DE4024877C2 - Sintered molded body, process for its production and its use - Google Patents

Sintered molded body, process for its production and its use

Info

Publication number
DE4024877C2
DE4024877C2 DE19904024877 DE4024877A DE4024877C2 DE 4024877 C2 DE4024877 C2 DE 4024877C2 DE 19904024877 DE19904024877 DE 19904024877 DE 4024877 A DE4024877 A DE 4024877A DE 4024877 C2 DE4024877 C2 DE 4024877C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sintered
dioxide
oxide
zirconium dioxide
matrix
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
DE19904024877
Other languages
German (de)
Other versions
DE4024877A1 (en
Inventor
Wolfgang Dipl Chem Dr Burger
Michael Dipl Ing Dr Fripan
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.)
Stora Feldmuehle AG
Original Assignee
Cerasiv GmbH Innovatives Keramik Engineering
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
Priority to DE19904024877 priority Critical patent/DE4024877C2/en
Application filed by Cerasiv GmbH Innovatives Keramik Engineering filed Critical Cerasiv GmbH Innovatives Keramik Engineering
Priority to DE59102452T priority patent/DE59102452D1/en
Priority to ES91914130T priority patent/ES2057911T3/en
Priority to EP91914130A priority patent/EP0542815B1/en
Priority to AT91914130T priority patent/ATE109441T1/en
Priority to JP51315291A priority patent/JP3222134B2/en
Priority to KR1019930700147A priority patent/KR0184846B1/en
Priority to PCT/EP1991/001473 priority patent/WO1992002470A1/en
Publication of DE4024877A1 publication Critical patent/DE4024877A1/en
Priority to US08/674,458 priority patent/US5830816A/en
Application granted granted Critical
Publication of DE4024877C2 publication Critical patent/DE4024877C2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

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
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C04B35/111Fine ceramics
    • C04B35/117Composites
    • C04B35/119Composites with zirconium oxide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sinterformkörper, mit einer Aluminiumoxidmatrix, darin gelöstem Chromoxid und eingelagertem Zirkoniumdioxid und/oder Hafniumdioxid. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des Sinterformkörpers und die Verwendung des Sinterformkörpers.The present invention relates to a Sintered molded body, with an aluminum oxide matrix, in it dissolved chromium oxide and embedded zirconium dioxide and / or hafnium dioxide. The invention also relates a method for producing the sintered molded body and the use of the sintered molded body.

In der DE 36 08 854 ist die Verwendung eines Oxidkeramik-Werkstoffes für Preßwerkzeuge zum Ausformen von Bauteilen aus Glas oder glashaltiger Keramik angegeben. Als Matrixwerkstoffe werden neben kubischem und tetragonalem Zirkoniumdioxid auch Aluminiumoxid, Chromoxid, Spinell und ein Al-Cr-Mischoxid (AlCr2O3) angegeben. Die einzelnen Vorschläge für die Matrixkomponenten stehen dabei gleichberechtigt nebeneinander, so daß zur Auswahl einer besonderen Matrixkomponente wie auch zum Anteil der in die Matrix einzulagernden Menge an z. B. Zirkoniumdioxid keine Lehre Vermittelt wird. Neben den vorstehend genannten Komponenten können noch stabilisierende Oxide wie z. B. Yttriumoxid (Y2O3) in einer Menge von 3,5 bis 12, vorzugsweise 8 bis 10 oder Magnesiumoxid (MgO) in einer Menge von 6,0 bis 16, vorzugsweise 8 bis 14 Mol.%, bezogen auf den Oxidkeramik-Werkstoff, vorliegen. Als Partikelgröße für die in eine polykristalline Matrix eingelagerten Teilchen wird eine Größe zwischen 5 und 5000 nm entsprechend 0,005 bis 5 µm genannt.DE 36 08 854 specifies the use of an oxide ceramic material for pressing tools for molding components made of glass or glass-containing ceramic. In addition to cubic and tetragonal zirconium dioxide, aluminum oxide, chromium oxide, spinel and an Al-Cr mixed oxide (AlCr 2 O 3 ) are specified as matrix materials. The individual proposals for the matrix components stand side by side on an equal footing, so that for the selection of a special matrix component as well as for the proportion of the quantity to be stored in the matrix, e.g. B. zirconia no teaching is imparted. In addition to the components mentioned above, stabilizing oxides such. B. yttrium oxide (Y 2 O 3 ) in an amount of 3.5 to 12, preferably 8 to 10 or magnesium oxide (MgO) in an amount of 6.0 to 16, preferably 8 to 14 mol%, based on the oxide ceramic -Material, available. A particle size for the particles embedded in a polycrystalline matrix is between 5 and 5000 nm, corresponding to 0.005 to 5 µm.

Ein weiterer Vorschlag zu einer sogenannten "umwandlungsverstärkten" Keramikzusammensetzung, bei der eine feinverteilte feste Lösung aus ZrO2-HfO2 in einer festen Lösung aus entweder Chromoxid enthaltendem Aluminiumoxid oder Chromoxid enthaltendem Mullit angegeben ist, findet sich in der WO 85/01936 und wird dort für Hochtemperaturanwendungsbereiche, wie z. B. für Dieselmotoren und Gasturbinen vorgeschlagen. Der in Erwägung gezogene Chromoxidanteil zwischen 3 und 30 Mol.%, insbesondere ein Anteil von 20 Mol.% Chromoxid im Zusammenwirken mit einem Anteil von 10 bis 20 Mol.% Hafniumdioxid, soll zur Verbesserung der Härte und zur Einstellung einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit dienen. Steigende Anteile an Chrom- und Hafniumdioxid führen zu einer Abnahme der Wärmeleitfähigkeit. Zu der Korngröße der eingelagerten ZrO2-HfO2-Phase wird in den Beispielen dieser Schrift eine Größenordnung von 5 µm angegeben, und der Nichterhalt der tetragonalen Modifikation darauf zurückgeführt, daß es nicht gelungen ist, die dispergierte ZrO2-HfO2-feste Lösung in ausreichender Feinheit zu erhalten.Another proposal for a so-called "conversion reinforced" ceramic composition in which a finely divided solid solution of ZrO 2 -HfO 2 in a solid solution of chromium oxide containing aluminum oxide or chromium oxide containing mullite is specified either, can be found in WO 85/01936, where it is for high temperature applications, such as B. proposed for diesel engines and gas turbines. The chromium oxide content between 3 and 30 mol%, in particular a proportion of 20 mol% chromium oxide in combination with a proportion of 10 to 20 mol% of hafnium dioxide, is intended to improve the hardness and to establish a low thermal conductivity. Increasing proportions of chromium and hafnium dioxide lead to a decrease in thermal conductivity. For the grain size of the incorporated ZrO 2 -HfO 2 phase, an order of magnitude of 5 μm is given in the examples of this document, and the failure to obtain the tetragonal modification is attributed to the fact that the dispersed ZrO 2 -HfO 2 -solid solution was not successful to obtain in sufficient fineness.

Die EP-A-199 459 betrifft keramische Zusammensetzungen hoher Zähigkeit und sieht ein Zusammenwirken von Zirkoniumdioxid, teilstabilisiertem Zirkoniumdioxid, festen Lösungen von Zirkoniumdioxid/Hafniumdioxid, festen Lösungen von teilstabilisiertem Zirkoniumdioxid/Hafniumdioxid, teilstabilisiertem Hafniumdioxid und Hafniumdioxid mit Mischungen von Metalloxiden, insbesondere von Yttriumnioboxid (YNbO4) oder Yttriumtantaloxid (YTaO4) vor. Gemäß einer weiteren Variante dieser Schrift kann die beschriebene keramische Legierung, also z. B. ZrO2 unter Zusatz von YNbO4 in einer Menge von wenigstens 5 Vol.% mit z. B. α-Aluminiumoxid oder auch Al2O3-Cr2O3, Mullit oder Titaniumcarbid, abgemischt werden. Der Nachteil dieser bekannten Zusammensetzung ist darin zu sehen, daß in Folge der Nb oder Ta enthaltenden Mischoxide bei den hergestellten Keramikprodukten eine weitere Korngrenzenphase entsteht und sich ein für viele Anwendungsbereiche noch nicht ausreichend hoher Erweichungspunkt einstellt.EP-A-199 459 relates to ceramic compositions of high toughness and sees an interaction of zirconium dioxide, partly stabilized zirconium dioxide, solid solutions of zirconium dioxide / hafnium dioxide, solid solutions of partly stabilized zirconium dioxide / hafnium dioxide, partly stabilized hafnium dioxide and hafnium dioxide, in particular with mixtures of metal oxides, YNbO 4 ) or yttrium tantalum oxide (YTaO 4 ). According to a further variant of this document, the ceramic alloy described, for. B. ZrO 2 with the addition of YNbO 4 in an amount of at least 5 vol.% With z. B. α-alumina or Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 , mullite or Titanium carbide can be mixed. The disadvantage of this known composition can be seen in the fact that, as a result of the mixed oxides containing Nb or Ta, a further grain boundary phase arises in the ceramic products produced and a softening point which is not yet high enough for many areas of application is established.

In der EP-A-131 895 wird ein aus Keramik hergestelltes Magnetplattensubstrat beschrieben, wobei die Keramik im wesentlichen aus Aluminiumoxid und/oder Zirkonoxid besteht und durch Heißpressen oder isostatisches Pressen hergestellt ist. Als Sinterhilfsstoffe können in einer Aluminiumoxidkeramik bis zu 5 Gew.-% MgO, ZrO2, Y2O3, Cr2O3, MnO2, SiO2, NiO und TiO2 enthalten sein, während für eine Keramik auf Basis Zirkonoxid/Yttriumoxid 4 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 25 Gew.-% Yttriumoxid, vorgeschlagen werden. Für eine aus den Oxiden des Aluminiums/Zirkoniums und Yttriums gebildete Keramik wird eine bis zu 95 Gew.-% Aluminiumoxid enthaltende Zusammensetzung vorgeschlagen, wobei das Zirkoniumoxid 4 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 25 Gew.-% Yttriumoxid, enthält. Der Einsatz eines Yttriumoxid-dotierten Zirkoniumdioxids in eine aus Aluminiumoxid und Chromoxid gebildete Matrix wird in dieser Schrift nicht erwähnt.EP-A-131 895 describes a magnetic disk substrate made of ceramic, the ceramic essentially consisting of aluminum oxide and / or zirconium oxide and being produced by hot pressing or isostatic pressing. Sintering aids can contain up to 5% by weight of MgO, ZrO 2 , Y 2 O 3 , Cr 2 O 3 , MnO 2 , SiO 2 , NiO and TiO 2 in an aluminum oxide ceramic, while for a ceramic based on zirconium oxide / yttrium oxide 4 to 30 wt .-%, preferably 10 to 25 wt .-% yttrium oxide, are proposed. For a ceramic formed from the oxides of aluminum / zirconium and yttrium, a composition containing up to 95% by weight of aluminum oxide is proposed, the zirconium oxide containing 4 to 30% by weight, preferably 10 to 25% by weight of yttrium oxide. The use of an yttrium oxide-doped zirconium dioxide in a matrix formed from aluminum oxide and chromium oxide is not mentioned in this document.

Die US-PS 47 70 673 betrifft ein keramisches Schneidwerkzeug, das zu 20 bis 45% aus einer 1 bis 4 Mol.% eines gemischten Metalloxids enthaltenden Zirkoniumdioxid-Legierung und 55 bis 80 Gew.-% einer Hartkeramik-Zusammensetzung besteht, wobei die gemischten Metalloxide aus der Gruppe YNbO4, YTaO4, MNbO4, MTaO4 und deren Mischungen bestehen, und M aus einem Kation besteht, das zur Substitution des Yttriumkations vorgesehen ist und aus Mg+2, Ca+2, Sc+3 und Seltenerdmetallionen ausgewählt ist, bestehend aus der Gruppe La+3, Ce+4, Ce+3, Pr+3, Nd+3, Sm+3, Eu+3, Gd+3, Tb+3, Dy+3, HO+3, Er+3, Tm+3, Yb+3 und Lu+3 und deren Mischungen besteht. Als Hartkeramik kommt neben Aluminiumoxid und z. B. Sialon, SiC, Si3N4 auch Al2O3-Cr2O3 in Betracht, wobei ein Cr2O3-Anteil bis zu ungefähr 5 Mol.% vorgesehen ist. Auch hier besteht wiederum der Nachteil, daß sich durch die dem ZrO2 zugefügten Legierungsbestandteile in Form der Niob bzw. Tantal enthaltenden Mischoxide in der Keramik ein zu niedriger Erweichungsbereich ergibt.US Pat. No. 4,770,673 relates to a ceramic cutting tool which consists of 20 to 45% of a zirconium dioxide alloy containing 1 to 4 mol% of a mixed metal oxide and 55 to 80% by weight of a hard ceramic composition, the mixed Metal oxides from the group YNbO 4 , YTaO 4 , MNbO 4 , MTaO 4 and mixtures thereof, and M consists of a cation which is intended for the substitution of the yttrium cation and selected from Mg +2 , Ca +2 , Sc +3 and rare earth metal ions is composed of the group La +3 , Ce +4 , Ce +3 , Pr +3 , Nd +3 , Sm +3 , Eu +3 , Gd +3 , Tb +3 , Dy +3 , HO +3 , It consists of +3 , Tm +3 , Yb +3 and Lu +3 and their mixtures. In addition to aluminum oxide and z. B. Sialon, SiC, Si 3 N 4 also Al 2 O 3 -Cr 2 O 3 into consideration, wherein a Cr 2 O 3 portion is provided up to about 5 mol.%. Here again there is the disadvantage that the alloy components added to the ZrO 2 in the form of the mixed oxides containing niobium or tantalum result in a too low softening range in the ceramic.

Ein älterer Vorschlag der Anmelderin betrifft gemäß der DE 29 23 213 eine Schneidplattenzusammensetzung aus 70 bis 90 Gew.-% Aluminiumoxid, 10 bis 30 Gew.-% Zirkoniumdioxid und 0,1 bis 0,5 Gew.-% Magnesiumoxid unter Einstellung einer bestimmten Porosität, mittleren Korngröße und Bruchzähigkeit.According to the applicant, an older proposal concerns DE 29 23 213 a cutting insert composition from 70 to 90% by weight aluminum oxide, 10 to 30% by weight Zirconia and 0.1 to 0.5 wt% magnesium oxide by setting a certain porosity,  medium grain size and fracture toughness.

Demgegenüber betrifft die US-PS 43 16 964 eine auch zur Herstellung von Schneidplatten in Erwägung gezogene Zusammensetzung aus Aluminiumoxid und Zirkoniumdioxid unter Zusatz von Yttriumoxid.In contrast, the US-PS 43 16 964 also concerns for the manufacture of inserts drawn composition of aluminum oxide and Zirconium dioxide with the addition of yttrium oxide.

Die vorstehend diskutierten Vorschläge haben sich in der Praxis zum Teil gut bewährt, es besteht aber nach wie vor die Aufgabe, die bekannten Werkstoffe zu verbessern und Sinterformkörper zur Verfügung zu stellen, die auch unter erhöhter Temperaturbeanspruchung ihr hohes Festigkeitsniveau beibehalten, insbesondere will die Erfindung einen für die Verwendung als Schneidplatte geeigneten Sinterformkörper zur Verfügung stellen, bei dem eine weiter verbesserte Stabilisierung der in die Matrix eingelagerten tetragonalen Zirkonium- und/oder Hafniumdioxid-Phase und gleichzeitig eine höhere Härte und damit eine höhere Verschleißfestigkeit des Sinterformkörpers eingestellt ist. Eine weitere Aufgabe sieht die Erfindung darin, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei dem unter Rückgriff auf die an sich bekannten Herstellungsmethoden des keramischen Betriebes eine problemlose Fertigung des Sinterformkörpers ermöglicht wird.The suggestions discussed above have evolved into well proven in practice, but persists as before the task of familiar materials improve and sintered moldings available too places that are also elevated Temperature stress their high strength level maintain, in particular the invention wants one for suitable for use as a cutting insert Provide sintered molded body, in which one further improved stabilization in the matrix embedded tetragonal zirconium and / or Hafnium dioxide phase and at the same time a higher hardness and thus a higher wear resistance of the Sintered body is set. Another The object of the invention is to provide a method for To make available, using the known manufacturing methods of ceramic Operation of a trouble-free production of Sintered body is made possible.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einem Sinterformkörper, mit einer Aluminiumoxidmatrix, darin gelöstem Chromoxid und eingelagertem Zirkoniumdioxid und/oder Hafniumdioxid, die Kombination der nachfolgenden Merkmale vor:
Der Matrixanteil des Sinterformkörpers beträgt mindestens 70 Vol.%,
der in der Matrix vorliegende Chromoxidanteil beträgt 0,01 bis 1,41 Gew.-%, bezogen auf den gesamten Sinterformkörper, bzw. 0,01 bis 2,32 Gew.-%, bezogen auf Aluminiumoxid,
in die Matrix eingelagert sind 2 bis 30 Vol.%, entsprechend 3 bis 39,1 Gew.-% von überwiegend in der tetragonalen Modifikation vorliegendem Zirkoniumdioxid und/oder Hafniumdioxid mit einer durchschnittlichen Korngröße von nicht mehr als 2 µm, das mit 0,5 bis 5,4 Gew.-% Yttriumdioxid, bezogen auf Zirkoniumdioxid bzw. Hafniumdioxid.
To achieve this object, the invention provides for the combination of the following features in the case of a shaped sintered body with an aluminum oxide matrix, chromium oxide dissolved therein and embedded zirconium dioxide and / or hafnium dioxide:
The matrix proportion of the sintered shaped body is at least 70% by volume,
the chromium oxide content present in the matrix is 0.01 to 1.41% by weight, based on the entire sintered molding, or 0.01 to 2.32% by weight, based on aluminum oxide,
embedded in the matrix are 2 to 30% by volume, corresponding to 3 to 39.1% by weight of zirconium dioxide and / or hafnium dioxide present predominantly in the tetragonal modification with an average grain size of not more than 2 μm, which with 0.5 up to 5.4% by weight of yttrium dioxide, based on zirconium dioxide or hafnium dioxide.

Es hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäße Kombination aus mit Yttriumoxid anstabilisiertem tetragonalem Zirkoniumdioxid und/oder Hafniumdioxid und der in an sich nur geringe Mengen Chromoxid in einer festen Lösung enthaltenden Aluminiumoxidmatrix ein Sinterformkörper entsteht, der auch bei Temperatureinwirkung eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit, insbesondere eine ausgeprägte Bruchzähigkeit aufweist. Diese Wirkung erklärt sich durch das Gefüge des Sinterformkörpers, bei dem außer der aus Al2O3 und Cr2O3 gebildeten festen Lösung und dem in die Matrix eingelagerten, Yttriumoxid enthaltenden und überwiegend in der tetragonalen Modifikation vorliegendem Zirkoniumdioxid und/oder Hafniumdioxid keine weitere Phase vorliegt.It has been shown that the combination according to the invention of tetragonal zirconium dioxide and / or hafnium dioxide stabilized with yttrium oxide and the aluminum oxide matrix, which contains only small amounts of chromium oxide in a solid solution, produces a sintered molding which, even when exposed to temperature, has an excellent mechanical strength, in particular a pronounced one Has fracture toughness. This effect can be explained by the structure of the sintered molded body, in which, apart from the solid solution formed from Al 2 O 3 and Cr 2 O 3 and the yttrium oxide-containing zirconium dioxide and / or hafnium dioxide present predominantly in the tetragonal modification, embedded in the matrix Phase is present.

Demgegenüber ist bei den aus dem Stand der Technik bekannten Zusätzen von Stoffen, wie YNbO4 oder YTaO4 ein Nachteil darin zu sehen, daß sie im Sinterformkörper neben Aluminiumoxid und Zirkoniumoxid eine weitere kristalline Phase mit nicht ausreichend hohem Schmelzpunkt bilden.In contrast, the addition of substances known from the prior art, such as YNbO 4 or YTaO 4, is a disadvantage in that, in addition to aluminum oxide and zirconium oxide, they form a further crystalline phase with an insufficiently high melting point in the sintered molding.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegt der Anteil des in tetragonaler Modifikation vorliegenden Zirkoniumdioxids und/oder Hafniumdioxids bei mehr als 95 Vol.%; ganz besonders bevorzugt ist die Einhaltung einer durchschnittlichen Korngröße des eingelagerten Zirkoniumdioxids und/oder Hafniumdioxids im Bereich von 0,2 bis 1 µm, insbesondere sogar die Einstellung einer durchschnittlichen Korngröße von weniger als 0,6 µm. Demgegenüber hat sich eine durchschnittliche Korngröße der Matrix im Bereich von 0,8 bis 1,5 µm als besonders geeignet erwiesen.According to a further preferred embodiment the proportion of the in tetragonal modification zirconium dioxide and / or hafnium dioxide present at more than 95% by volume; is very particularly preferred compliance with an average grain size of the stored zirconium dioxide and / or hafnium dioxide in the range of 0.2 to 1 µm, in particular even setting an average grain size of less than 0.6 µm. In contrast, there is one average grain size of the matrix in the range of 0.8 to 1.5 µm has been found to be particularly suitable.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Sinterformkörpers kommt ein Verfahren zur Anwendung, bei dem zur Vermeidung von unerwünschten und die Festigkeitseigenschaften beeinträchtigenden Phasen, insbesondere Korngrenzenphasen, einer Mischung aus Aluminiumoxid und Zirkoniumdioxid und/oder Hafniumdioxid YCr2O3 zugesetzt wird. Beim Sintern zersetzt sich das Yttriumchromat unter Bildung von Yttriumoxid, das sich wiederum im ZrO2/HfO2-Gitter löst und dessen tetragonale Modifikation stabilisiert, während andererseits eine vollständige Auflösung des entstehenden Cr2O3 im Aluminiumoxidgitter erfolgt. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und zur Erzielung einer von weiteren unerwünschten Phasen freien Gefügestruktur werden vorzugsweise hochreine Rohstoffe eingesetzt, d. h. Aluminiumoxid, Zirkoniumdioxid und Hafniumdioxid mit einer Reinheit von mehr als 99%. Vorzugsweise ist der Grad der Verunreinigungen noch wesentlich geringer und liegt in bevorzugter Weise bei weniger als 0,2%, insbesondere sind SiO2-Anteile mit mehr als 0,2%, bezogen auf den fertigen Sinterformkörper, unerwünscht.A method is used to produce the sintered molding according to the invention, in which YCr 2 O 3 is added to avoid undesired phases which impair the strength properties, in particular grain boundary phases, a mixture of aluminum oxide and zirconium dioxide and / or hafnium dioxide. During sintering, the yttrium chromate decomposes to form yttrium oxide, which in turn dissolves in the ZrO 2 / HfO 2 lattice and stabilizes its tetragonal modification, while on the other hand the resulting Cr 2 O 3 is completely dissolved in the aluminum oxide lattice. When carrying out the process according to the invention and in order to achieve a structure free of further undesired phases, high-purity raw materials are preferably used, ie aluminum oxide, zirconium dioxide and hafnium dioxide with a purity of more than 99%. The degree of impurities is preferably still significantly lower and is preferably less than 0.2%, in particular SiO 2 components with more than 0.2%, based on the finished sintered molding, are undesirable.

Die Sinterformkörper entsprechend der vorliegenden Erfindung sind für Einsatzgebiete geeignet, bei denen eine hohe mechanische Festigkeit auch bei hoher Temperatur erforderlich ist und die infolge des Matrixanteils aus Al2O3/Cr2O3 noch ein relativ gutes Wärmeleitvermögen aufweisen. Die geringen Anteile von Chromoxid tragen dabei nicht zur Verschlechterung der Wärmeleitfähigkeit bei. Die erfindungsgemäßen Sinterformkörper werden daher besonders bevorzugt als Schneidplatten bei der spanabhebenden Bearbeitung, insbesondere bei der Bearbeitung von Eisenwerkstoffen wie Gußeisen eingesetzt.The sintered shaped bodies according to the present invention are suitable for areas of application in which high mechanical strength is required even at high temperature and which, owing to the matrix fraction made of Al 2 O 3 / Cr 2 O 3, still have a relatively good thermal conductivity. The small proportions of chromium oxide do not contribute to the deterioration of the thermal conductivity. The sintered shaped bodies according to the invention are therefore particularly preferably used as cutting inserts in machining, in particular in the machining of ferrous materials such as cast iron.

Claims (6)

1. Sinterformkörper, mit einer Aluminiumoxidmatrix, darin Gelöstem Chromoxid und eingelagertem Zirkoniumdioxid und/oder Hafniumdioxid, dadurch gekennzeichnet, daß
der Matrixanteil des Sinterformkörpers mindestens 70 Vol.% beträgt,
der in der Matrix vorliegende Chromoxidanteil 0,01 bis 1,41 Gew.-%, bezogen auf Sinterformkörper, entsprechend 0,01 bis 2,32 Gew.-%, bezogen auf Aluminiumoxid, beträgt,
das Zirkoniumdioxid und/oder Hafniumdioxid in einer Menge von 2 bis 30 Vol.% entsprechend einer Menge von 3 bis 39,1 Gew.-% in einer 2 µm nicht überschreitenden durchschnittlichen Korngröße überwiegend in der tetragonalen Modifikation vorliegt und
das Zirkoniumdioxid und/oder Hafniumdioxid 0,5 bis 5,4 Gew.-% Yttriumoxid, bezogen auf Zirkoniumdioxid und/oder Hafniumdioxid, enthält.
1. Sintered molded body with an aluminum oxide matrix, chromium oxide and embedded zirconium dioxide and / or hafnium dioxide dissolved therein, characterized in that
the matrix proportion of the sintered shaped body is at least 70% by volume,
the chromium oxide content present in the matrix is 0.01 to 1.41% by weight, based on shaped sintered bodies, correspondingly 0.01 to 2.32% by weight, based on aluminum oxide,
the zirconium dioxide and / or hafnium dioxide in an amount of 2 to 30% by volume corresponding to an amount of 3 to 39.1% by weight in an average grain size not exceeding 2 μm is predominantly present in the tetragonal modification and
the zirconium dioxide and / or hafnium dioxide contains 0.5 to 5.4% by weight of yttrium oxide, based on zirconium dioxide and / or hafnium dioxide.
2. Sinterformkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zirkoniumdioxid und/oder Hafniumdioxid zu mindestens 95 Vol.% die tetragonale Modifikation aufweist.2. Sintered molding according to claim 1, characterized characterized in that the zirconium dioxide and / or At least 95% by volume of hafnium dioxide has tetragonal modification. 3. Sinterformkörper nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Korngröße der Matrix bei 0,8 bis 1,5 µm liegt.3. sintered shaped body according to one of claims 1 and 2, characterized in that the average Grain size of the matrix is 0.8 to 1.5 µm. 4. Sinterformkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Korngröße des Zirkoniumdioxids und/oder Hafniumdioxids bei 0,2 bis 1 µm liegt.4. sintered shaped body according to one of claims 1 to 3, characterized in that the average Grain size of the zirconium dioxide and / or Hafnium dioxide is 0.2 to 1 µm. 5. Verfahren zur Herstellung eines Sinterformkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu einer Aluminiumoxid und Zirkoniumdioxid und/oder Hafniumdioxid enthaltenden Ausgangsmischung Yttriumchromat (YCr2O3) zugefügt und nach Fertigstellung der Mischung ein Körper geformt und gesintert wird.5. A process for the production of a sintered shaped body according to one of claims 1 to 4, characterized in that yttrium chromate (YCr 2 O 3 ) is added to a starting mixture containing aluminum oxide and zirconium dioxide and / or hafnium dioxide, and a body is shaped and sintered after the mixture has been completed. 6. Verwendung eines Sinterformkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 4 als Schneidplatte für die spanabhebende Bearbeitung.6. Use of a sintered shaped body according to one of the Claims 1 to 4 as a cutting plate for the machining.
DE19904024877 1990-08-06 1990-08-06 Sintered molded body, process for its production and its use Expired - Lifetime DE4024877C2 (en)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19904024877 DE4024877C2 (en) 1990-08-06 1990-08-06 Sintered molded body, process for its production and its use
ES91914130T ES2057911T3 (en) 1990-08-06 1991-08-05 SINTERED MOLDED BODY AND ITS USE.
EP91914130A EP0542815B1 (en) 1990-08-06 1991-08-05 Sintered moulding and its use
AT91914130T ATE109441T1 (en) 1990-08-06 1991-08-05 SINTERED BODIES AND ITS USE.
DE59102452T DE59102452D1 (en) 1990-08-06 1991-08-05 SINTER MOLDED BODY AND ITS USE.
JP51315291A JP3222134B2 (en) 1990-08-06 1991-08-05 Sintered compact and its use
KR1019930700147A KR0184846B1 (en) 1990-08-06 1991-08-05 Sintered moulding and its use
PCT/EP1991/001473 WO1992002470A1 (en) 1990-08-06 1991-08-05 Sintered moulding and its use
US08/674,458 US5830816A (en) 1990-08-06 1996-07-02 Sintered molding

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19904024877 DE4024877C2 (en) 1990-08-06 1990-08-06 Sintered molded body, process for its production and its use

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4024877A1 DE4024877A1 (en) 1992-02-13
DE4024877C2 true DE4024877C2 (en) 1998-09-17

Family

ID=6411705

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19904024877 Expired - Lifetime DE4024877C2 (en) 1990-08-06 1990-08-06 Sintered molded body, process for its production and its use

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE4024877C2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4116008A1 (en) * 1991-05-16 1992-11-19 Feldmuehle Ag Stora Sintered moulding used as cutting tool
DE19719195A1 (en) * 1997-05-09 1998-11-12 Widia Gmbh Cutting insert for machining and method for producing this cutting insert

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2736982A1 (en) * 1977-08-17 1979-03-01 Krupp Gmbh Hard metal cutting tools - with wear resistant coating of alumina and zirconia contg. microcracks which provide toughness
DE3216051A1 (en) * 1982-04-29 1983-11-10 ZF-Herion-Systemtechnik GmbH, 7990 Friedrichshafen LOADING DEVICE FOR A WATER LEVEL RELATIVELY MOVABLE LOADS
DE3445948A1 (en) * 1983-12-19 1985-07-04 Kureha Chemical Industry Co., Ltd., Tokio / Tokyo Ceramic alumina/zirconia powder and process for its preparation
DE3612177A1 (en) * 1985-04-13 1986-10-16 Feldmühle AG, 4000 Düsseldorf Shaped sintered body, process for its manufacture and its use
EP0209081A2 (en) * 1985-07-16 1987-01-21 Norton Company Sintered bodies of stabilized zirconia
DE3706209C1 (en) * 1987-02-26 1987-10-29 Feldmuehle Ag Sintered body based on aluminum titanate and process for its production and its use
DE2630687C2 (en) * 1975-07-09 1988-01-21 Teledyne Industries, Inc., Los Angeles, Calif., Us
DE3634588A1 (en) * 1986-10-10 1988-04-21 Feldmuehle Ag SINTER MOLDED BODY
US4774041A (en) * 1983-10-17 1988-09-27 Toyo Soda Manufacturing Co. Ltd. High-strength zirconia type sintered body and process for preparation thereof
US4792538A (en) * 1987-09-30 1988-12-20 Dresser Industries, Inc. Spall resistant chrome-alumina refractory brick
US4823359A (en) * 1986-04-25 1989-04-18 Norton Company Furnance having dense refractory oxide liner
DE3907048A1 (en) * 1988-04-07 1989-10-26 Feldmuehle Ag Shaped sintered body comprising a matrix based on aluminium titanate and inorganic fibres dispersed in the matrix
DE3814079C2 (en) * 1988-04-26 1990-04-12 Bayer Ag, 5090 Leverkusen, De

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2630687C2 (en) * 1975-07-09 1988-01-21 Teledyne Industries, Inc., Los Angeles, Calif., Us
DE2736982A1 (en) * 1977-08-17 1979-03-01 Krupp Gmbh Hard metal cutting tools - with wear resistant coating of alumina and zirconia contg. microcracks which provide toughness
DE3216051A1 (en) * 1982-04-29 1983-11-10 ZF-Herion-Systemtechnik GmbH, 7990 Friedrichshafen LOADING DEVICE FOR A WATER LEVEL RELATIVELY MOVABLE LOADS
US4774041A (en) * 1983-10-17 1988-09-27 Toyo Soda Manufacturing Co. Ltd. High-strength zirconia type sintered body and process for preparation thereof
DE3445948A1 (en) * 1983-12-19 1985-07-04 Kureha Chemical Industry Co., Ltd., Tokio / Tokyo Ceramic alumina/zirconia powder and process for its preparation
DE3612177A1 (en) * 1985-04-13 1986-10-16 Feldmühle AG, 4000 Düsseldorf Shaped sintered body, process for its manufacture and its use
EP0209081A2 (en) * 1985-07-16 1987-01-21 Norton Company Sintered bodies of stabilized zirconia
US4823359A (en) * 1986-04-25 1989-04-18 Norton Company Furnance having dense refractory oxide liner
DE3634588A1 (en) * 1986-10-10 1988-04-21 Feldmuehle Ag SINTER MOLDED BODY
DE3706209C1 (en) * 1987-02-26 1987-10-29 Feldmuehle Ag Sintered body based on aluminum titanate and process for its production and its use
US4792538A (en) * 1987-09-30 1988-12-20 Dresser Industries, Inc. Spall resistant chrome-alumina refractory brick
DE3907048A1 (en) * 1988-04-07 1989-10-26 Feldmuehle Ag Shaped sintered body comprising a matrix based on aluminium titanate and inorganic fibres dispersed in the matrix
DE3814079C2 (en) * 1988-04-26 1990-04-12 Bayer Ag, 5090 Leverkusen, De

Also Published As

Publication number Publication date
DE4024877A1 (en) 1992-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3022213C2 (en) Ceramic molded body with eutectic structural components and process for its production
DE3610041C2 (en) Zirconia based ceramic with alumina, spinel, mullite or spinel and mullite and with improved hydrothermal and thermal stability
DE19850366B4 (en) Platelet reinforced sintered body, its use and process for its preparation
DE3306157C2 (en)
EP0490245A1 (en) Zirconia containing shaped ceramic body
DE2307666C3 (en) Shaped body made of zirconium oxide
DE2744700A1 (en) SINTER MATERIAL
DE4306966C1 (en) Abrasive grain based on zirconium corundum, process for its production and its use
DE3408096A1 (en) Zirconium dioxide sintered product, and process for the preparation thereof
DE2741295A1 (en) MOLDED CERAMIC BODY AND PROCESS FOR ITS MANUFACTURING
EP0542815B1 (en) Sintered moulding and its use
DE2947336A1 (en) METHOD FOR PRODUCING A Sintered Aluminum Product
DE1646583B1 (en) CERAMICALLY BONDED FIREPROOF MOLDED BODY OF HIGH TONER CONTENT
DE102009027371A1 (en) intervertebral disc prosthesis
DE3706209C1 (en) Sintered body based on aluminum titanate and process for its production and its use
DE4024877C2 (en) Sintered molded body, process for its production and its use
DE3840573C2 (en) Whisker-reinforced ceramic
DE2937740C2 (en)
EP0263272B1 (en) Sintered moulded body
EP0200954B1 (en) Sintered body, method of making it and its use
DE4116008A1 (en) Sintered moulding used as cutting tool
DE3939989C2 (en) Method for producing a sintered body based on silicon nitride and sintered body based on silicon nitride
DE19646334C2 (en) Reinforced Al¶2¶O¶3¶ sintered ceramics and process for their production
DE3612177A1 (en) Shaped sintered body, process for its manufacture and its use
DE4319911A1 (en) Ceramic zirconium oxide with finely dispersed oxide and/or non-oxide particles - improve thermal shock strength and high temp. properties

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: STORA FELDMUEHLE AG, 4000 DUESSELDORF, DE

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: CERASIV GMBH INNOVATIVES KERAMIK-ENGINEERING, 7310

8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition