JPH0583514B2 - - Google Patents
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- JPH0583514B2 JPH0583514B2 JP63087778A JP8777888A JPH0583514B2 JP H0583514 B2 JPH0583514 B2 JP H0583514B2 JP 63087778 A JP63087778 A JP 63087778A JP 8777888 A JP8777888 A JP 8777888A JP H0583514 B2 JPH0583514 B2 JP H0583514B2
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Description
〈産業上の利用分野〉
本発明は、高密度、高強度、高硬度及び高靭性
など優れた機械的性質を有する新規なセラミツク
材料もしくはサーメツト材料に関するものであ
り、切削工具材料や高耐熱耐摩耗性機械部品用材
料等多くの用途があるものである。 〈従来の技術〉 この種の用途に供される材料として、超硬合
金、サーメツト、本発明者らが提案した「炭窒化
チタン−硼化金属系セラミツク材料」（特許
1243609号）や「炭窒化チタン系セラミツク材料」
（特開昭61−151065号公報）などがある。 〈発明が解決しようとする課題〉 超硬合金、サーメツトは切削工具として使用さ
れているが、さらに高性能な材料の開発が求めら
れている。一方、前記「炭窒化チタン−硼化金属
系セラミツク材料」（特許1243609号）、「炭窒化チ
タン系セラミツク材料」（特開昭61−151065号公
報）は、耐熱性、耐食性、耐摩耗性の点で、上記
超硬合金、サーメツトより優れている。なお、こ
の「炭窒化チタン系セラミツク材料」（特開昭61
−151065号公報）は本特許の基本特許であり、こ
の特許に記述されたTiCN−炭化クロム系セラミ
ツクスは、耐摩耗性の点では、「炭窒化チタン−
硼化金属系セラミツク材料」（特許1243609号）よ
り優れた結果を得ている。しかしながら現在この
炭窒化チタン−炭化クロム系セラミツクスは、靭
性、強度、硬度など機械的特性が幾分低く、前述
の利用分野での広範囲で十分な活用が妨げられて
おり、より一層の物性改善が求められている現状
である。本発明はこの様な要求を十分に満たし、
切削工具以外の広範な耐摩材として用いる事が可
能なセラミツクス材料を提供する事を目的とする
ものである。 〈問題点を解決するための手段〉 TiCN−炭化クロム系の物性改善を行うため、
種々の添加効果を検討していたが、添加物の内、
，，，族の遷移金属Ti，Zr，Hf，Ｖ，
Nb，Ta，Cr，Mo，Ｗ，Mn、鉄族金属のFe，
Co，Ni、さらには半金属であるSiの内１種以上
を添加すると添加効果が著しいこと、さらにこれ
らの金属と一緒に炭化硼素（B4Ｃ）を添加して
も同様の添加効果かそれ以上の添加効果があるこ
とを見出し、これらの知見に基づいて本発明を成
すに至つた。 すなわち、本発明が提供する材料は、炭素と窒
素との比率が種々なる炭窒化チタンの中から選ば
れた少なくも１種の炭窒化チタン粉末に、Cr3
C2，Cr23C6及びCr7C3の少なくとも１種粉末を全
量に対し１〜90重量％加えたものを基本成分Ａと
し、，，，族の遷移金属Ti，Zr，Hf，
Ｖ，Nb，Ta，Cr，Mo，Ｗ，Mn、鉄族金属Fe，
Co，Ni、半金属であるSiの中から選ばれた少な
くとも１種以上を全量の0.05〜40重量％添加した
混合粉末を焼結して成る炭窒化チタン−炭化クロ
ム系セラミツク材料であり、さらに上記基本成分
Ａに、，，，族の遷移金属Ti，Zr，Hf，
Ｖ，Nb，Ta，Cr，Mo，Ｗ，Mn、鉄族金属の
Fe，Co，Ni、さらには半金属であるSiの中から
選ばれた少なくとも１種以上を全量の0.05〜40重
量％添加した混合粉末を基本成分Ｂとし、それに
炭化硼素（B4Ｃ）を全量の５重量％以下の量添
加した混合粉末を焼結して成る金属化チタン−炭
化クロム系セラミツク材料である。 本発明の主成分である炭窒化チタンの炭素と窒
素の割合（α：β）は10：90〜90：10までの範囲
のものが適当である。この炭窒化チタン粉末は平
均粒径2μm以下、望ましくは1μm以下がよい。ま
た、用いる炭化クロムとしてはCr3C2，Cr23C6，
Cr7C3の単味もしくは２種以上を混合してもよ
く、平均粒径は2μm以下、望ましくは1μm以下が
よい。また、本発明の添加成分である金属粉末は
0.05〜40重量％の添加により著しく材料結晶の緻
密化を促進し、物性改善効果がある。ここで添加
量を0.05〜40重量％にしたのは、0.05重量％未満
では添加効果が殆どなく、逆に40重量％を越える
と緻密化し難くなつたり、強度、硬度の著しい低
下をまねくからである。また請求項２の発明で添
加成分として加える炭化硼素は５重量％以下の添
加量が良く、５重量％を越えると著しく焼結性が
悪くなり、緻密化し難くなる。 本発明のセラミツク材料はこれまで知られてい
るセラミツク材料と同じような方法によつて製造
することができる。 例えば、原料粉末混合粉を金型に充填して、
0.5〜10ton／cm2程度のプレス圧により冷間圧縮
し、ついでラバープレスにより、さらに0.5〜
10ton／cm2程度の圧力のもとで、圧縮成型した圧
粉体を真空中またはアルゴン中など中性もしくは
還元性雰囲気中で1300〜1900℃で30〜300分間焼
結する。 また別の方法によると、原料粉末混合物を例え
ば、黒鉛型などの型に充填した後、真空中または
アルゴン中などの中性もしくは還元性雰囲気中に
於いて、ダイ圧力50〜300Kg／cm2、温度1200〜
1700℃の条件で、10〜200分間加熱焼結するホツ
トプレス法を用いても焼結できる。 また、HIPによつても勿論製造する事ができ
る。 （実施例） 以下、本発明のセラミツク材料をその実施例に
より更に詳述する。 実施例 １ 第１表に示す如く、TiC0.5N0.5粉末に対し、
Cr3C2、さらにTi，Zr，Cr，Mo，Co，Ni、及び
Siを種々の割合で配合した混合粉末を十分に混合
した後、金型成型とラバープレス成型を行い圧粉
体を得た。この圧粉体を真空中にて1650℃，90分
間焼結して得られたセラミツク焼結体について、
抗折力、ビツカース硬度及び破壊靭性を測定した
結果を同じく第１表に示す。 なお、第１表中★を付した試料No.１及びNo.34は
比較例である。 この第１表に示す結果から、試料No.１，No.34の
いずれの材料も前記の金属粉末を添加することに
より、さらに緻密な焼結体が得られ、機械的特性
が改善されていることがわかる。 実施例 ２ TiC0.5N0.5粉末94重量％とCr3C2粉末５重量％
さらにCu粉末1.0重量％の混合粉末を黒鉛型に充
填して、真空中にてダイ圧力200Kg／cm2，1500℃
の条件下で60分間焼結して得られたセラミツク焼
結の抗折力は65Kg／mm2と高強度であつた。なお、
95重量％TiC0.5N0.5−５重量％Cr3C2の同条件下
での抗折力は45Kg／mm2程度である。 実施例 ３ 第２表に示す如く、TiC0.5N0.5粉末に対し、
Cr3C2粉末とNi粉末とを加え、さらに炭化硼素
（B4Ｃ）を添加したれいを述べる。 表２に示すような割合で配合した混合粉末を十
分な混合した後、金型成型とラバープレスにより
圧粉体を得た。この圧粉体をアルゴン雰囲気にて
1400℃の温度で90分間焼結して得られた焼結体に
ついて、抗折力、ビツカース硬度及び破壊靭性を
測定した結果を同じく表２に示す。 この表２に示す結果から、試料No.４，No.５，No.
６で明らかな如く炭化硼素（B4Ｃ）を添加する
ことにより、なお一層機械的性質が改善されるよ
うである。 なお、上記実施例１〜３に示した例で用いた添
加金属の添加効果は電子の配列に関連があるもの
で、それに替え同族の金属を添加しても同様の効
果が得られるものである。
など優れた機械的性質を有する新規なセラミツク
材料もしくはサーメツト材料に関するものであ
り、切削工具材料や高耐熱耐摩耗性機械部品用材
料等多くの用途があるものである。 〈従来の技術〉 この種の用途に供される材料として、超硬合
金、サーメツト、本発明者らが提案した「炭窒化
チタン−硼化金属系セラミツク材料」（特許
1243609号）や「炭窒化チタン系セラミツク材料」
（特開昭61−151065号公報）などがある。 〈発明が解決しようとする課題〉 超硬合金、サーメツトは切削工具として使用さ
れているが、さらに高性能な材料の開発が求めら
れている。一方、前記「炭窒化チタン−硼化金属
系セラミツク材料」（特許1243609号）、「炭窒化チ
タン系セラミツク材料」（特開昭61−151065号公
報）は、耐熱性、耐食性、耐摩耗性の点で、上記
超硬合金、サーメツトより優れている。なお、こ
の「炭窒化チタン系セラミツク材料」（特開昭61
−151065号公報）は本特許の基本特許であり、こ
の特許に記述されたTiCN−炭化クロム系セラミ
ツクスは、耐摩耗性の点では、「炭窒化チタン−
