JPS6217148A - 二硼化ジルコニウム焼結体 - Google Patents
二硼化ジルコニウム焼結体Info
- Publication number
- JPS6217148A JPS6217148A JP15511585A JP15511585A JPS6217148A JP S6217148 A JPS6217148 A JP S6217148A JP 15511585 A JP15511585 A JP 15511585A JP 15511585 A JP15511585 A JP 15511585A JP S6217148 A JPS6217148 A JP S6217148A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sintered body
- iron group
- zrb2
- vanadium
- body according
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は二硼化ジルコニウム（ＺｒＢ２）焼結体さらに
詳しくは、強度、靭性、硬度ならびに耐酸化性に優れた
二硼化ジルコニウム焼結体、特に靭性に優れた二硼化ジ
ルコニウム焼結体に関するものである０本発明により得
られる焼結体は高密度、高強度、高靭性かつ耐酸化性等
に優れた材料であるため、切削工具や、機械構成部材な
どに好適であり、さらに耐蝕性、高融点、導電性にも本
質的に優れているため高温耐蝕性部材、発熱体電極等の
広い用途にも使用できるものである。
詳しくは、強度、靭性、硬度ならびに耐酸化性に優れた
二硼化ジルコニウム焼結体、特に靭性に優れた二硼化ジ
ルコニウム焼結体に関するものである０本発明により得
られる焼結体は高密度、高強度、高靭性かつ耐酸化性等
に優れた材料であるため、切削工具や、機械構成部材な
どに好適であり、さらに耐蝕性、高融点、導電性にも本
質的に優れているため高温耐蝕性部材、発熱体電極等の
広い用途にも使用できるものである。
［従来の技術］
一般に金属硼化物セラミックスは高融点で高硬度、高強
度高＃蝕の性質を有し、従来から切削工具などに実用化
されており、特にチタンの硼化物などは広く使用される
がジルコニウムの硼化物としては殆ど実用化されていな
いのが実状である。
度高＃蝕の性質を有し、従来から切削工具などに実用化
されており、特にチタンの硼化物などは広く使用される
がジルコニウムの硼化物としては殆ど実用化されていな
いのが実状である。
また、これらの硼化物と金属との複合体いいかえれば硼
化物系サーメット的なものも一部実用化されているし、
あるいは、使用しうるちのとして種々の提案もなされて
いる。
化物系サーメット的なものも一部実用化されているし、
あるいは、使用しうるちのとして種々の提案もなされて
いる。
例えば、このような硼化物系サモーットとして鉄族金属
或は鉄族金属を含む金属間化合物を結合材とする焼結体
が知られており、切削工具、機械構成部材或は時計用フ
レーム等の装身具として利用しうると考えられ、その試
みがなされている。
或は鉄族金属を含む金属間化合物を結合材とする焼結体
が知られており、切削工具、機械構成部材或は時計用フ
レーム等の装身具として利用しうると考えられ、その試
みがなされている。
即ち、特開昭５１−３０２１３には硼化物の結合材とし
て鉄族金属或は、鉄族金属を含む合金を用いることによ
り、良好な機械的性質と界面特性および耐蝕性、耐摩耗
性或は耐熱性、耐酸化性を有することが述べられている
し、また特公昭５８−３７２７５には硼化物の結合材と
して珪化物を用い、適性焼結温度範囲を広げうろことが
述べられている。
て鉄族金属或は、鉄族金属を含む合金を用いることによ
り、良好な機械的性質と界面特性および耐蝕性、耐摩耗
性或は耐熱性、耐酸化性を有することが述べられている
し、また特公昭５８−３７２７５には硼化物の結合材と
して珪化物を用い、適性焼結温度範囲を広げうろことが
述べられている。
［発明の解決しようとする問題点］
しかしながら、これらに示されている結合材は一般に展
延性に乏しいため焼結体の靭性は低いし、特に鉄族金属
を使用することを示唆していてもそれは金属間化合物を
形成する組織であって、やはり靭性等において十分な結
果は得ら。
延性に乏しいため焼結体の靭性は低いし、特に鉄族金属
を使用することを示唆していてもそれは金属間化合物を
形成する組織であって、やはり靭性等において十分な結
果は得ら。
れていない。
ましてや二硼化ジルコニウムにおいて、これらの問題を
解決しようとする具体的提案は殆どなされていないのが
実状である。
解決しようとする具体的提案は殆どなされていないのが
実状である。
このような点に鑑み、木発明者らは所望されている靭性
が高イかつ耐酸化性等に優れた二硼化ジルコニウム焼結
体を開発すべく種々研究の結果１本発明を見い出すに至
ったものである。
が高イかつ耐酸化性等に優れた二硼化ジルコニウム焼結
体を開発すべく種々研究の結果１本発明を見い出すに至
ったものである。
［問題点を解決しようとする手段］
そこで、本発明者らは、この欠点を改良し。
かつ二硼化ジルコニウムの有用な特性を発揮させる結合
材を見い出し、結合部が珪素及び／又はアルミニウムが
固溶した鉄族金属などを提案してきた。
材を見い出し、結合部が珪素及び／又はアルミニウムが
固溶した鉄族金属などを提案してきた。
さらに、モリブデン及び／又はタングステンを鉄族金属
固溶限度内に添加することにより、一層強度；靭性の高
い材料を得るに至っていた。
固溶限度内に添加することにより、一層強度；靭性の高
い材料を得るに至っていた。
しかるに、さらに詳しく研究を進めていく内に、バナジ
ウムは鉄族金属固溶限度内に添加することにより、二硼
化ジルコニウムと結合相の界面がより強くなることを見
い出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
ウムは鉄族金属固溶限度内に添加することにより、二硼
化ジルコニウムと結合相の界面がより強くなることを見
い出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
すなわち、本発明は鉄族金属にバナジウムが固溶した結
合部をもつ、高密度、高強度、高靭性で特徴づけられて
いる二硼化ジルコニウム焼結体を要旨とするものである
。
合部をもつ、高密度、高強度、高靭性で特徴づけられて
いる二硼化ジルコニウム焼結体を要旨とするものである
。
本発明に用いるＺｒＢ２は例えば酸化ジルコニウム、酸
化硼素およびカーボンの混合物を高温で反応させること
により得られ１本焼結体の製造には可及的に純度の高い
ものを用いるのが好ましく、また粒径も可及的に小さい
粉末が好ましい。
化硼素およびカーボンの混合物を高温で反応させること
により得られ１本焼結体の製造には可及的に純度の高い
ものを用いるのが好ましく、また粒径も可及的に小さい
粉末が好ましい。
具体的には純度９９％以上、平均粒径５μＩＩＬ’Ｆに
は２μｌ以下のものがそれである。
は２μｌ以下のものがそれである。
また、本焼結体であるＺｒＢ２を緻密に焼結できる結合
部を形成する結合材に用いる鉄族金属は粉砕にともなっ
て生じる微粉末の酸化或はボールミルの庁耗による不純
物混入を防止するため、出発原料は微粉末はど好ましく
１例えばカルボニル法によって生成される純度９９．５
重量％以上、平均粒径１．５μｍ程度のものが好ましい
。
部を形成する結合材に用いる鉄族金属は粉砕にともなっ
て生じる微粉末の酸化或はボールミルの庁耗による不純
物混入を防止するため、出発原料は微粉末はど好ましく
１例えばカルボニル法によって生成される純度９９．５
重量％以上、平均粒径１．５μｍ程度のものが好ましい
。
また、鉄族金属に固溶せしめるバナジウム粉末は、純度
９Ｌ８重量２以」二、平均粒径１μｍ以ド又はフェロバ
ナジウム粉末純度９７重量％以上、モ均粒径１μｍ以下
として用いるのが好ましい。
９Ｌ８重量２以」二、平均粒径１μｍ以ド又はフェロバ
ナジウム粉末純度９７重量％以上、モ均粒径１μｍ以下
として用いるのが好ましい。
本発明のＺｒＢン焼結体を得るには、これらの各粉末の
所定量を配合、粉砕混合、乾煙し、この混合粉末を黒鉛
型に充填し、アルゴン、水素或は真空中のような中性或
は遺児性雰囲気においてホットプレス（この場合の圧力
は２０ｋｇ／ｃ層２以上できれば３００〜４００ｋｇ／
ｃｍ２程度がよい）或は常圧焼結で、１０００℃以上の
温度、多くの場合１１００〜１７００℃程度の温度領域
で加熱することで可能である。
所定量を配合、粉砕混合、乾煙し、この混合粉末を黒鉛
型に充填し、アルゴン、水素或は真空中のような中性或
は遺児性雰囲気においてホットプレス（この場合の圧力
は２０ｋｇ／ｃ層２以上できれば３００〜４００ｋｇ／
ｃｍ２程度がよい）或は常圧焼結で、１０００℃以上の
温度、多くの場合１１００〜１７００℃程度の温度領域
で加熱することで可能である。
本発明の焼結体は、このようにＺ ｒＢ２を主体として
、これらの結合部が鉄族金属の少なくとも１種とこれと
固溶したバナジウムで形成されたものであるが、これら
のＺｒＢ２と結合部の焼結体における割合は、を品％で
、ＺｒＢ７が３０〜９５％、結合部が５〜７ｏｚ、望ま
しくは１口者４０〜９ｏｚ。
、これらの結合部が鉄族金属の少なくとも１種とこれと
固溶したバナジウムで形成されたものであるが、これら
のＺｒＢ２と結合部の焼結体における割合は、を品％で
、ＺｒＢ７が３０〜９５％、結合部が５〜７ｏｚ、望ま
しくは１口者４０〜９ｏｚ。
後者１０〜８０χとすることである。
本発明に前記割合とする理由は、結合部が少なすぎると
ｈ＆密な焼結体が得られないためなどであり、また多す
ぎても耐熱性の低下や焼結時の変形が著しくなるなど好
ましくないためである。
ｈ＆密な焼結体が得られないためなどであり、また多す
ぎても耐熱性の低下や焼結時の変形が著しくなるなど好
ましくないためである。
尚、これらにおいて本焼結体の目的、効果を損なわない
程度において少量の他の成分又は不５ｌｆｉ！！的不純
物が含まれていても差支えないことは勿論である。
程度において少量の他の成分又は不５ｌｆｉ！！的不純
物が含まれていても差支えないことは勿論である。
つぎに結合部を形成するバナジウムを含む鉄族金属にお
けるこれらの割合は次の通りが好ましい。（）内は望ま
しい範囲。
けるこれらの割合は次の通りが好ましい。（）内は望ま
しい範囲。
・鉄を結合材とする場合は、Ｆｅとの合量中、重量％で
、０．８（５）≦Ｖ ≦８０（４０）・ニッケルを結合
材とする場合は、旧との合量中、重量％で、０．５（３
）≦Ｖ≦１８（１５）・コバルトを結合材とする場合は
、 Ｃｏとの合量中、重μ％で、０．５（５）≦Ｖ≦１
０（８）これらの割合は、このように鉄、ニッケル、コ
バルトによってそれぞれ異なるが、これは各鉄族金属に
固溶するバナジウムの絨がそれぞれ異なるためであり、
本発明焼結体としてはバナジウムが固溶盪を越えると脆
弱な金属間化合物を析出することに起因するとおもわれ
る焼結体としての靭性か低下するという知見に基〈もの
である。
、０．８（５）≦Ｖ ≦８０（４０）・ニッケルを結合
材とする場合は、旧との合量中、重量％で、０．５（３
）≦Ｖ≦１８（１５）・コバルトを結合材とする場合は
、 Ｃｏとの合量中、重μ％で、０．５（５）≦Ｖ≦１
０（８）これらの割合は、このように鉄、ニッケル、コ
バルトによってそれぞれ異なるが、これは各鉄族金属に
固溶するバナジウムの絨がそれぞれ異なるためであり、
本発明焼結体としてはバナジウムが固溶盪を越えると脆
弱な金属間化合物を析出することに起因するとおもわれ
る焼結体としての靭性か低下するという知見に基〈もの
である。
尚、このようにして得られる本発明焼結体の組織は、Ｚ
ｒＢ２の粒径が５μ腸以下で、 ＺｒＢ２粒子の隙間
に鉄−バナジウムの層が１μ層以下の厚さで結合されて
いる均一な組織となっている。
ｒＢ２の粒径が５μ腸以下で、 ＺｒＢ２粒子の隙間
に鉄−バナジウムの層が１μ層以下の厚さで結合されて
いる均一な組織となっている。
〔実施例］
実施例Ｉ
Ｚ ｒＢ２粉末（純度９９．５Ｌ平均粒径７．２ ｐｍ
） ６５重量部、鉄粉末（純度９９．８＄、平均粒径４
μｍ） ３１．５重機部およびバナジウム粉末（純度９
９．７％、平均粒径１μ■）３．５重量部をエタノール
を用いサーメットボールで２４時間粉砕混合した。真空
乾燥した混合粉末を８０＋ａｍｌ￥の黒鉛型に入れ、ア
ルゴン中において３５０ ｋｇ／ｃｍ２に加圧しながら
１２５０°Ｃに３０分間加熱した。この焼結体は室温に
おける抗折強度１１０ ｋｇｌｒ＊ｍ？、８００℃にお
ける抗折力１３０ ｋｇ／ｍｍ２．破壊靭性値に＋ｃ９
．８ＭＮ／ｍ３／２ （シェブロンノツチ法、ノツチ角
度３０°）、室温におけるビッカース硬度１０００ｋｇ
／ｗｍ２ 、相対密度１０Ｈ（７）気孔のない良好なも
のであった。
） ６５重量部、鉄粉末（純度９９．８＄、平均粒径４
μｍ） ３１．５重機部およびバナジウム粉末（純度９
９．７％、平均粒径１μ■）３．５重量部をエタノール
を用いサーメットボールで２４時間粉砕混合した。真空
乾燥した混合粉末を８０＋ａｍｌ￥の黒鉛型に入れ、ア
ルゴン中において３５０ ｋｇ／ｃｍ２に加圧しながら
１２５０°Ｃに３０分間加熱した。この焼結体は室温に
おける抗折強度１１０ ｋｇｌｒ＊ｍ？、８００℃にお
ける抗折力１３０ ｋｇ／ｍｍ２．破壊靭性値に＋ｃ９
．８ＭＮ／ｍ３／２ （シェブロンノツチ法、ノツチ角
度３０°）、室温におけるビッカース硬度１０００ｋｇ
／ｗｍ２ 、相対密度１０Ｈ（７）気孔のない良好なも
のであった。
χ施例２乃至３５及び比較例１乃至３０実施例１と同様
のＺｒＢ＋粉末に各金属粉末の所定量を実施例１と同様
の黒鉛型に入れ、特定の焼結条件で焼結して得た各焼結
体の特性を示すと次の通りである。（尚、焼結体の重量
の割合は試料配合組成の割合と殆ど差異は認められなか
ったとともに実施例２〜３５のものの相対密度はいずれ
も９９．５％以上のものばかりであった。） ［発明の効果］ このように本発明焼結体は、高密度で、高強度に加えて
高靭性を兼ね備えておりさらには上方な硬度や耐酸化性
も有している材料であるため、切削工具や機械構成部材
特に高耐熱性のこれらの部材などに最適であるばかりか
、高融点、ｒｍｉ性、導電性にも木質的に優れているた
め高温耐蝕性部材、発熱体、電極等の広い用途にも使用
できるものでＺｒＨ２の特質をまさに有効に発揮しうろ
ことを可ｆ指となしたものであって、その実用的価値は
多大である。
のＺｒＢ＋粉末に各金属粉末の所定量を実施例１と同様
の黒鉛型に入れ、特定の焼結条件で焼結して得た各焼結
体の特性を示すと次の通りである。（尚、焼結体の重量
の割合は試料配合組成の割合と殆ど差異は認められなか
ったとともに実施例２〜３５のものの相対密度はいずれ
も９９．５％以上のものばかりであった。） ［発明の効果］ このように本発明焼結体は、高密度で、高強度に加えて
高靭性を兼ね備えておりさらには上方な硬度や耐酸化性
も有している材料であるため、切削工具や機械構成部材
特に高耐熱性のこれらの部材などに最適であるばかりか
、高融点、ｒｍｉ性、導電性にも木質的に優れているた
め高温耐蝕性部材、発熱体、電極等の広い用途にも使用
できるものでＺｒＨ２の特質をまさに有効に発揮しうろ
ことを可ｆ指となしたものであって、その実用的価値は
多大である。
手糸売補正で）（方式）
％式％
裏、事件の表示
昭和６０年特許願第１５５１１５号
２、発明の名称
二硼化物ジルコニウム焼結体
３、補正をする者
事件との関係 特許出願人
住 所 東京都千代田区丸の内二丁目１番２号名称
（ＯＯ４）旭硝子株式会社 昭和６０年１０月２９日 （発送日） ９、補正により増加する発明の数 なし７、補正の
対象 明細書の発明の詳細な説明の欄９、補正の内
容 明細書第２頁第１８行目と第１９行目の間に「３、発明
の詳細な説明」を挿入する。
（ＯＯ４）旭硝子株式会社 昭和６０年１０月２９日 （発送日） ９、補正により増加する発明の数 なし７、補正の
対象 明細書の発明の詳細な説明の欄９、補正の内
容 明細書第２頁第１８行目と第１９行目の間に「３、発明
の詳細な説明」を挿入する。
以上
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、二硼化ジルコニウムと少なくとも１種以上の鉄族金
属を含む結合部からなる焼結体であって、結合部がバナ
ジウムを固溶した鉄族金属で特徴づけられている二硼化
ジルコニウム焼結体。 ２、結合部が５〜７０重量％である特許請求の範囲第１
項記載の焼結体。 ３、結合部が１０〜６０重量％である特許請求の範囲第
２項記載の焼結体。 ４、鉄族金属が少なくとも鉄を含む特許請求の範囲第１
項なしい第３項いずれか記載の焼結 体。 ５、固溶しているバナジウムはＦｅとの合量中重量％で
０．５≦Ｖ≦８０である特許請求の範囲第４項記載の焼
結体。 ６、バナジウムはＦｅとの合量中５≦Ｖ≦４０である特
許請求の範囲第５項記載の焼結体。 ７、鉄族金属が少なくともニッケルを含む特許請求の範
囲第１項乃至第３項いずれか記載の焼結体。 ８、固溶しているバナジウムはＮｉとの合量中重量％で
０．５≦Ｖ≦８である特許請求の範囲第６項記載の焼結
体。 ９、バナジウムはＮｉとの合量中５≦Ｖ≦１５である特
許請求の範囲第８項記載の焼結体。 １０、鉄族金属が少なくともコバルトを含む特許請求の
範囲第１項乃至第３項いずれか記載の焼結体。 １１、固溶しているバナジウムはＣｏとの合量中重量％
で０．５≦Ｖ≦１０である特許請求の範囲第８記載の焼
結体。 １２、バナジウムはＣｏとの合量中３≦Ｖ≦８である特
許請求の範囲第１１記載の焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15511585A JPS6217148A (ja) | 1985-07-16 | 1985-07-16 | 二硼化ジルコニウム焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15511585A JPS6217148A (ja) | 1985-07-16 | 1985-07-16 | 二硼化ジルコニウム焼結体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6217148A true JPS6217148A (ja) | 1987-01-26 |
Family
ID=15598910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15511585A Pending JPS6217148A (ja) | 1985-07-16 | 1985-07-16 | 二硼化ジルコニウム焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6217148A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5055280A (en) * | 1987-09-18 | 1991-10-08 | National Research Institute For Metals | Process for producing transition metal boride fibers |
-
1985
- 1985-07-16 JP JP15511585A patent/JPS6217148A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5055280A (en) * | 1987-09-18 | 1991-10-08 | National Research Institute For Metals | Process for producing transition metal boride fibers |
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