JPS6335589B2 - - Google Patents
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- JPS6335589B2 JPS6335589B2 JP57213234A JP21323482A JPS6335589B2 JP S6335589 B2 JPS6335589 B2 JP S6335589B2 JP 57213234 A JP57213234 A JP 57213234A JP 21323482 A JP21323482 A JP 21323482A JP S6335589 B2 JPS6335589 B2 JP S6335589B2
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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用いられるが、
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
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
工具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)Tiを
３〜25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、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、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Tiが３〜25重量％含まれている。
Ti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３重量％以下ではその効果に乏しく、25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３〜25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。 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。 添加物（以下「(d)成分」と総称する）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から選ばれた一種
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)成分は第一添加物、第二添加物共に
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、第一添加物及び第二添加物の少なくとも一
種が３重量部を超過す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。対論理密度を
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％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1350〜1450℃、圧力1000〜
2000Kg／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、例えばアルミニウム、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、Ti、第
一添加物、第二添加物を第１表又は第２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
になるようにプレス成型し、その後150mmHgのア
ルゴン雰囲気中で対理論密度が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１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）＝0.5mm 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)＝0.1cm／rev 判定寿命：120mmφ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用いられるが、
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
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
工具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)Tiを
３〜25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、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、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Tiが３〜25重量％含まれている。
Ti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３重量％以下ではその効果に乏しく、25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３〜25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。 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。 添加物（以下「(d)成分」と総称する）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から選ばれた一種
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)成分は第一添加物、第二添加物共に
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、第一添加物及び第二添加物の少なくとも一
種が３重量部を超過す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。対論理密度を
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％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1350〜1450℃、圧力1000〜
2000Kg／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、例えばアルミニウム、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、Ti、第
一添加物、第二添加物を第１表又は第２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
になるようにプレス成型し、その後150mmHgのア
ルゴン雰囲気中で対理論密度が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１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）＝0.5mm 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)＝0.1cm／rev 判定寿命：120mmφの棒材を15分間切削した後
の摩耗幅VB（mm）を測定
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Al2O355〜90重量％と、Tiを３〜25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、Tiを３〜25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0.05〜3.0重量部とMgO、
Y2O3、ZrO2、NiO及びDy2O3から選ばれた１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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57213234A JPS59102865A (ja) | 1982-12-03 | 1982-12-03 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP57213234A JPS59102865A (ja) | 1982-12-03 | 1982-12-03 | 切削用セラミツク工具の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59102865A JPS59102865A (ja) | 1984-06-14 |
| JPS6335589B2 true JPS6335589B2 (ja) | 1988-07-15 |
Family
ID=16635745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57213234A Granted JPS59102865A (ja) | 1982-12-03 | 1982-12-03 | 切削用セラミツク工具の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59102865A (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3529265A1 (de) * | 1984-08-22 | 1986-02-27 | Ngk Spark Plug Co., Ltd., Nagoya, Aichi | Keramik mit sehr hoher zaehigkeit und verfahren zur herstellung derselben |
| JPS6153154A (ja) * | 1984-08-22 | 1986-03-17 | 日本特殊陶業株式会社 | 高靭性セラミツクの製造法 |
| JPS6153155A (ja) * | 1984-08-22 | 1986-03-17 | 日本特殊陶業株式会社 | 高靭性セラミツクの製造法 |
| JPS62171959A (ja) * | 1986-01-22 | 1987-07-28 | ダイジヱツト工業株式会社 | 切削工具用セラミツクス焼結体とその製造方法 |
| JP2673523B2 (ja) * | 1987-10-30 | 1997-11-05 | 京セラ株式会社 | 切削工具用アルミナ質焼結体及びその製法 |
| US6005258A (en) | 1994-03-22 | 1999-12-21 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Light-emitting semiconductor device using group III Nitrogen compound having emission layer doped with donor and acceptor impurities |
| CN103214259A (zh) * | 2013-05-03 | 2013-07-24 | 桂林理工大学 | 利用复合稀土添加剂制备耐磨氧化铝陶瓷的方法 |
| 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 |
| WO2019013334A1 (ja) * | 2017-07-14 | 2019-01-17 | キヤノン株式会社 | セラミックス造形用粉体、セラミックス造形物、およびその製造方法 |
| JP7011548B2 (ja) * | 2017-07-14 | 2022-01-26 | キヤノン株式会社 | セラミックス造形用粉体、セラミックス造形物、およびその製造方法 |
| CN109369183B (zh) * | 2018-12-13 | 2020-07-17 | 东北大学 | 一种红外透明陶瓷材料及其制备方法 |
-
1982
- 1982-12-03 JP JP57213234A patent/JPS59102865A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59102865A (ja) | 1984-06-14 |
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