JP2002179485A - 焼結用グラファイトトレー - Google Patents
焼結用グラファイトトレーInfo
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- JP2002179485A JP2002179485A JP2000279541A JP2000279541A JP2002179485A JP 2002179485 A JP2002179485 A JP 2002179485A JP 2000279541 A JP2000279541 A JP 2000279541A JP 2000279541 A JP2000279541 A JP 2000279541A JP 2002179485 A JP2002179485 A JP 2002179485A
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
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- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5025—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with ceramic materials
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Y2 O3 とZrO2 とからなる複合物の溶射
被膜を表面に有する、超硬合金またはサーメット類製品
の焼結に用いるグラファイトトレーであって、グラファ
イトトレー表面との結合力が強く、酸素欠損型の物質に
変化しにくく、その結果、焼結時における被膜中へのグ
ラファイトトレーからの炭素侵入が防止でき、さらには
製品とトレーとの溶着現象のないグラファイトトレーを
提供する。 【解決手段】 超硬合金またはサーメット類製品を搭
載、保持する面に、20wt%超50wt%以下、好ま
しくは30wt%のZrO2 を含むY2 O3 −ZrO2
複合物の溶射被膜を形成して焼結用のグラファイトトレ
ーとする。
被膜を表面に有する、超硬合金またはサーメット類製品
の焼結に用いるグラファイトトレーであって、グラファ
イトトレー表面との結合力が強く、酸素欠損型の物質に
変化しにくく、その結果、焼結時における被膜中へのグ
ラファイトトレーからの炭素侵入が防止でき、さらには
製品とトレーとの溶着現象のないグラファイトトレーを
提供する。 【解決手段】 超硬合金またはサーメット類製品を搭
載、保持する面に、20wt%超50wt%以下、好ま
しくは30wt%のZrO2 を含むY2 O3 −ZrO2
複合物の溶射被膜を形成して焼結用のグラファイトトレ
ーとする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超硬合金またはサ
ーメット類の製品を焼結して製造する際に使用するグラ
ファイトトレーに関する。
ーメット類の製品を焼結して製造する際に使用するグラ
ファイトトレーに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、超硬合金またはサーメット類の製
品の焼結は、グラファイト製トレーの上に製品を搭載、
保持し、還元雰囲気および低真空状態の炉内で1300
〜1600℃程度に昇温して実施していた。この焼結の
際、超硬合金またはサーメット類の製品の主成分である
炭化物の炭素とグラファイトトレーとの間で炭素の移動
現象(浸炭あるいは脱炭)が生じたり、超硬合金または
サーメット類の製品に含まれている結合相金属成分(C
o、Ni等)とグラファイトトレーの炭素とが反応して
溶着等の現象が起こり、製品品質に悪影響を及ぼしてい
た。
品の焼結は、グラファイト製トレーの上に製品を搭載、
保持し、還元雰囲気および低真空状態の炉内で1300
〜1600℃程度に昇温して実施していた。この焼結の
際、超硬合金またはサーメット類の製品の主成分である
炭化物の炭素とグラファイトトレーとの間で炭素の移動
現象(浸炭あるいは脱炭)が生じたり、超硬合金または
サーメット類の製品に含まれている結合相金属成分(C
o、Ni等)とグラファイトトレーの炭素とが反応して
溶着等の現象が起こり、製品品質に悪影響を及ぼしてい
た。
【0003】そこで、それらの現象を防止するために、
グラファイトトレーの表面に耐熱性の酸化物あるいは窒
化物等の微粉をスラリー状にして塗布、乾燥し、それら
の被膜を形成する方法が行われていた。しかし、形成さ
れた被膜はグラファイトトレーの表面との付着強度が弱
く、繰り返しの使用や、傾斜面等の異形状面への被膜の
保持が困難となり、完全な防止策とはならなかった。
グラファイトトレーの表面に耐熱性の酸化物あるいは窒
化物等の微粉をスラリー状にして塗布、乾燥し、それら
の被膜を形成する方法が行われていた。しかし、形成さ
れた被膜はグラファイトトレーの表面との付着強度が弱
く、繰り返しの使用や、傾斜面等の異形状面への被膜の
保持が困難となり、完全な防止策とはならなかった。
【0004】また、グラファイトトレーの表面にプラズ
マ溶射によりZrO2 80wt%−Y2 O3 20wt%
複合物の被膜を形成する方法も提案されている。プラズ
マ溶射により形成された被膜は、塗布等により形成され
た被膜と比べて、グラファイトトレー表面との結合力は
はるかに強く安定した被膜となる。しかしながら、被膜
形成の際に、プラズマという高熱源(炎中心温度:約1
万〜1万5千℃)で複合物が瞬時に溶融されるため、本
来安定な酸化物状態である複合物が酸素欠損型の物質に
なる。このため、かようなグラファイトトレーを焼結に
用いた場合、グラファイトトレーの炭素が被膜中に侵入
して、新たな炭化物を形成し、これが製品との間で反応
し、製品品質の低下を起こすことが知られている。
マ溶射によりZrO2 80wt%−Y2 O3 20wt%
複合物の被膜を形成する方法も提案されている。プラズ
マ溶射により形成された被膜は、塗布等により形成され
た被膜と比べて、グラファイトトレー表面との結合力は
はるかに強く安定した被膜となる。しかしながら、被膜
形成の際に、プラズマという高熱源(炎中心温度:約1
万〜1万5千℃)で複合物が瞬時に溶融されるため、本
来安定な酸化物状態である複合物が酸素欠損型の物質に
なる。このため、かようなグラファイトトレーを焼結に
用いた場合、グラファイトトレーの炭素が被膜中に侵入
して、新たな炭化物を形成し、これが製品との間で反応
し、製品品質の低下を起こすことが知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、Y2
O3 とZrO2 とからなる複合物を溶射してグラファイ
トトレー表面との結合力の強い被膜を形成させた場合で
も、酸素欠損型の物質に変化しにくく、その結果、焼結
時における被膜中へのグラファイトトレーからの炭素侵
入が防止でき、さらには製品とトレーとの溶着現象のな
い、新規かつ改良された焼結用グラファイトトレーを提
供することを目的としてなされたものである。
O3 とZrO2 とからなる複合物を溶射してグラファイ
トトレー表面との結合力の強い被膜を形成させた場合で
も、酸素欠損型の物質に変化しにくく、その結果、焼結
時における被膜中へのグラファイトトレーからの炭素侵
入が防止でき、さらには製品とトレーとの溶着現象のな
い、新規かつ改良された焼結用グラファイトトレーを提
供することを目的としてなされたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、Y2 O3
−ZrO2 複合物であっても、還元雰囲気および真空中
での蒸気圧が低く非常に安定であるY2 O3 の組成比率
を高くした複合物を溶射してグラファイトトレー表面に
溶射被膜を形成した場合には、酸素欠損のない被膜を形
成できること、かような被膜によれば焼結時における被
膜中へのグラファイトトレーからの炭素侵入を防止でき
ることを見出し、本発明を完成させたものである。
−ZrO2 複合物であっても、還元雰囲気および真空中
での蒸気圧が低く非常に安定であるY2 O3 の組成比率
を高くした複合物を溶射してグラファイトトレー表面に
溶射被膜を形成した場合には、酸素欠損のない被膜を形
成できること、かような被膜によれば焼結時における被
膜中へのグラファイトトレーからの炭素侵入を防止でき
ることを見出し、本発明を完成させたものである。
【0007】すなわち本発明による超硬合金またはサー
メット類の製品を焼結する際に使用する焼結用グラファ
イトトレーは、超硬合金またはサーメット類の製品を搭
載、保持する面に、20wt%超50wt%以下のZr
O2 を含むY2 O3 −ZrO 2 複合物の溶射被膜を形成
したことを特徴とするものである。
メット類の製品を焼結する際に使用する焼結用グラファ
イトトレーは、超硬合金またはサーメット類の製品を搭
載、保持する面に、20wt%超50wt%以下のZr
O2 を含むY2 O3 −ZrO 2 複合物の溶射被膜を形成
したことを特徴とするものである。
【0008】
【発明の実施の形態】前述したように、本発明で用いる
Y2 O3 −ZrO2 複合物によれば、Y2 O 3 の組成比
率を大きくすることによって酸素欠損のない溶射被膜を
形成することができ、その結果、焼結時に起こる被膜へ
のグラファイトトレーからの炭素侵入を防止でき、トレ
ー上に搭載する超硬合金またはサーメット類の製品とト
レーとの反応を効果的に防止できる。しかしながら、Y
2 O3 の組成比率が80wt%を超えるY2 O3 −Zr
O2 複合物を高温のプラズマ溶射により被覆したグラフ
ァイトトレーを用いて超硬合金またはサーメット類の製
品を焼成した場合には、焼結製品の抗折強度が低下する
傾向が認められる。
Y2 O3 −ZrO2 複合物によれば、Y2 O 3 の組成比
率を大きくすることによって酸素欠損のない溶射被膜を
形成することができ、その結果、焼結時に起こる被膜へ
のグラファイトトレーからの炭素侵入を防止でき、トレ
ー上に搭載する超硬合金またはサーメット類の製品とト
レーとの反応を効果的に防止できる。しかしながら、Y
2 O3 の組成比率が80wt%を超えるY2 O3 −Zr
O2 複合物を高温のプラズマ溶射により被覆したグラフ
ァイトトレーを用いて超硬合金またはサーメット類の製
品を焼成した場合には、焼結製品の抗折強度が低下する
傾向が認められる。
【0009】具体的には、超硬合金またはサーメット類
の製品に含まれている結合相金属成分であるCoの組成
比率が8wt%を超えて増加するに従ってこの傾向は顕
著になり、15wt%を超えると抗折強度の低下が著し
くなる。
の製品に含まれている結合相金属成分であるCoの組成
比率が8wt%を超えて増加するに従ってこの傾向は顕
著になり、15wt%を超えると抗折強度の低下が著し
くなる。
【0010】この現象は、Y2 O3 −ZrO2 複合物中
の80wt%を超える多量のY2 O 3 がプラズマ溶射の
ような高温の熱源により瞬時に溶融させられるため、安
定であるY2 O3 が部分的に酸素欠損型に変化し、焼結
時に容易にYとなって蒸発し、製品中の結合相金属成分
であるCoと反応してY−Coの金属間化合物をつくる
ことに起因する。この金属間化合物の融点は焼結温度で
ある1300〜1600℃よりはるかに低く、製品の焼
結が完了して温度を下げる過程においても、最後まで凝
固せずに液相で製品内部に存在するため、製品の内部欠
陥となり、いわゆる高温割れを起こすこととなる。
の80wt%を超える多量のY2 O 3 がプラズマ溶射の
ような高温の熱源により瞬時に溶融させられるため、安
定であるY2 O3 が部分的に酸素欠損型に変化し、焼結
時に容易にYとなって蒸発し、製品中の結合相金属成分
であるCoと反応してY−Coの金属間化合物をつくる
ことに起因する。この金属間化合物の融点は焼結温度で
ある1300〜1600℃よりはるかに低く、製品の焼
結が完了して温度を下げる過程においても、最後まで凝
固せずに液相で製品内部に存在するため、製品の内部欠
陥となり、いわゆる高温割れを起こすこととなる。
【0011】一方、Y2 O3 −ZrO2 複合物中のZr
O2 も、高温のプラズマ溶射により部分的に酸素欠損型
となり、焼結時にZrとなって冶金的に製品中の炭素と
反応し、Zr−Cの金属間化合物を形成するが、Zr−
Cの金属間化合物はY−Coの金属間化合物とは異な
り、融点が高いため、製品内部に存在しても品質的に悪
影響を及ぼすことはない。
O2 も、高温のプラズマ溶射により部分的に酸素欠損型
となり、焼結時にZrとなって冶金的に製品中の炭素と
反応し、Zr−Cの金属間化合物を形成するが、Zr−
Cの金属間化合物はY−Coの金属間化合物とは異な
り、融点が高いため、製品内部に存在しても品質的に悪
影響を及ぼすことはない。
【0012】上記の現象を焦点に、Y2 O3 −ZrO2
複合物中のY2 O3 とZrO2 の組成比率を検討した結
果、ZrO2 を20wt%を超え50wt%以下として
含ませたY2 O3 −ZrO2 複合物が、製品の品質に悪
影響を及ぼさない溶射被膜をグラファイトトレー表面に
形成できること、最も安定した製品品質をもたらすもの
は、Y2 O3 70wt%−ZrO2 30wt%の複合体
であることを確認した。
複合物中のY2 O3 とZrO2 の組成比率を検討した結
果、ZrO2 を20wt%を超え50wt%以下として
含ませたY2 O3 −ZrO2 複合物が、製品の品質に悪
影響を及ぼさない溶射被膜をグラファイトトレー表面に
形成できること、最も安定した製品品質をもたらすもの
は、Y2 O3 70wt%−ZrO2 30wt%の複合体
であることを確認した。
【0013】20wt%超50wt%以下のZrO2 を
含むY2 O3 −ZrO2 複合物の溶射被膜をグラファイ
トトレー表面に形成するに際しては、プラズマ溶射また
はアセチレンやプロパン等を燃料ガスとするガス溶射を
用いて、プラズマ炎またはガス炎中に複合物粉末を供給
し、半溶融状態としてグラファイトトレー表面に吹き付
ける。複合物粉末の平均粒径は一般的には20〜80μ
m程度のものが好ましく使用でき、この粉末をプラズマ
炎またはガス炎の比較的低温の領域、好ましくは複合物
