JPH08291356A - Ｃｂｎ焼結体及びその製造方法 - Google Patents
Ｃｂｎ焼結体及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH08291356A JPH08291356A JP7120786A JP12078695A JPH08291356A JP H08291356 A JPH08291356 A JP H08291356A JP 7120786 A JP7120786 A JP 7120786A JP 12078695 A JP12078695 A JP 12078695A JP H08291356 A JPH08291356 A JP H08291356A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sintered body
- powder
- layer
- metal
- laminated structure
- 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】 切削工具用材料などとして用いられる極めて
硬く高強度のＣＢＮ焼結体及びＣＢＮ焼結体とサーメッ
トなどとの積層構造体を容易に製造する方法を提供す
る。 【構成】 ＣＢＮ粉末と１種以上の金属及びまたはその
化合物の粉末との混合物、乃至はこの混合物と周期律表
IIIa、IVa 、Ｖa 、VIa 族の金属乃至はＡｌとＣ、Ｎ、
Ｏ、Ｂとの化合物粉末と、該化合物粉末に鉄族金属粉末
を混合した粉末と、金属粉末とを図１に示すように１，
２，３，４，５と複数層に配置したものに、ＳＨＳ／Ｈ
ＩＰプロセスを施して１体に焼結することを特徴とす
る。
硬く高強度のＣＢＮ焼結体及びＣＢＮ焼結体とサーメッ
トなどとの積層構造体を容易に製造する方法を提供す
る。 【構成】 ＣＢＮ粉末と１種以上の金属及びまたはその
化合物の粉末との混合物、乃至はこの混合物と周期律表
IIIa、IVa 、Ｖa 、VIa 族の金属乃至はＡｌとＣ、Ｎ、
Ｏ、Ｂとの化合物粉末と、該化合物粉末に鉄族金属粉末
を混合した粉末と、金属粉末とを図１に示すように１，
２，３，４，５と複数層に配置したものに、ＳＨＳ／Ｈ
ＩＰプロセスを施して１体に焼結することを特徴とす
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＣＢＮ焼結体及びＣＢＮ
焼結体と積層構造をもつセラミック、サーメット、金属
からなる高強度焼結体とその製造方法に関するものであ
る。
焼結体と積層構造をもつセラミック、サーメット、金属
からなる高強度焼結体とその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】切削工具、耐摩部品材料としては、ＣＢ
Ｎ焼結体が優れた特性を備えているが、その製造には大
規模な超高圧、高温装置が必要で非常に高価となる。従
って金属に比べて硬度が高く耐摩耗性に優れているセラ
ミックがこの種材料として多く使用されている。このセ
ラミックを使用するにあたって最も問題になるのは靱性
についてである。セラミックは金属と比べると弾性率が
大きく、弾性変形も塑性変形も殆どおこさない。このた
め、焼結体内部の欠陥に非常に敏感であり、ひとたび亀
裂が進展し始めると途中で止めることは殆ど不可能で大
破に至ってしまう。
Ｎ焼結体が優れた特性を備えているが、その製造には大
規模な超高圧、高温装置が必要で非常に高価となる。従
って金属に比べて硬度が高く耐摩耗性に優れているセラ
ミックがこの種材料として多く使用されている。このセ
ラミックを使用するにあたって最も問題になるのは靱性
についてである。セラミックは金属と比べると弾性率が
大きく、弾性変形も塑性変形も殆どおこさない。このた
め、焼結体内部の欠陥に非常に敏感であり、ひとたび亀
裂が進展し始めると途中で止めることは殆ど不可能で大
破に至ってしまう。
【０００３】このセラミックの脆さを改良するため種々
の試みがなされてきたが、その一つとして部分安定化Ｚ
ｒＯ2 に代表される分散相の相変態に伴う体積膨張を利
用し、亀裂先端に圧縮応力をかけて亀裂の進展を防止す
るものがある。しかし、この方法では温度の上昇に伴っ
て応力をかける前に相変態が起こってしまい、強靱化の
機構が消えてしまう。また、金属粒界相で結合するサー
メット構造は硬度の低下を招いてしまう。このように単
一の材料では他の特性を犠牲にせず靱性を向上させるこ
とは非常に困難であった。
の試みがなされてきたが、その一つとして部分安定化Ｚ
ｒＯ2 に代表される分散相の相変態に伴う体積膨張を利
用し、亀裂先端に圧縮応力をかけて亀裂の進展を防止す
るものがある。しかし、この方法では温度の上昇に伴っ
て応力をかける前に相変態が起こってしまい、強靱化の
機構が消えてしまう。また、金属粒界相で結合するサー
メット構造は硬度の低下を招いてしまう。このように単
一の材料では他の特性を犠牲にせず靱性を向上させるこ
とは非常に困難であった。
【０００４】また、特開昭 62-156938号，特開平4-3194
35号公報に示されるように、強靱材料との接合による強
化が試みられており、高温環境下での接合部に発生する
熱応力を緩和するために傾斜組成構造を中間層とするこ
とも提案されている。
35号公報に示されるように、強靱材料との接合による強
化が試みられており、高温環境下での接合部に発生する
熱応力を緩和するために傾斜組成構造を中間層とするこ
とも提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらのセラ
ミック粉末と金属粉末の多層体の焼結は高温下で長時間
を要するのが一般的である。しかもセラミックの焼結温
度は金属の融点より高いことが多く、焼結中に金属が溶
融しセラミックの粒子間に移動したり、界面に脆い金属
間化合物を生じたり、低温焼結可能層では高温のために
粒成長を生じる。このため目的とする構造が得られなか
ったり、得られたとしても特性が低下して信頼性が低い
ものとなっていた。また、これらの熱膨張率の異なる層
の接合体は焼結冷却時の残留応力により厚み方向への反
りが大きかった。さらに従来の構造では熱応力の緩和や
中身材料の特性に依存した強度向上しか期待できなかっ
た。
ミック粉末と金属粉末の多層体の焼結は高温下で長時間
を要するのが一般的である。しかもセラミックの焼結温
度は金属の融点より高いことが多く、焼結中に金属が溶
融しセラミックの粒子間に移動したり、界面に脆い金属
間化合物を生じたり、低温焼結可能層では高温のために
粒成長を生じる。このため目的とする構造が得られなか
ったり、得られたとしても特性が低下して信頼性が低い
ものとなっていた。また、これらの熱膨張率の異なる層
の接合体は焼結冷却時の残留応力により厚み方向への反
りが大きかった。さらに従来の構造では熱応力の緩和や
中身材料の特性に依存した強度向上しか期待できなかっ
た。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らはこのような
問題に鑑み種々の検討を行った結果、ＳＨＳ／ＨＩＰプ
ロセス即ち例えば加圧窒素雰囲気中で金属珪素粉末と窒
素に化学的連鎖反応を生ぜしめるような、ガス圧力下で
燃焼合成熱を利用すれば、従来のような超高圧、高温装
置を用いることなくＣＢＮ焼結体並びにこれと金属、セ
ラミックス焼結体、または周期律表IIIa、IVa 、Ｖa 、
VIa 属の金属乃至ＡｌとＣ、Ｎ、Ｏ、Ｂとの化合物の１
種以上を硬質相とし鉄族金属を結合相としたサーメット
で構成された層の複数層が瞬時に一体焼結可能であるこ
とを見いだした。本焼結法の条件下ではＣＢＮは準安定
な状態となっているが、焼結助剤としてＡｌおよびまた
はＴｉを添加すると、ＡｌがＡｌＮ，ＡｌＢ2 ，Ｔｉが
ＴｉＮ，ＴｉＢＮ，ＴｉＢ2 に変化することでｈ−ＢＮ
の生成を抑制し、従来のような超高圧、高温装置を用い
ることなくＣＢＮ焼結体を作成できる。また、この焼結
体の最外層を構成する物質の破壊靱性が、該物質単体の
破壊靱性よりも大きいことや同物質に圧縮残留応力がか
かっていること、さらには焼結体の各層が最外層から内
部に向かって傾斜組織をなしていること、各層の線膨張
係数が最外層から内層に向かって、順に大きくなってい
ることにより高強度で変形のない材料が得られることも
見いだした。
問題に鑑み種々の検討を行った結果、ＳＨＳ／ＨＩＰプ
ロセス即ち例えば加圧窒素雰囲気中で金属珪素粉末と窒
素に化学的連鎖反応を生ぜしめるような、ガス圧力下で
燃焼合成熱を利用すれば、従来のような超高圧、高温装
置を用いることなくＣＢＮ焼結体並びにこれと金属、セ
ラミックス焼結体、または周期律表IIIa、IVa 、Ｖa 、
VIa 属の金属乃至ＡｌとＣ、Ｎ、Ｏ、Ｂとの化合物の１
種以上を硬質相とし鉄族金属を結合相としたサーメット
で構成された層の複数層が瞬時に一体焼結可能であるこ
とを見いだした。本焼結法の条件下ではＣＢＮは準安定
な状態となっているが、焼結助剤としてＡｌおよびまた
はＴｉを添加すると、ＡｌがＡｌＮ，ＡｌＢ2 ，Ｔｉが
ＴｉＮ，ＴｉＢＮ，ＴｉＢ2 に変化することでｈ−ＢＮ
の生成を抑制し、従来のような超高圧、高温装置を用い
ることなくＣＢＮ焼結体を作成できる。また、この焼結
体の最外層を構成する物質の破壊靱性が、該物質単体の
破壊靱性よりも大きいことや同物質に圧縮残留応力がか
かっていること、さらには焼結体の各層が最外層から内
部に向かって傾斜組織をなしていること、各層の線膨張
係数が最外層から内層に向かって、順に大きくなってい
ることにより高強度で変形のない材料が得られることも
見いだした。
【０００７】
【作用】珪素は３ＭＰａ以上の窒素圧力下で連鎖的に窒
化燃焼して窒化珪素になる。理論的な断熱燃焼温度は生
成する窒化珪素の分解温度に規定され、例えば 100ＭＰ
ａの窒素圧下では約2500℃になる。この反応熱によって
融点の異なる積層構造体を瞬時に焼結・緻密化し、従来
の焼結体で問題であった層間の成分の拡散を低減し、粒
成長を抑制し、健全な界面を得ることができる。
化燃焼して窒化珪素になる。理論的な断熱燃焼温度は生
成する窒化珪素の分解温度に規定され、例えば 100ＭＰ
ａの窒素圧下では約2500℃になる。この反応熱によって
融点の異なる積層構造体を瞬時に焼結・緻密化し、従来
の焼結体で問題であった層間の成分の拡散を低減し、粒
成長を抑制し、健全な界面を得ることができる。
【０００８】また、驚くべきことに本プロセスを用いる
と表面層に従来法では得られなかった大きな残留応力
（層間の熱膨張率差による理論値を越える）が生じ、こ
のため硬度や破壊靱性、特に破壊靱性が向上することを
見いだした。これらの理由は明らかではないが、焼結に
伴う収縮が瞬時に起こるため、この収縮率差により層間
に応力が発生するものではないかと推察している。ま
た、この効果は中間層にＣｒ3 Ｃ2 を配すると顕著であ
る。
と表面層に従来法では得られなかった大きな残留応力
（層間の熱膨張率差による理論値を越える）が生じ、こ
のため硬度や破壊靱性、特に破壊靱性が向上することを
見いだした。これらの理由は明らかではないが、焼結に
伴う収縮が瞬時に起こるため、この収縮率差により層間
に応力が発生するものではないかと推察している。ま
た、この効果は中間層にＣｒ3 Ｃ2 を配すると顕著であ
る。
【０００９】また、このように残留応力を持った接合材
は設計が不十分であるとひび割れや変形を起こすことも
多い。積層構造を対称に傾斜することで内部応力のバラ
ンスがとれ変形が防げる。この構造をもつ材料を切削工
具として使用する場合、組成的に対称な積層構造をと
り、最外層がＣＢＮ焼結体で、次の層はセラミックを30
％以上含み、以下内層へ向けてセラミックが漸次減少
し、逆に中心層にＦｅ族金属を20％以上含み、外層に向
けてＦｅ族金属が漸次減少し、また少なくとも最外層と
中心層を除く中間層にＴｉ及び又はＣｒのＣ、Ｎ、Ｏ化
合物が30％以上含まれているのが好ましい。さらに、中
心層およびまたは中間層にセラミックウィスカーが含ま
れていると内層に発生する引張残留応力に対する抵抗力
が高まるため好ましい。
は設計が不十分であるとひび割れや変形を起こすことも
多い。積層構造を対称に傾斜することで内部応力のバラ
ンスがとれ変形が防げる。この構造をもつ材料を切削工
具として使用する場合、組成的に対称な積層構造をと
り、最外層がＣＢＮ焼結体で、次の層はセラミックを30
％以上含み、以下内層へ向けてセラミックが漸次減少
し、逆に中心層にＦｅ族金属を20％以上含み、外層に向
けてＦｅ族金属が漸次減少し、また少なくとも最外層と
中心層を除く中間層にＴｉ及び又はＣｒのＣ、Ｎ、Ｏ化
合物が30％以上含まれているのが好ましい。さらに、中
心層およびまたは中間層にセラミックウィスカーが含ま
れていると内層に発生する引張残留応力に対する抵抗力
が高まるため好ましい。
【００１０】
（実施例１）市販のＣＢＮ粉（平均粒子径１μｍ）、Ｔ
ｉ粉（平均粒子径１μｍ）Ａｌ粉（平均粒子径10μｍ）
を用いて、これら粉末をＣＢＮ：ＴｉＮ：Ａｌの比で、
40：45：15、60：30：10、80：15：５、96：
３：１の４種類に秤量後、回転式ボールミルにより20時
間湿式混合した後、乾燥した。次に、 200ＭＰａの圧力
で金型成型した後、ガラスカプセルに真空封入した。こ
れをカーボン坩堝に入れ、燃焼剤としてＳｉ（平均粒径
８μｍ）粉末を40ｇ充填後、燃焼剤の上下に点火用ペレ
ット（Ｆｅ2 Ｏ3 −Ａｌ）を配置し、全体をＨＩＰ装置
の高圧容器中に置いた。780℃まで昇温し、ガラスカプ
セルを軟化させ、 100ＭＰａまでＮ２ガスを導入後、引
き続いて1150℃まで昇温し、30分保持した。約 950℃で
ペレットが着火し、Ｓｉの窒化を励起した。得られた直
径13mm、厚み５mmの焼結体をラッピング後、光学顕微鏡
で 200倍で観察したところ、気孔はなく、すべての試料
が緻密化しており、Ｘ線回折により、ＣＢＮからｈＢＮ
への変態も発生していないことが判明した。また他にＡ
