JP2021080542A - 焼結材料及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
金属ホウ化物粒子は脆いため、焼結材料の耐摩耗性を高めるために金属ホウ化物粒子の添加量を増やすと、割れが発生し易くなり、強度が低下してしまう。すなわち、このような焼結材料では、耐摩耗性と強度とを両立させるのが難しいという問題があった。
その他の課題と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
<焼結材料の製造方法>
図1を参照して、第1の実施形態に係る焼結材料の製造方法について説明する。図1は、第1の実施形態に係る焼結材料の製造方法を示すフローチャートである。第1の実施形態に係る焼結材料は、Ni(ニッケル)もしくはCo(コバルト)を主成分とする合金中にW(タングステン)やMo(モリブデン)のホウ化物粒子が分散した焼結材料である。この焼結材料は、例えば刃具に用いられる。
ステップST2によって、第1の実施形態に係る焼結材料が得られる。
ここで、相対密度は、焼結材料の組成と各元素の密度から算出した密度を基準(すなわち100%)とする百分率で示されている。
次に、第1の実施形態に係る焼結材料の構成について説明する。第1の実施形態に係る焼結材料は、例えば上述の第1の実施形態に係る焼結材料の製造方法によって製造された焼結材料である。
W及びMoは、Bと結合してWB型のホウ化物や、WCoB型あるいはW2CoB2型の硬質の複ホウ化物を形成し、焼結材料の耐摩耗性を高める。
Cr及びCuは、マトリックス金属中に固溶し、焼結材料の耐食性を高める。
なお、上記組成に示されているように、焼結材料におけるCuの添加は必須ではない。
なお、上記組成に示されているように、焼結材料におけるSiの添加は必須ではない。
なお、上記組成に示されているように、焼結材料におけるCの添加は必須ではない。
表1に全ての実施例及び比較例に係る焼結材料の組成を質量%及び原子%で示す。全ての実施例及び比較例に係る焼結材料の組成は同一である。
実施例1に係る焼結材料の製造方法について説明する。
表1に示した組成を有する母合金を溶融させ、ガスアトマイズ法により表1に示した組成を有する粉末を作製した。ガスアトマイズにおける出湯温度は1520℃とした。ガスアトマイズにおける噴射ガス及び置換ガスにはAr(アルゴン)ガスを用い、噴射ガス流量は4000L/分とした。
以上の製造工程によって、実施例1に係る焼結材料を得た。
焼結温度を1150℃とした以外は、実施例1と同様にして実施例2に係る焼結材料を得た。
<実施例3>
焼結温度を1180℃とした以外は、実施例1と同様にして実施例3に係る焼結材料を得た。
焼結温度を1000℃とした以外は、実施例1と同様にして比較例1に係る焼結材料を得た。
<比較例2>
焼結温度を1050℃とした以外は、実施例1と同様にして比較例2に係る焼結材料を得た。
Co、Ni、Mo、Cr、Cu、及びSiの各金属粉末及び硬質粒子粉末(平均粒子径3μmのWB粉末及び平均粒子径2.4μmのMo2C粉末)を表1と同組成となるように調製し、乳鉢を用いて15分間混合した。
混合した粉末を原料として、SPS法を用いて固相焼結することによって、比較例3に係る焼結材料を得た。焼結条件は、実施例2と同様に、焼結温度を1150℃、加圧力を30MPa、保持時間を60分とした。
曲げ強度の測定は、JIS規格R1601に規定された3点曲げ試験に準拠した。
摩耗体積の測定は、ASTM規格G65に規定されたラバーホイール摩耗試験に準拠した。
図2に示すように、いずれの焼結材料も、Co基合金である黒色のマトリクス金属中に、白色の硬質粒子(金属ホウ化物粒子)が分散した組織を有している。
Claims (8)
- マトリクス金属中に金属ホウ化物粒子が分散した焼結材料の製造方法であって、
(a)質量%で、W及びMoを合計で13.7〜55.3%、Bを1.3〜4.4%、Crを8.9〜18.6%、Cuを0〜3.4%、Siを0〜2.0%、Cを0〜1.3%、含有し、残部がCo及びNiの少なくとも一方及び不可避不純物とからなる粉末を、アトマイズ法によって作製する工程、及び
(b)前記粉末を1050℃よりも高温において固相焼結する工程、を備えた、
焼結材料の製造方法。 - 前記アトマイズ法が、ガスアトマイズ法である、
請求項1に記載の焼結材料の製造方法。 - 前記工程(b)において、加圧しつつ固相焼結する、
請求項1に記載の焼結材料の製造方法。 - 前記工程(b)において、放電プラズマ焼結法を用いて固相焼結する、
請求項3に記載の焼結材料の製造方法。 - 製造された当該焼結材料の相対密度が99.0%以上であり、前記金属ホウ化物粒子のメジアン径が2.0μm以下である、
請求項1に記載の焼結材料の製造方法。 - Bの原子数に対するW及びMoの原子数の合計の比が0.75〜2.0である、
請求項1に記載の焼結材料の製造方法。 - マトリクス金属中に金属ホウ化物粒子が分散した焼結材料であって、
質量%で、W及びMoを合計で13.7〜55.3%、Bを1.3〜4.4%、Crを8.9〜18.6%、Cuを0〜3.4%、Siを0〜2.0%、Cを0〜1.3%、含有し、残部がCo及びNiの少なくとも一方及び不可避不純物とからなり、
相対密度が99.0%以上であり、前記金属ホウ化物粒子のメジアン径が2.0μm以下である、
焼結材料。 - Bの原子数に対するW及びMoの原子数の合計の比が0.75〜2.0である、
請求項7に記載の焼結材料。
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