JPH0710747B2 - ホウ化物―酸化ジルコニウム―炭窒化物系セラミックス材料 - Google Patents
ホウ化物―酸化ジルコニウム―炭窒化物系セラミックス材料Info
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、耐摩材料、切削工具材料として好適な高密度
を有する新規な金属ホウ化物基セラミックス燒結体に関
するものである。
を有する新規な金属ホウ化物基セラミックス燒結体に関
するものである。
〈従来の技術〉 これまで、耐摩材料、切削工具材料として、二ホウ化チ
タンをマトリックスとし、ZrO2を添加燒結したセラミッ
クス（特許1236549号）や、さらに立方晶炭化物を添加
燒結したセラミックス（特願昭57-012965号）が、本発
明者らによって提案されており、これは特に靱性を必要
とする耐摩材に適している。しかし、工業の発達の顕著
な近年、易燒結性の追求とさらなる物性の向上が要求さ
れている。
タンをマトリックスとし、ZrO2を添加燒結したセラミッ
クス（特許1236549号）や、さらに立方晶炭化物を添加
燒結したセラミックス（特願昭57-012965号）が、本発
明者らによって提案されており、これは特に靱性を必要
とする耐摩材に適している。しかし、工業の発達の顕著
な近年、易燒結性の追求とさらなる物性の向上が要求さ
れている。
そこで、本発明者らは、ホウ化金属−酸化ジルコニウム
−金属炭化物系セラミックスの特性改善を更にするため
に研究を重ねた結果、金属炭化物の代わりに金属炭窒化
物を添加することにより一層の特性の改善が可能である
ことを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至っ
たものである。
−金属炭化物系セラミックスの特性改善を更にするため
に研究を重ねた結果、金属炭化物の代わりに金属炭窒化
物を添加することにより一層の特性の改善が可能である
ことを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至っ
たものである。
〈発明が解決しようとする課題〉 本発明の目的は、耐摩工具や切削工具として、広範囲に
使用できる機械的性質のすぐれた易燒結な金属ホウ化物
基セラミックスを提供することにある。
使用できる機械的性質のすぐれた易燒結な金属ホウ化物
基セラミックスを提供することにある。
〈課題を解決するための手段〉 上述したように、本発明者らは、金属ホウ化物系セラミ
ックスの燒結性ならびに得られたセラミックスの機械的
特性の改善をするため、金属炭化物ではなく、炭化物に
さらに窒素を固溶させた金属炭窒化物を添加剤として用
いると、燒結温度を低くできる上、抗折力や靱性が向上
することを確かめ、本発明をなすに至っている。
ックスの燒結性ならびに得られたセラミックスの機械的
特性の改善をするため、金属炭化物ではなく、炭化物に
さらに窒素を固溶させた金属炭窒化物を添加剤として用
いると、燒結温度を低くできる上、抗折力や靱性が向上
することを確かめ、本発明をなすに至っている。
即ち、本発明は、基本的には、（Ａ）MB2，M2B5型ホウ
化物（Ｍは金属を示す）の１種以上に、（Ｂ）ZrO2を全
量に対し10〜70％添加した混合粉末を基本成分とし、こ
れに、（Ｃ）Ti（C,N）,Zr（C,N）の１種以上を２〜70
重量％添加したホウ化物−酸化ジルコニウム−炭窒化物
系セラミックス材料に係わるものである。
化物（Ｍは金属を示す）の１種以上に、（Ｂ）ZrO2を全
量に対し10〜70％添加した混合粉末を基本成分とし、こ
れに、（Ｃ）Ti（C,N）,Zr（C,N）の１種以上を２〜70
重量％添加したホウ化物−酸化ジルコニウム−炭窒化物
系セラミックス材料に係わるものである。
さらに具体的に説明すると、上記（Ａ），（Ｂ）及び
（Ｃ）の３成分系の混合物を真空燒結してホウ化物−酸
化ジルコニウム−炭窒化物系セラミックス材料を形成す
る場合には、その燒結温度を1700℃以上にする必要があ
る。燒結温度がこれよりも低い場合には、所期の抗折力
や靱性が得られない（表１のNo.1参照）。
（Ｃ）の３成分系の混合物を真空燒結してホウ化物−酸
化ジルコニウム−炭窒化物系セラミックス材料を形成す
る場合には、その燒結温度を1700℃以上にする必要があ
る。燒結温度がこれよりも低い場合には、所期の抗折力
や靱性が得られない（表１のNo.1参照）。
また、上記（Ａ）のMB2やM2B5の六方晶系ホウ化物の２
種以上に（Ｂ）及び（Ｃ）の成分を混合し普通燒結する
と、（Ti,Ta）B2や（Ti,Zr）B2のような固溶体を形成す
る化学反応を生じ、その燒結温度を一層低くすることが
できる（表１のNo.8及びNo.9参照）。一方、上記
（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）の混合物をホットプレスによ
り燒結する場合にも、その燒結温度を一層低くすること
ができる。
種以上に（Ｂ）及び（Ｃ）の成分を混合し普通燒結する
と、（Ti,Ta）B2や（Ti,Zr）B2のような固溶体を形成す
る化学反応を生じ、その燒結温度を一層低くすることが
できる（表１のNo.8及びNo.9参照）。一方、上記
（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）の混合物をホットプレスによ
り燒結する場合にも、その燒結温度を一層低くすること
ができる。
本発明の主成分である上記（Ａ）成分は、TiB2，ZrB2，
CrB2，VB2，TaB2，NbB2，MnB2，MoB2，HfB2，VB2，Al
B2，MgB2，ZrB2などの二ホウ化物、W2B5，MoB5などの金
属五二ホウ化物の中から選ばれた金属ホウ化物である。
これは単独で用いてもよいし、また２種以上組み合わせ
て用いてもよい。
CrB2，VB2，TaB2，NbB2，MnB2，MoB2，HfB2，VB2，Al
B2，MgB2，ZrB2などの二ホウ化物、W2B5，MoB5などの金
属五二ホウ化物の中から選ばれた金属ホウ化物である。
これは単独で用いてもよいし、また２種以上組み合わせ
て用いてもよい。
次に、（Ｂ）成分として用いられるZrO2は、部分安定化
ZrO2、正方晶ZrO2、立斜晶ZrO2のいずれでもよいし、ま
た２種以上を混合してもよい。ZrO2の添加量は、10〜70
％の範囲が好ましい。この範囲を逸脱すると十分な機械
的強度が得られないので好ましくない。
ZrO2、正方晶ZrO2、立斜晶ZrO2のいずれでもよいし、ま
た２種以上を混合してもよい。ZrO2の添加量は、10〜70
％の範囲が好ましい。この範囲を逸脱すると十分な機械
的強度が得られないので好ましくない。
本発明の材料の第３成分として添加配合される上記
（Ｃ）成分の立方晶系炭窒化物としては、Ti（C,N）とZ
r（C,N）の１種又は２種の混合物を用いることができ
る。この炭窒化物は、全重量に対し２〜70重量％の範囲
で添加することが必要である。この範囲を逸脱すると、
燒結が困難になったり、得られる燒結体の機械的物性の
改善が困難になる。
（Ｃ）成分の立方晶系炭窒化物としては、Ti（C,N）とZ
r（C,N）の１種又は２種の混合物を用いることができ
る。この炭窒化物は、全重量に対し２〜70重量％の範囲
で添加することが必要である。この範囲を逸脱すると、
燒結が困難になったり、得られる燒結体の機械的物性の
改善が困難になる。
本発明のセラミックス材料は、原料混合物を造粒の後、
金型成形やラバープレスで成形し、そののち真空、不活
性ガスあるいは還元性ガス、窒素ガス等の雰囲気で、16
00〜1900℃（（Ａ）〜（Ｃ）の３成分系では1700〜1900
℃）で60〜200min加熱することにより緻密な燒結体が得
られる。また、その後HIP処理することもできる。
金型成形やラバープレスで成形し、そののち真空、不活
性ガスあるいは還元性ガス、窒素ガス等の雰囲気で、16
00〜1900℃（（Ａ）〜（Ｃ）の３成分系では1700〜1900
℃）で60〜200min加熱することにより緻密な燒結体が得
られる。また、その後HIP処理することもできる。
さらに、上記真空燒結の代わりにホットプレスを使用す
ることができ、この場合には、1600〜1900℃において緻
密な燒結体を得ることができる。
ることができ、この場合には、1600〜1900℃において緻
密な燒結体を得ることができる。
このようにして耐摩材や切削工具材として好適な金属ホ
ウ化物基セラミックスが得られる。
ウ化物基セラミックスが得られる。
〈実施例１〉 粒子径を４μｍ以下に分級したTiB2とTi（C,N）、及び
0.02μｍの粒子径を有するZrO2を、それぞれ30:30:40の
重量割合で混合、造粒したのち、3ton/cm2でラバーブレ
スで成形し、その後1700℃で90min真空燒結した。得ら
れた燒結体の物性を調べたところ、抗折力90kg/mm2、ビ
ッカース硬度Hv1500、インデンテーション法KIC6MPam
1/2という物性を有していた。また、組織観察では空隙
が皆無であった。この例を表１のNo.2に示す。同表中の
No.1〜5,7〜９は同一の方法で燒結し、また物性測定を
行った結果である。同表中のNo.の欄の＊は比較例を示
す。
0.02μｍの粒子径を有するZrO2を、それぞれ30:30:40の
重量割合で混合、造粒したのち、3ton/cm2でラバーブレ
スで成形し、その後1700℃で90min真空燒結した。得ら
れた燒結体の物性を調べたところ、抗折力90kg/mm2、ビ
ッカース硬度Hv1500、インデンテーション法KIC6MPam
1/2という物性を有していた。また、組織観察では空隙
が皆無であった。この例を表１のNo.2に示す。同表中の
No.1〜5,7〜９は同一の方法で燒結し、また物性測定を
行った結果である。同表中のNo.の欄の＊は比較例を示
す。
〈実施例２〉 粒子径を４μｍ以下に分級したTiB2とZr（C,N）、さら
に0.02μｍの粒径のZrO2を30:30:40の重量割合で混合
し、その混合物を黒鉛型に充填し、真空中で200kg/cm2
のダイ圧力でプレスしながら、1700℃で60minホットプ
レスした。得られた燒結体の抗折力は90kg/mm2、硬度17
00Hv、KIC4MPam1/2と測定された。また組織観察では空
隙が皆無であった。この例を表１のNo.6に示す。No.10,
11は同様の方法で実験を行ったものである。また、No.1
2と13は比較例として同様に実験したものである。
に0.02μｍの粒径のZrO2を30:30:40の重量割合で混合
し、その混合物を黒鉛型に充填し、真空中で200kg/cm2
のダイ圧力でプレスしながら、1700℃で60minホットプ
レスした。得られた燒結体の抗折力は90kg/mm2、硬度17
00Hv、KIC4MPam1/2と測定された。また組織観察では空
隙が皆無であった。この例を表１のNo.6に示す。No.10,
11は同様の方法で実験を行ったものである。また、No.1
2と13は比較例として同様に実験したものである。
なお、一般にホットプレス燒結体は真空燒結体よりち密
で高強度、高硬度を有するものである。
で高強度、高硬度を有するものである。
Claims (3)
- 【請求項１】ホウ化物の１種以上と全量当り10〜70重量
％の酸化ジルコニウム粉末を基本成分とし、これに立方
晶系Ti（C,N）,Zr（C,N）の内の１種以上の炭窒化物を
全量に対して２〜70重量％添加した３成分系の混合物を
1700℃以上で普通燒結してなるホウ化物−酸化ジルコニ
ウム−炭窒化物系セラミックス材料。 - 【請求項２】六方晶系ホウ化物の２種以上と全量当り10
〜70重量％の酸化ジルコニウム粉末を基本成分とし、こ
れに立方晶系Ti（C,N）,Zr（C,N）の内の１種以上の炭
窒化物を全量に対して２〜70重量％添加した混合物を普
通燒結してなるホウ化物−酸化ジルコニウム−炭窒化物
系セラミックス材料。 - 【請求項３】ホウ化物の１種以上と全量当り10〜70重量
％の酸化ジルコニウム粉末を基本成分とし、これに立方
晶系Ti（C,N）,Zr（C,N）の内の１種以上の炭窒化物を
全量に対して２〜70重量％添加した混合物をホットプレ
スにより燒結してなるホウ化物−酸化ジルコニウム−炭
窒化物系セラミックス材料。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2160842A JPH0710747B2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | ホウ化物―酸化ジルコニウム―炭窒化物系セラミックス材料 |
| US07/716,928 US5143869A (en) | 1990-06-18 | 1991-06-18 | Boride-zirconium oxide-nitrogen carbide-based ceramics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2160842A JPH0710747B2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | ホウ化物―酸化ジルコニウム―炭窒化物系セラミックス材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0450173A JPH0450173A (ja) | 1992-02-19 |
| JPH0710747B2 true JPH0710747B2 (ja) | 1995-02-08 |
Family
ID=15723589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2160842A Expired - Lifetime JPH0710747B2 (ja) | 1990-06-18 | 1990-06-18 | ホウ化物―酸化ジルコニウム―炭窒化物系セラミックス材料 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5143869A (ja) |
| JP (1) | JPH0710747B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0725589B2 (ja) * | 1992-10-12 | 1995-03-22 | 工業技術院長 | 高靭性炭窒化チタン−酸化ジルコニウム系セラミックス材料 |
| US5712211A (en) * | 1996-05-09 | 1998-01-27 | Korea Institute Of Machinery & Materials | Electrical discharge machinable MG-PSZ/TIB2 ceramic composite |
| CN116514543B (zh) * | 2023-05-16 | 2025-03-25 | 苏州宸泰医疗器械有限公司 | 一种氧化锆复合陶瓷 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS597669A (ja) * | 1982-07-05 | 1984-01-14 | Komori Printing Mach Co Ltd | 印刷機排紙部の紙流れ防止装置 |
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| JPS5918349B2 (ja) * | 1982-07-12 | 1984-04-26 | 工業技術院長 | 炭窒化チタン−ホウ化金属系セラミツクス材料 |
| US4889836A (en) * | 1988-02-22 | 1989-12-26 | Gte Laboratories Incorporated | Titanium diboride-based composite articles with improved fracture toughness |
| JPH0627036B2 (ja) * | 1988-06-22 | 1994-04-13 | 日本鋼管株式会社 | 高強度高靭性ＴｉＢ▲下２▼セラミックス |
-
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-
1991
- 1991-06-18 US US07/716,928 patent/US5143869A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0450173A (ja) | 1992-02-19 |
| US5143869A (en) | 1992-09-01 |
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