JPH01172274A

JPH01172274A - ホウ化チタンセラミックス焼結体の製造方法

Info

Publication number: JPH01172274A
Application number: JP62328628A
Authority: JP
Inventors: Hajime Saito; 肇斎藤; Hideo Nagashima; 長島　秀夫; Junichi Matsushita; 純一松下; Shinsuke Hayashi; 林　真輔
Original assignee: S T K CERAMICS KENKYUSHO KK; STK Ceramics Laboratory Corp; Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: S T K CERAMICS KENKYUSHO KK; Coorstek KK; STK Ceramics Laboratory Corp
Priority date: 1987-12-25
Filing date: 1987-12-25
Publication date: 1989-07-07
Anticipated expiration: 2009-10-12
Also published as: JPH0679979B2

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ックス焼結体の製造方法
に関し、特に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をホウ化チタン粒
子間に配設せしめてなるホウ化チタンセラミックス焼結
体の製造方法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の製造方
法としては、ホウ化チタン粉末とアルミナ粉末とを混合
して作成したセラミックス混合物からセラミックス成形
体を作成してホットプレス焼結することにより、ホウ化
チタン粒子間にα型のアルミナを配設せしめてなるもの
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の
製造方法では、ホウ化チタンＴｉＢｚの粒界近傍に粒界
相が形成されておらず、ホウ化チタンＴｉｆｌｚ粒子の
成長を抑制することか殆とてきないので、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
および高強度とてき難い欠点かあった。

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が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せしめることにより高密度
で高強度とされたホウ化チタンセラミックス焼結体の製
造方法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、ｒ（ａ）
　７５〜９９重量％のホウ化チタン粉末に対しクロム粉
末および炭素粉末を合計で１〜２５重量％たけ配合せしめることによりセラミック
ス配合物を作成する第１の工程と、（ｂ）前記セラミックス配合物を均質に混合してセラミ
ックス混合物を作成する第２の工程と、（Ｃ）前記セラミックス混合物をバインダとともに金型
に収容して加圧しセラミックス圧粉体を作成する第３の工程と、（ｄ）前記セラミックス圧粉体を加圧しセラミックス成
形体を作成する第４の工程と、（ｅ）前記セラミックス成形体を非酸化性雰囲気中で焼
結しセラミックス焼結体を作成する第５の工程とを備えてなることを特徴とするホウ化チタンセラミック
ス焼結体の製造方法」である。

［作用］本発明にがかるホウ化チタンセラミックス焼結体の製造
方法は、７５〜９９正星％のホウ化チタン粉末に対しク
ロム粉末および炭素粉末を合計で１〜２５重呈％だけ配
合せしめたセラミックス配合物を混合し加圧成形したの
ち焼結してなるので、ホウ化チタン粒子間に対しクロム
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
ちマトワックス層を配設せしめる作用をなし、結果的に
ホウ化チタン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
結体の製造方法の一実施例によって製造されたホウ化チ
タンセラミックス焼結体を示す拡大断面図である。

第２図は、第１図のホウ化チタンセラミックス焼結体の
研磨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３図は、第１図の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って、実
施例４の場合を示している。

第４図は、第１図のホウ化チタンセラミックス焼結体の
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図のホウ化チタンセラミックス焼結体の
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図のホウ化チタンセラミックス焼結体の
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て示されている。

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図のホウ化チタンセラミックス焼結体の
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線強度分布図であって
、第７図の直１５１Ａ−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図のホウ化チタンセラミックス焼
結体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、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図のホウ化チタンセラミックス焼
結体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３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１０図は、第１図のホウ化チタンセラミックス焼結体
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Ｓす、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
ックス焼結体の製造方法によって製造されたホウ化チタ
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。

まず本発明にかかるホウ化チタンセラミックス焼結体の
製造方法の一実施例によって製造されたホウ化チタンセ
ラミックス焼結体について、その組織を詳細に説明する
。

１０は１本発明にかかるホウ化チタンセラミックス焼結
体の製造方法によって製造されたのホウ化チタンセラミ
ックス焼結体（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Ｔ１８□粒子２０は、平均粒径が０．５〜
８ｐ−ｍでかつ最大粒径が１２＃Ｌｍであり、特に平均
粒径が０．５〜３　ｕＬｍでかつ最大粒径が６ルｍであ
れば好ましい。ここでホウ化チタンＴｉＲｚ粒子２゜の
平均粒径を０，５〜８ｇｍとする根拠は、（ｉ）平均粒
径が０．５７重ｍ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、かっホウ化チタンＴｉ
Ｂ２粒子２０間の凝集が顕著となって、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）　’ｌ’均粒径が８μｍを超えれば、焼
結の駆動力が小さくなって、ホウ化チタンセラミックス
焼結体■を緻密化せしめることが困難化し、ホウ化チタ
ンＴｉＢ２粒子２０に既存の亀裂が拡大されホウ化チタ
ンセラミックス焼結体Ｗの強度を低下せしめることにあ
る。加えてホウ化チタンＴｉＢ２粒子２０の最大粒径が
１２ｇｍとされている根拠は、最大粒径か１２終ｍを超
えれば、ホウ化チタンセラミックス焼結体Ｆ中に粗大粒
子として存在することとなり、ホウ化チタンセラミック
ス焼結体廷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とクロムＣ「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Ｔ
ｉＢ２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、結果的にホウ化チタンセラミック
ス焼結体刊の強度を確保している。

結合層３０は、クロムＣｒとホウ化チタンＴｉＢ２と炭
素Ｃとの間のＴｉｅ、＋２Ｃｒ　＋Ｃ−＋　２ＣｒＢ　＋ＴｉＣある
いはＴｉＢ２−１ｃ：ｒ　　＋Ｃ４ＣｒＢ２＋ＴｉＣあるい
はＴｉＢ２＋６Ｃｒ　＋Ｃ４２Ｃｒ＝Ｂ＋ＴｉＣなどの反
応によって生成されたホウ化クロムＣｒＢ　＋ＣｒＲ，
あるいはＣｒ５Ｂ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Ｔｉｅ、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
焼結体すの相対密度（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値）か９５％以上となフ
ているので、結果的にホウ化チタンセラミックス焼結体
■の密度および強度か確保されている。ここで結合層す
なわちマトリックス層３０がら空孔が実質的に除去され
ている根拠は、ホウ化クロムＣｒＢ、ＣｒＢ２あるいは
Ｃｒ、Ｂなどの粒径と炭化チタンＴｉＣの粒径とかほぼ
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
製造方法の一実施例について、その構成を説明する。

第１工程に３いて、ホウ化チタンＴｉＢｚ粉末とクロム
Ｃｒ粉末と炭素Ｃ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）平均粒径か０．５〜８μｍ（好ましくは
０．５〜３ｇｍ）で最大粒径が１２ルｍ（好ましくは６
μｍ）であり純度が９９重−驕％以上のホウ化チタンＴ
ｉＢ２と、（ｉｉ）平均粒径か１〜５ＪＬｍ（好ましく
は１〜３μｍ）で最大粒径が１２μｍ（好ましくは６μ
ｍ）のクロムＣ「と、（ｉｉｉ）比表面積か５０〜１５
０■２／ｇ（好ましくは８０〜１５０■２／ｇ）で純度
が９９．９重量％以上であり平均粒径か１０〜１０１０
０ｎ好ましくはｌ口〜５０ｎｍ）で最大粒径が１５０ｎ
ｍ（好ましくは＋００ｎｍ）の７￥素（たとえばカーボ
ンブラックなど）Ｃとを、互いに配合し、セラミックス
配合物を作成する。セラミックス配合物においては、ク
ロムＣ「および炭素Ｃの混合物１〜２５重量％に対しホ
ウ化チタンＴｉＢ２か７５〜９９１ｒ！、量％たけ配合
されている。またクロムＣｒと炭素Ｃとの配合比は、重
量比で７二〇、１〜１０である。

ここてホウ化チタンＴｉＢ２の純度か９９毛呈％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。

クロムＣｒの平均粒径か１〜５ｇｍとされている根拠は
、（ｉ）平均粒径かｌルｍ未満となれば、クロムＣｒ粒
子′の表面酸化か顕著化し、かつクロムＣ「粒子間の凝
集もしくはクロムＣｒ粒子とホウ化チタンＴｉ８．粒子
あるいは炭素Ｃ粒子との間の凝集が顕著となって、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（ｉυ平均粒径が５μｍを超えれば、
ホウ化チタンセラミックス焼結体１０のマトリックス層
３０あるいはホウ化チタンＴｉ８２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、
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
ることとなることにある。クロムＣ「の最大粒径か１２
μｍとされている根拠は、最大粒径が１２μｍを超えれ
ば、クロムＣ「粒子に既存の亀裂が拡大され、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１０ｍｍ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、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３０中に粗
大粒子として存在することとなって、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１５０部ｍとされている根拠は、最大
粒径が１５０部ｍ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Ｔｉ８２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、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。

更に炭素Ｃの比表面積が５０〜１５０ｍ”／ｇとされて
いる根拠は、（ｉ）比表面積が５０ｍ”／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
Ｔｉｅ、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ってホウ化チ
タンＴｉＢ２＄よびクロムＣｒとの混合ができなくなる
ことにある。

第２工程において、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／ｃｓ＋”の圧力）を
印加してＣＩＰ処理すなわち常温静水圧圧ｍ成形処理を
施し、セラミックス成形体とする。

第５工程において、セラミ・ンクス成形体を、真空雰囲
気（１０−”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７！ｔ（１００〜５０
０ｋｇ／ｃｍ”の圧力な印加）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、セラミックス焼結体１０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、クロムＣ「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、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
の製造方法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。

工衷凰烈１ニュエ平均粒径がｌμｍであるクロムＣｒと、比表面積がＩ：
１５ｍ２／ｇで純度が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てかつ最大粒径が６ｇｍであり
純度か９９重量％であるホウ化チタンＴｉＢｚを９７．
５重量％だけ配合して作成したセラミックス配合物１０
０部を、プラスチック容器中にウレタンボールおよび３
００部のエチレンアルコールとともに収容せしめ、２４
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２Ｆ！＄
とともに適宜の金型に収容し、３００ｋｇ／ｃ＋ｓ”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履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すとした。

セラミックス焼結休刊は、外表面を研府処理したのち、
たとえば実施例４の場合（以下同様）について光学ｍ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
凹部か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で写真観察したとこ
ろ、第３図に示すとおりてあった。すなわちホウ化チタ
ンＴｉＢ、粒子２０において粒内破壊が生しており、ホ
ウ化チタンＴｉＢ２粒子２０か結合層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３０は、Ｘ線
回折分析およびＥＰＭＡ分析により、ホウ化チタンＴｉ
Ｂ２とクロムＣｒとカーボンブラックＣとの間の反応ＴｉＢｚ＋２Ｃ：ｒ　＋ｃ　−＋　２ＣｒＢ　＋　Ｔｉ
ｅ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１０
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ＴｉＢ２粒子２０か脱落して生じた陥
凹部を測定することにより、ホウ化チタンＴｉＢｚ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
ＴｉＢ、＋２Ｃｒ　＋Ｃ−＋　２ＣｒＦ３　＋　Ｔｉｃ
の反応を生じており、ホウ化チタンＴｉＢ２粒子２０の
成長が抑制されているためである。またホウ化チタンＴ
ｉＢ２粒子２０の粒界近傍には、Ｘ線回折分析およびＥ
ＰＩＩＩＡ分析により、ホウ化チタンＴｉｅ２とクロム
Ｃ「との混合固溶相かうなる粒界相か形成されているこ
とも判明した（第６図〜第１Ｏ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。

工夫凰輿旦二月上クロム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Ｔｉｅ２を９５屯量％たけ配合
したことを除き、実施例１〜７を反復した。

セラミックス焼結体用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。

工叉塩撚か二μ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、ホウ化チタンＴｉＢ２を９２．５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つた。

工Ｘ施糎η二μ上クロムＣｒとカーボンブラックＣとの混合物１０，０重
量％に対し、ホウ化チタンＴｉｅ、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。

工Ｘ旌例」二」ニクロムＣｒ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ＴｉＢ２を８７．５４１％だ
け配合したことを除き、実施例１〜７を反復した。

（実施例３６〜４２）クロムＣｒとカーボンブラックＣとの混合物１５．０料
量％に対し、ホウ化チタンＴｉＢ、を８５．Ｏｉ’ｌ１
％たけ配合したことを除き、実施例１〜７を反復した。

工叉亀豊すニμ上クロム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ＴｉＲ，を８２．５ｉｉ％だ
け配合したことを除き、実施例１〜フを反復した。

セラミックス焼結休刊の相対密度８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。

±Ｘ惠桝朋二」上クロムＣ「とカーボンブラックＣとの混合物２０．０ｆ
ｆｉｆｆｉ％に対し、ホウ化チタンＴｉＢ２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表に示すとおりてあった。

１叉１■ｙ五Ｖ上クロムＣ「とカーボンブラックＣとの混合物２２．５ｇ
ｌ量％に対し、ホウ化チタンＴｉＢ、を７７、Ｓｌｉ％
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りだ。

工災惠桝五二μ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ＴｔＢ□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。

１去１し〔士ニア７）クロムＣ「とカーボンブラックＣとの混合物７．５ｔｆ
ｉｔ％に対してホウ化チタンＴｉｎｔを９２．！４３％
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用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２表に示すとおりであった。

工丈隨糎乃二μ上焼結温度を１６００’Ｃとしたことを除き、実施例フｌ
〜７７を反復した。

セラミックス焼結体用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フた。

（実施例８５〜９１）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。

工尖施桝慇二」工焼結温度を１８００℃としたことを除き、実施例７１〜
７７を反復した。

セラミックス焼結体用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。

１１度り且二旦ユ実施例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ｆＪＳｚ表に示すとおりであった
。

〈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を反復し
た。

すなわちモ均粒径が３ＪＬｍ”Ｔ！＠大粒径が６鉢ｍで
あり純度が９９重量％のホウ化チタンＴｉＢ２１００部
を、バインダζ６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膳２の圧力
を印加して一輪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、３０００ｋｇ／ｃｍ２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°Ｃ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顕微鏡で写真観察したところ
第１１図に示すとおりであつた。すなわちホウ化チタン
Ｔｉ８２粒子の粒界破壊が支配的に生じており、ホウ化
チタンＴｉＢ２粒子間の結合があまり強固でないことが
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
。

エル艶±ユニ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表に示すとおりてあった。

工止艶輿ｌ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、それぞれ第１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。

エル鮫烈互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ｔｊＳｉ表に示すとおりてあった。

エル兜勇互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、それでれ第１表に示すとおりであった。

１１奴隻ユ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３６〜４２を反復した。

１月（むｍ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。

工虫艶例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５０〜５６を反復した。

工止艶輿迎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５７〜６３を反復した。

工塩艶輿月よ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。

工止艶ガμエ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表に示すとおりであった。

（比較例１３）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。

エル艶ガ遅１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。

エル較±ゼ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９２〜９８を反復
した。

（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。

（比較例１７）セラミ・ン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。

エル艶景ゼ１セラミックス混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。

工よ艶桝遷よ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表に示すとおりてあった。

（比較例２り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９９〜１０５を反復した。

なお上述の実施例１〜１０５は、クロムＣｒ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ＴｔＢ２を７５〜９７．５ｆｉ量％だけ配合し
、かつクロムＣｒＥ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１〜２５重量％に対しホウ化チタン
を７５〜９９重量％たけ配合し、かつクロムＣｒｇよび
カーボンブラックＣとの配合比を７：０．１〜ＩＯ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。

（３）発明の効果上述より明らかなように本発明にがかるホウ化チタンセ
ラミックス焼結体の製造方法は、（ａ）　７５〜９９重
量％のホウ化チタン粉末に対しクロム粉末およびＲＺ粒
粉末合計で１〜２５重量％だけ配合せしめることによりセラミック
ス配合物を作成する第１の工程と。

（ｂ）前記セラミックス配合物を均質に混合してセラミ
ックス混合物を作成する第２の工程と。

（ｃ）前記セラミックス混合物をバインダとともに金型
に収容して加圧しセラミックス圧粉体を作成する第３の工程と、（ｄ）前記セラミックス圧粉体を加圧しセラミックス成
形体を作成する第４の工程（ｅ）前記セラミックス成形体を非酸化性雰囲気中で焼
結しセラミックス焼結体を作成する第５の工程とを備えてなるので。

（ｉ）ホウ化チタン粒子間に対し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を配設できる効果を有し、結果的に（ｉｉ）ホウ化チタンＴｉＢ、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（ｉｉｉ）高密度および高強度とできる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にがかるホウ化チタンセラミックス焼結
体の製造方法の一実施例によって製造されたホウ化チタ
ンセラミックス焼結体を示す拡大断面図、第２図は第１
図のホウ化チタンセラミックス焼結体の研磨処理後した
外表面の組織を示す光学顕微鏡写真、第３図は第１図の
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、第４図は第１図のホウ化チタン
セラミックス焼結体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図のホウ化チタン
セラミックス焼結体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図のホウ化
チタンセラミックス焼結体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図のホウ化チタンセラミックス焼結体の
研磨処理した外表面の組織のＥＰｌｉＡ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図のホウ化チタンセラミックス焼結体の
研磨処理した外表面の組織のＥＰＩＩＡ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（ｂ）は第１図のホウ化チタンセラミックス焼結体
の研磨処理した外表面の組織のＥＰＩＩＡ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１Ｏ図は第１図のホウ化チタンセラミッ
クス焼結体のＸ線回折分析の結果を示すグラフ図、第１
１図は比較例１として示したホウ化チタンセラミックス
焼結体の製造方法によって製造され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。１０・・・・・・・・ホウ化チタンセラミックス焼結体
２０・・・・・・・・ホウ化チタン粒子２１・・・・・
・粒界相３０・・・・・・・・マトリックス層特許出願人　株式会社　ニス・ティー・ケー・セラミッ
クス研究所（外２名）代理人　　　弁理士　　　工　藤　　　隆　夫第１図第２図第３図第４図１０２ｍ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）チタン　　　　ＩＱ／″ｍ −一一一クロム ■　０憾区 ■Ｄ特許庁長官　小　川　邦　夫　殿１．事件の表示昭和６２年　特許願　第３２８６２８号２、発明の名称ホウ化チタンセラミックス焼結体の製造方法゛３．補正
をする者事件との関係　　特許出願人住　所　　愛知県名古屋市港区築三町１丁目１１番地名
　　称　　　　株式会社　　ニス・ティー・ケー・セラ
ミックス石升究所代表者　日　吉　　淳　−（外２名）４、代理人　　　　　〒１６０　　　　電話　０３−３
５６−３０１６５、補正の対象６、補正の内容（１）明細書第１２頁第１行の「クロムＣｒＪを「金属
Ｍのホウ化物ＭＢ、ＭＢ２あるいはＭＪなと」と補正す
る。（２）明細書第２０頁第６行の「稠密」を「緻密」と補
正する。（３）明細書第２０頁第１５行の［クロムＣｒＪを［ホ
ウ化クロムＣｒＢ　Ｊと補正する。（４）明細書第４７頁第１３行の「配合比を」を「配合
比を重量比で」と補正する。（５）明細書第４８頁第１行のｒ７：０．１〜１０」を
「重量比で７：Ｏ，１〜１０」と補正する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）（ａ）７５〜９９重量％のホウ化チタン粉末に対
しクロム粉末および炭素粉末を合計で１〜２５重量％だ
け配合せしめることによりセラミックス配合物を作成す
る第１の工程と、（ｂ）前記セラミックス配合物を均質に混合してセラミ
ックス混合物を作成する第２の工程と、（ｃ）前記セラミックス混合物をバインダとともに金型
に収容して加圧しセラミックス圧粉体を作成する第３の
工程と、（ｄ）前記セラミックス圧粉体を加圧しセラミックス成
形体を作成する第４の工程と、（ｅ）前記セラミックス成形体を非酸化性雰囲気中で焼
結しセラミックス焼結体を作成する第５の工程とを備えてなることを特徴とするホウ化チタンセラミック
ス焼結体の製造方法。
（２）クロム粉末および炭素粉末の配合割合が、重量比
で７：０．１〜１０でな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
の製造方法。
（３）ホウ化チタン粉末の平均粒径および最大粒径がそ
れぞれ０．５〜８μｍおよび１２μｍでなり、かつクロ
ム粉末の平均粒径および最大粒径がそれぞれ１〜５μｍ
および１２μｍでなり、かつ炭素粉末の平均粒径および
最大粒径がそれぞれ１０〜１００ｎｍおよび１５０ｎｍ
で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
の製造方法。
（４）炭素粉末の比表面積が、５０〜１５０ｍ＾２／ｇ
でなることを特徴とする特許請求の範囲第（３）項記載
のホウ化チタンセラミックス焼結体の製造方法。
（５）セラミックス成形体が、無加圧状態で１５００〜
２０００℃の温度により焼結され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の製造方
法。