JPH0248510B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0248510B2 JPH0248510B2 JP60173519A JP17351985A JPH0248510B2 JP H0248510 B2 JPH0248510 B2 JP H0248510B2 JP 60173519 A JP60173519 A JP 60173519A JP 17351985 A JP17351985 A JP 17351985A JP H0248510 B2 JPH0248510 B2 JP H0248510B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- weight
- component
- tic
- ceramic material
- sintering
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 35
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 27
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 19
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 11
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 7
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 5
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 claims description 5
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 3
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N nickel(II) oxide Inorganic materials [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 15
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 5
- 239000011195 cermet Substances 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001141 Ductile iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical group [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- -1 sintering aid Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000004901 spalling Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、耐熱性及び耐摩耗性に優れたセラミ
ツク材料の製造法に関するものであり、特にダク
タイル鋳鉄等の切削工具として又、電気伝導性が
あるセラミツクとしての応用例えばセラミツクヒ
ータや耐摩耗・耐食性を必要とする電極材料等の
材料としても有用であるセラミツク材料の製造法
に関するものである。 〔従来の技術〕 従来よりTiCは、融点、硬度が高く、又熱膨張
が小さく熱伝導性も高温で低下しないために優れ
た耐スポーリング性を有する高温材料として知ら
れている。しかし、TiCは難焼結材料のためCo、
Ni等の金属の添加等によりサーメツトとしての
み緻密な焼結体を得ていた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし上記サーメツトは複合体であるために金
属相の挙動に支配されTiC自体の前記特性が特に
高温特性が十分に活かされていない。 例えば、ダクタイル鋳鉄の切削において前述の
サーメツトを用いたサーメツトチツプは仕上切削
に用いられるが、仕上切削といえども切削速度
300m／minを超えるような高速切削では摩耗が
早く、クレータ摩耗も大きく、更にチツピングも
生じやすい。逆に切削速度が150〜200m／min以
下では超硬系等のチツプほどではないにしても、
溶着が起り仕上面が粗くなる。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は上記問題を解決するためになされたも
のであり、TiCの特性を活かし、かつ緻密なセラ
ミツク材料の製造方法を提供することを目的とす
る。 第１の発明は、Al2O31〜40重量％と、 焼結助剤0.05〜８重量％と、 ZrO2及び／又はHfO23〜35重量％と、下記割
合の(a)及び(b)成分からなるTiC成分17〜95.95重
量％と、 からなる配合物を下記(a)成分の金属が金属相とし
て存在しなくなるまで、非酸化性雰囲気下で焼結
して耐熱・耐摩耗性セラミツク材料を製造するこ
とを要旨とする。 (a) 元素の周期率表で4a、5a及び6a族から選ば
れた１種又は２種以上からなる金属４〜30重量
％ (b) TiC70〜96重量％ 第２の発明は第１の発明に加えて配合物中の
TiC成分の５〜40重量％をZr、Hf及び元素の周
期率表で5a、6a族から選ばれた１種又は２種以
上の炭化物からなる(c)成分としたことを要旨とす
る。 第１発明及び第２発明の(a)成分、即ち元素の周
期率表で4a、5a及び6a族の金属とは、Ti、Zr、
Hf、Ｖ、Nb、Ta、Cr、Mo、Ｗのことである。 第２発明の(c)成分、即ちZr、Hf及び元素の周
期率表で5a、6a族の炭化物とは、Zr、Hf、Ｖ、
Nb、Ta、Cr、Mo、Ｗの炭化物のことであり、
例えばZrC、HfC、VC、NbC、TaC、CrC2、
Mo2C、WC等をあげることができる。 本発明において金属が金属相として存在しなく
なるとは、少なくともＸ線回折装置によつて金属
相が検出されないことを、好ましくは光学顕微鏡
によつて金属相が検出されないことを意味する。 非酸化性雰囲気としては、焼結時に配合物中の
TiC及び(a)成分の金属が酸化しない雰囲気であれ
ば、特に制限はなく、例えばN2、Ar、H2等の雰
囲気をあげることができる。又、上記配合物は常
圧下のみならず、加圧焼結法や熱間静水圧加圧法
で焼結することができ、その焼結温度は通常用い
られる範囲でよいが、前述の如く、配合物中の金
属相が存在しなくなるまで焼結する必要がある。 〔作用〕 第１の発明の作用について説明する。 Al2O3は耐酸化性に優れ生成自由エネルギーが
低い化学的に安定な物質であり、これをTiC成分
中に分散させることによりセラミツク材料全体と
しての耐酸化性、化学安定性を向上さすことがで
きる。このことによりTiCの優れた性質に、さら
に耐酸化性及び化学的安定性が付加される。 本発明においてAl2O3は１〜40重量％用いられ
るが、Al2O3の量が１重量％未満では上記の効果
は十分にあらわれず、40重量％より多くなると
TiC自体の特性がうすれてしまう。 本発明において焼結助剤をAl2O3と併用するの
は、Al2O3の上記有効作用に加えて、Al2O3と焼
結助剤とによるAl2O3化合物がセラミツク材料の
焼結を助成し、焼結性が向上するためである。本
発明において焼結助剤とは、MgO、CaO、SiO2、
NiOや、Y2O3、Dy2O3、Er2O3、Ho2O3等の希土
類酸化物等の通常Al2O3系、Al2O3−TiC系、
Al2O3−ZrO2系などのAl2O3主体セラミツクの焼
結に用いられるものを指す。 焼結助剤は、本発明において、0.05重量％〜８
重量％用いられるが、0.05重量％未満では、上記
の効果は十分にあらわれず、逆に８重量％より多
いと多量の上記Al2O3化合物がセラミツク材料の
高温特性を低下させる。 ZrO2及び／又はHfO2は、通常セラミツク材料
中に正方晶の形で分散している。セラミツク材料
に大きな外力が加わるとこれらは正方晶から単斜
晶への相転移を起し、この相変化によつて外力を
吸収することによりセラミツク材料を強化する。
この作用は、無拡散格子変態として知られている
ものと同一である。 ZrO2及び／又はHfO2は、本発明において、３
〜35重量％用いられるが、３重量％未満であると
上記の効果が十分にあらわれず、逆に35重量％を
超えると焼結体の耐摩耗性が低下する。 次にTiC中に前述の(a)成分の金属が含まれる
が、この(a)成分を焼結過程でTiC中に固溶させ、
金属相としてセラミツク材料に存在させないこと
が必要である。このためにTiCは非化学量論組成
となり、結晶構造を不完全、不安定とさせること
ができる。そのために固相反応等の焼結反応が容
易となり、その結果として本発明によるセラミツ
ク材料の焼結性を向上させることができたと考え
られる。又、この現象は、Al2O3粒とTiC粒ある
いはTiC粒同士の界面が強化される事をも意味す
る。さらに、まだ十分解明していないが、TiC自
体の高温強度に関しても結合形態が本来の共有結
合に金属結合の性質を帯びることにより、強度靭
性面が向上すると思われる。 本発明において上記の特性を付与するため(a)成
分はTiC成分の４〜30重量％用いられるが、(a)成
分の量がTiC成分の４重量％未満の場合は上記の
効果は不十分であり、(a)成分の量がTiC成分の30
重量％を超えると(a)成分が金属相として残留する
可能性があり、切削性能についてみると耐摩耗性
が低下する。 第２発明の作用について説明する。 第２発明は、第１発明の構成に加えTiC成分中
に前述の(c)成分の炭化物を含む。この(c)成分は
TiC中に固溶するが、TiCと(c)成分は含まれる原
子の大きさが異なるためにTiCの結晶格子が歪み
を有する。このような格子歪みを持つた結晶の格
子面は同じ大きさの原子が並んでいる平担な格子
面よりも転位が動くのにより多くのエネルギーを
必要とする。即ちセラミツク材料を破壊するのに
より多くのエネルギーが必要となるのであり、上
記作用によつてセラミツク材料の強度がより向上
する。 第２の発明において上記特性を付与するため(c)
成分はTiCの５〜40重量％使用するが、５重量％
未満であると上記特性は表われず、第１の発明と
同一となつてしまう。逆に40重量％を超えると、
TiC自体の優れた特性が劣化してしまう。 〔発明の効果〕 本発明のセラミツク材料の製造方法を用いるこ
とによつて、TiCの特性をより活かしかつ緻密な
耐摩耗性、耐熱性を有するセラミツク材料を製造
することができる。 第１発明のセラミツク材料の製造方法により製
造されたセラミツク材料は、前述のダクタイル鋳
鉄等の鋳鉄、鋼、高ニツケル、アルミニウム、チ
タン等や、非金属の切削工具や、耐摩耗性、耐食
性、耐熱性を必要とする機械部品に有用である。
又、電気伝導性があるので、電気伝導性があるセ
ラミツクとしての応用例えばセラミツクヒータ
や、耐摩耗、耐食性を必要とする電極材料等の材
料としても有用である。 第２発明のセラミツク材料の製造方法により製
造されたセラミツク材料は、第１発明により製造
されたセラミツク材料の効果に加えて、Zr、Hf、
5a、6a族炭化物を添加する事により、靭性、硬
度、耐熱性、耐摩耗性等に優れた性質を付加する
ことができる。しかし、これら全ての性質が第１
発明によるセラミツク材料に比べて向上するので
はなく、ZrC、HfCあるいはVCを添加すると硬
度、耐摩耗性が、TaCあるいはNbCを添加する
と耐熱性が、WC、Mo2C、CrC2を添加すると靭
性が各々第１発明のセラミツク材料より向上す
る。従つて用途等に応じてZr、Hf、５ａ，６ａ
族炭化物を選択して添加すると第１発明によるセ
ラミツク材料の優れた性質により優れた性質を加
えることができ、各種材料としてより有用なセラ
ミツク材料を得ることができる。 〔実施例〕 本発明の実施例について説明する。 配合物を第１発明の実施例として第１表の試料
No.１−ａ〜１−ｋに示す割合に、又第２発明の実
施例として試料No.２−ａ〜２−ｋに示す割合に調
合し、ステンレスボールミル中でアセトンと共に
30時間湿式粉砕した。その後アセトンを乾燥機で
揮散させ乳鉢で60メツシユを全量通過するまで微
粉砕して素地粉末を調製した。第１表中のTiC成
分中の(a)，(b)あるいは(c)成分の量は、TiC成分を
100とした場合の重量％である。尚、α−Al2O3
としては粒径1μm以下が70％のものを、焼結助剤
として99.5％以上の純度のものを、ZrO2は平均粒
径0.6μmのものを、HfO2は平均粒径1.5μmのもの
を、前述の(a)成分は325メツシユ通過のものを、
(b)成分であるTiCとしては平均粒径1.1μm全炭素
量19.4％のTiCを、第２発明の実施例で使用する
前述の(c)成分は325メツシユ通過のものを各々使
用した。 この素地粉末を第１表中に示す焼結温度、焼結
方法により焼結した。この実施例で用いた焼結方
法は、 １ 圧力200Kg/ml、加圧焼成時間15分で加圧焼結
法により黒鉛型内において焼結。（表中では
Ｈ・Ｐと記した。） ２ 減圧アルゴン雰囲気下で１時間の焼結。（表
中では普通焼結と記した。） ３ 減圧アルゴン雰囲気下で１時間の１次焼結を
行ない、その後1500℃、1500気圧保持時間の条
件で熱間静水圧加圧法で焼結。（表中ではHIP
と記した。） であつた。 このようにして得られた焼結体をダイヤモンド
砥石によつてSNGN432TN、表面3S以下（JISに
よる）に研摩し、対理論密度、硬度を測定し、第
２表の切削試験条件により切削試験を行つた。
尚、被削材は第１図に示すごとく、長さ400mm、
直径150mmの棒状であり、長手方向に幅５mmの溝
が６本等間隔に設けられている。さらにこのよう
に得られた焼結体はＸ線回折装置及び光学顕微鏡
によつて(a)成分の状態を調べられた。 さらに、配合物を第１発明の比較例として第１
表の試料No.1′−ａ〜1′−ｉに示す割合に、又、第
２発明の比較例として第１表の試料No.2′−ａ〜
2′−ｆに示す割合に各々配合し、実施例と同様
に、焼結、成形して対理論密度、硬度を測定し切
削試験を行なつた。又実施例と同様にＸ線回折装
置等により(a)成分の状態を調べた。ただしTiCサ
ーメツトは通常市販されるものを使用した。
ツク材料の製造法に関するものであり、特にダク
タイル鋳鉄等の切削工具として又、電気伝導性が
あるセラミツクとしての応用例えばセラミツクヒ
ータや耐摩耗・耐食性を必要とする電極材料等の
材料としても有用であるセラミツク材料の製造法
に関するものである。 〔従来の技術〕 従来よりTiCは、融点、硬度が高く、又熱膨張
が小さく熱伝導性も高温で低下しないために優れ
た耐スポーリング性を有する高温材料として知ら
れている。しかし、TiCは難焼結材料のためCo、
Ni等の金属の添加等によりサーメツトとしての
み緻密な焼結体を得ていた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし上記サーメツトは複合体であるために金
属相の挙動に支配されTiC自体の前記特性が特に
高温特性が十分に活かされていない。 例えば、ダクタイル鋳鉄の切削において前述の
サーメツトを用いたサーメツトチツプは仕上切削
に用いられるが、仕上切削といえども切削速度
300m／minを超えるような高速切削では摩耗が
早く、クレータ摩耗も大きく、更にチツピングも
生じやすい。逆に切削速度が150〜200m／min以
下では超硬系等のチツプほどではないにしても、
溶着が起り仕上面が粗くなる。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は上記問題を解決するためになされたも
のであり、TiCの特性を活かし、かつ緻密なセラ
ミツク材料の製造方法を提供することを目的とす
る。 第１の発明は、Al2O31〜40重量％と、 焼結助剤0.05〜８重量％と、 ZrO2及び／又はHfO23〜35重量％と、下記割
合の(a)及び(b)成分からなるTiC成分17〜95.95重
量％と、 からなる配合物を下記(a)成分の金属が金属相とし
て存在しなくなるまで、非酸化性雰囲気下で焼結
して耐熱・耐摩耗性セラミツク材料を製造するこ
とを要旨とする。 (a) 元素の周期率表で4a、5a及び6a族から選ば
れた１種又は２種以上からなる金属４〜30重量
％ (b) TiC70〜96重量％ 第２の発明は第１の発明に加えて配合物中の
TiC成分の５〜40重量％をZr、Hf及び元素の周
期率表で5a、6a族から選ばれた１種又は２種以
上の炭化物からなる(c)成分としたことを要旨とす
る。 第１発明及び第２発明の(a)成分、即ち元素の周
期率表で4a、5a及び6a族の金属とは、Ti、Zr、
Hf、Ｖ、Nb、Ta、Cr、Mo、Ｗのことである。 第２発明の(c)成分、即ちZr、Hf及び元素の周
期率表で5a、6a族の炭化物とは、Zr、Hf、Ｖ、
Nb、Ta、Cr、Mo、Ｗの炭化物のことであり、
例えばZrC、HfC、VC、NbC、TaC、CrC2、
Mo2C、WC等をあげることができる。 本発明において金属が金属相として存在しなく
なるとは、少なくともＸ線回折装置によつて金属
相が検出されないことを、好ましくは光学顕微鏡
によつて金属相が検出されないことを意味する。 非酸化性雰囲気としては、焼結時に配合物中の
TiC及び(a)成分の金属が酸化しない雰囲気であれ
ば、特に制限はなく、例えばN2、Ar、H2等の雰
囲気をあげることができる。又、上記配合物は常
圧下のみならず、加圧焼結法や熱間静水圧加圧法
で焼結することができ、その焼結温度は通常用い
られる範囲でよいが、前述の如く、配合物中の金
属相が存在しなくなるまで焼結する必要がある。 〔作用〕 第１の発明の作用について説明する。 Al2O3は耐酸化性に優れ生成自由エネルギーが
低い化学的に安定な物質であり、これをTiC成分
中に分散させることによりセラミツク材料全体と
しての耐酸化性、化学安定性を向上さすことがで
きる。このことによりTiCの優れた性質に、さら
に耐酸化性及び化学的安定性が付加される。 本発明においてAl2O3は１〜40重量％用いられ
るが、Al2O3の量が１重量％未満では上記の効果
は十分にあらわれず、40重量％より多くなると
TiC自体の特性がうすれてしまう。 本発明において焼結助剤をAl2O3と併用するの
は、Al2O3の上記有効作用に加えて、Al2O3と焼
結助剤とによるAl2O3化合物がセラミツク材料の
焼結を助成し、焼結性が向上するためである。本
発明において焼結助剤とは、MgO、CaO、SiO2、
NiOや、Y2O3、Dy2O3、Er2O3、Ho2O3等の希土
類酸化物等の通常Al2O3系、Al2O3−TiC系、
Al2O3−ZrO2系などのAl2O3主体セラミツクの焼
結に用いられるものを指す。 焼結助剤は、本発明において、0.05重量％〜８
重量％用いられるが、0.05重量％未満では、上記
の効果は十分にあらわれず、逆に８重量％より多
いと多量の上記Al2O3化合物がセラミツク材料の
高温特性を低下させる。 ZrO2及び／又はHfO2は、通常セラミツク材料
中に正方晶の形で分散している。セラミツク材料
に大きな外力が加わるとこれらは正方晶から単斜
晶への相転移を起し、この相変化によつて外力を
吸収することによりセラミツク材料を強化する。
この作用は、無拡散格子変態として知られている
ものと同一である。 ZrO2及び／又はHfO2は、本発明において、３
〜35重量％用いられるが、３重量％未満であると
上記の効果が十分にあらわれず、逆に35重量％を
超えると焼結体の耐摩耗性が低下する。 次にTiC中に前述の(a)成分の金属が含まれる
が、この(a)成分を焼結過程でTiC中に固溶させ、
金属相としてセラミツク材料に存在させないこと
が必要である。このためにTiCは非化学量論組成
となり、結晶構造を不完全、不安定とさせること
ができる。そのために固相反応等の焼結反応が容
易となり、その結果として本発明によるセラミツ
ク材料の焼結性を向上させることができたと考え
られる。又、この現象は、Al2O3粒とTiC粒ある
いはTiC粒同士の界面が強化される事をも意味す
る。さらに、まだ十分解明していないが、TiC自
体の高温強度に関しても結合形態が本来の共有結
合に金属結合の性質を帯びることにより、強度靭
性面が向上すると思われる。 本発明において上記の特性を付与するため(a)成
分はTiC成分の４〜30重量％用いられるが、(a)成
分の量がTiC成分の４重量％未満の場合は上記の
効果は不十分であり、(a)成分の量がTiC成分の30
重量％を超えると(a)成分が金属相として残留する
可能性があり、切削性能についてみると耐摩耗性
が低下する。 第２発明の作用について説明する。 第２発明は、第１発明の構成に加えTiC成分中
に前述の(c)成分の炭化物を含む。この(c)成分は
TiC中に固溶するが、TiCと(c)成分は含まれる原
子の大きさが異なるためにTiCの結晶格子が歪み
を有する。このような格子歪みを持つた結晶の格
子面は同じ大きさの原子が並んでいる平担な格子
面よりも転位が動くのにより多くのエネルギーを
必要とする。即ちセラミツク材料を破壊するのに
より多くのエネルギーが必要となるのであり、上
記作用によつてセラミツク材料の強度がより向上
する。 第２の発明において上記特性を付与するため(c)
成分はTiCの５〜40重量％使用するが、５重量％
未満であると上記特性は表われず、第１の発明と
同一となつてしまう。逆に40重量％を超えると、
TiC自体の優れた特性が劣化してしまう。 〔発明の効果〕 本発明のセラミツク材料の製造方法を用いるこ
とによつて、TiCの特性をより活かしかつ緻密な
耐摩耗性、耐熱性を有するセラミツク材料を製造
することができる。 第１発明のセラミツク材料の製造方法により製
造されたセラミツク材料は、前述のダクタイル鋳
鉄等の鋳鉄、鋼、高ニツケル、アルミニウム、チ
タン等や、非金属の切削工具や、耐摩耗性、耐食
性、耐熱性を必要とする機械部品に有用である。
又、電気伝導性があるので、電気伝導性があるセ
ラミツクとしての応用例えばセラミツクヒータ
や、耐摩耗、耐食性を必要とする電極材料等の材
料としても有用である。 第２発明のセラミツク材料の製造方法により製
造されたセラミツク材料は、第１発明により製造
されたセラミツク材料の効果に加えて、Zr、Hf、
5a、6a族炭化物を添加する事により、靭性、硬
度、耐熱性、耐摩耗性等に優れた性質を付加する
ことができる。しかし、これら全ての性質が第１
発明によるセラミツク材料に比べて向上するので
はなく、ZrC、HfCあるいはVCを添加すると硬
度、耐摩耗性が、TaCあるいはNbCを添加する
と耐熱性が、WC、Mo2C、CrC2を添加すると靭
性が各々第１発明のセラミツク材料より向上す
る。従つて用途等に応じてZr、Hf、５ａ，６ａ
族炭化物を選択して添加すると第１発明によるセ
ラミツク材料の優れた性質により優れた性質を加
えることができ、各種材料としてより有用なセラ
ミツク材料を得ることができる。 〔実施例〕 本発明の実施例について説明する。 配合物を第１発明の実施例として第１表の試料
No.１−ａ〜１−ｋに示す割合に、又第２発明の実
施例として試料No.２−ａ〜２−ｋに示す割合に調
合し、ステンレスボールミル中でアセトンと共に
30時間湿式粉砕した。その後アセトンを乾燥機で
揮散させ乳鉢で60メツシユを全量通過するまで微
粉砕して素地粉末を調製した。第１表中のTiC成
分中の(a)，(b)あるいは(c)成分の量は、TiC成分を
100とした場合の重量％である。尚、α−Al2O3
としては粒径1μm以下が70％のものを、焼結助剤
として99.5％以上の純度のものを、ZrO2は平均粒
径0.6μmのものを、HfO2は平均粒径1.5μmのもの
を、前述の(a)成分は325メツシユ通過のものを、
(b)成分であるTiCとしては平均粒径1.1μm全炭素
量19.4％のTiCを、第２発明の実施例で使用する
前述の(c)成分は325メツシユ通過のものを各々使
用した。 この素地粉末を第１表中に示す焼結温度、焼結
方法により焼結した。この実施例で用いた焼結方
法は、 １ 圧力200Kg/ml、加圧焼成時間15分で加圧焼結
法により黒鉛型内において焼結。（表中では
Ｈ・Ｐと記した。） ２ 減圧アルゴン雰囲気下で１時間の焼結。（表
中では普通焼結と記した。） ３ 減圧アルゴン雰囲気下で１時間の１次焼結を
行ない、その後1500℃、1500気圧保持時間の条
件で熱間静水圧加圧法で焼結。（表中ではHIP
と記した。） であつた。 このようにして得られた焼結体をダイヤモンド
砥石によつてSNGN432TN、表面3S以下（JISに
よる）に研摩し、対理論密度、硬度を測定し、第
２表の切削試験条件により切削試験を行つた。
尚、被削材は第１図に示すごとく、長さ400mm、
直径150mmの棒状であり、長手方向に幅５mmの溝
が６本等間隔に設けられている。さらにこのよう
に得られた焼結体はＸ線回折装置及び光学顕微鏡
によつて(a)成分の状態を調べられた。 さらに、配合物を第１発明の比較例として第１
表の試料No.1′−ａ〜1′−ｉに示す割合に、又、第
２発明の比較例として第１表の試料No.2′−ａ〜
2′−ｆに示す割合に各々配合し、実施例と同様
に、焼結、成形して対理論密度、硬度を測定し切
削試験を行なつた。又実施例と同様にＸ線回折装
置等により(a)成分の状態を調べた。ただしTiCサ
ーメツトは通常市販されるものを使用した。
【表】
【表】
【表】
第１表の試料No.１−ａ〜１−ｋと試料No.1′−ａ
〜1′−ｉとの比較及び試料No.２−ａ〜２−ｋと試
料No.2′−ａ〜2′−ｆとの比較によりTiCの特性を
活かし、かつ緻密なセラミツク材料を製造するに
は、Al2O3と、焼結助剤と、ZrO2及び／又は
HfO2と、TiC成分中の(a)，(b)成分、第２発明の
場合は(a)，(b)，(c)成分量を所定量にすることが必
要であり、かつ上記(a)成分が金属相として存在し
なくなるように焼結することが必要であることが
判つた。 又、本発明のセラミツク材料の製造法により製
造されたセラミツク材料の電導度を測定した所、
組成により異なるが、約50〜100×10-6Ω・cmで
あつた。これは従来の実用セラミツク材料の中で
も電導性に優れるものの一つといつてよい。 さらに、第２発明の効果について測定した所、
試料No.１−ｈと試料No.２−ｊの如く、第１発明に
(c)成分としてWC、MO2CあるいはCrC2を添加し
て製造したセラミツク材料は第１発明によるセラ
ミツク材料に比べて靭性に優れるため切削試験の
衝撃回数が増加することが確認された。又、第１
発明に(c)成分としてZrC、HfCあるいはVCを添
加すると第１発明によるセラミツク材料に比べて
硬度が高くなることが確認された。さらに、第１
発明に(c)成分としてTaC、NbCを添加すると第
１発明によるセラミツク材料に比べて耐熱性、即
ち高温における強度の低下が少ないことが確認さ
れた。 尚、第１表に記載しなかつた本発明の組成の配
合物についても同様に焼結体を作成し、試験した
所、同様に欠損までの衝撃回数が従来のものに比
べて大幅に増加していることが確認された。
〜1′−ｉとの比較及び試料No.２−ａ〜２−ｋと試
料No.2′−ａ〜2′−ｆとの比較によりTiCの特性を
活かし、かつ緻密なセラミツク材料を製造するに
は、Al2O3と、焼結助剤と、ZrO2及び／又は
HfO2と、TiC成分中の(a)，(b)成分、第２発明の
場合は(a)，(b)，(c)成分量を所定量にすることが必
要であり、かつ上記(a)成分が金属相として存在し
なくなるように焼結することが必要であることが
判つた。 又、本発明のセラミツク材料の製造法により製
造されたセラミツク材料の電導度を測定した所、
組成により異なるが、約50〜100×10-6Ω・cmで
あつた。これは従来の実用セラミツク材料の中で
も電導性に優れるものの一つといつてよい。 さらに、第２発明の効果について測定した所、
試料No.１−ｈと試料No.２−ｊの如く、第１発明に
(c)成分としてWC、MO2CあるいはCrC2を添加し
て製造したセラミツク材料は第１発明によるセラ
ミツク材料に比べて靭性に優れるため切削試験の
衝撃回数が増加することが確認された。又、第１
発明に(c)成分としてZrC、HfCあるいはVCを添
加すると第１発明によるセラミツク材料に比べて
硬度が高くなることが確認された。さらに、第１
発明に(c)成分としてTaC、NbCを添加すると第
１発明によるセラミツク材料に比べて耐熱性、即
ち高温における強度の低下が少ないことが確認さ
れた。 尚、第１表に記載しなかつた本発明の組成の配
合物についても同様に焼結体を作成し、試験した
所、同様に欠損までの衝撃回数が従来のものに比
べて大幅に増加していることが確認された。
第１図は、本発明の実施例に用いられる被削材
の斜視図である。
の斜視図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Al2O31〜40重量％と、 焼結助剤0.05〜８重量％と、 ZrO2及び／又はHfO23〜35重量％と、 下記割合の(a)及び(b)成分からなるTiC成分17〜
95.95重量％と、 からなる配合物を下記(a)成分の金属が金属相とし
て存在しなくなるまで、非酸化性雰囲気下で焼結
することを特徴とする耐熱・耐摩耗性セラミツク
材料の製造法。 (a) 元素の周期率表で4a、5a及び6a族から選ば
れた１種又は２種以上からなる金属４〜30重量
％ (b) TiC70〜96重量％ ２ 焼結助剤が、MgO、CaO、SiO2、NiO及び
希土類酸化物から選ばれた１種又は２種以上であ
る特許請求の範囲第１項記載の耐熱・耐摩耗性セ
ラミツク材料の製造法。 ３ Al2O31〜40重量％と、 焼結助剤0.05〜８重量％と、 ZrO2及び／又はHfO23〜35重量％と、 下記割合の(a)、(b)及び(c)成分からなるTiC成分
17〜95.95重量％と、 からなる配合物を下記(a)成分の金属が金属相とし
て存在しなくなるまで、非酸化性雰囲気下で焼結
することを特徴とする耐熱・耐摩耗性セラミツク
材料の製造法。 (a) 元素の周期率表で4a、5a及び6a族から選ば
れた１種又は２種以上からなる金属４〜30重量
％ (b) TiC30〜91重量％ (c) Zr、Hf及び元素の周期率表で5a、6a族から
選ばれた１種又は２種以上の炭化物５〜40重量
％。 ４ 焼結助剤が、MgO、CaO、SiO2、NiO及び
希土類酸化物から選ばれた１種又は２種以上であ
る特許請求の範囲第３項記載の耐熱・耐摩耗性セ
ラミツク材料の製造法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60173519A JPS6236065A (ja) | 1985-08-06 | 1985-08-06 | 耐熱・耐摩耗性セラミツク材料の製造法 |
| US07/639,774 US5196385A (en) | 1985-08-06 | 1991-01-14 | Process for the preparation of a heat-resistant and wear resistant ceramic material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60173519A JPS6236065A (ja) | 1985-08-06 | 1985-08-06 | 耐熱・耐摩耗性セラミツク材料の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6236065A JPS6236065A (ja) | 1987-02-17 |
| JPH0248510B2 true JPH0248510B2 (ja) | 1990-10-25 |
Family
ID=15962028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60173519A Granted JPS6236065A (ja) | 1985-08-06 | 1985-08-06 | 耐熱・耐摩耗性セラミツク材料の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6236065A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08729B2 (ja) * | 1987-09-24 | 1996-01-10 | 秩父小野田株式会社 | 炭化チタン質焼結体 |
| JPH11189473A (ja) | 1997-12-25 | 1999-07-13 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミック工具 |
-
1985
- 1985-08-06 JP JP60173519A patent/JPS6236065A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6236065A (ja) | 1987-02-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20090105062A1 (en) | Sintered Wear-Resistant Boride Material, Sinterable Powder Mixture, for Producing Said Material, Method for Producing the Material and Use Thereof | |
| EP0170889B1 (en) | Zrb2 composite sintered material | |
| JPH0225866B2 (ja) | ||
| JPS63225579A (ja) | 高靱性を有するセラミック焼結体及びセラミック工具と焼結体の製造方法 | |
| US5196385A (en) | Process for the preparation of a heat-resistant and wear resistant ceramic material | |
| JPH0248510B2 (ja) | ||
| US3110589A (en) | Molybdenum-titanium-silicon-nitrogen products and process for making same | |
| JPH0978174A (ja) | 高強度を有するＴｉ系炭窒化物サーメット | |
| JP3266200B2 (ja) | 窒化珪素基焼結体 | |
| JP3550420B2 (ja) | 耐摩耗性窒化珪素質焼結体及びその製造方法、並びに切削工具 | |
| JPS5833187B2 (ja) | 工具用セラミック材料の製造法 | |
| JPS6041020B2 (ja) | 高強度および高硬度を有するアルミナ系セラミツク | |
| EP0095129B1 (en) | Composite ceramic cutting tool and process for making same | |
| JP2673523B2 (ja) | 切削工具用アルミナ質焼結体及びその製法 | |
| KR20010020687A (ko) | 절삭공구 및 그 제조방법 | |
| JP2712737B2 (ja) | 高靱性および高強度を有する窒化けい素基焼結材料 | |
| JPH0585830A (ja) | 硼化ジルコニウム系焼結体及びその製造法 | |
| JPS6153155A (ja) | 高靭性セラミツクの製造法 | |
| WO1988000578A1 (en) | Method of forming a ceramic product | |
| JPH06116045A (ja) | 窒化珪素焼結体及びその製造方法 | |
| JPH10298694A (ja) | 耐摩耗性のすぐれたサーメット製切削工具 | |
| JP7143844B2 (ja) | 切削工具 | |
| JP2794122B2 (ja) | 繊維強化セラミックス | |
| JP2742620B2 (ja) | 硼化物―酸化アルミニウム質焼結体およびその製造方法 | |
| JP2735702B2 (ja) | 繊維強化セラミック工具 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |