JP2840688B2 - Manufacturing method of aluminum oxide sintered body - Google Patents

Manufacturing method of aluminum oxide sintered body

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JP2840688B2
JP2840688B2 JP2019865A JP1986590A JP2840688B2 JP 2840688 B2 JP2840688 B2 JP 2840688B2 JP 2019865 A JP2019865 A JP 2019865A JP 1986590 A JP1986590 A JP 1986590A JP 2840688 B2 JP2840688 B2 JP 2840688B2
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、酸化アルミニウムを主成分とするセラミッ
クスに関し、より詳細には耐摩耗性および靭性に優れた
特に切削工具用として適した酸化アルミニウム質焼結体
の製法に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a ceramic containing aluminum oxide as a main component, and more particularly, to an aluminum oxide material excellent in wear resistance and toughness, particularly suitable for a cutting tool. The present invention relates to a method for producing a sintered body.

(従来技術及びその問題点) 酸化アルミニウム(Al2O3)質焼結体をはじめとする
セラミック材料は、従来から金属材料などに比較して耐
摩耗性等の機械的特性に優れていることから金属材料に
代わる材料として各種の構造用部品として使用されてい
る。また、Al2O3質焼結体に対しても他のセラミックス
と複合化することにより各種の改善が提案されている。
(Prior art and its problems) Ceramic materials such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ) -based sintered materials should have better mechanical properties such as wear resistance than metal materials. It is used as various structural parts as a material replacing metal materials. Various improvements have also been proposed for Al 2 O 3 sintered bodies by combining them with other ceramics.

しかしながら、最近に至ってはセラミックスに対して
さらに高い特性が要求されており、現在の材料では特に
靭性面が不十分である。
However, recently, even higher properties have been required for ceramics, and the current materials are particularly insufficient in toughness.

一方、Al2O3に耐摩耗性や高温特性を改善を求める要
求もあり、この要求に対しては、セラミックスの中でも
特に耐摩耗性に優れた材料として硼化チタンや硼化ジル
コニウムなどの硼化物を添加した系の研究開発が盛んに
行われている。
On the other hand, there is also a demand for improving the abrasion resistance and high-temperature characteristics of Al 2 O 3. Research and development of a system to which a compound is added is actively performed.

(発明が解決しようとする問題点) このような硼化物を主体とするセラミックスは高い硬
度を有する反面、強度や靭性が低くその応用分野が限ら
れている。
(Problems to be Solved by the Invention) Such boride-based ceramics have high hardness, but have low strength and toughness, and their application fields are limited.

例えば、硼化チタンは硬度が高く、熱伝導性が良いこ
とから切削工具用材料として有望と考えられていたが、
靭性を改善する方法を見出すことが出来ず実用に到って
いない。また、硼化ジルコニウムは金属との反応性が低
いことから、金属溶湯用るつぼ等としての応用が期待さ
れているが、強度の低いことから構造材料としての応用
分野は限られている。
For example, titanium boride has been considered promising as a material for cutting tools because of its high hardness and good thermal conductivity.
A method for improving toughness could not be found, and it was not practical. Further, zirconium boride is expected to be used as a crucible for molten metal because of its low reactivity with metals, but its application field as a structural material is limited because of its low strength.

また、硼化アルミニウムはその他の硼化物と同様に高
い硬度を有している事は知られていたが、その物理的特
性については不明な部分も多い材料であった。
Aluminum boride is known to have a high hardness like other borides, but its physical properties are often unknown.

そこで、本発明者等は先に上記金属硼化物の中でも硼
化アルミニウムの焼結性ならびにその特性改善について
検討を進めた結果、硼化アルミニウムに対し、酸化アル
ミニウムを特定の割合で混合するとともに、特定の焼結
条件で焼成し、硼化アルミニウムの一部又は全部を分解
せしめることによって高い硬度を維持しつつ、高い靭性
を有する特異的な材料が得られることを知見した(特願
平1−312735号)。しかし、この材料は焼結中に硼素が
飛散しやすいことから焼結体組成のコントロールが難し
く、特性が安定しないという問題があった。
Therefore, the present inventors have studied the improvement of the sinterability and characteristics of aluminum boride among the above metal borides.As a result, aluminum oxide was mixed with aluminum boride at a specific ratio, It has been found that a specific material having high toughness can be obtained while maintaining high hardness by firing under a specific sintering condition and decomposing part or all of aluminum boride (Japanese Patent Application No. Hei. No. 312735). However, this material has a problem that the composition of the sintered body is difficult to control because boron is easily scattered during sintering, and the characteristics are not stable.

(問題点を解決するための手段) 本発明者等は、この問題に対し種々検討を加えたとこ
ろ、上記の系に対し焼結助剤としてMg、Ca、Cr、Mn、F
e、Co、Ni及び周期律表第III a族元素から選ばれる少な
くとも1種の元素の化合物を添加することで焼結体の特
性を安定化できる事を見出した。
(Means for Solving the Problem) The present inventors have made various studies on this problem, and found that Mg, Ca, Cr, Mn, and F
It has been found that the properties of the sintered body can be stabilized by adding a compound of at least one element selected from e, Co, Ni and an element of Group IIIa of the periodic table.

即ち、本発明は、硼化アルミニウム15〜95重量%と、
酸化アルミニウムあるいは焼成によって酸化アルミニウ
ムを生成する物質を、生成される酸化アルミニウムに換
算して3〜90重量%の割合で添加し、さらにMg、Ca、C
r、Mn、Fe、Co、Ni及び周期律表第III a族元素のうち少
なくとも1種を酸化物換算で0.1乃至8重量%の割合で
混合し、これを成形後、1400〜1900℃の温度で焼成する
ことを特徴とし、特に上記構成において、酸化アルミニ
ウムあるいは焼成によって酸化アルミニウムを生成する
化合物としての針状のものを用いることによって焼結体
中に針状の粒子を存在させることができ、これにより焼
結体の靭性をさらに向上することができる。
That is, the present invention provides aluminum boride of 15 to 95% by weight,
Aluminum oxide or a substance that produces aluminum oxide by firing is added at a ratio of 3 to 90% by weight in terms of aluminum oxide to be produced, and Mg, Ca, C
At least one of r, Mn, Fe, Co, Ni and Group IIIa element of the periodic table is mixed at a ratio of 0.1 to 8% by weight in terms of oxide, and after molding, a temperature of 1400 to 1900 ° C. In particular, in the above configuration, it is possible to cause needle-like particles in the sintered body by using aluminum oxide or a needle-like thing as a compound that generates aluminum oxide by firing, Thereby, the toughness of the sintered body can be further improved.

以下、本発明を詳述する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明の酸化アルミニウム質焼結体の製法は次に詳述
する原料の調製、成形、焼成の工程により構成される。
The method for producing the aluminum oxide-based sintered body of the present invention comprises the steps of preparing, molding, and firing raw materials described in detail below.

(原料の調整) 出発原料としては硼化アルミニウム粉末及び酸化アル
ミニウム粉末あるいは焼成によって酸化アルミニウムを
生成する化合物粉末を用いる。
(Adjustment of Raw Materials) As starting materials, use is made of aluminum boride powder and aluminum oxide powder or a compound powder that forms aluminum oxide by firing.

硼化アルミニウム粉末は平均粒径200メッシュ以下、
望ましくは3μm以下、最適には1μm以下の粉末であ
り、一般に化学式AlB12、AlB2もしくは非化学量論組成
の硼化アルミニウムであってもよく、またこれらの混合
物であってもよい。現在市販されているAlB12は部分的
にAlB10を含んでいるものもあるがその場合も問題は生
じない。
Aluminum boride powder has an average particle size of 200 mesh or less,
Desirably, it is a powder of 3 μm or less, optimally 1 μm or less, and may generally be aluminum boride of formula AlB 12 , AlB 2 or a non-stoichiometric composition, or a mixture thereof. Some of the currently marketed AlB 12 partially contains AlB 10 , but in that case, no problem occurs.

一方、酸化アルミニウム粉末或いは焼成により酸化ア
ルミニウムを生成する物質は、いずれも平均粒径3μm
以下、特に1μm以下の微細な粒子を用いるのが望まし
い。
On the other hand, aluminum oxide powder or a substance that produces aluminum oxide by firing has an average particle diameter of 3 μm.
Hereinafter, it is particularly desirable to use fine particles of 1 μm or less.

また、本発明によれば酸化アルミニウムあるいは焼成
により酸化アルミニウムを生成する物質として針状形態
の物質を用いることにより焼結体の靭性をさらに高める
ことができる。具体的には、針状晶酸化アルミニウム、
あるいは焼結時の加熱により針状晶酸化アルミニウムを
生成する物質として9Al2O3・2B2O3の化学式を有する針
状晶硼酸アルミニウムが用いられる。なお、これらの針
状物質は、平均径(短径)が2μ以下、特に0.7乃至0.2
μmであることが好ましく、また長径/短径で表わされ
るアスペクト比の平均が3〜100、特に10乃至30のもの
が好適に用いられる。上記平均径を2μm以下に特定し
たのは焼結時の粒成長が過大にならず、高い抵抗強度を
維持できるからであり、2μmより大きいと焼結時の結
晶粒子の粒成長が著しく、粒子径のコントロールが難し
くなり、靭性にばらつきが生じ、また切削工具として用
いた際に逃げ面の境界摩耗が大きくなる傾向にあるため
である。一方、アスペクト比の平均が3より小さいと繊
維強化の効果が少ないために靭性の向上効果はなく、10
0より大きいと原料の取扱が難しく、均一に分散できな
いために靭性が低下する傾向にある。なお、この場合で
もウィスカーの一部を粉砕しながら混合すれば問題なく
使用できる。
Further, according to the present invention, the toughness of the sintered body can be further increased by using a needle-shaped substance as aluminum oxide or a substance that produces aluminum oxide by firing. Specifically, acicular aluminum oxide,
Alternatively needles aluminum borate having the formula of 9Al 2 O 3 · 2B 2 O 3 as a material for generating the needles aluminum oxide by heating in the sintering is used. These needle-like substances have an average diameter (minor diameter) of 2 μ or less, particularly 0.7 to 0.2.
It is preferable that the average of the aspect ratios represented by the major axis / minor axis is 3 to 100, particularly 10 to 30. The reason why the average diameter is specified to be 2 μm or less is that the grain growth at the time of sintering does not become excessive and a high resistance strength can be maintained. This is because it is difficult to control the diameter, the toughness varies, and when used as a cutting tool, the flank boundary wear tends to increase. On the other hand, if the average of the aspect ratios is less than 3, the effect of fiber reinforcement is small, and there is no effect of improving toughness.
If it is larger than 0, the handling of the raw material is difficult, and it cannot be uniformly dispersed, so that the toughness tends to decrease. In this case, if a part of the whisker is mixed while being crushed, it can be used without any problem.

上述の各原料粉末は、硼化アルミニウム粉末が15〜95
重量%、好ましくは30〜80重量%、酸化アルミニウム粉
末あるいは焼成により酸化アルミニウムを生成する物質
が酸化アルミニウムに換算して3〜90重量%、好ましく
は20〜70重量%の割合で混合される。また特に高硬度の
材質を得るためには、硼化アルミニウム55〜80重量%、
酸化アルミニウム20〜45重量%が最適であり、特に高靭
性の材質を得るためには、硼化アルミニウム30〜55重量
%、酸化アルミニウム45〜70重量%が最適である。
Each of the above raw material powders has an aluminum boride powder of 15 to 95%.
%, Preferably 30 to 80% by weight, aluminum oxide powder or a substance which forms aluminum oxide by firing is mixed at a ratio of 3 to 90% by weight, preferably 20 to 70% by weight in terms of aluminum oxide. In order to obtain a particularly high hardness material, 55-80% by weight of aluminum boride,
The optimum content is 20 to 45% by weight of aluminum oxide, and particularly 30 to 55% by weight of aluminum boride and 45 to 70% by weight of aluminum oxide to obtain a material having high toughness.

混合割合を上記の範囲に設定したのは硼化アルミニウ
ムが95重量%を越えると焼結が難しく、また、硼化アル
ミニウムが15重量%を下回ると焼結体の硬度が低下し、
所望の特性が得られないからである。酸化アルミニウム
が3重量%を下回ると強靭化の効果がなく、90重量%を
越えると硬度が低下する。
The reason for setting the mixing ratio within the above range is that sintering is difficult when aluminum boride exceeds 95% by weight, and when aluminum boride is less than 15% by weight, the hardness of the sintered body decreases,
This is because desired characteristics cannot be obtained. If the amount of aluminum oxide is less than 3% by weight, there is no effect of toughening, and if it exceeds 90% by weight, the hardness decreases.

また、高靭性化を目的に酸化アルミニウム粉末の代わ
りに添加される針状物質は、酸化アルミニウム全量に対
し、10重量%以上の割合で置換することが望ましい。
The needle-like substance added in place of the aluminum oxide powder for the purpose of increasing toughness is desirably replaced at a rate of 10% by weight or more based on the total amount of aluminum oxide.

また、本発明によれば、焼結助剤としてMg、Ca、Cr、
Mn、Fe、Co、Ni及び周期律表第III a族元素から選ばれ
る少なくとも1種を酸化物換算で0.1乃至8重量%、特
に0.3乃至5重量%の割合で含有させることが重要で、
上記助剤の量が0.1重量%未満では焼結が不十分で、特
性上においても安定した焼結体が得られず、8重量%を
越えると焼結体中にボイドが発生し望ましくない。な
お、周期律表第III a族元素としては特にYb、Nd、Er、C
e、Sm、Y、Cd、DyおよびLaが挙げられる。
According to the present invention, as a sintering aid, Mg, Ca, Cr,
It is important to contain at least one selected from Mn, Fe, Co, Ni and an element of Group IIIa of the periodic table in an amount of 0.1 to 8% by weight, particularly 0.3 to 5% by weight in terms of oxide,
If the amount of the auxiliary agent is less than 0.1% by weight, sintering is insufficient, and a stable sintered body cannot be obtained even in characteristics. If the amount exceeds 8% by weight, voids are generated in the sintered body, which is not desirable. In particular, Yb, Nd, Er, C
e, Sm, Y, Cd, Dy and La.

(成形) 前記の硼化アルミニウム、酸化アルミニウムおよび焼
結助剤を所定の割合で混合後、周知の成形手段で所望の
形状に成形する。成形手段としては例えばプレス成形、
押し出し成形、射出成形、鋳込み成形、冷間静水圧成形
等が採用される。なお成形に際し、成形性を向上させる
ため公知のバインダーや分散剤を用いてもよい。これら
の成形体を所望により真空中もしくは窒素ガスもしくは
アルゴンガス等の不活性ガス中でバインダー除去したの
ち焼成を行う。
(Molding) The above-mentioned aluminum boride, aluminum oxide and sintering aid are mixed at a predetermined ratio, and then molded into a desired shape by a known molding means. As molding means, for example, press molding,
Extrusion molding, injection molding, casting molding, cold isostatic pressing and the like are employed. At the time of molding, a known binder or dispersant may be used to improve moldability. After sintering, these molded bodies are removed in a vacuum or an inert gas such as nitrogen gas or argon gas as required.

(焼成) 焼成は1200乃至1900℃の温度でAr、He等の不活性ガス
もしくはカーボン等の存在する還元性雰囲気およびそれ
らの加圧もしくは減圧雰囲気で0.5乃至6.0時間行えばよ
い。焼成手段としては、常圧焼成、ホットプレス法およ
び熱間静水圧焼成法(HIP法)等が適用され、特に高密
度の焼結体を得るために、普通焼成、ホットプレス法に
よって対理論密度比96%以上の焼結体を作成した後、さ
らに500気圧以上の高圧下で熱間静水圧焼成すればよ
い。
(Firing) The firing may be performed at a temperature of 1200 to 1900 ° C. for 0.5 to 6.0 hours in a reducing atmosphere in which an inert gas such as Ar, He or the like or carbon is present, and a pressurized or reduced pressure atmosphere thereof. As the firing means, normal pressure firing, hot pressing method, hot isostatic pressing method (HIP method), etc. are applied. After preparing a sintered body having a ratio of 96% or more, hot isostatic firing may be further performed under a high pressure of 500 atm or more.

上記の焼成によれば、原料中の硼化アルミニウムはそ
の一部または全部がアルミニウムと硼素に分離し、アル
ミニウムは系中の酸素と反応して酸化アルミニウムを生
成し、硼素も系中の酸素と反応し酸化硼素や、アルミニ
ウム、酸素、硼素からなるガラス状物質を生成する。こ
れら硼素化合物は焼結助剤成分とともに液相を生成し焼
結を進行させるが、この時一部の硼素は揮散する。ま
た、原料の酸化アルミニウムは一部粒成長を伴いながら
ほぼそのままの状態で残存する。
According to the above firing, part or all of the aluminum boride in the raw material is separated into aluminum and boron, and the aluminum reacts with oxygen in the system to produce aluminum oxide, and boron also reacts with oxygen in the system. It reacts to produce boron oxide and a glassy substance consisting of aluminum, oxygen and boron. These boron compounds form a liquid phase together with the sintering aid component to promote sintering, but at this time, some of the boron is volatilized. Also, the aluminum oxide as a raw material remains almost as it is with some grain growth.

上記の製造方法によって得られる焼結体は、酸化アル
ミニウムを主相とし、その粒界に副相として酸化硼素或
いは硼酸アルミニウムまたはアルミニウム、硼素、酸素
からなるガラス状物質などが生成される。また、焼結助
剤成分も副相成分を形成する。本発明によれば、焼結体
としての特性上アルミニウムおよび硼素の最適な割合に
ついて検討したところ、アルミニウムが全量中10〜50重
量%、特に20〜40重量%、硼素が10〜50重量%、特に20
〜40重量%の割合で存在する焼結体が優れた特性を示し
た。
The sintered body obtained by the above-described manufacturing method has aluminum oxide as a main phase, and boron oxide or aluminum borate or a glassy substance made of aluminum, boron, oxygen, or the like is generated as a subphase at the grain boundaries. Further, the sintering aid component also forms a subphase component. According to the present invention, when the optimum ratio of aluminum and boron was examined in terms of the properties as a sintered body, aluminum was 10 to 50% by weight, particularly 20 to 40% by weight, boron was 10 to 50% by weight, and Especially 20
Sinters present in a proportion of 4040% by weight showed excellent properties.

即ち、アルミニウムの量が10重量%を下回ると、硬度
及び靭性が低下し、構造材料として使用できなくなり、
50重量%を越えると硬度が低下し切削工具や耐摩耗材料
として使用した場合に摩耗性が低下する。硼素の量が10
重量%を下回ると硬度が通常の酸化アルミニウム焼結体
と同程度となり硼素の添加の効果がなく、50重量%を越
えると靭性が低下する。
That is, if the amount of aluminum is less than 10% by weight, the hardness and toughness decrease, and the aluminum cannot be used as a structural material.
If it exceeds 50% by weight, the hardness is reduced, and when used as a cutting tool or a wear-resistant material, the wear property is reduced. 10 boron
If the amount is less than 10% by weight, the hardness becomes almost the same as that of a normal aluminum oxide sintered body, and there is no effect of adding boron.

本発明によれば、原料として前記針状物質を用い、特
にアスペクト比1.5以上の酸化アルミニウム結晶粒子を
焼結体中に5体積%以上、特に20体積%以上の割合で存
在させることによりさらに高靭性化を図ることができ
る。
According to the present invention, the needle-like substance is used as a raw material, and in particular, aluminum oxide crystal particles having an aspect ratio of 1.5 or more are present in a sintered body at a rate of 5% by volume or more, particularly 20% by volume or more, thereby achieving a higher level. Toughness can be improved.

(作用) 上述した焼結体が高強度、高靭性かつ高硬度を有する
理由についてはおよそ次の2つの要因が考えられる。
(Operation) The following two factors can be considered as reasons why the above-mentioned sintered body has high strength, high toughness and high hardness.

粒子結合力の向上 焼結時、硼化アルミニウムの一部または全部が分解し
活性なアルミニウムと硼素が生成される。このアルミニ
ウムと硼素により強固に結合された新たな粒子が形成さ
れ粒子結合力の向上が図られる。
Improvement of particle bonding strength During sintering, part or all of aluminum boride is decomposed to produce active aluminum and boron. New particles which are firmly bonded by the aluminum and boron are formed, and the particle bonding force is improved.

粒子形状の複雑化 従来のアルミナでは結晶粒子は球形に近い物が多く、
破壊はそれらの粒界から起こっていた。本発明の材料で
はに記述した分解生成反応を伴って焼結されるため粒
子形状は複雑に入り組んだ形状となっている。このため
新たなクラックの進展が阻止されその結果破壊靭性が向
上する。なお、針状のアルミナもしくは分解により針状
のアルミナを生成する物質を添加すると粒子形状の複雑
化は更に促進され、針状結晶が入り組んだ組織を持つよ
うになるため靭性は更に向上する。
Complexity of particle shape In conventional alumina, many crystal particles are almost spherical,
Destruction was occurring from those grain boundaries. In the material of the present invention, the particles are sintered together with the decomposition generation reaction described in the above, so that the particle shape is complicated and complicated. Therefore, the development of new cracks is prevented, and as a result, the fracture toughness is improved. The addition of acicular alumina or a substance that produces acicular alumina by decomposition is further promoted to complicate the particle shape, and has a complicated structure of acicular crystals, thereby further improving toughness.

また、前述した焼結助剤の添加により、前記の分解
生成反応をより促進し、硼素の揮散による減少した液相
成分を補充することにより高密度の焼結体を安定して得
ることができる。
In addition, by the addition of the sintering aid described above, the decomposition reaction is further promoted, and a liquid phase component reduced by the volatilization of boron is supplied to thereby stably obtain a high-density sintered body. .

以下、本発明の次の例で説明する。 Hereinafter, the following example of the present invention will be described.

(実施例1) 原料として、Al2O3粉末(平均粒径1μm以下、純度9
9.9%以上)と、AlB12粉末(平均粒径2μm)と針状Al
2O3(平均粒径0.7μm、平均アスペクト比15)と、針状
硼酸アルミニウム(平均粒径0.7μm、平均アスペクト
比20)並びに平均粒径が1〜2μmの焼結助剤を第1表
の割合で秤量後回転ミルで12時間混合粉砕した。混合後
のスラリーを乾燥してホットプレス用原料とした。
(Example 1) Al 2 O 3 powder (average particle size of 1 μm or less, purity 9
9.9%), AlB 12 powder (average particle size 2μm) and acicular Al
Table 1 shows 2 O 3 (average particle size 0.7 μm, average aspect ratio 15), acicular aluminum borate (average particle size 0.7 μm, average aspect ratio 20) and sintering aid having an average particle size of 1 to 2 μm. And then mixed and pulverized for 12 hours with a rotary mill. The slurry after mixing was dried to obtain a raw material for hot pressing.

この原料をカーボン型に充填し、1680℃で1時間、30
0kg/cm2の圧力でホットプレス焼成して、JISに基づく抗
折試験片を作成した。
This raw material is filled in a carbon mold and heated at 1680 ° C for 1 hour for 30 hours.
Hot press firing was performed at a pressure of 0 kg / cm 2 to prepare a bending test piece based on JIS.

得られた各試料を研磨してJIS1601に基づく3点曲げ
抗折強度を、また鏡面状態にポリッシングしてIM法でK1
cを、さらにビッカース硬度を測定した。
Each obtained sample was polished to obtain a three-point bending strength based on JIS1601, and polished to a mirror surface to obtain K1 by IM method.
c and Vickers hardness were further measured.

また、焼結体に対しICP分析を行い、Al、Bの量を定
量し、電子顕微鏡写真からの面分析により焼結体中のア
スペクト比1.5以上の粒子の含有率を求めた。
In addition, ICP analysis was performed on the sintered body, the amounts of Al and B were quantified, and the content of particles having an aspect ratio of 1.5 or more in the sintered body was determined by surface analysis from an electron micrograph.

結果は第1表に示す。 The results are shown in Table 1.

第1表によれば、硼化アルミニウムのみからなる試料
No.1の比較例に対し、Al2O3成分および焼結助剤を添加
した試料No.2〜7は特性が大きく向上した。
According to Table 1, a sample consisting only of aluminum boride
Compared with the comparative example of No. 1, the samples No. 2 to 7 to which the Al 2 O 3 component and the sintering aid were added showed significantly improved characteristics.

また、Al2O3成分として針状硼酸アルミニウムを添加
した試料No.9〜15では、硼素量が多過ぎる試料No.9や硼
素量が少な過ぎる試料No.15以外が特性が向上した。
In addition, in Samples 9 to 15 to which acicular aluminum borate was added as an Al 2 O 3 component, the characteristics were improved except for Sample No. 9 in which the amount of boron was too large and Sample No. 15 in which the amount of boron was too small.

試料No.16〜24において焼結助剤を含まないAlB12とAl
2O3の組合せからなる試料No.16に対し、焼結助剤を添加
するに従い、特性は向上するが助剤の量が8重量9と試
料No.40〜54との比較によれば、Al2O3成分としてAl2O3
粒子を用いた試料No.40〜54よりもAl2O3成分として針状
Al2O3を用いた方が特性、特に靭性が高いことが理解さ
れる。
AlB 12 and Al without sintering aid in Sample Nos. 16 to 24
For sample No. 16 composed of a combination of 2 O 3, as the sintering aid was added, the characteristics improved, but the amount of the aid was 8 wt 9 according to a comparison between sample Nos. 40 to 54, Al 2 O 3 Al 2 O 3 as a component
Needle-like as Al 2 O 3 component than sample No. 40-54 using particles
It is understood that the use of Al 2 O 3 has higher properties, especially toughness.

(発明の効果) 以上詳述した通り、本発明の酸化アルミニウム質焼結
体の製法によれば、硼化アルミニウムの一部または全部
が分解し活性なアルミニウムと硼素が生成され、強固に
結合された新たな粒子が形成され、粒子結合力の向上が
図られるとともに、粒子形状が複雑に入り組んだ形状と
なるため靭性が向上し、得られた酸化アルミニウムを主
体とする複合焼結体において高い硬度と高い靭性を付与
することができ、これにより工具をはじめとする各種体
摩耗部品や構造部品等としてその応用分野を拡げること
ができる。
(Effects of the Invention) As described in detail above, according to the method for producing an aluminum oxide-based sintered body of the present invention, part or all of aluminum boride is decomposed to generate active aluminum and boron, which are strongly bonded. New particles are formed, the particle bonding force is improved, and the particle shape becomes complicated and intricate, so that the toughness is improved, and the obtained aluminum oxide-based composite sintered body has high hardness. And high toughness can be imparted, thereby expanding the field of application as various body wear parts and structural parts including tools.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 35/00 - 35/22──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) C04B 35/00-35/22

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】硼化アルミニウム15〜95重量%と、酸化ア
ルミニウムあるいは焼成によって酸化アルミニウムを生
成する物質を、生成される酸化アルミニウムに換算して
3〜90重量%の割合で添加し、さらにMg、Ca、Cr、Mn、
Fe、Co、Ni及び周期律表第III a族元素のうち少なくと
も1種を酸化物換算で0.1乃至8重量%の割合で混合
し、これを成形後、1400〜1900℃の温度で焼成すること
を特徴とする酸化アルミニウム質焼結体の製法。
1. An aluminum boride of 15 to 95% by weight and aluminum oxide or a substance capable of producing aluminum oxide by calcination are added at a ratio of 3 to 90% by weight in terms of aluminum oxide to be produced. , Ca, Cr, Mn,
At least one of Fe, Co, Ni and Group IIIa element of the periodic table is mixed at a ratio of 0.1 to 8% by weight in terms of oxide, and after molding, firing at a temperature of 1400 to 1900 ° C. A method for producing an aluminum oxide-based sintered body, characterized in that:
【請求項2】前記酸化アルミニウムあるいは焼成によっ
て酸化アルミニウムを生成する物質の全部または一部が
針状の結晶粒子からなる特許請求の範囲第1項記載の酸
化アルミニウム質焼結体の製法。
2. The method for producing an aluminum oxide sintered body according to claim 1, wherein all or a part of said aluminum oxide or a substance which forms aluminum oxide by firing is made of acicular crystal grains.
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