JPH08109068A - 硼化物セラミックス材料及びその製造方法 - Google Patents
硼化物セラミックス材料及びその製造方法Info
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- JPH08109068A JPH08109068A JP6247784A JP24778494A JPH08109068A JP H08109068 A JPH08109068 A JP H08109068A JP 6247784 A JP6247784 A JP 6247784A JP 24778494 A JP24778494 A JP 24778494A JP H08109068 A JPH08109068 A JP H08109068A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アルミニウム合金との耐溶着性、高温特性に
優れ、かつ高強度、高靭性の硼化物セラミックス材料を
提供する。 【構成】 平均粒径０．３〜５μｍを有するＴｉＢ2 ，
ＺｒＢ2 又はＨｆＢ2 のマトリックスの結晶粒内及び／
又は粒界に、粒子径２μｍ以下のＮｉ−Ｍｏ合金組成微
粉末３〜３０体積％を分散させた硼化物セラミックス材
料。硼化物とＮｉ，Ｍｏ粉末とを混合成形した後、真空
又は不活性雰囲気中１４００℃以上で焼結する。 【効果】 硼化物マトリックス中にＮｉＭｏ（合金組
成）微粒子が分散した特殊な組織構造を有し、破壊強
度、破壊靭性等の機械的特性が著しく高い。
優れ、かつ高強度、高靭性の硼化物セラミックス材料を
提供する。 【構成】 平均粒径０．３〜５μｍを有するＴｉＢ2 ，
ＺｒＢ2 又はＨｆＢ2 のマトリックスの結晶粒内及び／
又は粒界に、粒子径２μｍ以下のＮｉ−Ｍｏ合金組成微
粉末３〜３０体積％を分散させた硼化物セラミックス材
料。硼化物とＮｉ，Ｍｏ粉末とを混合成形した後、真空
又は不活性雰囲気中１４００℃以上で焼結する。 【効果】 硼化物マトリックス中にＮｉＭｏ（合金組
成）微粒子が分散した特殊な組織構造を有し、破壊強
度、破壊靭性等の機械的特性が著しく高い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は特殊な組織構造を有した
硼化物セラミックス材料及びその製造方法に係り、詳し
くは、アルミニウム合金などの難削材を切削する工具用
材料、アルミニウム缶製造治具用材料又は耐摩耗部材等
として有用な高強度、高靭性の硼化物セラミックス材料
及びその製造方法に関する。
硼化物セラミックス材料及びその製造方法に係り、詳し
くは、アルミニウム合金などの難削材を切削する工具用
材料、アルミニウム缶製造治具用材料又は耐摩耗部材等
として有用な高強度、高靭性の硼化物セラミックス材料
及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】加工工具の最も大きな市場である自動車
関連産業では、環境問題が大きなテーマとなってきてい
る。その中で、軽量化による燃費の低減が最も有効な手
段と考えられ、エンジン部品等のアルミニウム化が急速
に進みつつある。それに伴って、アルミニウム切削の需
要も増加している。
関連産業では、環境問題が大きなテーマとなってきてい
る。その中で、軽量化による燃費の低減が最も有効な手
段と考えられ、エンジン部品等のアルミニウム化が急速
に進みつつある。それに伴って、アルミニウム切削の需
要も増加している。
【０００３】アルミニウムの切削において、最も大きな
課題は、切れ刃に生じる溶着である。また、アルミニウ
ム切削用工具の特性としては、刃先のシャープさ、面粗
度の良さ等が必要とされる。そのため、鋼等の切削工具
に対して広く採用されているＣＶＤコーティングは、面
粗度が上がらないことから、アルミニウムの加工用工具
には採用されていない。
課題は、切れ刃に生じる溶着である。また、アルミニウ
ム切削用工具の特性としては、刃先のシャープさ、面粗
度の良さ等が必要とされる。そのため、鋼等の切削工具
に対して広く採用されているＣＶＤコーティングは、面
粗度が上がらないことから、アルミニウムの加工用工具
には採用されていない。
【０００４】現在、アルミニウム加工分野で、一般的に
使用されている工具材料は、ダイヤモンド焼結体、ＩＳ
Ｏ規格のＫ１０相当の超硬合金である。
使用されている工具材料は、ダイヤモンド焼結体、ＩＳ
Ｏ規格のＫ１０相当の超硬合金である。
【０００５】また、アルミニウム缶製造用治具において
も、ごく一部でセラミックスやサーメットが使用されて
いるが、アルミニウム缶との溶着が問題になっている。
このため、現在、アルミニウム缶製造で一般的に使用さ
れている治具用材料は、超硬合金である。
も、ごく一部でセラミックスやサーメットが使用されて
いるが、アルミニウム缶との溶着が問題になっている。
このため、現在、アルミニウム缶製造で一般的に使用さ
れている治具用材料は、超硬合金である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のダイヤモンド焼
結体製切削工具は、切削特性は良いが、値段が高いとい
う欠点がある。一方、超硬合金製工具は、切削抵抗を少
なくし、溶着を防止するために、鋭利な刃先形状にして
いるが、切削寿命が短いという欠点がある。
結体製切削工具は、切削特性は良いが、値段が高いとい
う欠点がある。一方、超硬合金製工具は、切削抵抗を少
なくし、溶着を防止するために、鋭利な刃先形状にして
いるが、切削寿命が短いという欠点がある。
【０００７】最近では、アルミニウム合金の中でも、よ
り削り難い高Ｓｉ含有率のアルミニウム合金が多く用い
られる傾向にある。このため、アルミニウム合金に対し
ても、耐摩耗性、耐久性、耐溶着性に優れ、切削特性に
優れた安価な工具用材料の開発が望まれている。
り削り難い高Ｓｉ含有率のアルミニウム合金が多く用い
られる傾向にある。このため、アルミニウム合金に対し
ても、耐摩耗性、耐久性、耐溶着性に優れ、切削特性に
優れた安価な工具用材料の開発が望まれている。
【０００８】また、アルミニウム缶製造用治具において
は、現在、主に超硬合金が使用されているが、製造効率
の向上のために、治具の軽量化と長寿命化が可能な治具
用材料の開発が望まれている。
は、現在、主に超硬合金が使用されているが、製造効率
の向上のために、治具の軽量化と長寿命化が可能な治具
用材料の開発が望まれている。
【０００９】本発明は上記従来の実状に鑑みてなされた
ものであって、アルミニウム合金との耐溶着性、高温特
性に優れ、かつ高強度、高靭性の硼化物セラミックス材
料及びその製造方法を提供することを目的とする。
ものであって、アルミニウム合金との耐溶着性、高温特
性に優れ、かつ高強度、高靭性の硼化物セラミックス材
料及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１の硼化物セラミ
ックス材料は、粒子径０．３〜５μｍの結晶粒子を有す
る元素周期律表第４ａ族よりなる群から選ばれる１元素
の硼化物をマトリックスとし、その結晶粒内及び／又は
粒界に、平均粒径２μｍ以下のニッケル及びモリブデン
の微粒子を合金組成で３〜３０体積％分散させたことを
特徴とする。
ックス材料は、粒子径０．３〜５μｍの結晶粒子を有す
る元素周期律表第４ａ族よりなる群から選ばれる１元素
の硼化物をマトリックスとし、その結晶粒内及び／又は
粒界に、平均粒径２μｍ以下のニッケル及びモリブデン
の微粒子を合金組成で３〜３０体積％分散させたことを
特徴とする。
【００１１】請求項２の硼化物セラミックス材料は、請
求項１に記載のセラミックス材料において、ニッケルと
モリブデンとの合金組成の割合（重量％）が、Ｎｉ：Ｍ
ｏ＝３０〜８０：７０〜２０であることを特徴とする。
求項１に記載のセラミックス材料において、ニッケルと
モリブデンとの合金組成の割合（重量％）が、Ｎｉ：Ｍ
ｏ＝３０〜８０：７０〜２０であることを特徴とする。
【００１２】請求項３の硼化物セラミックス材料の製造
方法は、請求項１に記載のセラミックス材料を製造する
方法であって、元素周期律表第４ａ族よりなる群から選
ばれる１元素の硼化物に、ニッケル及びモリブデンを合
金組成で混合して成形した後、真空又は不活性雰囲気中
で１４００℃以上の温度で焼結することを特徴とする。
方法は、請求項１に記載のセラミックス材料を製造する
方法であって、元素周期律表第４ａ族よりなる群から選
ばれる１元素の硼化物に、ニッケル及びモリブデンを合
金組成で混合して成形した後、真空又は不活性雰囲気中
で１４００℃以上の温度で焼結することを特徴とする。
【００１３】請求項４の硼化物セラミックス材料の製造
方法は、請求項３に記載の方法において、成形後、水素
雰囲気中７００〜８００℃で還元処理した後、焼結する
ことを特徴とする。
方法は、請求項３に記載の方法において、成形後、水素
雰囲気中７００〜８００℃で還元処理した後、焼結する
ことを特徴とする。
【００１４】なお、本発明において、ニッケル（Ｎｉ）
とモリブデン（Ｍｏ）の微粒子の含有割合は、マトリッ
クスとＮｉ及びＭｏとの合計に対する体積％である。
とモリブデン（Ｍｏ）の微粒子の含有割合は、マトリッ
クスとＮｉ及びＭｏとの合計に対する体積％である。
【００１５】以下に本発明を詳細に説明する。
【００１６】本発明の硼化物セラミックス材料は、結晶
粒径０．３〜５μｍ、好ましくは１μｍ以下の、元素周
期律表第４ａ族よりなる群から選ばれる１元素の硼化
物、即ち、硼化チタン（ＴｉＢ2 ），硼化ジルコニウム
（ＺｒＢ2 ），硼化ハフニウム（ＨｆＢ2 ）をマトリッ
クスとし、このマトリックスの結晶粒内及び／又は粒界
に、平均粒径が２μｍ以下のＮｉとＭｏの微粒子が合金
組成で３〜３０体積％均一に分散してなる構造のセラミ
ックス材料である。
粒径０．３〜５μｍ、好ましくは１μｍ以下の、元素周
期律表第４ａ族よりなる群から選ばれる１元素の硼化
物、即ち、硼化チタン（ＴｉＢ2 ），硼化ジルコニウム
（ＺｒＢ2 ），硼化ハフニウム（ＨｆＢ2 ）をマトリッ
クスとし、このマトリックスの結晶粒内及び／又は粒界
に、平均粒径が２μｍ以下のＮｉとＭｏの微粒子が合金
組成で３〜３０体積％均一に分散してなる構造のセラミ
ックス材料である。
【００１７】本発明において、ＮｉとＭｏの微粒子の平
均粒径を２μｍ以下とする理由は、マトリックスの結晶
粒内に取り込まれ易いこと、そして、粒界に存在するＮ
ｉとＭｏの微粒子（合金組成）の形状が柱状、板状に制
御できること等による。特に、この平均粒径は０．２〜
１．０μｍとするのが好ましい。
均粒径を２μｍ以下とする理由は、マトリックスの結晶
粒内に取り込まれ易いこと、そして、粒界に存在するＮ
ｉとＭｏの微粒子（合金組成）の形状が柱状、板状に制
御できること等による。特に、この平均粒径は０．２〜
１．０μｍとするのが好ましい。
【００１８】また、ＮｉとＭｏの微粒子の含有割合を３
〜３０体積％とする理由は、焼結性が向上し、焼結時に
おけるマトリックス粒子の寸法、形状の制御に効果があ
り、複合焼結体の組織を均質化して、破壊強度、破壊靭
性、硬度及び高温特性を高める効果が十分に得られるた
めである。
〜３０体積％とする理由は、焼結性が向上し、焼結時に
おけるマトリックス粒子の寸法、形状の制御に効果があ
り、複合焼結体の組織を均質化して、破壊強度、破壊靭
性、硬度及び高温特性を高める効果が十分に得られるた
めである。
【００１９】本発明において、このＮｉとＭｏの微粒子
の合金組成の割合（重量％）は、Ｎｉ：Ｍｏ＝３０〜８
０：７０〜２０とする。この範囲外の割合では、硼化物
セラミックスの良好な特性が得られない。
の合金組成の割合（重量％）は、Ｎｉ：Ｍｏ＝３０〜８
０：７０〜２０とする。この範囲外の割合では、硼化物
セラミックスの良好な特性が得られない。
【００２０】なお、マトリックスである元素周期律表第
４ａ族よりなる群から選ばれる元素の硼化物の結晶粒径
を０．３〜５μｍにする理由は、得られる材料の特性が
高くなるためであり、好ましくはこの結晶粒径は２μｍ
以下である。
４ａ族よりなる群から選ばれる元素の硼化物の結晶粒径
を０．３〜５μｍにする理由は、得られる材料の特性が
高くなるためであり、好ましくはこの結晶粒径は２μｍ
以下である。
【００２１】本発明の硼化物セラミックス材料は、本発
明の方法に従って、好ましくは次のようにして製造され
る。
明の方法に従って、好ましくは次のようにして製造され
る。
【００２２】即ち、まず、平均粒径３μｍ以下、好まし
くは２μｍ以下の元素周期律表第４ａ族よりなる群から
選ばれる１元素の硼化物粉末と、平均粒径２μｍ以下、
好ましくは０．２〜０．８μｍのＮｉ粉末及びＭｏ粉末
を所定割合で混合して、所定形状に成形する。得られた
成形体は、好ましくは水素雰囲気中７００〜８００℃で
還元処理した後、焼結温度１４００℃以上、好ましくは
１４５０〜１５００℃で焼結する。この焼結温度が、１
４００℃未満であると緻密化が不足し、十分に緻密で高
特性の焼結体が得られない。
くは２μｍ以下の元素周期律表第４ａ族よりなる群から
選ばれる１元素の硼化物粉末と、平均粒径２μｍ以下、
好ましくは０．２〜０．８μｍのＮｉ粉末及びＭｏ粉末
を所定割合で混合して、所定形状に成形する。得られた
成形体は、好ましくは水素雰囲気中７００〜８００℃で
還元処理した後、焼結温度１４００℃以上、好ましくは
１４５０〜１５００℃で焼結する。この焼結温度が、１
４００℃未満であると緻密化が不足し、十分に緻密で高
特性の焼結体が得られない。
【００２３】焼結は、真空又は不活性雰囲気で常圧焼
結、常圧焼結＋ＨＩＰ（熱間等方圧プレス）処理、或い
は、ホットプレス焼結にて行なうのが好ましい。ＨＩＰ
を採用する場合、ガス圧は、広範囲に用いられるが、特
に１０００〜２０００ｋｇ／ｃｍ2 が好ましい。
結、常圧焼結＋ＨＩＰ（熱間等方圧プレス）処理、或い
は、ホットプレス焼結にて行なうのが好ましい。ＨＩＰ
を採用する場合、ガス圧は、広範囲に用いられるが、特
に１０００〜２０００ｋｇ／ｃｍ2 が好ましい。
【００２４】なお、焼結に先立ち、所定条件で還元処理
することにより、粉末表面の酸化物を除去し、焼結性を
高めるという効果が奏される。
することにより、粉末表面の酸化物を除去し、焼結性を
高めるという効果が奏される。
【００２５】本発明の方法において、Ｎｉ及びＭｏの出
発原料としては、金属粉末の他、酸化物、硝酸塩等を用
いることもできる。
発原料としては、金属粉末の他、酸化物、硝酸塩等を用
いることもできる。
【００２６】
【作用】本発明者等は、後述するように、アルミニウム
合金に対する耐溶着性に着目したセラミックス材種のス
クリーニングを実施した。その結果、元素周期律表第４
ａ族よりなる群から選ばれる１元素の硼化物セラミック
スが耐溶着性に優れていることを見出した。
合金に対する耐溶着性に着目したセラミックス材種のス
クリーニングを実施した。その結果、元素周期律表第４
ａ族よりなる群から選ばれる１元素の硼化物セラミック
スが耐溶着性に優れていることを見出した。
【００２７】しかしながら、これらの単相材料では、工
具や治具などの構造用材料として必要な特性は不十分で
あった。そこで、元素周期律表第４ａ族よりなる群から
選ばれる１元素の硼化物セラミックス（以下、硼化物と
略記）の結晶粒内及び／又は粒界に分散したＮｉ及びＭ
ｏに、以下のような役割を与えることにより、アルミニ
ウム合金切削用工具材料又はアルミニウム缶製造用治具
材料、アルミニウム溶湯用構造材料などとしての問題点
を克服した。
具や治具などの構造用材料として必要な特性は不十分で
あった。そこで、元素周期律表第４ａ族よりなる群から
選ばれる１元素の硼化物セラミックス（以下、硼化物と
略記）の結晶粒内及び／又は粒界に分散したＮｉ及びＭ
ｏに、以下のような役割を与えることにより、アルミニ
ウム合金切削用工具材料又はアルミニウム缶製造用治具
材料、アルミニウム溶湯用構造材料などとしての問題点
を克服した。
【００２８】即ち、本発明に係わる硼化物セラミックス
材料において、硼化物の結晶粒内及び／又は粒界に分散
したＮｉとＭｏの微粒子の役割は、次の通りである。
材料において、硼化物の結晶粒内及び／又は粒界に分散
したＮｉとＭｏの微粒子の役割は、次の通りである。
【００２９】 ＮｉとＭｏの微粒子は、焼結中に合金
相を形成しながらマトリックスである硼化物との粒界で
の濡れ性を改善し、焼結性が向上する。また、硼化物の
結晶粒子の内部で、ＮｉとＭｏの微粒子にピンニングさ
れた転位によって、結晶粒子が細分化された組織になっ
ている。このようにＮｉとＭｏの微粒子による粒界、粒
内でのマトリックスの拡散制御による組織の微細化によ
って、破壊強度を改善することができる。
相を形成しながらマトリックスである硼化物との粒界で
の濡れ性を改善し、焼結性が向上する。また、硼化物の
結晶粒子の内部で、ＮｉとＭｏの微粒子にピンニングさ
れた転位によって、結晶粒子が細分化された組織になっ
ている。このようにＮｉとＭｏの微粒子による粒界、粒
内でのマトリックスの拡散制御による組織の微細化によ
って、破壊強度を改善することができる。
【００３０】 ＮｉとＭｏの合金組成の粉末は、焼結
過程で板状又は柱状粒子に制御することが可能であり、
破壊靭性が向上する。
過程で板状又は柱状粒子に制御することが可能であり、
破壊靭性が向上する。
【００３１】
【実施例】以下に本発明をなすに至った実験例並びに実
施例及び比較例を挙げて、本発明を更に詳しく説明する
が、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に
限定されるものではない。
施例及び比較例を挙げて、本発明を更に詳しく説明する
が、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に
限定されるものではない。
【００３２】実験例１ アルミニウム合金を切削する工具用材料、アルミ缶製造
治具用材料などのアルミニウムに対する耐食性に優れた
セラミックス材料は、アルミニウムとの濡れの良否から
は判断できない。そこで、アルミニウム合金に対する耐
溶着性に着目したセラミックス材種のスクリーニングを
実施した。即ち、表１の各種セラミックス材料で切削チ
ップ（形状：ＳＰＧＮ１２０３０８、ホーニングなし）
を試作し、下記切削条件でアルミニウム合金を切削して
アルミニウム合金に対する耐溶着性を調べた。切削は１
分間切削して、溶着が生じない場合は、更に１分間の切
削を繰り返した。比較のために、ダイヤモンド焼結体、
超硬合金（Ｋ種）、サーメットを用いて同様に切削を行
なった。結果を表１に示す。
治具用材料などのアルミニウムに対する耐食性に優れた
セラミックス材料は、アルミニウムとの濡れの良否から
は判断できない。そこで、アルミニウム合金に対する耐
溶着性に着目したセラミックス材種のスクリーニングを
実施した。即ち、表１の各種セラミックス材料で切削チ
ップ（形状：ＳＰＧＮ１２０３０８、ホーニングなし）
を試作し、下記切削条件でアルミニウム合金を切削して
アルミニウム合金に対する耐溶着性を調べた。切削は１
分間切削して、溶着が生じない場合は、更に１分間の切
削を繰り返した。比較のために、ダイヤモンド焼結体、
超硬合金（Ｋ種）、サーメットを用いて同様に切削を行
なった。結果を表１に示す。
【００３３】切削条件（乾式による連続切削） 被削材 ：Ａｌ−１１％Ｓｉ合金（Ａ４０３２） 切削速度 ：４００ｍ／ｍｉｎ． 切込み深さ：０．５ｍｍ 送り量 ：０．１ｍｍ／ｒｅｖ． 表１から明らかなように、アルミニウム合金との耐溶着
性に優れたセラミックス材種は、ＴｉＢ2 、ＺｒＢ2 、
ＨｆＢ2 の硼化物である。
性に優れたセラミックス材種は、ＴｉＢ2 、ＺｒＢ2 、
ＨｆＢ2 の硼化物である。
【００３４】
【表１】
【００３５】実施例１〜１５，比較例１〜１７ 実験例１で得られた結果を基に、硼化物にＮｉとＭｏを
合金組成で分散し、複合化することによりアルミニウム
合金切削用工具材料としての特性を改善した。以下に、
本発明の硼化物セラミックス材料及び比較材料の製造方
法、得られた材料の機械的特性及び切削試験の結果を説
明する。
合金組成で分散し、複合化することによりアルミニウム
合金切削用工具材料としての特性を改善した。以下に、
本発明の硼化物セラミックス材料及び比較材料の製造方
法、得られた材料の機械的特性及び切削試験の結果を説
明する。
【００３６】なお、硼化物には、ＴｉＢ2 （出光石油化
学社製，平均粒径０．８μｍ）、ＺｒＢ2 （日本新金属
社製，平均粒径１．２μｍ）、ＨｆＢ2 （日本新金属社
製，平均粒径１．５μｍ）を用い、Ｎｉは日本新金属社
製Ｎｉ粉末（平均粒径０．８μｍ）、Ｍｏは日本新金属
社製のＭｏ粉末（平均粒径０．７μｍ）を用いた。
学社製，平均粒径０．８μｍ）、ＺｒＢ2 （日本新金属
社製，平均粒径１．２μｍ）、ＨｆＢ2 （日本新金属社
製，平均粒径１．５μｍ）を用い、Ｎｉは日本新金属社
製Ｎｉ粉末（平均粒径０．８μｍ）、Ｍｏは日本新金属
社製のＭｏ粉末（平均粒径０．７μｍ）を用いた。
【００３７】硼化物に分散媒としてエタノールを用いて
撹拌ミルで湿式粉砕し、その後、Ｎｉ粉末とＭｏ粉末を
表２に記載の配合割合で添加し、撹拌ミルで１時間湿式
混合した。この混合スラリーをスプレードライヤーで乾
燥造粒して原料粉末とした。
撹拌ミルで湿式粉砕し、その後、Ｎｉ粉末とＭｏ粉末を
表２に記載の配合割合で添加し、撹拌ミルで１時間湿式
混合した。この混合スラリーをスプレードライヤーで乾
燥造粒して原料粉末とした。
【００３８】この原料粉末を黒鉛ダイス（内径φ６０ｍ
ｍあるいは１３．５×１３．５ｍｍ）に充填し、水素雰
囲気中７５０℃で１時間還元処理した後、ホットプレス
装置（富士電波工業社製）で焼結した。焼結条件は、焼
結温度１５００℃まで昇温させた後、１０分保持するも
のとした。また、プレス圧は３０ＭＰａとし、真空中で
行なった。得られた各種の焼結体は、切り出し、研削・
研摩加工して、ＪＩＳＲ１６０１に準じた３×４×４０
ｍｍの３点曲げ試験片の大きさとし、破壊強度、破壊靭
性を調べ、結果を表２に示した。
ｍあるいは１３．５×１３．５ｍｍ）に充填し、水素雰
囲気中７５０℃で１時間還元処理した後、ホットプレス
装置（富士電波工業社製）で焼結した。焼結条件は、焼
結温度１５００℃まで昇温させた後、１０分保持するも
のとした。また、プレス圧は３０ＭＰａとし、真空中で
行なった。得られた各種の焼結体は、切り出し、研削・
研摩加工して、ＪＩＳＲ１６０１に準じた３×４×４０
ｍｍの３点曲げ試験片の大きさとし、破壊強度、破壊靭
性を調べ、結果を表２に示した。
【００３９】なお、曲げ強度は、３点曲げ試験法によ
り、荷重速度０．５ｍｍ／ｍｉｎ．、スパン長さ３０ｍ
ｍにて測定した。破壊靭性は、５ｋｇ重、保持時間１０
秒で、ＩＦ法により測定した。
り、荷重速度０．５ｍｍ／ｍｉｎ．、スパン長さ３０ｍ
ｍにて測定した。破壊靭性は、５ｋｇ重、保持時間１０
秒で、ＩＦ法により測定した。
【００４０】表２から明らかなように、硼化物に対する
ＮｉＭｏ（合金組成）微粒子添加量３０体積％までは、
破壊強度、破壊靭性は大幅に改善される。これらの材料
の組織は、微細で均質になっており、また、ＮｉＭｏ
（合金組成）微粒子のナノ分散の効果が発現できてい
る。一方、ＮｉＭｏ（合金組成）微粒子添加量が３０体
積％を超えると材料の組織制御が困難で、材料の特性は
僅かしか向上しない。
ＮｉＭｏ（合金組成）微粒子添加量３０体積％までは、
破壊強度、破壊靭性は大幅に改善される。これらの材料
の組織は、微細で均質になっており、また、ＮｉＭｏ
（合金組成）微粒子のナノ分散の効果が発現できてい
る。一方、ＮｉＭｏ（合金組成）微粒子添加量が３０体
積％を超えると材料の組織制御が困難で、材料の特性は
僅かしか向上しない。
【００４１】
【表２】
【００４２】また、上記で得られた１３．５×１３．５
ｍｍの各焼結体を、切削チップ（形状：ＳＰＧＮ１２０
３０８、ホーニングなし）に加工して、アルミニウム合
金（Ａ４０３２）の切削を行なった。切削条件及び切削
方法は、前記の実験例１と同様とした。その結果を表３
に示した。なお、比較例６，７として市販品のダイヤモ
ンド焼結体及び超硬合金（Ｋ種）についても同様に切削
試験を行なって、結果を表３に併記した。
ｍｍの各焼結体を、切削チップ（形状：ＳＰＧＮ１２０
３０８、ホーニングなし）に加工して、アルミニウム合
金（Ａ４０３２）の切削を行なった。切削条件及び切削
方法は、前記の実験例１と同様とした。その結果を表３
に示した。なお、比較例６，７として市販品のダイヤモ
ンド焼結体及び超硬合金（Ｋ種）についても同様に切削
試験を行なって、結果を表３に併記した。
【００４３】表３から明らかなように、硼化物に対する
ＮｉＭｏ（合金組成）微粒子添加量３０体積％までの材
料では、２０分間切削しても、刃先にアルミニウム合金
の溶着は生じなかった。一方、ＮｉＭｏ（合金組成）微
粒子添加量が３０体積％を超えた材料では、材料の機械
的特性が低いために、切削途中より刃先に著しい摩耗や
チッピングが生じ、アルミニウム合金との溶着を引き起
こした。
ＮｉＭｏ（合金組成）微粒子添加量３０体積％までの材
料では、２０分間切削しても、刃先にアルミニウム合金
の溶着は生じなかった。一方、ＮｉＭｏ（合金組成）微
粒子添加量が３０体積％を超えた材料では、材料の機械
的特性が低いために、切削途中より刃先に著しい摩耗や
チッピングが生じ、アルミニウム合金との溶着を引き起
こした。
【００４４】
【表３】
【００４５】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の硼化物セラ
ミックス材料は、硼化物マトリックス中にＮｉＭｏ（合
金組成）微粒子が分散した特殊な組織構造を有するもの
であり、破壊強度、破壊靭性等の機械的特性が著しく高
い。このような本発明の硼化物セラミックス材料は、特
に刃先との溶着を引き起こし易いアルミニウム合金の切
削においては、超硬合金より優れた切削特性を有し、か
つ、ダイヤモンド焼結体よりも安価に提供される。ま
た、アルミニウム缶製造用治具材料においても、超硬合
金より軽量で優れた耐久性を示す。
ミックス材料は、硼化物マトリックス中にＮｉＭｏ（合
金組成）微粒子が分散した特殊な組織構造を有するもの
であり、破壊強度、破壊靭性等の機械的特性が著しく高
い。このような本発明の硼化物セラミックス材料は、特
に刃先との溶着を引き起こし易いアルミニウム合金の切
削においては、超硬合金より優れた切削特性を有し、か
つ、ダイヤモンド焼結体よりも安価に提供される。ま
た、アルミニウム缶製造用治具材料においても、超硬合
金より軽量で優れた耐久性を示す。
【００４６】請求項２の硼化物セラミックス材料では、
より一層機械的特性が改善される。
より一層機械的特性が改善される。
【００４７】請求項３，４の硼化物セラミックス材料の
製造方法によれば、このような本発明の硼化物セラミッ
クス材料を容易かつ効率的に製造することができる。
製造方法によれば、このような本発明の硼化物セラミッ
クス材料を容易かつ効率的に製造することができる。
Claims (4)
- 【請求項１】 粒子径０．３〜５μｍの結晶粒子を有す
る元素周期律表第４ａ族よりなる群から選ばれる１元素
の硼化物をマトリックスとし、その結晶粒内及び／又は
粒界に、平均粒径２μｍ以下のニッケル及びモリブデン
の微粒子を合金組成で３〜３０体積％分散させたことを
特徴とする硼化物セラミックス材料。 - 【請求項２】 請求項１に記載のセラミックス材料にお
いて、ニッケルとモリブデンとの合金組成の割合（重量
％）が、Ｎｉ：Ｍｏ＝３０〜８０：７０〜２０であるこ
とを特徴とする硼化物セラミックス材料。 - 【請求項３】 請求項１に記載のセラミックス材料を製
造する方法であって、元素周期律表第４ａ族よりなる群
から選ばれる１元素の硼化物に、ニッケル及びモリブデ
ンを合金組成で混合して成形した後、真空又は不活性雰
囲気中で１４００℃以上の温度で焼結することを特徴と
する硼化物セラミックス材料。 - 【請求項４】 請求項３に記載の方法において、成形
後、水素雰囲気中７００〜８００℃で還元処理した後、
焼結することを特徴とする硼化物セラミックス材料の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6247784A JPH08109068A (ja) | 1994-10-13 | 1994-10-13 | 硼化物セラミックス材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6247784A JPH08109068A (ja) | 1994-10-13 | 1994-10-13 | 硼化物セラミックス材料及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08109068A true JPH08109068A (ja) | 1996-04-30 |
Family
ID=17168608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6247784A Withdrawn JPH08109068A (ja) | 1994-10-13 | 1994-10-13 | 硼化物セラミックス材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08109068A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016191116A (ja) * | 2015-03-31 | 2016-11-10 | 日本タングステン株式会社 | 硬質複合材料およびそれを用いた切削工具、耐摩部材 |
-
1994
- 1994-10-13 JP JP6247784A patent/JPH08109068A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016191116A (ja) * | 2015-03-31 | 2016-11-10 | 日本タングステン株式会社 | 硬質複合材料およびそれを用いた切削工具、耐摩部材 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020115 |