JPH07136810A - 高硬度材切削用セラミック工具 - Google Patents
高硬度材切削用セラミック工具Info
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- JPH07136810A JPH07136810A JP5314309A JP31430993A JPH07136810A JP H07136810 A JPH07136810 A JP H07136810A JP 5314309 A JP5314309 A JP 5314309A JP 31430993 A JP31430993 A JP 31430993A JP H07136810 A JPH07136810 A JP H07136810A
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- JP
- Japan
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- cutting
- weight
- thickness
- sintered body
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 硬度、強度等が大きく、高硬度材を高速で切
削加工する際の耐磨耗性にも優れ、また、焼結体表面に
形成される被覆膜の剥離等を生ずることのないセラミッ
ク工具を提供する。 【構成】 平均粒径０．５μｍのＡl2Ｏ3 粉末７０重量
％、平均粒径１μｍのＴｉＣ粉末３０重量％に、これら
２成分の全量に対して１．０重量％のＭｇＯを焼結助剤
として加えて混合し、アトライターで強粉砕した後、圧
力２００kg/cm2、温度１７００〜１８００℃でホットプ
レスし焼結体を得る。この焼結体を切削工具用のチップ
形状に研削し、この表面にＣＶＤ法或いはＰＶＤ法によ
って、厚さ０．２μｍのＡl2Ｏ3 層（内層）及び厚さ
０．１μｍのＴｉＣ層（外層）からなる被覆膜を形成
し、高硬度材切削加工用のセラミック工具を得る。
削加工する際の耐磨耗性にも優れ、また、焼結体表面に
形成される被覆膜の剥離等を生ずることのないセラミッ
ク工具を提供する。 【構成】 平均粒径０．５μｍのＡl2Ｏ3 粉末７０重量
％、平均粒径１μｍのＴｉＣ粉末３０重量％に、これら
２成分の全量に対して１．０重量％のＭｇＯを焼結助剤
として加えて混合し、アトライターで強粉砕した後、圧
力２００kg/cm2、温度１７００〜１８００℃でホットプ
レスし焼結体を得る。この焼結体を切削工具用のチップ
形状に研削し、この表面にＣＶＤ法或いはＰＶＤ法によ
って、厚さ０．２μｍのＡl2Ｏ3 層（内層）及び厚さ
０．１μｍのＴｉＣ層（外層）からなる被覆膜を形成
し、高硬度材切削加工用のセラミック工具を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐磨耗性、機械的強度
等に優れ、浸炭焼き入れ鋼、ダイス鋼、工具鋼等の高硬
度材の高速切削加工に使用できるセラミック工具に関す
る。
等に優れ、浸炭焼き入れ鋼、ダイス鋼、工具鋼等の高硬
度材の高速切削加工に使用できるセラミック工具に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】浸炭焼き入れ鋼、ダイス鋼、工具鋼等の
高硬度材は、従来、砥石により研削加工されてきたが、
加工効率を高め、より高速で加工するため、アルミナ−
炭化チタン系等のセラミック工具或いはＣＢＮ工具によ
る切削加工へと移行が図られている。ところが、アルミ
ナ−炭化チタン系セラミック工具は寿命が短く、信頼性
に乏しいうえ、切削加工の高速化に対応できず、最近で
はＣＢＮ工具が使用されることが多い。しかし、ＣＢＮ
工具は切削性能には優れるものの、非常に高価であり、
ユーザーの間では安価であって、且つ、特に高速切削加
工において、ＣＢＮ工具に匹敵する高性能を有するセラ
ミック工具の開発を望む声が高い。
高硬度材は、従来、砥石により研削加工されてきたが、
加工効率を高め、より高速で加工するため、アルミナ−
炭化チタン系等のセラミック工具或いはＣＢＮ工具によ
る切削加工へと移行が図られている。ところが、アルミ
ナ−炭化チタン系セラミック工具は寿命が短く、信頼性
に乏しいうえ、切削加工の高速化に対応できず、最近で
はＣＢＮ工具が使用されることが多い。しかし、ＣＢＮ
工具は切削性能には優れるものの、非常に高価であり、
ユーザーの間では安価であって、且つ、特に高速切削加
工において、ＣＢＮ工具に匹敵する高性能を有するセラ
ミック工具の開発を望む声が高い。
【０００３】そこで、アルミナ−炭化チタン系等のセラ
ミック工具の耐磨耗性や耐欠損性を改善するための種々
の試みがなされており、特開平４−１１４９５５号公報
に記載された技術では、アルミナの微細粉末に酸化ジル
コニウム等の微細粉末を配合した原料粉末を焼成するこ
とにより、強度、靱性の向上を図っており、また、特開
平４−２８９００２号及び特開平５−６９２０５号公報
には、セラミック母材の表面にアルミナ、炭化チタン、
チタンとアルミニウムとの合金の炭化物等からなる被覆
膜を設けることにより、耐磨耗性を改善する技術が開示
されている。それらの切削工具は従来のセラミック工具
に比べて、耐磨耗性等の性能は優れるものの、特に高速
切削においてはＣＢＮ工具には及ばず、高速での切削加
工に使用可能なセラミック工具の開発が望まれている。
ミック工具の耐磨耗性や耐欠損性を改善するための種々
の試みがなされており、特開平４−１１４９５５号公報
に記載された技術では、アルミナの微細粉末に酸化ジル
コニウム等の微細粉末を配合した原料粉末を焼成するこ
とにより、強度、靱性の向上を図っており、また、特開
平４−２８９００２号及び特開平５−６９２０５号公報
には、セラミック母材の表面にアルミナ、炭化チタン、
チタンとアルミニウムとの合金の炭化物等からなる被覆
膜を設けることにより、耐磨耗性を改善する技術が開示
されている。それらの切削工具は従来のセラミック工具
に比べて、耐磨耗性等の性能は優れるものの、特に高速
切削においてはＣＢＮ工具には及ばず、高速での切削加
工に使用可能なセラミック工具の開発が望まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決し、ＣＢＮ工具の切削条件に匹敵する高速切削
加工において、高硬度材の切削加工に使用し得る切削用
セラミック工具を提供することを課題とする。
点を解決し、ＣＢＮ工具の切削条件に匹敵する高速切削
加工において、高硬度材の切削加工に使用し得る切削用
セラミック工具を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本第１発明の高硬度材切
削用セラミック工具は、焼結原料と焼結助剤とを混合
し、焼成してなる焼結体と、上記焼結体表面に形成され
る少なくとも１層の被覆膜とからなる切削用セラミック
工具において、上記焼結体を構成する全成分の平均粒径
が１μｍ以下であり、上記焼結原料は、その全量を１０
０重量％とした場合に、９０〜５０重量％のＡl2Ｏ3 成
分粉末と、１０〜５０重量％のＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族
元素の炭化物、窒化物及び炭窒化物の１種以上の粉末と
からなり、上記焼結助剤は、上記焼結原料１００重量％
に対して０．２〜５．０重量％であり、また、上記被覆
膜は、ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素の炭化物、窒化物、
炭窒化物、Ａl2Ｏ3 又はＡｌＯＮからなり、且つ、各層
の厚さが２μｍ以下であり、全厚さが０．２〜１０μｍ
であることを特徴とする。
削用セラミック工具は、焼結原料と焼結助剤とを混合
し、焼成してなる焼結体と、上記焼結体表面に形成され
る少なくとも１層の被覆膜とからなる切削用セラミック
工具において、上記焼結体を構成する全成分の平均粒径
が１μｍ以下であり、上記焼結原料は、その全量を１０
０重量％とした場合に、９０〜５０重量％のＡl2Ｏ3 成
分粉末と、１０〜５０重量％のＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族
元素の炭化物、窒化物及び炭窒化物の１種以上の粉末と
からなり、上記焼結助剤は、上記焼結原料１００重量％
に対して０．２〜５．０重量％であり、また、上記被覆
膜は、ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素の炭化物、窒化物、
炭窒化物、Ａl2Ｏ3 又はＡｌＯＮからなり、且つ、各層
の厚さが２μｍ以下であり、全厚さが０．２〜１０μｍ
であることを特徴とする。
【０００６】第２発明は、上記焼結体を構成する全成分
の平均粒径が０．７μｍ以下であり、上記被覆膜の各層
の厚さが１μｍ以下であることを特徴とし、また、第３
発明は、上記Ａl2Ｏ3 成分粉末は、その全量を１００重
量％とした場合に、９５〜５０重量％のＡl2Ｏ3 粉末と
５〜５０重量％のＺｒＯ2 粉末とからなることを特徴と
する。更に、第４発明は、上記被覆膜が複数の層からな
り、最内層がＡl2Ｏ3又はＡｌＯＮからなる厚さ１μｍ
以下の層であり、最外層がＴｉＮからなる厚さ０．５μ
ｍ以下の層であることを特徴とし、第５発明のセラミッ
ク工具は、請求項５に記載した特定の試験条件により測
定した平均逃げ面磨耗量が０．２ｍｍ以下であることを
特徴とする。
の平均粒径が０．７μｍ以下であり、上記被覆膜の各層
の厚さが１μｍ以下であることを特徴とし、また、第３
発明は、上記Ａl2Ｏ3 成分粉末は、その全量を１００重
量％とした場合に、９５〜５０重量％のＡl2Ｏ3 粉末と
５〜５０重量％のＺｒＯ2 粉末とからなることを特徴と
する。更に、第４発明は、上記被覆膜が複数の層からな
り、最内層がＡl2Ｏ3又はＡｌＯＮからなる厚さ１μｍ
以下の層であり、最外層がＴｉＮからなる厚さ０．５μ
ｍ以下の層であることを特徴とし、第５発明のセラミッ
ク工具は、請求項５に記載した特定の試験条件により測
定した平均逃げ面磨耗量が０．２ｍｍ以下であることを
特徴とする。
【０００７】上記「焼結原料」は、主成分である「Ａl2
Ｏ3 成分粉末」と「ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素の炭化
物、窒化物、炭窒化物の１種以上の粉末」（以下、「炭
化チタン等の粉末」という）とからなる。「炭化チタン
等の粉末」としては、チタン、ジルコニウム等のＩＶａ
族元素、バナジウム、タンタル等のＶａ族元素及びクロ
ム、タングステン等のＶＩａ族元素の炭化物、窒化物及
び炭窒化物の粉末が使用でき、具体的には、炭化チタ
ン、窒化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の
粉末が挙げられる。これら炭化チタン等の粉末は１種類
を用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
Ｏ3 成分粉末」と「ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素の炭化
物、窒化物、炭窒化物の１種以上の粉末」（以下、「炭
化チタン等の粉末」という）とからなる。「炭化チタン
等の粉末」としては、チタン、ジルコニウム等のＩＶａ
族元素、バナジウム、タンタル等のＶａ族元素及びクロ
ム、タングステン等のＶＩａ族元素の炭化物、窒化物及
び炭窒化物の粉末が使用でき、具体的には、炭化チタ
ン、窒化チタン、炭化タンタル、炭化タングステン等の
粉末が挙げられる。これら炭化チタン等の粉末は１種類
を用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【０００８】上記各成分の混合割合は、焼結原料の全量
を１００重量％とした場合に、「Ａl2Ｏ3 成分粉末が９
０〜５０重量％」であり、「炭化チタン等の粉末が１０
〜５０重量％」である。Ａl2Ｏ3 成分粉末の割合が９０
重量％を越えて高い場合は、焼結体を構成する全成分の
平均粒径が１μｍを越えて大きくなり、靱性の指標であ
る抗折力が低下する。また、５０重量％未満では、焼結
体の緻密化が十分ではなく、相対密度が小さくなり、抗
折力もＡl2Ｏ3 成分粉末が９０重量％を越える場合より
更に低下する。また、上記Ａl2Ｏ3 成分粉末は、その半
分量までをＺｒＯ2 粉末に置き替えることにより、Ａl2
Ｏ3 粒子の成長が抑制され、他の成分及びその量が近似
した配合であれば、更に焼結体の硬度及び抗折力を向上
させることができる。しかし、半分量を超えてＺｒＯ2
粉末に置き替えた場合は、抗折力等焼結体の機械的強度
が低下するため好ましくない。
を１００重量％とした場合に、「Ａl2Ｏ3 成分粉末が９
０〜５０重量％」であり、「炭化チタン等の粉末が１０
〜５０重量％」である。Ａl2Ｏ3 成分粉末の割合が９０
重量％を越えて高い場合は、焼結体を構成する全成分の
平均粒径が１μｍを越えて大きくなり、靱性の指標であ
る抗折力が低下する。また、５０重量％未満では、焼結
体の緻密化が十分ではなく、相対密度が小さくなり、抗
折力もＡl2Ｏ3 成分粉末が９０重量％を越える場合より
更に低下する。また、上記Ａl2Ｏ3 成分粉末は、その半
分量までをＺｒＯ2 粉末に置き替えることにより、Ａl2
Ｏ3 粒子の成長が抑制され、他の成分及びその量が近似
した配合であれば、更に焼結体の硬度及び抗折力を向上
させることができる。しかし、半分量を超えてＺｒＯ2
粉末に置き替えた場合は、抗折力等焼結体の機械的強度
が低下するため好ましくない。
【０００９】上記「焼結助剤」としては、酸化マグネシ
ウム、酸化カルシウム、酸化珪素、酸化ニッケル、酸化
クロム、酸化ジスプロシウム、酸化イットリウム等が挙
げられ、これらを特に制限されることなく使用できる。
特に、酸化マグネシウムはアルミナの結晶成長を抑止す
る効果があり好ましい。本発明では、焼結助剤は、焼結
原料１００重量％に対して０．２〜５．０重量％使用す
る。焼結助剤の使用量が０．２重量％未満の場合は、焼
結体の緻密化が十分ではなく、相対密度が大きく低下す
るとともに、硬度及び抗折力も大きく低下する。また、
５．０重量％を超えて多い場合は、焼結体を形成する全
成分の平均粒径が大きくなり、抗折力等が低下して靱性
の劣ったものとなる。焼結助剤の使用量は、特に０．５
〜１．５重量％の範囲が好ましく、この範囲であれば硬
度、抗折力等がより優れたものとなる。尚、焼結体を構
成する全粒子は、より微細であることが好ましいが、本
発明では、粒径が０．３〜１．２μｍの範囲で平均粒径
が１．０μｍ以下のもの、特に好ましくは、粒径が０．
３〜１．０μｍで平均粒径が０．７μｍ以下のものを使
用できる。
ウム、酸化カルシウム、酸化珪素、酸化ニッケル、酸化
クロム、酸化ジスプロシウム、酸化イットリウム等が挙
げられ、これらを特に制限されることなく使用できる。
特に、酸化マグネシウムはアルミナの結晶成長を抑止す
る効果があり好ましい。本発明では、焼結助剤は、焼結
原料１００重量％に対して０．２〜５．０重量％使用す
る。焼結助剤の使用量が０．２重量％未満の場合は、焼
結体の緻密化が十分ではなく、相対密度が大きく低下す
るとともに、硬度及び抗折力も大きく低下する。また、
５．０重量％を超えて多い場合は、焼結体を形成する全
成分の平均粒径が大きくなり、抗折力等が低下して靱性
の劣ったものとなる。焼結助剤の使用量は、特に０．５
〜１．５重量％の範囲が好ましく、この範囲であれば硬
度、抗折力等がより優れたものとなる。尚、焼結体を構
成する全粒子は、より微細であることが好ましいが、本
発明では、粒径が０．３〜１．２μｍの範囲で平均粒径
が１．０μｍ以下のもの、特に好ましくは、粒径が０．
３〜１．０μｍで平均粒径が０．７μｍ以下のものを使
用できる。
【００１０】上記「被覆膜」を形成する原料としては、
上記焼結体を構成する成分と同様のＩＶａ、Ｖａ、ＶＩ
ａ族元素の炭化物、窒化物、炭窒化物の他、Ａl2Ｏ3 、
ＡｌＯＮが挙げられ、これらは焼結体との相溶性に優
れ、被覆膜が焼結体表面から剥離することがなく、ま
た、硬度が高く、耐磨耗性等に優れるため好ましい。被
覆膜は少なくとも１層あればよいが、各層の厚さが２μ
ｍ以下、特に１μｍ以下であり、全厚さが０．２〜１０
μｍ以下の複数の層からなるものであることが好まし
く、各層の厚さが上記のような薄層であれば、高速の切
削加工に使用した場合にも被覆膜が剥離することがな
い。また、最内層が厚さ１μｍ以下のＡl2Ｏ3 又はＡｌ
ＯＮ層、最外層が厚さ０．５μｍ以下の窒化チタン層か
らなる被覆膜を形成すれば、Ａl2Ｏ3 を主体とする焼結
体との相溶性に優れるとともに、表面硬度が非常に高
く、粒界ガラス相のない表面を有するセラミック切削工
具が得られより好ましい。
上記焼結体を構成する成分と同様のＩＶａ、Ｖａ、ＶＩ
ａ族元素の炭化物、窒化物、炭窒化物の他、Ａl2Ｏ3 、
ＡｌＯＮが挙げられ、これらは焼結体との相溶性に優
れ、被覆膜が焼結体表面から剥離することがなく、ま
た、硬度が高く、耐磨耗性等に優れるため好ましい。被
覆膜は少なくとも１層あればよいが、各層の厚さが２μ
ｍ以下、特に１μｍ以下であり、全厚さが０．２〜１０
μｍ以下の複数の層からなるものであることが好まし
く、各層の厚さが上記のような薄層であれば、高速の切
削加工に使用した場合にも被覆膜が剥離することがな
い。また、最内層が厚さ１μｍ以下のＡl2Ｏ3 又はＡｌ
ＯＮ層、最外層が厚さ０．５μｍ以下の窒化チタン層か
らなる被覆膜を形成すれば、Ａl2Ｏ3 を主体とする焼結
体との相溶性に優れるとともに、表面硬度が非常に高
く、粒界ガラス相のない表面を有するセラミック切削工
具が得られより好ましい。
【００１１】
【作用】浸炭焼き入れ鋼、ダイス鋼等の高硬度材を切削
する場合、特に高速で切削加工する場合は、部分的に１
０００℃以上の高温になる。そのため通常のセラミック
工具では硬度及び強度等の急激な低下が起こり、激しい
磨耗を生じたり、場合によっては欠損することもあり、
工具寿命は短い。本発明では、特定の焼結原料に、特定
量の焼結助剤を組み合わせることにより、組織を構成す
る大部分の成分粒子の平均粒径を１μｍ以下、好ましく
は０．７μｍとすることができ、硬度及び強度が非常に
高いアルミナ系焼結体を得ることができる。また、この
焼結体の表面に各層の厚さが２μｍ以下、好ましくは１
μｍ以下の、少なくとも１層の被覆膜を形成することに
より、母材への密着性に優れ、硬度、強度等の大きい被
覆膜を有する高硬度材の切削工具用として好適なセラミ
ックとすることができる。更に、本発明の焼結体と被覆
膜とからなるセラミックを使用した切削工具は、上記の
ような高速切削において高温に晒された場合も、高い硬
度及び強度が維持され、ＣＢＮ工具の切削速度域である
１５０ｍｍ／分以上の切削速度であっても十分使用可能
である。
する場合、特に高速で切削加工する場合は、部分的に１
０００℃以上の高温になる。そのため通常のセラミック
工具では硬度及び強度等の急激な低下が起こり、激しい
磨耗を生じたり、場合によっては欠損することもあり、
工具寿命は短い。本発明では、特定の焼結原料に、特定
量の焼結助剤を組み合わせることにより、組織を構成す
る大部分の成分粒子の平均粒径を１μｍ以下、好ましく
は０．７μｍとすることができ、硬度及び強度が非常に
高いアルミナ系焼結体を得ることができる。また、この
焼結体の表面に各層の厚さが２μｍ以下、好ましくは１
μｍ以下の、少なくとも１層の被覆膜を形成することに
より、母材への密着性に優れ、硬度、強度等の大きい被
覆膜を有する高硬度材の切削工具用として好適なセラミ
ックとすることができる。更に、本発明の焼結体と被覆
膜とからなるセラミックを使用した切削工具は、上記の
ような高速切削において高温に晒された場合も、高い硬
度及び強度が維持され、ＣＢＮ工具の切削速度域である
１５０ｍｍ／分以上の切削速度であっても十分使用可能
である。
【００１２】
【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明を具体
的に説明する。 (1) 焼結体の製造 Ａl2Ｏ3 成分：平均粒径０．５μｍのＡl2Ｏ3 粉
末、平均粒径０．５μｍのＺｒＯ2 粉末、 炭化チタ
ン等：平均粒径１μｍのＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＴａＣ、Ｗ
Ｃ粉末、 焼結助剤：平均粒径０．２μｍのＭｇＯ、
平均粒径０．９μｍのY2O3、Dy2O3 粉末、以上の各成分
を表１（実施品）及び表２（比較品）に示す割合で混合
し、アトライターで強粉砕した後、圧力２００ｋｇ／ｃ
ｍ2 、温度１７００〜１８００℃でホットプレスした。
得られた焼結体を所定形状に研削加工して、切削テスト
用のチップを作製（実施品２、４、５及び７を使用）し
た。また、上記焼結体から切り出した試片により、焼結
体の平均粒径、相対密度、硬度（測定方法：ビッカース
硬度、荷重 10 Kgf ）、抗折力（測定方法：ＪＩＳＲ−
１６０１に準拠）を測定した。それらの結果を表１及び
２（各表中ＨＶは上記硬度を表す）に示す。尚、表２に
おいて＊は数値限定範囲外であることを表す。
的に説明する。 (1) 焼結体の製造 Ａl2Ｏ3 成分：平均粒径０．５μｍのＡl2Ｏ3 粉
末、平均粒径０．５μｍのＺｒＯ2 粉末、 炭化チタ
ン等：平均粒径１μｍのＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＴａＣ、Ｗ
Ｃ粉末、 焼結助剤：平均粒径０．２μｍのＭｇＯ、
平均粒径０．９μｍのY2O3、Dy2O3 粉末、以上の各成分
を表１（実施品）及び表２（比較品）に示す割合で混合
し、アトライターで強粉砕した後、圧力２００ｋｇ／ｃ
ｍ2 、温度１７００〜１８００℃でホットプレスした。
得られた焼結体を所定形状に研削加工して、切削テスト
用のチップを作製（実施品２、４、５及び７を使用）し
た。また、上記焼結体から切り出した試片により、焼結
体の平均粒径、相対密度、硬度（測定方法：ビッカース
硬度、荷重 10 Kgf ）、抗折力（測定方法：ＪＩＳＲ−
１６０１に準拠）を測定した。それらの結果を表１及び
２（各表中ＨＶは上記硬度を表す）に示す。尚、表２に
おいて＊は数値限定範囲外であることを表す。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【表２】
【００１５】表１の結果によれば、本発明のセラミック
工具に使用される焼結体は、いずれもその全成分の平均
粒径が１μｍ以下であり、相対密度が９９重量％以上と
高いうえに、硬度、抗折力ともに優れていることが分か
る。特に焼結助剤の使用量が１重量％の場合は、使用量
が２重量％以上の場合に比べて一層優れている。一方、
表２の結果によれば、Ａl2Ｏ3 又はＭｇＯが上限を越え
た場合（比較品１及び４）は、焼結体の全成分の平均粒
径が１μｍを越え、硬度、抗折力が劣り、また、ＭｇＯ
が下限未満の場合（比較品３）は、相対密度、硬度、抗
折力いずれもが大きく低下しているのが分かる。その他
の場合にも硬度、抗折力が低下し、比較品はいずれも本
発明のセラミック工具を得るための焼結体としては使用
できないものである。
工具に使用される焼結体は、いずれもその全成分の平均
粒径が１μｍ以下であり、相対密度が９９重量％以上と
高いうえに、硬度、抗折力ともに優れていることが分か
る。特に焼結助剤の使用量が１重量％の場合は、使用量
が２重量％以上の場合に比べて一層優れている。一方、
表２の結果によれば、Ａl2Ｏ3 又はＭｇＯが上限を越え
た場合（比較品１及び４）は、焼結体の全成分の平均粒
径が１μｍを越え、硬度、抗折力が劣り、また、ＭｇＯ
が下限未満の場合（比較品３）は、相対密度、硬度、抗
折力いずれもが大きく低下しているのが分かる。その他
の場合にも硬度、抗折力が低下し、比較品はいずれも本
発明のセラミック工具を得るための焼結体としては使用
できないものである。
【００１６】(2) セラミック工具の製造 上記(1) で作製した切削テスト用のチップ表面に、表３
（実施例）及び４（比較例）に示す被覆膜を公知のＣＶ
Ｄ法或いはＰＶＤ法によって形成し、下記条件で切削テ
ストを実施した。 被削材：ＳＣＭ４１５浸炭焼き入れ材（Hv=850〜70
0 Kg/mm2) チップ形状：ＴＮＧＮ３３２ 切削速度：２００ｍ／分 送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ 切込み：０．３ｍｍ チャンファー：０．２ｍｍ×−２５° 上記条件にて被削材を３０分間切削した後、平均逃げ面
磨耗量（ＶB 磨耗量）を測定した。それらの結果を表３
及び４に示す。尚、表４において＊は数値限定範囲外で
あることを表す。
（実施例）及び４（比較例）に示す被覆膜を公知のＣＶ
Ｄ法或いはＰＶＤ法によって形成し、下記条件で切削テ
ストを実施した。 被削材：ＳＣＭ４１５浸炭焼き入れ材（Hv=850〜70
0 Kg/mm2) チップ形状：ＴＮＧＮ３３２ 切削速度：２００ｍ／分 送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ 切込み：０．３ｍｍ チャンファー：０．２ｍｍ×−２５° 上記条件にて被削材を３０分間切削した後、平均逃げ面
磨耗量（ＶB 磨耗量）を測定した。それらの結果を表３
及び４に示す。尚、表４において＊は数値限定範囲外で
あることを表す。
【００１７】
【表３】
【００１８】
【表４ 】
【００１９】表３の結果によれば、本発明のセラミック
工具は、いずれも高硬度材の高速切削において、被覆膜
が剥離することがなく、且つ、ＶB 磨耗量が小さいこと
が分かる。また、最内層に厚さ０．７μｍのＡl2Ｏ
3 を、最外層に厚さ０．２μｍのＴｉＮを使用した被覆
膜の場合及び被覆膜がＴｉＣである場合は、特に耐磨耗
性に優れていることが分かる。一方、表４の結果によれ
ば、被覆膜の全厚さが下限未満のもの（比較例１）、上
限を越えたもの（比較例２）及び１層の厚さが上限を越
えたもの（比較例３）は、いずれもＶB 磨耗量が実施例
の倍程度となっており、また、比較例２及び３では被覆
膜の剥離も生じており、特に比較例２では剥離面積が大
きい。尚、参考のため比較例４として同様に切削テスト
をした市販品では、磨耗量は本発明における比較例より
更に多く、また、剥離ばかりではなくチップの折損も生
じ、本発明のセラミック工具に比べ著しく性能が劣るこ
とが分かる。
工具は、いずれも高硬度材の高速切削において、被覆膜
が剥離することがなく、且つ、ＶB 磨耗量が小さいこと
が分かる。また、最内層に厚さ０．７μｍのＡl2Ｏ
3 を、最外層に厚さ０．２μｍのＴｉＮを使用した被覆
膜の場合及び被覆膜がＴｉＣである場合は、特に耐磨耗
性に優れていることが分かる。一方、表４の結果によれ
ば、被覆膜の全厚さが下限未満のもの（比較例１）、上
限を越えたもの（比較例２）及び１層の厚さが上限を越
えたもの（比較例３）は、いずれもＶB 磨耗量が実施例
の倍程度となっており、また、比較例２及び３では被覆
膜の剥離も生じており、特に比較例２では剥離面積が大
きい。尚、参考のため比較例４として同様に切削テスト
をした市販品では、磨耗量は本発明における比較例より
更に多く、また、剥離ばかりではなくチップの折損も生
じ、本発明のセラミック工具に比べ著しく性能が劣るこ
とが分かる。
【００２０】
【発明の効果】本発明の高硬度材切削用セラミック工具
は、セラミック本体の構成粒子の平均粒径が特定の微小
粒子であり、また、特定の厚さの被覆膜を有するため、
硬度及び強度に優れ、浸炭焼き入れ鋼、ダイス鋼等の高
硬度材を高速で切削加工した場合にも、その優れた硬
度、強度が維持され、ＣＢＮ工具の代替えとして使用し
得るものである。
は、セラミック本体の構成粒子の平均粒径が特定の微小
粒子であり、また、特定の厚さの被覆膜を有するため、
硬度及び強度に優れ、浸炭焼き入れ鋼、ダイス鋼等の高
硬度材を高速で切削加工した場合にも、その優れた硬
度、強度が維持され、ＣＢＮ工具の代替えとして使用し
得るものである。
Claims (5)
- 【請求項１】 焼結原料と焼結助剤とを混合し、焼成し
てなる焼結体と、上記焼結体表面に形成される少なくと
も１層の被覆膜とからなる切削用セラミック工具におい
て、 上記焼結体を構成する全成分の平均粒径が１μｍ以下で
あり、上記焼結原料は、その全量を１００重量％とした
場合に、９０〜５０重量％のＡl2Ｏ3 成分粉末と、１０
〜５０重量％のＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素の炭化物、
窒化物及び炭窒化物の１種以上の粉末とからなり、上記
焼結助剤は、上記焼結原料１００重量％に対して０．２
〜５．０重量％であり、また、上記被覆膜は、ＩＶａ、
Ｖａ、ＶＩａ族元素の炭化物、窒化物、炭窒化物、Ａl2
Ｏ3 又はＡｌＯＮからなり、且つ、各層の厚さが２μｍ
以下であり、全厚さが０．２〜１０μｍであることを特
徴とする高硬度材切削用セラミック工具。 - 【請求項２】 上記焼結体を構成する全成分の平均粒径
が０．７μｍ以下であり、上記被覆膜の各層の厚さが１
μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の高硬度
材切削用セラミック工具。 - 【請求項３】 上記Ａl2Ｏ3 成分粉末は、その全量を１
００重量％とした場合に、９５〜５０重量％のＡl2Ｏ3
粉末と５〜５０重量％のＺｒＯ2 粉末とからなることを
特徴とする請求項１又は２記載の高硬度材切削用セラミ
ック工具。 - 【請求項４】 上記被覆膜が複数の層からなり、最内層
がＡl2Ｏ3 又はＡｌＯＮからなる厚さ１μｍ以下の層で
あり、最外層がＴｉＮからなる厚さ０．５μｍ以下の層
であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の高硬
度材切削用セラミック工具。 - 【請求項５】 下記の試験条件による平均逃げ面磨耗量
が０．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１、
２、３又は４記載の高硬度材切削用セラミック工具。逃
げ面磨耗量の試験条件：被削材；ＳＣＭ４１５浸炭焼き
入れ材（Hv=700〜850 Kg/mm2) 、切削速度；２５０ｍ／
分、送り；０．１ｍｍ／ｒｅｖ、切込み；０．３ｍｍ、
チャンファー；０．２ｍｍ×−２５°
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5314309A JPH07136810A (ja) | 1993-11-19 | 1993-11-19 | 高硬度材切削用セラミック工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5314309A JPH07136810A (ja) | 1993-11-19 | 1993-11-19 | 高硬度材切削用セラミック工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07136810A true JPH07136810A (ja) | 1995-05-30 |
Family
ID=18051808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5314309A Pending JPH07136810A (ja) | 1993-11-19 | 1993-11-19 | 高硬度材切削用セラミック工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07136810A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002154001A (ja) * | 2000-09-07 | 2002-05-28 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 切削工具 |
| US6939607B2 (en) | 2000-09-07 | 2005-09-06 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Cutting tool |
| WO2009119682A1 (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-01 | 京セラ株式会社 | 切削工具 |
| JP2013229463A (ja) * | 2012-04-26 | 2013-11-07 | Kyocera Corp | 枠部材およびそれを用いた電子線描画装置 |
| JP2019112271A (ja) * | 2017-12-25 | 2019-07-11 | 昭和電工株式会社 | アルミナ焼結体、砥粒、及び砥石 |
| US12296393B2 (en) | 2023-05-04 | 2025-05-13 | Kennametal Inc. | Aluminum oxynitride coatings with enhanced crystallinity |
-
1993
- 1993-11-19 JP JP5314309A patent/JPH07136810A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002154001A (ja) * | 2000-09-07 | 2002-05-28 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 切削工具 |
| US6939607B2 (en) | 2000-09-07 | 2005-09-06 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Cutting tool |
| WO2009119682A1 (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-01 | 京セラ株式会社 | 切削工具 |
| JP4987081B2 (ja) * | 2008-03-26 | 2012-07-25 | 京セラ株式会社 | 切削工具 |
| US8236411B2 (en) | 2008-03-26 | 2012-08-07 | Kyocera Corporation | Cutting tool |
| JP2013229463A (ja) * | 2012-04-26 | 2013-11-07 | Kyocera Corp | 枠部材およびそれを用いた電子線描画装置 |
| JP2019112271A (ja) * | 2017-12-25 | 2019-07-11 | 昭和電工株式会社 | アルミナ焼結体、砥粒、及び砥石 |
| US10710213B2 (en) | 2017-12-25 | 2020-07-14 | Showa Denko K.K. | Alumina sintered body, abrasive grain, and grinding wheel |
| US12296393B2 (en) | 2023-05-04 | 2025-05-13 | Kennametal Inc. | Aluminum oxynitride coatings with enhanced crystallinity |
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