ｌＮ、ＴｉＢ2 、ＡｌＢ2 などの生成が確認できた。
ｉ粉（平均粒子径１μｍ）Ａｌ粉（平均粒子径10μｍ）
を用いて、これら粉末をＣＢＮ：ＴｉＮ：Ａｌの比で、
40：45：15、60：30：10、80：15：５、96：
３：１の４種類に秤量後、回転式ボールミルにより20時
間湿式混合した後、乾燥した。次に、 200ＭＰａの圧力
で金型成型した後、ガラスカプセルに真空封入した。こ
れをカーボン坩堝に入れ、燃焼剤としてＳｉ（平均粒径
８μｍ）粉末を40ｇ充填後、燃焼剤の上下に点火用ペレ
ット（Ｆｅ2 Ｏ3 −Ａｌ）を配置し、全体をＨＩＰ装置
の高圧容器中に置いた。780℃まで昇温し、ガラスカプ
セルを軟化させ、 100ＭＰａまでＮ２ガスを導入後、引
き続いて1150℃まで昇温し、30分保持した。約 950℃で
ペレットが着火し、Ｓｉの窒化を励起した。得られた直
径13mm、厚み５mmの焼結体をラッピング後、光学顕微鏡
で 200倍で観察したところ、気孔はなく、すべての試料
が緻密化しており、Ｘ線回折により、ＣＢＮからｈＢＮ
への変態も発生していないことが判明した。また他にＡ
ｌＮ、ＴｉＢ2 、ＡｌＢ2 などの生成が確認できた。
【００１１】（実施例２）市販のＣＢＮ粉（平均粒子径
１μｍ）、Ｔｉ粉（平均粒子径２μｍ）、Ａｌ粉（平均
粒子径５μｍ）を用いて、これら粉末をＣＢＮ：Ｔｉ：
Ａｌの比で50：35：15、70：10：20、90：２：
８、96：２：２の４種に秤量後、回転式ボールミルに
より20時間湿式混合した後、乾燥した。この後、実施例
１と同様にして、ＳＨＳ／ＨＩＰを行い、直径13mm、厚
み５mmの焼結体を得た。得られた焼結体をラッピング
後、光学顕微鏡で 200倍で観察したところ、気孔はな
く、すべての試料が緻密化しており、Ｘ線回折により、
ＣＢＮからｈＢＮへの変態も発生していないことが判明
した。また、他にＡｌＮ、ＴｉＮ、ＴｉＢＮ、ＴｉＢ
Ｎ、ＴｉＢ2 、ＡｌＢ2 などの発生が確認できた。これ
らの生成物はＣＢＮが焼結中に準安定の状態となった際
に生成したものと思われた。
１μｍ）、Ｔｉ粉（平均粒子径２μｍ）、Ａｌ粉（平均
粒子径５μｍ）を用いて、これら粉末をＣＢＮ：Ｔｉ：
Ａｌの比で50：35：15、70：10：20、90：２：
８、96：２：２の４種に秤量後、回転式ボールミルに
より20時間湿式混合した後、乾燥した。この後、実施例
１と同様にして、ＳＨＳ／ＨＩＰを行い、直径13mm、厚
み５mmの焼結体を得た。得られた焼結体をラッピング
後、光学顕微鏡で 200倍で観察したところ、気孔はな
く、すべての試料が緻密化しており、Ｘ線回折により、
ＣＢＮからｈＢＮへの変態も発生していないことが判明
した。また、他にＡｌＮ、ＴｉＮ、ＴｉＢＮ、ＴｉＢ
Ｎ、ＴｉＢ2 、ＡｌＢ2 などの発生が確認できた。これ
らの生成物はＣＢＮが焼結中に準安定の状態となった際
に生成したものと思われた。
【００１２】（実施例３）市販のＣＢＮ粉（平均粒子径
１μｍ）、Ｔｉ粉（平均粒子径１μｍ）、Ａｌ2Ｏ3 粉
（平均粒子径 0.5μｍ）、ＴｉＣ粉（平均粒子径２μ
ｍ）、Ｃｒ3 Ｃ2 （平均粒子径１μｍ）、Ｎｉ粉（平均
粒径１μｍ）を用いて、これら粉末を所定の割合に秤量
後、回転式ボールミルにより24時間湿式混合した後、乾
燥した。次に、表１、表２に示す組成で図１に示す構造
に25ＭＰａの圧力で金型成型した後、300ＭＰａの圧力
でＣＩＰ成型し、実施例１と同様にしてＳＨＳ／ＨＩＰ
を行い、 No.１〜６の試料を作成した。得られた焼結体
は反りやひび割れがなく、十分緻密化していた。得られ
た焼結体について表面層のビッカース硬度、破壊靱性、
曲げ強度及び圧縮残留応力を測定した。これらの結果を
まとめて表１、表２に示す。
１μｍ）、Ｔｉ粉（平均粒子径１μｍ）、Ａｌ2Ｏ3 粉
（平均粒子径 0.5μｍ）、ＴｉＣ粉（平均粒子径２μ
ｍ）、Ｃｒ3 Ｃ2 （平均粒子径１μｍ）、Ｎｉ粉（平均
粒径１μｍ）を用いて、これら粉末を所定の割合に秤量
後、回転式ボールミルにより24時間湿式混合した後、乾
燥した。次に、表１、表２に示す組成で図１に示す構造
に25ＭＰａの圧力で金型成型した後、300ＭＰａの圧力
でＣＩＰ成型し、実施例１と同様にしてＳＨＳ／ＨＩＰ
を行い、 No.１〜６の試料を作成した。得られた焼結体
は反りやひび割れがなく、十分緻密化していた。得られ
た焼結体について表面層のビッカース硬度、破壊靱性、
曲げ強度及び圧縮残留応力を測定した。これらの結果を
まとめて表１、表２に示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【表２】
【００１５】得られた焼結体は焼結中の成分拡散によ
り、隣接成分を含み、成分が連続的に傾斜した構造とな
っている。この層間の成分拡散は表面層では非常に小さ
いが、内部の金属を含む層間では約１〜30％程度の隣接
成分を含むことがある。また、比較として同様の粉末を
用いて、高圧発生容器を用いて 5.5ＧＰａ、1300℃の条
件で30分保持して作成した焼結体の特性を No.７〜10に
併せて示す。これにより、本発明実施例品の特性の向上
が顕著であることがわかる。
り、隣接成分を含み、成分が連続的に傾斜した構造とな
っている。この層間の成分拡散は表面層では非常に小さ
いが、内部の金属を含む層間では約１〜30％程度の隣接
成分を含むことがある。また、比較として同様の粉末を
用いて、高圧発生容器を用いて 5.5ＧＰａ、1300℃の条
件で30分保持して作成した焼結体の特性を No.７〜10に
併せて示す。これにより、本発明実施例品の特性の向上
が顕著であることがわかる。
【００１６】（実施例４）表１、表２に示す各試料より
切削工具ＪＩＳ−SNGN120408を作成した。これらを表３
に示す条件にて切削試験を実施した。その結果を表４に
示す。本発明実施例品は耐摩耗性や欠損に強いことがわ
かる。
切削工具ＪＩＳ−SNGN120408を作成した。これらを表３
に示す条件にて切削試験を実施した。その結果を表４に
示す。本発明実施例品は耐摩耗性や欠損に強いことがわ
かる。
【００１７】
【表３】
【００１８】
【表４】
【００１９】（実施例５）実施例３と同様にして表５、
表６に示す組成と構造のサンプルを試作した（ No.11〜
16）。Ｃｒ3 Ｃ2 中間層は残留応力と破壊靱性の向上効
果が顕著に表れている。また、各層の厚みが変化しても
本発明の効果は維持される。さらに、非対称構造でも N
o.14はほとんど反りは認められず、 No.16で約 0.2mmの
反りが発生していた。これらを実施例４と同様に加工
し、表３に示す条件にて切削試験を行った結果を表９に
示す。実施例４と同様に本発明実施例品は耐摩耗性や欠
損に強いことがわかる。
表６に示す組成と構造のサンプルを試作した（ No.11〜
16）。Ｃｒ3 Ｃ2 中間層は残留応力と破壊靱性の向上効
果が顕著に表れている。また、各層の厚みが変化しても
本発明の効果は維持される。さらに、非対称構造でも N
o.14はほとんど反りは認められず、 No.16で約 0.2mmの
反りが発生していた。これらを実施例４と同様に加工
し、表３に示す条件にて切削試験を行った結果を表９に
示す。実施例４と同様に本発明実施例品は耐摩耗性や欠
損に強いことがわかる。
【００２０】
【表５】
【００２１】
【表６】
【００２２】
【表７】
【００２３】
【表８】
【００２４】
【表９】
【００２５】（実施例６）実施例３と同様にして粉末を
作成し、これを図２に示す３次元構造に湿式法を用いて
積層し、 200ＭＰａでＣＩＰ成形し、実施例３と同様に
焼結し、表７、表８に示すサンプルを作成した（ No.17
〜18）。また、これらを実施例４と同様に加工し、表３
に示す条件にて切削試験を行った結果を表９に示す。実
施例４と同様に本発明実施例品は耐摩耗性や欠損に強い
ことがわかる。
作成し、これを図２に示す３次元構造に湿式法を用いて
積層し、 200ＭＰａでＣＩＰ成形し、実施例３と同様に
焼結し、表７、表８に示すサンプルを作成した（ No.17
〜18）。また、これらを実施例４と同様に加工し、表３
に示す条件にて切削試験を行った結果を表９に示す。実
施例４と同様に本発明実施例品は耐摩耗性や欠損に強い
ことがわかる。
【００２６】上記実施例においては、焼結材として最も
効果的と思われるＳｉ粉末を用い、その窒化反応熱によ
って焼結することについて示したが、同様に発熱反応を
生じるＴｉＢ2 、ＴｉＣ、ＳｉＣ、ＮｂＣ、ＡｌＮ、Ｔ
ｉＮ、ＮｂＮ、ＴｉＡｌ、ＴｉＮｉ、ＭｏＳｉ2 の合成
を利用した他のＳＨＳ／ＨＩＰプロセスを用いることも
できる。また、実施例１においては燃焼剤中に着火剤を
埋めて点火させる方法について示したが、燃焼剤中には
着火ヒーターを挿入し、密封封入容器外部からの通電に
より任意の温度で着火することもできる。
効果的と思われるＳｉ粉末を用い、その窒化反応熱によ
って焼結することについて示したが、同様に発熱反応を
生じるＴｉＢ2 、ＴｉＣ、ＳｉＣ、ＮｂＣ、ＡｌＮ、Ｔ
ｉＮ、ＮｂＮ、ＴｉＡｌ、ＴｉＮｉ、ＭｏＳｉ2 の合成
を利用した他のＳＨＳ／ＨＩＰプロセスを用いることも
できる。また、実施例１においては燃焼剤中に着火剤を
埋めて点火させる方法について示したが、燃焼剤中には
着火ヒーターを挿入し、密封封入容器外部からの通電に
より任意の温度で着火することもできる。
【００２７】
【発明の効果】本発明の方法によれば、在来の如く、大
規模な超高圧、高温装置を用いることなく、ＣＢＮ焼結
体が得られ、またＣＢＮ粉末とセラミックなどの複数層
の圧粉体が瞬間的に同時に一体焼結されるので、層間の
成分拡散が低減され、粒成長も抑制されて健全な界面の
積層焼結体を得ることができる。しかもその表面層は圧
縮残留応力に基づく高い硬度と破壊靱性を有する。従っ
て、例えば切削工具の刃先は熱的、機械的に苛酷な条件
にさらされ、高硬度のセラミックを使用しても熱亀裂を
生じてそこから破壊するが、本発明による焼結体を用い
れば、亀裂の発生を抑え、仮に発生しても破壊に至らせ
ない効果を有する。
規模な超高圧、高温装置を用いることなく、ＣＢＮ焼結
体が得られ、またＣＢＮ粉末とセラミックなどの複数層
の圧粉体が瞬間的に同時に一体焼結されるので、層間の
成分拡散が低減され、粒成長も抑制されて健全な界面の
積層焼結体を得ることができる。しかもその表面層は圧
縮残留応力に基づく高い硬度と破壊靱性を有する。従っ
て、例えば切削工具の刃先は熱的、機械的に苛酷な条件
にさらされ、高硬度のセラミックを使用しても熱亀裂を
生じてそこから破壊するが、本発明による焼結体を用い
れば、亀裂の発生を抑え、仮に発生しても破壊に至らせ
ない効果を有する。
【図１】実施例３における焼結体の構造を示す斜視図で
ある。
ある。
【図２】実施例６における焼結体の構造を示す一部切欠
斜視図である。
斜視図である。
１ 第１層 ２ 第２層 ３ 第３層 ４ 第４層 ５ 第５層 11 最外層 12 中間層 13 中心層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２３Ｂ 27/14 Ｃ０４Ｂ 35/58 １０３Ｈ 35/64 ３０２Ｚ (72)発明者 池ヶ谷 明彦 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内
Claims (12)
- 【請求項１】 ＣＢＮ粉末と金属粉末の１種以上及びま
たは周期律表IIIa、IVa 、Ｖa 、VIa の金属乃至はＡｌ
とＣ、Ｎ、Ｏ、Ｂとの化合物の粉末の１種以上との混合
物に、ＳＨＳ／ＨＩＰプロセスを施すことによって作製
されたことを特徴とするＣＢＮ焼結体。 - 【請求項２】 ＣＢＮ粉末と金属粉末の１種以上及びま
たは周期律表IIIa、IVa 、Ｖa 、VIa の金属乃至はＡｌ
とＣ、Ｎ、Ｏ、Ｂとの化合物の粉末の１種以上との混合
物と、下記Ａ類、Ｂ類、Ｃ類の１類以上の１種以上とを
積層し、該積層物にＳＨＳ／ＨＩＰプロセスを施すこと
によって形成されたことを特徴とする、ＣＢＮ焼結体層
とセラミック焼結体層、サーメット層、金属層の１類以
上との積層構造焼結体。 Ａ類 周期律表IIIa、IVa 、Ｖa 、VIa 族の金属乃至は
ＡｌとＣ、Ｎ、Ｏ、Ｂとの化合物の粉末の１種以上。 Ｂ類 周期律表IIIa、IVa 、Ｖa 、VIa 族の金属乃至は
ＡｌとＣ、Ｎ、Ｏ、Ｂとの化合物の１種以上の粉末と、
鉄族金属粉末との混合物。 Ｃ類 金属粉末。 - 【請求項３】 焼結体の最外層を構成する物質はＣＢＮ
焼結体であることを特徴とする請求項２記載の積層構造
焼結体。 - 【請求項４】 請求項２に記載のＡ類およびまたはＢ類
の金属化合物の粉末にウィスカーが、含まれていること
を特徴とする請求項２または３記載の積層構造焼結体。 - 【請求項５】 積層構造焼結体の各層の線膨張係数が最
外層から内層に向かって、順に大きくなっていることを
特徴とする請求項２、３または４記載の積層構造焼結
体。 - 【請求項６】 焼結体の最外層を構成する物質に圧縮残
留応力がかゝっていることを特徴とする請求項２，３，
４または５記載の積層構造焼結体。 - 【請求項７】 積層構造焼結体は次の特性の１つ以上を
具備することを特徴とする請求項２，３，４，５または
６記載の積層構造焼結体。 （１）焼結体の最外層を構成する物質の硬度は、該物質
単体の硬度よりも大きな値を示す。 （２）焼結体の最外層を構成する物質の破壊靱性は、該
物質単体の破壊靱性よりも大きな値を示す。 - 【請求項８】 積層構造焼結体は次の構成の１つ以上を
具備することを特徴とする請求項２，３，４，５，６ま
たは７記載の積層構造焼結体。 （１）焼結体の各層が最外層から内部に向かって傾斜組
織をなしている。 （２）焼結体の積層をなす複数層の各物質は、表裏両面
より互いに対称に構成されている。 - 【請求項９】 焼結体は切削工具材料として用いられる
ことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７ま
たは８記載の焼結体。 - 【請求項１０】 燃料となる金属粉末として珪素粉末を
用い、３ＭＰの以上の窒素ガス圧力で、通常の焼結温度
よりはるかに低い温度で焼結することを特徴とする請求
項１，２，３，４，５，６，７，８または９記載の焼結
体の製造法。 - 【請求項１１】 ＳＨＳ／ＨＩＰプロセスは次の１つ以
上を具備することを特徴とする請求項１，２，３，４，
５，６，７，８または９記載の焼結体の製造方法。 （１）所要粉末を加圧窒素雰囲気中に装填して、該雰囲
気中で金属粉末と化学的連鎖反応をさせ、この反応熱に
より焼結する。 （２）所要粉末を予備プレスしてカプセルに封入し、着
火剤とともに金属粉末中に埋め、窒素封入容器内にセッ
トし、温度を上昇させ着火剤の自然発熱を利用して、金
属粉末と窒素を化学的連鎖反応させる。 （３）所要粉末を予備プレスしてカプセルに封入し、こ
れを金属粉末中に埋め、窒素封入容器内にセットし、金
属粉末中に着火ヒーターを挿入し、窒素封入容器外部か
らの通電により任意の温度で金属粉末と窒素を化学的連
鎖反応させる。 - 【請求項１２】 ＣＢＮ粉末と混合する金属粉末として
Ａｌ粉末及びまたはＴｉ粉末を用いたことを特徴とする
請求項１０または１１記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7120786A JPH08291356A (ja) | 1995-04-20 | 1995-04-20 | Ｃｂｎ焼結体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7120786A JPH08291356A (ja) | 1995-04-20 | 1995-04-20 | Ｃｂｎ焼結体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08291356A true JPH08291356A (ja) | 1996-11-05 |
Family
ID=14794969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7120786A Pending JPH08291356A (ja) | 1995-04-20 | 1995-04-20 | Ｃｂｎ焼結体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08291356A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11156724A (ja) * | 1997-11-28 | 1999-06-15 | Kozo Ishizaki | 予備成形体とそれで製造した制御された砥粒間隔の研削砥石 |
| JP2006192540A (ja) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Tmp Co Ltd | 液晶カラーフィルター用研磨フィルム |
| JP2011045955A (ja) * | 2009-08-27 | 2011-03-10 | Kyocera Corp | 切削工具 |
| JP2016500626A (ja) * | 2012-09-27 | 2016-01-14 | アロメット コーポレイション | 傾斜機能性材料の新規組成物を有する金属またはセラミック物品を形成する方法およびそれを含有する物品 |
| CN116323052A (zh) * | 2020-10-28 | 2023-06-23 | 住友电工硬质合金株式会社 | 立方晶氮化硼烧结体、具备立方晶氮化硼烧结体的工具以及立方晶氮化硼烧结体的制造方法 |
-
1995
- 1995-04-20 JP JP7120786A patent/JPH08291356A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11156724A (ja) * | 1997-11-28 | 1999-06-15 | Kozo Ishizaki | 予備成形体とそれで製造した制御された砥粒間隔の研削砥石 |
| JP2006192540A (ja) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Tmp Co Ltd | 液晶カラーフィルター用研磨フィルム |
| JP2011045955A (ja) * | 2009-08-27 | 2011-03-10 | Kyocera Corp | 切削工具 |
| JP2016500626A (ja) * | 2012-09-27 | 2016-01-14 | アロメット コーポレイション | 傾斜機能性材料の新規組成物を有する金属またはセラミック物品を形成する方法およびそれを含有する物品 |
| CN116323052A (zh) * | 2020-10-28 | 2023-06-23 | 住友电工硬质合金株式会社 | 立方晶氮化硼烧结体、具备立方晶氮化硼烧结体的工具以及立方晶氮化硼烧结体的制造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101831754B1 (ko) | 인성 매트릭스 재료 중에 강화된 인성 코팅 경화 입자 | |
| US7501081B2 (en) | Nanostructured titanium monoboride monolithic material and associated methods | |
| US5952102A (en) | Diamond coated WC and WC-based composites with high apparent toughness | |
| RU2515663C2 (ru) | Композиционный материал на основе карбида бора | |
| US8506881B2 (en) | Intermetallic bonded diamond composite composition and methods of forming articles from same | |
| KR100227879B1 (ko) | Ivb족 붕화물 베이스 절삭공구 | |
| ATE16275T1 (de) | Dichte formkoerper aus polykristallinem, hexagonalem bornitrid und verfahren zu ihrer herstellung durch isostatisches heisspressen. | |
| IE48051B1 (en) | Polycrystalline diamond body | |
| ATE38374T1 (de) | Feuerfeste, elektrisch leitfaehige mischwerkstoffe und verfahren zu ihrer herstellung durch isostatisches heisspressen. | |
| IE48038B1 (en) | Polycrystalline diamond body/silicon carbide or silicon nitride substrate composite | |
| US6315945B1 (en) | Method to form dense complex shaped articles | |
| JPH06506187A (ja) | セラミック体の製造法 | |
| JP2006347778A (ja) | 傾斜機能材料の製造方法及び傾斜機能材料 | |
| EP1314498B1 (en) | Method for producing a composite material | |
| JPH08291356A (ja) | Ｃｂｎ焼結体及びその製造方法 | |
| JP3543032B2 (ja) | 切削工具用の積層構造焼結体及びその製造方法 | |
| KR101272986B1 (ko) | 아산화붕소 복합 물질 | |
| EP0816304A2 (en) | Ceramic bonded cubic boron nitride compact | |
| Shih et al. | Application of hot-pressed silicon carbide to large high-precision optical structures | |
| JP3487886B2 (ja) | 積層構造焼結体及びその製造方法 | |
| JPH05310474A (ja) | 高靭性高圧相窒化硼素焼結体 | |
| JPH08290967A (ja) | ダイヤモンド焼結体及びその製造方法 | |
| US10201890B1 (en) | Sintered metal carbide containing diamond particles and induction heating method of making same | |
| Shinoda et al. | Development of creep-resistant tungsten carbide copper cemented carbide | |
| JPS60103148A (ja) | 硼化物系高強度超硬質材料の製造方法 |