JPS6256355A - 耐摩耗性，靭性にすぐれたセラミツク切削工具 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、Ａ、１２０３−Ｚ　ｒＯ□系セクセラミック
工具するものであυ特に、耐摩耗性および靭性の改良に
関するものである。

〔従来の技術〕

Ａｔ２０．系セラミックスの靭性を改善するため、Ｚ　
ｒ　Ｏ２を添加することは良く知られており、西独公開
公報第２５４９６５２号ではＡｔ２０中に分散したＺｒ
Ｏ□の冷却中での変態によシ発生するマイクロクラ、り
による靭性改善が報告されている。しかしながら、この
方法ではマイクロクラ、りが潜在するため、強度の改善
にはいたらなかった。

その後、米国特許第４３３１０４８号公報や日本公開特
許５８−１５０７４号公報で焼結体中のＺｒＯ□を正方
晶（を相）のまま残し、このｔ相が応力のかかったとこ
ろで、単斜晶（ｍ相）へ応力誘発変態することによシ応
力緩和を計シ、強靭化を達成しようという考え方が出さ
れている。この場合、ＺｒＯ２をｔ相として安定に残留
させることは文献（Ｚ、Ｗａｒｋｍｔｏｆｆｔｅｅｈ　
１３巻Ｐ、１３８）から見ると難しく、焼結体中のＺ　
ｒ　Ｏ２の粒径を０．５２μｍ以下にする必要があると
されている。

この困難さを解決するため、Ｙを使りて化学的に安定化
する方法が米国特許第４３１６９６４号公報及び文献（
Ｊ、Ｍａｔ、　Ｓｅｉ、　１７巻Ｐ、　２４７〜２６３
　）で提案されており、すぐれた強度が報告されている
。

〜〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、この提案では文献にも記載されているよ
うに、使用温度が上昇するにしたがって靭性は低下する
という欠点を持っており、使用時に温度のあがる〔切削
用工具〕に使った場合、高靭性という特徴を十分に生か
しきれない。第１図は上記文献よシ引用した図であシ、
温度と共に強度が劣化することを示した例である。この
理由は、ＺｒＯ□添加による強靭化がｔ相からｍ相への
応力による変態によるものであシ、温度が上がると高温
相であるｔ相が安定化しすぎ、応力下でｍ相へ変態しな
くなるためと考えられる。これを防ぐにはｔ相の安定度
を下げれば良いことになる。

本発明は高温、高圧力下で特に靭性に優れたＡｔｏ５系
切削工具を提案することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明のセラミ、り切削工具は１８〜３０モル
チのＺ　ｒ　Ｏ２とＤ７の酸化物を前記ＺｒＯ□に対す
る割合で１．５〜２．５モルチ含み、残部が実質的にＡ
ｔ２０５から成り、かつＺｒＯ２の８０％以上はｔ相で
存在することを特徴とする。

Ｄｙ酸化物の最も適切な量はＺ　ｒＯ２の量の２モルチ
である。そこでこの２モルチの前後の１．５〜２．５モ
ルチが望ましい。

本発明においてＹの酸化物をＺ　ｒｏ　ｚに対する割合
で０．０５〜０．５モルチ含有することができる。

Ｄｙの酸化物はＹの酸化物と同様にｔ相を安定化させる
作用があるが、その挙動はＹの酸化物とやや異なる。す
なわち一般にｔ相は高温になるほど安定になるが、Ｄｙ
酸化物はＹの酸化物はど高温でのｔ相の安定化傾向が少
いことを発明者らは見出した。従りて高温においても応
力によってｔ相からｍ相へ変態が生じ強靭化が保たれる
。

Ｄｙの酸化物は常温近傍においてＹの酸化物よυもやや
ｔ−４ｍ変態点が高くｔ相の存在量はやや少くなるが、
少量のＹ２Ｏ３を添加することでこの点は改善される。

切削工具は加工中高温高負荷応力が加わるが、このよう
にＤｙ酸化物でＺｒＯ□を安定化させると常温から高温
において強靭性が保たれるため、良好な切削特性が期待
できる。

第２図はｔ相としたＺ　ｒ　０２の量をかえ、強度と硬
さの変化を示したものであυ、ｚｒＯ□が１８肇〜３０
％の範囲で硬さと抗折強度が共に高く、切削工具として
良好な性能が期待できる。

第３図はｔ相安定化剤の添加量と１０００℃における抗
折強度の関係を示したものでＤ７２０．の添加量がＺｒ
Ｏ□菫に対し１．５〜２．５ｍｏｌチの範囲において高
い抗折強度を示すことがわかる。１．５ｍｏ１％未満で
はｔ相の安定化が不充分であり２．５ｍｏ１％を超える
と１０００℃付近でｔ相の安定化傾向が著しく強靭化が
望めない。Ｙ２Ｏ３を添加し九場合を相の安定化傾向が
大きく相対的に高温抗折力値が低い。

第４図は抗折強度の温度変化を示したものである。Ｚ　
ｒ　Ｏ２に対し２ｍｏ１％のＹ２Ｏ３を添加したものは
常温での抗折力値は高いが４００℃を越えると著しく低
下する。ＺｒＯ□に対し２ｍｏｌチのＤｙ２０゜を添加
したものは常温における抗折強度はＹ２Ｏ。

に比べてやや低いか高温にまで強度低下が観察されない
。常温で抗折強度が低い原因はｍ相への変態量がＹ２Ｏ
，に比べてやや多いためと推測された。

Ｚ　ｒ　Ｏ５に対し２ｍｏ１チのＤｙ２Ｏ３および０．
１ｍｏ１％のＹ２Ｏ３を添加した場合常温から高温に到
るまで高い抗折強度を示す。少量の添加が低温でのｍ相
への変態量を減少させたためである。

第５図にＺ　ｒｏ　２に対し２ｍｏ１％のＤｙ２Ｏ３に
さらにＹ２Ｏ，を添加した場合の抗折強度の変化を示す
。

Ｙ２Ｏ３添加量が０．０５ｍｏ１％未満では常温での抗
折強度が低（，９，５ｍｏｌチを越えると高温での抗折
強度が低下する。従りてＹ２Ｏ，量は０．０５〜０．５
ｍｏｌチの範囲が望ましい。

〔実施例〕

表１に各種組成を有するセラミック工具の７ランク摩耗
量を示す。切削条件は表２に示す。

表１　　　（ｍｏｌチ） Ｏ印は本発明 表２ このように硬さおよび常温、高温の抗折強度に優れる本
発明は切削テストにおいてもすぐれた耐摩耗性を示した
。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明はＺ　ｒ　Ｏ２の高温相（を相
）安定化剤としてＤ７の酸化物を選ぶことによシ、強度
の温度依頼性を改良し、切削特性にすぐれるセラミ、り
切削工具を提供するものである。なお圧密化手法として
ホウトゲレス、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）を使用する
ことも何ら本発明の効果を減するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図はＡｔ２０５−２９．３　ｍｏｌ　’１６　Ｚｒ
Ｏ２にＹ２Ｏ５を２ｍｏ１％添加した材料における曲げ
強さの温度依存性を示す図、第２図はＺｒＯ２量と抗折
強度、硬さの関係を示す図、第３図は高温における抗折
強度とＺｒＯ□安定化安定色剤量関を示す図、第４図は
抗折強度の温度変化を示す図、第５図はＤ７２０．に加
えてＺ　ｒ　Ｏ２の安定化剤としてＹ２Ｏ３を加えた場
合の抗折強度の変化を示す図である。 ゛、Ｒ９゛掃 第１図 温度 第２図 ＺｒＯ２量（モル’／、） 第３図 を相安定化剤量（ＺｒＯ２に対するｍｏＬ’ん）第４図 温　度　じＣ） 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）１８〜３０モル％のＺｒＯ＿２とＤｙの酸化物を
   前記ＺｒＯ＿２に対する割合で１．５〜２．５モル％含
   み、残部が実質的にＡｌ＿２Ｏ＿３から成ることを特徴
   とする耐摩耗性、靭性にすぐれたセラミック切削工具。
2. （２）特許請求の範囲第一項のものにおいてＹの酸化物
   を前記ＺｒＯ＿２に対する割合で、０．０５〜０．５モ
   ル％含有することを特徴とする耐摩耗性、靭性にすぐれ
   たセラミック切削工具。