JPS6335588B2 - - Google Patents
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- JPS6335588B2 JPS6335588B2 JP57210941A JP21094182A JPS6335588B2 JP S6335588 B2 JPS6335588 B2 JP S6335588B2 JP 57210941 A JP57210941 A JP 57210941A JP 21094182 A JP21094182 A JP 21094182A JP S6335588 B2 JPS6335588 B2 JP S6335588B2
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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もちいられてい
るが、これは角板又は円板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
成形後一旦、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
場合でさえ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
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
〜40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)Tb4O3、HoO3、Er2O3
及びGd2O3から選ばれた一種以上を0.05〜3.0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用セラミツク工具
の製造方法にある。 更に第二の発明として、上記組成物中の(c)成分
100重量部に対し、MgO、Y2O3、ZrO2、NiO及
びDy2O3から選ばれた一種以上を0.05〜3.0重量部
加えたものも同様に利用できる。 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TiC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TiOが５〜40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、40重量％を超えるとAl2O3の粒成長が生じ逆
に強度の低下を伴うため５〜40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Tb4O7、Ho2O3、Er2O3及びGd2O3か
ら選ばれた一種以上（以下「第一添加物」と略称
する）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。 (d)成分は第一添加物のみでも充分効果を発揮す
るが、更にMgO、Y2O3、ZrO2、NiO及びDy2O3
から選ばれた１種以上（以下「第二添加物」と略
称する）を配合物(c)100重量部に対し、0.05〜3.0
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。そして(d)成分は配合物(c)
100重量部に対し、0.05〜3.0重量部添加される
が、第一添加物、第二添加物のいずれかが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、３重量部を超えると焼結
体は得られるが、靭性に劣り工具としての特性に
欠く。 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％以下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1300〜1450℃、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の接着強度が高く、かつ
Al2O3の結晶粒子が微細なためである。 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0.4μｍのα−Al2O3、炭素
量19.98％平均粒径1.1μｍのTiC粉、TiO2、第一
添加物、第二添加物を第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％になるよう第２表に示す温度
で一次焼結した。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２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）＝0.05mm、 送り速度(f)＝0.25mm／rev、 寿命判定：φ120×15mm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（HRC62） 切削条件：切削速度（Ｖ）＝100ｍ／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15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もちいられてい
るが、これは角板又は円板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
成形後一旦、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
場合でさえ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
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
〜40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)Tb4O3、HoO3、Er2O3
及びGd2O3から選ばれた一種以上を0.05〜3.0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用セラミツク工具
の製造方法にある。 更に第二の発明として、上記組成物中の(c)成分
100重量部に対し、MgO、Y2O3、ZrO2、NiO及
びDy2O3から選ばれた一種以上を0.05〜3.0重量部
加えたものも同様に利用できる。 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TiC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TiOが５〜40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、40重量％を超えるとAl2O3の粒成長が生じ逆
に強度の低下を伴うため５〜40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Tb4O7、Ho2O3、Er2O3及びGd2O3か
ら選ばれた一種以上（以下「第一添加物」と略称
する）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。 (d)成分は第一添加物のみでも充分効果を発揮す
るが、更にMgO、Y2O3、ZrO2、NiO及びDy2O3
から選ばれた１種以上（以下「第二添加物」と略
称する）を配合物(c)100重量部に対し、0.05〜3.0
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。そして(d)成分は配合物(c)
100重量部に対し、0.05〜3.0重量部添加される
が、第一添加物、第二添加物のいずれかが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、３重量部を超えると焼結
体は得られるが、靭性に劣り工具としての特性に
欠く。 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％以下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1300〜1450℃、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の接着強度が高く、かつ
Al2O3の結晶粒子が微細なためである。 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0.4μｍのα−Al2O3、炭素
量19.98％平均粒径1.1μｍのTiC粉、TiO2、第一
添加物、第二添加物を第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％になるよう第２表に示す温度
で一次焼結した。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２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）＝0.05mm、 送り速度(f)＝0.25mm／rev、 寿命判定：φ120×15mm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（HRC62） 切削条件：切削速度（Ｖ）＝100ｍ／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15分間切削した後
の摩耗幅VB（mm）を測定
【表】
【表】
【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Al2O355〜90重量％と、TiO2を５〜40重量％
含むTiC成分10〜45重量％とから成る配合物100
重量部に、Tb4O7、Ho2O3、Er2O3及びGd2O3か
ら選ばれた一種以上を0.05〜3.0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用セラミツク工具の製造方
法。 ２ Al2O355〜90重量％と、TiO2を５〜40重量％
含むTiC成分10〜45重量％とから成る配合物100
重量部に、Tb4O7、Ho2O3、Er2O3及びGd2O3か
ら選ばれた一種以上を0.05〜3.0重量部とMgO、
Y2O3、ZrO2、NiO及びDy2O3から選ばれた一種
以上を0.05〜3.0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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57210941A JPS59102864A (ja) | 1982-12-01 | 1982-12-01 | 切削用セラミツク工具の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57210941A JPS59102864A (ja) | 1982-12-01 | 1982-12-01 | 切削用セラミツク工具の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59102864A JPS59102864A (ja) | 1984-06-14 |
| JPS6335588B2 true JPS6335588B2 (ja) | 1988-07-15 |
Family
ID=16597618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57210941A Granted JPS59102864A (ja) | 1982-12-01 | 1982-12-01 | 切削用セラミツク工具の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59102864A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6436513B2 (ja) * | 2015-06-17 | 2018-12-12 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | 治癒活性剤を含む酸化誘起型自己治癒セラミックス組成物、その製法及びその用途、並びに酸化誘起型自己治癒セラミックス組成物の高機能化方法 |
-
1982
- 1982-12-01 JP JP57210941A patent/JPS59102864A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59102864A (ja) | 1984-06-14 |
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