JPH0372031B2 - - Google Patents
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- JPH0372031B2 JPH0372031B2 JP59236526A JP23652684A JPH0372031B2 JP H0372031 B2 JPH0372031 B2 JP H0372031B2 JP 59236526 A JP59236526 A JP 59236526A JP 23652684 A JP23652684 A JP 23652684A JP H0372031 B2 JPH0372031 B2 JP H0372031B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
- C04B35/111—Fine ceramics
- C04B35/117—Composites
Description
本発明は新規の酸化物マトリツクスセラミツク
組成物、特に耐摩耗性が高く、材料価格が安い酸
化物マトリツクスセラミツクに関する。 アルミナ（Al2O3）をベースとするセラミツク
組成物は長年使用されてきた。たとえば切削工具
業界におけるそれらの用途は認められており、広
く使用されている。しかしながら、Al2O3＋ZrO2
及びAl2O3＋TiC＋ZrO2のようなセラミツクは脆
性であるか又は複雑な形状に二次加工するには困
難であるとされている。ZrO2を添加しても耐機
械的衝撃性は改良されず、TiCを添加しても耐摩
耗性は改良されない。 セラミツク組成物の改良研究においては、シリ
コンアルミニウムオキシ窒化物の頭字語である
SIALONとして知られる組成物が得られた。こ
の組成物は最も有利な用途においては主としてβ
−SIALONである。しかしながら、この化合物
はセラミツク組成物のうち比較的高価なものの一
つであり、加工価格の上昇につながる。 この難点が認識されるようになつて、より安価
な出発原料であつて加工するとSIALON組成物
が得られるようなその他の出発原料が提案された
（たとえば米国特許第4184884号参照）。 セラミツク組成物を、例えば熱間静水圧圧縮法
（hot isostatic pressing）のような費用のかかる
加工技術を用いることによつて、切削工具として
利用できるように改良することも考えられた。し
かしながら、この改良法もまた、たとえ出発原料
が豊富でも加工費用が増大する結果を生じてしま
う。 SIALONのAl2O3成分を増加させることができ
るのは認められているけれども、このマトリツク
ス中にいかなる量のAl2O3が存在しうるかについ
ては不明である（たとえばミルベルグ
（Milberg）らによる米国特許第4071371号参照）。 カミガイト（Kamigaito）らは、米国特許第
3903230号において、種々ノ量のAINも含む
Si3N4とAl2O3の組成物を開示した。 かくして、優れた耐熱衝撃性、耐機械的衝撃性
及び耐摩耗性を有する酸化物マトリツクスセラミ
ツク用組成物る提供することが本発明の目的であ
る。 低価格の出発原料を用いる酸化物マトリツクス
セラミツク用組成物を提供することも本発明の別
の目的である。 複雑で高価な加工技術を必要とすることなく優
れた耐熱衝撃性、耐機械的衝撃性及び耐摩耗性を
有する酸化物マトリツクスセラミツク組成物を提
供することも本発明の更に別の目的である。 本発明のこれらの目的及び更に別の目的は、以
下の開示及び添付図面を参照することにより明ら
かとなろう。 本発明は、約60乃至99重量％の酸化物（主とし
てAl2O3）、約0.1乃至40重量％の窒化物改質剤、
及び約０乃至40重量％の窒化物、炭化物又は窒化
炭化物分散粒子を含むセラミツク組成物を提供す
る。 本発明による酸化物マトリツクスセラミツク
は、たとえば摩耗部品、電子基板、切削工具、及
びエンジン部品としてのセラミツクの性能を改良
する新規の一連のセラミツク組成物を含む。
Al2O3及びZrO2から成るセラミツク、及び
Al2O3、TiC及びZrO2から成るセラミツクの限界
は、ある種の金属の切削工具の用途において明ら
かである。これらのセラミツク工具インサート
は、熱的衝撃、機械的衝撃及び摩耗に弱く、過剰
な摩耗又は突然の破損をひきおこすことが示され
た。 本発明においては、高価ではない、容易に入手
しうる、Al2O3、MgO、ZrO2のような酸化物を
基本成分すなわちマトリツクスセラミツクとして
使用した、たとえばTiC、TiN、TiCxNy（ただ
し、ｘ＋ｙ＝１）及びB4Cのような分散粒子添加
剤を保持するこのマトリツクスを改良するために
Si3N4及びAlNのような窒化物改質剤の量を変化
させる。 本発明に使用される酸化物にはAl2O3、MgO、
ZrO2及びHfO2が含まれる。これらの酸化物のう
ちAl2O3が通常主要な化合物であり、その他の酸
化物の添加は一般に全組成物の約０乃至20重量％
の範囲内である。これらの添加酸化物は粒子生長
抑制剤として作用することによりAl2O3を主成分
とするマトリツクス組成物を改良し、組成物の耐
衝撃性及び耐摩耗性を改良する。 本発明の多くの好ましい実施例においては、粒
子生長を抑制するためAl2O3を主成分とするマト
リツクスにMgOを、一般に約０乃至２重量％の
範囲で添加する。通常MgOの添加は約０乃至0.7
重量％である。 本発明の好ましい実施例においては、ZrO2及
びHfO2の添加も有効である。約０乃至20重量％
の範囲で、それらを添加すると、本発明のAl2O3
を主成分とするマトリツクスの破砕靭性及び耐熱
衝撃性が改良されることが示された。しかしなが
ら、ZrO2の代わりにHfO2を用いる場合はあまり
ない。というのは価格が高騰したり亀裂を弱める
効果が減少するためである。 一般に窒化物改質剤の添加が組成物の０乃至15
重量％の場合には、本発明の実施例においては
MgO及びZrO2又はHfO2を添加しても有利である
ことが判明した。 驚くべきことに、酸化物マトリツクスを更に改
良するためには、限定量の窒化物改質剤とその他
の分散粒子化合物を含むことが有利であることが
見出された。これらの窒化物改質剤としては、一
般に得られる組成物の０乃至20重量％のSi3N4及
びAINが含まれる。通常は、本発明の実施態様
の一つにおける、好ましい組成物は、Al2O3を主
成分とするマトリツクス組成物に２乃至15重量％
のSi3N4を添加して得られる。しかしながらある
種の用途においては、添加するSi3N4の量を減ら
し、AIN及び種々の分散粒子化合物をマトリツ
クスに添加することにより更に改良されたマトリ
ツクスが得られる。 一般に窒化物、炭化物及び窒化炭化物である分
散粒子もまた、得られるセラミツク組成物の耐摩
耗性及び硬度を改良するであろう。そしてセラミ
ツクス組成物が特定の用途にあうように組成物中
に種々の量がブレンドされうる。一般に分散粒子
化合物は、TiC、TiN、ZrC、ZrN、HfC、
HfN、B4C及びTiCxNy、ZrCxNy及びHfCxNyの
ような化合物である。但し、式中のｘ＋ｙの値
は、一般に約0.5乃至１の範囲内である。これら
の分散粒子は、一般に最終濃度が約０乃至40重量
％になるようにセラミツク組成物に添加しうる。 適する窒化物、炭化物及び窒化炭化物は、一般
にセラミツク組成物の特定用途に応じて選択す
る。開示された炭化物はマトリツクスを硬化し、
一般にTiC、ZrC、B4C及びHfCの順で好ましい。
価格が高騰したり効力が減少したりするためHf
を用いることはあまりない。 たとえばある種の金属の切削時のような、工具
のフランクの摩耗が問題である場合には、その他
の窒化物及び窒化炭化物を添加することが一般に
必要である。これらを添加すると、かかる用途に
おいて約50％まで摩耗及び極限の工具破損が減少
しうる。炭化物と窒化物の混合物を用いるより窒
化炭化物を用いる方が一般に好ましい。というの
は一般に性能が改良され、分散の問題が減少する
からである。しかしながら、窒化炭化物の価格は
しばしば炭化物と窒化物の混合物のそれより高
い。 第１図において、酸化物マトリツクスセラミツ
クは、この酸化物マトリツクスを改良するために
主要な要素すなわちマトリツクスをある量の窒化
物改質剤及びその他の分散粒子で置換したものと
して示されている。点10と点11を結ぶ線は組成物
におけるマトリツクス改質用窒化物及び分散粒子
の置換量の合計の上限を表わす。すなわち、本発
明の組成物は状態図の点10、点11、点14、及び点
15で定義される台形領域内の組成を有する。 更に好ましい組成の混合物は、点10、点17、点
14、及び点15で定義される台形の領域内にある。
この領域内の組成では、酸化物マトリツクス含量
が高いために材料価格が安く、分散粒子を保持す
るためのマトリツクス支持体が十分で有利であ
る。この領域新では、切削工具、摩耗部品、電子
基板及びエンジン部品のような多くの用途用に酸
化物マトリツクスを改良するように窒化物が供給
されている。 点14、点ほ、点16、及び点17で定義される領域
内に含まれる組成物は、最も低価格の出発原料を
最大限使用しつつ、得られるセラミツクの性能を
十分改良する量の窒化物及び分散粒子を有し、か
つ酸化物マトリツクスの含量を最大にすることに
より一層有利である。 本発明の好ましい実施態様の一つにおいては、
Al2O3マトリツクスに２乃至15％のSi3N4を添加
する。 本発明のセラミツクは、一般に反応ホツトプレ
スにより調製する。この方法は、加工及び原料の
価格を増大させる粉末の予備反応処理を回避する
ことができる。更に、反応は、予備反応した粉末
に必要とされるような高温にすることなく、得ら
れるセラミツク本体と緻密化を助ける。かかる高
温は粒子の生長を増加させ、セラミツクの強度及
び靭性を低下させる。 一般に、微粉末（約325メツシユ）を予め混合
し、たとえばグラフアイト製のダイキヤビテイに
注ぐ。次いで混合物を、約70乃至281Kg／cm2
（1000乃至4000psi）の圧力を印加しうるパンチで
ダイ内に密閉する。圧力を加えつつ、ダイを所望
の温度、一般に1500乃至1600℃に加熱する。圧力
及び温度の条件は十分な時間、一般に15乃至30分
保持される。反応はしばしば不活性環境下、たと
えば窒素雰囲気下で実施される。その後装置を室
温に冷却し、セラミツク本体を除去する。これら
の条件下では理論値の98％以上の密度が得られ
る。 その他の方法としては、予備反応させた粉末を
用い、2109Kg／cm2（30000psi）以下のコールドプ
レスすることにより組成物を焼結しうる。その
後、組成物をセラミツク本体の寸法に依存して１
乃至３時間窒素雰囲気下で1650乃至1800℃におい
て焼結しうる。 以下の例は説明のために提供するのであつて、
本発明の開示及び特許請求の範囲を限定するもの
ではない。 実 験 第１表に本発明の組成物並びに比較用組成物の
組成を示す。組成物には番号がつけられており、
例及び図面中で言及されている。
組成物、特に耐摩耗性が高く、材料価格が安い酸
化物マトリツクスセラミツクに関する。 アルミナ（Al2O3）をベースとするセラミツク
組成物は長年使用されてきた。たとえば切削工具
業界におけるそれらの用途は認められており、広
く使用されている。しかしながら、Al2O3＋ZrO2
及びAl2O3＋TiC＋ZrO2のようなセラミツクは脆
性であるか又は複雑な形状に二次加工するには困
難であるとされている。ZrO2を添加しても耐機
械的衝撃性は改良されず、TiCを添加しても耐摩
耗性は改良されない。 セラミツク組成物の改良研究においては、シリ
コンアルミニウムオキシ窒化物の頭字語である
SIALONとして知られる組成物が得られた。こ
の組成物は最も有利な用途においては主としてβ
−SIALONである。しかしながら、この化合物
はセラミツク組成物のうち比較的高価なものの一
つであり、加工価格の上昇につながる。 この難点が認識されるようになつて、より安価
な出発原料であつて加工するとSIALON組成物
が得られるようなその他の出発原料が提案された
（たとえば米国特許第4184884号参照）。 セラミツク組成物を、例えば熱間静水圧圧縮法
（hot isostatic pressing）のような費用のかかる
加工技術を用いることによつて、切削工具として
利用できるように改良することも考えられた。し
かしながら、この改良法もまた、たとえ出発原料
が豊富でも加工費用が増大する結果を生じてしま
う。 SIALONのAl2O3成分を増加させることができ
るのは認められているけれども、このマトリツク
ス中にいかなる量のAl2O3が存在しうるかについ
ては不明である（たとえばミルベルグ
（Milberg）らによる米国特許第4071371号参照）。 カミガイト（Kamigaito）らは、米国特許第
3903230号において、種々ノ量のAINも含む
Si3N4とAl2O3の組成物を開示した。 かくして、優れた耐熱衝撃性、耐機械的衝撃性
及び耐摩耗性を有する酸化物マトリツクスセラミ
ツク用組成物る提供することが本発明の目的であ
る。 低価格の出発原料を用いる酸化物マトリツクス
セラミツク用組成物を提供することも本発明の別
の目的である。 複雑で高価な加工技術を必要とすることなく優
れた耐熱衝撃性、耐機械的衝撃性及び耐摩耗性を
有する酸化物マトリツクスセラミツク組成物を提
供することも本発明の更に別の目的である。 本発明のこれらの目的及び更に別の目的は、以
下の開示及び添付図面を参照することにより明ら
かとなろう。 本発明は、約60乃至99重量％の酸化物（主とし
てAl2O3）、約0.1乃至40重量％の窒化物改質剤、
及び約０乃至40重量％の窒化物、炭化物又は窒化
炭化物分散粒子を含むセラミツク組成物を提供す
る。 本発明による酸化物マトリツクスセラミツク
は、たとえば摩耗部品、電子基板、切削工具、及
びエンジン部品としてのセラミツクの性能を改良
する新規の一連のセラミツク組成物を含む。
Al2O3及びZrO2から成るセラミツク、及び
Al2O3、TiC及びZrO2から成るセラミツクの限界
は、ある種の金属の切削工具の用途において明ら
かである。これらのセラミツク工具インサート
は、熱的衝撃、機械的衝撃及び摩耗に弱く、過剰
な摩耗又は突然の破損をひきおこすことが示され
た。 本発明においては、高価ではない、容易に入手
しうる、Al2O3、MgO、ZrO2のような酸化物を
基本成分すなわちマトリツクスセラミツクとして
使用した、たとえばTiC、TiN、TiCxNy（ただ
し、ｘ＋ｙ＝１）及びB4Cのような分散粒子添加
剤を保持するこのマトリツクスを改良するために
Si3N4及びAlNのような窒化物改質剤の量を変化
させる。 本発明に使用される酸化物にはAl2O3、MgO、
ZrO2及びHfO2が含まれる。これらの酸化物のう
ちAl2O3が通常主要な化合物であり、その他の酸
化物の添加は一般に全組成物の約０乃至20重量％
の範囲内である。これらの添加酸化物は粒子生長
抑制剤として作用することによりAl2O3を主成分
とするマトリツクス組成物を改良し、組成物の耐
衝撃性及び耐摩耗性を改良する。 本発明の多くの好ましい実施例においては、粒
子生長を抑制するためAl2O3を主成分とするマト
リツクスにMgOを、一般に約０乃至２重量％の
範囲で添加する。通常MgOの添加は約０乃至0.7
重量％である。 本発明の好ましい実施例においては、ZrO2及
びHfO2の添加も有効である。約０乃至20重量％
の範囲で、それらを添加すると、本発明のAl2O3
を主成分とするマトリツクスの破砕靭性及び耐熱
衝撃性が改良されることが示された。しかしなが
ら、ZrO2の代わりにHfO2を用いる場合はあまり
ない。というのは価格が高騰したり亀裂を弱める
効果が減少するためである。 一般に窒化物改質剤の添加が組成物の０乃至15
重量％の場合には、本発明の実施例においては
MgO及びZrO2又はHfO2を添加しても有利である
ことが判明した。 驚くべきことに、酸化物マトリツクスを更に改
良するためには、限定量の窒化物改質剤とその他
の分散粒子化合物を含むことが有利であることが
見出された。これらの窒化物改質剤としては、一
般に得られる組成物の０乃至20重量％のSi3N4及
びAINが含まれる。通常は、本発明の実施態様
の一つにおける、好ましい組成物は、Al2O3を主
成分とするマトリツクス組成物に２乃至15重量％
のSi3N4を添加して得られる。しかしながらある
種の用途においては、添加するSi3N4の量を減ら
し、AIN及び種々の分散粒子化合物をマトリツ
クスに添加することにより更に改良されたマトリ
ツクスが得られる。 一般に窒化物、炭化物及び窒化炭化物である分
散粒子もまた、得られるセラミツク組成物の耐摩
耗性及び硬度を改良するであろう。そしてセラミ
ツクス組成物が特定の用途にあうように組成物中
に種々の量がブレンドされうる。一般に分散粒子
化合物は、TiC、TiN、ZrC、ZrN、HfC、
HfN、B4C及びTiCxNy、ZrCxNy及びHfCxNyの
ような化合物である。但し、式中のｘ＋ｙの値
は、一般に約0.5乃至１の範囲内である。これら
の分散粒子は、一般に最終濃度が約０乃至40重量
％になるようにセラミツク組成物に添加しうる。 適する窒化物、炭化物及び窒化炭化物は、一般
にセラミツク組成物の特定用途に応じて選択す
る。開示された炭化物はマトリツクスを硬化し、
一般にTiC、ZrC、B4C及びHfCの順で好ましい。
価格が高騰したり効力が減少したりするためHf
を用いることはあまりない。 たとえばある種の金属の切削時のような、工具
のフランクの摩耗が問題である場合には、その他
の窒化物及び窒化炭化物を添加することが一般に
必要である。これらを添加すると、かかる用途に
おいて約50％まで摩耗及び極限の工具破損が減少
しうる。炭化物と窒化物の混合物を用いるより窒
化炭化物を用いる方が一般に好ましい。というの
は一般に性能が改良され、分散の問題が減少する
からである。しかしながら、窒化炭化物の価格は
しばしば炭化物と窒化物の混合物のそれより高
い。 第１図において、酸化物マトリツクスセラミツ
クは、この酸化物マトリツクスを改良するために
主要な要素すなわちマトリツクスをある量の窒化
物改質剤及びその他の分散粒子で置換したものと
して示されている。点10と点11を結ぶ線は組成物
におけるマトリツクス改質用窒化物及び分散粒子
の置換量の合計の上限を表わす。すなわち、本発
明の組成物は状態図の点10、点11、点14、及び点
15で定義される台形領域内の組成を有する。 更に好ましい組成の混合物は、点10、点17、点
14、及び点15で定義される台形の領域内にある。
この領域内の組成では、酸化物マトリツクス含量
が高いために材料価格が安く、分散粒子を保持す
るためのマトリツクス支持体が十分で有利であ
る。この領域新では、切削工具、摩耗部品、電子
基板及びエンジン部品のような多くの用途用に酸
化物マトリツクスを改良するように窒化物が供給
されている。 点14、点ほ、点16、及び点17で定義される領域
内に含まれる組成物は、最も低価格の出発原料を
最大限使用しつつ、得られるセラミツクの性能を
十分改良する量の窒化物及び分散粒子を有し、か
つ酸化物マトリツクスの含量を最大にすることに
より一層有利である。 本発明の好ましい実施態様の一つにおいては、
Al2O3マトリツクスに２乃至15％のSi3N4を添加
する。 本発明のセラミツクは、一般に反応ホツトプレ
スにより調製する。この方法は、加工及び原料の
価格を増大させる粉末の予備反応処理を回避する
ことができる。更に、反応は、予備反応した粉末
に必要とされるような高温にすることなく、得ら
れるセラミツク本体と緻密化を助ける。かかる高
温は粒子の生長を増加させ、セラミツクの強度及
び靭性を低下させる。 一般に、微粉末（約325メツシユ）を予め混合
し、たとえばグラフアイト製のダイキヤビテイに
注ぐ。次いで混合物を、約70乃至281Kg／cm2
（1000乃至4000psi）の圧力を印加しうるパンチで
ダイ内に密閉する。圧力を加えつつ、ダイを所望
の温度、一般に1500乃至1600℃に加熱する。圧力
及び温度の条件は十分な時間、一般に15乃至30分
保持される。反応はしばしば不活性環境下、たと
えば窒素雰囲気下で実施される。その後装置を室
温に冷却し、セラミツク本体を除去する。これら
の条件下では理論値の98％以上の密度が得られ
る。 その他の方法としては、予備反応させた粉末を
用い、2109Kg／cm2（30000psi）以下のコールドプ
レスすることにより組成物を焼結しうる。その
後、組成物をセラミツク本体の寸法に依存して１
乃至３時間窒素雰囲気下で1650乃至1800℃におい
て焼結しうる。 以下の例は説明のために提供するのであつて、
本発明の開示及び特許請求の範囲を限定するもの
ではない。 実 験 第１表に本発明の組成物並びに比較用組成物の
組成を示す。組成物には番号がつけられており、
例及び図面中で言及されている。
【表】
本発明においてはこれらの例に示されるように
TiCは、たとえばZrC、HfC又はTiNCにより置
換しうることが理解されよう。更に、TiNは、
たとえばZrN又はHfNにより置換しうる。 例 １（比較例） 70重量部のAl2O3を29.9重量部のSi3N4及び0.1
重量部のTiCと混合し、非常に微細な粉末として
ブレンドしてさらさらした粒体とした。この混合
物（番号(3)）を所望の形状の金型に装てんし、窒
素又は不活性環境下高温において加圧して、前述
の反応ホツトプレス法で酸化物および窒化物を緻
密化した。焼結したセラミツク工具本体の密度は
理論値の98％より大きかつた。 本実験の工具を、組成物番号(1)、(2)、(7)、(8)、
(10)及び（17）の工具と摩耗性について比較した。
チルド鋳物上での結果を第２図に示す。 例 ２（比較例） 70重量部のAl2O3を10重量部のAlNと20重量部
のSi3N4と混合した（組成物番号(10)）。セラミツ
ク工具本体は例１の方法により調製した。焼結し
た工具の密度は理論値の98％より大きかつた。こ
の組成物（番号(10)）及び組成物番号(3)、(4)、(8)及
び（17）の工具の摩耗性の比較を鋼上で行なつ
た。結果は第３図に示したとおりである。 例 ３（比較例） 85重量部のAl2O3を15重量部のSi3N4と混合し
（組成物番号(8)）、例１の方法に従つてセラミツク
工具本体を調製した。焼結したものの密度は理論
値の98％より大きかつた。この工具組成物及び
TiC−Al2O3及びWC−CO組成物製の市販の工具
について耐摩耗性の比較試験を行つた。結果は第
４図に示したとおりである。 例 ４（実施例） 70重量部のAl2O3を7.5重量部のTiC、15重量部
のSi3N4及び7.5重量部のTiNと混合した（組成物
番号（14））。例１の方法に従つてセラミツク工具
本体を調製した。焼結した工具の密度は理論値の
98％より大きかつた。この例の工具組成物及び組
成物番号(8)の工具について耐摩耗性の比較を行つ
た。鋼上での結果は第５図に示したとおりであ
る。 以上の例において、組成物番号(8)を基準とする
ことによりすべての組成物を比較し得る。この組
成物は実験に供したあらゆる組成物と同等もしく
は優れていた。 前述の発明は明瞭に理解しやすいように説明の
ために詳細に記載されているけれども、特許請求
の範囲内で変形及び修正が可能であることは明ら
かであろう。たとえば例中の組成物に前述の開示
した他の化合物を種々添加してもよい。
TiCは、たとえばZrC、HfC又はTiNCにより置
換しうることが理解されよう。更に、TiNは、
たとえばZrN又はHfNにより置換しうる。 例 １（比較例） 70重量部のAl2O3を29.9重量部のSi3N4及び0.1
重量部のTiCと混合し、非常に微細な粉末として
ブレンドしてさらさらした粒体とした。この混合
物（番号(3)）を所望の形状の金型に装てんし、窒
素又は不活性環境下高温において加圧して、前述
の反応ホツトプレス法で酸化物および窒化物を緻
密化した。焼結したセラミツク工具本体の密度は
理論値の98％より大きかつた。 本実験の工具を、組成物番号(1)、(2)、(7)、(8)、
(10)及び（17）の工具と摩耗性について比較した。
チルド鋳物上での結果を第２図に示す。 例 ２（比較例） 70重量部のAl2O3を10重量部のAlNと20重量部
のSi3N4と混合した（組成物番号(10)）。セラミツ
ク工具本体は例１の方法により調製した。焼結し
た工具の密度は理論値の98％より大きかつた。こ
の組成物（番号(10)）及び組成物番号(3)、(4)、(8)及
び（17）の工具の摩耗性の比較を鋼上で行なつ
た。結果は第３図に示したとおりである。 例 ３（比較例） 85重量部のAl2O3を15重量部のSi3N4と混合し
（組成物番号(8)）、例１の方法に従つてセラミツク
工具本体を調製した。焼結したものの密度は理論
値の98％より大きかつた。この工具組成物及び
TiC−Al2O3及びWC−CO組成物製の市販の工具
について耐摩耗性の比較試験を行つた。結果は第
４図に示したとおりである。 例 ４（実施例） 70重量部のAl2O3を7.5重量部のTiC、15重量部
のSi3N4及び7.5重量部のTiNと混合した（組成物
番号（14））。例１の方法に従つてセラミツク工具
本体を調製した。焼結した工具の密度は理論値の
98％より大きかつた。この例の工具組成物及び組
成物番号(8)の工具について耐摩耗性の比較を行つ
た。鋼上での結果は第５図に示したとおりであ
る。 以上の例において、組成物番号(8)を基準とする
ことによりすべての組成物を比較し得る。この組
成物は実験に供したあらゆる組成物と同等もしく
は優れていた。 前述の発明は明瞭に理解しやすいように説明の
ために詳細に記載されているけれども、特許請求
の範囲内で変形及び修正が可能であることは明ら
かであろう。たとえば例中の組成物に前述の開示
した他の化合物を種々添加してもよい。
第１図は本発明のセラミツク実施例を形成する
酸化物マトリツクス混合物の組成範囲を示す三成
分系状態図、第２図乃至第５図は本発明により製
造した種々のセラミツク実施例及び市販のセラミ
ツク工具間の耐摩耗性の比較を示すグラフであ
る。
酸化物マトリツクス混合物の組成範囲を示す三成
分系状態図、第２図乃至第５図は本発明により製
造した種々のセラミツク実施例及び市販のセラミ
ツク工具間の耐摩耗性の比較を示すグラフであ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 切削工具、シールリング、及び耐摩耗部品用
のセラミツク組成物にして、 (A) 主成分である酸化アルミニウムマトリツクス
と、 (B) 窒化珪素及び任意には窒化アルミニウムを含
む窒化物改質剤0.1乃至15.0重量％、並びに
TiC、TiN、ZrC.ZrN、HfC、HfN、B4C、
TixNy、ZrCxNy、HfCxNy及びこれらの混合物
（ただし、ｘ＋ｙは0.5乃至1.0である）から成
る群から選択した分散粒子0.10乃至40.0重量％
から成り、前記マトリツクス中に均一に分布し
た第二相から本質的に成ることを特徴とするセ
ラミツク組成物。 ２ 上記酸化物、窒化改質剤、及び分散粒子の重
量比が添付図面の第１図に示した三成分状態図の
点10（酸化物59.5％、改質剤２％、分散粒子38.5
％）、点11（酸化物60％、改質剤13％、分散粒子27
％）、点14（酸化物86.9％、改質剤13％、分散粒子
0.1％）、及び点15（酸化物97.9％、改質剤２％、
分散粒子0.1％）で囲まれる範囲内にあることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のセラミツ
ク組成物。 ３ 前記窒化物改質剤が50.0重量％以上の窒化珪
素を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のセラミツク組成物。 ４ 酸化アルミニウムマトリツクスが、酸化マグ
ネシウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウムか
ら成る群から選択した１種以上の酸化化合物を全
量でセラミツク組成物の総重量の0.1乃至20.0重
量％添加することによつて、さらに改質されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
セラミツク組成物。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US55086983A | 1983-11-09 | 1983-11-09 | |
| US550869 | 2000-04-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60231461A JPS60231461A (ja) | 1985-11-18 |
| JPH0372031B2 true JPH0372031B2 (ja) | 1991-11-15 |
Family
ID=24198900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59236526A Granted JPS60231461A (ja) | 1983-11-09 | 1984-11-09 | 酸化物セラミツク用の新規組成物 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0142771A3 (ja) |
| JP (1) | JPS60231461A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6445755A (en) * | 1987-08-12 | 1989-02-20 | Hitachi Ltd | Ceramic dull roll for rolling, its production and rolling mill using said roll |
| DE3812266C1 (ja) * | 1988-04-13 | 1989-08-24 | Nils Prof. Dr. 2107 Rosengarten De Claussen | |
| SE465319B (sv) * | 1989-10-17 | 1991-08-26 | Sandvik Ab | A1203-baserat skaer foer spaanavskiljande bearbetning av staal |
| EP0540227A1 (en) * | 1991-10-29 | 1993-05-05 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Non-conductive aluminum oxide-titanium carbide (Al2O3-TiC), method of making same, and slider element incorporating same |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5472210A (en) * | 1977-11-22 | 1979-06-09 | Mitsubishi Metal Corp | Tough ceramic |
| JPS5978972A (ja) * | 1982-10-25 | 1984-05-08 | 株式会社豊田中央研究所 | アルミナ質焼結体の製造方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55126574A (en) * | 1979-03-23 | 1980-09-30 | Hitachi Metals Ltd | Cutting tool material and its manufacture |
| JPS55154374A (en) * | 1979-05-22 | 1980-12-01 | Hitachi Metals Ltd | Cutting tool material and its manufacture |
| SE417818B (sv) * | 1979-09-03 | 1981-04-13 | Sandvik Ab | Keramisk legering vesentligen omfattande aluminiumoxid samt nitrider och/eller karbonitrider av en eller flera metaller tillhorande grupperna iv b, v b och vi b i periodiska systemet samt en eller flera ... |
| US4286905A (en) * | 1980-04-30 | 1981-09-01 | Ford Motor Company | Method of machining steel, malleable or nodular cast iron |
| JPS6041020B2 (ja) * | 1980-08-21 | 1985-09-13 | 三菱マテリアル株式会社 | 高強度および高硬度を有するアルミナ系セラミツク |
-
1984
- 1984-11-06 EP EP84113366A patent/EP0142771A3/en not_active Ceased
- 1984-11-09 JP JP59236526A patent/JPS60231461A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5472210A (en) * | 1977-11-22 | 1979-06-09 | Mitsubishi Metal Corp | Tough ceramic |
| JPS5978972A (ja) * | 1982-10-25 | 1984-05-08 | 株式会社豊田中央研究所 | アルミナ質焼結体の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0142771A2 (en) | 1985-05-29 |
| JPS60231461A (ja) | 1985-11-18 |
| EP0142771A3 (en) | 1986-04-02 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |