KR102195415B1

KR102195415B1 - 세라믹 조성물, 절삭 공구, 마찰 교반 접합용 공구

Info

Publication number: KR102195415B1
Application number: KR1020197006720A
Authority: KR
Inventors: 유스케 가츠; 도시아키 구라하시; 히데토 야마다; 다케시 미츠오카
Original assignee: 니뽄 도쿠슈 도교 가부시키가이샤
Priority date: 2016-09-21
Filing date: 2017-09-20
Publication date: 2020-12-28
Also published as: EP3517517A4; EP3517517A1; US20190241475A1; KR20190039748A; JPWO2018056275A1; JP6491363B2; WO2018056275A1; CN109790074A

Abstract

세라믹 조성물의 특성의 개선을 과제로 하고, 알루미나 (Al₂O₃) 와, 탄화텅스텐 (WC) 을 함유하는 세라믹 조성물로서, 주기표의 4 ∼ 6 족에 속하는 천이 금속, 이트륨 (Y), 스칸듐 (Sc) 및 란타노이드에서 선택되는 적어도 1 개의 원소에 의해 형성된 원자층이, 알루미나 (Al₂O₃) 결정 입자와 탄화텅스텐 (WC) 결정 입자의 결정 입계에 존재하는 것을 특징으로 한다.

Description

세라믹 조성물, 절삭 공구, 마찰 교반 접합용 공구

본 개시는, 세라믹 조성물에 관한 것이다.

세라믹 조성물의 특성의 개선을 목적으로, 여러 가지 기술이 개시되어 있다. 특허문헌 1, 2 는, 알루미나의 강도, 경도, 열 특성 개선을 목적으로, 각종 탄질화물과의 복합화에 대하여 개시하고 있다.

특허문헌 3 은, 탄화규소의 입자와 산화알루미늄의 입자의 입계에 희토류 원소가 존재하는 세라믹 소결체를 개시하고 있다.

특허문헌 4, 5 는, 알루미나-탄화텅스텐계 세라믹 조성물을 개시하고 있다. 이 조성물은, 경도, 열 특성이 우수하여, 여러 가지 산업 분야에서의 사용이 기대되고 있다.

특허문헌 6 은, 알루미나-탄화텅스텐계 세라믹 조성물로서, 다음의 특징을 갖는 조성물을 개시하고 있다. 그 특징으로는, 제 1 결정 입계와 제 2 결정 입계의 적어도 일방에, 첨가 화합물을 구성하는 주기표의 4 ∼ 6 족에 속하는 천이 금속 (텅스텐을 제외한다), 이트륨, 스칸듐 및 란타노이드에서 선택되는 적어도 1 개가 분포하는 것이다. 제 1 결정 입계란, 알루미나 결정 입자와 탄화텅스텐 결정 입자가 인접하는 계면이다. 제 2 결정 입계란, 2 개의 알루미나 결정 입자가 인접하는 계면이다.

일본 공개특허공보 2004-114163호 일본 공개특허공보 평5-069205호 일본 공개특허공보 2006-206376호 일본 공개특허공보 2010-234508호 일본 공개특허공보 평6-340481호 일본 공개특허공보 2016-113320호

상기와 같이, 세라믹 조성물의 특성의 개선을 위해, 여러 가지 수법이 제안되어 있다. 본 개시는, 세라믹 조성물의 특성의 추가적인 개선을 해결 과제로 한다.

본 개시는, 상기 과제를 해결하기 위한 것으로, 이하의 형태로서 실현될 수 있다.

본 개시의 일 형태는, 알루미나 (Al₂O₃) 와, 탄화텅스텐 (WC) 을 함유하는 세라믹 조성물로서 ; 주기표의 4 ∼ 6 족에 속하는 천이 금속, 이트륨 (Y), 스칸듐 (Sc) 및 란타노이드에서 선택되는 적어도 1 개의 원소에 의해 형성된 원자층이, 알루미나 (Al₂O₃) 결정 입자와 탄화텅스텐 (WC) 결정 입자의 결정 입계에 존재하는 것을 특징으로 하는 세라믹 조성물이다. 이 형태에 의하면, 원자층이 결정 입계에 존재하기 때문에, 결정 입자 간의 결합력을 향상시킬 수 있다. 이 때문에, 세라믹 조성물 전체의 기계 특성 나아가서는 내구성을 향상시킬 수 있다.

상기 형태에 있어서, 상기 원자층은, 상기 결정 입계에 있어서, 알루미나 (Al₂O₃) 결정 입자, 또는 탄화텅스텐 (WC) 결정 입자의 배열 주기를 따라 형성되어 있어도 된다. 상기와 같이 원자층이 형성되어 있기 때문에, 결정 입자 간의 결합력을 더욱 향상시킬 수 있다.

상기 형태에 있어서, 상기 원자층은, 상기 결정 입계에 있어서, 탄화텅스텐 (WC) 결정 입자의 (100) 면의 배열 주기를 따라 형성되어 있어도 된다. 이 형태에 의하면, 상기와 같이 원자층이 형성되어 있기 때문에, 결정 입자 간의 결합력을 더욱 향상시킬 수 있다.

상기 형태에 있어서, 상기 원자층은, 상기 결정 입계에 있어서, 탄화텅스텐 (WC) 결정 입자의 (100) 면의 1 배열분의 두께로 형성되어 있어도 된다. 이 형태에 의하면, 원자층에 의한 열전도율의 저하가 억제된다. 이 때문에, 세라믹 조성물을 고온에서 사용하는 경우의 내구성을 향상시킬 수 있다.

상기 형태에 있어서, 상기 원자층은, 상기 적어도 1 개의 원소로서, 지르코늄 (Zr) 을 포함해도 된다. 이 형태에 의하면, 800 ℃ 에 있어서의 굽힘 강도가 높아진다.

상기 형태에 있어서, 상기 원자층은, 상기 적어도 1 개의 원소로서, 주기표의 4 ∼ 6 족에 속하는 천이 금속 (지르코늄 (Zr) 을 제외한다), 이트륨 (Y), 스칸듐 (Sc) 및 란타노이드에서 선택되는 적어도 1 개의 원소를 포함해도 된다. 이 형태에 의하면, 800 ℃ 에 있어서의 굽힘 강도가 높아진다.

본 개시는, 상기 이외의 여러 가지 형태로 실현될 수 있다. 예를 들어, 상기 세라믹 조성물을 포함하는 절삭 공구 또는 마찰 교반 접합용 공구의 형태로 실현될 수 있다.

도 1 은 절삭 공구를 나타내는 도면이다.
도 2 는 세라믹 조성물의 외관을 나타내는 사시도이다.
도 3 은 도 2 의 3-3 단면에 있어서의 화상을 나타내는 도면이다.
도 4 는 결정 입자를 모식적으로 표현한 도면이다.
도 5 는 결정 입계를 관찰한 화상을 나타내는 도면이다.
도 6 은 결정 입계의 주변에 있어서의 지르코늄의 농도를 측정한 그래프이다.
도 7 은 결정 입계 부근의 HAADF-STEM 이미지를 나타내는 도면이다.
도 8 은 결정 입계 부근의 ABF-STEM 이미지를 나타내는 도면이다.
도 9 는 세라믹 조성물의 제조 방법을 나타내는 공정도이다.
도 10 은 강도와 열전도율을 측정한 시험 결과를 정리한 테이블이다.
도 11 은 절삭 공구에 의한 절삭 시험의 결과를 정리한 테이블이다.
도 12 는 마찰 교반 접합용 공구의 전체 구성을 나타내는 사시도이다.
도 13 은 마찰 교반 접합용 공구의 마모 시험의 모습을 나타내는 도면이다.
도 14 는 마찰 교반 접합용 공구의 마모 시험의 모습을 나타내는 도면이다.
도 15 는 마찰 교반 접합용 공구의 마모 시험의 모습을 나타내는 도면이다.
도 16 은 절삭 공구에 의한 제 2 절삭 시험의 결과를 정리한 테이블이다.
도 17 은 칩 브레이커가 형성된 절삭 공구를 나타내는 사시도이다.
도 18 은 칩 브레이커가 형성된 제 2 절삭 공구를 나타내는 사시도이다.

실시형태 1 을 설명한다. 도 1 은, 절삭 공구 (200) 를 나타낸다. 절삭 공구 (200) 는, 날끝을 형성하는 세라믹 조성물 (100) 을 구비한다.

도 2 는, 세라믹 조성물 (100) 의 외관을 나타내는 사시도이다. 세라믹 조성물 (100) 은, 알루미나 (Al₂O₃) 와, 탄화텅스텐 (WC) 과, 첨가 화합물을 함유한다. 이 첨가 화합물이란, 소정 원소군에서 선택되는 적어도 1 개의 원소의 화합물이다. 소정 원소군이란, 주기표의 4 ∼ 6 족에 속하는 천이 금속, 및 희토류 원소이다. 바꾸어 말하면, 소정 원소군은, 주기표의 3 ∼ 6 족에 속하는 천이 금속에서, 악티노이드를 제외한 원소의 총칭이다. 희토류 원소는, 스칸듐 (Sc) 과, 이트륨 (Y) 과, 란타노이드의 총칭이다. 란타노이드는, 란탄 (La) 부터 루테튬 (Lu) 까지의 15 원소의 총칭이다.

도 3 은, 도 2 의 3-3 단면에 있어서의 화상을 나타낸다. 이 화상은, 경면 연마를 실시한 후에 서멀 에칭을 실시한 임의의 표면을 주사형 전자 현미경 (Scanning Electron Microscope, SEM) 으로 관찰한 화상이다.

도 4 는, 도 3 에 나타내는 화상에 있어서의 결정 입자를 모식적으로 표현한 도면이다. 또한, 도 3 및 도 4 각각에 나타내는 화상의 1 변은, 실제로 사용한 기부에 있어서의 10 ㎛ (마이크로미터) 의 길이에 대응한다.

세라믹 조성물 (100) 은 다결정체이고, 복수의 알루미나 결정 입자 (10) 와, 복수의 탄화텅스텐 결정 입자 (20) 와, 복수의 첨가 화합물 결정 입자 (30) 를 구비한다. 알루미나 결정 입자 (10) 는, 알루미나로 이루어지는 결정 입자이다. 탄화텅스텐 결정 입자 (20) 는, 탄화텅스텐으로 이루어지는 결정 입자이다. 첨가 화합물 결정 입자 (30) 는, 상기 서술한 첨가 화합물로 이루어지는 결정 입자이다. 본 실시형태에 있어서의 첨가 화합물은, 지르코니아 (ZrO₂) 이다.

도 5 는, 알루미나 결정 입자 (10) 와 탄화텅스텐 결정 입자 (20) 가 인접하는 임의의 계면인 결정 입계 (40) 를 관찰한 화상이다. 이 관찰을 위한 시료는, 집속 이온 빔 장치 (FIB 장치, Focused Ion Beam system) 를 사용하여, 임의의 부분으로부터 사방 100 ㎚ 의 박편을 잘라내었다. 관찰의 대상은, 그 박편에 있어서의 임의의 표면으로 하였다. 관찰에는 주사 투과 전자 현미경 (STEM) 을 사용하였다.

도 6 은, 결정 입계 (40) 의 주변에 있어서의 지르코늄의 농도를 에너지 분산형 X 선 분광기 (EDS, Energy Dispersive X-ray Spectrometer) 로 측정한 그래프이다.

도 6 에 있어서의 그래프의 가로축은, 결정 입계 (40) 를 가로지르는 직선 상의 위치로서, 알루미나 결정 입자 (10) 에 있어서의 위치 (A1) 로부터, 결정 입계 (40) 상의 위치 (A2) 를 거쳐, 탄화텅스텐 결정 입자 (20) 에 있어서의 위치 (A3) 까지의 각 위치를 나타낸다. 위치 (A1) 로부터 위치 (A3) 까지의 거리는, 약 50 ㎚ (나노미터) 이다. 도 6 에 있어서의 그래프의 세로축은, 지르코늄 원소의 농도를 나타낸다. 즉, 그래프의 세로축에 있어서 상방일수록, 지르코늄 원소의 농도가 높은 것을 의미한다. 도 6 에 나타낸 결과로부터, 결정 입계 (40) 또는 그 부근에, 첨가 원소로서의 지르코늄이 존재하고 있는 것이 확인되었다.

도 7 및 도 8 은, 결정 입계 (40) 부근의 화상이다. 도 7 및 도 8 에 나타낸 화상의 배율은, 도 3 이나 도 5 에 나타낸 화상의 배율보다 크다.

도 7 은, HAADF-STEM 이미지를 나타낸다. HAADF-STEM (High-Angle Annular Dark Field Scanning Transmission Electron Microscopy) 은, 고각 산란 환상 암시야 주사 투과 현미경법이다. 관찰의 상세한 순서는 후술한다. HAADF-STEM 이미지에 있어서는, 무거운 원소가 밝게 나타난다. 구조 모델과 비교하면, 휘도가 높은 흰점이 텅스텐 (W) 의 원자 칼럼에 대응하는 것을 알 수 있다.

도 8 은, ABF-STEM 이미지를 나타낸다. ABF-STEM (Annular Bright-Field Scanning Transmission Electron Microscopy) 은, 환상 명시야법이다. 관찰의 상세한 순서는 후술한다. ABF-STEM 이미지에 있어서는, 무거운 원소가 어둡게 나타난다. 구조 모델과 비교하면, 휘도가 낮은 흑점이 탄소의 원자 칼럼에 대응하는 것을 알 수 있다.

도 7 및 도 8 의 어느 것에 있어서도, 결정 입계 (40) 에 중간층이 존재하고 있다. 이 중간층은, 아모르퍼스 및 원자 배열로, 또는 원자 배열만으로 이루어진다. 본 실시형태에서는, 이 중간층을 원자층 (50) 이라고 부른다. 결정 입계 (40) 에 원자층 (50) 이 존재하는 것은, 원자층 (50) 이 결정 입계 (40) 를 형성하고 있다고도 표현할 수 있다.

원자층 (50) 은, 탄화텅스텐 결정 입자 (20) 의 배열 주기를 따라 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 원자층 (50) 은, 탄화텅스텐 결정 입자 (20) 의 (100) 면의 배열 주기를 따라 형성되어 있다. 이와 같은 규칙적인 배열에 의해, 알루미나 결정 입자 (10) 와 탄화텅스텐 결정 입자 (20) 의 결합력이 높아져 있는 것으로 생각된다.

원자층 (50) 은, 탄화텅스텐 결정 입자의 (100) 면의 1 배열분의 두께 (약 0.3 ㎚) 로 형성되어 있다. 요컨대, 원자층 (50) 의 두께는, 대략 원자 1 개분이다. 따라서, 원자층 (50) 의 두께는, 원자층 (50) 을 형성하는 원소에 따라 바뀔 수 있다. 이와 같이 원자층 (50) 은, 두께가 대략 원자 1 개분이기 때문에, 알루미나 결정 입자 (10) 와 탄화텅스텐 결정 입자 (20) 의 계면에 공유되어 있다고 표현할 수도 있다.

원자층 (50), 및 도 7 에 나타난 영역 (51, 52) 의 각각을 대상으로, EDS 한정 시야 분석을 실시하였다. W＿Ma1 강도로 맞춘 경우, 원자층 (50) 의 분석 결과에 있어서, 지르코늄 (Zr) 피크가 가장 뚜렷하였다. 이 때문에, 원자층 (50) 을 구성하는 원자의 적어도 일부는, 지르코늄인 것이 확인되었다.

지르코늄은, 첨가 화합물인 지르코니아를 구성하는 원소이다. 이와 같이, 첨가 화합물을 구성하고, 또한, 원자층 (50) 을 형성하는 원소를, 본 실시형태에서는 첨가 원소라고 부른다. 또한, 「첨가 원소가 원자층 (50) 을 형성한다」는 의미는, 원자층 (50) 이 첨가 원소만을 포함한다는 의미에 한정되지 않는다. 알루미나 결정 입자 (10) 나 탄화텅스텐 결정 입자 (20) 를 구성하는 원소 (예를 들어 탄소 또는 텅스텐) 를 포함해도 된다.

결정 입계 (40) 의 촬영 및 EDS 분석에는, 비점수차 보정기 (Cs 콜렉터) 그리고 EDS 를 장비한 투과 전자 현미경 (TEM) 장치를 사용하여, 주사 투과 전자 현미경 (STEM) 모드로 전환하여 실시하였다.

이것들의 측정시에, TEM 분석용 시료는, 다음과 같이 준비하였다. 맨 먼저, 소결체를 직경 3 ㎜ 의 디스크상으로 잘라내어, 약 50 ㎛ 의 두께까지 기계 연마를 실시하였다. 그 후, 디스크의 평면 중심부에 딤플 그라인더를 사용하여 10 ㎛ 이하의 함몰부를 만들었다. 그리고, 가속 전압 2 ∼ 4 ㎸ 의 Ar⁺ 이온을 입사 각도 4 도로 표리면에 입사 가공시킴으로써 TEM 분석용 시료를 준비하였다.

그리고, 전자선 회절 이미지로 결정 방위를 확인하면서 시료 각도를 조정하고, 입자 계면의 중첩이 없는 부위를 탐색하여, 관찰 분석 위치를 결정하였다. TEM 및 Cs-STEM 관찰 분석은 가속 전압 200 ㎸ 로 실시하였다.

TEM 모드로 관찰 분석 위치를 결정한 후, Cs-STEM 모드의 최적 관찰 장치 상태로 조정하고, 장치 기능을 사용하여 명료해지는 포커싱, 색조의 조정을 적절히 실시하였다. EDS 선 분석은, 입자 계면을 포함하는 길이 50 ㎚ 범위를 설정하고, Zr-K 선의 강도를 프로파일화하였다.

TEM 에 의한 관찰, EDS 분석 방법의 순서로 제조한 시료를 TEM 으로 관찰하고, 알루미나 결정 입자 (10) 와 탄화텅스텐 결정 입자 (20) 가 인접하는 부위를 탐색하여, 탄화텅스텐 결정 입자 (20) 의 관찰 방위가 (001) 이 되도록 시료 각도를 조정하였다. 이 때의 알루미나 결정 입자 (10) 와 탄화텅스텐 결정 입자 (20) 의 결정 입계 (40) 에 중첩이 없는 첨예한 상태인지 확인하고, 모든 조건을 만족한 부위를 관찰 분석 위치로 결정하였다.

TEM 및 Cs-STEM 관찰 분석은 가속 전압 200 ㎸ 로 실시하였다. 입력 시간은, 5 분간으로 설정하였다. 상기 서술한 TEM 모드로 관찰 분석 위치를 결정한 후에 Cs-STEM 모드의 최적 관찰 장치 상태로 조정하고, 장치 기능을 사용하여 명료해지는 포커싱, 색조의 조정을 적절히 실시하였다.

도 9 는, 세라믹 조성물 (100) 의 제조 방법을 나타내는 공정도이다. 먼저, 세라믹 조성물 (100) 의 원료인 알루미나와, 탄화텅스텐과, 첨가 화합물을 준비한다 (S300).

S300 에서는, 상기 서술한 각 원료를 분말 상태로 준비한다. 구체적으로는, 평균 입경 0.5 ㎛ 정도의 알루미나 분말, 평균 입경 0.7 ㎛ 정도의 탄화텅스텐 분말, 평균 입경 0.7 ㎛ 정도의 지르코니아 분말을 사용한다. 이들 평균 입경의 값은 예시로서, 변경해도 된다. 지르코니아 분말은, 안정화제로서 3 ㏖％ 의 이트리아 (Y₂O₃) 로 부분 안정화된 지르코니아 분말 (3YSZ 분말) 인 것이 바람직하다. 또한, 분말의 평균 입경은, 모두 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치를 사용하여 측정한 값이다.

다음으로, 준비한 원료를 칭량하여, 소정의 비율로 혼합한다 (S310). 그리고, 예비 혼합 분쇄를 실시한다 (S320). 구체적으로는, 볼 밀을 사용하여, 알루미나 분말과 탄화텅스텐 분말과 지르코늄 이온을 포함하는 용액을 용매와 함께 혼합하면서, 각 분말의 입자를 분쇄한다.

본 실시형태에 있어서의 용액은, 예를 들어 85 ％ 지르코늄 (IV) 부톡시드 1-부탄올 용액이다. 본 실시형태에 있어서의 상기 용매는, 예를 들어 에탄올이다. 본 실시형태에 있어서의 예비 분쇄를 실시하는 시간은, 약 20 시간이다. 다른 실시형태에서는, 20 시간 미만이어도 되고, 20 시간보다 길어도 된다.

계속해서, 혼합 분쇄에 의해 슬러리를 얻는다 (S330). 구체적으로는, 볼 밀 내의 혼합물에, 지르코니아와 용매를 첨가하여, 다시 혼합 및 분쇄를 실시한다. 이로써, 알루미나, 탄화텅스텐 및 지르코니아의 각 입자가 분산된 슬러리를 얻는다. 본 실시형태에서는, 지르코니아를 첨가하여 다시 혼합 및 분쇄하는 시간은, 약 20 시간이다. 다른 실시형태에서는, 20 시간 미만이어도 되고, 20 시간보다 길어도 된다.

다음으로, 슬러리를 건조시켜 혼합 분말을 제조한다 (S340). 슬러리로부터 혼합 분말을 얻는 방법으로는, 예를 들어, 슬러리를 중탕하면서 건조시킴으로써 슬러리 중에서 용매를 제거하여 분체를 얻고, 얻어진 분체를 체에 통과시키는 방법을 들 수 있다.

마지막으로, 핫 프레스에 의해 혼합 분말로 세라믹 조성물을 제조한다 (S350). 본 실시형태에서는, 핫 프레스에 있어서, 카본제의 틀에 혼합 분말을 충전하고, 그 혼합 분말을 1 축 가압하면서 가열한다. 이로써, 혼합 분말이 소결된 소결체인 세라믹 조성물 (100) 을 얻는다. 본 실시형태에 있어서의 핫 프레스의 조건은, 다음과 같다. 소성 온도는 1750 ℃, 소성 시간은 2 시간, 압력은 30 ㎫, 분위기 가스는 아르곤 (Ar) 이다.

도 10 은, 세라믹 조성물 (100) 의 조성마다, 강도와 열전도율을 측정한 시험 결과를 정리한 테이블을 나타낸다.

각 시료의 결정 입계 (40) 에 있어서의 첨가 원소를 특정하기 위해, 상기 서술한 바와 같이, 집속 이온 빔 장치를 사용하여 박편을 준비하고, 결정 입계 (40) 로부터 5 개 지점씩 첨가 원소의 농도를 EDS 로 측정하였다.

시료 NO.1, 2, 3 에는, 결정 입계 (40) 에 원자층 (50) 이 존재하지 않았다. 단, 시료 NO.2 의 결정 입계 (40) 에는, 규소 (Si) 및 칼슘 (Ca) 으로 이루어지는 아모르퍼스상이 존재하였다. 시료 NO.4 ∼ 11 에는, 결정 입계 (40) 에 원자층 (50) 이 존재하였다. 시료 NO.3 은, 알루미나-SiC 위스커 공구로서 알려져 있는 재료이므로, 조성의 표시를 생략한다.

시료 NO.4 ∼ 8 의 경우, 첨가 화합물은 지르코니아이고, 첨가 원소는 지르코늄이다. 시료 NO.9 의 경우, 첨가 화합물은 산화이트륨 (III) (Y₂O₃) 이고, 첨가 원소는 이트륨이다. 시료 NO.10 의 경우, 첨가 화합물은 탄산스칸듐 (III) (Sc₂(CO₃)₃) 이고, 첨가 원소는 스칸듐이다. 시료 NO.11 의 경우, 첨가 화합물은 산화이테르븀 (III) (Yb₂O₃) 이고, 첨가 원소는 이테르븀 (Yb) 이다. 이와 같이, 시료 NO.4 ∼ 11 의 첨가 원소는 모두 소정 원소군에 속한다.

먼저, 조성이 동일한 시료 NO.1, 2, 5 를 비교한다. 굽힘 강도에 대해서는, 실온 및 800 ℃ 의 경우 모두 시료 NO.5 의 값이 가장 크다. 따라서, 지르코늄에 의한 원자층 (50) 의 존재에 의해, 굽힘 강도가 향상된 것을 알 수 있다.

열전도율에 대해서는, 실온 및 800 ℃ 의 경우 모두, 시료 NO.5 의 값은, 시료 NO.1 보다는 작지만, 시료 NO.2 보다는 크다. 따라서, 원자층 (50) 의 존재에 의한 열전도율의 저하는, 아모르퍼스상보다 억제되어 있는 것을 알 수 있다.

다음으로, 알루미나의 비율이 50 체적％, 탄화텅스텐의 비율이 45 체적％ 로 공통인 시료 NO.1, 2, 5, 9, 10, 11 을 비교한다. 이하, 시료 NO.1, 2 를 「원자층 없음」, 시료 NO.5, 9, 10, 11 을 「원자층 있음」이라고도 한다.

굽힘 강도에 대해서는, 실온 및 800 ℃ 의 경우 모두 원자층 없음의 최대값보다, 원자층 있음의 최소값 쪽이 크다. 굽힘 강도에 대한 영향의 크기는, 첨가 화합물보다 원자층 (50) 쪽이 크다고 생각되므로, 소정 원소군에서 선택되는 어느 1 개의 원소에 의한 원자층 (50) 의 존재에 의해, 굽힘 강도가 향상된 것을 알 수 있다.

또한, 800 ℃ 의 굽힘 강도가 최대인 것은, 첨가 화합물이 지르코니아인 시료 NO.5 이므로, 800 ℃ 의 굽힘 강도를 향상시키는 경우에는, 첨가 원소는 지르코늄이 바람직하다. 한편, 실온의 굽힘 강도가 최대인 것은, 첨가 화합물이 산화 이테르븀인 시료 NO.11 이므로, 실온의 굽힘 강도를 향상시키는 경우에는, 첨가 원소는 이테르븀이 바람직하다.

실온에 있어서의 열전도율에 대해서는, 원자층 있음의 값은 모두 시료 NO.1 보다는 작지만, 시료 NO.3 보다는 크다. 800 ℃ 에 있어서의 열전도율에 대해서는, 원자층 있음의 값은 모두 시료 NO.3 보다 크다. 또한, 시료 NO.9, 11 의 값은, 시료 NO.1 보다 크다. 특히, 첨가 화합물이 산화이트륨인 시료 NO.9 는, 실온 및 800 ℃ 의 어느 경우도 최대이므로, 열전도율의 값을 중시하는 경우에는, 첨가 원소는 이트륨이 바람직하다.

열전도율에 대한 영향의 크기는, 첨가 화합물과 원자층 (50) 에서 어느 것이 큰지는 일률적으로는 말할 수 없지만, 원자층 (50) 의 존재에 의해 열전도율이 크게 저하되는 것은 확인되었다. 이것은, 상기 서술한 바와 같이, 원자층 (50) 이 얇기 때문이라고 생각된다.

시료 NO.5 와 시료 NO.6 을 비교하면, 탄화텅스텐의 비율이 커지면, 실온 및 800 ℃ 의 경우 모두 굽힘 강도 및 열전도율의 값 (이하, 4 개의 값) 이 커지는 것을 알 수 있다. 시료 NO.8 이 다른 것에 비해 4 개의 값 중 어느 것에 대해서도 돌출되어 있는 것은, 탄화텅스텐의 비율이 크기 때문이라고 생각된다.

굽힘 강도의 측정에는, 전체 길이 40 ㎜, 폭 4 ㎜, 두께 3 ㎜ 의 시험편을 사용하였다. 시험자는, 일본 공업 규격 JIS R 1601 에 준거하여 외부 지점 간거리 (스팬) 30 ㎜ 의 조건에서 각 시료의 3 점 굽힘 강도를 구하였다.

열전도율의 측정에는, Φ10 ㎜, 두께 2 ㎜ 의 시험편을 사용하였다. 시험자는, 일본 공업 규격 JIS R 1611 에 준거하여 실온 및 800 ℃ 에 있어서의 각 시료의 열전도율을 구하였다.

다음으로, 도 10 에 나타낸 조성 (체적％) 에 대하여 설명한다. 세라믹 조성물 (100) 을 구성하는 각 성분의 비율을, 원하는 체적％ 로 하기 위해서는, 세라믹 조성물 (100) 을 제조하기 위해 사용하는 원료의 혼합 비율을, 상기 서술한 원하는 체적％ 로 하면 된다. 각 원료 분말의 체적％ 는, 혼합에 사용하는 각 원료 분말의 질량과, 각 원료의 비중에 기초하여 구할 수 있다. 각 원료는, 제조 공정에 있어서 서로 거의 반응하지 않기 때문에, 혼합에 사용하는 각 원료의 체적％ 를 조절함으로써, 세라믹 조성물 (100) 에 있어서의 각 성분의 체적％ 를 원하는 값으로 할 수 있다.

제조된 세라믹 조성물 (100) 에 있어서의 각 성분의 비율 (체적％) 은, 이하와 같이 하여 구할 수 있다.

순서 1. 세라믹 조성물 (100) 의 표면을 노출시켜, 노출시킨 면에 대해 경면 연마를 실시한 후에 에칭을 실시하고, SEM 으로 관찰한다. 그 표면을 1 만배로 확대하여 촬영한 화상으로부터 임의의 사방 10 ㎛ 의 영역을 5 개 지점씩 선택한다.

순서 2. 선택된 영역에 있어서 알루미나 결정 입자 (10) 가 차지하는 면적 a, 탄화텅스텐 결정 입자 (20) 가 차지하는 면적 b, 및 첨가 화합물 결정 입자 (30) 가 차지하는 면적 c 를, 화상 해석 소프트웨어를 사용하여 산출한다. 화상 해석 소프트웨어에는, 미타니 상사 주식회사가 제공하는 WinROOF 를 사용하였다.

순서 3. 산출된 값에 기초하여, a/(a＋b＋c), b/(a＋b＋c), c/(a＋b＋c) 를 산출한다.

세라믹 조성물 (100) 에 있어서의 각 성분의 비율 (체적％) 을 구할 때에는, 세라믹 조성물 (100) 에 대하여 여러 가지 상이한 각도로 표면을 노출시켜 상기 서술한 값을 산출하고, 각각의 값에 대하여 평균값을 구하면 된다. 이로써, 세라믹 조성물 (100) 에 있어서의 알루미나의 함유 비율 (체적％) 로서의 a/(a＋b＋c), 탄화텅스텐의 함유 비율 (체적％) 로서의 b/(a＋b＋c), 첨가 화합물의 함유 비율 (체적％) 로서의 c/(a＋b＋c) 를 구할 수 있다.

또한, 세라믹 조성물 (100) 은, 불가피 불순물을 함유해도 된다. 불가피 불순물이란, 제조 공정에 있어서 불가피적으로 혼입되는 물질이고, 예를 들어, 철 (Fe), 크롬 (Cr), 코발트 (Co), 니켈 (Ni) 중 적어도 1 개를 들 수 있다. 불가피 불순물이 혼입되는 양은, 탄화텅스텐에 고용되어 굽힘 강도, 열전도율을 거의 저하시키지 않을 정도의 양 (예를 들어 0.1 질량％ 이하) 이면 된다.

도 11 은, 절삭 공구 (200) 에 의한 절삭 시험의 결과를 정리한 테이블을 나타낸다. 절삭 시험은, 세라믹 조성물 (100) 의 조성마다 실시하였다. 도 11 에 나타낸 시료 NO.1 ∼ 5 의 조성은, 도 10 에 나타낸 시료 NO.1 ∼ 5 로서 나타낸 조성과 동일하다.

절삭 공구의 형상은, 일본 공업 규격 JIS B 4120 에 준거한 호칭 기호 「RCGX120700T01020」에 의해 특정되는 형상이다. 피삭재에는, Rene104 를 사용하였다. 피삭재의 형상은, 외경 250 ㎜ 의 구멍이 뚫린 원반 형상이다.

절삭 시험의 조건은, 이하와 같다. 절삭 시험은, 240 m/min, 360 m/min, 480 m/min 의 3 가지 절삭 속도에 대하여 실시하였다. 1 패스당의 길이는, 200 ㎜ 로 설정하였다. 절입량은, 1.0 ㎜ 로 설정하였다. 이송량은, 0.2 ㎜/회전으로 설정하였다. 절삭 시험에는, 냉각수를 사용하였다.

마모에 대해서는, 다음과 같이 평가하였다. 평가 A (우(優)) 는, 마모량이 0.6 ㎜ 미만, 시험 계속 가능이라고 평가된 것을 나타낸다. 평가 B (가(可)) 는, 마모량이 0.6 ㎜ 이상 1.0 ㎜ 미만, 시험 계속 가능이라고 평가된 것을 나타낸다. 평가 C (열(劣)) 는, 날끝의 결손에 의해 마모량을 평가할 수 없어, 시험 계속 불가라고 평가된 것을 나타낸다.

결손에 대해서는, 다음과 같이 평가하였다. 평가 A (우) 는, 결손 없음, 플레이킹 (박리) 없음, 시험 계속 가능이라고 평가된 것을 나타낸다. 평가 B (가) 는, 결손 없음, 플레이킹 있음, 시험 계속 가능이라고 평가된 것을 나타낸다. 평가 C (열) 는, 결손 있음, 시험 계속 불가라고 평가된 것을 나타낸다.

도 11 에 나타낸 「판정」은, 마모와 결손의 평가를 종합하여, 평가 A (우), 평가 B (가), 평가 C (열) 의 3 랭크로 평가하였다.

시료 NO.1 은, 절삭 속도가 240 m/min 인 경우의 마모가 평가 B 인 것 이외에는, 모두 평가 C 였다. 시료 NO.2 는, 절삭 속도가 240 m/min 인 경우의 결손이 평가 B 인 것 이외에는, 모두 평가 C 였다. 시료 NO.3 은, 모두 평가 C 였다.

이에 반해, 시료 NO.4 는, 절삭 속도가 240 m/min 인 경우에 대해서는 모두 평가 A 이고, 절삭 속도가 360 m/min, 480 m/min 인 경우에 대해서는 모두 평가 B 였다. 시료 NO.5 는, 절삭 속도가 240 m/min, 360 m/min 인 경우에 대해서는 모두 평가 A 이고, 절삭 속도가 480 m/min 인 경우에 대해서는 모두 평가 B 였다.

이와 같이, 원자층 (50) 을 포함하는 시료 NO.4, 5 는, 시료 NO.1 ∼ 3 에 비해, 절삭 공구 (200) 에 사용하는 세라믹 조성물 (100) 로서 우수한 것이 확인되었다.

절삭 공구에는, 칩 브레이커를 형성하는 것이 바람직하다. 칩 브레이커를 형성함으로써, 절삭 부스러기가 용이하게 분단되므로, 절삭 부스러기가 날끝에 접촉하였을 때에 발생하는 날끝의 손상이 저감된다. 나아가서는, 칩 브레이커에 의해 절삭 저항이 저하되므로, 날끝의 마모가 저감된다.

도 17 ∼ 도 18 에 칩 브레이커를 형성한 절삭 공구의 예를 나타낸다. 칩 브레이커는, 절삭 공구에 대해 절삭 부스러기가 접촉하는, 피삭재의 종류나 절삭 조건 등에 따른 지점에 형성하면 되고, 도면에 있어서의 칩 브레이커의 형상이나 형성 지점에 한정되는 것은 아니다.

도 16 은, 절삭 공구 (200) 에 의한 제 2 절삭 시험의 결과를 정리한 테이블을 나타낸다. 절삭 시험은, 세라믹 조성물 (100) 의 조성마다 실시하였다. 도 16 에 나타낸 시료 NO.1 ∼ 5 의 조성은, 도 10 에 나타낸 시료 NO.1 ∼ 5 로서 나타낸 조성과 동일하다.

절삭 공구의 형상은, 일본 공업 규격 JIS B 4120 에 준거한 호칭 기호 「CNGN120408FN」에 의해 특정되는 형상이다. 피삭재에는, 티탄계의 피삭재로서 Ti-6Al-4V 를 사용하였다. 피삭재의 형상은, 외경 60 ㎜ 의 원기둥 형상이다.

절삭 시험의 조건은, 이하와 같다. 절삭 시험은, 60 m/min, 120 m/min, 360 m/min 의 3 가지의 절삭 속도에 대하여 실시하였다. 1 패스당의 길이는, 100 ㎜ 로 설정하였다. 절입량은, 1.0 ㎜ 로 설정하였다. 이송량은, 0.2 ㎜/회전으로 설정하였다. 절삭 시험에는, 냉각수를 사용하였다.

마모에 대해서는, 다음과 같이 평가하였다. 평가 A (우) 는, 마모량이 0.05 ㎜ 미만, 시험 계속 가능이라고 평가된 것을 나타낸다. 평가 B (가) 는, 마모량이 0.05 ㎜ 이상 0.1 ㎜ 미만, 시험 계속 가능이라고 평가된 것을 나타낸다. 평가 C (열) 는, 날끝의 결손에 의해 마모량을 평가할 수 없어, 시험 계속 불가라고 평가된 것을 나타낸다.

결손에 대해서는, 평가 A (우) 는, 결손 없음, 플레이킹 (박리) 없음, 시험 계속 가능이라고 평가된 것을 나타낸다. 평가 B (가) 는, 결손 없음, 플레이킹 있음, 시험 계속 가능이라고 평가된 것을 나타낸다. 평가 C (열) 는, 결손 있음, 시험 계속 불가라고 평가된 것을 나타낸다.

도 16 에 나타낸 「판정」은, 마모와 결손의 평가를 종합하여, 평가 A (우), 평가 B (가), 평가 C (열) 의 3 랭크로 평가하였다.

시료 NO.1 은, 절삭 속도가 60, 120 m/min 인 경우의 마모가 평가 B 인 것 이외에는, 모두 평가 C 였다. 시료 NO.2 는, 절삭 속도가 60, 120 m/min 인 경우의 결손이 평가 B 인 것 이외에는, 모두 평가 C 였다. 시료 NO.3 은, 모두 평가 C 였다.

이에 반해, 시료 NO.4 는, 절삭 속도가 60 m/min 인 경우에 대해서는 모두 평가 A 이고, 절삭 속도가 120 m/min 인 경우에 대해서는 마모가 A 이고 결손은 B였다. 절삭 속도가 360 m/min 인 경우에 대해서는 모두 평가 B 였다. 시료 NO.5 는, 절삭 속도가 60 m/min, 120 m/min 인 경우에 대해서는 모두 평가 A 이고, 절삭 속도가 360 m/min 인 경우에 대해서는 마모가 A 이고 결손은 B 였다.

절삭 공구에는, 칩 브레이커를 형성해도 된다. 칩 브레이커를 형성함으로써, 절삭 부스러기가 용이하게 분단되므로, 절삭 부스러기가 날끝에 접촉하였을 때에 발생하는 날끝의 손상이 저감된다. 나아가서는, 칩 브레이커에 의해 절삭 저항이 저하되므로, 날끝의 마모가 저감된다.

또한, 도시는 하지 않지만, 철계의 피삭재인 S45C 를 사용한 경우도, 티탄계의 피삭재인 Ti-6Al-4V 를 사용한 경우와 동일한 평가 결과가 얻어졌다.

실시형태 2 를 설명한다. 도 12 는, 마찰 교반 접합용 공구 (410) (이하, 간단히 「공구 (410)」라고 부른다) 의 전체 구성을 나타내는 사시도이다.

공구 (410) 는, 축부 (411) 와 돌기부 (412) 를 구비한다. 축부 (411) 는, 축선 (X) 방향으로 연장되는 대략 원기둥상으로 형성되어 있다. 돌기부 (412) 는, 대략 원기둥상으로 형성되어 있고, 축부 (411) 의 일방의 단부에 있어서의 축선 (X) 에 수직인 면으로부터, 축선 (X) 방향으로 돌출하여 형성되어 있다.

돌기부 (412) 는, 축부 (411) 의 상기 일방의 단부에 있어서의 축선 (X) 에 수직인 면의 중심부에 형성되어 있고, 돌기부 (412) 의 축선은, 축부 (411) 의 축선 (X) 과 일치한다.

마찰 교반 접합시에는, 공구 (410) 는, 돌기부 (412) 를 피접합물에 접촉시키면서, 피접합물에 압압 (押壓) 하여 사용한다. 즉, 축부 (411) 에 있어서의 상기 일방의 단부는, 피접합물에 접촉하는 측의 단부이다. 공구 (410) 의 표면 중, 축부 (411) 의 상기 일방의 단부에 있어서의 축선 (X) 에 수직인 면을 숄더부 (413) 라고도 부른다.

공구 (410) 는, 전체가, 실시형태 1 에서 설명한 세라믹 조성물 (100) 에 의해 구성되어 있다. 공구 (410) 는, 도 9 와 함께 설명한 방법으로 제작한 소결체를 가공함으로써 제조된다. 가공에는, 절삭, 연삭, 연마 등을 사용한다.

공구 (410) 를 구성하는 세라믹 조성물 (100) 의 종류에 따라, 공구 (410) 의 마모량이 어떻게 상이한지를 조사하기 위해, 접합 시험을 실시하였다. 도 13 에 나타내는 바와 같이, 피접합 부재인 강판을 겹쳐 쌓고, 이들 강판에 공구를 누름으로써 점 접합을 실시하였다.

점 접합에 대하여 설명한다. 도 13 ∼ 도 15 는, 공구 (410) 에 의해 점 접합을 실시하는 모습을 나타낸다. 공구 (410) 는, 도시되지 않은 접합 장치에 장착되어 사용된다.

먼저, 돌기부 (412) 를, 겹쳐 쌓인 피접합물 (피접합 부재 (421, 422)) 의 상방에 배치한다 (도 13 참조).

그리고, 축선 (X) 을 중심으로 돌기부 (412) 를 회전시킨 상태에 있어서, 공구 (410) 의 돌기부 (412) 를, 접합 장치에 의해 가압하면서, 피접합 부재 (421, 422) 에 대해 상방으로부터 밀어 넣는다 (도 14 참조).

이와 같이 하여, 돌기부 (412) 가 피접합 부재 (421, 422) 에 밀어넣어진 상태에서, 축선 (X) 을 중심으로 돌기부 (412) 를 계속 회전시킴으로써, 돌기부 (412) 부근의 피접합 부재 (421, 422) 의 영역은, 마찰열에 의해 소성 유동된다.

피접합 부재 (421, 422) 의 소성 유동된 부분 (도 14 및 도 15 에 있어서 해칭을 부여하여 나타내는 부분) 을 돌기부 (412) 가 교반함으로써, 접합 영역이 형성된다 (도 15 참조).

이 접합 영역에 의해, 피접합 부재 (421, 422) 가 서로 결합된다. 또한, 이와 같은 접합의 공정에 있어서는, 돌기부 (412) 뿐만 아니라, 적어도 숄더부 (413) 도, 상기 소성 유동된 부분에 접한다.

그 후, 돌기부 (412) 를 피접합 부재 (421, 422) 로부터 빼냄으로써, 마찰 교반 접합이 완료된다.

시험에 제공한 각 샘플의 수는, 1 로 하였다. 또, 각 샘플의 형상은, 축부 (411) 의 직경은 12 ㎜, 돌기부 (412) 의 직경은 4 ㎜, 축선 (X) 을 따른 축부 (411) 의 길이는 18.5 ㎜, 돌기부 (412) 의 길이는 1.5 ㎜ 로 하였다.

시험 조건은, 하기와 같다.

·피접합 부재 : SUS304 (두께 2 ㎜)

·실드 가스 : 아르곤 (Ar)

·강하 속도 : 0.5 ㎜/s

·공구 압입 하중 : 1.2 × 10⁴ N

·회전 속도 : 600 rpm

·유지 시간 : 1 sec

·타점 : 60

여기서, 「실드 가스」란, 시험 중에 피접합 부재와 공기의 접촉을 차단하기 위해 시험 공간에 배치된 가스를 나타낸다. 「강하 속도」란, 공구 (410) 를 피접합 부재 (421, 422) 에 근접시킬 때의 속도를 나타낸다. 「공구 압입 하중」이란, 피접합 부재 (421, 422) 에 대한 공구 (410) 의 압입 하중을 나타낸다. 「회전 속도」란, 공구 (410) 의 회전 속도를 나타낸다. 「유지 시간」이란, 피접합 부재 (421, 422) 에 대해 공구 (410) 로부터의 압입 하중이 가해진 상태로 유지된 시간을 나타낸다. 「타점」이란, 본 시험의 반복 횟수를 나타낸다.

시험 후, 공구 (410) 의 마모량을 평가하였다. 구체적으로는, 돌기부 (412) 와 숄더부 (413) 에 있어서의 시험 전후의 축선 (X) 을 따른 길이를 측정함으로써 평가하였다. 평가 기준을, 이하에 나타낸다. 평가 a 가 가장 평가가 높고, 평가 b, 평가 c, 평가 d 의 순서로 평가가 낮아진다.

평가 d : (ⅰ) 숄더부 (413) 의 마모량이 0.5 ㎜ 이상, (ⅱ) 돌기부 (412) 의 마모량이 0.5 ㎜ 이상, (ⅲ) 공구 (410) 가 손상 (결손 등의 파손) 중 적어도 하나를 만족한다.

평가 c : 평가 d 에 해당하지 않는 샘플 중에서, 숄더부 (413) 의 마모량이 0.3 ㎜ 이상 0.5 ㎜ 미만, 및 돌기부 (412) 의 마모량이 0.2 ㎜ 이상 0.5 ㎜ 미만 중 적어도 일방을 만족한다.

평가 b : 평가 c 에 해당하지 않는 샘플 중에서, 숄더부 (413) 의 마모량이 0.2 ㎜ 보다 크고 0.3 ㎜ 미만, 및 돌기부 (412) 의 마모량이 0.05 ㎜ 보다 크고 0.2 ㎜ 미만 중 적어도 일방을 만족한다.

평가 a : 숄더부 (413) 의 마모량이 0.2 ㎜ 이하, 또한, 돌기부 (412) 의 마모량이 0.05 ㎜ 이하.

평가 결과는, 다음과 같았다. 실시형태 1 에서 설명한 시료 NO.1, 2 로 제작한 공구 (410) 의 경우, 평가 d 였다. 시료 NO.6 의 경우, 평가 b 였다. 시료 NO.7, 8 의 경우, 평가 a 였다. 또, 일반적인 초경 합금으로 제작한 공구 (410) 의 경우, 평가 d 였다. 실시형태 2 에 있어서도, 원자층 (50) 의 존재에 따른 우위성이 확인되었다.

본 개시는, 본 명세서의 실시형태나 실시예, 변형예에 한정되는 것이 아니라, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지 구성으로 실현될 수 있다. 예를 들어, 발명의 개요란에 기재한 각 형태 중의 기술적 특징에 대응하는 실시형태, 실시예, 변형예 중의 기술적 특징은, 상기 서술한 과제의 일부 또는 전부를 해결하기 위해, 혹은 상기 서술한 효과의 일부 또는 전부를 달성하기 위해, 적절히 교체나, 조합할 수 있다. 그 기술적 특징이 본 명세서 중에 필수인 것으로 설명되어 있지 않으면, 적절히 삭제할 수 있다. 예를 들어, 이하의 것이 예시된다.

원자층 (50) 을 형성하는 원자는, 소정 원소군에서 선택되는 적어도 1 개의 원소이면 되므로, 2 개 이상이 선택되어도 된다. 소정 원소군에 속하는 원소는 모두 천이 금속이기 때문에, 소성시에 액상이 되기 어렵고, 나아가서는 편석되기 어렵기 때문에, 구체예로서 든 원소와 동일한 효과를 얻을 수 있는 것으로 생각된다. 예를 들어, 2 개 이상이 선택된 경우에, 그 중의 1 개가 텅스텐이어도 된다.

원자층 (50) 은, 결정 입계 (40) 에 있어서, 알루미나 결정 입자 (10) 의 배열 주기를 따라 형성되어 있어도 된다. 이와 같이 형성되어도, 탄화텅스텐 결정 입자 (20) 를 따라 형성되는 경우와 마찬가지로, 결정 입자 간의 결합력이 높아질 것으로 생각된다.

10 : 알루미나 결정 입자
20 : 탄화텅스텐 결정 입자
30 : 첨가 화합물 결정 입자
40 : 결정 입계
50 : 원자층
51 : 영역
52 : 영역
100 : 세라믹 조성물
200 : 절삭 공구
410 : 마찰 교반 접합용 공구
411 : 축부
412 : 돌기부
413 : 숄더부
421 : 피접합 부재
422 : 피접합 부재

Claims

알루미나 (Al₂O₃) 와, 탄화텅스텐 (WC) 을 함유하는 세라믹 조성물로서,
주기표의 4 ∼ 6 족에 속하는 천이 금속, 이트륨 (Y), 스칸듐 (Sc) 및 란타노이드에서 선택되는 적어도 1 개의 원소에 의해 형성된 원자층이, 알루미나 (Al₂O₃) 결정 입자와 탄화텅스텐 (WC) 결정 입자의 결정 입계를 형성하는 것을 특징으로 하는 세라믹 조성물.
제 1 항에 있어서,
상기 원자층은, 상기 결정 입계에 있어서, 알루미나 (Al₂O₃) 결정 입자, 또는 탄화텅스텐 (WC) 결정 입자의 배열 주기를 따라 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 조성물.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 원자층은, 상기 결정 입계에 있어서, 탄화텅스텐 (WC) 결정 입자의 (100) 면의 배열 주기를 따라 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 조성물.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 원자층은, 상기 결정 입계에 있어서, 탄화텅스텐 (WC) 결정 입자의 (100) 면의 1 배열분의 두께로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 세라믹 조성물.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 원자층은, 상기 적어도 1 개의 원소로서, 지르코늄 (Zr) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 조성물.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 원자층은, 상기 적어도 1 개의 원소로서, 주기표의 4 ∼ 6 족에 속하는 천이 금속 (지르코늄 (Zr) 을 제외한다), 이트륨 (Y), 스칸듐 (Sc) 및 란타노이드에서 선택되는 적어도 1 개의 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 조성물.
제 1 항에 기재된 세라믹 조성물을 포함하는, 절삭 공구.
제 7 항에 있어서,
상기 절삭 공구는, 철계 또는 티탄계의 피삭재 가공용인 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제 7 항에 있어서,
상기 절삭 공구에 칩 브레이커가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제 7 항에 기재된 절삭 공구이고,
절삭 공구에 칩 브레이커가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 철계 또는 티탄계의 피삭재 가공용의 절삭 공구.
제 1 항에 기재된 세라믹 조성물을 포함하는, 마찰 교반 접합용 공구.