JPH0340100B2 - - Google Patents
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- JPH0340100B2 JPH0340100B2 JP61077892A JP7789286A JPH0340100B2 JP H0340100 B2 JPH0340100 B2 JP H0340100B2 JP 61077892 A JP61077892 A JP 61077892A JP 7789286 A JP7789286 A JP 7789286A JP H0340100 B2 JPH0340100 B2 JP H0340100B2
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Description
〈産業上の利用分野〉
本発明は、耐食性、耐摩耗性及び耐衝撃性に優
れた超硬合金に関するものであり、この本発明合
金は特に海水中での耐久性に優れ、海水中で用い
るメカニカルシール用材料やポンプ用軸のスリー
ブ用材料等に多く用途を有するものである。 〈従来の技術及びその問題点〉 炭化タングステンに対しコバルトを結合金属と
して用いた超硬合金は、高硬度材料として広く用
いられているが、硫酸に対する耐食性が悪いとい
う欠点があつた。この欠点をカバーする合金とし
てニツケルを結合金属とした炭化タングステン合
金が開発され、その一例として本件出願人の出願
に係る特公昭55−12092号公報で示される合金が
ある。しかるに超硬合金は、焼結性の点でなお問
題がある事が判明した。即ちニツケルを結合金属
としている為に焼結温度が、コバルトを用いた合
金に比べ約70℃以上高くなり焼結中にカーボン型
から浸炭現象を受け、しかも最適焼結温度域が狭
い為に焼結ムラが生じるという問題があるのであ
る。 上記先行技術の他にニツケルを結合金属とした
炭化タングステン系超硬合金としては、特開昭49
−106903号公報や特開昭51−54013号公報にて示
される合金があるが、これらの公報に示される合
金は、硬度は十分である。半面耐食性及び機械的
強度の面でなお問題があつた。 （問題点を解決する為の手段） 本発明では、上記諸問題を解決する為に焼結温
度の低下及びその安定温度域を拡げる為に各種成
分を調整すると共に、合金中の炭素量を適正な範
囲とする事で合金自体の強度を高めたものであ
り、その要旨はニツケル13〜20重量％、クロム
0.5〜3.5重量％、モリブデン0.5〜3.5重量％、炭
化チタン、炭化タンタル及び炭化ニオブの少なく
とも１種１〜４重量％、残部炭化タングステンか
ら成り、その中の炭素量が炭化タングステンを
WC、炭化チタンをTiC、炭化タンタルをTaC、
炭化ニオブをNbCとした場合の理論量の100.1〜
108.0％の範囲内にあり、耐熱衝撃性に優れたこ
とを特徴とする耐食性超硬合金である。 〈実施例及び作用〉 以下に本発明の超硬合金を開発するに至つた実
験及びその結果を示す。 実験及び結果 平均粒子径0.5〜2.5μｍのWC粉末、平均粒子径
2.5μｍのNi粉末、平均粒子径4.0μｍのCr粉末、平
均粒子径2.0μｍのMo粉末、平均粒子径が各々
1.5μｍのTiC、TaC、NbC粉末と、平均粒子径
1.0μｍ以下のＣ粉末とを用い、各種割合に配合
し、湿式ボールミルで120時間混合の後乾燥し、
パラフインを添加し、1.5トン／cm2でプレス成形
をなし、5.5mm×10mm×30mmの成形品を得た。次
いでこの成形品を真空雰囲気中800℃で予備焼結
を行ない脱パラフイン処理をした後、３×10-2〜
３×10-1mmHgの真空雰囲気中で焼結を行なつた。
こ焼結は30〜60分間の焼結時間で十分に焼結が行
なえる温度を一応の設定温度とした。得られた焼
結体の組成及び焼結温度を下記第１表に、又諸特
性を第２表に示すが、この実験に於いてはＣ粉末
を添加する事により含有炭化物を各々WC、TiC、
TaC、NbCとし、それらの理論炭素量をWC＝
6.13重量％、TiC＝20.05重量％、TaC＝6.22重量
％、NbC＝11.45重量％とした場合の合金の理論
炭素量の約100.5重量％の炭素を含有せしめたの
で合金組成中のWC、TiC、TaC、NbCはそれぞ
れＣ量がより高い高級炭化物の形態となつている
ものもあり、第１表中では各炭化物を示す記号は
その様な高級炭化物をも含む総称として用いてい
るものとする。即ち第１表中のWC、TiC、
TaC、NbCは表作成のスペースの都合上その様
に記号で表わしているが、それぞれ炭化タングス
テン、炭化チタン、炭化タンタル、炭化ニオブを
意味するものである。
れた超硬合金に関するものであり、この本発明合
金は特に海水中での耐久性に優れ、海水中で用い
るメカニカルシール用材料やポンプ用軸のスリー
ブ用材料等に多く用途を有するものである。 〈従来の技術及びその問題点〉 炭化タングステンに対しコバルトを結合金属と
して用いた超硬合金は、高硬度材料として広く用
いられているが、硫酸に対する耐食性が悪いとい
う欠点があつた。この欠点をカバーする合金とし
てニツケルを結合金属とした炭化タングステン合
金が開発され、その一例として本件出願人の出願
に係る特公昭55−12092号公報で示される合金が
ある。しかるに超硬合金は、焼結性の点でなお問
題がある事が判明した。即ちニツケルを結合金属
としている為に焼結温度が、コバルトを用いた合
金に比べ約70℃以上高くなり焼結中にカーボン型
から浸炭現象を受け、しかも最適焼結温度域が狭
い為に焼結ムラが生じるという問題があるのであ
る。 上記先行技術の他にニツケルを結合金属とした
炭化タングステン系超硬合金としては、特開昭49
−106903号公報や特開昭51−54013号公報にて示
される合金があるが、これらの公報に示される合
金は、硬度は十分である。半面耐食性及び機械的
強度の面でなお問題があつた。 （問題点を解決する為の手段） 本発明では、上記諸問題を解決する為に焼結温
度の低下及びその安定温度域を拡げる為に各種成
分を調整すると共に、合金中の炭素量を適正な範
囲とする事で合金自体の強度を高めたものであ
り、その要旨はニツケル13〜20重量％、クロム
0.5〜3.5重量％、モリブデン0.5〜3.5重量％、炭
化チタン、炭化タンタル及び炭化ニオブの少なく
とも１種１〜４重量％、残部炭化タングステンか
ら成り、その中の炭素量が炭化タングステンを
WC、炭化チタンをTiC、炭化タンタルをTaC、
炭化ニオブをNbCとした場合の理論量の100.1〜
108.0％の範囲内にあり、耐熱衝撃性に優れたこ
とを特徴とする耐食性超硬合金である。 〈実施例及び作用〉 以下に本発明の超硬合金を開発するに至つた実
験及びその結果を示す。 実験及び結果 平均粒子径0.5〜2.5μｍのWC粉末、平均粒子径
2.5μｍのNi粉末、平均粒子径4.0μｍのCr粉末、平
均粒子径2.0μｍのMo粉末、平均粒子径が各々
1.5μｍのTiC、TaC、NbC粉末と、平均粒子径
1.0μｍ以下のＣ粉末とを用い、各種割合に配合
し、湿式ボールミルで120時間混合の後乾燥し、
パラフインを添加し、1.5トン／cm2でプレス成形
をなし、5.5mm×10mm×30mmの成形品を得た。次
いでこの成形品を真空雰囲気中800℃で予備焼結
を行ない脱パラフイン処理をした後、３×10-2〜
３×10-1mmHgの真空雰囲気中で焼結を行なつた。
こ焼結は30〜60分間の焼結時間で十分に焼結が行
なえる温度を一応の設定温度とした。得られた焼
結体の組成及び焼結温度を下記第１表に、又諸特
性を第２表に示すが、この実験に於いてはＣ粉末
を添加する事により含有炭化物を各々WC、TiC、
TaC、NbCとし、それらの理論炭素量をWC＝
6.13重量％、TiC＝20.05重量％、TaC＝6.22重量
％、NbC＝11.45重量％とした場合の合金の理論
炭素量の約100.5重量％の炭素を含有せしめたの
で合金組成中のWC、TiC、TaC、NbCはそれぞ
れＣ量がより高い高級炭化物の形態となつている
ものもあり、第１表中では各炭化物を示す記号は
その様な高級炭化物をも含む総称として用いてい
るものとする。即ち第１表中のWC、TiC、
TaC、NbCは表作成のスペースの都合上その様
に記号で表わしているが、それぞれ炭化タングス
テン、炭化チタン、炭化タンタル、炭化ニオブを
意味するものである。
【表】
【表】
【表】
【表】
次に上記各種合金の中から数個を選択し、ドイ
ツ工業規格であるDIN4851類似の耐食性テスト
として、323K（50℃）に保つた各種の酸及び海水
に１日間浸漬した後の重量減を測るテストを行な
つた。その結果各種の酸の場合は重量減が2.4
ｇ／m2・day未満の物をＡ、2.4〜24ｇ／m2・day
の物をＢ、24ｇ／m2・dayを越える物をＣと評価
し、その結果を下記第３表に示す。
ツ工業規格であるDIN4851類似の耐食性テスト
として、323K（50℃）に保つた各種の酸及び海水
に１日間浸漬した後の重量減を測るテストを行な
つた。その結果各種の酸の場合は重量減が2.4
ｇ／m2・day未満の物をＡ、2.4〜24ｇ／m2・day
の物をＢ、24ｇ／m2・dayを越える物をＣと評価
し、その結果を下記第３表に示す。
【表】
次に上記第１表の合金No.３で示したのと略同様
の組成の合金につき、ＷとＣの量を調節する事に
より、得られる焼結合金中のカーボン量を種々変
化させた場合についてその最適焼結温度及び諸特
性を第４表に示す。 第４表中耐食性は海水100％に対する評価であ
りその評価方法は前述第３表の場合で述べたのと
同様であり、又カーボン量は5.23重量％が対理論
量の100％でカツコ内の数値は対理論値を示す。
の組成の合金につき、ＷとＣの量を調節する事に
より、得られる焼結合金中のカーボン量を種々変
化させた場合についてその最適焼結温度及び諸特
性を第４表に示す。 第４表中耐食性は海水100％に対する評価であ
りその評価方法は前述第３表の場合で述べたのと
同様であり、又カーボン量は5.23重量％が対理論
量の100％でカツコ内の数値は対理論値を示す。
【表】
次に耐熱クラツク強度を調べる為の実験とし
て、上記第１表に示す組成の焼結合金により形成
したリングを回転させつゝその外周にSiCピンを
押圧して熱クラツクの発生状態を調べた。リング
外周の速度を14.4ｍ／sec、SiCピンの当接部の面
積を４×４mm2その面圧を15.6Kg／cm2とし30分間テ
ストをした後に発生したクラツクの面積をSiCピ
ンが当たつた部分の面積で除した値×100（％）を
示すグラフを図面に示す。 この図面中横軸のバインダー量とは合金中に含
まれるNi又はCoの量を表わし、又図中のNo.は第
１表中の合金No.を表わす。 以上の各種実験結果より次の事が判る。即ち、
バインダーとしてのNiが13重量％より少なけれ
ば図に示すグラフから明らかな如く耐熱クラツチ
性が十分ではなく、又20重量％を越えると第３表
で示す如く耐食性が低下するのでNi量は13〜20
重量％とする。Cr、Moについてはこれらの元素
は合金の耐食性を向上せしめるものであるがその
効果はそれぞれ0.5重量％以上なければ期待出来
ず、逆に多くなり過ぎると合金強度を低下させる
ので3.5重量％迄に留める。次にTiC、TaC、
NbCは焼結性を向上させる作用があり、これら
が１重量％未満だと焼結性が悪くカーボン型との
反応を起こすし、最適焼結温度幅も狭くなるが、
その焼結性向上の効果は４重量％を越えてもさし
たるそれ以上の効果はなく逆に合金粒度が大とな
り強度低下をきたすので１〜４重量％とする。 又合金中に含有される炭素量については、第４
表の結果で判る如く低炭素合金ほど結合相（Ni）
中のＷや他の固溶量が多くなる為に、合金の抗析
力が小となり強度が不足するので合金中の炭素量
は対理論量の100.1％以上とする、逆に高炭素合
金となれば結合相中のＷや他の固溶量が少なくな
り耐食性の劣化や硬さの低下がみられるので高々
108％迄とするのが望ましい。 なお、WCの粒度については、上記実験以外に
別途に行なつた実験より得た結論であるが、その
粒子径が0.5μｍよりも小さいとロー付後にクラツ
クが入り易くなり、逆に2.5μｍよりも大きいと強
度が低下すると共に耐食性も悪くなるのでWC粒
子径は0.5〜2.5μｍとする。 〈発明の効果〉 以上述べて来た如く、本発明の超硬合金は、そ
の合金成分と共に、全体の炭素量についても適正
な範囲とした事により耐食性に富み、硬さ及び抗
折力にも優れ、メカニカルシール用材料やポンプ
用軸のスリーブ用材料等の苛酷な条件に十分に耐
え得るものである。
て、上記第１表に示す組成の焼結合金により形成
したリングを回転させつゝその外周にSiCピンを
押圧して熱クラツクの発生状態を調べた。リング
外周の速度を14.4ｍ／sec、SiCピンの当接部の面
積を４×４mm2その面圧を15.6Kg／cm2とし30分間テ
ストをした後に発生したクラツクの面積をSiCピ
ンが当たつた部分の面積で除した値×100（％）を
示すグラフを図面に示す。 この図面中横軸のバインダー量とは合金中に含
まれるNi又はCoの量を表わし、又図中のNo.は第
１表中の合金No.を表わす。 以上の各種実験結果より次の事が判る。即ち、
バインダーとしてのNiが13重量％より少なけれ
ば図に示すグラフから明らかな如く耐熱クラツチ
性が十分ではなく、又20重量％を越えると第３表
で示す如く耐食性が低下するのでNi量は13〜20
重量％とする。Cr、Moについてはこれらの元素
は合金の耐食性を向上せしめるものであるがその
効果はそれぞれ0.5重量％以上なければ期待出来
ず、逆に多くなり過ぎると合金強度を低下させる
ので3.5重量％迄に留める。次にTiC、TaC、
NbCは焼結性を向上させる作用があり、これら
が１重量％未満だと焼結性が悪くカーボン型との
反応を起こすし、最適焼結温度幅も狭くなるが、
その焼結性向上の効果は４重量％を越えてもさし
たるそれ以上の効果はなく逆に合金粒度が大とな
り強度低下をきたすので１〜４重量％とする。 又合金中に含有される炭素量については、第４
表の結果で判る如く低炭素合金ほど結合相（Ni）
中のＷや他の固溶量が多くなる為に、合金の抗析
力が小となり強度が不足するので合金中の炭素量
は対理論量の100.1％以上とする、逆に高炭素合
金となれば結合相中のＷや他の固溶量が少なくな
り耐食性の劣化や硬さの低下がみられるので高々
108％迄とするのが望ましい。 なお、WCの粒度については、上記実験以外に
別途に行なつた実験より得た結論であるが、その
粒子径が0.5μｍよりも小さいとロー付後にクラツ
クが入り易くなり、逆に2.5μｍよりも大きいと強
度が低下すると共に耐食性も悪くなるのでWC粒
子径は0.5〜2.5μｍとする。 〈発明の効果〉 以上述べて来た如く、本発明の超硬合金は、そ
の合金成分と共に、全体の炭素量についても適正
な範囲とした事により耐食性に富み、硬さ及び抗
折力にも優れ、メカニカルシール用材料やポンプ
用軸のスリーブ用材料等の苛酷な条件に十分に耐
え得るものである。
図面は本発明合金の耐熱クラツク性を示すグラ
フ。
フ。
Claims (1)
- １ ニツケル13〜20重量％、クロム0.5〜3.5重量
％、モリブデン0.5〜3.5重量％、炭化チタン、炭
化タンタル及び炭化ニオブの少なくとも１種１〜
４重量％、残部炭化タングステンから成り、その
中の炭素量が炭化タングステンをWC、炭化チタ
ンをTiC、炭化タンタルをTaC、炭化ニオブを
NbCとした場合の理論量の100.1〜108.0％の範囲
内にあり、耐熱衝撃性に優れたことを特徴とする
耐食性超硬合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7789286A JPS62235457A (ja) | 1986-04-03 | 1986-04-03 | 耐食性超硬合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7789286A JPS62235457A (ja) | 1986-04-03 | 1986-04-03 | 耐食性超硬合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62235457A JPS62235457A (ja) | 1987-10-15 |
| JPH0340100B2 true JPH0340100B2 (ja) | 1991-06-17 |
Family
ID=13646726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7789286A Granted JPS62235457A (ja) | 1986-04-03 | 1986-04-03 | 耐食性超硬合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62235457A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003073766A (ja) * | 2001-08-28 | 2003-03-12 | Kyocera Corp | 高硬度焼結合金及びこれを用いたアルミニウム加工部材 |
| EP2439300A1 (en) * | 2010-10-08 | 2012-04-11 | Sandvik Intellectual Property AB | Cemented carbide |
| CN111187961B (zh) * | 2020-02-28 | 2021-09-28 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种热镀产线锌锅辊用整体轴套及其制造方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51106614A (ja) * | 1975-03-17 | 1976-09-21 | Nippon Tungsten | Kaisanbutsukakoyokoguzairyo |
| JPS5767145A (en) * | 1980-10-09 | 1982-04-23 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | Superhard alloy for plastic working |
| JPS60258446A (ja) * | 1984-06-04 | 1985-12-20 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 焼結合金 |
| JPH0340100A (ja) * | 1989-07-06 | 1991-02-20 | Noboru Yamane | 走行域表示装置及び走行域信号発生装置 |
-
1986
- 1986-04-03 JP JP7789286A patent/JPS62235457A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51106614A (ja) * | 1975-03-17 | 1976-09-21 | Nippon Tungsten | Kaisanbutsukakoyokoguzairyo |
| JPS5767145A (en) * | 1980-10-09 | 1982-04-23 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | Superhard alloy for plastic working |
| JPS60258446A (ja) * | 1984-06-04 | 1985-12-20 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 焼結合金 |
| JPH0340100A (ja) * | 1989-07-06 | 1991-02-20 | Noboru Yamane | 走行域表示装置及び走行域信号発生装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62235457A (ja) | 1987-10-15 |
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