JPS6330378A - 切削工具用セラミックス焼結体 - Google Patents
切削工具用セラミックス焼結体Info
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- JPS6330378A JPS6330378A JP61170698A JP17069886A JPS6330378A JP S6330378 A JPS6330378 A JP S6330378A JP 61170698 A JP61170698 A JP 61170698A JP 17069886 A JP17069886 A JP 17069886A JP S6330378 A JPS6330378 A JP S6330378A
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Landscapes
- 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、酸化アルミニウムを主体とする母材中に繊
維状炭化硅素結晶を均質に分散含有させることにより、
とくに耐欠損性を向上させた酸化アルミニウム基の切削
工具用セラミックス焼結体に関するものである。
維状炭化硅素結晶を均質に分散含有させることにより、
とくに耐欠損性を向上させた酸化アルミニウム基の切削
工具用セラミックス焼結体に関するものである。
(従来技術)
従来、鋼および鋳鉄の高速連続旋削用の切削工具として
、MgOを0.1〜1重量%程度添加した酸化アルミニ
ウム基焼結体(いわゆる白セラミックス)あるいはTi
C等の炭化物粒子を10〜40重量%程度添加した酸化
アルミニウム塁焼結体(いわゆる黒セラミックス)が広
く実用化されている。
、MgOを0.1〜1重量%程度添加した酸化アルミニ
ウム基焼結体(いわゆる白セラミックス)あるいはTi
C等の炭化物粒子を10〜40重量%程度添加した酸化
アルミニウム塁焼結体(いわゆる黒セラミックス)が広
く実用化されている。
また最近、特開昭59−102861号公報において、
II族、III族またはIV族元素の酸化物を母材とし
、10Ω−cm以下の比抵抗を有するセラミックスであ
ってセラミックス中に全mlに対して5〜50重け%の
範囲内で11維状炭化硅素結晶を分散含有させたことを
特徴とする放電加工可能な炭化硅素複合酸化物セラミッ
クスが提案されている。
II族、III族またはIV族元素の酸化物を母材とし
、10Ω−cm以下の比抵抗を有するセラミックスであ
ってセラミックス中に全mlに対して5〜50重け%の
範囲内で11維状炭化硅素結晶を分散含有させたことを
特徴とする放電加工可能な炭化硅素複合酸化物セラミッ
クスが提案されている。
しかしながら、前述の白セラミックスは連続旋削加工用
という限定された用途でしか使用することができない。
という限定された用途でしか使用することができない。
その原因はその破壊強度および破壊靭性が低いために耐
欠損性の不足を沼くからである。したがって、断続切削
加工やフライス切削加工等の熱的、機械的衝撃の加わる
使用条件では刃先が欠損しやすいという欠点がある。こ
のような性質が現れるのは、酸化アルミニウムリセラミ
ックスが一般に脆性材料であるために熱的、機械的衝撃
および応力により刃先の一部に微小亀裂が生じやすく、
また−旦亀製が生じた場合、亀裂先端に応力が集中し、
−気に破壊へと伸展するためである。
欠損性の不足を沼くからである。したがって、断続切削
加工やフライス切削加工等の熱的、機械的衝撃の加わる
使用条件では刃先が欠損しやすいという欠点がある。こ
のような性質が現れるのは、酸化アルミニウムリセラミ
ックスが一般に脆性材料であるために熱的、機械的衝撃
および応力により刃先の一部に微小亀裂が生じやすく、
また−旦亀製が生じた場合、亀裂先端に応力が集中し、
−気に破壊へと伸展するためである。
この欠点を解消するために、酸化アルミニウム基セラミ
ックスにTIC等の炭化物粒子を10〜40重間%添加
、含有させることにより組織微細化による強度向上効果
および亀裂先端の破壊エネルギーの増大によるffi
M向上効果をねらいとした、いわゆる黒セラミックスが
提案された。これにより断続旋削加工やフライス切削加
工での使用が一部可能となり、酸化アルミニウム基セラ
ミックス工具の用途拡大が図られた。
ックスにTIC等の炭化物粒子を10〜40重間%添加
、含有させることにより組織微細化による強度向上効果
および亀裂先端の破壊エネルギーの増大によるffi
M向上効果をねらいとした、いわゆる黒セラミックスが
提案された。これにより断続旋削加工やフライス切削加
工での使用が一部可能となり、酸化アルミニウム基セラ
ミックス工具の用途拡大が図られた。
しかしながら、最近の傾向として、加工コストの低減を
図るため、ざらに高速、高送り条件での断続旋1’ll
l加工やフライス切ri111JI′l工が必要とされ
ているが、上記黒セラミックスではその要求が満たされ
ず、上記条件下では欠損が生じることが避けられなかっ
た。
図るため、ざらに高速、高送り条件での断続旋1’ll
l加工やフライス切ri111JI′l工が必要とされ
ているが、上記黒セラミックスではその要求が満たされ
ず、上記条件下では欠損が生じることが避けられなかっ
た。
このように、TiC等の炭化物粒子を分散含有させるこ
とにより耐欠損性の向上を図った酸化アルミニウム塁セ
ラミックス工具において、苛酷な使用条件における耐欠
損性の向上効果が低い理由はつぎのように考えられる。
とにより耐欠損性の向上を図った酸化アルミニウム塁セ
ラミックス工具において、苛酷な使用条件における耐欠
損性の向上効果が低い理由はつぎのように考えられる。
すなわち、分散含有させた添加粒子が球状あるいは角形
状であるために、材料中に生じた亀裂先端における分校
現象(branching)、あるいは迂回現象(ae
rlection)により破壊のためのエネルギー増大
効果が十分でなく、このため破壊靭性が低く、これが耐
欠損性の不足を招くからである。
状であるために、材料中に生じた亀裂先端における分校
現象(branching)、あるいは迂回現象(ae
rlection)により破壊のためのエネルギー増大
効果が十分でなく、このため破壊靭性が低く、これが耐
欠損性の不足を招くからである。
この欠点を解消するために、酸化アルミニウムのような
脆性材料に破壊靭性を付加させる1つの方法として、セ
ラミックスに高強度、高弾性のセラミックスmNを分散
、含有させる、いわゆる繊維強化法が知られている。こ
の方法によれば、材料に加わった応力がI!l!界点に
達して生じた亀裂の伸展を高強度セラミックス繊維が阻
止する効果があり、さらに上記の迂回用や、分校現象お
よびSiCウィスカーの引失き現象による破壊エネルギ
ー増大効果が極めて高いことによって、靭性を付与する
ことができるという利点がある。
脆性材料に破壊靭性を付加させる1つの方法として、セ
ラミックスに高強度、高弾性のセラミックスmNを分散
、含有させる、いわゆる繊維強化法が知られている。こ
の方法によれば、材料に加わった応力がI!l!界点に
達して生じた亀裂の伸展を高強度セラミックス繊維が阻
止する効果があり、さらに上記の迂回用や、分校現象お
よびSiCウィスカーの引失き現象による破壊エネルギ
ー増大効果が極めて高いことによって、靭性を付与する
ことができるという利点がある。
一方、m雄状炭化硅素結晶は互いに強く絡みあっている
ため、分散しがたく、未分散となって焼結体中に残留し
た場合は、それが破壊の起点となって逆に母材強度より
も低くなる場合がある。
ため、分散しがたく、未分散となって焼結体中に残留し
た場合は、それが破壊の起点となって逆に母材強度より
も低くなる場合がある。
また特開昭59−102861号公報において、繊維状
炭化硅素結晶を分散させた焼結体が1♀案され、放電加
工可能な導゛電性を有する酸化物セラミックスとして実
用されている。これは、II族、III族またはIV族
元素の酸化物セラミックスに導電性を有する繊維状炭化
硅素結晶(通常SiCウィスカーと呼ばれている)を分
散含有させることにより、母材酸化物セラミックスの比
抵抗を10Ω−cmとし、放電加工を可能にした炭化硅
素複合酸化物焼結セラミックスである。
炭化硅素結晶を分散させた焼結体が1♀案され、放電加
工可能な導゛電性を有する酸化物セラミックスとして実
用されている。これは、II族、III族またはIV族
元素の酸化物セラミックスに導電性を有する繊維状炭化
硅素結晶(通常SiCウィスカーと呼ばれている)を分
散含有させることにより、母材酸化物セラミックスの比
抵抗を10Ω−cmとし、放電加工を可能にした炭化硅
素複合酸化物焼結セラミックスである。
しかしながら、上記のmH状炭化硅素結晶を分散含有さ
せた酸化物セラミックス焼結体より切削工具を製造し、
苛酷な高速、n送り条件での断続切削加工やフライス切
削加工等の重切削を行うと、良好な耐欠損性は認められ
ない。すなわち、上記の炭化硅素複合石うミックスは、
耐熱部材やワイヤカット可能なセラミックスとして利用
されているものの、大きな機械的、熱的応力や衝撃を受
ける切削工具用材料としては適切ではない。
せた酸化物セラミックス焼結体より切削工具を製造し、
苛酷な高速、n送り条件での断続切削加工やフライス切
削加工等の重切削を行うと、良好な耐欠損性は認められ
ない。すなわち、上記の炭化硅素複合石うミックスは、
耐熱部材やワイヤカット可能なセラミックスとして利用
されているものの、大きな機械的、熱的応力や衝撃を受
ける切削工具用材料としては適切ではない。
このように、上記の繊維状炭化硅素結晶による酸化物セ
ラミックス母材の破壊靭性強化効果のみでは重切削に耐
える工具用セラミックス焼結体が得られない。その理由
は、 (A)焼結体の破壊強度の低さが耐欠捲性の不足を招く
こと、 (B)M化物セラミックスを母材としたものののすべて
か切削工具に用いてもその効果を発揮するとは限らない
、 等が考えられる。
ラミックス母材の破壊靭性強化効果のみでは重切削に耐
える工具用セラミックス焼結体が得られない。その理由
は、 (A)焼結体の破壊強度の低さが耐欠捲性の不足を招く
こと、 (B)M化物セラミックスを母材としたものののすべて
か切削工具に用いてもその効果を発揮するとは限らない
、 等が考えられる。
(発明の目的)
この発明は、このような従来の課題の解決のためになさ
れたものであり、従来の酸化アルミニウム基セラミック
スの切削工具では達することができなかった耐欠損性お
よび欠陥に対する安定性の高い切削工具用セラミックス
焼結体を提供するものである。
れたものであり、従来の酸化アルミニウム基セラミック
スの切削工具では達することができなかった耐欠損性お
よび欠陥に対する安定性の高い切削工具用セラミックス
焼結体を提供するものである。
(発明の構成)
この発明の第1の要旨は、全1FMに対して10〜40
重量%の範囲内で長さ10〜200μm、太さ0.05
〜5μ讃の繊維状炭化硅素結晶を分散含有させ、残部の
母材が酸化アルミニウムからなる焼結体で、この焼結体
の検鏡面上に平均直径が30μm以上のm雄状炭化硅素
結晶の塊または粒状炭化硅素結晶の塊が100個/mm
2以下であるものである。
重量%の範囲内で長さ10〜200μm、太さ0.05
〜5μ讃の繊維状炭化硅素結晶を分散含有させ、残部の
母材が酸化アルミニウムからなる焼結体で、この焼結体
の検鏡面上に平均直径が30μm以上のm雄状炭化硅素
結晶の塊または粒状炭化硅素結晶の塊が100個/mm
2以下であるものである。
この発明の第2の要旨は、全型ωに対して10〜40重
攬%の範囲内で良さ10〜200μm、太さ0.05〜
5μ層のmM状炭化硅糸結晶を分散含有させ、残部の良
材100重量%に対して■族、m族またはIV族の元素
の酸化物を1種または2種以上、0.1〜35重量%と
、残りが酸化アルミニウムからなる焼結体で、この焼結
体の検鏡面上に平均直径が30μ曽以上のm雄状炭化硅
素結晶の塊または粒状炭化硅素結晶の塊が100個/m
m2以下であるものである。
攬%の範囲内で良さ10〜200μm、太さ0.05〜
5μ層のmM状炭化硅糸結晶を分散含有させ、残部の良
材100重量%に対して■族、m族またはIV族の元素
の酸化物を1種または2種以上、0.1〜35重量%と
、残りが酸化アルミニウムからなる焼結体で、この焼結
体の検鏡面上に平均直径が30μ曽以上のm雄状炭化硅
素結晶の塊または粒状炭化硅素結晶の塊が100個/m
m2以下であるものである。
この発明の第3の要旨は、全重量に対して10〜40重
M%の範囲内で長さ10〜200μm、太さ0.05〜
5μmのIll状状炭化硅素結晶分散含有させ、残部の
母材100m艶%に対して■族、m族またはIV族の元
素の酸化物0.1〜25重量%と、T +、zr、 T
a5B、またハ)−1f (7)炭化物、窒化物、炭窒
化物、炭酸窒化物または硼化物のうち1種または2種以
上を5〜30fn吊%、両名の合計が35重憬%以上と
残りが酸化アルミニウムからなる焼結体で、この焼結体
の検鏡面上に平均直径が30μm以上のtJi維状炭化
硅素結晶の塊または粒状炭化硅素結晶の塊が100個/
mm2以下であるものである。
M%の範囲内で長さ10〜200μm、太さ0.05〜
5μmのIll状状炭化硅素結晶分散含有させ、残部の
母材100m艶%に対して■族、m族またはIV族の元
素の酸化物0.1〜25重量%と、T +、zr、 T
a5B、またハ)−1f (7)炭化物、窒化物、炭窒
化物、炭酸窒化物または硼化物のうち1種または2種以
上を5〜30fn吊%、両名の合計が35重憬%以上と
残りが酸化アルミニウムからなる焼結体で、この焼結体
の検鏡面上に平均直径が30μm以上のtJi維状炭化
硅素結晶の塊または粒状炭化硅素結晶の塊が100個/
mm2以下であるものである。
(発明の作用)
この発明の基本的特徴は、全型1に対して10〜40重
1%の範囲内で長さ10〜200μm、太さ0.05〜
5μmのIl維状炭化硅素結品を分散含有させ、残部の
母材の少なくとも一部が酸化アルミニウムからなる焼結
体で、この焼結体の検鏡面上に平均直径が30μm以上
の繊維状炭化硅素結晶の塊または粒状炭化硅素結晶の塊
が100個/mm2以下であるようにしたちのである。
1%の範囲内で長さ10〜200μm、太さ0.05〜
5μmのIl維状炭化硅素結品を分散含有させ、残部の
母材の少なくとも一部が酸化アルミニウムからなる焼結
体で、この焼結体の検鏡面上に平均直径が30μm以上
の繊維状炭化硅素結晶の塊または粒状炭化硅素結晶の塊
が100個/mm2以下であるようにしたちのである。
焼結体母材として最適な材料として酸化アルミニウムが
あげられるが、酸化アルミニウムに■族、m族またはI
V族元素の酸化物を適量添加してもよく、添加した場合
は焼結温度を低下させることかでき、酸化アルミニウム
の粒成長を抑ル11する効果があり、しかも焼結中の母
材と繊維状炭化硅素結晶の反応を最小限に抑制できる。
あげられるが、酸化アルミニウムに■族、m族またはI
V族元素の酸化物を適量添加してもよく、添加した場合
は焼結温度を低下させることかでき、酸化アルミニウム
の粒成長を抑ル11する効果があり、しかも焼結中の母
材と繊維状炭化硅素結晶の反応を最小限に抑制できる。
さらに、母材である酸化アルミニウムの一部をTi、Z
r、Ta、BまたはHfの炭化物、窒化物、炭窒化物、
炭Pa窒化物または硼化物と置換すれば焼結体の硬度が
改善できる。
r、Ta、BまたはHfの炭化物、窒化物、炭窒化物、
炭Pa窒化物または硼化物と置換すれば焼結体の硬度が
改善できる。
母材組成としては、被削材の主成分であるFeとの反応
性、焼結性、硬さ、靭性の点から酸化アルミニウムが最
適であり、出発原料の酸化アルミニウム粉末の粒径につ
いては、とくに限定するものではないが、好ましくは酸
化アルミニウムの平均粒径が0.1〜5μ園、さらに好
ましくは0゜1〜1μIPi!度のものとする。
性、焼結性、硬さ、靭性の点から酸化アルミニウムが最
適であり、出発原料の酸化アルミニウム粉末の粒径につ
いては、とくに限定するものではないが、好ましくは酸
化アルミニウムの平均粒径が0.1〜5μ園、さらに好
ましくは0゜1〜1μIPi!度のものとする。
また上記酸化アルミニウムにII族、III族またはI
V族元素の酸化物を酸化アルミニウム100mfft%
に対して0.1〜35重罎%添加した場合は、酸化アル
ミニウム単味の場合と比較して焼結温度を50〜150
℃低下させる効果があり、酸化アルミニウムの粒成長抑
制と酸化アルミニウムと繊維状炭化硅素結晶との間の反
応を抑制することができる。
V族元素の酸化物を酸化アルミニウム100mfft%
に対して0.1〜35重罎%添加した場合は、酸化アル
ミニウム単味の場合と比較して焼結温度を50〜150
℃低下させる効果があり、酸化アルミニウムの粒成長抑
制と酸化アルミニウムと繊維状炭化硅素結晶との間の反
応を抑制することができる。
II族、III族または■族元素の酸化物としては、M
QO,cao、Y203 、Ti 02 、ZrO2、
Hf 02およびSiO2等がよく、また酸化アルミニ
ウムに対する添加量としては、0.1〜35重量%の範
囲内であれば、各々必要とされる焼結台の特性に応じて
1種または2種以上を選択することができる。
QO,cao、Y203 、Ti 02 、ZrO2、
Hf 02およびSiO2等がよく、また酸化アルミニ
ウムに対する添加量としては、0.1〜35重量%の範
囲内であれば、各々必要とされる焼結台の特性に応じて
1種または2種以上を選択することができる。
しかし上記酸化物の酸化アルミニウムに対する添加量が
0.1重量%未満では焼結温度を低下させる効果が減少
し、35重量%を大きく越えて添加すれば、酸化アルミ
ニウムの有する優れた切削特性を損う傾向がある。
0.1重量%未満では焼結温度を低下させる効果が減少
し、35重量%を大きく越えて添加すれば、酸化アルミ
ニウムの有する優れた切削特性を損う傾向がある。
さらに上記母材組成にTi、Zr、Ta、BまたはHf
の炭化物、窒化物、炭窒化物、または硼化物のうち1!
!または2種以上を5〜30重陽%と上記II族、II
I族またはIV族元素の酸化物との合計が35重扮%以
下となるように添加した場合は、母材焼結体の硬さをビ
ッカース硬さで0.2〜1゜0GPa (約200〜1
00100O/■2)向上させる効果があり、高Ii1
度被削材の切削に好適な特性にすることができる。
の炭化物、窒化物、炭窒化物、または硼化物のうち1!
!または2種以上を5〜30重陽%と上記II族、II
I族またはIV族元素の酸化物との合計が35重扮%以
下となるように添加した場合は、母材焼結体の硬さをビ
ッカース硬さで0.2〜1゜0GPa (約200〜1
00100O/■2)向上させる効果があり、高Ii1
度被削材の切削に好適な特性にすることができる。
しかしながら、その添加mが5重間%未満では、硬度の
向上効果が小さく、30重量%を越えて添加すれば、T
i、Zr、Ta、BまたはHfの化合物が難焼結物質で
あるために、焼結を阻害し、緻密体が得られなくなる傾
向がある。またさらに上記II族、III族またはIV
族元素の添加Mとの合計が35重量%を越えると、酸化
アルミニウムの有する優れた切削特性を損う傾向がある
。
向上効果が小さく、30重量%を越えて添加すれば、T
i、Zr、Ta、BまたはHfの化合物が難焼結物質で
あるために、焼結を阻害し、緻密体が得られなくなる傾
向がある。またさらに上記II族、III族またはIV
族元素の添加Mとの合計が35重量%を越えると、酸化
アルミニウムの有する優れた切削特性を損う傾向がある
。
繊維状炭化硅素結晶は、長さ10〜200μm、好まし
くは20〜50μm程度、太さが0.05〜5μm程度
のものを使用する。良さが10μ園より極端に短くなる
と、亀裂拡大阻止効果が小さくなり、耐欠損性が低下す
る。一方、長さが200μmより長くなると、繊維状炭
化硅素結晶が極めて高強度材料であるために、焼結によ
る緻密化が困難となる。またm雄状炭化硅素結晶の太さ
が0.05μ霞より極端に細くなると、母材である酸化
アルミニウムとの反応性が高くなり、焼結中に反応して
繊維形状が維持できなくなる傾向がある。一方、太さが
5μmより太くなると、繊維の剛性が高くなるため、焼
結による緻密化が困難となる傾向がある。
くは20〜50μm程度、太さが0.05〜5μm程度
のものを使用する。良さが10μ園より極端に短くなる
と、亀裂拡大阻止効果が小さくなり、耐欠損性が低下す
る。一方、長さが200μmより長くなると、繊維状炭
化硅素結晶が極めて高強度材料であるために、焼結によ
る緻密化が困難となる。またm雄状炭化硅素結晶の太さ
が0.05μ霞より極端に細くなると、母材である酸化
アルミニウムとの反応性が高くなり、焼結中に反応して
繊維形状が維持できなくなる傾向がある。一方、太さが
5μmより太くなると、繊維の剛性が高くなるため、焼
結による緻密化が困難となる傾向がある。
つぎに、繊維状炭化硅素結晶の含有mは、焼結体の全重
量に対して10〜40重量%とするのがよい。添加量が
10重量%より少ないと靭性向上効果が十分に認められ
ず、一方40重量%を越えて添加した場合は焼結による
緻密化が阻害されることになる。
量に対して10〜40重量%とするのがよい。添加量が
10重量%より少ないと靭性向上効果が十分に認められ
ず、一方40重量%を越えて添加した場合は焼結による
緻密化が阻害されることになる。
iam状炭化炭化硅素結晶散含有させた焼結体の検鏡面
上には、平均直径30μm以上の繊維状炭化硅素結晶の
塊または粒状炭化硅素結晶の塊が1平方ミリメートル当
り100個(100個/−)以下、好ましくは50個以
下であるようにする。
上には、平均直径30μm以上の繊維状炭化硅素結晶の
塊または粒状炭化硅素結晶の塊が1平方ミリメートル当
り100個(100個/−)以下、好ましくは50個以
下であるようにする。
平均直径が30μm以上の上記塊が焼結体検鏡面上で1
00個/−より多く現れると、破壊につながる欠陥の存
在確率が高くなり、焼結体の破壊強度を低下させ、欠損
に対する安定性が損われる傾向がある。このことは第1
図および第10図において明瞭に示されている。
00個/−より多く現れると、破壊につながる欠陥の存
在確率が高くなり、焼結体の破壊強度を低下させ、欠損
に対する安定性が損われる傾向がある。このことは第1
図および第10図において明瞭に示されている。
(実施例)
つぎにこの発明の切削工具用セラミックス焼結体の製造
方法を説明する。まず所定量の繊維状炭化硅素結晶を水
またはアルコール等の溶媒中に投入し、機械的攪拌や超
音波攪拌等により十分に分故させる。その後、開口径3
0〜10(1■程度のふるいを通過させ、未分散の繊維
状炭化硅素結晶の塊および粒状炭化硅素結晶の塊を除去
する。
方法を説明する。まず所定量の繊維状炭化硅素結晶を水
またはアルコール等の溶媒中に投入し、機械的攪拌や超
音波攪拌等により十分に分故させる。その後、開口径3
0〜10(1■程度のふるいを通過させ、未分散の繊維
状炭化硅素結晶の塊および粒状炭化硅素結晶の塊を除去
する。
つぎに所定用の酸化アルミニウム粉末とふるいを通過し
たIIl状炭化炭化硅素結晶分に混合する。
たIIl状炭化炭化硅素結晶分に混合する。
なお、l1u44に混合物を用いるときは、予め十分に
混合したものを準lしておく。この混合物を乾燥後、焼
結して所望の複合セラミックス焼結体を得る。この焼結
は、大気、不活性ガスまたは真空中で温度1500〜2
000℃、圧力100〜500 kg/C12で5〜6
0分間ホットプレスすることにより行うのがよい。
混合したものを準lしておく。この混合物を乾燥後、焼
結して所望の複合セラミックス焼結体を得る。この焼結
は、大気、不活性ガスまたは真空中で温度1500〜2
000℃、圧力100〜500 kg/C12で5〜6
0分間ホットプレスすることにより行うのがよい。
実施例−1
α型AQ203粉末(平均粒径0.22μm)と開口径
53〜180μmのふるいを通過させたSiCウィスカ
ー(太さ0.5〜1μm、長さ20〜100μ階)を第
1表に示すように配合し、十分に混合した後、400
kM cm2の圧力下、1850〜1950℃で30分
間ホットプレス法で焼結した。
53〜180μmのふるいを通過させたSiCウィスカ
ー(太さ0.5〜1μm、長さ20〜100μ階)を第
1表に示すように配合し、十分に混合した後、400
kM cm2の圧力下、1850〜1950℃で30分
間ホットプレス法で焼結した。
(1られた焼結体より約3x4x40+m3の試験片を
切り出した。第11図は焼結体検鏡面上に現れたmN状
炭化硅素結晶の塊を示し、第12図は焼結体検鏡面上に
現れた粒状炭化硅素結晶の塊を示している。
切り出した。第11図は焼結体検鏡面上に現れたmN状
炭化硅素結晶の塊を示し、第12図は焼結体検鏡面上に
現れた粒状炭化硅素結晶の塊を示している。
各試験片の交温曲げ強度(Jts R1601−19
81)、ビッカース硬さくJIS 72244)、破壊
靭性値(圧痕破壊法)、材料の信頼性の尺度であるワイ
ブル係数(m値)および焼結体検鏡面上の30μ厳以上
のSiCウィスカーの塊およびSiCショットの数を第
1表および第2表に示している。同表において、各試料
のの残部はAQ2o3であり、試料番号85は市販の白
セラミックス、試料番号86は市販の黒ゼラミックス、
をそれぞれ示している。また破壊靭性値はMN/m”で
示している。
81)、ビッカース硬さくJIS 72244)、破壊
靭性値(圧痕破壊法)、材料の信頼性の尺度であるワイ
ブル係数(m値)および焼結体検鏡面上の30μ厳以上
のSiCウィスカーの塊およびSiCショットの数を第
1表および第2表に示している。同表において、各試料
のの残部はAQ2o3であり、試料番号85は市販の白
セラミックス、試料番号86は市販の黒ゼラミックス、
をそれぞれ示している。また破壊靭性値はMN/m”で
示している。
また同様にして得られた焼結体よりCl5M格5NGN
432 (チャンファ−0,2vix−20@)のスロ
ーアウェイインサートを製作し、これを用いて以下の条
件で<A)(8)では断続旋削試験、(C)ではフライ
ス切削試験を行った。
432 (チャンファ−0,2vix−20@)のスロ
ーアウェイインサートを製作し、これを用いて以下の条
件で<A)(8)では断続旋削試験、(C)ではフライ
ス切削試験を行った。
(A)被剛材としてFe12、直径3001111.長
さ500曽−のものを用い、これに長さ方向に延びる幅
2011の溝を周方向に8箇所形成した。
さ500曽−のものを用い、これに長さ方向に延びる幅
2011の溝を周方向に8箇所形成した。
切削速度は300 m/sin 、切込み深さは2■−
1送り速度は0.111/回転から始め、毎送りごとに
400回衝撃を加え、欠損しなければ、さらに0.11
1/回転づつ送り速度を上昇させた。
1送り速度は0.111/回転から始め、毎送りごとに
400回衝撃を加え、欠損しなければ、さらに0.11
1/回転づつ送り速度を上昇させた。
切削は乾式で行い、欠損に至るまでの総Y!iI撃回数
(フライス切削では切削良さ)で寿命を判定した。なお
、各試料について4回の試験を行った。その結果は第1
図に示す通りであり、この発明による試料番号1〜6の
ものは、いずれも・ 比較材の試料番号81〜86のも
のより寿命が長いことが示された。
(フライス切削では切削良さ)で寿命を判定した。なお
、各試料について4回の試験を行った。その結果は第1
図に示す通りであり、この発明による試料番号1〜6の
ものは、いずれも・ 比較材の試料番号81〜86のも
のより寿命が長いことが示された。
(B)被剛材として30M445、直径125■、長さ
4001mのものを用い、これに良さ方向に延びる幅4
■の溝を周方向に4箇所形成した。
4001mのものを用い、これに良さ方向に延びる幅4
■の溝を周方向に4箇所形成した。
切削速度は12 (1/sin 、切込み深さは2.5
11送り速度は0.05am/回転から始め、毎送りご
とに100回m撃を加え、欠損しなければ、さらに0.
05g++i/回転づつ送り速度を上昇させた。切削は
乾式で行い、欠損に至るまでの総衝撃回数で寿命を判定
した。なお、各試料について4回の試験を行った。その
結果は第2図に示す通りであり、この発明による試料番
号1〜6のものは、いずれも比較材より寿命が長いこと
が示された。
11送り速度は0.05am/回転から始め、毎送りご
とに100回m撃を加え、欠損しなければ、さらに0.
05g++i/回転づつ送り速度を上昇させた。切削は
乾式で行い、欠損に至るまでの総衝撃回数で寿命を判定
した。なお、各試料について4回の試験を行った。その
結果は第2図に示す通りであり、この発明による試料番
号1〜6のものは、いずれも比較材より寿命が長いこと
が示された。
(C)被削材としてFe12、幅100mm、長さ5Q
Ovのものを用い、これに50II1ml角の穴を長さ
方向に6箇所形成した。切削速度は183a/sin
、切込み深さは2■、送り速度は0.31111/刃で
行った。またカッター径10インチ、ラジアルレーキ−
5°、アキシャルレーキ−50、リードアングル5°の
条件で乾式切削で行い、欠nに至るまでの総切削長さで
スを命を判定した。なお、各試料について4回の試験を
行った。その結束は第3図に示す通りであり、この発明
による試料TI号1〜6のものは、いずれも比較材より
衝撃回数が多く、したがって寿命が長いことが示された
。
Ovのものを用い、これに50II1ml角の穴を長さ
方向に6箇所形成した。切削速度は183a/sin
、切込み深さは2■、送り速度は0.31111/刃で
行った。またカッター径10インチ、ラジアルレーキ−
5°、アキシャルレーキ−50、リードアングル5°の
条件で乾式切削で行い、欠nに至るまでの総切削長さで
スを命を判定した。なお、各試料について4回の試験を
行った。その結束は第3図に示す通りであり、この発明
による試料TI号1〜6のものは、いずれも比較材より
衝撃回数が多く、したがって寿命が長いことが示された
。
〈以下余白)
第1表
第2表
【
番
実施例−2
α型AQ203粉末と第2母材成分を第3表および第4
表に示すように配合し、十分に混合した後、開口径50
〜105μmのふるいを通過させたSiCウィスカーを
混合物に対して20〜30重M%添加し、十分に混合し
た後、400ka/cg12の圧力下で1750〜18
80℃で30分ホットプレスして焼結体を得た。第3表
において、各試料において残部は八ρ2o3、相対密度
は100%であり、試料番号10は第2母材成分として
、PSZの伯にCaOを0.1量適%含有させている。
表に示すように配合し、十分に混合した後、開口径50
〜105μmのふるいを通過させたSiCウィスカーを
混合物に対して20〜30重M%添加し、十分に混合し
た後、400ka/cg12の圧力下で1750〜18
80℃で30分ホットプレスして焼結体を得た。第3表
において、各試料において残部は八ρ2o3、相対密度
は100%であり、試料番号10は第2母材成分として
、PSZの伯にCaOを0.1量適%含有させている。
PSZとは部分安定化ジルコニアを示している。
上記各処理により得られた焼結体を用いて上記更施例−
1と同じ条件で(A)(B)では断続旋)I試験、(C
)ではフライス切削試験を行った。
1と同じ条件で(A)(B)では断続旋)I試験、(C
)ではフライス切削試験を行った。
εの結果、(A)では第4図に、(B)では第54°に
、(C)では第6図にそれぞれ示寸ようにな〕、いずれ
もこの発明のス料番号7〜11のものよ、比較材の試料
番号87〜89のものより寿命が長いことが示された。
、(C)では第6図にそれぞれ示寸ようにな〕、いずれ
もこの発明のス料番号7〜11のものよ、比較材の試料
番号87〜89のものより寿命が長いことが示された。
(以下余白)
第3表
第4表
実施例−3
α型AQ203粉末と第2母材成分および第3母材成分
を第5表、第6表および第7表に示すように配合し、十
分に混合した後、間口径53〜180μmのふるいを通
過させたSiCウィスカーを混合物に対して20重酊%
添加し、十分に混合した後、400 kM C12の圧
力下で1920〜1980℃で30分ホットプレスして
焼結体を得た。
を第5表、第6表および第7表に示すように配合し、十
分に混合した後、間口径53〜180μmのふるいを通
過させたSiCウィスカーを混合物に対して20重酊%
添加し、十分に混合した後、400 kM C12の圧
力下で1920〜1980℃で30分ホットプレスして
焼結体を得た。
第5表において試料番号20は第2母材成分としてPS
Zの他にTiO2を0.5重ω%含有させている。また
各試料のSiCウィスカー吊は20重量%、残部はAC
203である。
Zの他にTiO2を0.5重ω%含有させている。また
各試料のSiCウィスカー吊は20重量%、残部はAC
203である。
上記処理により得られた焼結体を用いて上記実施例−1
と同じ条件で(A>(B)では断続切削試験、(C)で
はフライス切削試験を行った。その結果、(A)では第
7図に、(B)では第8図に、(C)では第9図にそれ
ぞれ示すようになり、いずれもこの発明の試料番号12
〜20のものは、比較材の試料番号90および91のも
のより寿命が長いことが示された。
と同じ条件で(A>(B)では断続切削試験、(C)で
はフライス切削試験を行った。その結果、(A)では第
7図に、(B)では第8図に、(C)では第9図にそれ
ぞれ示すようになり、いずれもこの発明の試料番号12
〜20のものは、比較材の試料番号90および91のも
のより寿命が長いことが示された。
第5表
第6表
第7表
(発明の効果)
以上説明したように、この発明は繊維状炭化硅素結晶で
強化された酸化アルミニウム填焼結体であり、切削工具
用セラミックス焼結体として優れた破壊強度および破壊
靭性を具備し、とくに熱的、機械的応力の加わる高速高
送り条件での断続旋削加工およびフライス切削加工にお
いて、従来の酸化アルミニウム基の切削工具では到達で
きなかった優れた切削性能を発揮するものである。
強化された酸化アルミニウム填焼結体であり、切削工具
用セラミックス焼結体として優れた破壊強度および破壊
靭性を具備し、とくに熱的、機械的応力の加わる高速高
送り条件での断続旋削加工およびフライス切削加工にお
いて、従来の酸化アルミニウム基の切削工具では到達で
きなかった優れた切削性能を発揮するものである。
第1図、第2図、第4図、第5図、第7図、第8図はそ
れぞれこの発明による試料と従来品の試料との断続旋削
試験による1fil!回数の比較図、第3図、第6図、
第9図はそれぞれこの発明による試料と従来品の試料と
のフライス切削試験による切削長さの比較図、第10図
は含有SiC塊の個数と破壊強度の関係図、第11図は
焼結体検鏡面上に現れた繊維状炭化硅素結晶の塊を示す
金属組織写真、第12図は焼結体検鏡面上に現れた粒状
炭化硅素結晶の塊を示す金属組織写真である。 1〜20・・・この発明による試料、81〜91・・・
従来品の試料。 特許出願人 工業技術院長 同 ダイジヱット工業株式会社代 理 人
弁理士 小谷悦司同 弁理士 長
1)正 向 弁理士 板谷康夫 第 3 図 第 4 図 第 5 図 第 6 図 第11図 第12図 壌歳強度(MPa)
れぞれこの発明による試料と従来品の試料との断続旋削
試験による1fil!回数の比較図、第3図、第6図、
第9図はそれぞれこの発明による試料と従来品の試料と
のフライス切削試験による切削長さの比較図、第10図
は含有SiC塊の個数と破壊強度の関係図、第11図は
焼結体検鏡面上に現れた繊維状炭化硅素結晶の塊を示す
金属組織写真、第12図は焼結体検鏡面上に現れた粒状
炭化硅素結晶の塊を示す金属組織写真である。 1〜20・・・この発明による試料、81〜91・・・
従来品の試料。 特許出願人 工業技術院長 同 ダイジヱット工業株式会社代 理 人
弁理士 小谷悦司同 弁理士 長
1)正 向 弁理士 板谷康夫 第 3 図 第 4 図 第 5 図 第 6 図 第11図 第12図 壌歳強度(MPa)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、全重量に対して10〜40重量%の範囲内で長さ1
0〜200μm、太さ0.05〜5μmの繊維状炭化硅
素結晶を分散含有させ、残部の母材が酸化アルミニウム
からなる焼結体で、この焼結体の検鏡面上に平均直径が
30μm以上の繊維状炭化硅素結晶の塊または粒状炭化
硅素結晶の塊が100個/mm^2以下であることを特
徴とする切削工具用セラミックス焼結体。 2、全重量に対して10〜40重量%の範囲内で長さ1
0〜200μm、太さ0.05〜5μmの繊維状炭化硅
素結晶を分散含有させ、残部の母材100重量%に対し
てII族、III族またはIV族の元素の酸化物を1種または
2種以上、0.1〜35重量%と、残りが酸化アルミニ
ウムからなる焼結体で、この焼結体の検鏡面上に平均直
径が30μm以上の繊維状炭化硅素結晶の塊または粒状
炭化硅素結晶の塊が100個/mm^2以下であること
を特徴とする切削工具用セラミックス焼結体。 3、全重量に対して10〜40重量%の範囲内で長さ1
0〜200μm、太さ0.05〜5μmの繊維状炭化硅
素結晶を分散含有させ、残部の母材100重量%に対し
てII族、III族またはIV族の元素の酸化物0.1〜25
重量%と、Ti、Zr、Ta、B、またはHfの炭化物
、窒化物、炭窒化物、炭酸窒化物または硼化物のうち1
種または2種以上を5〜30重量%、両者の合計が35
重量%以下と残りが酸化アルミニウムからなる焼結体で
、この焼結体の検鏡面上に平均直径が30μm以上の繊
維状炭化硅素結晶の塊または粒状炭化硅素結晶の塊が1
00個/mm^2以下であることを特徴とする切削工具
用セラミックス焼結体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61170698A JPS6330378A (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 切削工具用セラミックス焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61170698A JPS6330378A (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 切削工具用セラミックス焼結体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6330378A true JPS6330378A (ja) | 1988-02-09 |
JPH0471027B2 JPH0471027B2 (ja) | 1992-11-12 |
Family
ID=15909738
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61170698A Granted JPS6330378A (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 切削工具用セラミックス焼結体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6330378A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01215754A (ja) * | 1988-02-22 | 1989-08-29 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 酸化アルミニウム基焼結体及びその製造方法 |
US4959331A (en) * | 1988-11-03 | 1990-09-25 | Kennametal Inc. | Alumina-zirconia-silicon carbide-magnesia cutting tools |
US4959332A (en) * | 1988-11-03 | 1990-09-25 | Kennametal Inc. | Alumina-zirconia-carbide whisker reinforced cutting tools |
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