JPH0655394A - 易加工性治具およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、従来の加工用治具が抱えていた問
題点、即ち素材の被削性、ワ−クとの接着性、硬度、剛
性といった治具の物性、コストといった問題を改良した
珪酸カルシウム焼結体の易加工性治具を得ようとするも
のである。 【構成】ウォラストナイトとリチウムアルミノ珪酸塩を
主要構成相とする珪酸カルシウム焼結体で、ウォラスト
ナイトとリチウムアルミノ珪酸塩の合量が少なくとも８
０重量％であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上利用分野】この発明は、珪酸カルシウム焼結体
からなる易加工性治具に関し、例えば、フェライト、ガ
ラス、カ−ボン、水晶、石英、その他セラミック材料を
加工するときに用いる加工治具、焼成治具、絶縁板、エ
アスライダ−などに好適な易加工性治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】セラミックスは、硬度、耐熱性、耐蝕性
などの面で他の材料のもたない優れた特性を有するが、
一方で被削性、耐熱衝撃性、靭性などの点で劣るため、
その用途が限定され未だ構造材料として広く使用される
に至っていない。こうしたセラミックスの欠点を改善す
る努力がこれまでも続けられ、このうち被削性を改良し
たいわゆるマシナブルセラミックスとして、易加工性セ
ラミックスが知られている。しかし、これは現在非常に
コスト高である。また、比較的低コストのもので被削性
を改良したものも知られているが、これは物性が劣るも
のであったりして、易加工性の特徴が生かされた用途開
発が制限されているのが実情である。

【０００３】従来から、フェライト、ガラス、カ−ボ
ン、水晶、石英、サファイヤ、その他セラミック材料な
どの小型部品をつくる場合の切断、研削などの加工は、
これらの被加工材料（ワ−ク）を所定の形状、大きさの
治具の上に接着剤などで接着、固定して、ワ−クをこの
治具とともに切断加工することがしばしば行われてい
る。

【０００４】例えば、磁気ヘッドとして使用されるフェ
ライトの加工は、フェライトを加工用治具上に接着剤な
どで固定し、この状態で切断加工、溝加工を行いヘッド
形状に仕上げられる。

【０００５】こうした加工治具はワ−クに固着されて、
それとともに加工されることから、加工治具の材質とし
て被削性のよいこと、ワ−クとの良好な接着性、硬度、
剛性といった物性がワ−クに近いことなどが一般に要請
される。さらに、当然のことながら低コストであること
が要請される。

【０００６】即ち、被削性の悪い材料は加工費をつり上
げ、また被削性がよくても接着性が劣るとワ−クとの接
着力が弱く、加工中に研粒、研削油などの影響で剥離な
どが生じ好ましくない。また、ワ−クとの硬度差、剛性
の差などが大きな素材は、加工に際し、特に共切り切断
を行う場合は、ワ−クが受けていたエネルギ−が治具材
のところで一挙に開放されるため、ワ−クのチッピン
グ、切断に用いたワイヤなどの歪みなどの原因となり好
ましくない。

【０００７】これまで、例えばフェライトから磁気ヘッ
ドコアを加工する場合の加工用治具の素材は、カ−ボ
ン、低級フェライト、ガラスなどが用いられてきたが、
これらのものでは上記のような問題は必ずしも十分に解
消されなかった。

【０００８】即ち、カ−ボンの治具は、加工時にワ−ク
を汚染し、後工程では洗浄工程を必要とし、さらにこの
治具ではワ−クとの物性差が大きく、ワ−クのチッピン
グ、切断に用いたワイヤなどの歪みなどで好ましくなか
った。

【０００９】低級フェライトの場合は脆いために、治具
形状に加工する際に、チッピングが生じやすく、またコ
ストも他のものと比較して高く、さらにこれにワ−クを
接着して切断する場合の加工性の点でも良好ということ
は出来なかった。ガラスは接着性、コストの点では問題
ないが、靭性が低いため治具形状に加工する際の切削性
に問題があった。

【００１０】また、焼成治具としては、単純な平板形状
の棚板のような場合は多孔質アルミナ、炭化珪素などで
も問題はないが、小型でかつ加工を伴う複雑形状の焼成
治具を用いる場合は、従来のセラミックスではその加工
性が問題となっていた。

【００１１】絶縁板としてはしばしばアルミナなどが用
いられているが、絶縁板にねじ切り加工などを行う場
合、アルミナ板そのものより加工コストの方が高くつ
き、アルミナ使用によるメリットが損なわれていた。こ
のため、一部でマシナブルセラミックスが用いられたり
しているが、やはり高コストが原因でこれが普及するま
でには至っていない。

【００１２】さらに、エア−スライダ−にあっては、複
雑形状の部品の場合は鋳込み成形により最終形状品と近
似した成形体を作りこれを焼結し、後加工を最小に抑え
る方法が採られているが、この場合でも低コストで被削
性の良好な素材の出現が望まれている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、従来の加
工用治具が抱えていた上記の問題点、即ち素材の被削
性、ワ−クとの接着性、硬度，剛性といった治具の物
性、コストといった問題を改良した珪酸カルシウム焼結
体の易加工性治具を得ようとするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明は、ウォラスト
ナイトとリチウムアルミノ珪酸塩を主要構成相とする珪
酸カルシウム焼結体であることを特徴とする易加工性治
具（請求項１）、ウォラストナイトとリチウムアルミノ
珪酸塩を主要構成相とする珪酸カルシウム焼結体で、ウ
ォラストナイトとリチウムアルミノ珪酸塩の含有量が少
なくとも８０重量％であることを特徴とする易加工性治
具（請求項２）、ウォラストナイトとリチウムアルミノ
珪酸塩の合量に対し、リチウムアルミノ珪酸塩が５〜９
５重量％であることを特徴とする請求項１または２記載
の易加工性治具（請求項３）、ウォラストナイトとリチ
ウムアルミノ珪酸塩の含有量が少なくとも８０重量％
で、ウォラストナイトとリチウムアルミノ珪酸塩の合量
に対しリチウムアルミノ珪酸塩が５〜９５重量％であ
り、さらに空隙率が３５％以下でかつビッカ−ス硬度が
１００〜６００kgf ／mm² であることを特徴とする請求
項１ないし３のいずれかに記載する易加工性治具（請求
項４）、トバモライト、ゾノトライト、ウォラストナイ
トその他の珪酸カルシウム鉱物および珪酸カルシウム水
和物の中の一種以上の珪酸カルシウム結晶と、ユ−クリ
プタイト、スポジュ−メン、リチウムオルソクレ−ズ、
ペタライトその他のリチウムアルミノ珪酸塩鉱物および
リチウムアルミノ珪酸塩結晶化ガラスの中の一種以上の
リチウムアルミノ珪酸塩を含む原料配合物を成形し、こ
れを１０００〜１２５０℃で焼成することを特徴とする
易加工性治具の製造方法（請求項５）および原料配合物
が、珪酸カルシウム結晶の５〜９５重量％とリチウムア
ルミノ珪酸塩の９５〜５重量％の比率で配合されたもの
であることを特徴とする請求項５記載の易加工性治具の
製造方法（請求項６）である。

【００１５】以下に、これらの発明をさらに説明する。
請求項１の発明は加工用治具の発明で、ウォラストナイ
トとリチウムアルミノ珪酸塩を主要構成相とする珪酸カ
ルシウム焼結体の易加工性治具である。

【００１６】従来から、ウォラストナイトは被削性に優
れた素材として知られているが、これは多くの空隙を有
する構造であるために被削性はよくても微細な加工には
適さない。一方、リチウムアルミノ珪酸塩は低熱膨張係
数を有する物質として知られているが、そのものだけで
は緻密な焼結体を得ることは困難であり、強度的に低い
ため耐熱衝撃性のみを必要とする限られた用途にしか用
いられていなかった。

【００１７】そこでこの発明では、ウォラストナイトと
リチウムアルミノ珪酸塩との双方のもつ特徴を生かし、
両者の欠点を改善しようとしたものである。ここで用い
るリチウムアルミノ珪酸塩は天然のもの外に、公知な方
法で製造したものも用いることができる。その製造方法
は、例えば珪酸質原料と石灰質原料に水を加え、これを
オ−トクレ−ブ中で水熱合成反応して製造される。ここ
で用いる珪酸質原料は、珪石、珪砂、シリカフラワ−、
珪藻土などであり、また石灰質原料は、生石灰、消石
灰、セメントなど公知なものが使用される。

【００１８】珪酸カルシウム結晶は、ウォラストナイト
の外に、ゾノトライトのように１００％ウォラストナイ
トに転移する珪酸カルシウム結晶が好ましく、これらの
中の少なくとも１種以上が用いられる。

【００１９】また１００％ウォラストナイトに転移しな
い珪酸カルシウム結晶でも用いることが出来る。即ち、
転移後の余剰なシリカ、カルシア或いはそれらの化合物
が存在していても、得られた焼結体の易加工性の特徴は
損なわれない。例えば、ウォラストナイト、ゾノトライ
トなどの外に、トバモライト、フォシヤジャイトのよう
にシリカ、カルシアの比が１：１以外の各種珪酸カルシ
ウム鉱物や各種珪酸カルシウム水和物などが原料の一部
に用いられても、またヒレブランダイト、キルコアナイ
ト、アリット、ベリットなどのように、必ずしもウォラ
ストナイトに転移しない珪酸カルシウム鉱物や珪酸カル
シウム水和物があっても差支えない。

【００２０】またリチウムアルミノ珪酸塩は、天然のも
のの外、公知な方法で製造されたものがいずれも使用さ
れる。例えば、Ｌｉ₂ Ｏ原料、Ａｌ₂ Ｏ原料、ＳｉＯ₂
原料より原料バッチを作り、これを溶融、冷却後ガラス
フリットとし、このガラスフリットに所定の結晶化処理
を施し、目的とするリチウムアルミノ珪酸塩を得ること
が出来る。

【００２１】リチウムアルミノ珪酸塩は、ユ−クリプタ
イト、スポジュ−メン、リチウムオルソクレ−ズ、ペタ
ライトの外、リチア、アルミナ、シリカの比が、１：
１：３、１：１：１０、１：１：１２、１：１：１５の
ものの中の１種以上からなるものも用いられる。

【００２２】また、リチウムアルミノ珪酸塩系の結晶化
ガラスにおいては、結晶化しないガラスがあっても用い
ることができる。さらに、ウォラストナイトとリチウム
アルミノ珪酸塩の反応生成物が存在していていても易加
工性の特徴は損なわれない。従って、カルシア−シリカ
−アルミナの３成分からなるアノ−サイト、ゲ−レナイ
トなどの生成物が存在していても構わない。

【００２３】珪酸カルシウム結晶、リチウムアルミノ珪
酸塩結晶のいずれも、不純物としてＦｅＯ、Ａｌ₂ Ｏ
₃ 、ＭｇＯ、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、Ｎａ₂ Ｏ、Ｋ₂ Ｏ、Ｐ₂ Ｏ、
ＭｎＯ、ＣａＯ、ＴｉＯ₂ などの成分を数重量％含んで
いても差し支えない。

【００２４】珪酸カルシウム結晶とリチウムアルミノ珪
酸塩の粒度分布は、０．１〜５０μｍ、平均粒径が１〜
２０μｍの範囲が好ましい。さらに好ましい平均粒径は
１〜１０μｍである。粒径が５０μを超え、平均粒径が
２０μｍを超えると緻密化が困難で強度の低下を来す恐
れがある。また、粒径が０．１μｍ未満、平均粒径が１
μｍ未満とすることは粉砕に手数がかかり工業的に有利
ではない。

【００２５】請求項２の発明は、ウォラストナイトとリ
チウムアルミノ珪酸塩を主要構成相として、焼結体中の
ウォラストナイトとリチウムアルミノ珪酸塩の含有量が
少なくとも８０重量％以上としたものである。

【００２６】この発明では原料として用いた珪酸カルシ
ウム結晶は１００％がウォラストナイトへ転移しないも
のでもよい。即ち、転移後の余剰なシリカ、カルシア或
いはそれらの化合物が存在していても焼結後のウォラス
トナイトとリチウムアルミノ珪酸塩の含有量が８０重量
％以上であれば、得られた焼結体の易加工性の特徴は損
なわれない。例えば、ウォラストナイト、ゾノトライト
などの外に、トバモライト、フォシヤジャイトのように
シリカ、カルシアの比が１：１以外の各種珪酸カルシウ
ム鉱物や各種珪酸カルシウム水和物などが原料の一部に
用いられても、またヒレブランダイト、キルコアナイ
ト、アリット、ベリットなどのように、必ずしもウォラ
ストナイトに転移しない珪酸カルシウム鉱物や珪酸カル
シウム水和物があっても、焼結後のウォラストナイトと
リチウムアルミノ珪酸塩の含有量が８０重量％以上であ
れば差支えない。

【００２７】リチウムアルミノ珪酸塩については請求項
１の発明で述べたものと同様なものが用いられる。ま
た、Ｌｉ₂ Ｏ原料、Ａｌ₂ Ｏ原料、ＳｉＯ₂ 原料より原
料バッチを作り、これを溶融、冷却後ガラスフリットと
し、このガラスフリットに所定の結晶化処理を施して得
られるリチウムアルミノ珪酸塩系の結晶化ガラスにおい
ては、結晶化しないガラスがあっても、焼結後のウォラ
ストナイトとリチウムアルミノ珪酸塩の含有量が８０重
量％以上であれば用いることができる。

【００２８】また、ウォラストナイトとリチウムアルミ
ノ珪酸塩の反応生成物が存在していていても、焼結後の
ウォラストナイトとリチウムアルミノ珪酸塩の含有量が
８０重量％以上であれば易加工性の特徴は損なわれな
い。従って、カルシア−シリカ−アルミナの３成分から
なるアノ−サイト、ゲ−レナイトなどの生成物が存在し
ていても構わない。

【００２９】ここで用いる珪酸カルシウム結晶とリチウ
ムアルミノ珪酸塩の粒度分布についても請求項１の発明
と同様である。即ち、粒度分布は、０．１〜５０μｍ、
平均粒径が１〜２０μｍの範囲が好ましい。さらに好ま
しい平均粒径は１〜１０μｍである。粒径が５０μを超
え、平均粒径が２０μｍを超えると緻密化が困難で強度
の低下を来す恐れがある。また、粒径が０．１μｍ未
満、平均粒径が１μｍ未満とすることは粉砕に手数がか
かり工業的に有利ではない。

【００３０】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２の発明において、ウォラストナイトとリチウムアルミ
ノ珪酸塩の合量に対し、リチウムアルミノ珪酸塩が５〜
９５重量％としたものである。従って、ウォラストナイ
トは９５〜５重量％の範囲とする。リチウムアルミノ珪
酸塩の割合が５重量％未満であると治具の製造に際し焼
結温度を上げても緻密化が進まず多孔質となり接着性に
問題を生じ、またこれが９５重量％を超えると、ウォラ
ストナイトの比率が少なく被削性が失われるため加工性
が低下し治具加工が困難となったり、また空隙率や強度
の面でも好ましくない。

【００３１】こうした焼結体からなる易加工性治具の主
要構成相の珪酸カルシウム結晶とリチウムアルミノ珪酸
塩については上記とほぼ同様である。また、これらの粒
度分布については、リチウムアルミノ珪酸塩の含有比率
に応じて好ましい範囲を若干異にしている。

【００３２】即ち、リチウムアルミノ珪酸塩の含有量が
１５〜８５重量％の焼結体の場合は、粒度分布が０．１
〜５０μｍ、平均粒径１〜１５μの範囲が好ましく、さ
らに好ましい平均粒径は１〜１０μｍである。また、リ
チウムアルミノ珪酸塩がこれらの範囲を超える場合およ
びこれ未満の場合、即ちリチウムアルミノ珪酸塩が５重
量％以上で１５重量％未満の場合およびリチウムアルミ
ノ珪酸塩が８５重量％を超えて９５重量％以下の場合
は、粒度分布が０．１〜２５μｍ、平均粒径１〜８μの
範囲が好ましく、さらに好ましい平均粒径は１〜５μｍ
である。

【００３３】請求項４の発明は、ウォラストナイトとリ
チウムアルミノ珪酸塩の合量が少なくとも８０重量％
で、ウォラストナイトとリチウムアルミノ珪酸塩の合量
に対しリチウムアルミノ珪酸塩が５〜９５重量％であ
り、さらに空隙率が３５％以下でかつビッカ−ス硬度が
１００〜６００kgf ／mm² であることを特徴とするもの
である。

【００３４】ウォラストナイトとリチウムアルミノ珪酸
塩については既に述べた通りである。この発明では空隙
率は３５％以下とする。本来、珪酸カルシウム焼結体は
良好な被削性を有する素材として知られているが、この
良好な被削性は、ウォラストナイトの針状結晶がき裂の
進展を抑制し、また焼結体中に存在する空隙がき裂の発
生、成長を抑制するためと考えられている。

【００３５】この空隙の形状、発生原因は、珪酸カルシ
ウム焼結体にウォラストナイトが多量に含まれている場
合と、リチウムアルミノ珪酸塩が多量に含まれている場
合とで、それぞれ異なるものである。

【００３６】即ち、ウォラストナイトが多量に含まれて
いる場合は、ウォラストナイトの柱状、板状結晶の絡み
合い構造中に残る空隙が主であり、リチウムアルミノ珪
酸塩が多い場合は、リチウムアルミノ珪酸塩中のリチア
成分が焼成時に揮発、脱ガスして形成されるものであ
る。

【００３７】しかし、こうして出来た空隙のいずれが多
くあるかには関係なく、焼結体の空隙率が３５％以下の
場合は、連結していない独立した空隙もあるため適度の
加工性をもたらすことになる。

【００３８】同時に、こうした空隙には多少の接着剤の
含浸は生ずるが、概ね良好な接着性を与える。さらに空
隙率の好ましい範囲は２０％以下である。空隙率が２０
％以下であると、独立した空隙が増しより好ましい特性
が得られる。空隙率が３５％を越える場合はほぼ全ての
空隙が連結しているため、ここに接着剤が含浸して良好
な接着を得ることが出来ない。

【００３９】空隙率のさらに好ましい範囲は１０％未満
である。この場合はほとんどが独立した空隙であり、加
工性、接着性さらには強度など機械的特性の面でも良好
な特性を得ることが難しくなる。

【００４０】この発明では、さらにビッカ−ス硬度を１
００〜６００kgf ／mm² とするものである。ビッカ−ス
硬度が１００kgf ／mm² 未満であるとワ−クが複雑形状
の場合などは柔らかすぎて好ましくなく、一方これが６
００kgf ／mm² を超えると高硬度になりすぎてチッピン
グが生じて好ましくない。

【００４１】請求項５の発明は易加工性治具の製造方法
の発明である。ここで用いる原料は、珪酸カルシウム結
晶とリチウムアルミノ珪酸塩である。珪酸カルシウム結
晶としては、トバモライト、ゾノトライト、ウォラスト
ナイトその他の珪酸カルシウム鉱物および珪酸カルシウ
ム水和物の中の一種以上を用いる。また、リチウムアル
ミノ珪酸塩結晶としては、ユ−クリプタイト、スポジュ
−メン、リチウムオルソクレ−ズおよびペタライトその
他のリチウムアルミノ珪酸塩鉱物およびリチウムアルミ
ノ珪酸塩結晶化ガラスの中の１種以上を用いる。ここで
用いる珪酸カルシウム結晶とリチウムアルミノ珪酸塩結
晶の粒度分布は０．１〜５０μｍの範囲が好ましい。こ
れが５０μｍを超えると強度の低下をきたし、また０．
１未満では粉砕の点で工業的に有利でない。

【００４２】珪酸カルシウム結晶は天然のものの外、公
知の方法で製造したものも使用出来る。例えば、珪酸質
原料と石灰質原料とに水を加え、これをオ−トクレ−ブ
中で水熱合成反応させて製造される。ここで用いられる
珪酸質原料は、珪石、珪砂、シリカフラワ−、珪藻土な
どであり、また石灰質原料は、生石灰、消石灰、セメン
トなど公知なものがいずれも使用出来る。

【００４３】同様に、リチウムアルミノ珪酸塩も天然の
ものの外、公知な方法で製造されたものがいずれも使用
される。例えば、Ｌｉ₂ Ｏ原料、Ａｌ₂ Ｏ₃ 原料、Ｓｉ
Ｏ₂原料より原料バッチをつくり、これを溶融、冷却後
ガラスフリットとし、次にこのガラスフリットに所定の
結晶化処理を施し、目的とするリチウムアルミノ珪酸塩
を得ることが出来る。ここで用いるＬｉ₂ Ｏ原料は、酸
化リチウム、炭酸リチウムが用いられ、Ａｌ₂ Ｏ₃ 原料
は、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、カリ長
石、カオリンなどが、さらにＳｉＯ₂ 原料は、珪砂、カ
リ長石、ソ−ダ長石などが用いられる。

【００４４】請求項６は、原料配合物が珪酸カルシウム
結晶の５〜９５重量％とリチウムアルミノ珪酸塩の９５
〜５重量％の比率で配合されたものである。上記の原料
混合物は従来から公知な方法で、例えば抄造法、湿式プ
レス法、乾式プレス法で成形体に成形される。次に、こ
の成形体を１０００〜１２５０℃で焼成して焼結体とす
る。焼成温度が１０００℃未満では、緻密な焼結体とす
るのに長時間を要し工業的に不利である。また、これが
１２５０℃を超えると、ウォラストナイトがβウォラス
トナイトからαウォラストナイトへ転位し、強度が低下
し好ましくない。以下に実施例をあげてこの発明をさら
に説明する。

【００４５】

【実施例】

（実施例１）石灰質原料として消石灰、珪酸質原料とし
て珪石を用い、ＣａＯ：ＳｉＯ₂ がモル比で１：１とな
るように混合した原料１００重量部に対し水４００重量
部を加え、これを２２０℃で水熱合成してゾノトライト
スラリ−を得た。このゾノトライトスラリ−を１２０℃
で乾燥させゾノトライト結晶の乾燥粉末を得た。このゾ
ノトライト粉末はほぼ１００％ゾノトライト結晶であっ
た。

【００４６】一方、リチウムアルミノ珪酸塩を以下のよ
うにして得た。重量比にてＳｉＯ₂７１％、Ａｌ₂ Ｏ₃
２１％、Ｌｉ₂ Ｏ ５％、ＣａＯ ３％になるように珪
砂、アルミナ、炭酸リチウム、炭酸カルシウムを調合し
た。この原料バッチを１６００℃で５時間溶融し、その
後冷却してガラスフリットを得た。このガラスフリット
に対し、昇温速度５℃／分で、７５０℃２時間、８５０
℃２時間、１２５０℃２時間保持して焼成し結晶化度ほ
ぼ１００％のβスポジュ−メンを得た。

【００４７】上記ゾノトライト結晶１５重量％とβスポ
ジュ−メン８５重量％を秤量し、これにバインダ−とし
てポリビニルアルコ−ル２重量％、分散剤としてポリカ
ルボン酸塩を０．１重量％を、原料固形分１００重量部
に対して添加し、水を用いたボ−ルミルで混合、粉砕し
た。このものの粒度分布は３〜４５μｍで、平均粒径は
１２．５μｍであった。次いで、これを噴霧乾燥し混合
顆粒をつくった。この顆粒を成形し、昇温速度５℃／分
で１１００℃まで昇温した後、１１００℃で５時間保持
し、その後冷却した。ここに得られた焼結体の物性を表
１に示す。

【００４８】Ｘ線回折結果により、この焼結体はβウォ
ラストナイトとβスポジュ−メンからなるものであり、
焼結体中に占めるβウォラストナイト量、βスポジュ−
メン量は、ほぼ原料組成に一致するものであった。即
ち、βウォラストナイト量は、出発原料であるゾノトラ
イト量１５重量％に大略一致し、βスポジュ−メン量も
ほぼ８５重量％であった。

【００４９】また、この焼結体を加工して加工用治具と
する場合の、被削性（治具の加工性）を以下の条件で評
価した。即ち、＃１７０、＃４００のダイヤモンド砥石
での研削で、また刃厚０．２mmのダイヤモンドブレ−ド
での切断で、加工時の抵抗、チッピングの有無により被
削性を判断した。抵抗が低くチッピングの認められない
ものを良としてまた、ワ−クとしてフェライトを用い、
このワ−クと加工用治具との接着性を同じように評価し
た。即ち、接着剤が加工用治具に含浸せず、かつ加工中
の剥離のないものを良として更に、ワ−クを加工する
際、フェライトと治具との物性差（硬度、剛性等）に起
因して生じる直径０．１５mmのダイヤモンドワイヤの歪
みと摩耗量を、一定量のワ−クを切断した後の、ワイヤ
回転中の音と万能投影機による観察から評価した。従来
よりも異常音が少ないもの、摩耗量が少ないものを良と
して （実施例２）βスポジュ−メンを５０重量％とした以外
は実施例１と同様にした。ここに得られた焼結体の物性
を表１に、また治具としての特性を表２に示した。

【００５０】この焼結体はβウォラストナイトとβスポ
ジュ−メンからなるものであり、焼結体中に占めるβウ
ォラストナイト量、βスポジュ−メン量は、ほぼ５０重
量％ずつであった。 （実施例３）βスポジュ−メンを１５重量％とした以外
は実施例１と同様にした。ここに得られた焼結体の物性
を表１に、また治具としての特性を表２に示した。

【００５１】この焼結体はβウォラストナイトとβスポ
ジュ−メンからなるものであり、焼結体中に占めるβウ
ォラストナイト量、βスポジュ−メン量は、ほぼ８５重
量％、１５重量％であった。 （実施例４）珪酸カルシウム結晶として不純物を約３重
量％含む天然βウォラストナイト、リチウムアルミノ珪
酸塩として不純物を約５重量％含む天然αスポジュ−メ
ンを用いた以外は実施例２と同様にした。ここに得られ
た焼結体の物性を表１に、また治具としての特性を表２
に示した。

【００５２】この焼結体は僅かな量の不純物を含むもの
であったが、大略βウォラストナイトとβスポジュ−メ
ンからなるものであった。焼結体中のβスポジュ−メン
量は、βウォラストナイトとβスポジュ−メンの両者の
合量に対してほぼ５０重量％であった。 （実施例５）焼成温度を１０７０℃とした以外は実施例
１と同様にした。ここに得られた焼結体の物性を表１に
示す。また治具としての特性を表２に示した。

【００５３】この焼結体はβウォラストナイトとβスポ
ジュ−メンからなるものであり、焼結体中に占めるβウ
ォラストナイト量は、βスポジュ−メン量は、ほぼ１５
重量％、８５重量％であった。 （実施例６）焼成温度を１１３０℃とした以外は実施例
１と同様にした。ここに得られた焼結体の物性を表１
に、また治具としての特性を表２に示した。

【００５４】この焼結体はβウォラストナイトとβスポ
ジュ−メンからなるものであり、焼結体中に占めるβウ
ォラストナイト量、βスポジュ−メン量は、ほぼ１５重
量％、８５重量％であった。 （実施例７）重量比にてＳｉＯ₂ ４５％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ４
０％、Ｌｉ₂ Ｏ １０％、ＴｉＯ₂５％になるように珪
砂、アルミナ、炭酸リチウム、チタニアを調合した。こ
の原料バッチを１６００℃で５時間溶融し、その後冷却
してガラスフリットを得た。このガラスフリットに対
し、昇温速度５℃／分で、７５０℃２時間、８５０℃２
時間保持して焼成し結晶化度ほぼ１００％のβユ−クリ
プタイトを得た。

【００５５】上記ゾノトライト結晶１５重量％とβユ−
クリプタイト８５重量％を秤量し、これにバインダ−と
してポリビニルアルコ−ル２重量％、分散剤としてポリ
カルボン酸塩を０．１重量％を添加し、水を用いたボ−
ルミルで混合、粉砕し、平均粒径を２μｍとした。これ
を噴霧乾燥し混合顆粒とした。この顆粒を成形し、昇温
速度５℃／分で１１００℃まで昇温した後、１１００℃
で５時間保持し、その後冷却した。ここに得られた焼結
体の物性を表１に、また治具としての特性を表２に示し
た。

【００５６】この焼結体はβウォラストナイトとβユ−
クリプタイトからなるものであり、焼結体中に占めるβ
ウォラストナイト量、βユ−クリプタイト量は、ほぼ１
５重量％、８５重量％であった。 （実施例８）βユ−クリプトタイトを５０重量％とし、
焼成温度を１０５０℃とした以外は実施例７と同様にし
た。ここに得られた焼結体の物性を表１に、また治具と
しての特性を表２に示した。

【００５７】この焼結体はβウォラストナイトとβユ−
クリプタイトからなるものであり、焼結体中に占めるβ
ウォラストナイト量、βユ−クリプタイト量は、ほぼ５
０重量％ずつであった。 （実施例９）珪酸カルシウム結晶として不純物を約３重
量％含む天然βウォラストナイトを５０重量％、リチウ
ムアルミノ珪酸塩として不純物を約５重量％含む天然α
スポジュ−メンを３０重量％、不純物を約２重量％含む
ベタライトを２０重量％を用いた以外は実施例１と同様
にした。ここに得られた焼結体の物性を表１に、また治
具としての特性を表２に示した。

【００５８】この焼結体は僅かな量の不純物を含むもの
であったが、大略βウォラストナイトとβスポジュ−メ
ンからなるものであった。焼結体中のβスポジュ−メン
量は、βウォラストナイトとβスポジュ−メンの両者の
合量に対しほぼ５０重量％であった。

【００５９】

【表１】

【００６０】

【表２】 （比較例１）焼成温度を９５０℃とした以外は実施例２
と同様にした。ここに得られた焼結体の物性を表３に示
す。これに接着剤を付したところ接着剤が治具に含浸し
接着力が不足し、表２に示すように治具として不適であ
った。 （比較例２）焼成温度を９５０℃とした以外は実施例８
と同様にした。ここに得られた焼結体の物性を表３に示
す。このものは表２に示すように治具として不適であっ
た。 （比較例３）ゾノトライトの添加量を１０重量％とした
以外は実施例１と同様にした。ここに得られた焼結体の
物性を表３に、治具としての特性を表２に示す。 （比較例４）ウォラストナイトの添加量を９０重量％と
した以外は実施例４と同様にした。ここに得られた焼結
体の物性を表３に、治具としての特性を表２に示す。 （比較例５〜１１）加工治具としてカ−ボン、フェライ
ト、ガラス、アルミナ、アルミナの仮焼体、石こう、コ
−ディエライトをそれぞれ用いた。これらのものは、表
２に示すように、治具加工性、接着性、汚染などのいず
れかに問題を有し加工治具としては不適当なものであっ
た。また、この中には、フェライトのようにコスト的に
も高価で問題のあるものもある。

【００６１】

【表３】

【００６２】上記実施例，比較例ではワ−クとしてフェ
ライトを用いたが、他のワ−クを加工する場合でも本発
明の原料範囲、温度範囲内で適宜変更することにより、
加工用治具の物性をワ−クの物性に近ずけることが出来
る。 （実施例１０）珪酸カルシウム結晶として不純物を約３
重量％含む天然のβウォラストナイトを用い、リチウム
アルミノ珪酸塩は天然のαスポジュ−メンを９００℃で
焼成して得た不純物を約６重量％含むβスポジュ−メン
を用いた。これらを５０重量％ずつ秤量し、この原料固
形分１００重量部に対しバインダ−としてポリビニ−ル
アルコ−ルを２重量％、分散剤としてポリカルボン酸塩
０．１重量％を添加し、溶媒として水を用いボ−ルミル
で混合、粉砕した。このものの粒度分布は０．１〜２５
μｍであり、平均粒径は３．２５μｍであった。ついで
これを噴霧乾燥して混合顆粒をつくった。この顆粒を成
形し、昇温速度５℃／分にて１１００℃まで昇温したの
ち１１００℃で５時間保持し、その後冷却した。ここに
得られた焼結体の物性を調べ、またこの焼結体の被削性
を実施例１と同様にして評価した。結果を表４に示し
た。

【００６３】この焼結体は僅かな量の不純物を含むもの
であったが、大略βウォラストナイトとβスポジュ−メ
ンからなるものであった。焼結体中のβスポジュ−メン
量は、βウォラストナイトとβスポジュ−メンの両者の
合量に対してほぼ５０重量％であった。 （実施例１１）珪酸カルシウム結晶としてトバモライト
を以下の条件で合成した。石灰質原料として消石灰、珪
酸質原料として珪石を用い、ＣａＯ：ＳｉＯ₂ がモル比
で０．８３：１になるように混合した混合原料１００重
量部に対し水４００重量部を加え、１８０℃で水熱合成
してトバモライトを得た。このトバモライトを１２０℃
で乾燥させた後９００℃で焼成した。このものはβウォ
ラストナイト結晶と一部トバモライトを含むものであっ
た。

【００６４】別に、リチウムアルミノ珪酸塩を以下のよ
うにして得た。重量比にてＳｉＯ₂７１％、Ａｌ₂ Ｏ₃
２１％、Ｌｉ₂ Ｏ ５％、ＣａＯ ３％になるように珪
砂、アルミナ、炭酸リチウム、炭酸カルシウムを調合し
た。この原料バッチを１６００℃で５時間溶融しその後
冷却してガラスフリットを得た。このガラスフリットに
対し、昇温速度５℃／分で７５０℃２時間、８５０℃で
２時間、１１５０℃で２時間保持して焼成した。このも
のは結晶化度が約８０％のβスポジュ−メンであった。

【００６５】これらを５０重量％ずつ秤量し、この原料
固形分１００重量部に対してバインダ−としてポリビニ
−ルアルコ−ルを２重量％、分散剤としてポリカルボン
酸塩０．１重量％を添加し、水を加えてボ−ルミルで混
合、粉砕した。このものの粒度分布は０．１〜２１μｍ
で、平均粒径は３．０６μｍであった。その後、実施例
１と同様にして焼結体を得た。

【００６６】ここに得られた焼結体の物性を調べ、また
この焼結体の被削性を実施例１と同様にして評価した。
結果を表４に示した。この焼結体はβウォラストナイト
とβスポジュ−メンを主要構成相とし、両者の合量は約
９０重量％であった。焼結体中のβスポジュ−メン量
は、両者の合量中約４０重量％であった。 （実施例１２）トバモライトを２５重量％、βスポジュ
−メンを７５重量％としたこと以外は、実施例１１と同
様にして焼結体を得た。この焼結体はβウォラストナイ
トとβスポジュ−メンを主要構成相とし、約１５重量％
の不純物を含むものであった。焼結体中のβスポジュ−
メン量は、βウォラストナイトとβスポジュ−メンの両
者の合量に対してほぼ７０重量％であった。 （実施例１３）珪酸カルシウム結晶として数重量％の不
純物を含む天然βウォラストナイト３０重量％、リチウ
ムアルミノ珪酸塩として結晶化度８０％のβスポジュ−
メン５０重量％、この他にヒレブランダイト２０重量％
を添加したこと以外は、実施例１１と同様にして焼結体
を得た。この焼結体はβウォラストナイトとβスポジュ
−メンを主要構成相とし、両者の合量は焼結体中で約７
０重量％であり、βスポジュ−メン量は合量中約６０重
量％であった。 （実施例１４）珪酸カルシウム結晶として不純物を約３
重量％含む天然βウォラストナイトを用い、またリチウ
ムアルミノ珪酸塩として天然のαスポジュ−メンを９０
０℃にて焼成した不純物を約６重量％含むβスポジュ−
メンを用いた。βウォラストナイトを９５重量％、βス
ポジュ−メンを５重量％含む原料固形分１００重量部に
対しバインダ−としてポリビニルアルコ−ルを２重量
％、分散剤としてポリカルボン酸塩０．１重量％を添加
し、これに水を加えてボ−ルミルで混合、粉砕した。こ
のものの粒度分布は０．１〜２１μｍ、平均粒径は２．
４１６μｍであった。次にこれを噴霧乾燥し混合顆粒を
つくった。この顆粒を成形し、昇温速度５℃／分にて１
２００℃まで昇温したのち、１２００℃で３時間保持し
その後冷却した。この焼結体について物性を調べ、また
被削性を評価した。結果を表４に示した。

【００６７】この焼結体は僅かな量の不純物を含むもの
であったが、大略βウォラストナイト、βスポジュ−メ
ンとからなるものであり、焼結体中のβスポジュ−メン
量は、βウォラストナイトとβスポジュ−メンの両者の
合量に対して約５重量％であった。 （実施例１５）βスポジュ−メンを５０重量％とし、焼
成温度を１１００℃とした以外は実施例１４と同様にし
て焼結体を得た。この焼結体について物性を調べ、また
被削性を評価した。結果を表４に示した。

【００６８】この焼結体は僅かな量の不純物を含むもの
であったが、大略βウォラストナイト、βスポジュ−メ
ンとからなるものであった。焼結体中のβスポジュ−メ
ン量は、βウォラストナイトとβスポジュ−メンの両者
の合量に対してほぼ５０重量％であった。 （実施例１６）βスポジュ−メンを９５重量％とした以
外は実施例１４と同様にして焼結体を得た。この焼結体
について物性を調べ、また被削性を評価した。結果を表
４に示した。

【００６９】この焼結体は僅かな量の不純物を含むもの
であったが、大略βウォラストナイト、βスポジュ−メ
ンとからなるものであった。焼結体中のβスポジュ−メ
ン量は、βウォラストナイトとβスポジュ−メンの両者
の合量に対してほぼ９５重量％であった。 （実施例１７）焼成温度を１０３０℃とした以外は実施
例１０と同様にして焼結体を得た。この焼結体について
物性を調べ、また被削性を評価した。結果を表４に示し
た。

【００７０】この焼結体は僅かな量の不純物を含むもの
であったが、大略βウォラストナイト、βスポジュ−メ
ンとからなるものであった。焼結体中のβスポジュ−メ
ン量は、βウォラストナイトとβスポジュ−メンの両者
の合量に対してほぼ５０重量％であった。 （実施例１８）珪酸カルシウム結晶として不純物を約３
重量％含むβウォラストナイトを用い、またリチウムア
ルミノ珪酸塩として天然のαスポジュ−メンを９００℃
にて焼成した不純物を約６重量％含むβスポジュ−メン
を用いた。βウォラストナイトを８５重量％、βスポジ
ュ−メンを１５重量％を含む原料固形分１００重量部に
対し、バインダ−としてポリビニ−ルアルコ−ルを２重
量％、分散剤としてポリカルボン酸塩０．１重量部を添
加し、水を用いてボ−ルミルで混合、粉砕した。このも
のの粒度分布は１．９３〜４２μｍで、平均粒径は７．
０８μｍであった。次に、これを噴霧乾燥し混合顆粒と
した。この顆粒を成形し、昇温速度５℃／分で１１２０
℃まで昇温したのち、１１２０℃で３時間保持し、その
後冷却した。ここに得られた焼結体の物性および被削性
を表４に示した。

【００７１】この焼結体は僅かな量の不純物を含むもの
であったが、大略βウォラストナイト、βスポジュ−メ
ンとからなるものであった。焼結体中のβスポジュ−メ
ン量は、βウォラストナイトとβスポジュ−メンの両者
の合量に対してほぼ１５重量％であった。 （実施例１９）βスポジュ−メンを５０重量％とした以
外は実施例１８と同様にして焼結体を得た。ここに得ら
れた焼結体の物性および被削性を表４に示した。

【００７２】この焼結体は僅かな量の不純物を含むもの
であったが、大略βウォラストナイト、βスポジュ−メ
ンとからなるものであった。焼結体中のβスポジュ−メ
ン量は、βウォラストナイトとβスポジュ−メンの両者
の合量に対してほぼ５０重量％であった。 （実施例２０）βスポジュ−メンを８５重量％とし、焼
成温度を１２００℃とした以外は実施例１８と同様にし
て焼結体を得た。ここに得られた焼結体の物性および被
削性を表４に示した。

【００７３】この焼結体は僅かな量の不純物を含むもの
であったが、大略βウォラストナイト、βスポジュ−メ
ンとからなるものであった。焼結体中のβスポジュ−メ
ン量は、βウォラストナイトとβスポジュ−メンの両者
の合量に対してほぼ８５重量％であった。

【００７４】

【表４】 （比較例１２）リチウムアルミノ珪酸塩を配合しないこ
と以外は実施例１０と同様にしてウォラストナイト焼結
体を得た。これは多孔質で表面性状が粗く、また強度が
低くチッピングの発生するものであった。 （比較例１３）珪酸カルシウム結晶を配合しないこと以
外は実施例１０と同様にしてβスポジュ−メン焼結体を
得た。これは非常に脆く加工が困難なものであった。 （比較例１４）焼成温度を９５０℃とした以外は実施例
１０と同様にして焼結体を得た。これは非常に脆く加工
が困難なものであった。 （比較例１５）焼成温度を１３００℃とした以外は実施
例１と同様にして焼結体を得た。これは溶融が著しく加
工評価を行うことが出来なかった。 （比較例１６）市販のアルミナ焼結体についてその被削
性を調べた。このものは非常に硬く実施例のものに比較
して加工が困難であった。以上の比較例１２〜１６の焼
結体をを表５に示した。

【００７５】

【表５】

【００７６】

【発明の効果】以上の通り、この発明は、ウォラストナ
イトとリチウムアルミノ珪酸塩を主要構成相としたの
で、従来の加工用治具が抱えていた問題点、即ち素材の
被削性、ワ−クとの接着性、硬度，剛性といった治具の
物性、コストなどの問題をすべて改良した加工用治具を
得ることが出来るようになった。

【手続補正書】

【提出日】平成５年７月２０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３９】空隙率のさらに好ましい範囲は１０％未満
である。この場合はほとんどが独立した空隙であり、加
工性、接着性さらには強度など機械的性質の面でも良好
な特性を得ることがができる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４９】また、この焼結体を加工して加工用治具と
する場合の、被削性（治具の加工性）を以下の条件で評
価した。即ち、＃１７０、＃４００のダイヤモンド砥石
での研削で、また刃厚０．２mmのダイヤモンドブレ−ド
での切断で、加工時の抵抗、チッピングの有無により被
削性を判断した。抵抗が低くチッピングの認められない
ものを良として◎、抵抗は増すがチッピングの微小なも
の、あるいはチッピングはあるが抵抗の少ないものをい
ずれも可として○とし、さらに抵抗が大でチッピングが
多いものを不可として×とした。また、ワ−クとしてフ
ェライトを用い、このワ−クと加工用治具との接着性を
同じように評価した。即ち、接着剤が加工用治具に含浸
せず、かつ加工中の剥離のないものを良として◎、接着
剤の多少の含浸が認められるが、剥離の発生など加工に
影響がないものを可として○、接着剤の含浸が多くかつ
加工中に剥離するものを不可として×とした。更に、ワ
−クを加工する際、フェライトと治具との物性差（硬
度、剛性等）に起因して生じる直径０．１５mmのダイヤ
モンドワイヤの歪みと磨耗量を、一定量のワ−クを切断
した後の、ワイヤ回転中の音と万能投影機による観察か
ら評価した。従来よりも異常音が少ないもの、磨耗量が
少ないものを良として◎、従来並みのものを可として
○、従来品以下のものを不可として×とした。総合評価
は、個々の評価がすべて◎のものを合格として◎、個々
の評価の中に○があっても、他の個々の評価に×のない
ものは良（合格）として○、個々の評価に一つでも×の
ものを不合格として×とした。なお、汚染については、
この治具を用いてワ−クを加工後、ワ−クを十分洗浄し
なければ使用出来ないものを不合格として×とし、そう
でないものを良として◎とした。以上の結果をまとめて
表２に示す。 （実施例２）βスポジュ−メンを５０重量％とした以外
は実施例１と同様にした。ここに得られた焼結体の物性
を表１に、また治具としての特性を表２に示した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ１１Ｂ 5/127 Ｑ 7303−5Ｄ (72)発明者 鈴木 正彦 宮城県仙台市青葉区昭和町１番29号 (72)発明者 和田 千春 東京都江戸川区東葛西６丁目43番10号 小 野田セメント江戸川寮

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウォラストナイトとリチウムアルミノ珪
   酸塩を主要構成相とする珪酸カルシウム焼結体であるこ
   とを特徴とする易加工性治具。
2. 【請求項２】 ウォラストナイトとリチウムアルミノ珪
   酸塩を主要構成相とする珪酸カルシウム焼結体で、ウォ
   ラストナイトとリチウムアルミノ珪酸塩の含有量が少な
   くとも８０重量％であることを特徴とする易加工性治
   具。
3. 【請求項３】 ウォラストナイトとリチウムアルミノ珪
   酸塩の合量に対し、リチウムアルミノ珪酸塩が５〜９５
   重量％であることを特徴とする請求項１または２記載の
   易加工性治具。
4. 【請求項４】 ウォラストナイトとリチウムアルミノ珪
   酸塩の含有量が少なくとも８０重量％で、ウォラストナ
   イトとリチウムアルミノ珪酸塩の合量に対しリチウムア
   ルミノ珪酸塩が５〜９５重量％であり、さらに空隙率が
   ３５％以下でかつビッカ−ス硬度が１００〜６００kgf
   ／mm² であることを特徴とする請求項１ないし３のいず
   れかに記載する易加工性治具。
5. 【請求項５】 トバモライト、ゾノトライト、ウォラス
   トナイトその他の珪酸カルシウム鉱物および珪酸カルシ
   ウム水和物の中の一種以上の珪酸カルシウム結晶と、ユ
   −クリプタイト、スポジュ−メン、リチウムオルソクレ
   −ズ、ペタライトその他のリチウムアルミノ珪酸塩鉱物
   およびリチウムアルミノ珪酸塩結晶化ガラスの中の一種
   以上のリチウムアルミノ珪酸塩を含む原料配合物を成形
   し、これを１０００〜１２５０℃で焼成することを特徴
   とする易加工性治具の製造方法。
6. 【請求項６】 原料配合物が、珪酸カルシウム結晶の５
   〜９５重量％とリチウムアルミノ珪酸塩の９５〜５重量
   ％の比率で配合されたものであることを特徴とする請求
   項５記載の易加工性治具の製造方法。