JPS59203765A - 切削工具用セラミツクス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセラミック材Ｆ３１に関し、特に切削工具用セ
ラミックスに関するものである。

切削工具用セラミックスの１つとして良く知られている
アルミナ切削工具は、耐摩耗性に優れている反面チッピ
ングしやすい短所を有しているため、開発初期より現在
に至るまでセラミックス工具の靭性の改善が開発の大き
な目標の１つとされてぎた。これらの要求に対する解決
法の１つとして、Ａ１゜ｏ３に約３０重量％のＴｉＣを
複合化し結晶粒を微細化すると同時に、アルミナ固有の
性質である高温になるほど熱伝導率が低下する欠点を補
い、熱衝撃による耐欠損性を改善したＡｌ２Ｏ３Ｔ：Ｃ
系セラミックス工具が発明された。

Ａ１２０ａ　　Ｔｉｃ系セラミックス■貝は、純アルミ
ナによるいわゆる白糸セラミックス工具と比較して、高
靭性でしかも熱衝撃による耐欠損性に優れているため、
白糸セラミックス工具では使用が困難であった高硬度材
料の旋削加■、鋳鉄材料のフライス加工等の用途に特に
威力を発揮している。しかし、このＡｌ２Ｏ３ＴＩＣ系
セラミックス工具においても、刃先湿度が１２００℃を
越える切削条ｆ！を下では、多量に含まれるＴｉＣの高
）扁硬磨が△１２０．の高温硬度より低下するため、耐
摩耗性が劣り、高硬度材の切削地に境界摩耗が生じ易い
欠点があった。

本発明は」−記従来技術の欠点を改良し、熱伝導度が高
く高靭で耐チッピング特性の優れた切削工具用セラミッ
クスを提供することを目的とする。

本発明はＡ１２０ａ粉末に５〜４０重量％のＴｉＢ２粉
末を混合し、これに１・〜２０重量％のＺｒＯ２を添加
したことを特徴とするものである。

本発明において、Ａ１２０ａ　　ＴＩＣ系セラミックス
におけるＴｉＣと同様に、Ｔ！　Ｂ２およびＺｒＯ２は
Ａｌ２Ｏ３中に分散した組織になっており、良く知られ
ているように、アルミナの粒成長を阻止し靭性を高める
とともに微小なりラックの成長を抑える役割を果してい
る。

しかしながら、Ａｌ２Ｏ３中に、難焼結材であるＴｉＢ
２を多量に混合した場合、焼成温度が高、くなり粒径が
１０μｍ前後と大ぎくなる欠点がある。

本発明にお（′ｊるＺｒＯ２の添加はこの欠点を補うも
ので、Ａ１２０ａ　　ＴｉＲ９の焼結性を向上させる効
果がある。また、本発明においては、０．０５〜２．５
ｍＭ％のＭｏＯおよびＡＩＮを添加ザることにより、ざ
らに焼結性を向上し粒径の成長を抑えることが出来る。

本発明によるセラミックスは通常、上記組成範囲の混合
粉末を熱間加圧することにより得ることができるが、熱
間加圧後ざらに熱間静水圧プレスを行なっても、あるい
は常圧焼成の後熱間静水圧プレスを行なっても同様の結
果を得ることができる。また本発明において、−ｒｒ　
Ｂ９粉末を５〜４０重量％に限定した理由は、０．５以
下では添加効果がなく、４０％以」−では粒径が逆に大
きく成長するためである。また、７ｒＯ２に関しては１
％未満ではやはり添加効果がなく、２０％を越えると耐
熱衝撃性が低下するため１〜２０％に限定した。また、
ＭＯＯおよびＡＩＮ粉末の合計量を０．０５　＝　２．
５重用％に限定した理由は、０．０５重け％以下ではＡ
ｌ２Ｏ３の結晶粒微細化の効果がなく、２．５重量％以
上になると結晶粒界にスピネル層が生じ、−・３− 脆化するためである。

また、Ｙ２０３の添加量をＺｒ　０２に対しモル比で１
．０・〜３．（１モル％に限定したのは、Ｚｒ　０２の
結晶型を正方品（を相）主体どし破壊強度を向上させる
ためで、１．０％未満では単斜晶（Ｍ相）が主体となり
、３．０％を越えると立方晶（Ｃ相）が主体となり共に
強度の向上が望めない。

実施例１ 平均粒径１．２μｍのＴｉ　８９粉末を２５重量％。

平均粒径０．１μｍのＺｒ　０２粉末を５重量％、平均
粒径０．１μｍのＡｌ２Ｏ３粉末を残部とし、ざらにＭ
ｇＯ０９５重量％、ＡｌＮ１．０重量％　配合シ、エチ
ルアルコールを使用してアルミナ製のボールミルで４８
時間混合粉砕したのち真空中で乾燥したのち、２ｔ／Ｃ
ｌ１１２テ成形し、真空中１６００℃Ｆ圧力２゜Ｏｋｏ
　／ａｍ２をかけながら１０分間保持する加圧焼結を行
ない焼結体を得た。

本焼結体より切削工具用チップ５ＮＧＮ４５３を作製し
、従来より広範に使用されているＡｌ２０３３０％Ｔｉ
Ｃチップを比較材どして用い、被−ｑ　　− 削材ＤＡＣ（ｌｌＳ６５）を用いて切削テストを行なっ
た。

切削速度は５０　ｍ／ｍｉｎおよび７０　ｍ／ｍｉｎ切
り込みは各１．５ｍｍ、送りは０．４ｍｍ／　ｒｅｖど
した。

第１図に示す如く、本発明によるセラミックスはいずれ
の場合も従来のＡｌ２Ｏ３ＴｉＣ系セラミックスに比べ
て境界摩耗量が少なく、良好な切削性能を示した。

実施例２ 丁ＩＢ２粉末を２０重量％、ＺｒＯ２粉末ヲ１５重司％
、Ｙ２Ｏ３粉末を０，５５重最％、残部Ａｌ２Ｏ３粉末
を配合し、エチルアルコールを使用してアルミナ製のボ
ールミルで４８時間混合粉砕したのち真空中で乾燥した
のち、２　ｔ　／ｃｍ２で成形し、真空中１５００℃、
圧力２００ｋ（］　／ｃｍ２Ｆ加圧焼結を行ない焼結体
を得た。

本焼結体からａｘ　４Ｘ２５ｍｍの試験片を切出し抗折
試験を実施した。平均抗折強度は１３０ｋＯ／ｍｍ２で
、市販のＡ　Ｉ　２０３−３０％ＴｉＣセラミックスと
比較して極めて高い強度を有することが証明され　Ｉこ
　。

次に、本焼結体より切削Ｔ具用チップＳ　Ｎ　Ｇ　Ｎ４
３２を作製し、市販のＡＩ　、０３−３０％ＴｉＣデツ
プを比較材として用い、被剛材ＳＣＭ４４０を用いてフ
ライス切削−アス！へを行イｆつた。切り込みは２ｍｍ
どした。

第２図に示す如く、本発明によるセラミックスは従来の
Ａｌ　２０３　　ＴｉＣ系セラミックスに比べて広範な
切削領域を示した。

上記実施例から明らかな如く、本発明による切削工具用
セラミックスは境界摩耗量が少なく、かつ高靭性であり
、いわゆる熱系工具用セラミックスどして優れた特性を
示し、工業−１−極めて有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるセラミックスおよび従来のＡＩ　
２０３　　Ｔ！　Ｃ系セラミックスによる切削アメ１〜
結甲を示す特性曲線、第２図は同じく本発明によるセラ
ミックスおよび従来のＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣセラミックス
によるフライス加工テスト結果を示すものである。 製齢艶昇キ ミ某１ｉ 手続補正書 ５８　　８　　１８ 昭和　　年　　月　　日 昭和５８年　特許願　第７５２８９号 発明の名称　切削工具用セラミックス 補正をする者 事件どの関係　　特許出願人 住所　東京都千代田区丸ノ内二丁目１番２号名称　（５
０ｇ）日立金属株式会社 電話　東京０３−２８４−４６４２ 明細書の「発明の詳細な説明」の欄。 補正の内容 別紙の通り 補ｉ［の内容 １、「発明の詳細な説明」の欄の記載を下記の通り訂正
する。 記 （１）明ｌＴｌ書第４頁第１２行の［０，５以下では１
を「５以下では」に訂正で−る。 （２）同書第５頁第７行の「強度の向上が望めない。−
１を「Ｙ２Ｏ３添加の効果がうすい。 に訂正する。 以上 ’５＆　　”ＩＩ　　（７’）　　名称　　　切削工具
用セラミ、クス袖］１：をする者 補正命令の日付　　　　昭和５８年７月２６日（発送日
）補市の対象 図　面。 １−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、重帛比で５〜４０％丁＋８２，１〜２０％Ｚｒ　０
   ２　。 残部がＡｌ２Ｏ３および不可避不純物であることを特徴
   とする切削工具用セラミックス。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、ＡＩ　
   Ｎ、ＭｇＯの一方又は双方を合計０．０５〜２．５重量
   ％添加したことを特徴とする切削工具用セラミックス。 ３、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、７ｒＯ
   ２に対して　１．０〜３．０％モル比のＹ　２０３を含
   有することを特徴とする切削■具用セラミックス。 ４、特許請求の範囲第２項記載のものにおいて、Ｚｒ　
   ０２に対して１．０〜３．０％モル比のＹ２Ｏ３を含有
   することを特徴とする切削■具用セラミックス。