JPH01172273A - ホウ化チタンセラミックス焼結体 - Google Patents

ホウ化チタンセラミックス焼結体

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JPH01172273A
JPH01172273A JP62328627A JP32862787A JPH01172273A JP H01172273 A JPH01172273 A JP H01172273A JP 62328627 A JP62328627 A JP 62328627A JP 32862787 A JP32862787 A JP 32862787A JP H01172273 A JPH01172273 A JP H01172273A
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肇 斎藤
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長島　秀夫
Junichi Matsushita
純一 松下
Shinsuke Hayashi
林　真輔
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S T K CERAMICS KENKYUSHO KK
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STK Ceramics Laboratory Corp
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S T K CERAMICS KENKYUSHO KK
STK Ceramics Laboratory Corp
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ホウ化チタンセラミ・ンクス焼結体に関し、
特に遷移金属から選ばれた少なくとも１種の金属たとえ
ばクロムのホウ化物と炭化チタンとの混合固溶した結合
層すなわちマトリックス層かホウ化チタン粒子間に配設
されたホウ化チタンセラミックス焼結体に関するもので
ある。
［従来の技術］ 従来この種のホウ化チタンセラミックス焼結体としては
、ホウ化チタン粒子間に遷移金属（たとえばクロムＣｒ
あるいはニッケルＮｊなど）もしくは遷移金属のホウ化
物（たとえばホウ化コバルトＣＯＢあるいはホウ化マン
ガンＭｎＢなど）か配設されたものが提案されていた。
［解決すべき問題点］ しかしながら従来のホウ化チタンセラミックス焼結体で
は、ホウ化チタンＴｉｎ２の粒界近傍に形成された粒界
相か連続しておらず、ホウ化チタンＴｉＢａ粒子とその
粒界近傍に形成された粒界相（結晶粒界相あるいはガラ
ス粒界相）との間の反応が不均一でホウ化チタンＴｉ８
．粒子の成長を抑制することも少ないので、ホウ化チタ
ン粒子間に空孔が発生し易い欠点があり、ひいては高密
度および高強度とでき難い欠点があった。
そこで本発明は、これらの欠点を除去するため、ホウ化
チタン粒子間に空孔の発生か十分に抑制された結合層す
なわちマトリックス層を配設してなるｈ密度で高強度の
ホウ化チタンセラミックス焼結体を提供せんとするもの
である。
（２）発明の構成 ［問題点の解決手段］ 本発明により提供される問題点の解決手段は、「遷移金
属から選ばれた少なくとも１種の金属のホウ化物と炭化
チタンとの混合固溶したマトリックス層が、ホウ化チタ
ン粒子の間に配置されてなることを特徴とするホウ化チ
タンセラミックス焼結体」 である。
［作用］ 本発明にかかるホウ化チタンセラミックス焼結体は、遷
移金属から選ばれた少なくとも１種の金属のホウ化物と
炭化チタンとの混合固溶したマトリックス層がホウ化チ
タン粒子の間に配設されているので、ホウ化チタン粒子
間のマドソックス層に空孔が発生することを十分に抑制
する作用をなし、ひいては高密度および高強度とする作
用をなす。
［実施例］ 次に本発明について、添付図面を参照しつつ具体的に説
明する。
第１図は、本発明にかかるホウ化チタンセラミックス焼
結体の一実施例を示す拡大断面図である。
第２図は、第１図実施例の研磨処理した外表面の組織を
示す光学ａｍ鏡写真であって、実施例４の場合を示して
いる。
第３図は、第１図実施例の破断面の組織を示す走査型電
子顕微鏡写真であって、実施例４の場合を示している。
第４図は、第１図実施例のエツチング処理した外表面の
組織を示す光学顕微鏡写真であって、実施例４の場合を
示している。
第５図は、第１図実施例のエツチング処理した外表面の
組織を示す走査型電子顕微鏡写真であって、実施例４の
場合を示している。
第６図は、第１図実施例の研磨処理した外表面の組織を
示す走査型電子顕微鏡写真であって、実施例４の場合を
示しており、研磨処理時の粒子の脱落部分が黒色で示さ
れている。
第７図は、第６図の模写図であって、研磨処理時の粒子
の脱落部分が黒色で示されている。
第８図は、第１図実施例の研磨処理した外表面の組織の
ＥＰＭＡ分析すなわち電子プローブ微小分析の結果を示
すｘｋＱ強度分布図であって、第７図の直ｍＡ−Ａ’に
そって実行された場合を示している。
第９図（ａ）は、第１図実施例の研磨処理した外表面の
組織のＥＰＭＡ分析すなわち電子プローブ微小分析の結
果を示すＸ線強度分布写真であって。
第６図および第７図のほぼ全体について実行された場合
を示して８つ、クロムに対応する部分が黒色で示されて
いる。
第９図（ｂ）は、第１図実施例の研磨処理した外表面の
組織のＥＰＭＡ分析すなわち電子プローブ微小分析の結
果を示すＸ線強度分布写真であって、第６図および第７
図のほぼ全体について実行された場合を示しており、チ
タンに対応する部分が黒色で示されている。
第９図（ｃ）は、第９図（ａ）　（ｂ）を重ね合わせて
作成した模写図であって、クロムが破線で示され、かつ
チタンが実線で示されている。
第１Ｏ図は、第１図実施例のＸ線回折分析の結果を示す
グラフ図であって、実施例４の場合を示しており、横軸
にＸ線の回折角度がとられかつ縦軸にＸ線の回折強度か
とられている。
第１１図は、比較例１として示したホウ化チタンセラミ
ックス焼結体の破断面の組織を示す走査型電子顕微鏡写
真である。
まず本発明にがかるホウ化チタンセラミックス焼結体の
一実施例について、その構成を詳細に説明する。
耗は１本発明のホウ化チタンセラミックス焼結体く以下
、“セラミックス焼結体”と称することもある）で、ホ
ウ化チタンＴｉＢｚ粒子２０と、ホウ化チタンＴｉＢｚ
粒子２０を結合するための網目状の結合層３０とを包有
している。
ホウ化チタンＴｉ８２粒子２０は、平均粒径が０．５〜
８７Ｌｍでかつ最大粒径が１２＃Ｌｍであり、特に平均
粒径が０．５〜３ｇｍでかつ最大粒径が６ｐｍであれば
好ましい。ここでホウ化チタンＴｉＢｚ粒子２０の平均
粒径を０゜５〜８ｇｍとする根拠は、（ｉ）平均粒径が
０．５１Ｌｍ未満となれば、ホウ化チタンＴｉＢ２粒子
２０の表面酸化が顕著化し、かつホウ化チタンＴｉＢｇ
粒子２０間の凝集が顕著となワて１本発明のホウ化チタ
ンセラミックス焼結体赳の焼結を著しく阻害することと
なり、また（ｉｉ）平均粒径か８ｇｍを超えれば、焼結
の駆動力が小さくなって、本発明のホウ化チタンセラミ
ックス焼結体すを緻密化せしめることが困難化し、ホウ
化チタンＴｉ８．粒子２０に既存の亀裂が拡大され本発
明のホウ化チタンセラミックス焼結体赳の強度を低下せ
しめることにある。加えてホウ化チタンＴｉＢｚ粒子２
０の最大粒径が１２１Ｌｍとされている根拠は、最大粒
径が１２１Ｌｍを超えれば１本発明のホウ化チタンセラ
ミックス焼結体ｕ中に粗大粒子として存在することとな
り１本発明のホウ化チタンセラミックス焼結体すの高密
度化ないし高強度化を阻害することにある。
ホウ化チタンＴｉＢ２粒子２０の粒界近傍には、ホウ化
チタンＴｉＢ２と後述の金属Ｍとの混合固溶相からなる
粒界相２１か形成されている。これによりホウ化チタン
ＴｉＢ＊粒子２０と結合層３０との間の結合力が、十分
の大きさとされており、結果的に本発明のホウ化チタン
セラミックス焼結体」の強度を確保している。
結合層３０は、クロムＣｒ、ニッケルＮｉ、モリブデン
Ｎｏなどの遷移金属から選ばれた少なくとも１種Ｑ金属
Ｍ（以下、同様）とホウ化チタンＴｉＢ、と炭素Ｃとの
間の ＴｉＢｔ＋２Ｍ＋Ｃ→２ＭＢ＋ＴｉＣ あるいは ＴｉＢ、十閘十Ｇ　−＋　ＭＢ２＋ＴｉＣあるいは ＴｉＢ２＋６Ｍ＋Ｉｌ：　→　２Ｍ、Ｂ　　＋ＴｉＣな
どの反応によって生成されたホウ化金属すなわち金属Ｍ
のホウ化物ＭＢ、ＭＢ、あるいはＭＪなどと炭化チタン
ＴｉＣとが混合固溶したマトリックス層であって、空孔
が十分に除去されている。これによりホウ化チタンＴｉ
Ｂ２粒子２０間の結合力が、十分の大きさとされており
、またセラミックス焼結体赳の相対密度（すなわち全体
積がら空孔体積を差し引いた体積を全体積で除した偵）
が９５％以上となっているので、結果的に本発明のホウ
化チタンセラミックス焼結体刊の密度および強度が確保
されている。ここで結合層すなわちマトリックス層３０
から空孔が実質的に除去されている根拠は、金ＥＭのホ
ウ化物すなわちホウ化合ｇＭＢ、ＭＢ２あるいはＭ、Ｂ
などの粒径と炭化チタンＴｉＣの粒径とがほぼ一致して
おり、互いに均質に混合固溶していることにある。
更に本発明にがかるホウ化チタンセラミックス焼結体の
一実施例について、その製造要領を説明する。
第１工程に８いて、ホウ化チタンＴｉｅ、粉末と金属Ｍ
粉末および炭素Ｃ粉末あるいは金属炭化物１１１Ｃ粉末
とを適宜の配合比で互いに配合することにより、セラミ
ックス配合物を作成する。
すなわち（ｉ）平均粒径が０．５〜８ＩＬｍ（好ましく
は０．５〜３　ＩＬｍ）で最大粒径が１２終ｍ（好まし
くは６　ＩＬｍ）であり純度が９９重量％以上のホウ化
チタンＴｉＢ２と、（ｉｉ）平均粒径が１〜５μｍ（好
ましくは１〜３Ｂｍ）で最大粒径が１２＃Ｌｍ（好まし
くは６　ＩＬｍ）の金属Ｍと、（ｉｉｉ）比表面積が５
０〜１５０■”／ｇ（好ましくは８０〜１５０麿”／ｇ
）で純度が９ｇ、９重量％以上であり平均粒径がｌＯ〜
１０１００ｎ好ましくは１０〜５０ｎｍ）で最大粒径が
１５０ｎｍ（好ましくは１０１００ｎの炭素（たとえば
カーボンブラックなど）Ｃとを、互いに配合し、第１の
セラミックス配合物を作成する。第１のセラミックス配
合物においては、金属Ｍおよび炭素Ｃの混合物１〜２５
重量％に対しホウ化チタンＴｉｅ！が７５〜９９重量％
たけ配合されている。また金属Ｍと炭素Ｃとの配合比は
、　７：０．１〜１０である。
あるいは（ｉ）平均粒径が０．５〜８ＩＬｍ（好ましく
は０．５〜３ｐｍ）で最大粒径が１２μｍ（好ましくは
６＃Ｌｍ）であり純度が９９重量％以上のホウ化チタン
ＴｉＢ、と、（ｉｉ）平均粒径が１−１−１ＯＪＬ好ま
しくは１〜３ｐｍ）で最大粒径が１５ｐｍ（好ましくは
６μｍ）の金Ｎ炭化物肛とを、それヂれ１１〜９９．９
重量％と０．１〜８９重量％との割合で互いに配合し、
第２のセラミックス配合物を作成する。
ここてホウ化チタンＴｉＢｚの純度が９９重量％以上と
されている根拠は、焼結時に不純物が悪影響を及ぼすこ
とを回避することにある。
金ＪｉＭの平均粒径が１〜５ｐｍとされている根拠は、
（ｉ）平均粒径がｌＪＬｍ未満となれば、金属Ｍ粒子の
表面酸化が顕著化し、かつ金ＥＭ粒子間の凝集もしくは
金属Ｍ粒子とホウ化チタンＴｉｅ。
粒子あるいは炭素Ｃ粒子との間の凝集が顕著となって、
本発明のホウ化チタンセラミックス焼結体艮の焼結を著
しく阻害することとなり、また（ｉｉ）平均粒径が５μ
ｍを超えれば、本発明のホウ化チタンセラミックス焼結
体耗のマトリックス層３０あるいはホウ化チタンＴｉＢ
２粒子２０の粒界近傍に形成された粒界相２１中に粗大
粒子となって存在し、本発明のホウ化チタンセラミック
ス焼結体用の強度を低下せしめることとなることにある
。
金属Ｍの最大粒径が１２ＩＬｍとされている根拠は、最
大粒径が１２μｍを超えれば、金属Ｍ粒子に既存の亀裂
が拡大され１本発明のホウ化チタンセラミックス焼結体
刊の強度が低下されることにある。
また炭素Ｃの平均粒径が１０〜１１００ｎとされている
根拠は、（ｉ）平均粒径がＬＯｎｍ未満となれば、炭素
Ｃ粒子の表面酸化が顕著化し、かつ炭素Ｃ粒子間の凝集
が顕著となって、本発明のホウ化チタンセラミックス焼
結体刊の焼結を著しく阻害することとなり、また（ｉｉ
）平均粒径が１１００ｎを超えれば、マトリックス層３
０中に粗大粒子として存在することとなって１本発明の
ホウ化チタンセラミックス焼結体艮の強度を低下せしめ
ることにある。炭素Ｃの最大粒径が１５０ｎｍとされて
いる根拠は、最大粒径が１５（ｌｎｍを超えれば、炭素
Ｃ粒子に既存の亀裂あるいはホウ化チタンＴｉＢ２との
間の反応によって生じた炭化チタンＴｉＣ粒子に既存の
亀裂が拡大され、本発明のホウ化チタンセラミックス焼
結体すの強度を低下せしめることにある。
更に炭素Ｃの比表面積が５０〜１５０■ｆｆ１７ｇとさ
れている根拠は、（ｉ）比表面積が５０ｍ２／ｇ未満と
なれば、炭素Ｃ粒子が大き過ぎることとなってホウ化チ
タンＴｉＢ、との間の反応が短時間で進行できないこと
となり、また（ｉｉ）比表面積が１５０■２７　ｇを超
えれば、炭素Ｃ粒子が互いに凝集することとなりてホウ
化チタンＴｉ１ｔおよび金属Ｍとの混合ができなくなる
ことにある。
加えて金属炭化物ＭＣの平均粒径が１１−１ＯＢとされ
ている根拠は、（ｉ）平均粒径がＩＢｍ未満となれば、
金属炭化物肛粒子の表面酸化が顕著化し、かつ金属炭化
物１ｌＩＣ間の凝集が顕著となって。
本発明のホウ化チタンセラミックス焼結体刊の焼結を著
しく阻害することとなり、また（ｉｉ）平均粒径がｌ０
ＪＬＩＩＩを超えれば、マトリックス層３０中に粗大粒
子として存在することとなって、本発明のホウ化チタン
セラミックス焼結体刊の強度を低下せしめることにある
。金属炭化物肛の最大粒径が１５１部ｍとされている根
拠は、最大粒径が１５１部ｍを超えれば、金属炭化物肛
粒子に既存の亀裂あるいはホウ化チタンＴｉＢｚとの間
の反応によって生じたホウ止金Ｊｉ１ＭＢ、ＭＬあるい
はＭ、Ｂなどに既存の亀裂が拡大され１本発明のホウ化
チタンセラミックス焼結体赳の強度を低下せしめること
にある。
第２工程において、第１もしくは第２のセラミックス配
合物を、適宜の混合機によって均質に混合し、セラミッ
クス混合物を作成する。
第３工程において、セラミックス混合物を、バインダ（
たとえばポリビニルアルコール）とともに適宜の金型に
収容したのち、適宜の圧力（たとえば１００〜８００ｋ
ｇ／ｃ■２の圧力）を印加して一輌加圧し、セラミック
ス圧粉体を作成する。
第４工程において、セラミックス圧粉体を、適宜の圧力
（たとえば８００〜３５００ｋｇ／ｃｍ”の圧力）を印
加してＣｉＰ処理すなわち常温静水圧圧縮成形処理を施
し、セラミックス成形体とする。
ｍ５工程において、セラミックス成形体を、真空雰囲気
（１Ｇ−’Ｔｏｒｒ以下の気圧であることが好ましい）
、アルゴン雰囲気あるいは水素ガス雰囲気などの非酸化
性雰囲気（すなわち中性ないし還元性の雰囲気）中にお
いて無加圧状態もしくは加圧状態（１００〜５００ｋｇ
／ａｍ’の圧力を印加）で１５００〜２０００℃（好ま
しくは１７００〜１９００℃）の温度により適宜の時間
をかけて焼結し、セラミックス焼結休刊とする。ここで
非酸化性雰囲気とされる根拠は、チタンＴｉ、ホウ素Ｂ
、金属Ｍもしくは炭素Ｃが酸化されないようにすること
にある。
以上により、本発明にがかるホウ化チタンセラミックス
焼結体刊が製造される。
加えて本発明にがかるホウ化チタンセラミックス焼結体
の一実施例について、−層の理解を図るために、具体的
な数値などを挙げて説明する。
（実施例１〜７） 平均粒径がｌＩＬｍであるクロムＣｒと、比表面植が１
３５日２７ｇで純度か９９重量％であるカーボンブラッ
クＣとの混合比を変えて作成した混合物２．５重量％に
対し、平均粒径が３μｍでかつ最大粒径が６ｇｍであり
純度が９９重量％であるホウ化チタンＴｉＢｇを９７．
５ｇｉ量％だけ配合して作成したセラミックス混合物１
００部を、プラスチック容器中にウレタンボールおよび
３００部のエチレンアルコールとともに収容せしめ、２
４時間かけて湿式混合し、これによりセラミックス混合
物を作成した。
セラミックス混合物は、６０℃の温度に１０時間保持し
て十分に乾燥した。そののちセラミックス混合物１００
部は、バインダとしてのポリビニルアルコール２部とと
もに適宜の金型に収容し、３００ｋｇ／ｃ■２の圧力を
印加して一輌加圧することにより、セラミックス圧粉体
とした。
セラミックス圧粉体は、３０００ｋｇ／ｃ■２の圧力を
印加してＣＩＰ処理すなわち常温静水圧圧縮成形処理を
施すことにより、セラミックス成形体とした。
セラミックス成形体は、無加圧状態のアルゴン雰囲気中
において１５℃／分の昇温速度で１９００℃の温度まで
加熱し、かつ１９００℃の温度に１時間にわたり維持す
ることにより、セラミックス焼結体■０とした。
セラミックス焼結休刊は、外表面を研磨処理したのち、
たとえば実施例４の場合（以下同様）について光学顕微
鏡で写真観察したところ、第２図に示すとおりであった
。すなわちホウ化チタン粒子２０の脱落により生じた陥
凹部が散点状に配置されており、また結合層３０が空孔
を有さず稠密であることが判明した。
セラミックス焼結休刊は、適度な力を作用せしめて破断
し、その破断面を走査型電子顕微鏡て写真観察したとこ
ろ、第３図に示すとおりであった。すなわちホウ化チタ
ンＴｉＢ２粒子２０において粒内破壊が生じており、ホ
ウ化チタンＴｉ８．粒子２０が結合層３０によって強固
に結合されていることが判明した。結合層３ａは、Ｘ線
回折分析およびＥＰＭＡ分析により、ホウ化チタンＴｉ
ＢｆｆｉとクロムＣ「とカーボンブラックＣとの間の反
応 ＴｉＢ＊＋２Ｃｒ　＋Ｃ４２ＣｒＢ　＋　ＴｉＣによっ
て生じたホウ化クロムＣｒＢおよび炭化チタンＴｉＣの
混合固溶したマトリックス層（第４図〜第１ａ図参照）
であることが判明した。
セラミックス焼結休刊は、６０℃に加温された王水に３
分間浸漬することによってその外表面をエツチング処理
したのち、光学顕微鏡によって写真観察したところ、第
４図に示すとおりであった。すなわちエツチング処理に
よりホウ化チタンＴｉ［１２粒子２０が脱落して生じた
陥凹部を測定することにより、ホウ化チタンＴｉＢ２粒
子２０の平均粒径が２〜４μｍに止まっていることが判
明した。換言すればホウ化チタンＴｉＢ□粒子２０は、
当初に比しほとんど成長していないことが判明した。こ
れはクロムＣｒおよびカーボンブラックＣが、焼結に際
しＴｉＢｚ＋２Ｃｒ　＋ｃ　−＋　２ＣｒＢ　＋　Ｔｉ
Ｃの反応を生じており、ホウ化チタンＴｉ８ｚ粒子２０
の成長か抑制されているためである。またホウ化チタン
Ｔｉ８．粒子２０の粒界近傍には、ＸＭ回折分析および
ＥＰＭＡ分析により、ホウ化チタンＴｉＢｚとクロムＣ
「との混合固溶相からなる粒界相が形成されていること
も判明した（第６図〜第１０図参照）。
加えてセラミックス焼結休刊の相対密度および抗折強度
を測定したところ、それぞれ第１表に示すとおりであっ
た。
工災凰桝旦二遅よ りロムＣ「とカーボンブラックＣとの混合物５．０重量
％に対し、ホウ化チタンＴｉＢａを９５重量％だけ配合
したことを除き、実施例１〜７を反復した。
セラミックス焼結体すの相対密度および抗折強度を測定
したところ、それぞれ第１表に示すとおりであった。
（実施例１５〜２１） クロムＣｒとカーボンブラックＣとの混合物７．５重量
％に対し、ホウ化チタンＴｉＢ、をｇ２．５重量％だけ
配合したことを除き、実施例１〜７を反復した。
セラミックス焼結休刊の相対密度および抗折強度を測定
したところ、それぞれ第１表に示すとおりてあった。
（実施例２２〜２８） クロムＣ「とカーボンブラックＣとの混合物１Ｏ１０重
量％に対し、ホウ化チタンＴｉ８．を９０．０重量％だ
け配合したことを除き、実施例１〜７を反復した。
セラミックス焼結休刊の相対密度および抗折強度を測定
したところ、それぞれ第１表に示すとおりであった。
（実施例２９〜３５） クロムＣ「とカーボンブラックＣとの混合物１２．５重
量％に対し、ホウ化チタンＴｉｎ２を８７．５重量％た
け配合したことを除き、実施例１〜７を反復した。
セラミックス焼結休刊の相対密度および抗折強度を測定
したところ、それデれ第１表に示すとおりであった。
（実施例３６〜４２） クロムＣ「とカーボンブラックＣとの混合物１５．０重
量％に対し、ホウ化チタンＴｉＢ、を８５．０重量％だ
け配合したことを除き、実施例１〜７を反復した。
セラミックス焼結体すの相対密度および抗折強度を測定
したところ、それぞれ第１表に示すとおりであった。
（実施例４３〜４９） クロムＣ「とカーボンブラックＣとの混合物１７．５重
量％に対し、ホウ化チタンＴｉｎ２を８２．５重量％だ
け配合したことを除き、実施例１〜７を反復した。
セラミックス焼結体すの相対密度および抗折強度を測定
したところ、それぞれ第１表に示すとおりであった。
（実施例５０〜５６） クロムＣｒとカーボンブラックＣとの混合物２０．０重
量％に対し、ホウ化チタンＴｉ１ｔを８０．０重量％だ
け配合したことを除き、実施例１〜７を反復した。
セラミックス焼結休刊の相対密度および抗折強度を測定
したところ、それぞれ第１表に示すとおりであった。
（実施例５７〜６３） クロムＣｒとカーボンブラックＣとの混合物２２．５重
量％に対し、ホウ化チタンＴｉＢｚを７７．５重量％だ
け配合したことを除き、実施例１〜７を反復した。
セラミックス焼結休廷の相対密度および抗折強度を測定
したところ、それぞれ第１表に示すとおりであった。
±実息桝Ｊ二」上 クロムＣ「とカーボンブラックＣとの混合物２５．０重
量％に対し、ホウ化チタンＴｉｅ２を７５．０重量％だ
け配合したことを除き、実施例１〜７を反復した。
セラミックス焼結体すの相対密度および抗折強度を測定
したところ、それぞれ第１表に示すとおりてあった。
工Ｘ亀桝旦二ｒ上 クロムＣｒとカーボンブラックＣとの混合物７．５重量
％に対してホウ化チタンＴｉｅ２を９２．５重量％だけ
配合し、かつ焼結温度を１５００℃としたことを除き、
実施例１〜７を反復した。
セラミックス焼結体すの相対密度および抗折強度を測定
したところ、それぞれ＠２表に示すとＳりであった。
工丈施負μ二μ上 焼結温度を１６００℃としたことを除き、実施例７１〜
７７を反復した。
セラミックス焼結休廷の相対密度および抗折強度を測定
したところ、それぞれ第２表に示すとおりであった。
工丈農桝工ヨμ上 焼結温度を１７００℃としたことを除き、実施例７１〜
７７を反復した。
セラミックス焼結体圧の相対密度および抗折強度を測定
したところ、それぞれ第２表に示すとおりであった。
±χ施鍔肛二μ上 焼結温度を１８００℃としたことを除き、実施例７１〜
７７を反復した。
セラミックス焼結休刊の相対密度および抗折強度を測定
したところ、それぞれ第２表に示すとおりであった。
工Ｘ施舛竺２刊号 実施例１５〜２１を反復した。
セラミックス焼結体すの相対密度および抗折強度を測定
したところ、それぞれ第２表に示すとおりであった。
±Ｘ癒性旦Ｕ 平均粒径か３１Ｌｍである炭化クロムＣｒｚＣｔと、平
均粒径が３１Ｌｍでかつ最大粒径が６１Ｌｍであり純度
が９９重量％であるホウ化チタンＴｉｆ１．とを、それ
ぞれ２．５重量％と９７．５重量％との割合で配合して
セラミックス配合物を作成し、かつ焼結温度を１８００
℃としたことを除き、実施例１を反復した。
セラミックス焼結体すの相対密度および抗折強度を測定
したところ、それぞれ第３表に示すとおりてあった。
±Ｘム凱」ｎ 炭化クロムＣｒ５Ｃｘとホウ化チタンＴｉＢ、とを、そ
れぞれ５．０重量％と９５．０重量％との割合で配合し
てセラミックス配合物を作成したことを除き、実施例１
０６を反復した。
セラミックス焼結休廷の相対密度および抗折強度を測定
したところ、それぞれ第３表に示すとおりであった。
（実施例１０８） 炭化クロムＣｒ＋Ｃｔとホウ化チタンＴｉ１ｔとを、そ
れぞれ７．５重量％と９２．５重量％との割合で配合し
てセラミックス配合物を作成したことを除き、実施例１
０６を反復した。
セラミックス焼結体すの相対密度および抗折強度を測定
したところ、それぞれ第３表に示すとおりであった。
工火ム凱則Ｕ 炭化クロムＣｒ１Ｃ２とホウ化チタンＴｉＢ２とを、そ
れぞれ１０００重量％と９０．０重量％との割合で配合
してセラミックス配合物を作成したことを除き、実施例
１０６を反復した。
セラミックス焼結休刊の相対密度および抗折強度を測定
したところ、それぞれｗＳ３表に示すとおりであプた。
±丈施旌Ｕ財 炭化りｐムＣｒユＣ２とホウ化チタンＴｉ８２とを、そ
れぞれ１２．５重量％と８７．５重量％との割合で配合
してセラミックス配合物を作成したことを除き、実施例
１０６を反復した。
セラミックス焼結休刊の相対密度および抗折強度を測定
したところ、それぞれ第３表に示すとおりでありだ。
工Ｘ鼻り旦Ｕ 炭化クロムＣｒ＊Ｃ２とホウ化チタンＴｉＢオとを、そ
れぞれ１５．０重量％と８５．０重量％との割合で配合
してセラミックス配合物を作成したことを除き、実施例
１０６を反復した。
セラミックス焼結休刊の相対密度および抗折強度を測定
したところ、それぞれ第３表に示すとおりであった。
工よ＾Ｍｌｌυ 炭化クロ、ムＣｒｘＣｘとホウ化チタンＴｉ１ｔとを、
それぞれ１７．５重量％と８２．５重量％との割合で配
合してセラミックス配合物を作成したことを除き、実施
例１０６を反復した。
セラミックス焼結休刊の相対密度および抗折強度を測定
したところ、それぞれ第３表に示すとおりであった。
工害農凱旦ｎ 炭化クロムＣｒｘＣｔとホウ化チタンＴｉｎ２とを、そ
れぞれ２０．０重量％と８０．０重量％との割合で配合
してセラミックス配合物を作成したことを除き、実施例
１０６を反復した。
セラミックス焼結休刊の相対密度および抗折強度を測定
したところ、それぞれ第３表に示すとおりであった。
±Ｘ施鍔旦す 炭化クロムＣｒユＣ２とホウ化チタンＴｉｎ２とを、そ
れぞれ２２．５重量％と７７．５重量％との割合で配合
してセラミックス配合物を作成したことを除き、実施例
１０６を反復した。
セラミックス焼結休刊の相対密度および抗折強度を測定
したところ、それぞれ第３表に示すとおりであった。
工衷凰凱旦■ 炭化クロムＣｒ、Ｃ，とホウ化チタンＴｉＢ＊とを、そ
れぞれ２５．０重量％と７５．０重量％との割合で配合
してセラミックス配合物を作成したことを除き、実施例
１０６を反復した。
セラミックス焼結休刊の相対密度および抗折強度を測定
したところ、それぞれ第３表に示すとおりでありだ。
±裏ム鍔旦旦 焼結温度を１５００℃としたことを除き、実施例１０８
を反復した。
セラミックス焼結体すの相対密度および抗折強度を測定
したところ、それぞれ第４表に示すとおりであった。
工よ施糎旦ｎ 焼結温度を１６００℃としたことを除き、実施例１０８
を反復した。
セラミックス焼結休刊の相対密度および抗折強度を測定
したところ、それぞれ第４表に示すとおりであった。
工裏族ガ旦虹 焼結温度を１７００℃としたことを除き、実施例１０８
を反復した。
セラミックス焼結休刊の相対密度および抗折強度を測定
したところ、それぞれ第４表に示すとおりであった。
工丈族糎■對 実施例１０８を反復した。
セラミックス焼結休刊の相対密度および抗折強度を測定
したところ、それぞれ第４表に示すとおりであった。
（実施例１２０） 焼結温度を１９００°Ｃとしたことを除き、実施例１０
８を反復した。
セラミックス焼結体圧の相対密度および抗折強度を測定
したところ、それぞれ第４表に示すとおりてあった。
（比較例１） セラミックス配合物からクロムＣ「およびカーボンブラ
ックＣを除去したことを除き、実施例１〜７０を反復Ｉ
ノだ。
すなわち平均粒径か３ｇｍで最大粒径か６ｇｍてあり純
度か９神１％のホウ化チタンＴｉＢ２１００部を、バイ
ンダとしてのポリビニルアルコール２部とともに適宜の
金型に収容し、　３００ｋｇ／ｃｍ２の圧力を印加して
一軸加圧することにより、セラミックス圧粉体を作成し
た。
セラミックス圧粉体は、３０００ｋｇｌｃ膳２の圧力を
印加してＣＩＰ処理すなわち常温静水圧圧縮成形処理を
施すことにより、セラミックス成形体とした。
セラミックス成形体は、無加圧状態のアルゴン雰囲気中
において１５°Ｃ／分の昇温速度て１９００°Ｃの温度
まで加熱し、かつ１９００°Ｃの温度に１時間にわたり
維持することにより、セラミ・ンクス焼結体とした。
セラミックス焼結体は、適度な力を作用せしめて破断し
、その破断面を走査型電子ＷＪ微鏡で写真観察したとこ
ろ第１１図に示すとおりてあった。すなわちホウ化チタ
ンＴｉＲｚ粒子の粒界破壊か支配的に生しており、ホウ
化チタンＴ　ｉ　Ｂ　２粒子間の結合かあまり強固てな
いことか判明した。
加えてセラミックス焼結体の相対密度および抗折強度を
測定したところ、それぞれ第１表に示すとおりであった
。
（比較例２） セラミックス配合物からカーボンブラックＣを除去した
ことを除き、実施例１〜７を反復した。
セラミックス焼結体の相対密度および抗折強度を測定し
たところ、それぞれ第１表に示すとおりであった。
（比較例３） セラミックス配合物からカーボンブラックＣを除去した
ことを除き、実施例８〜１４を反復した。
セラミックス焼結体の相対密度および抗折強度を測定し
たところ、それでれ第１表に示すとおりてあった。
（比較例４） セラミックス配合物からカーボンブラックＣを除去した
ことを除き、実施例１５〜２１を反復した。
セラミックス焼結体の相対密度および抗折強度を測定し
たところ、それぞれ第１表に示すとおりであった。
（比較例５） セラミックス配合物からカーボンブラックＣを除去した
ことを除き、実施例２２〜２８を反復した。
セラミックス焼結体の相対密度および抗折強度を測定し
たところ、それぞれ第１表に示すとおりであった。
工止艶桝旦上 セラミックス配合物からカーボンブラックＣを除去した
ことを除き、実施例２９〜３５を反復した。
セラミックス焼結体の相対密度および抗折強度を測定し
たところ、それぞれ第１表に示すとおりてあった。
（比較例７） セラミックス配合物からカーボンブラックＣを除去した
ことを除き、実施例３６〜４２を反復した。
セラミックス焼結体の相対密度および抗折強度を測定し
たところ、それぞれ第１表に示すとおりであった。
（比較例８） セラミックス配合物からカーボンブラックＣを除去した
ことを除き、実施例４３〜４９を反復した。
セラミックス焼結体の相対密度および抗折強度を測定し
たところ、それぞれ第１表に示すとおりであった。
（比較例９） セラミックス配合物からカーボンブラックＣを除去した
ことを除き、実施例５０〜５６を反復した。
セラミックス焼結体の相対密度および抗折強度を測定し
たところ、それぞれ第１表に示すとおりであった。
（比較例１０） セラミックス配合物からカーボンブラックＣを除去した
ことを除き、実施例５７〜６３を反復した。
セラミックス焼結体の相対密度および抗折強度を測定し
たところ、それぞれ第１表に示すとおりであった。
（比較例ＩＩ） セラミックス配合物からカーボンブラックＣを除去した
ことを除き、実施例６４〜７０を反復した。
セラミックス焼結体の相対密度および抗折強度を測定し
たところ、それぞれ第１表に示すとおりてあった。
（比較例１２） セラミックス配合物からクロムＣｒおよびカーボンブラ
ックＣを除去したことを除き、実施例７１〜７７を反復
した。
セラミックス焼結体の相対密度および抗折強度を測定し
たところ、それぞれ第２表に示すとおりてあった。
（比較例１１） セラミックス配合物からクロムＣｒおよびカーボンブラ
ックＣを除去したことを除き、実施例７８〜８４を反復
した。
セラミックス焼結体の相対密度および抗折強度を測定し
たところ、それぞれ第２表に示すとおりであった。
（比較例＋４） セラミックス配合物からクロムＣｒおよびカーボンブラ
ックＣを除去したことを除き、実施例８５〜９１を反復
した。
セラミックス焼結体の相対密度および抗折強度を測定し
たところ、それぞれ第２表に示すとおりてあった。
（比較例ｔＳ） セラミックス配合物からクロムＣｒおよびカーボンブラ
ックＣを除去したことを除き、実施例９２〜９８を反復
した。
セラミックス焼結体の相対密度および抗折強度を測定し
たところ、それぞれ第２表に示すとおりであった。
（比較例１６） セラミックス配合物からクロムＣｒおよびカーボンブラ
ックＣを除去したことを除き、実施例９９〜１０５を反
復した。
セラミックス焼結体の相対密度および抗折強度を測定し
たところ、それぞれ第２表に示すとおりてあった。
（比較例１７） セラミックス配合物からカーボンブラックＣを除去した
ことを除き、実施例７１〜７７を反復した。
セラミックス焼結体の相対密度および抗折強度を測定し
たところ、それぞれ第２表に示すとおりてあった。
（比較例１８） セラミックス配合物からカーボンブラックＣを除去した
ことを除き、実施例７８〜８４を反復した。
セラミックス焼結体の相対密度および抗折強度を測定し
たところ、それぞれ第２表に示すとおりてあった。
（比較例１９） セラミックス配合物からカーボンブラックＣを除去した
ことを除き、実施例８５〜９１を反復しセラミックス焼
結体の相対密度および抗折強度を測定したところ、それ
ぞれ第２表に示すとおりであった。
（比較例２０） セラミックス配合物からカーボンブラックＣを除去した
ことを除き、実施例９２〜９８を反復した。
セラミックス焼結体の相対密度および抗折強度を測定し
たところ、それぞれ第２表に示すとおりであった。
（比較例２１） セラミックス配合物からカーボンフラ・νりＣを除去し
たことを除き、実施例９９〜１０５を反復した。
セラミックス焼結体の相対密度および抗折強度を測定し
たところ、それぞれ第２表に示すとおりであった。
（比較例２２） セラミックス配合物から炭化クロムＣｒ、Ｃ２を除去し
たことを除き、実施例１０６〜１１５を反復した。
セラミックス焼結体の相対密度および抗折強度を測定し
たところ、それぞれ第３表に示すとおりてあった。
（比較例２３〜２７） セラミックス配合物から炭化クロムＣｒユＣ２を除去し
たことを除き、それぞれ実施例１１６〜１２０を反復し
た。
セラミックス焼結体の相対密度および抗折強度を測定し
たところ、それぞれ第４表に示すとおりであった。
なお上述の実施例１〜１０５は、クロムＣ「およびカー
ボンブラックＣの混合物２，５〜２５重量％に対しホウ
化チタンＴｉＢｚを７５〜９７．５重量％だけ配合し、
かつクロムＣｒおよびカーボンブラックＣとの配合比を
７：０．２〜５として作成されたセラミックス配合物に
関してのみ実行されたが、クロムＣｒおよびカーボンブ
ラックＣの混合物１〜２５ｆｆｉ量％に対しホウ化チタ
ンを７５〜９９重量％だけ配合し、かつクロムＣｒおよ
びカーボンブラックＣとの配合比を７：０．１〜ｌＯと
して作成されたセラミックス配合物についても良好な結
果が得られている。
また上述の実施例１０６〜１２０は、　２．５〜２５川
量％の炭化クロムＣｒｘＣ２に対し７５〜９７．５重量
％だけのホウ化チタンＴｉｅ２を配合して作成されたセ
ラミックス配合物に関してのみ実行されたが、　０．１
〜８９重量％の炭化クロムＣｒ１Ｃ２に対し１１〜９９
．９重量％のホウ化チタンＴｉＢ２を配合して作成され
たセラミックス配合物についても良好な結果か得られて
いる。
（３）発明の効果 上述より明らかなように本発明にかかるホウ化チタンセ
ラミ・）ｔクス焼結体は、 遷移金属から選ばれたの少なくとも１種の金属のホウ化
物と炭化チタンとの混合固溶したマトリックス層が、ホ
ウ化チタン粒子の間に配置され てなるので、 （ｉ）ホウ化チタンＴｉＢｚ粒子間のマトリックス層に
空孔が発生することを十分に抑 制できる効果　　゛ を有し、ひいては （ｉ　ｉ）高密度および高強度とできる効果を有する。
：５１図は本発明にかかるホウ化チタンセラミックス焼
結体の一実施例を示す拡大断面図、第２図は第１図実施
例の研磨処理後した外表面の組織な示す光学類ａｍ写真
、第３図は第１図実施例の破断面の組織を示す走査型電
子顕微鏡写真、第４図は第１図実施例のエツチング処理
した外表面の組織を示す光学顕微鏡写真、第５図は第１
図実施例のエツチング処理した外表面の組織を示す走査
型電子顕微鏡写真、第６図は第１図実施例の研磨処理し
た外表面の組織を示す走査型電子顕微鏡写真、第７図は
第６図の模写図、第８図は第１図実施例の研磨処理した
外表面の組織のＥＰ鮎分析すなわち電子プローブ微小分
析の結果を示すＸ線強度分布図、第９図（ａ）は第１図
実施例の研磨処理した外表面の組織のＥＰ鮎分析すなわ
ち電子プローブ微小分析の結果を示すＸ線強度分布写真
、：ｆＳ９Ｉ￥１（ｂ）は第１図実施例の研磨処理した
外表面の組織のＥＰＭＡ分析すなわち電子プローブ微小
分析の結果を示すＸ線強度分布写真、第９図（ｃ）は第
９図（ａ）　（ｂ）を重ね合わせて作成した模写図、第
１０図は第１図実施例のＸ線回折分析の結果を示すグラ
フ図、第１１図は比較例１として示したホウ化チタンセ
ラミウクス焼結体の破断面の組織を示す走査型電子顕微
鏡写真である。
■・・・・・・・・ホウ化チタンセラミックス焼結体２
０・・・・・・・・ホウ化チタン粒子２１・−・・・・
粒界相 コ０・・・・・・・・マトリックス層 特許出願人　株式会社ニス・ティー・ケー徒うミｙクス
研究所（外２名） 代理人　　　弁理士　　　工　藤　　　隆　失策１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第１１図 第７図 Ａ′ 第８図 □チタン 一一一一一クロム 第９図 （Ｃ） 一チグン　　　　ｔｏ、ｕｍ −一一一クロム ■　０ 慨 区 ■Ｄ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）遷移金属から選ばれた少なくとも１種の金属のホ
    ウ化物と炭化チタンとの混合固溶したマトリックス層が
    、ホウ化チタン粒子の間に配置されてなることを特徴と
    するホウ化チタンセラミックス焼結体。
  2. （２）９５％以上の相対密度を有していることを特徴と
    する特許請求の範囲第（１）項記載のホウ化チタンセラ
    ミックス焼結体。
  3. （３）無加圧状態で焼結してなることを特徴とする特許
    請求の範囲第（１）項もしくは第（２）項記載のホウ化
    チタンセラミックス焼結体。
  4. （４）遷移金属が、クロムでなることを特徴とする特許
    請求の範囲第（１）項ないし第（３）項のいずれか一項
    記載のホウ化チタンセラミックス焼結体。
  5. （５）ホウ化チタン粒子が、０．５〜８μｍの平均粒径
    を有してなることを特徴とする特許請求の範囲第（１）
    項ないし第（４）項のいずれか一項記載のホウ化チタン
    セラミックス焼結体。
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