JPS632912B2 - - Google Patents
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- JPS632912B2 JPS632912B2 JP58123031A JP12303183A JPS632912B2 JP S632912 B2 JPS632912 B2 JP S632912B2 JP 58123031 A JP58123031 A JP 58123031A JP 12303183 A JP12303183 A JP 12303183A JP S632912 B2 JPS632912 B2 JP S632912B2
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- Japan
- Prior art keywords
- powder
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- titanium
- mixed
- total amount
- Prior art date
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- Ceramic Products (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
本発明は、新規な高密度かつ高強度なセラミツ
クス焼結材料に関するものである。 炭化チタン、窒化チタン及びそれらの固溶体で
ある炭窒化チタン、融点、強度、靭性が高く、ま
た耐酸化性もよいため、切削工具材料、機械部品
材料としての用途が期待されているが、炭化チタ
ン、窒化チタンあるいは炭窒化チタン単味焼結体
の抗折強度は低く、脆いという欠点があり、これ
らの単味焼結体は工業的に利用されないでいる。 本発明者らは、このような欠点を改良する目的
で、特に窒化チタンおよび炭窒化チタンについて
実験し、窒化チタン−ホウ化金属系複合セラミツ
クス（特公昭58−57393号公報）および炭窒化チ
タン−ホウ化金属系セラミツクス（特公昭59−
18349号公報）を先に提案した。また炭化チタン
−ホウ化金属系についても実験を試みたがいずれ
の焼結体においても、高強度でかつ密度の高い焼
結体を得るにはホツトプレス法で1700℃以上高温
で焼結が必要である。このような高温度焼結は工
業的に不利であるので、できるだけ低い温度で高
密度高強度焼結体を得る必要がある。 そこで、本発明者らは、このような目的のため
炭化チタン−ホウ化金属、窒化チタン−ホウ化金
属および炭窒化チタン−ホウ化金属混合粉末に
種々のセラミツクス粉末を添加し、ホツトプレス
法による焼結実験を重ねた結果、これらの混合粉
末に更に酸化アルミニウムあるいは酸化アルミニ
ウムと酸化マグネシウムを添加し、焼結すること
により気孔のない高強度な焼結体を約1500℃とい
う低い焼結温度で得ることができることを見出
し、この知見に基づいて本発明をなすに至つた。 即ち、本発明は炭化チタン、窒化チタンおよび
炭窒化チタン粉末の中から選ばれた１種以上の粉
末に対し、MB2型およびM2B5型ホウ化金属の１
種以上を全量当たり10〜95重量％添加した粉末に
酸化アルミニウム（Al2O3）を全量当たり0.01〜
70重量％添加した混合粉末、もしくはこの混合粉
末に、更に酸化マグネシウム（MgO）を全量に
対し0.01〜５重量％添加した混合粉末を焼結し低
い焼結温度で高密度高強度焼結材料を得る方法を
提供するものである。 本発明において、炭化チタン、窒化チタン及び
炭窒化チタンとは、Ti（CαNβ）における炭素と
窒素の割合（α：β）が100：０から０：100まで
の全範囲のものを示す。 炭化チタン、窒化チタンおよび炭窒化チタン粉
末は平均粒径5μｍ以下、できれば1μｍ以下が好
ましい。これら炭化チタン、窒化チタンおよび炭
窒化チタン粉末は単独で用いてもよいし、また２
種以上混合して用いてもよい。 また本発明に用いるホウ化金属は平均粒径2μ
ｍ以下、できれば1μｍ以下が好ましい。本発明
で目的とする高密度高強度複合セラミツクス材料
を得るには、全量に対しホウ化金属を10ないし95
重量％添加し焼結することが必要である。10重量
％未満では焼結体の強度低下が著しいし、また95
重量％以上では低温度焼結体の気孔は多くなる。
このホウ化金属としては、TiB2、CrB2、TaB2、
MnB2、MoB2、VB2、HfB2、NbB2、AlB2、
ZrB2、Mo2B5、W2B5含む。このホウ化金属は単
独で用いてもよいし、また２種以上混合して用い
てもよい。 また本発明に用いる酸化アルミニウムの平均粒
径は2μｍ以下、できれば1μｍ以下が好ましい。
本発明で目的とする低温度焼結高密度高強度複合
セラミツクスを得るには全量に対し、酸化アルミ
ニウム（Al2O3）を0.01〜70重量％添加し、焼結
する必要がある。0.01重量％未満あるいは70重量
％以上の添加では低温度焼結によつて気孔除去を
することは困難となる。 また本発明に用いる酸化マグネシウム（MgO）
は粒径1μｍ以下の粉末が好ましい。 炭化チタン−ホウ化金属−酸化アルミニウム
系、窒化チタン−ホウ化金属−酸化アルミニウム
系、および炭窒化チタン−ホウ化金属−酸化アル
ミニウム系焼結体になお気孔が存在する場合、こ
れらの系に、全量に対し0.01〜５重量％の酸化マ
グネシウム（MgO）を添加すれば、高密度かつ
高強度焼結体が低い焼結温度で得られる。５重量
％を越えると低温度焼結体の強度の低下が著しく
なるし、0.01重量％未満では顕著な添加効果はみ
られない。 本発明で目的とする高密度強度複合セラミツク
ス材料を製造するには、炭化チタン、窒化チタン
および炭窒化チタンの中から選ばれた１種以上の
粉末と、１種以上のホウ化金属粉末の所定量と、
酸化アルミニウム粉末の所定量との混合粉末か、
あるいはこれらを基本成分とし、さらに酸化マグ
ネシウムを添加し、混合した粉末を黒鉛型のよう
な型に充填し、真空、アルゴン、窒素または水素
のような中性あるいは還元性雰囲気中において50
〜300Kg／cm2の型圧力下で1300℃以上の温度で、
10〜180分間加圧焼成するホツトプレス法、又は
常圧焼成法や熱間静水圧焼結法等の焼結法を採用
する。 このこのようにして得られる低温焼結高密度高
強度複合セラミツクス材料は密度、強度、硬度お
よび耐熱性に優れ、切削工具材料、耐摩耗材、熱
機関部品材料、ロケツト材料などとして好適であ
る。 以下実施例により、本発明をさらに詳細に説明
する。 実施例 １ 平均粒径約1μｍのTiC70N30の炭窒化チタンに、
平均粒径1μｍのTiB2を全量当たり30重量％と、
平均粒径1μｍのAl2O3を全量当たり１重量％とを
混合し、黒鉛型に充填し、雰囲気を真空とし、型
圧力200Kg／cm2のもとで、1500℃に１時間ホツト
プレス焼結した。得られた焼結体の抗折力は120
Kg／mm2、気孔率0vol％、室温ビツカース硬度2400
Kg／mm2であつた。この実験結果を表１の番号９に
示す。同様にホツトプレス焼結して得た他の実施
例を表１の番号〜４、６〜８、10〜39に示し、番
号５＊には比較例としてAl2O3を添加しないもの
を示す。ただし、焼結時間は全て１時間である。 実施例 ２ 平均粒径約1μｍのTiC70N30の炭窒化チタンに、
平均粒径約1μｍのTiB2を全量当たり30重量％と、
平均粒径1μｍのAl2O3を全量当たり34重量％と、
さらに平均粒径1μｍのMgOを全量当たり１重量
％とを添加、混合し、黒鉛型に充填し、真空中で
型圧力200Kg／cm2のもとで、1500℃に１時間ホツ
トプレス焼結した。得られた焼結体の抗折力は
100Kg／mm2、気孔率０％、室温ビツカース硬度
2100Kg／mm2であつた。この結果を表１の番号41に
示す。またMgO添加の他の実施例を表１、番号
40、42に示す。焼結時間は１時間である。
クス焼結材料に関するものである。 炭化チタン、窒化チタン及びそれらの固溶体で
ある炭窒化チタン、融点、強度、靭性が高く、ま
た耐酸化性もよいため、切削工具材料、機械部品
材料としての用途が期待されているが、炭化チタ
ン、窒化チタンあるいは炭窒化チタン単味焼結体
の抗折強度は低く、脆いという欠点があり、これ
らの単味焼結体は工業的に利用されないでいる。 本発明者らは、このような欠点を改良する目的
で、特に窒化チタンおよび炭窒化チタンについて
実験し、窒化チタン−ホウ化金属系複合セラミツ
クス（特公昭58−57393号公報）および炭窒化チ
タン−ホウ化金属系セラミツクス（特公昭59−
18349号公報）を先に提案した。また炭化チタン
−ホウ化金属系についても実験を試みたがいずれ
の焼結体においても、高強度でかつ密度の高い焼
結体を得るにはホツトプレス法で1700℃以上高温
で焼結が必要である。このような高温度焼結は工
業的に不利であるので、できるだけ低い温度で高
密度高強度焼結体を得る必要がある。 そこで、本発明者らは、このような目的のため
炭化チタン−ホウ化金属、窒化チタン−ホウ化金
属および炭窒化チタン−ホウ化金属混合粉末に
種々のセラミツクス粉末を添加し、ホツトプレス
法による焼結実験を重ねた結果、これらの混合粉
末に更に酸化アルミニウムあるいは酸化アルミニ
ウムと酸化マグネシウムを添加し、焼結すること
により気孔のない高強度な焼結体を約1500℃とい
う低い焼結温度で得ることができることを見出
し、この知見に基づいて本発明をなすに至つた。 即ち、本発明は炭化チタン、窒化チタンおよび
炭窒化チタン粉末の中から選ばれた１種以上の粉
末に対し、MB2型およびM2B5型ホウ化金属の１
種以上を全量当たり10〜95重量％添加した粉末に
酸化アルミニウム（Al2O3）を全量当たり0.01〜
70重量％添加した混合粉末、もしくはこの混合粉
末に、更に酸化マグネシウム（MgO）を全量に
対し0.01〜５重量％添加した混合粉末を焼結し低
い焼結温度で高密度高強度焼結材料を得る方法を
提供するものである。 本発明において、炭化チタン、窒化チタン及び
炭窒化チタンとは、Ti（CαNβ）における炭素と
窒素の割合（α：β）が100：０から０：100まで
の全範囲のものを示す。 炭化チタン、窒化チタンおよび炭窒化チタン粉
末は平均粒径5μｍ以下、できれば1μｍ以下が好
ましい。これら炭化チタン、窒化チタンおよび炭
窒化チタン粉末は単独で用いてもよいし、また２
種以上混合して用いてもよい。 また本発明に用いるホウ化金属は平均粒径2μ
ｍ以下、できれば1μｍ以下が好ましい。本発明
で目的とする高密度高強度複合セラミツクス材料
を得るには、全量に対しホウ化金属を10ないし95
重量％添加し焼結することが必要である。10重量
％未満では焼結体の強度低下が著しいし、また95
重量％以上では低温度焼結体の気孔は多くなる。
このホウ化金属としては、TiB2、CrB2、TaB2、
MnB2、MoB2、VB2、HfB2、NbB2、AlB2、
ZrB2、Mo2B5、W2B5含む。このホウ化金属は単
独で用いてもよいし、また２種以上混合して用い
てもよい。 また本発明に用いる酸化アルミニウムの平均粒
径は2μｍ以下、できれば1μｍ以下が好ましい。
本発明で目的とする低温度焼結高密度高強度複合
セラミツクスを得るには全量に対し、酸化アルミ
ニウム（Al2O3）を0.01〜70重量％添加し、焼結
する必要がある。0.01重量％未満あるいは70重量
％以上の添加では低温度焼結によつて気孔除去を
することは困難となる。 また本発明に用いる酸化マグネシウム（MgO）
は粒径1μｍ以下の粉末が好ましい。 炭化チタン−ホウ化金属−酸化アルミニウム
系、窒化チタン−ホウ化金属−酸化アルミニウム
系、および炭窒化チタン−ホウ化金属−酸化アル
ミニウム系焼結体になお気孔が存在する場合、こ
れらの系に、全量に対し0.01〜５重量％の酸化マ
グネシウム（MgO）を添加すれば、高密度かつ
高強度焼結体が低い焼結温度で得られる。５重量
％を越えると低温度焼結体の強度の低下が著しく
なるし、0.01重量％未満では顕著な添加効果はみ
られない。 本発明で目的とする高密度強度複合セラミツク
ス材料を製造するには、炭化チタン、窒化チタン
および炭窒化チタンの中から選ばれた１種以上の
粉末と、１種以上のホウ化金属粉末の所定量と、
酸化アルミニウム粉末の所定量との混合粉末か、
あるいはこれらを基本成分とし、さらに酸化マグ
ネシウムを添加し、混合した粉末を黒鉛型のよう
な型に充填し、真空、アルゴン、窒素または水素
のような中性あるいは還元性雰囲気中において50
〜300Kg／cm2の型圧力下で1300℃以上の温度で、
10〜180分間加圧焼成するホツトプレス法、又は
常圧焼成法や熱間静水圧焼結法等の焼結法を採用
する。 このこのようにして得られる低温焼結高密度高
強度複合セラミツクス材料は密度、強度、硬度お
よび耐熱性に優れ、切削工具材料、耐摩耗材、熱
機関部品材料、ロケツト材料などとして好適であ
る。 以下実施例により、本発明をさらに詳細に説明
する。 実施例 １ 平均粒径約1μｍのTiC70N30の炭窒化チタンに、
平均粒径1μｍのTiB2を全量当たり30重量％と、
平均粒径1μｍのAl2O3を全量当たり１重量％とを
混合し、黒鉛型に充填し、雰囲気を真空とし、型
圧力200Kg／cm2のもとで、1500℃に１時間ホツト
プレス焼結した。得られた焼結体の抗折力は120
Kg／mm2、気孔率0vol％、室温ビツカース硬度2400
Kg／mm2であつた。この実験結果を表１の番号９に
示す。同様にホツトプレス焼結して得た他の実施
例を表１の番号〜４、６〜８、10〜39に示し、番
号５＊には比較例としてAl2O3を添加しないもの
を示す。ただし、焼結時間は全て１時間である。 実施例 ２ 平均粒径約1μｍのTiC70N30の炭窒化チタンに、
平均粒径約1μｍのTiB2を全量当たり30重量％と、
平均粒径1μｍのAl2O3を全量当たり34重量％と、
さらに平均粒径1μｍのMgOを全量当たり１重量
％とを添加、混合し、黒鉛型に充填し、真空中で
型圧力200Kg／cm2のもとで、1500℃に１時間ホツ
トプレス焼結した。得られた焼結体の抗折力は
100Kg／mm2、気孔率０％、室温ビツカース硬度
2100Kg／mm2であつた。この結果を表１の番号41に
示す。またMgO添加の他の実施例を表１、番号
40、42に示す。焼結時間は１時間である。
【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭化チタン粉末、窒化チタン粉末および炭素
と窒素の割合が任意の比率で固溶し合つた炭窒化
チタン粉末の中から選ばれた１種以上の単味粉末
もしくは混合粉末に対し、TiB2、CrB2、TaB2、
MnB2、MoB2、VB2、HfB2、NbB2、AlB2、
ZrB2、Mo2B5及びW2B5の中から選ばれた少なく
とも１種以上のホウ化金属粉末を全量当たり10な
いし95重量％添加した混合粉末を基本成分とし、
これに全量当たり0.01〜70重量％のAl2O3粉末を
添加した混合粉末を焼結することを特徴とする高
密度高強度複合セラミツクスの製造方法。 ２ 炭化チタン粉末、窒化チタン粉末および炭素
と窒素の割合が任意の比率で固溶し合つた炭窒化
チタン粉末の中から選ばれた１種以上の単味粉末
もしくは混合粉末に対し、TiB2、CrB2、TaB2、
MnB2、MoB2、VB2、HfB2、NbB2、AlB2、
ZrB2、Mo2B5及びW2B5の中から選ばれた少なく
とも１種以上のホウ化金属粉末を全量当たり0.01
ないし70重量％のAl2O3粉末を添加した混合粉末
を基本成分とし、これに全量当たり0.01ないし５
重量％のMgO粉末を添加した混合粉末を焼結す
ることを特徴とする高密度高強度複合セラミツク
スの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58123031A JPS6016871A (ja) | 1983-07-06 | 1983-07-06 | 高密度高強度複合セラミツクス材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58123031A JPS6016871A (ja) | 1983-07-06 | 1983-07-06 | 高密度高強度複合セラミツクス材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6016871A JPS6016871A (ja) | 1985-01-28 |
| JPS632912B2 true JPS632912B2 (ja) | 1988-01-21 |
Family
ID=14850499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58123031A Granted JPS6016871A (ja) | 1983-07-06 | 1983-07-06 | 高密度高強度複合セラミツクス材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6016871A (ja) |
-
1983
- 1983-07-06 JP JP58123031A patent/JPS6016871A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6016871A (ja) | 1985-01-28 |
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