JPH0579449B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0579449B2 JPH0579449B2 JP3307214A JP30721491A JPH0579449B2 JP H0579449 B2 JPH0579449 B2 JP H0579449B2 JP 3307214 A JP3307214 A JP 3307214A JP 30721491 A JP30721491 A JP 30721491A JP H0579449 B2 JPH0579449 B2 JP H0579449B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- zro
- layer
- ceramic
- base material
- alon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】 本発明は、Al2O3−ZrO2
系セラミツク焼結体を基材とする高靭性高耐久性
被覆セラミツク工具の製造方法に関する。
系セラミツク焼結体を基材とする高靭性高耐久性
被覆セラミツク工具の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】 従来のAl2O3系およびAl2O3−
TiC系セラミツク工具は、高温における硬さが大
きいという利点をもつているが、反面、強度又は
靭性については必ずしも良好ではないため、荒加
工する場合に適さず、また最近の工作機械のNC
化が進んでいる状況下では、工具としての信頼性
が乏しいという欠点がある。
TiC系セラミツク工具は、高温における硬さが大
きいという利点をもつているが、反面、強度又は
靭性については必ずしも良好ではないため、荒加
工する場合に適さず、また最近の工作機械のNC
化が進んでいる状況下では、工具としての信頼性
が乏しいという欠点がある。
【0003】 これに対して、ZrO2系セラミツク工
具は、特開昭55−140762号に開示されるように、
その基材としてのZrO2系セラミツクが、抗折力
100Kg／mm2以上、靭性（Kic）30Kg／mm3/2以上を
示すように、超硬合金に匹敵する優れた諸特性を
備えており、このような高強度、高靭性のZrO2
系セラミツクは、主成分としてのZrO2にCaO、
MgO、Y2O3等の酸化物を添加して、高温におけ
る正方晶や立方晶などの高温安定相を常温付近に
おいても部分的に安定化させることにより得られ
るものである。
具は、特開昭55−140762号に開示されるように、
その基材としてのZrO2系セラミツクが、抗折力
100Kg／mm2以上、靭性（Kic）30Kg／mm3/2以上を
示すように、超硬合金に匹敵する優れた諸特性を
備えており、このような高強度、高靭性のZrO2
系セラミツクは、主成分としてのZrO2にCaO、
MgO、Y2O3等の酸化物を添加して、高温におけ
る正方晶や立方晶などの高温安定相を常温付近に
おいても部分的に安定化させることにより得られ
るものである。
【0004】 また、Al2O3−ZrO2系セラミツクを開
示する特開昭52−86413号、特開昭54−60308号お
よび特開昭54−61215号公報によれば、Al2O3マ
トリツクス中にZrO2を分散させることにより、
かなり高い靭生を発揮することが知られている。
示する特開昭52−86413号、特開昭54−60308号お
よび特開昭54−61215号公報によれば、Al2O3マ
トリツクス中にZrO2を分散させることにより、
かなり高い靭生を発揮することが知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】 しかしなが
ら、かかる従来のZrO2系セラミツクおよびAl2O3
−ZrO2系セラミツクを切削工具材として用いた
場合には、Al2O3セラミツクやAl2O3−TiC系セ
ラミツクに比べて強度および靭性の点で優れてい
るため、荒加工するときには好適であるが、一
方、例えば強靱で切削困難なダクタイル鋳鉄や鋼
材を被切削材とするときには、フランク摩耗、ク
レータ摩耗ともに顕著となる。このため従来の
ZrO2系セラミツクやAl2O3−ZrO2系セラミツク
からなる工具は、対摩耗性が良好でなく切削工具
としての十分な機能を発揮することができなかつ
た。さらにこれらの難削材を高速で切削するため
には、高度な耐衝撃性がその耐久性にとつて不可
欠である。
ら、かかる従来のZrO2系セラミツクおよびAl2O3
−ZrO2系セラミツクを切削工具材として用いた
場合には、Al2O3セラミツクやAl2O3−TiC系セ
ラミツクに比べて強度および靭性の点で優れてい
るため、荒加工するときには好適であるが、一
方、例えば強靱で切削困難なダクタイル鋳鉄や鋼
材を被切削材とするときには、フランク摩耗、ク
レータ摩耗ともに顕著となる。このため従来の
ZrO2系セラミツクやAl2O3−ZrO2系セラミツク
からなる工具は、対摩耗性が良好でなく切削工具
としての十分な機能を発揮することができなかつ
た。さらにこれらの難削材を高速で切削するため
には、高度な耐衝撃性がその耐久性にとつて不可
欠である。
【0006】 本発明は、このような従来法の問題点
を解消することを基本的目的とし、十分な高強度
および高靱性をもち併せて、とくに難削材に対し
ても高い耐久性をもつセラミツク工具を提供する
ことを目的とする。
を解消することを基本的目的とし、十分な高強度
および高靱性をもち併せて、とくに難削材に対し
ても高い耐久性をもつセラミツク工具を提供する
ことを目的とする。
【0007】
【課題を達成するための手段】 そのために本発
明のセラミツク工具の製造方法は、十分な強度及
び靱性をもつ基材に、その基材の本来の特性を劣
化させることなく高い高度及び付着力をもつ被覆
層を設ける。即ち、本発明は、その第１の視点に
おいて、基材としてのAl2O3−ZrO2系セラミツク
と、その表面に形成する被覆層を、TiC、TiN、
TiCN、Al2O3、AlONのうちの少なくとも一種
のセラミツクによりCVD法により形成すること
により、高靱性かつ耐衝撃性の高い高耐久性セラ
ミツク工具を提供する。
明のセラミツク工具の製造方法は、十分な強度及
び靱性をもつ基材に、その基材の本来の特性を劣
化させることなく高い高度及び付着力をもつ被覆
層を設ける。即ち、本発明は、その第１の視点に
おいて、基材としてのAl2O3−ZrO2系セラミツク
と、その表面に形成する被覆層を、TiC、TiN、
TiCN、Al2O3、AlONのうちの少なくとも一種
のセラミツクによりCVD法により形成すること
により、高靱性かつ耐衝撃性の高い高耐久性セラ
ミツク工具を提供する。
【0008】 本発明の第２の視点において、上記目
的は、ZrO2１〜50wt％、残部実質的にAl2O3の
組成を有するAl2O3−ZrO2系セラミツク焼結体か
ら成る基材の表面に、 (イ) TiC、TiN若しくはTiCN又はこれらの組合
せから成る内層をCVD法により形成する工程、 (ロ) 内層の表面にAlONから成る中間層をCVD
法により形成する工程、及び (ハ) 中間層の表面に、Al2O3から成る外層をCVD
法により形成する工程、 を含むことを特徴とする高靭性高耐久性被覆セラ
ミツク工具の製造方法によつて達成される。
的は、ZrO2１〜50wt％、残部実質的にAl2O3の
組成を有するAl2O3−ZrO2系セラミツク焼結体か
ら成る基材の表面に、 (イ) TiC、TiN若しくはTiCN又はこれらの組合
せから成る内層をCVD法により形成する工程、 (ロ) 内層の表面にAlONから成る中間層をCVD
法により形成する工程、及び (ハ) 中間層の表面に、Al2O3から成る外層をCVD
法により形成する工程、 を含むことを特徴とする高靭性高耐久性被覆セラ
ミツク工具の製造方法によつて達成される。
【0009】 本発明の第３の視点において、上記目
的は、ZrO2１〜50wt％、残部実質的にAl2O3の
組成を有するAl2O3−ZrO2系セラミツク焼結体か
ら成る基材の表面に、 (イ) AlONから成る内層をCVD法により形成す
る工程、 (ロ) 内層の表面に、Al2O3から成る層をCVD法に
より形成する工程、 を含むことを特徴とする高靭性高耐久性被覆セラ
ミツク工具の製造方法によつて達成される。
的は、ZrO2１〜50wt％、残部実質的にAl2O3の
組成を有するAl2O3−ZrO2系セラミツク焼結体か
ら成る基材の表面に、 (イ) AlONから成る内層をCVD法により形成す
る工程、 (ロ) 内層の表面に、Al2O3から成る層をCVD法に
より形成する工程、 を含むことを特徴とする高靭性高耐久性被覆セラ
ミツク工具の製造方法によつて達成される。
【0010】 基材としてのAl2O3−ZrO2系セラミツ
ク焼結体の組成は、ZrO2１〜50wt％、残部実質
的にAl2O3からなり、好ましくはZrO2１〜30wt
％、残部実質的にAl2O3がよい。ZrO2を1wt％以
上とすることにより基材の強度、特に靱性が格段
に改善されるからである。また、ZrO2を50wt％