の融点より500〜1000℃程度高い温度領域中に供
給する。グラファイトトレー表面に形成する溶射被膜の
厚さは一般的には50μm以上とすることが望ましい。
含むY2 O3 −ZrO2 複合物の溶射被膜をグラファイ
トトレー表面に形成するに際しては、プラズマ溶射また
はアセチレンやプロパン等を燃料ガスとするガス溶射を
用いて、プラズマ炎またはガス炎中に複合物粉末を供給
し、半溶融状態としてグラファイトトレー表面に吹き付
ける。複合物粉末の平均粒径は一般的には20〜80μ
m程度のものが好ましく使用でき、この粉末をプラズマ
炎またはガス炎の比較的低温の領域、好ましくは複合物
の融点より500〜1000℃程度高い温度領域中に供
給する。グラファイトトレー表面に形成する溶射被膜の
厚さは一般的には50μm以上とすることが望ましい。
【0014】
【実施例】表1に記載のNo.1〜No.3の組成比率
を有するY2 O3 −ZrO2 複合物(平均粒径40μ
m)を、プラズマ炎の約3000〜3500℃の温度領
域中に供給してプラズマ溶射を行い、グラファイトトレ
ー表面に膜厚約100μmの溶射被膜を形成した。
を有するY2 O3 −ZrO2 複合物(平均粒径40μ
m)を、プラズマ炎の約3000〜3500℃の温度領
域中に供給してプラズマ溶射を行い、グラファイトトレ
ー表面に膜厚約100μmの溶射被膜を形成した。
【0015】このグラファイトトレーの溶射被膜上に炭
化タングステン/コバルト(WC−15wt%Co)の
超硬合金製ドリルを搭載、保持して、窒素ガス雰囲気お
よび1.3×102 Paの低真空状態の焼結炉内で14
00℃で焼結させた。
化タングステン/コバルト(WC−15wt%Co)の
超硬合金製ドリルを搭載、保持して、窒素ガス雰囲気お
よび1.3×102 Paの低真空状態の焼結炉内で14
00℃で焼結させた。
【0016】焼結後の製品のトレーへの溶着、および焼
結製品の抗折強度を評価した結果を表1に併せて示す。
結製品の抗折強度を評価した結果を表1に併せて示す。
【0017】
【表1】
【0018】表1からわかるように、ZrO2 の組成比
率が80wt%と多量なNo.1の複合物による溶射被
膜では、焼結製品とトレーとが溶着してしまい、製品の
抗折強度を評価することができなかった。また、ZrO
2 の組成比率が20wt%であるNo.3の複合物によ
る溶射被膜では、製品のトレーへの溶着は認められなか
ったが、焼結製品の抗折強度が低下し、製品品質を低下
させた。このことから、Y2 O3 −ZrO2 複合物とし
ては、20wt%を超えるZrO2 を含有させる必要が
あることがわかる。
率が80wt%と多量なNo.1の複合物による溶射被
膜では、焼結製品とトレーとが溶着してしまい、製品の
抗折強度を評価することができなかった。また、ZrO
2 の組成比率が20wt%であるNo.3の複合物によ
る溶射被膜では、製品のトレーへの溶着は認められなか
ったが、焼結製品の抗折強度が低下し、製品品質を低下
させた。このことから、Y2 O3 −ZrO2 複合物とし
ては、20wt%を超えるZrO2 を含有させる必要が
あることがわかる。
【0019】これに対してZrO2 の組成比率が30w
t%であるNo.2の複合物による溶射被膜では、製品
とトレーとの間での炭素の移動現象も発生せず、製品の
トレーへの溶着が見られなかった。また、製品の抗折強
度の低下も見られず、トレーの繰り返し使用が可能とな
り、その結果、製品品質が安定し、製造コストの低減も
図ることができる。
t%であるNo.2の複合物による溶射被膜では、製品
とトレーとの間での炭素の移動現象も発生せず、製品の
トレーへの溶着が見られなかった。また、製品の抗折強
度の低下も見られず、トレーの繰り返し使用が可能とな
り、その結果、製品品質が安定し、製造コストの低減も
図ることができる。
【0020】
【発明の効果】以上の説明からわかるように本発明の焼
結用グラファイトトレーにおいては、20wt%超50
wt%以下のZrO2 を含み、Y2 O3 の組成比率を高
くしたY2 O3 −ZrO2 複合物の溶射被膜をグラファ
イトトレーの表面に形成することにより、グラファイト
トレー表面との結合力が強く、しかも酸素欠損のない被
膜を形成することができる。
結用グラファイトトレーにおいては、20wt%超50
wt%以下のZrO2 を含み、Y2 O3 の組成比率を高
くしたY2 O3 −ZrO2 複合物の溶射被膜をグラファ
イトトレーの表面に形成することにより、グラファイト
トレー表面との結合力が強く、しかも酸素欠損のない被
膜を形成することができる。
【0021】その結果、グラファイトトレーを繰り返し
使用することが可能となり、製品品質の安定化および製
造コストの低減化を図ることができ、さらには、焼結時
における被膜中へのグラファイトトレーからの炭素侵入
や、製品とグラファイトトレーとの間での炭素の移動現
象を阻止して、製品品質の低下や製品とトレーとの溶着
を効果的に防止することができる。
使用することが可能となり、製品品質の安定化および製
造コストの低減化を図ることができ、さらには、焼結時
における被膜中へのグラファイトトレーからの炭素侵入
や、製品とグラファイトトレーとの間での炭素の移動現
象を阻止して、製品品質の低下や製品とトレーとの溶着
を効果的に防止することができる。
Claims (2)
- 【請求項1】 超硬合金またはサーメット類の製品を焼
結する際に使用する焼結用グラファイトトレーにおい
て、超硬合金またはサーメット類の製品を搭載、保持す
る面に、20wt%超50wt%以下のZrO2 を含む
Y2 O3 −ZrO 2 複合物の溶射被膜を形成したことを
特徴とする焼結用グラファイトトレー。 - 【請求項2】 前記Y2 O3 −ZrO2 複合物が、30
wt%のZrO2 を含むY2 O3 −ZrO2 複合物であ
ることを特徴とする請求項1に記載の焼結用グラファイ
トトレー。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000279541A JP2002179485A (ja) | 2000-09-14 | 2000-09-14 | 焼結用グラファイトトレー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000279541A JP2002179485A (ja) | 2000-09-14 | 2000-09-14 | 焼結用グラファイトトレー |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002179485A true JP2002179485A (ja) | 2002-06-26 |
Family
ID=18764534
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000279541A Pending JP2002179485A (ja) | 2000-09-14 | 2000-09-14 | 焼結用グラファイトトレー |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002179485A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004332012A (ja) * | 2003-05-01 | 2004-11-25 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 耐熱性治具及び熱処理・焼結方法 |
JP2005281032A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Shinwa Kogyo Kk | 焼結用グラファイトトレー |
JP2009299134A (ja) * | 2008-06-13 | 2009-12-24 | Jfe Steel Corp | ハースロール |
WO2017011315A3 (en) * | 2015-07-10 | 2017-09-14 | Entegris, Inc. | Coatings for glass shaping molds and molds comprising the same |
-
2000
- 2000-09-14 JP JP2000279541A patent/JP2002179485A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004332012A (ja) * | 2003-05-01 | 2004-11-25 | Shin Etsu Chem Co Ltd | 耐熱性治具及び熱処理・焼結方法 |
JP2005281032A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Shinwa Kogyo Kk | 焼結用グラファイトトレー |
JP2009299134A (ja) * | 2008-06-13 | 2009-12-24 | Jfe Steel Corp | ハースロール |
WO2017011315A3 (en) * | 2015-07-10 | 2017-09-14 | Entegris, Inc. | Coatings for glass shaping molds and molds comprising the same |
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