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JPH0225866B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0225866B2
JPH0225866B2 JP59146481A JP14648184A JPH0225866B2 JP H0225866 B2 JPH0225866 B2 JP H0225866B2 JP 59146481 A JP59146481 A JP 59146481A JP 14648184 A JP14648184 A JP 14648184A JP H0225866 B2 JPH0225866 B2 JP H0225866B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tic
weight
sintering
ceramic material
wear
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59146481A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6126564A (ja
Inventor
Junichiro Suzuki
Tatsuji Kinukawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP59146481A priority Critical patent/JPS6126564A/ja
Priority to EP85108727A priority patent/EP0174463B1/en
Priority to DE8585108727T priority patent/DE3565827D1/de
Publication of JPS6126564A publication Critical patent/JPS6126564A/ja
Priority to US07/086,244 priority patent/US4839315A/en
Publication of JPH0225866B2 publication Critical patent/JPH0225866B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64Burning or sintering processes
    • C04B35/645Pressure sintering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
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    • C04B35/5611Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on refractory metal carbides based on titanium carbides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64Burning or sintering processes
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
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  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野] 本発明は、耐熱性、耐摩耗性及び電気伝導性に
優れたセラミツク材料の製造法に関するものであ
り、特にダクタイル鋳鉄等の切削工具として又、
電気伝導性があるセラミツクとしての応用例えば
セラミツクヒータや耐摩耗・耐食性を必要とする
電極材料等の材料としても有用であるTiCを主成
分とするセラミツク材料の製造法に関するもので
ある。 [従来の技術] 従来よりTiCは、融点、硬度が高く、又熱膨張
が小さく熱伝導性も高温で低下しないために優れ
た耐スポーリング性を有する高温材料として知ら
れている。しかし、TiCは難焼結材料のためCo、
Ni等の金属の添加等によりサーメツトとしての
み緻密な焼結体を得ていた。 [発明が解決しようとする問題点] しかし上記サーメツトは複合体であるために金
属相の挙動に支配されTiC自体の前記特性が特に
高温特性が十分に活かされていない。 例えば、ダクタイル鋳鉄の切削において前述の
サーメツトを用いたサーメツトチツプは仕上切削
に用いられるが、仕上切削といえども切削速度
300m/minを超えるような高速切削では摩耗が
早く、クレータ摩耗も大きく、更にチツピングも
生じやすい。逆に切削速度が150〜200m/min以
下では超硬系等のチツプほどではないにしても、
溶着が起り仕上面が粗くなる。 本発明は上記問題を解決するためになされたも
のであり、TiCの特性を活かし、かつ緻密なセラ
ミツク材料の製造方法を提供することを目的とす
る。 [発明の構成] 本発明は、 Al2O35〜40重量%と、 焼結助剤0.05〜4重量%と、 TiCの4〜30重量%をTiで置換したTiC成分56
〜94.95重量%と、 からなる配合物を、TiがX線回折装置によつて
金属相として検出できなくなるまで、非酸化性雰
囲気下で焼結してセラミツク材料を製造すること
を要旨とする。 本発明は、TiC成分と共に、Al2O3及び焼結助
剤を用いることを特徴としている。 Al2O3は耐酸化性に優れ生成自由エネルギーが
低い化学的に安定な物質であり、これをTiC成分
中に分散させることによりセラミツク材料全体と
しての耐酸化性、化学安定性を向上さすことがで
きる。このことによりTiCの優れた性質に、さら
に耐酸化性及び化学的安定性が付加される。 本発明においてAl2O3は5〜40重量%用いられ
るが、Al2O3の量が5重量%以下では上記の効果
は十分にあらわれず、40重量%以上となるとTiC
自体の特性がうすれてしまう。 本発明において焼結助剤をAl2O3と併用するの
は、Al2O3の上記有効作用に加えて、Al2O3と焼
結助剤とによるAl2O3化合物がセラミツク材料の
焼結を助成し、焼結性が向上するためである。本
発明において焼結助剤とは、MgO、CaO、SiO2
ZrO2、NiOや、Y2O3、Dy2O3、Er2O3、Ho2O3
の希土類酸化物等の通常Al2O3系、Al2O3−TiC
系、Al2O3−ZrO2系などのAl2O3主体セラミツク
の焼結に用いられるものを指す。 焼結助剤は、本発明において、0.05重量%〜4
重量%用いられるが、0.05重量%以下では、上記
の効果は十分にあらわれず、逆に4重量%以上で
は多量の上記Al2O3化合物がセラミツク材料の高
温特性を低下させる。 次にTiC中にTi成分が含まれるが、このTiを
焼結過程でTiC中に固溶させ、金属相としてセラ
ミツク材料に実質的に残留させないことが必要で
ある。このためにTiCは非化学量論組成となり、
結晶構造を不完全、不安定とさせることができ
る。そのために固相反応等の焼結反応が容易とな
り、その結果として本発明によるセラミツク材料
の焼結性を向上させることができたと考えられ
る。又、この現象は、Al2O3粒とTiC粒あるいは
TiC粒同士の界面が強化される事をも意味する。
さらに、まだ十分解明していないが、TiC自体の
高温強度に関しても結合形態が本来の共有結合に
金属結合の性質を帯びることにより、強度靭性面
が向上すると思われる。 本発明において上記の特性を付与するためTi
はTiCの4〜30重量%用いられるが、Tiの量が
TiCの4重量%以下の場合は上記の効果は不十分
であり、Tiの量がTiCの30重量%以上となると
Tiが金属相として残留する可能性があり、切削
性能についてみると耐摩耗性が低下する。焼結過
程においてTiは、少なくともX線回折により金
属相として検出されない程度までTiC中に固溶さ
せることが必要である。しかし、X線回折では検
出されない程度に少ないが、光学顕微鏡により確
認できる程度の金属相の存在はセラミツク材料の
性能に影響を与えないので問題ない。 又、Al2O3、焼結助剤及びTiC成分を所定量づ
つ配合した本発明の配合物の焼結は、TiC及びTi
の酸化をさけるために非酸化性雰囲気中で行なう
ことが必要である。 [実施例] 実施例 粒径1μm以下が70%のα−Al2O3と、平均粒径
1.1μm全炭素量19.4%のTiCと、325メツシユを通
過させたTiと、99.5%以上の純度の焼結助剤と
を、第1表の各試料No.に示す割合で配合し、ステ
ンレスボールミル中でアセトンと共に30時間湿式
粉砕した。その後アセトンを乾燥機で揮散させ乳
鉢で60メツシユを全量通過するまで微粉砕して素
地粉末を調製した。 この素地粉末を第1表中に示す焼結温度、焼結
方法により焼結した。この実施例で用いた焼結方
法は、 1 圧力200Kg/cm2、加圧焼成時間15分で加圧焼
結法により黒鉛型内において焼結。(表中では
H・Pと記した。) 2 減圧アルゴン雰囲気下で1時間の焼結。(表
中では普通焼結と記した。) 3 減圧アルゴン雰囲気下で1時間の1次焼結を
行ない、その後1500℃、1500気圧保持時間の条
件で熱間静水圧加法で焼結。(表中ではHIPと
記した。) であつた。 このようにして得られた焼結体をダイヤモンド
砥石によつてSNGN432TN、表面3S以下(JISに
よる)に研摩し、対理論密度、硬度を測定し、第
2表の切削試験条件により切削試験を行つた。さ
らにこのように得られた焼結体はX線回折装置に
よつてTiの状態を調べられた。 又、比較例も第1表の比較試料No.に示す割合で
配合し、実施例と同様に、焼結、成形して対理論
密度、硬度を測定し切削試験を行なつた。又実施
例と同様にX線回折装置によりTiの状態を調べ
た。ただしTiCサーメツトは通常市販されるもの
を使用した。
【表】
【表】 第1表の結果により次の(1)〜(7)の場合には、セ
ラミツク材料の切削試験における摩耗が大きくな
り、場合によつては欠損することが判つた。これ
らよりTiCの特性を活かし、かつ緻密なセラミツ
ク材料を製造するには、本発明の実施例試料No.1
〜19のようにAl2O3と、焼結助剤と、TiC成分中
のTiの置換量を所定量にすることが必要であり、
かつX線回折装置によつてTiが金属相として検
出されなくなるように焼結することが必要である
ことが判つた。 (1) No.20のようにAl2O3が配合物中に40重量%以
上含まれる場合。 (2) No.21のようにAl2O3が配合物中に5重量%以
下しか含まれない場合。 (3) No.22のようにTiC成分中のTi置換量が30重量
%を超えた場合。 (4) No.23のようにTiC成分中のTi置換量が4重量
%以下である場合。 (5) No.24のように焼結助剤が配合物中に4重量%
以上含まれる場合。 (6) No.25のように焼結助剤が配合物中に0.05重量
%以下しか含まれない場合。 (7) No.26〜30のようにTiがX線回折装置により
金属相として検出できる程度残つている場合。 又、本発明のセラミツク材料の製造法により製
造されたセラミツク材料の電導度を測定した所、
組成により異なるが、約50〜100×10-6Ω・cmで
あつた。これは従来の実用セラミツク材料の中で
も電導性に優れるものの一つといつてよい。 [発明の効果] 本発明のセラミツク材料の製造方法を用いるこ
とによつて、TiCの特性をより活かしかつ緻密な
耐摩耗性、耐熱性を有するセラミツク材料を製造
することができる。 本発明のセラミツク材料の製造方法により製造
されたセラミツク材料は、前述のダクタイル鋳鉄
等の鋳鉄、鋼、高ニツケル、アルミニウム、チタ
ン等や、非金属の切削工具や、耐摩耗性、耐食
性、耐熱性を必要とする機械部品に有用である。
又、電気伝導性があるので、電気伝導性があるセ
ラミツクとしての応用例えばセラミツクヒータ
や、耐摩耗、耐食性を必要とする電極材料等の材
料としても有用である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Al2O35〜40重量%と、 焼結助剤0.05〜4重量%と、 TiCの4〜30重量%をTiで置換したTiC成分56
    〜94.95重量%と、 からなる配合物を、TiがX線回折装置によつて
    金属相として検出できなくなるまで、非酸化性雰
    囲気下で焼結することを特徴とする耐熱・耐摩耗
    性セラミツク材料の製造法。 2 焼結助剤が、MgO、CaO、SiO2、ZrO2
    NiO及び希土類酸化物から選ばれた1種以上であ
    る特許請求の範囲第1項記載の耐熱・耐摩耗性セ
    ラミツク材料の製造法。
JP59146481A 1984-07-13 1984-07-13 耐熱・耐摩耗性セラミツク材料の製造法 Granted JPS6126564A (ja)

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EP85108727A EP0174463B1 (en) 1984-07-13 1985-07-12 Process for the production of heat and wear-resistant ceramic materials, product of the process and starting material composition for use in the process
DE8585108727T DE3565827D1 (en) 1984-07-13 1985-07-12 Process for the production of heat and wear-resistant ceramic materials, product of the process and starting material composition for use in the process
US07/086,244 US4839315A (en) 1984-07-13 1987-08-17 Process for the production of ceramic materials having heat and wear resistance

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JPS6126564A JPS6126564A (ja) 1986-02-05
JPH0225866B2 true JPH0225866B2 (ja) 1990-06-06

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EP (1) EP0174463B1 (ja)
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EP0174463B1 (en) 1988-10-26
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