JPH0558741A - 窒化珪素質セラミツク焼結体 - Google Patents
窒化珪素質セラミツク焼結体Info
- Publication number
- JPH0558741A JPH0558741A JP3250279A JP25027991A JPH0558741A JP H0558741 A JPH0558741 A JP H0558741A JP 3250279 A JP3250279 A JP 3250279A JP 25027991 A JP25027991 A JP 25027991A JP H0558741 A JPH0558741 A JP H0558741A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon nitride
- powder
- nitride ceramic
- sintered body
- thermal shock
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高強度、高靱性且つ耐熱衝撃性に優れた窒化
珪素質セラミック焼結体の提供。 【構成】 窒化珪素質セラミック100 重量部に対し、Ti
C/TiN重量比が５／５〜９／１の範囲にあるチタン炭窒
化物固溶体２〜25重量部を含有してなることを特徴とす
る窒化珪素質セラミック焼結体。
珪素質セラミック焼結体の提供。 【構成】 窒化珪素質セラミック100 重量部に対し、Ti
C/TiN重量比が５／５〜９／１の範囲にあるチタン炭窒
化物固溶体２〜25重量部を含有してなることを特徴とす
る窒化珪素質セラミック焼結体。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高硬度、高靭性且つ耐
熱衝撃性に優れた窒化珪素質セラミック焼結体に関す
る。
熱衝撃性に優れた窒化珪素質セラミック焼結体に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、金属線材圧延ロール及びガイドロ
ールに窒化珪素質セラミックが利用されるようになり、
ロールの寿命と線材の品質の向上に寄与してきた（特開
昭 59-21413 号公報）。しかし、冷間圧延工程やガイド
ロール等の比較的条件の緩やかな所では問題はないが、
条件のより厳しい熱間圧延工程では、ヒートショックに
よる割れや表面の肌荒れ等が発生し問題であった。
ールに窒化珪素質セラミックが利用されるようになり、
ロールの寿命と線材の品質の向上に寄与してきた（特開
昭 59-21413 号公報）。しかし、冷間圧延工程やガイド
ロール等の比較的条件の緩やかな所では問題はないが、
条件のより厳しい熱間圧延工程では、ヒートショックに
よる割れや表面の肌荒れ等が発生し問題であった。
【０００３】また、耐摩耗工具として、窒化珪素質セラ
ミックに、分散相形成成分としてTi、Zr、Hfの炭化物、
窒化物及び炭窒化物から選ばれた１種又は２種以上含有
させた耐摩耗性に優れたセラミックが利用されているが
（特開昭 59-199579号公報）、耐熱衝撃性に劣るのでヒ
ートショックの加わる部位には使用できず、窒化珪素の
優れた特性が活かされてはいなかった。
ミックに、分散相形成成分としてTi、Zr、Hfの炭化物、
窒化物及び炭窒化物から選ばれた１種又は２種以上含有
させた耐摩耗性に優れたセラミックが利用されているが
（特開昭 59-199579号公報）、耐熱衝撃性に劣るのでヒ
ートショックの加わる部位には使用できず、窒化珪素の
優れた特性が活かされてはいなかった。
【０００４】本発明者らは、このような状況に鑑み、耐
熱衝撃性を損なうことなく、高硬度、高靭性を有する窒
化珪素質セラミック焼結体について研究を進めた結果、
特定のTiC ／TiN 比のチタン炭窒化物固溶体を含有せし
めればよいことを見い出し、本発明を完成したものであ
る。
熱衝撃性を損なうことなく、高硬度、高靭性を有する窒
化珪素質セラミック焼結体について研究を進めた結果、
特定のTiC ／TiN 比のチタン炭窒化物固溶体を含有せし
めればよいことを見い出し、本発明を完成したものであ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高硬
度、高靭性且つ耐熱衝撃性に優れ、熱衝撃の激しい部位
の耐摩耗材として好適な窒化珪素質セラミック焼結体を
提供することにある。
度、高靭性且つ耐熱衝撃性に優れ、熱衝撃の激しい部位
の耐摩耗材として好適な窒化珪素質セラミック焼結体を
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、窒
化珪素質セラミック100 重量部に対し、TiC ／TiN 重量
比が 5／5 〜 9／1 の範囲にあるチタン炭窒化物固溶体
2 〜25重量部を含有してなることを特徴とする窒化珪素
質セラミック焼結体である。
化珪素質セラミック100 重量部に対し、TiC ／TiN 重量
比が 5／5 〜 9／1 の範囲にあるチタン炭窒化物固溶体
2 〜25重量部を含有してなることを特徴とする窒化珪素
質セラミック焼結体である。
【０００７】以下、本発明について詳細に説明する。
【０００８】本発明に係る窒化珪素質セラミックは、窒
化珪素と焼結助剤とで構成されており、その焼結助剤と
しては、MgO 、Al2O3 、Y2O3、CoAl2O4 、MgAl2O4 、Al
N 等を単独あるいは組み合わせで用いることができる。
AlN は粒界を結晶化させるために有用である。焼結助剤
の割合は、通常、窒化珪素１００重量部に対し３〜２０
重量部である。
化珪素と焼結助剤とで構成されており、その焼結助剤と
しては、MgO 、Al2O3 、Y2O3、CoAl2O4 、MgAl2O4 、Al
N 等を単独あるいは組み合わせで用いることができる。
AlN は粒界を結晶化させるために有用である。焼結助剤
の割合は、通常、窒化珪素１００重量部に対し３〜２０
重量部である。
【０００９】分散相形成成分のチタン炭窒化物としては
固溶体粉末を用いたほうが好ましい。チタンの炭化物、
窒化物の混合粉末を用いると、焼結体中で充分に固溶体
を形成せず、耐熱衝撃性が劣り好ましくない。チタン炭
窒化物固溶体の TiC／TiN 重量比は 5／5 〜 9／1 であ
ることが好ましく、さらに好ましくは 6／4 〜 8／2で
ある。TiC ／TiN 重量比が5 ／5 より小さいと硬度が低
下し、また 9／1 より大きいと耐熱衝撃性が著しく劣化
するので好ましくない。チタン炭窒化物固溶体の存在は
ＥＰＭＡ等により確認することができる。
固溶体粉末を用いたほうが好ましい。チタンの炭化物、
窒化物の混合粉末を用いると、焼結体中で充分に固溶体
を形成せず、耐熱衝撃性が劣り好ましくない。チタン炭
窒化物固溶体の TiC／TiN 重量比は 5／5 〜 9／1 であ
ることが好ましく、さらに好ましくは 6／4 〜 8／2で
ある。TiC ／TiN 重量比が5 ／5 より小さいと硬度が低
下し、また 9／1 より大きいと耐熱衝撃性が著しく劣化
するので好ましくない。チタン炭窒化物固溶体の存在は
ＥＰＭＡ等により確認することができる。
【００１０】分散相形成成分のチタン炭窒化物固溶体
は、窒化珪素質セラミック100 重量部に対し、2 〜25重
量部、特に5 〜20重量部を含有させることが好ましい。
2 重量部未満では焼結体の耐摩耗性が劣り、20重量部を
越えると耐熱衝撃性が劣る。
は、窒化珪素質セラミック100 重量部に対し、2 〜25重
量部、特に5 〜20重量部を含有させることが好ましい。
2 重量部未満では焼結体の耐摩耗性が劣り、20重量部を
越えると耐熱衝撃性が劣る。
【００１１】本発明の窒化珪素質セラミック焼結体の用
途としては、金属圧延ロール、ガイドロールが好適であ
るが、溶接治具や切削工具等の耐摩耗部材としても使用
できる。
途としては、金属圧延ロール、ガイドロールが好適であ
るが、溶接治具や切削工具等の耐摩耗部材としても使用
できる。
【００１２】本発明の窒化珪素質セラミック焼結体は以
下の方法によって製造することができる。すなわち、平
均粒径0.8 〜1.0 μm 程度のSi3N4 粉末90〜95重量部に
焼結助剤5 〜10重量部を加えて窒化珪素質セラミック原
料粉末100 重量部を得る。次に平均粒径4 μm 以下の所
定TiC ／TiN 重量比のチタン炭窒化物固溶体粉末を窒化
珪素質セラミック原料粉末100重量部に対し2 〜25重量
部加えて混合原料粉末となし、それを焼成することによ
って本発明の窒化珪素質セラミック焼結体を製造するこ
とができる。Si3N4 粉末の平均粒径が1.0 μm より大き
いと靭性、硬度共に低下し、一方、チタン炭窒化物粉末
の平均粒径が4 μm より大きいと耐熱衝撃性が劣る傾向
がある。
下の方法によって製造することができる。すなわち、平
均粒径0.8 〜1.0 μm 程度のSi3N4 粉末90〜95重量部に
焼結助剤5 〜10重量部を加えて窒化珪素質セラミック原
料粉末100 重量部を得る。次に平均粒径4 μm 以下の所
定TiC ／TiN 重量比のチタン炭窒化物固溶体粉末を窒化
珪素質セラミック原料粉末100重量部に対し2 〜25重量
部加えて混合原料粉末となし、それを焼成することによ
って本発明の窒化珪素質セラミック焼結体を製造するこ
とができる。Si3N4 粉末の平均粒径が1.0 μm より大き
いと靭性、硬度共に低下し、一方、チタン炭窒化物粉末
の平均粒径が4 μm より大きいと耐熱衝撃性が劣る傾向
がある。
【００１３】上記混合原料粉末は、それぞれの原料の所
定量を、クロロセン等の有機溶媒と共にボールミルにて
１〜５時間の湿式混合を行い、乾燥後、解碎することに
よって調整することができる。混合粉末はプレス成形、
冷間静水圧法（CIP 法）後常圧焼結法で焼成する。形状
や要求特性により、ホットプレス法、熱間静水圧法（HI
P 法）を採用することもできる。
定量を、クロロセン等の有機溶媒と共にボールミルにて
１〜５時間の湿式混合を行い、乾燥後、解碎することに
よって調整することができる。混合粉末はプレス成形、
冷間静水圧法（CIP 法）後常圧焼結法で焼成する。形状
や要求特性により、ホットプレス法、熱間静水圧法（HI
P 法）を採用することもできる。
【００１４】ホットプレス法の場合には、上記混合原料
粉末を黒鉛ダイスに充填し、100Kg/cm2 程度に予備圧縮
した後、温度1600〜1800℃、圧力100 〜400Kg/cm2 で焼
結する。また、HIP 法を利用する場合は、上記混合原料
粉末を1000〜3000Kg/cm2の圧力で冷間静水圧法（CIP
法）によって相対密度50％以上の成形体となし、次いで
予備焼結として温度1600〜1800℃の常圧焼結を行って相
対密度95％以上の焼結体を作製し、さらにその焼結体を
温度1500〜1800℃、圧力500 〜2000atm の窒素雰囲気下
でHIP 焼結を行う。
粉末を黒鉛ダイスに充填し、100Kg/cm2 程度に予備圧縮
した後、温度1600〜1800℃、圧力100 〜400Kg/cm2 で焼
結する。また、HIP 法を利用する場合は、上記混合原料
粉末を1000〜3000Kg/cm2の圧力で冷間静水圧法（CIP
法）によって相対密度50％以上の成形体となし、次いで
予備焼結として温度1600〜1800℃の常圧焼結を行って相
対密度95％以上の焼結体を作製し、さらにその焼結体を
温度1500〜1800℃、圧力500 〜2000atm の窒素雰囲気下
でHIP 焼結を行う。
【００１５】
【実施例】以下、実施例と比較例をあげてさらに具体的
に本発明を説明する。
に本発明を説明する。
【００１６】実施例１〜５ 比較例１〜６ 平均粒径1 μm の Si3N4粉末93重量部と焼結助剤 MgO
1.6重量部、Al2O3 1 重量部、Y2O3 2.4重量部、AlN 2
重量部とからなる混合粉末100 重量部に対し、Tiの炭化
物又は炭窒化物固溶体（市販品：平均粒径1.4 μm グレ
ード）を表１に示す割合で添加し、クロロセンを溶媒と
して1 時間の湿式混合を行い混合原料粉末を調整した。
これを温度1750℃、圧力160Kg/cm2 でホットプレス焼結
した。得られた焼結体よりテストピースを切り出し、硬
度、破壊靭性値、耐熱衝撃性（耐熱衝撃温度）及び耐摩
耗性（摩耗体積）を測定した。それらの結果を表１に示
す。
1.6重量部、Al2O3 1 重量部、Y2O3 2.4重量部、AlN 2
重量部とからなる混合粉末100 重量部に対し、Tiの炭化
物又は炭窒化物固溶体（市販品：平均粒径1.4 μm グレ
ード）を表１に示す割合で添加し、クロロセンを溶媒と
して1 時間の湿式混合を行い混合原料粉末を調整した。
これを温度1750℃、圧力160Kg/cm2 でホットプレス焼結
した。得られた焼結体よりテストピースを切り出し、硬
度、破壊靭性値、耐熱衝撃性（耐熱衝撃温度）及び耐摩
耗性（摩耗体積）を測定した。それらの結果を表１に示
す。
【００１７】物性は以下の方法により測定した。 （１）硬度 ：ビッカース 20Kg 荷重により測定し
た。 （２）破壊靭性値：ＩＭ法により測定した。 （３）耐熱衝撃性：焼結体より JIS 1601 に準拠した3
×4 ×40mmのテストピースを切り出し、シリコニット電
気炉で所定温度に保持した後、水中に落下させ、曲げ強
度を測定し、強度低下の起こる直前の温度を測定し耐熱
衝撃温度とした。 （４）耐摩耗性 ：リングオンディスク法で評価した。
水中で銅リングを125Kg/cm2 で押し付け、周速0.1m/sで
1hrリングを回し、摩耗体積を求めた。
た。 （２）破壊靭性値：ＩＭ法により測定した。 （３）耐熱衝撃性：焼結体より JIS 1601 に準拠した3
×4 ×40mmのテストピースを切り出し、シリコニット電
気炉で所定温度に保持した後、水中に落下させ、曲げ強
度を測定し、強度低下の起こる直前の温度を測定し耐熱
衝撃温度とした。 （４）耐摩耗性 ：リングオンディスク法で評価した。
水中で銅リングを125Kg/cm2 で押し付け、周速0.1m/sで
1hrリングを回し、摩耗体積を求めた。
【００１８】
【表１】
【００１９】表１から明らかなように、本発明の窒化珪
素質セラミック焼結体は耐摩耗性が良好で高硬度且つ高
靭性であり、しかも耐熱衝撃性に優れていることがわか
る。
素質セラミック焼結体は耐摩耗性が良好で高硬度且つ高
靭性であり、しかも耐熱衝撃性に優れていることがわか
る。
【００２０】
【発明の効果】本発明のチタン炭窒化物固溶体分散の窒
化珪素質セラミック焼結体は、高硬度、高靭性且つ耐熱
衝撃性に優れたものである。従って、熱衝撃が頻繁に加
わり高硬度、高靭性を必要とする金属圧延ロールやガイ
ドロールに好適であるが、溶接治具、切削工具等の耐摩
耗部材としても使用することができる。
化珪素質セラミック焼結体は、高硬度、高靭性且つ耐熱
衝撃性に優れたものである。従って、熱衝撃が頻繁に加
わり高硬度、高靭性を必要とする金属圧延ロールやガイ
ドロールに好適であるが、溶接治具、切削工具等の耐摩
耗部材としても使用することができる。
Claims (1)
- 【請求項１】 窒化珪素質セラミック100 重量部に対
し、TiC ／TiN 重量比が５／５〜９／１の範囲にあるチ
タン炭窒化物固溶体2〜25重量部を含有してなることを
特徴とする窒化珪素質セラミック焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3250279A JPH0558741A (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 窒化珪素質セラミツク焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3250279A JPH0558741A (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 窒化珪素質セラミツク焼結体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0558741A true JPH0558741A (ja) | 1993-03-09 |
Family
ID=17205538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3250279A Pending JPH0558741A (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 窒化珪素質セラミツク焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0558741A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06277733A (ja) * | 1993-03-31 | 1994-10-04 | Ngk Insulators Ltd | 熱間圧延セラミックスローラ及びロール |
| CN105601284A (zh) * | 2016-01-29 | 2016-05-25 | 山东建筑大学 | 一种Sialon-Ti（CN）陶瓷材料及其制备方法 |
-
1991
- 1991-09-04 JP JP3250279A patent/JPH0558741A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06277733A (ja) * | 1993-03-31 | 1994-10-04 | Ngk Insulators Ltd | 熱間圧延セラミックスローラ及びロール |
| CN105601284A (zh) * | 2016-01-29 | 2016-05-25 | 山东建筑大学 | 一种Sialon-Ti（CN）陶瓷材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPWO2006057232A1 (ja) | 窒化珪素質焼結体およびその製造方法、並びに金属溶湯用部材、熱間加工用部材、掘削用部材 | |
| JPS6016388B2 (ja) | 高靭性セラミック工具の製法 | |
| JPH0513103B2 (ja) | ||
| JPH08944B2 (ja) | ホウ化物、窒化物および鉄バインダー金属に基づく混合焼結金属材料 | |
| CN101273150B (zh) | 烧结体及使用该烧结体的热挤压成形用模 | |
| EP1892227B1 (en) | Process for producing a boron carbide based sintered body | |
| US4839315A (en) | Process for the production of ceramic materials having heat and wear resistance | |
| EP0311043B1 (en) | Chromium carbide sintered body | |
| JPH0558741A (ja) | 窒化珪素質セラミツク焼結体 | |
| JP4177493B2 (ja) | セラミックス焼結体 | |
| JP3145470B2 (ja) | 炭化タングステン−アルミナ質焼結体およびその製法 | |
| JPS5940898B2 (ja) | 超硬合金およびその製造方法 | |
| JP3199407B2 (ja) | ＴｉＣＮ基サーメット | |
| JPH069264A (ja) | ＷＣ―Ａｌ２Ｏ３系複合焼結体 | |
| JPH1179839A (ja) | 炭化タングステン系超硬質材料およびその製造方法 | |
| JPH08176696A (ja) | ダイヤモンド分散セラミックス複合焼結体の製造方法 | |
| JP3975016B2 (ja) | 窒化珪素焼結体及びその製造方法 | |
| JP2673523B2 (ja) | 切削工具用アルミナ質焼結体及びその製法 | |
| JP2920138B1 (ja) | 熱間圧延ライン用セラミック治具 | |
| JPH0681071A (ja) | 靭性のすぐれた炭窒化チタン基サーメット | |
| JPH06321641A (ja) | 複合セラミックス | |
| JP4126447B2 (ja) | 粉砕機用部材 | |
| JP2001322009A (ja) | アルミナセラミックス切削工具およびその製造方法 | |
| JPS60152650A (ja) | 耐摩耗性と高温特性に優れた焼結硬質合金およびその製造方法 | |
| JPH0121214B2 (ja) |