JPS6060976A - アルミナ質装飾部材用材料及びその製造方法 - Google Patents

アルミナ質装飾部材用材料及びその製造方法

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JPS6060976A
JPS6060976A JP58170201A JP17020183A JPS6060976A JP S6060976 A JPS6060976 A JP S6060976A JP 58170201 A JP58170201 A JP 58170201A JP 17020183 A JP17020183 A JP 17020183A JP S6060976 A JPS6060976 A JP S6060976A
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Japan
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alumina
decorative member
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sintering
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宮原 隆人
三角 清仁
古賀 静樹
高野 泰実
茂樹 毛利
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Nippon Tungsten Co Ltd
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Nippon Tungsten Co Ltd
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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】 本発明は、時計側やペンダントを初めとする各種装飾部
材用材料並びにその製造方法に関するもこの種の装飾部
材用材料は長期に渡り外観が優雅である事が必要で、そ
の為に耐食性、耐摩耗性に富む事は必須要件である串は
勿論だが、その他にも種々の要件があり、その一つとし
て相当?’7 ftuな形状に加工しなければならない
事が多いので被加工性に富んでいるという要件が挙げら
れる。
一般にこの種のセラミック材料はその硬さが大な為にダ
イヤモンド砥石による研削加工が主流、をなしているが
、ダイヤモンド砥石による研削加工ではあまり複雑かつ
小型の物の加工には自ら一定の限度があり、より複al
t 、小型の物の加工には放電加工や超音波加工によら
ざるをf号ない。ところで従来から一般に切削工具用や
耐摩耗部材用として使用されているA403は導電性が
蕪いので族1程加工法を採用するという訳には行かず上
述の如き複雑、小型の物の加工は超音波加工法に頼らざ
るを得なかった。しかしその加工能率は非常に悪いため
、製品は必然的に高価なものとなり、用途門発を行なう
上において価格的に対応出来ないことがある。
一方、放電加工方法は超硬工具材料に一般的に採用され
ており、超音波加工方法に比べ数倍以上の加工能率を有
しており、加工費面からはより良い加工方法であるが、
被加工物が導電性を有する小が必須条件である。
又従来アルミナとカーバイドとを主成分とするセラミ、
りとしてALtOHTiC材があり、工具材料等に多用
されているが、装飾部材用材料として用いる揚台は放電
加工性の点で今−歩の感があり、特に放電加工欠陥(微
細クラック)を生じることが多く、又時計ケースli!
Fに要求される耐衝撃性が高々0.1種度であり高価な
製品を破損させる可能性がある。
本発明は上記−現状に鍾みアルミナ質セラtyりに汽f
l?什シ柑m+−放電加工性を採用可能となす装飾部材
用の材料並びにその製造方法を提供せんとするものであ
り、その要旨は、f記入成分群中の少なくとも1rf1
、又はTiCと下記人成分群中の少なくとも1種が17
.5〜40.0容月96で、残部がA403若しくはそ
の1重尺%以下をMgOで置換したA403である様な
物1oo1tFt部に対し、YIOB + Z ro、
 I T iolの少なくとも1種が0゜05〜5重只
部である様な組成のアルミナ質装飾部材用材料。
A成分: Mo、C、ZrC、NbC、TaC、WC、
Cr、C。
並びにこの様な材料の製造方法として、ホットブ以丁本
発明を開発するに至った実験及びその結果を示す。
〈実験1〉 純度99.95%で0.5μ食の平均粒子径を有するA
403粉末の011部を、純度99.9%で平均粒子径
が0.3/1mのMgOで置換した鳩03成分と、純度
°99%以上でかつ1μm以下の平均粒子径を有する各
種カーバイド成分とを第1表に示す如<100容量%に
なるように秤量した主成分100重鼠部に対し、純度9
99ぎ以上で平均粒子径を0.5μm以下に調整した各
皿添加物を同第1表記載の如<、25@量部秤量し添加
した後、浮式ボールミルにより粉砕混合し、かつ必要に
応じてバインダー(ワックス)を配合して焼結用原料を
得た。
上記焼結用原料を500kp/cJ以1の圧力で成型し
た後、非ひ化性雰囲気(Arカス)炉で1400〜18
00℃の温度下に工時間保持して相対密度が94〜98
%の予e&焼結体を得た。
なお上記予Nu MA結温度は配合素成により最適焼結
温度が異なり、試料爪毎に相対密度がq〃〜989gに
なる温度条件下で予備焼結を行なった。
次いで予備焼結晶をHIP装置で不活性ガス(Ar)圧
を1500気圧とし、温度は各試料崖の予備焼結温度よ
り150℃低目の温度条件下で1時間保持する特性調査
資料としては、ダイヤモンド砥石による5 X 5 X
 25mの研削試片とし、第1表に示す各種のデータを
得た。
なお気孔率については各試片を鏡面ラップ仕上した後、
画像解析機により微細なスポットから大きなスポットま
で全てを解析することtこよりデータを得た。
N1表 ニ く実験2〉 実験1において用いたのと向じAt、03成分と純度9
95%で平均粒子径が0.9μmのTiC粉末以外は実
験1に用いたのと同じ各種カーバイド粉末とを、実a1
と同じように秤量した主成分100重片部に対し、実験
1r−用いたのと同じT toy l y、 o3及び
ZrO,を各々1重系部ずつ添加し、実験1と同じ方法
で焼結用原料を得た。
上記焼結用原料の成型及び予備焼結方法は実←1と同じ
方法とし、HIP焼結条件は各試料蔦の最適予備焼結温
度より100℃低目で、かつ不活性ガス(Ar)は10
00気圧の丁で1時間保持することにより焼結体を得た
後、各押調査したデータを第3表に示す。
く実aa> 実鼓lに用いたのと同じAltOB成分と第4表欄外の
注に示すA、B及びCの複炭化物とを第4表の容量%に
なるように秤量して得た主成分の100mff1部に対
して、実験1r−用いたのと同じT i021Y、0.
及びZ rolを各々0.25重量部ずつ添加し、実験
1と同じ方法で焼結用原料を得た。
と記統語用原料の成型及び予備焼結方法は実験1と同じ
方法とし、HIP焼結条件は最適予備焼結条件より50
℃低目の温度で、かつ不活性ガス(Ar)は750気圧
のFで1時間保持することにより焼結体を得、実験1と
同じ方法で第4表に示すデータを得た。
〈実PL々4〉 実験1に用いたのと同じIV、Os成分と実験3に用い
たのと同じ複炭化物とを、第5表に示す如く一定の容刑
部になるよう秤量し、実験1r−用いたのと同じ添加物
の配合量を第4表の如く変化させて同様の方法で焼結用
原料を得た。
成型方法及び予備焼結方法は実験1と同じとし)IIP
条件は各試料爪の最適予備焼結温度より100℃低目の
温度で、かつ不活性ガス(Ar)圧を1800気圧の下
で1時間保持することにより力n結体を得、これを実Q
1と同じ方法で各種調査し第5表に示すデータなfグだ
櫨 暇 以下に上記実験結果をも勘案し乍ら、装飾部材用の材料
として望ましい成分や特性並びにその様に望ましい材料
を得る為の製造条件等を考察する。
まず本発明の装飾部材用材料として、 IV、O,ある
いはその1i1Kfl:X以下を粒成長抑制剤あるいは
焼結促進剤としてよく知られ常用されているMgOで置
換したA/!、、03に対して配合する上記カーバイド
成分の配合量について考察するに、上記実験結果を総合
すれば、これらのカーバイド成分が17.5容n%未満
に於いては、比抵抗値が大で放電加工性が得られず17
.S容駄%以1とすることにより放電加工性が容易にな
る。
一方、カーバイド成分の量が40容址%を越えると、比
抵抗は0.5mQ−α以下となり放電加工性はより優れ
る傾向となるが、難焼結性のカーバイド成分が多くなる
程予備焼結時の最適温度が高くなり、必然的に結晶粒径
が粗大化する傾向が強くなり好ましくない。一方17゜
5容散%未満においてもM、0゜の結晶粒が大きくなる
傾向がある。
上記の如く結晶粒が粗大化すると、強度が低トしかつ粗
大スポットの発生率が大となるため、装飾用部材として
は好ましくない。
次に配合するYl 0g + ZrC)7 g T s
02 ’) Fj E ツイテl!これら酸化物の量が
0.05重51部未満では、これら酸化物の効果たる粒
成長抑制剤平及び灼結促進効采が十分ではなく粗大な結
晶粒を有する材料が出来て装飾部材用の材料としては好
ましくない。
かつ又これらの添加酸化物は放電加工性改善剤としての
作用もあり、同じ比抵抗値を示す材料の放電加工性を調
査した結果、該酸化物の添加h1が0.05班員部未満
の試料は大幅に放電加工性が劣ることを見出した。
一方添加酸化物の配合量が5粗景部を越えるとTie、
及びY、0.を使用した堝合徽細スポットが増加し気孔
率が大きくなる傾向にあり、装飾部杓として好ましくな
くなると共に強度が低fするfn向がある。
なお添加物としてZrO□を配合した場合、5重量部を
越えても気孔及び強度面で欠点は現われないが、加工性
が劣るようになる。又T x02t Y2O2+ Z 
ro。
の添加物を5重量部以上配合するとHP法を採用する場
合に黒鉛型との反応が著しくなり焼結体が接若割れをお
こす傾向が強くなる。
次に材料の電気伝導度について1、比抵抗値の大きさで
考察すれば、比抵抗値は低い方が放電加工性は容易とな
るが本願発明材料においては、カーバイド成分の配合几
により必然的に限界がありカーバイド成分が、40容h
t%の場合0.5mΩ−mに相当する。
なおり−バイド成分を40容量%配合した場合でもシソ
造方法によっては0.5mΩ・m以下の材料を得ること
が出来るが、その様にして得た材料はAZ203の結晶
粒を粗大化させた試料において認められる現象であり、
装飾部材として適しなくなる。
−ガル抵抗値が40mΩ・mを越えると放電加工性は急
激に困難となり特殊な形状に加工する場合に対応出来な
くなる。
次に材料の結晶粒子径については、平均粒子径が4μm
を越えると、強度が低下し、かつ硬度も低くなる傾向が
あり、装飾部品を取落したりした場合に破損させる可能
性があり、又硬さが低くなるために鎖部ラップ仕上けな
した美j11な光沢向が長年月の使用中に損なわれてい
くことになる。
又材料の気孔率が1容ハタぎを越えると、装飾品に最も
要求される美nな光沢面が得られ碓<、長時間のラップ
加工を要する他、スポットの存在やナシ畑状の!′す品
が得られる可能性が強く1!すjIfましくない。
又時計側にしろブローチにしろ装飾品は取扱い中に取落
したり物に当たる等の可t’it?性があり、強度の低
いもの程破損しやすいことは当然のことである。
発明者等は上記現数における耐破損性は、セラミック材
料に通常用いられている曲げ強さく ks’iJ)より
もシャルピー値の方が耐破損性と関連性が高いこと、更
にはシャルピー値が0.1に9!m/ad未満の場合は
、破損する可能性があることを見出したものである。
との開破Jfi性は落下テストにより調査した結果前た
結論であり、その落丁距離は人が取扱かう高さ即ち1m
から最高2mの範囲とした。
なお今まで述べて来た考察は、全て上記した実験結果を
勘察したものであり、上記実験結果として記載している
のはHIP法によって製造したものについてばかりであ
るが、同様の実験をHP法によっても行なった結果、上
記HIP法により得られた結果と殆んど同様の結果が得
られた。但しHP法の場合では得られる製品の比抵抗値
はHIP法のそれに比べて若干蔓めの値となる炉内があ
った。
次に1す造方法時の各条件について考察すれば、まず、
HP時の焼結温度が1300℃未満の場合は緻密焼結体
が得られσ1く、又緻密に焼結する為には長時間の保持
を要する等経済的ではない。
一方焼結温度が1800℃を越える場合はモールドとの
反応接着等を起し、割れ不良品等が発生しゃすくなる他
、結晶粒径の均−做無な材料が得られず強度低下あるい
は美麗な光沢面が得にくくなる。
次にHIP法による場合の非酸化性ガス(通常アルゴン
ガス)圧力が500気圧未滴の場合は加圧力不足に伴な
うlFJ密度不足品が出来る頻度が多くなり、ラッピン
グ面がくもったりナシjll状となったり、スポットが
存在する等の不良品が発生しゃすくなる。
又IIIP時の温度が1300℃未か−の場合は、湯度
不足に伴うHIP効果即ちFI文密化が不足することに
なる。
一方温度が1800℃を越えると、過焼結のため結晶粒
径が大きくなり、強度の高いツ゛ノ品が得られなくなる
又HIPに供する予<4u焼結体の相対密度が94.5
X未満の扮合は、予備焼結体に局部的な密度ムラが存在
する島台があり、HIP処理しても局部的な緻密度不足
品が得られることになり、均質な材料を得るためには少
なくとも94,5%の相対密度を有するのが好ましいも
のである。
なお本発明の材料と従来のA4033 QT iC工具
材料の5X5X25mmの試片を作成し放電加工機によ
り直径2躍、深さ4mの孔加工を行なった後、孔断面の
顕徽鋺截、察を行なった結果、本発明品はいづれもA4
0s 30TtCより加工能率がよ(、At、O,−a
o’ric材に放電加工欠陥(Wi細ツクラックを発生
させない!a高加工速度よりも2倍以との加工速度を得
られることが判明した。
9上述べて来た如く、本発明によれば硬さが大で耐悲耗
性に富む、@量であるというセラZyり本来の利点を確
保しつつ、均一微細な結晶である為に美しい光沢面とな
す串が出来、かつ衝撃値が大であるので破損し難いとい
う装飾部利用材料として数々の利点を有する上に、1[
1気伝導性がある為に放電加工を行なう事が出来るので
被雉、小型の物が多い装飾品を作る事が容易であるとい
う効果を奏する。
特許出願人 日本タングステン株式会社代 理 人 有
 吉 教 時 第1頁の続き 0発 明 者 高 野 泰 実 福岡市南区清水2社内 0発 明 者 毛 利 茂 樹 福岡市南区清水2社内

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 L 下記A成分群中の少なくとも1種、又はTiCと下
    記A成分群中の少なくとも1重mが17.5〜40.0
    容Ek 9gで、残部が塙08若しくはその1重ff1
    X以丁をMgOで置換した”AxOsである様な物10
    0重量部に対し、Y!O,、ZrO,、TtO,の少な
    くともIDが0.05〜511 m部である様な組成の
    アルミナ質装飾部材用材料。 A成分=Mo2CI Z rCg NbCt TaCg
     wC、Cr3c22 平均結晶粒径が41濡以下で、
    気孔率が1容量%以下であることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載のアルミナ質装飾部材用材料。 3 比抵抗値が0.5〜40mΩ・副であることを特徴
    とする特許請求の眸囲第1項若しくは第2項記載のアル
    ミナ質装飾部材用材料。 4 シャルピー衝撃値が0.1に9f■−以上であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項〜m3項のいずれ
    かに記載のアルミナ質装飾部材用材料。 a F記A成分群中の少なくとも1ili1又はTiC
    と下記A成分群中の少なくとも1種が17.5〜40.
    0容量%で、残部がA403若しくはその1重重%以下
    をMgOで置換したA/!、、0.である様な混合粉末
    xooiftffi部に対し、TtO3+ Zr0t 
    g TtO2’)少なくとも1種が0.05〜5重危部
    添加された組成の混合粉末を所要形状の型内で非酔化性
    雰囲気のホットプレス法により焼結することを特色とす
    るアルミナ質装飾部材用材料の!lIl造方法。 A成分: Mo、C、ZrC、NbC、TaC、WC、
    Cr、C。 α ホットプレス法の条件が、圧力50kJd以上、温
    度1300〜1800℃であることを特徴とするLf!
    j許請求の範囲第5項記載のアルミナ質装飾部材用材料
    の製造方法。 7、 下記A成分群中の少なくとも1種、又はT五〇と
    丁記A成分群中の少なくとも1種が17.5〜40容址
    %で、残部が塙0.若しくはその1重量%以下をMgO
    で置換したA403である様な混合粉末100重危部に
    対し、Y、O,、ZrO,、Tie2ノ少なくとも1種
    が0,05〜5重量%添加された組成の混合粉末を所要
    形状に成型し、次いで該成型体を相対密度94.5X以
    上に予備焼結した後、非酸化性雰囲気のホットアイソス
    タティックプレス法により焼結することを特徴とするア
    ルミナ質装飾部材用材料の製造方法。 A成分: Mo、C、ZrC、NbC、TaC、WC、
    Cr5C。 a ホットアイソスタティックプレス法の条件が、圧力
    500気圧以上、温度1300〜1800 ℃であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第8項記載のアルミナ質
    装飾部材用材料の製造方法。
JP58170201A 1983-09-13 1983-09-13 アルミナ質装飾部材用材料及びその製造方法 Granted JPS6060976A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6445755A (en) * 1987-08-12 1989-02-20 Hitachi Ltd Ceramic dull roll for rolling, its production and rolling mill using said roll

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6445755A (en) * 1987-08-12 1989-02-20 Hitachi Ltd Ceramic dull roll for rolling, its production and rolling mill using said roll

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