JPH0225865B2 - - Google Patents
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- JPH0225865B2 JPH0225865B2 JP58036301A JP3630183A JPH0225865B2 JP H0225865 B2 JPH0225865 B2 JP H0225865B2 JP 58036301 A JP58036301 A JP 58036301A JP 3630183 A JP3630183 A JP 3630183A JP H0225865 B2 JPH0225865 B2 JP H0225865B2
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- Japan
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- boron carbide
- sintered body
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Links
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- Ceramic Products (AREA)
Description
本発明は高密度かつ高強度なB4C焼結体および
その製造方法に関するものである。 炭化硼素はダイヤモンドに次ぐ高硬度材料でし
かも密度が小さく化学的安定性の特徴を有してお
り、その用途として、ノズル、シールリング、ド
レツサー研磨材、強酸取扱い用機器部品などがあ
るが、一方高融点で焼結が困難であり、単に炭化
硼素粉末を融点近くの温度で焼結しても満足な焼
結体は得られない。そこで、従来炭化硼素粉末に
金属を添加し焼結する方法により曲げ強さ60Kg／
mm2以上の焼結体が得られていたが、炭化硼素を
金属で結合しているため高温域での強度また耐摩
耗性に対して著しく劣るという欠点があつた。ま
た金属結合による焼結でなく、炭化硼素の焼結法
として黒鉛型を使用し2100℃以上の温度で加圧焼
結するホツトプレス法にて焼結がなされている
が、この方法は炭化硼素に何ら添加剤を加えるこ
となく焼結可能なので、得られる炭化硼素成形体
は炭化硼素の優れた特性をそのまま有している
が、焼結温度が2000℃を越し、黒鉛型の損耗や装
置の損傷が大きく製造コストが高く、また結晶粒
子の成長が生じ結晶粗大化となり、曲げ強さも約
50Kg／mm2と低く、また衝撃強度も低いためその
用途も限られていた。 本発明では上記欠点を解消し高密度、高強度な
B4C焼結体およびその製造方法を提供せんとする
ものであり、その要旨は窒化珪素１〜10重量％、
残部炭化硼素からなり、その相対理論密度が98.5
％以上で結晶粒度が10μｍ以下の焼結体および窒
化珪素１〜10重量％、残部炭化硼素からなる原料
粉末をホツトプレス焼結することを特徴とする焼
結体の製造方法である。この場合の焼結温度は
1900〜1950℃が好ましいものである。本発明にし
たがえば焼結が困難であるとされるB4Cを理論密
度の98.5％以上の密度を持つ焼結体にすることが
できる。以下本願発明を開発するに至つた実施例
について述べる。 実施例 １ 純度99.5％、平均粒子径3μｍのB4C粉末と純度
99.5％平均粒子径5μｍのSi3N4粉末を第１表記載
の割合で各種配合したものをボールミル混合機に
より10時間湿式混合粉砕を行つた後、これを充分
に乾燥して焼結用原料とし、50×50（mm）角、高
さ60mmの黒鉛型内に上記各種焼結用原料を充填す
ると共に高周波コイルに挿入し、1850〜2000℃の
温度範囲内で各所定温度にて200Kg／cm2の圧力を
加え60分間保持し次いで圧力を抜いて放冷するこ
とにより50×50×5.5（mm）の目的の焼結体を得
た。各々の焼結体をダイヤモンド砥石で切断後研
削して各４個の３×４×36（mm）の試験片を作成
し、各種試験をして得られた測定値を同じく第１
表に示す。
その製造方法に関するものである。 炭化硼素はダイヤモンドに次ぐ高硬度材料でし
かも密度が小さく化学的安定性の特徴を有してお
り、その用途として、ノズル、シールリング、ド
レツサー研磨材、強酸取扱い用機器部品などがあ
るが、一方高融点で焼結が困難であり、単に炭化
硼素粉末を融点近くの温度で焼結しても満足な焼
結体は得られない。そこで、従来炭化硼素粉末に
金属を添加し焼結する方法により曲げ強さ60Kg／
mm2以上の焼結体が得られていたが、炭化硼素を
金属で結合しているため高温域での強度また耐摩
耗性に対して著しく劣るという欠点があつた。ま
た金属結合による焼結でなく、炭化硼素の焼結法
として黒鉛型を使用し2100℃以上の温度で加圧焼
結するホツトプレス法にて焼結がなされている
が、この方法は炭化硼素に何ら添加剤を加えるこ
となく焼結可能なので、得られる炭化硼素成形体
は炭化硼素の優れた特性をそのまま有している
が、焼結温度が2000℃を越し、黒鉛型の損耗や装
置の損傷が大きく製造コストが高く、また結晶粒
子の成長が生じ結晶粗大化となり、曲げ強さも約
50Kg／mm2と低く、また衝撃強度も低いためその
用途も限られていた。 本発明では上記欠点を解消し高密度、高強度な
B4C焼結体およびその製造方法を提供せんとする
ものであり、その要旨は窒化珪素１〜10重量％、
残部炭化硼素からなり、その相対理論密度が98.5
％以上で結晶粒度が10μｍ以下の焼結体および窒
化珪素１〜10重量％、残部炭化硼素からなる原料
粉末をホツトプレス焼結することを特徴とする焼
結体の製造方法である。この場合の焼結温度は
1900〜1950℃が好ましいものである。本発明にし
たがえば焼結が困難であるとされるB4Cを理論密
度の98.5％以上の密度を持つ焼結体にすることが
できる。以下本願発明を開発するに至つた実施例
について述べる。 実施例 １ 純度99.5％、平均粒子径3μｍのB4C粉末と純度
99.5％平均粒子径5μｍのSi3N4粉末を第１表記載
の割合で各種配合したものをボールミル混合機に
より10時間湿式混合粉砕を行つた後、これを充分
に乾燥して焼結用原料とし、50×50（mm）角、高
さ60mmの黒鉛型内に上記各種焼結用原料を充填す
ると共に高周波コイルに挿入し、1850〜2000℃の
温度範囲内で各所定温度にて200Kg／cm2の圧力を
加え60分間保持し次いで圧力を抜いて放冷するこ
とにより50×50×5.5（mm）の目的の焼結体を得
た。各々の焼結体をダイヤモンド砥石で切断後研
削して各４個の３×４×36（mm）の試験片を作成
し、各種試験をして得られた測定値を同じく第１
表に示す。
【表】
なお、上記第１表中の試料No.１の試験片につい
て2100℃、200Kg／cm2、60分間の条件で焼結した
ものについて対理論密度、粒度、シヤルピー衝撃
値を測定した結果は、対理論密度97.2％、粒度
40μｍ、シヤルピー衝撃値0.06Kg・ｍ／cm2であつ
た。 実施例 ２ 実施例１で1950℃の温度で焼結した試料を10×
10×５（mm）の板にダイヤモンド砥石で切断し、
No.200のダイヤモンド砥石で表面研削を行い10×
10（mm）面を内径８mmのノズルを有するサンドブ
ラスト機にて空気圧５Kg／cm2で砥粒（メテコライ
トＣ、No.40）を噴射距離50mmで噴射させ、重量減
を測定した。その結果を第２表に示す。
て2100℃、200Kg／cm2、60分間の条件で焼結した
ものについて対理論密度、粒度、シヤルピー衝撃
値を測定した結果は、対理論密度97.2％、粒度
40μｍ、シヤルピー衝撃値0.06Kg・ｍ／cm2であつ
た。 実施例 ２ 実施例１で1950℃の温度で焼結した試料を10×
10×５（mm）の板にダイヤモンド砥石で切断し、
No.200のダイヤモンド砥石で表面研削を行い10×
10（mm）面を内径８mmのノズルを有するサンドブ
ラスト機にて空気圧５Kg／cm2で砥粒（メテコライ
トＣ、No.40）を噴射距離50mmで噴射させ、重量減
を測定した。その結果を第２表に示す。
【表】
以上の実施例結果から次の事が判る。即ちB4C
粉末にSi3N4粉末を添加して焼結したものは無添
加のものに比べて焼結性が向上しており、1900℃
と比較的低温での焼結にもかかわらず相当高い値
を示している。つまり試料No.１のものでは2000℃
で焼結したものでさえまだ焼結不良だつたので更
に温度を2100℃まで高め焼結したが、それでも上
述の様に本願方法のものよりシヤルピー衝撃値の
点で著しく低い値となつている。一方Si3N4を添
加したものでもSi3N4添加量0.5重量％のものはホ
ツトプレス温度1850〜2000℃においても充分焼結
しておらないところから、１重量％以上は必要で
ある。また、逆に12重量％以上になるとシヤルピ
ー衝撃値が0.15Kg・ｍ／cm2以上のものが得られず
靭性が無くなる。これらのことよりSi3N4添加量
は１〜10重量％が好ましい。 以上述べて来た様に本願発明に係る焼結体は緻
密かつ微細な結晶構造を有したものであり、ノズ
ル、シールリング、ドレツサー研磨材、ジエツト
粉砕機のライナーなどとしての用途に対して満足
すべき強度を有する。
粉末にSi3N4粉末を添加して焼結したものは無添
加のものに比べて焼結性が向上しており、1900℃
と比較的低温での焼結にもかかわらず相当高い値
を示している。つまり試料No.１のものでは2000℃
で焼結したものでさえまだ焼結不良だつたので更
に温度を2100℃まで高め焼結したが、それでも上
述の様に本願方法のものよりシヤルピー衝撃値の
点で著しく低い値となつている。一方Si3N4を添
加したものでもSi3N4添加量0.5重量％のものはホ
ツトプレス温度1850〜2000℃においても充分焼結
しておらないところから、１重量％以上は必要で
ある。また、逆に12重量％以上になるとシヤルピ
ー衝撃値が0.15Kg・ｍ／cm2以上のものが得られず
靭性が無くなる。これらのことよりSi3N4添加量
は１〜10重量％が好ましい。 以上述べて来た様に本願発明に係る焼結体は緻
密かつ微細な結晶構造を有したものであり、ノズ
ル、シールリング、ドレツサー研磨材、ジエツト
粉砕機のライナーなどとしての用途に対して満足
すべき強度を有する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 窒化珪素１〜10重量％、残部炭化硼素からな
りその相対理論密度が98.5％以上で、結晶粒度が
10μｍ以下の焼結体。 ２ 窒化珪素１〜10重量％、残部炭化硼素からな
る原料粉末をホツトプレス焼結することを特徴と
する焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58036301A JPS59162180A (ja) | 1983-03-04 | 1983-03-04 | 緻密で微細な結晶構造を有する炭化ほう素焼結体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58036301A JPS59162180A (ja) | 1983-03-04 | 1983-03-04 | 緻密で微細な結晶構造を有する炭化ほう素焼結体およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59162180A JPS59162180A (ja) | 1984-09-13 |
| JPH0225865B2 true JPH0225865B2 (ja) | 1990-06-06 |
Family
ID=12465991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58036301A Granted JPS59162180A (ja) | 1983-03-04 | 1983-03-04 | 緻密で微細な結晶構造を有する炭化ほう素焼結体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59162180A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| EP1879630A2 (en) | 2005-04-11 | 2008-01-23 | Georgia Tech Research Corporation | Boron carbide component and methods for the manufacture thereof |
-
1983
- 1983-03-04 JP JP58036301A patent/JPS59162180A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59162180A (ja) | 1984-09-13 |
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