KR950014722B1 - 알루미나 코팅된 실리콘 카바이드 휘스커-알루미나 합성물 - Google Patents
알루미나 코팅된 실리콘 카바이드 휘스커-알루미나 합성물 Download PDFInfo
- Publication number
- KR950014722B1 KR950014722B1 KR1019890700790A KR890700790A KR950014722B1 KR 950014722 B1 KR950014722 B1 KR 950014722B1 KR 1019890700790 A KR1019890700790 A KR 1019890700790A KR 890700790 A KR890700790 A KR 890700790A KR 950014722 B1 KR950014722 B1 KR 950014722B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- substrate
- cutting insert
- silicon carbide
- alumina
- less
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
- C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
- C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
- B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
- B23B27/148—Composition of the cutting inserts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
- C04B35/111—Fine ceramics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5025—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with ceramic materials
- C04B41/5031—Alumina
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
- C04B41/81—Coating or impregnation
- C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
- C04B41/87—Ceramics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
- C04B41/81—Coating or impregnation
- C04B41/89—Coating or impregnation for obtaining at least two superposed coatings having different compositions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2228/00—Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner
- B23B2228/61—Materials comprising whiskers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 AISI 1045강을 절삭 가공하는 동안 체적퍼센트(v/o)로 표시된 실리콘 카바이드 휘스커(SiCw)함유량의 함수에 대한 절삭공구 수명의 그래프.
제2도는 AISI 4340강을 절삭 가공하는 동안 실리콘 카바이드 휘스커 함유량의 함수에 대한 절삭 공구 수명의 그래프.
본 발명은 알루미나 주성분 조직에 분포된 실리콘 카바이드(SiC) 휘스커(whisker)들을 함유하며 알루미나 코팅재가 코팅된 합성물(composite)들에 관한 것이다. 특히 이러한 코팅된 합성물들로 만들어진 금속절삭용 인서트(cutting insert)들에 관한 것이다.
종래의 기술에 있어서, 철 및 비철금속들의 기계 가공을 위해 여러 종류의 재료가 사용되어 왔다. 강들을 기계 가공하기 위해 사용되는 종래의 재료로서는 코팅된 초경합금 및 코팅되지 않은 초경합금이 있었다. 코팅된 특정 초경합금들이 미합중국 특허 제4,610,931호에 개시되었는바, 그 특허에 따라 만들어진 제품이 종래의 공업용 KC950으로 예시되어 있다.(KC 950은 코팅된 절삭용 인서트들에 대한 케나메탈 아이엔씨(Kennametal Inc)의 등록상표이다).
부가적으로, 강철들은 미합중국 특허 제3,971,656호에 설명된 것과 같은 탄화티타늄-주석(TiC-TiN)시메트(cermet)들에 의해 기계가공되어 왔다. 강철들은 또한 알루미나 및 알루미나-티타늄 카바이드 세라믹들과 같은 세라믹들에 의해 통상적으로 기계 가공되어왔다. 알루미나 티타늄 카바이드 절삭용 인서트(insert) 제품의 종래의 실시예로는 약 30 체적퍼센트의 티타늄 카바이드를 포함하는 KO90 품목이 있다(KO90은 알루미나 티타늄 카바이드 절삭용 인서트들에 대한 케나메탈 아이엔씨의 등록상표이다).
전술한 합성물들이 강철들을 연속적으로 가공하는데 있어 다량 저속 공급하에서는 초경합금들이 통상적으로 이용되었고, 반면 세라믹 제품들은 소량 고속 공급하에서 이용되었다. 그러나 다량 고속 공급하에서 강을 기계 가공하는데 경제적으로 이용되는 유용한 절삭공구 제품을 알아내지 못했다.
알루미나 실리콘 카바이드 휘스커 합성물로 만들어진 절삭용 인서트들(미합중국 특허 제4,543,345호 참조)이 개발되어 왔다. 이같은 인서트들은 니켈 주성분 내열 합금강들을 기계가공하는데 경제적으로 유용한 반면, 짧은 공구 수명때문에 강을 가공하는데는 특히 적합하지 못했다. 이러한 짧은 공구 수명들은, 기계 가공중절삭날에서 발생되는 고온하에서 절삭 인서트내의 실리콘 카바이드와 강내의 철사이에 발생하는 강한 화학적 반응때문인 것으로 믿어진다.
니켈 주성분 합금들의 기계가공에 사용된 알루미나 실리콘 카바이드 휘스커 합성물의 통상적인 종래의 제품들은 30 내지 약 36 체적퍼센트의 실리콘 카바이드 휘스커들은 함유했기 때문에, 기계가공 성능이 이 조성 범위내에서 최적화되는 것으로 발견되어왔다. 또한 최대 파괴 인성이 이같은 실리콘 카바이드 휘스커 수준에서 달성된다.
본 발명자들은, 어떤 특정 수준의 알루미나 실리콘 카바이드 휘스커들 및 알루미나를 포함하는 기재에 알루미나 코팅재를 도포시킴으로써, 알루미나 실리콘 카바이드 휘스커 합성물들이 강을 기계가공하는데 특히 적합하게 될뿐아니라 다량 고속 공급하에서 강을 고속으로 황삭가공하는데 유용하게 되는 절삭공구를 생산 할 수 있다는 것을 발견했다.
본 발명에 따라서, 제조품은 하나의 기재를 지니는 바, 그 기재는 그곳에 접합된 알루미나 코팅재를 지니는 알루미나 주성분 조직(조직은 적어도 50 체적퍼센트의 알루미나를 포함한다)내에 분산된 실리콘 카바이드 휘스커들로 이루어진다. 기재는 적어도 5이상 30 체적퍼센트 미만의 실리콘 카바이드 휘스커들과 약 95 체적퍼센트미만 바람직하게는 70 체적퍼센트 이상의 알루미나를 포함한다. 그 제조품은 상기와 같이 조성되고 기재의 경사면과 측표면의 연접부에 형성되는 절삭날을 갖는 절삭용 인서트가 바람직하다. 기계가공용도에 따라, 연강에 대해서는 적어도 5이상 20 체적퍼센트미만, 더 바람직하게는 약 10 내지 18 체적퍼센트를, 경강에 대해서는 20이상 30 체적퍼센트 미만, 더 바람직하게는 22 내지 28 체적퍼센트의 실리콘 카바이드 휘스커(SiC whisker)를 포함하는 것이 바람직하다.
알루미나 코팅재는 약 1.5 내지 10미크론, 더 바람직하게는 약 3 내지 7미크론의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 알루미나 코팅재가 기재에 접합될 수 있는 반면, 기재와 알루미나 사이에 중간 코팅재가 사용되어 알루미나 코팅재를 기재에 접합시킬수도 있다. 하나의 실시예에서, Tin(주석) 코팅재가 알루미나 코팅재의 외측에 접합될 수 있다.
본 발명과 본 발명의 장점들은 도면을 참조로하는 본 발명의 상세한 설명을 고찰함으로써 더 명백해질 것이다.
본 출원인은 알루미나 코팅재로 특별한 실리콘 카바이드 휘스커-알루미나 기재 조성물들을 코팅함으로써, 강을 고속으로 황삭 가공할때 코팅되지 않은 기재의 절삭성능에 비해 현저히 향상된 공구 수명을 지니는 절삭 인서트가 제공되는 것을 발견했다. 놀랍게도 최상의 공구 수명 성능은, 니켈 주성분 합금을 기계가공하는데 사용된 실리콘 카바이드 휘스커 강화 비코딩 절삭 인서트의 통상적인 종래의 제품들에 사용된것보다 작은량의 실리콘 카바이드 휘스커 함유량을 갖는 기재 조성물들로 달성되어왔다. 전술한 바와 같이, 이러한 종래의 조성물들은 알루미나 조직내에 분포된 30 내지 36 체적퍼센트의 실리콘 카바이드 휘스커들을 포함했다. 이같은 수준의 휘스커 함량은 또한 파괴인성을 최대화시킨다.
그러나, 본 발명에 따르면, 기재의 실리콘 카바이드 휘스커 함유량은 5 체적퍼센트 이상 30 체적퍼센트 미만으로 제한되며, 이 조성 비율에 의해 통상적인 종래의 절삭용 인서트에 비해 파괴인성이 감소되었다.
사실상, AISI 1045 강과 같은 연강가공용으로는 기재에 대한 실리콘 카바이드 휘스커 함유량이 적어도 약 5이상 약 20체적퍼센트 미만으로 되어야하는 것으로 발견됐다.
이론적으로는 한정되는 것을 원치는 않지만 본 발명에 의해 획득한 장점 및 예기치 못한 결과들이 다음과 같은 이론에 의해 설명될 수 있다.
즉, 강을 고속 황삭기계가공하는 동안 공구수명을 극대화시키기 위한 적정치(balance)는 알루미나 조직에 분포된 실리콘 카바이드 휘스커들을 포함하는 기재의 화학적 반응도와 파괴인성간의 관계에 의해 정해지는 것으로 사료된다. 이러한 재료들의 파괴인성은 30 내지 36 체적퍼센트 실리콘 카바이드 휘스커들의 범위에서 최대로 증가하는 반면, 강을 가공하는 동안의 화학적 반응도는 실리콘 카바이드 휘스커 함유량이 증가함에 따라 증가하는 것으로 믿어진다. 본 발명에 기재가 알루미나 코팅재로 코팅되어 기재가 강과 접촉하는 것을 차단하지만, 사용중 알루미나 코팅이 달아없어짐으로써, 기재가 경사면을 가로질러 고속으로 이동하는 고온의 강철 칩들과 직접 접촉하게 된다. 이 상태에서, 실리콘 카바이드 함유량이 증가하면 할수록 기재의 반응도는 더 증가될 것이며 또한 균일 확산에 의한 조기 공구파손 확률이 더 높아질 것으로 믿어진다. 그러므로 적정치는 공구 수명을 극대화시키기 위해 반드시 알루미나 코팅상태하에서 기재의 파괴인성과 반응도간의 관계에 의해 정해져야하는 것으로 이론화된다. 또한 이같은 적정치가 달성되는 실리콘 카바이드 휘스커 함유량은 강의 조성과 경도에 따라 변하는 것으로 이론화된다. 예컨대 본 출원인은, 저(low) 그리고 중(medium) 탄소강들과 같은 연강들이 경강들보다 실리콘 카바이드 휘스커와의 더 높은 반응도를 지닌다는것을 믿는다. 부가적으로 연한 재료를 절삭가공할때는 인서트의 파괴인성을 높일 필요는 없을 것으로 믿어진다. 그러므로, 저 또는 중탄소강을 고속 황삭 가공할때 최적 절삭 공구수명이 더 적은 실리콘 카바이드휘스커 함유량으로도 달성된다.
본 발명은, 단지 예시적으로 기도된 실시예의 고찰에 의해 더 명확히 될 것이다.
표 1에서 나타난 1부터 5까지는, 약 725g 내지 750g의 혼합 조성물들이 먼저 약 30분동안 초음파 진동으로 실리콘 카바이드 휘스커들을 분말(20 내지 50미크론 길이 및 0.3 내지 0.7미크론의 직경)로 만들고 이어서 적정량의 고순도 알루미나, 3.2 내지 3.5리터의 이소프로필 알콜(isoprophyl alcohol) 및 2.3킬로그램의 4분의 1인치 알루미나 사이클로이드(alumina cycloids)를 첨가하여 준비됐다. 이 재료들은, 실리콘 카바이드 휘스커들의 과도한 분산을 일으키지 않는 반면 실리콘 카바이드 휘스커들이 알루미나내에 전체적으로 균일하게 분포되도록 제조하기 위해 약 한시간 동안 분쇄 자아(mill jar)내에서 철저하게, 그리고 천천히 혼합되었다. 고순도 알루미나(ALCOA등급 A16SG)는 0.5 내지 0.6미크론의 평균 크기를 얻기위해 미리 분쇄되었다. 혼합후, 분말 혼합물들을 건조시킨후 100메쉬체(100mesh screen)에 통과시켜 큰 가루덩어리를 제거시켰다. 각 혼합물의 분말은 4, 000psi의 압력하에서 1시간동안 1800℃의 온도로 1.75이치 직경의 흑연 다이(die)에서 고온 압축시켜, 휘스커 조직의 현저한 분해가 없는 실제로 충분한 밀도(즉, 적어도 98%의 이론적 밀도)의 강편(villet)으로 형성됐다. 아르곤의 보호기압은 약 1기압의 고온압력으로 철저하게 유지되었다.
고온 압축된 강편들은 SNG-453T형 절삭 인서트들로 절삭 및 연삭됐다. T는 K랜드 또는 챔퍼(chamfer)를 나타낸다. 본 인서트들에 있어서, 사용된 챔퍼(chamfer)는 경사면의 평면에서 0.008인치의 돌출폭을 지녔으며 절삭날과 측표면을 향해 연장됨에 따라 경사표면으로부터 20°의 각으로 경사져있다. 이후 각 조성물의 일부 인서트들은, 약 950℃에서 통상적으로 화학 증착기술로 인서트 기재에 도포 및 접합된 3 내지 5미크론 두께의 알루미나 코팅재로 코팅되었다
[표 1]
혼합조성물
각각의 혼합물로 나타나는(코팅됐고 코팅되지 않은 양쪽 모두의) 절악 인서트들이 기계가공 조건들하에서 AISI 1045와 4340강을 고속황삭 절삭가공에 사용되어 표 2 및 3과 같은 결과로 나타났다.
[표 2]
AISI 1045강의 고속황삭가공
1. 제1열의 인서트 수명은 분당 1000피트의 표면적, 1회전당 0.025인치 공급 속도 및 0.1인치의 절삭 깊이로 192 내지 202의 브리넬 경도를 갖는 1045강을 절삭가공함으로서 결정됐다.
2. 제2열의 인서트 수명은, 다른 선반 및 회전당 0.024인치의 공급 속도가 사용된 것을 제외하고는 제1열의 수명시간들을 획득하는데 사용된 사항과 동일한 조건하에서 결정됐다.
DOCN=절삭 노치의 깊이 : 표준≥0.03인치
CH=칩 : 표준≥0.03인치
BK=파괴
CR-크레이터 마모 : 표준≥0.004인치
FW=측면 마모 : 표준≥0.015인치
[표 3]
AISI 4340강의 고속황삭가공
1. 사용된 작업재료가 295의 브리넬 경도를 갖는 AISI 4340이라는 것을 제외하고는, 코팅되지 않은 인서트가 표 2의 각주 1에 설명된 상태하에서 시험되었고 코팅된 인서트는 표 2의 각주 2에서 설명된 조건하에서 시험되었다.
상기 표들, 및 실리콘 카바이드 휘스커 함량의 함수에 대한 절삭공구수명의 결과를 나타내는 제1 및 2도에서 볼수 있듯이, 실리콘 카바이드 휘스커 강화 알루미나 절삭 인서트의 알루미나 코팅된 특정 합조성물에 의해 현저하고 예기치 못한 절삭공구수명이 달성된다. 비교적 연한 재료(브리넬 경도 제192-202)인 1045강에 대해서는, 혼합 번호 1 기재(15 체적퍼센트의 실리콘 카바이드 휘스커)를 지니는 알루미나 코팅인서트에서 가장 높은 절삭 공구수명이 달성됐다. 실리콘 카바이드 휘스커 함량이 증가됨으로써 수명이 감소된다. 이같은 결과는 기재와 강과의 증가된 반응도에 의한 것으로 믿어진다. 15 체적퍼센트 미만의 실리콘 카바이드 휘스커 함유량들에 대해서 어떤 시험도 수행되지 않았지만, 5 체적퍼센트 미만의 실리콘 카바이드 휘스커를 포함하는 기재들은 이같은 재료를 기계가공하는데 필요한 파괴인성을 지니지 않은 것으로 믿어진다. 그러므로 1045와 같은 중탄소강들은 기계가공하기 위해서는 기재에 대한 실리콘 카바이드 휘스커 함유량이 약 5 내지 20 체적퍼센트로 되는 것이 바람직하며, 고속황삭가공 동안 최적 공구 수명들을 달성하기 위해서는 10 내지 18 체적퍼센트로 되는 것이 더 바람직한 것으로 믿어진다.
전형적으로 295브리넬 경도를 갖는 4340강에 대하여, 실험된 알루미나 코팅된 재료들에서 절삭공구 수명은 약 25 체적퍼센트의 실리콘 카바이드 휘스커 함유량(혼합버호 3)에서 가장 높았다. 실리콘 카바이드 휘스커 함유량이 30 내지 35 체적퍼센트로 증가됨에 따라, 절삭공구수명의 현저한 감소가 관찰됐다. 이러한 수명들의 감소들은 기재의 반응도가 증가되기 때문인 것으로 믿어진다. 실리콘 카바이드 휘스커 함유량이 20 내지 15 체적퍼센트로 감소됨에 따라, 절삭공구 수명은 다시 현저하게 떨어진다. 그러나 이러한 감소들은 더 낮은 실리콘 카바이드 휘스커 함유량에 의해 발생되는 파괴인성의 감소때문인 것으로 믿어진다. 그러므로 4340과 같은 저합금 강들을 가공하기 위한 기재의 실리콘 카바이드 휘스커 함유량은 바람직하게는 20 이상 30 체적퍼센트 미만 더 바람직하게는 22 체적퍼센트 이상 28 체척퍼센트미만으로 되어 고속 황삭 가공중 최대 공구 수명을 달성할 수 있는 것으로 믿어진다.
5체적퍼센트 이상 30 체적퍼센트 미만의 실리콘 카바이드 휘스커들 범위에서 일련의 알루미나 코팅된 제품들이 저탄소강, 중탄소강, 고탄소강, 저합금강 및 스테인레스강과 같은 다양한 강들을 고속황삭 가공하기 위해 고안되고 개발될 수 있다는 것은 명백하다. 요구되는 특별한 기재 조성은 강과 기재의 반응도 및 그강의 경도 또는 강도에 의존될 것이다.
만족할 수 있는 결과들이 1.5 내지 10미크론, 더 바람직하게는 3 내지 7미크론 의 알루미나 코팅재 두께에 의해 달성될 것이라 믿어진다. 만일 주석(TiN) 코팅재가 알루미나 코팅재에 도포되어 접합된다면 또다른 공구 수명의 개선점들이 달성될 수 있을 것으로 기대된다. 예로서, 주석 코팅재가 알루미나 코팅재에 직접 도포되거나 또는 TiCN의 중간 코팅재를 통해 알루미나 코팅재에 접합될 수 있을 것으로 생각된다. 주석 코팅재는 알루미나 코팅재로보다 낮은 마찰계수를 갖는 것으로 본 기술분야에 공지되어 있다. 주석 코팅재가 도포된다면, 약 0.5 내지 10미크론, 더 바람직하게는 0.5 내지 5미크론의 두께를 지녀야 한다.
부가적으로, 중간 코팅재가 알루미나 코팅재와 기재사이에 도포되어 알루미나 코팅재의 점착성을 향상시킬 수 있는 것으로 믿어진다. 이 중간 코팅재는 티타늄 카바이드, 티타늄 니트라이드 또는 티타늄 카보니트라이드 코팅재로 될수 있을 것이다.
부가적으로, 소결용 보조제(sintering aid)가 첨가될 수 있어 이러한 재료들의 소결성을 개선시킬 수 있는 것으로 사료된다. 지르코니아(zirconia), 마그네시아(magnesia), 및/또는 이트리아(yttria)와 같은 희토류 산화물이 약 2 체적퍼센트 또는 전체양보다 작은 양으로 사용될 수 있을 것으로 사료된다. 그러나 지르코니아는 기재에 대해 20 체적퍼센트를 초과하지 않는 많은 량으로 첨가될 수 있어 기재의 파괴인성을 더 향상시킨다.
기재의 밀도를 실제로 충분히 높이기 위해 본원에 사용된 고온압축 단계가 피. 케이. 메로트라(P. K. Mehrotra)씨등에 의해 본 출원과 함께 출원되어 계류중인 미합중국 특허출원 제092,118호에 개시된 고밀도 강화법으로 교체된다면 본 발명품의 제조 단가가 감소될 것으로 믿어진다. 상기 특허출원 제092,118호에 있어서, 휘스커 포함 세라믹 기재는 다음과 같은 단계를 포함하는 방법에 의해 실제로 충분한 밀도로 소결될 수 있는바, 즉, (a) 소결가능한 세라믹 조성물 콤팩트를 형성하는 단계 ; (b) 연속 균형 가압 동안 또는 그전에 유리질로 되지않는 세라믹 조성물의 증착으로 콤팩트 코팅재를 도포하는 단계 ; (c) 압축온도 및 압력하에서 코팅재와 콤팩트가 반응하는 분위기에서 코팅된 콤팩트를 가열하고 균형압축시켜 콤팩트를 이론적 밀도에 이르게하는 단계를 포함한다. 이 특허출원 제092,118호와 본원에 참조된 모든 다른 출원 및 특허들은 참조를 위해 인용되었다.
본 기술분야의 당업자들은 본 발명의 또다른 실시예들이 본원에 기술된 명세서의 고찰 또는 실행에 의해 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 본 명세서와 실시예들은 단지 예시로서 고려된 것인바, 본 발명의 실제범위와 사상은 후술 특허청구 범위에 의해 한정되는 것은 자명하다.
Claims (40)
- 5이상 30이하 체적퍼센트(v/o)의 실리콘 카바이드(SiC)휘스커(whisker) 및 95이하 70이상 체적퍼센트의 알루미나를 포함하는 기재(substrate) ; 및 상기 기재에 접합된 알루미나 코팅재 ; 를 포함하는 코팅된 합성물(coated composite).
- 제1항에 있어서, 상기 실리콘 카바이드 휘스커가 상기 기재의 적어도 5이상 20이하의 체적퍼센트를 포함하는 코팅된 합성물.
- 제1항에 있어서, 상기 실리콘 카바이드 휘스커가 상기 기재의 적어도 20이상 30이하의 체적퍼센트를 포함하는 코팅된 합성물.
- 제1항에 있어서, 상기 알루미나 코팅재는 약 1.5 내지 10미크론의 두께를 지니는 코팅된 합성물.
- 제2항에 있어서, 상기 알루미나 코팅재는 약 1.5 내지 10미크론의 두께를 지니는 코팅된 합성물.
- 제3항에 있어서, 상기 알루미나 코팅재는 약 1.5 내지 10미크론의 두께를 지니는 코팅된 합성물.
- 제1항에 있어서, 상기 알루미나 코팅재는 약 3 내지 7미크론의 두께를 지니는 코팅된 합성물.
- 제2항에 있어서, 상기 알루미나 코팅재는 약 3 내지 7미크론의 두께를 지니는 코팅된 합성물.
- 제3항에 있어서, 상기 알루미나 코팅재는 약 3 내지 7미크론의 두께를 지니는 코팅된 합성물.
- 경사표면과 측표면의 연접부(juncture)에 형성된 절삭날(cutting edge)을 포함하며, 5이상 30이하 체적퍼센트의 실리콘 카바이드 휘스커 및 95이하 70이상 체적퍼센트의 알루미나로 구성된 기재와 상기 기재에 접합된 알루미나 코팅재를 지니는 절삭용 인서트(cutting insert).
- 제10항에 있어서, 상기 실리콘 카바이드 휘스커가 상기 기재의 적어도 5 이상 20 이하의 체적퍼센트를 포함하는 절삭용 인서트.
- 제10항에 있어서, 상기 실리콘 카바이드 휘스커가 상기 기재의 20 이상 30이하의 체적퍼센트를 포함하는 절삭용 인서트.
- 제10항에 있어서, 상기 알루미나 코팅재는 약 1.5 내지 10미크론의 두께를 지니는 절삭용 인서트.
- 제11항에 있어서, 상기 알루미나 코팅재는 약 1.5 내지 10미크론의 두께를 지니는 절삭용 인서트.
- 제12항에 있어서, 상기 알루미나 코팅재는 약 1.5 내지 10미크론의 두께를 지니는 절삭용 인서트.
- 제10항에 있어서, 상기 알루미나 코팅재는 약 3 내지 7미크론의 두께를 지니는 절삭용 인서트.
- 제11항에 있어서, 상기 알루미나 코팅재는 약 3 내지 7미크론의 두께를 지니는 절삭용 인서트.
- 제12항에 있어서, 상기 알루미나 코팅재는 약 3 내지 7미크론의 두께를 지니는 절삭용 인서트.
- 제10항에 있어서, 상기 실리콘 카바이드 휘스커가 상기 기재의 약 22 내지 28체적퍼센트를 포함하는 절삭용 인서트.
- 제10항에 있어서, 상기 실리콘 카바이드 휘스커가 상기 기재의 약 10 내지 18체적퍼센트를 포함하는 절삭용 인서트.
- 제10항에 있어서, 상기 알루미나 코팅재상에 접합된 주석(TiN)코팅재를 더 포함하는 절삭용 인서트
- 경사표면과 측표면의 연접부에 형성된 절삭날을 포함하며 ; 알루미나 주성분 매트릭스(matrix)에 분포된 5이상 30이하 체적퍼센트의 실리콘 카바이드 휘스커를 함유하는 기재 및 상기 기재에 적합된 알루미나 코팅재를 지니는 절삭용 인서트.
- 제2항에 있어서, 상기 기재가 소결용 보조제를 더 포함하는 코팅된 합성물.
- 제3항에 있어서, 상기 기재가 소결용 보조제를 더 포함하는 코팅된 합성물.
- 제11항에 있어서, 상기 기재가 소결용 보조제로 이루어지는 절삭용 인서트.
- 제12항에 있어서, 상기 기재가 소결용 보조제로 이루어지는 절삭용 인서트.
- 제22항에 있어서, 상기 기재가 소결용 보조제를 더 포함하는 절삭용 인서트.
- 제2항에 있어서, 상기 기재는 그 기재의 2이상 20이하 체적퍼센트의 지르코니아를 더 포함하는 코팅된 합성물.
- 제3항에 있어서, 상기 기재는 그 기재의 2이상 20이하 체적퍼센트의 지르코니아를 더 포함하는 코팅된 합성물.
- 제11항에 있어서, 상기 기재는 그 기재에 대해 2이상 20이하 체적퍼센트의 지르코니아를 더 포함하는 절삭용 인서트.
- 제12항에 있어서, 상기 기재는 그 기재에 대해 2이상 20이하 체적퍼센트의 지르코니아를 더 포함하는 절삭용 인서트.
- 제22항에 있어서, 상기 기재는 그 기재에 대해 2이상 20이하 체적퍼센트의 지르코니아를 더 포함하는 절삭용 인서트.
- 제22항에 있어서, 상기 기재는 5이상 20이하 체적퍼센트의 실리콘 카바이드 휘스커를 포함하는 절삭용 인서트.
- 제32항에 있어서, 상기 기재는 5이상 약 20이하 체적퍼센트의 실리콘 카바이드 휘스커를 포함하는 절삭용 인서트.
- 경사표면과 측표면의 연접부에 형성된 절삭날을 포함하며, 알루미나 매트릭스에 분포된 5이상 30이하 체적퍼센트의 실리콘 카바이트 휘스커로 이루어진 기재 조성물 및 알루미나 코팅재를 지니는 절삭용 인서트.
- 제35항에 있어서, 상기 기재 조성물은 상기 알루미나 매트릭스에 분포된 5 이상 20이하 체적퍼센트의 실리콘 카바이드 휘스커로 이루어지는 절삭용 인서트.
- 제35항에 있어서, 상기 기재 조성물은 소결용 보조제로 이루어지는 절삭용 인서트.
- 제36항에 있어서, 상기 기재 조성물은 소결용 보조제로 이루어지는 절삭용 인서트.
- 제35항에 있어서, 상기 기재 조성물은 그 기재 조성물에 대해 약 2 이상 20이하 체적퍼센트의 지르코니아더를 포함하는 절삭용 인서트.
- 제36항에 있어서, 상기 기재 조성물은 그 기재 조성물에 대해 약 2이상 20이하 체적퍼센트의 지르코니아를 더 포함하는 절삭용 인서트.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/092,113 US4801510A (en) | 1987-09-02 | 1987-09-02 | Alumina coated silcon carbide whisker-alumina composition |
US092,113 | 1987-09-02 | ||
PCT/US1988/002696 WO1989001925A1 (en) | 1987-09-02 | 1988-08-08 | Alumina coated silicon carbide whisker-alumina composition |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR890701500A KR890701500A (ko) | 1989-12-20 |
KR950014722B1 true KR950014722B1 (ko) | 1995-12-13 |
Family
ID=22231688
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1019890700790A KR950014722B1 (ko) | 1987-09-02 | 1988-08-08 | 알루미나 코팅된 실리콘 카바이드 휘스커-알루미나 합성물 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4801510A (ko) |
EP (1) | EP0376975B1 (ko) |
JP (1) | JP2709732B2 (ko) |
KR (1) | KR950014722B1 (ko) |
CN (1) | CN1012061B (ko) |
CA (1) | CA1309622C (ko) |
DE (1) | DE3888359T2 (ko) |
WO (1) | WO1989001925A1 (ko) |
Families Citing this family (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01103205A (ja) * | 1987-10-15 | 1989-04-20 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 炭素加工用工具 |
KR0156377B1 (ko) * | 1988-11-03 | 1998-07-21 | 케나메탈 아이엔씨. | 지르코니아 및 실리콘 카바이드를 포함하는 알루미나 주성분 세라믹 절삭 인서트 |
US5024976A (en) * | 1988-11-03 | 1991-06-18 | Kennametal Inc. | Alumina-zirconia-silicon carbide-magnesia ceramic cutting tools |
US4960735A (en) * | 1988-11-03 | 1990-10-02 | Kennametal Inc. | Alumina-zirconia-silicon carbide-magnesia ceramics |
US4959332A (en) * | 1988-11-03 | 1990-09-25 | Kennametal Inc. | Alumina-zirconia-carbide whisker reinforced cutting tools |
US4965231A (en) * | 1988-11-03 | 1990-10-23 | Kennametal Inc. | Alumina-zirconia-silicon carbide-magnesia compositions and articles made therefrom |
US5153057A (en) * | 1989-02-15 | 1992-10-06 | Technical Ceramics Laboratories, Inc. | Shaped bodies containing short inorganic fibers or whiskers within a metal matrix |
US5123935A (en) * | 1989-02-22 | 1992-06-23 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Al2 o3 composites, process for producing them and throw-away tip made of al2 o3 composites |
US5059564A (en) * | 1989-06-05 | 1991-10-22 | Kennametal Inc. | Alumina-titanium carbide-silicon carbide composition |
EP0518879A4 (en) * | 1990-03-09 | 1993-09-01 | Kennametal Inc. | Physical vapor deposition of titanium nitride on a nonconductive substrate |
US5264297A (en) * | 1990-03-09 | 1993-11-23 | Kennametal Inc. | Physical vapor deposition of titanium nitride on a nonconductive substrate |
US5165996A (en) * | 1990-05-08 | 1992-11-24 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Coated refractory compositions and method for preparing the same |
US5141367A (en) * | 1990-12-18 | 1992-08-25 | Kennametal, Inc. | Ceramic cutting tool with chip control |
US5231061A (en) * | 1991-06-10 | 1993-07-27 | The Dow Chemical Company | Process for making coated ceramic reinforcement whiskers |
SE9202195D0 (sv) * | 1992-07-17 | 1992-07-17 | Sandvik Ab | Method of coating a ceramic body |
US5352540A (en) * | 1992-08-26 | 1994-10-04 | Alliedsignal Inc. | Strain-tolerant ceramic coated seal |
US5397649A (en) * | 1992-08-26 | 1995-03-14 | Alliedsignal Inc. | Intermediate coating layer for high temperature rubbing seals for rotary regenerators |
US5304031A (en) * | 1993-02-25 | 1994-04-19 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Outer air seal for a gas turbine engine |
CN1088689C (zh) * | 1995-11-13 | 2002-08-07 | 钴碳化钨硬质合金公司 | 晶须增强陶瓷切削刀具 |
US6204213B1 (en) | 1999-09-18 | 2001-03-20 | Kennametal Pc Inc. | Whisker reinforced ceramic cutting tool and composition thereof |
US6905992B2 (en) * | 2002-07-30 | 2005-06-14 | Kennametal Inc. | Ceramic body reinforced with coarse silicon carbide whiskers and method for making the same |
CN100417624C (zh) * | 2006-04-14 | 2008-09-10 | 山东大学 | 多元多尺度纳米复合陶瓷刀具材料及其制备工艺 |
CN100448798C (zh) * | 2007-04-29 | 2009-01-07 | 北京科技大学 | 一种制备碳化硅晶须增强碳化硅复合材料零件的方法 |
CN101462274B (zh) * | 2007-12-17 | 2012-10-10 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 剪切机 |
JP5876755B2 (ja) * | 2012-03-21 | 2016-03-02 | 三菱マテリアル株式会社 | 高速断続切削加工においてすぐれた潤滑性、耐チッピング性、耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具 |
CN105350080B (zh) * | 2015-11-23 | 2017-10-13 | 东莞华晶粉末冶金有限公司 | 一种碳化硅复合晶须及其制备方法、复合材料 |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5716162A (en) * | 1980-07-02 | 1982-01-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Coated cutting tool |
JPS57145087A (en) * | 1981-02-27 | 1982-09-07 | Hitachi Metals Ltd | Clad ceramic tool |
JPS5874585A (ja) * | 1981-10-26 | 1983-05-06 | 三菱マテリアル株式会社 | 高速切削用表面被覆窒化けい素基焼結部材 |
US4532182A (en) * | 1981-12-29 | 1985-07-30 | Atlantic Richfield Company | Silicon carbide whisker sheet composites |
US4485179A (en) * | 1982-05-20 | 1984-11-27 | United Technologies Corporation | Reaction inhibited-silicon carbide fiber reinforced high temperature glass-ceramic composites |
US4589900A (en) * | 1983-03-17 | 1986-05-20 | United Technologies Corporation | High-strength thermally stable magnesium aluminosilicate glass-ceramic matrix sic fiber composite |
JPS59227787A (ja) * | 1983-06-08 | 1984-12-21 | イビデン株式会社 | 熱処理炉用支持台 |
US4543345A (en) * | 1984-02-09 | 1985-09-24 | The United States Of America As Represented By The Department Of Energy | Silicon carbide whisker reinforced ceramic composites and method for making same |
JPS60186491A (ja) * | 1984-03-07 | 1985-09-21 | 株式会社東芝 | 窒化ケイ素質焼結体 |
JPS60224778A (ja) * | 1984-04-23 | 1985-11-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | セラミツクス被覆硬質部品 |
JPS61106478A (ja) * | 1984-10-29 | 1986-05-24 | 東芝タンガロイ株式会社 | ダイヤモンド被覆部品 |
DE3662782D1 (en) * | 1985-06-10 | 1989-05-18 | Ngk Spark Plug Co | Fiber-reinforced compositie material for tools |
US4652413A (en) * | 1985-10-16 | 1987-03-24 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method for preparing configured silicon carbide whisker-reinforced alumina ceramic articles |
US4657877A (en) * | 1986-05-21 | 1987-04-14 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Silicon carbide whisker-zirconia reinforced mullite and alumina ceramics |
JP2604155B2 (ja) * | 1986-05-28 | 1997-04-30 | 日本特殊陶業株式会社 | 被覆層を有するセラミックス工具 |
EP0247630B1 (en) * | 1986-05-28 | 1996-01-31 | NGK Spark Plug Co. Ltd. | Material for cutting tools, use of same and cutting tools |
SE8602750D0 (sv) * | 1986-06-19 | 1986-06-19 | Sandvik Ab | Skiktbelagd keramisk sinterkropp |
-
1987
- 1987-09-02 US US07/092,113 patent/US4801510A/en not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-08-08 JP JP63507285A patent/JP2709732B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1988-08-08 EP EP88907948A patent/EP0376975B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-08-08 DE DE3888359T patent/DE3888359T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1988-08-08 WO PCT/US1988/002696 patent/WO1989001925A1/en active IP Right Grant
- 1988-08-08 KR KR1019890700790A patent/KR950014722B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1988-09-01 CA CA000576289A patent/CA1309622C/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-09-01 CN CN88106414A patent/CN1012061B/zh not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH03500638A (ja) | 1991-02-14 |
US4801510A (en) | 1989-01-31 |
DE3888359T2 (de) | 1994-06-16 |
WO1989001925A1 (en) | 1989-03-09 |
EP0376975A1 (en) | 1990-07-11 |
CN1032152A (zh) | 1989-04-05 |
JP2709732B2 (ja) | 1998-02-04 |
EP0376975B1 (en) | 1994-03-09 |
CA1309622C (en) | 1992-11-03 |
CN1012061B (zh) | 1991-03-20 |
EP0376975A4 (en) | 1990-10-24 |
KR890701500A (ko) | 1989-12-20 |
DE3888359D1 (de) | 1994-04-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR950014722B1 (ko) | 알루미나 코팅된 실리콘 카바이드 휘스커-알루미나 합성물 | |
US4789277A (en) | Method of cutting using silicon carbide whisker reinforced ceramic cutting tools | |
JP2869754B2 (ja) | チップコントロール付セラミック切削工具 | |
US5525134A (en) | Silicon nitride ceramic and cutting tool made thereof | |
CA1267294A (en) | Reinforced ceramic cutting tools | |
US4961757A (en) | Reinforced ceramic cutting tools | |
US4406667A (en) | Nitride coated composite silicon nitride cutting tools | |
EP0284584B1 (en) | Ceramic material based on alumina and refractory hard constituents | |
EP0247630B1 (en) | Material for cutting tools, use of same and cutting tools | |
US4596693A (en) | Method of producing a composite compact of cBN and WC-Co | |
US5059564A (en) | Alumina-titanium carbide-silicon carbide composition | |
US6447896B1 (en) | Coated reinforced ceramic cutting tools | |
JPS61101482A (ja) | 窒化珪素切削工具 | |
US5326731A (en) | Ceramic compositions for wear resistant applications | |
US4710425A (en) | Abrasion resistant articles and composition utilizing a boron-doped refractory particle | |
JP2861486B2 (ja) | 高硬度焼結体切削工具 | |
JP2861487B2 (ja) | 高硬度焼結体切削工具 | |
EP0095131A1 (en) | Coated silicon nitride cutting tools | |
EP0310042B1 (en) | A1N coated silicon nitride-based cutting tools | |
JPH09136203A (ja) | 高強度立方晶窒化硼素基焼結体 | |
JPS6256106B2 (ko) | ||
JPH07136810A (ja) | 高硬度材切削用セラミック工具 | |
JP2977308B2 (ja) | 機械加工用のセラミックス焼結体 | |
JPH0225871B2 (ko) | ||
JP2735919B2 (ja) | 工具用焼結体及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
G160 | Decision to publish patent application | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20071011 Year of fee payment: 13 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |