JPS63191504A - 表面被覆酸化アルミニウム基セラミツクス製切削工具 - Google Patents
表面被覆酸化アルミニウム基セラミツクス製切削工具Info
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- JPS63191504A JPS63191504A JP62022205A JP2220587A JPS63191504A JP S63191504 A JPS63191504 A JP S63191504A JP 62022205 A JP62022205 A JP 62022205A JP 2220587 A JP2220587 A JP 2220587A JP S63191504 A JPS63191504 A JP S63191504A
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- al2o3
- substrate
- aluminum oxide
- cutting tool
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Links
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Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (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、特に鋳鉄の切削に用いた場合に、すぐれた
耐摩耗性を示す表面被覆酸化アルミニウム（以下Ｍ２Ｏ
３で示す）基セラミックス製切削工具に関するものであ
る。
耐摩耗性を示す表面被覆酸化アルミニウム（以下Ｍ２Ｏ
３で示す）基セラミックス製切削工具に関するものであ
る。
従来、一般に１重量％で（以下チは重量％な示す）、
炭化けい素（以下ＳｉＣで示す）ウィスカー：２゜〜４
０％、 を含有し、残りがＡ１．２０３と不可避不純物からなる
組成を有するＡｌ２Ｏ３基セラミツクス製切削工具が知
られている。
０％、 を含有し、残りがＡ１．２０３と不可避不純物からなる
組成を有するＡｌ２Ｏ３基セラミツクス製切削工具が知
られている。
しかし、この従来Ａｌ２Ｏ３基セラミツクス製切削工具
においては、これをＮ１基合金やＣｏ基合金などの合金
成分としてＦｅ成分を含有せず、あるいは含有しても僅
かな材料の切削に用いた場合には、それ自身のもつすぐ
れた靭性および耐欠損性と合まって、すぐれた耐摩耗性
を示すが、一方これを鋳鉄などのＦｅ成分を主成分とす
る材料の切削に用いた場合には、切削工具中のＳｉＣウ
ィスカーと被剛材中のＦｅ成分とが反応して、 Ｆｅの
けい化物と炭化物を形成し、この反応によって摩耗は著
しく進行することから、実用に供することができないの
が現状である。
においては、これをＮ１基合金やＣｏ基合金などの合金
成分としてＦｅ成分を含有せず、あるいは含有しても僅
かな材料の切削に用いた場合には、それ自身のもつすぐ
れた靭性および耐欠損性と合まって、すぐれた耐摩耗性
を示すが、一方これを鋳鉄などのＦｅ成分を主成分とす
る材料の切削に用いた場合には、切削工具中のＳｉＣウ
ィスカーと被剛材中のＦｅ成分とが反応して、 Ｆｅの
けい化物と炭化物を形成し、この反応によって摩耗は著
しく進行することから、実用に供することができないの
が現状である。
〔問題点を解決するための手段〕
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、上記の
従来Ａｌ２Ｏ３基セラミツクス製切削工具に着目し、こ
れに改良を加えて鋳鉄の切削に用いることを可能ならし
めるべく研究を行なった結果、ＳｉＣウィスカーとＦｅ
成分との反応を阻止する目的で、上記のＳｉＣウィスカ
ー含有のＡｌ２Ｏ３基セラミツクスを基体とし、これの
表面に１通常の化学蒸着法や物理蒸着法にて、これも通
常の硬質被覆層を形成したのでは、前記基体に対する硬
質被覆層の付着強度が著しく低いので、実用に際して硬
質被覆層が容易に剥離してしまうが、前記基体（（、Ｍ
ｇ、 Ｙ ％Ｃａ 、 Ｓｉ、およびＺｒの酸化物（以
下、それぞれＭｇＯ，Ｙ２Ｏ，、ＣａＯ％８１０２、お
よびＺ ｒＯ２で示し、これらを総称して金属の酸化物
という）のうちのＩＰＪｌまたは２穐以上を含有させ、
かつ硬質被覆層としてＡ１１２０５を特定すると、前記
金属の酸化物の含有によって前記Ｍ２Ｏ３層は基体表面
に強固に結合するようになり、この結果の表面被覆Ａｌ
２Ｏ３基セラミツクス製切削工具においては、切削工具
のＳｉＣウィスカーと被削材のＦｅ成分との反応がなく
なることから、基体自身の具備するすぐれた靭性および
耐欠損性と合まって、鋳鉄の切削にすぐれた耐摩耗性を
示し、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するように
なるという知見を得たのである。
従来Ａｌ２Ｏ３基セラミツクス製切削工具に着目し、こ
れに改良を加えて鋳鉄の切削に用いることを可能ならし
めるべく研究を行なった結果、ＳｉＣウィスカーとＦｅ
成分との反応を阻止する目的で、上記のＳｉＣウィスカ
ー含有のＡｌ２Ｏ３基セラミツクスを基体とし、これの
表面に１通常の化学蒸着法や物理蒸着法にて、これも通
常の硬質被覆層を形成したのでは、前記基体に対する硬
質被覆層の付着強度が著しく低いので、実用に際して硬
質被覆層が容易に剥離してしまうが、前記基体（（、Ｍ
ｇ、 Ｙ ％Ｃａ 、 Ｓｉ、およびＺｒの酸化物（以
下、それぞれＭｇＯ，Ｙ２Ｏ，、ＣａＯ％８１０２、お
よびＺ ｒＯ２で示し、これらを総称して金属の酸化物
という）のうちのＩＰＪｌまたは２穐以上を含有させ、
かつ硬質被覆層としてＡ１１２０５を特定すると、前記
金属の酸化物の含有によって前記Ｍ２Ｏ３層は基体表面
に強固に結合するようになり、この結果の表面被覆Ａｌ
２Ｏ３基セラミツクス製切削工具においては、切削工具
のＳｉＣウィスカーと被削材のＦｅ成分との反応がなく
なることから、基体自身の具備するすぐれた靭性および
耐欠損性と合まって、鋳鉄の切削にすぐれた耐摩耗性を
示し、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するように
なるという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っ
て、 ＳＩＣウイスカー二１０〜３０ｔｓ１ 金属の酸化物のうちの１穐または２種以上：０．１〜２
０チ。
て、 ＳＩＣウイスカー二１０〜３０ｔｓ１ 金属の酸化物のうちの１穐または２種以上：０．１〜２
０チ。
を含有し、さらに必要に応じて
Ｔｉの炭化物、窒化物、および炭窒化物（以下、それぞ
れＴｉ０％ＴｉＮ、およびＴｉＣＮで示し、これらを総
称してＴｉＣ炭・窒化物という）のうちの１池または２
穐以上＝５〜２０％。
れＴｉ０％ＴｉＮ、およびＴｉＣＮで示し、これらを総
称してＴｉＣ炭・窒化物という）のうちの１池または２
穐以上＝５〜２０％。
を含有し、残りがＭ２Ｏ３と不可避不純物からなる組成
を有するＡｔ ２０３基セラミックス基体の表面に、０
、１〜５μｍの範囲内の平均粒径な有するＭ ２０３層
を１〜２０μｍの範囲内の平均層厚で被覆してなる表面
被覆Ａｌ２Ｏ３基セラミツクス製切削工具に特徴を有す
るものである。
を有するＡｔ ２０３基セラミックス基体の表面に、０
、１〜５μｍの範囲内の平均粒径な有するＭ ２０３層
を１〜２０μｍの範囲内の平均層厚で被覆してなる表面
被覆Ａｌ２Ｏ３基セラミツクス製切削工具に特徴を有す
るものである。
つぎに、この発明の切削工具において、基体の成分組成
、並びにＡＪ！、２０３層の平均粒径および平均層厚を
上記の通りに限定した理由を説明する。
、並びにＡＪ！、２０３層の平均粒径および平均層厚を
上記の通りに限定した理由を説明する。
Ａ、基体の成分組成
（ａ） ｓｉｃウィスカー
ＳｉＣウィスカーには、基体の靭性と耐欠損性を向上さ
せる作用があるが、その含有量が１０％未満では前記作
用に所望の向上効果が得られず、一方その含有量が３０
％を越えると焼結性が低下し、所望の強度を確保するの
が困難になることから、その含有量を１０〜３０％と定
めた。
せる作用があるが、その含有量が１０％未満では前記作
用に所望の向上効果が得られず、一方その含有量が３０
％を越えると焼結性が低下し、所望の強度を確保するの
が困難になることから、その含有量を１０〜３０％と定
めた。
（ｂ） 金属の酸化物
これらの成分には、上記のように基体に対する表面被覆
層としてのＡｌ２Ｏ３層の付着強度を著しく向上させる
作用があるが、その含有量が０．１％未満では前記作用
に所望の向上効果が得られず、一方その含有量が２０％
を越えると、基体自体の耐摩耗性が低下するようになる
ことから、その含有量を０．１〜２０％と定めた。
層としてのＡｌ２Ｏ３層の付着強度を著しく向上させる
作用があるが、その含有量が０．１％未満では前記作用
に所望の向上効果が得られず、一方その含有量が２０％
を越えると、基体自体の耐摩耗性が低下するようになる
ことから、その含有量を０．１〜２０％と定めた。
（ｃ） Ｔｉの炭・窒化物
これらの成分には、基体の強度を向上させる作用がある
ので、高強度が要求される場合に必要に応じて含有され
るが、その含有量が５％未満では所望の強度向上効果が
得られず、一方その含有量が２０％を越えると焼結性が
劣化するようになって強度に低下傾向が現われるように
なることから、その含有量を５〜２０チと定めた。
ので、高強度が要求される場合に必要に応じて含有され
るが、その含有量が５％未満では所望の強度向上効果が
得られず、一方その含有量が２０％を越えると焼結性が
劣化するようになって強度に低下傾向が現われるように
なることから、その含有量を５〜２０チと定めた。
Ｂ、Ａｌ２Ｏ３層
（−Ｌ）平均粒径
Ａｌ２Ｏ３層の粒径は細かくなればなるほど、チッピン
グ的摩耗が抑制されるようになることから望ましいが、
０．１μｍ未満の平均粒径にすることは困難でるり、一
方その平均粒径が５μｍを越えるとチッピングによる摩
耗が進行するようになることから、その平均粒径な０．
１〜５μｍと定めた。
グ的摩耗が抑制されるようになることから望ましいが、
０．１μｍ未満の平均粒径にすることは困難でるり、一
方その平均粒径が５μｍを越えるとチッピングによる摩
耗が進行するようになることから、その平均粒径な０．
１〜５μｍと定めた。
（ｂ） 平均層厚
その平均層厚が１μｍ未満では所望の耐摩耗性を確保す
ることができず、一方その平均層厚が２０μｍを越える
と、クラックが発生し易くなり、これが欠損の原因とな
ることから、その平均層厚を１〜２０μｍと定めた。
ることができず、一方その平均層厚が２０μｍを越える
と、クラックが発生し易くなり、これが欠損の原因とな
ることから、その平均層厚を１〜２０μｍと定めた。
つぎに、この発明の切削工具を実施例により具体的に説
明する。
明する。
原料粉末として、市販の平均粒径：０．１μｍを有する
Ａｌ２Ｏ５粉末、いずれも同０，２μｍを有するＭｇＯ
粉末、Ｙ２Ｏ３粉末、 ＣａＯ粉末、５１０２粉末、お
よびＺｒＯ２粉末、いずれも同０．５μｍを有するＴｉ
Ｃ粉末、 ＴｉＮ粉末、およびＴｉＣＮ粉末、さらに平
均長さ：５０μｍ×平均幅＝１μｍの形状を有するＳｉ
Ｃウィスカーを用意し、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、混合し、なお、この配
合混合に際しては、まずＳｉＣウィスカーな除いた状態
で、溶媒としてエタノールを用いて４８時間のボールミ
ル混合を行ない、ついでこれにＳｉＣウィスカーを加え
て２４時間のボールミル混合を行ない、引続いて超音波
分散機にそＳｉＣウィスカーの均一分散をはかシ、引続
いて２００ｍｅｓｈのふるいにかけて塊状物を取除いて
乾燥した後、温度：１７５０℃、圧カニ３００ｋｇ／儂
２の条件でホットプレスし、この結果得られた焼結体に
切断および研磨加工を加えて５ＮＣ）Ｎ４３２の形状を
もったチップ形状とすることにより、実質的に配合組成
と同一の組成をもったＡｌ２Ｏ３基セラミツクス基体を
製造し、ついで、通常の化学蒸着装置にて、 温度： １０００℃、 反応ガス組成：容量チで、Ｍ、Ｃ１３：２％、Ｈ２：９
５％、Ｃｏ２：３％、 の条件で、反応時間を２〜５時間の範囲で変化させて第
１表にそれぞれ示される平均粒径および平均層厚を有す
るＡｌ２Ｏ３層を上記Ａｌ２Ｏ３基セラミツクス基体の
表面に被覆形成することにより本発明表面被覆Ａｌ２Ｏ
３基セラミツクス製切削工具（以下本発明被覆切削工具
という）１〜１１、および基体中に金属の酸化物を含有
せず、かつＭ２Ｏ３層の被覆形成のない従来Ａｌ２Ｏ３
基セラミツクス製切削工具（以下従来切削工具という）
をそれぞれ製造した。
Ａｌ２Ｏ５粉末、いずれも同０，２μｍを有するＭｇＯ
粉末、Ｙ２Ｏ３粉末、 ＣａＯ粉末、５１０２粉末、お
よびＺｒＯ２粉末、いずれも同０．５μｍを有するＴｉ
Ｃ粉末、 ＴｉＮ粉末、およびＴｉＣＮ粉末、さらに平
均長さ：５０μｍ×平均幅＝１μｍの形状を有するＳｉ
Ｃウィスカーを用意し、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、混合し、なお、この配
合混合に際しては、まずＳｉＣウィスカーな除いた状態
で、溶媒としてエタノールを用いて４８時間のボールミ
ル混合を行ない、ついでこれにＳｉＣウィスカーを加え
て２４時間のボールミル混合を行ない、引続いて超音波
分散機にそＳｉＣウィスカーの均一分散をはかシ、引続
いて２００ｍｅｓｈのふるいにかけて塊状物を取除いて
乾燥した後、温度：１７５０℃、圧カニ３００ｋｇ／儂
２の条件でホットプレスし、この結果得られた焼結体に
切断および研磨加工を加えて５ＮＣ）Ｎ４３２の形状を
もったチップ形状とすることにより、実質的に配合組成
と同一の組成をもったＡｌ２Ｏ３基セラミツクス基体を
製造し、ついで、通常の化学蒸着装置にて、 温度： １０００℃、 反応ガス組成：容量チで、Ｍ、Ｃ１３：２％、Ｈ２：９
５％、Ｃｏ２：３％、 の条件で、反応時間を２〜５時間の範囲で変化させて第
１表にそれぞれ示される平均粒径および平均層厚を有す
るＡｌ２Ｏ３層を上記Ａｌ２Ｏ３基セラミツクス基体の
表面に被覆形成することにより本発明表面被覆Ａｌ２Ｏ
３基セラミツクス製切削工具（以下本発明被覆切削工具
という）１〜１１、および基体中に金属の酸化物を含有
せず、かつＭ２Ｏ３層の被覆形成のない従来Ａｌ２Ｏ３
基セラミツクス製切削工具（以下従来切削工具という）
をそれぞれ製造した。
つぎに、この結果得られた各種の切削工具について、
被削材： Ｆ’Ｃ２５゜
切削速度： ３５０ ｍ／ｗＬ。
送１） ： ０．３ ｍｙｎ／ ｒｅｖ、、切込み：２
ｕ１ 切削時間：１０阻。
ｕ１ 切削時間：１０阻。
の条件での鋳鉄の連続切削試験、並びに、被削材： Ｆ
Ｃ２５％ 切削速度： ３５０ ｍ ／ｒｒｍ。
Ｃ２５％ 切削速度： ３５０ ｍ ／ｒｒｍ。
送シ：０．２ ｍｙｔｔ ／ ｒｅｖ、、切込み：２ｕ
１ 切削時間：５ｒ＃Ｌ。
１ 切削時間：５ｒ＃Ｌ。
の条件での鋳鉄のフライス切削試験を行ない、いずれの
試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
これらの結果を第１表に示した。
第１表に示される結果から、本発明被覆切削工具１〜１
１は、いずれもＡｌ２Ｏ３層の基体表面に対する状着強
度が著しく高いので、Ａｌ２Ｏ３層の剥離現象は全く起
らず、従来切削工具に比して一段とすぐれた耐摩耗性を
示すことが明らかである。
１は、いずれもＡｌ２Ｏ３層の基体表面に対する状着強
度が著しく高いので、Ａｌ２Ｏ３層の剥離現象は全く起
らず、従来切削工具に比して一段とすぐれた耐摩耗性を
示すことが明らかである。
上述のように、この発明の表面被覆Ｍ２Ｏ３基セラミツ
クス製切削工具は、基体に対するＭ２Ｏ３層の付着強度
が著しく高く、切削中にＭ２Ｏ３層が剥離することがな
いので、特に被剛材が鋳鉄である場合、基体中のＳｉＣ
ウィスカーと鋳鉄のＦｅ成分との反応が阻止されること
から、基体自身のもつすぐれた靭性および耐欠損性と合
まって、すぐれた耐摩耗性を示し、長期に亘ってすぐれ
た切削性能を発揮するものです。
クス製切削工具は、基体に対するＭ２Ｏ３層の付着強度
が著しく高く、切削中にＭ２Ｏ３層が剥離することがな
いので、特に被剛材が鋳鉄である場合、基体中のＳｉＣ
ウィスカーと鋳鉄のＦｅ成分との反応が阻止されること
から、基体自身のもつすぐれた靭性および耐欠損性と合
まって、すぐれた耐摩耗性を示し、長期に亘ってすぐれ
た切削性能を発揮するものです。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）炭化けい素ウイスカー：１０〜３０％、Ｍｇ、Ｙ
、Ｃａ、Ｓｉ、およびＺｒの酸化物のうちの１種または
２種以上：０．１〜２０％、 を含有し、残りが酸化アルミニウムと不可避不純物から
なる組成（以上重量％）を有する酸化アルミニウム基セ
ラミックス基体の表面に、 ０．１〜５μｍの範囲内の平均粒径を有する酸化アルミ
ニウム層を１〜２０μｍの範囲内の平均層厚で被覆して
なる表面被覆酸化アルミニウム基セラミックス製切削工
具。 （２）炭化けい素ウイスカー：１０〜３０％、Ｍｇ、Ｙ
、Ｃａ、Ｓｉ、およびＺｒの酸化物のうちの１種または
２種以上：０．１〜２０％、 を含有し、さらに、 Ｔｉの炭化物、窒化物、および炭窒化物のうちの１種ま
たは２種以上：５〜２０％、 を含有し、残りが酸化アルミニウムと不可避不純物から
なる組成（以上重量％）を有する酸化アルミニウム基セ
ラミックス基体の表面に、 ０．１〜５μｍの範囲内の平均粒径を有する酸化アルミ
ニウム層を１〜２０μｍの範囲内の平均層厚で被覆して
なる表面被覆酸化アルミニウム基セラミックス製切削工
具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62022205A JPS63191504A (ja) | 1987-02-02 | 1987-02-02 | 表面被覆酸化アルミニウム基セラミツクス製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62022205A JPS63191504A (ja) | 1987-02-02 | 1987-02-02 | 表面被覆酸化アルミニウム基セラミツクス製切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63191504A true JPS63191504A (ja) | 1988-08-09 |
Family
ID=12076289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62022205A Pending JPS63191504A (ja) | 1987-02-02 | 1987-02-02 | 表面被覆酸化アルミニウム基セラミツクス製切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63191504A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6452683A (en) * | 1987-06-09 | 1989-02-28 | Sandvik Ab | Whisker of like reinforced ceramic cutting tool material |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5313276A (en) * | 1976-07-23 | 1978-02-06 | Hitachi Ltd | Plate shear with a plate-bending machanism |
| JPS61274803A (ja) * | 1985-02-18 | 1986-12-05 | アドバンスド・コンポジット・マテリアルズ・コーポレーション | 強化したセラミツク切削工具 |
-
1987
- 1987-02-02 JP JP62022205A patent/JPS63191504A/ja active Pending
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