JP2019516860A - 靭性を増大させる構造を有する焼結炭化物 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (26)
- 硬質材料の粒子の相と不均一に分布したバインダー金属の相とを含む焼結炭化物であって、前記硬質材料の粒子は1nmから1000nmまで、好ましくは50nmから500nmまでの平均粒径を有し、前記不均一に分布したバインダー金属は、前記焼結炭化物中にバインダーのアイランドの形態で存在し、平均粒径が0.1μmから10.0μmまで、好ましくは0.2μmから5.0μmまでであり、隣接するバインダーのアイランド間の平均距離が1.0μmから7.0μmまで、好ましくは2.0μmから5.0μmまで、より好ましくは1.0μmから4.0μmまでである、焼結炭化物。
- 前記硬質材料の粒子の相の平均粒径が50nmから150nmまでの範囲にあることを特徴とする、
請求項1に記載の焼結炭化物。 - 前記硬質材料の相が炭化タングステンを含むことを特徴とする、
請求項1または2に記載の焼結炭化物。 - 前記硬質材料の相中の前記硬質材料粒子が、その化学元素組成および/または粒度分布に関して単峰性の形態で存在することを特徴とする、
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の焼結炭化物。 - 前記バインダーのアイランドが、コバルト、鉄、ニッケル、およびそれらの組み合わせ、好ましくはコバルトからなる群から選択される金属を含有することを特徴とする、
請求項1〜4のいずれか一項に記載の焼結炭化物。 - 前記焼結炭化物の総重量に基づいて、前記バインダーの割合が、2質量%から30質量%まで、好ましくは6質量%から15質量%までである、
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の焼結炭化物。 - 前記硬質材料が、炭化チタン、炭化バナジウム、炭化クロム、炭化タンタル、炭化モリブデン、およびそれらの混合物から選択される少なくとも一つの粉末の粒子成長抑制剤をさらに含むことを特徴とする、
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の焼結炭化物。 - 前記粒子成長抑制剤は、前記粒子成長抑制剤の総重量に対して0.01質量%から5.0質量%まで、好ましくは0.01質量%から3.0質量%までの割合で存在することを特徴とする、
請求項7に記載の焼結炭化物。 - DIN ISO 3878によるビッカース硬度が少なくとも1500 HV10、好ましくは1700 HV10であり、破壊靭性がShettyら、J.Mater.Sei(1985)、20,1873〜1882の方法により決定されるように、少なくとも6.0MPa・m1/2、好ましくは少なくとも8.0MPa・m1/2である、
請求項1乃至8のいずれか一項に記載の焼結炭化物。 - 前記バインダーのアイランドは、クラックの伝播に対抗するが、そのサイズのために破片誘発欠陥として作用しないほどに十分に小さいことを特徴とする、
請求項1乃至9のいずれか一項に記載の焼結炭化物。 - 靭性向上構造を有する焼結炭化物の製造方法であって、
硬質材料の粉末の平均BET粒度が1.0μm未満、好ましくは0.5μm未満である硬質材料の粉末を提供し、
前記硬質材料の粉末をバインダーの粉末と混合し、
前記硬質材料の粉末と前記バインダーの粉末との混合物を成形体に成形し、および
前記成形体を焼結することを含み、
前記成形体を前記焼結することは、固相焼結により、細孔のない細かい焼結炭化物に行われることを特徴とする、
焼結炭化物の製造方法。 - 前記硬質材料の粉末が炭化タングステンを含むことを特徴とする、
請求項11に記載の焼結炭化物の製造方法。 - 前記硬質材料の粉末がその化学元素組成および/またはその粒度分布に関して単峰性の形態で存在することを特徴とする、
請求項11または12に記載の焼結炭化物の製造方法。 - 前記固相焼結することは、までの焼結方法:スパークプラズマ焼結、放電焼結、ホットプレス、および/またはガス圧焼結、好ましくはガス圧焼結炉での焼結、および/または焼結HIP法による焼結のうち、少なくとも一つの方法によって行われることを特徴とする、
請求項11乃至13のいずれか一項に記載の焼結炭化物の製造方法。 - 前記焼結は、10Kから500Kまで、好ましくは50Kから250Kまでのバインダーの共融点温度までで行われ、前記焼結の保持時間は5分から480分までであり、好ましくは20分から360分までである、
請求項11乃至14のいずれか一項に記載の焼結炭化物の製造方法。 - 靱性増加構造を有する前記焼結炭化物は、前記硬質材料粒子の相と、焼結後に不均一に分布したバインダー金属の相とを含み、
前記不均一に分布したバインダー金属は前記焼結炭化物中にバインダーのアイランドの形態で存在し、
前記焼結後に得られた靱性増加構造を有する前記焼結炭化物は、0.1μmから10.0μmまで、好ましくは0.2μmから5.0μmまでの平均サイズを有するバインダーのアイランドを含み、隣接するバインダーのアイランド間の平均距離は1.0μmから7.0μmまで、好ましくは1.0μmから4.0μmまでである、
請求項11乃至15のいずれか一項に記載の焼結炭化物の製造方法。 - 前記バインダーの粉末が、コバルト、鉄、ニッケルおよびこれらの組み合わせからなる金属の群から選択され、好ましくはコバルトであることを特徴とする、
請求項11乃至16のいずれか一項に記載の焼結炭化物の製造方法。 - 前記成形体に成形される前の前記粉末の混合物の総重量に対する前記バインダー粉末の割合が、2.0質量%から30.0質量%まで、好ましくは6.0質量%から15.0質量%までであることを特徴とする、
請求項11乃至17のいずれか一項に記載の焼結炭化物の製造方法。 - 前記焼結が、100mbar未満、好ましくは50mbar未満の真空下で行われることを特徴とする、
請求項11乃至18のいずれか一項に記載の焼結炭化物の製造方法。 - 前記焼結炭化物の追加の後加圧が、焼結後に20barから200bar、好ましくは40barから100barの圧力で行われることを特徴とする、
請求項11から19のいずれか一項に記載の焼結炭化物の製造方法。 - 前記硬質材料の粉末は、炭化バナジウム、炭化クロム、炭化タンタル、炭化チタン、炭化モリブデン、及びこれらの混合物から選択される少なくとも一種の粉末状の粒子成長抑制剤をさらに含む、
請求項11乃至20のいずれか1項に記載の焼結炭化物の製造方法。 - 前記粉末状の粒子成長抑制剤が、前記成形前の前記成形体中に、前記粉末の混合物の全質量に対して0.01質量%から5.0質量%までの割合で存在することを特徴とする、
請求項21に記載の焼結炭化物の製造方法。 - 請求項11乃至22のいずれか一項に記載の焼結炭化物の製造方法によって得られ、
DIN ISO 3878によるビッカース硬度が少なくとも1500 HV10、好ましくは少なくとも1700 HV10、およびShetty et al., J.Mater.Sei(1985)、20,1873−1882の方法によって決定される破壊靱性が少なくとも6.0MPa・m1/2、好ましくは少なくとも8.0MPa・m1/2である、
焼結炭化物。 - 硬質材料粒子の相と不均一に分布したバインダー金属の相とを含む焼結炭化物であって、
前記焼結炭化物は、1nmから1000nmまで、好ましくは100nmから500nmまでの平均粒径を有する硬質材料粒子を含み、
前記不均一に分布したバインダー金属は、前記焼結炭化物中にバインダーのアイランドの形態で存在し、平均粒径が0.1μmから10.0μmまで、好ましくは0.2μmから5.0μmまでであり、隣接するバインダーのアイランド間の平均距離が1.0μmから7.0μmまで、好ましくは2.0μmから5.0μmまで、より好ましくは1.0μmから4.0μmまでであり、請求項11乃至22のいずれか一項に記載の焼結炭化物の製造方法によって得られる、
焼結炭化物。 - 請求項1乃至10および23乃至24のいずれか一項に記載の焼結炭化物をドリル、完全焼結炭化物フライス工具、割り出し可能なインサート、鋸歯、改質工具、ガスケット、押出パンチ、プレス金型、および摩耗部品として使用する、焼結炭化物の使用。
- 請求項1乃至10および23乃至24のいずれか一項に記載の焼結炭化物をすべての種類の材料の機械加工のために、明確かつ不定の縁を有する工具を製造するために使用する、
焼結炭化物の使用。
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