JPH0225862B2 - - Google Patents
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- JPH0225862B2 JPH0225862B2 JP58222156A JP22215683A JPH0225862B2 JP H0225862 B2 JPH0225862 B2 JP H0225862B2 JP 58222156 A JP58222156 A JP 58222156A JP 22215683 A JP22215683 A JP 22215683A JP H0225862 B2 JPH0225862 B2 JP H0225862B2
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
この発明は切削バイトチツプ、軸受等の高い硬
度と耐摩耗性とを要求する各種物品に使用するセ
ラミツク焼結体に関するものである。 最近機械の高性能化にともない、その各部品に
高強度、高硬度材が使用されつゝあるが、これら
の部品は切削加工が困難な材料であることが多
く、加工能率の低下を招いている。 このような切削困難な材料の切削には、一般に
セラミツク工具が優位であるといわれ、現在この
セラミツク工具としては単純系とAl2O3−TiC系
の２系統のものが主流をなしている。なかでも後
者のAl2O3−TiC系のものは最もこのような切削
には適していると言われているが、しかし市場の
要求している高能率加工を充分に満足するものは
出現していない。 即ち、従来一般に利用されているAl2O3又は
MgO等の微量の粒成長抑制剤を含むAl2O3焼結体
は、硬度が高く、耐摩耗性に優れ、各種耐摩耗磁
器就中切削用バイトチツプとして高速切削や精密
仕上げに広く利用されているものの、靭性に乏し
いために使用領域が軽切削のみに限定され、この
欠点を補なうものとしてTiCを添加した高靭性セ
ラミツクが開発され、セラミツク工具の切削域を
広めたが、機械的振動や衝撃を伴なう重切削には
ある限られた領域のみに用いられ、汎用とまでに
は至つていない。 本発明者らは先に、Al2O3−TiC系セラミツク
焼結体におけるTiC強化を目的とし、Al2O3−
TiCにNb、Ｖ、Ta、Zr又はHf一種以上からなる
金属又はその酸化物と、CaO、MgO、Y2O3、
SiO2、NiO、Dy2O3又は希土類元素の酸化物のう
ちの一種以上とを添加してなるセラミツク焼結体
を開発し、前述の如き重切削に使用し得る工具の
製造を可能ならしめた（特公昭63−35587号公
報）。 本発明者らは上記の組成物について一層の検討
を重ねた結果、TiCの一部をMoB、Mo2B5、
WB、W2B5又はTaB2に置き換えることによつて
焼結性もよく、一層広い領域で使用し得るセラミ
ツク焼結体組成物を生み出したものである。 即ち、本発明はTiCと、TiCに対し５〜50重量
％のMoB、Mo2B5、WB、W2B5又はTaB2の一
種以上とを合計量で15〜40重量％、Ti、Nb、
Ｖ、Ta、Zr又はHfの金属又はその酸化物の一種
以上を１〜10重量％、CaO、MgO、NiO、SiO2、
ZrO2、Dy2O3、Y2O3もしくは希土類元素の酸化
物の一種以上を0.05〜3.0重量％、残部Al2O3から
なるセラミツク焼結体組成物を提供するものであ
る。 本発明の基本組成はAl2O3とTiCであるが、
MoB、Mo2B5、WB、W2B5又はTaB2で示され
た硼化物はこれを以てTiCの一部即ち５〜50重量
％を置換するとその組成物の焼結性もよく、特に
耐摩耗性に著るしい向上を見られることが判つ
た。周期律表、、、の硼化物は概して金
属に類似したものが多いが、その中でも前記の
MoB、Mo2B5、WB、W2B5、TaB2はAl2O3−
TiC系に適することを見出したものである。 以下本発明について詳細に述べれば本発明に於
て、TiCは焼結体の硬度及び靭性を向上させるが
前述の硼化物でその一部を置換したものを含んで
合計が、15重量％未満ではその効果が薄過ぎ、40
重量％を越えると焼結性が低下し、耐摩耗性にも
悪影響を及ぼす。本発明ではこのTiCの一部即ち
５〜50重量％をMoB、Mo2B5、WB、W2B5又は
TaB2という硼化物で置換するものであり、これ
らの硼化物が金属と類似の性質を有し、本願発明
の基本的構成となつているAl2O3＋TiC＋他の添
加物の複合セラミツクに於て、各コンポーネント
間の結合を強固にしているものと思われる。前記
硼化物がTiCの５重量％未満ではその効果が低過
ぎ、50重量％を越えると組成物の焼結性が低下
し、靭性及び耐摩耗性も劣ることが認められる。 次にTi、Nb、Ｖ、Ta、Zr又はHf（第族Ａ、
第族Ａ）の金属又はその酸化物（以下第１の添
加物という）を添加する理由は、TiCが微細で均
一に分散した組織を得ることができ、その結果硬
度が増し、耐摩耗性も向上して工具としての性能
を向上せしめるためである。この場合第１の添加
物はそれらの金属又は金属酸化物の形での添加に
限られず、例えば有機化合物の形で添加するもの
であつても焼結中に金属又は酸化物に変化する上
記の物質ならば同様な効果が得られる。そしてこ
の効果は１〜10重量％が好ましく、１重量％未満
では効果が不充分であり10重量％を超えると却つ
て靭性が乏しくなる。 次にCaO、MgO、NiO、SiO2、ZrO2、Dy2O3、
Y2O3もしくは希土類元素の酸化物（以下第２の
添加物という）のうち一種以上を添加する理由
は、これらのアルミナ結晶粒子の成長を抑制し、
同時に焼結を促進するためである。その効果は
0.05重量％未満ではその効果が不充分で、3.0重
量％を超えた場合は高温又は室温の耐摩耗性、靭
性が低下する。 次に本発明に基づく組成物を有する工具の製造
法について述べると、周知の窯業組成物の製造法
が利用できるが、焼成雰囲気は窒素ガス、アルゴ
ンガス等の非酸化性雰囲気であることが必要で、
酸素を多く含む雰囲気中では、TiCが酸化し本来
の特性を発揮しない。 以下試料例により一層具体的に説明するが、本
発明はこの実施例の範囲に限定されるものではな
い。 試料の作成例 １ 粒径1μｍ以下が70％のα−Al2O3、平均粒径
1.2μｍ全炭素量19.4％のTiC及び粒径２〜10μｍ
（F.S.S.S）の硼化物（但し、MoB、MoB5、
WB、W2B5又はTaB2を指称する）及び325メツ
シユを通過させた第１の添加物並びに第２の添加
物を下表に示す割合で配合し、ステンレスボール
ミル中でアセトンと共に約30時間湿式粉砕した後
アセトンを乾燥機で揮散し、次に乳鉢で60メツシ
ユ篩を全量通過するまで微粉砕して素地粉末(A)
（以下(A)と略称する）を調整する。(A)にパラフイ
ン５％を添加し、60メツシユ篩を全量通過させた
後、圧力1t／cm2の圧力で16×16×7.5mmの直方体
に加圧成形する。得られた成形体(B)（以下(B)と略
称する）を、減圧アルゴン雰囲気下で表に示す焼
結温度で、１時間焼結（以下「普通焼結」と称す
る）させる。 得られた焼結体をダイヤモンド砥石によつて寸
法SNGN432TN、表面3S以下に研磨し、諸特性
を測定し、その結果を表に示す。 試料の作成例 ２ 例１と同様に調製して得られた(A)を表に示す焼
結温度で、圧力200Kg／cm2、加圧焼成時間15分の
条件下で、加圧焼結法により黒鉛型内において13
×13×６mmの角板に焼結させ、例１と同様に研磨
し諸特性を測定しその結果を表に示す。 試料の作成例 ３ 例１と同様に成形した(B)を減圧アルゴン雰囲気
下で表に示す焼結温度、１時間の条件で１次焼結
体を作成し、これを更に表に示す焼結温度で圧力
1500Kg／cm2、保持時間１時間の条件で等方加圧焼
結法により焼結させ、例１と同様に研磨し、諸特
性を測定しその結果を表に示す。 但し、切削テストの条件は下記のとおりであ
る。 被削材：FC25（HB200〜240） 切削速度（Ｖ）＝800ｍ／min 切り込み（ｔ）＝0.5mm 送り速度(f)＝0.2mm／rev 寿命判定：120φ×15mmの外周部を150回切削し
た後の摩耗幅VB（mm）を測定
度と耐摩耗性とを要求する各種物品に使用するセ
ラミツク焼結体に関するものである。 最近機械の高性能化にともない、その各部品に
高強度、高硬度材が使用されつゝあるが、これら
の部品は切削加工が困難な材料であることが多
く、加工能率の低下を招いている。 このような切削困難な材料の切削には、一般に
セラミツク工具が優位であるといわれ、現在この
セラミツク工具としては単純系とAl2O3−TiC系
の２系統のものが主流をなしている。なかでも後
者のAl2O3−TiC系のものは最もこのような切削
には適していると言われているが、しかし市場の
要求している高能率加工を充分に満足するものは
出現していない。 即ち、従来一般に利用されているAl2O3又は
MgO等の微量の粒成長抑制剤を含むAl2O3焼結体
は、硬度が高く、耐摩耗性に優れ、各種耐摩耗磁
器就中切削用バイトチツプとして高速切削や精密
仕上げに広く利用されているものの、靭性に乏し
いために使用領域が軽切削のみに限定され、この
欠点を補なうものとしてTiCを添加した高靭性セ
ラミツクが開発され、セラミツク工具の切削域を
広めたが、機械的振動や衝撃を伴なう重切削には
ある限られた領域のみに用いられ、汎用とまでに
は至つていない。 本発明者らは先に、Al2O3−TiC系セラミツク
焼結体におけるTiC強化を目的とし、Al2O3−
TiCにNb、Ｖ、Ta、Zr又はHf一種以上からなる
金属又はその酸化物と、CaO、MgO、Y2O3、
SiO2、NiO、Dy2O3又は希土類元素の酸化物のう
ちの一種以上とを添加してなるセラミツク焼結体
を開発し、前述の如き重切削に使用し得る工具の
製造を可能ならしめた（特公昭63−35587号公
報）。 本発明者らは上記の組成物について一層の検討
を重ねた結果、TiCの一部をMoB、Mo2B5、
WB、W2B5又はTaB2に置き換えることによつて
焼結性もよく、一層広い領域で使用し得るセラミ
ツク焼結体組成物を生み出したものである。 即ち、本発明はTiCと、TiCに対し５〜50重量
％のMoB、Mo2B5、WB、W2B5又はTaB2の一
種以上とを合計量で15〜40重量％、Ti、Nb、
Ｖ、Ta、Zr又はHfの金属又はその酸化物の一種
以上を１〜10重量％、CaO、MgO、NiO、SiO2、
ZrO2、Dy2O3、Y2O3もしくは希土類元素の酸化
物の一種以上を0.05〜3.0重量％、残部Al2O3から
なるセラミツク焼結体組成物を提供するものであ
る。 本発明の基本組成はAl2O3とTiCであるが、
MoB、Mo2B5、WB、W2B5又はTaB2で示され
た硼化物はこれを以てTiCの一部即ち５〜50重量
％を置換するとその組成物の焼結性もよく、特に
耐摩耗性に著るしい向上を見られることが判つ
た。周期律表、、、の硼化物は概して金
属に類似したものが多いが、その中でも前記の
MoB、Mo2B5、WB、W2B5、TaB2はAl2O3−
TiC系に適することを見出したものである。 以下本発明について詳細に述べれば本発明に於
て、TiCは焼結体の硬度及び靭性を向上させるが
前述の硼化物でその一部を置換したものを含んで
合計が、15重量％未満ではその効果が薄過ぎ、40
重量％を越えると焼結性が低下し、耐摩耗性にも
悪影響を及ぼす。本発明ではこのTiCの一部即ち
５〜50重量％をMoB、Mo2B5、WB、W2B5又は
TaB2という硼化物で置換するものであり、これ
らの硼化物が金属と類似の性質を有し、本願発明
の基本的構成となつているAl2O3＋TiC＋他の添
加物の複合セラミツクに於て、各コンポーネント
間の結合を強固にしているものと思われる。前記
硼化物がTiCの５重量％未満ではその効果が低過
ぎ、50重量％を越えると組成物の焼結性が低下
し、靭性及び耐摩耗性も劣ることが認められる。 次にTi、Nb、Ｖ、Ta、Zr又はHf（第族Ａ、
第族Ａ）の金属又はその酸化物（以下第１の添
加物という）を添加する理由は、TiCが微細で均
一に分散した組織を得ることができ、その結果硬
度が増し、耐摩耗性も向上して工具としての性能
を向上せしめるためである。この場合第１の添加
物はそれらの金属又は金属酸化物の形での添加に
限られず、例えば有機化合物の形で添加するもの
であつても焼結中に金属又は酸化物に変化する上
記の物質ならば同様な効果が得られる。そしてこ
の効果は１〜10重量％が好ましく、１重量％未満
では効果が不充分であり10重量％を超えると却つ
て靭性が乏しくなる。 次にCaO、MgO、NiO、SiO2、ZrO2、Dy2O3、
Y2O3もしくは希土類元素の酸化物（以下第２の
添加物という）のうち一種以上を添加する理由
は、これらのアルミナ結晶粒子の成長を抑制し、
同時に焼結を促進するためである。その効果は
0.05重量％未満ではその効果が不充分で、3.0重
量％を超えた場合は高温又は室温の耐摩耗性、靭
性が低下する。 次に本発明に基づく組成物を有する工具の製造
法について述べると、周知の窯業組成物の製造法
が利用できるが、焼成雰囲気は窒素ガス、アルゴ
ンガス等の非酸化性雰囲気であることが必要で、
酸素を多く含む雰囲気中では、TiCが酸化し本来
の特性を発揮しない。 以下試料例により一層具体的に説明するが、本
発明はこの実施例の範囲に限定されるものではな
い。 試料の作成例 １ 粒径1μｍ以下が70％のα−Al2O3、平均粒径
1.2μｍ全炭素量19.4％のTiC及び粒径２〜10μｍ
（F.S.S.S）の硼化物（但し、MoB、MoB5、
WB、W2B5又はTaB2を指称する）及び325メツ
シユを通過させた第１の添加物並びに第２の添加
物を下表に示す割合で配合し、ステンレスボール
ミル中でアセトンと共に約30時間湿式粉砕した後
アセトンを乾燥機で揮散し、次に乳鉢で60メツシ
ユ篩を全量通過するまで微粉砕して素地粉末(A)
（以下(A)と略称する）を調整する。(A)にパラフイ
ン５％を添加し、60メツシユ篩を全量通過させた
後、圧力1t／cm2の圧力で16×16×7.5mmの直方体
に加圧成形する。得られた成形体(B)（以下(B)と略
称する）を、減圧アルゴン雰囲気下で表に示す焼
結温度で、１時間焼結（以下「普通焼結」と称す
る）させる。 得られた焼結体をダイヤモンド砥石によつて寸
法SNGN432TN、表面3S以下に研磨し、諸特性
を測定し、その結果を表に示す。 試料の作成例 ２ 例１と同様に調製して得られた(A)を表に示す焼
結温度で、圧力200Kg／cm2、加圧焼成時間15分の
条件下で、加圧焼結法により黒鉛型内において13
×13×６mmの角板に焼結させ、例１と同様に研磨
し諸特性を測定しその結果を表に示す。 試料の作成例 ３ 例１と同様に成形した(B)を減圧アルゴン雰囲気
下で表に示す焼結温度、１時間の条件で１次焼結
体を作成し、これを更に表に示す焼結温度で圧力
1500Kg／cm2、保持時間１時間の条件で等方加圧焼
結法により焼結させ、例１と同様に研磨し、諸特
性を測定しその結果を表に示す。 但し、切削テストの条件は下記のとおりであ
る。 被削材：FC25（HB200〜240） 切削速度（Ｖ）＝800ｍ／min 切り込み（ｔ）＝0.5mm 送り速度(f)＝0.2mm／rev 寿命判定：120φ×15mmの外周部を150回切削し
た後の摩耗幅VB（mm）を測定
【表】
【表】
表から判るように本発明のセラミツク焼結体は
Al2O3単独は勿論、Al2O3−TiC系あるいは本発
明に規定する各組成物の配合量から外れたセラミ
ツク焼結体に比し、硬度及び切削性能を著るしく
改善し、かつ機械的振動や衝撃を伴なう重切削を
可能とするものである。 本発明により得られたセラミツク焼結体は鋳
物、高硬度材高ニツケル合金以外の金属例えばア
ルミニウム、スチール等や非金属材料の切削工具
として使用することができ、更には振動が激しく
かかつたり、高熱で用いられる機械部品にも使用
することができる。
Al2O3単独は勿論、Al2O3−TiC系あるいは本発
明に規定する各組成物の配合量から外れたセラミ
ツク焼結体に比し、硬度及び切削性能を著るしく
改善し、かつ機械的振動や衝撃を伴なう重切削を
可能とするものである。 本発明により得られたセラミツク焼結体は鋳
物、高硬度材高ニツケル合金以外の金属例えばア
ルミニウム、スチール等や非金属材料の切削工具
として使用することができ、更には振動が激しく
かかつたり、高熱で用いられる機械部品にも使用
することができる。
Claims (1)
- １ TiCと、TiCに対し５〜50重量％のMoB、
Mo2B5、WB、W2B5又はTaB2の一種以上とを合
計して15〜40重量％、Ti、Nb、Ｖ、Ta、Zr又
はHfの金属又はその酸化物の一種以上を１〜10
重量％、CaO、MgO、NiO、SiO2、ZrO2、
Dy2O3、Y2O3もしくは、希土類元素の酸化物の
一種以上を0.05〜3.0重量％、残部Al2O3からなる
ことを特徴とするセラミツク焼結体組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58222156A JPS60118672A (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | セラミツク焼結体組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58222156A JPS60118672A (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | セラミツク焼結体組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60118672A JPS60118672A (ja) | 1985-06-26 |
| JPH0225862B2 true JPH0225862B2 (ja) | 1990-06-06 |
Family
ID=16778056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58222156A Granted JPS60118672A (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | セラミツク焼結体組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60118672A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6286676B1 (en) | 1996-07-08 | 2001-09-11 | Sony Corporation | Cassette storage casing |
-
1983
- 1983-11-28 JP JP58222156A patent/JPS60118672A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60118672A (ja) | 1985-06-26 |
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