JPH02116691A - 耐摩耗性のすぐれた表面被覆セラミック製切削工具 - Google Patents
耐摩耗性のすぐれた表面被覆セラミック製切削工具Info
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- JPH02116691A JPH02116691A JP63267572A JP26757288A JPH02116691A JP H02116691 A JPH02116691 A JP H02116691A JP 63267572 A JP63267572 A JP 63267572A JP 26757288 A JP26757288 A JP 26757288A JP H02116691 A JPH02116691 A JP H02116691A
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
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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。
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、特に鋼や鋳鉄などの高速切削に用いた場合
に、すぐれた耐摩耗性を示し、使用寿命の著しい延命化
を可能とするウィスカー含有の表面被覆セラミック製切
削工具に関するものである。
に、すぐれた耐摩耗性を示し、使用寿命の著しい延命化
を可能とするウィスカー含有の表面被覆セラミック製切
削工具に関するものである。
従来、ウィスカー含有のセラミック製切削工具の代表的
なものとして、特開昭61−274803号公報に記載
される通りの、容量%で(以下%は容量%を示す)、 炭化けい素(以下SiCで示す)のウィスカー:2〜4
0%、 を含有し、残りが酸化アルミニウム(以下A 1120
sで示す)と不可避不純物からなる組成を有するもの
が知られている。
なものとして、特開昭61−274803号公報に記載
される通りの、容量%で(以下%は容量%を示す)、 炭化けい素(以下SiCで示す)のウィスカー:2〜4
0%、 を含有し、残りが酸化アルミニウム(以下A 1120
sで示す)と不可避不純物からなる組成を有するもの
が知られている。
しかし、上記の従来ウィスカー含有セラミック製切削工
具は、ウィスカーの含有によって強度および靭性にすぐ
れ、かつ機械的および熱的衝撃にもすぐれているので、
乾式および湿式の断続切削や、高送りおよび高切込みな
どの重切削、さらに湿式の連続切削などにすぐれた切削
性能を発揮するが、これを特に鋼や鋳鉄の高速切削に用
いた場合には、比較的短時間で摩耗し、使用寿命に至る
のが現状である。
具は、ウィスカーの含有によって強度および靭性にすぐ
れ、かつ機械的および熱的衝撃にもすぐれているので、
乾式および湿式の断続切削や、高送りおよび高切込みな
どの重切削、さらに湿式の連続切削などにすぐれた切削
性能を発揮するが、これを特に鋼や鋳鉄の高速切削に用
いた場合には、比較的短時間で摩耗し、使用寿命に至る
のが現状である。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、特に鋼
や鋳鉄の高速切削にすぐれた切削性能を発揮するセラミ
ック製切削工具を開発すべく研究を行なった結果、 Ajl1203:5〜40%、 を含有し、さらに必要に応じて、 Mg,Ti,Zr,Y、および希土類元素の酸化物(以
下、これらを総称して金属酸化物という)のうちの1種
以上二〇、5〜10%、 を含有し、残りがTiの炭化物、窒化物、および炭窒化
物(以下、それぞれTic、TiN、およびTiCNで
示し、これらを総称してTiC−Nで示す)のうちの1
種以上と不可避不純物からなる組成を有し、かつ上記T
iC5Nの一部を全体割合で5〜45%をウィスカーと
したセラミック基体の表面に、通常の化学蒸着法または
物理蒸着法により単層または複層の表面硬質層を0,1
〜10廂の平均層厚で形成してなる表面被覆セラミック
製切削工具は、ウィスカー含有のセラミック基体の具備
する高強度および高靭性、並びにすぐれた機械的および
熱的耐衝撃性によって、乾式および湿式の断続切削や、
高送りおよび高切込みなどの重切削、さらに湿式の連続
切削は勿論のこと、特に鋼や鋳鉄の連続切削の場合に、
セラミック基体自体のもつすぐれた耐摩耗性と表面硬質
層のもつすぐれた耐摩耗性と含まって、きわめてすぐれ
た切削性能を著しく長期に亘って発揮するようになると
いう知見を得たのである。
や鋳鉄の高速切削にすぐれた切削性能を発揮するセラミ
ック製切削工具を開発すべく研究を行なった結果、 Ajl1203:5〜40%、 を含有し、さらに必要に応じて、 Mg,Ti,Zr,Y、および希土類元素の酸化物(以
下、これらを総称して金属酸化物という)のうちの1種
以上二〇、5〜10%、 を含有し、残りがTiの炭化物、窒化物、および炭窒化
物(以下、それぞれTic、TiN、およびTiCNで
示し、これらを総称してTiC−Nで示す)のうちの1
種以上と不可避不純物からなる組成を有し、かつ上記T
iC5Nの一部を全体割合で5〜45%をウィスカーと
したセラミック基体の表面に、通常の化学蒸着法または
物理蒸着法により単層または複層の表面硬質層を0,1
〜10廂の平均層厚で形成してなる表面被覆セラミック
製切削工具は、ウィスカー含有のセラミック基体の具備
する高強度および高靭性、並びにすぐれた機械的および
熱的耐衝撃性によって、乾式および湿式の断続切削や、
高送りおよび高切込みなどの重切削、さらに湿式の連続
切削は勿論のこと、特に鋼や鋳鉄の連続切削の場合に、
セラミック基体自体のもつすぐれた耐摩耗性と表面硬質
層のもつすぐれた耐摩耗性と含まって、きわめてすぐれ
た切削性能を著しく長期に亘って発揮するようになると
いう知見を得たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、以下にセラミック基体の成分組成を上記の通りに限
定した理由を説明する。
て、以下にセラミック基体の成分組成を上記の通りに限
定した理由を説明する。
(a)Ag203
へg203成分には、耐摩耗性を向上させる作用がある
が、その含有量が5%未満では所望の耐摩耗性を確保す
ることができず、一方その含&Inが40%を越えると
熱伝導性が低下し、湿式切削では耐衝撃性が劣化するよ
うになることから、その含有量を5〜40%と定めた。
が、その含有量が5%未満では所望の耐摩耗性を確保す
ることができず、一方その含&Inが40%を越えると
熱伝導性が低下し、湿式切削では耐衝撃性が劣化するよ
うになることから、その含有量を5〜40%と定めた。
(b) TiC@Nウィスカー
TiC−Nウィスカーは、硬質で、鉄と反応しにくい性
質をもち、さらにすぐれた熱伝導性をもつことから、切
削工具の耐摩耗性向上に著しく寄与し、加えて通常のウ
ィスカー含有セラミックにおけるように、これの含有に
よって強度および靭性が向上し、かつ機械的および熱的
に耐衝撃性が向上するようになるが、その含有量が5%
未満ではこれらの作用に所望の効果が得られず、一方そ
の含杓°量が45%を越えると、焼結性が低下し、所定
の性質を満足して具備せしめることが困難になることか
ら、その含HHiを5〜45%と定めた。
質をもち、さらにすぐれた熱伝導性をもつことから、切
削工具の耐摩耗性向上に著しく寄与し、加えて通常のウ
ィスカー含有セラミックにおけるように、これの含有に
よって強度および靭性が向上し、かつ機械的および熱的
に耐衝撃性が向上するようになるが、その含有量が5%
未満ではこれらの作用に所望の効果が得られず、一方そ
の含杓°量が45%を越えると、焼結性が低下し、所定
の性質を満足して具備せしめることが困難になることか
ら、その含HHiを5〜45%と定めた。
(c) 金属酸化物
これらの成分は、焼結助剤として作用し、焼結性を一層
改善し、もって強度および靭性を向上させる作用がある
ので必要に応じて含有されるが、その含有量が0.59
6未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その
含有量が10%を越えると耐摩耗性が低下するようにな
ることから、その含有量を0.5〜lO%と定めた。
改善し、もって強度および靭性を向上させる作用がある
ので必要に応じて含有されるが、その含有量が0.59
6未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その
含有量が10%を越えると耐摩耗性が低下するようにな
ることから、その含有量を0.5〜lO%と定めた。
また、この発明の表面被覆セラミック製切削工具におけ
る表面硬質層の平均層厚を0.1〜10t1mに限定し
たのは、その平均層厚が0.1浦未満では所望の耐摩耗
性向上効果が得られず、一方その平均層厚がlOtmを
越えると、欠けやチッピングが発生し品くなるという理
由によるものである。
る表面硬質層の平均層厚を0.1〜10t1mに限定し
たのは、その平均層厚が0.1浦未満では所望の耐摩耗
性向上効果が得られず、一方その平均層厚がlOtmを
越えると、欠けやチッピングが発生し品くなるという理
由によるものである。
つぎに、この発明の表面被覆セラミック製切削工具を実
施例により具体的に説明する。
施例により具体的に説明する。
原料粉末として、いずれも0.5〜−1.5tmの平均
粒径を有するA D 20 a粉末、TiC−N粉末、
および各種の金属酸化物粉末、さらにいずれも0.3〜
2−の範囲内の平均径を有し、かつアスペクト比が5〜
40のTiCeNウィスカーおよびSiCウィスカーを
用意し、これら原料粉末を第1表に示される配合組成に
配合し、まずウィスカーを除く粉末をボールミルにて7
2時間湿式混合粉砕した後、これにウィスカーを超音波
振動を加えながら靜かに撹拌混合し、乾燥し、ついで温
度:1650℃、圧カニ4kg/mJ、保持時間:1時
間の条件でホットプレス焼結を施すことによりISO規
格S NMG 12040gに則した形状を有し、かつ
配合組成と実質的に同じ組成をもったセラミック基体お
よび従来切削チップを製造し、ついで前記セラミック基
の表面に、通常の化学蒸着法を用い、同じく第1表に示
される組成および平均層厚の表面硬質層を形成すること
により本発明表面被覆セラミック製切削チップ(以下本
発明被覆切削チップという)1〜12をそれぞれ製造し
た。
粒径を有するA D 20 a粉末、TiC−N粉末、
および各種の金属酸化物粉末、さらにいずれも0.3〜
2−の範囲内の平均径を有し、かつアスペクト比が5〜
40のTiCeNウィスカーおよびSiCウィスカーを
用意し、これら原料粉末を第1表に示される配合組成に
配合し、まずウィスカーを除く粉末をボールミルにて7
2時間湿式混合粉砕した後、これにウィスカーを超音波
振動を加えながら靜かに撹拌混合し、乾燥し、ついで温
度:1650℃、圧カニ4kg/mJ、保持時間:1時
間の条件でホットプレス焼結を施すことによりISO規
格S NMG 12040gに則した形状を有し、かつ
配合組成と実質的に同じ組成をもったセラミック基体お
よび従来切削チップを製造し、ついで前記セラミック基
の表面に、通常の化学蒸着法を用い、同じく第1表に示
される組成および平均層厚の表面硬質層を形成すること
により本発明表面被覆セラミック製切削チップ(以下本
発明被覆切削チップという)1〜12をそれぞれ製造し
た。
ついで、この結果得られた各種の切削チップについて、
被削材FFC25、
切削速度: 500 m/ml+、
送 リ: 0.45龍/rev、、切込み:2II
IIl。
IIl。
の条件での鋳鉄の湿式連続高速切削試験、並びに、被削
材: S N CM2B5(硬さ: I(B220)の
丸棒、切削速度: 400 m/1Win 。
材: S N CM2B5(硬さ: I(B220)の
丸棒、切削速度: 400 m/1Win 。
送 リ: 0.3 mm/ rev、、切込み:
1.5 mi。
1.5 mi。
の条件での鋼の湿式連続高速切削試験を行ない、切刃の
逃げ面摩耗幅が0.4mmに至るまでの切削時間をそれ
ぞれ測定した。これらの測定結果を第1表に示した。
逃げ面摩耗幅が0.4mmに至るまでの切削時間をそれ
ぞれ測定した。これらの測定結果を第1表に示した。
第1表に示される結果から、本発明被覆切削チップ1〜
12は、いずれも鋳鉄および鋼の高速切削において、従
来切削チップに比して、すぐれた耐摩耗性を示し、−段
と長い使用寿命をHすることが明らかである。
12は、いずれも鋳鉄および鋼の高速切削において、従
来切削チップに比して、すぐれた耐摩耗性を示し、−段
と長い使用寿命をHすることが明らかである。
上述のように、この発明の表面被覆セラミック製切削工
具は、ウィスカー含有のセラミック基体によって、高強
度および高靭性、並びにすぐれた機械的熱的耐衝撃性を
有し、さらに硬質で、鉄と反応しにくいTiC−Nウィ
スカーおよび表面硬質層の共存によって、すぐれた耐摩
耗性が確保されるので、特に鋼や鋳鉄の高速切削は勿論
のこと、乾式および湿式の断続切削や、重切削、さらに
湿式の連続切削などにもすぐれた切削性能を長期に亘っ
て発揮するのである。
具は、ウィスカー含有のセラミック基体によって、高強
度および高靭性、並びにすぐれた機械的熱的耐衝撃性を
有し、さらに硬質で、鉄と反応しにくいTiC−Nウィ
スカーおよび表面硬質層の共存によって、すぐれた耐摩
耗性が確保されるので、特に鋼や鋳鉄の高速切削は勿論
のこと、乾式および湿式の断続切削や、重切削、さらに
湿式の連続切削などにもすぐれた切削性能を長期に亘っ
て発揮するのである。
Claims (2)
- (1) 酸化アルミニウム:5〜40容量%、を含有し
、残りがTiの炭化物、窒化物、および炭窒化物のうち
の1種以上と不可避不純物からなる組成を有し、かつ上
記Tiの炭化物、窒化物、および炭窒化物の一部が全体
割合で5〜45容量%のウィスカーで構成されたセラミ
ック基体の表面を、通常の化学蒸着または物理蒸着によ
り形成された単層または複層の平均層厚:0.1〜10
μmの表面硬質層で被覆してなる耐摩耗性のすぐれた表
面被覆セラミック製切削工具。 - (2) 酸化アルミニウム:5〜40容量%、を含有し
、さらに、 Mg,Ti,Zr,Y,および希土類元素の酸化物のう
ちの1種以上:0.5〜10容量%、を含有し、残りが
Tiの炭化物、窒化物、および炭窒化物のうちの1種以
上と不可避不純物からなる組成を有し、かつ上記Tiの
炭化物、窒化物、および炭窒化物の一部が全体割合で5
〜45容量%のウィスカーで構成されたセラミック基体
の表面を、通常の化学蒸着または物理蒸着により形成さ
れた単層または複層の平均層厚:0.1〜10μmの表
面硬質層で被覆してなる耐摩耗性のすぐれた表面被覆セ
ラミック製切削工具。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63267572A JP2596094B2 (ja) | 1988-10-24 | 1988-10-24 | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆セラミック製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63267572A JP2596094B2 (ja) | 1988-10-24 | 1988-10-24 | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆セラミック製切削工具 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02116691A true JPH02116691A (ja) | 1990-05-01 |
JP2596094B2 JP2596094B2 (ja) | 1997-04-02 |
Family
ID=17446652
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63267572A Expired - Lifetime JP2596094B2 (ja) | 1988-10-24 | 1988-10-24 | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆セラミック製切削工具 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2596094B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05220614A (ja) * | 1992-02-06 | 1993-08-31 | Hitachi Tool Eng Ltd | メタルソー |
WO1997018177A1 (en) * | 1995-11-13 | 1997-05-22 | Kennametal Inc. | Whisker reinforced ceramic cutting tool and composition thereof |
US6204213B1 (en) | 1999-09-18 | 2001-03-20 | Kennametal Pc Inc. | Whisker reinforced ceramic cutting tool and composition thereof |
US7121116B2 (en) | 2002-07-01 | 2006-10-17 | Fuji Electric Co., Ltd. | Method and device for producing oxygen |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63147884A (ja) * | 1986-05-28 | 1988-06-20 | 日本特殊陶業株式会社 | 被覆セラミック工具 |
JPS63185869A (ja) * | 1987-01-27 | 1988-08-01 | 東芝タンガロイ株式会社 | ウイスカ−強化複合焼結体 |
JPS6433069A (en) * | 1987-07-27 | 1989-02-02 | Kobe Steel Ltd | Shaft shaped ceramic cutting tool |
-
1988
- 1988-10-24 JP JP63267572A patent/JP2596094B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63147884A (ja) * | 1986-05-28 | 1988-06-20 | 日本特殊陶業株式会社 | 被覆セラミック工具 |
JPS63185869A (ja) * | 1987-01-27 | 1988-08-01 | 東芝タンガロイ株式会社 | ウイスカ−強化複合焼結体 |
JPS6433069A (en) * | 1987-07-27 | 1989-02-02 | Kobe Steel Ltd | Shaft shaped ceramic cutting tool |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05220614A (ja) * | 1992-02-06 | 1993-08-31 | Hitachi Tool Eng Ltd | メタルソー |
WO1997018177A1 (en) * | 1995-11-13 | 1997-05-22 | Kennametal Inc. | Whisker reinforced ceramic cutting tool and composition thereof |
AU699964B2 (en) * | 1995-11-13 | 1998-12-17 | Kennametal Inc. | Whisker reinforced ceramic cutting tool and composition thereof |
US5955390A (en) * | 1995-11-13 | 1999-09-21 | Kennametal Inc. | Whisker reinforced ceramic cutting tool and composition thereof |
US6204213B1 (en) | 1999-09-18 | 2001-03-20 | Kennametal Pc Inc. | Whisker reinforced ceramic cutting tool and composition thereof |
US7121116B2 (en) | 2002-07-01 | 2006-10-17 | Fuji Electric Co., Ltd. | Method and device for producing oxygen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2596094B2 (ja) | 1997-04-02 |
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