JPS6359990B2 - - Google Patents
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- JPS6359990B2 JPS6359990B2 JP59075641A JP7564184A JPS6359990B2 JP S6359990 B2 JPS6359990 B2 JP S6359990B2 JP 59075641 A JP59075641 A JP 59075641A JP 7564184 A JP7564184 A JP 7564184A JP S6359990 B2 JPS6359990 B2 JP S6359990B2
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- titanium carbonitride
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
本発明は新規な高密度炭窒化チタン系セラミツ
クス材料及びその製造方法に関し、さらに詳しく
は、炭窒化チタンとケイ化モリブデンとの混合粉
末組成物、あるいはさらに特定のホウ化金属化合
物粉末を添加して成る混合粉末組成物を焼結して
得られた、高密度かつ高強度の炭窒化チタン系セ
ラミツクス材料及びその製造方法に関するもので
ある。 炭窒化チタンTi（C〓N〓）はチタンに結合する炭
素と窒素との原子割合（α：β）が広い範囲にわ
たつて変わりうる物質であつて、その割合によつ
て性質も若干異なるが、一般に融点、硬度、靭性
が高く、また耐酸化性がよいため、例えば切削工
具材料や機械部品材料などとしての用途が期待さ
れている。 しかしながら、この炭窒化チタン単味焼結体
は、その抗折強度が低く、もろいという欠点があ
るため、工業的に利用されていない。 本発明者らは、このような欠点を改良する目的
で、先に、炭窒化チタン粉末に特定のホウ化金属
化合物粉末と、さらに特定のタンタル化合物粉末
を添加し、焼結して成る炭窒化チタン系セラミツ
クス材料を提案した（特願昭58−221068）。この
ものは、高強度材料であつて、工業的に十分に利
用しうるものであるが、さらに、低温焼結が可能
であり、しかもより高強度の炭窒化チタン系セラ
ミツクス材料を提供すべく鋭意研究を進めた結
果、炭窒化チタン粉末にケイ化モリブデン粉末を
所定量添加するか、あるいはさらに、特定のホウ
化金属化合物粉末を所定量添加して成る混合粉末
組成物は低温焼結が可能であり、しかも、得られ
た焼結体の空隙率は低温焼結にもかかわらず、著
しく低いということを見出し、この知見に基づい
て本発明を完成するに至つた。 すなわち、本発明は(A)炭素と窒素との原子割合
が異なる炭窒化チタンの中から選ばれた少なくと
も１種の炭窒化チタン粉末に対し、(B)ケイ化モリ
ブデン粉末を、(A)成分と(B)成分との重量割合が
１：99ないし99：１になるように添加するか、若
しくはさらに(C)TiB2、CrB2、TaB2、MnB2、
MgB2、MoB2、VB2、NbB2、HfB2、AlB2、
ZrB2、W2B5及びMo2B5の中から選ばれた少なく
とも１種のホウ化金属化合物粉末を混合粉末組成
物全重量に基づき５〜95重量％になるように添加
して得られた混合粉末組成物を焼結して成る高密
度炭窒化チタン系セラミツクス材料、並びに、前
記の混合粉末組成物を真空中又は中性若しくは還
元性雰囲気中でホツトプレスにより焼結するか、
又は冷間圧縮し、ラバープレスにより圧粉体とな
したのち、あるいは泥漿法により圧粉体となした
のち、真空中、又は中性若しくは還元性雰囲気中
で加熱焼結することを特徴とする高密度炭窒化チ
タン系セラミツクス材料の製造方法を提供するも
のである。 本発明に用いる炭窒化チタンTi（C〓N〓）はチタ
ンに結合する炭素と窒素との原子割合（α：β）
が異なる炭窒化チタンの中から選ばれる。この
α：βの割合は通常５：95ないし95：５の範囲で
あり、特に10：90ないし90：10の範囲のものが好
ましい。 このような炭窒化チタンは１種用いてもよい
し、２種以上組み合わせて用いてもよい。また、
該炭窒化チタンは粉末状で用いるが、平均粒径
2μ以下の微粉末に調製して用いることが好まし
い。 本発明に用いるケイ化モリブデンMoSi2は、粉
末状で用いるが、平均粒径2μ以下の微粉末に調
製して用いることが好ましい。 本発明に用いるホウ化金属化合物は、それぞれ
MB2型及びM2B5型（Ｍは金属である）で示され
る二ホウ化金属化合物及び五二ホウ化金属化合物
であつて、二ホウ化金属化合物として、TiB2、
CrB2、TaB2、MnB2、MgB2、MoB2、AlB2、
VB2、NbB2、HfB2及びZrB2が用いられ、五二
ホウ化金属化合物としてW2B5及びMo2B5が用い
られる。 これらのホウ化金属化合物は、それぞれ単独で
用いてもよいし、２種以上組み合わせてもよい。
また、該ホウ化金属化合物は粉末状で用いるが、
平均粒径2μ以下、好ましくは1μ以下の微粉末に
調製して用いるのがよい。 本発明においては、前記の炭窒化チタン粉末と
ケイ化モリブデン粉末との配合割合は、重量基準
で１：99ないし99：１の範囲であり、またホウ化
金属化合物粉末は、混合粉末組成物全重量に対し
て５〜95重量％の範囲で配合される。 これらの配合割合が前記範囲を逸脱すると、得
られた焼結体の強度が著しく低下し、また有利な
焼結温度で焼結体を得ることが困難となる。好ま
しい配合割合は、炭窒化チタン粉末とケイ化モリ
ブデン粉末との割合が重量基準で10：90ないし
90：10の範囲であり、若しくはそれに混合粉末組
成物全重量に対してホウ化金属化合物粉末を20〜
70重量％配合することが好ましい。 本発明のセラミツクス材料は、次の２種類の方
法によつて容易に製造することができる。 すなわち、まず第１の方法として、前記のよう
な割合で配合された混合粉末組成物を、例えば黒
鉛型などの型に充填したのち、真空中又は窒素、
アルゴン、水素、炭酸ガスなどの中性若しくは還
元性雰囲気中において、ダイ圧力50〜300Kg／cm2、
温度1300〜2000℃、好ましくは1500〜1800℃の条
件で10〜200分間加熱焼結するホツトプレス法を
用いて焼結体を容易に得ることができる。 次に、第２の方法として、該混合粉末組成物を
金型に充填して0.5〜10ton／cm2程度のプレス圧に
より冷間圧縮し、次いでその圧粉体をラバープレ
ス、例えば該圧粉体をゴムチユーブに装てん後
0.5〜10ton／cm2程度の静水圧でプレスして圧力分
布が取り除かれた圧粉体を得るか、例えばボール
ミルを用いて泥漿化した後、差圧を利用したり加
圧することにより成形する、いわゆる泥漿法によ
つて圧粉体を得る。次にこのようにして得た圧粉
体を真空中又は窒素、アルゴン、水素、炭酸ガス
などの中性若しくは還元性雰囲気中で1300〜2000
℃、好ましくは1500〜2000℃の温度で60〜200分
間焼結するという方法を用いて焼結体を容易に得
ることができる。 また、本発明のセラミツクス材料は、通常知ら
れているH.I.P.法などによつても製造することが
できる。 本発明の炭窒化チタン系セラミツクス材料は、
高密度である上に、高強度かつ高硬度であるの
で、耐摩耗性機械部品材料や切削工具材料として
極めて好適であり、多くの分野において利用する
ことができる。 次に実施例により本発明をさらに詳細に説明す
る。 実施例 １ 炭素と窒素との原子比率50：50の炭窒化チタン
粉末〔以下Ti（C50N50）のように表示する〕80重
量部、ケイ化モリブデン粉末20重量部を均一に混
合して混合粉末組成物を調製した。次いでこの組
成物を金型に入れ2ton／cm2の圧力で圧縮成形した
のち、さらに3ton／cm2の圧力でラバープレスによ
り圧縮する。このようにして得られた圧粉体を真
空中、1650℃で90分間加熱焼結した。得られた焼
結体の抗折力は750MN／m2、ビツカース硬度は
2000Kg／mm2であり空隙は見られなかつた。この例
を第１表のNo.４に示すとともに同様の方法で得た
焼結体の物性及び焼結条件を第１表に示す。 実施例 ２ Ti（C50N50）70重量部とMoSi230重量部を均一
に混合し、次いでこの混合組成物を黒鉛型に充填
した後、真空中で200Kg／cm2のダイ圧力のもとで、
1550℃で30分間加圧焼成した。得られた焼結体の
抗折力は900MN／m2、ビツカース硬度2100Kg／
mm2であり、組織中には空隙は無かつた。この例を
第１表のNo.19に示す。 実施例 ３ 本願、特許請求範囲をさらに明確にするため、
第２表のごとき実験を行つた。焼結方法は実施例
２と同様の真空ホツトプレス法を用いた。第２表
中、番号20のMoSi2は抗折試験片の研削成形過程
で多量のクラツク発生のため抗折試験片は製作出
来なかつた。このことからMoSi2は顕著にもろい
セラミツクスと言える。また、同表番号25の
TiB2は1700℃という低温度では、緻密な焼結体
は得られなかつた。その他同表に真空ホツトプレ
ス焼結体特性を示す。
クス材料及びその製造方法に関し、さらに詳しく
は、炭窒化チタンとケイ化モリブデンとの混合粉
末組成物、あるいはさらに特定のホウ化金属化合
物粉末を添加して成る混合粉末組成物を焼結して
得られた、高密度かつ高強度の炭窒化チタン系セ
ラミツクス材料及びその製造方法に関するもので
ある。 炭窒化チタンTi（C〓N〓）はチタンに結合する炭
素と窒素との原子割合（α：β）が広い範囲にわ
たつて変わりうる物質であつて、その割合によつ
て性質も若干異なるが、一般に融点、硬度、靭性
が高く、また耐酸化性がよいため、例えば切削工
具材料や機械部品材料などとしての用途が期待さ
れている。 しかしながら、この炭窒化チタン単味焼結体
は、その抗折強度が低く、もろいという欠点があ
るため、工業的に利用されていない。 本発明者らは、このような欠点を改良する目的
で、先に、炭窒化チタン粉末に特定のホウ化金属
化合物粉末と、さらに特定のタンタル化合物粉末
を添加し、焼結して成る炭窒化チタン系セラミツ
クス材料を提案した（特願昭58−221068）。この
ものは、高強度材料であつて、工業的に十分に利
用しうるものであるが、さらに、低温焼結が可能
であり、しかもより高強度の炭窒化チタン系セラ
ミツクス材料を提供すべく鋭意研究を進めた結
果、炭窒化チタン粉末にケイ化モリブデン粉末を
所定量添加するか、あるいはさらに、特定のホウ
化金属化合物粉末を所定量添加して成る混合粉末
組成物は低温焼結が可能であり、しかも、得られ
た焼結体の空隙率は低温焼結にもかかわらず、著
しく低いということを見出し、この知見に基づい
て本発明を完成するに至つた。 すなわち、本発明は(A)炭素と窒素との原子割合
が異なる炭窒化チタンの中から選ばれた少なくと
も１種の炭窒化チタン粉末に対し、(B)ケイ化モリ
ブデン粉末を、(A)成分と(B)成分との重量割合が
１：99ないし99：１になるように添加するか、若
しくはさらに(C)TiB2、CrB2、TaB2、MnB2、
MgB2、MoB2、VB2、NbB2、HfB2、AlB2、
ZrB2、W2B5及びMo2B5の中から選ばれた少なく
とも１種のホウ化金属化合物粉末を混合粉末組成
物全重量に基づき５〜95重量％になるように添加
して得られた混合粉末組成物を焼結して成る高密
度炭窒化チタン系セラミツクス材料、並びに、前
記の混合粉末組成物を真空中又は中性若しくは還
元性雰囲気中でホツトプレスにより焼結するか、
又は冷間圧縮し、ラバープレスにより圧粉体とな
したのち、あるいは泥漿法により圧粉体となした
のち、真空中、又は中性若しくは還元性雰囲気中
で加熱焼結することを特徴とする高密度炭窒化チ
タン系セラミツクス材料の製造方法を提供するも
のである。 本発明に用いる炭窒化チタンTi（C〓N〓）はチタ
ンに結合する炭素と窒素との原子割合（α：β）
が異なる炭窒化チタンの中から選ばれる。この
α：βの割合は通常５：95ないし95：５の範囲で
あり、特に10：90ないし90：10の範囲のものが好
ましい。 このような炭窒化チタンは１種用いてもよい
し、２種以上組み合わせて用いてもよい。また、
該炭窒化チタンは粉末状で用いるが、平均粒径
2μ以下の微粉末に調製して用いることが好まし
い。 本発明に用いるケイ化モリブデンMoSi2は、粉
末状で用いるが、平均粒径2μ以下の微粉末に調
製して用いることが好ましい。 本発明に用いるホウ化金属化合物は、それぞれ
MB2型及びM2B5型（Ｍは金属である）で示され
る二ホウ化金属化合物及び五二ホウ化金属化合物
であつて、二ホウ化金属化合物として、TiB2、
CrB2、TaB2、MnB2、MgB2、MoB2、AlB2、
VB2、NbB2、HfB2及びZrB2が用いられ、五二
ホウ化金属化合物としてW2B5及びMo2B5が用い
られる。 これらのホウ化金属化合物は、それぞれ単独で
用いてもよいし、２種以上組み合わせてもよい。
また、該ホウ化金属化合物は粉末状で用いるが、
平均粒径2μ以下、好ましくは1μ以下の微粉末に
調製して用いるのがよい。 本発明においては、前記の炭窒化チタン粉末と
ケイ化モリブデン粉末との配合割合は、重量基準
で１：99ないし99：１の範囲であり、またホウ化
金属化合物粉末は、混合粉末組成物全重量に対し
て５〜95重量％の範囲で配合される。 これらの配合割合が前記範囲を逸脱すると、得
られた焼結体の強度が著しく低下し、また有利な
焼結温度で焼結体を得ることが困難となる。好ま
しい配合割合は、炭窒化チタン粉末とケイ化モリ
ブデン粉末との割合が重量基準で10：90ないし
90：10の範囲であり、若しくはそれに混合粉末組
成物全重量に対してホウ化金属化合物粉末を20〜
70重量％配合することが好ましい。 本発明のセラミツクス材料は、次の２種類の方
法によつて容易に製造することができる。 すなわち、まず第１の方法として、前記のよう
な割合で配合された混合粉末組成物を、例えば黒
鉛型などの型に充填したのち、真空中又は窒素、
アルゴン、水素、炭酸ガスなどの中性若しくは還
元性雰囲気中において、ダイ圧力50〜300Kg／cm2、
温度1300〜2000℃、好ましくは1500〜1800℃の条
件で10〜200分間加熱焼結するホツトプレス法を
用いて焼結体を容易に得ることができる。 次に、第２の方法として、該混合粉末組成物を
金型に充填して0.5〜10ton／cm2程度のプレス圧に
より冷間圧縮し、次いでその圧粉体をラバープレ
ス、例えば該圧粉体をゴムチユーブに装てん後
0.5〜10ton／cm2程度の静水圧でプレスして圧力分
布が取り除かれた圧粉体を得るか、例えばボール
ミルを用いて泥漿化した後、差圧を利用したり加
圧することにより成形する、いわゆる泥漿法によ
つて圧粉体を得る。次にこのようにして得た圧粉
体を真空中又は窒素、アルゴン、水素、炭酸ガス
などの中性若しくは還元性雰囲気中で1300〜2000
℃、好ましくは1500〜2000℃の温度で60〜200分
間焼結するという方法を用いて焼結体を容易に得
ることができる。 また、本発明のセラミツクス材料は、通常知ら
れているH.I.P.法などによつても製造することが
できる。 本発明の炭窒化チタン系セラミツクス材料は、
高密度である上に、高強度かつ高硬度であるの
で、耐摩耗性機械部品材料や切削工具材料として
極めて好適であり、多くの分野において利用する
ことができる。 次に実施例により本発明をさらに詳細に説明す
る。 実施例 １ 炭素と窒素との原子比率50：50の炭窒化チタン
粉末〔以下Ti（C50N50）のように表示する〕80重
量部、ケイ化モリブデン粉末20重量部を均一に混
合して混合粉末組成物を調製した。次いでこの組
成物を金型に入れ2ton／cm2の圧力で圧縮成形した
のち、さらに3ton／cm2の圧力でラバープレスによ
り圧縮する。このようにして得られた圧粉体を真
空中、1650℃で90分間加熱焼結した。得られた焼
結体の抗折力は750MN／m2、ビツカース硬度は
2000Kg／mm2であり空隙は見られなかつた。この例
を第１表のNo.４に示すとともに同様の方法で得た
焼結体の物性及び焼結条件を第１表に示す。 実施例 ２ Ti（C50N50）70重量部とMoSi230重量部を均一
に混合し、次いでこの混合組成物を黒鉛型に充填
した後、真空中で200Kg／cm2のダイ圧力のもとで、
1550℃で30分間加圧焼成した。得られた焼結体の
抗折力は900MN／m2、ビツカース硬度2100Kg／
mm2であり、組織中には空隙は無かつた。この例を
第１表のNo.19に示す。 実施例 ３ 本願、特許請求範囲をさらに明確にするため、
第２表のごとき実験を行つた。焼結方法は実施例
２と同様の真空ホツトプレス法を用いた。第２表
中、番号20のMoSi2は抗折試験片の研削成形過程
で多量のクラツク発生のため抗折試験片は製作出
来なかつた。このことからMoSi2は顕著にもろい
セラミツクスと言える。また、同表番号25の
TiB2は1700℃という低温度では、緻密な焼結体
は得られなかつた。その他同表に真空ホツトプレ
ス焼結体特性を示す。
【表】
【表】
【表】
＊は比較例
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ (A)炭素と窒素との原子割合が異なる炭窒化チ
タンの中から選ばれた少なくとも１種の炭窒化チ
タン粉末に対し、(B)ケイ化モリブデン粉末を、(A)
成分と(B)成分との重量割合が１：99ないし、99：
１になるように添加するか、若しくはさらに、(C)
TiB2、CrB2、TaB2、MnB2、MgB2、MoB2、
VB2、NbB2、HfB2、AlB2、ZrB2、W2B5及び
Mo2B5の中から選ばれた少なくとも１種のホウ
化金属化合物粉末を混合粉末組成物全重量に基づ
き５〜95重量％になるように添加して得られた混
合粉末組成物を焼結して成る高密度炭窒化チタン
系セラミツクス材料。 ２ (A)炭素と窒素との原子割合が異なる炭窒化チ
タンの中から選ばれた少なくとも１種の炭窒化チ
タン粉末に対し、(B)ケイ化モリブデン粉末を、(A)
成分と(B)成分との重量割合が１：99ないし、99：
１になるように添加するか、若しくはさらに、(C)
TiB2、CrB2、TaB2、MnB2、MgB2、MoB2、
VB2、NbB2、HfB2、AlB2、ZrB2、W2B5及び
Mo2B5の中から選ばれた少なくとも１種のホウ
化金属化合物粉末を混合粉末組成物全重量に基づ
き５〜95重量％になるように添加して得られた混
合粉末組成物を調製ののち、真空中又は、中性若
しくは還元性雰囲気中でホツトプレスにより焼結
することを特徴とする高密度炭窒化チタン系セラ
ミツクス材料の製造方法。 ３ (A)炭素と窒素との原子割合が異なる炭窒化チ
タンの中から選ばれた少なくとも１種の炭窒化チ
タン粉末に対し、(B)ケイ化モリブデン粉末を、(A)
成分と(B)成分との重量割合が１：99ないし、99：
１になるように添加するか、若しくはさらに、(C)
TiB2、CrB2、TaB2、MnB2、MgB2、MoB2、
VB2、NbB2、HfB2、AlB2、ZrB2、W2B5及び
Mo2B5の中から選ばれた少なくとも１種のホウ
化金属化合物粉末を混合粉末組成物全重量に基づ
き５〜95重量％になるように添加して得られた混
合粉末組成物を調製したのち、冷間圧縮し、ラバ
ープレスにより圧粉体と成すか、あるいは泥漿法
により、圧粉体と成したのち、真空中又は、中性
若しくは還元性雰囲気中で焼結することを特徴と
する高密度炭窒化チタン系セラミツクス材料の製
造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59075641A JPS60221364A (ja) | 1984-04-14 | 1984-04-14 | 高密度炭窒化チタン系セラミツクス材料及びその製造方法 |
| US06/712,184 US4704372A (en) | 1984-03-16 | 1985-03-15 | High-strength molybdenum silicide-based ceramic material and process for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59075641A JPS60221364A (ja) | 1984-04-14 | 1984-04-14 | 高密度炭窒化チタン系セラミツクス材料及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60221364A JPS60221364A (ja) | 1985-11-06 |
| JPS6359990B2 true JPS6359990B2 (ja) | 1988-11-22 |
Family
ID=13582073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59075641A Granted JPS60221364A (ja) | 1984-03-16 | 1984-04-14 | 高密度炭窒化チタン系セラミツクス材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60221364A (ja) |
-
1984
- 1984-04-14 JP JP59075641A patent/JPS60221364A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60221364A (ja) | 1985-11-06 |
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|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |