JP3064350B2 - High wear resistant composite sintered body - Google Patents

High wear resistant composite sintered body

Info

Publication number
JP3064350B2
JP3064350B2 JP2210600A JP21060090A JP3064350B2 JP 3064350 B2 JP3064350 B2 JP 3064350B2 JP 2210600 A JP2210600 A JP 2210600A JP 21060090 A JP21060090 A JP 21060090A JP 3064350 B2 JP3064350 B2 JP 3064350B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sintered body
weight
oxide
composite sintered
phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2210600A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0492857A (en
Inventor
正樹 小林
知之 大下
Original Assignee
東芝タンガロイ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 東芝タンガロイ株式会社 filed Critical 東芝タンガロイ株式会社
Priority to JP2210600A priority Critical patent/JP3064350B2/en
Publication of JPH0492857A publication Critical patent/JPH0492857A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3064350B2 publication Critical patent/JP3064350B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、耐摩耗性,耐溶着性,潤滑性,強度,靱性
及び面精度にすぐれる酸化物系複合焼結体に関し、具体
的には、旋削工具,フライス工具に代表される切削工具
又は製缶工具,スリッターに代表される耐摩耗工具に適
する高耐摩耗性複合焼結体に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an oxide-based composite sintered body having excellent wear resistance, welding resistance, lubricity, strength, toughness and surface accuracy. The present invention relates to a high wear resistant composite sintered body suitable for a cutting tool represented by a turning tool, a milling tool or a wear resistant tool represented by a slitter.

(従来の技術) 従来、切削工具又は耐摩耗工具として使用されている
酸化物系複合焼結体としては、Al2O3−MgO系焼結体とZr
O2−Y2O3系焼結体に大別できる。この内、前者は、耐摩
耗性にすぐれるものの靱性が極端に低く、欠損しやすい
こと、後者は、相変態に伴う体積膨張によりクラック伝
播を阻止する作用が働き、高破壊靱性値及び高強度にな
ったけれども、低硬度であること、特に高温時での硬度
低下が著しく耐摩耗性に劣るという問題がある。これら
の問題を解決しようとしたものが多数提案されており、
この内、Al2O3−ZrO2−Cr2O3三成分を主体にした焼結体
の代表的なものに特開平1−290557号公報がある。
The (prior art) conventional oxide composite sintered body is used as a cutting tool or wear tool, Al 2 O 3 -MgO based sintered body and Zr
O 2 -Y 2 it can be roughly classified into O 3 sintered body. Among them, the former has excellent wear resistance but has extremely low toughness and is susceptible to fracture. The latter has the effect of preventing crack propagation due to volume expansion accompanying phase transformation, and has a high fracture toughness value and high strength. However, there is a problem that the hardness is low, and particularly, the hardness is remarkably reduced at high temperature and the wear resistance is inferior. Many proposals have been made to solve these problems,
Of these, a representative sintered body mainly composed of three components of Al 2 O 3 —ZrO 2 —Cr 2 O 3 is disclosed in JP-A-1-290557.

(発明が解決しようとする課題) 特開平1−290557号公報には、1〜5モル%の安定化
剤を含むZrO260〜95重量%と1〜20重量%のCr2O3を固
溶するAl2O3固溶体とからなる複合焼結体が開示されて
いる。
(Problems to be Solved by the Invention) JP-A-1-290557 discloses that 60-95% by weight of ZrO 2 containing 1-5 mol% of a stabilizer and 1-20% by weight of Cr 2 O 3 are solidified. A composite sintered body composed of a soluble Al 2 O 3 solid solution is disclosed.

この同公報に開示の複合焼結体は、高強度及び高靱性
を達成させたすぐれた焼結体であるけれども、高温での
耐溶着性、耐摩耗性が劣ること、潤滑性が低いこと及び
面精度が劣ることから耐摩耗工具としての用途が限定さ
れること、並びに切削工具としての実用化が困難である
という問題がある。
Although the composite sintered body disclosed in this publication is an excellent sintered body that has achieved high strength and high toughness, it has poor welding resistance at high temperatures, poor wear resistance, low lubricity, and There is a problem that the use as a wear-resistant tool is limited due to poor surface accuracy, and that it is difficult to put it into practical use as a cutting tool.

本発明は、上述のような問題点を解決したもので、具
体的には、酸化アルミニウムと酸化クロムと安定化剤を
含んだ酸化ジルコニウムとをバランスよく調整し、さら
に金属相及び/又は炭化クロムを含有させて、それぞれ
の特性を最大限に発揮させることに成功した切削工具又
は耐摩耗工具としてすぐれた高耐摩耗性複合焼結体の提
供を目的とするものである。
The present invention has solved the above-mentioned problems. Specifically, the present invention adjusts aluminum oxide, chromium oxide, and zirconium oxide containing a stabilizer in a well-balanced manner, and further forms a metal phase and / or chromium carbide. It is an object of the present invention to provide a highly wear-resistant composite sintered body which is excellent as a cutting tool or a wear-resistant tool which has succeeded in exerting the respective characteristics to the maximum by containing the same.

