JPH0610107B2 - 高強度高靭性ＴｉＢ２質複合焼結体 - Google Patents
高強度高靭性ＴｉＢ２質複合焼結体Info
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- JPH0610107B2 JPH0610107B2 JP60111380A JP11138085A JPH0610107B2 JP H0610107 B2 JPH0610107 B2 JP H0610107B2 JP 60111380 A JP60111380 A JP 60111380A JP 11138085 A JP11138085 A JP 11138085A JP H0610107 B2 JPH0610107 B2 JP H0610107B2
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- tib
- tic
- sic
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はTiB2（２硼化チタニウム）質焼結体に関するも
のである。
のである。
一般的に金属硼化物セラミックスは高融点で高強度高硬
度高耐食の特徴を有し従来から切削工具熱機関部品材料
などとして用いられているが実際に実用化されているの
はチタン系の硼化物である。
度高耐食の特徴を有し従来から切削工具熱機関部品材料
などとして用いられているが実際に実用化されているの
はチタン系の硼化物である。
本発明のTiB2質複合焼結体は高融点、高強度高硬度、導
電性、高靱性、耐食性、耐酸化性等の優れた特徴を有す
るので切削工具、耐熱材、機械部材、電気部材、等に広
く使用出来る材料である。
電性、高靱性、耐食性、耐酸化性等の優れた特徴を有す
るので切削工具、耐熱材、機械部材、電気部材、等に広
く使用出来る材料である。
［従来の技術］ TiB2質の複合焼結体として広く実用化されているものは
切削工具用としてTiB2−Al2O3，TiB2−TiCN系で、特許
などには種々のものが提案されている。
切削工具用としてTiB2−Al2O3，TiB2−TiCN系で、特許
などには種々のものが提案されている。
即ち焼結助剤、又は複合材などのTiB2焼結体における副
成分としてはTiC，B4C，SiC，WC等の炭化物、TiN，TaN
などの窒化物、TiCN等の炭素化物Al2O3，ZrO2等の酸化
物WB，HfB2，NbB2，TaB2等の硼化物、種々の金属などが
知られている。
成分としてはTiC，B4C，SiC，WC等の炭化物、TiN，TaN
などの窒化物、TiCN等の炭素化物Al2O3，ZrO2等の酸化
物WB，HfB2，NbB2，TaB2等の硼化物、種々の金属などが
知られている。
［発明が解決しようとする問題点］ 例えば炭化物については特公告昭55-50918、特公告昭53
-29843、特開昭50-111111にB4Cが、又特開昭57-27975に
SiCが、特開昭49-85115にWCが、又特公告昭38-24207、
特公昭39-9052、特公昭52-2925などにTiCが開示されて
いるが、これらの炭化物は単独もしくは他の硼化物、窒
化物金属等と複合されている。これらは主に工具、蒸着
ヒーター耐摩耗材に応用されているが強度、靱性、高温
での耐酸化性、耐摩耗には十分でない。
-29843、特開昭50-111111にB4Cが、又特開昭57-27975に
SiCが、特開昭49-85115にWCが、又特公告昭38-24207、
特公昭39-9052、特公昭52-2925などにTiCが開示されて
いるが、これらの炭化物は単独もしくは他の硼化物、窒
化物金属等と複合されている。これらは主に工具、蒸着
ヒーター耐摩耗材に応用されているが強度、靱性、高温
での耐酸化性、耐摩耗には十分でない。
次に窒化物についてもTiC，TaN等があるが単独もしくは
他の炭化物、硼化物と複合されている場合が多く、工具
や装飾材に応用されており高硬度、高強度の点では優れ
ているが耐酸化性や靱性の点で十分でない。特公告昭59
-18349にはTiCNが開示されているが耐酸化性には難点が
ある。
他の炭化物、硼化物と複合されている場合が多く、工具
や装飾材に応用されており高硬度、高強度の点では優れ
ているが耐酸化性や靱性の点で十分でない。特公告昭59
-18349にはTiCNが開示されているが耐酸化性には難点が
ある。
硼化物は単独として使用される事はなくTiB2系、TiC
系、TiN系の複合材として使用されるのが一般である。
又、金属は焼結助剤として多くは使用されている。
系、TiN系の複合材として使用されるのが一般である。
又、金属は焼結助剤として多くは使用されている。
酸化物ではTiB2−Al2O3系の工具が有名であり、実用化
されているが靱性、耐酸化性は十分でない。
されているが靱性、耐酸化性は十分でない。
その他BN，ALN等の絶縁物を複合した蒸着ヒーターが実
用化されているがこれは中性雰囲気下での使用に限られ
高強度材料を目的としたものではない。
用化されているがこれは中性雰囲気下での使用に限られ
高強度材料を目的としたものではない。
さらにこれらの提案において、工具機械部材として応用
するためには、より高い靱性と高強度高硬度が要求さ
れ、電気部材工具に対してもすぐれた耐酸化性が要求さ
れ十分に満足しうるものが得られていない。
するためには、より高い靱性と高強度高硬度が要求さ
れ、電気部材工具に対してもすぐれた耐酸化性が要求さ
れ十分に満足しうるものが得られていない。
このような点に鑑み優れた性質を備えていながらその特
質を生かしきれず極めて限られた用途（工具、蒸着ヒー
ター）にしか実際使用されていないTiB2系焼結体につい
て、従来の問題点を克服すべく研究した結果、高光度高
強度高硬度、高靱性、耐酸化性、耐食性、耐熱性の諸性
能を兼ね備えかついくつかについてはその特質を著しく
向上せしめた焼結体の開発に成功したものである。
質を生かしきれず極めて限られた用途（工具、蒸着ヒー
ター）にしか実際使用されていないTiB2系焼結体につい
て、従来の問題点を克服すべく研究した結果、高光度高
強度高硬度、高靱性、耐酸化性、耐食性、耐熱性の諸性
能を兼ね備えかついくつかについてはその特質を著しく
向上せしめた焼結体の開発に成功したものである。
［問題を解決するための手段］ 即ち本発明はTiB2を主成分とし重量％で１〜15％のSiC
及び５〜70％のTiCを含む事で特徴づけられた高強度高
靱性TiB2系複合焼結体を要旨とするものである。
及び５〜70％のTiCを含む事で特徴づけられた高強度高
靱性TiB2系複合焼結体を要旨とするものである。
本発明に用いるTiB2は例えばTiO2，B2O3及びＣの混合物
を高温で反応される事によって得られ、本焼結体の製造
には可及的に高純度のものを用いるのが好ましく、又粒
径も可及的に小さい粉末が好ましい。具体的には純度99
％以上平均粒径10μｍ特には１μｍ以下のものがそれで
ある。
を高温で反応される事によって得られ、本焼結体の製造
には可及的に高純度のものを用いるのが好ましく、又粒
径も可及的に小さい粉末が好ましい。具体的には純度99
％以上平均粒径10μｍ特には１μｍ以下のものがそれで
ある。
又副成分として存在せしめるSiC及びTiCとについては焼
結体としてそのような化合物として所定量が存在してい
ればよいので出発原料としてはどのような形態のものと
して配合してよいがSiC，TiC以外の原料を使用した場合
には焼結合段階で特別な配慮が必要となるため、通常配
合原料としてSiC，TiCとして調整しておくのがよい。
結体としてそのような化合物として所定量が存在してい
ればよいので出発原料としてはどのような形態のものと
して配合してよいがSiC，TiC以外の原料を使用した場合
には焼結合段階で特別な配慮が必要となるため、通常配
合原料としてSiC，TiCとして調整しておくのがよい。
このSiC及びTiC原料についても可及的に純度の高いもの
が好ましく通常99％以上のものがよい。
が好ましく通常99％以上のものがよい。
原料混合物は通常これら３種の微粉末を均一混合する事
により調整するが粉砕混合を目的として超微粉砕しても
同様である。一般に混合原料の粒度は10μｍ以下が好ま
しくより好ましくは平均粒径１μｍ以下にまで十分調整
しておく事である。これらの粉砕にはSiCボールを用い
る事が適当である。
により調整するが粉砕混合を目的として超微粉砕しても
同様である。一般に混合原料の粒度は10μｍ以下が好ま
しくより好ましくは平均粒径１μｍ以下にまで十分調整
しておく事である。これらの粉砕にはSiCボールを用い
る事が適当である。
本発明焼結体はこれらの混合物を例えば黒鉛型に充填し
真空中、又はアルゴン、ヘリウム等の中性又は還元性雰
囲気下でホットプレスするか上記混合物をラバープレス
成形したものを常圧焼成するか50〜2000kg/m2程度の加
圧下で焼成するかいずれでも焼結可能である。尚ホット
プレス又は常圧焼成したものを高温高圧下で焼結合した
ものはより高い高密度の焼結体が得られる。焼成温度は
1600〜2200℃、焼成時間は試料の大きさ等にもよるが通
常0.5〜５時間程度が適当である。
真空中、又はアルゴン、ヘリウム等の中性又は還元性雰
囲気下でホットプレスするか上記混合物をラバープレス
成形したものを常圧焼成するか50〜2000kg/m2程度の加
圧下で焼成するかいずれでも焼結可能である。尚ホット
プレス又は常圧焼成したものを高温高圧下で焼結合した
ものはより高い高密度の焼結体が得られる。焼成温度は
1600〜2200℃、焼成時間は試料の大きさ等にもよるが通
常0.5〜５時間程度が適当である。
本発明焼結体において、SiCは少なくとも重量％（以下
同じ）で１％以上必要であるがこれはそれ以下では耐酸
化性が十分でなく高密度化も難しくなるからであり、一
方多すぎてもTiB2本来の特質である高強度、高靱性、高
硬度、耐食性、耐熱性が低下するなどのため好ましくな
く、最大15％にとどめる事が必要であり、望ましくは３
〜10％である。
同じ）で１％以上必要であるがこれはそれ以下では耐酸
化性が十分でなく高密度化も難しくなるからであり、一
方多すぎてもTiB2本来の特質である高強度、高靱性、高
硬度、耐食性、耐熱性が低下するなどのため好ましくな
く、最大15％にとどめる事が必要であり、望ましくは３
〜10％である。
又TiCは少なくとも５％必要であるがこれはそれ以下で
は微末質の焼結体が得られず目的とする高強度高靱性高
硬度が得られないからであり一方多すぎてもTiCが粒成
長し強度低下するとともに耐酸化性、耐食性も低下する
ため最大70％までにとどめる事が必要であり、好ましく
は10〜60％であり、さらに望ましくは30〜60％である。
は微末質の焼結体が得られず目的とする高強度高靱性高
硬度が得られないからであり一方多すぎてもTiCが粒成
長し強度低下するとともに耐酸化性、耐食性も低下する
ため最大70％までにとどめる事が必要であり、好ましく
は10〜60％であり、さらに望ましくは30〜60％である。
又これらのSiCとTiCは焼結体中において合金で少なくと
も６％以上必要で好ましくは10％以上存在せしめる事が
よく、これはこれらの副成分が少なすぎると緻密質な焼
結体が得られない事から、強度も低く耐酸化性、耐食性
も十分でないためである。
も６％以上必要で好ましくは10％以上存在せしめる事が
よく、これはこれらの副成分が少なすぎると緻密質な焼
結体が得られない事から、強度も低く耐酸化性、耐食性
も十分でないためである。
尚本発明焼結体はこれらの副成分以外の成分即ち、残部
は、実質的にTiB2からなるものであるがTiB2質の特質を
損なわない範囲までTiB2以外の成分例えばB4C，WC，金
属Fe，Ni，Coなどが少量含まれていても勿論差支えはな
いが可及的に少量にとどめる事が望ましい。
は、実質的にTiB2からなるものであるがTiB2質の特質を
損なわない範囲までTiB2以外の成分例えばB4C，WC，金
属Fe，Ni，Coなどが少量含まれていても勿論差支えはな
いが可及的に少量にとどめる事が望ましい。
又副成分として本発明焼結体の目的効果を本質的に損な
わない範囲において他の成分が含まれていて勿論差支え
ないか不可避的不純物を含めて可及的少量にとどめる事
が必要である。
わない範囲において他の成分が含まれていて勿論差支え
ないか不可避的不純物を含めて可及的少量にとどめる事
が必要である。
本発明焼結体の組織は、TiB2の微細結晶、具体的には大
部分が５μ以下の結晶が均一に分散している極めて緻密
なものであり、別成分はTiB2の微細結晶は粒間に分布し
ている良好な組織から成っている。
部分が５μ以下の結晶が均一に分散している極めて緻密
なものであり、別成分はTiB2の微細結晶は粒間に分布し
ている良好な組織から成っている。
［発明の効果］ このようにして得られた本発明焼結体は高密度、高強
度、高硬度、高靱性で、かつ耐食性、耐酸化性に優れた
導電性のある焼結体であるため切削工具耐摩耗材、機械
部材電気部材耐食部材等に適用可能であり、その他TiB2
質焼結体の特質を発揮した種々の用途に使用出来るもの
であってその実用的価値は多大である。
度、高硬度、高靱性で、かつ耐食性、耐酸化性に優れた
導電性のある焼結体であるため切削工具耐摩耗材、機械
部材電気部材耐食部材等に適用可能であり、その他TiB2
質焼結体の特質を発揮した種々の用途に使用出来るもの
であってその実用的価値は多大である。
［実施例］ 実施例１ TiB2粉末（純度99％以上）TiC粉末（純度99％以上）及
びSiC粉末（純度99％以上）を十分に混合粉砕すべくポ
ットミルを使用し、エタノール溶媒中でSiCボールを用
い３日間粉砕混合した。得られた粉末をエバポレーター
でアルコール除去して十分乾燥し、平均粒径0.15μの粉
末を得た。この粉末を黒鉛型に充填し、アルゴン雰囲気
下で350kg/cm2の圧力下で1900℃で60分間加熱し、焼結
体を得た。得られた焼結体の物性を第１表に試料No.1と
してます。
びSiC粉末（純度99％以上）を十分に混合粉砕すべくポ
ットミルを使用し、エタノール溶媒中でSiCボールを用
い３日間粉砕混合した。得られた粉末をエバポレーター
でアルコール除去して十分乾燥し、平均粒径0.15μの粉
末を得た。この粉末を黒鉛型に充填し、アルゴン雰囲気
下で350kg/cm2の圧力下で1900℃で60分間加熱し、焼結
体を得た。得られた焼結体の物性を第１表に試料No.1と
してます。
又この焼結体の組織は良好で平均粒子系３μｍのTiB2微
細結晶が均一に分散しておりそのTiB2結晶粒間に副成分
のTiC，SiC結晶粒が存在している極めて緻密な結晶構造
を有していた。実施例２乃至９及び比較例10,11,12 所定の配合原料を実施例１とほぼ同様な方法で調整し所
定の焼成条件で処理して得た各試料についての結果を第
１表に示す。
細結晶が均一に分散しておりそのTiB2結晶粒間に副成分
のTiC，SiC結晶粒が存在している極めて緻密な結晶構造
を有していた。実施例２乃至９及び比較例10,11,12 所定の配合原料を実施例１とほぼ同様な方法で調整し所
定の焼成条件で処理して得た各試料についての結果を第
１表に示す。
注(1)破壊靱性値はシェブロンノッチ法により求めた。
注(2)耐酸化性は酸化雰囲気下、1000℃、12時間の条件
下での 酸化状況を示す。
下での 酸化状況を示す。
注(3)Alに対する耐食性はAl粉末との反応性を真空雰囲
気下、1200℃で２時間接触させた後、評価を行なった。
気下、1200℃で２時間接触させた後、評価を行なった。
Claims (4)
- 【請求項１】TiB2を主成分とし重量％で１〜15％のSiC
及び５〜70％のTiCを含む事で特徴づけられた高強度高
靱性TiB2質複合焼結体。 - 【請求項２】SiCとTiCを合量で10％以上含む特許請求の
範囲第１項記載の焼結体。 - 【請求項３】３〜10％SiC、10〜60％のTiCを含む特許請
求の範囲第１項記載の焼結体。 - 【請求項４】TiCが30〜60％である特許請求の範囲第３
項記載の焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60111380A JPH0610107B2 (ja) | 1985-05-25 | 1985-05-25 | 高強度高靭性ＴｉＢ２質複合焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60111380A JPH0610107B2 (ja) | 1985-05-25 | 1985-05-25 | 高強度高靭性ＴｉＢ２質複合焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61270265A JPS61270265A (ja) | 1986-11-29 |
| JPH0610107B2 true JPH0610107B2 (ja) | 1994-02-09 |
Family
ID=14559712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60111380A Expired - Fee Related JPH0610107B2 (ja) | 1985-05-25 | 1985-05-25 | 高強度高靭性ＴｉＢ２質複合焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0610107B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5078031A (en) * | 1988-02-22 | 1992-01-07 | Gte Laboratories Incorporated | Titanium diboride-eased composite articles with improved fracture toughness |
| DE69005664T2 (de) * | 1989-03-03 | 1994-05-11 | Toray Industries | Verfahren zur Erzeugung keramischer Verbundwerkstoffe. |
| CH690129A5 (de) | 1994-09-29 | 2000-05-15 | Kyocera Corp | Silberfarbenes, gesintertes Produkt, und Verfahren zu seiner Herstellung. |
-
1985
- 1985-05-25 JP JP60111380A patent/JPH0610107B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61270265A (ja) | 1986-11-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |