JPH0761901B2 - ＺｒＯ２添加高靱性ホウ化物系セラミックス - Google Patents
ＺｒＯ２添加高靱性ホウ化物系セラミックスInfo
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- JPH0761901B2 JPH0761901B2 JP5031428A JP3142893A JPH0761901B2 JP H0761901 B2 JPH0761901 B2 JP H0761901B2 JP 5031428 A JP5031428 A JP 5031428A JP 3142893 A JP3142893 A JP 3142893A JP H0761901 B2 JPH0761901 B2 JP H0761901B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高密度、高強度、高硬
度かつ高靱性な機械的性質を有する新規なセラミックス
材料に関するものであり、切削工具材料や耐摩材料等多
くの用途がある。
度かつ高靱性な機械的性質を有する新規なセラミックス
材料に関するものであり、切削工具材料や耐摩材料等多
くの用途がある。
【０００２】
【従来の技術】この種の用途に供される材料として、本
発明者らが提案した特公昭５６−４１６９０号公報、特
公昭５８−３７２７４号公報、特公平１−２２２３３号
公報等に記載のものが知られている。
発明者らが提案した特公昭５６−４１６９０号公報、特
公昭５８−３７２７４号公報、特公平１−２２２３３号
公報等に記載のものが知られている。
【０００３】これらのセラミックスは放電加工が可能な
上、ろう付加工もでき、その上耐摩性、耐食性に優れて
いるため耐摩材や耐食材として利用されているが、さら
に靱性を改善すると、さらに使用範囲が広がると期待さ
れる。
上、ろう付加工もでき、その上耐摩性、耐食性に優れて
いるため耐摩材や耐食材として利用されているが、さら
に靱性を改善すると、さらに使用範囲が広がると期待さ
れる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】特公昭５６−４１６９
０号および特公平１−２２２３３号公報に記載されてい
るホウ化物系セラミックスは、加工性に富みしかも機械
的強度に優れた耐摩材料として利用されているが、破壊
靭性値ＫＩＣ が最大５．０Ｍｐａｍ１／２程度であり、
又特に破壊靭性値の改善を図った特公昭５８−３７２７
４号公報に記載のホウ化物と結合剤にさらにＺｒＯ２を
添加したホウ化物系セラミックスは、特公昭５６−４１
６９０号公報のセラミックスの特性と、さらに破壊靭性
値ＫＩＣ が７．５Ｍｐａｍ１／２まで改善された特性を
有していた。
０号および特公平１−２２２３３号公報に記載されてい
るホウ化物系セラミックスは、加工性に富みしかも機械
的強度に優れた耐摩材料として利用されているが、破壊
靭性値ＫＩＣ が最大５．０Ｍｐａｍ１／２程度であり、
又特に破壊靭性値の改善を図った特公昭５８−３７２７
４号公報に記載のホウ化物と結合剤にさらにＺｒＯ２を
添加したホウ化物系セラミックスは、特公昭５６−４１
６９０号公報のセラミックスの特性と、さらに破壊靭性
値ＫＩＣ が７．５Ｍｐａｍ１／２まで改善された特性を
有していた。
【０００５】このＺｒＯ２は単斜晶系ＺｒＯ２もしくは
ＣａＯやＹ２Ｏ３で部分安定化又は安定化されたＺｒＯ
２であり、その当時にはＣｅで部分安定化もしくは安定
化されたＺｒＯ２は存在しなかったが、同ＺｒＯ ２ が開
発されるに至り、破壊靭性値Ｋ ＩＣ ７．５Ｍｐａｍ
１／２ が最も高い値であったホウ化物系セラミックス材
料の一層の靭性の改善が期待されていた。
ＣａＯやＹ２Ｏ３で部分安定化又は安定化されたＺｒＯ
２であり、その当時にはＣｅで部分安定化もしくは安定
化されたＺｒＯ２は存在しなかったが、同ＺｒＯ ２ が開
発されるに至り、破壊靭性値Ｋ ＩＣ ７．５Ｍｐａｍ
１／２ が最も高い値であったホウ化物系セラミックス材
料の一層の靭性の改善が期待されていた。
【０００６】本発明はこのような要求を十分に満たし、
切削工具材、耐摩材として広範囲に使用できるセラミッ
クス材料を提供することを目的とする。また、本発明者
らは、ホウ化チタン等に酸化セリウムで部分安定化され
たＺｒＯ ２ を添加焼結した焼結体にクラックが入り、成
形体とすることが出来なかった原因が、高い焼結温度に
あるとの観点から、焼結助剤により焼結温度を低くする
ことを試み、焼結休中のクラックの発生を緩和できるこ
とを確かめた。 本発明の他の目的は、このような焼結助
剤によりクラックの発生のないホウ化物系セラミックス
材料を提供することにある。
切削工具材、耐摩材として広範囲に使用できるセラミッ
クス材料を提供することを目的とする。また、本発明者
らは、ホウ化チタン等に酸化セリウムで部分安定化され
たＺｒＯ ２ を添加焼結した焼結体にクラックが入り、成
形体とすることが出来なかった原因が、高い焼結温度に
あるとの観点から、焼結助剤により焼結温度を低くする
ことを試み、焼結休中のクラックの発生を緩和できるこ
とを確かめた。 本発明の他の目的は、このような焼結助
剤によりクラックの発生のないホウ化物系セラミックス
材料を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】ホウ化物系セラミックス
の靱性改善を行うため種々の添加物の効果を検討してい
たが、特にCeで部分安定化もしくは安定化したZrO2を添
加剤として用いると靱性が著しく改善されることを見い
だし、これらの知見に基づいて本発明をなすに至った。
の靱性改善を行うため種々の添加物の効果を検討してい
たが、特にCeで部分安定化もしくは安定化したZrO2を添
加剤として用いると靱性が著しく改善されることを見い
だし、これらの知見に基づいて本発明をなすに至った。
【０００８】本発明が提供する材料は、基本的には、上
述した特公昭５６−４１６９０号、特公昭５８−３７２
７４号および特公平１−２２２３３号公報のセラミック
スの破壊靭性値を改善したものである。
述した特公昭５６−４１６９０号、特公昭５８−３７２
７４号および特公平１−２２２３３号公報のセラミック
スの破壊靭性値を改善したものである。
【０００９】すなわち、ＴｉＢ２、ＺｒＢ２、Ｔａ
Ｂ２、ＭｎＢ２、ＭｏＢ２、ＶＢ２、ＣｒＢ２、ＨｆＢ
２、ＮｂＢ２、Ｗ２Ｂ５、Ｍｏ２Ｂ５およびＡｌＢ２ の
六方晶系ホウ化物（ＭＢ ２ とＭ ２ Ｂ ５ （Ｍは金属）型金
属ホウ化物）の中から選ばれた１種もしくは２種以上の
ホウ化金属と、全重量に対し０．０１〜３０重量％のホ
ウ化ニッケル、ホウ化コバルト、ホウ化鉄、六方晶系を
除くホウ化マンガン （ＭｎＢ、Ｍｎ ３ Ｂ ４ ）、六方晶
系を除くホウ化チタン（ＴｉＢ）、ニッケルリン合金、
ニッケル、コバルト、鉄、チタンの中から選ばれた１種
以上を添加した粉末を基本成分とし、これにＣｅによっ
て部分安定化もしくは安定化されたＺｒＯ２を全重量に
対し１０〜８０重量％添加した混合粉末の焼結体、ある
いは、前記基本成分にＴｉＣ、ＨｆＣ、ＺｒＣ、Ｎｂ
Ｃ、ＴａＣ、ＷＣ，Ｍｏ２Ｃ、Ｂ４Ｃ、ＶＣ、ＴａＮ、
ＴｉＮ、ＶＮ，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）、Ｈｆ（Ｃ，Ｎ）、Ｚｒ
（Ｃ，Ｎ）、Ｎｂ（Ｃ，Ｎ）、（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ、（Ｔ
ｉ，Ｚｒ）Ｃ、ＭｏＳｉ２、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、Ｔｉ２
Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ｍ・ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３含有ＺｒＯ
２、ＣａＯ含有ＺｒＯ２ からなる炭化物、窒化物、複炭
化物、炭窒化物、ケイ化物、酸化物の１種以上の添加物
を添加した混合粉末を第２の基本成分とし、これにＣｅ
によって部分安定化もしくは安定化されたＺｒＯ２を全
重量に対し１０〜８０重量％添加した混合粉末の焼結体
から成るＺｒＯ２添加高靭性ホウ化物系セラミックス材
料を提供するものである。
Ｂ２、ＭｎＢ２、ＭｏＢ２、ＶＢ２、ＣｒＢ２、ＨｆＢ
２、ＮｂＢ２、Ｗ２Ｂ５、Ｍｏ２Ｂ５およびＡｌＢ２ の
六方晶系ホウ化物（ＭＢ ２ とＭ ２ Ｂ ５ （Ｍは金属）型金
属ホウ化物）の中から選ばれた１種もしくは２種以上の
ホウ化金属と、全重量に対し０．０１〜３０重量％のホ
ウ化ニッケル、ホウ化コバルト、ホウ化鉄、六方晶系を
除くホウ化マンガン （ＭｎＢ、Ｍｎ ３ Ｂ ４ ）、六方晶
系を除くホウ化チタン（ＴｉＢ）、ニッケルリン合金、
ニッケル、コバルト、鉄、チタンの中から選ばれた１種
以上を添加した粉末を基本成分とし、これにＣｅによっ
て部分安定化もしくは安定化されたＺｒＯ２を全重量に
対し１０〜８０重量％添加した混合粉末の焼結体、ある
いは、前記基本成分にＴｉＣ、ＨｆＣ、ＺｒＣ、Ｎｂ
Ｃ、ＴａＣ、ＷＣ，Ｍｏ２Ｃ、Ｂ４Ｃ、ＶＣ、ＴａＮ、
ＴｉＮ、ＶＮ，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）、Ｈｆ（Ｃ，Ｎ）、Ｚｒ
（Ｃ，Ｎ）、Ｎｂ（Ｃ，Ｎ）、（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ、（Ｔ
ｉ，Ｚｒ）Ｃ、ＭｏＳｉ２、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、Ｔｉ２
Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、ｍ・ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３含有ＺｒＯ
２、ＣａＯ含有ＺｒＯ２ からなる炭化物、窒化物、複炭
化物、炭窒化物、ケイ化物、酸化物の１種以上の添加物
を添加した混合粉末を第２の基本成分とし、これにＣｅ
によって部分安定化もしくは安定化されたＺｒＯ２を全
重量に対し１０〜８０重量％添加した混合粉末の焼結体
から成るＺｒＯ２添加高靭性ホウ化物系セラミックス材
料を提供するものである。
【００１０】本発明に用いられるホウ化金属は平均粒径
５μｍ以下の粉末として用いるのが好ましい。
５μｍ以下の粉末として用いるのが好ましい。
【００１１】またホウ化金属は機械的性質を向上させる
ため、２種もしくはそれ以上組み合わせて使用するのが
好ましい。
ため、２種もしくはそれ以上組み合わせて使用するのが
好ましい。
【００１２】また本発明においては、低温で焼結可能と
するため、結合剤としてホウ化ニッケル、ホウ化コバル
ト、ホウ化鉄、六方晶系を除くホウ化マンガン、六方晶
系を除くホウ化チタン、ニッケルリン合金、ニッケル、
コバルト、鉄およびチタンの１種以上を添加する必要が
ある。この結合剤は０．０１〜３０重量％の範囲で添加
する必要がある。この量が０．０１重量％未満では十分
な機械的強度が得られないし、また３０重量％を越える
と耐熱性が低下する。
するため、結合剤としてホウ化ニッケル、ホウ化コバル
ト、ホウ化鉄、六方晶系を除くホウ化マンガン、六方晶
系を除くホウ化チタン、ニッケルリン合金、ニッケル、
コバルト、鉄およびチタンの１種以上を添加する必要が
ある。この結合剤は０．０１〜３０重量％の範囲で添加
する必要がある。この量が０．０１重量％未満では十分
な機械的強度が得られないし、また３０重量％を越える
と耐熱性が低下する。
【００１３】また添加物として加える炭化物、窒化物、
複炭化物、炭窒化物、ケイ化物、酸化物の内、炭化物、
窒化物、複炭化物、炭窒化物はホウ化物粉末の表面に含
まれる酸素を固溶したり還元する作用があり、緻密化に
有効に作用する。
複炭化物、炭窒化物、ケイ化物、酸化物の内、炭化物、
窒化物、複炭化物、炭窒化物はホウ化物粉末の表面に含
まれる酸素を固溶したり還元する作用があり、緻密化に
有効に作用する。
【００１４】又ケイ化物は焼結体と高温酸化雰囲気下で
用いるときにSiO2 被膜を形成し、耐酸化性を向上させ
る。
用いるときにSiO2 被膜を形成し、耐酸化性を向上させ
る。
【００１５】又酸化物のTiO、TiO2、Ti2O3の添加は炭化
物を同時に用いたときに特に機械的性質の向上をもたら
すし、Al2O3、m・ZrO2、Y2O3含有ZrO2、CaO含有ZrO2の添
加は焼結体の機械的特性の向上をもたらす。
物を同時に用いたときに特に機械的性質の向上をもたら
すし、Al2O3、m・ZrO2、Y2O3含有ZrO2、CaO含有ZrO2の添
加は焼結体の機械的特性の向上をもたらす。
【００１６】これらの添加物は全重量に対し、１〜50重
量％添加すると有効であり、１％以下では効果は小さい
し又５０％以上では機械的性質がかえって低下する結果
となる。
量％添加すると有効であり、１％以下では効果は小さい
し又５０％以上では機械的性質がかえって低下する結果
となる。
【００１７】本発明ZrO2 添加高靱性ホウ化物系セラミ
ックスを製造するには、所定量の各種粉末を、よく混合
した後、この混合粉末を黒鉛型のような型に充填し、真
空、アルゴンまたは水素のような中性あるいは還元性雰
囲気で、50〜300Kg／cm2 の圧力下で1300℃以上の温度
で10分〜２時間加熱するか、あるいは前記の混合粉末を
あらかじめ圧縮成形した成形体を真空、アルゴンまたは
水素ガスのような中性あるいは還元雰囲気中において13
00℃以上で加熱焼結する。又その後ＨＩＰ処理すること
により一層緻密な焼結体となる。
ックスを製造するには、所定量の各種粉末を、よく混合
した後、この混合粉末を黒鉛型のような型に充填し、真
空、アルゴンまたは水素のような中性あるいは還元性雰
囲気で、50〜300Kg／cm2 の圧力下で1300℃以上の温度
で10分〜２時間加熱するか、あるいは前記の混合粉末を
あらかじめ圧縮成形した成形体を真空、アルゴンまたは
水素ガスのような中性あるいは還元雰囲気中において13
00℃以上で加熱焼結する。又その後ＨＩＰ処理すること
により一層緻密な焼結体となる。
【００１８】このようにして得られるZrO2 添加高靱性
ホウ化物は、緻密で、機械的強度、硬度、耐熱性に優
れ、切削工具、耐摩材などの材料としてさらに広範に使
用できる。
ホウ化物は、緻密で、機械的強度、硬度、耐熱性に優
れ、切削工具、耐摩材などの材料としてさらに広範に使
用できる。
【００１９】以下実施例により、本発明をさらに詳細に
説明する。
説明する。
【００２０】
【実施例１】TiB2 に、全重量に対し６重量％のTaB2、
１重量％のCoB および12モル％Ce で安定化したZrO2 40
重量％を添加混合し、黒鉛型に充填したのち、真空中に
おいて200Kg／ｃｍ2 に加圧しながら1500℃で１時間加
熱した。
１重量％のCoB および12モル％Ce で安定化したZrO2 40
重量％を添加混合し、黒鉛型に充填したのち、真空中に
おいて200Kg／ｃｍ2 に加圧しながら1500℃で１時間加
熱した。
【００２１】このようにして、気孔のない緻密で、曲げ
強さ650MPa、ビッカ−ス硬度1500、破壊靱性値K1C 12MP
am1/2 の焼結体を得た。この実施例を表１の試料No.6に
示す。その他、ホットプレスで行った例を表１に示す。
強さ650MPa、ビッカ−ス硬度1500、破壊靱性値K1C 12MP
am1/2 の焼結体を得た。この実施例を表１の試料No.6に
示す。その他、ホットプレスで行った例を表１に示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【実施例２】TiB2 に全重量に対し６重量％のTaB2、３
重量％のCoB および12モル％Ce で安定化したZrO240重
量％を添加混合し、金型およびCIPにより圧粉成形体を
作製したのち、その圧粉成形体を1500℃、90分間、真空
焼結する。その後さらにArガスを用いたHIPで1500℃、2
000Kg／cm2、１時間HIP処理を行った。
重量％のCoB および12モル％Ce で安定化したZrO240重
量％を添加混合し、金型およびCIPにより圧粉成形体を
作製したのち、その圧粉成形体を1500℃、90分間、真空
焼結する。その後さらにArガスを用いたHIPで1500℃、2
000Kg／cm2、１時間HIP処理を行った。
【００２４】このようにして得た焼結体は、緻密で、曲
げ強さ650MPa、ビッカ−ス硬度1500、破壊靱性値K1C 12M
Pam1/2 の焼結体を得た。
げ強さ650MPa、ビッカ−ス硬度1500、破壊靱性値K1C 12M
Pam1/2 の焼結体を得た。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−146473（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−304904（ＪＰ，Ａ) 特公 昭56−41690（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭58−37274（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平１−22233（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (2)
- 【請求項１】ＴｉＢ２、ＺｒＢ２、ＴａＢ２、Ｍｎ
Ｂ２、ＭｏＢ２、ＶＢ２、ＣｒＢ２、ＨｆＢ２、ＮｂＢ
２、Ｗ２Ｂ５、ＭＯ２Ｂ５およびＡｌＢ２の六方晶系ホ
ウ化物の中から選ばれた１種以上のホウ化物と、全重量
に対し０．０１〜３０重量％のホウ化ニッケル、ホウ化
コバルト、ホウ化鉄、六方晶系を除くホウ化マンガン、
六方晶系を除くホウ化チタン、ニッケルリン合金、ニッ
ケル、コバルト、鉄およびチタンの中から選ばれた１種
以上を添加した粉末を基本成分とし、これにＣｅによっ
て部分安定化もしくは安定化されたＺｒＯ２を全重量に
対し１０〜８０重量％添加した混合粉末の焼結体から成
るＺｒＯ２添加高靭性ホウ化物系セラミックス材料。 - 【請求項２】ＴｉＢ２、ＺｒＢ２、ＴａＢ２、Ｍｎ
Ｂ２、ＭｏＢ２、ＶＢ２、ＣｒＢ２、ＨｆＢ２、ＮｂＢ
２、Ｗ２Ｂ５、Ｍｏ２Ｂ５およびＡｌＢ２の六方晶系二
ホウ化物の中から選ばれた１種以上のホウ化物と、全重
量に対し０．０１〜３０重量％のホウ化ニッケル、ホウ
化コバルト、ホウ化鉄、六方晶系を除くホウ化マンガ
ン、六方晶系を除くホウ化チタン、ニッケルリン合金、
ニッケル、コバルト、鉄およびチタンの中から選ばれた
１種以上の添加物、ならびに全重量に対し１〜５０重量
％のＴｉＣ、ＨｆＣ、ＺｒＣ、ＮｂＣ、ＴａＣ、ＷＣ、
Ｍｏ２Ｃ、Ｂ４Ｃ、ＶＣ、ＴａＮ、ＴｉＮ、ＶＮ、Ｔｉ
（Ｃ，Ｎ）、Ｈｆ（Ｃ，Ｎ）、Ｚｒ（Ｃ，Ｎ）、Ｎｂ
（Ｃ，Ｎ）、（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｃ、Ｍ
ｏＳｉ２、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、Ｔｉ２Ｏ３、Ａｌ
２Ｏ３、ｍ・ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３含有ＺｒＯ２、ＣａＯ
含有ＺｒＯ２ の１種以上の添加物を添加した混合粉末を
基本成分とし、これにＣｅによって部分安定化もしくは
安定化されたＺｒＯ２を全重量に対し１０〜８０重量％
添加した混合粉末の焼結体から成るＺｒＯ２添加高靭性
ホウ化物系セラミックス材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5031428A JPH0761901B2 (ja) | 1993-01-26 | 1993-01-26 | ＺｒＯ２添加高靱性ホウ化物系セラミックス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5031428A JPH0761901B2 (ja) | 1993-01-26 | 1993-01-26 | ＺｒＯ２添加高靱性ホウ化物系セラミックス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06219851A JPH06219851A (ja) | 1994-08-09 |
| JPH0761901B2 true JPH0761901B2 (ja) | 1995-07-05 |
Family
ID=12330976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5031428A Expired - Lifetime JPH0761901B2 (ja) | 1993-01-26 | 1993-01-26 | ＺｒＯ２添加高靱性ホウ化物系セラミックス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0761901B2 (ja) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5641690A (en) * | 1979-09-11 | 1981-04-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Electronic range |
| JPS5837274A (ja) * | 1981-08-31 | 1983-03-04 | 日産自動車株式会社 | キイシリンダの保持構造 |
| JPS6422233A (en) * | 1987-07-20 | 1989-01-25 | Japan Electronic Control Syst | Tableare washing apparatus |
| JPH01122963A (ja) * | 1987-11-04 | 1989-05-16 | Sumitomo Chem Co Ltd | マイクロモーターシャフト |
| JPH03146473A (ja) * | 1989-10-31 | 1991-06-21 | Hajime Saito | ホウ化チタンセラミックス焼結体 |
| JPH04304904A (ja) * | 1991-03-29 | 1992-10-28 | Mitsubishi Materials Corp | 耐摩耗性にすぐれた炭窒化チタン基セラミックス製切削工具 |
-
1993
- 1993-01-26 JP JP5031428A patent/JPH0761901B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06219851A (ja) | 1994-08-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |