JPH1110409A - セラミックス切削工具及びその製造方法 - Google Patents
セラミックス切削工具及びその製造方法Info
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- JPH1110409A JPH1110409A JP9168582A JP16858297A JPH1110409A JP H1110409 A JPH1110409 A JP H1110409A JP 9168582 A JP9168582 A JP 9168582A JP 16858297 A JP16858297 A JP 16858297A JP H1110409 A JPH1110409 A JP H1110409A
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Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＳｉＣウィスカーの使用を切削工具の切れ刃
の部分に限定させてできるだけ原料コストを抑え、安価
な価格のＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカー系切削工具を提
供できるため、ねずみ鋳鉄やダクタイル鋳鉄等の鉄系被
削材の切削に十分なコスト／パーフォーマンスを与え
る。 【解決手段】 Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカー系切削工
具において、厚さ２ｍｍ以上４ｍｍ以下の切れ刃部をＡ
ｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカー系材料（Ｉｗ）で構成し、
それ以外をＡｌ2 Ｏ3 系粒子材料（Ｉｐ）で構成する。
の部分に限定させてできるだけ原料コストを抑え、安価
な価格のＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカー系切削工具を提
供できるため、ねずみ鋳鉄やダクタイル鋳鉄等の鉄系被
削材の切削に十分なコスト／パーフォーマンスを与え
る。 【解決手段】 Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカー系切削工
具において、厚さ２ｍｍ以上４ｍｍ以下の切れ刃部をＡ
ｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカー系材料（Ｉｗ）で構成し、
それ以外をＡｌ2 Ｏ3 系粒子材料（Ｉｐ）で構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はセラミックス切削工
具及びその製造方法に関し、詳しくは高速切削で耐摩耗
性、耐欠損性に優れ、且つコストを引き下げた炭化珪素
ウィスカー強化アルミナ系切削工具及びその製造方法に
関する。
具及びその製造方法に関し、詳しくは高速切削で耐摩耗
性、耐欠損性に優れ、且つコストを引き下げた炭化珪素
ウィスカー強化アルミナ系切削工具及びその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】Ａｌ2 Ｏ3 や、Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ、Ｓ
ｉ3 Ｎ4 等からなるセラミックス切削工具は、耐酸化性
に富み、耐熱性も高く、高温で高硬度を有することか
ら、特に高速で使用する切削工具として重要な位置づけ
となってきている。しかしながら、これらのセラミック
ス切削工具は上記利点を持ちながらも、Ａｌ2 Ｏ3 やＡ
ｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣセラミックスは、耐欠損性に劣り、Ｓ
ｉ3 Ｎ4 は鉄との反応性が高いため耐摩耗性が劣るとい
う欠点を持つため、その使用領域は極めて限定されたも
のといえる。
ｉ3 Ｎ4 等からなるセラミックス切削工具は、耐酸化性
に富み、耐熱性も高く、高温で高硬度を有することか
ら、特に高速で使用する切削工具として重要な位置づけ
となってきている。しかしながら、これらのセラミック
ス切削工具は上記利点を持ちながらも、Ａｌ2 Ｏ3 やＡ
ｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣセラミックスは、耐欠損性に劣り、Ｓ
ｉ3 Ｎ4 は鉄との反応性が高いため耐摩耗性が劣るとい
う欠点を持つため、その使用領域は極めて限定されたも
のといえる。
【０００３】Ａｌ2 Ｏ3 系セラミックスの耐摩耗性の改
善に関しては、ＺｒＯ2 、ＳｉＣウィスカー、ＳｉＣウ
ィスカーとＺｒＯ2 の同時複合等の複合高靭化、高強度
化が試みられ、それぞれの領域で実用化されている。例
えば、ＵＳＰ４２１８２５３には高靭性、高強度化され
たＡｌ2 Ｏ3 −ＺｒＯ2 セラミックスが提案され、また
特開昭６１−１７４１６５、ＵＳＰ４９６１７５７には
Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカー切削工具、特開平２−１
３９１０２にはＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカー−ＺｒＯ
2 切削工具が提案され、ＳｉＣウィスカーを複合した複
合セラミックスの場合、特に超合金等の難削材やねずみ
鋳鉄の高速切削等に優れた性能を示している。しかしＳ
ｉＣウィスカーを複合したＡｌ2 Ｏ3 系セラミックス切
削工具は、ＳｉＣウィスカー原料が高価なため、他のセ
ラミックス切削工具に比べ価格が高く、Ｎｉ基超合金の
切削を除いては市場で十分広く使用されるまでには至っ
ていないのが現状である。
善に関しては、ＺｒＯ2 、ＳｉＣウィスカー、ＳｉＣウ
ィスカーとＺｒＯ2 の同時複合等の複合高靭化、高強度
化が試みられ、それぞれの領域で実用化されている。例
えば、ＵＳＰ４２１８２５３には高靭性、高強度化され
たＡｌ2 Ｏ3 −ＺｒＯ2 セラミックスが提案され、また
特開昭６１−１７４１６５、ＵＳＰ４９６１７５７には
Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカー切削工具、特開平２−１
３９１０２にはＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカー−ＺｒＯ
2 切削工具が提案され、ＳｉＣウィスカーを複合した複
合セラミックスの場合、特に超合金等の難削材やねずみ
鋳鉄の高速切削等に優れた性能を示している。しかしＳ
ｉＣウィスカーを複合したＡｌ2 Ｏ3 系セラミックス切
削工具は、ＳｉＣウィスカー原料が高価なため、他のセ
ラミックス切削工具に比べ価格が高く、Ｎｉ基超合金の
切削を除いては市場で十分広く使用されるまでには至っ
ていないのが現状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、高価なＳｉＣウィスカーの使用量に注目して、ねず
み鋳鉄やダクタイル鋳鉄等の鉄系被削材の切削に十分な
コスト／パーフォーマンスを与えるＳｉＣウィスカー強
化Ａｌ2 Ｏ3 系セラミックス切削工具及びその製造方法
を提供することである。
は、高価なＳｉＣウィスカーの使用量に注目して、ねず
み鋳鉄やダクタイル鋳鉄等の鉄系被削材の切削に十分な
コスト／パーフォーマンスを与えるＳｉＣウィスカー強
化Ａｌ2 Ｏ3 系セラミックス切削工具及びその製造方法
を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ａｌ2 Ｏ3 −
ＳｉＣウィスカー系切削工具において、ＳｉＣウィスカ
ーの使用を切削工具の切れ刃の部分に限定させてできる
だけ原料コストを抑え、安価なＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィ
スカー系切削工具を提供することを目的としてなされた
ものである。
ＳｉＣウィスカー系切削工具において、ＳｉＣウィスカ
ーの使用を切削工具の切れ刃の部分に限定させてできる
だけ原料コストを抑え、安価なＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィ
スカー系切削工具を提供することを目的としてなされた
ものである。
【０００６】本発明に係るＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカ
ー系切削工具は、厚さ２ｍｍ以上４ｍｍ以下の切れ刃部
をＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカー系材料で構成し、それ
以外をＡｌ2 Ｏ3 系粒子材料で構成したことを特徴とす
る。またその製造方法は、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカ
ー系材料の混合粉とＡｌ2Ｏ3 −ＳｉＣ粒子系材料の混
合粉を黒鉛ダイス内に積層し、１４００℃以上１８５０
℃以下にて１０分以上５時間以下にて１５０ｋｇ／ｃｍ
2 以上５００ｋｇ／ｃｍ2 以下の圧力下で加圧焼結する
方法に依ることができる。
ー系切削工具は、厚さ２ｍｍ以上４ｍｍ以下の切れ刃部
をＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカー系材料で構成し、それ
以外をＡｌ2 Ｏ3 系粒子材料で構成したことを特徴とす
る。またその製造方法は、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカ
ー系材料の混合粉とＡｌ2Ｏ3 −ＳｉＣ粒子系材料の混
合粉を黒鉛ダイス内に積層し、１４００℃以上１８５０
℃以下にて１０分以上５時間以下にて１５０ｋｇ／ｃｍ
2 以上５００ｋｇ／ｃｍ2 以下の圧力下で加圧焼結する
方法に依ることができる。
【０００７】具体的には、本発明の構成は次の通りであ
る。スローアウエイチップにおいて、図１に示すような
すくい面（上下面）と側面とが直交するネガティブタイ
プにおいてはチップ上下面から２ｍｍ以上４ｍｍ以下
（Ｉｗ）までをＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカー系材料で
構成し、中心部（Ｉｐ）はＡｌ2 Ｏ3 粒子系材料で構成
する。
る。スローアウエイチップにおいて、図１に示すような
すくい面（上下面）と側面とが直交するネガティブタイ
プにおいてはチップ上下面から２ｍｍ以上４ｍｍ以下
（Ｉｗ）までをＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカー系材料で
構成し、中心部（Ｉｐ）はＡｌ2 Ｏ3 粒子系材料で構成
する。
【０００８】また、図２に示すようなすくい面（上面）
と側面との角度が鋭角となるポジティブタイプにおいて
は、切れ刃（Ｉｗ）側２ｍｍ以上４ｍｍ以下までをＡｌ
2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカー系材料で構成し、それ以外の
ＩｐをＡｌ2 Ｏ3 粒子系材料で構成する。従って、ネガ
ティブタイプにおいては、構成上厚みが６．３５ｍｍ
（記号で０６）以上のチップに適用できる。一方ポジテ
ィブタイプにおいては、厚みが４．７６ｍｍ（記号で０
４）以上のチップに適用できる。
と側面との角度が鋭角となるポジティブタイプにおいて
は、切れ刃（Ｉｗ）側２ｍｍ以上４ｍｍ以下までをＡｌ
2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカー系材料で構成し、それ以外の
ＩｐをＡｌ2 Ｏ3 粒子系材料で構成する。従って、ネガ
ティブタイプにおいては、構成上厚みが６．３５ｍｍ
（記号で０６）以上のチップに適用できる。一方ポジテ
ィブタイプにおいては、厚みが４．７６ｍｍ（記号で０
４）以上のチップに適用できる。
【０００９】いずれのタイプの切削工具においても、切
れ刃部分におけるＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカー系材料
の厚さは、２ｍｍ未満では十分な刃先強度を維持でき
ず、また４ｍｍを越えて構成しても原料コストを抑える
観点で好ましくない。切れ刃部分に適用されるＡｌ2 Ｏ
3 −ＳｉＣウィスカー系材料においては、ＳｉＣウィス
カーが平均直径０．３μｍ以上１μｍ以下、平均長さ２
μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。また、Ｓ
ｉＣウィスカーは切れ刃部に対して７体積％以上４０体
積％以下、残りＡｌ2 Ｏ3 からなることが好ましい。Ｓ
ｉＣウィスカーは、平均直径が０．３μｍ未満では靭
性、強度の向上が十分でなく、１μｍより大きければ耐
摩耗性が足らなくなりいずれも好ましくない。また、平
均長さが２μｍ未満ではウィスカー強化の観点で強度の
向上が十分でなく、５０μｍより長ければ強度向上の観
点で欠陥を誘起する確率が高くなりいずれも好ましくな
い。ＳｉＣウィスカーの複合する量は、７体積％未満で
は靭性、強度の向上が十分でなく、４０体積％より多け
れば相対的にＡｌ2 Ｏ3 の量が不足することによって耐
摩耗性が足らなくなりいずれも好ましくない。
れ刃部分におけるＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカー系材料
の厚さは、２ｍｍ未満では十分な刃先強度を維持でき
ず、また４ｍｍを越えて構成しても原料コストを抑える
観点で好ましくない。切れ刃部分に適用されるＡｌ2 Ｏ
3 −ＳｉＣウィスカー系材料においては、ＳｉＣウィス
カーが平均直径０．３μｍ以上１μｍ以下、平均長さ２
μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。また、Ｓ
ｉＣウィスカーは切れ刃部に対して７体積％以上４０体
積％以下、残りＡｌ2 Ｏ3 からなることが好ましい。Ｓ
ｉＣウィスカーは、平均直径が０．３μｍ未満では靭
性、強度の向上が十分でなく、１μｍより大きければ耐
摩耗性が足らなくなりいずれも好ましくない。また、平
均長さが２μｍ未満ではウィスカー強化の観点で強度の
向上が十分でなく、５０μｍより長ければ強度向上の観
点で欠陥を誘起する確率が高くなりいずれも好ましくな
い。ＳｉＣウィスカーの複合する量は、７体積％未満で
は靭性、強度の向上が十分でなく、４０体積％より多け
れば相対的にＡｌ2 Ｏ3 の量が不足することによって耐
摩耗性が足らなくなりいずれも好ましくない。
【００１０】切れ刃部分以外に適用される材料について
は多種の材料を検討した結果、バルク強度が低下しない
よう、切れ刃部との整合性を考慮してＡｌ2 Ｏ3 系材料
を適用することとした。適用されるＡｌ2 Ｏ3 系材料と
しては、Ａｌ2 Ｏ3 やＡｌ 2Ｏ3 −ＺｒＯ2 でもよい
が、切れ刃部と同様の熱膨張係数をもたせる観点からＳ
ｉＣウィスカーの代わりにＳｉＣ粒子を用いたＡｌ2 Ｏ
3 −ＳｉＣ粒子系材料が好ましい。これに使用されるＳ
ｉＣ粒子は平均粒径０．２μｍ以上２μｍ以下であるこ
とが好ましい。また、ＳｉＣ粒子は好ましくは７体積％
以上４０体積％以下、残りＡｌ2 Ｏ3 からなるものであ
る。ＳｉＣ粒子は平均粒径０．３μｍ未満では混合過程
で分散が不十分になり、２μｍ以上では材料の強度を低
下させ、当該粒子系材料自体の強度や切れ刃部の接合強
度が低くなるので、いずれも好ましくない。ＳｉＣ粒子
の体積％は、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカー系材料の熱
膨張係数にあわせるよう設定するものとする。
は多種の材料を検討した結果、バルク強度が低下しない
よう、切れ刃部との整合性を考慮してＡｌ2 Ｏ3 系材料
を適用することとした。適用されるＡｌ2 Ｏ3 系材料と
しては、Ａｌ2 Ｏ3 やＡｌ 2Ｏ3 −ＺｒＯ2 でもよい
が、切れ刃部と同様の熱膨張係数をもたせる観点からＳ
ｉＣウィスカーの代わりにＳｉＣ粒子を用いたＡｌ2 Ｏ
3 −ＳｉＣ粒子系材料が好ましい。これに使用されるＳ
ｉＣ粒子は平均粒径０．２μｍ以上２μｍ以下であるこ
とが好ましい。また、ＳｉＣ粒子は好ましくは７体積％
以上４０体積％以下、残りＡｌ2 Ｏ3 からなるものであ
る。ＳｉＣ粒子は平均粒径０．３μｍ未満では混合過程
で分散が不十分になり、２μｍ以上では材料の強度を低
下させ、当該粒子系材料自体の強度や切れ刃部の接合強
度が低くなるので、いずれも好ましくない。ＳｉＣ粒子
の体積％は、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカー系材料の熱
膨張係数にあわせるよう設定するものとする。
【００１１】また切れ刃部分も切れ刃以外の部分におい
てもマトリックスを構成するＡｌ2Ｏ3 は、ＺｒＯ2 や
ＴｉＣで強化することもできる。その時、添加する強化
相は体積率１５％以下とする。体積率１５％を越えると
相対的にＡｌ2 Ｏ3 の量が不して耐摩耗性が低下し、好
ましくない。
てもマトリックスを構成するＡｌ2Ｏ3 は、ＺｒＯ2 や
ＴｉＣで強化することもできる。その時、添加する強化
相は体積率１５％以下とする。体積率１５％を越えると
相対的にＡｌ2 Ｏ3 の量が不して耐摩耗性が低下し、好
ましくない。
【００１２】なお、本発明の切削工具の製造法として
は、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカー系材料の混合粉末
と、Ａｌ2 Ｏ3 系材料の混合粉末を黒鉛ダイス中に積層
充填しホットプレスすることが好ましい。またＡｌ2 Ｏ
3 −ＳｉＣウィスカー系材料の混合粉末と、Ａｌ2 Ｏ3
系材料の混合粉末を前もって予備成形し、それらを黒鉛
ダイス中にセットしホットプレスしてもよい。ホットプ
レスする場合の焼結温度は、１４００℃未満では緻密化
が不十分であり１８５０℃より高いとＡｌ2 Ｏ3 が粒成
長してしまい、耐摩耗性が低下し好ましくない。また、
５時間より長く焼結するとやはりＡｌ2 Ｏ3 が粒成長し
てしまい、耐摩耗性が低下し好ましくなく、１０分未満
では緻密化が不十分でありこれも好ましくない。圧力は
１５０ｋｇ／ｃｍ2 未満では緻密化不十分で好ましくな
く、５００ｋｇ／ｃｍ2 よりも高圧力では、効果に差が
なく工業的に意味がない。
は、Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカー系材料の混合粉末
と、Ａｌ2 Ｏ3 系材料の混合粉末を黒鉛ダイス中に積層
充填しホットプレスすることが好ましい。またＡｌ2 Ｏ
3 −ＳｉＣウィスカー系材料の混合粉末と、Ａｌ2 Ｏ3
系材料の混合粉末を前もって予備成形し、それらを黒鉛
ダイス中にセットしホットプレスしてもよい。ホットプ
レスする場合の焼結温度は、１４００℃未満では緻密化
が不十分であり１８５０℃より高いとＡｌ2 Ｏ3 が粒成
長してしまい、耐摩耗性が低下し好ましくない。また、
５時間より長く焼結するとやはりＡｌ2 Ｏ3 が粒成長し
てしまい、耐摩耗性が低下し好ましくなく、１０分未満
では緻密化が不十分でありこれも好ましくない。圧力は
１５０ｋｇ／ｃｍ2 未満では緻密化不十分で好ましくな
く、５００ｋｇ／ｃｍ2 よりも高圧力では、効果に差が
なく工業的に意味がない。
【００１３】本発明においてセラミックス切削工具の焼
結を促進するために、ＭｇＯ、Ｙ2Ｏ3 、ＮｉＯ、など
のＡｌ2 Ｏ3 系セラミックスの焼結助剤として既知の焼
結助剤を添加しても良いことはいうまでもない。
結を促進するために、ＭｇＯ、Ｙ2Ｏ3 、ＮｉＯ、など
のＡｌ2 Ｏ3 系セラミックスの焼結助剤として既知の焼
結助剤を添加しても良いことはいうまでもない。
【００１４】
【作用】上述したように、本発明のＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣ
ウィスカー系切削工具は、高価なＳｉＣウィスカーの使
用を切削工具の切れ刃部分に限定するとともに、切れ刃
部以外の部分をＡｌ2 Ｏ3 粒子系材料で構成した。な
お、後述の実施例から分かるように、切れ刃以外の部分
も切削性能に影響するので、切削性能を全体がＳｉＣウ
ィスカーで強化された切削工具に遜色がないものとする
ためには、切れ刃以外の部分の材料の選択が重要にな
る。
ウィスカー系切削工具は、高価なＳｉＣウィスカーの使
用を切削工具の切れ刃部分に限定するとともに、切れ刃
部以外の部分をＡｌ2 Ｏ3 粒子系材料で構成した。な
お、後述の実施例から分かるように、切れ刃以外の部分
も切削性能に影響するので、切削性能を全体がＳｉＣウ
ィスカーで強化された切削工具に遜色がないものとする
ためには、切れ刃以外の部分の材料の選択が重要にな
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明を以下の実施例によりさら
に詳細に説明する。 実施の形態１．平均粒径１μｍ以下のα−Ａｌ2 Ｏ3 が
７５体積％、及び平均直径０．６μｍ、平均長さ２０μ
ｍのＳｉＣウィスカーが２５体積％になるように配合し
た混合粉（Ｉｗ）と、同じくＳｉＣウィスカーの代わり
に平均粒径０．５μｍのα−ＳｉＣ粒子を配合した混合
粉（Ｉｐ）をそれぞれボールミルで湿式混合して十分均
一に分散させた後、乾燥させた。これらの混合粉を黒鉛
ダイス中に、混合粉（Ｉｗ）／混合粉（Ｉｐ）／混合粉
（Ｉｗ）のように層状に充填し、１８００℃、４５０ｋ
ｇ／ｃｍ2 、Ａｒ気流中で１時間加圧焼結した。得られ
た焼結体から、形番ＳＮＧＮ１２０７０８の切削チップ
を切り出し研削加工した。Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカ
ー系材料の切れ刃部の厚さは３．２ｍｍであった。この
切削チップをＡとし、比較のために全てを混合粉（Ｉ
ｗ）でチップＡと同様にして作った切削チップをＢと
し、以下の条件で切削試験を行った。
に詳細に説明する。 実施の形態１．平均粒径１μｍ以下のα−Ａｌ2 Ｏ3 が
７５体積％、及び平均直径０．６μｍ、平均長さ２０μ
ｍのＳｉＣウィスカーが２５体積％になるように配合し
た混合粉（Ｉｗ）と、同じくＳｉＣウィスカーの代わり
に平均粒径０．５μｍのα−ＳｉＣ粒子を配合した混合
粉（Ｉｐ）をそれぞれボールミルで湿式混合して十分均
一に分散させた後、乾燥させた。これらの混合粉を黒鉛
ダイス中に、混合粉（Ｉｗ）／混合粉（Ｉｐ）／混合粉
（Ｉｗ）のように層状に充填し、１８００℃、４５０ｋ
ｇ／ｃｍ2 、Ａｒ気流中で１時間加圧焼結した。得られ
た焼結体から、形番ＳＮＧＮ１２０７０８の切削チップ
を切り出し研削加工した。Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカ
ー系材料の切れ刃部の厚さは３．２ｍｍであった。この
切削チップをＡとし、比較のために全てを混合粉（Ｉ
ｗ）でチップＡと同様にして作った切削チップをＢと
し、以下の条件で切削試験を行った。
【００１６】 切削条件１ 被削材 インコネル７１８（溶体化処理後時効） 切削速度 １００ｍ／ｍｉｎ 送り ０．１５ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み ２ｍｍ ホルダー ＦＮ１１Ｒ−４４Ａ 切削剤 使用せず
【００１７】この結果、１分間切削して、切削チップＡ
は逃げ面摩耗幅（Ｖａ）が０．１６ｍｍ、境界摩耗（Ｖ
ｎ）が０．３２ｍｍ、切削チップＢはＶａが０．１３ｍ
ｍ、Ｖｎが０．３４ｍｍでほぼ同等の評価結果であっ
た。
は逃げ面摩耗幅（Ｖａ）が０．１６ｍｍ、境界摩耗（Ｖ
ｎ）が０．３２ｍｍ、切削チップＢはＶａが０．１３ｍ
ｍ、Ｖｎが０．３４ｍｍでほぼ同等の評価結果であっ
た。
【００１８】同様に以下の条件にてさらに切削試験を行
った。 切削条件２ 被削材 ＦＣＤ６０ 切削速度 ３００ｍ／ｍｉｎ 送り ０．１ｍｍ／刃 切り込み １．５ｍｍ カッター ＣＳＢＲＮ２５２５（１５０φ、一枚刃に
て試験を行った） 切削剤 使用せず この結果、２５０ｍｍを３パス切削した時の逃げ面摩耗
幅は、切削チップＡが０．２７ｍｍ、切削チップＢが
０．３０ｍｍでほぼ同等の評価結果であった。
