JPS6355181A

JPS6355181A - 被覆セラミツクス工具

Info

Publication number: JPS6355181A
Application number: JP20052086A
Authority: JP
Inventors: 正明飛岡; 稔中野
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1986-08-27
Filing date: 1986-08-27
Publication date: 1988-03-09

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〉この発明は高速で鋼、鋳鉄などを加工するに使用する被
覆セラミックス工具に関するものである。

〈従来の技術〉鋼あるいは溶鉄などを高速で切削すると、該切削工具の
刃先は１０００℃以上の極めて高温に達するため、高速
度鋼は勿論のこと、超硬合金でもそれに耐えられず、〃
２ｏ！を主成分とするセラミックス工具のみが使用に耐
え得るというのが現状である。

特にＭ２Ｏ３に３０重小母程度のＴｉ　Ｃを添加したセ
ラミックス工具は、耐熱疲労性を改善したことから市場
で唯一の実用に耐え得る高速切削用工具として評価され
ている。

〈発明が解決しようとする問題点〉Ｍ２Ｏ，に３０重蚤％程度のＴｉ　Ｃを添加したセラミ
ックス工具は確かに耐熱疲労性が改善されてはいるもの
の、まだ十分とは云えず、所詮その使用領域は軽切削、
仕上げ切削に限られていた。

そのため、なお−層耐熱疲労性の改善をはかるために、
Ｔｉ　Ｃ以外の添加物、例えばＺｒ　ＯｔやＳｉＣウィ
スカーを添加したセラミックス工具が開発されている。

しかしながら、これらの工具はたしかに添加物によって
著しく強靭化されてはいるものの、Ｔｉ　Ｃの添加に比
べて何れも耐摩耗性、特に耐フランク摩耗性を劣化させ
るため、欠損による寿命は向上したものの、摩耗による
寿命のため実用性を損ねるという大きな問題を有してい
た。

く問題点を解決するための手段〉上記に鑑みて本発明者らは耐熱疲労性、耐摩耗性の双方
の性質を向上せしめてかつか命の長い高速用切削工具を
得るべく検討の結果、この発明に至ったものである。

即ち、この発明はＭ２Ｏ３を５０〜８５重最％含有する
セラミックスを母材とし、その表面にＴｉ　ＣまたはＴ
ｉ（ＣＮ）の薄膜１層以上を１〜５０μ被覆したことを
特徴とする被覆セラミックス工具である。

〈作用〉Ａｌ２Ｏ．を５０〜８５重量％含有するセラミックス工
具は、／Ｖ　２０ｇ単独のセラミックス工具に比べると
、特に耐フランク摩耗が低下する。耐フランク摩耗性は
、硬度が高いほどすぐれているといわれている。切削工
具の業界で〃２０．よりも硬い物質として知られている
のはＴｉ　ＣまたはＴ；（ＯＮ）である。

Ｔｉ　ＣまたはＴｉ（ＣＮ）は、確かに耐フランク摩耗
は特にすぐれているものの、耐クレーター摩耗性につい
てはＭ２Ｏ，に比べると劣ることが認められている。

そこでＮ！２０３を５０〜８５重Ｏ％含有するセラミッ
クスを母材とし、その表面にＴｉ　ＣまたはＴ、（ＣＮ
）の薄膜を被覆すると、耐フランク摩耗はＭ２Ｏ５より
も格段にすぐれているＴｊ　ＣまたはＴ、（ＣＮ）の薄
膜の被覆効果によって著しく改善される。一方耐クレー
ター摩耗性に関しては、Ｔｉ　ＣまたはＴ。

（ＣＮ）の被蕾はそれ程の効果はないものの被覆厚みが
薄いため、実際の切削時にはすくい面上の被覆膜がクレ
ータ−摩耗によってすぐに消滅しても、セラミックスそ
のものが十分な耐クレーター摩耗性を有しているため、
全体としては十分な耐摩耗性を有することができるので
ある。

なお、セラミックス母材上のＴｉ　Ｃまたはｕ（ＣＮ）
７ｇｉ膜の膜厚は１μ以下では耐フランク摩耗性向上の
効果が認められず、また５０μ以上では耐クレーター摩
耗性が従来のセラミックス工具に比べて劣るため、１〜
５０μが好ましい。

次にセラミックス母材については、Ａｊ　２０ｓが５０
重重％以下では、如何に被覆を施しても耐クレーター性
が不足し、また８５重量％以上では工具としての耐熱疲
労性が十分でないため好ましくなく、従ってＡｌ２Ｏ．
の吊は５０〜８５重量％が適当である。

また、セラミックス母材に耐熱疲労性を向上させるため
に添加する物質としては種々考えられるが、Ｚｒ０ｅ、
ＳｉＣおよび／またはＳｉ３Ｎ４のウィスカーなどが好
適であり、そのΦは１〜３０重世％が適当である。これ
は１重量％以下では添加の効果が認められず、また３０
重量％以上の添加は被覆を行なっても工具としての耐摩
耗性が不足するためである。

〈実施例〉以下、この発明を実施例により詳細に説明する。

実施例１市販のＡ１２０ｓ粉末８０重堡％、ＺｒＯ２１８，５重
量９６、Ｙ２Ｏ，粉末１重量％、ＮＬＯ粉末０．５重量
％を秤取、混合したのち、型押し成形し、真空中１６５
０℃で焼結し、次いでん気流中１７００℃、１０００気
圧で熱間静水圧処理を行なった。

この試料（型番Ｓ　Ｎ　Ｇ　Ｎ　１２０４０８）をＡと
し、さらにこのＡに化学蒸着法にて１２００℃でＴｉ　
Ｃを１０μ被覆した。

比較のために市販のＮ２Ｏ５／ＴｉｃセラミツクスヲＢ
　１Ｍｌ　２０ｓ　／　Ｚｒ　ＯｒセラミックスをＣと
し、これらＡ、Ｂ、Ｃについて下記の切削条件１．２お
よび３によって切削試験を行なった。

切削条件１被剛材　　　　　Ｆｅ１２切削速度　　　　８００ｍ　／＋１！ｎ送　　　　　リ
　　　　　　　　　　０．３６　朧／ｒｅｖ切り込み　
　　　２　ｒｎｔｒ工　　　具　　　　　　　Ｆ　Ｎ　１１Ｒ−４４ＡＳ　
Ｎ　Ｇ　Ｎ　１２０４０８水溶性切削剤使用その結果、試料Ａは１０分間切削してフランク摩耗が０
．１８ｍｍであったのに対し、試料Ｂは３分１８秒の切
削で欠損した。また試料Ｃは８分２９秒切削してフラン
ク摩耗が０．６０ａｉを超したため、切削を続行できな
かった。

次に上記試料Ａ、Ｂ、Ｃに対して切削条件２被削材　　　　５５０Ｃ（ＨＢ　＝　２５０＞切削速度
　　　８００ｍ　／ｎｉｎ送　　　　　リ　　　　　　　　　０．２５　　ａｍ／
ｒｅｖ切り込み　　　２闇水溶性切削剤使用にて切削試験を行なった。

その結果、試料Ａは５分間切削でフランク摩耗が０．１
４ｍｙ＋、クレーター摩耗が０．１１ｓ＋であったのに
対し、試料Ｂは３０秒切削して欠損、また試料Ｃは２分
１８秒切削時にフランク摩耗の進行から切削抵抗が大き
くなり、欠損した。

次にこれらの試料について、水溶性切削剤を使用せずに
切削条件２にて切削試験を行なったところ、試料Ａは５
分間切削してフランク摩耗が０．１６ｒＲｍ、クレータ
−摩耗が０．１３ａｎであったのに対し、試料Ｂはフラ
ンク摩耗が０．２３ａｉ、クレータ−摩耗が０．０６朋
であった。また試料Ｃは１分３８秒切削時に欠損した。

実施例２実施例１で得た試料Ａと同一の母材に第１表に示す各種
の被覆を行なった。そして実施例１の切削条件２にて切
削試験を行なったところ、第１表に示す結果を得た。

第　　　　１　　　　表なお＊印はいずれもＴｉ　Ｃ膜が内層である。

実施例３実施例１で試料Ａを得たとほぼ同様の製造法で種々の組
成のセラミックス母材を作成したのち、ＣＶＤ法にて１
２００℃でＴｉ　Ｃを１０μ被覆した。母材の組成およ
び実施例１の切削条件１で切削試験した結果は第２表に
示した。

第　　　２　　　表〈発明の効果〉以上詳細に説明したように、この発明によればＡｌ２Ｏ
！セラミツクスエ只の耐熱疲労性を改善するためＺｒＯ
２，ＳｉＣウィスカー、Ｓｉ３Ｎ４ウイスカーなど添加
したセラミック工具は、従来のセラミックス工具に比べ
て耐フランク摩耗性に劣るが、その表面にＴｉ　Ｃまた
はＴｉ（ＣＮ）の薄膜１層以上を１〜５０μ厚に被覆し
たところ、該被覆セラミックス工具の耐フランク摩耗性
は著しく向上することが認められた。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ａｌ＿２Ｏ＿３を５０〜８５重量％含有するセラ
ミックスを母材とし、その表面にＴｉＣまたはＴｉ（Ｃ
Ｎ）の薄膜１層以上を１〜５０μ被覆したことを特徴と
する被覆セラミックス工具。
（２）母材が５０〜８５重量％のＡｌ＿２Ｏ＿３と１〜
３０重量％のＺｒＯ＿２からなるセラミックスであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の被覆セラミ
ックス工具。
（３）母材が５０〜８５重量％のＡｌ＿２Ｏ＿３と１〜
３０重量％のＳｉＣおよび／またはＳｉ＿３Ｎ＿４ウイ
スカーからなるセラミックスであることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の被覆セラミックス工具。
（４）母材が５０〜８５重量％のＡｌ＿２Ｏ＿３と１〜
３０重量％のＺｒＯ＿２および１〜３０重量％のＳｉＣ
ウイスカーからなるセラミックスであることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の被覆セラミックス工具。