JP2796917B2 - 耐食耐摩耗性等にすぐれた非鉄金属溶湯部材用複合焼結合金 - Google Patents
耐食耐摩耗性等にすぐれた非鉄金属溶湯部材用複合焼結合金Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ダイカストマシンの射
出部の構成部材等として使用される耐食耐摩耗性等にす
ぐれた非鉄金属溶湯部材用複合焼結合金に関する。
出部の構成部材等として使用される耐食耐摩耗性等にす
ぐれた非鉄金属溶湯部材用複合焼結合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウムや亜鉛等の非鉄合金溶湯と
接触するダイカストマシンの射出部を構成するプランジ
ャースリーブ、ピストン、チツプ、湯口スリーブ等の部
材料として、従来よりＳＫＤ６１に代表される熱間金型
用合金工具鋼（ＪＩＳ Ｇ４４０４）が使用されてき
た。上記合金工具鋼からなる射出部材は、アルミニウム
や亜鉛等の金属溶湯の接触による腐食溶損を生じ易く、
プランジャースリーブでは腐食溶損のほかに、ピストン
の摺動の反復による摩耗が加重される等、その耐用寿命
は短く、メンテナンスに多大の負担を余儀なくされてい
る。また、部材の急速な腐食溶損は、鋳造金属溶湯を汚
染し、鋳造品質を損なう原因ともなる。その対策とし
て、近時はセラミツクス焼結品や、耐食金属とセラミツ
クスとからなる混相組織を有する複合焼結材を射出部構
成材料に適用する試みもなされ、特開平３−１４２０５
３号公報、特開平４−２４７８０１号公報には、チタン
（またはチタン合金）の粉末とセラミツクス粉末との粉
末混合物を焼結原料として製造される複合焼結体が、従
来材であるＳＫＤ６１等の合金工具鋼等の従来材に勝る
改良された腐蝕溶損抵抗性および耐摩耗性を有し、かつ
セラミツクス単一の焼結材に比べ、耐衝撃特性も良好で
あることが開示されている。
接触するダイカストマシンの射出部を構成するプランジ
ャースリーブ、ピストン、チツプ、湯口スリーブ等の部
材料として、従来よりＳＫＤ６１に代表される熱間金型
用合金工具鋼（ＪＩＳ Ｇ４４０４）が使用されてき
た。上記合金工具鋼からなる射出部材は、アルミニウム
や亜鉛等の金属溶湯の接触による腐食溶損を生じ易く、
プランジャースリーブでは腐食溶損のほかに、ピストン
の摺動の反復による摩耗が加重される等、その耐用寿命
は短く、メンテナンスに多大の負担を余儀なくされてい
る。また、部材の急速な腐食溶損は、鋳造金属溶湯を汚
染し、鋳造品質を損なう原因ともなる。その対策とし
て、近時はセラミツクス焼結品や、耐食金属とセラミツ
クスとからなる混相組織を有する複合焼結材を射出部構
成材料に適用する試みもなされ、特開平３−１４２０５
３号公報、特開平４−２４７８０１号公報には、チタン
（またはチタン合金）の粉末とセラミツクス粉末との粉
末混合物を焼結原料として製造される複合焼結体が、従
来材であるＳＫＤ６１等の合金工具鋼等の従来材に勝る
改良された腐蝕溶損抵抗性および耐摩耗性を有し、かつ
セラミツクス単一の焼結材に比べ、耐衝撃特性も良好で
あることが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】金属粉末とセラミツク
ス粉末の混合物を原料として製造される複合焼結材は、
その金属相と分散相であるセラミツクス粒子との複合効
果が十分に発現されるように、微細なセラミツクス粒子
が均一かつ緻密に分散した混相組織を有するものである
ことが望ましい。しかしながら、チタンまたはチタン合
金（以下、単に「チタン」とも称する）の粉末を使用
し、これをセラミツクス粉末と混合して製造される複合
焼結材について、そのミクロ組織を観察すると、均一微
細な組織とは程遠く、セラミツクス粒子が集合偏在した
組織を呈している。図４はその組織の様子を示してい
る。白い部分は金属相であり、黒い部分はセラミツクス
の微細粒子が集合偏在している部分（セラミツクス粒子
のクラスター）である。
ス粉末の混合物を原料として製造される複合焼結材は、
その金属相と分散相であるセラミツクス粒子との複合効
果が十分に発現されるように、微細なセラミツクス粒子
が均一かつ緻密に分散した混相組織を有するものである
ことが望ましい。しかしながら、チタンまたはチタン合
金（以下、単に「チタン」とも称する）の粉末を使用
し、これをセラミツクス粉末と混合して製造される複合
焼結材について、そのミクロ組織を観察すると、均一微
細な組織とは程遠く、セラミツクス粒子が集合偏在した
組織を呈している。図４はその組織の様子を示してい
る。白い部分は金属相であり、黒い部分はセラミツクス
の微細粒子が集合偏在している部分（セラミツクス粒子
のクラスター）である。
【０００４】チタン−セラミツクス粒子の複合焼結材
が、均質性に乏しい混相組織を呈するのは、焼結原料と
して使用されるチタン粉末が、これと混合されるセラミ
ツクス粉末に比べて粗大粒径を有していることに原因し
ている。すなわち、焼結原料として使用されるセラミツ
クス粉末が数μｍ程度（例えば、５μｍ以下）の極微細
粒径であるのに対して、チタン粉末として通常入手し得
るのは、最小粒径でも、約２０〜３０μｍと粗粒であ
り、このため、焼結原料の調製において両者を均一に混
合しても、得られる焼結体は、チタン粒が微細粒径のセ
ラミツクス粒子で包囲された混相状態を有するものとな
る。前記図２に示した混相組織におけるセラミツクス粒
子（黒い部分）は、チタン相（その粒サイズは、原料粉
末として使用したチタン粉末の粒サイズにほぼ等しい）
の粒界に沿って集合偏在してネツトワーク状のクラスタ
ーをなしているのである。
が、均質性に乏しい混相組織を呈するのは、焼結原料と
して使用されるチタン粉末が、これと混合されるセラミ
ツクス粉末に比べて粗大粒径を有していることに原因し
ている。すなわち、焼結原料として使用されるセラミツ
クス粉末が数μｍ程度（例えば、５μｍ以下）の極微細
粒径であるのに対して、チタン粉末として通常入手し得
るのは、最小粒径でも、約２０〜３０μｍと粗粒であ
り、このため、焼結原料の調製において両者を均一に混
合しても、得られる焼結体は、チタン粒が微細粒径のセ
ラミツクス粒子で包囲された混相状態を有するものとな
る。前記図２に示した混相組織におけるセラミツクス粒
子（黒い部分）は、チタン相（その粒サイズは、原料粉
末として使用したチタン粉末の粒サイズにほぼ等しい）
の粒界に沿って集合偏在してネツトワーク状のクラスタ
ーをなしているのである。
【０００５】このセラミツクス粒子の集合偏在を解消す
る手段として、反応焼結を適用することも考えられる。
しかし、原料に配合されるセラミツクス粒子が、チタン
との反応の高いもの（例えば炭化けい素等）である場合
は、マトリツクス金属中に極度にＳｉやＣが固溶し、著
しく脆化してしまい、サーメツトとしての効果は期待し
難い。逆に、チタンとの反応性の低いもの（例えば炭化
チタン等）の場合には、マトリツクス金属分の液化した
状態で焼結が進行することによる焼結体の変形等の不都
合をきたす。なお、焼結原料調製におけるセラミツクス
粉末として、チタン粉末と同程度の粗粒のものを使用す
る場合は、チタン粒子を囲むセラミツクス粒子のネツト
ワーク状の集合偏在を解消することができても、セラミ
ツクス粒子の粗大化による分散強化作用の低下、および
焼結体の組織の緻密性の低下を付随し、本質的な対策と
はなり得ない。本発明は、上記に鑑みでなされたもので
あり、チタンまたはチタン合金からなるマトリツクスに
極微細の硬質化合物粒子が均一かつ緻密に分散した混相
組織を有する複合焼結合金およびよその製造方法を提供
しようとするものである。
る手段として、反応焼結を適用することも考えられる。
しかし、原料に配合されるセラミツクス粒子が、チタン
との反応の高いもの（例えば炭化けい素等）である場合
は、マトリツクス金属中に極度にＳｉやＣが固溶し、著
しく脆化してしまい、サーメツトとしての効果は期待し
難い。逆に、チタンとの反応性の低いもの（例えば炭化
チタン等）の場合には、マトリツクス金属分の液化した
状態で焼結が進行することによる焼結体の変形等の不都
合をきたす。なお、焼結原料調製におけるセラミツクス
粉末として、チタン粉末と同程度の粗粒のものを使用す
る場合は、チタン粒子を囲むセラミツクス粒子のネツト
ワーク状の集合偏在を解消することができても、セラミ
ツクス粒子の粗大化による分散強化作用の低下、および
焼結体の組織の緻密性の低下を付随し、本質的な対策と
はなり得ない。本発明は、上記に鑑みでなされたもので
あり、チタンまたはチタン合金からなるマトリツクスに
極微細の硬質化合物粒子が均一かつ緻密に分散した混相
組織を有する複合焼結合金およびよその製造方法を提供
しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の非鉄金属溶湯部
材用複合焼結合金は、 ＴｉＣ粒子が粉末粒子内に微細に
分散生成したチタン，またはＭｏ，Ｎｂ，Ｔａもしくは
Ｖの１種ないし２種以上の元素を含有するチタン合金か
らなるアトマイズ粉末の焼結体であって、前記チタンま
たはチタン合金からなるマトリックス金属の粒内に前記
ＴｉＣ粒子が分散している混相組織を有し、ＴｉＣ粒子
は粒径１０μｍ以下，混相組織に占める体積率は５〜６
０％である。
材用複合焼結合金は、 ＴｉＣ粒子が粉末粒子内に微細に
分散生成したチタン，またはＭｏ，Ｎｂ，Ｔａもしくは
Ｖの１種ないし２種以上の元素を含有するチタン合金か
らなるアトマイズ粉末の焼結体であって、前記チタンま
たはチタン合金からなるマトリックス金属の粒内に前記
ＴｉＣ粒子が分散している混相組織を有し、ＴｉＣ粒子
は粒径１０μｍ以下，混相組織に占める体積率は５〜６
０％である。
【０００７】
【作用】本発明の複合焼結合金は、そのマトリツクス金
属であるチタン（またはチタン合金）による高度の耐食
性を有すると共に、従来の複合焼結体のような金属相を
囲む硬質粒子の集合偏在した組織とは全く異なつて、マ
トリツクス金属の粒内に硬質のＴｉＣ粒子が微細に分散
した混相組織を有しているので、分散強化作用が高く、
高度の摩耗抵抗性が確保され、また、強度、靱性等にも
すぐれ、良好な衝撃特性をそなえている。本発明の複合
焼結合金の焼結原料として使用されるアトマイズ粉末
は、アトマイズ噴霧処理に供するチタン（またはチタン
合金）溶湯の成分組成の調整により、粒内に微細なＴｉ
Ｃ粒子が分散生成（晶出ないし析出等）した微細混相組
織を有している。ＴｉＣ粒子の粒サイズは、概ね１０μ
ｍ以下と微細であり、かつ粒内に均一に分散している。
焼結原料粉末がこの微細混相組織を有していることによ
り、得られる焼結体は、ＴｉＣ粒子が均一に分散した極
めて微細緻密な混相組織が与えられる。その微細均質な
分散混相組織は、アトマイズ粉末の粒径の大小に左右さ
れることなく確保される。
属であるチタン（またはチタン合金）による高度の耐食
性を有すると共に、従来の複合焼結体のような金属相を
囲む硬質粒子の集合偏在した組織とは全く異なつて、マ
トリツクス金属の粒内に硬質のＴｉＣ粒子が微細に分散
した混相組織を有しているので、分散強化作用が高く、
高度の摩耗抵抗性が確保され、また、強度、靱性等にも
すぐれ、良好な衝撃特性をそなえている。本発明の複合
焼結合金の焼結原料として使用されるアトマイズ粉末
は、アトマイズ噴霧処理に供するチタン（またはチタン
合金）溶湯の成分組成の調整により、粒内に微細なＴｉ
Ｃ粒子が分散生成（晶出ないし析出等）した微細混相組
織を有している。ＴｉＣ粒子の粒サイズは、概ね１０μ
ｍ以下と微細であり、かつ粒内に均一に分散している。
焼結原料粉末がこの微細混相組織を有していることによ
り、得られる焼結体は、ＴｉＣ粒子が均一に分散した極
めて微細緻密な混相組織が与えられる。その微細均質な
分散混相組織は、アトマイズ粉末の粒径の大小に左右さ
れることなく確保される。
【０００８】以下、本発明について詳しく説明する。本
発明の焼結合金は、チタン（Ｔｉ）、またはＭｏ，Ｎ
ｂ，Ｔａ，ないしＶの１種ないし２種以上の元素を含有
するチタン合金をマトリツクスとしている。チタンは、
高度の耐食性を有し、非鉄溶湯に対するすぐれた腐蝕溶
損抵抗性を示す金属である。Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔａ，および
Ｖの各元素は、少量の添加でチタンの耐摩耗性を大きく
高め、また耐食性の改善にも奏効する元素である。添加
量の増加によりその効果を増すが、過度の添加は、マト
リツクス金属の脆化をきたし、構造部材としての適性を
損なうので、その添加量（２種以上の複合添加の場合は
合計量）は４０％以下とするのが好ましい。より好まし
くは３０％以下である。
発明の焼結合金は、チタン（Ｔｉ）、またはＭｏ，Ｎ
ｂ，Ｔａ，ないしＶの１種ないし２種以上の元素を含有
するチタン合金をマトリツクスとしている。チタンは、
高度の耐食性を有し、非鉄溶湯に対するすぐれた腐蝕溶
損抵抗性を示す金属である。Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔａ，および
Ｖの各元素は、少量の添加でチタンの耐摩耗性を大きく
高め、また耐食性の改善にも奏効する元素である。添加
量の増加によりその効果を増すが、過度の添加は、マト
リツクス金属の脆化をきたし、構造部材としての適性を
損なうので、その添加量（２種以上の複合添加の場合は
合計量）は４０％以下とするのが好ましい。より好まし
くは３０％以下である。
【０００９】マトリツクス金属中に分散相として混在す
るＴｉＣ粒子は、その分散強化作用による耐摩耗性改善
効果を十分に発現させるために、粒径１０μｍ以下で、
混相組織に占める割合（体積率）は、約５％以上である
のが望ましい。その混在量が豊富な程、複合焼結合金の
硬度・摩耗抵抗性は増大するが、その反面合金の延靱性
が損なわれるので、約６０％を上限とするのが好まし
い。より好ましくは４０％以下である。この容積比率
は、アトマイズ噴霧処理に供される金属溶湯の成分組成
の調整により高低任意に制御される。
るＴｉＣ粒子は、その分散強化作用による耐摩耗性改善
効果を十分に発現させるために、粒径１０μｍ以下で、
混相組織に占める割合（体積率）は、約５％以上である
のが望ましい。その混在量が豊富な程、複合焼結合金の
硬度・摩耗抵抗性は増大するが、その反面合金の延靱性
が損なわれるので、約６０％を上限とするのが好まし
い。より好ましくは４０％以下である。この容積比率
は、アトマイズ噴霧処理に供される金属溶湯の成分組成
の調整により高低任意に制御される。
【００１０】次に、アトマイズ粉末を焼結原料とする本
発明の複合焼結合金の製造について説明する。アトマイ
ズ粉末を得るための金属溶湯を溶製する溶解原料は、目
的とする複合焼結合金のマトリツクス金属の組成、分散
相であるＴｉＣ粒子の分散混在割合（体積率）等に応じ
て、金属チタン、合金元素（Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ
等）、およびＴｉＣ粒子形成成分等を配合することによ
り調製される。ＴｉＣ粒子の形成成分として、カーボン
粉末、またはＴｉ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖの炭化物粉末
を適宜使用することができる。これらの各種成分はその
任意の２種以上を複合配合してよい。溶解原料中に配合
された上記炭化物は、溶解工程で分解消失して、ＴｉＣ
粒子の形成に必要なＣを溶湯中に供給する共に、チタン
合金マトリックスを形成する合金元素（Mo,Nb,Ta,V）を
溶湯中に供給する。
発明の複合焼結合金の製造について説明する。アトマイ
ズ粉末を得るための金属溶湯を溶製する溶解原料は、目
的とする複合焼結合金のマトリツクス金属の組成、分散
相であるＴｉＣ粒子の分散混在割合（体積率）等に応じ
て、金属チタン、合金元素（Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ
等）、およびＴｉＣ粒子形成成分等を配合することによ
り調製される。ＴｉＣ粒子の形成成分として、カーボン
粉末、またはＴｉ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖの炭化物粉末
を適宜使用することができる。これらの各種成分はその
任意の２種以上を複合配合してよい。溶解原料中に配合
された上記炭化物は、溶解工程で分解消失して、ＴｉＣ
粒子の形成に必要なＣを溶湯中に供給する共に、チタン
合金マトリックスを形成する合金元素（Mo,Nb,Ta,V）を
溶湯中に供給する。
【００１１】上記溶解原料は、均一な混合粉末として、
また溶解工程での成分の偏析を防止し均一な成分組成の
溶湯を得るために、その混合粉末を適宜の加圧成形法
（例えば、冷間静水圧加圧成形）に付して適当な形状の
ブロツクとして溶解処理に供する。原料粉末の溶解は、
例えば、高周波溶解法、プラズマアーク溶解法等を適用
して行うことができるが、硬質化合物形成成分として高
融点化合物を使用する場合は、プラズマアーク溶解を適
用するのがその溶解を促進する点で有利である。その溶
解処理により、ＴｉＣ形成元素であるＣ、合金元素（Ｍ
ｏ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ等）を含むチタン（またはチタン合
金）溶湯を得、ついでこれをアトマイズ噴霧処理に付し
て粉末とする。アトマイズ噴霧処理は、粉末の表面酸化
を防止するために不活性雰囲気を適用する以外は、常法
に従って行えばよい。得られたアトマイズ粉末の各粒子
は、その噴霧・凝固過程において、その粒内に晶出ない
し析出した微細なＴｉＣ粒子を内包した混相組織を有し
ている。ＴｉＣ粒子は、アトマイズ粉末の粒径の大小に
拘らず極めて微細（１０μｍないしそれ以下）であり、
かつ均一に粒内に分布している。
また溶解工程での成分の偏析を防止し均一な成分組成の
溶湯を得るために、その混合粉末を適宜の加圧成形法
（例えば、冷間静水圧加圧成形）に付して適当な形状の
ブロツクとして溶解処理に供する。原料粉末の溶解は、
例えば、高周波溶解法、プラズマアーク溶解法等を適用
して行うことができるが、硬質化合物形成成分として高
融点化合物を使用する場合は、プラズマアーク溶解を適
用するのがその溶解を促進する点で有利である。その溶
解処理により、ＴｉＣ形成元素であるＣ、合金元素（Ｍ
ｏ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ等）を含むチタン（またはチタン合
金）溶湯を得、ついでこれをアトマイズ噴霧処理に付し
て粉末とする。アトマイズ噴霧処理は、粉末の表面酸化
を防止するために不活性雰囲気を適用する以外は、常法
に従って行えばよい。得られたアトマイズ粉末の各粒子
は、その噴霧・凝固過程において、その粒内に晶出ない
し析出した微細なＴｉＣ粒子を内包した混相組織を有し
ている。ＴｉＣ粒子は、アトマイズ粉末の粒径の大小に
拘らず極めて微細（１０μｍないしそれ以下）であり、
かつ均一に粒内に分布している。
【００１２】上記アトマイズ粉末を適当な粒度（例え
ば、５００μｍ以下）に分級し、焼結処理に供する。焼
結処理は公知の各種プロセスに従って行えばよい。例え
ば、原料粉末をカプセルに充填し、脱気密封して熱間静
水圧加圧焼結する方法、または原料粉末を適宜の加圧成
形処理（一軸ラバープレス、冷間静水圧加圧成形法等）
に付して成形体を得、ついでこれを常圧焼結処理し、あ
るいはその成形体をカプセルに密封して熱間静水圧加圧
焼結する方法等を適用することができる。その焼結プロ
セスには特別の条件や制限を付加されず、例えば熱間静
水圧加圧焼結は、温度８００〜１３００℃、加圧力８０
０〜１３００Ｋｇ／ｃｍ2 として適当時間（例えば０．
５〜３Ｈｒ）保持することにより達成される。こうして
得られる複合焼結合金は、その焼結原料として使用した
アトマイズ粉末の微細混相組織の効果として、従来の複
合焼結体とは全く様相を異にし、分散相粒子の集合偏析
は皆無であり、マトリツクス金属中に微細なＴｉＣ粒子
が微細かつ均一に分散した緻密な混相組織を有してい
る。
ば、５００μｍ以下）に分級し、焼結処理に供する。焼
結処理は公知の各種プロセスに従って行えばよい。例え
ば、原料粉末をカプセルに充填し、脱気密封して熱間静
水圧加圧焼結する方法、または原料粉末を適宜の加圧成
形処理（一軸ラバープレス、冷間静水圧加圧成形法等）
に付して成形体を得、ついでこれを常圧焼結処理し、あ
るいはその成形体をカプセルに密封して熱間静水圧加圧
焼結する方法等を適用することができる。その焼結プロ
セスには特別の条件や制限を付加されず、例えば熱間静
水圧加圧焼結は、温度８００〜１３００℃、加圧力８０
０〜１３００Ｋｇ／ｃｍ2 として適当時間（例えば０．
５〜３Ｈｒ）保持することにより達成される。こうして
得られる複合焼結合金は、その焼結原料として使用した
アトマイズ粉末の微細混相組織の効果として、従来の複
合焼結体とは全く様相を異にし、分散相粒子の集合偏析
は皆無であり、マトリツクス金属中に微細なＴｉＣ粒子
が微細かつ均一に分散した緻密な混相組織を有してい
る。
【００１３】
（１）焼結原料粉末の製造： 金属チタン粉末（１００メツシュアンダ）に、マトリツ
クスの合金成分としてモリブデン粉末（１０μｍ以
下）、およびＴｉＣ粒子形成成分としてカーボン粉末
（１００メツシュアンダ）を、６５：２５：５（重量
比）の割合に配合し、均一に混合したうえ、冷間静水圧
加圧成形（ＣＩＰ成形）に付して円柱状成形体に成形す
る。これを溶解原料として合金溶湯を溶製しアトマイズ
噴霧処理を行う。図３は、そのアトマイズ粉末の粒子の
混相構造を示している（倍率：６００）。各粉末粒子
は、その粒内に微細粒子を内包した微細混相組織を有し
ていることが観察される。その微細粒子は、マトリツク
ス金属分（Ｔｉ−Ｍｏ）のＴｉとカーボンとの反応によ
り生成したＴｉＣ粒子である。上記アトマイズ粉末を分
級（５００μｍ以下）し、焼結原料とする。 （２）焼結処理： 上記アトマイズ粉末を、鋼缶に充填し、脱気密封（１０
-4Ｔｏｒｒ）の後、熱間静水圧加圧焼結処理に付し、温
度１１００℃×圧力１１００気圧×２時間の処理を行つ
て複合焼結体（φ３０×３０ ｌ）を得た。
クスの合金成分としてモリブデン粉末（１０μｍ以
下）、およびＴｉＣ粒子形成成分としてカーボン粉末
（１００メツシュアンダ）を、６５：２５：５（重量
比）の割合に配合し、均一に混合したうえ、冷間静水圧
加圧成形（ＣＩＰ成形）に付して円柱状成形体に成形す
る。これを溶解原料として合金溶湯を溶製しアトマイズ
噴霧処理を行う。図３は、そのアトマイズ粉末の粒子の
混相構造を示している（倍率：６００）。各粉末粒子
は、その粒内に微細粒子を内包した微細混相組織を有し
ていることが観察される。その微細粒子は、マトリツク
ス金属分（Ｔｉ−Ｍｏ）のＴｉとカーボンとの反応によ
り生成したＴｉＣ粒子である。上記アトマイズ粉末を分
級（５００μｍ以下）し、焼結原料とする。 （２）焼結処理： 上記アトマイズ粉末を、鋼缶に充填し、脱気密封（１０
-4Ｔｏｒｒ）の後、熱間静水圧加圧焼結処理に付し、温
度１１００℃×圧力１１００気圧×２時間の処理を行つ
て複合焼結体（φ３０×３０ ｌ）を得た。
【００１４】
（１）焼結原料粉末の調製： チタン粉末（平均粒径３０μｍ）、モリブデン粉末（同
２μｍ）、およびＴｉＣ粉末（同２μｍ）を、６０：２
０：２０（重量比）の割合で配合し、均一に混合して焼
結原料とする。 （２）焼結処理： 実施例と同一。
２μｍ）、およびＴｉＣ粉末（同２μｍ）を、６０：２
０：２０（重量比）の割合で配合し、均一に混合して焼
結原料とする。 （２）焼結処理： 実施例と同一。
【００１５】 〔Ａ〕複合混相組織の比較： 図１は、実施例で得られた複合焼結体（発明例）の組織
（倍率：２００）、図２は、その倍率を拡大した組織
（倍率：１０００）、図４は比較例で得られた複合焼結
体（従来材）の組織（倍率：２００）を、それぞれ示し
ている。各図中、白い部分は金属相（Ｔｉ−Ｍｏ合
金）、黒い部分はＴｉＣ粒子であり、ＴｉＣ粒子の占め
る割合（体積率）は、いずれも、約２１％である。な
お、図１（発明例）におけるマトリツクス金属の平均粒
径は約１００μｍであり、図４（従来例）における金属
相の平均粒径は約３０μｍである。両者の比較から明ら
かなように、従来の複合焼結体の組織（図２）は、チタ
ン合金相の粒界に沿ってＴｉＣ粒子が集合偏在している
のに対し、発明例の複合焼結体の混相組織は、これと様
相を全く異にし、ＴｉＣ粒子が極めて微細にかつ均一に
分散した緻密な組織を有している。
（倍率：２００）、図２は、その倍率を拡大した組織
（倍率：１０００）、図４は比較例で得られた複合焼結
体（従来材）の組織（倍率：２００）を、それぞれ示し
ている。各図中、白い部分は金属相（Ｔｉ−Ｍｏ合
金）、黒い部分はＴｉＣ粒子であり、ＴｉＣ粒子の占め
る割合（体積率）は、いずれも、約２１％である。な
お、図１（発明例）におけるマトリツクス金属の平均粒
径は約１００μｍであり、図４（従来例）における金属
相の平均粒径は約３０μｍである。両者の比較から明ら
かなように、従来の複合焼結体の組織（図２）は、チタ
ン合金相の粒界に沿ってＴｉＣ粒子が集合偏在している
のに対し、発明例の複合焼結体の混相組織は、これと様
相を全く異にし、ＴｉＣ粒子が極めて微細にかつ均一に
分散した緻密な組織を有している。
【００１６】 〔Ｂ〕諸特性の比較： 表１は、発明例の複合焼結体と、比較例の複合焼結体の
諸特性を示している。 (i)曲げ強度 ＪＩＳ Ｒ１６０１に規定の曲げ試験法による。試験片
サイズ：３×４×５０，ｍｍ、スパン距離：３０ｍｍ、
試験温度：常温。 （ii）たわみ量 上記曲げ試験における試験片のスパン中央の最大たわみ
量。(iii)非鉄溶湯に対する耐食性 アルミ合金溶湯浴中に試験片を一定時間浸漬した後、試
験片表面の溶損層厚（mm）を測定し、従来材である合金
工具鋼SKD 61の溶損層厚を１とする溶損比を算出する。 試験片サイズ: 30×17×5.5, mm 溶湯浴組成: Al-9.5Si-3.0Cu (JIS H 5202 AC4B 相当合
金) 浴温度 : 750 ℃ 浸漬時間 : 24 Hr
諸特性を示している。 (i)曲げ強度 ＪＩＳ Ｒ１６０１に規定の曲げ試験法による。試験片
サイズ：３×４×５０，ｍｍ、スパン距離：３０ｍｍ、
試験温度：常温。 （ii）たわみ量 上記曲げ試験における試験片のスパン中央の最大たわみ
量。(iii)非鉄溶湯に対する耐食性 アルミ合金溶湯浴中に試験片を一定時間浸漬した後、試
験片表面の溶損層厚（mm）を測定し、従来材である合金
工具鋼SKD 61の溶損層厚を１とする溶損比を算出する。 試験片サイズ: 30×17×5.5, mm 溶湯浴組成: Al-9.5Si-3.0Cu (JIS H 5202 AC4B 相当合
金) 浴温度 : 750 ℃ 浸漬時間 : 24 Hr
【００１７】
【表１】 硬度 曲げ強度 たわみ量 耐 食 性 ＨRC Kg/mm 2 ｍｍ 溶損比 発明例 ４１ １６８ ０．７ ０．２５ 比較例 ４０ １１５ ０．５ ０．２４ SKD 61 ── ─── ─── １．００
【００１８】上記試験結果から明らかなとおり、発明例
の複合焼結合金は、硬度・耐摩耗性、強度、および靱性
等の特性が著しく向上している。この改善効果は、前記
した複合混相組織が均質微細な組織に改良されているこ
とによるものである。非鉄金属溶湯に対する腐食溶損抵
抗性も、従来材の合金工具鋼に比し著しくすぐれてい
る。
の複合焼結合金は、硬度・耐摩耗性、強度、および靱性
等の特性が著しく向上している。この改善効果は、前記
した複合混相組織が均質微細な組織に改良されているこ
とによるものである。非鉄金属溶湯に対する腐食溶損抵
抗性も、従来材の合金工具鋼に比し著しくすぐれてい
る。
【００１９】
【発明の効果】本発明の複合焼結合金は、微細なＴｉＣ
粒子が均一かつ緻密に分散した微細混相組織を有し、そ
の混相組織の改善効果として、従来材を大きく凌ぐ高度
の摩耗抵抗性、強度、靱性等の諸特性を兼ね備えてい
る。また、マトリツクス金属がチタン（合金）であるこ
とにより、非鉄溶湯に対する良好な腐蝕溶損抵抗性を有
している。従って本発明の複合焼結合金は、ダイカスト
マシンの射出部構成部材等の非鉄金属溶湯に対する腐食
溶損抵抗性，耐摩耗性，強度，靱性等を要求される非鉄
金属溶湯用部材料として有用である。
粒子が均一かつ緻密に分散した微細混相組織を有し、そ
の混相組織の改善効果として、従来材を大きく凌ぐ高度
の摩耗抵抗性、強度、靱性等の諸特性を兼ね備えてい
る。また、マトリツクス金属がチタン（合金）であるこ
とにより、非鉄溶湯に対する良好な腐蝕溶損抵抗性を有
している。従って本発明の複合焼結合金は、ダイカスト
マシンの射出部構成部材等の非鉄金属溶湯に対する腐食
溶損抵抗性，耐摩耗性，強度，靱性等を要求される非鉄
金属溶湯用部材料として有用である。
【図１】本発明の複合焼結合金の組織を示す図面代用顕
微鏡写真（×200 ）である。
微鏡写真（×200 ）である。
【図２】図１の複合焼結合金の組織を拡大して示す図面
代用顕微鏡写真（×1000）である。
代用顕微鏡写真（×1000）である。
【図３】本発明の複合焼結合金の原料粉末の粒子構造を
示す図面代用顕微鏡写真（×600 ）である。
示す図面代用顕微鏡写真（×600 ）である。
【図４】従来の複合焼結合金の組織を示す図面代用顕微
鏡写真（×200 ）である。
鏡写真（×200 ）である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−17639（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−129330（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−222041（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−105502（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−277746（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−140692（ＪＰ，Ａ) 「非鉄金属材料」、第231〜232頁、第 240〜241頁、（株）コロナ社、1963年６ 月30日初版発行 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22C 1/05 C22C 29/00 - 29/18 C22C 32/00 B22F 9/08
Claims (1)
- 【請求項１】 ＴｉＣ粒子が粉末粒子内に微細に分散生
成したチタン，またはＭｏ，Ｎｂ，ＴａもしくはＶの１
種ないし２種以上の元素を含有するチタン合金からなる
アトマイズ粉末の焼結体であって、前記チタンまたはチ
タン合金からなるマトリックス金属の粒内に前記ＴｉＣ
粒子が分散している混相組織を有し、ＴｉＣ粒子は粒径
１０μｍ以下，混相組織に占める体積率は５〜６０％で
ある耐食耐摩耗性等にすぐれた非鉄金属溶湯部材用複合
焼結合金。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5039469A JP2796917B2 (ja) | 1993-02-02 | 1993-02-02 | 耐食耐摩耗性等にすぐれた非鉄金属溶湯部材用複合焼結合金 |
| US08/189,845 US5534353A (en) | 1993-02-02 | 1994-02-01 | Composite sintered material having fine particles of hard compound dispersed in grains of titanium or titanium alloy matrix |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5039469A JP2796917B2 (ja) | 1993-02-02 | 1993-02-02 | 耐食耐摩耗性等にすぐれた非鉄金属溶湯部材用複合焼結合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06228676A JPH06228676A (ja) | 1994-08-16 |
| JP2796917B2 true JP2796917B2 (ja) | 1998-09-10 |
Family
ID=12553928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5039469A Expired - Fee Related JP2796917B2 (ja) | 1993-02-02 | 1993-02-02 | 耐食耐摩耗性等にすぐれた非鉄金属溶湯部材用複合焼結合金 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5534353A (ja) |
| JP (1) | JP2796917B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP3306822B2 (ja) * | 1997-09-16 | 2002-07-24 | 株式会社豊田中央研究所 | 焼結Ｔｉ合金材料およびその製造方法 |
| KR100550235B1 (ko) * | 2003-07-28 | 2006-02-08 | 히라이 아키라 | 칼날소재의 제조방법 및 그에 의한 칼날소재 |
| KR100545749B1 (ko) * | 2003-10-27 | 2006-01-24 | 아키라 히라이 | 복층 분말소결 공구부품 및 그 제조방법 |
| US8747515B2 (en) * | 2003-12-27 | 2014-06-10 | Advance Material Products, Inc | Fully-dense discontinuously-reinforced titanium matrix composites and method for manufacturing the same |
| WO2006053044A1 (en) * | 2004-11-10 | 2006-05-18 | Dynamet Technology, Inc. | Fine grain titanium-alloy article and articles with clad porous titanium surfaces |
| WO2007139194A1 (ja) * | 2006-05-31 | 2007-12-06 | Kyocera Corporation | 複合材料とその製造方法、ならびに、それに用いる組成物およびそれを用いた刃物 |
| US8999514B2 (en) * | 2012-02-03 | 2015-04-07 | General Electric Company | Bond coating powder comprising MCrAlY (M=Ni,Fe,Co), method of making, and a method of applying as bond coating |
| JP6643149B2 (ja) * | 2016-03-07 | 2020-02-12 | 株式会社荏原製作所 | 摺動材料、軸スリーブ及び軸スリーブを備えたポンプ |
| CN105714253B (zh) * | 2016-03-10 | 2017-11-24 | 洛阳爱科麦钨钼科技股份有限公司 | 大尺寸、细晶钼钽合金溅射靶材的制备方法 |
| CN113430417A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-24 | 广东省科学院新材料研究所 | 一种添加稀土氧化物的高性能钛合金及其制备方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4836982A (en) * | 1984-10-19 | 1989-06-06 | Martin Marietta Corporation | Rapid solidification of metal-second phase composites |
| US4731115A (en) * | 1985-02-22 | 1988-03-15 | Dynamet Technology Inc. | Titanium carbide/titanium alloy composite and process for powder metal cladding |
| US4906430A (en) * | 1988-07-29 | 1990-03-06 | Dynamet Technology Inc. | Titanium diboride/titanium alloy metal matrix microcomposite material and process for powder metal cladding |
| JPH03142053A (ja) * | 1989-10-27 | 1991-06-17 | Tokyo Yogyo Co Ltd | ダイカストマシン用スリーブ |
| JPH04247801A (ja) * | 1991-01-24 | 1992-09-03 | Tokyo Yogyo Co Ltd | ダイカストマシン用射出部品 |
-
1993
- 1993-02-02 JP JP5039469A patent/JP2796917B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-02-01 US US08/189,845 patent/US5534353A/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 「非鉄金属材料」、第２３１〜２３２頁、第２４０〜２４１頁、（株）コロナ社、１９６３年６月３０日初版発行 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5534353A (en) | 1996-07-09 |
| JPH06228676A (ja) | 1994-08-16 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |