JPH0333090A - 丸鋸刃用セラミックス製複合チップ及びその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、木材、金属材、プラスチック材。

積層材、繊維強化材又はセラミックス材などの各種の材
料を切断するための丸鋸刃用のチップ、特にこの分野で
難削材とされる積層材、繊維強化材又はセラミックス材
の切断に適する丸鋸刃用セラミックス製複合チップ及び
その製造方法に関するものである。

（従来の技術） ・般に、メタルソー又はチップソーなどと称されている
丸鋸は１例えばＪＩＳ８４８０２の木工用丸鋸のような
全体が鋼製でなるもの、又はＪＩＳＢ４１０９の超硬メ
タルソーのような鋼製本体に超硬合金のチップが刃先と
して鑞付されているものとがある。

これらの丸鋸の内、超硬メタルソーは、耐摩耗性にすぐ
れていることから、主として硬質材料又は難削材料とさ
れている材料の切断に用いられている。

ところが、最近建造物に用いられる外壁材、床材、内装
材などの翅築用材料、炉壁などの耐火材、又は宇宙ロケ
ットにおける断熱材料などに代表される各種の材料は、
材質的又は構造的に特徴のある新素材が用いられている
。これらの新素材を超硬メタルソーで切断する場合、従
来の材料に比べて超硬合金チップの摩耗が著しく大きく
、その結果切断時の抵抗の増加及び切断力の低下を起し
、被切断材である新素材の切断面に欠け、割れ又はパリ
が発生するという問題がある。そこで、超硬合金よりも
耐摩耗性にすぐれていると考えられているセラミックス
製チップを丸鋸の刃先に使用するための検討が行われて
いる。セラミックス製チップを丸鋸の刃先に使用する場
合、セラミックス製チップと鋼製本体との接合が最大の
課題である。

セラミックスと金属の接合法については、多数の提案が
なされており、その中の璽つに、窒化ケイ素上焼結体と
金属との接合として、テレフンケン法、活性金属法、水
素化合物法、酸化物ソルダー法、決酸銀法などのメタラ
イジング法が提案されている。しかしながら、丸鋸の刃
先は、接合面積が数陽−〜約りＯｎ＋−と小さく、しか
も切断という苛酷な条件により接合面に加わる衝撃力が
非常に大きく厳しいために、これまでの提案内容をその
まま丸鋸に応用しても実用化できないという問題がある
。

（発明が解決しようとする問題点） 丸鋸刃用のチップの表面に鑞材を塗布する場合、例えば
スパッタリングやイオンブレーテインクのような物理蒸
着法で行う方法又は鑞材をペースト状混合物としてｌｌ
ｉする方法がある。この内、前者の方法は均一に塗布で
きるすぐれた方法であるけれども、高価になること及び
Ｐノ＜塗布するのが困難であるという問題があり、後者
の方法は、割合に安価であるけれども、小形チップで。

塗布すべき面積も狭いことから量産化が困難なこと、均
一に塗布するのが困難なこと及び厚く塗布することが割
合に困難であるという問題がある。

また、後者の方法において、鑞材のペースト状態を良好
にして、塗布厚さの制御及び均一厚さの塗付を可能にし
たとしても、特に鑞材を厚く塗布したチップの表面で、
ｊｌ材を溶融してメタライズ層にした場合、メタライズ
層の表面が凸状となり、その結果鋼製本体との接合を困
難にするという問題がある。

本発明は、上述のような問題点を解決したもので、具体
的には、鋼製本体に接合するときに、クラックの発生及
び剥離が起り難い、厚いメタライズ層を有する丸鋸刃用
セラミックス製複合チップ及びその製造方法の提供を目
的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、丸鋸の刃先に使用できるセラミックス製
チップの開発を目的に、丸鋸刃用チップ形状でもってチ
ップの表面のメタライズ層の形成方法と共に、主として
メタライズ層厚さと接合強度との関係について検討して
いた所、Ｗ４！１本体とチップとの熱膨張係数の差から
生じる接合時における熱応力の緩和と、実用時における
応力から生じるメタライズ層の塑性変形性から丸鋸刃用
セラミックス製チップとして最適なメタライズ層厚さが
あるということを確認することにより１本発明を完成す
るに至ったものである。

すなわち、本発明の丸鋸刃用セラミックス製複合チップ
は、多面体形状でなるセラミックス焼結体の少なくとも
一面に最大厚さが４０〜１００μｍでなる金属及び／又
は合金のメタライズ層を固着してなることを特徴とする
ものである。

本発明の丸鋸刃用セラミックス製複合チップにおける多
面体形状でなるセラミックス焼結体は。

形状的には、特に制限を受けることはなく、セラミック
ス焼結体としてもメタライズ層の材質を選定することに
より、各種のセラミックス焼結体を用いることができ、
具体的には１例えば従来の＾氾、０．を主成分とする酸
化物系セラミックス。

Ｚｒ０ａを主成分とする酸化物系セラミックス。

５ｉｓＮａを主成分とする非酸化物系セラミックス。

ＳｉＣを主成分とする非酸化物系セラミックスなどを挙
げることができる。この内、セラミックス焼結体が窒化
ケイ素を主成分とした焼結体でなる場合は、セラミック
ス系の建築用材料、耐火材料。

断熱材料などを切断するための丸鋸刃用チップとして、
特に好ましいことである。この窒化ケイ素を主成分とし
た焼結体としては、窒化ケイ素を５０ｖｏｆｉ％以上含
有した従来からの窒化ケイ素焼結体又はサイアロン系焼
結体など、特に室温での硬さが９２．０１１＋＋＾　以
Ｅ及び破壊靭性値（に＋ｃ）　　が６．０＆ＩＨ／、２
１８以上の特性を有する窒化ケイ素を主成分とした焼結
体が好ましいことである。

本発明の丸鋸刃用セラミックス製複合チップにおけるメ
タライズ層は、具体的には、例えば＾ｇ−Ｃｕ−Ｔｉ、
　Ｚｒなどの活性化金属、Ａｇ　−Ｃｕ　−Ｓｎ　−活
性化金属、Ｃｕ−Ａぶ一活性化金属、＾ｇ　−Ｃｕ　−
＾忍−活性化金属、Ａｇ−Ｃｕ−Ｎｉ−活性化金属、　
Ａｇ−Ｃｕ−３ｉ−活性化金属、　Ｃｕ−活性化金属、
　Ａｇ−活性化金属などを挙げることができる。この内
、窒化ケイ素を主成分とする焼結体の場合で、メタライ
ズ層がＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉでなる組合わせにすると接合強
度がすぐれ、特にＡｇ５０〜８３ｗｔ％と、　Ｃｕ１５
〜４０ｗｔ％と、Ｔｉ２〜ｌＯｗｔ％とからなる場合に
は鋼製本体とセラミックスとの接合強度を高めるので好
ましいことである。

このメタライズ層は最大厚さが４０μｍ未満になると、
丸鋸としての鋼製本体とセラミックス焼結体との接合時
に、［材中の活性化金属の還元が生じやすくなること及
び鑞材が飛散してさらにメタライズ層の厚さを薄くして
しまう結果になり、結局接合強度の低下となり、逆に、
最大厚さが１００μｍを超えると丸鋸としての鋼製本体
とセラミックス焼結体との接合時にセラミックス焼結体
内にクラックが発／Ｌしやすくなって接合強度を低下す
る。このために、メタライズ層の最大厚さを４０〜１０
０μｍと定めたものである。

本発明の丸鋸刃用セラミックス製複合チップを作製する
場合、前述したテレフンケン法、水素化合物法、酸化物
ソルダー法、炭酸銀法、の他に無電解メツキなどを利用
したパターンメツキ法、接着剤を付着したチップを用い
るアディティブ法文は接着剤の七にメツキを行うフルア
デイティブ法などのドライフィルムレジストを応用して
チップの表面にメタライズ層を形成することもできるけ
れども、特に数ｍ−〜約３０ｍｍ”という小面積部分に
１７膜のメタライズ層を形成する必要があること、メタ
ライジングするチップの面に下行な面を有するダレのな
いメタライズ層にする必要があること、小面積部分全体
に均一メタライズ層を形成する必要があること及び量産
化の可能な方法として１次の方法が好ましいことである
。

すなわち１本発明の丸鋸刃用セラミックス製複合チップ
の製造方法は、金属及び／又は合金の粉末と、セルロー
スと、有機溶剤とでなるペースト状混合物を多面体形状
でなるセラミックス焼結体の少なくとも一面に塗布した
後、乾燥し１次いで工゛（空中又は不活性ガス中で、該
金属及び／又は合金の粉末が溶融される温度に加熱して
、該セラミックス焼結体の少なくとも一面に最大厚さが
４０〜１００μｍでなる金属及び／又は合金のメタライ
ズ層を固着させることを特徴とする方法である。

この本発明の製造方法におけるペースト状混合物は、メ
タライズ層となる金属及び／又は合金の粉末と、アセチ
ルセルロース、エチルセルロース、メチルセルロースな
どを代表例とするセルロースと、炭化水素系、アルコー
ル系、フェノール系、エーテル系、などの有機溶剤とで
なる混合物で、特にエーテル系のエチルセルロースとテ
レピネオールなどのテルペン化合物の有機溶剤とでペー
スト状にした金属及び／又は合金の粉末との混合物が好
ましいものである。このペースト状混合物をセラミック
ス焼結体チップの少なくとも一面に塗布する場合は、吹
付は法０羽毛塗り法又はスクリーン印刷法を応用するこ
とが好ましいことである。このようにしてチップの表面
に混合物を塗布した後、乾燥し１次いで反応容器内に設
置し。

混合物中の金属及び／又は合金の粉末が溶融される温度
に加熱することにより、チップの表面にメタライズ層を
固着してなる本発明の複合チップを作製することができ
る。このメタライズ層の形成時における反応容器内は、
例えば１０−Ｔｏｒｒよりも高真空、又は不活性ガスに
よる減圧もしくは加圧した後、例えば８５０〜１２００
℃に加熱し１次いで混合物の中の金属及び／又は合金が
溶融すると例えば１〜６０分保持、特に好ましくは１〜
５分程度の短時間保持後、できるだけ急冷することがダ
レ又は凸面状のメタライズ層を防出することになること
から好ましいことである。

（作用） 本発明の丸鋸刃用セラミツクス焼結体チツプは、メタラ
イズ層とチップとの境界部、特にメタライズ層中の活性
化金属とチップとが拡散溶着しており、その結果メタラ
イズ層とチップとの接着強度が高められており、又最大
厚さ４０〜１００μｍのメタライズ層が丸鋸の鋼製本体
に接合するときに、［として熱膨張係数の差により生じ
る応力を緩和する作用及びセラミックス焼結体チップ内
へのクラックの防ＩＬ作用をするものである。また。

本発明の丸鋸刃用セラミックス製複合チップの製造方法
は、金属及び／又は合金の粉末と、セルロースと、有機
溶剤とでなる最適な粘性を有するペースト状混合物が厚
膜のメタライズ層の形成を容易にするという作用をして
いるものである。

（実施例） 実施例１ 市販されている５ｒｓＮａ−ＡＪＢＮ　　ＹＪｓ系の５
ｉＪ４を１次分とするセラミックス焼結体チップ（形状
２Ｘ２．４Ｘ６ｎ＋ｎ＋）の２．４Ｘ６開の面と２×２
．４．ｍｍの面の２面に、？Ｏｗｔ％＾ｇ−２６ｗｔ％
Ｃｕ４ｗｔ％Ｔｉ組成の金属粉末とエチセルロースとテ
レピネオールとを混練してなるペースト状混合物をスク
リーン印刷法を応用して塗布後、乾燥させた。次いで、
それぞれの試料をＩＱ−３Ｔｏｒｒの真空中で９００℃
に加熱後、１分間保持及び冷却して本発明品１〜４及び
比較品１〜４を得た。こうして得た、それぞれの試料の
メタライズ層の厚さを顕微鏡で調べて、その結果を第１
表に示した。

次に、これらの本発明品１〜４及び比較品１〜４のそれ
ぞれを従来の銀鑞付法と同様のフラックスを用いる高周
波鑞付法でもってＳＫ５の炭素工具鋼に接合し、チップ
とメタライズ層と鋼本体との接合部分におけるクラック
の発生の有無を顕微鏡で調べて、第１表に併記した。

この第１表の内、接合部分にクラックの発生してない本
発明品１〜４及び比較品１〜４を用いて、上記と同様の
鑞付法でもってＳＫ５の鋼本体に接合して丸鋸を作製し
た。こうしてＰｉたそれぞれの丸鋸及び市販の超硬刃付
丸鋸を比較品５として比較に加えて、厚さ３０＋＋ｍの
グラスファイバー入りセメントの切断試験を行い、身命
迄の切断距離を求めて、その結果を第１表に併記した。

以下余白

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）多面体形状でなるセラミックス焼結体の少なくと
   も一面に最大厚さが４０〜１００μｍでなる金属及び／
   又は合金のメタライズ層を固着してなることを特徴とす
   る丸鋸刃用セラミックス製複合チップ。
2. （２）上記セラミックス焼結体が窒化ケイ素を主成分と
   した焼結体でなることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の丸鋸刃用セラミックス製複合チップ。
3. （３）上記メタライズ層がＡｇ５０〜８３ｗｔ％と、Ｃ
   ｕ１５〜４０ｗｔ％と、Ｔｉ２〜１０ｗｔ％とからなる
   第１項又は第２項記載の丸鋸刃用セラミックス製複合チ
   ップ。
4. （４）金属及び／又は合金の粉末と、セルロースと、有
   機溶剤とでなるペースト状混合物を多面体形状でなるセ
   ラミックス焼結体の少なくとも一面に塗布した後、乾燥
   し、次いで真空中又は不活性ガス中で、該金属及び／又
   は合金の粉末が溶融される温度に加熱して、該セラミッ
   クス焼結体の少なくとも一面に最大厚さが４０〜１００
   μｍでなる金属及び／又は合金のメタライズ層を固着さ
   せることを特徴とする丸鋸刃用セラミックス製複合チッ
   プの製造方法。
5. （５）上記セラミックス焼結体が窒化ケイ素を主成分と
   した焼結体でなることを特徴とする特許請求の範囲第４
   項記載の丸鋸刃用セラミックス製複合チップの製造方法
   。
6. （６）上記金属及び／又は合金がＡｇ５０〜８３ｗｔ％
   と、Ｃｕ１５〜４０ｗｔ％と、Ｔｉ２〜１０ｗｔ％とか
   らなることを特徴とする特許請求の範囲第４項又は第５
   項記載の丸鋸刃用セラミックス製複合チップの製造方法
   。