JPS6363321B2 - - Google Patents
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- JPS6363321B2 JPS6363321B2 JP11848983A JP11848983A JPS6363321B2 JP S6363321 B2 JPS6363321 B2 JP S6363321B2 JP 11848983 A JP11848983 A JP 11848983A JP 11848983 A JP11848983 A JP 11848983A JP S6363321 B2 JPS6363321 B2 JP S6363321B2
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Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は非金属系の硬質材料を切削、切断する
ための改良された刃物に関する。
ための改良された刃物に関する。
技術の背景
非金属系の硬質材料例えば石膏ボード、パーチ
クルボード、アピトン材、集成材若しくは強化プ
ラスチツク材等は石膏、石綿、硝子繊維等が含ま
れていたり接着材が含浸されていたりして強度を
もたせるように硬くつくられている。従つてこれ
等の材料の切削、切断に高速度鋼、合金工具鋼な
どの鋼製刃物を使用するときは摩耗が大きく寿命
が短いため工具費がかさみ且取換え頻度が大で作
業性をそこなつていた。またWC―Co系焼結合金
においても未だ耐摩耗性の要求が充分に満足され
ない。更にダイヤモンドコンパツクス若しくは
CBNは耐摩耗性ではすぐれているものの価格的
に難点がある。
クルボード、アピトン材、集成材若しくは強化プ
ラスチツク材等は石膏、石綿、硝子繊維等が含ま
れていたり接着材が含浸されていたりして強度を
もたせるように硬くつくられている。従つてこれ
等の材料の切削、切断に高速度鋼、合金工具鋼な
どの鋼製刃物を使用するときは摩耗が大きく寿命
が短いため工具費がかさみ且取換え頻度が大で作
業性をそこなつていた。またWC―Co系焼結合金
においても未だ耐摩耗性の要求が充分に満足され
ない。更にダイヤモンドコンパツクス若しくは
CBNは耐摩耗性ではすぐれているものの価格的
に難点がある。
目 的
従つて本発明は上記の問題を解決すべく鋭意研
究の結果、酸化物系セラミツクスと金属との接着
の各種の実験をもとに酸化物系セラミツクスで超
耐摩耗性を有する炭化物、硼化物、若しくは窒化
物をバインドして焼結したセラミツクスをCu又
はCu合金と強力に接着する手法を見出しCu層を
ろう付けにすることによつて刃物地金に強力に接
着した非金属材料用刃物を提供しようとするもの
である。
究の結果、酸化物系セラミツクスと金属との接着
の各種の実験をもとに酸化物系セラミツクスで超
耐摩耗性を有する炭化物、硼化物、若しくは窒化
物をバインドして焼結したセラミツクスをCu又
はCu合金と強力に接着する手法を見出しCu層を
ろう付けにすることによつて刃物地金に強力に接
着した非金属材料用刃物を提供しようとするもの
である。
本発明の要旨は例えばAl2O3，ZrO2，MgO等
の酸化物を母相として例えばTiC，TiB2，Si3N4
等の炭化物、硼化物、窒化物を分散強化して切刃
部となる超硬質物質系層と前記母相とした酸化物
と同種の接着仲介部となる酸化物系層の２層を形
成するように焼結したセラミツクスの酸化物系の
セラミツクス層をCu又はCu合金と酸化反応で接
着して形成したCu層をろう付けによつて刃物地
金と接着した刃物である。
の酸化物を母相として例えばTiC，TiB2，Si3N4
等の炭化物、硼化物、窒化物を分散強化して切刃
部となる超硬質物質系層と前記母相とした酸化物
と同種の接着仲介部となる酸化物系層の２層を形
成するように焼結したセラミツクスの酸化物系の
セラミツクス層をCu又はCu合金と酸化反応で接
着して形成したCu層をろう付けによつて刃物地
金と接着した刃物である。
解決手段
酸化物系セラミツクス例えばAl2O3，ZrO2，
MgO、等を母相としてその中に超硬質物質の炭
化物例えばTiC，WC，Mo2C，VC，硼化物例え
ば、TiB2，TaB2，W2B5、窒化物例えばSi3N4，
TiN，BNを分散強化したセラミツクス例えば、
Al2O3＋TiC，Al2O3＋TiB2のようなセラミツク
スの硬度は酸化物単体のセラミツクス例えば
Al2O3の硬度よりも高いために石膏ボード、パー
チクルボード等の非金属の難切削材の切削、切断
に使用する刃物として適しており、ダイヤモン
ド、ボラゾン等よりも価格的に安く且現在のニユ
ーセラミツクス開発の早さからいつて更に入手し
易くなる見通しにある。しかし例えばAl2O3＋
TiC，Al2O3＋TiB2、などの超硬度のセラミツク
スには高温に加熱してもCuが反応しにくいため
にCuとの接着力が弱い。このためにCuと刃物地
金とをろう付けしても刃物にかかる切削力により
はく離して使用に耐えないのが実情である。その
ため離切削材料の切削刃物の刃先材料として靭性
も比較的良く超硬度であるセラミツクスを刃先に
使用するためにはろう付けできる金属と超硬質物
質のセラミツクスとの直接の接着をさけて超硬質
物質のセラミツクスと漏れ性によつて金属と接着
可能な材料と仲介とすることに想到した。
MgO、等を母相としてその中に超硬質物質の炭
化物例えばTiC，WC，Mo2C，VC，硼化物例え
ば、TiB2，TaB2，W2B5、窒化物例えばSi3N4，
TiN，BNを分散強化したセラミツクス例えば、
Al2O3＋TiC，Al2O3＋TiB2のようなセラミツク
スの硬度は酸化物単体のセラミツクス例えば
Al2O3の硬度よりも高いために石膏ボード、パー
チクルボード等の非金属の難切削材の切削、切断
に使用する刃物として適しており、ダイヤモン
ド、ボラゾン等よりも価格的に安く且現在のニユ
ーセラミツクス開発の早さからいつて更に入手し
易くなる見通しにある。しかし例えばAl2O3＋
TiC，Al2O3＋TiB2、などの超硬度のセラミツク
スには高温に加熱してもCuが反応しにくいため
にCuとの接着力が弱い。このためにCuと刃物地
金とをろう付けしても刃物にかかる切削力により
はく離して使用に耐えないのが実情である。その
ため離切削材料の切削刃物の刃先材料として靭性
も比較的良く超硬度であるセラミツクスを刃先に
使用するためにはろう付けできる金属と超硬質物
質のセラミツクスとの直接の接着をさけて超硬質
物質のセラミツクスと漏れ性によつて金属と接着
可能な材料と仲介とすることに想到した。
そして発明者は現在可能な接着技術をもとにし
て酸化物系セラミツクスを仲介材として選択しえ
たものである。即ちAl2O3に対して金属としてCu
又はCu合金を高温に加熱するとCuはCu2Oとなつ
てAl2O3に侵触し易すく強力に接着することを実
験により確認した。従つて酸化物系セラミツクス
中に前述の炭化物、硼化物、窒化物が混入してし
ないことが必要であり、やむなく混入するとして
も出来る限り少ないことが絶対必要条件である。
そこで例えばAl2O3＋TiC層と接着仲介材の
Al2O3層の２層のセラミツクスを製作する工程の
１例として、形成型の最下層に純度99.99％で
0.1μｍ〜数μｍ平均粒径0.5μｍの微紛を厚さ0.4mm
に層状につめた第１層とし、その上に順次超硬質
物質TiCの混合割合を順次多くした各層を層状に
積層する。即ち同じAl2O3の微紛に対しTiCの
0.1μｍ〜数μｍ平均粒径0.5μｍの微紛を例えば５
重量％混入して平均に分布させた混合物を厚さ
0.5mmに層状につめた第２層、その上に同材の混
合比率を10重量％とした混合紛を厚さ0.5mmの第
３層、その上に同材の混合比率20重量％とした混
合紛を厚さ0.6mmの第４層、その上に更に同材の
混合比率30重量％で刃材に適する硬度、耐摩耗性
が得られる比率とした混合紛を厚さ1.0mmの第５
層を形成し、約1500℃に加熱し約300Kg／cm2の高
圧を数10分間加圧するホツトプレス法、或いはヒ
ツプによる方法等によつて焼結する。
て酸化物系セラミツクスを仲介材として選択しえ
たものである。即ちAl2O3に対して金属としてCu
又はCu合金を高温に加熱するとCuはCu2Oとなつ
てAl2O3に侵触し易すく強力に接着することを実
験により確認した。従つて酸化物系セラミツクス
中に前述の炭化物、硼化物、窒化物が混入してし
ないことが必要であり、やむなく混入するとして
も出来る限り少ないことが絶対必要条件である。
そこで例えばAl2O3＋TiC層と接着仲介材の
Al2O3層の２層のセラミツクスを製作する工程の
１例として、形成型の最下層に純度99.99％で
0.1μｍ〜数μｍ平均粒径0.5μｍの微紛を厚さ0.4mm
に層状につめた第１層とし、その上に順次超硬質
物質TiCの混合割合を順次多くした各層を層状に
積層する。即ち同じAl2O3の微紛に対しTiCの
0.1μｍ〜数μｍ平均粒径0.5μｍの微紛を例えば５
重量％混入して平均に分布させた混合物を厚さ
0.5mmに層状につめた第２層、その上に同材の混
合比率を10重量％とした混合紛を厚さ0.5mmの第
３層、その上に同材の混合比率20重量％とした混
合紛を厚さ0.6mmの第４層、その上に更に同材の
混合比率30重量％で刃材に適する硬度、耐摩耗性
が得られる比率とした混合紛を厚さ1.0mmの第５
層を形成し、約1500℃に加熱し約300Kg／cm2の高
圧を数10分間加圧するホツトプレス法、或いはヒ
ツプによる方法等によつて焼結する。
このようにしてつくられた酸化物Al2O3を母相
として超硬質物質TiCを混入して分散強化した超
硬質物質セラミツクスはTiCの混合率の高い側が
切刃部となりTiCが零（又は零に近い）側が接着
仲介層となる。このセラミツクスのAl2O3層の上
にCu又はCu合金例えばタフピツチ銅板の厚み0.5
〜３mmの板材をのせ、酸化雰囲気本例では大気中
で1080℃〜1145℃の範囲内で５〜20分間保持して
超硬質物質セラミツクスとCuとを接着させる。
この温度範囲で接着したときの剪断破壊強度は
5.7Kg／mm2と高い値を示した。次にこのようにし
て超硬質物質セラミツクスにCuを接着したもの
を刃物地金の鉄に通常の手法の銀ろう等によつて
Cuと鉄とをろう付けするものである。
として超硬質物質TiCを混入して分散強化した超
硬質物質セラミツクスはTiCの混合率の高い側が
切刃部となりTiCが零（又は零に近い）側が接着
仲介層となる。このセラミツクスのAl2O3層の上
にCu又はCu合金例えばタフピツチ銅板の厚み0.5
〜３mmの板材をのせ、酸化雰囲気本例では大気中
で1080℃〜1145℃の範囲内で５〜20分間保持して
超硬質物質セラミツクスとCuとを接着させる。
この温度範囲で接着したときの剪断破壊強度は
5.7Kg／mm2と高い値を示した。次にこのようにし
て超硬質物質セラミツクスにCuを接着したもの
を刃物地金の鉄に通常の手法の銀ろう等によつて
Cuと鉄とをろう付けするものである。
この刃物における実験例
溝ほりカツタ…２枚刃
外径…200φmm
切削刃巾…20mm
回転数…5000r.p.m
送り速度…２ｍ／min
切り込み…15mm
被切削材…パーチクルボード＃200
切削方向…上向切削
の条件において、切削長が100ｍ以上となつても
はく離、脱落現象は全く認められず充分実用可能
な接着強度を有することが確認された。
はく離、脱落現象は全く認められず充分実用可能
な接着強度を有することが確認された。
上記説明においては１種類の酸化物を母相とし
１種類の超硬質物質を分散強化する超硬質物質を
同種の酸化物で２相に形成したセラミツクスを対
象としたが、これに限るものではない。例えば
Al2O3とZrO2の酸化物２種類を混合した紛末を母
相とし炭化物TiCを分散強化する超硬質物質に
Al2O3とZrO2の酸化物層を焼結で形成した２層の
セラミツクス、或いは超硬質物質系はそのまゝで
酸化物層がAl2O3のみの２層のセラミツクスのよ
うに２種類以上の酸化物、２種類以上の炭化物、
硼化物、窒化物の組合わせ又は２種類と１種類の
組合わせ等その特性を考慮して選択したセラミツ
クスとすることができる。更に２種類以上混合し
た場合の比率を特性により選択するとともに母相
とする酸化物と接着仲介とする酸化物とは同種で
あることが最も好ましいが熱膨張係数、或いは化
学的特性を考慮すれば主体となる酸化物が同じで
あるか、比率があまり違わなけば目的を達するこ
とが可能である。そして刃部となる部が超高硬度
の性質を有する層とし他の片側がCu又はCu合金
と酸化反応接着できる酸化物系層であればその間
の層は加熱によるサーマルストレスが発生しなけ
ればその成分比率、あるいは極端には他の物質の
混入を許容することができる。
１種類の超硬質物質を分散強化する超硬質物質を
同種の酸化物で２相に形成したセラミツクスを対
象としたが、これに限るものではない。例えば
Al2O3とZrO2の酸化物２種類を混合した紛末を母
相とし炭化物TiCを分散強化する超硬質物質に
Al2O3とZrO2の酸化物層を焼結で形成した２層の
セラミツクス、或いは超硬質物質系はそのまゝで
酸化物層がAl2O3のみの２層のセラミツクスのよ
うに２種類以上の酸化物、２種類以上の炭化物、
硼化物、窒化物の組合わせ又は２種類と１種類の
組合わせ等その特性を考慮して選択したセラミツ
クスとすることができる。更に２種類以上混合し
た場合の比率を特性により選択するとともに母相
とする酸化物と接着仲介とする酸化物とは同種で
あることが最も好ましいが熱膨張係数、或いは化
学的特性を考慮すれば主体となる酸化物が同じで
あるか、比率があまり違わなけば目的を達するこ
とが可能である。そして刃部となる部が超高硬度
の性質を有する層とし他の片側がCu又はCu合金
と酸化反応接着できる酸化物系層であればその間
の層は加熱によるサーマルストレスが発生しなけ
ればその成分比率、あるいは極端には他の物質の
混入を許容することができる。
なお、Cu又はCu合金と同効物にておきかえる
ことも可能である。
ことも可能である。
効 果
以上詳述したように本発明は酸化物を母相とし
炭化物、硼化物、窒化物を分散強化する超硬質層
と同種の酸化物層の２層に焼結によつて形成され
たセラミツクスにCu材を接着しこれを刃物地金
にろう付けしたので、酸化物層が金属との接着仲
介材として超高硬質物質のセラミツクスを強固に
接着することが可能となり、このため超耐摩耗性
が要求される非金属の硬質材の刃物として寿命の
長い刃物が得られ、経済的で且取換等による作業
性を阻害することなく仕上面のよい切削面が得ら
れ製品の商品価値を向上できる特徴を有する。
炭化物、硼化物、窒化物を分散強化する超硬質層
と同種の酸化物層の２層に焼結によつて形成され
たセラミツクスにCu材を接着しこれを刃物地金
にろう付けしたので、酸化物層が金属との接着仲
介材として超高硬質物質のセラミツクスを強固に
接着することが可能となり、このため超耐摩耗性
が要求される非金属の硬質材の刃物として寿命の
長い刃物が得られ、経済的で且取換等による作業
性を阻害することなく仕上面のよい切削面が得ら
れ製品の商品価値を向上できる特徴を有する。
図面は刃部の構成層の１例を示す図である。
Claims (1)
- １ Al2O3，ZrO2，MgO等のうちの１種類又は
２種類以上の酸化物を母相としてTiC，TiB2，
Si3N4等の炭化物、硼化物、窒化物のうち１種類
又は２種類以上を分散強化して切刃部となる超硬
質物質系層と前記母相とした酸化物と同種又はほ
ぼ同種の接着仲介部となる酸化物系層の２層を焼
結によつて形成したセラミツクスの前記酸化物系
のセラミツクス層とCu又はCu合金を酸化反応で
接着して形成したCu層をろう付けによつて刃物
地金に接着させたことを特徴とする超硬質物質系
層と酸化物系層の複数層よりなるセラミツクスを
刃材とした刃物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11848983A JPS609604A (ja) | 1983-06-30 | 1983-06-30 | 超硬質物質系層と酸化物系層の複数層よりなるセラミツクスを刃材とした刃物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11848983A JPS609604A (ja) | 1983-06-30 | 1983-06-30 | 超硬質物質系層と酸化物系層の複数層よりなるセラミツクスを刃材とした刃物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS609604A JPS609604A (ja) | 1985-01-18 |
| JPS6363321B2 true JPS6363321B2 (ja) | 1988-12-07 |
Family
ID=14737937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11848983A Granted JPS609604A (ja) | 1983-06-30 | 1983-06-30 | 超硬質物質系層と酸化物系層の複数層よりなるセラミツクスを刃材とした刃物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS609604A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6065776A (ja) * | 1983-09-20 | 1985-04-15 | 株式会社東芝 | セラミックス−金属複合機械部品 |
| US4925346A (en) * | 1987-12-21 | 1990-05-15 | Ford Motor Company | Method of increasing useful life of tool steel cutting tools |
| JP2777733B2 (ja) * | 1989-06-27 | 1998-07-23 | 東芝タンガロイ株式会社 | 丸鋸刃用セラミックス製複合チップ及びその製造方法 |
| CN105220011A (zh) * | 2015-10-30 | 2016-01-06 | 苏州列治埃盟新材料技术转移有限公司 | 一种高强度碳化钛颗粒增强铜基合金材料及其制备方法 |
-
1983
- 1983-06-30 JP JP11848983A patent/JPS609604A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS609604A (ja) | 1985-01-18 |
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