JP6950942B2 - 窒化レニウムを含有する硬質材料、その製造方法およびそれを用いた切削工具 - Google Patents
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Description
前記ReNで示される結晶は、六方晶系の結晶であり、空間群P6−m2(ここで、“−”は、6のオーバーラインを示す)の対称性を有し、格子定数aおよびcは、それぞれ、
a=0.2798±0.05(nm)
c=0.2715±0.05(nm)
の範囲を満たしてもよい。
前記窒化レニウムは、前記ReNで示される結晶を70重量%以上含有してもよい。
前記窒化レニウムは、ReNx(xは、1<x≦2を満たす)で示される窒化レニウムをさらに含有してもよい。
前記ReNxは、0重量%より多く5重量%未満の範囲で含有されてもよい。
前記窒化レニウムは、前記Reに対する前記Nのモル比が0.8以上1.2以下の範囲を満たしてもよい。
前記窒化レニウムは、前記Reに対する前記Nのモル比が0.95以上1.05以下の範囲を満たしてもよい。
TiN、BN、WC、WN、TaC、Co、NiおよびCrからなる群から選択される材料をさらに含有してもよい。
本発明による硬質材料を製造する方法は、少なくとも二硫化モリブデン型を有する窒化レニウムを、2200Kより高く3200K以下の温度範囲で、25.5GPa以上100GPa以下の圧力範囲で処理する工程を包含し、これにより上記課題を解決する。
前記処理する工程において、前記圧力範囲は、30GPa以上60GPa以下の範囲であってもよい。 前記処理する工程において、前記圧力範囲は、37GPaより大きく45GPa以下の範囲であってもよい。
前記処理する工程は、ダイヤモンドアンビル装置またはマルチアンビル装置を用いた高温高圧処理法または衝撃圧縮法によって行われてもよい。
前記二硫化モリブデン型を有する窒化レニウムは、100nm以上500μm以下の粒径を有する粉末であってもよい。
前記処理する工程によって得られた反応物を粒度調整し、焼結する工程をさらに包含してもよい。
前記粒度調整し、焼結する工程は、前記反応物を10nm以上10μm以下の粒径を有する粉末状にしてもよい。
前記粒度調整し、焼結する工程は、前記反応物を1500K以上3000K以下の温度範囲で焼結してもよい。
本発明による硬質材料を用いた切削工具は、前記硬質材料は、上述の硬質材料であり、これにより上記課題を解決する。
本願発明者らは、少なくとも、Re(レニウム)とN(窒素)とを含有する窒化レニウムに着目し、詳細に研究を行った結果、窒化レニウムの中でも、炭化タングステン型構造を有するReNで示される結晶が硬質材料として機能することを見出した。
a=0.2798±0.05(nm)
c=0.2715±0.05(nm)
の範囲を満たす。この範囲内であれば、結晶が安定であるため、硬度および耐摩耗性に優れる硬質材料となる。ここでも、格子定数a=bの関係を満たす。
図2は、本発明の硬質材料を製造するプロセスを説明する図である。
実施例1では、出発原料としてMoS2型ReN2に、32.2GPaの圧力下、2250K〜2750Kの温度範囲で、図3および図4に示すダイヤモンドアンビル装置を用いたレーザ加熱による高温高圧処理法を実施した。まず、出発原料であるMoS2型ReN2を、非特許文献1にしたがって合成した。合成の手順を説明する。
図4は、図3のダイヤモンドアンビル装置の細部を示す模式図である。
実施例2では、表2に示すように、圧力が異なる以外は、実施例1と同様であるため、説明を省略する。実施例1と同様に、実施例2で得られた試料について、X線構造解析を行い、格子定数を求めた。結果を図6および表3に示す。実施例2では、反応後、ダイヤモンドアンビルセルを1気圧に減圧し、セルから試料を取り出し、再度ダイヤモンドアンビルセルに充填した。その際、アルコール媒体(メタノール:エタノール:水=16:3:1)とともに試料を封入した。また、圧力標準物質としてAuを採用した。そこでさらに、圧力を変えながら、X線構造解析を行い、体積弾性率を求めた。結果を図7に示す。
比較例3では、表2に示すように、圧力および加熱温度が異なる以外は、実施例1と同様であるため、説明を省略する。実施例1と同様に、比較例3で得られた試料について、X線構造解析を行い、格子定数を求めた。結果を表3に示す。
実施例4では、表2に示すように、圧力および加熱温度が異なる以外は、実施例1と同様であるため、説明を省略する。実施例4では、反応後、ダイヤモンドアンビルセルを1気圧に減圧し、セルから試料を取り出し、X線構造解析を行い、格子定数を求めた。結果を表3に示す。
実施例5では、表2に示すように、圧力および加熱温度が異なる以外は、実施例1と同様であるため、説明を省略する。実施例4と同様に、実施例5で得られた試料について、X線構造解析を行い、格子定数を求めた。結果を表3に示す。
実施例6では、表2に示すように、圧力および加熱温度が異なる以外は、実施例1と同様であるため、説明を省略する。実施例4と同様に、実施例6で得られた試料について、X線構造解析を行い、格子定数を求めた。結果を表3に示す。
Claims (17)
- 少なくともRe(レニウム)とN(窒素)とを含有する窒化レニウムを含有する硬質材料であって、
前記窒化レニウムは、ReNで示される結晶を含有し、
前記ReNで示される結晶は、炭化タングステン型構造を有する、硬質材料。 - 前記ReNで示される結晶は、六方晶系の結晶であり、空間群P6−m2(ここで、“−”は、6のオーバーラインを示す)の対称性を有し、格子定数aおよびcは、それぞれ、
a=0.2798±0.05(nm)
c=0.2715±0.05(nm)
の範囲を満たす、請求項1に記載の硬質材料。 - 前記窒化レニウムは、前記ReNで示される結晶を70重量%以上含有する、請求項1または2に記載の硬質材料。
- 前記窒化レニウムは、ReNx(xは、1<x≦2を満たす)で示される窒化レニウムをさらに含有する、請求項1〜3のいずれかに記載の硬質材料。
- 前記ReNxは、0重量%より多く5重量%未満の範囲で含有される、請求項4に記載の硬質材料。
- 前記窒化レニウムは、前記Reに対する前記Nのモル比が0.8以上1.2以下の範囲を満たす、請求項1〜5のいずれかに記載の硬質材料。
- 前記窒化レニウムは、前記Reに対する前記Nのモル比が0.95以上1.05以下の範囲を満たす、請求項6に記載の硬質材料。
- TiN、BN、WC、WN、TaC、Co、NiおよびCrからなる群から選択される材料をさらに含有する、請求項1〜7のいずれかに記載の硬質材料。
- 少なくとも二硫化モリブデン型を有する窒化レニウムを、2200Kより高く3200K以下の温度範囲で、25.5GPa以上100GPa以下の圧力範囲で処理する工程を包含する、請求項1〜8のいずれかに記載の硬質材料を製造する方法。
- 前記処理する工程において、前記圧力範囲は、30GPa以上60GPa以下の範囲である、請求項9に記載の方法。
- 前記処理する工程において、前記圧力範囲は、37GPaより大きく45GPa以下の範囲である、請求項10に記載の方法。
- 前記処理する工程は、ダイヤモンドアンビル装置またはマルチアンビル装置を用いた高温高圧処理法または衝撃圧縮法によって行われる、請求項9〜11のいずれかに記載の方法。
- 前記二硫化モリブデン型を有する窒化レニウムは、100nm以上500μm以下の粒径を有する粉末である、請求項9〜12のいずれかに記載の方法。
- 前記処理する工程によって得られた反応物を粒度調整し、焼結する工程をさらに包含する、請求項9〜13のいずれかに記載の方法。
- 前記粒度調整し、焼結する工程は、前記反応物を10nm以上10μm以下の粒径を有する粉末状にする、請求項14に記載の方法。
- 前記粒度調整し、焼結する工程は、前記反応物を1500K以上3000K以下の温度範囲で焼結する、請求項14または15に記載の方法。
- 硬質材料を用いた切削工具であって、
前記硬質材料は、請求項1〜8のいずれかに記載の硬質材料である、切削工具。
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JP2017194126A JP6950942B2 (ja) | 2017-10-04 | 2017-10-04 | 窒化レニウムを含有する硬質材料、その製造方法およびそれを用いた切削工具 |
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CN110016719B (zh) * | 2019-04-30 | 2021-04-09 | 吉林大学 | 一种硫化铋化合物晶体及其制备方法 |
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