(課題を解決するための手段) 本発明者らは、鋼,鋳物などの被加工材を切削加工す
る場合、又はSUS材,Cu合金,Al合金などの被加工材を塑
性加工もしくは切断加工する場合に、被加工材が工具の
加工面に溶着あるいは付着し、これが原因となって工具
の加工面の摩耗が急激に進行し、被加工材おける被加工
面の荒れが激しくなるということに対する検討を行って
いた所、 第1に、酸化クロムを含む焼結体は、被加工材である
金属と溶着し難く、摩擦係数が低いこと及び研摩加工を
行ったとき、焼結体の被加工面の精度が高くなること、
この結果、工具として使用したときに被加工材の付着が
著しく減少するという知見を得たものである。
(Means for Solving the Problems) The present inventors perform cutting of a workpiece such as steel or casting, or plastic working or cutting of a workpiece such as a SUS material, a Cu alloy, or an Al alloy. In such cases, the work material is welded or adhered to the work surface of the tool, and this causes rapid wear of the work surface of the tool, leading to severe roughness of the work surface in the work material. First, the sintered body containing chromium oxide is difficult to be welded to the metal to be processed, has a low coefficient of friction, and when the polishing is performed, the processed surface of the sintered body is That the accuracy of
As a result, it has been found that when used as a tool, the adhesion of the workpiece is significantly reduced.

第2に、苛酷な切削工具として実用可能な耐摩耗性、
靱性を保持させ、かつ上述の酸化クロムの効果を最大限
に発揮させるためには、酸化クロムと固溶しやすい、主
として耐摩耗性の向上に効果のある酸化アルミニウム
と、主として靱性の向上に効果のある酸化ジルコニウム
と、酸化クロムとの三成分の組成の調整により、達成す
ることができるという知見を得たものである。
Second, wear resistance that can be used as a severe cutting tool,
In order to maintain toughness and maximize the effect of chromium oxide described above, aluminum oxide, which is easily dissolved in chromium oxide and is mainly effective in improving wear resistance, and is mainly effective in improving toughness It has been found that this can be achieved by adjusting the composition of the three components of zirconium oxide having certain properties and chromium oxide.

この第1と第2の知見に基づいて、本発明を完成する
に至ったものである。
The present invention has been completed based on the first and second findings.

すなわち、本発明の高耐摩耗性複合焼結体は、Cr,Co,
Ni,Fe及びこれらの相互合金の中の少なくとも1種の金
属相を10重量%以下と、残部が金属酸化物相と不可避不
純物とからなる複合焼結体であり、該金属酸化物相は、
MgO,CaO,希土類酸化物及びこれらの相互固溶体の中の少
なくとも1種を1〜5モル%含有する酸化ジルコニウム
10〜85重量%と酸化クロム10〜72重量%と酸化アルミニ
ウム5〜80重量%とでなることを特徴とするものであ
る。
That is, the high wear resistant composite sintered body of the present invention is Cr, Co,
Ni, Fe and at least one type of metal phase among these alloys is 10% by weight or less, the balance is a composite sintered body consisting of a metal oxide phase and unavoidable impurities, the metal oxide phase,
Zirconium oxide containing 1 to 5 mol% of at least one of MgO, CaO, rare earth oxides and their mutual solid solutions
It is characterized by comprising 10 to 85% by weight, 10 to 72% by weight of chromium oxide and 5 to 80% by weight of aluminum oxide.

また、本発明の高耐摩耗性複合焼結体は、炭化クロム
を30重量%以下と、残部が金属酸化物相と不可避不純物
とからなる複合焼結体であり、該金属酸化物相は、MgO,
CaO,希土類酸化物及びこれらの相互固溶体の中の少なく
とも1種を1〜5モル%含有する酸化ジルコニウム10〜
85重量%と酸化クロム10〜72重量%と酸化アルミニウム
5〜80重量%とでなることを特徴とするものである。
Further, the high wear-resistant composite sintered body of the present invention is a composite sintered body composed of 30% by weight or less of chromium carbide and a balance of a metal oxide phase and unavoidable impurities. MgO,
Zirconium oxide containing 10 to 5 mol% of at least one of CaO, rare earth oxides and mutual solid solutions thereof
It is characterized by comprising 85% by weight, 10 to 72% by weight of chromium oxide and 5 to 80% by weight of aluminum oxide.

さらに、本発明の高耐摩耗性複合焼結体は、Cr,Co,N
i,Fe及びこれらの相互合金の中の少なくとも1種の金属
相を10重量%以下と、炭化クロムを30重量%以下と、残
部が金属酸化物相と不可避不純物とからなる複合焼結体
であり、該金属酸化物相は、MgO,CaO,希土類酸化物及び
これらの相互固溶体の中の少なくとも1種を1〜5モル
%含有する酸化ジルコニウム10〜85重量%と酸化クロム
10〜72重量%と酸化アルミニウム5〜80重量%とでなる
ことを特徴とするものである。
Further, the high wear-resistant composite sintered body of the present invention includes Cr, Co, N
A composite sintered body composed of at least one metal phase of i, Fe and their mutual alloys of 10% by weight or less, chromium carbide of 30% by weight or less, and a balance of a metal oxide phase and unavoidable impurities. The metal oxide phase contains 10 to 85% by weight of zirconium oxide containing 1 to 5 mol% of at least one of MgO, CaO, rare earth oxides and their mutual solid solution, and chromium oxide.
It is characterized by comprising 10 to 72% by weight and 5 to 80% by weight of aluminum oxide.

本発明の高耐摩耗性複合焼結体における酸化ジルコニ
ウムは、1部又は全部が正方晶の結晶構造からなってい
ると、一層、高靱性な焼結体を得ることができるので好
ましく、具体的には、単斜晶と正方晶、又は全部が正方
晶、もしくは正方晶と立方晶、あるいは単斜晶と正方晶
と立方晶とからなるものである。この酸化ジルコニウム
中に含有する安定化剤は、具体的には、MgO,CaO,又はS
c,Y,ランタノイドの酸化物でなる希土類酸化物及びこれ
らの相互固溶体の中の少なくとも1種からなるものであ
る。
The zirconium oxide in the high wear-resistant composite sintered body of the present invention is preferable if one part or all of the zirconium oxide has a tetragonal crystal structure, because a further high-toughness sintered body can be obtained. Are monoclinic and tetragonal, or all of tetragonal, or tetragonal and cubic, or monoclinic, tetragonal and cubic. The stabilizer contained in the zirconium oxide is, specifically, MgO, CaO, or S
It is composed of at least one of rare earth oxides composed of c, Y and lanthanoid oxides and their mutual solid solutions.

この酸化ジルコニウムの中の安定化剤が1モル%未満
になると、焼結体の中に単斜晶酸化ジルコニウムの量が
多くなること、逆に安定化剤が5モル%を超えて多くな
ると焼結体の中に立方晶酸化ジルコニウムの量が多くな
ることにより、いずれも切削工具としての耐欠損性、耐
摩耗工具としての強度及び耐摩耗性の低下となる。この
ために、酸化ジルコニウム中の安定化剤を1〜5モル%
と定めたものである。この安定化剤を含有した酸化ジル
コニウムが焼結体全体の10重量%未満になると、酸化ジ
ルコニウムの正方晶から単斜晶への相変態による靱性改
善の効果が少なくて、強度低下が著しくなること、逆に
85重量%を超えて多くなると、相対的に酸化アルミニウ
ム及び酸化クロムの含有量が減少して、耐摩耗性、潤滑
性及び耐溶着性が劣ることになる。このために、安定化
剤を含有した酸化ジルコニウムは、焼結体全体の10〜85
重量%、好ましくは10〜70重量%である。
When the amount of the stabilizing agent in the zirconium oxide is less than 1 mol%, the amount of the monoclinic zirconium oxide in the sintered body increases, and conversely, when the amount of the stabilizing agent exceeds 5 mol%, the sintering increases. Increasing the amount of cubic zirconium oxide in the compact results in a decrease in fracture resistance as a cutting tool, strength and wear resistance as a wear-resistant tool. For this purpose, the stabilizer in zirconium oxide is added in an amount of 1 to 5 mol%.
It is defined. If the amount of zirconium oxide containing this stabilizer is less than 10% by weight of the entire sintered body, the effect of improving the toughness due to the phase transformation of zirconium oxide from tetragonal to monoclinic is small, and the strength is significantly reduced. ,vice versa
If the content exceeds 85% by weight, the contents of aluminum oxide and chromium oxide are relatively reduced, resulting in inferior wear resistance, lubricity and welding resistance. For this reason, zirconium oxide containing a stabilizer is 10 to 85% of the entire sintered body.
%, Preferably 10 to 70% by weight.

この安定化剤を含有した酸化ジルコニウムの他に、本
発明の高耐摩耗性複合焼結体を構成している酸化クロム
と酸化アルミニウムは、1部又は全部が相互固溶体にな
っていると、一層耐摩耗性,潤滑性,耐溶着性及び緻密
性のすぐれた焼結体を得ることができるので好ましく、
具体的には、酸化クロムと酸化クロム−酸化アルミニウ
ムの固溶体、又は酸化クロム−酸化アルミニウムの固溶
体のみ、もしくは酸化クロム−酸化アルミニウムの固溶
体と酸化アルミニウム、あるいは酸化クロムと酸化アル
ミニウムと酸化クロム−酸化アルミニウムの固溶体から
なるものである。
In addition to the zirconium oxide containing the stabilizer, chromium oxide and aluminum oxide constituting the high wear-resistant composite sintered body of the present invention can be further improved if one part or all of them is a mutual solid solution. It is preferable because a sintered body having excellent wear resistance, lubricity, welding resistance and denseness can be obtained.
Specifically, a solid solution of chromium oxide and chromium oxide-aluminum oxide, only a solid solution of chromium oxide-aluminum oxide, or a solid solution of chromium oxide-aluminum oxide and aluminum oxide, or chromium oxide, aluminum oxide, and chromium oxide-aluminum oxide Consisting of a solid solution of

これらの内、酸化クロムが焼結体全体の10重量%未満
になると、耐溶着性及び潤滑性が低下し、その結果耐欠
損性、耐摩耗性が低下し、逆に72重量%を超えて多くな
ると、相対的に酸化ジルコニウム及び酸化アルミニウム
の含有量が減少して、耐摩耗性及び靱性の低下となる。
このために、焼結体中の酸化クロムの量は、10〜72重量
%、特に好ましくは15〜45重量%である。
When the chromium oxide content is less than 10% by weight of the whole sintered body, the welding resistance and the lubricating property are reduced, and as a result, the chipping resistance and the abrasion resistance are reduced, and conversely, exceeding 72% by weight. As the content increases, the contents of zirconium oxide and aluminum oxide relatively decrease, resulting in a decrease in wear resistance and toughness.
For this purpose, the amount of chromium oxide in the sintered body is between 10 and 72% by weight, particularly preferably between 15 and 45% by weight.

一方、酸化アルミニウムが焼結体全体の5重量%未満
になると、耐摩耗性の低下が著しく、逆に、80重量%を
超えて多くなると、靱性及び耐溶着性が低下して欠損し
やすくなる。このために、焼結体中の酸化アルミニウム
の量は、5〜80重量%、特に好ましくは5〜60重量%で
ある。
On the other hand, if the aluminum oxide is less than 5% by weight of the whole sintered body, the wear resistance is remarkably reduced, and if it exceeds 80% by weight, the toughness and the welding resistance are reduced and the sintered body is liable to be broken. . For this purpose, the amount of aluminum oxide in the sintered body is from 5 to 80% by weight, particularly preferably from 5 to 60% by weight.

この本発明の高耐摩耗性複合焼結体は、安定化剤の含
有した酸化ジルコニウムと酸化クロムと酸化アルミニウ
ムとの金属酸化物相の含有率により、最適効果が異なる
もので、特に、切削工具として用いる場合には、特に安
定化剤の含有した酸化ジルコニウム20〜50重量%と酸化
クロム15〜40重量%と酸化アルミニウム25〜56重量%と
でなる焼結体が好ましく、耐摩耗工具として用いる場合
には、特に安定化剤の含有した酸化ジルコニウム50〜70
重量%と酸化クロム15〜35重量%と酸化アルミニウム9
〜25重量%とでなる焼結体が好ましいものである。
The highly wear-resistant composite sintered body of the present invention has different optimum effects depending on the content of the metal oxide phase of zirconium oxide, chromium oxide and aluminum oxide containing a stabilizer, and in particular, cutting tools. In particular, a sintered body containing 20 to 50% by weight of zirconium oxide, 15 to 40% by weight of chromium oxide, and 25 to 56% by weight of aluminum oxide containing a stabilizer is preferably used as a wear-resistant tool. In some cases, especially zirconium oxide containing a stabilizer 50-70
15% to 35% by weight of chromium oxide and aluminum oxide 9
A sintered body having a content of about 25% by weight is preferable.

本発明の高耐摩耗性複合焼結体における金属酸化物相
は、金属酸化物相の10重量%以下を、Cr,Co,Ni,Fe及び
これらの相互合金の中の少なくとも1種の金属相で置換
すると、焼結体の強度及び靱性を高める効果があること
から、強度及び靱性を重要視する耐摩耗工具に対しては
好ましいことである。この場合の金属相は、Cr−Ni合
金,Cr−Ni−Co合金,Cr−Ni−Fe合金,Cr−Ni−Co−Fe合
金のように、CrとNiの含有した合金が特に好ましく、こ
れらの内、Cr量の多い合金の場合は、耐熱性及び耐酸化
性にすぐれる。
The metal oxide phase in the high wear resistant composite sintered body of the present invention accounts for at least 10% by weight of the metal oxide phase and at least one metal phase among Cr, Co, Ni, Fe and their alloys. Is effective for increasing the strength and toughness of the sintered body, which is preferable for a wear-resistant tool in which strength and toughness are regarded as important. In this case, the metal phase is particularly preferably an alloy containing Cr and Ni, such as a Cr-Ni alloy, a Cr-Ni-Co alloy, a Cr-Ni-Fe alloy, and a Cr-Ni-Co-Fe alloy. Among them, alloys with a large Cr content have excellent heat resistance and oxidation resistance.

また、この金属酸化物相は、その30重量%以下を炭ク
ロムで置換することも焼結体の強度及び靱性を高める効
果がある。
Also, replacing 30% by weight or less of the metal oxide phase with chromium carbon has the effect of increasing the strength and toughness of the sintered body.

本発明の高耐摩耗性複合焼結体は、従来から行われて
いる粉末冶金の製造方法を応用することにより作製する
ことができるけれども、下記の方法で行うと緻密な焼結
体が得られやすく好ましいことである。
Although the high wear-resistant composite sintered body of the present invention can be produced by applying the conventional powder metallurgy manufacturing method, a dense sintered body can be obtained by performing the following method. It is easy and preferable.

まず、出発物質の内、安定化剤と酸化ジルコニウム
は、それぞれ単独で用いてもよいが、安定化剤を酸化ジ
ルコニウム中に含有した固溶体の状態で用いると焼結体
の靱性を高める効果があるので好ましいことである。ま
た、出発物質としての酸化アルミニウムと酸化クロムも
焼結時に全率固溶するので、それぞれを単独で用いても
よいが、予め固溶体化処理して用いると、焼結時での粒
成長の抑制と、焼結体の強度及び耐摩耗性を高める効果
があるので好ましいことである。
First, among the starting materials, the stabilizer and zirconium oxide may be used alone, but when the stabilizer is used in the form of a solid solution contained in zirconium oxide, there is an effect of increasing the toughness of the sintered body. This is preferred. In addition, aluminum oxide and chromium oxide as starting materials also form a solid solution at the time of sintering. Therefore, each may be used alone. However, if the solid solution treatment is performed beforehand, the suppression of grain growth at the time of sintering is suppressed. And the effect of increasing the strength and wear resistance of the sintered body is preferred.

金属酸化物相を金属相で置換してなる焼結体を作製す
る場合は、金属相を形成するための金属の粉末の他に、
金属相を形成するための金属の酸化物とその還元当量の
炭素とを出発物質として用いる方法、又は、例えば、CH
4,COガス含有の浸炭性雰囲気中で焼結して金属相を形成
するための金属の酸化物から金属相を析出させることも
できる。特に、金属相を形成させる場合、その金属の酸
化物を出発物質として用いると、金属相が微細均一に分
散すること、焼結体の強度及び耐摩耗性がすぐれること
から好ましいことである。
When producing a sintered body by replacing the metal oxide phase with the metal phase, in addition to the metal powder for forming the metal phase,
A method using a metal oxide for forming a metal phase and its reducing equivalent carbon as a starting material, or, for example, CH 2
4. Sintering in a carburizing atmosphere containing CO gas can also precipitate a metal phase from a metal oxide to form a metal phase. In particular, when a metal phase is formed, it is preferable to use an oxide of the metal as a starting material because the metal phase is finely and uniformly dispersed and the sintered body has excellent strength and wear resistance.

また、金属酸化物相を炭化クロムで置換してなる焼結
体を作製する場合は、Cr3C2,Cr7C3,Crと炭素の混合物、
又は酸化クロムと炭素の混合物を出発物質として用いる
ことができる。これらの内、酸化クロムと炭素の混合物
を出発物質として用いた場合、炭化クロムの生成反応以
外に金属クロムの生成と、酸化クロム−酸化アルミニウ
ムの固溶反応をも伴う、一種の反応焼結が起るので好ま
しいことである。
When a sintered body is prepared by replacing the metal oxide phase with chromium carbide, a mixture of Cr 3 C 2 , Cr 7 C 3 , Cr and carbon,
Alternatively, a mixture of chromium oxide and carbon can be used as a starting material. Among these, when a mixture of chromium oxide and carbon is used as a starting material, a kind of reaction sintering involving the formation reaction of chromium metal and the solid solution reaction of chromium oxide-aluminum oxide in addition to the formation reaction of chromium carbide is performed. This is preferable because it occurs.

これらの出発物質を混合する場合は、例えば、ポリウ
レタン内張したステンレス製混合容器を用いて、メタノ
ールなどの有機溶媒中でボールミル混合粉砕すると、不
純物の混入を防止しやすいことから好ましい方法であ
る。
When these starting materials are mixed, for example, it is preferable to use a stainless steel mixing vessel lined with polyurethane in a ball mill and pulverize in an organic solvent such as methanol, since mixing of impurities can be easily prevented.

このようにして得た混合粉末をホットプレス焼結する
場合は、窒化ホウ素(hBN)粉末を塗布したカーボンモ
ールドに混合粉末を充填して、N2又は不活性ガス中で、
温度1300〜1500℃、圧力約200kgf/cm2の条件で行うこと
ができる。
When hot-press sintering the mixed powder obtained in this way, the mixed powder is filled in a carbon mold coated with boron nitride (hBN) powder, and the mixture is placed in N 2 or an inert gas.
The reaction can be performed at a temperature of 1300 to 1500 ° C. and a pressure of about 200 kgf / cm 2 .

また、常圧焼結する場合は、混合粉末に成形用バイン
ダーを添加して、例えば1ton/cm2以上の圧力でモールド
成形又は静水圧成形により成形体とし、成形体中の成形
用バインダーを除去後、1400〜1600℃の温度で行うこと
ができる。
In the case of normal pressure sintering, a molding binder is added to the mixed powder, and a molded body is formed by molding or hydrostatic molding at a pressure of, for example, 1 ton / cm 2 or more, and the molding binder in the molded body is removed. Later, it can be performed at a temperature of 1400-1600 ° C.

さらに、真空、ガス減圧又はガス加圧の雰囲気中で焼
結する場合、例えば、金属相もしくは炭化クロムの含有
した焼結体を得るには、非酸化性あるいは浸炭性雰囲気
にする必要がある。特に、金属相としてCrを約0.1〜3
重量%分散させた焼結体を得る場合には、酸化ジルコニ
ウムと酸化アルミニウムと酸化クロムとの混合粉末をカ
ーボンモールド中でホットプレス焼結、又はカーボンヒ
ータ炉で真空もしくは減圧焼結するだけで容易に得るこ
とができる。
Furthermore, when sintering is performed in an atmosphere of vacuum, gas decompression, or gas pressure, for example, in order to obtain a sintered body containing a metal phase or chromium carbide, it is necessary to use a non-oxidizing or carburizing atmosphere. In particular, about 0.1 to 3 Cr
In order to obtain a sintered body dispersed in weight%, it is easy to sinter a mixed powder of zirconium oxide, aluminum oxide and chromium oxide in a carbon mold by hot press sintering or by vacuum or pressure sintering in a carbon heater furnace. Can be obtained.

このようにして得た焼結体を、例えばAr又はN2中、10
00〜2000atmの圧力、1200〜1500℃の温度で熱間静水圧
加圧処理(HIP処理)を行って、焼結体の強度及び耐摩
耗性の改善を行うことも好ましいことである。
Such a sintered body obtained by, for example in Ar or N 2, 10
It is also preferable to perform hot isostatic pressing (HIP) at a pressure of 00 to 2000 atm and a temperature of 1200 to 1500 ° C. to improve the strength and wear resistance of the sintered body.

(作用) 本発明の高耐摩耗性複合焼結体は、1部又は全部が固
溶体になった酸化アルミニウムと酸化クロムとの相の中
に安定化剤を含有した酸化ジルコニウムが均一に分布し
て緻密な焼結体を形成し、この焼結体中の安定化酸化ジ
ルコニウムが主として強度及び靱性を高める作用をし、
酸化アルミニウムと酸化クロムとの相が耐摩耗性,耐溶
着性,潤滑性を高める作用をしているものである。
(Function) In the high wear resistant composite sintered body of the present invention, zirconium oxide containing a stabilizing agent is uniformly distributed in a phase of aluminum oxide and chromium oxide in which a part or the whole has become a solid solution. Form a dense sintered body, stabilized zirconium oxide in this sintered body mainly acts to increase the strength and toughness,
The phase of aluminum oxide and chromium oxide functions to enhance wear resistance, welding resistance, and lubricity.

実施例 市販のY−PSZ(1次粒径が230ÅのY2O3を3モル%含
有したZrO2)粉末、Mg−PSZ(同粒径のMgOを3モル%含
有したZrO2)粉末、Y・Yb−PSZ(同粒径のY2O3を2モ
ル%とYb2O3 1モル%を含有したZrO2)粉末、平均粒径
0.4μmのAl2O3粉末(99.99%)、平均粒径1.2μmのCr
2O3粉末、平均粒径1.5μmのカーボニルNi粉末、平均粒
径2.0μmのCr3C2粉末を用いて第1表(ただし、第1表
中の本発明品2、6及び比較品1は、平均粒径2μmの
Al2O3:Cr2O3=50:50の固溶体を使用した。また、H.P
は、200kgf/cm2の加圧とした。)の如くに配合した。第
1表に示したそれぞれの配合粉末をZrO2製ボールと共に
ポリウレタンで内張りした容器に入れ、メタノールによ
る湿式混合を48時間行った。これらの混合粉末を第1表
に併記した条件でホットプレス焼結(H・P)又は1ton
/cm2の圧力でラバープレス後、真空(約10-1Torr)もし
くは雰囲気焼結して本発明の焼結体及び本発明を外れた
比較の焼結体を得た。この内、一部の試料については、
焼結後にさらにArガス中、1500atmの圧力、1350℃−1
時間の条件で熱間静水圧加圧処理(HIP処理)を行っ
た。
Examples Commercially available Y-PSZ (ZrO 2 containing 3 mol% of Y 2 O 3 having a primary particle diameter of 230 °) powder, Mg-PSZ (ZrO 2 containing 3 mol% of MgO having the same particle diameter) powder, Y · Yb-PSZ (ZrO 2 containing 2 mol% of Y 2 O 3 and 1 mol% of Yb 2 O 3 having the same particle size) powder, average particle size
0.4 μm Al 2 O 3 powder (99.99%), Cr with average particle size of 1.2 μm
Table 1 was used using 2 O 3 powder, carbonyl Ni powder having an average particle size of 1.5 μm, and Cr 3 C 2 powder having an average particle size of 2.0 μm. Is an average particle size of 2 μm
A solid solution of Al 2 O 3 : Cr 2 O 3 = 50: 50 was used. Also, HP
Was pressurized at 200 kgf / cm 2 . )). Each compounded powder shown in Table 1 was put together with a ZrO 2 ball in a container lined with polyurethane, and wet-mixed with methanol for 48 hours. These mixed powders were subjected to hot press sintering (HP) or 1 ton under the conditions described in Table 1.
After rubber pressing at a pressure of / cm 2 , vacuum (about 10 -1 Torr) or atmosphere sintering was performed to obtain a sintered body of the present invention and a comparative sintered body deviating from the present invention. Among them, for some samples,
After sintering, further in Ar gas, a pressure of 1500 atm, 1350 ° C-1
The hot isostatic pressure treatment (HIP treatment) was performed under the condition of time.

こうして得た第1表に示した本発明品1〜7及び比較
品1〜6の焼結体の硬さ、抗折力を測定すると共に、そ
れぞれの組織を観察して、その結果を第2表に示した。
The hardness and transverse rupture strength of the sintered products of the present invention products 1 to 7 and comparative products 1 to 6 shown in Table 1 thus obtained were measured, and the respective structures were observed. Shown in the table.

第2表の内、本発明品3〜7及び比較品1,2,3,5,6を
用いて、下記(A),(B),(C)の条件でもって摩
擦試験を行い、その結果を第3表(ただし、第3表中の
μは平均摩擦係数、bはブロック摩耗痕の幅、Wは相手
材の摩耗量を表す)に示した。
In Table 2, a friction test was performed using the products 3 to 7 of the present invention and the comparative products 1, 2, 3, 5, and 6 under the following conditions (A), (B), and (C). The results are shown in Table 3 (where μ is the average friction coefficient, b is the width of the block wear mark, and W is the wear amount of the mating material).

(A)Alを相手材とした湿式摩擦試験 試験液 エマルジョンタイプ 試料形状 6.2×10×16mm 相手材 缶用Al材(35φ×10mm) 荷 重 20kgf 回転数 200rpm 時 間 20min (B)炭素鋼を相手材とした油供給摩擦試験 試験液 高純度鉱油 試料形状 6.2×10×16mm 相手材 S20C (35φ×10mm) 荷 重 20kgf 回転数 200rpm 時 間 20min (C)ステンレスを相手材とした乾式摩擦試験 試料形状 6.2×10×16mm 相手材 SUS304(35φ×10mm) 荷 重 2kgf 回転数 200rpm 時 間 20min 次に、第2表の焼結体の内、本発明品1,2,6及び比較
品2,3,4を用いて、下記(D)及び(E)の条件でもっ
て切削試験を行い、その結果を第4表に示した。
(A) Wet friction test using Al as the mating material Test liquid Emulsion type Sample shape 6.2 × 10 × 16mm mating material Al material for cans (35φ × 10mm) Load 20kgf Revolution 200rpm time 20min (B) Carbon steel Oil supply friction test made of material Test liquid High-purity mineral oil Sample shape 6.2 × 10 × 16mm Counter material S20C (35φ × 10mm) Load 20kgf Rotation speed 200rpm Time 20min (C) Dry friction test using stainless steel as material 6.2 × 10 × 16mm Counterpart material SUS304 (35φ × 10mm) Load 2kgf Rotation speed 200rpm Time 20min Next, among the sintered bodies in Table 2, a cutting test was performed using the products 1, 2, and 6 of the present invention and the comparative products 2, 3, and 4 under the following conditions (D) and (E). The results are shown in Table 4.

(B)乾式旋削試験 チップ形状 SNGN 120408 被 削 材 S48C 切削速度 400m/min 切込み量 1.5mm 送 り 0.2mm/rev 評 価 10分間切削後の平均逃げ面摩耗量
(VB)を求める。但し、途中で欠損又はVBが0.4mmにな
った場合は中止。
Request (B) dry turning test chip shape SNGN 120408 Workpiece S48C average flank wear of cutting speed 400 meters / min Depth of cut 1.5mm feed Ri 0.2 mm / rev evaluation 10 minutes after cutting (V B). However, abort if deficient or V B becomes 0.4mm in the middle.

(E)乾式フライス試験 チップ形状 SNGN 120408 被 削 材 FCD60(300×150mmの面) 切削速度 140m/min 切込み量 1.5mm 評 価 送り0.1mm/revから切削し、300×15
0mmの面が切削完了すると送りを増加し、切削可能な最
大の送りで表示。
(E) Dry milling test Chip shape SNGN 120408 Work material FCD60 (300 × 150mm surface) Cutting speed 140m / min Depth of cut 1.5mm Evaluation Cut from feed 0.1mm / rev and cut 300 × 15
When the cutting of the 0 mm surface is completed, the feed is increased, and the maximum feed that can be cut is displayed.

(発明の効果) 本発明の高耐摩耗性複合焼結体は、本発明品から外れ
た比較品、従来のAl2O3−ZrO2−Cr2O3三元系複合焼結体
およびAl2O3−ZrO2二元系複合焼結体に比べて、硬さ及
び抗折力が高い傾向にあること、摩擦係数が低い傾向に
あること、摩擦試験時における相手材への損傷量が少な
い傾向にあること、並びに切削工具として用いた場合
に、耐摩耗性がすぐれた傾向にあること、高い耐溶着
性、潤滑性の影響により耐欠損性が顕著にすぐれている
という効果があることから、産業上有用な焼結体であ
る。
(Effect of the Invention) The highly wear-resistant composite sintered body of the present invention is a comparative product deviating from the product of the present invention, a conventional Al 2 O 3 —ZrO 2 —Cr 2 O 3 ternary composite sintered body and Al Compared to 2 O 3 -ZrO 2 binary composite sintered body, hardness and bending strength tend to be higher, friction coefficient tends to be lower, damage amount to mating material during friction test is When used as a cutting tool, there is a tendency to have excellent wear resistance, and there is an effect that fracture resistance is remarkably excellent due to high welding resistance and lubricity. Therefore, it is an industrially useful sintered body.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−129066(JP,A) 特開 平2−34556(JP,A) 特開 平1−157462(JP,A) 特開 昭63−195166(JP,A) 特開 昭61−201661(JP,A) 特表 平3−513152(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 35/10 C04B 35/12 C04B 35/42 - 35/49 CA(STN) REGISTRY(STN)Continuation of the front page (56) References JP-A-2-129066 (JP, A) JP-A-2-34556 (JP, A) JP-A-1-157462 (JP, A) JP-A-63-195166 (JP) , A) JP-A-61-201661 (JP, A) Japanese Translation of PCT International Publication No. 3-513152 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C04B 35/10 C04B 35/12 C04B 35/42-35/49 CA (STN) REGISTRY (STN)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】Cr,Co,Ni,Fe及びこれらの相互合金の中の
少なくとも1種の金属相を10重量%以下と、残部が金属
酸化物相と不可避不純物とからなる複合焼結体であり、
該金属酸化物相は、MgO,CaO,希土類酸化物及びこれらの
相互固溶体の中の少なくとも1種を1〜5モル%含有す
る酸化ジルコニウム10〜85重量%と酸化クロム10〜72重
量%と酸化アルミニウム5〜80重量%とでなることを特
徴とする高耐摩耗性複合焼結体。
1. A composite sintered body comprising at least one metal phase of at least 10% by weight of Cr, Co, Ni, Fe and their mutual alloys, with the balance being a metal oxide phase and unavoidable impurities. Yes,
The metal oxide phase contains 10 to 85% by weight of zirconium oxide and 10 to 72% by weight of chromium oxide containing 1 to 5% by mole of at least one of MgO, CaO, rare earth oxides and their mutual solid solutions. A highly wear-resistant composite sintered body characterized in that the aluminum content is 5 to 80% by weight.
【請求項2】炭化クロムを30重量%以下と、残部が金属
酸化物相と不可避不純物とからなる複合焼結体であり、
該金属酸化物相は、MgO,CaO,希土類酸化物及びこれらの
相互固溶体の中の少なくとも1種を1〜5モル%含有す
る酸化ジルコニウム10〜85重量%と酸化クロム10〜72重
量%と酸化アルミニウム5〜80重量%とでなることを特
徴とする高耐摩耗性複合焼結体。
2. A composite sintered body comprising 30% by weight or less of chromium carbide and a balance of a metal oxide phase and unavoidable impurities,
The metal oxide phase contains 10 to 85% by weight of zirconium oxide and 10 to 72% by weight of chromium oxide containing 1 to 5% by mole of at least one of MgO, CaO, rare earth oxides and their mutual solid solutions. A highly wear-resistant composite sintered body characterized in that the aluminum content is 5 to 80% by weight.
【請求項3】Cr,Co,Ni,Fe及びこれらの相互合金の中の
少なくとも1種の金属相を10重量%以下と、炭化クロム
を30重量%以下と、残部が金属酸化物相と不可避不純物
とからなる複合焼結体であり、該金属酸化物相は、MgO,
CaO,希土類酸化物及びこれらの相互固溶体の中の少なく
とも1種を1〜5モル%含有する酸化ジルコニウム10〜
85重量%と酸化クロム10〜72重量%と酸化アルミニウム
5〜80重量%とでなることを特徴とする高耐摩耗性複合
焼結体。
3. At least one metal phase in Cr, Co, Ni, Fe and their alloys is not more than 10% by weight, chromium carbide is not more than 30% by weight, and the remainder is inevitably a metal oxide phase. A composite sintered body composed of impurities and the metal oxide phase is MgO,
Zirconium oxide containing 10 to 5 mol% of at least one of CaO, rare earth oxides and mutual solid solutions thereof
A highly wear-resistant composite sintered body comprising 85% by weight, 10 to 72% by weight of chromium oxide and 5 to 80% by weight of aluminum oxide.
【請求項4】上記酸化ジルコニウムは、1部又は全部が
正方晶になっていることを特徴とする特許請求の範囲の
第1項、第2項又は第3項に記載の高耐摩耗性複合焼結
体。
4. The high wear resistant composite according to claim 1, wherein the zirconium oxide is partially or entirely tetragonal. Sintered body.
【請求項5】上記酸化クロムと上記酸化アルミニウム
は、これらの1部又は全部が相互固溶体になっているこ
とを特徴とする特許請求の範囲の第1項、第2項、第3
項又は第4項に記載の高耐摩耗性複合焼結体。
5. A method according to claim 1, wherein a part or all of said chromium oxide and said aluminum oxide are in a mutual solid solution.
Item 5. The highly wear-resistant composite sintered body according to item 4 or 4.
JP2210600A 1990-08-08 1990-08-08 High wear resistant composite sintered body Expired - Fee Related JP3064350B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2210600A JP3064350B2 (en) 1990-08-08 1990-08-08 High wear resistant composite sintered body

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2210600A JP3064350B2 (en) 1990-08-08 1990-08-08 High wear resistant composite sintered body

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0492857A JPH0492857A (en) 1992-03-25
JP3064350B2 true JP3064350B2 (en) 2000-07-12

Family

ID=16592014

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2210600A Expired - Fee Related JP3064350B2 (en) 1990-08-08 1990-08-08 High wear resistant composite sintered body

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3064350B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6274524B1 (en) * 1997-04-25 2001-08-14 Kyocera Corporation Semiconductive zirconia sintering body and electrostatic removing member constructed by semiconductive zirconia sintering body
FR2883282B1 (en) * 2005-03-15 2007-05-25 Saint Gobain Ct Recherches INTERNAL COATING OF REACTOR OF GASIFIER

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0492857A (en) 1992-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3035797B2 (en) Cutting insert made of cubic boron nitride based ultra-high pressure sintered material with high strength
WO2002060833A1 (en) Cubic boron nitride sintered body and cutting tool
JPS6256224B2 (en)
JP2523452B2 (en) High strength cubic boron nitride sintered body
JP3064350B2 (en) High wear resistant composite sintered body
JP4177493B2 (en) Ceramic sintered body
JP2005097646A (en) Sintered alloy with gradient structure, and its production method
JP3145470B2 (en) Tungsten carbide-alumina sintered body and method for producing the same
JPS5918157A (en) Aluminum oxide ceramic for cutting tool
JP2849055B2 (en) Sialon-based sintered body and coated sintered body
JPS644989B2 (en)
JP2796011B2 (en) Whisker reinforced cemented carbide
JPH0215515B2 (en)
RU2133296C1 (en) Solid alloy (variants) and method of preparing thereof
JP3092887B2 (en) Surface-finished sintered alloy and method for producing the same
JP4428805B2 (en) Aluminum oxide-containing composite ceramic sintered body and coated composite ceramic sintered body
JP3481702B2 (en) Cubic boron nitride sintered body using hard alloy as binder and method for producing the same
JP2004114163A (en) Alumina group ceramic tool and production method for the same
JP2005194556A (en) Rare-earth-containing sintered alloy
JP2004035991A (en) Titanium-aluminum compound sintered compact and its production method
JPH07172906A (en) Ceramic sintered compact
JP2008168369A (en) Alumina-containing cermet tool
JP2782524B2 (en) High density phase boron nitride based reaction sintered body and method for producing the same
JP5211445B2 (en) Fine cermet
JPH0545549B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R360 Written notification for declining of transfer of rights

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360

R370 Written measure of declining of transfer procedure

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees