JPH08310867A - 硼化物セラミックスの製造方法 - Google Patents
硼化物セラミックスの製造方法Info
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- JPH08310867A JPH08310867A JP7115737A JP11573795A JPH08310867A JP H08310867 A JPH08310867 A JP H08310867A JP 7115737 A JP7115737 A JP 7115737A JP 11573795 A JP11573795 A JP 11573795A JP H08310867 A JPH08310867 A JP H08310867A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐摩耗部材、工具用材料、金属の溶湯部材な
どとして有用な高硬度、高靭性、高強度で、耐熱衝撃性
に優れた硼化物セラミックスを提供する。 【構成】 元素周期律表第４ａ族よりなる群から選ばれ
る１元素の硼化物を含む原料粉末を放電プラズマ焼結し
て硼化物セラミックスを製造する。 【効果】 放電プラズマ焼結では、低温、短時間で緻密
化が可能であり、粒成長も少ない。放電プラズマ焼結を
採用することにより、高硬度、高靭性、高強度で耐熱衝
撃性に優れた硼化物セラミックスを得ることができる。
どとして有用な高硬度、高靭性、高強度で、耐熱衝撃性
に優れた硼化物セラミックスを提供する。 【構成】 元素周期律表第４ａ族よりなる群から選ばれ
る１元素の硼化物を含む原料粉末を放電プラズマ焼結し
て硼化物セラミックスを製造する。 【効果】 放電プラズマ焼結では、低温、短時間で緻密
化が可能であり、粒成長も少ない。放電プラズマ焼結を
採用することにより、高硬度、高靭性、高強度で耐熱衝
撃性に優れた硼化物セラミックスを得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特殊構造の硼化物セラ
ミックスの製造方法に関する。詳しくは、耐摩耗部材、
工具用材料、金属の溶湯部材などとして有用な高硬度、
高靭性、高強度で、耐熱衝撃性に優れた硼化物セラミッ
クスの製造方法に関する。
ミックスの製造方法に関する。詳しくは、耐摩耗部材、
工具用材料、金属の溶湯部材などとして有用な高硬度、
高靭性、高強度で、耐熱衝撃性に優れた硼化物セラミッ
クスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】硼化物セラミックスは高融点、高硬度、
高電気伝導度といった優れた特性を有しており、高耐摩
耗材料、高耐蝕材料、切削工具などの工業用材料として
有望視されている。しかし、硼化物セラミックスは共有
結合性が強く、単味焼結では緻密かつ高特性の焼結体を
得ることは難しい。
高電気伝導度といった優れた特性を有しており、高耐摩
耗材料、高耐蝕材料、切削工具などの工業用材料として
有望視されている。しかし、硼化物セラミックスは共有
結合性が強く、単味焼結では緻密かつ高特性の焼結体を
得ることは難しい。
【０００３】従来、焼結助剤の添加、或いは硼化物セラ
ミックスのサーメット化により、焼結性と強度について
はある程度改善されてきている。
ミックスのサーメット化により、焼結性と強度について
はある程度改善されてきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらのもの
では、硼化物セラミックスの持つ高硬度の特性は生かさ
れず、破壊靭性も低く、アルミニウム用溶湯治具の一部
にしか使用されていないのが現状である。
では、硼化物セラミックスの持つ高硬度の特性は生かさ
れず、破壊靭性も低く、アルミニウム用溶湯治具の一部
にしか使用されていないのが現状である。
【０００５】従って、より一層の特性向上のためには、
今までと異なる材料設計と焼結方法の開発が必要にな
る。
今までと異なる材料設計と焼結方法の開発が必要にな
る。
【０００６】本発明は上記従来の実情に鑑みてなされた
ものであって、硼化物セラミックス材料を製造するに当
り、特殊な焼結法を採用することにより、硼化物の特性
改善を図り、高性能の硼化物セラミックス材料、即ち、
摺動部材においては、硼化物の粒成長を制御し、耐摩耗
性の構造部材においては、使用中の破壊特性を大幅に改
善した材料を提供することを目的とする。
ものであって、硼化物セラミックス材料を製造するに当
り、特殊な焼結法を採用することにより、硼化物の特性
改善を図り、高性能の硼化物セラミックス材料、即ち、
摺動部材においては、硼化物の粒成長を制御し、耐摩耗
性の構造部材においては、使用中の破壊特性を大幅に改
善した材料を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、以
下の構成要件からなる各発明によって、達成される。
下の構成要件からなる各発明によって、達成される。
【０００８】請求項１の硼化物セラミックスの製造方法
は、元素周期律表第４ａ族よりなる群から選ばれる１元
素の硼化物を含む原料粉末を焼結して硼化物セラミック
スを製造する方法において、該原料粉末を放電プラズマ
焼結することを特徴とする。
は、元素周期律表第４ａ族よりなる群から選ばれる１元
素の硼化物を含む原料粉末を焼結して硼化物セラミック
スを製造する方法において、該原料粉末を放電プラズマ
焼結することを特徴とする。
【０００９】請求項２の硼化物セラミックスの製造方法
は、請求項１に記載の方法において、元素周期律表第４
ａ族よりなる群から選ばれる１元素の硼化物粉末に、炭
化珪素、炭化チタン、窒化チタン、炭化硼素、硼化ラン
タン及び硼化セリウムよりなる群から選ばれる１種又は
２種以上の粉末を前記硼化物粉末との合計に対して１〜
３０体積％添加して放電プラズマ焼結することを特徴と
する。
は、請求項１に記載の方法において、元素周期律表第４
ａ族よりなる群から選ばれる１元素の硼化物粉末に、炭
化珪素、炭化チタン、窒化チタン、炭化硼素、硼化ラン
タン及び硼化セリウムよりなる群から選ばれる１種又は
２種以上の粉末を前記硼化物粉末との合計に対して１〜
３０体積％添加して放電プラズマ焼結することを特徴と
する。
【００１０】請求項３の硼化物セラミックスの製造方法
は、請求項１に記載の方法において、元素周期律表第４
ａ族よりなる群から選ばれる１元素の硼化物粉末に、焼
結助剤としてニッケル粉末又はニッケル−モリブデン合
金粉末を、該硼化物粉末との合計に対して５体積％以下
添加して放電プラズマ焼結することを特徴とする。
は、請求項１に記載の方法において、元素周期律表第４
ａ族よりなる群から選ばれる１元素の硼化物粉末に、焼
結助剤としてニッケル粉末又はニッケル−モリブデン合
金粉末を、該硼化物粉末との合計に対して５体積％以下
添加して放電プラズマ焼結することを特徴とする。
【００１１】請求項４の硼化物セラミックスの製造方法
は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法にお
いて、放電プラズマ焼結を、不活性ガス又は真空雰囲気
中で、温度１４００℃以上及びプレス圧１００〜５００
ｋｇｆ／ｃｍ2 の条件で行うことを特徴とする。
は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法にお
いて、放電プラズマ焼結を、不活性ガス又は真空雰囲気
中で、温度１４００℃以上及びプレス圧１００〜５００
ｋｇｆ／ｃｍ2 の条件で行うことを特徴とする。
【００１２】請求項５の硼化物セラミックスの製造方法
は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法にお
いて、原料粉末を成形した後、水素雰囲気中、７００〜
８００℃で還元処理した後放電プラズマ焼結することを
特徴とする。
は、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法にお
いて、原料粉末を成形した後、水素雰囲気中、７００〜
８００℃で還元処理した後放電プラズマ焼結することを
特徴とする。
【００１３】以下に本発明を詳細に説明する。
【００１４】本発明の硼化物セラミックスの製造方法
は、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（以下、単に「硼化物」と称す。）即ち、硼
化チタン（ＴｉＢ2 ）、硼化ジルコニウム（ＺｒＢ
2 ）、硼化ハフニウム（ＨｆＢ2 ）を含む原料粉末、具
体的には、次の又はを放電プラズマ焼結するもので
ある。
は、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（以下、単に「硼化物」と称す。）即ち、硼
化チタン（ＴｉＢ2 ）、硼化ジルコニウム（ＺｒＢ
2 ）、硼化ハフニウム（ＨｆＢ2 ）を含む原料粉末、具
