JPH02275773A - ＴｉＢ↓２系セラミックスの熱処理方法 - Google Patents
ＴｉＢ↓２系セラミックスの熱処理方法Info
- Publication number
- JPH02275773A JPH02275773A JP1093177A JP9317789A JPH02275773A JP H02275773 A JPH02275773 A JP H02275773A JP 1093177 A JP1093177 A JP 1093177A JP 9317789 A JP9317789 A JP 9317789A JP H02275773 A JPH02275773 A JP H02275773A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tib2
- strength
- sintered
- sintered material
- ceramic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/0072—Heat treatment
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- 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］
この発明はＴｉＢｚ系セラミックス焼結体の強度、靭性
を向上させる熱処理方法に関するものである。
を向上させる熱処理方法に関するものである。
ＴｉＢ２は高硬変、高電気伝導度に優れるため切削工具
や耐摩耗部材としてを警視されている。しかし、Ｔｉ８
２は難焼結性のため単独で焼結することは難しく、焼結
助剤としテＴｉＣ５Ｂ４ＣＳＡ１２０３、Ｚｒ０ｚ、Ｓ
ｉＣ，、Ｍｏ５ｉｚ、Ｃｒ、 Ｔｉ、 Ｍｏ、Ｎｉ、
Ｃ等を単独又は組合せて混合してから焼結されている。
や耐摩耗部材としてを警視されている。しかし、Ｔｉ８
２は難焼結性のため単独で焼結することは難しく、焼結
助剤としテＴｉＣ５Ｂ４ＣＳＡ１２０３、Ｚｒ０ｚ、Ｓ
ｉＣ，、Ｍｏ５ｉｚ、Ｃｒ、 Ｔｉ、 Ｍｏ、Ｎｉ、
Ｃ等を単独又は組合せて混合してから焼結されている。
強度や靭性を向上させるためには助剤や組織および製造
プロセスの改良による方法が一般的であるが、最終部材
に、イオン注入やＰＶＤＳＣＶＤを利用して異材料をコ
ーティングするなどの表面改質方法も有効である。また
Ａｌ２Ｏ３やＳｉ３Ｎ４焼結体では酸化処理すると強度
上昇することが知られている。しかし、ＴｉＢｚ系セラ
ミックスに関して、強度上昇を目的とした処理方法は報
告されていない。
プロセスの改良による方法が一般的であるが、最終部材
に、イオン注入やＰＶＤＳＣＶＤを利用して異材料をコ
ーティングするなどの表面改質方法も有効である。また
Ａｌ２Ｏ３やＳｉ３Ｎ４焼結体では酸化処理すると強度
上昇することが知られている。しかし、ＴｉＢｚ系セラ
ミックスに関して、強度上昇を目的とした処理方法は報
告されていない。
Ｃ発明が解決しようとする課題〕
ＴｉＢｚ系セラミックスは難焼結性のため、焼結助剤を
添加した焼結体でもその曲げ強度は高々５０〜６０ｋｇ
ｆ／ｍｍ２、破壊靭性は５ ＭＰａｍ””程度で構造部
材として用いるには十分でない。
添加した焼結体でもその曲げ強度は高々５０〜６０ｋｇ
ｆ／ｍｍ２、破壊靭性は５ ＭＰａｍ””程度で構造部
材として用いるには十分でない。
また、強度向上のため最終焼結部材表面に、イオン注入
やＰＶＤ、、ＣＶＤにより異材料をコーティングするな
どの表面処理による方法では特殊な装置を必要とし、ま
た量産部品への適用は困難で実用的ではない。
やＰＶＤ、、ＣＶＤにより異材料をコーティングするな
どの表面処理による方法では特殊な装置を必要とし、ま
た量産部品への適用は困難で実用的ではない。
（課題を解決するための手段］
ＴｉＢｚの原料粉末はなるべく不純物を含まないものが
よ（、純度が９９重量％以上のものが適当である。粒度
は細かいものがよく、平均粒径で３μｍ以下、特に１μ
ｍ以下のものが好ましい。
よ（、純度が９９重量％以上のものが適当である。粒度
は細かいものがよく、平均粒径で３μｍ以下、特に１μ
ｍ以下のものが好ましい。
焼結体中のＴｉＢ４の含有率は７０％以上であり、好ま
しくは７０〜９０％程度である。
しくは７０〜９０％程度である。
本発明の焼結体はさらにＴｉＣ，８４Ｃ，Ａｌ２Ｏ３、
ＺｒＯ□、ＳｉＣ，、Ｍｏ５ｉｚ、Ｃｒ、、Ｔｉ、 Ｍ
ｏ、 Ｎｉ、 Ｓｉ 又はＣの一種以上を少なくとも含
む。これらのなかではＴｉＣ１Ｂ４Ｃ，、ＺｒＯ□及び
ＳｉＣが好ましい。これらの原料粉末もなるべく不純物
を含まないものがよく、やはり純度が９９重世％以上の
ものが適当である。粒度も細かいものがよく平均粒度で
３μｍ以下、特に１μｍ以下のものが好ましい。焼結体
におけるこれらの含有率は０．５〜３０重星％項九であ
り、５〜２５重量％の範囲が特に好ましい。含有率が３
０重量％を越えると硬度及び強度の低下が問題になり、
一方、０．５重量％未満では添加効果が不充分になる。
ＺｒＯ□、ＳｉＣ，、Ｍｏ５ｉｚ、Ｃｒ、、Ｔｉ、 Ｍ
ｏ、 Ｎｉ、 Ｓｉ 又はＣの一種以上を少なくとも含
む。これらのなかではＴｉＣ１Ｂ４Ｃ，、ＺｒＯ□及び
ＳｉＣが好ましい。これらの原料粉末もなるべく不純物
を含まないものがよく、やはり純度が９９重世％以上の
ものが適当である。粒度も細かいものがよく平均粒度で
３μｍ以下、特に１μｍ以下のものが好ましい。焼結体
におけるこれらの含有率は０．５〜３０重星％項九であ
り、５〜２５重量％の範囲が特に好ましい。含有率が３
０重量％を越えると硬度及び強度の低下が問題になり、
一方、０．５重量％未満では添加効果が不充分になる。
本発明のセラミックスはその特性を損なわない範囲で他
の成分を含むことができる。
の成分を含むことができる。
他の成分の例としてはＴｉｃ、 ＶＣ，ＺｒＣ，ＮｂＣ
，Ｃｒ３Ｃ２、ＴａＣ，、ＴｉＮ、、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）、
Ｔａｇ、、Ｚｒ）３ｚ、ＮｂＢ２． ｌ１ｆＯ□、Ｙ２
Ｏ１、ＭｇＯ１ＣｅＯ２等を挙げることができる。
，Ｃｒ３Ｃ２、ＴａＣ，、ＴｉＮ、、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）、
Ｔａｇ、、Ｚｒ）３ｚ、ＮｂＢ２． ｌ１ｆＯ□、Ｙ２
Ｏ１、ＭｇＯ１ＣｅＯ２等を挙げることができる。
含有率は通常１０重景％以下であり、特に５重量％以下
が適当である。
が適当である。
本発明の原料であるセラミックス焼結体を製造するにあ
たっては上記の原料粉末をまず均一に混合する。混合に
はボールミル等を用いて混合粉末全体をさらに微粉化す
ることが好ましい。ボールミルを用いる場合には焼結体
のいずれかの成分のボールを用いればこの工程における
ボールの摩耗等による不純物の混入を避けることができ
る。次に、この混合粉末を成形して理論密度比で約５０
％以上の成形体をつくる。この成形体を焼結炉に入れて
１６００〜２０００°Ｃの非酸化雰囲気で焼結して緻密
な焼結体とする。この焼結体は必要により熱間静水圧プ
レス（ＨＩＰ）処理することによってさらに緻密化する
ことができる。
たっては上記の原料粉末をまず均一に混合する。混合に
はボールミル等を用いて混合粉末全体をさらに微粉化す
ることが好ましい。ボールミルを用いる場合には焼結体
のいずれかの成分のボールを用いればこの工程における
ボールの摩耗等による不純物の混入を避けることができ
る。次に、この混合粉末を成形して理論密度比で約５０
％以上の成形体をつくる。この成形体を焼結炉に入れて
１６００〜２０００°Ｃの非酸化雰囲気で焼結して緻密
な焼結体とする。この焼結体は必要により熱間静水圧プ
レス（ＨＩＰ）処理することによってさらに緻密化する
ことができる。
Ｔ ｉ、 Ｂ を系セラミックス焼結体を酸素ガスを含
む雰囲気で４００〜８００°Ｃで１０〜１８００分間保
持する。保持時間は低温では長く、高温では短くする必
要があり、６００°Ｃでは１４００分位の保持時間が望
ましい。
む雰囲気で４００〜８００°Ｃで１０〜１８００分間保
持する。保持時間は低温では長く、高温では短くする必
要があり、６００°Ｃでは１４００分位の保持時間が望
ましい。
〔作用］
本処理によりＴｉＢｚ系セラミックス焼結体の表面のＴ
ｉＢｚが酸化されてＴｉ酸化物を形成し、この酸化物が
表面欠陥の破壊強度に及ぼす影ツを低下させたり亀裂先
端を強化し、亀裂進展抵抗を増大させたりすることによ
り強度や破壊靭性を向上させると考えられる。
ｉＢｚが酸化されてＴｉ酸化物を形成し、この酸化物が
表面欠陥の破壊強度に及ぼす影ツを低下させたり亀裂先
端を強化し、亀裂進展抵抗を増大させたりすることによ
り強度や破壊靭性を向上させると考えられる。
〔実施例］
実施例１
焼結助剤として２０％ＴｉＣを含有したＴｉＢ４系セラ
ミンクス焼結体より幅４ ｍｍ、高さ３ ｍｍ、長さ４
０ｍｍの曲げ試験片を作製し、この試験片を大気中で２
００〜１０００°Ｃで１４４０分間保持し室温にて曲げ
試験を行った。第１図に処理温度と曲げ強度の関係を示
す。何も処理を施さない試験片の曲げ強度は６０ｋｇｆ
／ｍｍ２であるが、４００〜７００°Ｃで１４４０分間
保持した試験片では強度上昇を示し、特に６００℃で保
持したものは、９０ｋｇｆ／ｍｍ２にも上界した。
ミンクス焼結体より幅４ ｍｍ、高さ３ ｍｍ、長さ４
０ｍｍの曲げ試験片を作製し、この試験片を大気中で２
００〜１０００°Ｃで１４４０分間保持し室温にて曲げ
試験を行った。第１図に処理温度と曲げ強度の関係を示
す。何も処理を施さない試験片の曲げ強度は６０ｋｇｆ
／ｍｍ２であるが、４００〜７００°Ｃで１４４０分間
保持した試験片では強度上昇を示し、特に６００℃で保
持したものは、９０ｋｇｆ／ｍｍ２にも上界した。
実施例２
焼結助剤として２０％ＴｉＣを含有したＴｉＢｚ系セラ
ミックス焼結体より幅４ｍｍ、高さ３ ｍｍ、長さ４０
ｍ１ｎの曲げ試験片を作製し、この試験片を大気中で
４００〜１４００°Ｃで１０分間保持したのち、同温度
で曲げ試験を行った。第２図に試験温度と曲げ強度の関
係を示す。室温の強度は６０ｋｇｆ／ｍｍ２であるが、
４００〜８００°Ｃで１０分間保持し、同温度で曲げ試
験したものは強度上界を示し、特に８００°Ｃで処理し
、試験したものは８５ｋｇｆ／ｍｍ２にも上昇した。
ミックス焼結体より幅４ｍｍ、高さ３ ｍｍ、長さ４０
ｍ１ｎの曲げ試験片を作製し、この試験片を大気中で
４００〜１４００°Ｃで１０分間保持したのち、同温度
で曲げ試験を行った。第２図に試験温度と曲げ強度の関
係を示す。室温の強度は６０ｋｇｆ／ｍｍ２であるが、
４００〜８００°Ｃで１０分間保持し、同温度で曲げ試
験したものは強度上界を示し、特に８００°Ｃで処理し
、試験したものは８５ｋｇｆ／ｍｍ２にも上昇した。
なお、真空中で同様の試験をしたものは強度上昇は示さ
ず、強度上界はＴｉＢｚの酸化によるＴｉ酸化物の形成
と考えられる。
ず、強度上界はＴｉＢｚの酸化によるＴｉ酸化物の形成
と考えられる。
実施例３
焼結助剤として２０％ＴｉＣを含有したＴｉＢｚ系セラ
ミックス焼結体より幅３ｍｍ、高さ４胴、長さ４０ｎ＋
＋＋＋の破壊靭性試験片を作製し、中央部に人工亀裂を
導入し、この試験片を大気中で４００〜１４００’Ｃで
１０分間保持した後、同温度で破壊靭性試験を行った。
ミックス焼結体より幅３ｍｍ、高さ４胴、長さ４０ｎ＋
＋＋＋の破壊靭性試験片を作製し、中央部に人工亀裂を
導入し、この試験片を大気中で４００〜１４００’Ｃで
１０分間保持した後、同温度で破壊靭性試験を行った。
第３図に試験温度と破壊靭性との関係を示す。室温の破
壊靭性は５ ＭＰａｍ””であったが、４００〜８００
°Ｃで１０分間保持し、同温度で破壊靭性試験したもの
は破壊靭性の向上を示し、特に４００°Ｃで処理し試験
したものは７ ＭＰａｍ””にも上昇した。
壊靭性は５ ＭＰａｍ””であったが、４００〜８００
°Ｃで１０分間保持し、同温度で破壊靭性試験したもの
は破壊靭性の向上を示し、特に４００°Ｃで処理し試験
したものは７ ＭＰａｍ””にも上昇した。
本発明の方法により高強度で高靭性のＴｉＢｚ系セラミ
ックス焼結体を作ることができる。また、４００〜８０
０’Ｃに維持できる大気炉のような単純な設備でバッチ
処理により多量の熱処理を行う事が可能である。
ックス焼結体を作ることができる。また、４００〜８０
０’Ｃに維持できる大気炉のような単純な設備でバッチ
処理により多量の熱処理を行う事が可能である。
第１図は熱処理温度と室温における曲げ強度との関係を
、第２図は熱処理温度とその温度における曲げ強度との
関係を、そして第３図は熱処理温度とその温度における
破壊靭性との関係をそれぞれ示すグラフである。 特許出願人 日本鋼管株式会社 代 理 人 弁理士 口中 政浩 破壊靭１旧１眞ＭＰａ ・ｍ”） 凹リノＪ、７４人（にＨｆ／ｍｍ２） 曲げ強度（にｇｆ／ｍｍ２）
、第２図は熱処理温度とその温度における曲げ強度との
関係を、そして第３図は熱処理温度とその温度における
破壊靭性との関係をそれぞれ示すグラフである。 特許出願人 日本鋼管株式会社 代 理 人 弁理士 口中 政浩 破壊靭１旧１眞ＭＰａ ・ｍ”） 凹リノＪ、７４人（にＨｆ／ｍｍ２） 曲げ強度（にｇｆ／ｍｍ２）
Claims (1)
- ＴｉＢ＿２を７０％以上含みさらにＴｉＣ、Ｂ＿４Ｃ
、Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＺｒＯ＿２、ＳｉＣ、ＭｏＳｉ＿２
、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｓｉ又はＣを単独又は組合
せて含有するＴｉＢ＿２系セラミックス焼結体を酸素ガ
スを含む雰囲気中で４００〜８００℃で１０〜１８００
分間保持することを特徴とするＴｉＢ＿２系セラミック
ス焼結体の熱処理方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1093177A JPH02275773A (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | ＴｉＢ↓２系セラミックスの熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1093177A JPH02275773A (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | ＴｉＢ↓２系セラミックスの熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02275773A true JPH02275773A (ja) | 1990-11-09 |
| JPH0547510B2 JPH0547510B2 (ja) | 1993-07-16 |
Family
ID=14075294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1093177A Granted JPH02275773A (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | ＴｉＢ↓２系セラミックスの熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02275773A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108997015A (zh) * | 2018-08-20 | 2018-12-14 | 宁夏昌杨科技有限公司 | 一种碳化硼基防弹陶瓷复合材料及其制备方法 |
| CN112430761A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-03-02 | 湘潭大学 | 一种TiB2/Ti(C,N)/Al2O3陶瓷刀具材料的制备方法 |
| CN113774377A (zh) * | 2021-09-15 | 2021-12-10 | 广西斯达奔材料科技有限公司 | 一种提高截齿耐磨性能的等离子熔覆焊涂层配方及工艺 |
-
1989
- 1989-04-14 JP JP1093177A patent/JPH02275773A/ja active Granted
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108997015A (zh) * | 2018-08-20 | 2018-12-14 | 宁夏昌杨科技有限公司 | 一种碳化硼基防弹陶瓷复合材料及其制备方法 |
| CN112430761A (zh) * | 2020-10-16 | 2021-03-02 | 湘潭大学 | 一种TiB2/Ti(C,N)/Al2O3陶瓷刀具材料的制备方法 |
| CN113774377A (zh) * | 2021-09-15 | 2021-12-10 | 广西斯达奔材料科技有限公司 | 一种提高截齿耐磨性能的等离子熔覆焊涂层配方及工艺 |
| CN113774377B (zh) * | 2021-09-15 | 2024-02-06 | 广西斯达奔材料科技有限公司 | 一种提高截齿耐磨性能的等离子熔覆焊涂层配方及工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0547510B2 (ja) | 1993-07-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |