JP5519875B1

JP5519875B1 - セラミックス焼結体及び接合体

Info

Publication number: JP5519875B1
Application number: JP2013548691A
Authority: JP
Inventors: 淳茂木; 祐介勝; 健光岡
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2013-06-10
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2033-06-10
Also published as: EP2772472A4; EP2772472B1; CA2877623A1; ES2643898T3; KR20140069090A; EP2772472A1; CA2877623C; WO2014002743A1; CN103974922B; KR101522147B1; US8927447B2; JPWO2014002743A1; CN103974922A; US20140242383A1

Abstract

セラミックス焼結体は、炭化タングステン、ジルコニア、及びアルミナを含み、炭化タングステンの含有量が２０〜５０ｖｏｌ％であり、ジルコニアの含有量が５〜２５ｖｏｌ％であり、ジルコニアの結晶相が正方晶、又は正方晶と単斜晶との混晶であり、Ｔｉの化合物を実質的に含まず、炭化タングステンの平均粒径、ジルコニアの平均粒径及びアルミナの平均粒径がともに１μｍ以下である。

Description

関連出願の相互参照

本国際出願は、２０１２年６月２８日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１２−１４５６７６号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１２−１４５６７６号の全内容を本国際出願に援用する。

本発明は、例えば、切削工具等に用いることができるセラミックス焼結体及び接合体に関する。

耐熱合金は耐熱性に優れる反面、非常に加工がしにくいため、耐熱合金の切削に用いられる工具には高い物性と耐熱性とが要求される。炭化ケイ素ウィスカー（以下、ＳｉＣウィスカーとする）を含有したアルミナ系材料は、高い硬度、靭性、及び耐熱性を有し、その材料から成る工具は、耐熱合金加工において他の工具よりも優れた性能を示す。しかしながら、ＳｉＣウィスカーは高価であるという問題がある。

そこで、ＳｉＣウィスカー以外の材料が検討されている。特許文献１、２には、アルミナに炭化物、窒化物、炭窒化物を添加した材料（いわゆる黒セラミックス）が開示されている。黒セラミックスは、アルミナに炭化物等を分散させて焼結体を強化する分散強化によって、アルミナよりも強度が高い。中でも、非常に硬質な炭化タングステンを用いた黒セラミックスは高硬度で耐摩耗性に優れる材料である。

また、特許文献３、４には、アルミナにジルコニアを分散させた材料（いわゆる白セラミックス）が開示されている。白セラミックスは、ジルコニアの分散により強度が向上している。白セラミックスは、黒セラミックスと比較して硬度は低いものの、部分安定化ジルコニアを用いることで変態強化が付与され、靭性が向上している。

特許第３１４５４７０号公報特許第４１７７４９３号公報特許第２５１１７００号公報特開２０００−１２８６２６号公報

しかしながら、特許文献１〜４で開示された材料は、例えば、高負荷で高温状態になる耐熱合金加工に応用するには、耐欠損性や耐摩耗性において不十分であった。本発明の一側面では、耐欠損性や耐摩耗性に優れるセラミックス焼結体及び接合体を提供することが望ましい。

本発明の一側面におけるセラミックス焼結体は、炭化タングステン、ジルコニア、及びアルミナを含み、炭化タングステンの含有量が２０〜５０ｖｏｌ％であり、ジルコニアの含有量が５〜２５ｖｏｌ％であり、ジルコニアの結晶相が正方晶、又は正方晶と単斜晶との混晶であり、Ｔｉの化合物を実質的に含まず、炭化タングステンの平均粒径、ジルコニアの平均粒径及びアルミナの平均粒径がともに１μｍ以下であることを特徴とする。

本発明の一側面におけるセラミックス焼結体は、高負荷及び高温状態においても、耐欠損性及び耐摩耗性において優れている。
本発明の一側面におけるセラミックス焼結体において、炭化タングステンの平均粒径が０．７μｍ以下であることが好ましい。この場合、耐欠損性及び耐摩耗性が一層向上する。

本発明の一側面におけるセラミックス焼結体において、アルミナと炭化タングステンとの粒界にジルコニウム元素が分布することが好ましい。この場合、耐欠損性及び耐摩耗性が一層向上する。

本発明の一側面における接合体は、上述したセラミックス焼結体から成る第１の部材と、超硬合金又はサーメットから成る第２の部材とを接合したものであってもよい。このような接合体は、高負荷及び高温状態においても、耐欠損性及び耐摩耗性に優れている。

図１Ａは第１の部材１及び第２の部材３の構成を表す斜視図であり、図１Ｂは接合体５の構成を表す斜視図である。図２Ａは第１の部材１及び第２の部材３の構成を表す斜視図であり、図２Ｂは接合体５の構成を表す斜視図である。

１・・・第１の部材、３・・・第２の部材、３Ａ、３Ｂ・・・頂点、５・・・接合体

本発明の実施形態を説明する。
本発明のセラミックス焼結体はアルミナを含む。本発明のセラミックス焼結体において、例えば、炭化タングステン、ジルコニア以外の残部をアルミナとすることができる。アルミナを含むことにより、セラミックス焼結体が化学的に安定し、耐摩耗性が一層向上する。炭化タングステン、ジルコニア及びアルミナの平均粒径は、１μｍ以下であることが好ましい。この場合、セラミックス焼結体の硬度と強度が高くなり、また、耐欠損性が一層高くなる。なお、本発明における平均粒径は、鏡面研磨した焼結体をエッチング処理し、これをＳＥＭ観察した画像を基に行うインターセプト法で測定した値を意味する。

本発明のセラミックス焼結体は、炭化タングステンを２０〜５０ｖｏｌ％含有することにより、以下の効果を奏することができる。なお、炭化タングステンの含有量は、セラミックス焼結体の全体を１００ｖｏｌ％としたときの量である。

・炭化タングステンの均質な分散効果によって粒成長を抑制できる。その結果、セラミックス焼結体の強度及び硬度が向上する。
・セラミックス焼結体の高靭性化、低熱膨張化、及び高熱伝導化が実現される。

・炭化タングステンの含有量が５０ｖｏｌ％以下であることにより、セラミックス焼結体の焼結性、及び耐酸化性が高い。
炭化タングステンの平均粒径は特に０．７μｍ以下であることが好ましい。炭化タングステンの平均粒径が小さいことにより、上記の分散効果が一層顕著になる。

本発明のセラミックス焼結体は、Ｔｉの化合物（例えば、Ｔｉの炭化物、炭窒化物、窒化物等）を実質的に含まない。そのことにより、セラミックス焼結体の強度、熱特性、及び耐欠損性が向上する。なお、実質的に含まないとは、全く含まなくてもよいし、本発明のセラミックス焼結体の作用効果に影響を与えない程度の微量（例えば不可避的不純物に相当する量）を含んでいてもよいことを意味する。この作用効果に影響を与えない程度の微量とは、例えば、セラミックス焼結体全体を１００ｗｔ％としたとき、０．１ｗｔ％以下の量である。

なお、仮に、Ｔｉの化合物を含むと、以下のような影響が生じる。Ｔｉの化合物と炭化タングステンとは、本発明のセラミックス焼結体を焼成する温度域で固溶体（Ｗ_x-Ｔｉ_1-x-Ｃ）を生成する。炭化タングステンが固溶体（Ｗ_x-Ｔｉ_1-x-Ｃ）化すると、硬度や熱伝導性が低下し、切削性能も低下する。また、Ｔｉの化合物は炭化タングステンよりも高熱膨張であることから、セラミックス焼結体全体としても高熱膨張化し、耐熱衝撃性が低下する。さらに、アルミナやジルコニアとの熱膨張係数差が小さくなり、残留応力による強化の効果が小さくなる。

本発明のセラミックス焼結体には、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒが製造上不可避的に混入することがある。この場合、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒの量は、本発明のセラミックス焼結体の作用効果に影響を与えない程度の微量であることが好ましい。

具体的には、セラミックス焼結体全体を１００ｗｔ％としたとき、Ｆｅの量は０．０４ｗｔ％以下が好ましく、０．０３ｗｔ％以下がさらに好ましい。また、Ｎｉの量は０．０２ｗｔ％以下が好ましく、０．０１５ｗｔ％以下がさらに好ましい。また、Ｃｏの量は０．０３ｗｔ％以下が好ましく、０．０２ｗｔ％以下がさらに好ましい。また、Ｃｒの量は０．０３ｗｔ％以下が好ましく、０．０２ｗｔ％以下がさらに好ましい。

Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒの量が上記の上限値以下であることにより、セラミックス焼結体における粒界結合力が増大し、セラミックス焼結体の高温強度や硬度が向上する。
本発明のセラミックス焼結体は、ジルコニアを５〜２５ｖｏｌ％含有することにより、応力誘起変態を効果的に生じさせることが出来るため、破壊靭性が高い。また、通常は耐摩耗性や耐熱衝撃性に劣るジルコニアの含有量を２５ｖｏｌ％以下にすることにより、耐摩耗性、及び耐熱衝撃性を切削加工などの使用上で問題ない程度にすることができる。なお、ジルコニアの含有量は、セラミックス焼結体の全体を１００ｖｏｌ％としたときの量である。

本発明のセラミックス焼結体は、特に、炭化タングステンを３０〜４０ｖｏｌ％含む場合は、ジルコニアを５〜２５ｖｏｌ％の範囲で含有すると、耐欠損性および耐摩耗性に優れ好ましい。また、炭化タングステンを２０〜３０ｖｏｌ％含む場合は、ジルコニアを５〜１５ｖｏｌ％含有すると、耐欠損性の観点からより好ましく、炭化タングステンを４０〜５０ｖｏｌ％含む場合は、ジルコニアを５〜１５ｖｏｌ％含有すると、耐摩耗性の観点からより好ましい。

本発明のセラミックス焼結体は、炭化タングステンとして主にＷＣを含むが、セラミックス焼結体の製造において炭素量の調整を行わない場合等には、Ｗ₂Ｃをわずかに含むことがある。この場合でも、Ｗ₂Ｃの量は通常微量であるため、セラミックス焼結体の性能を損ないにくい。

本発明のセラミックス焼結体において、ジルコニアの結晶相は正方晶、又は正方晶と単斜晶との混晶である。そのことにより、応力誘起変態が起こり、セラミックス焼結体の強度や靭性が高くなる。ジルコニアの結晶相は、例えば、Ｘ線回折分析装置やラマン分光測定装置などで確認することができる。ジルコニアの結晶相を正方晶、又は正方晶と単斜晶との混晶にするためには、例えば、イットリア、セリア、マグネシア、カルシア等の安定化剤を用いればよい。本発明のセラミックス焼結体において、ジルコニアの平均粒径は１μｍ以下である。そのことにより、ジルコニアの結晶相は、正方晶、又は正方晶と単斜晶との混晶の状態に保たれやすい。

本発明のセラミックス焼結体において、アルミナと炭化タングステンとの粒界にジルコニウム元素が分布することが好ましい。この場合、焼結性が向上し、粒界の結合強度が向上する。これは、ジルコニウム元素が、粒界の結合強度を高めるためであると推測される。さらに詳しくは、酸化物で化学的に安定なアルミナと炭化物である炭化タングステンとは反応しにくく、通常は両者の間に十分な結合強度が得られないが、ジルコニウム元素が粒界に介在すると、そのジルコニウム元素がアルミナとの反応性が良いジルコニアを形成することや、同じ遷移金属であるタングステンとの反応性が良好であることにより、アルミナと炭化タングステンの粒界の結合強度が高められると推測される。粒界の結合強度が向上する結果、本発明のセラミックス焼結体から成る工具の耐チッピング性が向上し、工具の寿命が長くなる。

ジルコニウム元素を上記の粒界に分布させるには、セラミックス焼結体の製造時において、各成分をビーズミル粉砕等の手法でよく分散させればよい。また、微細なジルコニア粉末やジルコニウム塩溶液をジルコニア原料として用いると、ジルコニウム元素が効果的に粒界に分布する。その他、ジルコニア原料のみを先に粉砕する分散混合処理や、粉砕メディアにジルコニア製のものを用いることも効果的である。

また、焼成時の昇温速度及び保持時間を最適化することで、ジルコニウム元素の移動（拡散）を促進することができる。
本発明のセラミックス焼結体は、例えば、ウィスカー原料を用いないものとすることができる。この場合、セラミックス焼結体の製造コストが低くなる。

本発明のセラミックス焼結体は、例えば、工具（例えば、耐熱合金等の難切削材料用の切削工具）の材料とすることができる。この場合、切削加工性に優れた切削工具を製造できる。

１．セラミックス焼結体の製造方法
以下の３種類の原料粉末をそれぞれ所定量秤量し、アセトンとともに樹脂製のミルに投入し、アルミナ球石を用いて４８時間粉砕を行って、スラリーを得た。

平均粒径０．４μｍのアルミナ粉末
平均粒径０．１〜１．５μｍの炭化タングステン粉末
平均粒径０．６μｍのジルコニア粉末（安定化剤として０〜８ｍｏｌ％のイットリア含有）
得られたスラリーを湯煎してエタノールを抜気し、ふるい通しを行うことで混合粉末を得た。この混合粉末をカーボン型に充填し、ホットプレス焼成を行い、セラミックス焼結体を得た。ホットプレス焼成の条件は以下のとおりとした。

焼成温度：１６５０℃
焼成時間：２時間
圧力：３０ＭＰａ
雰囲気：Ａｒガス
上記の製造方法において、原料粉末の配合比、炭化タングステン粉末の平均粒径、及びジルコニア粉末におけるイットリアの含有量を種々に変えて、表１に示す組成を満たすＳ１〜Ｓ２０、Ｓ３０〜Ｓ３６のセラミックス焼結体を製造した。ただし、Ｓ３５のみは、上述したホットプレス焼成の条件ではなく、急速昇温（３０℃／ｍｉｎ以上）により焼成した。

また、基本的には上記の製造方法と同様であるが、炭化タングステン、ジルコニア、及びアルミナに加えて、炭化チタンを配合する方法で、Ｓ２１、Ｓ２２のセラミックス焼結体を製造した。また、基本的には上記の製造方法と同様であるが、炭化タングステンの代わりに、炭化タングステン・チタン固溶体、炭化チタン、窒化チタン、及び炭窒化チタンのいずれかを配合する方法で、Ｓ２３〜Ｓ２６のセラミックス焼結体を製造した。

２．セラミックス焼結体の分析
Ｓ１〜Ｓ２０、Ｓ３０〜Ｓ３６のセラミックス焼結体における粒界をＳＴＥＭにて観察したところ、Ｓ３５以外においては、アルミナと炭化タングステンとの粒界にジルコニウム元素が分布することを確認した。急速昇温により焼成したＳ３５においては、アルミナと炭化タングステンとの粒界にジルコニウム元素は分布していなかった。

また、Ｓ１〜Ｓ２６、Ｓ３０〜３６のセラミックス焼結体のそれぞれについて、ジルコニアの結晶相を、ラマン分光を用いて測定した。その結果を上記表１における「ジルコニア結晶相」の列に示す。なお、表１において、「Ｔ」は正方晶を意味し、「Ｍ」は単斜晶を意味し、「Ｃ」は立方晶を意味し、「Ｔ、Ｍ」は正方晶と単斜晶との混晶を意味する。

また、Ｓ１〜Ｓ２６、Ｓ３０〜３６のセラミックス焼結体のそれぞれについて、炭化タングステンの平均粒径、ジルコニアの平均粒径、及びアルミナの平均粒径を測定した。その結果を上記表１に示す。なお、表１における平均粒径は、倍率１万倍以上で撮影したＳＥＭ画像を用いてインターセプト法により測定した値である。

３．セラミックス焼結体の評価
（１）３点曲げ強度、ビッカース硬度、破壊靱性の測定
Ｓ１〜Ｓ２６、Ｓ３０〜３６のセラミックス焼結体のそれぞれについて、３×４×１５ｍｍの試験片を作製し、３点曲げ強度（スパン１０ｍｍ）、ビッカース硬度、及び破壊靱性（ＩＦ法）を測定した。また、室温における熱伝導率、６００℃における熱膨張率の測定を所定の形状で行った。また、市販のアルミナ／ウィスカー系工具（以下、Ｓ２７とする）、サイアロン系工具（以下、Ｓ２８とする）、アルミナ／ＴｉＣ系工具（以下、Ｓ２９とする）についても、同様に測定を行った。その結果を表２に示す。なお、表２において、３点曲げ強度は「曲げ強度」と表示し、ビッカース硬度は「硬度」と表示する。

（２）切削試験
Ｓ１〜Ｓ３６のセラミックス焼結体のそれぞれについて、切削チップを作成し、切削試験を行った。切削試験は下記の２試験を行った。
（ａ）切削試験１（鋳鉄の断続加工試験）
（ａ−１）試験の条件
チップ#形状：ＳＮＧＮ４３２−ＴＮ
被削材：ＦＣ２００
切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ
切込量：１．５ｍｍ
送り量：０．５５〜０．７５ｍｍ／ｒｅｖ.
冷却水：なし
（ａ−２）評価方法
送り量を固定して５パス加工して欠損しなかったら、０．０５ｍｍ／ｒｅｖ.だけ送り量を高くして加工するということを、送り量が０．７５ｍｍ／ｒｅｖ.になるまで繰り返し、欠損が生じた時点の送り量で耐欠損性を評価した。具体的には、表２の「切削試験１」の「送り量」の列において、各送り量で欠損が生じない場合を「○」と示し、欠損が生じた場合に「欠損」と示す。また、表２の「切削試験１」の「判定」の列に示すように、送り量が０．６５ｍｍ／ｒｅｖ.までに欠損した場合は「×」、０．７０ｍｍ／ｒｅｖ.で欠損した場合は「△」、０．７５ｍｍ／ｒｅｖ.で欠損した場合は「○」、未欠損の場合は「◎」と評価した。
（ａ−３）試験結果
試験結果を上記表２に示す。Ｓ３〜６、１０〜１２、１４、１５、１７、１８、３０〜３２、３４のセラミックス焼結体は、他に比べて、耐欠損性が高かった。
（ｂ）切削試験２（耐熱合金の旋削加工試験）
（ｂ−１）試験の条件
チップ形状：ＲＣＧＸ１２０７００Ｔ０１０２０
被削材：インコネル７１８鍛造品
切削速度：２４０〜４８０ｍ／ｍｉｎ
切込量：１．０ｍｍ
送り量：０．２ｍｍ／ｒｅｖ.
冷却水：あり
（ｂ−２）評価方法
各速度で２パス加工した後の境界摩耗量、刃先状態(チッピングの有無など)、仕上げ面状態に基づき、仕上げ面の状態（きれいさ）を、○（良）、△（中間）、×（悪）の３段階で評価した。

また、切削速度が２４０、３６０、４８０ｍ／ｍｉｎの場合のそれぞれについて、摩耗量を測定した。
（ｂ−３）試験結果
試験結果を上記表２に示す。なお、表２において（Ｆ）はフレーキング発生を意味する。Ｓ３〜６、１０〜１２、１４、１５、１７、１８、３０〜３６のセラミックス焼結体は、他に比べて、耐欠損性及び耐摩耗性が高かった。また、Ｓ３〜６、１０〜１２、１４、１５、１７、１８、３０〜３６のセラミックス焼結体は、他に比べて、仕上げ面がきれいであった。

４．セラミックス焼結体が奏する効果
（１）Ｓ３〜６、１０〜１２、１４、１５、１７、１８、３０〜３６のセラミックス焼結体は、耐欠損性及び耐摩耗性において優れている。
（２）Ｓ３〜６、１０〜１２、１４、１５、１７、１８、３０〜３６のセラミックス焼結体はＳ２７と比較して安価に製造できる。
（３）Ｓ３〜６、１０〜１２、１４、１５、１７、１８、３０〜３６のセラミックス焼結体を用いれば、耐熱合金の高速・高能率加工が可能となる。
（４）Ｓ３〜６、１０〜１２、１４、１５、１７、１８、３０〜３６のセラミックス焼結体を用いれば、仕上げ面精度を高くすることができる。
（５）Ｓ３〜６、１０〜１２、１４、１５、１７、１８、３０〜３６のセラミックス焼結体を用いれば、耐熱合金加工が可能となる。

以上の結果から、Ｓ３〜６、１０〜１２、１４、１５、１７、１８、３０〜３６のセラミックス焼結体が、耐熱合金の仕上げ加工に対して有用であることが確認できた。特に、上記のセラミックス焼結体は、切削速度２４０ｍ／ｍｉｎ以上の仕上げ加工において優れた切削性能を示した。よって、上記のセラミックス焼結体を用いれば、耐熱合金に対する高能率の切削加工が可能になる。また、上記のセラミックス焼結体を用いれば、加工面の状態を改善することができる。

１．接合体５の製造方法
まず、図１Ａに示すように、前記実施例１のセラミックス焼結体Ｓ５から成る第１の部材１と、超硬合金（ＷＣとコバルトバインダーから成るもの）から成る第２の部材３とをそれぞれ製造した。第１の部材１は三角柱形状を有している。第２の部材３の基本的な形状は直方体であり、その２つの頂点３Ａ、３Ｂにおいて、第１の部材１の分だけ切り欠かれている。

次に、図１Ｂに示すように、第２の部材３における頂点３Ａ、３Ｂに、それぞれ、第１の部材１をロウ付けにより接合し、接合体５を完成した。接合体５の形状は直方体形状であって、ＤＮＧＡ１５０４０８に該当する形状である。

２．接合体５の評価（その１）
（１）試験の条件
接合体５をチップとして用いて、以下の条件で仕上げ加工を行った。このとき、接合体５のうち、被削材に主として接触する部分は、第１の部材１とした。

また、市販のｃＢＮチップ（ｃＢＮと超硬合金との接合体、住友電工製）、及び市販のＰＶＤコート超硬工具（住友電工製）を用いて同様の条件で仕上げ加工を行った。ただし、市販のＰＶＤコート超硬工具を用いる場合の切削速度は５６ｍ／ｍｉｎとした。これは、切削速度を２４０ｍ／ｍｉｎとすると、市販のＰＶＤコート超硬工具が著しく摩耗するためである。また、市販のｃＢＮチップ、及び市販のＰＶＤコート超硬工具の形状はいずれもＤＮＧＡ１５０４０８に該当する形状である。

被削材：インコネル７１８鍛造品
切削速度：２４０ｍ／ｍｉｎ
切込量：０．４ｍｍ
送り量：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ.
冷却水：あり
（２）評価方法
仕上げ加工後、チップのＶＢ摩耗量と、加工面の面粗度とを測定した。チップのＶＢ摩耗量について、０．３ｍｍを寿命の摩耗量とした。また、面粗度とは、加工面の凸部と凹部との距離であり、面粗度が小さいほど、加工面の状態は良好である。
（３）試験結果
接合体５のチップを用いた場合、３パスの加工後、ＶＢ摩耗量は寿命の摩耗量の１／２程度であり、５パスの加工後、ＶＢ摩耗量は寿命の摩耗量に達した。また、接合体５のチップを用いた場合、加工面の面粗度は顕著に小さかった。

一方、市販のｃＢＮチップを用いた場合、３パスの加工後、ＶＢ摩耗量は寿命の摩耗量に達した。また、ＰＶＤコート超硬工具を用いた場合、５パスの加工後、ＶＢ摩耗量は寿命の摩耗量に達した。ＰＶＤコート超硬工具を用いた場合、加工面の面粗度は、接合体５のチップを用いた場合よりも顕著に大きかった。

３．接合体５の評価（その２）
（１）試験の条件
接合体５をチップとして用いて、以下の条件で仕上げ加工を行った。このとき、接合体５のうち、被削材に主として接触する部分は、第１の部材１とした。

また、市販のｃＢＮチップ（ｃＢＮと超硬合金との接合体、住友電工製）を用いて同様の条件で仕上げ加工を行った。
被削材：インコネル７１８鍛造品
切削速度：３６０ｍ／ｍｉｎ
切込量：０．４ｍｍ
送り量：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ.
冷却水：あり
（２）評価方法
仕上げ加工後、チップのＶＢ摩耗量と、加工面の面粗度とを測定した。チップのＶＢ摩耗量について、０．３ｍｍを寿命の摩耗量とした。また、面粗度とは、加工面の凸部と凹部との距離であり、面粗度が小さいほど優れている。
（３）試験結果
接合体５のチップを用いた場合、２パスの加工後、ＶＢ摩耗量は寿命の摩耗量の１／２以下であり、４パスの加工後であっても、ＶＢ摩耗量は寿命の摩耗量に達しなかった。また、接合体５のチップを用いた場合、加工面の面粗度は顕著に小さかった。

一方、市販のｃＢＮチップを用いた場合、２パスの加工後、ＶＢ摩耗量は寿命の摩耗量に達した。また、市販のｃＢＮチップを用いた場合、加工面の面粗度は、接合体５のチップを用いた場合よりも顕著に大きかった。

４．接合体５が奏する効果
接合体５は、高負荷及び高温状態においても、耐欠損性及び耐摩耗性において優れている。よって、接合体５を用いれば、耐熱合金に対する高能率の切削加工が可能になる。また、接合体５を用いれば、加工面の状態を改善することができる。

尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、接合体５の形状は上述したものには限定されず、図２Ａに示す形状（下方にゆくほど縮径した円柱形状）の第１の部材１及び第２の部材３をロウ付けにより接合し、図２Ｂに示す形状の接合体５を製造してもよい。また、第２の部材３の材質はサーメットであってもよい。

また、１つの接合体５に含まれる第１の部材１の数は、単数でも複数（例えば、２、３、４・・・）であってもよい。
また、本発明のセラミックス焼結体は、例えば、摩擦攪拌接合や耐衝撃部材として用いることができる。

また、第１の部材１と第２の部材３との接合方法はロウ付けに限らず、他の接合方法（例えば、加圧下における直接拡散の方法等）も適宜用いることができる。

Claims

炭化タングステン、ジルコニア、及びアルミナを含み、
炭化タングステンの含有量が２０〜５０ｖｏｌ％であり、
ジルコニアの含有量が５〜２５ｖｏｌ％であり、
ジルコニアの結晶相が正方晶、又は正方晶と単斜晶との混晶であり、
Ｔｉの化合物を実質的に含まず、
炭化タングステンの平均粒径、ジルコニアの平均粒径及びアルミナの平均粒径がともに１μｍ以下であることを特徴とするセラミックス焼結体。
炭化タングステンの平均粒径が０．７μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のセラミックス焼結体。
アルミナと炭化タングステンとの粒界にジルコニウム元素が分布することを特徴とする請求項１又は２に記載のセラミックス焼結体。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のセラミックス焼結体から成る第１の部材と、超硬合金又はサーメットから成る第２の部材とを接合した接合体。