JP4596720B2 - 低熱伝導性硬質金属 - Google Patents
低熱伝導性硬質金属 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4596720B2 JP4596720B2 JP2001518475A JP2001518475A JP4596720B2 JP 4596720 B2 JP4596720 B2 JP 4596720B2 JP 2001518475 A JP2001518475 A JP 2001518475A JP 2001518475 A JP2001518475 A JP 2001518475A JP 4596720 B2 JP4596720 B2 JP 4596720B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- amount
- weight
- carbide
- wear resistant
- resistant alloy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/12—Both compacting and sintering
- B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
- B22F3/15—Hot isostatic pressing
- B22F3/156—Hot isostatic pressing by a pressure medium in liquid or powder form
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/22—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces for producing castings from a slip
- B22F3/225—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces for producing castings from a slip by injection molding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B7/00—Mixing; Kneading
- B29B7/30—Mixing; Kneading continuous, with mechanical mixing or kneading devices
- B29B7/58—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29B7/582—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations for discharging, e.g. doors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B9/00—Making granules
- B29B9/02—Making granules by dividing preformed material
- B29B9/06—Making granules by dividing preformed material in the form of filamentary material, e.g. combined with extrusion
- B29B9/065—Making granules by dividing preformed material in the form of filamentary material, e.g. combined with extrusion under-water, e.g. underwater pelletizers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
- B29C48/05—Filamentary, e.g. strands
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C48/30—Extrusion nozzles or dies
- B29C48/345—Extrusion nozzles comprising two or more adjacently arranged ports, for simultaneously extruding multiple strands, e.g. for pelletising
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
- C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
- C22C29/06—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
- C22C29/08—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds based on tungsten carbide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
- B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
- B29C48/04—Particle-shaped
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12014—All metal or with adjacent metals having metal particles
- Y10T428/12028—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, etc.]
- Y10T428/12146—Nonmetal particles in a component
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
【０００１】
本発明は、耐摩耗性材料の分野に関し、特に、例えばペレタイジングダイフェース用の低熱伝導性硬質合金に関する。
【０００２】
ペレタイジングとは、新規に製造された又は再生利用された均一の粒子サイズの塑性樹脂を製造するための工程である。石油産業では、ペレット化されたポリエチレン、ポリプロピレン、充填材料を入れて材料をより効率的に取扱い、処理できるようにしたその他の高分子材料を製造するのにこの工程を用いている。ペレタイジング工程は、溶融ポリマーを押出機からダイを介して押出し、ポリマー樹脂の複数のストランドを形成することから始まる。通常、ペレタイジング工程は水中で行われ、ストランドはダイフェースの表面に沿って通過する回転ナイフによってダイを出るとすぐに切断される。この動作は、ダイフェースを冷却し、密閉環境外にペレットを運び出すために水が循環するように密閉環境で行われる。次に、ペレットは最終包装又はその後の処理の前に脱水／乾燥システムへと移送される。
【０００３】
ペレタイザのダイフェースはペレタイザの本体とは別の材料でできているか又は別の材料で被覆されているのが一般的である。ペレタイザにおける摩耗はほとんどがダイフェースにおいて起こるため、硬質、耐摩耗性で耐食性のダイフェース材料を用いることによってペレタイザの寿命を延ばすことができる。ダイフェース材料はダイ本体が取り替えられるまでに数回交換される。ダイフェース材料は、例えば、温度の両極端、水中環境への浸漬、及び流動する高分子材料と切削ナイフの動作による定常的な表面の摩耗などのある範囲の有害な環境条件に晒される。硬質で耐摩耗性であるのに加え、ダイフェース材料は、低熱伝導性と高耐食性とを有するべきである。
【０００４】
今日、摩耗パッド及びオリフィスニブとして用いられる２つの最も一般的なダイフェース材料は、鉄―炭化チタン(Ferro-TiC)と炭化タングステン―コバルト合金(WC-Co)である。摩耗パッドとオリフィスニブは、ダイフェースプレートのステンレス鋼合金及び／又はセラミック材料に埋設される。鉄−炭化チタンは、機械加工可能で焼入可能な合金／鋼が結合された炭化チタンである。鉄−炭化チタンは、代表的には、炭化チタン(TiC)にクロム(Cr)、モリブデン(Mo)、炭素―鉄合金(C-Fe)、及び／又はチタンを加えて作られる金属マトリックス複合体である。例えば、Vela等の米国特許第５，３６６，１３８号に記載されているように、典型的な鉄−炭化チタン組成物は、ＴｉＣ３０〜３２％、Ｃｒ９〜１０％、Ｃｏ３〜6.5％、Ｎｉ３〜4.5％、Ｍｏ２〜４％、Ａｌ０〜１％、Ｔｉ１〜２％、Ｃｒ０〜１％、及びＦｅ４０〜５０％を含む。超硬で丸みのある炭化チタン粒子は、焼入可能な鋼合金マトリックス全体にわたって均一に分布している。焼きなまし状態での加工は、通常の工具と機器を用いて行われ、後で従来の加熱処理を行って最大の硬度を得る。
【０００５】
ＷＣ−Ｃｏベースの超硬合金は、金属性結合剤によって結合された硬質炭化物粒子を含有するある範囲の複合材料を含む。炭化物相の比率は、複合体の総重量の７０〜９７％が一般的で、その粒子サイズの平均は0.2〜１４μｍである。例えば、代表的なコバルト結合炭化タングステン材料はTimm等の米国特許第４，９２３，５１２号に開示されている。Timm等は、ＷＣ８３〜９９重量％とコバルト１〜１８重量％とを有する組成物について記載している。硬質相である炭化タングステン(WC)は結合剤相であるコバルト(Co)と共に基本の超硬合金組織を形成する。超硬合金は、ＷＣ−Ｃｏ組成物に加えて低い割合の第二次炭化物（炭化チタン(TiC)、炭化タンタル(TaC)、及び炭化ニオブ(NbC)など）を含有してもよい。これらの第二次炭化物は、互いに可溶性であり、高い割合の炭化タングステンを溶解することもできる。更に、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄（Fe）、又はそれらの元素の合金などのその他の金属との合金とされたか又はこれらの金属によって完全に置換されたコバルト結合剤相を有する超硬合金が製造される。従って、通常超硬合金を構成する３つの個有の相、すなわち、炭化タングステンのα相、結合剤材料（例えば、Ｃｏ、Ｎｉなど）のβ相、及び（例えば、ＷＣ及びＴｉＣ、及び／又はＴａＣ、及び／又はＮｂＣ、及び／又は窒化物又は炭窒化物の）単一又は固溶体炭化物相であるγ相がある。
【０００６】
鉄−炭化チタン合金は、耐摩耗用途に概ね有効だが、比較されるWC-Co合金よりも高価で加工し難い。例えば、WC-Co合金は大気中で安価且つ容易にダイ本体に銀ろう接又はろう付けされるが、鉄−炭化チタン合金は従来の方法でダイに直接銀ろう接又はろう付けできない。
【０００７】
WC-Co材料は、オリフィスニブとして用いられた際に鉄−炭化チタン合金と同様の耐食性及び耐摩耗性を有するが、望ましくない高い熱伝導率による不利益をこうむる。高い熱伝導率は、オリフィスニブが押出加工されるポリマーからの熱を伝導するため、ダイ中のポリマーの凍結を招く。これは、充填材料が含まれる場合には顕著である。
【０００８】
化学的安定性が改良されるため、WC-TiC-Co焼結合金の作成が試みられてきたが、現在の合金は、WC-Co合金並びに鉄−炭化チタン合金に比べて比較的高い熱伝導率と低い耐摩耗性を示す。そのため、当該産業では、一般にWC-Co超硬合金中の多量のTiCは最終製品の摩耗性が低くなる結果を生ずると考えられている。
【０００９】
従って、比較的安価で、容易に加工され、化学的に安定しており、低い熱伝導率と高い耐摩耗性を有する、ペレタイジングダイフェース及び他の高摩耗用途に用いるための硬質金属合金材料が必要とされる。
【００１０】
上記の必要性は、材料の約８０重量％未満の量の炭化タングステンと、少なくとも約１０重量％の量の炭化チタンと、コバルト及びニッケルから成る結合材料とから成る硬質合金材料を提供する本発明によって満たされる。通常８０〜１００ワット／ｍ°Ｋの熱導電率を示すWC-Co超硬合金材料と比較して、炭化タングステンベースではあるが、本発明の材料の熱伝導率は１０〜２０ワット／ｍ°Ｋである。本発明の他の態様において、材料の熱伝導率を更に低下させるため、また、耐食性を向上させるために、結合材料にモリブデンとクロムが含まれる。発明の更に別の態様において、チタン及び／又はジルコニウムから成る一以上の窒化物又は炭窒化物が炭化チタンの不完全又は部分的置換によって材料に含まれる。
本発明の利点及び特徴は、発明の好ましい実施形態を例示する以下の詳細な説明と図面によって明らかとなるであろう。
【００１１】
以下の詳細な説明において、本明細書の一部を構成し、本発明が実施される特定の実施形態を図示によって示す添付の図面が参照される。
【００１２】
図１及び２は、ペレタイジングダイプレート１０上で用いられているダイフェースプレート３０の好ましい実施形態を示す。本明細書に参照として採り入れられるWolf の米国特許第４，８５６，９７４号に述べられるようなペレタイジングダイプレート１０は、本体２０とダイフェースプレート３０とを有する。ダイフェースプレート３０は別個の交換可能な部品であっても、本体２０上の、又はダイフェースプレートの形状を有する部品基体上のコーティングであってもよい。例えば、ダイフェースプレート３０は、埋設された概ね円筒形のオリフィスニブ５２と摩耗パッド５８とを有する第１の部材３４から成る。第１の部材３４は、例えば、ステンレス鋼（例えば、１５−５ＰＨ鋼）、又は、アルミナ又はジルコニアベースのセラミック又はその組合せ上に熱噴霧したものでもよい。オリフィスニブ５２と摩耗パッド５８はろう付けなどのあらゆる好適な方法で第１の部材３４に取付けられる。上記のように第１の部材３４がセラミックである場合、セラミックとインサート５２及び摩耗パッド５８との間に鋼の層があってもよい。
【００１３】
本体２０もステンレス鋼（例えば、１５−５ＰＨステンレス）で、内部に押出オリフィス２２と加熱チャネル２４とを有する。更に、オリフィス２２はダイフェースプレート１０を通過し、オリフィスニブ５２によって囲まれている。
【００１４】
好ましい実施形態において、オリフィスニブ５２及び摩耗パッド５８は、ＷＣを５０重量％〜８０重量％、更に好ましくは約５１〜62.5重量％、最も好ましくは約６０重量％含有した炭化タングステン（ＷＣ）ベースの超硬合金基体の焼結体である。耐摩耗性を高め、低熱伝導性を得るため、オリフィスニブ５２と摩耗パッド５８は炭化チタン（ＴｉＣ）を約１０〜４０重量％の量で含有するのが好ましい。ＴｉＣ含有量は、約２０〜約２５重量％が更に好ましく、約１８〜約２２重量％が最も好ましい。
【００１５】
小さな粒子サイズ、高い硬度、高い飽和保磁力、及び低い多孔率を得るために加工中、材料の、特にＷＣ粒子の成長を抑制することが重要である。これを達成するため、粒子成長抑制剤が添加されてもよい。粒子成長抑制剤には別の炭化物が好ましく、炭化モリブデン、炭化クロム、炭化タンタル、炭化ニオブ、又は炭化バナジウムなどのあらゆる金属炭化物が単独で又は組合せて用いられる。これらの元素は、組成物中のＷＣと炭化物又は固溶体炭化物を形成する。組成物は、ＩＶＢ、ＶＢ、及びＶＩＢ族元素、好ましくはＴａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｍｏ、及びＣｒなどの炭化物及び／又は固溶体炭化物を形成する元素を単独で又は互いに組合わせて含有するのが好ましい。少なくとも１つ、できればそれ以上の元素の炭化物が、ＴａＣ約１〜約８重量％、ＮｂＣ約0.5〜約５重量％（好ましくは合計約２〜５重量％の炭化タンタル及び炭化ニオブ）、ＺｒＣ約0.5〜約３重量％、ＭＯ2Ｃ約0.5〜約３重量％、及びＣｒ2Ｃ2約0.5〜約５重量％の量で、組成物中に存在するのが更に好ましい。これらの元素は、混合物に元素、合金、又は炭化物として添加されるのが好ましい。組成物中に存在する量は、ＴａＣ約１〜約３重量％、ＮｂＣ約0.5〜約1.5重量％、ＺｒＣ約0.5〜約1.5重量％、ＭＯ2Ｃ約0.5〜約２重量％、及びＣｒ2Ｃ2約0.5〜約２重量％が最も好ましい。また、炭化物は、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ及びＷ元素の一以上の組合せで（組成物中に）存在して炭化物又は固溶体炭化物を形成してもよい。ＣｒとＭｏは一部又はすべてが結合材料中に存在していてもよい。
【００１６】
また、Ｃｒ及び／又はＭｏはダイフェースプレート３０の熱伝導性をより低下させる。更に、Ｍｏ及び／又はＣｒは耐食性を向上させ、本発明を実施するのに用いられる焼結工程を促進させる。Ｃｒは約0.5重量％の量で存在し、Ｍｏは約0.5重量％の量で存在するのが理想的である。
【００１７】
結合材料は、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、及び／又はＣｏ又はＮｉの何れかの合金のあらゆる組合せを含むのが好ましく、組成物中に組成物全体の約６〜約２５％の量存在するのが好ましい。コバルト含有量は約５〜約２０重量％がより好ましく、約８〜約１２重量％が最も好ましい。ニッケル含有量は、約１〜約２０重量％であり、約１〜約６重量％が最も好ましい。
【００１８】
本発明の更に別の実施形態において、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｎｂ、及びＶの元素のうちの何れか一以上の窒化物及び／又は炭窒化物が、好ましくはその前記炭化物含量が全て又は部分的に置換されて、超硬合金組成物に含まれてもよい。組成物は、Ｔｉ及び／又はＺｒの窒化物を含有するのが好ましい。ＴｉＮは、組成物の約１０〜約３０重量％の量で添加されるのが好ましく、約１５〜約２５重量％の量で添加されるのが更に好ましい。ＺｒＮは、組成物の約0.5〜約３重量％の量で添加されるのが好ましく、約0.5〜約1.0重量％の量で添加されるのが更に好ましい。
【００１９】
オリフィスニブ５２及び摩耗パッド５８を形成するための好ましい工程が以下に述べられる。各成分要素は、粉体の形態で供給される。この粉体は、代表的には、先に記載された成分要素及び化合物とパラフィンろうとの混合物を含有する。本発明において用いられる粉体材料は、ＷＣ−Ｃｏボール及びへプタン／アセトン等を用いて、成分のウェットアトリッションミリングによって製造されるのが好ましい。ミリングの回数は、用いられるミリングの方法と所望のＷＣ粒子の粒子サイズによって変化する。粉砕された粉体は、噴霧乾燥されるか、又は従型のペレット化された形態で用いられる。
【００２０】
粉砕された粉末は、単軸成形、コールドアイソスタティック成形、射出成形、又は押出加工とその後の脱ろう(de-wax)によってグリーンウェア（greenware）と呼ばれる所望の形状に圧縮成形される。脱ろうは、真空／Ｈ2雰囲気下で５０〜６００℃で行われるのが好ましい。また、予備焼結は真空／Ｈ2雰囲気下で６００〜１２００℃の温度で行うことができる。
【００２１】
所望の形状が得られると、グリーンウェアは完全稠密部を形成するために焼結される。グリーンウェアを焼結するための代表的な方法として、無圧又は真空焼結法、又は、迅速全指向性圧縮（ＲＯＣ）又は単軸ホットプレスを引き続いて行う真空焼結法が挙げられる。グリーンウェアは真空焼結されるのが好ましく、焼結製品を更に高密度化するために焼結後ＨＩＰ（ホットアイソスタティック成形）工程を引き続いて行うのが好ましい。グリーンウェアは、真空炉において約1360℃〜約1480℃の温度で約２０分〜約９０分間焼結されるのが好ましく、約４０〜６０分間焼結されるのが更に好ましい。焼結後、全ての小空洞を完全に閉じるために焼結部分をホットアイソスタティック成形しなければならないことが多い。ＨＩＰは焼結温度と同様の温度で行われるが、100〜30,000ｐｓｉ、好ましくは500〜1500ｐｓｉ、最も好ましくは約８００ｐｓｉの圧力で1440℃で行われる。材料の最終多孔率はＡ０４−Ｂ０２−Ｃ００に等しいか、それに優っているのが好ましい。
【００２２】
グリーンウェアは、例えば、その様々な態様がTimmの米国特許第４，７４４，９４３号、Lizenbyの米国特許第４，６５６，００２号及び第４，３４１，５５７号、Rozmusの米国特許第４，４２８，９０６号、及びKelto, Metals Handbook, "Rapid Omnidirectional Compaction" Vol. 7, pp. 542-546に示され、その各々が本明細書に参照として採り入れられるロクテック（ROCTEC（登録商標））工程などのＲＯＣ法を用いて焼結されてもよい。ＲＯＣ法において、多孔質グリーンウェアは、まず焼結温度において粘調液のように作用する圧力伝達物質に埋め込まれる。その後の処理中に亀裂又は破損が生じないようにこの物質とグリーンウェアは十分な可塑性を有する容器又はシェルに収容される。これを達成するため、例えば、シェルは薄い鋼ライナを有してもよい。グリーンウェアは黒鉛箔又は窒化ホウ素などのバリヤー層に包まれていてもよい。好適な圧力伝達物質としては、加えられた圧力下でグリーンウェアに入り込まないように十分な粘性を有するガラスが挙げられる。代表的なガラスとしては、高濃度の珪酸及びホウ素を含有するガラスが挙げられる。
【００２３】
最終製造工程で、焼結製品は、その必要な最終仕上げ及び／又は形状に従って付加研磨、ラッピング、及び／又は研磨工程によって仕上げ加工される。例えば、本発明の焼結製品は、ダイフェース、材料クーポン、被覆されたダイ本体、オリフィスニブ５２、又は摩耗パッド５８である。
【００２４】
オリフィスニブ５２及び摩耗パッド５８は、処理後、１〜２０μ、好ましくは３〜６μの平均粒径を有するのが好ましい。オリフィスニブ５２及び摩耗パッド５８の硬度は、ＨＲＡスケールによる測定で約８６〜約９３の範囲内であるのが好ましい。
【００２５】
表１、２、及び３に示される以下の実施例において、本発明の実施方法が更に説明される。
【００２６】
比較例は、耐摩耗性を要するペレタイジングダイ摩耗パッド及びオリフィスニブなどの用途において用いられる、代表的な鉄−炭化チタン材料である。表１は、比較例のバルクの化学組成、並びに硬度及び熱伝導性を示す。
【００２７】
表２及び３は、それぞれ、実施例Ａバルクの化学組成及び材料の性質、変更例１〜１５、及び実施例Ｂの実行例１６〜２６を示す。実施例Ａ及びＢのバルクの化学組成は、処理前の本発明の粉体材料のものである。実施例Ａ及び実施例Ｂの材料の性質は、発明に従って調製された（すなわち、高密度化後の）クーポンのものである。実施例Ａ材料の微細構造は図３に示されている。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【表２】
【００３０】
【表３】
【００３１】
他の実施例に従って、本発明に基づいて下記の公称組成と特性を有し、図３に示される他の組成物が提供される。
公称化学組成：
炭化タングステン 64.5
炭化チタン 20
ニッケル 4.0
コバルト 9.0
ＴａＮｂＣ 2.5
金属工学的特性：
硬度 89.80＋／−１ＨＲａ
密度 10.15＋／−0.1ｇｍ／ｃｃ
Ｈｃ 70−110 Ｏｅ
多孔率： Ａ０２Ｂ００Ｃ０２
注：
熱拡散率： 0.0588ｃｍ2／ｓ（組成物の熱伝導率を一般的な鉄−炭化チタン材料の熱伝導率と類似させる）（１８＋／−２ワット／ｍ／Ｃ）
【００３２】
上記の記述及び図面は、本発明の目的、特徴、及び利点を達成する好ましい実施形態を例示する。本発明を例示の実施形態に制限する意図はない。前記請求の範囲の精神及び範囲内にある本発明の変形例はいずれも本発明の一部であると考えるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の硬質金属合金材料を用いたペレタイジングダイの図である。
【図２】 図１のペレタイジングダイの断面図である。
【図３】 本発明の硬質金属合金組成物の一実施形態の微細構造の写真である。
本発明は、耐摩耗性材料の分野に関し、特に、例えばペレタイジングダイフェース用の低熱伝導性硬質合金に関する。
【０００２】
ペレタイジングとは、新規に製造された又は再生利用された均一の粒子サイズの塑性樹脂を製造するための工程である。石油産業では、ペレット化されたポリエチレン、ポリプロピレン、充填材料を入れて材料をより効率的に取扱い、処理できるようにしたその他の高分子材料を製造するのにこの工程を用いている。ペレタイジング工程は、溶融ポリマーを押出機からダイを介して押出し、ポリマー樹脂の複数のストランドを形成することから始まる。通常、ペレタイジング工程は水中で行われ、ストランドはダイフェースの表面に沿って通過する回転ナイフによってダイを出るとすぐに切断される。この動作は、ダイフェースを冷却し、密閉環境外にペレットを運び出すために水が循環するように密閉環境で行われる。次に、ペレットは最終包装又はその後の処理の前に脱水／乾燥システムへと移送される。
【０００３】
ペレタイザのダイフェースはペレタイザの本体とは別の材料でできているか又は別の材料で被覆されているのが一般的である。ペレタイザにおける摩耗はほとんどがダイフェースにおいて起こるため、硬質、耐摩耗性で耐食性のダイフェース材料を用いることによってペレタイザの寿命を延ばすことができる。ダイフェース材料はダイ本体が取り替えられるまでに数回交換される。ダイフェース材料は、例えば、温度の両極端、水中環境への浸漬、及び流動する高分子材料と切削ナイフの動作による定常的な表面の摩耗などのある範囲の有害な環境条件に晒される。硬質で耐摩耗性であるのに加え、ダイフェース材料は、低熱伝導性と高耐食性とを有するべきである。
【０００４】
今日、摩耗パッド及びオリフィスニブとして用いられる２つの最も一般的なダイフェース材料は、鉄―炭化チタン(Ferro-TiC)と炭化タングステン―コバルト合金(WC-Co)である。摩耗パッドとオリフィスニブは、ダイフェースプレートのステンレス鋼合金及び／又はセラミック材料に埋設される。鉄−炭化チタンは、機械加工可能で焼入可能な合金／鋼が結合された炭化チタンである。鉄−炭化チタンは、代表的には、炭化チタン(TiC)にクロム(Cr)、モリブデン(Mo)、炭素―鉄合金(C-Fe)、及び／又はチタンを加えて作られる金属マトリックス複合体である。例えば、Vela等の米国特許第５，３６６，１３８号に記載されているように、典型的な鉄−炭化チタン組成物は、ＴｉＣ３０〜３２％、Ｃｒ９〜１０％、Ｃｏ３〜6.5％、Ｎｉ３〜4.5％、Ｍｏ２〜４％、Ａｌ０〜１％、Ｔｉ１〜２％、Ｃｒ０〜１％、及びＦｅ４０〜５０％を含む。超硬で丸みのある炭化チタン粒子は、焼入可能な鋼合金マトリックス全体にわたって均一に分布している。焼きなまし状態での加工は、通常の工具と機器を用いて行われ、後で従来の加熱処理を行って最大の硬度を得る。
【０００５】
ＷＣ−Ｃｏベースの超硬合金は、金属性結合剤によって結合された硬質炭化物粒子を含有するある範囲の複合材料を含む。炭化物相の比率は、複合体の総重量の７０〜９７％が一般的で、その粒子サイズの平均は0.2〜１４μｍである。例えば、代表的なコバルト結合炭化タングステン材料はTimm等の米国特許第４，９２３，５１２号に開示されている。Timm等は、ＷＣ８３〜９９重量％とコバルト１〜１８重量％とを有する組成物について記載している。硬質相である炭化タングステン(WC)は結合剤相であるコバルト(Co)と共に基本の超硬合金組織を形成する。超硬合金は、ＷＣ−Ｃｏ組成物に加えて低い割合の第二次炭化物（炭化チタン(TiC)、炭化タンタル(TaC)、及び炭化ニオブ(NbC)など）を含有してもよい。これらの第二次炭化物は、互いに可溶性であり、高い割合の炭化タングステンを溶解することもできる。更に、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄（Fe）、又はそれらの元素の合金などのその他の金属との合金とされたか又はこれらの金属によって完全に置換されたコバルト結合剤相を有する超硬合金が製造される。従って、通常超硬合金を構成する３つの個有の相、すなわち、炭化タングステンのα相、結合剤材料（例えば、Ｃｏ、Ｎｉなど）のβ相、及び（例えば、ＷＣ及びＴｉＣ、及び／又はＴａＣ、及び／又はＮｂＣ、及び／又は窒化物又は炭窒化物の）単一又は固溶体炭化物相であるγ相がある。
【０００６】
鉄−炭化チタン合金は、耐摩耗用途に概ね有効だが、比較されるWC-Co合金よりも高価で加工し難い。例えば、WC-Co合金は大気中で安価且つ容易にダイ本体に銀ろう接又はろう付けされるが、鉄−炭化チタン合金は従来の方法でダイに直接銀ろう接又はろう付けできない。
【０００７】
WC-Co材料は、オリフィスニブとして用いられた際に鉄−炭化チタン合金と同様の耐食性及び耐摩耗性を有するが、望ましくない高い熱伝導率による不利益をこうむる。高い熱伝導率は、オリフィスニブが押出加工されるポリマーからの熱を伝導するため、ダイ中のポリマーの凍結を招く。これは、充填材料が含まれる場合には顕著である。
【０００８】
化学的安定性が改良されるため、WC-TiC-Co焼結合金の作成が試みられてきたが、現在の合金は、WC-Co合金並びに鉄−炭化チタン合金に比べて比較的高い熱伝導率と低い耐摩耗性を示す。そのため、当該産業では、一般にWC-Co超硬合金中の多量のTiCは最終製品の摩耗性が低くなる結果を生ずると考えられている。
【０００９】
従って、比較的安価で、容易に加工され、化学的に安定しており、低い熱伝導率と高い耐摩耗性を有する、ペレタイジングダイフェース及び他の高摩耗用途に用いるための硬質金属合金材料が必要とされる。
【００１０】
上記の必要性は、材料の約８０重量％未満の量の炭化タングステンと、少なくとも約１０重量％の量の炭化チタンと、コバルト及びニッケルから成る結合材料とから成る硬質合金材料を提供する本発明によって満たされる。通常８０〜１００ワット／ｍ°Ｋの熱導電率を示すWC-Co超硬合金材料と比較して、炭化タングステンベースではあるが、本発明の材料の熱伝導率は１０〜２０ワット／ｍ°Ｋである。本発明の他の態様において、材料の熱伝導率を更に低下させるため、また、耐食性を向上させるために、結合材料にモリブデンとクロムが含まれる。発明の更に別の態様において、チタン及び／又はジルコニウムから成る一以上の窒化物又は炭窒化物が炭化チタンの不完全又は部分的置換によって材料に含まれる。
本発明の利点及び特徴は、発明の好ましい実施形態を例示する以下の詳細な説明と図面によって明らかとなるであろう。
【００１１】
以下の詳細な説明において、本明細書の一部を構成し、本発明が実施される特定の実施形態を図示によって示す添付の図面が参照される。
【００１２】
図１及び２は、ペレタイジングダイプレート１０上で用いられているダイフェースプレート３０の好ましい実施形態を示す。本明細書に参照として採り入れられるWolf の米国特許第４，８５６，９７４号に述べられるようなペレタイジングダイプレート１０は、本体２０とダイフェースプレート３０とを有する。ダイフェースプレート３０は別個の交換可能な部品であっても、本体２０上の、又はダイフェースプレートの形状を有する部品基体上のコーティングであってもよい。例えば、ダイフェースプレート３０は、埋設された概ね円筒形のオリフィスニブ５２と摩耗パッド５８とを有する第１の部材３４から成る。第１の部材３４は、例えば、ステンレス鋼（例えば、１５−５ＰＨ鋼）、又は、アルミナ又はジルコニアベースのセラミック又はその組合せ上に熱噴霧したものでもよい。オリフィスニブ５２と摩耗パッド５８はろう付けなどのあらゆる好適な方法で第１の部材３４に取付けられる。上記のように第１の部材３４がセラミックである場合、セラミックとインサート５２及び摩耗パッド５８との間に鋼の層があってもよい。
【００１３】
本体２０もステンレス鋼（例えば、１５−５ＰＨステンレス）で、内部に押出オリフィス２２と加熱チャネル２４とを有する。更に、オリフィス２２はダイフェースプレート１０を通過し、オリフィスニブ５２によって囲まれている。
【００１４】
好ましい実施形態において、オリフィスニブ５２及び摩耗パッド５８は、ＷＣを５０重量％〜８０重量％、更に好ましくは約５１〜62.5重量％、最も好ましくは約６０重量％含有した炭化タングステン（ＷＣ）ベースの超硬合金基体の焼結体である。耐摩耗性を高め、低熱伝導性を得るため、オリフィスニブ５２と摩耗パッド５８は炭化チタン（ＴｉＣ）を約１０〜４０重量％の量で含有するのが好ましい。ＴｉＣ含有量は、約２０〜約２５重量％が更に好ましく、約１８〜約２２重量％が最も好ましい。
【００１５】
小さな粒子サイズ、高い硬度、高い飽和保磁力、及び低い多孔率を得るために加工中、材料の、特にＷＣ粒子の成長を抑制することが重要である。これを達成するため、粒子成長抑制剤が添加されてもよい。粒子成長抑制剤には別の炭化物が好ましく、炭化モリブデン、炭化クロム、炭化タンタル、炭化ニオブ、又は炭化バナジウムなどのあらゆる金属炭化物が単独で又は組合せて用いられる。これらの元素は、組成物中のＷＣと炭化物又は固溶体炭化物を形成する。組成物は、ＩＶＢ、ＶＢ、及びＶＩＢ族元素、好ましくはＴａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｍｏ、及びＣｒなどの炭化物及び／又は固溶体炭化物を形成する元素を単独で又は互いに組合わせて含有するのが好ましい。少なくとも１つ、できればそれ以上の元素の炭化物が、ＴａＣ約１〜約８重量％、ＮｂＣ約0.5〜約５重量％（好ましくは合計約２〜５重量％の炭化タンタル及び炭化ニオブ）、ＺｒＣ約0.5〜約３重量％、ＭＯ2Ｃ約0.5〜約３重量％、及びＣｒ2Ｃ2約0.5〜約５重量％の量で、組成物中に存在するのが更に好ましい。これらの元素は、混合物に元素、合金、又は炭化物として添加されるのが好ましい。組成物中に存在する量は、ＴａＣ約１〜約３重量％、ＮｂＣ約0.5〜約1.5重量％、ＺｒＣ約0.5〜約1.5重量％、ＭＯ2Ｃ約0.5〜約２重量％、及びＣｒ2Ｃ2約0.5〜約２重量％が最も好ましい。また、炭化物は、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ及びＷ元素の一以上の組合せで（組成物中に）存在して炭化物又は固溶体炭化物を形成してもよい。ＣｒとＭｏは一部又はすべてが結合材料中に存在していてもよい。
【００１６】
また、Ｃｒ及び／又はＭｏはダイフェースプレート３０の熱伝導性をより低下させる。更に、Ｍｏ及び／又はＣｒは耐食性を向上させ、本発明を実施するのに用いられる焼結工程を促進させる。Ｃｒは約0.5重量％の量で存在し、Ｍｏは約0.5重量％の量で存在するのが理想的である。
【００１７】
結合材料は、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、及び／又はＣｏ又はＮｉの何れかの合金のあらゆる組合せを含むのが好ましく、組成物中に組成物全体の約６〜約２５％の量存在するのが好ましい。コバルト含有量は約５〜約２０重量％がより好ましく、約８〜約１２重量％が最も好ましい。ニッケル含有量は、約１〜約２０重量％であり、約１〜約６重量％が最も好ましい。
【００１８】
本発明の更に別の実施形態において、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｎｂ、及びＶの元素のうちの何れか一以上の窒化物及び／又は炭窒化物が、好ましくはその前記炭化物含量が全て又は部分的に置換されて、超硬合金組成物に含まれてもよい。組成物は、Ｔｉ及び／又はＺｒの窒化物を含有するのが好ましい。ＴｉＮは、組成物の約１０〜約３０重量％の量で添加されるのが好ましく、約１５〜約２５重量％の量で添加されるのが更に好ましい。ＺｒＮは、組成物の約0.5〜約３重量％の量で添加されるのが好ましく、約0.5〜約1.0重量％の量で添加されるのが更に好ましい。
【００１９】
オリフィスニブ５２及び摩耗パッド５８を形成するための好ましい工程が以下に述べられる。各成分要素は、粉体の形態で供給される。この粉体は、代表的には、先に記載された成分要素及び化合物とパラフィンろうとの混合物を含有する。本発明において用いられる粉体材料は、ＷＣ−Ｃｏボール及びへプタン／アセトン等を用いて、成分のウェットアトリッションミリングによって製造されるのが好ましい。ミリングの回数は、用いられるミリングの方法と所望のＷＣ粒子の粒子サイズによって変化する。粉砕された粉体は、噴霧乾燥されるか、又は従型のペレット化された形態で用いられる。
【００２０】
粉砕された粉末は、単軸成形、コールドアイソスタティック成形、射出成形、又は押出加工とその後の脱ろう(de-wax)によってグリーンウェア（greenware）と呼ばれる所望の形状に圧縮成形される。脱ろうは、真空／Ｈ2雰囲気下で５０〜６００℃で行われるのが好ましい。また、予備焼結は真空／Ｈ2雰囲気下で６００〜１２００℃の温度で行うことができる。
【００２１】
所望の形状が得られると、グリーンウェアは完全稠密部を形成するために焼結される。グリーンウェアを焼結するための代表的な方法として、無圧又は真空焼結法、又は、迅速全指向性圧縮（ＲＯＣ）又は単軸ホットプレスを引き続いて行う真空焼結法が挙げられる。グリーンウェアは真空焼結されるのが好ましく、焼結製品を更に高密度化するために焼結後ＨＩＰ（ホットアイソスタティック成形）工程を引き続いて行うのが好ましい。グリーンウェアは、真空炉において約1360℃〜約1480℃の温度で約２０分〜約９０分間焼結されるのが好ましく、約４０〜６０分間焼結されるのが更に好ましい。焼結後、全ての小空洞を完全に閉じるために焼結部分をホットアイソスタティック成形しなければならないことが多い。ＨＩＰは焼結温度と同様の温度で行われるが、100〜30,000ｐｓｉ、好ましくは500〜1500ｐｓｉ、最も好ましくは約８００ｐｓｉの圧力で1440℃で行われる。材料の最終多孔率はＡ０４−Ｂ０２−Ｃ００に等しいか、それに優っているのが好ましい。
【００２２】
グリーンウェアは、例えば、その様々な態様がTimmの米国特許第４，７４４，９４３号、Lizenbyの米国特許第４，６５６，００２号及び第４，３４１，５５７号、Rozmusの米国特許第４，４２８，９０６号、及びKelto, Metals Handbook, "Rapid Omnidirectional Compaction" Vol. 7, pp. 542-546に示され、その各々が本明細書に参照として採り入れられるロクテック（ROCTEC（登録商標））工程などのＲＯＣ法を用いて焼結されてもよい。ＲＯＣ法において、多孔質グリーンウェアは、まず焼結温度において粘調液のように作用する圧力伝達物質に埋め込まれる。その後の処理中に亀裂又は破損が生じないようにこの物質とグリーンウェアは十分な可塑性を有する容器又はシェルに収容される。これを達成するため、例えば、シェルは薄い鋼ライナを有してもよい。グリーンウェアは黒鉛箔又は窒化ホウ素などのバリヤー層に包まれていてもよい。好適な圧力伝達物質としては、加えられた圧力下でグリーンウェアに入り込まないように十分な粘性を有するガラスが挙げられる。代表的なガラスとしては、高濃度の珪酸及びホウ素を含有するガラスが挙げられる。
【００２３】
最終製造工程で、焼結製品は、その必要な最終仕上げ及び／又は形状に従って付加研磨、ラッピング、及び／又は研磨工程によって仕上げ加工される。例えば、本発明の焼結製品は、ダイフェース、材料クーポン、被覆されたダイ本体、オリフィスニブ５２、又は摩耗パッド５８である。
【００２４】
オリフィスニブ５２及び摩耗パッド５８は、処理後、１〜２０μ、好ましくは３〜６μの平均粒径を有するのが好ましい。オリフィスニブ５２及び摩耗パッド５８の硬度は、ＨＲＡスケールによる測定で約８６〜約９３の範囲内であるのが好ましい。
【００２５】
表１、２、及び３に示される以下の実施例において、本発明の実施方法が更に説明される。
【００２６】
比較例は、耐摩耗性を要するペレタイジングダイ摩耗パッド及びオリフィスニブなどの用途において用いられる、代表的な鉄−炭化チタン材料である。表１は、比較例のバルクの化学組成、並びに硬度及び熱伝導性を示す。
【００２７】
表２及び３は、それぞれ、実施例Ａバルクの化学組成及び材料の性質、変更例１〜１５、及び実施例Ｂの実行例１６〜２６を示す。実施例Ａ及びＢのバルクの化学組成は、処理前の本発明の粉体材料のものである。実施例Ａ及び実施例Ｂの材料の性質は、発明に従って調製された（すなわち、高密度化後の）クーポンのものである。実施例Ａ材料の微細構造は図３に示されている。
【００２８】
【表１】
【表２】
【表３】
他の実施例に従って、本発明に基づいて下記の公称組成と特性を有し、図３に示される他の組成物が提供される。
公称化学組成：
炭化タングステン 64.5
炭化チタン 20
ニッケル 4.0
コバルト 9.0
ＴａＮｂＣ 2.5
金属工学的特性：
硬度 89.80＋／−１ＨＲａ
密度 10.15＋／−0.1ｇｍ／ｃｃ
Ｈｃ 70−110 Ｏｅ
多孔率： Ａ０２Ｂ００Ｃ０２
注：
熱拡散率： 0.0588ｃｍ2／ｓ（組成物の熱伝導率を一般的な鉄−炭化チタン材料の熱伝導率と類似させる）（１８＋／−２ワット／ｍ／Ｃ）
【００３２】
上記の記述及び図面は、本発明の目的、特徴、及び利点を達成する好ましい実施形態を例示する。本発明を例示の実施形態に制限する意図はない。前記請求の範囲の精神及び範囲内にある本発明の変形例はいずれも本発明の一部であると考えるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の硬質金属合金材料を用いたペレタイジングダイの図である。
【図２】 図１のペレタイジングダイの断面図である。
【図３】 本発明の硬質金属合金組成物の一実施形態の微細構造の写真である。
Claims (26)
- 耐摩耗性、低熱伝導性合金であって、２０ワット／ｍ°Ｋ未満の熱伝導率を有し、該合金が、
５５重量％〜６５重量％の量の炭化タングステンと、
１重量％〜３重量％の量の炭化タンタルと、
０．５重量％〜１．５重量％の炭化ニオブと、
１０重量％〜４０重量％の量の炭化チタンと、
結合材料と、を含有し、
該結合材料がコバルト及びニッケルを含み、前記合金中のコバルト含有量が８重量％〜１２重量％であり、ニッケル含有量が１重量％〜６重量％である、耐摩耗性、低熱伝導性合金。 - ＩＶＢ、ＶＢ、及びＶＩＢ族元素から成る群から選択される一以上の元素から形成される少なくとも１つの炭化物又は固溶体炭化物を更に含む、請求項１の耐摩耗性合金。
- 前記少なくとも１つの炭化物又は固溶体炭化物がＴａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｍｏ、及びＣｒから成る群から選択された、請求項２の耐摩耗性合金。
- 前記結合材料が、Ｍｏ及びＣｒから成る群から選択された少なくとも１つの元素を更に含む、請求項１の耐摩耗性合金。
- 炭化チタンが１５〜２５重量％の量で存在する、請求項１の耐摩耗性合金。
- Ｔｉ及びＺｒから成る群から成る少なくとも１つの窒化物又は炭窒化物を更に含有する、請求項１の耐摩耗性合金。
- 前記少なくとも１つの窒化物又は炭窒化物が０．５〜３０重量％の量で存在する、請求項６の耐摩耗性合金。
- ＴｉＮが１０〜３０重量％の量で存在する、請求項７の耐摩耗性合金。
- ＴｉＮが１５〜２５重量％の量で存在する、請求項７の耐摩耗性合金。
- ＺｒＮが０．５〜３重量％の量で存在する、請求項７の耐摩耗性合金。
- ＺｒＮが０．５〜１．５重量％の量で存在する、請求項７の耐摩耗性合金。
- 耐摩耗性合金が１８ワット／ｍ°Ｋ未満の熱伝導率を有する、請求項１の耐摩耗性合金。
- 耐摩耗性合金が８６ＨＲＡよりも高い硬度を有する、請求項１の耐摩耗性合金。
- 耐摩耗性合金が８６ＨＲＡ〜９３ＨＲＡの範囲内の硬度を有する、請求項１の耐摩耗性合金。
- 耐摩耗性合金がペレタイジングダイフェースにおけるインサートとして用いられる、請求項１の耐摩耗性合金。
- ２０ワット／ｍ°Ｋ未満の熱伝導率を有する、ペレタイジングダイフェースにおける低熱伝導性硬質金属組成物であって、該組成物が、
５１〜６２．５重量％の量の炭化タングステンを含有し、
１３〜４９重量％の量のＴｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｍｏ、及びＣｒから成る群のうちの一以上から形成される少なくとも２つの炭化物又は固溶体炭化物を含有し、該少なくとも２つの炭化物又は固溶体炭化物は１０〜４０重量％の量の炭化チタンであり、前記組成物中の炭化タンタルの量が１重量％〜３重量％であり、炭化ニオブの量が０．５重量％〜１．５重量％であり、
結合材料を含有し、該結合材料は前記組成物の８重量％〜１２重量％の量のコバルトと、１重量％〜６重量％の量のニッケルと、Ｍｏ及びＣｒから成る群のうちの少なくとも１つとを含有する、前記硬質金属組成物。 - 炭化チタンが１８〜２２重量％の量で存在する、請求項１６の硬質金属組成物。
- Ｔｉ及びＺｒから成る群から成る少なくとも１つの窒化物又は炭窒化物を更に含有する、請求項１６の硬質金属組成物。
- 前記少なくとも１つの窒化物又は炭窒化物が０．５〜３０重量％の量で存在する、請求項１８の硬質金属組成物。
- ＴｉＮが１０〜３０重量％の量で存在する、請求項１８の硬質金属組成物。
- ＴｉＮが１５〜２５重量％の量で存在する、請求項１８の硬質金属組成物。
- ＺｒＮが０．５〜３重量％の量で存在する、請求項１８の硬質金属組成物。
- ＺｒＮが０．５〜１．５重量％の量で存在する、請求項１８の硬質金属組成物。
- 耐摩耗性合金が８６ＨＲＡよりも高い硬度を有する、請求項１６の硬質金属組成物。
- 耐摩耗性合金が８６ＨＲＡ〜９３ＨＲＡの範囲内の硬度を有する、請求項１６の硬質金属組成物。
- ダイ本体と、
前記ダイ本体表面上のダイフェースとを有し、該ダイフェースが合金を含有するペレタイジングダイであって、該合金が、
５１〜６２．５重量％の量の炭化タングステンを含有し、
Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｍｏ、及びＣｒ群から選択される一以上の元素から形成される少なくとも２つの炭化物又は固溶体炭化物を１３〜４９重量％の量含有し、該少なくとも２つの炭化物又は固溶体炭化物のうちの１つは１０〜４０重量％の量の炭化チタンであり、前記組成物中の炭化タンタルの量が１重量％〜３重量％であり、炭化ニオブの量が０．５重量％〜１．５重量％であり、
結合材料を含有し、該結合材料は前記合金の８重量％〜１２重量％の量のコバルトと、１重量％〜６重量％の量のニッケルと、Ｍｏ及びＣｒ群から選択される少なくとも１つの元素とを含有し、 ２０ワット／ｍ°Ｋ未満の熱伝導率を有する、ペレタイジングダイ。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/378,869 US6521353B1 (en) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | Low thermal conductivity hard metal |
| US09/378,869 | 1999-08-23 | ||
| PCT/US2000/021792 WO2001014608A1 (en) | 1999-08-23 | 2000-08-10 | Low thermal conductivity hard metal |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003507578A JP2003507578A (ja) | 2003-02-25 |
| JP4596720B2 true JP4596720B2 (ja) | 2010-12-15 |
Family
ID=23494885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001518475A Expired - Lifetime JP4596720B2 (ja) | 1999-08-23 | 2000-08-10 | 低熱伝導性硬質金属 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6521353B1 (ja) |
| EP (1) | EP1216314B1 (ja) |
| JP (1) | JP4596720B2 (ja) |
| KR (1) | KR100695493B1 (ja) |
| DE (1) | DE60034801T2 (ja) |
| WO (1) | WO2001014608A1 (ja) |
Families Citing this family (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6773405B2 (en) * | 2000-09-15 | 2004-08-10 | Jacob Fraden | Ear temperature monitor and method of temperature measurement |
| WO2002053316A1 (en) * | 2000-12-20 | 2002-07-11 | Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus | Method for the manufacture of a metal matrix composite, and a metal matrix composite |
| US7004493B2 (en) * | 2001-07-06 | 2006-02-28 | C.D. Walzholz-Brockhaus Gmbh | Ski edge profile |
| KR20040057014A (ko) * | 2002-12-24 | 2004-07-01 | 한락수 | 콘크리트 펌프용 접동 구조물 및 그 제작방법 |
| US7226553B2 (en) * | 2003-07-30 | 2007-06-05 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Polymer underwater pelletizer apparatus and process incorporating same |
| US20050072269A1 (en) * | 2003-10-03 | 2005-04-07 | Debangshu Banerjee | Cemented carbide blank suitable for electric discharge machining and cemented carbide body made by electric discharge machining |
| US7316557B2 (en) * | 2004-05-08 | 2008-01-08 | Good Earth Tools, Inc. | Die for extruding material |
| JP4256294B2 (ja) * | 2004-03-31 | 2009-04-22 | 株式会社神戸製鋼所 | ダイプレート |
| WO2006096952A1 (en) * | 2005-03-17 | 2006-09-21 | Companhia Vale Do Rio Doce | A material for coating iron ore pelletizing disks and drums and a constructive arrangement for pelletizing disks and drums |
| TWI337203B (en) * | 2005-12-30 | 2011-02-11 | Ind Tech Res Inst | Multi metal base thermal resistance alloy and a mold with the multi metal base thermal resistance alloy layer |
| EP2016683A4 (en) * | 2006-04-27 | 2014-07-16 | Texas Instruments Inc | METHOD AND DEVICE FOR ASSIGNING REFERENCE SIGNALS IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM |
| US8202344B2 (en) | 2007-05-21 | 2012-06-19 | Kennametal Inc. | Cemented carbide with ultra-low thermal conductivity |
| US20090321144A1 (en) * | 2008-06-30 | 2009-12-31 | Wyble Kevin J | Protecting an element from excessive surface wear by localized hardening |
| US8297382B2 (en) | 2008-10-03 | 2012-10-30 | Us Synthetic Corporation | Polycrystalline diamond compacts, method of fabricating same, and various applications |
| US20100129479A1 (en) * | 2008-11-25 | 2010-05-27 | Kennametal Inc. | Pelletizing die plate, pelletizing die assembly, and method for making the same |
| US20100276208A1 (en) * | 2009-04-29 | 2010-11-04 | Jiinjen Albert Sue | High thermal conductivity hardfacing for drilling applications |
| US8535408B2 (en) | 2009-04-29 | 2013-09-17 | Reedhycalog, L.P. | High thermal conductivity hardfacing |
| RU2447169C2 (ru) * | 2010-06-18 | 2012-04-10 | Открытое акционерное общество "ВНИИИНСТРУМЕНТ" | Способ изготовления спеченного твердого сплава |
| JP2012130948A (ja) | 2010-12-22 | 2012-07-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 回転ツール |
| JP2012130947A (ja) | 2010-12-22 | 2012-07-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 回転ツール |
| US8833633B2 (en) | 2010-12-22 | 2014-09-16 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Rotary tool |
| US9314985B2 (en) | 2011-09-27 | 2016-04-19 | Kennametal Inc. | Coated pelletizing extrusion dies and method for making the same |
| WO2013112708A1 (en) | 2012-01-24 | 2013-08-01 | Reedhycalog, L.P. | High thermal conductivity hardfacing |
| CN104755446B (zh) * | 2012-10-09 | 2016-11-16 | 山特维克知识产权股份有限公司 | 低粘结剂的耐磨的硬质金属 |
| CH707503A2 (fr) * | 2013-01-17 | 2014-07-31 | Omega Sa | Axe de pivotement pour mouvement horloger. |
| US10363595B2 (en) | 2014-06-09 | 2019-07-30 | Hyperion Materials & Technologies (Sweden) Ab | Cemented carbide necking tool |
| BR112016028765A2 (pt) * | 2014-06-09 | 2017-08-22 | Sandvik Intellectual Property | ferramenta de estiramento de metal duro |
| DE102014112374A1 (de) * | 2014-08-28 | 2016-03-03 | Deutsche Edelstahlwerke Gmbh | Stahl mit hoher Verschleißbeständigkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit sowie niedriger Wärmeleitfähigkeit und Verwendung eines solchen Stahls |
| US10124523B2 (en) | 2014-11-20 | 2018-11-13 | Gala Industries, Inc. | Die plate with die plate body having an apertured downstream face covered by a solid face plate |
| RU2675432C1 (ru) * | 2014-12-30 | 2018-12-19 | Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб | Облегченный цементированный карбид для находящихся в контакте с потоком компонентов |
| RU2684523C1 (ru) * | 2018-04-11 | 2019-04-09 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Биохимической Физики Им. Н.М. Эмануэля Российской Академии Наук (Ибхф Ран) | Способ получения сплавов Ni-Cr-C повышенной твердости, содержащих вискеры карбида хрома |
| GB201900988D0 (en) | 2019-01-24 | 2019-03-13 | Hyperion Materials & Tech Sweden Ab | Lightweight cemented carbide |
| TW202342777A (zh) * | 2022-01-12 | 2023-11-01 | 美商合銳材料科技公司 | 經改良燒結碳化物組成物 |
Family Cites Families (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE301725B (ja) | 1963-07-01 | 1968-06-17 | Sandvikens Jernverks Ab | |
| GB1077921A (en) | 1965-02-01 | 1967-08-02 | Immelborn Hartmetallwerk | Hard metal alloy |
| US3713788A (en) | 1970-10-21 | 1973-01-30 | Chromalloy American Corp | Powder metallurgy sintered corrosion and heat-resistant, age hardenable nickel-chromium refractory carbide alloy |
| US3977837A (en) | 1973-11-06 | 1976-08-31 | Chromalloy American Corporation | Titanium carbide tool steel having improved properties |
| JPS589137B2 (ja) | 1975-02-14 | 1983-02-19 | ダイジエツトコウギヨウ カブシキガイシヤ | 切削用超硬合金 |
| US4150984A (en) | 1977-09-15 | 1979-04-24 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Tungsten carbide-base sintered alloys and method for production thereof |
| US4327050A (en) * | 1980-09-22 | 1982-04-27 | Phillips Petroleum Company | Extrusion and pelleting apparatus and method |
| EP0062311B1 (en) | 1981-04-06 | 1985-07-17 | Mitsubishi Materials Corporation | Tungsten carbide-base hard alloy for hot-working apparatus members |
| SE451184B (sv) * | 1982-11-12 | 1987-09-14 | Sandvik Ab | Varmvals av sintrad hardmetall |
| JPS5990408U (ja) | 1982-12-10 | 1984-06-19 | 株式会社日本製鋼所 | 合成樹脂押出機用造粒ダイス |
| JPH0653906B2 (ja) * | 1983-08-19 | 1994-07-20 | 日立金属株式会社 | 切削用超硬合金 |
| AT385775B (de) | 1985-08-08 | 1988-05-10 | Plansee Metallwerk | Korrosionsfeste hartmetall-legierung |
| US4828584A (en) * | 1986-01-09 | 1989-05-09 | Ceramatec, Inc. | Dense, fine-grained tungsten carbide ceramics and a method for making the same |
| US4752196A (en) | 1986-05-22 | 1988-06-21 | Rogers Tool Works, Inc. | Internally insulated extrusion die |
| US4856974A (en) | 1986-05-22 | 1989-08-15 | Rogers Tool Works, Inc. | Internally insulated extrusion die |
| WO1989003896A1 (en) | 1987-10-26 | 1989-05-05 | Hitachi Metals, Ltd. | Cermet alloy and composite member produced therefrom |
| DE3837006C3 (de) | 1988-10-31 | 1993-11-18 | Krupp Widia Gmbh | Hartmetall |
| US4923512A (en) | 1989-04-07 | 1990-05-08 | The Dow Chemical Company | Cobalt-bound tungsten carbide metal matrix composites and cutting tools formed therefrom |
| US5421852A (en) | 1991-09-02 | 1995-06-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Hard alloy and its manufacturing method |
| US5366138A (en) | 1993-05-05 | 1994-11-22 | Alloy Technology International Inc. | Wear resistant die face and method |
| US5736658A (en) | 1994-09-30 | 1998-04-07 | Valenite Inc. | Low density, nonmagnetic and corrosion resistant cemented carbides |
| US5603075A (en) | 1995-03-03 | 1997-02-11 | Kennametal Inc. | Corrosion resistant cermet wear parts |
-
1999
- 1999-08-23 US US09/378,869 patent/US6521353B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-08-10 JP JP2001518475A patent/JP4596720B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 2000-08-10 DE DE60034801T patent/DE60034801T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-08-10 EP EP00957349A patent/EP1216314B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-08-10 KR KR1020027002113A patent/KR100695493B1/ko active IP Right Grant
- 2000-08-10 WO PCT/US2000/021792 patent/WO2001014608A1/en active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE60034801D1 (de) | 2007-06-21 |
| KR20020025981A (ko) | 2002-04-04 |
| EP1216314B1 (en) | 2007-05-09 |
| EP1216314A1 (en) | 2002-06-26 |
| DE60034801T2 (de) | 2008-01-17 |
| KR100695493B1 (ko) | 2007-03-14 |
| US6521353B1 (en) | 2003-02-18 |
| WO2001014608A1 (en) | 2001-03-01 |
| JP2003507578A (ja) | 2003-02-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4596720B2 (ja) | 低熱伝導性硬質金属 | |
| EP2152921B1 (en) | Cemented carbide with ultra-low thermal conductivity | |
| US7736582B2 (en) | Method for consolidating tough coated hard powders | |
| EP2900404B1 (en) | Methods of forming a metallic or ceramic article having a novel composition of functionally graded material | |
| RU2366539C2 (ru) | Способ уплотнения твердых порошков с жестким покрытием | |
| CA1188136A (en) | Steel-hard carbide macrostructured tools, compositions and methods of forming | |
| WO2010065382A1 (en) | Pelletizing die plate, pelletizing die assembly, and method for making the same | |
| KR102103376B1 (ko) | 초경합금 및 이의 제조방법 | |
| IE74160B1 (en) | Composite compacts and methods of making them | |
| EP0731186A1 (en) | Composite material and process for producing the same | |
| JP2003048004A (ja) | 複合材製圧延ロールおよびその製造方法 | |
| JPH05302136A (ja) | ウイスカー強化超硬合金 | |
| JPH0483806A (ja) | 複合硬質合金材 | |
| JPH0133542B2 (ja) | ||
| JPS59173479A (ja) | 掘削用ビツト及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070604 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100525 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100825 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100914 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100921 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4596720 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131001 Year of fee payment: 3 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |