JPS6112848A - 二硼化ジルコニウム焼結体 - Google Patents
二硼化ジルコニウム焼結体Info
- Publication number
- JPS6112848A JPS6112848A JP13192584A JP13192584A JPS6112848A JP S6112848 A JPS6112848 A JP S6112848A JP 13192584 A JP13192584 A JP 13192584A JP 13192584 A JP13192584 A JP 13192584A JP S6112848 A JPS6112848 A JP S6112848A
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- JP
- Japan
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- sintered body
- powder
- solid solution
- zrb2
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は二硼化ジルコニウム（ＺｒＢ２）焼結体さらに
詳しくは強度、靭性ならびに耐酸化性に優れた二硼化ジ
ルコニウムに関するものである。
詳しくは強度、靭性ならびに耐酸化性に優れた二硼化ジ
ルコニウムに関するものである。
本発明により得られる焼結体は、高密度、高強度、高靭
性かつｉｔｍ化等に優れた材料であるため、切削工具や
機械構成部材などに好適であり、さらに耐蝕性、高融点
、導電性にも本質的に優れているため高温耐蝕性部材、
発熱体電極等の広い用途に使用できるものである。
′（従来の技術） 一般に金属硼化物セラミックスは高融点で高硬度、測強
度、高耐蝕の性質を有し、従来から切削工具などに実用
化されており、特にチタンの硼化物などは広く使用され
ているが、ジルコニウムの硼化物としては殆んど実用化
されていないのが実状である。
性かつｉｔｍ化等に優れた材料であるため、切削工具や
機械構成部材などに好適であり、さらに耐蝕性、高融点
、導電性にも本質的に優れているため高温耐蝕性部材、
発熱体電極等の広い用途に使用できるものである。
′（従来の技術） 一般に金属硼化物セラミックスは高融点で高硬度、測強
度、高耐蝕の性質を有し、従来から切削工具などに実用
化されており、特にチタンの硼化物などは広く使用され
ているが、ジルコニウムの硼化物としては殆んど実用化
されていないのが実状である。
また、これらの硼化物と金属との複合体いいかえれは硼
化物糸サーメット的なものも一部実用化されているし、
或は使用しうるものとして種々の提案もなされている。
化物糸サーメット的なものも一部実用化されているし、
或は使用しうるものとして種々の提案もなされている。
例えば、このような硼化物系サーメットとして鉄族金属
或は鉄族金属を含む金属間化合物を結合材とする焼結体
が知られており、切削工具、機械構成部材或は時計用フ
レーム等の装身具として利用しうると考えられ、その試
みがなされている。
或は鉄族金属を含む金属間化合物を結合材とする焼結体
が知られており、切削工具、機械構成部材或は時計用フ
レーム等の装身具として利用しうると考えられ、その試
みがなされている。
即ち、特開昭５１−３０２１３には硼化物の結合材とし
て鉄族金属或は鉄族金属を含む合金を用いることにより
、良好な機械的性質と界面特性および耐蝕性、耐摩耗性
或は耐熱性、耐醇化性を有すことが述べられているし、
また特公昭５８−３７２７５には硼化物の結合材として
珪化物を用い、適正焼結温度範囲を広げうろことが述べ
られている。
て鉄族金属或は鉄族金属を含む合金を用いることにより
、良好な機械的性質と界面特性および耐蝕性、耐摩耗性
或は耐熱性、耐醇化性を有すことが述べられているし、
また特公昭５８−３７２７５には硼化物の結合材として
珪化物を用い、適正焼結温度範囲を広げうろことが述べ
られている。
（発明の解決しようとする問題点）
しかしながら、これらに示されている結合材は一般に展
延性に乏しいため焼結体の靭性は低いし、特に鉄族金属
を使用することを示唆していてもそれは金属間化合物を
形成する組成であって、やはり靭性等において十分な結
果は得られないし、−１結合材として展延性のある金属
を用いても、焼結体が高温環境下で使用されると耐酸化
性が十分でないものしか得られないものであった。
延性に乏しいため焼結体の靭性は低いし、特に鉄族金属
を使用することを示唆していてもそれは金属間化合物を
形成する組成であって、やはり靭性等において十分な結
果は得られないし、−１結合材として展延性のある金属
を用いても、焼結体が高温環境下で使用されると耐酸化
性が十分でないものしか得られないものであった。
ましてや二硫化ジルコニウムにおいて、これらの問題を
解決しようとする具体的提案は殆んどなされていないの
が実状である。
解決しようとする具体的提案は殆んどなされていないの
が実状である。
このような点に鑑み、本発明者らは所望されティる靭性
が旨くかつ耐酸化性等に優れた二硫化ジルコニウム焼結
体を開発すべく裡々研究の結果本発明を見い出すに至っ
たものである。
が旨くかつ耐酸化性等に優れた二硫化ジルコニウム焼結
体を開発すべく裡々研究の結果本発明を見い出すに至っ
たものである。
（問題を解決するだめの手段） ゛
即ち、本発明は前述の問題を解決すべくなされたもので
あり、二硫化ジルコニウムと少くとも１ａ＋以上の鉄族
金属を含む結合部からなる焼結体であって、結合部が珪
素及び／又はアルミニウムが固溶した鉄族金属で特徴つ
けられている二硫化ジルコニウム焼結体を要旨とするも
のである。
あり、二硫化ジルコニウムと少くとも１ａ＋以上の鉄族
金属を含む結合部からなる焼結体であって、結合部が珪
素及び／又はアルミニウムが固溶した鉄族金属で特徴つ
けられている二硫化ジルコニウム焼結体を要旨とするも
のである。
本発明に用いるＺｒＢ２は例えば酸化ジルコニウム、敏
化硼素およびカーボンの混合物を高温で反応させること
により得られ、本焼結体の製造には可及的に純度の高い
ものを用いるのが好ましく、また粒径も可及的に小さい
粉末が好ましい０ 具体的には純度９９％以上、平均粒径１０μｍ特には５
μｍ以下のものがそれである。
化硼素およびカーボンの混合物を高温で反応させること
により得られ、本焼結体の製造には可及的に純度の高い
ものを用いるのが好ましく、また粒径も可及的に小さい
粉末が好ましい０ 具体的には純度９９％以上、平均粒径１０μｍ特には５
μｍ以下のものがそれである。
また、本焼結体であるＺｒＢ２を緻密に焼結できる結合
部を形成する結合材に用いる鉄族金属は粉砕に七もなっ
て生じる微粉末の酸化或はボールミルの摩耗による不純
物混入を防止するだめ、出発原料は微粉末はど好ましく
、例えばカルボニル法によって生成される純度９９．５
重量係以上、平均粒径１．５μｍ程度のものが好ましい
０ 寸だ、これらの鉄族金属に固溶せしめる珪素粉末は、珪
素粒子を粉砕、分級し、５μｍ以下として用いるのが好
ましく、アルミニウム粉末は酸素との反応が激しいため
機械的粉砕での微粉化は難しく、蒸発法によって得られ
るサブミクロン級の超微粉末として用いるのが好ましい
。
部を形成する結合材に用いる鉄族金属は粉砕に七もなっ
て生じる微粉末の酸化或はボールミルの摩耗による不純
物混入を防止するだめ、出発原料は微粉末はど好ましく
、例えばカルボニル法によって生成される純度９９．５
重量係以上、平均粒径１．５μｍ程度のものが好ましい
０ 寸だ、これらの鉄族金属に固溶せしめる珪素粉末は、珪
素粒子を粉砕、分級し、５μｍ以下として用いるのが好
ましく、アルミニウム粉末は酸素との反応が激しいため
機械的粉砕での微粉化は難しく、蒸発法によって得られ
るサブミクロン級の超微粉末として用いるのが好ましい
。
本発明のＺ ｒ Ｂ ２焼結体を得るには、これらの各
粉末の所定量を配合、混合し７、この混合粉末を黒鉛型
に充填し、アルゴン、水素、或は真空中のような中性或
は還元性雰囲気中において常圧焼結体或はホットプレス
（この場合の圧力は２０覧以上でされは３００〜４００
地程度がよい）で、１０００℃以上の温度、多くの場合
１３００〜１７００℃程度の温度領域で加熱することで
可能である。
粉末の所定量を配合、混合し７、この混合粉末を黒鉛型
に充填し、アルゴン、水素、或は真空中のような中性或
は還元性雰囲気中において常圧焼結体或はホットプレス
（この場合の圧力は２０覧以上でされは３００〜４００
地程度がよい）で、１０００℃以上の温度、多くの場合
１３００〜１７００℃程度の温度領域で加熱することで
可能である。
不発明焼結体は、このようにＺｒＢ２を主体としてこれ
らの結合部が鉄族金属の少くとも１種とこれに固溶した
珪素及び／又はアルミニウムで形成されているものであ
るが、これらのＺ ｒＢ２と結合部の焼結体における割
合は、重量％でＺｒ、Ｂ２が９２〜７０転結合部が８〜
３０％、望ましくは前者９０〜７５チ、後者１０〜２５
％とすることである。
らの結合部が鉄族金属の少くとも１種とこれに固溶した
珪素及び／又はアルミニウムで形成されているものであ
るが、これらのＺ ｒＢ２と結合部の焼結体における割
合は、重量％でＺｒ、Ｂ２が９２〜７０転結合部が８〜
３０％、望ましくは前者９０〜７５チ、後者１０〜２５
％とすることである。
不発つ」に前記割合とする理臼は、結合部が少なすぎる
と叔庇・な焼結体が得られないためなどで必り、葦だ多
ずきても耐熱性の低下や焼結時の変形か著しくなるなど
好１しくないためである０ 向、これらにおいで本焼結体の目的、効果を損わない程
度において少量の他の成分又は不可避的不純物が含まれ
ていても差支えないことは勿論である。
と叔庇・な焼結体が得られないためなどで必り、葦だ多
ずきても耐熱性の低下や焼結時の変形か著しくなるなど
好１しくないためである０ 向、これらにおいで本焼結体の目的、効果を損わない程
度において少量の他の成分又は不可避的不純物が含まれ
ていても差支えないことは勿論である。
つぎに結合部を形成する珪素及び又はアルミニウムを含
む鉄族金属におけるこれらの割合は次の通りが望瞥しい
。
む鉄族金属におけるこれらの割合は次の通りが望瞥しい
。
・鉄を結合材とする場合は、Ｆｅとの合量中０．３≦Ｓ
ｉ≦５重量係。
ｉ≦５重量係。
０．３≦Ａ１≦１０重量饅
・ニッケルを結合材とする場合は、Ｎｉとの合烏：中
０．３≦Ｓ１≦５重量％。
０．３≦Ａ１≦５重量％
・コバルトを結合材とする場合は、Ｃｏとの合量中
０．３≦Ｓｉ≦６重ｉｔ％。
Ｑ、 ３ ＜ Ａ’ｌ≦１重量％
これらの割合は、このように鉄、ニッケル。
コバルトによってそれぞれ異なるが、これは各鉄族金属
に固溶する珪素、アルミニウムの童がそわぞれ異なるた
めであり、本発明焼結体としては、′Ｍ−索やアルミニ
ウムが固溶量を越えると脆弱な金属間化合物を析出する
ことに起因すると思われる焼結体としての靭性が低下す
るという知見に基づくものである。
に固溶する珪素、アルミニウムの童がそわぞれ異なるた
めであり、本発明焼結体としては、′Ｍ−索やアルミニ
ウムが固溶量を越えると脆弱な金属間化合物を析出する
ことに起因すると思われる焼結体としての靭性が低下す
るという知見に基づくものである。
また、珪素及び又はアルミニウムが０．３チ未満である
と十分な耐酸化性の向上が見られなくなる。
と十分な耐酸化性の向上が見られなくなる。
（発明の効果）
このように珪素及び又はアルミニウムを鉄族金属に固溶
する範囲内でこれに併用することにより、焼結体として
の靭性向上ならびに耐酸化性向上などを兼ね備えたＺｒ
Ｂ２焼結体の特性をさらに生かすことのできる著しい効
果が見い出されるに至ったＱであり、前述した如き種々
の用途に幅広く使用可能となり、その工業的価値は多大
なものである。
する範囲内でこれに併用することにより、焼結体として
の靭性向上ならびに耐酸化性向上などを兼ね備えたＺｒ
Ｂ２焼結体の特性をさらに生かすことのできる著しい効
果が見い出されるに至ったＱであり、前述した如き種々
の用途に幅広く使用可能となり、その工業的価値は多大
なものである。
（実施例）
実施例ｌ
ＺｒＢ２ 粉末（純度９８．５％、平均粒径０．５μｍ
）ｓ９．ｓｘ量部、鉄粉末（純度９９．０チ、平均粒径
１．５μｍ）ｉｏ重量部および珪素粉末（純度９８．０
％、平均粒径３μｍ）０．５重量部をエタノールを用い
、アルミナ製ボールミルで２時間湿式混合した。乾燥し
た混合粉末を６０笥径の黒鉛型に入れ、アルゴン中にお
いて３５０３に加圧しながら１５００℃に３０分間加熱
した。
）ｓ９．ｓｘ量部、鉄粉末（純度９９．０チ、平均粒径
１．５μｍ）ｉｏ重量部および珪素粉末（純度９８．０
％、平均粒径３μｍ）０．５重量部をエタノールを用い
、アルミナ製ボールミルで２時間湿式混合した。乾燥し
た混合粉末を６０笥径の黒鉛型に入れ、アルゴン中にお
いて３５０３に加圧しながら１５００℃に３０分間加熱
した。
このようにして、直径６０ｔ＋＋１高さ１０醒の焼結体
を得た。この焼結体は、室温における抗折強度７０ ＃
／ｍｊ、１０００℃における抗折強度８５ｋｙ／ｍｉ、
破壊靭性に１ａ （ビッカース圧痕法）９ＭＮｉｍ＊／
″、室温におけるビッカース硬度１７００鯉／−１相対
密度９９．９６チ、１２００℃、５時間保持後の酸化増
量が１２ｍ＆／−の気孔のない良好なものであった。
を得た。この焼結体は、室温における抗折強度７０ ＃
／ｍｊ、１０００℃における抗折強度８５ｋｙ／ｍｉ、
破壊靭性に１ａ （ビッカース圧痕法）９ＭＮｉｍ＊／
″、室温におけるビッカース硬度１７００鯉／−１相対
密度９９．９６チ、１２００℃、５時間保持後の酸化増
量が１２ｍ＆／−の気孔のない良好なものであった。
実施例２〜９及び比較例１〜６
実施例１と同様のＺｒＢ２粉末に各金属粉末の所定量を
実施例１と同様の黒鉛型に入れ、特定の焼結条件で焼結
して得た各焼結体の特性を示すと次の通りである。
実施例１と同様の黒鉛型に入れ、特定の焼結条件で焼結
して得た各焼結体の特性を示すと次の通りである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、二硼化ジルコニウムと少くとも１種以上の鉄族金属
を含む結合部からなる焼結体であって、結合部が珪素及
び／又はアルミニウムが固溶した鉄族金属で特徴づけら
れている二硼化ジルコニウム焼結体。 ２、結合部が８〜３０重量％である特許請求の範囲第１
項記載の焼結体。 ３、結合部が１０〜２５重量％である特許請求の範囲第
２項記載の焼結体。 ４、鉄族金属が少くとも鉄を含む特許請求の範囲第１項
乃至第３項いずれか記載の焼結体。 ５、固溶している珪素及び／又はアルミニウムは、Ｆｅ
との合量中重量％で、 ０．３≦Ｓｉ≦５及び／又は０．３≦Ａ１≦１０である
特許請求の範囲第４項記載の焼結体。 ６、鉄族金属が少くともニッケルを含む特許請求の範囲
第１項乃至第３項いずれか記載の焼結体。 ７、固溶している珪素及び／又はアルミニウムは、Ｎｉ
との合量中重量％で、 ０．３≦Ｓｉ≦５及び又は０．３≦Ａｌ≦５である特許
請求の範囲第６項記載の焼結体。 ８、鉄属金属が少くともコバルトを含む特許請求の範囲
第１項乃至第３項いずれか記載の焼結体。 ９、固溶している珪素及び／又はアルミニウムは、Ｃｏ
との合量中重量％で、 ０．３≦Ｓｉ≦６及び又は０．３≦Ａｌ≦１である特許
請求の範囲第８項記載の焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13192584A JPS6112848A (ja) | 1984-06-28 | 1984-06-28 | 二硼化ジルコニウム焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13192584A JPS6112848A (ja) | 1984-06-28 | 1984-06-28 | 二硼化ジルコニウム焼結体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6112848A true JPS6112848A (ja) | 1986-01-21 |
Family
ID=15069406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13192584A Pending JPS6112848A (ja) | 1984-06-28 | 1984-06-28 | 二硼化ジルコニウム焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6112848A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5055280A (en) * | 1987-09-18 | 1991-10-08 | National Research Institute For Metals | Process for producing transition metal boride fibers |
-
1984
- 1984-06-28 JP JP13192584A patent/JPS6112848A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5055280A (en) * | 1987-09-18 | 1991-10-08 | National Research Institute For Metals | Process for producing transition metal boride fibers |
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