JPS63166761A - 高硬度強靭性セラミツクス材料およびその製造方法 - Google Patents
高硬度強靭性セラミツクス材料およびその製造方法Info
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- JPS63166761A JPS63166761A JP61311089A JP31108986A JPS63166761A JP S63166761 A JPS63166761 A JP S63166761A JP 61311089 A JP61311089 A JP 61311089A JP 31108986 A JP31108986 A JP 31108986A JP S63166761 A JPS63166761 A JP S63166761A
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Landscapes
- Ceramic Products (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、強靭性セラミックス材料およびその製造方法
、さらに詳しくは、ダイス、切削工具およびシール等の
耐摩耗性治具類に好適の強靭性セラミックス材料および
その製造方法に関する。
、さらに詳しくは、ダイス、切削工具およびシール等の
耐摩耗性治具類に好適の強靭性セラミックス材料および
その製造方法に関する。
従来の技術
近年、アルミナを基質とし、これに酸化ジルコニウムを
分散させることにより、靭性を向上させた焼結セラミッ
クス焼結体が種々提案されており、さらに、特開昭５７
−１００９７６号公報や特開昭５Ｌ−１９０２５９号公
報には、酸化ジルコニウムと共に、ある種の元素の酸化
物、例えば、Ｙ２Ｏ３、Ｍｇ０ＳＣａＯ等を酸化ジルコ
ニウムに対して適宜量添加し、焼結過程においてこれら
を酸化ジルコニウムに固溶させて、酸化ジルコニウムの
一部または主体の結晶構造を常温にて準安定相の正方晶
とした部分安定化酸化ジルコニウムを含む焼結体につい
て開示がなされている。
分散させることにより、靭性を向上させた焼結セラミッ
クス焼結体が種々提案されており、さらに、特開昭５７
−１００９７６号公報や特開昭５Ｌ−１９０２５９号公
報には、酸化ジルコニウムと共に、ある種の元素の酸化
物、例えば、Ｙ２Ｏ３、Ｍｇ０ＳＣａＯ等を酸化ジルコ
ニウムに対して適宜量添加し、焼結過程においてこれら
を酸化ジルコニウムに固溶させて、酸化ジルコニウムの
一部または主体の結晶構造を常温にて準安定相の正方晶
とした部分安定化酸化ジルコニウムを含む焼結体につい
て開示がなされている。
かかる部分安定化酸化ジルコニウムを含むアルミナ・セ
ラミックス焼結体においては、応力によって正方晶酸化
ジルコニウムが単斜晶へ相転移し、その結果としての応
力緩和によって、前記のアルミナ系焼結体に比較して、
高靭性であって、抗折力にも優れるが、部分安定化の有
無に拘わらず、これらの材料は、酸化ジルコニウムを含
むために、硬度が低下して、耐摩耗性がアルミナよりも
劣ることになり、例えば、高硬度鋼材の切削用工具材料
としては適さない。
ラミックス焼結体においては、応力によって正方晶酸化
ジルコニウムが単斜晶へ相転移し、その結果としての応
力緩和によって、前記のアルミナ系焼結体に比較して、
高靭性であって、抗折力にも優れるが、部分安定化の有
無に拘わらず、これらの材料は、酸化ジルコニウムを含
むために、硬度が低下して、耐摩耗性がアルミナよりも
劣ることになり、例えば、高硬度鋼材の切削用工具材料
としては適さない。
他方、一般に、高硬度焼結体を形成するセラミックス焼
結原料として、炭化チタンや窒化チタンがよく知られて
いる。これらのチタン化合物のみの焼結体は、反面、強
度および靭性が低いため、チッピングを起こしやすく、
耐摩耗性焼結体としては実用に耐えない。特に、粒径５
μＲ程度のこれらチタン化合物粉末は焼結性に劣るので
、焼結体を得るには、通常、１７００℃以上でのホット
プレニ３− スを必要とするが、なお、得られる焼結体は強度および
靭性において劣る。他方、粒径２μπ以下のチタン化合
物を温度１６００℃程度でポットプレスする場合は、緻
密化と同時に著しい粒成長が生じ、結果として、得られ
る焼結体は強度、靭性ともに劣る。
結原料として、炭化チタンや窒化チタンがよく知られて
いる。これらのチタン化合物のみの焼結体は、反面、強
度および靭性が低いため、チッピングを起こしやすく、
耐摩耗性焼結体としては実用に耐えない。特に、粒径５
μＲ程度のこれらチタン化合物粉末は焼結性に劣るので
、焼結体を得るには、通常、１７００℃以上でのホット
プレニ３− スを必要とするが、なお、得られる焼結体は強度および
靭性において劣る。他方、粒径２μπ以下のチタン化合
物を温度１６００℃程度でポットプレスする場合は、緻
密化と同時に著しい粒成長が生じ、結果として、得られ
る焼結体は強度、靭性ともに劣る。
本発明者らは、従来のセラミックス焼結体における前記
の問題点を解決すべく鋭意研究し、微細な炭化チタンお
よび／または窒化チタンに酸化ジルコニウムを分散させ
、これを比較的低い温度にて焼結することによって、均
質微細な組織を有し、耐摩耗性に優れる高強度高靭性高
硬度のセラミックス焼結体が得られることを見出し、す
でに特許出願した（特願昭６Ｏ−２９１７７０）。
の問題点を解決すべく鋭意研究し、微細な炭化チタンお
よび／または窒化チタンに酸化ジルコニウムを分散させ
、これを比較的低い温度にて焼結することによって、均
質微細な組織を有し、耐摩耗性に優れる高強度高靭性高
硬度のセラミックス焼結体が得られることを見出し、す
でに特許出願した（特願昭６Ｏ−２９１７７０）。
発明が解決しようとする問題点
前記特許出願において、得られる焼結体は切削工具をは
じめとする耐摩耗材として良好な特性を有するが、特に
、切削速度３００ ｍ／ｍｉｎ以上の高速切削時に工具
刃先に発生すると言われる１０００℃以上の高温環境下
では硬さ、強度等の特性が劣化するという問題点があり
、これを解消すべく本発明者らはさらに研究を重ねた。
じめとする耐摩耗材として良好な特性を有するが、特に
、切削速度３００ ｍ／ｍｉｎ以上の高速切削時に工具
刃先に発生すると言われる１０００℃以上の高温環境下
では硬さ、強度等の特性が劣化するという問題点があり
、これを解消すべく本発明者らはさらに研究を重ねた。
その結果、従来の炭化チタンおよび／または窒化チタン
に酸化ジルコニウムを分散させてなる組成に、特定量の
ＳｉＣウィスカーをさらに添加すれば、常温から高温域
まで靭性に優れたセラミックス焼結体を得ることができ
ることを見出し、本発明を完成するに至った。
に酸化ジルコニウムを分散させてなる組成に、特定量の
ＳｉＣウィスカーをさらに添加すれば、常温から高温域
まで靭性に優れたセラミックス焼結体を得ることができ
ることを見出し、本発明を完成するに至った。
問題点を解決するための手段
本発明は、酸化ジルコニウム５〜４０体積％、アルミナ
０．１〜１０体−積％、残部が平均粒径２μ友以下であ
る炭化チタンおよび窒化チタンよりなる群から選ばれる
少なくとも１種および不可避的不純物からなる組成物の
全量に対して、さらにＳｉＣウィスカーを５〜２５体積
％添加してなることを特徴とする強靭性セラミックス材
料；酸化ジルコニウム５〜４０体積％、Ｙ ｔ Ｏ３、
ＭｇＯおよびＣａＯよりなる群から選ばれる少なくとも
１種を該酸化ジルコニウム含有量に対して０．１〜５モ
ル％、アルミナ０．１〜ｌＯ体積％、残部が平均粒径２
μｍ以下である炭化チタンおより窒化チタンよりなる群
から選ばれる少なくとも１種および不可避的不純物から
なる組成物の全量に対して、さらにＳｉＣウィスカーを
５〜２５体積％添加してなることを特徴とする強靭性セ
ラミックス材料；酸化ジルコニウム５〜４０体積％、ア
ルミナ０．１〜１０体積％、残部が平均粒径２μ尺以下
である炭化チタンおよび窒化チタンよりなる群から選ば
れる少なくとも１種および不可避的不純物からなる組成
物の全量に対して、さらにＳｉＣウィスカーを５〜２５
体積％添加してなる原料組成物を温度１４００〜１６５
０℃、圧力１００ ｋｇ７ａｍ２以上にてホットプレス
することを特徴とする強靭性セラミックス材料の製造方
法および酸化ジルコニウム５〜４０体積％、Ｙ２Ｏ３、
ＭｇＯおよびＣａＯよりなる群から選ばれる少なくとも
１種を該酸化ジルコニウム含有量に対して０．１〜５モ
ル％、アルミナ０．１〜１０体積％、残部が平均粒径２
μｍ以下である炭化チタンおよび窒化チタンよりなる群
から選ばれろ生体くとも１種および不可避的不純物から
なる組成物の全量に対して、さらにＳｉＣウィスカーを
５〜２５体積％添加してなる原料組成物を温度１４００
〜１６５０℃、圧力１００ Ｋｇ／ａｍ”以上にてホッ
トプレスすることを特徴とする強靭性セラミックス材料
の製造方法を提供するものである。
０．１〜１０体−積％、残部が平均粒径２μ友以下であ
る炭化チタンおよび窒化チタンよりなる群から選ばれる
少なくとも１種および不可避的不純物からなる組成物の
全量に対して、さらにＳｉＣウィスカーを５〜２５体積
％添加してなることを特徴とする強靭性セラミックス材
料；酸化ジルコニウム５〜４０体積％、Ｙ ｔ Ｏ３、
ＭｇＯおよびＣａＯよりなる群から選ばれる少なくとも
１種を該酸化ジルコニウム含有量に対して０．１〜５モ
ル％、アルミナ０．１〜ｌＯ体積％、残部が平均粒径２
μｍ以下である炭化チタンおより窒化チタンよりなる群
から選ばれる少なくとも１種および不可避的不純物から
なる組成物の全量に対して、さらにＳｉＣウィスカーを
５〜２５体積％添加してなることを特徴とする強靭性セ
ラミックス材料；酸化ジルコニウム５〜４０体積％、ア
ルミナ０．１〜１０体積％、残部が平均粒径２μ尺以下
である炭化チタンおよび窒化チタンよりなる群から選ば
れる少なくとも１種および不可避的不純物からなる組成
物の全量に対して、さらにＳｉＣウィスカーを５〜２５
体積％添加してなる原料組成物を温度１４００〜１６５
０℃、圧力１００ ｋｇ７ａｍ２以上にてホットプレス
することを特徴とする強靭性セラミックス材料の製造方
法および酸化ジルコニウム５〜４０体積％、Ｙ２Ｏ３、
ＭｇＯおよびＣａＯよりなる群から選ばれる少なくとも
１種を該酸化ジルコニウム含有量に対して０．１〜５モ
ル％、アルミナ０．１〜１０体積％、残部が平均粒径２
μｍ以下である炭化チタンおよび窒化チタンよりなる群
から選ばれろ生体くとも１種および不可避的不純物から
なる組成物の全量に対して、さらにＳｉＣウィスカーを
５〜２５体積％添加してなる原料組成物を温度１４００
〜１６５０℃、圧力１００ Ｋｇ／ａｍ”以上にてホッ
トプレスすることを特徴とする強靭性セラミックス材料
の製造方法を提供するものである。
本発明においては、ＳＩＣウィスカーを除くマトリック
スに酸化ジルコニウムを５〜４０体積％の範囲で含有す
る。少なすぎると、原料組成物の焼結時における炭化チ
タンおよび窒化チタンの粒成長を抑制する効果が不十分
であり、結果として得られる焼結体が強度および靭性に
劣ることとなる。多すぎると、酸化ジルコニウムの硬度
が低いため、得られる焼結体が満足すべき硬度をもたな
い。
スに酸化ジルコニウムを５〜４０体積％の範囲で含有す
る。少なすぎると、原料組成物の焼結時における炭化チ
タンおよび窒化チタンの粒成長を抑制する効果が不十分
であり、結果として得られる焼結体が強度および靭性に
劣ることとなる。多すぎると、酸化ジルコニウムの硬度
が低いため、得られる焼結体が満足すべき硬度をもたな
い。
本発明においては、前記酸化ジルコニウムに加えて、好
ましくは、Ｙ ｖ Ｏｓ、ＭｇＯおよびＣａＯよりなる
群から選ばれる少なくとも１種の酸化物を酸化ジルコニ
ウム含有量に対して０．１〜５モル％の範囲で含有する
。該酸化物は、酸化シルコニラムと共に焼結されるとき
に酸化ジルコニウムに固溶して、酸化ジルコニウムの結
晶構造を正方晶とし、応力場において、この正方晶を単
斜晶に相転移させて応力緩和を図る。したがって、酸化
物の添加量が少なすぎると、焼結体中に十分な量の正方
品酸化ジルコニウムが生成しないので靭性の改善効果に
乏しく、多すぎると、酸化ジルコニウムが安定化されて
、前記の正方晶から単斜晶への相転移による応力緩和の
効果が生じないのみならず、焼結時に正方品から単斜晶
への相転移によって、焼結体中に微細なりラックが分散
されないので、応力場でのクラックの伝播防止効果が発
現されず靭性が改善されない。
ましくは、Ｙ ｖ Ｏｓ、ＭｇＯおよびＣａＯよりなる
群から選ばれる少なくとも１種の酸化物を酸化ジルコニ
ウム含有量に対して０．１〜５モル％の範囲で含有する
。該酸化物は、酸化シルコニラムと共に焼結されるとき
に酸化ジルコニウムに固溶して、酸化ジルコニウムの結
晶構造を正方晶とし、応力場において、この正方晶を単
斜晶に相転移させて応力緩和を図る。したがって、酸化
物の添加量が少なすぎると、焼結体中に十分な量の正方
品酸化ジルコニウムが生成しないので靭性の改善効果に
乏しく、多すぎると、酸化ジルコニウムが安定化されて
、前記の正方晶から単斜晶への相転移による応力緩和の
効果が生じないのみならず、焼結時に正方品から単斜晶
への相転移によって、焼結体中に微細なりラックが分散
されないので、応力場でのクラックの伝播防止効果が発
現されず靭性が改善されない。
本発明においては、ＳｉＣウィスカーを除くマトリック
スにアルミナを０．１〜１０体積％の範囲で含有する。
スにアルミナを０．１〜１０体積％の範囲で含有する。
少なすぎると、ＳｉＣウィスカーとマトリックスとのな
じみが悪く、焼結体内部に欠陥を生成する。多すぎると
、顕著な特性劣化は生じないが、炭化チタン量が相対的
に減少し、硬度が低下する傾向にある。
じみが悪く、焼結体内部に欠陥を生成する。多すぎると
、顕著な特性劣化は生じないが、炭化チタン量が相対的
に減少し、硬度が低下する傾向にある。
８一
本発明において用いる炭化チタンおよび窒化チタンは、
いずれも、その平均粒径が２μ屑以下であることを必要
とし、１．５μｍ以下が望ましい。
いずれも、その平均粒径が２μ屑以下であることを必要
とし、１．５μｍ以下が望ましい。
平均粒径が大きすぎると、１６５０℃以下での焼結では
、緻密な焼結体を得ることが困難となる。
、緻密な焼結体を得ることが困難となる。
本発明においては、前記マトリックスに対して、５〜２
５体積％のＳｉＣウィスカーを添加する。
５体積％のＳｉＣウィスカーを添加する。
少なすぎると、ウィスカーによる強度、靭性改善効果が
なく、結果的に材料の高温強度も改善されず、多すぎる
と、ウィスカーの分散が悪くなるため材料中にウィスカ
ー凝集部ができ、これが材料強度を低下させる原因とな
って緻密な焼結体を得ること自体困難となる。該ＳｉＣ
ウィスカーは、直径０．１〜０．８μｍ、長さ１０〜５
０μ屑のものが好適に使用されるが、サイズが均質なＳ
ｉＣウィスカーを用いるのが望ましい。
なく、結果的に材料の高温強度も改善されず、多すぎる
と、ウィスカーの分散が悪くなるため材料中にウィスカ
ー凝集部ができ、これが材料強度を低下させる原因とな
って緻密な焼結体を得ること自体困難となる。該ＳｉＣ
ウィスカーは、直径０．１〜０．８μｍ、長さ１０〜５
０μ屑のものが好適に使用されるが、サイズが均質なＳ
ｉＣウィスカーを用いるのが望ましい。
本発明の製造方法によれば、前記原料組成物を焼結して
緻密な焼結体を得るために、ホットプレス温度は少なく
とも１４００℃以上が必要である。
緻密な焼結体を得るために、ホットプレス温度は少なく
とも１４００℃以上が必要である。
しかし、１６５０℃を越えると高温では、炭化ヂタンや
窒化チタンが酸化ジルコニウムと反応して、各々炭化ジ
ルコニウムおよび窒化ジルコニウムを生成し、結果とし
て酸化ジルコニウムが失われて、酸化ジルコニウムによ
る炭化チタンや窒化チタンの粒成長抑制効果が発現され
ない。焼結時の圧力は少なくとも１００ ｋｇ／ａ７１
＋”以上が必要であり、低すぎると緻密な焼結体を得る
ことが困難である。
窒化チタンが酸化ジルコニウムと反応して、各々炭化ジ
ルコニウムおよび窒化ジルコニウムを生成し、結果とし
て酸化ジルコニウムが失われて、酸化ジルコニウムによ
る炭化チタンや窒化チタンの粒成長抑制効果が発現され
ない。焼結時の圧力は少なくとも１００ ｋｇ／ａ７１
＋”以上が必要であり、低すぎると緻密な焼結体を得る
ことが困難である。
圧力の上限は、特に限定されるものではないが、焼結に
用いる黒鉛型の強度上、通常は５００ ｋｆｌ／ｃｚ’
が実用的である。焼結は、緻密な焼結体を得るためには
、前記の温度および圧力下で、通常、１０分以上にイっ
たって行うことが必要であるが、余りに長時間にわたっ
て焼結することは、炭化チタンや窒化チタンの粒成長が
起こる点からも好ましくない。
用いる黒鉛型の強度上、通常は５００ ｋｆｌ／ｃｚ’
が実用的である。焼結は、緻密な焼結体を得るためには
、前記の温度および圧力下で、通常、１０分以上にイっ
たって行うことが必要であるが、余りに長時間にわたっ
て焼結することは、炭化チタンや窒化チタンの粒成長が
起こる点からも好ましくない。
大鳳桝
つぎに、実施例および比較例を挙げて本発明を具体的に
説明する。
説明する。
実施例Ｉ
３モル％Ｙ２Ｏ３含有のジルコニア粉末１５体積％、ア
ルミナ粉末０．５体積％、残部が平均粒径１、θμ肩の
炭化チタン粉末を、エタノールを分散媒とし、振動ミル
にて５時間湿式混合し、予め、エタノール中で超音波分
散したＳｉＣウィスカーの懸濁液に該混合粉末を添加し
、さらによく分散混合を行った。ＳｉＣウィスカーの添
加量は、ジルコニア、アルミナおよび炭化チタン粉末の
全量に対し、１５体積％であった。引続いて、前記の原
料組成物を、温度１６００℃、圧力２５０ ｋｇ／ＣＩ
Ｉ！２の条件下、ホットプレスを用いて３０分間焼結し
た。焼結後、得られた焼結体は、寸法５６１ｍＸ５６＊
ｘＸ５＋ｕとなり、相対密度は理論密度の９９．４％を
示し、はぼ完全に緻密化していた。
ルミナ粉末０．５体積％、残部が平均粒径１、θμ肩の
炭化チタン粉末を、エタノールを分散媒とし、振動ミル
にて５時間湿式混合し、予め、エタノール中で超音波分
散したＳｉＣウィスカーの懸濁液に該混合粉末を添加し
、さらによく分散混合を行った。ＳｉＣウィスカーの添
加量は、ジルコニア、アルミナおよび炭化チタン粉末の
全量に対し、１５体積％であった。引続いて、前記の原
料組成物を、温度１６００℃、圧力２５０ ｋｇ／ＣＩ
Ｉ！２の条件下、ホットプレスを用いて３０分間焼結し
た。焼結後、得られた焼結体は、寸法５６１ｍＸ５６＊
ｘＸ５＋ｕとなり、相対密度は理論密度の９９．４％を
示し、はぼ完全に緻密化していた。
製造条件および性能試験結果を第１表に示す。
第１表より明らかなごとく、ＪＩＳ Ｒ１６０１に準
拠した方法で測定した曲げ強度は常温で８８に９／ｚｚ
”、 １０００℃で７０ｋｇ／ｚｘ２とＳｉＣウィス
カー添加により十分な高温強度が得られた。また、破壊
靭性値ＫＩＣ（ビッカース圧子圧入法による）も７ 、
８ ＭＰ ａ ｍ１／２と良好であ・た。さらに、この
焼結体から形状５ＮＧＮ４３２の切削チップを作製し、
以下の条件で鋳鉄（Ｆ’Ｃ−３０）の乾式切削試験を行
い、３０分旋削後の横逃げ面摩耗中を測定したところ２
Ｏ．１１ｍｍと少なく良好であった。
拠した方法で測定した曲げ強度は常温で８８に９／ｚｚ
”、 １０００℃で７０ｋｇ／ｚｘ２とＳｉＣウィス
カー添加により十分な高温強度が得られた。また、破壊
靭性値ＫＩＣ（ビッカース圧子圧入法による）も７ 、
８ ＭＰ ａ ｍ１／２と良好であ・た。さらに、この
焼結体から形状５ＮＧＮ４３２の切削チップを作製し、
以下の条件で鋳鉄（Ｆ’Ｃ−３０）の乾式切削試験を行
い、３０分旋削後の横逃げ面摩耗中を測定したところ２
Ｏ．１１ｍｍと少なく良好であった。
切削速度Ｖ： ３００ｍ／ｍｉｎ
送りｒ ： ０．４ｒｔｒｍ／ｒｅｖ切込みｔ
：１ｆｆ＊ 実施例２〜７ ジルコニア粉末、アルミナ粉末またはＳｉＣウィスカー
の添加量が、本発明の限定範囲内で各々異なるほかは、
実施例１と同様に焼結体を作製し、性能試験を実施した
。製造条件および性能試験結果を第１表、第１図および
第２図に示す。
：１ｆｆ＊ 実施例２〜７ ジルコニア粉末、アルミナ粉末またはＳｉＣウィスカー
の添加量が、本発明の限定範囲内で各々異なるほかは、
実施例１と同様に焼結体を作製し、性能試験を実施した
。製造条件および性能試験結果を第１表、第１図および
第２図に示す。
第１図は、ジルコニア粉末およびＳｉＣウィスカー添加
量と平均曲げ強度の関係を示すグラフ、第２図は、アル
ミナ粉末添加量と平均曲げ強度およびビッカース硬さの
関係を示すグラフである。
量と平均曲げ強度の関係を示すグラフ、第２図は、アル
ミナ粉末添加量と平均曲げ強度およびビッカース硬さの
関係を示すグラフである。
第１図から明らかなごとく、ジルコニア粉末で５体積％
以上、ＳｉＣウィスカーで５体積％以上の添加で、曲げ
強度は７０ ｋｇ／ｌｌｊ！”以上と良好な値を示した
。また、第２図から明らかなごとく、アルミナ粉末０．
１体積％以上の添加で曲げ強度は増加した。
以上、ＳｉＣウィスカーで５体積％以上の添加で、曲げ
強度は７０ ｋｇ／ｌｌｊ！”以上と良好な値を示した
。また、第２図から明らかなごとく、アルミナ粉末０．
１体積％以上の添加で曲げ強度は増加した。
比較例１〜８
ジルコニア粉末、アルミナ粉末またはＳｉＣウィスカー
の添加量が、本発明の限定範囲外で各々異なるほかは、
実施例１と同様に焼結体を作製し、性能試験を実施した
。製造条件および性能試験結果を第１表、第１図および
第２図に示す。
の添加量が、本発明の限定範囲外で各々異なるほかは、
実施例１と同様に焼結体を作製し、性能試験を実施した
。製造条件および性能試験結果を第１表、第１図および
第２図に示す。
第１図から明らかなごとく、ジルコニア粉末で５体積％
未満、ＳｉＣウィスカーで５体積％未満および３０体積
％以上の添加で、曲げ強度は低い値を示した。また、第
２図から明らかなごとく、アルミナ粉末１０体積％未満
での添加は曲げ強度が低く、３０体積％以上の添加では
硬さの低下が顕著であった。
未満、ＳｉＣウィスカーで５体積％未満および３０体積
％以上の添加で、曲げ強度は低い値を示した。また、第
２図から明らかなごとく、アルミナ粉末１０体積％未満
での添加は曲げ強度が低く、３０体積％以上の添加では
硬さの低下が顕著であった。
また、ＳｉＣウィスカーを添加しないこと以外は実施例
１と同様に作製した焼結体（比較例８）の曲げ強度を測
定したところ、常温で９１ ｋｇ／ｌｔｒｍ”であるの
に対し、ｌ０００℃では４６に９／關２と、実施例１に
比べて高温強度が劣っていた。
１と同様に作製した焼結体（比較例８）の曲げ強度を測
定したところ、常温で９１ ｋｇ／ｌｔｒｍ”であるの
に対し、ｌ０００℃では４６に９／關２と、実施例１に
比べて高温強度が劣っていた。
発明の効果
以上のごとく、本発明によるセラミックス焼結体は、微
細な炭化チタンおよび／または窒化チタンに所定量の酸
化ジルコニウムを分散させてなるので、均質微細な組織
を有して、高硬度で耐摩耗性に優れると共に、焼結体に
含まれる正方品酸化ジルコニウムが応力場において応力
を緩和し、同時に、ウィスカーによる結合力によりクラ
ックの伝播を阻止することができ、強靭性となる。ウィ
スカーによる結合力は高温域でも劣化が少ないため、常
温から高温域まで靭性に優れる。
細な炭化チタンおよび／または窒化チタンに所定量の酸
化ジルコニウムを分散させてなるので、均質微細な組織
を有して、高硬度で耐摩耗性に優れると共に、焼結体に
含まれる正方品酸化ジルコニウムが応力場において応力
を緩和し、同時に、ウィスカーによる結合力によりクラ
ックの伝播を阻止することができ、強靭性となる。ウィ
スカーによる結合力は高温域でも劣化が少ないため、常
温から高温域まで靭性に優れる。
特に、窒化チタンを分散させてなる焼結体は、硬さに関
しては炭化チタン系より劣るが、従来のアルミナ系材料
に比べて高温での熱伝導率に優れ、また、化学的にも鉄
との親和性が低いので、鉄鋼材料との接触摩耗条件下で
の凝着による摩耗が少ないという特徴がある。
しては炭化チタン系より劣るが、従来のアルミナ系材料
に比べて高温での熱伝導率に優れ、また、化学的にも鉄
との親和性が低いので、鉄鋼材料との接触摩耗条件下で
の凝着による摩耗が少ないという特徴がある。
また、本発明の方法によれば、かかるセラミックス焼結
体を比較的低い温度による焼結によって得ることができ
る。
体を比較的低い温度による焼結によって得ることができ
る。
さらに、本発明のセラミックス焼結体は、Ｔｉｃ、Ｔｉ
Ｎ、ＳｉＣウィスカー等の導電性成分を含有するため、
容易に放電加工ができ、複雑形状の耐摩耗性治工具の製
造に好適である。
Ｎ、ＳｉＣウィスカー等の導電性成分を含有するため、
容易に放電加工ができ、複雑形状の耐摩耗性治工具の製
造に好適である。
第１図は、ジルコニア粉末およびＳｉＣウィスカー添加
量と平均曲げ強度の関係を示すグラフ、第２図は、アル
ミナ粉末添加量と平均曲げ強度およびビッカース硬さの
関係を示すグラフである。 特許出願人 株式会社 神戸製鋼折 代 理 人 弁理士 青白 葆 外２名第１図 Ｚ「０２量 （イ本積％）
量と平均曲げ強度の関係を示すグラフ、第２図は、アル
ミナ粉末添加量と平均曲げ強度およびビッカース硬さの
関係を示すグラフである。 特許出願人 株式会社 神戸製鋼折 代 理 人 弁理士 青白 葆 外２名第１図 Ｚ「０２量 （イ本積％）
Claims (4)
- （１）酸化ジルコニウム５〜４０体積％、アルミナ０．
１〜１０体積％、残部が平均粒径２μｍ以下である炭化
チタンおよび窒化チタンよりなる群から選ばれる少なく
とも１種および不可避的不純物からなる組成物の全量に
対して、さらにＳｉＣウィスカーを５〜２５体積％添加
してなることを特徴とする強靭性セラミックス材料。 - （２）酸化ジルコニウム５〜４０体積％、Ｙ＿２Ｏ＿３
、ＭｇＯおよびＣａＯよりなる群から選ばれる少なくと
も１種を該酸化ジルコニウム含有量に対して０．１〜５
モル％、アルミナ０．１〜１０体積％、残部が平均粒径
２μｍ以下である炭化チタンおよび窒化チタンよりなる
群から選ばれる少なくとも１種および不可避的不純物か
らなる組成物の全量に対して、さらにＳｉＣウィスカー
を５〜２５体積％添加してなることを特徴とする強靭性
セラミックス材料。 - （３）酸化ジルコニウム５〜４０体積％、アルミナ０．
１〜１０体積％、残部が平均粒径２μｍ以下である炭化
チタンおよび窒化チタンよりなる群から選ばれる少なく
とも１種および不可避的不純物からなる組成物の全量に
対して、さらにＳｉＣウィスカーを５〜２５体積％添加
してなる原料組成物を温度１４００〜１６５０℃、圧力
１００ｋｇ／ｃｍ＾２以上にてホットプレスすることを
特徴とする強靭性セラミックス材料の製造方法。 - （４）酸化ジルコニウム５〜４０体積％、Ｙ＿２Ｏ＿３
、ＭｇＯおよびＣａＯよりなる群から選ばれる少なくと
も１種を該酸化ジルコニウム含有量に対して０．１〜５
モル％、アルミナ０．１〜１０体積％、残部が平均粒径
２μｍ以下である炭化チタンおよび窒化チタンよりなる
群から選ばれる少なくとも１種および不可避的不純物か
らなる組成物の全量に対して、さらにＳｉＣウィスカー
を５〜２５体積％添加してなる原料組成物を温度１４０
０〜１６５０℃、圧力１００Ｋｇ／ｃｍ＾２以上にてホ
ットプレスすることを特徴とする強靭性セラミックス材
料の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61311089A JPS63166761A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 高硬度強靭性セラミツクス材料およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61311089A JPS63166761A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 高硬度強靭性セラミツクス材料およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63166761A true JPS63166761A (ja) | 1988-07-09 |
Family
ID=18012996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61311089A Pending JPS63166761A (ja) | 1986-12-26 | 1986-12-26 | 高硬度強靭性セラミツクス材料およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63166761A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5169810A (en) * | 1990-07-19 | 1992-12-08 | Tioxide Group Services Limited | Process for forming tin-zirconia ceramics |
-
1986
- 1986-12-26 JP JP61311089A patent/JPS63166761A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5169810A (en) * | 1990-07-19 | 1992-12-08 | Tioxide Group Services Limited | Process for forming tin-zirconia ceramics |
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