JPH055152A - 耐熱硬質焼結合金 - Google Patents
耐熱硬質焼結合金Info
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- JPH055152A JPH055152A JP3037905A JP3790591A JPH055152A JP H055152 A JPH055152 A JP H055152A JP 3037905 A JP3037905 A JP 3037905A JP 3790591 A JP3790591 A JP 3790591A JP H055152 A JPH055152 A JP H055152A
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
- C22C29/14—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on borides
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
- C22C32/0047—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with carbides, nitrides, borides or silicides as the main non-metallic constituents
- C22C32/0073—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with carbides, nitrides, borides or silicides as the main non-metallic constituents only borides
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Abstract
(57)【要約】
[目的] 常温特性ばかりでなく、高温強度、耐酸化性
などの優れた高温特性を有し、高硬度の硬質相と、該硬
質相を結合する金属結合相よりなる、耐摩耗性に優れた
耐熱硬質焼結合金を提供すること。 [構成] 本耐熱硬質焼結合金は、35〜95%のWC
oB型複硼化物をCo基合金マトリックス中に含み、そ
の合金組成が、B含有量が1.5〜4.1%、W含有量
が、19.1〜69.7%、残部がCo及び不可避的不
純物よりなることを特徴としている。さらに上記組成に
加えて、機械的特性、耐熱性および耐食性の向上のた
め、1〜30%のCrの添加、及び0.2〜20%のN
i、0.2〜10%のFe、0.1〜5%のCuの1種
又は2種以上を添加ををすることを特徴としている。
などの優れた高温特性を有し、高硬度の硬質相と、該硬
質相を結合する金属結合相よりなる、耐摩耗性に優れた
耐熱硬質焼結合金を提供すること。 [構成] 本耐熱硬質焼結合金は、35〜95%のWC
oB型複硼化物をCo基合金マトリックス中に含み、そ
の合金組成が、B含有量が1.5〜4.1%、W含有量
が、19.1〜69.7%、残部がCo及び不可避的不
純物よりなることを特徴としている。さらに上記組成に
加えて、機械的特性、耐熱性および耐食性の向上のた
め、1〜30%のCrの添加、及び0.2〜20%のN
i、0.2〜10%のFe、0.1〜5%のCuの1種
又は2種以上を添加ををすることを特徴としている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、常温特性ばかりでな
く、高温強度、耐酸化性などの優れた高温特性を有す
る、WCoB型複硼化物を主体とする硬質相と、該硬質
相を結合するCo基合金の結合相よりなる、熱間伸銅ダ
イスなどの高温耐摩耗材料に用いられる耐熱硬質焼結合
金に関する。
く、高温強度、耐酸化性などの優れた高温特性を有す
る、WCoB型複硼化物を主体とする硬質相と、該硬質
相を結合するCo基合金の結合相よりなる、熱間伸銅ダ
イスなどの高温耐摩耗材料に用いられる耐熱硬質焼結合
金に関する。
【0002】
【従来の技術】耐摩耗性を有する硬質焼結材料に対する
要求は年々厳しくなり、単なる耐摩耗性ばかりでなく、
耐熱性、耐食性などを合わせ持った材料が求められてい
る。硬質焼結材料としては、従来よりWC基超硬合金や
TiCN系サーメットに代表される炭化物、窒化物及び
炭窒化物を利用した材料がよく知られている。近年これ
らに代わる材料として、硼化物の持つ高硬度、高融点、
電気伝導性などの優れた特性に着目し、WB,TiB2
などの金属硼化物、並びにMo2FeB2及びMo2Ni
B2などの金属複硼化物を利用した、硬質合金及びセラ
ミックスが提案されている。さらにCo基耐摩耗合金と
しては、ステライトがある。
要求は年々厳しくなり、単なる耐摩耗性ばかりでなく、
耐熱性、耐食性などを合わせ持った材料が求められてい
る。硬質焼結材料としては、従来よりWC基超硬合金や
TiCN系サーメットに代表される炭化物、窒化物及び
炭窒化物を利用した材料がよく知られている。近年これ
らに代わる材料として、硼化物の持つ高硬度、高融点、
電気伝導性などの優れた特性に着目し、WB,TiB2
などの金属硼化物、並びにMo2FeB2及びMo2Ni
B2などの金属複硼化物を利用した、硬質合金及びセラ
ミックスが提案されている。さらにCo基耐摩耗合金と
しては、ステライトがある。
【0003】これらのうちWBをNi基合金で結合した
硬質合金(特公昭56−45985〜7)は、常磁性の
耐摩耗材料、特に時計側、装飾品を目的とした合金であ
り、高温構造材料を意図したものではない。TiB2な
どの金属硼化物を利用したセラミクッス(例えば特公昭
61−50909、特公昭63−5353)は、高硬度
で耐熱性に優れるものの、金属結合相がないため、熱衝
撃性に劣る。
硬質合金(特公昭56−45985〜7)は、常磁性の
耐摩耗材料、特に時計側、装飾品を目的とした合金であ
り、高温構造材料を意図したものではない。TiB2な
どの金属硼化物を利用したセラミクッス(例えば特公昭
61−50909、特公昭63−5353)は、高硬度
で耐熱性に優れるものの、金属結合相がないため、熱衝
撃性に劣る。
【0004】また一般的に金属硼化物に金属元素を添加
した硬質材料は、脆い第3相を形成し易く高強度が得に
くいという欠点がある。この欠点を改良したのが、焼結
中の反応により形成されるMo2FeB2やMo2NiB2
などの金属複硼化物を利用した硬質合金である。このう
ちMo2FeB2系硬質合金(特公昭60−57499)
は、常温における機械的特性及び耐摩耗性、耐食性には
優れるが、鉄基結合相を有するため高温強度及び耐酸化
性は十分でない。またMo2NiB2系硬質合金(特開昭
62−196353)は、耐熱性及び耐食性に優れる
が、Mo2NiB2のマイクロヴィッカース硬度が約1.
5GPaとあまり高くなく、またNi基結合相を有する
ため耐摩耗性、耐凝着性ともに問題がある。またステラ
イトは、高温特性には優れるが耐摩耗材料としては硬度
が低い。
した硬質材料は、脆い第3相を形成し易く高強度が得に
くいという欠点がある。この欠点を改良したのが、焼結
中の反応により形成されるMo2FeB2やMo2NiB2
などの金属複硼化物を利用した硬質合金である。このう
ちMo2FeB2系硬質合金(特公昭60−57499)
は、常温における機械的特性及び耐摩耗性、耐食性には
優れるが、鉄基結合相を有するため高温強度及び耐酸化
性は十分でない。またMo2NiB2系硬質合金(特開昭
62−196353)は、耐熱性及び耐食性に優れる
が、Mo2NiB2のマイクロヴィッカース硬度が約1.
5GPaとあまり高くなく、またNi基結合相を有する
ため耐摩耗性、耐凝着性ともに問題がある。またステラ
イトは、高温特性には優れるが耐摩耗材料としては硬度
が低い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、常温特性ば
かりでなく、上記材料では不十分な高温強度、耐酸化性
などの優れた高温特性を有し、かつ脆い第3相の形成が
少なく、高硬度の硬質相と、該硬質相を結合する金属結
合相よりなる、耐熱硬質焼結合金を提供することを目的
としている。
かりでなく、上記材料では不十分な高温強度、耐酸化性
などの優れた高温特性を有し、かつ脆い第3相の形成が
少なく、高硬度の硬質相と、該硬質相を結合する金属結
合相よりなる、耐熱硬質焼結合金を提供することを目的
としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、3
5〜95%のWCoB型複硼化物をCo基合金マトリッ
クス中に含み、その合金の組成が、B含有量が1.5〜
4.1%、W含有量が19.1〜69.7%、残部がC
o及び不可避的不純物よりなる耐熱硬質焼結合金を提供
するものである。さらに上記組成に加えて、機械的特性
及び耐食性の向上のため、1〜30%のCrの添加、及
び0.2〜20%のNi、0.2〜10%のFe、0.
1〜5%のCuの1種又は2種以上を添加をした耐熱硬
質焼結合金を提供するものである。
5〜95%のWCoB型複硼化物をCo基合金マトリッ
クス中に含み、その合金の組成が、B含有量が1.5〜
4.1%、W含有量が19.1〜69.7%、残部がC
o及び不可避的不純物よりなる耐熱硬質焼結合金を提供
するものである。さらに上記組成に加えて、機械的特性
及び耐食性の向上のため、1〜30%のCrの添加、及
び0.2〜20%のNi、0.2〜10%のFe、0.
1〜5%のCuの1種又は2種以上を添加をした耐熱硬
質焼結合金を提供するものである。
【0007】以下本発明の限定理由について詳細に説明
する。硬質相としてWCoB型複硼化物を用いたのは、
焼結中の反応によりWCoB型複硼化物を形成させるこ
とにより、硼化物系硬質合金中に形成され易い脆い第3
相の形成を抑制できるばかりでなく、WCoB型複硼化
物の硬度が、マイクロヴィッカース硬度で3.0GPa
以上と、Mo2FeB2や Mo2NiB2などの金属複硼
化物よりもはるかに高く、現在硬質材料として使用され
ている炭化物や窒化物と同等かそれ以上の硬度を有し、
かつ耐酸化性に優れるためである。
する。硬質相としてWCoB型複硼化物を用いたのは、
焼結中の反応によりWCoB型複硼化物を形成させるこ
とにより、硼化物系硬質合金中に形成され易い脆い第3
相の形成を抑制できるばかりでなく、WCoB型複硼化
物の硬度が、マイクロヴィッカース硬度で3.0GPa
以上と、Mo2FeB2や Mo2NiB2などの金属複硼
化物よりもはるかに高く、現在硬質材料として使用され
ている炭化物や窒化物と同等かそれ以上の硬度を有し、
かつ耐酸化性に優れるためである。
【0008】なお以下、WCoBおよびWCoB中のW
およびCoの一部が他の遷移金属により置換された複硼
化物であり、X線回折によりWCoBと同定される複硼
化物を総称してWCoB型複硼化物と呼ぶことにする。
およびCoの一部が他の遷移金属により置換された複硼
化物であり、X線回折によりWCoBと同定される複硼
化物を総称してWCoB型複硼化物と呼ぶことにする。
【0009】WCoB型複硼化物の量を35〜95%と
したのは、35%以下になると複硼化物の量が不足し耐
摩耗性が低下するばかりでなく、Co基合金マトリック
ス中に複硼化物のネットワークが十分に形成されず、高
温使用時に変形が著しくなるためである。一方複硼化物
の量が95%を越えると硬度は高くなるものの、強度の
低下が著しい。よってWCoB型複硼化物の量は、35
〜95%とする。
したのは、35%以下になると複硼化物の量が不足し耐
摩耗性が低下するばかりでなく、Co基合金マトリック
ス中に複硼化物のネットワークが十分に形成されず、高
温使用時に変形が著しくなるためである。一方複硼化物
の量が95%を越えると硬度は高くなるものの、強度の
低下が著しい。よってWCoB型複硼化物の量は、35
〜95%とする。
【0010】Bは、本耐熱硬質焼結合金中のWCoB型
複硼化物の形成に必要不可欠な元素であり、B含有量が
1.5%未満になると複硼化物の量が35%をきること
になる。一方4.1%を越える複硼化物の量が95%を
越え強度の低下が著しい。よって本耐熱硬質焼結合金中
のB含有量は、1.5〜4.1%とする。
複硼化物の形成に必要不可欠な元素であり、B含有量が
1.5%未満になると複硼化物の量が35%をきること
になる。一方4.1%を越える複硼化物の量が95%を
越え強度の低下が著しい。よって本耐熱硬質焼結合金中
のB含有量は、1.5〜4.1%とする。
【0011】Wは、B同様WCoB型複硼化物の形成に
必要不可欠な元素である。WCoB複硼化物の化学量論
比はW:Co:B=1:1:1であるが、実際は完全な
化学量論的な化合物ではなく、数%の組成範囲を有する
ため、W/Bのモル比(以下W/B比と略す)は、1で
ある必要はないが、1の前後のある特定の範囲にするこ
とが重要である。種々実験の結果、W/B比が1を大幅
に外れ、1より小さい場合にはCo2BなどのCo硼化
物が、1より大きい場合にはW6Co7などのWとCoの
金属間化合物が形成され、強度の低下を招く。しかしな
がらB含有量をX%とした時、W/B比が、0.75〜
0.135(11.5−X)の範囲内に有れば、WCo
B複硼化物及びCo基合金マトリックス以外に、これら
の第3相が形成されたとしても、その影響は少なく、強
度の低下は許容範囲内にある。特にW/B比が1より大
きい場合、Bにたいして過剰なWの一部は、Co基合金
マトリックス中に固溶し、結合相を固溶強化し本耐熱硬
質焼結合金の機械的特性の向上をもたらす。しかしなが
らWCoB複硼化物量の増加に伴いCo基合金マトリッ
クスは減少し、合金の強度を維持するためには、それと
共にマトリックス中に含まれる過剰なW量も減少させる
必要があることから、W含有量の上限は、B含有量が下
限の1.5%の場合W/B比で1.35、上限の4.1
%の場合1にする必要があり、これを式で表すと0.1
35(11.5−X)となる。よってW含有量は、W/
Bのモル比で0.75〜0.135(11.5−X)を
満足する範囲、好ましくは0.8〜0.135(11.
5−X)の範囲、重量%で言えば、19.1〜69.7
%、好ましくは20.4〜69.7%とする。
必要不可欠な元素である。WCoB複硼化物の化学量論
比はW:Co:B=1:1:1であるが、実際は完全な
化学量論的な化合物ではなく、数%の組成範囲を有する
ため、W/Bのモル比(以下W/B比と略す)は、1で
ある必要はないが、1の前後のある特定の範囲にするこ
とが重要である。種々実験の結果、W/B比が1を大幅
に外れ、1より小さい場合にはCo2BなどのCo硼化
物が、1より大きい場合にはW6Co7などのWとCoの
金属間化合物が形成され、強度の低下を招く。しかしな
がらB含有量をX%とした時、W/B比が、0.75〜
0.135(11.5−X)の範囲内に有れば、WCo
B複硼化物及びCo基合金マトリックス以外に、これら
の第3相が形成されたとしても、その影響は少なく、強
度の低下は許容範囲内にある。特にW/B比が1より大
きい場合、Bにたいして過剰なWの一部は、Co基合金
マトリックス中に固溶し、結合相を固溶強化し本耐熱硬
質焼結合金の機械的特性の向上をもたらす。しかしなが
らWCoB複硼化物量の増加に伴いCo基合金マトリッ
クスは減少し、合金の強度を維持するためには、それと
共にマトリックス中に含まれる過剰なW量も減少させる
必要があることから、W含有量の上限は、B含有量が下
限の1.5%の場合W/B比で1.35、上限の4.1
%の場合1にする必要があり、これを式で表すと0.1
35(11.5−X)となる。よってW含有量は、W/
Bのモル比で0.75〜0.135(11.5−X)を
満足する範囲、好ましくは0.8〜0.135(11.
5−X)の範囲、重量%で言えば、19.1〜69.7
%、好ましくは20.4〜69.7%とする。
【0012】本耐熱硬質焼結合金にCrの添加を行う場
合、Crは、WCoB複硼化物中に固溶し、主としてC
oの一部がCrによって置換されると考えられる、WC
oB型の(WxCoyCrz)B複硼化物(x+y+z=2)を形成
するばかりでなく、Co基合金マトリックス中にも固溶
し、本耐熱硬質焼結合金の耐食性、耐熱性、耐酸化性を
向上させる。さらにCrは、(WxCoyCrz)B複硼
化物を微細化し、本耐熱硬質焼結合金の機械的特性を向
上させる働きを持つ。Cr含有量が1%未満では、上記
特性の向上は認められず、一方30%を越すとCoCr
シグマ相などの脆性相の生成により機械的特性の低下が
著しくなる。よってCr含有量は、1〜30%、好まし
くは3〜25%とする。
合、Crは、WCoB複硼化物中に固溶し、主としてC
oの一部がCrによって置換されると考えられる、WC
oB型の(WxCoyCrz)B複硼化物(x+y+z=2)を形成
するばかりでなく、Co基合金マトリックス中にも固溶
し、本耐熱硬質焼結合金の耐食性、耐熱性、耐酸化性を
向上させる。さらにCrは、(WxCoyCrz)B複硼
化物を微細化し、本耐熱硬質焼結合金の機械的特性を向
上させる働きを持つ。Cr含有量が1%未満では、上記
特性の向上は認められず、一方30%を越すとCoCr
シグマ相などの脆性相の生成により機械的特性の低下が
著しくなる。よってCr含有量は、1〜30%、好まし
くは3〜25%とする。
【0013】本耐熱硬質焼結合金にNiの添加を行う場
合、Niは、Co基合金マトリックス中に固溶し、機械
的特性、耐食性及び耐熱性を向上させる効果を持つと考
えられる。Ni添加量が0.2%未満では、機械的特性
などの向上は認められず、一方20%を越えると硬度の
低下により耐摩耗性が低下する。よって本耐熱硬質焼結
合金にNiを添加した場合の含有量は、0.2〜20%
とする。
合、Niは、Co基合金マトリックス中に固溶し、機械
的特性、耐食性及び耐熱性を向上させる効果を持つと考
えられる。Ni添加量が0.2%未満では、機械的特性
などの向上は認められず、一方20%を越えると硬度の
低下により耐摩耗性が低下する。よって本耐熱硬質焼結
合金にNiを添加した場合の含有量は、0.2〜20%
とする。
【0014】Feは、WCoB型複硼化物並びにCo基
合金マトリックス中の主としてCoと置換し、低温にお
ける強度の向上に効果を示すが、添加量が0.2%未満
では効果は認められない。一方添加量が10%を越える
と耐食性、耐熱性および耐酸化性の低下が著しい。よっ
て本耐熱硬質焼結合金にFeを添加した場合の含有量
は、0.2〜10%とする。
合金マトリックス中の主としてCoと置換し、低温にお
ける強度の向上に効果を示すが、添加量が0.2%未満
では効果は認められない。一方添加量が10%を越える
と耐食性、耐熱性および耐酸化性の低下が著しい。よっ
て本耐熱硬質焼結合金にFeを添加した場合の含有量
は、0.2〜10%とする。
【0015】Cuは、主としてCo基合金マトリックス
中に固溶し、本耐熱硬質焼結合金の耐食性並びに熱伝導
性の改善に効果を示す。添加量が0.1%未満ではこれ
らの効果は認められず、5%を越えると機械的特性およ
び耐熱性が低下する。よって本耐熱硬質焼結合金にCu
を添加した場合の含有量は、0.1〜5%とする。
中に固溶し、本耐熱硬質焼結合金の耐食性並びに熱伝導
性の改善に効果を示す。添加量が0.1%未満ではこれ
らの効果は認められず、5%を越えると機械的特性およ
び耐熱性が低下する。よって本耐熱硬質焼結合金にCu
を添加した場合の含有量は、0.1〜5%とする。
【0016】本耐熱硬質焼結合金中に含まれる不可避的
不純物元素の主なものは、Si,Al,Mn,Mg,
P,S,N,O,Cなどであり、これら不純物元素の含
有量は極力少ない方がよいが、これらの含有量の合計が
1.0%以下であれば特性の低下は比較的少ない。よっ
て本耐熱硬質焼結合金中に含まれる不可避的不純物元素
の含有量は、その合計で1.0%以下、好ましくは0.
5%以下とする。なお本耐熱硬質焼結合金を、強度を余
り必要としない耐摩耗被覆として用い、耐酸化性向上の
ために意識的にSi,Alなどを添加する場合はこの限
りではない。
不純物元素の主なものは、Si,Al,Mn,Mg,
P,S,N,O,Cなどであり、これら不純物元素の含
有量は極力少ない方がよいが、これらの含有量の合計が
1.0%以下であれば特性の低下は比較的少ない。よっ
て本耐熱硬質焼結合金中に含まれる不可避的不純物元素
の含有量は、その合計で1.0%以下、好ましくは0.
5%以下とする。なお本耐熱硬質焼結合金を、強度を余
り必要としない耐摩耗被覆として用い、耐酸化性向上の
ために意識的にSi,Alなどを添加する場合はこの限
りではない。
【0017】本耐熱硬質焼結合金は、W,Co,Cr,
Ni及びFeの硼化物粉末、W,Co,Cr,Ni,F
e,Cuの元素の内1種または2種以上の元素とBとの
合金粉末、もしくはB単体粉末と、W,Co,Cr,N
i,Fe,Cuの単体金属粉末、もしくはこれらの元素
の内2種以上を含む合金粉末を、振動ボールミルなどの
より有機溶媒中で湿式混合粉砕後、乾燥・造粒・成形を
行い、その後真空、還元性ガス、あるいは不活性ガス中
などの非酸化性雰囲気中で、液相焼結を行うことにより
製造される。本耐熱硬質焼結合金の硬質相となるWCo
B型複硼化物は、上記原料粉末の焼結中の反応により形
成されるが、あらかじめW及びCoの硼化物、B単体粉
末などと、W,Co及びCrなどの金属粉末を炉中で反
応させることにより、WCoB、(WxCoyCrz)B
などのWCoB型複硼化物を製造し、これらの複硼化物
粉末に、Co基合金マトリックスとなるCo及びCr,
Niなどの金属粉末を配合した粉末を、原料粉末として
用いても差し支えない。液相焼結は、合金組成により異
なるが一般的には、1373〜1673Kの温度で0.
3〜5.4ks行われる。なお本耐熱硬質焼結合金は、
普通焼結法だけでなく、ホットプレス法、熱間静水圧プ
レス法、通電焼結法など、他の焼結方法によっても製造
可能である。
Ni及びFeの硼化物粉末、W,Co,Cr,Ni,F
e,Cuの元素の内1種または2種以上の元素とBとの
合金粉末、もしくはB単体粉末と、W,Co,Cr,N
i,Fe,Cuの単体金属粉末、もしくはこれらの元素
の内2種以上を含む合金粉末を、振動ボールミルなどの
より有機溶媒中で湿式混合粉砕後、乾燥・造粒・成形を
行い、その後真空、還元性ガス、あるいは不活性ガス中
などの非酸化性雰囲気中で、液相焼結を行うことにより
製造される。本耐熱硬質焼結合金の硬質相となるWCo
B型複硼化物は、上記原料粉末の焼結中の反応により形
成されるが、あらかじめW及びCoの硼化物、B単体粉
末などと、W,Co及びCrなどの金属粉末を炉中で反
応させることにより、WCoB、(WxCoyCrz)B
などのWCoB型複硼化物を製造し、これらの複硼化物
粉末に、Co基合金マトリックスとなるCo及びCr,
Niなどの金属粉末を配合した粉末を、原料粉末として
用いても差し支えない。液相焼結は、合金組成により異
なるが一般的には、1373〜1673Kの温度で0.
3〜5.4ks行われる。なお本耐熱硬質焼結合金は、
普通焼結法だけでなく、ホットプレス法、熱間静水圧プ
レス法、通電焼結法など、他の焼結方法によっても製造
可能である。
【0018】
【作用】本発明は、35〜95%のWCoB型複硼化物
をCo基合金マトリックス中に含む耐熱硬質焼結合金に
おいて、W含有量を、B含有量をX%とした時、W/B
のモル比で0.75〜0.135(11.5−X)、重
量で19.1〜69.7%の範囲内に限定することによ
り、硼化物系硬質合金中に形成され易い脆い第3相の形
成を抑制し、高硬度のWCoB型複硼化物とCo基合金
マトリックスの主として2相からなる耐熱硬質焼結合金
を提供するものである。さらに合金元素の添加、特にC
rの添加により、本耐熱硬質焼結合金の機械的特性、耐
熱性、耐酸化性などの諸特性は大幅に改善される。
をCo基合金マトリックス中に含む耐熱硬質焼結合金に
おいて、W含有量を、B含有量をX%とした時、W/B
のモル比で0.75〜0.135(11.5−X)、重
量で19.1〜69.7%の範囲内に限定することによ
り、硼化物系硬質合金中に形成され易い脆い第3相の形
成を抑制し、高硬度のWCoB型複硼化物とCo基合金
マトリックスの主として2相からなる耐熱硬質焼結合金
を提供するものである。さらに合金元素の添加、特にC
rの添加により、本耐熱硬質焼結合金の機械的特性、耐
熱性、耐酸化性などの諸特性は大幅に改善される。
【0019】
【実施例】本発明の実施例及び比較例を表1〜8により
説明する。
説明する。
【0020】原料粉末として、表1に示す化合物粉末及
び表2に示す純金属粉末を用い、これらの粉末を表3及
び4に示す組成になるように、表5及び6に示す配合比
で配合後、振動ボールミルによりアセトン中で100.
8ks、湿式混合粉砕を行った。ボールミル後、乾燥・
造粒を行い、できた微粉末を所定の形状にプレス成形
後、真空中、1423〜1573Kの温度で1.8ks
焼結を行った。
び表2に示す純金属粉末を用い、これらの粉末を表3及
び4に示す組成になるように、表5及び6に示す配合比
で配合後、振動ボールミルによりアセトン中で100.
8ks、湿式混合粉砕を行った。ボールミル後、乾燥・
造粒を行い、できた微粉末を所定の形状にプレス成形
後、真空中、1423〜1573Kの温度で1.8ks
焼結を行った。
【0021】
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】本耐熱硬質焼結合金は、常温における機械
的特性ばかりでなく、高温特性にも優れる。ここでは、
実施例の焼結後の試片の常温における抗折力及び硬度の
測定結果と共に、1173Kにおける高温抗折力及び1
173K静止大気中、3.6ks保持後の酸化増量の測
定結果を表7に、同様に比較例の測定結果を表8に示
す。
的特性ばかりでなく、高温特性にも優れる。ここでは、
実施例の焼結後の試片の常温における抗折力及び硬度の
測定結果と共に、1173Kにおける高温抗折力及び1
173K静止大気中、3.6ks保持後の酸化増量の測
定結果を表7に、同様に比較例の測定結果を表8に示
す。
【0028】
【0029】
【0030】表7、8より実施例1〜10は、比較例1
〜4に比較して、いずれも常温における優れた抗折力、
硬度を有するばかりでなく、高温においても優れた抗折
力並びに耐酸化性を有することがわかる。それに対して
比較例1は、W/Bモル比が0.75より低い場合であ
り、常温、高温共に抗折力が低い。比較例2は、Fe含
有量が10%より多いため、常温抗折力は高いが、高温
抗折力、耐酸化性共に劣る。比較例3は、WCoB複硼
化物の代わりにMoCoB複硼化物を用いた例である
が、同硬度レベルの実施例に比較して、常温並びに高温
抗折力が低い。比較例4は、Mo2FeB2系複硼化物を
用いた例であるが、比較例2同様、高温抗折力、耐酸化
性共に劣る。
〜4に比較して、いずれも常温における優れた抗折力、
硬度を有するばかりでなく、高温においても優れた抗折
力並びに耐酸化性を有することがわかる。それに対して
比較例1は、W/Bモル比が0.75より低い場合であ
り、常温、高温共に抗折力が低い。比較例2は、Fe含
有量が10%より多いため、常温抗折力は高いが、高温
抗折力、耐酸化性共に劣る。比較例3は、WCoB複硼
化物の代わりにMoCoB複硼化物を用いた例である
が、同硬度レベルの実施例に比較して、常温並びに高温
抗折力が低い。比較例4は、Mo2FeB2系複硼化物を
用いた例であるが、比較例2同様、高温抗折力、耐酸化
性共に劣る。
【0031】さらに実施例6および比較例4の合金を、
WC−Co系超硬合金ではほとんど実用に耐えない純銅
用の熱間伸銅ダイスに適用した結果、比較例4のダイス
の押出し回数が5〜10回であったのに対し、実施例6
のダイスは、比較例4の5〜10倍の長寿命を達成し
た。
WC−Co系超硬合金ではほとんど実用に耐えない純銅
用の熱間伸銅ダイスに適用した結果、比較例4のダイス
の押出し回数が5〜10回であったのに対し、実施例6
のダイスは、比較例4の5〜10倍の長寿命を達成し
た。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のWCoB
型複硼化物とCo基合金マトリックスよりなる耐熱硬質
焼結合金は、常温特性ばかりでなく高温強度、耐酸化性
など優れた高温特性を有し、高温で使用可能な耐摩耗部
材、特に熱間伸銅ダイスとして長寿命が得られるという
利点がある。
型複硼化物とCo基合金マトリックスよりなる耐熱硬質
焼結合金は、常温特性ばかりでなく高温強度、耐酸化性
など優れた高温特性を有し、高温で使用可能な耐摩耗部
材、特に熱間伸銅ダイスとして長寿命が得られるという
利点がある。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 32/00 7217−4K
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項1】 35〜95重量%(以下%は重量%)の
WCoB型複硼化物をCo基合金マトリックス中に含む
ことを特徴とする耐熱硬質焼結合金。 【請求項2】 合金中のB含有量が1.5〜4.1%、
W含有量が19.1〜69.7%、Cr含有量が1〜3
0%、残部がCo及び不可避的不純物よりなることを特
徴とする請求項1記載の耐熱硬質焼結合金。 【請求項3】 合金中のB含有量が1.5〜4.1%、
W含有量が19.1〜69.7%、Cr含有量が1〜3
0%、及びNi含有量が0.2〜20%、Fe含有量が
0.2〜10%、Cu含有量が0.1〜5%の1種又は
2種以上、残部がCo及び不可避的不純物よりなること
を特徴とする請求項1記載の耐熱硬質焼結合金。
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DE4203443A DE4203443C2 (de) | 1991-02-08 | 1992-02-06 | Wärmebeständige gesinterte Hartmetall-Legierung |
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DE4203443A DE4203443C2 (de) | 1991-02-08 | 1992-02-06 | Wärmebeständige gesinterte Hartmetall-Legierung |
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1991
- 1991-02-08 JP JP3037905A patent/JP2660455B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-01-23 US US07/824,436 patent/US5238481A/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-02-06 DE DE4203443A patent/DE4203443C2/de not_active Expired - Fee Related
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