JPH06500762A - 焼結成形体及びその使用 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 焼結成形体及びその使用 背景技術 ドイツ国特許出願公開第３６０８８５４号明細書には、ガラス又はガラスを含有 するセラミックから成る建築部材を成形するための成形型用に酸化物セラミック 材料を使用することが記載されている。マトリックス材料としては立方晶系及び 正方晶系の酸化ジルコニウムの他に、酸化アルミニウム、酸化クロム、スピネル 及びその量的組成に関しては未決定のＡｌ−Ｃｒ−混合酸化物［Ａ　Ｉ　、　Ｃ ｒｌ　ｔ’ｓも記載されている。マトリ、ツクス成分に関する個々の提案はどれ も同程度のものであって、特定のマトリックス成分の選択のためにも、またマト リックス中に添加すべき、例えば二酸化ジルコニウムの量の割合に対しても教示 が得られない。上に挙げた成分の他に、安定化酸化物、例えば酸化物セラミック 材料に対して３．５〜１２ｍｏ１％、好ましくは８〜１０ｍｏ１％量の酸化イツ トリウム（ＹｚＯｓ）　、６．０〜１６ｍｏ　１％、好ましくは８〜１４ｍ０１ ％量の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）及び３゜５〜１２　ｍ　ｏ　１％、好ましく は８〜１０ｍｏ１％量の酸化セリウム（Ｃｅｎｔ）も存在していてよい。多結晶 賀マトリックス中に埋込まれた粒子の粒度としては、０．００５〜５μ票に相当 する５〜５０００ｎｍの大きさが挙げられる。

所謂“変態の強化された”セラミック組成物（この場合には酸化クロムを含有す る酸化アルミニウム又は酸化クロムを含有するムライトから成る固溶体中の微細 なＺｒＯ，−ＨｆＯ，固溶体が記載されている）に対する他の提案は、国際公開 ８５１０１９３６中にあり、そこでは高温使用領域、例えばディーゼル機関及び ガスタービンに関して提案されている。検討された３〜３０ｍｏ１％の酸化クロ ムの割合、特に酸化クロム２０ｍ０Ｉ％の割合は、二酸化ハフニウム１０〜２０ ｍｏ１％の割合と相俟って、硬度の改良のため及び低い熱伝導率の調整のために 有効である。酸化クロム及び二酸化ハフニウムの割合が増大すると、熱伝導率が 低下する。著しい硬度の増大は比較的高い酸化クロム濃度−Ｈｆ　Ｏ１２０ｍｏ 　１％に対して約２０ｍｏ１％−の場合に初めて認められる。該文書の実施例に おいては、埋込まれたＺ　ｒ　Ｏ！　Ｈｆ　Ｏｘ相の粒度に関しては５μ譚のオ ーダーが記載されており、正方晶系の変態が得られないのは、分散されたＺ　ｒ 　Ｏ！　Ｈｆ　Ｏ！の固溶体を十分な細かさで得ることができなかったことに帰 せられる。該文書においては安定化酸化物の添加は記載されていない。得られた 破壊靭性の値は５〜約６．５ＭＰａｍの範囲にある。

ヨーロッパ特許出願公開第１９９４５９号明細書１よ高い靭性のセラミック組成 物に関し、二酸化ジルコニウム、部分安定化二酸化ジルコニウム、二酸化ジルコ ニウム／二酸化ハフニウムの固溶体、部分安定イし二酸化ジルコニウム／二酸化 ハフニウムの固溶体、部分安定化二酸化ハフニウム及び二酸化ノ）フニウムと、 金属酸化物、特に酸化イツトリウムニオブ（ＹＮｂＯｉ）又は酸化イツトリウム タンタル（ＹＴａＯａ）との共同作用を提案しており、その際混合酸化物のイツ ト１」ラムイオンはまた一部分ＳＥ金属の陽イオン、例え１ｆＬａ令３、Ｃｅ　 ”、Ｃｅ”、ｐ　１　”、　Ｔｍ”によって交換されている。同明細書の他の変 形によれ：ｆ、記載されたセラミック合金、つまり例えばＺｒＯ，１４、少な（ とも５容量％の量のＹＮｂＯ，の添加下書こ、例え（ｆα−酸化アルミニウム又 はＡＩ！０３−Ｃｒ、Ｏ，、ムライト又は炭化チタンと混合されつる。この公知 組成物の欠点は、製造されたセラミックの生成物書こお（１てＮｂ又はＴａを含 有する混合酸化物に続０てもう一つの結晶粒界相が生じかつ多くの使用領域に関 してなお十分でない高さの軟化点が生じる点に見ることができる同様にして米国 特許第４７７０６７３号明細書ζよ、コニウム合金２０〜４５％と硬質セラミッ ク組成物５５〜８０重量％とから成るセラミック切断工具を記載しており、この 際混合金属酸化物はＹ　Ｎ　ｂ　Ｏａ、ＹＴ　ａ　Ｏ，、Ｍ　Ｎ　ｂ　Ｏ４、Ｍ ＴａＯ，及びこれらの混合物の群から成り、ここでＭは、イツトリウム陽イオン の置換のために使用されておりかつＭｇ”、Ｃａ”、Ｓｃ”及び希土類金属イオ ン（Ｌａ”、Ｃｅ”、ＣｅＯ３、Ｐｒ”、Ｎｄ”、Ｓｍ”、Ｅｕ”、Ｇｄ”、Ｔ ｂ÷３、Ｄ７◆３、ＨＯ◆３、Ｅｒ◆３、Ｔｍ＋３、ｙｂ◆３及びＬｕ４３及び それらの混合物から成る）から選択されている陽イオンである。硬質セラミック としては、酸化アルミニウム及び例えばシアロン（Ｓｉａｌｏｎ）　、Ｓ　ｉ　 Ｃ。

５ＬｓＮａの他にＡ　１　ｘｉｓ　Ｃｒ　ｔＯ３も該当し、この際約５ｍｏ　１ ％までのＣｒ、Ｏ，が使用されている。この特許明細書の場合にもやはり欠点が 生じる、すなわちニオブ又はタンタルを含有する混合酸化物の形の、ＺｒＯ７に 添加された合金成分によって、セラミック中に低すぎる軟化点範囲が生じる。

米国特許第４３１６９６４号明細書は、切削盤の製造にも使用される組成物に関 し、同組成物は二酸化ジルコニウムに対して約０．５〜５．５ｍｏ１％の酸化イ ツトリウム、０．５〜１０ｍｏ１％の酸化セリウム、０．４〜４ｍｏ１％の酸化 エルビイラム及び０．５〜５ｍｏ　１％の酸化ランタンの添加された、酸化アル ミニウム９５〜５容量％及び二酸化ジルコニウム５〜９５容量％から成る。

ヨーロッパ特許出願公開第２８２８７９号により、切削盤として使用するために も意図された焼結成型体は、ホイスカーを含有するマトリックスから成り、同マ トリックスはさらに、例えば炭化珪素、窒化珪素、シアロン、酸化アルミニウム 及び二酸化ジルコニウムから成る粒子も含有する。ホイスカーは前記粒子と同じ 材料から成っていてもよい。ここでは、マトリックス材料としてはムライト及び 酸化アルミニウムの他に二酸化ジルコニウムが挙げられる。さらに該焼結成形体 は、常用の焼結剤、例えばマグネシウム、クロム又はイツトリウムの酸化物も含 有していてよい。希土類酸化物のうちから、特に適当であるとして、ランタン、 サマリウム、ガドリニウム、ジセブロニウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウ ム、イッテルビウム及びルテチウムの酸化物が挙げられている。１０ＭＰａｍＩ ／！よりも大きい破壊靭性の値が記載されている。

ドイツ国特許出願公開第３５２９２６５号明細書からは、切断工具として使用す るための靭性及び耐摩耗性の極めて高いセラミックが公知である。物質的組成は 、炭化チタン２０〜５０重量％及び酸化アルミニウム１８〜７９．９重量％の他 に、焼結助剤０．１〜２重量％を規定しており、同助剤は次の群：　ＭｇＯ１Ｃ ａｂ、Ｓｉｎ、、ＺｒＯ，、Ｎ　ｉ　Ｏ，Ｔｈ、Ｏ，、ＡＩＮ、　Ｔ　ｉ　Ｏ， Ｔ　ｉ　Ｏ，、Ｃｒ、Ｏ，及び／又は希土類の少な（とも１種の酸化物から選択 されている。希土類酸化物としては次のものが挙げられる：　Ｙ　ｔＯｓ、Ｄｙ 、０８、Ｅｒ、０３、Ｈｏ、０３、Ｇｄ２０ｇ及び／又はＴｂ４Ｏ７゜焼結助剤 は粒子成長を防止するために役立ち、同助剤と一緒に、セラミックの焼結過程を 促進する化合物を形成する。

ヨーロッパ特許出願公開第２１４２９１号明細書からは部分安定化二酸化ジルコ ニウム４０〜９９ｍｏ１％及び酸化アルミニウム１〜６０ｍｏ１％を含有する焼 結体が公知であり、同焼結体は、焼結助剤としてさらに焼結過程を加速するため のＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ５Ｃｕ及びＺｎの酸化物の少量を含有している。６５ ％以上の正方晶系相の割合を調整するためにイツトリウム、マグネシウム、カル シウム又はセリウムの酸化物が提案されている。酸化イツトリウムの添加すべき 量としては１．３〜４ｍｏ　１％が挙げられており、この量は全部又は一部分０ ．０１〜１２ｍｏ　１％の量のその他の安定化酸化物によって交換されていても よい。

ヨーロッパ特許出願公開第２３６５０７号明細書には、６５％よりも多い正方晶 系相を有していて、６０〜９９ｍｏ１％が酸化アルミニウムから成る高密度セラ ミック体中に含有された二酸化ジルコニウムが記載されている。この二酸化ジル コニウムを安定化するために、セラミック組成物に対して３ｍｏ　１％未満のＹ ２Ｏ３，１２ｍｏ　１％未満のＭｇＯ又はＣａＯ及び１４ｍｏ１％ＣｅＯ，が提 案されている。該材料は、焼結能力を改良し、粒子成長を抑制し、ひいては極め て高い密度を得るために、なおＭｎ５Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ。

Ｃｕ及びＺｎの遷移金属の酸化物を含有しており、これらの金属はそのままで又 は水酸化物、硝酸塩、塩化物等として出発組成物に添加されてもよい。前記の公 知材料の場合には、多くの使用領域に関し、特に切削加工用切断工具の場合にま だ十分でない、最大１，７５０　ｋｇ／　ａｍ”という硬度が欠点である。

米国特許第８２３３５９号明細書には、耐火性材料を製造するために、酸化アル ミニウムに酸化クロムを加える（少なくとも１０重量％の酸化クロムが使用され る）ことが提案されている。また酸化アルミニウムの代りに、酸化アルミニウム ／二酸化ジルコニウムから成る混合物も使用することができる。焼結前の、５０ μ諺まで許容される粒度から、耐火性粒子にとって望ましい比較的高い多孔率及 び小さい破壊靭性を予想場合により使用される二酸化ジルコニウムが特定の変態 中に存在することは記載されていない。米国特許第４７９２５３８号明細書によ っても、耐火性粒子を製造するために、酸化クロムが酸化アルミニウム及び二酸 化ジルコニウムと一緒に使用される。この場合酸化クロム量は５〜２５重量％で あり、好ましくは１６重量％から使用される。この場合には多孔率は約１４〜１ ５％の範囲であり、安定化酸化物の添加及び特定の変態中の二酸化ジルコニウム の存在は記載されていない。

国際公開９０／１１９８０は、アルミン酸ストロンチウムから成る板状粒子が、 Ｓ　ｒ　Ｏ／Ａ　ｌ　ｚＯｓのモル割合０．０２〜０．２で、Ｚ　ｒ　Ｏｘ、　 Ａ　Ｉ　ｚｏｓ又は主としてＺｒＯ，から成る、ＡＩｔｏ、とＺｒＯ，との混合 物がその中に埋込まれているセラミックに関する。得られる硬度の値は酸化アル ミニウムの割合が高くても比較的低い。

公知の材料を改良し、高い強度水準を有しかつ良好な破壊靭性と同時に高い硬度 とが組合わされている焼結成形体を提供する課題が依然として存在している。

本発明は、前記要件を満足させかつその特性範囲により高い耐摩耗性を利用し、 その結果得られる焼結成形体が切断工具として、特に切削盤として、特に鋳造材 料及び鋼材料の切削加工用切削盤として適する焼結成形体を提供する。また他の 課題は、断続的切削における切削盤として使用されつる焼結成形体を提案する点 にある。

発明の開示 ところで、前記課題の解決は全く特殊な組成を有する焼結成形体を要求すること が判明した。本発明は、第一の実施態様によれば、安定化酸化物を含有する二酸 化ジルコニウムを埋込むことによってセラミックマトリックス中に得られる変態 強化の他に、マトリックスとして酸化アルミニウム／酸化クロムから成る混晶を 提案する。さらに本発明は、マトリックス中に埋込まれた二酸化ジルコニウムと 酸化アルミニウムと一緒に混晶を形成する酸化クロムとが特定のモル割合で相互 に存在することを意図する。この手段によって第一に、特に良好な破壊靭性を得 るために必要であるつる高い二酸化ジルコニウム含分の場合にも、従来は相応の 二酸化ジルコニウム含分の場合に得られなかったような硬度値が得られる。他面 において、低い二酸化ジルコニウム含分の場合には比較的低い酸化クロム含分も 存在することができ、これによって材料の脆化が防止される。従って本発明は、 その第一の実施態様によれば、前記課題の解決のために請求項１記載の焼結材料 を提案する。

安定化酸化物を含有する二酸化ジルコニウム及び酸化クロムが特定のモル割合で 存在すべきであるという記載は、必然的にその他の成分に関する特定の割合をも たらす。それというのも例えば、焼結成形体に対して二酸化ジルコニウムの含分 が低下するに従って安定化酸化物の含分ち減少するが、他方酸化アルミニウムの 含分は増大するからである。焼結成形体の酸化アルミニウムに対して酸化クロム は０．００４〜６．５７重量％の量で存在しているが、この際酸化クロムと安定 化酸化物を含有する二酸化ジルコニウムが前記のモル割合で存在していることに 留意しなければならない。安定化酸化物のうち酸化セリウムが極めて好ましいこ とが判明した。

他の有利な実施態様によれば、焼結成形体のマトリックス材料の部分は少なくと も７０容量％であり、酸化アルミニウムに対してｏ、ｏｉ〜２，３２重量％の酸 化クロム含分を有する酸化アルミニウム／酸化クロム−混晶から形成されており 、二酸化ジルコニウム２〜３０容量％がマトリックス中に埋込まれており、該二 酸化ジルコニウムは、二酸化ジルコニウムと酸化イツトリウムとから成る混合物 に対して０．２７〜２゜８５ｍｏ１％の酸化イツトリウムを含有し、二酸化ジル コニウム２μ麿未満の平均粒度で主として正方晶系変態中に存在している。二酸 化ジルコニウムと酸化イツトリウムとから成る混合物に対して０．２７〜２゜８ ５ｍｏ１％の酸化イツトリウムの量は、二酸化ジルコニウムに対して０．５〜５ ．４重量％の酸化イツトリウムに相当する。このような焼結成形体の場合には、 酸化イツトリウムを含有する二酸化ジルコニウムと酸化クロムとの間には３７０ 　：　１〜３４：１のモル割合が存在する。

本発明の特に好ましい実施態様によれば、マトリックス材料は、酸化アルミニウ ム／酸化クロム−混晶及び式Ｓ　ｅ　Ａ　Ｉ　ｒｔ−ｘｃ　ｒ　ｔｏ　ｒｅ　Ｃ 式中Ｘは０．０００７〜０．０４５の値を有する］で示される他の混晶から成る 。また、その他の点では第一実施態様に相応するこの実施態様の場合にも、靭性 増大効果は混晶マトリックス中に埋込まれた二酸化ジルコニウムに由来し、他方 クロムの添加は二酸化ジルコニウム含分によって惹起される硬度の低下を防止す ることができる。さらに、酸化ストロンチウムの添加によって付加的に形成され た、式Ｓ　ｒ　Ａ　ｌ　、、−Ｉｌｃ　ｒ　＊ＯＩｍの混晶は、高い温度でも焼 結成形体にさらに改良された靭性を付与するという付加的効果も有する。従つて 高温の作用下でのこの焼結成形体の耐摩耗性も同様に改良される。この実施態様 の場合にも、酸化セリウムが極めて適当であることが判った。

請求の範囲及び明細書中で使用される概念：混晶は単結晶の意味で理解すべきで はなく、むしろ酸化アルミニウムもしくはアルミン酸ストロンチウム中の酸化ク ロムの固溶体を意味する。本発明による焼結成形体は多結晶質である。

他の実施態様によれば、焼結成形体の耐摩耗性は、該成形体中に元素の周期表の 第■、族及び第Ｖ、族の金属の一種以上の炭化物、窒化物又はカルボ窒化物２〜 ２５容量％（マトリックス材料を基準にする）を埋込むことによって改良されう る。好ましくはこれらの硬質物質の含分は６〜１５容量％である。特に窒化チタ ン、炭化チタン及びカルボ窒化チタンが好適である。

本発明の極めて好ましい他の実施態様によれば、安定化酸化物を含有する二酸化 ジルコニウムのモル割合は、本発明の焼結成形体中に存在する二酸化ジルコニウ ム含分に依存して、低い二酸化ジルコニウム含分の場合にはまた少量の酸化クロ ムが存在するように調節される。この場合、二酸化ジルコニウム：酸化クロムの モル割合を、二酸化ジルコニウム２〜５容量％の範囲ではｉ、ｏｏｏ：１〜１０ ０：ｌ二酸化ジルコニウム５〜１５容量％の範囲では２００　：　１〜４０：１ 、二酸化ジルコニウム１５〜３０容量％の範囲では１００：１〜２０：１．３０ 〜４０容量％の範囲では４０：１〜２０：１に調節するが極めて有利であると判 明した。

本発明によれば、主として正方晶系変態の二酸化ジルコニウムを調節するために は、２μ■未満の二酸化ジルコニウムの粒度の調節が必要である。また、５容量 ％の量まで許容される、立方晶系変態の二酸化ジルコニウムの含分の他に、なお 少量の単斜晶系変態も許容されているが、この変態量は同様に最大５容量％の量 を越えてはならず、好ましくは２容量％未満であり、極めて有利には１容量％未 満であり、従って好ましくは９０容量％より多（が正方晶系変態で存在している 。

焼結成形体は、請求の範囲に記載された成分の他に、なお不可避的に同伴された 不純物（本発明の他の好ましい実施態様によれば０．５容量％以下である）のみ を含有するので、焼結成形体は、酸化アルミニウムー酸化クロム−混晶のみから 、又はこの混晶と式５ｒＡｌｌ！−□Ｃｒ　ｘ　Ｏｒ。の混晶から及び安定化酸 化物を含有していて、前記混晶から成るマトリックス中に埋込まれた二酸化ジル コニウムから成る。本発明による焼結成形体中には、酸化アルミニウム及び酸化 マグネシウムを一緒に使用する場合に形成される、例えば結晶粒界相のような他 の相又は従来技術から公知の、ＹＮｂ　Ｏａ又はＹＴ　ａ　Ｏ，のような物質の 添加の場合に生じかつ十分に高（ない軟化点を有する他の焼結相は存在しない。

また、同様に他の相の形成をもたらす、従来技術から公知のＭｎ、Ｃｕ、Ｆｅの 酸化物は、低い軟化点を生ぜしめ、その結果小さいヘリ強さを有する。

従ってこれらの材料の使用は、本発明の場合には除外されている。　二酸化ジル コニウムは、好ましくは３０容量％以下の量で存在している。また二酸化ジルコ ニウムは好ましくは１５容量％未満の量では存在していない。二酸化ジルコニウ ムが１５〜３０容量％で存在する場合には、安定化酸化物を含有する二酸化ジル コニウムと酸化クロムとの間のモル割合は、極めて有利には４０：１〜２５：１ である。

極めて有利な他の実施態様によれば、正方晶系変態で存在する二酸化ジルコニウ ムの含分は９５容量％よりも多く、この際立方晶系及び／又は単斜晶変態では合 わせて５容量％までしか存在していない。埋込まれた二酸化ジルコニウムの粒度 を０．２〜１．５μ諺の範囲に保つのが極めて有利である。これに対して酸化ア ルムニウム／酸化クロムー混晶の０．８〜１，５μ■の範囲の平均粒度が好適で あると判明した。さらに元素の周期表の第ｒＶｂ族及び第ｖｂ族の金属の炭化物 、窒化物及びカルボ窒化物を使用する場合には、これらの化合物は０．８〜３μ 富の粒度で使用する。式Ｓｒ　Ａ　Ｉ　Ｉｔ−ｚｃ　ｒ　ｔＯ＋ｅで示される混 晶の粒子は、５：１〜１５：１の範囲の長さ／厚さの比を有する。この場合核粒 子の最大長さは１２μ厘であり、その最大厚さは１．５μ菖である。

本発明による焼結成形体のビッカース硬度は、１゜７５０　［ＨＶｅ、ｓ］　よ りも太き（、好ましくは１．８００［Ｈｖ０５］よりも大きい。

本発明による焼結成形体の微細構造は微小亀裂を含まず、１．０％以下の多孔率 を有する。さらに該焼結成形体はホイスカーも含有していてよいが、炭化珪素か ら成るボイスカーではない。

焼結結成形体は、粒子成長阻止剤としてしばしば使用される物質、例えば酸化マ グネシウムを含有していない。

焼結の際ＺｒＯ，格子中に安定化酸化物が溶解して、その正方晶系変態を安定化 する。焼結成形体を製造し、他の望ましくない相を含まない組織構造を得るため には、好ましくは高純度の原料、つまり９９％よりも大きい純度を有する酸化ア ルミニウム及び二酸化ジルコニウムを使用する。好ましくは不純物の度合は著し く小さい。特に完成焼結成形体に対して０．５容量％よりも大きいＳ　ｉ　Ｏｔ の含分は望ましくない。この規則を除いて酸化ハフニウムは不可避的に二酸化ジ ルコニウムの内で最高２重量％の少量で存在する。

本発明による焼結成形体の製造は、酸化アルミニウム／二酸化ジルコニウム／酸 化クロム及び安定化酸化物から成る混合物を常圧焼結するか熱プレスすることに よって行う、またさらに酸化ストロンチウム及び／又は元素周期表の第１Ｖｂ族 および第ｖｂ族の金属の１種以上の窒化物、炭化物及びカルボ窒化物も添加され ている前記成分の混合物を使用する。酸化イツトリウム及び酸化クロムの添加は 酸化イツトリウムクロム（ＹＣｒＯｓ）の形で行ってもよい、他方酸化ストロン チウムの添加は好ましくはストロンチウムの塩の形で、特に炭化ストロンチウム （ＳｒＣＯｓ）として行ってもよい。この場合常圧焼結の概念は大気圧条件下、 及び保護ガス下又は真空中での焼結を包含する。成形体を好ましくは先ず理論密 度の９０〜９５％に常圧で前焼結し、次に熱等静圧プレス又は蒸気圧焼結によっ て後圧縮する。これによって理論密度を９９．５％より大きい値まで増大させる ことができる。

焼結成形体の有利な使用領域は、紙、織物及びシートを切断するための切断工具 として使用することにある。しかし特に、該焼結成形体を、特に断続的切削で鋳 鉄又は鋼材料を切削加工するための切削盤として使用するのが有利である。断続 的切削は次のことを意味する、すなわち材料において多数の小さな平滑切削が時 間的に連続的に行われ、この際切削盤が加工すべき材料に対する切削作用の間は 著しく加熱され、次の切削作用前に短時間冷却され、こうして切削盤の熱の交互 負荷が行われる。

次の実施例により本発明を説明する。

例１〜１８及び比較例： 種々のセラミック混合物を混合粉砕によって製造した。粉砕混合物に一時結合剤 を加え、同混合物を次に噴霧乾燥した。次に噴霧乾燥混合物から生物体を成形し 、表中の記載に応じて常圧焼結するか又は前焼結しかつこれらにアルゴン下で蒸 気圧焼結法を施す。表１には製造された焼結成形体の計算された組成が記載され ている。

表１の最終横開に記載されたマトリックス分（容量％）は、二酸化ジルコニウム 及び安定化酸化物を除いて記載された組成物のすべての含分を包含する。

表２には、表１による例の試験結果をまとめである表中の略語の意味は次のとお りである：Ａ：常圧焼結。

Ｂ：常圧部焼結、この焼結後アルゴン下で蒸気圧焼結する。

Ｄ：理論密度と比較した百分率密度。

Ｅ：弾性率。

σ４．：曲げ強さ、４点法により測定（ＤＩＮ５１１１０）。

Ｋ１：破壊靭性。

ＨＶｏ、ｓ：ビッカース硬度、ＤＩＮ５０１１３により測定。

σ１１１＋　！。。’Ｃ：１．２００℃での曲げ強さ、３点法により測定。

σ３ｓ＋＋ｙ：室温での曲げ強さ、３点法により測定（曲げ強さσ□１１．。。

℃に対する比較値）第１図は本発明により有利に調整されるＺｒＯ２：Ｃｒｙｓ のモル割合を示すグラフであり、同モル割合は、点ＡＳＢ％Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ 、ＨＳ　Ｉ、に、Ｌ、Ｍ及びＮによって限定されている面に相当する。二酸化ジ ルコニウムが１５〜３０容量％の量で存在する、本発明の極めて好ましい実施態 様によれば、二酸化ジルコニウム：酸化クロムのモル割合は、点０．Ｐ。

Ｒ及びＱを有する四角形によって限定されている面によって特定されている。

第２図〜第４図は、切削盤の熱変化テストの結果をグラフで示す。第２図では、 酸化アルミニウムマトリックス中に正方晶系二酸化ジルコニウムが酸化マグネシ ウムの同時併用下に埋込まれている市販の切削盤における試験結果が示されてい る。

第３図は例１１に相応し、第４図は例１２に相応する。

第２図〜第４図の中の記号の意味は次のとおりである。

Ｃｋ４５：鋼材料 ｖｃ　：　切削速度 ｆ　：　送り ａｐ　：　切削深さ ＡＳＢ：　摩耗ランドの幅よりも大きくない破砕が行われる時点を表わす 第３図及び第４図から読取れる結果は、焼結成形体が本発明により切削盤として 使用される場合、公知標準切削盤と比べて著しく改良された該焼結成形体の耐摩 耗性を裏付けている。

第５図〜第７図は、第２図〜第４図で記載された熱変化テスト後の切削盤の縁の 組織構造の写真である。

ここで第５図及び第６図は４分の切削作用時間後の状態を示し、第７図は１０分 の切削作用時間後の状態を示す。第５図は例２に相応し、第６図は例１０に相応 し、第７図は例１２に相応する。

第５図及び第６図は僅かな縦亀裂の形成を示し、横亀裂の発生は漠然と認められ るが、第７図からは横亀裂の発生は認められない。この事実から、熱変化の生じ る場合にも実地に関して極めて有利な摩耗特性を予想することができる、それと いうのも自然に起る破壊脱落が回避され、それによって切削工程での製造信頼性 が明らかに増大される。第６図からはなお比較的大きい横亀裂を予測することは できるけれども、第６図に基づく例１０の試験結果は、硬度及び曲げ強さが高い にも拘らず、同時に極めて高い破壊靭性を示し、その結果この材料から成る焼結 成形体は、前記の熱変化テストに比べて若干小さい熱交互負荷で切断使用のたＺ ｒＯ２［容量チ／焼結成形体１ ＦＩＧＵＲ２ Ｃ’に４５の熱変化テスト 切削速度−１０［］Ｏｍ／ｍｔｎ　；送り−０−３０ｕｙ勺；切削深さ一０６２ 腸使用時間Ｔ　（ｍｌｎ） ＦＩＧＵＲ３ ＣＫ４５の熱変化テスト 切削速度−１０００ｍ／ｍ　ｉｎ　；送シー肌３０ｍｍ／Ｕ；切削深さ−２，０ ｍ使用時間Ｔ　（ｍｉｎ） ＦＩＧＵＲ４ ＣＫ４５の熱変化テスト 切削速度−１０００ｍ／ｍｉｎ　；送シー０．３０冨１℃；切削深さ−２，０ｍ 使用時間Ｔ　（ｍｉｎ） ＦＩＧＵＲ６ ＦＩＧＵＲ７ 国際調査報告 ―Ｎ−−＾−−−舷ｐｃ工／ＥＰ　９１１０１４７３国際調査報告 フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、　ＥＳ、　ＦＲ，ＧＢ、　ＧＲ，ＩＴ、　ＬＵ、　ＮＬ、　ＳＥ）、ＪＰ 、　ＫＲ，ＵＳ （７２）発明者　アンプルシュ、ハンスドイツ連邦共和国　Ｄ　−７３２６ハイ ニンゲン　シュトルットヴエーク　１２ （７２）発明者　フリーデリッヒ、キリアンドイツ連邦共和国　Ｄ−７３１０ブ ロヒンゲシ　タールヴエーク　あ （７２）発明者　レーマン、シークベルトドイツ連邦共和国　Ｄ　−７３１０プ ロヒンゲン　ベートーヴエンシュトラーセ　４０（７２）発明者　シュナイダー 、ヨハネスドイツ連邦共和国　Ｄ−７３１１ホッホドルフ　シュタイグエツカー シュトラーセ　４（７２）発明者　フリパン、ミヒャエルドイツ連邦共和国　Ｄ −７１５０バックナング　ジュートシュトラーセ　１９

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．ａ）酸化アルミニウム／酸化クロム−混晶より形成されたマトリックス材料 ６０〜９８容量％及びｂ）マトリックス材料中に埋込まれた二酸化ジルコニウム ２〜４０容量％より成り、 Ｃ）前記二酸化ジルコニウムが安定化酸素として、二酸化ジルコニウムと安定化 酸素とより成る混合物に対して１０〜１５ｍｏＩ％よりも多い、セリウム、プラ セオジム及びテルビウムの１種以上の酸化物を含有し、この際 ｄ）安定化酸化物の添加量が、二酸化ジルコニウムが主として正方晶系変態で存 在するように選択されていて、 ｅ）安定化酸化物を含有する二酸化ジルコニウム：酸化クロムのモル割合が１， ０００：１〜２０１であり、 ｆ）すべての成分の量が補充されて１００容量％の焼結成形体になっており、 ｇ）二酸化ジルコニウムが２μ■未満の粒度を有する ことを特徴とする焼結成形体。
2. ２．ａ）酸化アルミニウムに対して０．０１〜２．３２容重量％の酸化クロム含 分を有する酸化アルミニウム／酸化クロムー混晶から形成されたマトリックス材 料少なくとも７０容量％及び ｂ）マトリックス中に埋込まれた二酸化ジルコニウム２〜３０容量％より成り、 Ｃ）前記二酸化ジルコニウムが、二酸化ジルコニウムと酸化イットリウムとより 成る混合物に対して０．２７〜２．８５ｍｏＩ％の酸化イットリウムを含有し、 この際 ｄ）二酸化ジルコニウムが２μ■未満の平均粒度を有していて、主として正方晶 系変態で存在する、請求項１記載の焼結成形体。
3. ３．安定化酸化物を含有する二酸化ジルコニウム：酸化クロムのモル割合が３７ ０：１〜３４：１である請求項２記載の焼結成形体。
4. ４．ａ１）マトリツクス材料６０〜９８容量［同材料はａ２）酸化アルミニウム ／酸化クロムー混畠６７．１〜９９．２容量％及び ａ３）式ＳｒＡＩ１２−■Ｃｒ■Ｏ１■（式中ｘは０．０００７〜０．０４５の 値に等しい）で示される混晶０．８〜３２．９１量％より成る］ ｂ）マトリックス材料中に埋込まれた二酸化ジルコニウム２〜４０容量より成り 、 Ｃ）前記二酸化ジルコニウムが安定化酸化物として、二酸化ジルコニウムと安定 化酸化物とより成る混合物に対して１０〜１５ｍｏ１％より多い、１種以上のセ リウム、プラセオジム及びテルビウムの酸化物及び／又は０．２〜３．５容量％ の酸化イットリウムを含有し、この際 ｄ）安定化酸化物の添加量が、二酸化ジルコニウムが主として正方晶系変態で存 在しかつ ｅ）安定化酸化物を含有する二酸化ジルコニウム：酸化クロムのモル割合が１， ０００：１〜２０：１であり、 ｆ）成分の量が補充されて１００容量％の焼結成形体になっており、 ｇ）二酸化ジルコニウムが２．μ■未満の粒度を有する ことを特徴とする焼結成形体。
5. ５．マトリックス材料がさらに、同材料に対して２〜２５容量％の、元素の周期 表の第１Ｖｂ族及び第Ｖｂ族金属の１種以上の炭化物、窒化物及び窒化炭素も含 有する請求項１又は４記載の焼結成形体。
6. ６．安定化酸化物を含有する二酸化ジルコニウム：酸化クロムのモル比が、 二酸化クロム２〜５容量の範囲では、１，０００：１〜１００：１であり、二酸 化クロム５〜１５容量の範囲では、２００：１〜４０：１であり、二酸化クロム １５〜３０容量％の範囲では、１００：１〜２０：１であり、二酸化クロム３０ 〜４０容量％の範囲では、４０：１〜２０：１である請求項１，４及び５のいず れか１項記載の焼結成形体。
7. ７．３０〜容量％未満の二酸化ジルコニウム量を有する、請求項１，４及び５の いずれか１項及び請求項６記載の焼結成形体。
8. ８．二酸化ジルコニウムが少なくとも９５容量％は正方晶系変態を有する、請求 項１，４及び５のいずれか１項及び請求項６及び７記載の焼結成形体。
9. ９．二酸化ジルコニウムは合わせて０〜５容量が立方晶系及び／又は単斜昂系変 態で存在する、請求項１．４及び５のいずれか１項及び請求項６から請求項８記 載の焼結成形体。
10. １０．０．８〜１．５μ■の酸化アルミニウム／酸化クロムー混晶の平均粒度を 有する、請求項１，４及び５のいずれか１項及び請求項６から請求項９記載の焼 結成形体。
11. １１．０．２〜１．５μ■の二酸化ジルコニウムの粒度を有する、請求項１，４ 及び５のいずれか１項及び請求項６から請求項１０記載の焼結成形体。
12. １２．焼結成形体に対して０．５容量％以下の不可避的不純物を有する、請求項 １，４及び５のいずれか１項及び請求項６から請求項１１記載の焼結成形体。
13. １３．１，８００より大きいビッカース硬度［Ｈｖ０．５〕を有する請求項１， ４及び５のいずれか１項及び請求項６から請求項１２記載の焼結成形体。
14. １４．請求項１から請求項１３までのいずれか１項記載の焼結成形体を、紙、繊 物及びシートを切断するための切断工具として使用すること。
15. １５．請求項１から請求項１３までのいずれか１項記載の焼結成形体を、鋳鉄又 は鋼材料を切削加工するための切削盤として使用すること。
16. １６．請求項１から請求項１３までのいずれか１項記載の焼結成形体を、鋳秩及 び鋼材料の断続的切削のための削盤に使用すること。