JP2014141691A - Hard sintered alloy - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、硬質焼結合金に関する。 The present invention relates to a hard sintered alloy.
各種機械設備や機械装置などに用いられる耐摩耗材料に対する要求は年々厳しくなっており、近年では、単に耐摩耗性が高いのみでなく、耐食性、耐熱性などに優れていることが求められている。 The demand for wear-resistant materials used in various machinery and equipment is becoming stricter year by year. In recent years, not only high wear resistance but also excellent corrosion resistance and heat resistance are required. .
このような耐摩耗材料として、従来より、セラミックと金属との複合材料であるサーメットが検討されており、なかでも、ＷＣ基超硬合金が耐摩耗材料として幅広く用いられている。しかしながら、ＷＣ基超硬合金は比重が鋼材の約２倍程度と重く、さらには、２００℃以上の温度でＷＣの分解が発生し、硬度低下が引き起こされ、耐摩耗性が劣化してしまうという問題がある。 As such an abrasion resistant material, cermet which is a composite material of ceramic and metal has been studied conventionally, and among them, WC based cemented carbide is widely used as an abrasion resistant material. However, WC-based cemented carbide has a specific gravity approximately twice as heavy as that of steel, and further, decomposition of WC occurs at a temperature of 200 ° C. or higher, resulting in a decrease in hardness and a decrease in wear resistance. There's a problem.
これに対し、特許文献１，２では、耐食性、および耐熱性に優れた耐摩耗材料として、Ｍｏ２ＦｅＢ２やＭｏ２ＮｉＢ２などの複硼化物を含有する硬質焼結合金が提案されている。 On the other hand, Patent Documents 1 and 2 propose hard sintered alloys containing double borides such as Mo 2 FeB 2 and Mo 2 NiB 2 as wear-resistant materials having excellent corrosion resistance and heat resistance. .
しかしながら、上述した特許文献１，２に記載された硬質焼結合金では、耐食性、耐熱性、および機械的強度に優れているものの、耐摩耗性のさらなる改善が求められていた。 However, although the hard sintered alloys described in Patent Documents 1 and 2 described above are excellent in corrosion resistance, heat resistance, and mechanical strength, further improvement in wear resistance has been demanded.
本発明は、耐食性および耐熱性に優れ、かつ、高い機械的強度を実現しながら耐摩耗性の向上が可能な硬質焼結合金を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a hard sintered alloy that is excellent in corrosion resistance and heat resistance, and that can improve wear resistance while realizing high mechanical strength.
本発明者らは、特定の複硼化物を含む硬質相粒子と、特定の合金を含む結合相とからなる硬質焼結合金において、硬質焼結合金の微細構造に着目し、鋭意検討した結果、硬質焼結合金の微細構造を特定の範囲、具体的には、硬質相粒子の平均粒径を０．５〜５μｍの範囲、硬質相粒子同士の接触率を６０％以下、結合相の平均自由行程を５μｍ以下に、それぞれ制御することにより、得られる硬質焼結合金において、高い機械的強度を実現しながら耐摩耗性の向上が可能であることを見出し、本発明を完成させるに至った。 In the hard sintered alloy composed of hard phase particles containing a specific double boride and a binder phase containing a specific alloy, the present inventors focused on the microstructure of the hard sintered alloy, and as a result of intensive studies, The microstructure of the hard sintered alloy is in a specific range, specifically, the average particle size of the hard phase particles is in the range of 0.5 to 5 μm, the contact ratio between the hard phase particles is 60% or less, and the average freeness of the binder phase By controlling the stroke to 5 μm or less, it was found that the obtained hard sintered alloy can improve wear resistance while realizing high mechanical strength, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明によれば、Ｍ２Ｍ’Ｂ２型（Ｍ、Ｍ’は互いに異なる金属原子）の複硼化物を含む硬質相粒子と、Ｍ’を主成分として含有する合金を含む結合相とからなる硬質焼結合金であって、前記硬質相粒子の平均粒径が０．５〜５μｍ、前記硬質相同士粒子の接触率が６０％以下、前記結合相の平均自由行程が５μｍ以下であることを特徴とする硬質焼結合金が提供される。 That is, according to the present invention, a hard phase particle containing a double boride of M 2 M′B 2 type (M and M ′ are different metal atoms) and a binder phase containing an alloy containing M ′ as a main component. A hard sintered alloy comprising: an average particle diameter of the hard phase particles of 0.5 to 5 μm, a contact ratio of the hard phase particles of 60% or less, and an average free path of the binder phase of 5 μm or less. There is provided a hard sintered alloy characterized in that.
本発明において、前記硬質相粒子がＭｏ２ＦｅＢ２型の複硼化物からなり、前記結合相がＦｅ基合金からなり、前記硬質相粒子の割合が３５〜９５重量％であるように構成することができる。 In the present invention, the hard phase particles are made of a Mo 2 FeB 2 type double boride, the binder phase is made of an Fe-based alloy, and the ratio of the hard phase particles is 35 to 95% by weight. Can do.
本発明によれば、硬質焼結合金の微細構造を上記範囲に制御することにより、耐食性および耐熱性に優れ、かつ、高い機械的強度を実現しながら耐摩耗性を向上させた硬質焼結合金を提供することができる。 According to the present invention, by controlling the microstructure of the hard sintered alloy within the above range, the hard sintered alloy has excellent corrosion resistance and heat resistance, and improved wear resistance while realizing high mechanical strength. Can be provided.
以下、本発明の硬質焼結合金について説明する。
本発明の硬質焼結合金は、Ｍ２Ｍ’Ｂ２型（Ｍ、Ｍ’は互いに異なる金属原子）の複硼化物を含む硬質相粒子と、Ｍ’を主成分として含有する合金を含む結合相とからなり、前記硬質相粒子の平均粒径が０．５〜５μｍ、前記硬質相粒子同士の接触率が６０％以下、前記結合相の平均自由行程が５μｍ以下であることを特徴とする。
Hereinafter, the hard sintered alloy of the present invention will be described.
The hard sintered alloy of the present invention is a bond containing hard phase particles containing double boride of M 2 M′B 2 type (M and M ′ are different metal atoms) and an alloy containing M ′ as a main component. The hard phase particles have an average particle size of 0.5 to 5 μm, the contact ratio between the hard phase particles is 60% or less, and the average free path of the binder phase is 5 μm or less. .
＜硬質相粒子＞
本発明の硬質焼結合金を構成する硬質相粒子は、Ｍ２Ｍ’Ｂ２型の複硼化物を主として含み、硬質焼結合金の硬度、すなわち耐摩耗性に寄与する。本発明の硬質焼結合金において、硬質相粒子は、後述する結合相のマトリックス中に分散された状態で存在している。
<Hard phase particles>
The hard phase particles constituting the hard sintered alloy of the present invention mainly contain M 2 M′B 2 type double boride and contribute to the hardness of the hard sintered alloy, that is, the wear resistance. In the hard sintered alloy of the present invention, the hard phase particles are present in a dispersed state in a matrix of a binder phase described later.
硬質相粒子を構成する、Ｍ２Ｍ’Ｂ２型の複硼化物において、Ｍ、Ｍ’は互いに異なる金属原子を示し、Ｍの具体例としては、Ｍｏ，Ｗなどが挙げられ、Ｍ’の具体例としては、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｖ，Ｃｏなどが挙げられる。これらのなかでも、硬質焼結合金を耐摩耗性により優れるものとすることができるという観点より、ＭがＭｏであり、Ｍ’がＦｅである、Ｍｏ２ＦｅＢ２型の複硼化物、または、ＭがＭｏであり、Ｍ’がＮｉである、Ｍｏ２ＮｉＢ２型の複硼化物が好ましい。なお、Ｍｏ２ＦｅＢ２型の複硼化物としては、Ｍｏの一部が、Ｗ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｈｆなどの他の元素で置換されたものであってよく、さらには、Ｆｅの一部が、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｖ，Ｃｏなどの他の元素で置換されたものであってもよい。同様に、Ｍｏ２ＮｉＢ２型の複硼化物としては、Ｍｏの一部が、Ｗ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｈｆなどの他の元素で置換されたものであってよく、さらには、Ｎｉの一部が、Ｆｅ，Ｃｒ，Ｖ，Ｃｏなどの他の元素で置換されたものであってもよい。 In the M 2 M′B 2 type double boride constituting the hard phase particles, M and M ′ represent different metal atoms, and specific examples of M include Mo, W and the like. Specific examples include Fe, Ni, Cr, V, Co and the like. Among these, from the viewpoint that the hard sintered alloy can be made more excellent in wear resistance, a Mo 2 FeB 2 type double boride in which M is Mo and M ′ is Fe, or A Mo 2 NiB 2 type double boride, in which M is Mo and M ′ is Ni, is preferred. The Mo 2 FeB 2 type double boride may be one in which a part of Mo is substituted with other elements such as W, Nb, Zr, Ti, Ta, and Hf. May be substituted with other elements such as Ni, Cr, V, and Co. Similarly, as the Mo 2 NiB 2 type double boride, a part of Mo may be substituted with other elements such as W, Nb, Zr, Ti, Ta, Hf, A part of Ni may be substituted with other elements such as Fe, Cr, V, and Co.
本発明の硬質焼結合金中における、硬質相粒子の含有割合は、好ましくは３５〜９５重量％である。硬質相粒子の含有割合は、たとえば、原料中における、ＭおよびＢの割合を調整することにより制御することができる。硬質相粒子の含有割合が少なすぎると、耐摩耗性が低下するおそれがある。一方、多すぎると、強度および耐熱衝撃性が低下するおそれがある。 The content ratio of the hard phase particles in the hard sintered alloy of the present invention is preferably 35 to 95% by weight. The content ratio of the hard phase particles can be controlled, for example, by adjusting the ratio of M and B in the raw material. When there is too little content rate of a hard phase particle, there exists a possibility that abrasion resistance may fall. On the other hand, if too large, the strength and thermal shock resistance may be reduced.
＜結合相＞
本発明の硬質焼結合金を構成する結合相は、Ｍ’を主成分として含有する合金を主として含み、上述した硬質相粒子を結合するためのマトリックスを形成する相である。結合相を構成するＭ’を主成分として含有する合金におけるＭ’は、上述した硬質相粒子のＭ２Ｍ’Ｂ２型の複硼化物を構成するＭ’と同じものであり、たとえば、硬質相粒子が、Ｍｏ２ＦｅＢ２型の複硼化物を主成分とするものである場合には、結合相は、Ｍ’がＦｅであるＦｅ基合金を主成分とするものとなり、また、硬質相粒子が、Ｍｏ２ＮｉＢ２型の複硼化物を主成分とするものである場合には、結合相は、Ｍ’がＮｉであるＮｉ基合金を主成分とするものとなる。結合相を構成する合金の具体例としては、結合相がＦｅ基合金を主成分とするものである場合には、Ｆｅと、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ａｌから選択される少なくとも１種との合金が挙げられ、結合相がＮｉ基合金を主成分とするものである場合には、Ｎｉと、Ｃｏ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｆｅ，Ｓｉ，Ｍｎから選択される少なくとも１種との合金が挙げられる。
<Binder phase>
The binder phase constituting the hard sintered alloy of the present invention is a phase that mainly contains an alloy containing M ′ as a main component and forms a matrix for binding the hard phase particles described above. M ′ in the alloy containing M ′ constituting the binder phase as a main component is the same as M ′ constituting the M 2 M′B 2 type double boride of the hard phase particles described above. When the phase particles are mainly composed of Mo 2 FeB 2 type double boride, the binder phase is composed mainly of an Fe-based alloy whose M ′ is Fe, and the hard phase When the particles are mainly composed of Mo 2 NiB 2 type double boride, the binder phase is composed mainly of a Ni-based alloy whose M ′ is Ni. As a specific example of the alloy constituting the binder phase, when the binder phase is mainly composed of an Fe-based alloy, Fe and at least one selected from Cr, Ni, Mo, Mn, and Al When the binder phase is mainly composed of a Ni-based alloy, an alloy of Ni and at least one selected from Co, Cr, Mo, W, Fe, Si, and Mn Is mentioned.
＜硬質焼結合金の微細構造＞
本発明の硬質焼結合金は、その微細構造、具体的には、硬質相粒子の平均粒径、硬質相粒子同士の接触率および結合相の平均自由行程が、後述する所定の範囲に制御されたものであり、これらを、後述する所定の範囲に制御することにより、本発明の硬質焼結合金を、耐食性および耐熱性に優れ、かつ、高い機械的強度を実現しながら耐摩耗性が向上されたものとすることが可能となる。
<Microstructure of hard sintered alloy>
In the hard sintered alloy of the present invention, the microstructure, specifically, the average particle diameter of the hard phase particles, the contact ratio between the hard phase particles, and the average free path of the binder phase are controlled within a predetermined range described later. By controlling these within a predetermined range described later, the hard sintered alloy of the present invention has excellent corrosion resistance and heat resistance and improved wear resistance while realizing high mechanical strength. It becomes possible to be made.
特に、本発明者等は、硬質焼結合金を構成する組成を調整し、硬質焼結合金の耐摩耗性を向上させると（たとえば、Ｃｒを６〜２０重量％の範囲としながら、Ｂの量を増加させることにより、硬質焼結合金の耐摩耗性を向上させると）、耐摩耗性は増加するものの、抗折力が低下してしまう傾向にある一方で、硬質相粒子の平均粒径、硬質相粒子同士の接触率および結合相の平均自由行程を、後述する所定の範囲に制御することにより、耐摩耗性を増加させながら、抗折力の低下を抑制できることを見出し、このような知見に基づいて、これらを後述する所定の範囲に制御するものである。 In particular, the inventors adjust the composition of the hard sintered alloy to improve the wear resistance of the hard sintered alloy (for example, the amount of B while keeping Cr in the range of 6 to 20% by weight). By increasing the wear resistance of the hard sintered alloy, the wear resistance increases, but the bending strength tends to decrease, while the average particle size of the hard phase particles, It has been found that by controlling the contact ratio between the hard phase particles and the mean free path of the binder phase within a predetermined range, which will be described later, it is possible to suppress the decrease in the bending strength while increasing the wear resistance. Based on the above, these are controlled within a predetermined range to be described later.
すなわち、本発明の硬質焼結合金は、上述した硬質相粒子の平均粒径が、０．５〜５μｍの範囲であり、好ましくは１〜２μｍの範囲である。硬質相粒子の平均粒径を０．５μｍ未満とするためには、焼結前の原料粉末を微細なものとするために、原料粉末の粉砕工程に多大な時間を費やす必要があり、製造コストの増大を招いてしまうとともに、粉砕装置からの不純物の混入が増大してしまい、得られる硬質焼結合金の耐食性が低下してしまう。さらには、硬質相粒子の平均粒径が０．５μｍ未満であると、単位面積当たりの硬質相粒子の数が増加し、硬質相粒子の分散性の制御が困難となり、硬質相粒子の凝集が発生し、このような凝集部分において強度が著しく低下してしまうという不具合を生じてしまう。そのため、本発明においては、硬質相粒子の平均粒径の下限は、０．５μｍとすることが望ましい。一方、硬質相粒子の平均粒径が５μｍを超えると、単位面積当たりの硬質相粒子の数が減少してしまい、これにより、硬質焼結合金の表面における結合相の面積が大きくなってしまう。そして、その結果、結合相が塑性変形し易くなり、機械強度が著しく低下してしまうという不具合を生じてしまう。 That is, in the hard sintered alloy of the present invention, the average particle diameter of the hard phase particles described above is in the range of 0.5 to 5 μm, preferably in the range of 1 to 2 μm. In order to make the average particle size of the hard phase particles less than 0.5 μm, it is necessary to spend a great deal of time in the pulverization process of the raw material powder in order to make the raw material powder before sintering fine, and the manufacturing cost In addition, an increase in the amount of impurities from the pulverizer increases and the corrosion resistance of the resulting hard sintered alloy decreases. Furthermore, when the average particle size of the hard phase particles is less than 0.5 μm, the number of hard phase particles per unit area increases, and it becomes difficult to control the dispersibility of the hard phase particles, and the aggregation of the hard phase particles is difficult. This causes a problem that the strength is remarkably lowered at such agglomerated portion. Therefore, in the present invention, the lower limit of the average particle size of the hard phase particles is preferably 0.5 μm. On the other hand, when the average particle diameter of the hard phase particles exceeds 5 μm, the number of hard phase particles per unit area decreases, and thereby the area of the binder phase on the surface of the hard sintered alloy increases. As a result, the binder phase is easily plastically deformed, resulting in a problem that the mechanical strength is significantly reduced.
なお、本発明において、硬質相粒子の平均粒径を上記範囲とする方法としては、たとえば、硬質焼結合金を製造する際における粉砕混合工程において、粉砕混合後の原料粉末の平均粒径が所定の範囲となるように制御する方法や、焼結工程における、焼結条件を所定の範囲となるように制御する方法、さらにはこれらの方法を組み合わせて行なう方法などが挙げられる。 In the present invention, the method for setting the average particle size of the hard phase particles in the above range is, for example, that the average particle size of the raw material powder after pulverization and mixing is predetermined in the pulverization and mixing step when manufacturing a hard sintered alloy. And a method for controlling the sintering conditions in the sintering step so as to be within a predetermined range, and a method for combining these methods.
また、硬質相粒子の平均粒径は、たとえば、硬質相粒子の円相当径を算出し、算出した円相当径の平均値を演算することにより測定することができる。具体的には、まず、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、硬質焼結合金の表面について、反射電子像の撮影を行い、得られた反射電子像について、硬質相粒子が白色となり、結合相部分が黒色となるように２値化処理を行なう。次いで、２値化処理を行なった反射電子像を用いて、画像解析装置により、硬質相粒子の面積の測定を行い、測定した硬質相粒子の面積と同じ面積を有する円の直径を算出することで、硬質相粒子の円相当径を算出する。そして、このような円相当径の算出を、反射電子像中に存在する全ての硬質相粒子について行い、得られた各硬質相粒子の円相当径の平均値を算出し、算出された平均値を硬質相の平均粒径とすることができる。 The average particle diameter of the hard phase particles can be measured, for example, by calculating the equivalent circle diameter of the hard phase particles and calculating the average value of the calculated equivalent circle diameters. Specifically, first, using a scanning electron microscope (SEM), a reflected electron image was taken on the surface of the hard sintered alloy, and in the obtained reflected electron image, the hard phase particles became white and bonded. Binarization processing is performed so that the phase portion is black. Next, using the reflected electron image that has been binarized, the area of the hard phase particles is measured by an image analyzer, and the diameter of a circle having the same area as the area of the measured hard phase particles is calculated. Then, the equivalent circle diameter of the hard phase particles is calculated. Then, such calculation of the equivalent circle diameter is performed for all the hard phase particles present in the reflected electron image, the average value of the equivalent circle diameters of the obtained respective hard phase particles is calculated, and the calculated average value Can be the average particle size of the hard phase.
また、本発明の硬質焼結合金は、硬質相粒子同士の接触率（Ｃｏｎｔｉｇｕｉｔｙ）が６０％以下であり、好ましくは５９％以下、さらに好ましくは５５％以下である。硬質相粒子同士の接触率は、硬質相粒子の分散性を表す指標であり、接触率が低いほど分散性に優れ、これにより強度の向上が可能となる。硬質相粒子同士の接触率が高すぎると、硬質相粒子同士の接触によって粗大な凝集体が発生したり、硬質相粒子同士が結合することによる粒成長が発現してしまい、ここに応力集中が生じ、機械強度が著しく低下してしまうという不具合を生じてしまう。 Further, the hard sintered alloy of the present invention has a contact ratio between hard phase particles of 60% or less, preferably 59% or less, more preferably 55% or less. The contact rate between the hard phase particles is an index representing the dispersibility of the hard phase particles, and the lower the contact rate, the better the dispersibility, and thereby the strength can be improved. If the contact ratio between the hard phase particles is too high, coarse aggregates are generated due to the contact between the hard phase particles, or grain growth due to bonding between the hard phase particles appears, and stress concentration occurs here. This causes a problem that the mechanical strength is significantly reduced.
なお、本発明において、硬質相粒子同士の接触率を上記範囲とする方法としては、たとえば、硬質焼結合金の組成が特定の範囲となるように制御する方法や、硬質焼結合金を製造する際における乾燥工程において生成するパラフィンからなるバインダの凝集体を、焼結を行なう前に取り除く処理を行なう方法、焼結工程における、焼結条件を所定の範囲に制御する方法、さらにはこれらの方法を組み合わせて行なう方法などが挙げられる。 In the present invention, as a method for setting the contact ratio between the hard phase particles in the above range, for example, a method for controlling the composition of the hard sintered alloy to be in a specific range or a hard sintered alloy is produced. A method of removing the binder aggregates composed of paraffin generated in the drying step before sintering, a method of controlling the sintering conditions in a predetermined range in the sintering step, and these methods And a method of combining them.
また、硬質相粒子同士の接触率は、たとえば、次のようにして測定することができる。すなわち、まず、上述した平均粒径の測定と同様にして、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、硬質焼結合金の表面について、反射電子像の撮影を行い、得られた反射電子像について、硬質相粒子が白色となり、結合相部分が黒色となるように２値化処理を行なう。次いで、図１に示すように、２値化処理を行なった反射電子像上に、任意に所定の長さの測定用のラインＬを引き、ラインＬ上に存在する硬質相界面について観察を行なう。なお、図１は、本発明の硬質焼結合金の微細構造の測定方法を説明するための図である。具体的には、硬質相粒子界面について観察を行い、硬質相粒子同士が互いに接触している界面を、硬質相−硬質相界面ＩＨＨとし、硬質相粒子と結合相とが互いに接触している界面を、硬質相−結合相界面ＩＨＢとし、これらの数をカウントする。そして、本発明においては、硬質相−硬質相界面ＩＨＨのＬ１の単位長さ当たりの数Ｎ（ＩＨＨ）と、硬質相−結合相界面ＩＨＢのＬ１の単位長さ当たりの数Ｎ（ＩＨＢ）から、下記式（１）にしたがって、硬質相粒子同士の接触率Ｃ（単位は、％）を算出することができる。
Ｃ＝２Ｎ（ＩＨＨ）／｛２Ｎ（ＩＨＨ）＋Ｎ（ＩＨＢ）｝×１００ …（１）
なお、上記方法にしたがって、硬質相粒子同士の接触率を算出する際には、上記とは別の測定用のラインＬを、上記とは異なる場所を通るようにＳＥＭ写真上に引き、同様にして、硬質相−硬質相界面ＩＨＨ、および硬質相−結合相界面ＩＨＢの数をカウントする操作を、３枚の反射電子像写真について、それぞれ４回行い、合計１２回の測定結果を平均することにより、硬質相粒子同士の接触率を算出することが好ましい。
Moreover, the contact rate between hard phase particles can be measured as follows, for example. That is, first, in the same manner as the measurement of the average particle diameter described above, a reflected electron image was taken on the surface of the hard sintered alloy using a scanning electron microscope (SEM), and the obtained reflected electron image was obtained. The binarization process is performed so that the hard phase particles are white and the binder phase portion is black. Next, as shown in FIG. 1, a measurement line L having a predetermined length is arbitrarily drawn on the reflected electron image subjected to the binarization process, and the hard phase interface existing on the line L is observed. . In addition, FIG. 1 is a figure for demonstrating the measuring method of the fine structure of the hard sintered alloy of this invention. Specifically, the hard phase particle interface is observed, and the interface where the hard phase particles are in contact with each other is defined as a hard phase-hard phase interface IHH , and the hard phase particles and the binder phase are in contact with each other. The interface is the hard phase-bonded phase interface I HB, and these numbers are counted. In the present invention, the number N (I HH ) per unit length of L1 of the hard phase-hard phase interface I HH and the number N per unit length of L1 of the hard phase-binding phase interface I HB ( I HB ), the contact ratio C (unit:%) between the hard phase particles can be calculated according to the following formula (1).
C = 2N (I HH ) / {2N (I HH ) + N (I HB )} × 100 (1)
When calculating the contact ratio between the hard phase particles according to the above method, a measurement line L different from the above is drawn on the SEM photograph so as to pass through a place different from the above, and similarly. Then, the operation of counting the number of the hard phase-hard phase interface I HH and the number of the hard phase-bond phase interface I HB was performed four times for each of the three reflected electron image photographs, and the measurement results for a total of 12 times were averaged. It is preferable to calculate the contact ratio between the hard phase particles.
さらに、本発明の硬質焼結合金は、結合相の平均自由行程が５μｍ以下であり、好ましくは３μｍ以下、さらに好ましくは２．７μｍ以下である。結合相の平均自由行程が５μｍを超えると、硬質相粒子を含有せず、結合相のみからなる部分の面積が広くなってしまい、得られる硬質焼結合金を耐摩耗材料として使用した場合に、このような結合相のみからなる部分において、摩耗が生じてしまい、結果として、耐摩耗性が低下してしまう。また、結合相は、硬質相粒子よりも卑な電位を示すため、このような結合相のみからなる部分において、腐食が進行し易くなり、結果として、耐食性が低下してしまう。 Further, in the hard sintered alloy of the present invention, the mean free path of the binder phase is 5 μm or less, preferably 3 μm or less, more preferably 2.7 μm or less. When the mean free path of the binder phase exceeds 5 μm, it does not contain hard phase particles, the area of the portion consisting only of the binder phase becomes wide, and when the obtained hard sintered alloy is used as an abrasion resistant material, Wear occurs in such a portion consisting only of the binder phase, and as a result, the wear resistance decreases. In addition, since the binder phase exhibits a lower potential than the hard phase particles, corrosion tends to proceed in the portion consisting only of such binder phase, and as a result, the corrosion resistance decreases.
なお、本発明において、結合相の平均自由行程を上記範囲とする方法としては、たとえば、硬質焼結合金中における硬質相粒子の含有割合を特定範囲とする方法や、焼結工程における、焼結条件を所定の範囲に制御する方法、さらにはこれらの方法を組み合わせて行なう方法などが挙げられる。 In the present invention, examples of the method for setting the mean free path of the binder phase in the above range include, for example, a method in which the content ratio of the hard phase particles in the hard sintered alloy is in a specific range, and sintering in the sintering step. Examples include a method of controlling the conditions within a predetermined range, and a method of combining these methods.
結合相の平均自由行程は、たとえば、次のようにして測定することができる。すなわち、まず、上述した平均粒径の測定と同様にして、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、硬質焼結合金の表面について、反射電子像の撮影を行い、得られた反射電子像について、硬質相粒子が白色となり、結合相部分が黒色となるように２値化処理を行なう。そして、２値化処理を行なったＳＥＭ像を用いて、画像解析装置により、硬質相粒子間の距離（図１参照）の測定を行い、得られた硬質相粒子間の距離の平均値を算出することで、結合相の平均自由行程を求めることができる。 The mean free path of the binder phase can be measured, for example, as follows. That is, first, in the same manner as the measurement of the average particle diameter described above, a reflected electron image was taken on the surface of the hard sintered alloy using a scanning electron microscope (SEM), and the obtained reflected electron image was obtained. The binarization process is performed so that the hard phase particles are white and the binder phase portion is black. Then, using the SEM image subjected to the binarization process, the distance between the hard phase particles (see FIG. 1) is measured by an image analyzer, and the average value of the distance between the obtained hard phase particles is calculated. By doing so, the mean free path of the binder phase can be obtained.
＜硬質焼結合金の組成＞
本発明の硬質焼結合金の組成は、硬質相粒子が、Ｍｏ２ＦｅＢ２型の複硼化物を主成分とするものであり、結合相が、Ｆｅ基合金を主成分とするものである場合には、Ｂ：３．５〜６．０重量％、Ｍｏ：３０〜５５重量％、Ｃｒ：６〜２０重量％、Ｎｉ：２〜１０重量％、Ｆｅ：残部であることが好ましい。
<Composition of hard sintered alloy>
The composition of the hard sintered alloy of the present invention is such that the hard phase particles are mainly composed of a Mo 2 FeB 2 type double boride and the binder phase is composed mainly of an Fe-based alloy. It is preferable that B: 3.5 to 6.0 wt%, Mo: 30 to 55 wt%, Cr: 6 to 20 wt%, Ni: 2 to 10 wt%, and Fe: balance.
Ｂ（ホウ素）は、硬質相粒子となる複硼化物を形成するための元素である。Ｂの含有割合が低すぎると、硬質相粒子の含有割合が低くなってしまい、これにより耐摩耗性が低下するおそれがある。一方、Ｂの含有割合が高すぎると、硬質相粒子同士の接触率が高くなってしまい、結果として、機械的強度が低下してしまう。 B (boron) is an element for forming a double boride that becomes hard phase particles. When the content ratio of B is too low, the content ratio of the hard phase particles becomes low, which may reduce the wear resistance. On the other hand, when the content ratio of B is too high, the contact ratio between the hard phase particles is increased, and as a result, the mechanical strength is decreased.
Ｍｏ（モリブデン）は、Ｂとともに、硬質相粒子となる複硼化物を形成するための元素であるとともに、Ｍｏの一部は結合相に固溶し、これにより耐食性を向上させる効果を有する。Ｍｏの含有割合が低すぎると、耐摩耗性および耐食性が低下するおそれがある。一方、Ｍｏの含有割合が高すぎると、第３相を形成し、機械的強度が低下してしまう。 Mo (molybdenum) is an element for forming a double boride that becomes hard phase particles together with B, and a part of Mo is dissolved in the binder phase, thereby having an effect of improving the corrosion resistance. If the Mo content is too low, the wear resistance and corrosion resistance may be reduced. On the other hand, if the Mo content is too high, a third phase is formed and the mechanical strength is reduced.
Ｆｅ（鉄）は、Ｂ，Ｍｏとともに、硬質相粒子となる複硼化物を形成するための元素であるとともに、結合相の主成分を構成する。Ｆｅ含有量が１０質量％未満の場合は、十分な液相が出現せず緻密な焼結体が得られず、強度の低下を招く。なお、Ｂ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｎｉ等の元素の合計量が９０重量％を越えてしまい、Ｆｅを１０重量％含有できない場合には、いうまでもなく、各元素の許容される重量％の範囲内において、その量を減じて、残部に１０重量％以上のＦｅを確保する。一方、多すぎると、耐摩耗性および耐食性が低下するおそれがある。 Fe (iron), together with B and Mo, is an element for forming double borides to be hard phase particles, and constitutes the main component of the binder phase. When the Fe content is less than 10% by mass, a sufficient liquid phase does not appear and a dense sintered body cannot be obtained, resulting in a decrease in strength. Needless to say, when the total amount of elements such as B, Mo, Cr and Ni exceeds 90% by weight and 10% by weight of Fe cannot be contained, it goes without saying that the range of allowable weight% of each element. In the inside, the amount is reduced to secure 10% by weight or more of Fe in the balance. On the other hand, if it is too much, wear resistance and corrosion resistance may be lowered.
Ｎｉ（ニッケル）およびＣｒ（クロム）は、いずれも本発明の硬質合金の耐食性および耐酸化性を向上させる効果を示す。また、ＮｉとＣｒを組合わせて使用（複合含有）することで、結合相をマルテンサイト、フェライト、オーステナイトおよびこれらの混相組織に任意に制御することにより、機械的特性および耐摩耗性を低減することなく、用途に応じた耐食性、耐熱性および非磁性化の付与が可能である。 Both Ni (nickel) and Cr (chromium) exhibit the effect of improving the corrosion resistance and oxidation resistance of the hard alloy of the present invention. Also, by using Ni and Cr in combination (comprising inclusion), mechanical properties and wear resistance are reduced by arbitrarily controlling the binder phase to martensite, ferrite, austenite and their mixed phase structure. Therefore, it is possible to impart corrosion resistance, heat resistance and demagnetization according to the application.
あるいは、硬質相粒子が、Ｍｏ２ＮｉＢ２型の複硼化物を主成分とするものであり、結合相がＮｉ基合金を主成分とするものである場合には、本発明の硬質焼結合金の組成は、Ｂ：３．５〜６．０重量％、Ｍｏ：２８〜６２重量％、Ｃｒ：０〜３０重量％、Ｖ：０〜２０重量％、Ｎｉ：残部であることが好ましい。 Alternatively, when the hard phase particles are mainly composed of Mo 2 NiB 2 type double boride and the binder phase is mainly composed of a Ni-based alloy, the hard sintered alloy of the present invention is used. The composition of B is preferably 3.5 to 6.0 wt%, Mo: 28 to 62 wt%, Cr: 0 to 30 wt%, V: 0 to 20 wt%, and Ni: the balance.
硬質相粒子が、Ｍｏ２ＮｉＢ２型の複硼化物を主成分とするものであり、結合相がＮｉ基合金を主成分とするものである場合においても、Ｂ，Ｍｏは、上記と同様に作用する。 Even when the hard phase particles are mainly composed of Mo 2 NiB 2 type double boride and the binder phase is mainly composed of a Ni-based alloy, B and Mo are the same as above. Works.
Ｎｉは、ＢおよびＭｏ同様に、複ホウ化物を形成するために必要な元素である。また、結合相を構成する主な元素であり、優れた耐食性に寄与する。Ｎｉ含有量が１０重量％未満の場合は、十分な液相が出現せず緻密な焼結体が得られず、強度の低下を招く。なお、Ｂ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｖ等の元素の合計量が９０重量％を越えてしまい、Ｎｉを１０重量％含有できない場合には、いうまでもなく、各元素の許容される重量％の範囲内において、その量を減じて、残部に１０重量％以上のＮｉを確保する。 Ni, like B and Mo, is an element necessary for forming a double boride. Moreover, it is a main element constituting the binder phase and contributes to excellent corrosion resistance. When the Ni content is less than 10% by weight, a sufficient liquid phase does not appear and a dense sintered body cannot be obtained, resulting in a decrease in strength. In addition, when the total amount of elements such as B, Mo, Cr, and V exceeds 90% by weight and Ni cannot be contained by 10% by weight, it goes without saying that the range of the allowable weight% of each element. Inside, the amount is reduced to ensure 10% by weight or more of Ni in the balance.
Ｃｒは、複ホウ化物中のＮｉと置換固溶し、複ホウ化物の結晶構造を正方晶に安定化させる効果を有する。また添加したＣｒは、結合相中にも固溶し、溶射層の耐食性、耐摩耗性、高温特性、および機械的特性を大幅に向上させる。Ｃｒ含有量が多くなりすぎると、Ｃｒ5 Ｂ3 などのホウ化物を形成し、強度が低下する。 Cr has a solid solution with Ni in the double boride and has an effect of stabilizing the crystal structure of the double boride to a tetragonal crystal. The added Cr also dissolves in the binder phase, and greatly improves the corrosion resistance, wear resistance, high temperature characteristics, and mechanical characteristics of the sprayed layer. If the Cr content is too high , borides such as Cr 5 B 3 are formed and the strength is lowered.
また、Ｖ（バナジウム）は、硬質相粒子となる複硼化物中のＮｉと置換固溶し、複硼化物の結晶構造を正方晶に安定化させる効果を有する。また、Ｖの一部は、結晶相にも固溶し、これにより耐食性、耐摩耗性、高温特性、および機械的特性を向上させる効果を有する。Ｖの含有量が少なすぎると、Ｖの添加効果が得難くなり、一方、多すぎると、ＶＢなどの硼化物を形成してしまい、機械的強度が低下してしまう。 Further, V (vanadium) has an effect of solid-dissolving with Ni in the double boride to be the hard phase particles and stabilizing the crystal structure of the double boride to a tetragonal crystal. A part of V also dissolves in the crystal phase, thereby improving the corrosion resistance, wear resistance, high temperature characteristics, and mechanical characteristics. If the content of V is too small, it is difficult to obtain the effect of adding V. On the other hand, if the content is too large, borides such as VB are formed and the mechanical strength is lowered.
＜硬質焼結合金の製造方法＞
次に、本発明の硬質焼結合金の製造方法について、説明する。
まず、本発明の硬質焼結合金を形成するための原料粉末を準備する。原料粉末としては、硬質焼結合金を形成する各元素の含有割合が所望の組成比となるように、準備すればよい。
<Method for producing hard sintered alloy>
Next, the manufacturing method of the hard sintered alloy of this invention is demonstrated.
First, raw material powder for forming the hard sintered alloy of the present invention is prepared. What is necessary is just to prepare as raw material powder so that the content rate of each element which forms a hard sintered alloy may become a desired composition ratio.
次いで、準備した原料粉末を、所定の粒径に微粉化するために、原料粉末に、バインダーおよび有機溶剤を添加し、これらをボールミルのような粉砕装置を用いて混合粉砕を行う。本発明においては、焼結後の硬質相粒子の平均粒径を上述した所定の範囲とするために、粉砕混合後の原料粉末の平均粒径は、好ましくは０．５〜２μｍとする。粉砕混合後の原料粉末の平均粒径が小さすぎても、また、大きすぎても、焼結後の硬質相粒子の平均粒径が上述した所定の範囲外となるおそれがある。 Next, in order to pulverize the prepared raw material powder to a predetermined particle size, a binder and an organic solvent are added to the raw material powder, and these are mixed and pulverized using a pulverizer such as a ball mill. In the present invention, the average particle size of the raw material powder after pulverization and mixing is preferably 0.5 to 2 μm so that the average particle size of the hard phase particles after sintering is in the predetermined range described above. Even if the average particle size of the raw material powder after pulverization and mixing is too small or too large, the average particle size of the hard phase particles after sintering may be out of the predetermined range described above.
また、本発明において、バインダーは、プレス成形時の成形性向上と粉末の酸化防止の目的で添加される。バインダーとしては特に限定されず、公知のものを用いることができるが、たとえば、パラフィンなどが挙げられる。また、バインダーの添加量は、特に限定されないが、原料粉末１００重量部に対し、好ましくは３〜６重量部である。また、有機溶剤としては、特に限定されないが、アセトンなどの低沸点溶剤を用いることができる。粉砕混合時間としては、特に限定されず、得られる硬質焼結合金中に含有される硬質相の平均粒径が０．５〜５μｍの範囲となるような条件を選択すればよいが、通常、１５〜３０時間である。 In the present invention, the binder is added for the purpose of improving moldability during press molding and preventing powder oxidation. The binder is not particularly limited, and known ones can be used, and examples thereof include paraffin. Moreover, the addition amount of a binder is although it does not specifically limit, Preferably it is 3-6 weight part with respect to 100 weight part of raw material powder. The organic solvent is not particularly limited, but a low boiling point solvent such as acetone can be used. The pulverization and mixing time is not particularly limited and may be selected under such a condition that the average particle size of the hard phase contained in the obtained hard sintered alloy is in the range of 0.5 to 5 μm. 15 to 30 hours.
次いで、所定の粒径に微粉化した原料粉末を窒素雰囲気中で乾燥し、粉砕粉末中に存在するバインダーの凝集体を除去するための処理を行なう。ここで、微粉化した原料粉末を窒素雰囲気中で乾燥する際に、バインダーの凝集体が生成されてしまう一方で、このようなバインダーの凝集体が存在すると、硬質相粒子同士の接触率が高くなってしまい、結果として、抗折力など強度低下が生じてしまうことが、本発明者等により明らかになった。そのため、本発明においては、硬質相粒子同士の接触率を６０％以下、好ましくは５９％以下、さらに好ましくは５５％以下とするために、得られた粉砕粉末からバインダーの凝集体を除去する処理を行なうものである。なお、バインダーの凝集体を除去する処理は、たとえば、所定の目開きを有する超音波振動篩機を用いる方法などにより行うことができる。 Next, the raw material powder finely divided to a predetermined particle size is dried in a nitrogen atmosphere, and a treatment for removing the binder aggregates present in the pulverized powder is performed. Here, when the finely divided raw material powder is dried in a nitrogen atmosphere, a binder aggregate is generated. On the other hand, when such a binder aggregate is present, the contact ratio between the hard phase particles is high. As a result, it has been clarified by the present inventors that strength reduction such as bending strength occurs. Therefore, in the present invention, in order to make the contact ratio between the hard phase particles 60% or less, preferably 59% or less, and more preferably 55% or less, a treatment for removing the binder aggregates from the obtained pulverized powder. Is to do. In addition, the process which removes the aggregate of a binder can be performed by the method of using the ultrasonic vibration sieve which has a predetermined opening, for example.
次いで、バインダーの凝集体の除去を行なった粉砕粉末を、プレス成形により、所望の形状に成形し、焼結を行うことで、硬質焼結合金を得る。焼結条件としては、温度：１４７３〜１５７３Ｋ、焼結時間：２０〜６０分、昇温速度：５〜２０Ｋ／分とすることが好ましい。温度が低すぎると、焼結による硬質相粒子形成反応が十分に進行しないおそれがあり、一方、温度が高すぎると、硬質相粒子同士が結合することによる粒成長が発現してしまい、ここに応力集中が生じ、抗折力など強度低下が生じてしまう。また、昇温速度が遅すぎると、所定の加熱温度に到達するまでに長時間を要してしまい、生産性が低下するおそれがあり、一方、昇温速度が速すぎると、焼結炉の温度コントロールが困難となり、得られる硬質焼結合金の性能のバラツキが大きくなるおそれがある。 Subsequently, the pulverized powder from which the binder aggregates have been removed is formed into a desired shape by press molding, and sintered to obtain a hard sintered alloy. As sintering conditions, it is preferable to set temperature: 1473 to 1573K, sintering time: 20 to 60 minutes, and heating rate: 5 to 20 K / min. If the temperature is too low, the hard phase particle formation reaction due to sintering may not proceed sufficiently. On the other hand, if the temperature is too high, grain growth due to bonding between the hard phase particles will occur, and here Stress concentration occurs, and strength reduction such as bending strength occurs. In addition, if the rate of temperature increase is too slow, it may take a long time to reach a predetermined heating temperature, which may reduce productivity. On the other hand, if the rate of temperature increase is too fast, It becomes difficult to control the temperature, and there is a possibility that the performance of the obtained hard sintered alloy will vary greatly.
以上のようにして、本発明の硬質焼結合金は製造される。 As described above, the hard sintered alloy of the present invention is manufactured.
本発明の硬質焼結合金は、Ｍ２Ｍ’Ｂ２型の複硼化物を含む硬質相粒子と、Ｍ’を主成分として含有する合金を含む結合相とからなり、かつ、硬質相粒子の平均粒径が０．５〜５μｍ、硬質相粒子同士の接触率が６０％以下、結合相の平均自由行程が５μｍ以下に制御されたものである。そのため、本発明の硬質焼結合金によれば、耐食性および耐熱性に優れ、かつ、高い機械的強度を実現しながら耐摩耗性が向上されたものであり、たとえば、射出成形機用の部材、冷間鍛造工具、熱間鍛造工具、化学プラントなどの高負荷であり、かつ、腐食性が厳しい環境下においても優れた耐久性を実現可能な耐摩耗材料として好適に用いることができる。 The hard sintered alloy of the present invention comprises hard phase particles containing M 2 M′B 2 type double boride and a binder phase containing an alloy containing M ′ as a main component. The average particle size is controlled to 0.5 to 5 μm, the contact ratio between the hard phase particles is controlled to 60% or less, and the average free path of the binder phase is controlled to 5 μm or less. Therefore, according to the hard sintered alloy of the present invention, it is excellent in corrosion resistance and heat resistance, and improved in wear resistance while realizing high mechanical strength. For example, a member for an injection molding machine, It can be suitably used as a wear-resistant material capable of realizing excellent durability even under a high load such as a cold forging tool, a hot forging tool, and a chemical plant and having severe corrosivity.
以下に、実施例を挙げて、本発明についてより具体的に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。
なお、各特性の定義および評価方法は、以下のとおりである。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
In addition, the definition and evaluation method of each characteristic are as follows.
＜硬質相の平均粒径、硬質相同士の接触率、結合相の平均自由行程＞
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、硬質焼結合金の表面について、反射電子像の撮影を行い、上述した方法に従い、硬質相の平均粒径、硬質相同士の接触率、および結合相の平均自由行程の測定を行った。
<Average particle size of hard phase, contact rate between hard phases, average free path of binder phase>
Using a scanning electron microscope (SEM), a backscattered electron image was taken on the surface of the hard sintered alloy, and according to the method described above, the average particle size of the hard phase, the contact ratio between the hard phases, and the binder phase The mean free path was measured.
＜抗折力＞
硬質焼結合金を、４×８×２４ｍｍのサイズとなるように切削加工することで、試験片を得て、得られた試験片について、ＪＩＳ Ｈ５５０１に準拠して、抗折力（３点曲げ試験）の測定を行なった。
<Drag strength>
By cutting the hard sintered alloy so as to have a size of 4 × 8 × 24 mm, a test piece is obtained, and the obtained test piece has a bending strength (three-point bending) according to JIS H5501. Test) was measured.
＜硬度＞
硬質焼結合金について、硬度（ロックウェルＡスケール）の測定を行なった。
<Hardness>
The hardness (Rockwell A scale) of the hard sintered alloy was measured.
＜耐摩耗性＞
硬質焼結合金について、切削加工することで、２５×５０×５ｍｍのプレート状の試験片を、また、直径３１ｍｍ、厚さ３ｍｍのリング状の試験片を、それぞれ得た。そして、得られたプレート状の試験片およびリング状の試験片を用いて、大越式摩耗試験機によって、すべり摩耗試験を行った。なお、すべり摩耗試験は、最終荷重：１９．８ｋｇｆ、すべり距離６００ｍ、すべり速度：０．２ｍ／ｓおよび０．９ｍ／ｓの条件で行なった。摩耗量が少ないほど、耐摩耗性に優れると判断できる。
<Abrasion resistance>
By cutting the hard sintered alloy, a plate-shaped test piece of 25 × 50 × 5 mm and a ring-shaped test piece having a diameter of 31 mm and a thickness of 3 mm were obtained. Then, using the obtained plate-shaped test piece and ring-shaped test piece, a sliding wear test was performed with an Ogoshi type wear tester. The sliding wear test was performed under the conditions of final load: 19.8 kgf, sliding distance of 600 m, sliding speed: 0.2 m / s and 0.9 m / s. It can be judged that the smaller the amount of wear, the better the wear resistance.
＜実施例１＞
配合組成が、Ｂ：５．５重量％、Ｍｏ：４８重量％、Ｃｒ：６重量％、Ｎｉ：２重量％、Ｆｅ：残部となるように、原料粉末を配合し、次いで、原料粉末１００重量部に対して、５重量部のパラフィンを加え、これをアセトン中で、振動ボールミルを用いて２５時間湿式混合粉砕を行なった。次いで、湿式混合粉砕を行なった原料粉末を、窒素雰囲気中で、１５０℃、１８時間乾燥し、粉砕粉末を得た。次いで、得られた粉砕粉末について、目開きが５００μｍの超音波振動篩機を用いて篩にかけることにより、乾燥によって生成したパラフィンの凝集体を除去するための処理を行なった。そして、パラフィンの凝集体を除去した粉砕粉末を、プレス成形により、３０×１２×８ｍｍのサイズに成形し、得られた成形体を１４７３〜１５７３Ｋの温度で２０分間焼結することにより、硬質焼結合金を得た。なお、焼結時の昇温速度は１０Ｋ／分とした。
<Example 1>
The raw material powder was blended so that the blending composition would be B: 5.5% by weight, Mo: 48% by weight, Cr: 6% by weight, Ni: 2% by weight, Fe: balance, and then 100% by weight of the raw material powder. 5 parts by weight of paraffin was added to the part, and this was wet-mixed and ground for 25 hours in acetone using a vibration ball mill. Next, the raw material powder subjected to wet mixing and pulverization was dried in a nitrogen atmosphere at 150 ° C. for 18 hours to obtain a pulverized powder. Next, the obtained pulverized powder was subjected to a treatment for removing paraffin aggregates produced by drying by sieving using an ultrasonic vibration sieve having an opening of 500 μm. Then, the pulverized powder from which the paraffin aggregates have been removed is formed into a size of 30 × 12 × 8 mm by press molding, and the resulting molded body is sintered at a temperature of 1473 to 1573 K for 20 minutes, whereby hard firing A bond gold was obtained. The heating rate during sintering was 10 K / min.
そして、得られた硬質焼結合金について、上記方法にしたがい、硬質相の平均粒径、硬質相同士の接触率、結合相の平均自由行程、抗折力、硬度および耐摩耗性の各評価を行った。結果を表１に示す。 And about the obtained hard sintered alloy, according to the said method, each evaluation of the average particle diameter of a hard phase, the contact rate of hard phases, the mean free path of a binder phase, bending strength, hardness, and abrasion resistance is carried out. went. The results are shown in Table 1.
＜実施例２〜４、比較例１＞
配合組成が、それぞれ表１に示す組成となるように配合した原料粉末を用いた以外は、実施例１と同様にして、硬質焼結合金を得て、同様に評価を行った。結果を表１に示す。
<Examples 2 to 4, Comparative Example 1>
A hard sintered alloy was obtained and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the raw material powder blended so that the blending composition became the composition shown in Table 1 was used. The results are shown in Table 1.
＜比較例２＞
パラフィンの凝集体を除去する処理を行なわなかった以外は、実施例３と同様にして、硬質焼結合金を得て、同様に評価を行った。結果を表１に示す。
<Comparative example 2>
A hard sintered alloy was obtained and evaluated in the same manner as in Example 3 except that the treatment for removing the paraffin aggregates was not performed. The results are shown in Table 1.
表１に示すように、硬質相粒子の平均粒径が０．５〜５μｍ、硬質相粒子同士の接触率が６０％以下であり、かつ、結合相の平均自由行程が５μｍ以下である実施例１〜４においては、いずれも抗折力、硬度および耐摩耗性に優れる結果であった。ここで、図２に、実施例３において得られた硬質焼結合金の表面の反射電子像の写真を示す。 As shown in Table 1, the average particle diameter of the hard phase particles is 0.5 to 5 μm, the contact ratio between the hard phase particles is 60% or less, and the average free path of the binder phase is 5 μm or less. In 1-4, all were the results excellent in bending strength, hardness, and abrasion resistance. Here, FIG. 2 shows a photograph of the reflected electron image on the surface of the hard sintered alloy obtained in Example 3.
一方、硬質焼結合金の組成中において、Ｂ：６．５重量％、Ｍｏ：５３重量％と、Ｂ，Ｍｏを多く配合した比較例１においては、硬質相粒子同士の接触率が６０％を超えるものとなり、抗折力が低下し、機械的強度に劣る結果となった。
また、硬質焼結合金の製造工程において、バインダーとしてのパラフィンの凝集体を除去する処理を行なわなかった比較例２においては、硬質相粒子同士の接触率が６０％を超えるものとなり、抗折力が低下し、機械的強度に劣る結果となった。
On the other hand, in the composition of the hard sintered alloy, B: 6.5% by weight, Mo: 53% by weight, and in Comparative Example 1 in which a large amount of B and Mo are blended, the contact ratio between the hard phase particles is 60%. As a result, the bending strength decreased and the mechanical strength was inferior.
Moreover, in the comparative example 2 which did not perform the process which removes the aggregate of the paraffin as a binder in the manufacturing process of a hard sintered alloy, the contact rate of hard phase particle | grains exceeds 60%, and bending strength Decreased, resulting in inferior mechanical strength.
Claims (2)
前記硬質相粒子の平均粒径が０．５〜５μｍ、前記硬質相粒子同士の接触率が６０％以下、前記結合相の平均自由行程が５μｍ以下であることを特徴とする硬質焼結合金。 A hard sintered alloy comprising hard phase particles containing double boride of M 2 M′B 2 type (M and M ′ are mutually different metal atoms) and a binder phase containing an alloy containing M ′ as a main component. There,
A hard sintered alloy, wherein the hard phase particles have an average particle size of 0.5 to 5 μm, the contact ratio between the hard phase particles is 60% or less, and the average free path of the binder phase is 5 μm or less.
前記硬質相粒子の割合が３５〜９５重量％であることを特徴とする請求項１に記載の硬質焼結合金。 The hard phase particles are made of a Mo 2 FeB 2 type double boride, and the binder phase is made of an Fe-based alloy;
The hard sintered alloy according to claim 1, wherein a ratio of the hard phase particles is 35 to 95% by weight.
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