JPH05319936A - ＺｒＢ２ 質複合焼結体 - Google Patents
ＺｒＢ２ 質複合焼結体Info
- Publication number
- JPH05319936A JPH05319936A JP4128833A JP12883392A JPH05319936A JP H05319936 A JPH05319936 A JP H05319936A JP 4128833 A JP4128833 A JP 4128833A JP 12883392 A JP12883392 A JP 12883392A JP H05319936 A JPH05319936 A JP H05319936A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nitride
- zrb
- sintered body
- sintered
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- Prior art date
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- Pending
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- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＺｒＢ2 質複合焼結体に関し、緻密かつ均質
な組織を有する強度、耐食性、耐熱衝撃性等に優れたＺ
ｒＢ2 系セラミックスを提供することを目的とする。 【構成】 二硼化ジルコニウム（ＺｒＢ2 ）２０〜６５
重量％、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）１５〜５５重量
％、窒化硼素（ＢＮ）５〜３５重量％に加え、焼結助剤
として、窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）、窒化バナジウム
（ＶＮ）、窒化ニオブ（ＮｂＮ）、窒化タンタル（Ｔａ
Ｎ）のいずれか１種又は２種以上を０．５〜６重量％含
有する構成とする。
な組織を有する強度、耐食性、耐熱衝撃性等に優れたＺ
ｒＢ2 系セラミックスを提供することを目的とする。 【構成】 二硼化ジルコニウム（ＺｒＢ2 ）２０〜６５
重量％、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）１５〜５５重量
％、窒化硼素（ＢＮ）５〜３５重量％に加え、焼結助剤
として、窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）、窒化バナジウム
（ＶＮ）、窒化ニオブ（ＮｂＮ）、窒化タンタル（Ｔａ
Ｎ）のいずれか１種又は２種以上を０．５〜６重量％含
有する構成とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はファインセラミックスに
関し、特にＺｒＢ2 質複合焼結体に関するものである。
関し、特にＺｒＢ2 質複合焼結体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に金属硼化物を含有するセラミック
スは高融点であり、硬度、強度等に優れるとともに、溶
融金属に対する一定の耐食性も備えるところから、例え
ば切削工具、高温構造部材等に適用することが検討され
ている。
スは高融点であり、硬度、強度等に優れるとともに、溶
融金属に対する一定の耐食性も備えるところから、例え
ば切削工具、高温構造部材等に適用することが検討され
ている。
【０００３】上記金属硼化物として二硼化ジルコニウム
（以下ＺｒＢ2 と記載する）を採用したセラミックスが
公知であり、例えば特開昭61-72687号、特開昭61-21980
号、各公報に開示されるようなＳｉＣ、Ｂ4 Ｃ、ＴｉＣ
等の炭化物を副成分として含有するＺｒＢ2 系セラミッ
クスや、あるいは特開昭61-48484号、特開昭61-63573
号、各公報に開示されるようなＴｉＮ，ＢＮ等の窒化物
を副成分として含有するＺｒＢ2 系セラミックスがあ
る。
（以下ＺｒＢ2 と記載する）を採用したセラミックスが
公知であり、例えば特開昭61-72687号、特開昭61-21980
号、各公報に開示されるようなＳｉＣ、Ｂ4 Ｃ、ＴｉＣ
等の炭化物を副成分として含有するＺｒＢ2 系セラミッ
クスや、あるいは特開昭61-48484号、特開昭61-63573
号、各公報に開示されるようなＴｉＮ，ＢＮ等の窒化物
を副成分として含有するＺｒＢ2 系セラミックスがあ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭61-72687号公報、特開昭61-21980号公報に開示され
たような炭化物を含有するＺｒＢ2 系セラミックスは、
高硬度、高強度の特性を有するものの、例えば金属鋳造
用部材のような恒常的に苛酷な条件下で使用される部材
に適用しようとする場合、耐食性、耐熱衝撃性等が不充
分である。
開昭61-72687号公報、特開昭61-21980号公報に開示され
たような炭化物を含有するＺｒＢ2 系セラミックスは、
高硬度、高強度の特性を有するものの、例えば金属鋳造
用部材のような恒常的に苛酷な条件下で使用される部材
に適用しようとする場合、耐食性、耐熱衝撃性等が不充
分である。
【０００５】また、上記特開昭61-48484号公報、特開昭
61-63573号公報に開示されたような窒化物を含むＺｒＢ
2 系セラミックスにおいては、ＴｉＮ成分は耐食性や耐
熱衝撃性を低下させることとなり、上記部材には一層不
適となる。またＢＮを含むものは耐食性や耐熱衝撃性が
向上するが、硬度や強度の不足が認められ、これも不適
当である。
61-63573号公報に開示されたような窒化物を含むＺｒＢ
2 系セラミックスにおいては、ＴｉＮ成分は耐食性や耐
熱衝撃性を低下させることとなり、上記部材には一層不
適となる。またＢＮを含むものは耐食性や耐熱衝撃性が
向上するが、硬度や強度の不足が認められ、これも不適
当である。
【０００６】さらに、ＺｒＢ2 、ＳｉＣ，Ｂ4 Ｃ、ＢＮ
等の非酸化物は自己拡散係数が非常に小さく、難焼結性
であるために、例えば高温でホットプレス法により焼結
させるとしても、緻密な焼結体を得ることが難しく、強
度、耐熱衝撃性、耐食性等が劣るものとなり易く、金属
鋳造用部材はもとより、高温構造材料としてもふさわし
くない。
等の非酸化物は自己拡散係数が非常に小さく、難焼結性
であるために、例えば高温でホットプレス法により焼結
させるとしても、緻密な焼結体を得ることが難しく、強
度、耐熱衝撃性、耐食性等が劣るものとなり易く、金属
鋳造用部材はもとより、高温構造材料としてもふさわし
くない。
【０００７】本発明は上記従来の事情に鑑み提案された
ものであって、緻密かつ均質な組織を有する強度、耐食
性、耐熱衝撃性等に優れたＺｒＢ2 系セラミックスを提
供することを目的とするものである。
ものであって、緻密かつ均質な組織を有する強度、耐食
性、耐熱衝撃性等に優れたＺｒＢ2 系セラミックスを提
供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は以下の手段を採用する。すなわち、二硼化
ジルコニウム（ＺｒＢ2 ）２０〜６５重量％、窒化アル
ミニウム（ＡｌＮ）１５〜５５重量％、窒化硼素（Ｂ
Ｎ）５〜３５重量％に加え、焼結助剤として窒化ジルコ
ニウム（ＺｒＮ）、窒化バナジウム（ＶＮ）、窒化ニオ
ブ（ＮｂＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）のいずれか１種
又は２種以上を０．５〜６重量％含有するＺｒＢ2 質複
合焼結体である。
めに本発明は以下の手段を採用する。すなわち、二硼化
ジルコニウム（ＺｒＢ2 ）２０〜６５重量％、窒化アル
ミニウム（ＡｌＮ）１５〜５５重量％、窒化硼素（Ｂ
Ｎ）５〜３５重量％に加え、焼結助剤として窒化ジルコ
ニウム（ＺｒＮ）、窒化バナジウム（ＶＮ）、窒化ニオ
ブ（ＮｂＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）のいずれか１種
又は２種以上を０．５〜６重量％含有するＺｒＢ2 質複
合焼結体である。
【０００９】
【作用】本発明の焼結体ではＺｒＢ2 の配合量は焼結体
中、２０〜６５重量％とする。ＺｒＢ2 の配合量が２０
重量％未満では、ＺｒＢ2 の特徴である高強度、高硬度
で耐摩耗性に優れた点が焼結体の特性に反映されにく
く、一方６５重量％を上回ると耐熱衝撃性が劣化するの
で好ましくない。
中、２０〜６５重量％とする。ＺｒＢ2 の配合量が２０
重量％未満では、ＺｒＢ2 の特徴である高強度、高硬度
で耐摩耗性に優れた点が焼結体の特性に反映されにく
く、一方６５重量％を上回ると耐熱衝撃性が劣化するの
で好ましくない。
【００１０】ＡｌＮの配合量は焼結体中１５〜５５重量
％とする。ＡｌＮが１５重量％未満では溶融金属に対す
る耐食性が不十分となり、一方５５重量％を上回ると焼
結体の耐熱衝撃性の低下を招くので好ましくない。
％とする。ＡｌＮが１５重量％未満では溶融金属に対す
る耐食性が不十分となり、一方５５重量％を上回ると焼
結体の耐熱衝撃性の低下を招くので好ましくない。
【００１１】ＢＮの配合量は５〜３５重量％とする。Ｂ
Ｎが５重量％未満では耐熱衝撃性が不十分となり、一方
３５重量％を上回る配合量では焼結体の強度や硬度が不
足するので好ましくない。
Ｎが５重量％未満では耐熱衝撃性が不十分となり、一方
３５重量％を上回る配合量では焼結体の強度や硬度が不
足するので好ましくない。
【００１２】次に焼結助剤としてＺｒＮ，ＶＮ，Ｎｂ
Ｎ，ＴａＮから選ばれる１種又は２種以上を添加するこ
とによって原料粉末の焼結性を向上させることが出来
る。ＺｒＢ2 、ＡｌＮ，ＢＮ及び焼結助剤は粉末状のも
のを原料として使用すればよく、その粒径は特に限定さ
れないが、ＺｒＢ2 は１〜２０μm 程度、ＡｌＮは０．
３〜５μm 程度、ＢＮは０．１〜５μm 程度、焼結助剤
として添加するＺｒＮ，ＶＮ，ＮｂＮ，ＴａＮ等は１〜
２０μm のものが混合物の均一化と焼結体組織の均質化
において好ましい。
Ｎ，ＴａＮから選ばれる１種又は２種以上を添加するこ
とによって原料粉末の焼結性を向上させることが出来
る。ＺｒＢ2 、ＡｌＮ，ＢＮ及び焼結助剤は粉末状のも
のを原料として使用すればよく、その粒径は特に限定さ
れないが、ＺｒＢ2 は１〜２０μm 程度、ＡｌＮは０．
３〜５μm 程度、ＢＮは０．１〜５μm 程度、焼結助剤
として添加するＺｒＮ，ＶＮ，ＮｂＮ，ＴａＮ等は１〜
２０μm のものが混合物の均一化と焼結体組織の均質化
において好ましい。
【００１３】原料混合物は、上記４種の粉末を均一に混
合することにより調整するが、必要に応じて、エタノー
ル、メタノール、ブタノール、アセトン、水等の溶媒を
加えて混合し、その後溶媒を除去してもよい。
合することにより調整するが、必要に応じて、エタノー
ル、メタノール、ブタノール、アセトン、水等の溶媒を
加えて混合し、その後溶媒を除去してもよい。
【００１４】本発明焼結体は、例えばこれらの混合物を
黒鉛等の型に充填し、アルゴン、窒素等の非酸化性雰囲
気下または真空下で温度１６５０〜２１００℃程度、圧
力１００〜３５０kgf/cm2 程度で０．５〜３時間程度ホ
ットプレスすることにより得られる。温度が１６５０℃
未満では、緻密な焼結体を得ることが困難になり、２１
００℃を上回るとＢＮの熱分解が起こることに加えて、
経済性の面で好ましくない。また圧力が１００kgf/cm2
未満では緻密かつ高強度の焼結体を得ることが困難であ
り、一方３５０kgf/cm2 を上回ると、使用する型の破損
が生じやすくなるので好ましくない。
黒鉛等の型に充填し、アルゴン、窒素等の非酸化性雰囲
気下または真空下で温度１６５０〜２１００℃程度、圧
力１００〜３５０kgf/cm2 程度で０．５〜３時間程度ホ
ットプレスすることにより得られる。温度が１６５０℃
未満では、緻密な焼結体を得ることが困難になり、２１
００℃を上回るとＢＮの熱分解が起こることに加えて、
経済性の面で好ましくない。また圧力が１００kgf/cm2
未満では緻密かつ高強度の焼結体を得ることが困難であ
り、一方３５０kgf/cm2 を上回ると、使用する型の破損
が生じやすくなるので好ましくない。
【００１５】
【実施例】ＺｒＢ2 粉末（平均粒径５μm ）、ＡｌＮ粉
末（平均粒径０．８μm ）ＢＮ粉末（平均粒径０．４μ
m ）及びＺｒＮ，ＶＮ，ＮｂＮ，ＴａＮ等の粉末（平均
粒径２．５〜８μm ）を下記表１に示す割合で配合した
原料粉末混合物を使い、この混合物１００重量部に対し
てエタノール１５０重量部を加えて樹脂製ボールミルで
３０時間混合した。次いでこの混合粉末を充分に乾燥し
てエタノールを蒸発除去した後、円筒状の黒鉛型に充填
し、アルゴン気流中で１９５０℃、２００kgf/cm2 の条
件下で１．５時間ホットプレスして焼結体を得た。得ら
れた焼結体からダイヤモンド砥石を用いて試験試料を切
りだして気孔率、抗折強度、熱衝撃温度差等を測定し
た。結果を表１右欄に示す。
末（平均粒径０．８μm ）ＢＮ粉末（平均粒径０．４μ
m ）及びＺｒＮ，ＶＮ，ＮｂＮ，ＴａＮ等の粉末（平均
粒径２．５〜８μm ）を下記表１に示す割合で配合した
原料粉末混合物を使い、この混合物１００重量部に対し
てエタノール１５０重量部を加えて樹脂製ボールミルで
３０時間混合した。次いでこの混合粉末を充分に乾燥し
てエタノールを蒸発除去した後、円筒状の黒鉛型に充填
し、アルゴン気流中で１９５０℃、２００kgf/cm2 の条
件下で１．５時間ホットプレスして焼結体を得た。得ら
れた焼結体からダイヤモンド砥石を用いて試験試料を切
りだして気孔率、抗折強度、熱衝撃温度差等を測定し
た。結果を表１右欄に示す。
【００１６】尚、上記熱衝撃温度差（ΔＴ）の測定要領
は、焼結体試験片を所定温度に保持した後、２５℃の水
中へ入れて急冷し、その試験片の抗折強度が上記処理を
施さない場合に比べて劣化しない限界温度を求める方法
である。
は、焼結体試験片を所定温度に保持した後、２５℃の水
中へ入れて急冷し、その試験片の抗折強度が上記処理を
施さない場合に比べて劣化しない限界温度を求める方法
である。
【００１７】表１から明らかなように本発明に係る実施
例の焼結体は、比較例焼結体よりも緻密かつ高強度であ
って、優れた耐熱衝撃性を有するものである。また、本
発明は上記開示した実施例の配合に限定されないことは
いうまでもない。
例の焼結体は、比較例焼結体よりも緻密かつ高強度であ
って、優れた耐熱衝撃性を有するものである。また、本
発明は上記開示した実施例の配合に限定されないことは
いうまでもない。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【発明の効果】以上のように本発明の焼結体は、緻密で
均質な組織を有し、強度特性、耐熱衝撃性、耐食性に優
れ、鉄鋼用部材、高温構造部材として有用である。また
旋盤、フライス盤などによる機械加工性が良好であり、
複雑な形状の部品に容易に加工し得るものである。
均質な組織を有し、強度特性、耐熱衝撃性、耐食性に優
れ、鉄鋼用部材、高温構造部材として有用である。また
旋盤、フライス盤などによる機械加工性が良好であり、
複雑な形状の部品に容易に加工し得るものである。
Claims (1)
- 【請求項１】 二硼化ジルコニウム（ＺｒＢ2 ）２０〜
６５重量％、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）１５〜５５重
量％、窒化硼素（ＢＮ）５〜３５重量％に加え、焼結助
剤として、窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）、窒化バナジウ
ム（ＶＮ）、窒化ニオブ（ＮｂＮ）、窒化タンタル（Ｔ
ａＮ）のいずれか１種又は２種以上を０．５〜６重量％
含有することを特徴とするＺｒＢ2 質複合焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4128833A JPH05319936A (ja) | 1992-05-21 | 1992-05-21 | ＺｒＢ２ 質複合焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4128833A JPH05319936A (ja) | 1992-05-21 | 1992-05-21 | ＺｒＢ２ 質複合焼結体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05319936A true JPH05319936A (ja) | 1993-12-03 |
Family
ID=14994536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4128833A Pending JPH05319936A (ja) | 1992-05-21 | 1992-05-21 | ＺｒＢ２ 質複合焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05319936A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1285897A2 (en) * | 2001-08-17 | 2003-02-26 | Ngk Insulators, Ltd. | Aluminum nitride ceramic matrix composite and method of producing aluminum nitride ceramic matrix composite |
-
1992
- 1992-05-21 JP JP4128833A patent/JPH05319936A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1285897A2 (en) * | 2001-08-17 | 2003-02-26 | Ngk Insulators, Ltd. | Aluminum nitride ceramic matrix composite and method of producing aluminum nitride ceramic matrix composite |
| EP1285897A3 (en) * | 2001-08-17 | 2003-04-23 | Ngk Insulators, Ltd. | Aluminum nitride ceramic matrix composite and method of producing aluminum nitride matrix composite |
| US6830724B2 (en) | 2001-08-17 | 2004-12-14 | Ngk Insulators, Ltd. | Method of producing ceramic matrix composite, and ceramic matrix composite produced by the method for production |
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