JPS644983B2 - - Google Patents
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- JPS644983B2 JPS644983B2 JP60293069A JP29306985A JPS644983B2 JP S644983 B2 JPS644983 B2 JP S644983B2 JP 60293069 A JP60293069 A JP 60293069A JP 29306985 A JP29306985 A JP 29306985A JP S644983 B2 JPS644983 B2 JP S644983B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sintered body
- sic
- tin
- high hardness
- zrb
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はB4C（炭化硼素）質複合焼結体に関す
るものである。一般的に炭化硼素は高融点、高硬
度、中性子吸収性等の特徴を有し、従来からサン
ドヴラストノズル、線引きダイス、押し出しダイ
スや研摩材として、又、原子炉用材料として制御
材や遮蔽材等に実用化されている。 本発明のB4C系複合焼結体は高融点、高硬度耐
摩耗性、高強度、導電性、耐酸化性等の優れた特
徴を有するので、産業用機械部材、耐摩耗材、発
熱体、電極高温耐食部材等に広く使用出来る材料
である。 〔従来の技術〕 B4Cの焼結体は高硬度耐摩耗性の特徴からサン
ドブラストノズル、線引きダイス、押出しダイス
や研摩材として、又、中性子吸引性の為、原子炉
用材料として広く実用化されている。特許には
種々のものが提案されている。 即ち、焼結助剤又は複合材等のB4C焼結体にお
ける副成分としては、TiB2、ZrB2、CrB6等の硼
化物、WC等の炭化物、Ni、MO等の金属が知ら
れている。 又、フアインセラミツクス、昭59（1984年）第
５巻に炭素−B4CSiC系複合材料等が報告されて
いる。 〔発明の解決しようとする問題点〕 例えば、硼化物や炭化物については特開昭46−
77940にTiB2又はCrB6が、又特開昭50−111111
にTiB2、ZrB2、WC等が開示されているが、B4C
は酸化雰囲気では1000℃以上で分解し、著るしく
耐酸化性が劣り、又、強度、硬度も十分でない。
WCも同様に耐酸化性が不十分である。 Ni、Mo等の金属の添加は焼結助剤として、特
開昭50−111111、特開昭50−21014等に開示され
ているが特に耐酸化性を向上させるには不十分で
硬度、強度も十分でない。 このような点に鑑み、優れた高硬度耐摩耗性を
備えていながら極めて限られた用途にしか使われ
ていないB4C質焼結体について研究を進めた結
果、優れた高融点、高硬度、高強度、耐酸化性、
可変導電性（電気抵抗）等の諸性能を兼ね備え、
かつ、いくつかについてはその特質を著るしく向
上せしめた焼結体の開発に成功したものである。 〔問題を解決するための手段〕 即ち、本発明はB4Cを主成分とし重量％で１〜
15％のSiC及びTiB2、ZrB2、TiC、TiN、Ti
（CN）のいずれか１種又は２種以上を４〜50％
含む事で特徴づけられた導電性のB4C複合焼結体
を要旨するものである。 本発明に用いる副成分としてのZrB2又はTiB2
は、酸化ジルコニウム酸化硼素カーボン又は酸化
チタニウム酸化硼素カーボンの混合物を適温で反
応させる事により得られ、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、
又、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10μｍ、特には1μ
ｍ以下のものがそれである。 主成分のB4C及び副成分として存在せしめる
TiC、TiN、Ti（CN）、SiCについては焼結体と
してそのような化合物として所定量存在していれ
ばよいので出発原料としてどのような形態のもの
として配合してもよいが、B4C、TiC、TiN、Ti
（CN）、SiC以外の原料を使用した場合は焼結段
階で特別な配慮が必要となるので通常配合原料と
して調整しておくのがよい。 このB4C、TiC、TiN、Ti（CN）、SiC原料につ
いても可及的に純度の高いものが好ましく、通常
99％以上のものがよい。 なお、Ti（CN）はTiNに炭素が固溶したもの
であり、炭素と窒素の割合は10：90から90：10ま
での範囲のものがある。 原料混合物は通常これらの１種又は２種以上の
微粉末を均一に混合する事によつて調整するが、
粉砕混合を目的として超微粉砕しても同様であ
る。一般に混合原料の粒度は10μｍ以下がよく、
好ましくは平均粒径1μｍ以下にまで十分調整し
ておく事である。これらの粉砕にはSiCボールを
用いる事が適当である。 本焼結体はこれらの混合物を例えば黒鉛型に充
填し、真空中又はアルゴン、ヘリウム、一酸化炭
素などの中性或は還元性の雰囲気下でホツトプレ
スするか、上記混合物をラバープレス成形してか
ら常圧焼成する事などにより得る事が出来る。な
お、焼成温度は1700〜2200℃、焼成時間は試料の
大きさにもよるが通常0.5〜５時間が適当である。 この焼結体は導電性を有するため、従来のB4C
系焼結体はダイヤモンド加工しか出来なかつたも
のが放電加工が可能となり、高精度、表面粗度良
好な焼結体の加工品が得られる。 本発明焼結体において、ZrB2又はTiB2は少な
くとも重量％で４％は必要であるがそれ以下だ
と、高硬度、高強度、導電性が得られないからで
あり、一方、多すぎてもB4Cの特性である高硬度
が損なわれるため好ましくなく、最大50％にとど
める事が必要であり、望ましくは７〜45％であ
る。 TiCも少なくとも４％は必要であるが、それ以
下だと、導電性、高強度、高硬度化が得られない
からであり、一方、多すぎてもB4Cの高硬度の特
性が損なわれるため好ましくなく、最大50％にと
どめる事が必要であり、望ましくは７〜45％であ
る。 TiNも少なくとも４％は必要であるが、それ
以下だと高強度、高硬度、導電性が得られないか
らであり、一方、多すぎてもB4Cの高硬度の特性
が損なわれるため好ましくなく、最大50％にとど
める事が必要であり、望ましくは７〜45％であ
る。 Ti（CN）の場合でも、少なくとも４％は必要
であるが、それ以下だと高強度、高硬度、導電性
が得られないからであり、一方、多すぎてもB4C
の高硬度の特性が損なわれるため好ましくなく、
最大50％にとどめる事が必要であり、望ましくは
７〜45％である。なお、SiC以外の副成分の最適
範囲は20〜45％である。 SiCは副成分としてのいずれの場合でも、少な
くとも１％以上必要であるが、これはそれ以下だ
と、耐酸化性、高密度化が難しくなるからであ
り、一方、多すぎてもB4C特有の高硬度が損わ
れ、また、導電性（電気抵抗）が大となり放電加
工がしにくくなるなど好ましくなく、最大15％に
とどめる事が必要であり、望ましくは３〜12％で
ある。 又、これら副成分としてのSiCとTiB2、ZrB2、
TiC、TiN、Ti（CN）のいずれかを１種又は２
種以上含んだ合量として少なくとも５％は必要で
あるが、最大65％まで存在せしめる事も可能であ
るが、合量が多すぎるとそれに伴つてB4Cの特性
を損つてくる事になるので、通常は合量として10
〜60％が適切であり、望ましくは30〜55％であ
る。 また、副成分として本発明焼結体の目的効果を
本質的に損わない範囲において他の成分が含まれ
ていても勿論差支えはないが、不可避的不純物を
含めて可及的少量にとどめる事が必要である。 本発明焼結体の組織はB4Cの微細結晶が均一に
分散している極めて緻密なものであり、副成分は
B4Cの微細結晶粒間に分布している良好な組織か
ら成つている。具体的に云えば、本発明における
B4Cの結晶はその大部分が粒径5μｍ以下として存
在している。 〔実施例〕 実施例 １ B4C粉末（純度99％以上）、SiC粉末（純度99％
以上）、ZrB2粉末（純度99％以上）を十分に混合
粉砕すべくポツトミルを使用し、エタノール溶媒
中でSiCボールを用いて３日間粉砕混合した。得
られた粉末をエバポレータでアルコールを除去し
て十分乾燥し、平均粒径0.15μｍの粉末を得た。
この粉末を黒鉛型に充填し、アルゴン雰囲気下で
350Kg／cm2に加圧しながら2000℃で30分間加熱し
た。このようにして得られた焼結体の特性（耐酸
化性以外はいずれも常温値）を第１表に示す。 実施例２乃至14及び比較例１〜４ 所定の配合量を実施例１とほぼ同様な方法で調
整し、所定の条件で処理して得た各試料について
の結果を第１表に示す。 注(1) 電気抵抗は４端子法で測定した値を示す。 注(2) 耐酸化性は酸化雰囲気下1300℃、12時間の
条件下での酸化状況を示す。 〔発明の効果〕 このようにして得られた本発明のB4C導電性焼
結体は優れた高密度、高硬度、高強度、耐摩耗
性、導電性、耐酸化性を有するので、産業用機械
部材、耐摩耗材、発熱体、電極、高湿耐食部材等
に好ましく適用可能であり、そのほか、導電性を
利用した加工法（放電加工）が出来るため、高精
度の加工が可能であるため、種々の用途に使用出
来るものであつてその実用的価値は多大である。 【表】
るものである。一般的に炭化硼素は高融点、高硬
度、中性子吸収性等の特徴を有し、従来からサン
ドヴラストノズル、線引きダイス、押し出しダイ
スや研摩材として、又、原子炉用材料として制御
材や遮蔽材等に実用化されている。 本発明のB4C系複合焼結体は高融点、高硬度耐
摩耗性、高強度、導電性、耐酸化性等の優れた特
徴を有するので、産業用機械部材、耐摩耗材、発
熱体、電極高温耐食部材等に広く使用出来る材料
である。 〔従来の技術〕 B4Cの焼結体は高硬度耐摩耗性の特徴からサン
ドブラストノズル、線引きダイス、押出しダイス
や研摩材として、又、中性子吸引性の為、原子炉
用材料として広く実用化されている。特許には
種々のものが提案されている。 即ち、焼結助剤又は複合材等のB4C焼結体にお
ける副成分としては、TiB2、ZrB2、CrB6等の硼
化物、WC等の炭化物、Ni、MO等の金属が知ら
れている。 又、フアインセラミツクス、昭59（1984年）第
５巻に炭素−B4CSiC系複合材料等が報告されて
いる。 〔発明の解決しようとする問題点〕 例えば、硼化物や炭化物については特開昭46−
77940にTiB2又はCrB6が、又特開昭50−111111
にTiB2、ZrB2、WC等が開示されているが、B4C
は酸化雰囲気では1000℃以上で分解し、著るしく
耐酸化性が劣り、又、強度、硬度も十分でない。
WCも同様に耐酸化性が不十分である。 Ni、Mo等の金属の添加は焼結助剤として、特
開昭50−111111、特開昭50−21014等に開示され
ているが特に耐酸化性を向上させるには不十分で
硬度、強度も十分でない。 このような点に鑑み、優れた高硬度耐摩耗性を
備えていながら極めて限られた用途にしか使われ
ていないB4C質焼結体について研究を進めた結
果、優れた高融点、高硬度、高強度、耐酸化性、
可変導電性（電気抵抗）等の諸性能を兼ね備え、
かつ、いくつかについてはその特質を著るしく向
上せしめた焼結体の開発に成功したものである。 〔問題を解決するための手段〕 即ち、本発明はB4Cを主成分とし重量％で１〜
15％のSiC及びTiB2、ZrB2、TiC、TiN、Ti
（CN）のいずれか１種又は２種以上を４〜50％
含む事で特徴づけられた導電性のB4C複合焼結体
を要旨するものである。 本発明に用いる副成分としてのZrB2又はTiB2
は、酸化ジルコニウム酸化硼素カーボン又は酸化
チタニウム酸化硼素カーボンの混合物を適温で反
応させる事により得られ、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、
又、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10μｍ、特には1μ
ｍ以下のものがそれである。 主成分のB4C及び副成分として存在せしめる
TiC、TiN、Ti（CN）、SiCについては焼結体と
してそのような化合物として所定量存在していれ
ばよいので出発原料としてどのような形態のもの
として配合してもよいが、B4C、TiC、TiN、Ti
（CN）、SiC以外の原料を使用した場合は焼結段
階で特別な配慮が必要となるので通常配合原料と
して調整しておくのがよい。 このB4C、TiC、TiN、Ti（CN）、SiC原料につ
いても可及的に純度の高いものが好ましく、通常
99％以上のものがよい。 なお、Ti（CN）はTiNに炭素が固溶したもの
であり、炭素と窒素の割合は10：90から90：10ま
での範囲のものがある。 原料混合物は通常これらの１種又は２種以上の
微粉末を均一に混合する事によつて調整するが、
粉砕混合を目的として超微粉砕しても同様であ
る。一般に混合原料の粒度は10μｍ以下がよく、
好ましくは平均粒径1μｍ以下にまで十分調整し
ておく事である。これらの粉砕にはSiCボールを
用いる事が適当である。 本焼結体はこれらの混合物を例えば黒鉛型に充
填し、真空中又はアルゴン、ヘリウム、一酸化炭
素などの中性或は還元性の雰囲気下でホツトプレ
スするか、上記混合物をラバープレス成形してか
ら常圧焼成する事などにより得る事が出来る。な
お、焼成温度は1700〜2200℃、焼成時間は試料の
大きさにもよるが通常0.5〜５時間が適当である。 この焼結体は導電性を有するため、従来のB4C
系焼結体はダイヤモンド加工しか出来なかつたも
のが放電加工が可能となり、高精度、表面粗度良
好な焼結体の加工品が得られる。 本発明焼結体において、ZrB2又はTiB2は少な
くとも重量％で４％は必要であるがそれ以下だ
と、高硬度、高強度、導電性が得られないからで
あり、一方、多すぎてもB4Cの特性である高硬度
が損なわれるため好ましくなく、最大50％にとど
める事が必要であり、望ましくは７〜45％であ
る。 TiCも少なくとも４％は必要であるが、それ以
下だと、導電性、高強度、高硬度化が得られない
からであり、一方、多すぎてもB4Cの高硬度の特
性が損なわれるため好ましくなく、最大50％にと
どめる事が必要であり、望ましくは７〜45％であ
る。 TiNも少なくとも４％は必要であるが、それ
以下だと高強度、高硬度、導電性が得られないか
らであり、一方、多すぎてもB4Cの高硬度の特性
が損なわれるため好ましくなく、最大50％にとど
める事が必要であり、望ましくは７〜45％であ
る。 Ti（CN）の場合でも、少なくとも４％は必要
であるが、それ以下だと高強度、高硬度、導電性
が得られないからであり、一方、多すぎてもB4C
の高硬度の特性が損なわれるため好ましくなく、
最大50％にとどめる事が必要であり、望ましくは
７〜45％である。なお、SiC以外の副成分の最適
範囲は20〜45％である。 SiCは副成分としてのいずれの場合でも、少な
くとも１％以上必要であるが、これはそれ以下だ
と、耐酸化性、高密度化が難しくなるからであ
り、一方、多すぎてもB4C特有の高硬度が損わ
れ、また、導電性（電気抵抗）が大となり放電加
工がしにくくなるなど好ましくなく、最大15％に
とどめる事が必要であり、望ましくは３〜12％で
ある。 又、これら副成分としてのSiCとTiB2、ZrB2、
TiC、TiN、Ti（CN）のいずれかを１種又は２
種以上含んだ合量として少なくとも５％は必要で
あるが、最大65％まで存在せしめる事も可能であ
るが、合量が多すぎるとそれに伴つてB4Cの特性
を損つてくる事になるので、通常は合量として10
〜60％が適切であり、望ましくは30〜55％であ
る。 また、副成分として本発明焼結体の目的効果を
本質的に損わない範囲において他の成分が含まれ
ていても勿論差支えはないが、不可避的不純物を
含めて可及的少量にとどめる事が必要である。 本発明焼結体の組織はB4Cの微細結晶が均一に
分散している極めて緻密なものであり、副成分は
B4Cの微細結晶粒間に分布している良好な組織か
ら成つている。具体的に云えば、本発明における
B4Cの結晶はその大部分が粒径5μｍ以下として存
在している。 〔実施例〕 実施例 １ B4C粉末（純度99％以上）、SiC粉末（純度99％
以上）、ZrB2粉末（純度99％以上）を十分に混合
粉砕すべくポツトミルを使用し、エタノール溶媒
中でSiCボールを用いて３日間粉砕混合した。得
られた粉末をエバポレータでアルコールを除去し
て十分乾燥し、平均粒径0.15μｍの粉末を得た。
この粉末を黒鉛型に充填し、アルゴン雰囲気下で
350Kg／cm2に加圧しながら2000℃で30分間加熱し
た。このようにして得られた焼結体の特性（耐酸
化性以外はいずれも常温値）を第１表に示す。 実施例２乃至14及び比較例１〜４ 所定の配合量を実施例１とほぼ同様な方法で調
整し、所定の条件で処理して得た各試料について
の結果を第１表に示す。 注(1) 電気抵抗は４端子法で測定した値を示す。 注(2) 耐酸化性は酸化雰囲気下1300℃、12時間の
条件下での酸化状況を示す。 〔発明の効果〕 このようにして得られた本発明のB4C導電性焼
結体は優れた高密度、高硬度、高強度、耐摩耗
性、導電性、耐酸化性を有するので、産業用機械
部材、耐摩耗材、発熱体、電極、高湿耐食部材等
に好ましく適用可能であり、そのほか、導電性を
利用した加工法（放電加工）が出来るため、高精
度の加工が可能であるため、種々の用途に使用出
来るものであつてその実用的価値は多大である。 【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ B4Cを主成分とし、副成分としてSiCを重量
％で１〜15％及びZrB2、TiB2、TiC、TiN、Ti
（CN）のいずれか又は２種以上を重量％で４〜
50％含むことで特徴づけられたB4C系複合焼結
体。 ２ SiCが３〜12％である特許請求の範囲第１項
記載の焼結体。 ３ ZrB2、TiB2、TiC、TiN、Ti（CN）のいず
れか１以上が７〜45％である特許請求の範囲第１
項又は第２項記載の焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60293069A JPS62153166A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | Ｂ↓４ｃ系複合焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60293069A JPS62153166A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | Ｂ↓４ｃ系複合焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62153166A JPS62153166A (ja) | 1987-07-08 |
| JPS644983B2 true JPS644983B2 (ja) | 1989-01-27 |
Family
ID=17790052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60293069A Granted JPS62153166A (ja) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | Ｂ↓４ｃ系複合焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62153166A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3240130B2 (ja) * | 1990-03-23 | 2001-12-17 | ティーディーケイ株式会社 | サーミスタ材料およびサーミスタ素子 |
| JP3228517B2 (ja) * | 1990-12-12 | 2001-11-12 | 皓一 新原 | 炭化ホウ素系複合焼結体 |
| FR2787370B1 (fr) * | 1998-12-22 | 2001-03-16 | Franco Belge Combustibles | Procede de liaison de deux pieces tubulaires coaxiales, outil pour realiser cette liaison et utilisation |
| EP1641727A4 (en) * | 2003-06-12 | 2009-04-01 | Georgia Tech Res Inst | METHODS AND METHODS FOR MAKING BORON CARBIDE AND BORON CARBIDE COMPONENTS |
| US8377369B2 (en) | 2004-12-20 | 2013-02-19 | Georgia Tech Research Corporation | Density and hardness pressureless sintered and post-HIPed B4C |
| US7854190B2 (en) | 2005-04-11 | 2010-12-21 | Georgia Tech Research Corporation | Boron carbide component and methods for the manufacture thereof |
| NO335994B1 (no) * | 2011-10-13 | 2015-04-13 | Saint Gobain Ceramic Mat As | Fremgangsmåte for fremstilling av korn som er nyttige for fremstillingen av et silisiumkarbidbasert sintret produkt, komposittkorn fremstilt ved fremgangsmåten, samt anvendelse av kornene. |
| CN107207360B (zh) * | 2014-11-26 | 2021-04-06 | 康宁股份有限公司 | 复合陶瓷组合物及其形成方法 |
| JP7414300B2 (ja) * | 2019-04-02 | 2024-01-16 | 学校法人同志社 | ホウ化ジルコニウム／炭化ホウ素コンポジット及びその製造方法 |
-
1985
- 1985-12-27 JP JP60293069A patent/JPS62153166A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62153166A (ja) | 1987-07-08 |
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