体的には、次の又はを放電プラズマ焼結するもので
ある。
【００１５】 平均粒径０．３〜５μｍの硼化物粉末
と、炭化珪素（ＳｉＣ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化
チタン（ＴｉＮ）、炭化硼素（Ｂ4 Ｃ）、硼化ランタン
（ＬａＢ6 ）、硼化セリウム（ＣｅＢ6 ）よりなる群か
ら選ばれる１種又は２種以上の粉末（以下「分散粒子」
と称する場合がある。）との混合粉末。原料粉末中の分
散粒子の割合は１〜３０体積％とし、分散粒子の平均粒
径は５００ｎｍ以下とする。
と、炭化珪素（ＳｉＣ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化
チタン（ＴｉＮ）、炭化硼素（Ｂ4 Ｃ）、硼化ランタン
（ＬａＢ6 ）、硼化セリウム（ＣｅＢ6 ）よりなる群か
ら選ばれる１種又は２種以上の粉末（以下「分散粒子」
と称する場合がある。）との混合粉末。原料粉末中の分
散粒子の割合は１〜３０体積％とし、分散粒子の平均粒
径は５００ｎｍ以下とする。
【００１６】 平均粒径０．３〜５μｍの硼化物粉末
と、焼結助剤としてのニッケル粉末又はニッケル−モリ
ブデン合金粉末との混合粉末。原料粉末中の焼結助剤の
割合は５体積％以下、好ましくは２〜４体積％とし、焼
結助剤の平均粒径は１μｍ以下とする。
と、焼結助剤としてのニッケル粉末又はニッケル−モリ
ブデン合金粉末との混合粉末。原料粉末中の焼結助剤の
割合は５体積％以下、好ましくは２〜４体積％とし、焼
結助剤の平均粒径は１μｍ以下とする。
【００１７】上記原料粉末において平均粒子径５００
ｎｍ以下の分散粒子を用いる理由は、硼化物結晶粒内に
取り込まれ易いこと、そして、材料欠陥となるほどのマ
イクロクラックが発生しない範囲であること等による。
また、分散粒子の組成範囲を１〜３０体積％とする理由
は、焼結時における硼化物粒子の寸法、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、常温及び高
温時の破壊強度、破壊靭性などを高める作用が有効に発
揮されるためである。
ｎｍ以下の分散粒子を用いる理由は、硼化物結晶粒内に
取り込まれ易いこと、そして、材料欠陥となるほどのマ
イクロクラックが発生しない範囲であること等による。
また、分散粒子の組成範囲を１〜３０体積％とする理由
は、焼結時における硼化物粒子の寸法、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、常温及び高
温時の破壊強度、破壊靭性などを高める作用が有効に発
揮されるためである。
【００１８】また、原料粉末において、焼結助剤が５
体積％を超えると焼結助剤が多過ぎて硼化物セラミック
スとしての特性が損なわれる。焼結助剤が過度に少ない
と焼結性の改善効果が不足するため、焼結助剤は１〜５
体積％とする。また、焼結助剤の平均粒径を１μｍ以下
とするのは分散性が良く、硼化物との濡れが良くなるた
めである。
体積％を超えると焼結助剤が多過ぎて硼化物セラミック
スとしての特性が損なわれる。焼結助剤が過度に少ない
と焼結性の改善効果が不足するため、焼結助剤は１〜５
体積％とする。また、焼結助剤の平均粒径を１μｍ以下
とするのは分散性が良く、硼化物との濡れが良くなるた
めである。
【００１９】なお、焼結助剤としてニッケル−モリブデ
ン合金粉末を用いる場合、合金中のニッケルの割合は３
０〜８０重量％であることが好ましい。
ン合金粉末を用いる場合、合金中のニッケルの割合は３
０〜８０重量％であることが好ましい。
【００２０】一方、マトリックスを構成する硼化物粉末
として平均粒径０．３〜５μｍのものを用いることによ
り、高強度硼化物セラミックスを得ることができる。
として平均粒径０．３〜５μｍのものを用いることによ
り、高強度硼化物セラミックスを得ることができる。
【００２１】本発明においては、このような原料粉末を
放電プラズマ焼結する。
放電プラズマ焼結する。
【００２２】この放電プラズマ焼結は、アルゴン等の不
活性ガス又は真空雰囲気中で温度１４００℃以上、特に
１６００〜１７００℃、プレス圧１００〜５００ｋｇｆ
／ｃｍ2 の条件で行うのが好ましい。焼結温度が１４０
０℃未満であったり、プレス圧が１００ｋｇｆ／ｃｍ2
未満であると十分に緻密な焼結をなし得ない。焼結温度
及びプレス圧が過度に高いと製造コストが高騰するた
め、上記範囲とするのが好ましい。
活性ガス又は真空雰囲気中で温度１４００℃以上、特に
１６００〜１７００℃、プレス圧１００〜５００ｋｇｆ
／ｃｍ2 の条件で行うのが好ましい。焼結温度が１４０
０℃未満であったり、プレス圧が１００ｋｇｆ／ｃｍ2
未満であると十分に緻密な焼結をなし得ない。焼結温度
及びプレス圧が過度に高いと製造コストが高騰するた
め、上記範囲とするのが好ましい。
【００２３】また、この放電プラズマ焼結に先立ち、好
ましくは、原料粉末を成形後、水素雰囲気中、７００〜
８００℃で１〜２時間程度還元処理する。この還元処理
により、焼結を阻害する硼化物粉末の表面に存在する酸
化物を除去することができる。
ましくは、原料粉末を成形後、水素雰囲気中、７００〜
８００℃で１〜２時間程度還元処理する。この還元処理
により、焼結を阻害する硼化物粉末の表面に存在する酸
化物を除去することができる。
【００２４】
【作用】本発明は、元素周期律表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）の製造に当り、放電プラズマ焼結を採用す
ることにより、構造材料としての問題点を克服した。即
ち、放電プラズマ焼結では、ホットプレスの焼結促進要
素である加熱による拡散と加圧による塑性流動の他、放
電プラズマの発生に伴う粒子表面の活性化、粒子間での
放電による自己発熱などによる拡散や物質移動の拘束化
が焼結に寄与している。そのため、放電プラズマ焼結で
は、低温、短時間で緻密化が可能であり、粒成長も少な
い。
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）の製造に当り、放電プラズマ焼結を採用す
ることにより、構造材料としての問題点を克服した。即
ち、放電プラズマ焼結では、ホットプレスの焼結促進要
素である加熱による拡散と加圧による塑性流動の他、放
電プラズマの発生に伴う粒子表面の活性化、粒子間での
放電による自己発熱などによる拡散や物質移動の拘束化
が焼結に寄与している。そのため、放電プラズマ焼結で
は、低温、短時間で緻密化が可能であり、粒成長も少な
い。
【００２５】このため、放電プラズマ焼結を採用するこ
とにより、高硬度、高靭性、高強度で耐熱衝撃性に優れ
た硼化物セラミックスを得ることができる。
とにより、高硬度、高靭性、高強度で耐熱衝撃性に優れ
た硼化物セラミックスを得ることができる。
【００２６】また、請求項２に従って、硼化物マトリッ
クス中に炭化珪素等の分散粒子を分散させた場合には、
次のような作用効果が得られる。
クス中に炭化珪素等の分散粒子を分散させた場合には、
次のような作用効果が得られる。
【００２７】即ち、本発明により放電プラズマ焼結で製
造される硼化物セラミックスにおいて、マトリックスと
分散粒子は直接結合して、強い界面を形成しており、破
壊靭性が向上する。ナノサイズの分散粒子との複合化に
より、マトリックスの寸法は良好に制御され、均一な組
織構造を形成し、破壊強度及び硬度も向上する。
造される硼化物セラミックスにおいて、マトリックスと
分散粒子は直接結合して、強い界面を形成しており、破
壊靭性が向上する。ナノサイズの分散粒子との複合化に
より、マトリックスの寸法は良好に制御され、均一な組
織構造を形成し、破壊強度及び硬度も向上する。
【００２８】しかし、分散粒子の割合が３０体積％を超
えると、低温焼結では緻密な焼結体は得られず、緻密化
のために高温で焼結すると従来の複合セラミックスと同
程度のものしか得られないため、この分散粒子の割合は
３０体積％以下とする。
えると、低温焼結では緻密な焼結体は得られず、緻密化
のために高温で焼結すると従来の複合セラミックスと同
程度のものしか得られないため、この分散粒子の割合は
３０体積％以下とする。
【００２９】また、分散粒子は、マトリックスの硼化物
と不純物を介することなく強く直接結合し、粒界の構造
制御を行い、高温まで強い界面を実現する。そのため
に、高温で粒界の軟化により生じる粒界のすべりやスロ
ークラックグロースが抑制され、高温まで脆性的な破壊
が維持され、高温での硬度、破壊強度などが改善され
る。
と不純物を介することなく強く直接結合し、粒界の構造
制御を行い、高温まで強い界面を実現する。そのため
に、高温で粒界の軟化により生じる粒界のすべりやスロ
ークラックグロースが抑制され、高温まで脆性的な破壊
が維持され、高温での硬度、破壊強度などが改善され
る。
【００３０】本発明では、このように、放電プラズマ焼
結を採用することにより、或いは更に放電プラズマ焼結
による硼化物の結晶粒内及び／粒界に特定の割合で分散
粒子を分散させることにより、従来の硼化物セラミック
スの機械的特性を改善することが可能になった。
結を採用することにより、或いは更に放電プラズマ焼結
による硼化物の結晶粒内及び／粒界に特定の割合で分散
粒子を分散させることにより、従来の硼化物セラミック
スの機械的特性を改善することが可能になった。
【００３１】また、本発明で製造される硼化物セラミッ
クスは、導電性があるために、放電加工などで複雑形状
に後加工が可能であるという利点も備える。
クスは、導電性があるために、放電加工などで複雑形状
に後加工が可能であるという利点も備える。
【００３２】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明するが、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。
り具体的に説明するが、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。
【００３３】なお、実施例及び比較例において用いた各
原料粉末は次の通りである。
原料粉末は次の通りである。
【００３４】ＴｉＢ2 ：出光マテリアル社製（平均粒径
０．８μｍ） ＺｒＢ2 ：日本新金属社製（平均粒径１．５μｍ） ＨｆＢ2 ：日本新金属社製（平均粒径１．５μｍ） ＳｉＣ ：昭和電工社製ＤＵＢ−１（平均粒径０．３μ
ｍ） ＴｉＣ ：古河機械金属社製ＳＴＤ（平均粒径０．２μ
ｍ） ＴｉＮ ：Ｔｉｏｘｉｄｅ社製（平均粒径０．２μｍ） Ｂ4 Ｃ ：出光マテリアル社製（平均粒径１．０μｍの
粉末の分級品） ＬａＢ6 ：共立窯業社製（平均粒径１．２μｍ） ＣｅＢ6 ：共立窯業社製（平均粒径１．２μｍ） 硼化物単味の焼結の場合には、焼結助剤としてニッケル
とモリブデンの合金粉末（ニッケル３６重量％−モリデ
ブン６４重量％，平均粒径０．８μｍ）を５体積％添加
した。
０．８μｍ） ＺｒＢ2 ：日本新金属社製（平均粒径１．５μｍ） ＨｆＢ2 ：日本新金属社製（平均粒径１．５μｍ） ＳｉＣ ：昭和電工社製ＤＵＢ−１（平均粒径０．３μ
ｍ） ＴｉＣ ：古河機械金属社製ＳＴＤ（平均粒径０．２μ
ｍ） ＴｉＮ ：Ｔｉｏｘｉｄｅ社製（平均粒径０．２μｍ） Ｂ4 Ｃ ：出光マテリアル社製（平均粒径１．０μｍの
粉末の分級品） ＬａＢ6 ：共立窯業社製（平均粒径１．２μｍ） ＣｅＢ6 ：共立窯業社製（平均粒径１．２μｍ） 硼化物単味の焼結の場合には、焼結助剤としてニッケル
とモリブデンの合金粉末（ニッケル３６重量％−モリデ
ブン６４重量％，平均粒径０．８μｍ）を５体積％添加
した。
【００３５】実施例１，比較例１ 硼化物粉末に対して、分散粒子を表１〜３に記載の配合
割合で添加し、エタノールを分散媒として、撹拌ミルで
２時間湿式混合し、これを十分乾燥した後、乾式ボール
ミルで解砕混合して原料粉末とした。
割合で添加し、エタノールを分散媒として、撹拌ミルで
２時間湿式混合し、これを十分乾燥した後、乾式ボール
ミルで解砕混合して原料粉末とした。
【００３６】焼結には住石放電プラズマ焼結装置ＳＰＳ
−２０４０を使用し、原料粉末を黒鉛ダイスに充填し、
真空中で、表１に示す如く、焼結温度１５００〜１７０
０℃で５〜１２分間焼結した。この時のプレス圧は、３
５０ｋｇｆ／ｃｍ2 とした。得られた焼結体の機械的特
性をＪＩＳに準じて測定した。即ち、硬度はビッカース
硬度計（荷重１ｋｇ，荷重時間１０秒，室温〜１４００
℃，真空中）により、破壊靭性値はＩＦ法により測定し
た。
−２０４０を使用し、原料粉末を黒鉛ダイスに充填し、
真空中で、表１に示す如く、焼結温度１５００〜１７０
０℃で５〜１２分間焼結した。この時のプレス圧は、３
５０ｋｇｆ／ｃｍ2 とした。得られた焼結体の機械的特
性をＪＩＳに準じて測定した。即ち、硬度はビッカース
硬度計（荷重１ｋｇ，荷重時間１０秒，室温〜１４００
℃，真空中）により、破壊靭性値はＩＦ法により測定し
た。
【００３７】表１に、硼化物と分散粒子の組成配合によ
る破壊靭性値、硬度の特性を示す。
る破壊靭性値、硬度の特性を示す。
【００３８】なお、実施例２，５，１７，２６において
は、放電プラズマ焼結に先立ち、水素雰囲気中、７５０
℃で１時間還元処理を行った。
は、放電プラズマ焼結に先立ち、水素雰囲気中、７５０
℃で１時間還元処理を行った。
【００３９】また、比較例４，７においては、放電プラ
ズマ焼結を行わず、原料粉末を焼結温度１９００℃で１
時間ホットプレス焼結した。
ズマ焼結を行わず、原料粉末を焼結温度１９００℃で１
時間ホットプレス焼結した。
【００４０】
【表１】
【００４１】
【表２】
【００４２】
【表３】
【００４３】また、実施例５，１１，２０、比較例２，
７と同様のセラミックス組成及び製造方法により１３．
５×１３．５ｍｍの各焼結体を得、これを切削チップ
（形状：ＳＰＧＮ１２０３０８、ホーニングなし）に加
工して、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、比較例９としてダイヤモ
ンド焼結体、比較例１０として超硬合金（Ｋ種）を用い
て同様に切削を行った。結果を表４に示す。
７と同様のセラミックス組成及び製造方法により１３．
５×１３．５ｍｍの各焼結体を得、これを切削チップ
（形状：ＳＰＧＮ１２０３０８、ホーニングなし）に加
工して、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、比較例９としてダイヤモ
ンド焼結体、比較例１０として超硬合金（Ｋ種）を用い
て同様に切削を行った。結果を表４に示す。
【００４４】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．
【００４５】
【表４】
【００４６】表１〜３から明らかなように、本発明によ
る硼化物セラミックスは、放電プラズマ焼結を採用する
ことによる低温、短時間での緻密化及び粒成長の抑制に
より、更にはナノサイズの分散粒子による材料組織の微
細、均質化により、本発明の組成範囲外の比較例１〜
３，５，６，８及び従来の焼結方法による比較例４，７
の焼結体に比べて、硬度、破壊靭性が改善されている。
る硼化物セラミックスは、放電プラズマ焼結を採用する
ことによる低温、短時間での緻密化及び粒成長の抑制に
より、更にはナノサイズの分散粒子による材料組織の微
細、均質化により、本発明の組成範囲外の比較例１〜
３，５，６，８及び従来の焼結方法による比較例４，７
の焼結体に比べて、硬度、破壊靭性が改善されている。
【００４７】また、表４から明らかなように、本発明に
よる硼化物セラミックスでは、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、分
散粒子添加量が３０体積％を超えるものや、従来の焼結
法によるものでは、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。
よる硼化物セラミックスでは、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、分
散粒子添加量が３０体積％を超えるものや、従来の焼結
法によるものでは、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。
【００４８】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の硼化物セラ
ミックスの製造方法により製造された硼化物セラミック
スは、破壊靭性、硬度等の機械的特性が著しく高い。そ
の上、高温時でも高硬度・高強度の特性を有する材料で
ある。従って、本発明によれば、切削工具等に応用可能
な高特性のセラミックス材料が提供される。
ミックスの製造方法により製造された硼化物セラミック
スは、破壊靭性、硬度等の機械的特性が著しく高い。そ
の上、高温時でも高硬度・高強度の特性を有する材料で
ある。従って、本発明によれば、切削工具等に応用可能
な高特性のセラミックス材料が提供される。
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｃ０４Ｂ 35/58 １０５ Ｃ０４Ｂ 35/58 １０５Ｍ // Ｂ２３Ｂ 27/14 Ｂ２３Ｂ 27/14 Ｂ
Claims (5)
- 【請求項１】 元素周期律表第４ａ族よりなる群から選
ばれる１元素の硼化物を含む原料粉末を焼結して硼化物
セラミックスを製造する方法において、該原料粉末を放
電プラズマ焼結することを特徴とする硼化物セラミック
スの製造方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、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
粉末に、炭化珪素、炭化チタン、窒化チタン、炭化硼
素、硼化ランタン及び硼化セリウムよりなる群から選ば
れる１種又は２種以上の粉末を前記硼化物粉末との合計
に対して１〜３０体積％添加して放電プラズマ焼結する
ことを特徴とする硼化物セラミックスの製造方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の方法において、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
粉末に、焼結助剤としてニッケル粉末又はニッケル−モ
リブデン合金粉末を、該硼化物粉末との合計に対して５
体積％以下添加して放電プラズマ焼結することを特徴と
する硼化物セラミックスの製造方法。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか１項に記載
の方法において、放電プラズマ焼結を、不活性ガス又は
真空雰囲気中で、温度１４００℃以上及びプレス圧１０
０〜５００ｋｇｆ／ｃｍ2 の条件で行うことを特徴とす
る硼化物セラミックスの製造方法。 - 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか１項に記載
の方法において、原料粉末を成形した後、水素雰囲気
中、７００〜８００℃で還元処理した後放電プラズマ焼
結することを特徴とする硼化物セラミックスの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7115737A JPH08310867A (ja) | 1995-05-15 | 1995-05-15 | 硼化物セラミックスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7115737A JPH08310867A (ja) | 1995-05-15 | 1995-05-15 | 硼化物セラミックスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08310867A true JPH08310867A (ja) | 1996-11-26 |
Family
ID=14669839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7115737A Withdrawn JPH08310867A (ja) | 1995-05-15 | 1995-05-15 | 硼化物セラミックスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08310867A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011184276A (ja) * | 2010-03-11 | 2011-09-22 | Doshisha | 高密度金属ホウ化物の製造方法 |
| JP2014505648A (ja) * | 2010-12-10 | 2014-03-06 | エラクレス | 酸化環境において高温に耐えることができる材料及び部品、及びそれらを製造する方法 |
| JP2015168603A (ja) * | 2014-03-07 | 2015-09-28 | 宮川化成工業株式会社 | 熱電対用導電性セラミックスおよび熱電対 |
| JP2016132612A (ja) * | 2015-01-22 | 2016-07-25 | 株式会社シンターランド | 焼結用金型及びその作製方法 |
| CN112898051A (zh) * | 2021-01-18 | 2021-06-04 | 成都宏科电子科技有限公司 | 黑色氧化铝陶瓷基板金属化的填孔钨浆料及其制备方法 |
| CN114933310A (zh) * | 2022-06-02 | 2022-08-23 | 安阳工学院 | 一种纳米六硼化物粉末的制备方法 |
| CN116589282A (zh) * | 2023-06-06 | 2023-08-15 | 西安热工研究院有限公司 | 一种NiB2 化合物的制备方法及其应用 |
-
1995
- 1995-05-15 JP JP7115737A patent/JPH08310867A/ja not_active Withdrawn
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