JPH04132659A - 酸化クロム系複合焼結体 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、炭素粉末中で焼結した酸化クロム系複合焼結
体に関するものである。

［従来の技術］ 従来、酸化クロム系複合焼結体を緻密焼結するだめの手
法としては、成形した粉末圧粉体を熱間静水圧焼結処理
（ＨＴ　Ｐ処理）をする必要かあった。

このＩＩ　Ｉ　Ｐ処理は、粉末またはその圧粉体を適当
な形状のカプセルに入れて密封し、ヘリウム、アルゴン
等のガス圧を加えるとともに、高熱を加える処理である
が、製作する焼結体の形状や寸法にあわせてカプセルを
設計・製作する必要かあった。また、Ｉ−１Ｉ　Ｐ処理
するための装置が高価であるという欠点もあった。

この欠点を解決するために、例えは、特開昭５６−１４
５１７４号公報に示すように、酸化ジルコニウム粉末と
酸化クロム粉末との混合物からなる成形体を炭素粉末中
で焼結する方法がある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、この方法では、酸化ジルコニウム粉末と
酸化クロム粉末との混合物からなる成形体を炭素粉末中
で焼結した場合、その焼結体の相対密度［−（高密度／
理論密度）＊１００］は、第１図に示すように酸化ジル
コニウム量が６０モル％を超えると徐々に低下し始める
。このように相対密度か低くなるのは、第５図に示すよ
うに、気孔３が多く存在するためてあり、これにより、
強度および靭性値はバラツキか大きくなり、強度および
靭性値の信頼性を必要とする構造＋４粕には用いること
ができない。

また、酸化ジルコニウムｈ↓が６０モル％を超えるよう
な酸化クロム系複合焼結体は、炭素粉末中で焼結するの
ではなく、例えば、真空中で焼結した場合には、第６図
に示すように均一な組織をしているが、前記のような方
法、すなわち、プレスした成形体を炭素粉末中で焼結し
た場合には、第７図に示すように、２層に分かれた非常
に不均一な組織をしており、このことも構造相としての
使用に支障をもたらすという問題があった。

本発明は、」二連した問題点を解決するためになされた
ものであり、高強度、高靭性を有するとともに優れた摺
動特性を有する酸化クロム系複合焼結体を提供すること
を目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために、本発明の酸化クロム系複合
焼結体は、炭素粉末中で焼結され、酸化ジルコニウムを
１０〜６０モル％有することを特徴とするものである。

［作用］ 」−記の構成を有する本発明の酸化クロム系複合焼結体
の酸化ジルコニウム量が、１０モル％よりも少ない場合
には、強度および靭性値が低すぎるため、摺動特性が悪
くなる。また、酸化ジルコニウム量が６０モル％よりも
多い場合には、相対密度が低く、しかも不均一な組織で
あり強度および靭性の信頼性が低くなる。これに対して
、酸化ジルコニウムを１０〜６０モル％含む場合におい
ては、高強度、高靭性を有するとともに優れた摺動特性
を有する焼結体となる。

［実施例］ 以下、本発明の酸化クロム系複合焼結体の製造方法につ
いて説明する。

ます、酸化クロム粉末に対して、酸化ジルコニウム粉末
を所定量だけ調製する。そして、これらの粉末をボール
ミルにより混合媒体とともに湿式混合する。この際、成
形助剤としてポリビニルアルコール等を用いるとよい。

また、酸化ジルコニウム粉末は酸化イツトリウム、酸化
セリウム、酸化マグネシウム等で部分安定化されたもの
が使用できる。さらに、混合媒体としでは、エタノール
、アセトン、水などが使用できる。

次いで、得られたスラリーを乾燥した後、粉砕して、焼
結用造粒粉を得る。焼結用造粒粉はスプレードライヤー
を用いて得ることもできる。

そして、得られた焼結用造粒粉を所定の圧力で一軸プレ
スした後、所定の圧力で冷間静水圧プレス成形する。尚
、成形体はプレス成形法の他、射出成形法、押出成形法
、鋳込み成形法、ドクターブレード法などを用いても得
ることができる。

続いて、得られた成形体を炭素粉末中に埋設して焼結炉
内で焼結処理を行なう。この際、焼結雰囲気としては大
気中、真空中、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気中など
が使用可能である。また、焼結温度としては、１４００
°Ｃ〜１７００℃トスることができる。

次に、本発明を具体化した一実施例について説明する。

ます、酸化クロム粉末［日本化学工業（株）製りロメッ
クスＵ−１．平均粒径０．　３μｍ）と酸化ジルコニウ
ム粉末［東ソー（株）製ＴＺ−３Ｙ平均粒径０，０２μ
ｍ）とを、酸化ジルコニウム・量が全粉末量のＸモル％
（ｘ＝ｏ、　　１０．　２０゜３０．４０，５０．６０
）となるように調製し、成形助剤としてのポリビニルア
ルコール［（株）クラレ製タラレボバール］とともに水
を溶媒として湿式で２４時間ボールミルにて混合した。

次いで、得られたスラリーを乾燥した後、粉砕する。そ
して、この焼結用造粒粉を金型プレスで、２５ＭＰａの
圧力で予備成形した後、冷間静水圧プレスにて１９６Ｍ
Ｐａの圧力で本成形した。この成形体を黒鉛容器に満た
した黒鉛粉末中に埋設し、この黒鉛容器を黒鉛ヒータ焼
結炉に挿入して焼結を行なう。なお、この黒鉛ヒータ焼
結炉の焼結条件は、真空雰囲気中で、昇温率３００’Ｃ
／ｈｒで１６００℃まで昇温し、１時間保持した後、炉
冷するものである。

このようにして得られた焼結体に対して、ファインセラ
ミックスの曲げ強さ試験方法（ＪＩＳＲ１６’０１）に
より３点曲げ強度を測定するとともに、破壊靭性値をＳ
　Ｅ　Ｎ　Ｂ法により測定した。

その測定結果を第２図および第３図に示す。第２図およ
び第３図から明らかなように、酸化クロム１に対する酸
化ジルコニウム２の添加量が増加するのに伴い、曲げ強
度及び破壊靭性値が」＝　ｙＵ？する傾向を示した。特
に、酸化ジルコニウム量３０〜６０モル％では曲げ強度
３００ＭＰａ以」−１破壊靭＋Ｉ値３ＭＰａ−ｍ１／２
以七となり、酸化クロム単体での値（曲げ強度４６　Ｍ
　Ｐ　ａ　、破壊靭性値１、ＩＭＰａ−ｍ”２）に比へ
て大幅に上昇しているとともに、構造Ｈ料としてよく使
用される酸化アルミニウムの値（曲げ強度３００ＭＰａ
、破壊靭性値３ＭＰ　ａ　−ｍ１／２）以上に達してい
る。

但し、酸化ジルコニウム量が６０モル％を超えると相χ
・１密度が低下し始め、第７図に示すように、不均一な
組織となった。従って、この焼結体を実際に構造杓料と
して用いるには、酸化ジルコニウムｉ＋ｔ：　１０〜６
０モル％とする必要かある。

また、サバン式摩耗試験機［（株）東京試験機製］を用
い、相千祠を酸化クロム溶射リングとして、比摩耗量の
測定を行ったところ、第４図に示すような結果が得られ
た。なお、試験条件は荷重１０ｋｇｆ、　　リング周速
度２ｍ／Ｓとした。そして、比較のため、１６００’Ｃ
にて焼結した酸化ジルコニウム単体（酸化ジルコニウム
１００％）の比摩耗量も測定した。第４図から明らかな
ように、厳しい摺動条件［（荷重＊リング周速度）の値
が大きい条件］であるにもかかわらず、酸化ジルコニウ
ム量が１０〜６０モル％の範囲では、比摩耗量はいずれ
も１０−８ｍｍ３／（ｋｇ−ｍｍ）以下の低い値となり
、優れた摺動特性を示すことがわかった。特に、酸化ジ
ルコニウムｉｉ！３０〜６０モル％の酸化クロム系焼結
体が、摺動特性がきわめて良好であるとともに高強度・
高靭性を有することは明白である。

［発明の効果］ 以上詳述したことから明らかなように、本発明に係る、
炭素粉末中にて焼結した酸化クロム系複合焼結体は、酸
化クロムに酸化ジルコニウムを１０〜６０モル％添加し
たことにより、酸化クロムによる優れた摺動特性と酸化
ジルコニウムによる高強度、高靭性とを合わせもつ祠料
であり、軸受等の耐摩耗性を必要とする構造祠料として
広く利用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５図までは本発明を具体化した実施例を示
すもので、第１図は酸化ジルコニウム量と相対密度の関
係を示す図、第２図は酸化ジルコニウム量と強度の関係
を示す図、第３図は酸化ジルコニウム量と破壊靭性値の
関係を示す図、第４図は酸化ジルコニウム量と比摩耗量
の関係を示す図、第５図は酸化クロム系複合焼結体のエ
ツチング面の拡大写真な≠＝［である。また、第６図が
ら第７図までは、酸化ジルコニウム量が６０モル％を超
える酸化クロム系複合焼結体の断面のＳＥ同図中１は酸
化クロム、２は酸化ジルコニウム、３は気孔である。 第１と う命４６ジルコニ？７ｔＡ’ｌｉ、−匹１ゝ幻＠２図 ぜＩしシルプニリ４［モ１し２］ 畷３図 ＠４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．炭素粉末中で焼結した酸化クロム系複合焼結体であ
   って、 酸化ジルコニウムを１０〜６０モル％有することを特徴
   とする酸化クロム系複合焼結体。