った。 切削条件２ 被削材 ＦＣＤ６０ 切削速度 ３００ｍ／ｍｉｎ 送り ０．１ｍｍ／刃 切り込み １．５ｍｍ カッター ＣＳＢＲＮ２５２５（１５０φ、一枚刃に
て試験を行った） 切削剤 使用せず この結果、２５０ｍｍを３パス切削した時の逃げ面摩耗
幅は、切削チップＡが０．２７ｍｍ、切削チップＢが
０．３０ｍｍでほぼ同等の評価結果であった。
【００１９】実施の形態２．平均粒径１μｍ以下のα−
Ａｌ2 Ｏ3 が６３体積％、及び平均直径０．６μｍ、平
均長さ２０μｍのＳｉＣウィスカーが３２体積％、イッ
トリア３モル％含有した平均粒径０．４μｍのジルコニ
アが５体積％になるように配合した混合粉（ＩＩｗ）
と、同じくＳｉＣウィスカーの代わりに平均粒径０．５
μｍのα−ＳｉＣ粒子を配合した混合粉（ＩＩｐ）をそ
れぞれボールミルで湿式混合して十分均一に分散させた
後、乾燥させた。これらの混合粉を黒鉛ダイス中に、混
合粉（ＩＩｐ）／混合粉（ＩＩｗ）のように層状に充填
し、１６００℃、４５０ｋｇ／ｃｍ2 、Ａｒ気流中で１
時間加圧焼結した。得られた焼結体から、形番ＲＣＧＸ
１２０７００の切削チップを作製しチップＣとし、実施
の形態１の切削条件１にて切削時間１分間の切削試験を
行った結果、Ｖａが０．１２ｍｍ、Ｖｎが０．２４ｍｍ
であり、良好な結果であった。
Ａｌ2 Ｏ3 が６３体積％、及び平均直径０．６μｍ、平
均長さ２０μｍのＳｉＣウィスカーが３２体積％、イッ
トリア３モル％含有した平均粒径０．４μｍのジルコニ
アが５体積％になるように配合した混合粉（ＩＩｗ）
と、同じくＳｉＣウィスカーの代わりに平均粒径０．５
μｍのα−ＳｉＣ粒子を配合した混合粉（ＩＩｐ）をそ
れぞれボールミルで湿式混合して十分均一に分散させた
後、乾燥させた。これらの混合粉を黒鉛ダイス中に、混
合粉（ＩＩｐ）／混合粉（ＩＩｗ）のように層状に充填
し、１６００℃、４５０ｋｇ／ｃｍ2 、Ａｒ気流中で１
時間加圧焼結した。得られた焼結体から、形番ＲＣＧＸ
１２０７００の切削チップを作製しチップＣとし、実施
の形態１の切削条件１にて切削時間１分間の切削試験を
行った結果、Ｖａが０．１２ｍｍ、Ｖｎが０．２４ｍｍ
であり、良好な結果であった。
【００２０】実施の形態３．実施の形態２で得た混合粉
（ＩＩｗ）の組成を、ジルコニアを含まない構成、即
ち、平均粒径１μｍ以下のα−Ａｌ2 Ｏ3 が６８体積
％、及び平均直径０．６μｍ、平均長さ２０μｍのＳｉ
Ｃウィスカーが３２体積％になるように配合した混合粉
（ＩＩＩｗ）とし、それ以外は実施の形態２と同様にチ
ップＤを作製した。実施の形態１の切削条件１にて切削
時間１分間の切削試験を行った結果、Ｖａが０．１２ｍ
ｍ、Ｖｎが０．３２ｍｍであり、良好であった。
（ＩＩｗ）の組成を、ジルコニアを含まない構成、即
ち、平均粒径１μｍ以下のα−Ａｌ2 Ｏ3 が６８体積
％、及び平均直径０．６μｍ、平均長さ２０μｍのＳｉ
Ｃウィスカーが３２体積％になるように配合した混合粉
（ＩＩＩｗ）とし、それ以外は実施の形態２と同様にチ
ップＤを作製した。実施の形態１の切削条件１にて切削
時間１分間の切削試験を行った結果、Ｖａが０．１２ｍ
ｍ、Ｖｎが０．３２ｍｍであり、良好であった。
【００２１】実施の形態４．実施の形態１で得た切削チ
ップＡと同一組成のセラミックス切削工具で、ブレーキ
ディスクの外径を以下の条件にて１００個旋削した。比
較のために市販のＳｉ3 Ｎ4 切削工具（チップＥ）を用
いて同一条件で試験した。
ップＡと同一組成のセラミックス切削工具で、ブレーキ
ディスクの外径を以下の条件にて１００個旋削した。比
較のために市販のＳｉ3 Ｎ4 切削工具（チップＥ）を用
いて同一条件で試験した。
【００２２】 切削条件 被削材 ＦＣ２５ 切削速度 ８００ｍ／ｍｉｎ 送り ０．５ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み ２ｍｍ 切削剤 使用 カッター ＣＳＢＲＮ２５２ この結果、切削チップＡはＶａが０．１９ｍｍ、Ｖｎが
０．５ｍｍ、切削チップＥは、Ｖａが０．４６ｍｍ、Ｖ
ｎが０．４２ｍｍで逃げ面摩耗幅の観点では約２倍以上
の寿命の可能性を示した。
０．５ｍｍ、切削チップＥは、Ｖａが０．４６ｍｍ、Ｖ
ｎが０．４２ｍｍで逃げ面摩耗幅の観点では約２倍以上
の寿命の可能性を示した。
【００２３】実施の形態５．平均粒径１μｍ以下のα−
Ａｌ2 Ｏ3 と、そのα−Ａｌ2 Ｏ3 が９０体積％、及び
平均直径０．６μｍ、平均長さ２０μｍのＳｉＣウィス
カーが１０体積％になるように配合した混合粉ＩＶｗと
を用意した。これらを黒鉛ダイス中に、混合粉ＩＶｗ／
Ａｌ2 Ｏ3 ／混合粉ＩＶｗのように層状に充填し、１７
００℃、３００ｋｇ／ｃｍ2 、Ａｒ気流中で１時間加圧
焼結した。得られた焼結体から、形番ＳＮＧＮ１２０４
０８の切削チップを切り出し研削加工した。このチップ
をＦとし、実施の形態４と同じ被削材（ブレーキディス
ク）と切削条件で被削材の外径を１００個旋削した。そ
の結果、Ｖａが０．１５ｍｍ、Ｖｎが０．５６ｍｍで良
好な寿命の可能性を示した。
Ａｌ2 Ｏ3 と、そのα−Ａｌ2 Ｏ3 が９０体積％、及び
平均直径０．６μｍ、平均長さ２０μｍのＳｉＣウィス
カーが１０体積％になるように配合した混合粉ＩＶｗと
を用意した。これらを黒鉛ダイス中に、混合粉ＩＶｗ／
Ａｌ2 Ｏ3 ／混合粉ＩＶｗのように層状に充填し、１７
００℃、３００ｋｇ／ｃｍ2 、Ａｒ気流中で１時間加圧
焼結した。得られた焼結体から、形番ＳＮＧＮ１２０４
０８の切削チップを切り出し研削加工した。このチップ
をＦとし、実施の形態４と同じ被削材（ブレーキディス
ク）と切削条件で被削材の外径を１００個旋削した。そ
の結果、Ｖａが０．１５ｍｍ、Ｖｎが０．５６ｍｍで良
好な寿命の可能性を示した。
【００２４】比較例 実施形態１の切削チップＡの混合粉（Ｉｐ）の代わりに
Ｓｉ3 Ｎ4 粒子を使用し、切削条件１における切削試験
では２０秒切削したところで切れ刃部との界面から大き
く破損し、著しく劣る評価結果となった。
Ｓｉ3 Ｎ4 粒子を使用し、切削条件１における切削試験
では２０秒切削したところで切れ刃部との界面から大き
く破損し、著しく劣る評価結果となった。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明で得たセラ
ミックス切削工具は、ＳｉＣウィスカーの使用を切削工
具の切れ刃の部分に限定させてできるだけ原料コストを
抑え、安価な価格のＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカー系切
削工具を提供できるため、ねずみ鋳鉄やダクタイル鋳鉄
等の鉄系被削材の切削に十分なコスト／パーフォーマン
スを与え、金属切削業界において幅広く貢献する可能性
を持つ。
ミックス切削工具は、ＳｉＣウィスカーの使用を切削工
具の切れ刃の部分に限定させてできるだけ原料コストを
抑え、安価な価格のＡｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカー系切
削工具を提供できるため、ねずみ鋳鉄やダクタイル鋳鉄
等の鉄系被削材の切削に十分なコスト／パーフォーマン
スを与え、金属切削業界において幅広く貢献する可能性
を持つ。
【図１】ネガティヴタイプの切削工具の斜視図である。
【図２】ポジティヴタイプの切削工具の斜視図である。
Claims (6)
- 【請求項１】 Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカー系切削工
具において、厚さ２ｍｍ以上４ｍｍ以下の切れ刃部をＡ
ｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカー系材料で構成し、それ以外
をＡｌ2 Ｏ3 系粒子材料で構成したことを特徴とするセ
ラミックス切削工具。 - 【請求項２】 前記Ａｌ2 Ｏ3 系粒子材料をＡｌ2 Ｏ3
−ＳｉＣ系で構成した請求項１記載のセラミックス切削
工具。 - 【請求項３】 前記ＳｉＣウィスカーの寸法が、平均直
径０．３μｍ以上１μｍ以下でかつ平均長さ２μｍ以上
５０μｍ以下であり、さらに前記ＳｉＣウィスカーが切
れ刃部に対して体積率７％以上４０％以下である請求項
１又は２記載のセラミックス切削工具。 - 【請求項４】 前記Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣ粒子系材料の各
粒子が、平均粒径０．２μｍ以上２μｍ以下であり、か
つＳｉＣ粒子の体積率が該Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣ粒子系材
料に対して７％以上４０％以下である請求項２記載のセ
ラミックス切削工具。 - 【請求項５】 Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカー系材料及
び／あるいはＡｌ2Ｏ3 −ＳｉＣ粒子系材料のマトリッ
クスを構成するＡｌ2 Ｏ3 が体積率１５％以下のＺｒＯ
2 及び／あるいはＴｉＣで強化された請求項２記載のセ
ラミックス切削工具。 - 【請求項６】 Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＣウィスカー系材料の
混合粉とＡｌ2 Ｏ3−ＳｉＣ粒子系材料の混合粉を黒鉛
ダイス内に積層し、１４００℃以上１８５０℃以下にて
１０分以上５時間以下にて１５０ｋｇ／ｃｍ2 以上５０
０ｋｇ／ｃｍ2 以下の圧力下で加圧焼結することを特徴
とするセラミックス切削工具の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9168582A JPH1110409A (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | セラミックス切削工具及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9168582A JPH1110409A (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | セラミックス切削工具及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1110409A true JPH1110409A (ja) | 1999-01-19 |
Family
ID=15870737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9168582A Pending JPH1110409A (ja) | 1997-06-25 | 1997-06-25 | セラミックス切削工具及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1110409A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010010648A1 (ja) * | 2008-07-22 | 2010-01-28 | 日本特殊陶業株式会社 | 切削インサート及び切削工具 |
| JP2010521324A (ja) * | 2007-03-16 | 2010-06-24 | ティーディーワイ・インダストリーズ・インコーポレーテッド | 複合材料品 |
| US8841005B2 (en) | 2006-10-25 | 2014-09-23 | Kennametal Inc. | Articles having improved resistance to thermal cracking |
| US9016406B2 (en) | 2011-09-22 | 2015-04-28 | Kennametal Inc. | Cutting inserts for earth-boring bits |
| US9266171B2 (en) | 2009-07-14 | 2016-02-23 | Kennametal Inc. | Grinding roll including wear resistant working surface |
| US9643236B2 (en) | 2009-11-11 | 2017-05-09 | Landis Solutions Llc | Thread rolling die and method of making same |
-
1997
- 1997-06-25 JP JP9168582A patent/JPH1110409A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8841005B2 (en) | 2006-10-25 | 2014-09-23 | Kennametal Inc. | Articles having improved resistance to thermal cracking |
| JP2010521324A (ja) * | 2007-03-16 | 2010-06-24 | ティーディーワイ・インダストリーズ・インコーポレーテッド | 複合材料品 |
| WO2010010648A1 (ja) * | 2008-07-22 | 2010-01-28 | 日本特殊陶業株式会社 | 切削インサート及び切削工具 |
| CN102105248A (zh) * | 2008-07-22 | 2011-06-22 | 日本特殊陶业株式会社 | 切削刀片和切削刀具 |
| JPWO2010010648A1 (ja) * | 2008-07-22 | 2012-01-05 | 日本特殊陶業株式会社 | 切削インサート及び切削工具 |
| US9266171B2 (en) | 2009-07-14 | 2016-02-23 | Kennametal Inc. | Grinding roll including wear resistant working surface |
| US9643236B2 (en) | 2009-11-11 | 2017-05-09 | Landis Solutions Llc | Thread rolling die and method of making same |
| US9016406B2 (en) | 2011-09-22 | 2015-04-28 | Kennametal Inc. | Cutting inserts for earth-boring bits |
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