JPH0653618B2 - 粉砕機用ハンマー部材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、衝撃式粉砕機の粉接部に用いられる新規材質
のハンマー部材に関する。

〔従来の技術〕

ハンマーミルタイプの衝撃式粉砕機は各種粉粒体の微粉
砕処理に有用されているが、特にファインセラミックス
のような金属汚染を嫌う物質を対象とするときには粉接
部のハンマー部材を高硬度で耐摩耗性に優れた材料で構
成する必要がある。

従来、上記の目的に対してはＷＣが汎用されていたが、
この材料は比重が著しく高い（15.6ｇ／cc）ため、動力
および回転デイスク部分への負担が増大してランニング
コスト、メンテナンスコストなどの諸費用が嵩む欠点が
あった。

ＷＣに代わる材料として、近時、部分安定化ＺｒＯ_２や
Ａｌ_２Ｏ_３の焼結体が実用化されている。これらの酸化
物系セラミック材は比重がＷＣに比べて１／３〜１／４
と低い特長を有するが、部分安定化ＺｒＯ_２は硬度に不
足面があって十分な耐摩耗性が得られず、またＡｌ_２Ｏ
_３は破壊靭性に乏しいため過酷な衝撃条件で欠損し易い
問題点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ＴｉＣは比重が低い（4.94ｇ／cc）うえに、硬度がＷＣ
の1.8倍以上の水準にあってＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＣ、Ｓｉ
_３Ｎ_４などのセラミック類に比べても高位にある。この
低比重高硬度特性を生かして粉砕機用ハンマー材への応
用が期待されているが、ＴｉＣは他のセラミック材料と
同様に破壊靭性が低いという材質上の欠点がある。

粉砕機用ハンマーの耐摩耗性能は、構成材質の硬度に最
も大きく依存し、第２に破壊靭性に影響を受ける。この
ため、ＴｉＣの破壊靭性を実用上許容しえる程度まで向
上させることができれば粉砕機用ハンマー部材として最
適である。

本発明は上記の着想に基づいて研究を重ねた結果、Ｔｉ
Ｃに一定量のＳｉＣウイスカーを複合化した焼結体は極
めて高靭化に有効作用する事実を確認して開発に至った
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち、本発明に係る粉砕機用ハンマー部材は、マト
リックスにＴｉＣ、複合強化材に体積含有率５〜40％の
ＳｉＣウイスカー、焼結助剤にＣｒ_３Ｃ_２およびＢを用
いた組成の焼結体からなることを構成的特徴とする。

複合強化材となるＳｉＣウイスカーを体積含有率５〜40
％の範囲に限定した理由は、５％未満では高靭化効果が
現出せず、他方、40％を越すと焼結組織の緻密性が著る
しく損われるためである。とくに焼結体に強度、硬度お
よび破壊靭性のバランスがとれた特性を併有させるに
は、ＳｉＣウイスカーの体積含有率を20％〜30％の範囲
内に設定することが望ましい。

ＴｉＣは本質的に難焼結性のセラミックスであって緻密
な焼結組織が得られ難い性癖を有するが、ＳｉＣウイス
カーを混合すると焼結密度を一層低減化させる傾向を招
く。Ｃｒ_３Ｃ_２およびＢの粉末を焼結助剤に用いると上
記の低密度化現象は効果的に改善され、熱圧焼結を適用
することによりＳｉＣウイスカーを体積含有率で25％配
合したものでも相対密度99％以上の緻密度を付与するこ
とが可能となる。これら焼結助剤の配合量は、ＴｉＣに
対し１〜10重量％とすることが好ましい。

本発明の組成をもつ焼結体は、次にようにして作成する
ことができる。

平均粒径１μｍ以下のＴｉＣ粉末をマトリックスとし、
これと所定量のＳｉＣウイスカーおよび焼結助剤とをエ
タノール、アセトン等の有機溶媒と共にボールミルに入
れ、組成成分が均一分散するまで回転混合する。つい
で、有機溶媒を除去し、ホットプレスを用いて熱圧焼結
する。

〔作用〕

上記組成の焼結体は、ＴｉＣの有する低比重、高硬度性
能を保持するとともに破壊靭性が部分安定化ＺｒＯ_２と
同等程度の実用化領域まで向上した改善特性を示す。

したがって、粉砕機用ハンマー部材に要求される軽量で
高度の硬度、強度、靭性ならびに耐摩耗性などの特性を
バランスよく兼備するから、従来部材に比べ長時間に亘
り安定かつ低コストで使用することができる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

実施例１、比較例１〜２ 平均粒径0.7μｍのＴｉＣ微粉末〔日本新金属（株）
製〕に直径0.3〜0.6μｍ、長さ５〜15μｍのＳｉＣウイ
スカー〔東海カーボン（株）製、“トーカウイスカー”
TWS-300〕を体積含有率25％の割合で配合し、更に焼結
助剤としてＣｒ_３Ｃ_２粉末およびＢ粉末をＴｉＣに対し
それぞれ５重量％添加した（実施例１）。また、比較の
ためにＴｉＣに対しＣｒ_３Ｃ_２粉末のみを５重量％添加
（比較例１）、およびＢ粉末のみを５重量％添加（比較
例２）した。

これら組成の原料成分500ｇをエタノール1000ｍと共
にボールミルに入れ、20時間に亘って回転混合したの
ち、加熱してエタノールを揮散除去した。ついで、混合
粉を粗粉砕してホットプレスの鋳型に充填し、温度1800
℃、圧力400kg/cm²の熱圧条件に２時間保持して焼結処
理した。

これらの焼結体につき粉砕機用ハンマー部材としての諸
特性を測定し、マトリックスとしたＴｉＣ、従来材料で
あるＷＣ、Ａｌ_２Ｏ_３および部分安定化ＺｒＯ_２の特性
値とともに第１表に示した。第１表の結果から、実施例
１の焼結体は比較例１、２の焼結体に比べて相対密度が
高く、組織が緻密であり、また硬度、靭性、強度等に優
れていることが判明する。

次に、実施例１および比較例１、２の焼結体をハンマー
形状に加工して市販の衝撃式粉砕機にセットして実装試
験をおこなったところ、実施例１の焼結体は、ＷＣ製の
ハンマーに比べ耐用時間が200時間延長し、モーターの
負荷は3300Ｖ、6.5Ａから3300Ｖ，５Ａに低減した。一
方、比較例１、２の焼結体は、耐用時間がそれぞれ120
時間および150時間低下し、またモーターの負荷は3300
Ｖ、4.5Ａおよび4.5Ａであった。

実施例２〜３、比較例３〜４ ＳｉＣウイスカーの体積含有率を３％、10％、35％、45
％と変えたほかは全て実施例１と同一条件により焼結体
を作成した。

得られた各焼結体の各種特性を測定し、第２表に示し
た。

実施例２、３に比べ、ＳｉＣウイスカーの体積含有率が
５％未満の比較例３は破壊靭性の向上が認められず、ま
た40％を越える比較例４では焼結組織の緻密性が劣化
し、相対密度の低下を示した。

〔発明の効果〕

以上のとおり、本発明によれば粉砕機用ハンマー部材に
要求される軽量で実用水準を満足する高位の硬度、強
度、靭性および耐摩耗性をバランスよく兼備するから、
従来の部材に比べ低コストによる長時間の安定使用が保
障される。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マトリックスにＴｉＣ、複合強化材に体積
   含有率５〜40％のＳｉＣウイスカー、焼結助剤にＣｒ_３
   Ｃ_２およびＢを用いた組成の焼結体からなる粉砕機用ハ
   ンマー部材。