JPH0520379B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0520379B2 JPH0520379B2 JP60124412A JP12441285A JPH0520379B2 JP H0520379 B2 JPH0520379 B2 JP H0520379B2 JP 60124412 A JP60124412 A JP 60124412A JP 12441285 A JP12441285 A JP 12441285A JP H0520379 B2 JPH0520379 B2 JP H0520379B2
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- Japan
- Prior art keywords
- weight
- matrix
- group
- whiskers
- sic whiskers
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は高密度で靱性の強いアルミナ系のセラ
ミツクス材料特にSiCホイスカーで強化された工
具を製造するためのセラミツクス材料組成物に関
する。 （従来の技術） アルミナはセラミツクス材料の代表的なもの
で、耐熱性、耐食性に優れており、その強度を高
めることによつて工具等への応用が期待されてい
る。 最近に至りセラミツクの強化手段として繊維強
化セラミツクス（FRC）が有望視されており、
特に高温での靱性劣化に対しては極めて有効な手
段であると云われており工具材料への応用が期待
されている。 ところでマトリツクスとして工具用に好適とさ
れているAl2O3を用い、分散繊維としてSiCホイ
スカーを用い、従来から慣用されているAl2O3焼
結剤を添加して作成した繊維強化アルミナは、単
なるAl2O3の焼結体に比べかなりの靱性の向上が
認められてはいるのものの未だ十分に市場の要求
を満足し得るものではなかつた。 その原因について種々検討したところAl2O3と
SiCホイスカーとの間の親和性が悪いことによつ
てホイスカーの分散強化効果が生かされていない
為と思われた。 即ちSiC自体はもともとAl2O3との親和性が悪
く更にホイスカーは焼結の駆動力となる格子欠陥
が極めて少ないので、一層両者の親和性は悪化さ
れている。 従つて従来は通常のAl2O3焼結体に比べホイス
カーを添加する場合、焼結助剤を多くしたり、焼
結温度を上げたり、更には加圧焼結法を用いたり
して、マトリツクスを過焼結させていたのが現状
である。 （発明が解決しようとする問題点） 上記の従来法によるときはAl2O3マトリツクス
自体の強度を低下させ、更にAl2O3マトリツクス
とSiCホイスカーとが十分に密着していないの
で、最終焼結体は十分な靱性強度を得ることがで
きなかつた。 （問題点を解決しようとするための手段） 本発明は上記の問題点を種々検討の結果、Al2
O3マトリツクスとSiCホイスカーの親和性を改善
すればセラミツクの靱性を改善し得るとの着想に
基づきなされたもので、特に両者の親和性はSiC
ホイスカーの表面を改質することにより、Al2O3
マトリツクスとの密着性を向上させ得るという知
見に基づくものである。 即ち、本発明は、SiCホイスカーを10〜60重量
％、CaO，MgO，SiO2，ZrO2，NiO，Y2O3、ラ
ンタノイドの酸化物から選ばれた一種以上0.1〜
７重量％、Ｂ，Ｃ，AlN，BaC及び「Si，Al，
Ｙ、ランノイド、ａ，ａ，ａ族の遷移金
属」の硼化物から選択された一種以上0.05〜７重
量％、残部Al2O3からなる組成のセラミツクス材
料である。 （作用） 上記に於てSiCホイスカーは10重量％より少な
い場合は補強効果が少な過ぎ、60重量％を越えた
場合は焼結性が低下するので好ましくない。 Cao，MgO，SiO2，ZrO2，NiO2，Y2O3ラン
タノイドの酸化物は焼結助剤であり、アルミナマ
トリツクスを焼結させる助剤であるが、0.1重量
％未満ではその効果が小さ過ぎ、逆に７重量％を
越えた場合は靱性の低下が著るしい。 更にＢ，Ｃ，AlN，BaC及び「Si，Al，Ｙ、
ランタノイド、ａ，ａ，ａ族の遷移金属」
の硼化物はAl2O3マトリツクスに対し添加された
SiCホイスカーの親和性を向上するもので、特に
0.05重量％未満では十分な効果が得られず、又、
７重量％を越えた場合はSiとの化合物ができ易く
なりマトリツクスとホイスカー界面の強度が低下
し、良好な結果が得られない。 なおａ，ａ，ａ族の遷移金属を念のため
記載すればａ族：Ti，Zr，ａ族、Nb，
ａ族Cr，Moである。 （実施例） 原料粉末として平均粒径0.7μmのAl2O3粉末と、
SiCホイスカー（直径0.1〜1.0μm主体径0.2〜
0.5μm、長さ50〜200μm、アスペクト比50〜300、
密度3.19ｇ／cm3）と、平均粒径0.5〜1.5μmの焼結
助剤（Cao，MgO，SiO2，ZrO2，NiO，Y2O3、
ランタノイドの酸化物）と、平均粒径0.5〜5μm
のＢ，AlN，B4Ｃ及び「Si，Ｙ、ランタイノイ
ド、ａ，ａ，ａ族の遷移金属」の硼化物
（添加物）とを表１の、配合割合で配合し、ボー
ルミルの中で２時間混合したのち、乾燥して素地
粉末を調整し、この素地粉末を表１に示す焼結温
度で、圧力200Kg／cm2、加圧時間15分で加圧焼結
法により、黒鉛型内において焼結した。 このようにして得られた焼結体をダイヤモンド
砥石を用いてSNGN432TN、表面3S以下（JISに
よる）に研摩し、硬さ測定及び以下に示す条件の
切削テストを行なつた。その結果は表１に示すと
おりである。 切削テストの条件 １ 被切削材：FC23 切削条件：切削速度（Ｖ）＝150ｍ／min 送り速度（ｆ）＝0.6mm／rev 切り込み（ｔ）＝２mm 寿命判定：120mmφの線材を１山の幅10mm山間
の間隔５mmに切削した場合欠損までの切削山
数を測定
ミツクス材料特にSiCホイスカーで強化された工
具を製造するためのセラミツクス材料組成物に関
する。 （従来の技術） アルミナはセラミツクス材料の代表的なもの
で、耐熱性、耐食性に優れており、その強度を高
めることによつて工具等への応用が期待されてい
る。 最近に至りセラミツクの強化手段として繊維強
化セラミツクス（FRC）が有望視されており、
特に高温での靱性劣化に対しては極めて有効な手
段であると云われており工具材料への応用が期待
されている。 ところでマトリツクスとして工具用に好適とさ
れているAl2O3を用い、分散繊維としてSiCホイ
スカーを用い、従来から慣用されているAl2O3焼
結剤を添加して作成した繊維強化アルミナは、単
なるAl2O3の焼結体に比べかなりの靱性の向上が
認められてはいるのものの未だ十分に市場の要求
を満足し得るものではなかつた。 その原因について種々検討したところAl2O3と
SiCホイスカーとの間の親和性が悪いことによつ
てホイスカーの分散強化効果が生かされていない
為と思われた。 即ちSiC自体はもともとAl2O3との親和性が悪
く更にホイスカーは焼結の駆動力となる格子欠陥
が極めて少ないので、一層両者の親和性は悪化さ
れている。 従つて従来は通常のAl2O3焼結体に比べホイス
カーを添加する場合、焼結助剤を多くしたり、焼
結温度を上げたり、更には加圧焼結法を用いたり
して、マトリツクスを過焼結させていたのが現状
である。 （発明が解決しようとする問題点） 上記の従来法によるときはAl2O3マトリツクス
自体の強度を低下させ、更にAl2O3マトリツクス
とSiCホイスカーとが十分に密着していないの
で、最終焼結体は十分な靱性強度を得ることがで
きなかつた。 （問題点を解決しようとするための手段） 本発明は上記の問題点を種々検討の結果、Al2
O3マトリツクスとSiCホイスカーの親和性を改善
すればセラミツクの靱性を改善し得るとの着想に
基づきなされたもので、特に両者の親和性はSiC
ホイスカーの表面を改質することにより、Al2O3
マトリツクスとの密着性を向上させ得るという知
見に基づくものである。 即ち、本発明は、SiCホイスカーを10〜60重量
％、CaO，MgO，SiO2，ZrO2，NiO，Y2O3、ラ
ンタノイドの酸化物から選ばれた一種以上0.1〜
７重量％、Ｂ，Ｃ，AlN，BaC及び「Si，Al，
Ｙ、ランノイド、ａ，ａ，ａ族の遷移金
属」の硼化物から選択された一種以上0.05〜７重
量％、残部Al2O3からなる組成のセラミツクス材
料である。 （作用） 上記に於てSiCホイスカーは10重量％より少な
い場合は補強効果が少な過ぎ、60重量％を越えた
場合は焼結性が低下するので好ましくない。 Cao，MgO，SiO2，ZrO2，NiO2，Y2O3ラン
タノイドの酸化物は焼結助剤であり、アルミナマ
トリツクスを焼結させる助剤であるが、0.1重量
％未満ではその効果が小さ過ぎ、逆に７重量％を
越えた場合は靱性の低下が著るしい。 更にＢ，Ｃ，AlN，BaC及び「Si，Al，Ｙ、
ランタノイド、ａ，ａ，ａ族の遷移金属」
の硼化物はAl2O3マトリツクスに対し添加された
SiCホイスカーの親和性を向上するもので、特に
0.05重量％未満では十分な効果が得られず、又、
７重量％を越えた場合はSiとの化合物ができ易く
なりマトリツクスとホイスカー界面の強度が低下
し、良好な結果が得られない。 なおａ，ａ，ａ族の遷移金属を念のため
記載すればａ族：Ti，Zr，ａ族、Nb，
ａ族Cr，Moである。 （実施例） 原料粉末として平均粒径0.7μmのAl2O3粉末と、
SiCホイスカー（直径0.1〜1.0μm主体径0.2〜
0.5μm、長さ50〜200μm、アスペクト比50〜300、
密度3.19ｇ／cm3）と、平均粒径0.5〜1.5μmの焼結
助剤（Cao，MgO，SiO2，ZrO2，NiO，Y2O3、
ランタノイドの酸化物）と、平均粒径0.5〜5μm
のＢ，AlN，B4Ｃ及び「Si，Ｙ、ランタイノイ
ド、ａ，ａ，ａ族の遷移金属」の硼化物
（添加物）とを表１の、配合割合で配合し、ボー
ルミルの中で２時間混合したのち、乾燥して素地
粉末を調整し、この素地粉末を表１に示す焼結温
度で、圧力200Kg／cm2、加圧時間15分で加圧焼結
法により、黒鉛型内において焼結した。 このようにして得られた焼結体をダイヤモンド
砥石を用いてSNGN432TN、表面3S以下（JISに
よる）に研摩し、硬さ測定及び以下に示す条件の
切削テストを行なつた。その結果は表１に示すと
おりである。 切削テストの条件 １ 被切削材：FC23 切削条件：切削速度（Ｖ）＝150ｍ／min 送り速度（ｆ）＝0.6mm／rev 切り込み（ｔ）＝２mm 寿命判定：120mmφの線材を１山の幅10mm山間
の間隔５mmに切削した場合欠損までの切削山
数を測定
【表】
【表】
（発明の効果）
本発明によればAl2O3とSiCホイスカーとをＢ，
Ｃ，AlN，B4Ｃ及び「Si，Al，Ｙ、ランタノイ
ド、ａ，ａ，ａ族の遷移金属」の硼化物に
よつて親和性を向上することができ、又、規定さ
れた各成分比によつて耐熱性、耐食性に優れてい
るばかりでなく、強度を高めた製品を製造するこ
とが可能であるので特性の秀れたセラミツク製工
具を提供することができる。
Ｃ，AlN，B4Ｃ及び「Si，Al，Ｙ、ランタノイ
ド、ａ，ａ，ａ族の遷移金属」の硼化物に
よつて親和性を向上することができ、又、規定さ
れた各成分比によつて耐熱性、耐食性に優れてい
るばかりでなく、強度を高めた製品を製造するこ
とが可能であるので特性の秀れたセラミツク製工
具を提供することができる。
Claims (1)
- １ SiCホイスカー10〜60重量％、CaO，MgO，
SiO2，ZrO2，NiO，Y2O3、ランタノイドの酸化
物から選ばれた一種以上0.1〜７重量％、Ｂ，Ｃ，
AlN，B4Ｃ及び「Si，Al，Ｙ、ランタノイド、
周期律表ａ，ａ，ａ族の遷移金属」の硼化
物から選ばれた一種以上0.05〜７重量％、Al2O3
残部からなる工具用ホイスカー強化セラミツクス
材料。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60124412A JPS61286271A (ja) | 1985-06-10 | 1985-06-10 | 工具用ホイスカー強化セラミックス材料 |
| DE8686107916T DE3662782D1 (en) | 1985-06-10 | 1986-06-10 | Fiber-reinforced compositie material for tools |
| EP86107916A EP0208910B2 (en) | 1985-06-10 | 1986-06-10 | Fiber-reinforced compositie material for tools |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60124412A JPS61286271A (ja) | 1985-06-10 | 1985-06-10 | 工具用ホイスカー強化セラミックス材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61286271A JPS61286271A (ja) | 1986-12-16 |
| JPH0520379B2 true JPH0520379B2 (ja) | 1993-03-19 |
Family
ID=14884830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60124412A Granted JPS61286271A (ja) | 1985-06-10 | 1985-06-10 | 工具用ホイスカー強化セラミックス材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61286271A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SG43243A1 (en) * | 1991-12-03 | 1997-10-17 | Advanced Composite Materials | Pressureless sintering of whisker reinforced alumina composites |
| CN111875377A (zh) * | 2020-08-03 | 2020-11-03 | 湖南省新化县林海陶瓷有限公司 | 一种绝缘定位陶瓷套件材料及其制备工艺 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52102330A (en) * | 1976-02-25 | 1977-08-27 | Nippon Carbon Co Ltd | Fiber reinforced compound materials |
| JPS5559914A (en) * | 1978-10-27 | 1980-05-06 | Kobayashi Bolt Kogyo | Preparation of reinforced clay burned article |
| JPS569286A (en) * | 1979-07-05 | 1981-01-30 | Yutaka Yuuki | Manufacture of ceramic |
| JPS56120569A (en) * | 1980-02-26 | 1981-09-21 | Hitachi Metals Ltd | Ceramic for cutting tool |
| JPS58120571A (ja) * | 1982-01-09 | 1983-07-18 | 日本特殊陶業株式会社 | 高靭性セラミツク焼結体 |
| JPS5954675A (ja) * | 1982-09-24 | 1984-03-29 | 住友電気工業株式会社 | 繊維強化型炭化硅素焼結体の製造法 |
| JPS59203765A (ja) * | 1983-04-28 | 1984-11-17 | 日立金属株式会社 | 切削工具用セラミツクス |
-
1985
- 1985-06-10 JP JP60124412A patent/JPS61286271A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61286271A (ja) | 1986-12-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |