JPH0331669B2 - - Google Patents
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- JPH0331669B2 JPH0331669B2 JP61135260A JP13526086A JPH0331669B2 JP H0331669 B2 JPH0331669 B2 JP H0331669B2 JP 61135260 A JP61135260 A JP 61135260A JP 13526086 A JP13526086 A JP 13526086A JP H0331669 B2 JPH0331669 B2 JP H0331669B2
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- JP
- Japan
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- tib
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- sintering
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- Expired - Lifetime
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
（技術分野）
本発明はTiB2（ホウ化チタニウム）系複合セラ
ミツクス及びその製造法に係り、特にTiB2に
Al2O3を複合させてなる、放電加工可能な高強度
セラミツクス体並びにその有利な製造方法に関す
るものである。 （背景技術） TiB2セラミツクスは、近年、それが有する金
属特性とその優れた高融点、高強度特性の点にお
いて注目を受け、更にその他、高温耐蝕性、耐酸
化性にも優れているところから、高温用ベアリン
グ、内燃機関用噴射ノズル、溶融非鉄金属の処理
用部品などの用途が期待され、SiCやSi3N4の使
用温度限界以上の条件で使用することの出来る、
将来性ある材料として脚光を浴びている。 しかしながら、かかるTiB2は焼結性に乏しく、
それ単独では高密度、高強度の材料を得ることが
困難であるために、従来から、ホツトプレス法を
用いた焼結助剤の検討や酸化物、炭化物、窒化物
などとの複合化が研究されたきた。而して、それ
ら従来から検討されてきた方法では、寸法の大き
なもの或いは複雑な形状のものを得ることが出来
ないという問題が内在しており、このため、その
ような問題のない無加圧焼結法（常圧焼結法）に
より、TiB2材料から高密度、高強度のセラミツ
クス体を得る新しい技術の開発が望まれているの
である。 （発明の構成） ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景に
して為されたものであつて、その主たる目的とす
るところは、放電加工可能な高強度TiB2系複合
セラミツクス並びにその製造方法を提供すること
にあり、また他の目的とするところは、ホツトプ
レス焼結法ではなく、常圧下における無加圧焼結
法によつて、高密度、高強度のTiB2系複合セラ
ミツクスを有利に製造し得る技術を提供すること
にある。 すなわち、本発明は、上記した目的を達成する
ために、TiB2（ホウ化チタニウム）にAl2O3（アル
ミナ）を複合させて、焼結せしめるようにしたも
のであり、またそのようにして得られたTiB2系
複合セラミツクスは、45〜90重量％のTiB2と55
〜10重量％のAl2O3とからなる配合組成を有して
いるものである。 また、このような本発明に従うTiB2系複合セ
ラミクスは、TiB2：45〜90重量％とAl2O3：55〜
10重量％とからなる配合組成の組成物を所定の形
状に成形した後、1700℃以上の温度で常圧下に焼
結せしめることにより製造されることとなる。 要するに、本発明は、本発明者らによるTiB2
の無加圧焼結法に係る種々なる研究の結果、
TiB2に対してAl2O3を所定量配合せしめて焼結す
ることにより、高密度、高強度で且つ放電加工に
適した複合セラミツクスを有利に製造することが
出来る事実を見い出したことに基づいて完成され
たものであり、通常、それらTiB2とAl2O3は、45
〜90重量％：55〜10重量％、好ましくは45〜60重
量％：55〜40重量％の割合において配合せしめら
れることとなる。なお、Al2O3の配合量が余りに
も少なくなり過ぎると、常圧焼結を行なうことが
困難となり、密度、強度、硬度などがそれぞれ低
下し、一方Al2O3の配合量が余りにも多くなり過
ぎると、Al2O3の粒成長によつて強度が低下した
り、マトリツクスのTiB2組織が不連続となるこ
とにより、電気抵抗が高くなつて放電加工が困難
となつてしまう問題などを惹起する。 また、かかるTiB2とAl2O3の配合は、一般に、
粉末形態において行なわれ、そして得られた上記
の如き配合組成の組成物は、従来のセラミツクス
体の製造手法と同様にして、製品形状に対応した
所定の形状に成形せしめられることとなる。例え
ば、TiB2粉末とα−Al2O3粉末とが所定の割合に
て湿式混合せしめられ、そしてそれが乾燥された
後、金型を用いて一軸加圧せしめられ、更にその
後、冷間静水圧プレス（CIP）処理されて、目的
とする製品形状に対応した成形体が成形されるの
である。 次いで、この得られたTiB2・Al2O3複合成形体
には、常圧下において、1700℃以上の温度で焼結
操作が加えられることとなる。即ち、ホツトプレ
ス焼結によるのではなく、無加圧焼結法によつ
て、目的とするTiB2系複合セラミツクス（焼結
体）が形成されることとなるのである。なお、こ
の焼結操作において、焼結温度が1700℃よりも高
くなると、緻密な焼結体を得ることが困難とな
る。また、焼結時間は、採用される焼結温度に応
じて適宜に選定されることとなるが、一般に約１
時間以上とされ、更に焼結雰囲気としては、通常
Arガスなどの不活性ガス雰囲気が用いられるこ
ととなる。 （実施例） 以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発
明を更に具体的に明らかにすることとするが、本
発明が、そのような実施例の記載によつて何等の
制約をも受けるものでないことは、言うまでもな
いところである。 また、本発明には、以下の実施例の他にも、更
には上記の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を
逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づい
て種々なる変更、修正、改良などを加え得るのも
のであることが、理解されるべきである。 平均粒径：2.65μのTiB2粉末に、平均粒径：
0.4μのα−Al2O3粉体を、下記第１表及び第２表
に示される如き割合においてそれぞれ配合せし
め、エチルアルコール中でボールミルを用いて、
湿式混合した後、乾燥し、得られたTiB2−Al2O3
の組成物を、金型を用いて、30APaで一軸加圧
せしめ、次いで300MPaでCIP処理して、所定の
成形体にそれぞれ成形した。次いで、これら得ら
れた各種の成形体を、常圧下のAr雰囲気中にお
いて1600〜1900℃の範囲内の各種の温度下で１時
間の焼結操作を施すことにより、各種のTiB2系
複合セラミツクス（焼結体）を得た。 かくして得られた各種の焼結体ついて、それぞ
れの相対密度、抗折強度、硬度、熱膨張係数、加
熱増量及び電気抵抗を測定し、その結果を、下記
第１表及び第２表に併せ示した。なお、加熱増量
は、得られた焼結体の耐酸化性を評価するために
行なつたものであり、1000℃×36時間の空気中で
の加熱による増量（絶対値）を求めることによつ
て測定したものである。
ミツクス及びその製造法に係り、特にTiB2に
Al2O3を複合させてなる、放電加工可能な高強度
セラミツクス体並びにその有利な製造方法に関す
るものである。 （背景技術） TiB2セラミツクスは、近年、それが有する金
属特性とその優れた高融点、高強度特性の点にお
いて注目を受け、更にその他、高温耐蝕性、耐酸
化性にも優れているところから、高温用ベアリン
グ、内燃機関用噴射ノズル、溶融非鉄金属の処理
用部品などの用途が期待され、SiCやSi3N4の使
用温度限界以上の条件で使用することの出来る、
将来性ある材料として脚光を浴びている。 しかしながら、かかるTiB2は焼結性に乏しく、
それ単独では高密度、高強度の材料を得ることが
困難であるために、従来から、ホツトプレス法を
用いた焼結助剤の検討や酸化物、炭化物、窒化物
などとの複合化が研究されたきた。而して、それ
ら従来から検討されてきた方法では、寸法の大き
なもの或いは複雑な形状のものを得ることが出来
ないという問題が内在しており、このため、その
ような問題のない無加圧焼結法（常圧焼結法）に
より、TiB2材料から高密度、高強度のセラミツ
クス体を得る新しい技術の開発が望まれているの
である。 （発明の構成） ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景に
して為されたものであつて、その主たる目的とす
るところは、放電加工可能な高強度TiB2系複合
セラミツクス並びにその製造方法を提供すること
にあり、また他の目的とするところは、ホツトプ
レス焼結法ではなく、常圧下における無加圧焼結
法によつて、高密度、高強度のTiB2系複合セラ
ミツクスを有利に製造し得る技術を提供すること
にある。 すなわち、本発明は、上記した目的を達成する
ために、TiB2（ホウ化チタニウム）にAl2O3（アル
ミナ）を複合させて、焼結せしめるようにしたも
のであり、またそのようにして得られたTiB2系
複合セラミツクスは、45〜90重量％のTiB2と55
〜10重量％のAl2O3とからなる配合組成を有して
いるものである。 また、このような本発明に従うTiB2系複合セ
ラミクスは、TiB2：45〜90重量％とAl2O3：55〜
10重量％とからなる配合組成の組成物を所定の形
状に成形した後、1700℃以上の温度で常圧下に焼
結せしめることにより製造されることとなる。 要するに、本発明は、本発明者らによるTiB2
の無加圧焼結法に係る種々なる研究の結果、
TiB2に対してAl2O3を所定量配合せしめて焼結す
ることにより、高密度、高強度で且つ放電加工に
適した複合セラミツクスを有利に製造することが
出来る事実を見い出したことに基づいて完成され
たものであり、通常、それらTiB2とAl2O3は、45
〜90重量％：55〜10重量％、好ましくは45〜60重
量％：55〜40重量％の割合において配合せしめら
れることとなる。なお、Al2O3の配合量が余りに
も少なくなり過ぎると、常圧焼結を行なうことが
困難となり、密度、強度、硬度などがそれぞれ低
下し、一方Al2O3の配合量が余りにも多くなり過
ぎると、Al2O3の粒成長によつて強度が低下した
り、マトリツクスのTiB2組織が不連続となるこ
とにより、電気抵抗が高くなつて放電加工が困難
となつてしまう問題などを惹起する。 また、かかるTiB2とAl2O3の配合は、一般に、
粉末形態において行なわれ、そして得られた上記
の如き配合組成の組成物は、従来のセラミツクス
体の製造手法と同様にして、製品形状に対応した
所定の形状に成形せしめられることとなる。例え
ば、TiB2粉末とα−Al2O3粉末とが所定の割合に
て湿式混合せしめられ、そしてそれが乾燥された
後、金型を用いて一軸加圧せしめられ、更にその
後、冷間静水圧プレス（CIP）処理されて、目的
とする製品形状に対応した成形体が成形されるの
である。 次いで、この得られたTiB2・Al2O3複合成形体
には、常圧下において、1700℃以上の温度で焼結
操作が加えられることとなる。即ち、ホツトプレ
ス焼結によるのではなく、無加圧焼結法によつ
て、目的とするTiB2系複合セラミツクス（焼結
体）が形成されることとなるのである。なお、こ
の焼結操作において、焼結温度が1700℃よりも高
くなると、緻密な焼結体を得ることが困難とな
る。また、焼結時間は、採用される焼結温度に応
じて適宜に選定されることとなるが、一般に約１
時間以上とされ、更に焼結雰囲気としては、通常
Arガスなどの不活性ガス雰囲気が用いられるこ
ととなる。 （実施例） 以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発
明を更に具体的に明らかにすることとするが、本
発明が、そのような実施例の記載によつて何等の
制約をも受けるものでないことは、言うまでもな
いところである。 また、本発明には、以下の実施例の他にも、更
には上記の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を
逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づい
て種々なる変更、修正、改良などを加え得るのも
のであることが、理解されるべきである。 平均粒径：2.65μのTiB2粉末に、平均粒径：
0.4μのα−Al2O3粉体を、下記第１表及び第２表
に示される如き割合においてそれぞれ配合せし
め、エチルアルコール中でボールミルを用いて、
湿式混合した後、乾燥し、得られたTiB2−Al2O3
の組成物を、金型を用いて、30APaで一軸加圧
せしめ、次いで300MPaでCIP処理して、所定の
成形体にそれぞれ成形した。次いで、これら得ら
れた各種の成形体を、常圧下のAr雰囲気中にお
いて1600〜1900℃の範囲内の各種の温度下で１時
間の焼結操作を施すことにより、各種のTiB2系
複合セラミツクス（焼結体）を得た。 かくして得られた各種の焼結体ついて、それぞ
れの相対密度、抗折強度、硬度、熱膨張係数、加
熱増量及び電気抵抗を測定し、その結果を、下記
第１表及び第２表に併せ示した。なお、加熱増量
は、得られた焼結体の耐酸化性を評価するために
行なつたものであり、1000℃×36時間の空気中で
の加熱による増量（絶対値）を求めることによつ
て測定したものである。
【表】
【表】
【表】
かかる第１表及び第２表の結果から明らかなよ
うに、TiB2単味の場合にあつては、焼結温度が
1600℃以下となると（No.27）、成形体が焼結せず、
また1700℃では（No.19）理論密度の73％、更に
1800℃以上では（No.１、11）理論密度の78％の密
度を有するに過ぎない焼結体しか得られないこと
が認められるのである。そして、Al2O3の添加量
の増加と共に、焼結体密度は単調に増加し、その
量が90％となると、1600℃では（No.９）92％、
1700℃以上となると95％以上の相対密度が得られ
るのである。このことから、緻密な焼結体を得る
ためには、1700℃以上の温度を必要とすることが
理解される。 また、抗折強度に関して、TiB2単味では、焼
結温度が1600℃の場合において強度測定が不能な
ほど弱く、そして1700℃以上の焼結温度では160
〜180MPaと大体一定値を示している。しかる
に、Al2O3をTiB2に添加、複合せしめた場合にあ
つては、その添加量が50％までは各温度において
単調に増加し、1800℃では300MPa、1900℃では
450MPaとなるのである。この結果は、焼結密度
の増加によく対応している。しかしながら、これ
よりもAl2O3添加量が増加して、焼結温度が180
℃以上となると、強度は低下し、しかもその傾向
は高温ほど著しくなるのである。その理由は、
Al2O3の粒成長によるものである。そして、
Al2O3添加量：50％の時に最大強度値が得られて
いる。一方、1700℃の焼結温度では、最高強度は
Al2O3の添加量：70％の時で300MPaであり、こ
れより多量となると、同様な理由から、強度は弱
くなることが認められる。このように、Al2O3の
添加によつて、TiB2単味のものより1.3〜1.7倍の
高強度の焼結体が得られることが明らかとなつた
のである。 次に、電気抵抗が測定されたNo.１〜７及び９、
10の焼結体に関して、TiB2単味のものの電気抵
抗は３×10-5Ω−cmであり、Al2O3の配合量が80
％程度までは何れも10-5程度であるが、その中で
もAl2O3量の増加に伴つて電気抵抗は増大し、そ
してその配合量が85％となると10-4となり、更に
90％では３×105Ω−cmであり、抵抗値は109〜
1010と急激に上昇することが認められる。これ
は、マトリツクスのTiB2組織の不連続性のため
であり、それ故に安定した電気伝導性を実現し
て、より有効な放電加工を行なうには、Al2O3の
配合量は少ない方が有利となるのである。 （発明の効果） 以上の説明から明らかなように、従来における
TiB2系セラミツクスは、その難焼結性のために、
添加物を加えてホツトプレス焼結するのが通例で
あるとされているのに対して、本発明において
は、Al2O3との複合によつて、1700℃以上の常圧
焼結により、TiB2単味の約３倍までの高強度を
持ち、且つ放電加工が可能な焼結体を得ることが
出来るのであり、そこに、本発明の大きな工業的
意義が存するものである。
うに、TiB2単味の場合にあつては、焼結温度が
1600℃以下となると（No.27）、成形体が焼結せず、
また1700℃では（No.19）理論密度の73％、更に
1800℃以上では（No.１、11）理論密度の78％の密
度を有するに過ぎない焼結体しか得られないこと
が認められるのである。そして、Al2O3の添加量
の増加と共に、焼結体密度は単調に増加し、その
量が90％となると、1600℃では（No.９）92％、
1700℃以上となると95％以上の相対密度が得られ
るのである。このことから、緻密な焼結体を得る
ためには、1700℃以上の温度を必要とすることが
理解される。 また、抗折強度に関して、TiB2単味では、焼
結温度が1600℃の場合において強度測定が不能な
ほど弱く、そして1700℃以上の焼結温度では160
〜180MPaと大体一定値を示している。しかる
に、Al2O3をTiB2に添加、複合せしめた場合にあ
つては、その添加量が50％までは各温度において
単調に増加し、1800℃では300MPa、1900℃では
450MPaとなるのである。この結果は、焼結密度
の増加によく対応している。しかしながら、これ
よりもAl2O3添加量が増加して、焼結温度が180
℃以上となると、強度は低下し、しかもその傾向
は高温ほど著しくなるのである。その理由は、
Al2O3の粒成長によるものである。そして、
Al2O3添加量：50％の時に最大強度値が得られて
いる。一方、1700℃の焼結温度では、最高強度は
Al2O3の添加量：70％の時で300MPaであり、こ
れより多量となると、同様な理由から、強度は弱
くなることが認められる。このように、Al2O3の
添加によつて、TiB2単味のものより1.3〜1.7倍の
高強度の焼結体が得られることが明らかとなつた
のである。 次に、電気抵抗が測定されたNo.１〜７及び９、
10の焼結体に関して、TiB2単味のものの電気抵
抗は３×10-5Ω−cmであり、Al2O3の配合量が80
％程度までは何れも10-5程度であるが、その中で
もAl2O3量の増加に伴つて電気抵抗は増大し、そ
してその配合量が85％となると10-4となり、更に
90％では３×105Ω−cmであり、抵抗値は109〜
1010と急激に上昇することが認められる。これ
は、マトリツクスのTiB2組織の不連続性のため
であり、それ故に安定した電気伝導性を実現し
て、より有効な放電加工を行なうには、Al2O3の
配合量は少ない方が有利となるのである。 （発明の効果） 以上の説明から明らかなように、従来における
TiB2系セラミツクスは、その難焼結性のために、
添加物を加えてホツトプレス焼結するのが通例で
あるとされているのに対して、本発明において
は、Al2O3との複合によつて、1700℃以上の常圧
焼結により、TiB2単味の約３倍までの高強度を
持ち、且つ放電加工が可能な焼結体を得ることが
出来るのであり、そこに、本発明の大きな工業的
意義が存するものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ TiB2：45〜90重量％にAl2O3：55〜10重量％
を複合させて焼結せしめてなる、放電加工可能な
TiB2系複合セラミツクス。 ２ TiB2：45〜90重量％とAl2O3：55〜10重量％
とからなる配合組成の組成物を所定の形状に成形
した後、1700℃以上の温度で常圧下に焼結せしめ
ることを特徴とする放電加工可能なTiB2系複合
セラミツクスの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61135260A JPS62292678A (ja) | 1986-06-11 | 1986-06-11 | ＴｉＢ↓２系複合セラミツクス及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61135260A JPS62292678A (ja) | 1986-06-11 | 1986-06-11 | ＴｉＢ↓２系複合セラミツクス及びその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62292678A JPS62292678A (ja) | 1987-12-19 |
| JPH0331669B2 true JPH0331669B2 (ja) | 1991-05-08 |
Family
ID=15147540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61135260A Granted JPS62292678A (ja) | 1986-06-11 | 1986-06-11 | ＴｉＢ↓２系複合セラミツクス及びその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62292678A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2914076A2 (en) | 2014-02-28 | 2015-09-02 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Power converter and motor vehicle |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69005664T2 (de) * | 1989-03-03 | 1994-05-11 | Toray Industries | Verfahren zur Erzeugung keramischer Verbundwerkstoffe. |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5088691A (ja) * | 1973-12-12 | 1975-07-16 |
-
1986
- 1986-06-11 JP JP61135260A patent/JPS62292678A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5088691A (ja) * | 1973-12-12 | 1975-07-16 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2914076A2 (en) | 2014-02-28 | 2015-09-02 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Power converter and motor vehicle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62292678A (ja) | 1987-12-19 |
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