JPS62223061A - Ａｌ２Ｏ３系焼結体および製造法 - Google Patents
Ａｌ２Ｏ３系焼結体および製造法Info
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- JPS62223061A JPS62223061A JP61066844A JP6684486A JPS62223061A JP S62223061 A JPS62223061 A JP S62223061A JP 61066844 A JP61066844 A JP 61066844A JP 6684486 A JP6684486 A JP 6684486A JP S62223061 A JPS62223061 A JP S62223061A
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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、常温及び高温で高靭性なＡｌ２Ｏ，系焼結体
および製造法に関するものであり、特に切削工具、刃物
等の耐摩耗用部品材として有力なものである。
および製造法に関するものであり、特に切削工具、刃物
等の耐摩耗用部品材として有力なものである。
従来、ＺｒＯ２にｙ２ｏ、を少量添加し、準安定な正方
品を主体としたＺｒＯ，粒子を分散させたＡｌ２Ｏ．系
焼結体は、正方晶相から単斜晶相へ応力誘起変態が起こ
るため、低温域での強靭性が高く、切削工具等に用いる
とＡ１．Ｏ，単体に比べ、優れた特性を示すことが知ら
れている。しかしながら、温度が上がるにつれて、上記
の応力誘起変態が起こらなくなり、靭性が低下する傾向
を示す。
品を主体としたＺｒＯ，粒子を分散させたＡｌ２Ｏ．系
焼結体は、正方晶相から単斜晶相へ応力誘起変態が起こ
るため、低温域での強靭性が高く、切削工具等に用いる
とＡ１．Ｏ，単体に比べ、優れた特性を示すことが知ら
れている。しかしながら、温度が上がるにつれて、上記
の応力誘起変態が起こらなくなり、靭性が低下する傾向
を示す。
そして３００℃以上では、この正方晶相が安定な状態と
なるため、この作用は働かなくなるので大幅に靭性が低
下することになる。そこで、この正方品の安定化される
温度を向上させる。すなわち、正方晶相が高温まで準安
定な状態を維持することが要求され、ＨｆＯ２をＺｒＯ
□の代りに添加すると有効であることがＮ 、 Ｃ１ａ
ｕｓｓｅｎによってＭａｔｅｒ。
なるため、この作用は働かなくなるので大幅に靭性が低
下することになる。そこで、この正方品の安定化される
温度を向上させる。すなわち、正方晶相が高温まで準安
定な状態を維持することが要求され、ＨｆＯ２をＺｒＯ
□の代りに添加すると有効であることがＮ 、 Ｃ１ａ
ｕｓｓｅｎによってＭａｔｅｒ。
Ｓ ｃｘ−Ｅ ｎｇ−，７１ｚ ２３（１９８５）に報
告されている。
告されている。
しかしながら、Ｙ２Ｏ３を含有するＺｒＯ，と残部Ａｌ
２Ｏ．からなるＡｌ２Ｏ３系焼結体のＺｒＯ，の代りに
ＨｆＯ，を用いても同程度の強度は得られるが、十分な
靭性は得られなかった。
２Ｏ．からなるＡｌ２Ｏ３系焼結体のＺｒＯ，の代りに
ＨｆＯ，を用いても同程度の強度は得られるが、十分な
靭性は得られなかった。
本発明は、常温および高温で高靭性なＡｌ２Ｏ３系焼結
体およびその製造法の提供を目的とする。
体およびその製造法の提供を目的とする。
本発明者は、Ｙ、Ｏ，を含有するＺｒＯ，、残部Ａｌ２
Ｏ．からなるＡｌ２Ｏ．系焼結体の靭性向上のために各
種添加剤を検討し、Ｙ、Ｏ，の代りにＣｅＯ２を用いる
ことが有効であるという知見に基づき。
Ｏ．からなるＡｌ２Ｏ．系焼結体の靭性向上のために各
種添加剤を検討し、Ｙ、Ｏ，の代りにＣｅＯ２を用いる
ことが有効であるという知見に基づき。
本発明の完成に至ったのである。
すなわち、本発明はＣｅＯ□を含有するＺｒＯ２、残部
上としてＡ１．Ｏ，からなる焼結体であり、ＣｅＯ，は
ＺｒＯ，に対し６〜１８ｍｏｌ％含有し、該ＣｅＯ。
上としてＡ１．Ｏ，からなる焼結体であり、ＣｅＯ，は
ＺｒＯ，に対し６〜１８ｍｏｌ％含有し、該ＣｅＯ。
を含有するＺｒＯ，が、１０−６０ｗｔ％であることを
基本とするＡｌ２Ｏ，系焼結体である０本発明Ａｌ２Ｏ
３系焼結体のＣｅ Ｏ、を含有するＺｒＯ，の結晶構造
としては、主として正方品であることが望ましく。
基本とするＡｌ２Ｏ，系焼結体である０本発明Ａｌ２Ｏ
３系焼結体のＣｅ Ｏ、を含有するＺｒＯ，の結晶構造
としては、主として正方品であることが望ましく。
ＺｒＯ□の一部または全部をＨｆ Ｏ、で置換してもよ
し１１１ また、Ａ１□○、の一部もしくは全部をウィスカーやフ
ァイバー等の繊維状のＡｌ２Ｏ．を用いてもよいし、よ
り強靭化のためには、Ａｌ２Ｏ，よりも弾性率の高いＳ
ｉＣであって、ウィスカー等の繊維状物質で置換するこ
とが望ましい。
し１１１ また、Ａ１□○、の一部もしくは全部をウィスカーやフ
ァイバー等の繊維状のＡｌ２Ｏ．を用いてもよいし、よ
り強靭化のためには、Ａｌ２Ｏ，よりも弾性率の高いＳ
ｉＣであって、ウィスカー等の繊維状物質で置換するこ
とが望ましい。
（作用〕
まず、本発明Ａ１２ｏ、系焼結体の成分限定理由につい
て述べる。
て述べる。
ＺｒＯ□またはＨｆＯ，に添加するＣｅＯ２のモル濃度
は、靭性を考えた場合、６〜１８−０１％が適切で６園
ｏ１％未満では単斜晶相、１８ｍｏｌ％を越えると立方
晶相が生成し、靭性に寄与する正方晶の割合が低下する
ので好ましくない。そして、Ｃａｂ、を含有したＺｒＯ
２またはＨｆＯ２のＡｌ、Ｏ，に対する添加量は、１０
〜６０ｗｔ％が適切である。１０ｗｔ％未満では、 Ａ
ｌ２Ｏ゜の強靭性向上に効果が少なく、６０ｗｔ％を越
えるとＡｌ２Ｏ３の特徴である硬さが大きく低下するた
め好ましくない。
は、靭性を考えた場合、６〜１８−０１％が適切で６園
ｏ１％未満では単斜晶相、１８ｍｏｌ％を越えると立方
晶相が生成し、靭性に寄与する正方晶の割合が低下する
ので好ましくない。そして、Ｃａｂ、を含有したＺｒＯ
２またはＨｆＯ２のＡｌ、Ｏ，に対する添加量は、１０
〜６０ｗｔ％が適切である。１０ｗｔ％未満では、 Ａ
ｌ２Ｏ゜の強靭性向上に効果が少なく、６０ｗｔ％を越
えるとＡｌ２Ｏ３の特徴である硬さが大きく低下するた
め好ましくない。
次に、セラミックスの強靭性を改良する方法として、フ
ァイバーあるいはウィスカーのような繊維状物質を添加
する方法があり、径の小さいウィスカーで母相よりも弾
性率の高いものが有効である１本発明では、Ａｔ、Ｏ，
の一部または全部を粉末の代りにウィスカーやファイバ
ー等の繊維状Ａ１．０３を用いても良いが、Ａｌ、Ｏ，
よりも弾性率の高いＳｉＣウィスカーを用いると、高靭
性化に効果がある。焼結法としてはホットプレスや１０
０気圧以上、１３００−１６００℃の高温高圧ガス下で
緻密化焼結するのが望ましい。
ァイバーあるいはウィスカーのような繊維状物質を添加
する方法があり、径の小さいウィスカーで母相よりも弾
性率の高いものが有効である１本発明では、Ａｔ、Ｏ，
の一部または全部を粉末の代りにウィスカーやファイバ
ー等の繊維状Ａ１．０３を用いても良いが、Ａｌ、Ｏ，
よりも弾性率の高いＳｉＣウィスカーを用いると、高靭
性化に効果がある。焼結法としてはホットプレスや１０
０気圧以上、１３００−１６００℃の高温高圧ガス下で
緻密化焼結するのが望ましい。
さらに、焼結体は微細な結晶粒からなり、しかも緻密で
あるほど強靭化には好ましく、Ｃｅ Ｏ、を含有するＺ
ｒ Ｏ２粉末、ＺｒＯ，−ＣｅＯ２−Ａｌ、Ｏ。
あるほど強靭化には好ましく、Ｃｅ Ｏ、を含有するＺ
ｒ Ｏ２粉末、ＺｒＯ，−ＣｅＯ２−Ａｌ、Ｏ。
粉末、ＺｒＯ２をＨｆ Ｏ，で代替した粉末等原料粉と
しては、共沈法等の湿式プロセスによって製造された２
元素以上に合金化された１μｍ以下の微粉末が望ましい
。原料粉の混合粉末を成形後焼結するが、焼結法として
は、常圧焼結以外により緻密化を図るために成形後ホッ
トプレスを適用するか。
しては、共沈法等の湿式プロセスによって製造された２
元素以上に合金化された１μｍ以下の微粉末が望ましい
。原料粉の混合粉末を成形後焼結するが、焼結法として
は、常圧焼結以外により緻密化を図るために成形後ホッ
トプレスを適用するか。
成形後予備焼結で密度９３％以上とした後、１００気圧
以上、１３００〜１６００℃の高温高圧ガス下で緻密化
する製造法が望ましい。
以上、１３００〜１６００℃の高温高圧ガス下で緻密化
する製造法が望ましい。
以下、本発明を実施例に基づき説明する。
実施例Ｉ
ＣｅＯ２，ＺｒＯ２、ＨｆＯ，、Ａｔ、Ｏ，粉末を第１
表に示す配合割合に秤量し、ＣｅＯ，、ＺｒＯ□。
表に示す配合割合に秤量し、ＣｅＯ，、ＺｒＯ□。
Ｈｆ Ｏ□粒粉末ボールミルで湿式混合してスラリーと
し、乾燥後１２００℃で仮焼した。仮焼した粉末とＡｌ
、Ｏ，粉末をボールミルで湿式混合してスラリーを作成
する。これにバインダーを添加してスプレードライヤー
で造粒した後ラバープレス法で加圧成形し、成形体を大
気中、１５００℃でｌｈｒ保持し予備焼結し密度９３％
以上とした０次にこの予備焼結体をΔｒガス中で１４５
０℃、１５００ａｔｍ、ｌｈｒ保持の条件でＨＩＰ処理
を施した。
し、乾燥後１２００℃で仮焼した。仮焼した粉末とＡｌ
、Ｏ，粉末をボールミルで湿式混合してスラリーを作成
する。これにバインダーを添加してスプレードライヤー
で造粒した後ラバープレス法で加圧成形し、成形体を大
気中、１５００℃でｌｈｒ保持し予備焼結し密度９３％
以上とした０次にこの予備焼結体をΔｒガス中で１４５
０℃、１５００ａｔｍ、ｌｈｒ保持の条件でＨＩＰ処理
を施した。
以上のようにして得られた焼結体を用いて高温靭性を評
価した。評価方法は、焼結体を鏡面研磨された表面にビ
ッカース硬度計の圧子を打ち込み、圧痕長さと圧痕から
発生した亀裂長さとの比から値を算出するインデンテー
ション法による。なお、圧子の打ち込み荷重は２０ｋｇ
である。また算出に用いる計算式は新涼、セラミックス
、 １ （１９８５）に記載されている以下の式とする
。
価した。評価方法は、焼結体を鏡面研磨された表面にビ
ッカース硬度計の圧子を打ち込み、圧痕長さと圧痕から
発生した亀裂長さとの比から値を算出するインデンテー
ション法による。なお、圧子の打ち込み荷重は２０ｋｇ
である。また算出に用いる計算式は新涼、セラミックス
、 １ （１９８５）に記載されている以下の式とする
。
Ｋ ＋ｃ＝０．２０３（ｃ ／ ａ ）”’ Ｘ ＨＸ
ａ ”Ｋ＋ｃ：破壊靭性（Ｎ−ｍ−Ｌｓ） Ｈ：ビッカース硬さくＮ−ｍ′２） ａ ：圧痕の対角線長さくｍ） Ｃ：圧痕から発生した亀裂長さくｍ） 硬度は、マイクロビッカース硬度計で荷重５００−で測
定した。抗折強度は、ＪＩＳ規格のＲ１６０１に従って
測定した。
ａ ”Ｋ＋ｃ：破壊靭性（Ｎ−ｍ−Ｌｓ） Ｈ：ビッカース硬さくＮ−ｍ′２） ａ ：圧痕の対角線長さくｍ） Ｃ：圧痕から発生した亀裂長さくｍ） 硬度は、マイクロビッカース硬度計で荷重５００−で測
定した。抗折強度は、ＪＩＳ規格のＲ１６０１に従って
測定した。
上記測定法によって得られた結果を第１表に示す。
これよりＣｅＯ，を添加すると常温での靭性が向上し、
Ｈｆ Ｏ□を添加すると高温まで靭性が保持されること
がわかる。
Ｈｆ Ｏ□を添加すると高温まで靭性が保持されること
がわかる。
実施例２
ＣｅＯ２、Ｈｆ Ｏ２、Ａｌ２Ｏ，粉末、Ａｌ２Ｏ３ウ
ィスカー、ＳｉＣウィスカーを第２表に示す配合割合に
秤量する。ＳｉＣウィスカーは、 Ａｌ□○、ウィスカ
ーと同体積となるように８ｗｔ％とじた。Ｙ２Ｏ１、Ｃ
ｃ、２．ＩＩｆＯ，粉末をボールミルで湿式混合した後
、スラリーを乾燥し１２００℃で仮焼した。この仮焼し
た粉末と、秤量したＡｌ２Ｏ，粉末とＡ１２Ｏ３系焼結
体。３Ａｌ２ＯＪのウィスカー（寸法約０．１０ μｒ
ｔｒφｘ １５０ｐｍ１２）またはＳｉＣウィスカー（
寸法約０，１０μｍφＸ２００ｕｍＱ）を再びボールミ
ルで湿式混合した。その後造粒−成形し、ホットプレス
により２００ｋｇ／ａ＃の圧力で１４５０℃でｌｈｒ保
持することにより焼結した。常温および７００℃で測定
した破壊靭性の値を第２表に示す。
ィスカー、ＳｉＣウィスカーを第２表に示す配合割合に
秤量する。ＳｉＣウィスカーは、 Ａｌ□○、ウィスカ
ーと同体積となるように８ｗｔ％とじた。Ｙ２Ｏ１、Ｃ
ｃ、２．ＩＩｆＯ，粉末をボールミルで湿式混合した後
、スラリーを乾燥し１２００℃で仮焼した。この仮焼し
た粉末と、秤量したＡｌ２Ｏ，粉末とＡ１２Ｏ３系焼結
体。３Ａｌ２ＯＪのウィスカー（寸法約０．１０ μｒ
ｔｒφｘ １５０ｐｍ１２）またはＳｉＣウィスカー（
寸法約０，１０μｍφＸ２００ｕｍＱ）を再びボールミ
ルで湿式混合した。その後造粒−成形し、ホットプレス
により２００ｋｇ／ａ＃の圧力で１４５０℃でｌｈｒ保
持することにより焼結した。常温および７００℃で測定
した破壊靭性の値を第２表に示す。
これから、強靭性が改良されていることがわかる。
以上説明したように、本発明によれば常温および高温で
高靭性なＡｌ２Ｏ３系焼結体が得られ、切削工具、刃物
等の耐摩耗用部品材として有用なものである。
高靭性なＡｌ２Ｏ３系焼結体が得られ、切削工具、刃物
等の耐摩耗用部品材として有用なものである。
手続補正書（自発）
１、事件の表示
昭和６１年 特許願 第６６８４４号
２、発 明 の 名 称 Ａｌ２Ｏ，系焼結体および
製造法３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目１番２号
名 称 （５０８） 日立金属株式会社４
、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄。
製造法３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目１番２号
名 称 （５０８） 日立金属株式会社４
、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ＣｅＯ＿２を含有するＺｒＯ＿２、残部主としてＡ
ｌ＿２Ｏ＿３からなる焼結体であり、ＣｅＯ＿２はＺｒ
Ｏ＿２に対し６〜１８ｍｏｌ％含有し、該ＣｅＯ＿２を
含有するＺｒＯ＿２が、１０〜６０ｗｔ％であることを
特徴とするＡｌ＿２Ｏ＿３系焼結体。 ２ ＺｒＯ＿２の一部または全部がＨｆＯ＿２で置換さ
れた特許請求の範囲第１項記載のＡｌ＿２Ｏ＿３系焼結
体。 ３ Ａｌ＿２Ｏ＿３の一部または全部が繊維状のＡｌ＿
２Ｏ＿３またはＳｉＣで置換された特許請求の範囲第１
項または２項記載のＡｌ＿２Ｏ＿３系焼結体。 ４ 焼結体の組成を構成するＺｒＯ＿２、ＣｅＯ＿２、
Ａｌ＿２Ｏ＿３を含む混合粉末を作製し、成形、焼結し
て、ＣｅＯ＿２が６〜１８ｍｏｌ％含有するＺｒＯ＿２
１０〜６０ｗｔ％、残部主としてＡｌ＿２Ｏ＿３からな
る焼結体を製造することを特徴とするＡｌ＿２Ｏ＿３系
焼結体の製造法。 ５ 混合粉末がＣｅＯ＿２を６〜１８ｍｏｌ％含有する
ＺｒＯ＿２粉末およびＡｌ＿２Ｏ＿３物質からなり、Ｚ
ｒＯ＿２粉末の量が１０〜６０ｗｔ％である特許請求の
範囲第４項記載のＡｌ＿２Ｏ＿３系焼結体の製造法。 ６ 混合粉末中のＣｅＯ＿２を含有するＺｒＯ＿２粉末
が共沈法等の湿式プロセスによって得られ、２元素以上
に合金化された１μｍ以下の微粉末である特許請求の範
囲第４項または第５項記載のＡｌ＿２Ｏ＿３系焼結体の
製造法。 ７ 混合粉末が共沈法等の湿式プロセスによって得られ
た１μｍ以下のＺｒＯ＿２−ＣｅＯ＿２−Ａｌ＿２Ｏ＿
３粉末である特許請求の範囲第４項または第５項記載の
Ａｌ＿２Ｏ＿３系焼結体の製造法。 ８ 混合粉末中のＡｌ＿２Ｏ＿３物質が、Ａｌ＿２Ｏ＿
３またはＳｉＣのファイバー、ウィスカー等の繊維状物
質で置換された特許請求の範囲第４項ないし第６項記載
のＡｌ＿２Ｏ＿３系焼結体の製造法。 ９ 特許請求の範囲第４項ないし第８項において、焼結
としては成形体あるいは予備焼結体を１００気圧以上、
１３００〜１６００℃の高温高圧下で更に緻密化焼結す
ることを特徴とするＡｌ＿２Ｏ＿３系焼結体の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61066844A JPS62223061A (ja) | 1986-03-25 | 1986-03-25 | Ａｌ２Ｏ３系焼結体および製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61066844A JPS62223061A (ja) | 1986-03-25 | 1986-03-25 | Ａｌ２Ｏ３系焼結体および製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62223061A true JPS62223061A (ja) | 1987-10-01 |
Family
ID=13327560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61066844A Pending JPS62223061A (ja) | 1986-03-25 | 1986-03-25 | Ａｌ２Ｏ３系焼結体および製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62223061A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5061665A (en) * | 1989-01-13 | 1991-10-29 | The Japan Carlit Co., Ltd. | Process for producing an improved alumina-zirconia composite sintered material |
| WO2022165948A1 (zh) * | 2021-02-02 | 2022-08-11 | 广东工业大学 | 一种氧化锆增韧氧化铝刀具及其制备方法 |
-
1986
- 1986-03-25 JP JP61066844A patent/JPS62223061A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5061665A (en) * | 1989-01-13 | 1991-10-29 | The Japan Carlit Co., Ltd. | Process for producing an improved alumina-zirconia composite sintered material |
| WO2022165948A1 (zh) * | 2021-02-02 | 2022-08-11 | 广东工业大学 | 一种氧化锆增韧氧化铝刀具及其制备方法 |
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