JPH09110530A - 窒化チタン焼結体及びその製造方法 - Google Patents
窒化チタン焼結体及びその製造方法Info
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Abstract
度を極めて低くすることができる窒化チタン焼結体及び
その製造方法の提供。 【解決手段】 窒化チタン粉末にY2O3/MgAl2O4
が重量比で1/4〜2/1にあるY2O3及びMgAl2
O4の粉末を3〜20重量%、窒化けい素粉末を5重量
%以上添加して混合し、その混合物を成形して窒素ガス
雰囲気中で1500℃以上の温度で常圧焼結することで
製造した窒化チタン焼結体。
Description
及びその製造方法に関し、特に低温で常圧焼結できる窒
化チタン焼結体及びその製造方法に関する。
が金色である等の特徴を有し、切削工具等の耐摩耗部
材、導電性部品、金メッキの代用等に利用されている。
この窒化チタンは焼結が極めて難しいため、これら窒化
チタンの特徴を活かした利用については、CVD法、イ
オンプレーティング法等により金属あるいはセラミック
スの母材に窒化チタンをコーティングして用いられてい
るのが一般的である。しかし、コーティングしたものは
コーティング膜の摩耗、はがれ等の問題があるため、部
材全体が窒化チタン質の焼結体であることが望まれてい
る。
チタン粉末が極めて難焼結性であるため、単体ではホッ
トプレス法を用いても緻密な焼結体を得ることは困難で
あることから、焼結助剤を添加してホットプレスで焼結
するという方法が採られている。例えば、日本セラミッ
クス協会学術論文誌101[3]279−284(19
93)では、Al2O3、Y2O3、B4Cが焼結助剤とし
て有効であり、これらの助剤を用いてホットプレスを行
った場合に相対密度96〜98%の緻密体が得られたと
述べられている。
56531によると、六方晶窒化ホウ素を焼結助剤とし
て添加し焼結すれば、常圧焼結でも相対密度96〜9
9.9%の緻密体が得られたと述べられている。
者の例では焼結方法がホットプレス法であるため、任意
形状を工業的に製造する方法としては適しておらず、ま
た後者の例では常圧焼結の方法であってもその焼結温度
が1900℃以上と非常に高温が必要であるという問題
があった。
体及びその製造方法が有する課題に鑑みなされたもので
あって、その目的は、常圧焼結することができ、しかも
その焼結温度を極めて低くすることができる窒化チタン
焼結体及びその製造方法を提供することにある。
を達成するため鋭意研究した結果、窒化チタンにY
2O3、MgAl2O4及び窒化けい素の焼結助剤を加えた
組成とすれば、常圧でしかも極めて低い温度で焼結して
も緻密で高強度の窒化チタンが得られるとの知見を得、
本発明を完成した。
剤としてY2O3/MgAl2O4が重量比で1/4〜2/
1にあるY2O3及びMgAl2O4を3〜20重量%含
み、さらに窒化けい素を5重量%以上含んだ組成である
ことを特徴とする窒化チタン焼結体(請求項1)とし、
また本発明は、(2)窒化チタン粉末にY2O3/MgA
l2O4が重量比で1/4〜2/1にあるY2O3及びMg
Al2O4の粉末を3〜20重量%、窒化けい素粉末を5
重量%以上添加して混合し、その混合物を成形して窒素
ガス雰囲気中で1500℃以上の温度で常圧焼結するこ
とを特徴とする窒化チタン焼結体の製造方法(請求項
2)とすることを要旨とする。以下にさらに詳細に説明
する。
O3及びMgAl2O4については、そのY2O3/MgA
l2O4が重量比で1/4〜2/1であるとし、その含有
量が3〜20重量%であるとした。Y2O3及びMgAl
2O4の含有量とともにY2O3/MgAl2O4の比率も極
めて重要であり、これら含有量及び比率がこの範囲にな
いと常圧でしかも低い温度での焼結は難しく、緻密な焼
結体にならない。
上とした。5重量%より少ないとやはり緻密な焼結体に
ならない。含有量が多いのは緻密な焼結体になるという
点では問題ないが、その量が多すぎると窒化チタン本来
の特徴、例えば導電性等の性能が低下するので30重量
%以下が好ましい。
タン粉末に(1)の組成となるようにY2O3、MgAl
2O4及び窒化けい素粉末を添加して配合、混合、成形
し、その成形体を窒素ガス雰囲気中で1500℃以上の
温度で常圧焼結することとした。使用する原料はいずれ
も市販の工業用粉末を用いることができ、その粉末の粒
径としては細かい方が望ましく、窒化チタン、Y2O3及
びMgAl2O4粉末においては、2μm以下が、窒化け
い素粉末においては1μm以下が好ましい。これより粗
くても焼結体の相対密度や強度が急激には低下しない
が、粗ければ粗いほど相対密度や強度の低下が大きくな
るので好ましくない。
密な焼結体は得られず、これら原料の配合が本発明の規
定範囲内にあれば、常圧で焼結でき、しかも1500℃
以上の低い温度でも緻密に焼結できる。1500℃より
低すぎると緻密に焼結できない。上限は2000℃程度
まで差し支えないが、あまり温度が高すぎると低温焼結
できる効果が薄れてしまうので1700℃以下が好まし
い。焼結時間については、成形体の大きさ等により異な
るが通常は1〜3時間程度で緻密化は完了する。
らに詳細に述べると、平均粒径が2μm以下の窒化チタ
ン粉末に、焼結助剤として2μm以下のY2O3及びMg
Al2O4粉末をY2O3/MgAl2O4の比が重量比で1
/4〜2/1となるように、またその含有量が3〜20
重量となるように添加し、さらに1μm以下の窒化けい
素粉末を5〜30重量%添加して、これら原料をボール
ミル等の慣用の方法で混合する。その混合物をプレス等
の慣用の方法で成形し、N2ガス雰囲気中で1500〜
1700℃の温度で常圧焼結することで極めて緻密な窒
化チタン焼結体が得られる。
焼結でしかも極めて低温の焼結によって十分に緻密で高
密度な窒化チタン焼結体を得ることができる。
本発明をより詳細に説明する。
平均粒径が1.5μmのY2O3粉末、平均粒径が0.8
μmのMgAl2O4粉末及び平均粒径が0.6μmのα
型窒化けい素粉末を表1に示す組成となるように添加
し、メタノールを分散媒としてポットミルで混合後乾燥
した。この粉末をプレス成形して縦50mm、横35m
m、厚さ7mmの成形体を作製した。この成形体をN2
ガス雰囲気下で表1に示す温度で3時間常圧焼結した。
密度を測定して求めた。また曲げ強度は、JIS−R1
601による3点曲げ強度試験により求めた。それらの
結果を表1に示す。
同じ原料を用い、表1に示す組成となるように焼結助剤
を添加し、実施例と同様に焼結体を作製し、この焼結体
を実施例と同じく評価した。その結果を表1に示す。
は、本発明で規定した方法で製造しているので、相対密
度が95%を超える緻密体となっていると共に曲げ強度
も500MPa以上の高強度体となっている。
含有量が本発明の範囲外の3重量%と少ないため、比較
例2では、Y2O3/MgAl2O4の比が同様4/1と大
きいため、比較例3では、Y2O3及びMgAl2O4の含
有量が同様2重量%と少ないため、比較例4では、Y2
O3/MgAl2O4の比が同様1/9と小さいため、比
較例5では、Y2O3及びMgAl2O4の含有量が同様2
5重量%と多いため相対密度、曲げ強度のいずれも低か
った。
とにより、常圧焼結でしかも極めて低温の焼結によって
緻密で高強度の窒化チタン焼結体を得ることができるよ
うになった。これにより、コーティングによらない部材
全体が高強度の焼結体による窒化チタンの作製が極めて
容易となった。
Claims (2)
- 【請求項1】 窒化チタンに焼結助剤としてY2O3/M
gAl2O4が重量比で1/4〜2/1にあるY2O3及び
MgAl2O4を3〜20重量%含み、さらに窒化けい素
を5重量%以上含んだ組成であることを特徴とする窒化
チタン焼結体。 - 【請求項2】 窒化チタン粉末にY2O3/MgAl2O4
が重量比で1/4〜2/1にあるY2O3及びMgAl2
O4の粉末を3〜20重量%、窒化けい素粉末を5重量
%以上添加して混合し、その混合物を成形して窒素ガス
雰囲気中で1500℃以上の温度で常圧焼結することを
特徴とする窒化チタン焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29169695A JP3735397B2 (ja) | 1995-10-16 | 1995-10-16 | 窒化チタン焼結体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP29169695A JP3735397B2 (ja) | 1995-10-16 | 1995-10-16 | 窒化チタン焼結体及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09110530A true JPH09110530A (ja) | 1997-04-28 |
JP3735397B2 JP3735397B2 (ja) | 2006-01-18 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29169695A Expired - Fee Related JP3735397B2 (ja) | 1995-10-16 | 1995-10-16 | 窒化チタン焼結体及びその製造方法 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3735397B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011046561A (ja) * | 2009-08-27 | 2011-03-10 | Kyocera Corp | 装飾部品用セラミックスおよび釣糸案内用装飾部品 |
KR102050751B1 (ko) * | 2018-06-05 | 2019-12-04 | (주)단단 | 붕화 티타늄 소결체 및 그 제조방법 |
-
1995
- 1995-10-16 JP JP29169695A patent/JP3735397B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2011046561A (ja) * | 2009-08-27 | 2011-03-10 | Kyocera Corp | 装飾部品用セラミックスおよび釣糸案内用装飾部品 |
KR102050751B1 (ko) * | 2018-06-05 | 2019-12-04 | (주)단단 | 붕화 티타늄 소결체 및 그 제조방법 |
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---|---|
JP3735397B2 (ja) | 2006-01-18 |
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