JPS5910948B2 - 切削工具用材料およびその製造方法 - Google Patents
切削工具用材料およびその製造方法Info
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- JPS5910948B2 JPS5910948B2 JP54063080A JP6308079A JPS5910948B2 JP S5910948 B2 JPS5910948 B2 JP S5910948B2 JP 54063080 A JP54063080 A JP 54063080A JP 6308079 A JP6308079 A JP 6308079A JP S5910948 B2 JPS5910948 B2 JP S5910948B2
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はセラミック系高速切削工具材料に関するもので
ある。
ある。
セラミック系高速切削工具材料は、製造法の進５ 歩に
よる組織の均一微細化と、工作機械の改良による主軸回
転数、馬力および剛性等の向上とが相俟つて、最近その
活用範囲が広がつている。
よる組織の均一微細化と、工作機械の改良による主軸回
転数、馬力および剛性等の向上とが相俟つて、最近その
活用範囲が広がつている。
これまで、セラミック工具は、粒度の微細化による強度
、靭性性の向上と密度の向上による耐摩１０耗性の向上
が一つの関発の方向であり１９６８年頃ＴｉＣを添加し
たホットプレス品、いわゆる”黒セラミックが関発され
た。しかしながら、Ａｌ２Ｏ３と炭化物あるいは炭窒化
物粉末から構成される成形体を、高温真空中で焼結する
と、例えば１５Ａｌ２０３＋３Ｃ（炭化物あるいは炭窒
化物）＝ｎＡ１＋３ＣＯのような点がある。
、靭性性の向上と密度の向上による耐摩１０耗性の向上
が一つの関発の方向であり１９６８年頃ＴｉＣを添加し
たホットプレス品、いわゆる”黒セラミックが関発され
た。しかしながら、Ａｌ２Ｏ３と炭化物あるいは炭窒化
物粉末から構成される成形体を、高温真空中で焼結する
と、例えば１５Ａｌ２０３＋３Ｃ（炭化物あるいは炭窒
化物）＝ｎＡ１＋３ＣＯのような点がある。
ちなみに、Ａｌ２Ｏ３−３ＣＴｉＣの場合には、真空中
（１０−２ＴＯｒｒ）、１６００℃で１時間焼結しても
、理論密度の７０％までしか靭密化は進行し２０ない。
このためＡｌ２Ｏ３−炭化物あるいは炭窒化物等の緻密
化には、黒鉛型中に被焼結物原料混合粉を入れて約２０
ｋｇ／ ｃｍの圧力１５００〜１７００℃の温度でホッ
トプレスする必要があり、事実、現在市販されている全
てのＡ１２０３＝３ＣＷｔ％２５ＴｉＣ系黒色セラミッ
クは、ホットプレス法で生産されている。しかしながら
、ホットプレス法は、黒鉛型の点から大量の処理ができ
ず、また連続化も難しいこと、およびスローアウエイチ
ツプの形状に切断して研削する工程が不可避であり、生
産３０コストが高くならざるを得ないなどの欠点がある
。上記欠点の対策として、始めからスローアウエイ形状
の仮焼体を得て切削工程をなくすとともに研削代が少な
くなるように寸法調整して、熱間静水圧プレス法（以下
「ＨＩＰ」という）によつて３５大量処理することが考
えられる。しかしながら、上記ＨＩＰも、仮焼体の密度
が理論値の９５％以上でないと、圧力媒体である不活性
ガスあるいは高温溶融ガラスが仮焼結体の内部に侵透し
て、収縮が充分に行なわれないために高密度焼結体が得
られないという難点がある。このため密度が理論的の９
５％以下の被焼結体をＨＩＰする場合は通常金属キヤプ
セルまたは焼結温度で軟化するガラスキヤプセルに真空
封入するか、あるいは被焼結体の表面を金属または化合
物でコーテイングする等の方法が必要であり、上記した
ＨＩＰによる生産コストの低下という長所が十分に発揮
できないことがある。しかるに最近、上記従来技術の欠
点を解消し、通常の焼結条件で相対密度９５％になるよ
うな新規なＡｌ２Ｏ３基セラミツク組成物として、Ｔｉ
Ｎを５〜１５ｗｔ％含有するものが提案されている（特
開昭５３−１３０２０８号公報参照）。
（１０−２ＴＯｒｒ）、１６００℃で１時間焼結しても
、理論密度の７０％までしか靭密化は進行し２０ない。
このためＡｌ２Ｏ３−炭化物あるいは炭窒化物等の緻密
化には、黒鉛型中に被焼結物原料混合粉を入れて約２０
ｋｇ／ ｃｍの圧力１５００〜１７００℃の温度でホッ
トプレスする必要があり、事実、現在市販されている全
てのＡ１２０３＝３ＣＷｔ％２５ＴｉＣ系黒色セラミッ
クは、ホットプレス法で生産されている。しかしながら
、ホットプレス法は、黒鉛型の点から大量の処理ができ
ず、また連続化も難しいこと、およびスローアウエイチ
ツプの形状に切断して研削する工程が不可避であり、生
産３０コストが高くならざるを得ないなどの欠点がある
。上記欠点の対策として、始めからスローアウエイ形状
の仮焼体を得て切削工程をなくすとともに研削代が少な
くなるように寸法調整して、熱間静水圧プレス法（以下
「ＨＩＰ」という）によつて３５大量処理することが考
えられる。しかしながら、上記ＨＩＰも、仮焼体の密度
が理論値の９５％以上でないと、圧力媒体である不活性
ガスあるいは高温溶融ガラスが仮焼結体の内部に侵透し
て、収縮が充分に行なわれないために高密度焼結体が得
られないという難点がある。このため密度が理論的の９
５％以下の被焼結体をＨＩＰする場合は通常金属キヤプ
セルまたは焼結温度で軟化するガラスキヤプセルに真空
封入するか、あるいは被焼結体の表面を金属または化合
物でコーテイングする等の方法が必要であり、上記した
ＨＩＰによる生産コストの低下という長所が十分に発揮
できないことがある。しかるに最近、上記従来技術の欠
点を解消し、通常の焼結条件で相対密度９５％になるよ
うな新規なＡｌ２Ｏ３基セラミツク組成物として、Ｔｉ
Ｎを５〜１５ｗｔ％含有するものが提案されている（特
開昭５３−１３０２０８号公報参照）。
この材料は、ＨＩＰによる大量処理に適した焼結体が得
られるため製造コストが従来の約半分以下ですむと同時
に高密度焼結体であるために硬度および抗折強度し市販
の黒色セラミツクスに匹敵する特性を有する優れた材料
である。一方、本願発明者も以前から独自に、通常の焼
結条件で相対密度が９５％以上になるような新規な組成
Ａｌ２Ｏ３基セラミツク材を種々検討した結果本発明を
なしたものである。
られるため製造コストが従来の約半分以下ですむと同時
に高密度焼結体であるために硬度および抗折強度し市販
の黒色セラミツクスに匹敵する特性を有する優れた材料
である。一方、本願発明者も以前から独自に、通常の焼
結条件で相対密度が９５％以上になるような新規な組成
Ａｌ２Ｏ３基セラミツク材を種々検討した結果本発明を
なしたものである。
本発明はＨＩＰにより得られた焼結体の最終組成がＴａ
Ｎ２ＯｖＯｌ％未満、ＮｂＮｌ５ｖＯｌ％以下で、かつ
ＴａＮ＜１５ＮｂＮの和が５〜２０ｖ０１％、残部Ａｌ
２Ｏ３からなることを特徴とするものである。
Ｎ２ＯｖＯｌ％未満、ＮｂＮｌ５ｖＯｌ％以下で、かつ
ＴａＮ＜１５ＮｂＮの和が５〜２０ｖ０１％、残部Ａｌ
２Ｏ３からなることを特徴とするものである。
また、本発明は上記組成にＳｌ３Ｎ４，ＡＩＮ，ＢＮの
の一種以上を５ｖ０１％以上含むものを包含する本発明
による新規な組成物はＨＩＰによる大量処理に適した焼
結体であり、製造コストが従来の約半分以下ですむとい
う利点があり、また高密度焼結体であるために硬度およ
び抗折強度も市販の黒色セラミツクに近敵する優れた材
料である。以下、本発明を実施例に基づき詳述する。
の一種以上を５ｖ０１％以上含むものを包含する本発明
による新規な組成物はＨＩＰによる大量処理に適した焼
結体であり、製造コストが従来の約半分以下ですむとい
う利点があり、また高密度焼結体であるために硬度およ
び抗折強度も市販の黒色セラミツクに近敵する優れた材
料である。以下、本発明を実施例に基づき詳述する。
純度９９．９％、平均粒径０．５μのα−Ａｌ２Ｏ３、
純度９．９％平均粒子径１μのＴａＮ，ＮｂＮ，Ｏ．５
ｗｔ％ＭｇＯおよびＳｉ３Ｎ４，ＡＩＮ，ＢＮを第１表
に示す各配合割合で配合し原料粉末とした。
純度９．９％平均粒子径１μのＴａＮ，ＮｂＮ，Ｏ．５
ｗｔ％ＭｇＯおよびＳｉ３Ｎ４，ＡＩＮ，ＢＮを第１表
に示す各配合割合で配合し原料粉末とした。
この粉末を７２時間エチルアルコール中で粉砕を行つた
後、ワツクスを添加して造粒し、２０００ｋｇ／（１７
７ｉの圧力で成形した成形体を種々の温度で窒素雰囲気
中で予備焼結した。次いで、第１表に示す各ＨＩＰ温度
で１５００気圧の高圧Ａｒガス圧下で６０分間加圧焼結
を行つた。得られた焼結体の硬さ、抗折強度および相対
密度を第１表に示す。第１表からＴａＮ２ＯｖＯｌ％未
満、ＮｂＮｌ５ｖＯｌ％以下で、かつＴａＮとＮｂＮの
和の含有量が５〜２０ｖ０１％の場合には予備焼結温度
が１４００〜１７００℃の範囲で相対密度を９５％以上
にすることができるため、その後に１４００〜１７００
℃の温度範囲でＨＩＰ処理を行うことにより相対密度が
９９．８％以上で、硬さおよび抗折強度の優れたセラミ
ツク組成物が得られることがわかる。またＴａＮ．ｌ５
ＮｂＮの含有量がそれぞれ１０１％であり、その和が２
ｖ０１％の場合には、Ａｌ２Ｏ３の結晶粒が大きくなり
、抗折強度が劣り、他方、ＴａＮとＮｂＮの含有量が２
５ｖ０１％の場合には予備焼結温度が１７００℃でも相
対密度が高々９１．０％であり、したがつてＨＩＰ処理
しても高緻密化せず抗折強度も低いことが明らかである
。したがつて、本発明においてＴａＮ２ＯｖＯｌ％未満
、ＮｂＮｌ５ｖＯｌ％以下で、かつＴａＮ，ＮｂＮの含
有量は、いずれか一方が１％以下の含有量であつても合
計で５〜１５ｖ０２％であれば良いが、両者ともに２．
５％以上含有することがより好ましく、予備焼結温度お
よびＨＩＰ温度はいずれもＴａＮ，ＮｂＮの含有量に応
じ１４００〜１７００℃の範囲内の任意を選定すればよ
い。
後、ワツクスを添加して造粒し、２０００ｋｇ／（１７
７ｉの圧力で成形した成形体を種々の温度で窒素雰囲気
中で予備焼結した。次いで、第１表に示す各ＨＩＰ温度
で１５００気圧の高圧Ａｒガス圧下で６０分間加圧焼結
を行つた。得られた焼結体の硬さ、抗折強度および相対
密度を第１表に示す。第１表からＴａＮ２ＯｖＯｌ％未
満、ＮｂＮｌ５ｖＯｌ％以下で、かつＴａＮとＮｂＮの
和の含有量が５〜２０ｖ０１％の場合には予備焼結温度
が１４００〜１７００℃の範囲で相対密度を９５％以上
にすることができるため、その後に１４００〜１７００
℃の温度範囲でＨＩＰ処理を行うことにより相対密度が
９９．８％以上で、硬さおよび抗折強度の優れたセラミ
ツク組成物が得られることがわかる。またＴａＮ．ｌ５
ＮｂＮの含有量がそれぞれ１０１％であり、その和が２
ｖ０１％の場合には、Ａｌ２Ｏ３の結晶粒が大きくなり
、抗折強度が劣り、他方、ＴａＮとＮｂＮの含有量が２
５ｖ０１％の場合には予備焼結温度が１７００℃でも相
対密度が高々９１．０％であり、したがつてＨＩＰ処理
しても高緻密化せず抗折強度も低いことが明らかである
。したがつて、本発明においてＴａＮ２ＯｖＯｌ％未満
、ＮｂＮｌ５ｖＯｌ％以下で、かつＴａＮ，ＮｂＮの含
有量は、いずれか一方が１％以下の含有量であつても合
計で５〜１５ｖ０２％であれば良いが、両者ともに２．
５％以上含有することがより好ましく、予備焼結温度お
よびＨＩＰ温度はいずれもＴａＮ，ＮｂＮの含有量に応
じ１４００〜１７００℃の範囲内の任意を選定すればよ
い。
また本発明においては周期率表１，，１
族金属の炭化物を５ｖ０！？以下含有させて特性改善を
図ることができる。
図ることができる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 熱間静水圧焼結後の焼結体の最終組成がＴａＮ２０
ｖｏｌ％未満、ＮｂＮ１５ｖｏｌ％以下で、かつＴａＮ
とＮｂＮの含有量の和が５〜２０ｖｏｌ％、残部Ａｌ＿
２Ｏ＿３からなることを特徴とする切削工具用材料。 ２ 上記組成に副成分としてＳｉ＿３Ｎ＿４、ＡｌＮ、
ＢＮ、の一種以上を５ｖｏｌ％以下含有することを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の切削工具用材料。 ３ 成形体を真空中、不活性ガス中あるいは水素雰囲気
中１４００〜１７００℃の相対密度が９５％以上になる
よう焼結し、次いで１４００〜１７００℃の温度で、５
００〜２０００ｋｇ／ｃｍ＾２のガス圧下で熱間静水圧
焼結を行なうことにより相対密度の９９．８％以上まで
高密度化することを特徴とするＴａＮ、ＮｂＮおよびＡ
ｌ＿２Ｏ＿３を主成分とする切削工具用材料の製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54063080A JPS5910948B2 (ja) | 1979-05-22 | 1979-05-22 | 切削工具用材料およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54063080A JPS5910948B2 (ja) | 1979-05-22 | 1979-05-22 | 切削工具用材料およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55154373A JPS55154373A (en) | 1980-12-01 |
| JPS5910948B2 true JPS5910948B2 (ja) | 1984-03-12 |
Family
ID=13218993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54063080A Expired JPS5910948B2 (ja) | 1979-05-22 | 1979-05-22 | 切削工具用材料およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5910948B2 (ja) |
-
1979
- 1979-05-22 JP JP54063080A patent/JPS5910948B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55154373A (en) | 1980-12-01 |
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