JPH0782008A - 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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JPH0782008A
JPH0782008A JP5182016A JP18201693A JPH0782008A JP H0782008 A JPH0782008 A JP H0782008A JP 5182016 A JP5182016 A JP 5182016A JP 18201693 A JP18201693 A JP 18201693A JP H0782008 A JPH0782008 A JP H0782008A
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JP
Japan
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weight
sio
aluminum oxide
cutting tool
glass
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Withdrawn
Application number
JP5182016A
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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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  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

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 −Li2 O−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SiO
2 −Li2 O−Al2 3 系ガラスは、Li2 O:1〜
20重量%、Al2 3 :20〜50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〜
1300℃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 −Li2 O−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
衝撃性にすぐれ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 −Li
2 O−Al2 3 系ガラスは、Li2 O:1〜20重量
%、Al2 3 :20〜50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(但し、Li2
を除く)、アルカリ土類金属の酸化物、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 −Li2
O−Al2 3 系ガラスは、熱処理により結晶化させる
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 −Li2 O−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−Li2 O−Al2 3 系ガラスは、L
2 O:1〜20重量%、Al2 3 :20〜50重量
%、を含有し、必要に応じて、アルカリ金属の酸化物
(但し、Li2 Oを除く)、アルカリ土類金属の酸化
物、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 −Li2
−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 −Li2 O−
Al2 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 −Li2 O−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 −Li2 O−Al2 3 系ガラスの含有量は1〜
40重量%に定めた。
【0009】また、上記SiO2 −Li2 O−Al2
3 系ガラスの成分組成は、Li2 Oが20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、Li2 Oが1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50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
−Li2 O−Al2 3 系ガラスのLi2 OおよびAl
2 3 の含有量は、Li2 O:1〜20重量%、Al2
3 :20〜50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(但し、Li2 Oは除く)、アルカリ土類
金属の酸化物、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 −Li2 O−Al2 3
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 −Li2 O−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、Li2 O粉末、MgO粉末、Al2
3 粉末、Na2 O粉末、Y2 3 粉末、CeO2
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 −Li2 O−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
1550〜1650℃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 −Li2 O−Al2
3 系ガラスを作製し、このガラスを平均粒径:1.2
μm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 −Li2
O−Al2 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SNG
N120408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:270mm/min
、送り速度:0.38mm/rev 、切り込み:2mm、切
削時間:10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 −Li2 O−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 −Li2 O−Al2 3
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 −Li2 O−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 −Li2O−
    Al2 3 系ガラスは、 Li2 O:1〜20重量%、 Al2 3 :20〜50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 −Li2 O−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 −Li2O−
    Al2 3 系ガラスは、 Li2 O:1〜20重量%、 Al2 3 :20〜50重量%、 アルカリ金属の酸化物(但し、Li2 Oは除く)、アル
    カリ土類金属の酸化物、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℃で結晶化処理後徐冷すること
    により、SiO2 −Li2 O−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。
JP5182016A 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 JPH0782008A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002173365A (ja) * 2000-12-06 2002-06-21 Kyocera Corp リチウムアルミノシリケート系セラミックス

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Effective date: 20000905