JPS6144768A - 高強度硼化物焼結体 - Google Patents
高強度硼化物焼結体Info
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- JPS6144768A JPS6144768A JP59166394A JP16639484A JPS6144768A JP S6144768 A JPS6144768 A JP S6144768A JP 59166394 A JP59166394 A JP 59166394A JP 16639484 A JP16639484 A JP 16639484A JP S6144768 A JPS6144768 A JP S6144768A
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- Japan
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- sintered body
- crystals
- present
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- boride
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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ＺｒＢｔ（２ａ化ジルコニウム）やＴｉＢｚ（
２ａ化チタニウム）からなる硼化物焼結体に関するもの
である。
２ａ化チタニウム）からなる硼化物焼結体に関するもの
である。
一般的に金属硼化物セラミックスは高融点で高硬度、高
強度、高耐蝕の特徴を有し、従来から切削工具、熱機関
部品材料などとして用いられているが、実際に実用化さ
れているものの多くはチタニウムの硼化物であって、ジ
ルコニウムの硼化物は殆んど実用化されていないのが実
状である。
強度、高耐蝕の特徴を有し、従来から切削工具、熱機関
部品材料などとして用いられているが、実際に実用化さ
れているものの多くはチタニウムの硼化物であって、ジ
ルコニウムの硼化物は殆んど実用化されていないのが実
状である。
本発明のＺｒＢ１ 及び又はＴｉＢ、質複合焼結体は、
高融点、高強度、高耐蝕、高硬度、導電性、耐酸化性等
の優れた特徴を有するので高温耐蝕性部材、機械部材、
発熱体電極、Ａ１蒸着用ルツボ等に広く使用できる材料
である。
高融点、高強度、高耐蝕、高硬度、導電性、耐酸化性等
の優れた特徴を有するので高温耐蝕性部材、機械部材、
発熱体電極、Ａ１蒸着用ルツボ等に広く使用できる材料
である。
（従来技術）及び（発明が解決しようとする問題点）
ＺｒＢ１ 質の複合焼結体として現在広く実用化されて
いるものは殆んどないが特許などには種々のものが提案
されている。
いるものは殆んどないが特許などには種々のものが提案
されている。
即ち、焼結助剤又は複合材などのＺｒＢ２焼結体におけ
る副成分としてＦｉＭＯＢｉｔなどの珪化物、８ｉＣ，
Ｂ２Ｏなどの炭化物、ＢＮ、）１ｆＮなどの窒化物など
がそれぞれ知られており、それらはそれぞれ一長一短が
ある。
る副成分としてＦｉＭＯＢｉｔなどの珪化物、８ｉＣ，
Ｂ２Ｏなどの炭化物、ＢＮ、）１ｆＮなどの窒化物など
がそれぞれ知られており、それらはそれぞれ一長一短が
ある。
本発明もこれらの一環として特に単純な系で実用的なＺ
ｒＢ１ 質焼結体を得ることを目的として種々検討の結
果、副成分としてＶＣ（炭化タングステン）１に添加す
ることで優れた成果が得られることを見い出したもので
ある。
ｒＢ１ 質焼結体を得ることを目的として種々検討の結
果、副成分としてＶＣ（炭化タングステン）１に添加す
ることで優れた成果が得られることを見い出したもので
ある。
本発明はこのように主としてＺｒＢ２ 質焼結体の開発
を目的としたものであるが、このような考え方ＩＴｉＢ
、質焼結体にも適用してみたところほぼ同様の効果があ
げられることも見い出された。
を目的としたものであるが、このような考え方ＩＴｉＢ
、質焼結体にも適用してみたところほぼ同様の効果があ
げられることも見い出された。
尚、ＴｉＢ、質焼結体においては従来ｗｅ ６添加材
として少量加えることにより具体的には例えばＷＯと合
金からなる炭化タングステン系超硬合金ｔ−５％まで加
えることにより硬度、抗折力、耐蝕性を改善し特に耐衝
撃性に優れた効果を発揮したという提案が特開昭４９−
８５１１５になされているが、これは強度特に高温菌耐
蝕かつ高強度の材質としては強度的に十分満足しうるに
至っていない。これは本発明との対比でいえばｗｅの配
合量の差異及び組織の差異によるものと思われる。
として少量加えることにより具体的には例えばＷＯと合
金からなる炭化タングステン系超硬合金ｔ−５％まで加
えることにより硬度、抗折力、耐蝕性を改善し特に耐衝
撃性に優れた効果を発揮したという提案が特開昭４９−
８５１１５になされているが、これは強度特に高温菌耐
蝕かつ高強度の材質としては強度的に十分満足しうるに
至っていない。これは本発明との対比でいえばｗｅの配
合量の差異及び組織の差異によるものと思われる。
一方、最近セラミックスの弱点である熱的或は機械的衝
撃を克服するために紘維強化法が注目されている。これ
は数百μｍの長？ｔもつウィスカーを母体中に均一に混
合存在せしめることで通常強化するもので、微細組織的
にはウィスカーが母体と反応せず変質することなく母体
中にはりめぐらされているような状態となっている。こ
のようなウィスカー強化セラミックスはそれなシに優れ
たものであるが、ウイスカ−ケ使用することによるコス
ト高、製造上の困難さ、さらにはこの場合、母材である
ＺｒＢ２ 又はＴｉＢ、の焼結温度で変質することのな
い耐熱性を持ったウィスカーは市場に存在していないな
どの致命的な問題を抱えている。
撃を克服するために紘維強化法が注目されている。これ
は数百μｍの長？ｔもつウィスカーを母体中に均一に混
合存在せしめることで通常強化するもので、微細組織的
にはウィスカーが母体と反応せず変質することなく母体
中にはりめぐらされているような状態となっている。こ
のようなウィスカー強化セラミックスはそれなシに優れ
たものであるが、ウイスカ−ケ使用することによるコス
ト高、製造上の困難さ、さらにはこの場合、母材である
ＺｒＢ２ 又はＴｉＢ、の焼結温度で変質することのな
い耐熱性を持ったウィスカーは市場に存在していないな
どの致命的な問題を抱えている。
本発明はこのような点に鑑み、出来るだけ単純な系でか
つ組織内に針状結晶？生成させうろことができればとに
着目し種々研究の結果その開発に成功したものである。
つ組織内に針状結晶？生成させうろことができればとに
着目し種々研究の結果その開発に成功したものである。
（問題点を解決するための手段）
即ち、本発明はジルコニウム及び又はチタニウムから選
ばれた硼化物を主成分とし、副成分きして取＠係で５〜
３０％の炭化タングステン（ｗａ）ｋ含み、かつ組織的
にＺｒＢ４ 又はＴ、ｉＢ。
ばれた硼化物を主成分とし、副成分きして取＠係で５〜
３０％の炭化タングステン（ｗａ）ｋ含み、かつ組織的
にＺｒＢ４ 又はＴ、ｉＢ。
の微細な針状結晶で本質的に特徴づけられている高強度
硼化物焼結体を要旨とするものである。
硼化物焼結体を要旨とするものである。
本発明溶結体はこのようにＺｒＢｚ或はＴｉＥ。
もしくはこれらの両者が主成分であシ、実質的にはこれ
らと副成分としてのＷＣから成分的には構成されている
ものであって、その他の成分としては本発明焼結体の特
質？損わない範囲で含まれていても差支えないが可及的
に少量にとどめることが望ましい。
らと副成分としてのＷＣから成分的には構成されている
ものであって、その他の成分としては本発明焼結体の特
質？損わない範囲で含まれていても差支えないが可及的
に少量にとどめることが望ましい。
本発明焼結体はこのような成分からなるとともに、Ｚｒ
Ｂ２ 又ＦｉＴｉＢ、はその大部分が微細な針状結晶と
して存在し、これらの間に介在しているＷＣ結晶ととも
にその組織を本質的に特徴づけてなるものである。
Ｂ２ 又ＦｉＴｉＢ、はその大部分が微細な針状結晶と
して存在し、これらの間に介在しているＷＣ結晶ととも
にその組織を本質的に特徴づけてなるものである。
ＺｒＢｚ 又はＴｉＢ、の針状結晶はその大部分が径１
〜１５μ、長さ３〜２５μからなっており、多くは径が
３〜１０μ、長さが５〜２０μ程度のものとして焼結体
の製造条件？コントロールすることによ゛り存在せしめ
ることが望ましい。
〜１５μ、長さ３〜２５μからなっており、多くは径が
３〜１０μ、長さが５〜２０μ程度のものとして焼結体
の製造条件？コントロールすることによ゛り存在せしめ
ることが望ましい。
本発明焼結体においてＶＣ成分は、本質的にそれ自身は
硬度、強度、耐熱性に優れ、上述の如く硼化物の針状結
晶内に存在して硼化物焼結体としての特質を発揮せしめ
ているものであるが、焼結体中に３０％以上となるとＺ
ｒＢ１ 又はＴｉＢ、の本来の特質である高耐蝕、高強
度、茜硬度が損われることが多く、また５チ以下となる
と焼結しにくいためか組織的に針状結晶による特徴が得
られなくなる。
硬度、強度、耐熱性に優れ、上述の如く硼化物の針状結
晶内に存在して硼化物焼結体としての特質を発揮せしめ
ているものであるが、焼結体中に３０％以上となるとＺ
ｒＢ１ 又はＴｉＢ、の本来の特質である高耐蝕、高強
度、茜硬度が損われることが多く、また５チ以下となる
と焼結しにくいためか組織的に針状結晶による特徴が得
られなくなる。
本発明焼結体ハ冒耐蝕、高硬度かつ高強度であシ、なか
でも強度は曲げ強度として、通常常温でｓｏｋｇ／鱈２
以上、１４００℃でも３０． ｋｇ／８２以上のものと
して容易に得られるし、特には常温で７０ Ｊ／ｍ”以
上、１４００℃で５ｏゆ／−２以上のものとしても容易
に得られるものである。
でも強度は曲げ強度として、通常常温でｓｏｋｇ／鱈２
以上、１４００℃でも３０． ｋｇ／８２以上のものと
して容易に得られるし、特には常温で７０ Ｊ／ｍ”以
上、１４００℃で５ｏゆ／−２以上のものとしても容易
に得られるものである。
以下本発明焼結体の製造法について説明する。
本発明に用いるＺｒＢ１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
によシ得られ、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
によシ得られ、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。
具体的には純度９９チ以上、平均粒径１０μｍ特にＨｓ
μｍ以下のものがそれである。
μｍ以下のものがそれである。
またＴｉＢ！は例えば二酸化チタン（Ｔｉｅり、硼素源
として酸化硼素（ＢｍＯｓ）好ましくはＢ２Ｏ（炭化硼
素）およびカーボンの混合物を高温で反応させることに
よシ容易に得られるものであるが市販品でも十分である
。
として酸化硼素（ＢｍＯｓ）好ましくはＢ２Ｏ（炭化硼
素）およびカーボンの混合物を高温で反応させることに
よシ容易に得られるものであるが市販品でも十分である
。
具体的には純［９９％以上、平均粒径１０μ以下特には
５μ以下のものが好ましい。
５μ以下のものが好ましい。
つぎに副成分として存在せしめる炭化タングステンにつ
いては、焼結体としてｗｅ として所定量が存在して
いればよいので出発原料としてはどのような形態のもの
として配合してもよいが、所定のｗｅ以外の原料を使用
した場合には焼結段階で特別な配慮が必要となるため通
常配合原料として所定のＷＣとして予め調整したものを
用いるのがよい。
いては、焼結体としてｗｅ として所定量が存在して
いればよいので出発原料としてはどのような形態のもの
として配合してもよいが、所定のｗｅ以外の原料を使用
した場合には焼結段階で特別な配慮が必要となるため通
常配合原料として所定のＷＣとして予め調整したものを
用いるのがよい。
このｗｅについても配合原料として可及的に、ゝ・
高純度かつ微粉であることが好ましく、通常純度９９％
以上、平均粒径１ｏμ以下のものとして用意するのが好
ましい。
以上、平均粒径１ｏμ以下のものとして用意するのが好
ましい。
原料混合物は通常これらの微粉末を均一に混合する事に
よシ調整するが、粉砕混合を目的として超微粉砕しても
同様である一般に混合原料の粒度は１０μｍ以下がよく
好ましくは平均粒径１μｍ以下にまで十分調整しておく
ことである。
よシ調整するが、粉砕混合を目的として超微粉砕しても
同様である一般に混合原料の粒度は１０μｍ以下がよく
好ましくは平均粒径１μｍ以下にまで十分調整しておく
ことである。
本発明焼結体はこれらの混合物を例えば黒鉛型に充填し
、真空中又はアルゴン、ヘリウム、−酸化炭素などの中
性或は還元性の雰囲気下で、ホットプレスするか上記混
合物をラバープレス成形してから常圧焼成することなど
により得ることができる。尚、焼成温度は１８００〜２
３００℃、焼゛成時間は試料の大きさ等にもよるが通常
１５〜５時間程度が適当である。
、真空中又はアルゴン、ヘリウム、−酸化炭素などの中
性或は還元性の雰囲気下で、ホットプレスするか上記混
合物をラバープレス成形してから常圧焼成することなど
により得ることができる。尚、焼成温度は１８００〜２
３００℃、焼゛成時間は試料の大きさ等にもよるが通常
１５〜５時間程度が適当である。
（本発明の効果）
このようにして得られる本発明焼結体は、前述している
ように高強度、高硬度、高耐蝕かつ高靭性、導電性など
に優れ九緻密質焼結体であるので高強度耐蝕部材、発熱
体、耐摩耗性材料に好適であり、特に高温での強度低下
が少ないものであることかつ高温高強度部材として最適
で、エンジン用部材などへの応用展開も十分可能であり
広い分野に利用出来るものであってその実用的価値は多
大である。
ように高強度、高硬度、高耐蝕かつ高靭性、導電性など
に優れ九緻密質焼結体であるので高強度耐蝕部材、発熱
体、耐摩耗性材料に好適であり、特に高温での強度低下
が少ないものであることかつ高温高強度部材として最適
で、エンジン用部材などへの応用展開も十分可能であり
広い分野に利用出来るものであってその実用的価値は多
大である。
（実施例）
実施例１
ＺｒＢ２ 粉末（純度９９チ以上）とｗｃ 粉末（純度
９９％以上）と全十分混合粉砕するため、ボットミル倉
使用しエタノール溶媒とｗｃ ボールを用い３日間粉
砕混合した。この粉末をエバポレーターで十分アルコー
ルを除去して乾燥し、平均粒径０，１５μｍの粉末を得
た。この粉末をラバープレスを用い２ ｏ ｏ ｏ ｋ
ｇ／α２で成形し、ついでアルゴン雰囲気下２３００℃
、２時間で常圧焼成した。
９９％以上）と全十分混合粉砕するため、ボットミル倉
使用しエタノール溶媒とｗｃ ボールを用い３日間粉
砕混合した。この粉末をエバポレーターで十分アルコー
ルを除去して乾燥し、平均粒径０，１５μｍの粉末を得
た。この粉末をラバープレスを用い２ ｏ ｏ ｏ ｋ
ｇ／α２で成形し、ついでアルゴン雰囲気下２３００℃
、２時間で常圧焼成した。
このようにして得られた焼結体の物性全第１表に試料１
の結果として示す。
の結果として示す。
またこの焼結体の組織はＺｒＢ１の微細な針状結晶（大
部分が径数μ〜１０μ、長さ５〜１５μ）間ＫＷａの微
細結晶が均一に分散存在している極めて緻密なものであ
った。
部分が径数μ〜１０μ、長さ５〜１５μ）間ＫＷａの微
細結晶が均一に分散存在している極めて緻密なものであ
った。
実施例３
実施例１と同様であるがＺｒＢ２ 粉末とＷＣ粉末の調
合ｉ： ｅかえて調合した粉末を粉砕混合し、乾燥処理
して得た平均粒径［Ｌ１５μｍの粉末？黒鉛型に充填し
アルゴン雰囲気下３５０ ｋｇ／、”に加圧しながら２
０００℃で３０分加熱した。
合ｉ： ｅかえて調合した粉末を粉砕混合し、乾燥処理
して得た平均粒径［Ｌ１５μｍの粉末？黒鉛型に充填し
アルゴン雰囲気下３５０ ｋｇ／、”に加圧しながら２
０００℃で３０分加熱した。
このようにして得られた焼結体の物性？第１表に試料３
の結果として示す。
の結果として示す。
また焼結体の組織はＺｒＢ１ の微細な針状結晶（大部
分が径１〜５μｍ１長さ数μ〜１０μｍ）間ＫＷＣの微
細結晶が均一に分散存在している極めて緻密なものであ
った。
分が径１〜５μｍ１長さ数μ〜１０μｍ）間ＫＷＣの微
細結晶が均一に分散存在している極めて緻密なものであ
った。
実施例２及び４乃至９ならびに比較例１乃至４実施例１
及び３に準じた方法各種試料を作成しかつ焼結体を得た
。各試料の組成、焼結条件、得られた焼結体の物性を前
記実施例１．３と対比して第１表にまとめて示す。
及び３に準じた方法各種試料を作成しかつ焼結体を得た
。各試料の組成、焼結条件、得られた焼結体の物性を前
記実施例１．３と対比して第１表にまとめて示す。
尚、ＺｒＥ２粉末にかえて使用したＴｉＢ、粉末は純度
９９％以上のものを使用した。
９９％以上のものを使用した。
また得られた焼結体の組織を大別して、Ａ。
Ｂ、Ｃで示す。
Ａ；組織中における主成分の針状結晶の割合が８０ｑｂ
以上占有している場合 Ｂ；組織中における主成分の針状結晶の割合が５０〜８
０ｑｂ未滴の場合 Ｃ；組織中における主成分の針状結晶の割合が５０−以
下の場合 第 １ 焼成条件 焼結体の分析ｒ 〜 温度 圧力 （重ｉ％） （’Ｃ）（Ｘ？／ｅｆｎ”）ＺｒＢｚ Ｔｉ１３．
ｗｅ２ ２２００ ｒｔ ７７ ２３
Ｒ２０００５５０８５１５ ４２０５０ｔｔ ９０ １０５ ｆｆ
ＩＦ ９５ ７６ ２
０口０ ９
０ １０７ １９ＱＱ Ｂｏ
２０８ １８５０ ｔｔ ７５
２５９ ２０５０ ｎ ７５ １０ １５２
１９００ ｇ ６５ ３５３
１８５０ ｔｌ ９７ ３４ １８０
０ ｔｔ ６５ ３５※ 不可避的不純物
を除く 表 和文
以上占有している場合 Ｂ；組織中における主成分の針状結晶の割合が５０〜８
０ｑｂ未滴の場合 Ｃ；組織中における主成分の針状結晶の割合が５０−以
下の場合 第 １ 焼成条件 焼結体の分析ｒ 〜 温度 圧力 （重ｉ％） （’Ｃ）（Ｘ？／ｅｆｎ”）ＺｒＢｚ Ｔｉ１３．
ｗｅ２ ２２００ ｒｔ ７７ ２３
Ｒ２０００５５０８５１５ ４２０５０ｔｔ ９０ １０５ ｆｆ
ＩＦ ９５ ７６ ２
０口０ ９
０ １０７ １９ＱＱ Ｂｏ
２０８ １８５０ ｔｔ ７５
２５９ ２０５０ ｎ ７５ １０ １５２
１９００ ｇ ６５ ３５３
１８５０ ｔｌ ９７ ３４ １８０
０ ｔｔ ６５ ３５※ 不可避的不純物
を除く 表 和文
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ジルコニウム及び又はチタニウムから選ばれた硼化
物を主成分とし、副成分として重量％で５〜３０％の炭
化タングステンを含み、かつ組織的にＺｒＢ＿２又はＴ
ｉＢ＿２の微細な針状結晶で本質的に特徴づけられてい
る高強度硼化物焼結体。 ２、針状結晶の大部分が径１〜１５μ、長さ３〜２５μ
からなる特許請求の範囲第１項記載の焼結体。 ３、硼化物がＺｒＢ＿２からなる特許請求の範囲第１項
又は第２項記載の焼結体。 ４、曲げ強度が、室温で５０ｋｇ／ｍｍ＾２以上、１４
００℃で３０ｋｇ／ｍｍ＾２以上である特許請求の範囲
第１項記載の焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59166394A JPS6144768A (ja) | 1984-08-10 | 1984-08-10 | 高強度硼化物焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59166394A JPS6144768A (ja) | 1984-08-10 | 1984-08-10 | 高強度硼化物焼結体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6144768A true JPS6144768A (ja) | 1986-03-04 |
Family
ID=15830600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59166394A Pending JPS6144768A (ja) | 1984-08-10 | 1984-08-10 | 高強度硼化物焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6144768A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63126309U (ja) * | 1987-02-13 | 1988-08-18 | ||
| JPH01148753A (ja) * | 1987-12-04 | 1989-06-12 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 非酸化物セラミツクスの製造方法 |
| JPH01172273A (ja) * | 1987-12-25 | 1989-07-07 | S T K Ceramics Kenkyusho:Kk | ホウ化チタンセラミックス焼結体 |
| EP0844050A3 (en) * | 1993-05-10 | 2001-01-24 | Kennametal Inc. | Group IV-B boride based articles, cutting tools, methods of making, and method of machining group IV-B based materials |
-
1984
- 1984-08-10 JP JP59166394A patent/JPS6144768A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63126309U (ja) * | 1987-02-13 | 1988-08-18 | ||
| JPH01148753A (ja) * | 1987-12-04 | 1989-06-12 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 非酸化物セラミツクスの製造方法 |
| JPH01172273A (ja) * | 1987-12-25 | 1989-07-07 | S T K Ceramics Kenkyusho:Kk | ホウ化チタンセラミックス焼結体 |
| EP0844050A3 (en) * | 1993-05-10 | 2001-01-24 | Kennametal Inc. | Group IV-B boride based articles, cutting tools, methods of making, and method of machining group IV-B based materials |
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