JPS61163237A - ＺｒＢ↓２系焼結体 - Google Patents
ＺｒＢ↓２系焼結体Info
- Publication number
- JPS61163237A JPS61163237A JP210085A JP210085A JPS61163237A JP S61163237 A JPS61163237 A JP S61163237A JP 210085 A JP210085 A JP 210085A JP 210085 A JP210085 A JP 210085A JP S61163237 A JPS61163237 A JP S61163237A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sintered body
- zrb2
- weight
- molybdenum
- tungsten
- Prior art date
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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１
本発明は１硼化ジルコニウム（ＺｒＢ２）焼結体さらに
詳しくは、強度、靭性、硬度ならびに耐酸化性に優れた
二硼化ジルコニウム焼結体、特に靭性に優れた二硼化ジ
ルコニウム焼結体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、高靭性かつ耐酸化性等
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＃触性、高融点、導′屯性にも本
質的に優れているため高温耐蝕性部材、発熱体電極等の
広い用途にも使用できるものである。
詳しくは、強度、靭性、硬度ならびに耐酸化性に優れた
二硼化ジルコニウム焼結体、特に靭性に優れた二硼化ジ
ルコニウム焼結体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、高靭性かつ耐酸化性等
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＃触性、高融点、導′屯性にも本
質的に優れているため高温耐蝕性部材、発熱体電極等の
広い用途にも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、高強
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ど実用化さ
れていないのが実状である。
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ば硼
化物系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きれている。
化物系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きれている。
例えば、このような硼化物系サーメットとして鉄属金属
或は鉄属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。
或は鉄属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５１−３０３１３には硼化物の結合材とし
て鉄属金属或は鉄属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、耐庁耗性
或は耐熱性、耐酸化性を有する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、適性焼結温度範囲を広げることが述べ
られている。
て鉄属金属或は鉄属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、耐庁耗性
或は耐熱性、耐酸化性を有する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、適性焼結温度範囲を広げることが述べ
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、特に鉄属金属
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
形成する組織であって、やはり靭性等において十分な結
果は得られていない。
延性に乏しいため焼結体の靭性は低いし、特に鉄属金属
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
形成する組織であって、やはり靭性等において十分な結
果は得られていない。
ましてや二層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ている靭性
が高くかつ耐酸化性等に優れた二層化ジルコニウム焼結
体を開発すべく種々研究の結果、本発明を見い出すに至
ったものである。
が高くかつ耐酸化性等に優れた二層化ジルコニウム焼結
体を開発すべく種々研究の結果、本発明を見い出すに至
ったものである。
［問題点を解決するための手段１
そこで、本発明者らは、この欠点を改良し、かつ二層化
ジルコニウムの有用な特性を発揮させる結合材を見い出
し、結合部が珪素、及び／又はアルミニウムが固溶した
鉄属金属などを提案（特願昭５９−１３１８２５号）し
てきた。
ジルコニウムの有用な特性を発揮させる結合材を見い出
し、結合部が珪素、及び／又はアルミニウムが固溶した
鉄属金属などを提案（特願昭５９−１３１８２５号）し
てきた。
しかるに、さらに詳しく研究を進めていく内に、モリブ
デン及び／又はタングステンを鉄属金属固溶限度内に添
加することにより、（二層化ジルコニウムと鉄属金属の
みを焼結させた場合は焼結体から鉄属金属が浸み出し、
気孔が多（、ＺｒＢ２の粒成長を生じ、抗折力・靭性が
低い）、鉄属金属の焼結体からの浸み出しを防止し、か
つ゛粒成長を抑制し、このことにより、高密度、高強度
、高靭性なる焼結体が得られることを見い出した。
デン及び／又はタングステンを鉄属金属固溶限度内に添
加することにより、（二層化ジルコニウムと鉄属金属の
みを焼結させた場合は焼結体から鉄属金属が浸み出し、
気孔が多（、ＺｒＢ２の粒成長を生じ、抗折力・靭性が
低い）、鉄属金属の焼結体からの浸み出しを防止し、か
つ゛粒成長を抑制し、このことにより、高密度、高強度
、高靭性なる焼結体が得られることを見い出した。
即ち、本発明は鉄属金属と少なくとも１種以」−の添加
剤を含む結合部からなる二層化ジルコニウムの焼結体で
あって結合部が、モリブデン及／又はタングステンが固
溶した鉄属金属を結合部とした、高密度、高強度、高靭
性で特徴づけられている二層化ジルコニウム焼結体を要
旨とするものである。
剤を含む結合部からなる二層化ジルコニウムの焼結体で
あって結合部が、モリブデン及／又はタングステンが固
溶した鉄属金属を結合部とした、高密度、高強度、高靭
性で特徴づけられている二層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、酸
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。
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。
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属金属は、′粉砕にともな
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ＬＬするため、出発原料は微粉末はど好ま
しく、例えば力ルポニル法によって生成される純度９９
．５重量％以１−、モ均粒径１．５ｐＬｍ程度のものが
好ましい。特にカーボン量は０．１重量％以下が好まし
い。
を形成する結合材に用いる鉄属金属は、′粉砕にともな
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ＬＬするため、出発原料は微粉末はど好ま
しく、例えば力ルポニル法によって生成される純度９９
．５重量％以１−、モ均粒径１．５ｐＬｍ程度のものが
好ましい。特にカーボン量は０．１重量％以下が好まし
い。
また、鉄属金属に固溶せしめるモリブデン粉末は、純度
８８．８重紙％以」二、平均粒径０．５〜１．０ｇｍと
して用いるのが好ましく、タングステン粉末は純度８９
．０重量％以［−１平均粒径１ｇｍ以下として用いるの
が好ましい。
８８．８重紙％以」二、平均粒径０．５〜１．０ｇｍと
して用いるのが好ましく、タングステン粉末は純度８９
．０重量％以［−１平均粒径１ｇｍ以下として用いるの
が好ましい。
本発明のＺｒＢ２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、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成はホラ）・プレス（この場
合の圧力は２０ｋｇ／ｃｍ？以１−できれば３００〜４
００ ｋｇ／ｃｍ２程度がよい）で、１０００°Ｃ以上
の温度、多くの場合１１００〜１７００°Ｃ程度の温度
領域で加熱することで可能である。
所定量を配合、混合し、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成はホラ）・プレス（この場
合の圧力は２０ｋｇ／ｃｍ？以１−できれば３００〜４
００ ｋｇ／ｃｍ２程度がよい）で、１０００°Ｃ以上
の温度、多くの場合１１００〜１７００°Ｃ程度の温度
領域で加熱することで可能である。
本発明焼結体は、このようにＺｒｆｈを主体として、こ
れらの結合部が鉄属金属の少なくとも１種とこれに固溶
したモリブデン及び／又はタングステンで形成されたも
のであるが、これらのＺｒｔｈと結合部の焼結体におけ
る割合は、重量％で、ＺｒＢ２が３０〜８５％、結合部
が５−７０％、望ましくは前者４０〜９０％、後−＆ｌ
Ｏ〜６０％とすることである。
れらの結合部が鉄属金属の少なくとも１種とこれに固溶
したモリブデン及び／又はタングステンで形成されたも
のであるが、これらのＺｒｔｈと結合部の焼結体におけ
る割合は、重量％で、ＺｒＢ２が３０〜８５％、結合部
が５−７０％、望ましくは前者４０〜９０％、後−＆ｌ
Ｏ〜６０％とすることである。
本発明に前記割合とする理由は、結合部が少なすぎると
緻密な焼結体が得られないためなどであり、あまり多す
ぎても耐熱性の低下や焼結時の変形が著しくなるなど好
ましくないためである。
緻密な焼結体が得られないためなどであり、あまり多す
ぎても耐熱性の低下や焼結時の変形が著しくなるなど好
ましくないためである。
尚、これらにおいて本焼結体の目的、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。
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、結合部を形成するモリブデン及び／又はタング
ステンを含む鉄属金属におけるこれらの割合は次の通り
である。尚、０内は望ましい範囲である。
ステンを含む鉄属金属におけるこれらの割合は次の通り
である。尚、０内は望ましい範囲である。
・鉄を結合材とする場合は、Ｆｅとの含量中、０．８
≦Ｍｏ≦ ８ （１，７≦Ｍｏ≦ ７重量％）０
．５≦Ｗ≦５ （１，５≦Ｗ≦４．５重量％）・ニ
ッケルを結合材とする場合は、Ｎｉとの含量中、 ０．５ ≦Ｍｏ≦２０ （３重Ｍｏ≦１５重量％）
０．５ ≦Ｗ ≦２９ （］ ＜Ｗ ≦２０重
Ｍ％）・コバルトを結合材とする場合は、Ｃｏとの含量
中、 ０．５ ≦Ｍｏ≦１０ （２≦Ｍｏ≦ ８重量２）
０．５ ≦Ｗ≦１０ （２≦Ｗ ≦ ８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、これは各鉄属金属に固溶する
モリブデン、タングステンの量がそれぞれ異なるためで
あり、本発明焼結体としては、モリブデンやタングステ
ン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
という知見に基くものである。
≦Ｍｏ≦ ８ （１，７≦Ｍｏ≦ ７重量％）０
．５≦Ｗ≦５ （１，５≦Ｗ≦４．５重量％）・ニ
ッケルを結合材とする場合は、Ｎｉとの含量中、 ０．５ ≦Ｍｏ≦２０ （３重Ｍｏ≦１５重量％）
０．５ ≦Ｗ ≦２９ （］ ＜Ｗ ≦２０重
Ｍ％）・コバルトを結合材とする場合は、Ｃｏとの含量
中、 ０．５ ≦Ｍｏ≦１０ （２≦Ｍｏ≦ ８重量２）
０．５ ≦Ｗ≦１０ （２≦Ｗ ≦ ８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、これは各鉄属金属に固溶する
モリブデン、タングステンの量がそれぞれ異なるためで
あり、本発明焼結体としては、モリブデンやタングステ
ン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
という知見に基くものである。
実施例
実施例１
ＺｒＢ２粉末（純度９９．５Ｌ平均粒径７．２ ＩＬｍ
） Ｅｉ３重量部、鉄粉末（純度９９．６Ｌ平均粒径４
＃Ｌｍ）３５．４重に部およびタングステン粉末（純度
９８．０２、平均粒径１ ｐＬｍ） １．［ｉ重量部を
エタノールを用い超硬ポール８時間粉砕混合した。真空
乾燥した混合粉末を６０１１Ｉ＋１径の黒鉛型に入れ、
アルゴン中において３５０ｋｇ／ｃｍ２ に加圧しなが
ら１２３０℃に３０分間加熱した。このようにして直径
＋３０１１１１、高さ１０ｍｍの焼結体を得た。この焼
結体は室温における抗折強度１００ｋｇ／ｃｍ２ 、８
００°Ｃにおけるの抗折強度１２０ｋｇ／ｃｍ２ 、破
壊靭性Ｋｉｃ ９ＭＮ／ｍ３／２（シェブロンノツチ法
、ノツチ角度ｓｏ’ ）、室温におけるビッカース硬度
１２００ｋｇ／＋ａａ＋２、相対密度９９．９３％の気
孔のない良好なものであった。
） Ｅｉ３重量部、鉄粉末（純度９９．６Ｌ平均粒径４
＃Ｌｍ）３５．４重に部およびタングステン粉末（純度
９８．０２、平均粒径１ ｐＬｍ） １．［ｉ重量部を
エタノールを用い超硬ポール８時間粉砕混合した。真空
乾燥した混合粉末を６０１１Ｉ＋１径の黒鉛型に入れ、
アルゴン中において３５０ｋｇ／ｃｍ２ に加圧しなが
ら１２３０℃に３０分間加熱した。このようにして直径
＋３０１１１１、高さ１０ｍｍの焼結体を得た。この焼
結体は室温における抗折強度１００ｋｇ／ｃｍ２ 、８
００°Ｃにおけるの抗折強度１２０ｋｇ／ｃｍ２ 、破
壊靭性Ｋｉｃ ９ＭＮ／ｍ３／２（シェブロンノツチ法
、ノツチ角度ｓｏ’ ）、室温におけるビッカース硬度
１２００ｋｇ／＋ａａ＋２、相対密度９９．９３％の気
孔のない良好なものであった。
実施例２乃至４７及び比較例１乃至１２実施例１と同様
のＺ ｒＢ２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４￥性を示すと次の通りである。（尚、焼結体の
重量の割合は試料配合組成の割合と殆ど差異は認められ
なかったとともに、実施例２〜４７のものの相対密度は
いずれも８８．５％以上のものばかりであった。） ［発明の効果］ このように、モリブデン及び又はタングステンは鉄属金
属に固有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を兼ね備えたＺｒＢ２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
に至ったのであり、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。
のＺ ｒＢ２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４￥性を示すと次の通りである。（尚、焼結体の
重量の割合は試料配合組成の割合と殆ど差異は認められ
なかったとともに、実施例２〜４７のものの相対密度は
いずれも８８．５％以上のものばかりであった。） ［発明の効果］ このように、モリブデン及び又はタングステンは鉄属金
属に固有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を兼ね備えたＺｒＢ２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
に至ったのであり、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。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、二硼化ジルコニウムと少なくとも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、結合部がモリ
ブデン及び／又はタングステン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５〜７０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１０〜７０重量％である特許請求の範囲第
２項記載の焼結体。 ４、鉄属金属が少な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、固溶しているモリブデン及び／又はタングステンは
、Ｆｅとの合量中重量％で、 ０．８≦Ｍｏ≦８及び又は０．５≦Ｗ≦５ である特許請求の範囲第４項記載の焼結体。 ６、鉄属金属が少なくともニッケルを含む特許請求の範
囲第１項乃至第３項いずれかの記載の焼結体。 ７、固溶しているモリブデン及び／又はタングステンは
、Ｎｉとの合量中重量％で、 ０．５≦Ｍｏ≦２０及び又は０．５≦Ｗ≦２９である特
許請求の範囲第６項記載の焼結体。 ８、鉄属金属が少な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、固溶しているモリブデン及び／又はタングステンは
、Ｃｏとの合量中重量％で、 ０．５≦Ｍｏ≦１０及び又は０．５≦Ｗ≦１０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 |
|---|---|---|---|
| JP210085A JPS61163237A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | ＺｒＢ↓２系焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP210085A JPS61163237A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | ＺｒＢ↓２系焼結体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61163237A true JPS61163237A (ja) | 1986-07-23 |
Family
ID=11519925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP210085A Pending JPS61163237A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | ＺｒＢ↓２系焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61163237A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03166335A (ja) * | 1988-08-30 | 1991-07-18 | Sutek Corp | 分散強化材料 |
| CN112760545A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-05-07 | 湘潭大学 | 耐铝液腐蚀的金属陶瓷复合材料、粉末及其涂层、沉没辊 |
-
1985
- 1985-01-11 JP JP210085A patent/JPS61163237A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03166335A (ja) * | 1988-08-30 | 1991-07-18 | Sutek Corp | 分散強化材料 |
| CN112760545A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-05-07 | 湘潭大学 | 耐铝液腐蚀的金属陶瓷复合材料、粉末及其涂层、沉没辊 |
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