JPS62260775A - 炭化チタニウム・ハフニウム―ホウ化金属基セラミックス材料 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明：よ高強度、高硬度を有し切削工具や磯（、又部
品材料として多くの用途を有する炭化チタニウム・ハフ
ニウム−ホウ化金属基セラミックス焼結材料に関するも
のである。

〈従来の技術及びその問題点〉 炭化ハフニウムは化学的に安定で多くの優れた性質を有
するが、難焼結性てしかも高価である為に幅広い工業用
材料として用いられるには至っていない。

上記炭化ハフニウムの侵れた性質を損なう事なく、より
安価でしかも焼結性が良好な材料として炭化チタニウム
・ハフニウムが知られている。この炭化チタニウム・ハ
フニウムは融点、硬度が高く耐摩耗性に富み、切削工具
材料や耐摩耗性機械部材としての用途が期待されてはい
るが、これのみの単味の焼結体は抗折強度が小さく、靭
性に乏しいので未だ実用されるには至っていない。

〈発明の目的及び手段〉 本発明では上記炭化チタニウム・ハフニウム焼結体の欠
点を解消し、靭性が大で高強度の焼結体を得る事を目的
とする。

上記目的を達成する為に、炭化チタニウム・ハフニウム
に対し種々のセラミックス粉末を添加混合し、得られた
焼結体の特性を調べた結果、添加混合するセラミックス
粉末としてＭＢ２型あるいはＭ２Ｂ５型（Ｍは金属を示
す）で現わされるホウ化金属が好ましい事を見出し、こ
の知見に基づき本発明をなすに至った。

即ち、本発明はチタニウムとハフニウムとの原子数比が
９９・１〜１９９である炭化チタニウム・ハフニウム粉
末に対し、ＴｉＢ２．　ＣｒＢ２．　ＴａＢ２．　Ｍｎ
Ｂｚ。

ＭＯＢ２．　ＶＢ２．　ＮｂＢ２．　ＨｆＢ２．　ｋｌ
　Ｂ２．　ＺｒＢ２．　ＷｚＢ５ｐＭｏＪ５の中から選
ばれる１種以上のホウ化金属粉末を全量に対し５〜９５
重量％添加混合した混合粉末を焼結して成る炭化チタニ
ウム・ハフニウム−ホウ化金属基セラミックス材料（以
下第１発明という）であり、この第１発明の成分にａ：
βの重量比が０１００〜１０００の範囲にあるＴｉＣ，
ｔＮｐ粉末を８０重量％以下（０は含まず）添加混合し
た混合粉末を焼結したセラミックス材料（以下第２発明
という）及び第１発明の成分か或いは第２発明の成分に
更に炭化ハフニウム、炭化ジルコニウム、炭化バナジウ
ム、炭化ニオブ、炭化タンタル、炭化モリブデン、炭化
タングステンの中から選ばれる１種以上の炭化物粉末を
７０重量％以下（０は含まず）添加混合した混合粉末を
焼結したセラミックス材料（以下第３発明という）も上
記第１発明と同等あるいはそれ以上の抗折力及び靭性を
有している。

本発明で用いる炭化デクニウム・ハフニウムは、チタニ
ウムとハフニウムの原子数の割合が９９１〜１９９と幅
広い範囲で適用可能であり、その粉末は平均粒径２μｍ
以下の微粉末を用いるのが好ましい。又本発明で用いろ
ホウ化金属もその平均粒径は２μｍ以下、更には１μｍ
以下の微粉末を用いるのが好ましい。とのホウ化金属の
添加量を５重量％未満としたのでは得られる焼結体の強
度向上効果が少なく、又９５重量％を越えろと炭化チタ
ニウム・ハフニウムの占めろ割合が少なくなり過ぎて炭
化チタニウム・ハフニウムが本来具備する利点が無くな
ると共に、得られる焼結体の強度も低下するのでホウ化
金属の量は全量の５〜９５重量％とする。

本発明の第２発明で用いるＴ　ｉ　Ｃ，＜　Ｎβは、そ
のα：β、即ち炭素と窒素との原子数の割合がＯ゛１０
０〜１０００の範囲て変化し得るものであり、ＴｉＣ，
ＴｉＮあるいは種々の割合で炭素と窒素とが化合した炭
窒化チタンの１種以上から成るものであり、このＴｉＣ
αＮβは全量の８０重量％を越えると焼結体の硬度が低
下するのでその添加量は８０重量％以下とする。

次に本発明の第３発明で用いる炭化ハフニウムや炭化ジ
ルコニウム等の炭化物は、材料の焼結性を向上せしめろ
働きをなすが、あまり多量となると焼結体の強度を低下
せしめるのでその添加量は７０重量％以下とする。

本発明のセラミックス材料は、前記各成分を混合し、こ
れまで知られているセラミックス材料の場合と同じよう
な方法によって製造することができる。

例えば、原料粉末混合物を金型に充填して０５〜１０ｔ
ｏｎ／ｃｏ？程度のプレス圧により冷間圧縮し、次いて
ラバープレスによりさらに０５〜１０ｔｏｎ／ａｎ程度
の静水圧で成形する。勿論どちらか一方で成形してもよ
いし、また泥漿法により成形してもよい。

次にこのようにしてマ）られた圧粉体を真空中又はアル
ゴン、水素などの非酸化性雰囲気中に於いて、１４００
〜２３００℃の温度で３０〜３００分間焼結する。さら
に必要であれば、熱間静水圧焼成法によりアルゴンガス
などによろ２　ｔ　ｏ　ｎ　／ｃｒｄ以下程度の圧力の
もとで、１３００〜２０００℃で５〜３００分間焼結す
る。

また、別の方法によると、原料粉末混合物を例えば黒鉛
型などの型に充填したのち、真空中又はアルゴン、水素
等の非酸化性雰囲気中に於いて、グイ圧力５（１−３０
０ｋｇ　／ｃｔｒｌ　、　温度１３００〜２３００℃の
条件で、１０〜２００分間加熱焼結する、所謂ホラ）・
プレス法を用いて焼結できる。

このようにして、切削工具などとして好適なセラミック
ス材料が得られる。

〈実施例〉 以下本発明の実施例を比較例と共に示す。

１立」上 下記第１表に示す如き各種割合に配合した原料粉末から
成る試料を、金型成型及びラバープレス（３ｔｏｎ／ｃ
ｒｒＩ）により圧粉体となし、該圧粉体を第１表に示す
条件で９０分間常圧焼結を行ない、得られた焼結体の特
性を測定した結果を同じく第１表に示す。焼結体特性の
項目中で組織中の気孔の状態は電子顕微鏡観察に依った
。なお第１表中＊を付す試料Ｎｏ、　１−１．１−４．
１−５．１−１９及び１−２４は比較例を示す。

−実」「伝」工 下記第２表に示す如き各種割合に配合した原料粉末から
成る試料を、黒鉛型に充填し、第２表に示す条件で６０
分間ホットプレス焼結を行ない、得られた焼結体の特性
を同じく第２表に示す。焼結体の気孔の状態は同しく電
子顕微鏡観察に依った。

なお第２表中＊を付す試料Ｎｏ、２−４及び２−１８は
比較例を示す。

〈発明の効果〉 以上性べて来た如く本発明によれば、炭化チタニウム・
ハフニウム単味の焼結体と比へその抗折力が大幅に向上
している。即ち炭化チタニウム・ハフニウム単味から成
る焼結体（第１表中試料Ｎ。

１−５）はその抗折力が２５ｋｇ　７ｍｍ２シかなく、
シかも焼結体の組織中には多量の気孔が存在しているが
、本発明材料はそれよりも相当大きな抗折力を示しｍ　
ｕｎ中に気孔は見られず硬さ、靭性とも十分な値を示し
ている。

従って本発明材料は炭化チタニウム・ハフニウムの有す
る安価で焼結性に富むという利点をそのま５活かしつ＼
硬さ２強度共に大きな材料として多くの用途に用いる事
が出来ろものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、チタニウムとハフニウムとの原子数比が９９：１〜
   １：９９である炭化チタニウム・ハフニウム粉末に対し
   、ＴｉＢ＿２、ＣｒＢ＿２、ＴａＢ＿２、ＭｎＢ＿２、
   ＭｏＢ＿２、ＶＢ＿２、ＮｂＢ＿２、ＨｆＢ＿２、Ａｌ
   Ｂ＿２、ＺｒＢ＿２、Ｗ＿２Ｂ＿５、Ｍｏ＿２Ｂ＿５の
   中から選ばれる１種以上のホウ化金属粉末を全量に対し
   ５〜９５重量％添加混合した混合粉末を焼結して成る炭
   化チタニウム・ハフニウム−ホウ化金属基セラミックス
   材料。 ２、チタニウムとハフニウムとの原子数比が９９：１〜
   １：９９である炭化チタニウム・ハフニウム粉末に対し
   、ＴｉＢ＿２、ＣｒＢ＿２、ＴａＢ＿２、ＭｎＢ＿２、
   ＭｏＢ＿２、ＶＢ＿２、ＮｂＢ＿２、ＨｆＢ＿２、Ａｌ
   Ｂ＿２、ＺｒＢ＿２、Ｗ＿２Ｂ＿５、Ｍｏ＿２Ｂ＿５の
   中から選ばれる１種以上のホウ化金属粉末を全量に対し
   ５〜９５重量％添加混合した混合粉末に、α：βが０：
   １００〜１００：０の範囲にあるＴｉＣ＿αＮ＿β粉末
   を全量に対し８０重量％以下（０は含まず）添加混合し
   た混合粉末を焼結して成る炭化チタニウム・ハフニウム
   −ホウ化金属基セラミックス材料。 ３、チタニウムとハフニウムとの原子数比が９９：１〜
   １：９９である炭化チタニウム・ハフニウム粉末に対し
   、ＴｉＢ＿２、ＣｒＢ＿２、ＴａＢ＿２、ＭｎＢ＿２、
   ＭｏＢ＿２、ＶＢ＿２、ＮｂＢ＿２、ＨｆＢ＿２、Ａｌ
   Ｂ＿２、ＺｒＢ＿２、Ｗ＿２Ｂ＿５、Ｍｏ＿２Ｂ＿５の
   中から選ばれる１種以上のホウ化金属粉末を全量に対し
   ５〜９５重量％添加混合した混合粉末に、α：βが０：
   １００〜１００：０の範囲にあるＴｉＣ＿αＮ＿βを全
   量に対し８０重量％以下（０を含む）添加混合し、更に
   炭化ハフニウム、炭化ジルコニウム、炭化バナジウム、
   炭化ニオブ、炭化タンタル、炭化モリブデン、炭化タン
   グステンの中から選ばれる１種以上の炭化物粉末を全量
   に対し７０重量％以下（０は含まず）添加混合した混合
   粉末を焼結して成る炭化チタニウム・ハフニウム−ホウ
   化金属基セラミックス材料。