以下（さらに好ましくは30wt％以下）とすると
基材の特性劣化を生ずることなく（特にCVD法
の場合必要である）高温下で被覆層を所定の厚さ
に形成することができる。
ク焼結体の組成は、ZrO2１〜50wt％、残部実質
的にAl2O3からなり、好ましくはZrO2１〜30wt
％、残部実質的にAl2O3がよい。ZrO2を1wt％以
上とすることにより基材の強度、特に靱性が格段
に改善されるからである。また、ZrO2を50wt％
以下（さらに好ましくは30wt％以下）とすると
基材の特性劣化を生ずることなく（特にCVD法
の場合必要である）高温下で被覆層を所定の厚さ
に形成することができる。
【0011】 従来ZrO2焼結体を1000℃近くの高温
に保持することは、急激な体積変化を伴う相転移
に保持することは、急激な体積変化を伴う相転移
【数１】（単斜晶正方晶）
を招来するため基材の急激な強度劣化をもたらす
と考えられていた。しかし、本発明によれば、
ZrO250wt％以下とすることにより、基材の劣化
を生ずることなく、高温下での被膜形成が可能と
なつたものである。
と考えられていた。しかし、本発明によれば、
ZrO250wt％以下とすることにより、基材の劣化
を生ずることなく、高温下での被膜形成が可能と
なつたものである。
【0012】
【好適な実施の態様】 このうちZrO2は、好ま
しくは、CaO、MgO、Y2O3などの希土類酸化物
の安定化剤を含むが、必ずしも含まなくてもよ
い。該安定化剤を含む場合、CaOまたはMgOは
トータルでZrO2に対して15wt％以下、Y2O3は同
じくZrO2に対して9wt％以下が好ましい。この場
合のZrO2は、その総量に対して正方晶ZrO2が
5wt％以上を含む部分安定化構造をもつようにす
るのがよい。尚、製造に際し、Al2O3にZrO2を添
加する際には、予め部分安定化したZrO2をAl2O3
に添加してもよいし、また単斜晶ZrO2と安定化
剤をそれぞれ単独でAl2O3に添加してもよい。
しくは、CaO、MgO、Y2O3などの希土類酸化物
の安定化剤を含むが、必ずしも含まなくてもよ
い。該安定化剤を含む場合、CaOまたはMgOは
トータルでZrO2に対して15wt％以下、Y2O3は同
じくZrO2に対して9wt％以下が好ましい。この場
合のZrO2は、その総量に対して正方晶ZrO2が
5wt％以上を含む部分安定化構造をもつようにす
るのがよい。尚、製造に際し、Al2O3にZrO2を添
加する際には、予め部分安定化したZrO2をAl2O3
に添加してもよいし、また単斜晶ZrO2と安定化
剤をそれぞれ単独でAl2O3に添加してもよい。
【0013】 一方、安定化剤を含まない場合は、平
均粒径0.3μm以下のZrO2を使用するのが好まし
い。ZrO2のAl2O3への添加のさいに、微粒ZrO2
がAl2O3に分散すると、ZrO2が正方晶のまま残留
し、これにより靱性の良好なAl2O3−ZrO2系セラ
ミツク基材が得られるからである。
均粒径0.3μm以下のZrO2を使用するのが好まし
い。ZrO2のAl2O3への添加のさいに、微粒ZrO2
がAl2O3に分散すると、ZrO2が正方晶のまま残留
し、これにより靱性の良好なAl2O3−ZrO2系セラ
ミツク基材が得られるからである。
【0014】 Al2O3−ZrO2系セラミツク基材の焼成
条件は、酸化雰囲気中、温度1350〜1650℃、処理
時間数分ないし数時間が良い。温度1350℃未満で
は焼成が十分に行われず、1650℃を超えると結晶
粒の成長が著しくなつて基材の強度および靱性が
ともに劣化するからである。このようにして構成
される基材は、抗折強度約60Kg／mm2以上、破壊靱
性Kic約20Kg／mm3/2以上のものが得られる。
条件は、酸化雰囲気中、温度1350〜1650℃、処理
時間数分ないし数時間が良い。温度1350℃未満で
は焼成が十分に行われず、1650℃を超えると結晶
粒の成長が著しくなつて基材の強度および靱性が
ともに劣化するからである。このようにして構成
される基材は、抗折強度約60Kg／mm2以上、破壊靱
性Kic約20Kg／mm3/2以上のものが得られる。
【0015】 次に被覆剤としてのセラミツクは、第
１の視点によれば、TiC、TiN、TiCN、Al2O3
もしくはAlON又はこれらの成分の組合せからな
り（但しAlONは外層としては好ましくない）、
上記基材の表面に対して単層被覆してもよいし多
層被覆にしてもよい。上記成分を組合せて多層被
覆した場合の被覆層は、２層以上とし、例えば第
１表に示すような内層、中間層、外層をもつよう
にするのがよい（中間層としてはAlONが好まし
い）。第２、第３の視点によれば、外層としては
Al2O3が最適である（Al2O3はマイクロビツカー
ス高度2000Kg／mm2以上の高い高度のため）。Al2
O3層の内側層（内層又は中間層）としてはAlON
が最適である（硬いAl2O3層の付着力を高めハク
リを防止するため）。
１の視点によれば、TiC、TiN、TiCN、Al2O3
もしくはAlON又はこれらの成分の組合せからな
り（但しAlONは外層としては好ましくない）、
上記基材の表面に対して単層被覆してもよいし多
層被覆にしてもよい。上記成分を組合せて多層被
覆した場合の被覆層は、２層以上とし、例えば第
１表に示すような内層、中間層、外層をもつよう
にするのがよい（中間層としてはAlONが好まし
い）。第２、第３の視点によれば、外層としては
Al2O3が最適である（Al2O3はマイクロビツカー
ス高度2000Kg／mm2以上の高い高度のため）。Al2
O3層の内側層（内層又は中間層）としてはAlON
が最適である（硬いAl2O3層の付着力を高めハク
リを防止するため）。
【0016】 この場合の被覆方法は、一般的には
PVD法（Physical Vapor Deposition）とCVD
法（Chemical Vapor Deposition）、その他の物
理的ないし化学的析着被膜形成方法が考えられる
が、被覆材の密着性均質性および被覆速度の点か
らして、本発明では下記に反応によるCVD法を
用いる。
PVD法（Physical Vapor Deposition）とCVD
法（Chemical Vapor Deposition）、その他の物
理的ないし化学的析着被膜形成方法が考えられる
が、被覆材の密着性均質性および被覆速度の点か
らして、本発明では下記に反応によるCVD法を
用いる。
【0017】 TiCl4＋CH4→TiC＋4HCl
2TiCl4＋N2＋4H2→2TiN＋3HCl
2TiCl4＋2CH4＋N2→2TiCN＋8HCl
2AlCl3＋3CO2＋3H2→Al2O3＋3CO＋6HCl
2AlCl＋2CO2＋N2＋3H2→2AlON＋2CO＋6HCl
【0018】 特にAl2O3、AlON層については、
CVD法でないと本発明の目的に適う実用的な被
膜形成が（特に膜形成速度、膜安定性上）困難で
ある。TiC、TiN、TiCN、Al2O3、AlONの被覆
方法の詳細は、それ自体公知のため記述を省くが
一般にかなりの高温が不可欠である（800℃以上
好ましくは950〜1100℃程度）。
CVD法でないと本発明の目的に適う実用的な被
膜形成が（特に膜形成速度、膜安定性上）困難で
ある。TiC、TiN、TiCN、Al2O3、AlONの被覆
方法の詳細は、それ自体公知のため記述を省くが
一般にかなりの高温が不可欠である（800℃以上
好ましくは950〜1100℃程度）。
【0019】 超硬合金上へCVD法により各種被覆
層を設ける方法は特公昭42013（TiC）を初めとし
て多数有り、TiN、TiCNは特公昭51−24982、
Al2O3は特開昭48−217、TiC、TiN／Al2O3や
AlON／Al2O3の２重被覆はそれぞれ特公昭52−
13201、特開昭54−29185があり、同様な被覆方法
を用いることができる。但しこれらは、いずれも
超硬合金を母材としているため、高速切削には不
向きであつたものである。なお、従来ZrO2を含
むセラミツク基材については、焼成（冷却）後
1000℃以上の高温に保持することは、この温度域
でZrO2に大きな体積変化を伴う相変態
層を設ける方法は特公昭42013（TiC）を初めとし
て多数有り、TiN、TiCNは特公昭51−24982、
Al2O3は特開昭48−217、TiC、TiN／Al2O3や
AlON／Al2O3の２重被覆はそれぞれ特公昭52−
13201、特開昭54−29185があり、同様な被覆方法
を用いることができる。但しこれらは、いずれも
超硬合金を母材としているため、高速切削には不
向きであつたものである。なお、従来ZrO2を含
むセラミツク基材については、焼成（冷却）後
1000℃以上の高温に保持することは、この温度域
でZrO2に大きな体積変化を伴う相変態
【数２】（単斜晶正方晶）
が生じ、強度が著しく劣化するため、禁忌とされ
ていたものである。しかしながら、本発明によれ
ば、そのような予期に反し、飛躍的に顕著な特性
の改善が達成されたことは驚くべきことである。
ていたものである。しかしながら、本発明によれ
ば、そのような予期に反し、飛躍的に顕著な特性
の改善が達成されたことは驚くべきことである。
【0020】 被覆層の膜厚は0.3〜15μmとする。な
ぜなら、0.3μm未満では被覆材としての機能が薄
れるとともに、15μmを超えると被覆のさいに粒
成長が著しく剥離しやすくなるからである。Al2
O3を被覆する場合のAl2O3層厚は0.3〜5μm程度が
好ましい。
ぜなら、0.3μm未満では被覆材としての機能が薄
れるとともに、15μmを超えると被覆のさいに粒
成長が著しく剥離しやすくなるからである。Al2
O3を被覆する場合のAl2O3層厚は0.3〜5μm程度が
好ましい。
【0021】 このようにして構成されるセラミツク
工具は、靱削材の衝撃的高速切削の反復に十分耐
える高強度、高靱性を備えるうえに、耐摩耗性の
点においても優れた特性を発揮する。その結果高
度に自動化された切削機に用いることができる信
頼性の高い切削工具が製造できる。このことを以
下に述べる実施例に基づいて説明する。
工具は、靱削材の衝撃的高速切削の反復に十分耐
える高強度、高靱性を備えるうえに、耐摩耗性の
点においても優れた特性を発揮する。その結果高
度に自動化された切削機に用いることができる信
頼性の高い切削工具が製造できる。このことを以
下に述べる実施例に基づいて説明する。
【0022】
【実施例】 基材に用いた原料は、Al2O3につい
ては純度（wt％）99.9％、平均粒径0.6μm、単斜
晶ZrO2については純度99％以上、平均粒径
0.2μm、CaCO3については原料CaO純度98％、
MgOについては純度97％以上、Y2O3については
純度99.9％以上であつた。基材の各試料は第２表
のような組成とし、所定の原料を湿式混合したあ
と、乾燥、バインダ添加を経て造粒したのち圧力
1.5Kg／cm2にてプレス成形した。この圧粉体は、
仮焼によりバインダを除去したのち、電気炉内に
て1400〜1650℃で１時間焼成した。この焼成体を
サイズ４×８×25mmに研摩した。
ては純度（wt％）99.9％、平均粒径0.6μm、単斜
晶ZrO2については純度99％以上、平均粒径
0.2μm、CaCO3については原料CaO純度98％、
MgOについては純度97％以上、Y2O3については
純度99.9％以上であつた。基材の各試料は第２表
のような組成とし、所定の原料を湿式混合したあ
と、乾燥、バインダ添加を経て造粒したのち圧力
1.5Kg／cm2にてプレス成形した。この圧粉体は、
仮焼によりバインダを除去したのち、電気炉内に
て1400〜1650℃で１時間焼成した。この焼成体を
サイズ４×８×25mmに研摩した。
【0023】 こうして作成された各試料の諸特性は
第２表に示すとおりである。第２表から明らかな
ように、各試料は、通常のAl2O3の抗折力50Kg／
mm2以下、靱性（Kic）10Kg／mm3/2以下に比べ、か
なり高い抗折力および靱性を示している。
第２表に示すとおりである。第２表から明らかな
ように、各試料は、通常のAl2O3の抗折力50Kg／
mm2以下、靱性（Kic）10Kg／mm3/2以下に比べ、か
なり高い抗折力および靱性を示している。
【0024】 尚、試料の各特性の測定法は次のとお
りである。(1)曲げ強度はJIS B4104により測定、
５本の平均値を示す。(2)破壊靱性はASTMスペ
シヤルテクニカルパブリケーシヨンNo.410に準じ
て、巾４mm、厚さ５mm、長さ25mmの試片に深さ
0.5mm、巾0.15mmの切欠きを入れ、スパン20mmの
三点曲げ切欠き法によつて測定した。測定値は各
５本の平均値である。(3)結晶系は理学電機製ガイ
ガーフレツクスRAD−γA型を用い、Ｘ線回折法
により行つた。まず、15μmダイヤモンドペース
トで鏡面研摩した試片をＸ線回折で測定し、単斜
晶ZrO2の
りである。(1)曲げ強度はJIS B4104により測定、
５本の平均値を示す。(2)破壊靱性はASTMスペ
シヤルテクニカルパブリケーシヨンNo.410に準じ
て、巾４mm、厚さ５mm、長さ25mmの試片に深さ
0.5mm、巾0.15mmの切欠きを入れ、スパン20mmの
三点曲げ切欠き法によつて測定した。測定値は各
５本の平均値である。(3)結晶系は理学電機製ガイ
ガーフレツクスRAD−γA型を用い、Ｘ線回折法
により行つた。まず、15μmダイヤモンドペース
トで鏡面研摩した試片をＸ線回折で測定し、単斜
晶ZrO2の
【数３】（11１）
面と（111）面の積分強度Imと、正方晶ZrO2の
（111）面と立方晶ZrO2の（111）面の積分強度の
和It＋Ieの比から、単斜晶ZrO2の量を決定した。
ついで焼結体を325メツシユ全通迄粉砕し、同条
件でＸ線回折し、再度単斜晶ZrO2と立方晶ZrO2
の積分強度I′mおよびI′eを求めた。この際、焼結
体中の残留正方晶ZrO2は粉砕によつて機械的応
力を受け、すべて単斜晶ZrO2に変態すると考え
られるので、I′e／（I′m＋I′e）から立方晶ZrO2
量が決定されついで正方晶ZrO2量も決定した。
（111）面と立方晶ZrO2の（111）面の積分強度の
和It＋Ieの比から、単斜晶ZrO2の量を決定した。
ついで焼結体を325メツシユ全通迄粉砕し、同条
件でＸ線回折し、再度単斜晶ZrO2と立方晶ZrO2
の積分強度I′mおよびI′eを求めた。この際、焼結
体中の残留正方晶ZrO2は粉砕によつて機械的応
力を受け、すべて単斜晶ZrO2に変態すると考え
られるので、I′e／（I′m＋I′e）から立方晶ZrO2
量が決定されついで正方晶ZrO2量も決定した。
【0025】 次に、これらの各試料を
SNGN432TN（JIS008Bによるスローアウエイチ
ツプ形状表示法）の形状に加工し、この成形体
（基材）の表面にCVD法により所定の被覆層を形
成した。具体的には、基材をセツトした反応容器
内にキヤリアガスとしてH2ガスを流し、前述の
化学反応を伴わせて基材の表面に所定の被覆材を
付着させた（第３表参照）。反応容器の内圧は、
TiC、Al2O3、AlONを被覆する場合100mb、同
じくTiCNの場合300mb、TiNの場合500mbと
し、反応容器内の温度は1050℃にセツトした。被
覆速度は、TiC、TiN、TiCNについては1μm／
hr、Al2O3、AlONについては0.5μm／hrに設定
した。
SNGN432TN（JIS008Bによるスローアウエイチ
ツプ形状表示法）の形状に加工し、この成形体
（基材）の表面にCVD法により所定の被覆層を形
成した。具体的には、基材をセツトした反応容器
内にキヤリアガスとしてH2ガスを流し、前述の
化学反応を伴わせて基材の表面に所定の被覆材を
付着させた（第３表参照）。反応容器の内圧は、
TiC、Al2O3、AlONを被覆する場合100mb、同
じくTiCNの場合300mb、TiNの場合500mbと
し、反応容器内の温度は1050℃にセツトした。被
覆速度は、TiC、TiN、TiCNについては1μm／
hr、Al2O3、AlONについては0.5μm／hrに設定
した。
【0026】 このようにして得られたセラミツク工
具（試料）を用いて、ダクタイル鋳鉄（FCD55）
のフライス切削（テスト１）と、クロムモリブデ
ン合金鋼（SCM44C）の旋削（テスト２）を行つ
た。切削条件は第４表のとおりである。
具（試料）を用いて、ダクタイル鋳鉄（FCD55）
のフライス切削（テスト１）と、クロムモリブデ
ン合金鋼（SCM44C）の旋削（テスト２）を行つ
た。切削条件は第４表のとおりである。
【0027】 この切削試験の結果は、第３表に示す
とおりであり、この表からわかるように、テスト
１において、試料No.２〜８は略約4000〜5000回の
衝撃に十分耐えるのに対し、参考試料No.１および
９は2000〜2500回の衝撃で欠損している。これら
No.２〜８，10およびNo.4a〜4gの両グループは比
較例１〜４に比べ寿命が極めて長い（10〜50倍以
上にも達する）ことから所定の被覆層を形成して
成るAl2O3−ZrO2系セラミツクが、所定の膜厚で
ダクタイル鋳鉄のフライス切削に特に有効である
ことがわかる。また、テスト２からも同様に、所
定の被覆層を形成してなるAl2O3−ZrO2系セラミ
ツクが、鋼の旋削において耐フランク摩耗性に優
れていることがわかる。なおAlON層の効果はNo.
4a、No.４と、No.4b，4dとを夫々比例することに
より明らかである。
とおりであり、この表からわかるように、テスト
１において、試料No.２〜８は略約4000〜5000回の
衝撃に十分耐えるのに対し、参考試料No.１および
９は2000〜2500回の衝撃で欠損している。これら
No.２〜８，10およびNo.4a〜4gの両グループは比
較例１〜４に比べ寿命が極めて長い（10〜50倍以
上にも達する）ことから所定の被覆層を形成して
成るAl2O3−ZrO2系セラミツクが、所定の膜厚で
ダクタイル鋳鉄のフライス切削に特に有効である
ことがわかる。また、テスト２からも同様に、所
定の被覆層を形成してなるAl2O3−ZrO2系セラミ
ツクが、鋼の旋削において耐フランク摩耗性に優
れていることがわかる。なおAlON層の効果はNo.
4a、No.４と、No.4b，4dとを夫々比例することに
より明らかである。
【0028】
■■■ 亀の甲 ［0002］ ■■■
【0029】
■■■ 亀の甲 ［0003］ ■■■
【0030】
■■■ 亀の甲 ［0004］ ■■■
【0031】
■■■ 亀の甲 ［0005］ ■■■
【0032】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明に
よれば、基材としてAl2O3を主体とするAl2O3−
ZrO2系セラミツクを用いるとともに、その基材
の表面に所定の薄膜としてのTiC、TiN、
TiCN、Al2O3、AlONのうちの少なくとも一種
のセラミツクからなる被覆層をCVD法により形
成することにより、基材の劣化を招来することな
く極めて高い強度および靱性（耐衝撃性）を発揮
するセラミツク工具が製造できる（第１の視点）。
その結果従来のセラミツク工具では得られなかつ
た優れた耐摩耗製を発揮するという効果がある。
特に第２、第３の視点において、高硬度のAl2O3
（外層）をAlON（その内側層）を介して、共に
CVD法により、ZrO2基材の強度劣化を招くこと
なく形成し得たことは、当業者の予期の範囲を超
えたものである。
よれば、基材としてAl2O3を主体とするAl2O3−
ZrO2系セラミツクを用いるとともに、その基材
の表面に所定の薄膜としてのTiC、TiN、
TiCN、Al2O3、AlONのうちの少なくとも一種
のセラミツクからなる被覆層をCVD法により形
成することにより、基材の劣化を招来することな
く極めて高い強度および靱性（耐衝撃性）を発揮
するセラミツク工具が製造できる（第１の視点）。
その結果従来のセラミツク工具では得られなかつ
た優れた耐摩耗製を発揮するという効果がある。
特に第２、第３の視点において、高硬度のAl2O3
（外層）をAlON（その内側層）を介して、共に
CVD法により、ZrO2基材の強度劣化を招くこと
なく形成し得たことは、当業者の予期の範囲を超
えたものである。
【0033】 本発明により製造されるセラミツク工
具は単に切削、旋削用工具のみならず線引き用ダ
イス、その他の、耐摩耗製、靱性、硬度を兼ね備
えることを要求される、金属等加工用工具として
も応用できる。
具は単に切削、旋削用工具のみならず線引き用ダ
イス、その他の、耐摩耗製、靱性、硬度を兼ね備
えることを要求される、金属等加工用工具として
も応用できる。
Claims (8)
- 【請求項１】 ZrO2１〜50wt％、残部実質的に
Al2O3の組成を有するAl2O3−ZrO2系セラミツク
焼結体から成る基材の表面に、TiC、TiN、
TiCN、Al2O3若しくはAlON又はこれらの組合
せから成る被覆層をCVD法により形成すること
を特徴とする高靭性高耐久性被覆セラミツク工具
の製造方法。 - 【請求項２】 前記被覆層を0.3〜15μmの厚さに
形成する特許請求の範囲第１項記載の製造方法。 - 【請求項３】 ZrO2１〜50wt％、残部実質的に
Al2O3の組成を有するAl2O3−ZrO2系セラミツク
焼結体から成る基材の表面に、 (イ) TiC、TiN若しくはTiCN又はこれらの組合
せから成る内層をCVD法により形成する工程、 (ロ) 内層の表面にAlONから成る中間層をを
CVD法により形成する工程、及び (ハ) 中間層の表面に、Al2O3から成る外層をCVD
法により形成する工程、 を含むことを特徴とする高靭性高耐久性被覆セラ
ミツク工具の製造方法。 - 【請求項４】 前記内層、中間層、及び外層から
成る被覆層を、0.3〜15μmの厚さに形成する特許
請求の範囲第３項記載の製造方法。 - 【請求項５】 Al2O3の外層を0.3〜5μmに形成す
る特許請求の範囲第３項又は第４項記載の製造方
法。 - 【請求項６】 ZrO2１〜50wt％、残部実質的に
Al2O3の組成を有するAl2O3−ZrO2系セラミツク
焼結体から成る基材の表面に、 (イ) AlONから成る内層をCVD法により形成す
る工程、 (ロ) 内層の表面に、Al2O3から成る層をCVD法に
より形成する工程、 を含むことを特徴とする高靭性高耐久性被覆セラ
ミツク工具の製造方法。 - 【請求項７】 内層及びAl2O3層から成る被覆層
を、0.3〜15μmに形成する特許請求の範囲第６項
記載の製造方法。 - 【請求項８】 Al2O3層は0.3〜5μmの厚さに形成
する特許請求の範囲第７項記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3307214A JPH0516031A (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | 高靱性高耐久性被覆セラミツク工具の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3307214A JPH0516031A (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | 高靱性高耐久性被覆セラミツク工具の製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23148883A Division JPS60127905A (ja) | 1983-12-09 | 1983-12-09 | 高靭性セラミック工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0516031A JPH0516031A (ja) | 1993-01-26 |
| JPH0579449B2 true JPH0579449B2 (ja) | 1993-11-02 |
Family
ID=17966420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3307214A Granted JPH0516031A (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | 高靱性高耐久性被覆セラミツク工具の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0516031A (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2532521B2 (ja) * | 1987-11-02 | 1996-09-11 | 株式会社日本触媒 | 表面処理された無機填顔料の製造方法 |
| EP1188504B1 (en) * | 2000-09-07 | 2004-11-17 | Ngk Spark Plug Co., Ltd | Coated cutting tool |
| JP2004195564A (ja) * | 2002-12-16 | 2004-07-15 | Kyocera Corp | 表面被覆切削工具およびスローアウェイチップ |
| US7581906B2 (en) * | 2004-05-19 | 2009-09-01 | Tdy Industries, Inc. | Al2O3 ceramic tools with diffusion bonding enhanced layer |
| JP5534765B2 (ja) * | 2009-09-28 | 2014-07-02 | 京セラ株式会社 | 表面被覆部材 |
| EP2823919B1 (en) * | 2012-02-27 | 2020-12-09 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Manufacturing method for a coated surface cutting tool |
| US9371580B2 (en) | 2013-03-21 | 2016-06-21 | Kennametal Inc. | Coated body wherein the coating scheme includes a coating layer of TiAl2O3 and method of making the same |
| US9719175B2 (en) | 2014-09-30 | 2017-08-01 | Kennametal Inc. | Multilayer structured coatings for cutting tools |
| US9650714B2 (en) | 2014-12-08 | 2017-05-16 | Kennametal Inc. | Nanocomposite refractory coatings and applications thereof |
| US9650712B2 (en) | 2014-12-08 | 2017-05-16 | Kennametal Inc. | Inter-anchored multilayer refractory coatings |
| CN115417686B (zh) * | 2022-07-19 | 2023-05-26 | 大连海事大学 | 一种连接AlON/Al2O3陶瓷的方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE367217B (ja) * | 1973-09-17 | 1974-05-20 | Sandvik Ab | |
| DE2923213C3 (de) * | 1979-06-08 | 1987-09-10 | Feldmühle AG, 4000 Düsseldorf | Verfahren zur Herstellung einer keramischen Schneidplatte |
| JPS58172278A (ja) * | 1982-04-05 | 1983-10-11 | 日本特殊陶業株式会社 | 高速切削用チツプとその製法 |
-
1991
- 1991-10-28 JP JP3307214A patent/JPH0516031A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0516031A (ja) | 1993-01-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2500332B1 (en) | Cubic boron nitride sintered compact, coated cubic boron nitride sintered compact, method for producing cubic boron nitride sintered compact, and method for producing coated cubic boron nitride sintered compact | |
| US4578087A (en) | Nitride based cutting tool and method for producing the same | |
| JPS6227033B2 (ja) | ||
| AU673546B2 (en) | High Z sialon refractory inserts and cutting tools | |
| JPS6348836B2 (ja) | ||
| JPS60502244A (ja) | コ−テイング付き窒化珪素切削工具 | |
| JPH0579449B2 (ja) | ||
| JP2000129445A (ja) | 耐摩耗性被膜およびその製造方法ならびに耐摩耗部材 | |
| US5316856A (en) | Silicon nitride base sintered body | |
| JPH0260442B2 (ja) | ||
| JPH0292868A (ja) | 高強度立方晶窒化ホウ素含有焼結体 | |
| JPH05186272A (ja) | 複合高密度相窒化ホウ素焼結体 | |
| JP3266200B2 (ja) | 窒化珪素基焼結体 | |
| JPH05186844A (ja) | 高密度相窒化ホウ素基焼結体 | |
| JPS5918157A (ja) | 切削工具用酸化アルミニウム系セラミツク | |
| JPH05295517A (ja) | 結晶配向の多層被覆焼結合金 | |
| JPH07232980A (ja) | 被覆複合焼結体 | |
| JPS6049154B2 (ja) | 炭化チタン系セラミック組成物 | |
| JPS6050747B2 (ja) | 高靭性および高硬度を有する酸化アルミニウム基セラミツク | |
| JPH0687649A (ja) | 板状晶アルミナ含有焼結体及びその製造方法 | |
| JP2570354B2 (ja) | 切削工具用表面被覆セラミックス部材 | |
| JPH0411503B2 (ja) | ||
| JPH05163071A (ja) | 高密度相窒化ホウ素焼結体 | |
| JPS63157873A (ja) | フライス切削用表面被覆炭化タングステン基超硬合金 | |
| JP2002239813A (ja) | 被覆超硬合金工具及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19961015 |