためで、20%以下ではその効果
が過少であり、40%を超えると焼結性が低下し内
在気孔が増大することにより強度低下を生じる。
TiOおよび/またはTiをTiCと併添する理由は
Al2O3とTiCを強固に結合させるためで、さらに
TiCに含まれる遊離炭素や分解して生じる窒素を
除去させるためで、Ti含有粉中5%未満では効
果が得られず、20%を超えると多きに失し、焼結
体を脆化するためTiC含有粉中5〜20%に限定し
た。これを焼結するには第1粉末、第2粉末を十
分に混合し黒鉛型を用い1600〜1850℃の温度、
100Kg/cm2以上の圧力でホツトプレスするか、ま
たはHIPと称する熱間静水圧加圧成形法で焼結す
ることが望ましく、1850℃を超えるとSi3N4の蒸
発が著しくなり、理論密度の97%以上の十分な焼
結体が得られない。また第1粉末と第2粉末の比
率は50:50〜90:10であることが必要で、この範
囲を超えて第1粉末が多過ぎれば耐摩耗性の向上
が見られず、第2粉末が多過ぎれば強度が低く熱
衝撃に弱くなるため、いずれの場合も切削工具と
して不適当である。 実施例 1 α型を90%含有する平均粒径0.7μのSi3N4粉末
90%、ZrO25%、MgO5%の粉末を湿式混合粉砕
し乾燥し第1粉末とする。次に平均粒径0.9μのα
−Al2O3粉末70%、1.2μのTiC粉末27%、2.5μの
Ti粉末3%を同じく湿式混合粉砕し乾燥し第2
粉末とする。次に第1粉末と第2粉末を第1表の
比率で湿式混合し、乾燥した粉末を黒鉛型に入れ
1800℃400Kg/cm2で30分ホツトプレスした。
る切削工具用焼結体とその製造法に関する。 Si3N4を主成分とするセラミツクスは高温強
度、高温硬度など優れた特性を有し、耐熱構造材
料に応用されている。近年切削工具に応用すべ
く、2、3の試みがなされており、それらは主と
して焼結性を高め、強度を改善する添加物に関す
るもので、例えば特開昭55−32785号「鋳鉄の切
削加工に有用なSi3N4・Y2O3・SiO2セラミツク系
切削工具およびその製造方法」ではSi3N4にY2O3
とSiO2を添加するものであり、特開昭55−47276
号「切削工具用Si3N4複合材料およびその製造方
法」ではY2O3、MgOおよびZrO2を添加すること
によつて強度を改善している。 しかしながら、これらのSi3N4を主成分とする
セラミツク工具は従来のAl2O3を主成分としたセ
ラミツク工具に比べ耐摩耗性に劣る欠点があり、
実用化の障害になつていた。特に硬い材料の切削
ではすき取り摩耗が大きく実用に供しえない難が
あつた。 本発明はこれを改良するためなされたもので窒
化珪素セラミツクの耐摩耗性を改善するために本
質的に耐摩耗性の高いAl2O3−TiC系材料を加え
複合体とすることにより、上記問題点を解決した
もので特許請求の範囲の通りを要旨とするもので
Y2O3、MgO、ZrO2、安定化ZrO2の1種以上を
1〜15重量%(以下「重量」を省く)含んだ
Si3N4主体の第1粉末で使用するSi3N4粉末はα
型を90%以上含む平均粒径0.7μ以下の粉末が特に
好ましい。またTiOおよび/またはTiとTiCを20
〜40%含むAl2O3主体の第2粉末はα型で平均粒
径が1μ以下であることが特に好ましい。第1粉
末のうちY2O3、MgO、ZrO2、安定化ZrO2の1
種以上を全量の1〜15%含有させる目的は、焼結
性を改善するためで、1%未満ではその効果が少
なく、内在気孔のため強度低下を生じ、15%を超
えると粒成長を生じやすく、また脆いガラス質を
多量に含むため強度低下を生じ、いずれの場合も
切削工具に適さない。 次に第2粉末にTiOおよび/またはTiとTiCを
20〜40%含ませる理由は、Al2O3の熱衝撃に対す
る抵抗を改善するためで、20%以下ではその効果
が過少であり、40%を超えると焼結性が低下し内
在気孔が増大することにより強度低下を生じる。
TiOおよび/またはTiをTiCと併添する理由は
Al2O3とTiCを強固に結合させるためで、さらに
TiCに含まれる遊離炭素や分解して生じる窒素を
除去させるためで、Ti含有粉中5%未満では効
果が得られず、20%を超えると多きに失し、焼結
体を脆化するためTiC含有粉中5〜20%に限定し
た。これを焼結するには第1粉末、第2粉末を十
分に混合し黒鉛型を用い1600〜1850℃の温度、
100Kg/cm2以上の圧力でホツトプレスするか、ま
たはHIPと称する熱間静水圧加圧成形法で焼結す
ることが望ましく、1850℃を超えるとSi3N4の蒸
発が著しくなり、理論密度の97%以上の十分な焼
結体が得られない。また第1粉末と第2粉末の比
率は50:50〜90:10であることが必要で、この範
囲を超えて第1粉末が多過ぎれば耐摩耗性の向上
が見られず、第2粉末が多過ぎれば強度が低く熱
衝撃に弱くなるため、いずれの場合も切削工具と
して不適当である。 実施例 1 α型を90%含有する平均粒径0.7μのSi3N4粉末
90%、ZrO25%、MgO5%の粉末を湿式混合粉砕
し乾燥し第1粉末とする。次に平均粒径0.9μのα
−Al2O3粉末70%、1.2μのTiC粉末27%、2.5μの
Ti粉末3%を同じく湿式混合粉砕し乾燥し第2
粉末とする。次に第1粉末と第2粉末を第1表の
比率で湿式混合し、乾燥した粉末を黒鉛型に入れ
1800℃400Kg/cm2で30分ホツトプレスした。
【表】
表中の耐摩耗性はJIS B4103の形状
SNGN432TNの切削用チツプに仕上げ、鋳鉄棒
材(120mmφ×400mm)を切削速度V=400m/
min、送りf=0.2mm/rev.、切り込みd=1.0mm
の条件で長手方向に1500mm切削を行なつたあとの
フランク摩耗幅をVBmmで示す。 表に見られる如く本発明品はすぐれた耐摩耗性
と高い抗折力を示す。 実施例 2 Si3N4粉90%、20モル%をCaOで安定化した
ZrO2(S−ZrO2と称する)5%、MgO5%からな
る第1粉末とAl2O370%、TiC、TiおよびTiOの
合計量30%からなる第2粉末を混合し、実施例1
と同じ条件でホツトプレスを行なつた。Tiおよ
び/またはTiOとTiCの比率および結果を第2表
に示す。用いた原料はS−ZrO2、TiO以外は実
施例1と同じで、TiOは平均粒径1.5μ、S−ZrO2
の平均粒径は1.8μであつた。
SNGN432TNの切削用チツプに仕上げ、鋳鉄棒
材(120mmφ×400mm)を切削速度V=400m/
min、送りf=0.2mm/rev.、切り込みd=1.0mm
の条件で長手方向に1500mm切削を行なつたあとの
フランク摩耗幅をVBmmで示す。 表に見られる如く本発明品はすぐれた耐摩耗性
と高い抗折力を示す。 実施例 2 Si3N4粉90%、20モル%をCaOで安定化した
ZrO2(S−ZrO2と称する)5%、MgO5%からな
る第1粉末とAl2O370%、TiC、TiおよびTiOの
合計量30%からなる第2粉末を混合し、実施例1
と同じ条件でホツトプレスを行なつた。Tiおよ
び/またはTiOとTiCの比率および結果を第2表
に示す。用いた原料はS−ZrO2、TiO以外は実
施例1と同じで、TiOは平均粒径1.5μ、S−ZrO2
の平均粒径は1.8μであつた。
【表】
サンプルNo.6は切削開始後、長手方向に1000mm
程度まではNo.7〜10とほゞ同じ傾向を示したが、
その後摩耗が大きくなつた。No.11はホツトプレス
後の密度が理論密度に対して95%と低く、そのた
め抗折強度が小さく耐摩耗性に劣つた。一方、本
発明品はすぐれた耐摩耗性と高い抗折力を示し
た。 実施例 3 実施例1と同じ第1粉末と第3表に示される配
合の第2粉末を70:30に湿式混合して、実施例1
と同じ条件でホツトプレスを行なつた。結果を第
3表に示す。
程度まではNo.7〜10とほゞ同じ傾向を示したが、
その後摩耗が大きくなつた。No.11はホツトプレス
後の密度が理論密度に対して95%と低く、そのた
め抗折強度が小さく耐摩耗性に劣つた。一方、本
発明品はすぐれた耐摩耗性と高い抗折力を示し
た。 実施例 3 実施例1と同じ第1粉末と第3表に示される配
合の第2粉末を70:30に湿式混合して、実施例1
と同じ条件でホツトプレスを行なつた。結果を第
3表に示す。
【表】
次いで試料No.3、13を用い、生産工場における
鋳鉄円板型部品の加工を試みた。円板は外径200
mm、厚さ35mmで、外側部より50mmの側端面を切削
した。円板の表面は鋳肌のまゝとした。切削条件
は切削速度V=500m/min、切り込み約3〜5
mm、送り0.35mm/rev.とした。比較として従来使
用されているAl2O3とTiCからなる黒色セラミツ
ク市販チツプを用いた。結果を第4表に示す。
鋳鉄円板型部品の加工を試みた。円板は外径200
mm、厚さ35mmで、外側部より50mmの側端面を切削
した。円板の表面は鋳肌のまゝとした。切削条件
は切削速度V=500m/min、切り込み約3〜5
mm、送り0.35mm/rev.とした。比較として従来使
用されているAl2O3とTiCからなる黒色セラミツ
ク市販チツプを用いた。結果を第4表に示す。
【表】
【表】
以上の如く本発明による切削工具は刃先の靭
性、耐摩耗性共に優れ、機械加工上極めて優れた
切削工具を提供することができるものである。
性、耐摩耗性共に優れ、機械加工上極めて優れた
切削工具を提供することができるものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 TiO粉および/またはTi粉とTiC粉を5:95
〜20:80の比率に含んだTi含有粉を20〜40重量
%、Al2O360〜80重量%からなるAl2O3主体の粉
末を10〜50重量部、Y2O3、MgO、ZrO2、安定化
ZrO2の1種以上を1〜15%含有したSi3N4主体の
粉末50〜90重量部を混合し、熱間で理論密度の97
〜100%に加圧焼結することを特徴とする切削工
具用焼結体の製造法。 2 特許請求範囲1においてTiCの50%以下を
TiN、WC、TaC、Mo2C、NbCで置換したこと
を特徴とする切削工具用焼結体の製造方法。 とする切削工具用焼結体の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56092568A JPS57207136A (en) | 1981-06-15 | 1981-06-15 | Manufacture of sintered body for cutting tool |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56092568A JPS57207136A (en) | 1981-06-15 | 1981-06-15 | Manufacture of sintered body for cutting tool |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS57207136A JPS57207136A (en) | 1982-12-18 |
JPS6317795B2 true JPS6317795B2 (ja) | 1988-04-15 |
Family
ID=14058024
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56092568A Granted JPS57207136A (en) | 1981-06-15 | 1981-06-15 | Manufacture of sintered body for cutting tool |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS57207136A (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2777037B2 (ja) * | 1993-01-22 | 1998-07-16 | 松下電工株式会社 | 鋸刃の製造方法 |
KR101076785B1 (ko) * | 2008-07-24 | 2011-10-25 | 박영석 | 분말사출 성형체 제조방법 |
CN101857438A (zh) * | 2010-05-25 | 2010-10-13 | 山东大学 | 一种氧化铝-碳化钛-氧化锆纳米复合陶瓷材料的制备方法 |
CN112876253B (zh) * | 2021-03-23 | 2023-07-18 | 武汉科技大学 | 一种低温烧结高韧耐磨wc陶瓷及其制备方法 |
-
1981
- 1981-06-15 JP JP56092568A patent/JPS57207136A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS57207136A (en) | 1982-12-18 |
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