JP2530616B2 - 被覆ＺｒＯ▲下２▼系セラミツクスおよびその製造方法 - Google Patents
被覆ＺｒＯ▲下２▼系セラミツクスおよびその製造方法Info
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- JP2530616B2 JP2530616B2 JP61130652A JP13065286A JP2530616B2 JP 2530616 B2 JP2530616 B2 JP 2530616B2 JP 61130652 A JP61130652 A JP 61130652A JP 13065286 A JP13065286 A JP 13065286A JP 2530616 B2 JP2530616 B2 JP 2530616B2
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- zro
- ceramics
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- coating layer
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、表面に硬質被覆層を有するZrO2系セラミッ
クスおよびその製造方法に関し、刃物，ダイス，射出成
形工具，バルブ，ポンプ部品等の耐摩耗工具、あるいは
時計ケース，ネクタイピン等の装飾部品に用いられて有
効な被覆ZrO2系セラミックスおよびその製造方法に関す
る。
クスおよびその製造方法に関し、刃物，ダイス，射出成
形工具，バルブ，ポンプ部品等の耐摩耗工具、あるいは
時計ケース，ネクタイピン等の装飾部品に用いられて有
効な被覆ZrO2系セラミックスおよびその製造方法に関す
る。
ZrO2系セラミックスの中には、強靭性に優れたものが
あり、特に▲Y2O3 3▼を添加した場合に高強度、MgO又は
CeO2を添加した場合に高靭性が得られ、刃物やダイス等
の工具に応用が検討されている。
あり、特に▲Y2O3 3▼を添加した場合に高強度、MgO又は
CeO2を添加した場合に高靭性が得られ、刃物やダイス等
の工具に応用が検討されている。
従来、刃物やダイス等の耐摩耗性を要求される分野に
おいては超硬合金が主として用いられており、一方ZrO2
系セラミックスは超硬合金に比べ硬さが低いため耐摩耗
性が劣るという問題を有していた。
おいては超硬合金が主として用いられており、一方ZrO2
系セラミックスは超硬合金に比べ硬さが低いため耐摩耗
性が劣るという問題を有していた。
本願発明は以上の問題点に着目してなされたもので、
耐摩耗性の向上を図ったZrO2系セラミックスはおよびそ
の製造方法の提供を目的とする。
耐摩耗性の向上を図ったZrO2系セラミックスはおよびそ
の製造方法の提供を目的とする。
本願発明はY2O3,MgO,CeO2等の安定化剤を含有したZrO
2系セラミックスの表面にTi,Zr,Hf,V,Nbの窒化物，炭化
物および炭窒化物の１種又は２種以上より構成され膜厚
10μｍ以下の被覆層を設けることにより前記問題点を解
決するものである。
2系セラミックスの表面にTi,Zr,Hf,V,Nbの窒化物，炭化
物および炭窒化物の１種又は２種以上より構成され膜厚
10μｍ以下の被覆層を設けることにより前記問題点を解
決するものである。
なお、ZrO2系セラミックスとしては強靭なセラミック
スであることが必要で、そのためにはZrO2が主として正
方晶の結晶構造からなり、かつ焼結体結晶粒径が３μｍ
以下であることが望ましい。
スであることが必要で、そのためにはZrO2が主として正
方晶の結晶構造からなり、かつ焼結体結晶粒径が３μｍ
以下であることが望ましい。
本願発明被覆ZrO2系セラミックスは前記ZrO2系セラミ
ックスを窒化性ガス，炭化性ガスの１種又は２種以上の
分圧が合計で１×10-4〜９×10-1torrの雰囲気中、400
〜700℃で10分〜３時間保持してTi,Zr,Hf,V,Nbの窒化
物，炭化物および炭窒化物の１種又は２種以上の被覆層
を蒸着法により形成することにより製造される。
ックスを窒化性ガス，炭化性ガスの１種又は２種以上の
分圧が合計で１×10-4〜９×10-1torrの雰囲気中、400
〜700℃で10分〜３時間保持してTi,Zr,Hf,V,Nbの窒化
物，炭化物および炭窒化物の１種又は２種以上の被覆層
を蒸着法により形成することにより製造される。
本願発明の母材となるZrO2系セラミックスとしてはY2
O3,CeO2,MgO等の安定化剤を含有し、主として正方晶の
結晶構造からなる強靭なZrO2系セラミックスが用いられ
る。また焼結体の結晶粒径は小さい方が強靭性及び研摩
後の表面光沢性に優れ良好であり、そのためには３μｍ
以下とする必要がある。
O3,CeO2,MgO等の安定化剤を含有し、主として正方晶の
結晶構造からなる強靭なZrO2系セラミックスが用いられ
る。また焼結体の結晶粒径は小さい方が強靭性及び研摩
後の表面光沢性に優れ良好であり、そのためには３μｍ
以下とする必要がある。
次に本願発明における被覆層について説明する。
第１表にはZrO2および被覆層となる物質の硬さ（H
v），熱膨張率を示す。本願発明では、ZrO2系セラミッ
クスの表面に第１表に示すTiN,TiC,ZrN等の硬質の物質
を被覆することにより耐摩耗性の向上を図るものであ
る。なお、被覆層の厚さが10μｍを越えると（被覆層の
靭性が低下し耐摩工具として使用した場合に、はく離に
よる摩耗が起こりやすくなるため被覆層の厚さは10μｍ
以下とする。また、被覆層として用いる物質として硬さ
の点からはTiC,ZrC等の炭化物が有効であり、一方母材
との密着性を考慮した場合はZrO2との熱膨張率の差が少
ないTiN,ZrN等の窒化物が有効である。硬さ，密着性の
両者を満足させるためには母材であるZrO2系セラミック
スにまずTiN等の窒化物を被覆し、さらにその表面にTiC
等の炭化物を被覆せしめるとよい。
v），熱膨張率を示す。本願発明では、ZrO2系セラミッ
クスの表面に第１表に示すTiN,TiC,ZrN等の硬質の物質
を被覆することにより耐摩耗性の向上を図るものであ
る。なお、被覆層の厚さが10μｍを越えると（被覆層の
靭性が低下し耐摩工具として使用した場合に、はく離に
よる摩耗が起こりやすくなるため被覆層の厚さは10μｍ
以下とする。また、被覆層として用いる物質として硬さ
の点からはTiC,ZrC等の炭化物が有効であり、一方母材
との密着性を考慮した場合はZrO2との熱膨張率の差が少
ないTiN,ZrN等の窒化物が有効である。硬さ，密着性の
両者を満足させるためには母材であるZrO2系セラミック
スにまずTiN等の窒化物を被覆し、さらにその表面にTiC
等の炭化物を被覆せしめるとよい。
また、本願発明によると母材のZrO2系セラミックス表
面にTiN,TiC等の窒化物，炭化物が著しく密着性良く被
覆されるものであるが、これは蒸着中に金属蒸気がZrO2
と反応して金属酸化物を形成し、これらと蒸着物質であ
るTiN,TiC……が強固に結合するためではないかと推定
する。とくに、蒸着の前段階あるいは蒸着時にN2,NH3な
どの窒化性ガスや、CH4,C2H5などの窒化性ガスあるいは
これらの混合ガス雰囲気中で温間400℃〜700℃，時間10
分〜３時間保持すれば上記の効果によりさらに密着性の
良い被覆が形成される。この場合、反応性ガスは合計の
分圧が１×10-4torr未満では効果が実質的にあらわれ
ず、一方９×10-1torrを越えると、反応膜がポーラスに
なって逆に密着性が低下するので、１×10-4〜９×10-1
torrとなるように流量調整を行なう。
面にTiN,TiC等の窒化物，炭化物が著しく密着性良く被
覆されるものであるが、これは蒸着中に金属蒸気がZrO2
と反応して金属酸化物を形成し、これらと蒸着物質であ
るTiN,TiC……が強固に結合するためではないかと推定
する。とくに、蒸着の前段階あるいは蒸着時にN2,NH3な
どの窒化性ガスや、CH4,C2H5などの窒化性ガスあるいは
これらの混合ガス雰囲気中で温間400℃〜700℃，時間10
分〜３時間保持すれば上記の効果によりさらに密着性の
良い被覆が形成される。この場合、反応性ガスは合計の
分圧が１×10-4torr未満では効果が実質的にあらわれ
ず、一方９×10-1torrを越えると、反応膜がポーラスに
なって逆に密着性が低下するので、１×10-4〜９×10-1
torrとなるように流量調整を行なう。
〔実施例〕 Y2O3を3mol％含有したZrO2系セラミックスにホローカ
ソード方式のイオンプレーティングによりTiNとTiCの被
覆処理を行った。条件は、温度600℃,N2分圧:4×10-4to
rrで保持時間を0.3〜5hrと変えることにより膜厚を変化
させた。膜厚は被覆処理後切断し顕微鏡で測定した。
ソード方式のイオンプレーティングによりTiNとTiCの被
覆処理を行った。条件は、温度600℃,N2分圧:4×10-4to
rrで保持時間を0.3〜5hrと変えることにより膜厚を変化
させた。膜厚は被覆処理後切断し顕微鏡で測定した。
そして耐摩耗性の評価は大越式の摩耗テストで行っ
た。条件はリング材をSUS304,摺動速度0.94m/s,最終有
重2.1kg,摺動距離600mで比摩耗量を測定することにより
評価した。その結果を第２表に示すが、本発明にかかる
No.3〜4,No.6,7の被覆ZrO2系セラミックスは良好な耐摩
耗性を示すことがわかる。
た。条件はリング材をSUS304,摺動速度0.94m/s,最終有
重2.1kg,摺動距離600mで比摩耗量を測定することにより
評価した。その結果を第２表に示すが、本発明にかかる
No.3〜4,No.6,7の被覆ZrO2系セラミックスは良好な耐摩
耗性を示すことがわかる。
本発明においては、ZrO2系セラミックスとしてY2O3を
含有したZrO2セラミックスに限定されるものでないこと
は勿論であり、Al2O3を10〜60wt％含有するZrO2−Al2O3
系セラミックスでもよい。
含有したZrO2セラミックスに限定されるものでないこと
は勿論であり、Al2O3を10〜60wt％含有するZrO2−Al2O3
系セラミックスでもよい。
〔発明の効果〕 以上説明の如く本発明によるとZrO2系の耐摩耗性を向
上させることが可能となり、刃物，ダイス等の工具へ適
用した場合に耐久性が向上し、また本発明被覆ZrO2系セ
ラミックスは表面光沢を有し装飾品としても使用可能で
あり工業上有益である。
上させることが可能となり、刃物，ダイス等の工具へ適
用した場合に耐久性が向上し、また本発明被覆ZrO2系セ
ラミックスは表面光沢を有し装飾品としても使用可能で
あり工業上有益である。
Claims (3)
- 【請求項１】Y2O3,MgO,CeO2等の安定化剤を含有したZrO
2系セラミックスの表面にTi,Zr,Hf,V,Nbの窒化物，炭化
物および炭窒化物の１種又は２種以上より構成され膜厚
10μｍ以下の被覆層を有することを特徴とする被覆ZrO2
セラミックス。 - 【請求項２】ZrO2が主として正方晶の結晶構造からな
り、かつ焼結体結晶粒径が３μｍ以下である特許請求の
範囲第１項記載の被覆ZrO2系セラミックス。 - 【請求項３】Y2O3,MgO,CeO2等の安定化剤を含有したZrO
2系セラミックスの表面にTi,Zr,Hf,V,Nbの窒化物，炭化
物および炭窒化物の１種又は２種以上の被覆層を形成す
るにあたり、前記ZrO2系セラミックスを窒化性ガス，炭
化性ガスの１種又は２種以上の分圧が合計で１×10-4〜
９×10-1torrの雰囲気中、400〜700℃で10分〜３時間保
持して被覆層を形成することを特徴とする被覆ZrO2系セ
ラミックスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61130652A JP2530616B2 (ja) | 1986-06-05 | 1986-06-05 | 被覆ＺｒＯ▲下２▼系セラミツクスおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61130652A JP2530616B2 (ja) | 1986-06-05 | 1986-06-05 | 被覆ＺｒＯ▲下２▼系セラミツクスおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62288182A JPS62288182A (ja) | 1987-12-15 |
| JP2530616B2 true JP2530616B2 (ja) | 1996-09-04 |
Family
ID=15039370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61130652A Expired - Lifetime JP2530616B2 (ja) | 1986-06-05 | 1986-06-05 | 被覆ＺｒＯ▲下２▼系セラミツクスおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2530616B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61158883A (ja) * | 1984-12-28 | 1986-07-18 | 日本特殊陶業株式会社 | 被覆膜付きジルコニア基焼結体 |
-
1986
- 1986-06-05 JP JP61130652A patent/JP2530616B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62288182A (ja) | 1987-12-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |