JPH0244783B2 - - Google Patents
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- JPH0244783B2 JPH0244783B2 JP54139507A JP13950779A JPH0244783B2 JP H0244783 B2 JPH0244783 B2 JP H0244783B2 JP 54139507 A JP54139507 A JP 54139507A JP 13950779 A JP13950779 A JP 13950779A JP H0244783 B2 JPH0244783 B2 JP H0244783B2
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
本発明は一般にブラツクセラミツクと呼称され
る工具材料または超硬合金などの硬質工具材料に
関するものであり、特にTiC、TiN、TiCNまた
はTiCNOなどのTi系硬質物を含有する高耐摩耗
硬質工具材料に関するものである。 近年の著しい自動化あるいは加工速度の増加に
より工具の突発的な欠損防止は無論のこと、工具
の長寿命化が特に要求されるようになつた。この
工具長寿命化すなわち工具の耐摩耗性向上の要求
に対応し、工具材料、なかでも超硬合金、セラミ
ツクなどの硬質工具材料においてはTiC、TiNあ
るいはTiOなどのTi系硬質物の担う役割が非常
に重要なものになつてきている。この理由として
Ti系硬質物が化学的安定性に優れていること、
あるいは高い硬さを有することなど、材料として
望ましい固有の特性を有していることの他に、粒
度あるいは周辺組織の調整などのTi系硬質物の
利用技術の向上がある。しかしながらより一層耐
摩耗性を改善するためには、微細組織などの利用
技術も重要なことであるが、さらには硬質物自体
の特性、たとえば硬さをさらに増加させる必要が
ある。 本願発明者はこの点に関し研究を進めた結果、
TiおよびHfの固溶体炭化物〔（TiHf）Ｃ〕、窒化
物〔（TiHf）Ｎ〕または、炭窒化物〔（TiHf）
（CN）などがTiC等の単独時より優れた硬さを有
することを発見した。すなわち、従来のAl2O3、
TiC系などのブラツクセラミツクにおいてTiC等
は主として他炭化物あるいは窒化物、酸化物など
との固溶体｛例えば、TiおよびＷの固溶体炭化
物（TiW）ＣあるいはTi、ＷおよびTaの固溶体
炭酸窒化物（Ti、Ｗ、Ta）（CNO）など｝で用
いられていたが、本願発明者らは、これら固溶体
硬質物においてさらにHfを固溶させることによ
り、より優れた硬さを有することを見出し、広く
セラミツクへ利用した場合、優れた耐摩耗性とし
て現われることを見い出し、本願発明を成したも
のである。本発明は基本的にａ、ａおよび
ａ族遷移元素の炭化物、窒化物、酸化物および
Al2O3、AlN、SiC、Si3N4、BN、B4Cからなる
群から選ばれた２種以上から構成された硬質物材
料であつて該硬質物はTiおよびHfを含有し、そ
れらがHf／Ti＋Hfのモル比0.2〜0.8の範囲で固
溶体硬質物で存在することを特徴とする硬質工具
材料である。ただし、必要に応じて焼結性改善な
どのためにMgO、NiOなどを少量添加すること
はさしつかえない。 本発明は、従来の超硬合金、セラミツクなどの
硬質工具材料組成物のうちの、例えばTi系硬質
化合物をTi〜Hf系硬質化合物に置換することを
特徴とするものであるから、本発明における硬質
物には従来の硬質工具材料に用いられる難融点硬
質化合物すべてを含むものである。すなわち、そ
れらはａ、ａ、ａ族遷移金属の炭化物、窒
化物、酸化物およびAl2O3、AlN、SiC、Si3N4、
BN、B4Cなどである。ただし、本発明において
はこれら硬質物にはTiおよびHfを必ず含有する
ものである。また、このTiおよびHfからなる硬
質物の他の硬質物との量比は特に限定されない。
すなわち実施例でも述べるように、Ti系硬質物
は通常１〜80％で用いられており、Ti−Hf硬質
物もその程度の比率である。 第１図はTiCに対するHfCのモル比を種々の比
率としたTi−Hf系硬質物をホツトプレス法で作
成しそれらの硬さを測定した結果の１例を示すも
のである。ホツトプレスの条件は最高温度2000
℃、保持時間３時間、加圧力0.2t／cm2、雰囲気カ
ーボンモールド中、10-4Torrである。マイクロ
ビツカース硬さ測定の荷重は400ｇである。第１
図から明らかなようにHfC／TiC＋HfCのモル比
が0.85以下の（TiHf）ＣはTiC単独のときより高
い硬さ値を示す。しかし、切削工具などに利用し
たときにはHf／Tiが0.2以下では顕著な効果が現
われなかつた。また0.8以上ではかえつて摩耗が
進行する傾向があつた。したがつてHf／Ti＋Hf
のモル比の比率は0.2〜0.8とするのが実用的であ
るが、より望ましくは0.3〜0.7の範囲である。 以下、本発明を実施例に基づいて詳述する。 実施例 １ 市販の平均粒度2μのTiCおよびHfC粉末を等モ
ル量および理論量に必要なカーボン量を計量し、
これらをアルコールによる湿式ボールミル混合後
乾燥し引き続いて1900℃、１時間10-3Torr下で
固溶体処理を行い、得られた固溶体炭化物を約
2μにまでボールミルにより粉砕し（Ti、Hf）Ｃ
粉末を調整した。この固溶体炭化物粉末と市販の
0.06μのα−Al2O3粉末およびMgO粉末を用いて
Al2O3−30％（TiHf）Ｃ−0.1％MgOのものを配
合した。なお、比較のため、TiC単独粉を使用し
たAl2O3−30％TiC−0.1％MgOをも配合した。
これらはそれぞれ湿式混合後乾燥し、カーボンモ
ールド中で1650℃10分間0.5t／cm2の圧力でホツト
プレスを行ない、32φ×6tの試料を数個作成し
た。これらの円板状試料よりJIS抗折力試験片お
よびCIS規格SNP432型スローアウエイチツプを
切り出し、相対密度、抗折力、硬さの測定および
切削テストを行つた。その結果を第１表に示す。
る工具材料または超硬合金などの硬質工具材料に
関するものであり、特にTiC、TiN、TiCNまた
はTiCNOなどのTi系硬質物を含有する高耐摩耗
硬質工具材料に関するものである。 近年の著しい自動化あるいは加工速度の増加に
より工具の突発的な欠損防止は無論のこと、工具
の長寿命化が特に要求されるようになつた。この
工具長寿命化すなわち工具の耐摩耗性向上の要求
に対応し、工具材料、なかでも超硬合金、セラミ
ツクなどの硬質工具材料においてはTiC、TiNあ
るいはTiOなどのTi系硬質物の担う役割が非常
に重要なものになつてきている。この理由として
Ti系硬質物が化学的安定性に優れていること、
あるいは高い硬さを有することなど、材料として
望ましい固有の特性を有していることの他に、粒
度あるいは周辺組織の調整などのTi系硬質物の
利用技術の向上がある。しかしながらより一層耐
摩耗性を改善するためには、微細組織などの利用
技術も重要なことであるが、さらには硬質物自体
の特性、たとえば硬さをさらに増加させる必要が
ある。 本願発明者はこの点に関し研究を進めた結果、
TiおよびHfの固溶体炭化物〔（TiHf）Ｃ〕、窒化
物〔（TiHf）Ｎ〕または、炭窒化物〔（TiHf）
（CN）などがTiC等の単独時より優れた硬さを有
することを発見した。すなわち、従来のAl2O3、
TiC系などのブラツクセラミツクにおいてTiC等
は主として他炭化物あるいは窒化物、酸化物など
との固溶体｛例えば、TiおよびＷの固溶体炭化
物（TiW）ＣあるいはTi、ＷおよびTaの固溶体
炭酸窒化物（Ti、Ｗ、Ta）（CNO）など｝で用
いられていたが、本願発明者らは、これら固溶体
硬質物においてさらにHfを固溶させることによ
り、より優れた硬さを有することを見出し、広く
セラミツクへ利用した場合、優れた耐摩耗性とし
て現われることを見い出し、本願発明を成したも
のである。本発明は基本的にａ、ａおよび
ａ族遷移元素の炭化物、窒化物、酸化物および
Al2O3、AlN、SiC、Si3N4、BN、B4Cからなる
群から選ばれた２種以上から構成された硬質物材
料であつて該硬質物はTiおよびHfを含有し、そ
れらがHf／Ti＋Hfのモル比0.2〜0.8の範囲で固
溶体硬質物で存在することを特徴とする硬質工具
材料である。ただし、必要に応じて焼結性改善な
どのためにMgO、NiOなどを少量添加すること
はさしつかえない。 本発明は、従来の超硬合金、セラミツクなどの
硬質工具材料組成物のうちの、例えばTi系硬質
化合物をTi〜Hf系硬質化合物に置換することを
特徴とするものであるから、本発明における硬質
物には従来の硬質工具材料に用いられる難融点硬
質化合物すべてを含むものである。すなわち、そ
れらはａ、ａ、ａ族遷移金属の炭化物、窒
化物、酸化物およびAl2O3、AlN、SiC、Si3N4、
BN、B4Cなどである。ただし、本発明において
はこれら硬質物にはTiおよびHfを必ず含有する
ものである。また、このTiおよびHfからなる硬
質物の他の硬質物との量比は特に限定されない。
すなわち実施例でも述べるように、Ti系硬質物
は通常１〜80％で用いられており、Ti−Hf硬質
物もその程度の比率である。 第１図はTiCに対するHfCのモル比を種々の比
率としたTi−Hf系硬質物をホツトプレス法で作
成しそれらの硬さを測定した結果の１例を示すも
のである。ホツトプレスの条件は最高温度2000
℃、保持時間３時間、加圧力0.2t／cm2、雰囲気カ
ーボンモールド中、10-4Torrである。マイクロ
ビツカース硬さ測定の荷重は400ｇである。第１
図から明らかなようにHfC／TiC＋HfCのモル比
が0.85以下の（TiHf）ＣはTiC単独のときより高
い硬さ値を示す。しかし、切削工具などに利用し
たときにはHf／Tiが0.2以下では顕著な効果が現
われなかつた。また0.8以上ではかえつて摩耗が
進行する傾向があつた。したがつてHf／Ti＋Hf
のモル比の比率は0.2〜0.8とするのが実用的であ
るが、より望ましくは0.3〜0.7の範囲である。 以下、本発明を実施例に基づいて詳述する。 実施例 １ 市販の平均粒度2μのTiCおよびHfC粉末を等モ
ル量および理論量に必要なカーボン量を計量し、
これらをアルコールによる湿式ボールミル混合後
乾燥し引き続いて1900℃、１時間10-3Torr下で
固溶体処理を行い、得られた固溶体炭化物を約
2μにまでボールミルにより粉砕し（Ti、Hf）Ｃ
粉末を調整した。この固溶体炭化物粉末と市販の
0.06μのα−Al2O3粉末およびMgO粉末を用いて
Al2O3−30％（TiHf）Ｃ−0.1％MgOのものを配
合した。なお、比較のため、TiC単独粉を使用し
たAl2O3−30％TiC−0.1％MgOをも配合した。
これらはそれぞれ湿式混合後乾燥し、カーボンモ
ールド中で1650℃10分間0.5t／cm2の圧力でホツト
プレスを行ない、32φ×6tの試料を数個作成し
た。これらの円板状試料よりJIS抗折力試験片お
よびCIS規格SNP432型スローアウエイチツプを
切り出し、相対密度、抗折力、硬さの測定および
切削テストを行つた。その結果を第１表に示す。
【表】
第１表から明らかなように、本発明品は従来ブ
ラツクセラミツクに比較し、約1.7倍の長寿命で
ある。 実施例 ２ 市販の平均粒度２〜3μのHfCおよびTiN粉末
を等モル量秤量し、これらを実施例１と同様に混
合し、引き続いて、1700℃まで10-3Torr下で、
1700℃に達してからN2ガスを導入し、N2雰囲気
下で固溶化処理を行ない、得られた炭窒化物固溶
体を約0.8μまでボールミル粉砕し、（TiHf）
（CN）粉末を調整した。この炭窒化物固溶体粉
末と市販の0.06μのα−Al2O3粉末を用いて
（TiHf）（CN）−30％Al2O3のものを配合した。
比較のため、市販のTi（CN）粉末（Ｃ／Ｎ≒１）
を使用したTi（CN）−30％Al2O3も配合しした。
これらは、それぞれ湿式混合後乾燥し、カンフア
ーをプレス用粘結剤として乾式混合後、プレス成
型を行つた。10-3〜1Torrで真空度調整しなが
ら、1500℃で１時間焼結し、得られた焼結体を
1450℃、1000気圧下で30分間処理し、JIS抗折力
試験片およびCIS−SNP432型スローアウエイチ
ツプを作成した。これらの相対密度、抗折力、硬
さの測定結果および切削テストの結果を第２表に
示す。
ラツクセラミツクに比較し、約1.7倍の長寿命で
ある。 実施例 ２ 市販の平均粒度２〜3μのHfCおよびTiN粉末
を等モル量秤量し、これらを実施例１と同様に混
合し、引き続いて、1700℃まで10-3Torr下で、
1700℃に達してからN2ガスを導入し、N2雰囲気
下で固溶化処理を行ない、得られた炭窒化物固溶
体を約0.8μまでボールミル粉砕し、（TiHf）
（CN）粉末を調整した。この炭窒化物固溶体粉
末と市販の0.06μのα−Al2O3粉末を用いて
（TiHf）（CN）−30％Al2O3のものを配合した。
比較のため、市販のTi（CN）粉末（Ｃ／Ｎ≒１）
を使用したTi（CN）−30％Al2O3も配合しした。
これらは、それぞれ湿式混合後乾燥し、カンフア
ーをプレス用粘結剤として乾式混合後、プレス成
型を行つた。10-3〜1Torrで真空度調整しなが
ら、1500℃で１時間焼結し、得られた焼結体を
1450℃、1000気圧下で30分間処理し、JIS抗折力
試験片およびCIS−SNP432型スローアウエイチ
ツプを作成した。これらの相対密度、抗折力、硬
さの測定結果および切削テストの結果を第２表に
示す。
【表】
第２表から明らかなように本発明品は従来のブ
ラツクセラミツクに比較し、約２倍の長寿命であ
ることがわかる。 実施例 ３ 各種原料粉末を第３表に示す混合比に秤量後実
施例１と同様の条件でホツトプレスを行なつた
後、各試料の硬さを測定した。 第３表に示す通り、従来材に比べて硬さが上昇
しており、耐摩耗性に優れる材料を得た。
ラツクセラミツクに比較し、約２倍の長寿命であ
ることがわかる。 実施例 ３ 各種原料粉末を第３表に示す混合比に秤量後実
施例１と同様の条件でホツトプレスを行なつた
後、各試料の硬さを測定した。 第３表に示す通り、従来材に比べて硬さが上昇
しており、耐摩耗性に優れる材料を得た。
【表】
【表】
＊は本発明品
以上のように最も靭性および耐摩耗性を要求さ
れる切削工具に応用した実施例で本発明の優れた
効果を示したが、本発明はかかる応用に限定され
るものではなく研磨工具、耐食材料などにも適用
可能であることは勿論である。
以上のように最も靭性および耐摩耗性を要求さ
れる切削工具に応用した実施例で本発明の優れた
効果を示したが、本発明はかかる応用に限定され
るものではなく研磨工具、耐食材料などにも適用
可能であることは勿論である。
第１図は、（Ti、Hf）ＣおけるHfC／TiC＋
HfCのモル比と硬さ変化の相関図である。
HfCのモル比と硬さ変化の相関図である。
Claims (1)
- １ 基本的にａ、ａ、およびａ族遷移元素
の炭化物、窒化物、酸化物およびAl2O3、AlN、
SiC、Si3N4、BN、B4Cからなる群から選ばれた
２種以上から構成される硬質物において、上記硬
質物はHf／Ti＋Hfのモル比が0.2〜0.8の範囲で
あるようなTiとHfの固溶体硬質物を１〜80重量
％含有していることを特徴とする硬質工具材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13950779A JPS5663874A (en) | 1979-10-29 | 1979-10-29 | Hard tool material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13950779A JPS5663874A (en) | 1979-10-29 | 1979-10-29 | Hard tool material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5663874A JPS5663874A (en) | 1981-05-30 |
| JPH0244783B2 true JPH0244783B2 (ja) | 1990-10-05 |
Family
ID=15246894
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13950779A Granted JPS5663874A (en) | 1979-10-29 | 1979-10-29 | Hard tool material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5663874A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6241775A (ja) * | 1985-08-15 | 1987-02-23 | 日本特殊陶業株式会社 | 工具用ウイスカー強化複合材料 |
| JPH01179759A (ja) * | 1988-01-11 | 1989-07-17 | Mitsubishi Metal Corp | 切削工具用セラミックス部材 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4979189A (ja) * | 1972-11-01 | 1974-07-31 | ||
| JPS49112574A (ja) * | 1973-02-24 | 1974-10-26 | ||
| JPS5140884A (ja) * | 1974-10-04 | 1976-04-06 | Hitachi Ltd | |
| JPS51130183A (en) * | 1975-05-06 | 1976-11-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor ic and its process |
| JPS53105985A (en) * | 1977-02-28 | 1978-09-14 | Nec Corp | Conmplementary-type insulating gate field effect transistor |
| JPS5413779A (en) * | 1977-07-04 | 1979-02-01 | Toshiba Corp | Semiconductor integrated circuit device |
| JPS5472210A (en) * | 1977-11-22 | 1979-06-09 | Mitsubishi Metal Corp | Tough ceramic |
-
1979
- 1979-10-29 JP JP13950779A patent/JPS5663874A/ja active Granted
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4979189A (ja) * | 1972-11-01 | 1974-07-31 | ||
| JPS49112574A (ja) * | 1973-02-24 | 1974-10-26 | ||
| JPS5140884A (ja) * | 1974-10-04 | 1976-04-06 | Hitachi Ltd | |
| JPS51130183A (en) * | 1975-05-06 | 1976-11-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor ic and its process |
| JPS53105985A (en) * | 1977-02-28 | 1978-09-14 | Nec Corp | Conmplementary-type insulating gate field effect transistor |
| JPS5413779A (en) * | 1977-07-04 | 1979-02-01 | Toshiba Corp | Semiconductor integrated circuit device |
| JPS5472210A (en) * | 1977-11-22 | 1979-06-09 | Mitsubishi Metal Corp | Tough ceramic |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5663874A (en) | 1981-05-30 |
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