JPH0782007A - 酸化アルミニウム基セラミックス製切削工具およびその製造法 - Google Patents

酸化アルミニウム基セラミックス製切削工具およびその製造法

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JPH0782007A
JPH0782007A JP5182015A JP18201593A JPH0782007A JP H0782007 A JPH0782007 A JP H0782007A JP 5182015 A JP5182015 A JP 5182015A JP 18201593 A JP18201593 A JP 18201593A JP H0782007 A JPH0782007 A JP H0782007A
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JP
Japan
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cao
sio
aluminum oxide
cutting tool
glass
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Withdrawn
Application number
JP5182015A
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English (en)
Inventor
Kazunori Adachi
和則 足立
Atsushi Kishino
淳 岸野
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐欠損性に優れた酸化アルミニウム基セラミ
ックス製切削工具を提供する。 【構成】 SiO2 −CaO−Al2 3 系ガラス:1
〜40重量%、残部:酸化アルミニウムからなる配合組
成を有する焼結体で構成されており、かつ上記SiO2
−CaO−Al2 3 系ガラスは、CaO:5〜30重
量%、Al2 3:20〜40重量%を含有し、必要に
応じてアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、
Fe族金属のうちの1種または2種以上:15重量%以
下を含有し、残部:SiO2 および不可避不純物からな
る成分組成を有することを特徴とし、さらに上記焼結体
は大気中または不活性ガス雰囲気中で1100〜130
0℃で熱処理することにより結晶化されることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、耐欠損性に優れた酸
化アルミニウム基セラミックス製切削工具に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】近年、酸化アルミニウム基セラミックス
製切削工具が開発され、特に鋳鉄などの切削に利用され
ている。この酸化アルミニウム基セラミックス製切削工
具は、常圧焼結しようとすると高温で長時間保持しなけ
ればならず、高温で長時間保持すると結晶粒が粗大化し
て切削工具として使用が難しくなり、そのためホットプ
レスまたはHIP法を用い、比較的低温度で短時間の焼
結がなされている(特開昭51−62806号公報参
照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる方法で
製造された酸化アルミニウム基セラミックス製切削工具
は、耐摩耗性が極めて優れているものの耐欠損性が十分
ではなく、特に重切削時の熱衝撃に対する耐欠損性が不
足していた。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
耐欠損性が大幅に向上した酸化アルミニウム基セラミッ
クス製切削工具を得るべく研究を行った結果、(a)
SiO2 −CaO−Al2 3 系ガラス:1〜40重量
%、残部:酸化アルミニウムからなる配合組成を有する
焼結体で構成してなる酸化アルミニウム基セラミックス
製切削工具は、上記ガラスが熱膨脹係数が小さく耐熱衝
撃性に優れていることとそれ自身が結合相となって酸化
アルミニウムの結合を強化することから、切削時の耐欠
損性を大幅に向上させる、(b) 上記SiO2 −Ca
O−Al2 3 系ガラスは、CaO:5〜30重量%、
Al2 3 :20〜40重量%、を含有し、さらに必要
に応じて、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の
酸化物(但し、CaOを除く)、希土類金属の酸化物、
Fe族金属の酸化物のうちの1種または2種以上:15
重量%以下を含有し、残部:SiO2 および不可避不純
物からなる成分組成のガラスであることが好ましい、
(c) 上記焼結体に含まれるSiO2 −CaO−Al
2 3 系ガラスは、熱処理して結晶化させることにより
耐摩耗性が向上する、などの研究結果が得られたのであ
る。
【0005】この発明は、かかる研究結果にもとづいて
なされたものであって、SiO2 −CaO−Al2 3
系ガラス:1〜40重量%、残部:酸化アルミニウムか
らなる配合組成を有する焼結体で構成されており、かつ
上記SiO2 −CaO−Al2 3 系ガラスは、Ca
O:5〜30重量%、Al2 3 :20〜40重量%、
を含有し、必要に応じて、アルカリ金属の酸化物、アル
カリ土類金属の酸化物(但し、CaOを除く)、希土類
金属の酸化物、Fe族金属の酸化物のうちの1種または
2種以上:15重量%以下を含有し、残部:SiO2
よび不可避不純物からなる成分組成のガラスである耐欠
損性に優れた酸化アルミニウム基セラミックス製切削工
具に特徴を有するものである。
【0006】上記焼結体に含まれるSiO2 −CaO−
Al2 3 系ガラスは、熱膨脹係数が小さく、耐熱衝撃
性にすぐれるうえ、大気中または不活性雰囲気中、11
00〜1300℃で1時間以上保持し、その後徐冷する
熱処理を行うことにより、ガラスの結晶化を進めること
ができる。この結晶化処理は、重切削時の熱による耐熱
塑性変形性の向上効果があり、耐欠損性が向上する。
【0007】つぎに、この発明のSiO2 −CaO−A
2 3 系ガラスの配合組成および上記ガラスの成分組
成を上記の如く限定した理由について説明する。
【0008】SiO2 −CaO−Al2 3 系ガラス
は、40重量%を越えて含有すると硬さが低くなりすぎ
て耐摩耗性が低下するので好ましくなく、一方1重量%
未満含有しても酸化アルミニウムを十分に結合させる効
果が得られないところから酸化アルミニウムに対するS
iO2 −CaO−Al2 3 系ガラスの含有量は1〜4
0重量%に定めた。
【0009】また、上記SiO2 −CaO−Al2 3
系ガラスの成分組成は、CaOが30重量%を越えると
ガラスの軟化点が低くなりすぎて耐摩耗性および耐熱変
形性が劣るようになり、一方、CaOが5重量%未満で
は焼結性が低下して切削工具の耐欠損性が不足するので
好ましくない。さらにAl2 3 が40重量%を越える
と焼結性が不足して切削工具の耐欠損性を低下せしめる
ので好ましくなく、一方、Al2 3 が20重量%未満
ではガラスの硬度が低下することにより切削工具の耐摩
耗性および耐熱変形性が不足するようになるので好まし
くない。したがって、この発明で用いるSiO2 −Ca
O−Al2 3 系ガラスのCaOおよびAl2 3 の含
有量は、CaO:5〜30重量%、Al2 3 :20〜
40重量%に定めた。
【0010】さらに、原料の種類によっては、アルカリ
金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物(但し、Ca
Oを除く)、希土類金属の酸化物、Fe族金属の酸化物
が含まれることがあるが、その含有量が15重量%を越
えるとガラスの硬さが低くなりすぎ、切削工具の耐摩耗
性を低下せしめるので好ましくない。したがって、これ
ら酸化物の含有量は15重量%以下に定めた。
【0011】また、SiO2 −CaO−Al2 3 系ガ
ラスの熱処理は、大気中または不活性ガス雰囲気中で行
うが、その温度を1100〜1300℃と定めたのは、
それ以外の温度では結晶化が進みにくいためであり、上
記温度で1時間以上保持し、その後徐冷することにより
結晶化を30%以下にしておくことが好ましい。
【0012】この発明の酸化アルミニウム基セラミック
ス製切削工具は、原料として上記成分組成を有するSi
2 −CaO−Al2 3 系ガラスを製造し、このガラ
スを粉砕してガラス粉末とし、このガラス粉末と酸化ア
ルミニウム粉末を混合し、成形し、焼結することにより
製造される。
【0013】このようにして製造された焼結体からなる
酸化アルミニウム基セラミックス製切削工具は、さらに
熱処理して上記焼結体のガラスを結晶化させることによ
り耐熱塑性変形性および切削時の刃先のだれによる偏摩
耗が一層改善される。
【0014】
【実施例】原料粉末としていずれも平均粒径:1.0μ
mのSiO2 粉末、CaO粉末、MgO粉末、Al2
3 粉末、Na2 O粉末、Y2 3 粉末、CeO2 粉末、
およびFe2 3 粉末を用意し、これら粉末を先ず表1
〜表2のSiO2 −CaO−Al2 3 系ガラスの欄に
示される組成となるように配合し、混合したのち155
0〜1650℃の範囲内の所定の温度で溶融し、ついで
急冷することによりSiO2 −CaO−Al2 3 系ガ
ラスを作製し、このガラスを平均粒径:1.2μmに粉
砕してガラス粉末を作製し、このガラス粉末を表1〜表
2に示される配合組成となるように上記平均粒径:0.
5μmのAl2 3 粉末に混合し、得られた混合粉末を
1kg/mm2 でプレス成形して圧粉体を作製し、この圧粉
体を1350℃、1.5時間保持の条件で焼結したの
ち、さらに表3に示される条件の熱処理を施し、ついで
徐冷することにより結晶化処理を行った。結晶化してい
ることは、X線回折した結果、SiO2 −CaO−Al
2 3 の複合酸化物多結晶体が存在していることにより
確認された。上記焼結体からISO規格SNGN120
408形状の本発明酸化アルミニウム基セラミックス製
切削工具(以下、本発明切削工具という)1〜11およ
び比較酸化アルミニウム基セラミックス製切削工具(以
下、比較切削工具という)1〜7を作製した。
【0015】さらに、比較のために、上記MgO粉末:
0.5重量%、残部:Al2 3 粉末の混合粉末を1kg
/mm2 でプレス成形して圧粉体を作製し、さらにこの圧
粉体を1430℃で焼結して焼結体を作製し、ISO規
格SNGN120408形状の従来酸化アルミニウム基
セラミックス製切削工具(以下、従来切削工具という)
を作製した。
【0016】これら切削工具を用い、被削材:SCM4
40(HB 240)の角材、切削速度:280mm/min
、送り速度:0.36mm/rev 、切り込み:2mm、切
削時間:12分、の条件の断続重切削試験を行ない、欠
損発生の有無を測定し、その結果を表3に示した。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
【表3】
【0020】
【発明の効果】表1〜表3に示される結果から、SiO
2 −CaO−Al2 3 系ガラスを結合相とする本発明
切削工具1〜11は、従来切削工具に比べて、いずれも
耐欠損性に優れていることがわかる。しかし、この発明
の条件から外れたSiO2 −CaO−Al2 3 系ガラ
スの成分組成、この発明の条件から外れた配合組成およ
びこの発明の条件から外れたガラスの結晶化率を有する
比較切削工具1〜7はいずれも耐欠損性に劣ることもわ
かる。
【0021】上述のように、この発明の酸化アルミニウ
ム基セラミックス製切削工具は、常圧焼結により製造さ
れるにもかかわらず耐欠損性に優れており、従来の酸化
アルミニウム基セラミックス製切削工具よりもコストを
大幅に削減することができるなど産業上すぐれた効果を
奏するものである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 SiO2 −CaO−Al2 3 系ガラ
    ス:1〜40重量%、 残部:酸化アルミニウム、からなる配合組成を有する焼
    結体で構成されており、かつ上記SiO2 −CaO−A
    2 3 系ガラスは、 CaO:5〜30重量%、 Al2 3 :20〜40重量%、 残部:SiO2 および不可避不純物からなる成分組成を
    有することを特徴とする耐欠損性に優れた酸化アルミニ
    ウム基セラミックス製切削工具。
  2. 【請求項2】 SiO2 −CaO−Al2 3 系ガラ
    ス:1〜40重量%、 残部:酸化アルミニウム、からなる配合組成を有する焼
    結体で構成されており、かつ上記SiO2 −CaO−A
    2 3 系ガラスは、 CaO:5〜30重量%、 Al2 3 :20〜40重量%、 アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属の酸化物(但
    し、CaOは除く)、希土類金属の酸化物、および鉄族
    金属の酸化物のうち1種または2種以上:15重量%以
    下、 残部:SiO2 および不可避不純物からなる成分組成を
    有することを特徴とする耐欠損性に優れた酸化アルミニ
    ウム基セラミックス製切削工具。
  3. 【請求項3】 上記焼結体を大気中又は不活性雰囲気中
    で、1100〜1300℃に保持したのち徐冷すること
    により、SiO2 −CaO−Al2 3 系ガラスの結晶
    化を行うことを特徴とする請求項1または2記載の耐欠
    損性に優れた酸化アルミニウム基セラミックス製切削工
    具の製造法。
JP5182015A 1993-06-28 1993-06-28 酸化アルミニウム基セラミックス製切削工具およびその製造法 Withdrawn JPH0782007A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006089358A (ja) * 2004-09-27 2006-04-06 Kyocera Corp 酸化アルミニウム質焼結体およびその製造方法ならびにこれを用いた半導体製造装置

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JP2006089358A (ja) * 2004-09-27 2006-04-06 Kyocera Corp 酸化アルミニウム質焼結体およびその製造方法ならびにこれを用いた半導体製造装置

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