硼化金属系セラミツク材料」（特許1243609号）よ
り優れた結果を得ている。しかしながら現在この
炭窒化チタン−炭化クロム系セラミツクスは、靭
性、強度、硬度など機械的特性が幾分低く、前述
の利用分野での広範囲で十分な活用が妨げられて
おり、より一層の物性改善が求められている現状
である。本発明はこの様な要求を十分に満たし、
切削工具以外の広範な耐摩材として用いる事が可
能なセラミツクス材料を提供する事を目的とする
ものである。 〈問題点を解決するための手段〉 TiCN−炭化クロム系の物性改善を行うため、
種々の添加効果を検討していたが、添加物の内、
，，，族の遷移金属Ti，Zr，Hf，Ｖ，
Nb，Ta，Cr，Mo，Ｗ，Mn、鉄族金属のFe，
Co，Ni、さらには半金属であるSiの内１種以上
を添加すると添加効果が著しいこと、さらにこれ
らの金属と一緒に炭化硼素（B4Ｃ）を添加して
も同様の添加効果かそれ以上の添加効果があるこ
とを見出し、これらの知見に基づいて本発明を成
すに至つた。 すなわち、本発明が提供する材料は、炭素と窒
素との比率が種々なる炭窒化チタンの中から選ば
れた少なくも１種の炭窒化チタン粉末に、Cr3
C2，Cr23C6及びCr7C3の少なくとも１種粉末を全
量に対し１〜90重量％加えたものを基本成分Ａと
し、，，，族の遷移金属Ti，Zr，Hf，
Ｖ，Nb，Ta，Cr，Mo，Ｗ，Mn、鉄族金属Fe，
Co，Ni、半金属であるSiの中から選ばれた少な
くとも１種以上を全量の0.05〜40重量％添加した
混合粉末を焼結して成る炭窒化チタン−炭化クロ
ム系セラミツク材料であり、さらに上記基本成分
Ａに、，，，族の遷移金属Ti，Zr，Hf，
Ｖ，Nb，Ta，Cr，Mo，Ｗ，Mn、鉄族金属の
Fe，Co，Ni、さらには半金属であるSiの中から
選ばれた少なくとも１種以上を全量の0.05〜40重
量％添加した混合粉末を基本成分Ｂとし、それに
炭化硼素（B4Ｃ）を全量の５重量％以下の量添
加した混合粉末を焼結して成る金属化チタン−炭
化クロム系セラミツク材料である。 本発明の主成分である炭窒化チタンの炭素と窒
素の割合（α：β）は10：90〜90：10までの範囲
のものが適当である。この炭窒化チタン粉末は平
均粒径2μm以下、望ましくは1μm以下がよい。ま
た、用いる炭化クロムとしてはCr3C2，Cr23C6，
Cr7C3の単味もしくは２種以上を混合してもよ
く、平均粒径は2μm以下、望ましくは1μm以下が
よい。また、本発明の添加成分である金属粉末は
0.05〜40重量％の添加により著しく材料結晶の緻
密化を促進し、物性改善効果がある。ここで添加
量を0.05〜40重量％にしたのは、0.05重量％未満
では添加効果が殆どなく、逆に40重量％を越える
と緻密化し難くなつたり、強度、硬度の著しい低
下をまねくからである。また請求項２の発明で添
加成分として加える炭化硼素は５重量％以下の添
加量が良く、５重量％を越えると著しく焼結性が
悪くなり、緻密化し難くなる。 本発明のセラミツク材料はこれまで知られてい
るセラミツク材料と同じような方法によつて製造
することができる。 例えば、原料粉末混合粉を金型に充填して、
0.5〜10ton／cm2程度のプレス圧により冷間圧縮
し、ついでラバープレスにより、さらに0.5〜
10ton／cm2程度の圧力のもとで、圧縮成型した圧
粉体を真空中またはアルゴン中など中性もしくは
還元性雰囲気中で1300〜1900℃で30〜300分間焼
結する。 また別の方法によると、原料粉末混合物を例え
ば、黒鉛型などの型に充填した後、真空中または
アルゴン中などの中性もしくは還元性雰囲気中に
於いて、ダイ圧力50〜300Kg／cm2、温度1200〜
1700℃の条件で、10〜200分間加熱焼結するホツ
トプレス法を用いても焼結できる。 また、HIPによつても勿論製造する事ができ
る。 （実施例） 以下、本発明のセラミツク材料をその実施例に
より更に詳述する。 実施例 １ 第１表に示す如く、TiC0.5N0.5粉末に対し、
Cr3C2、さらにTi，Zr，Cr，Mo，Co，Ni、及び
Siを種々の割合で配合した混合粉末を十分に混合
した後、金型成型とラバープレス成型を行い圧粉
体を得た。この圧粉体を真空中にて1650℃，90分
間焼結して得られたセラミツク焼結体について、
抗折力、ビツカース硬度及び破壊靭性を測定した
結果を同じく第１表に示す。 なお、第１表中★を付した試料No.１及びNo.34は
比較例である。 この第１表に示す結果から、試料No.１，No.34の
いずれの材料も前記の金属粉末を添加することに
より、さらに緻密な焼結体が得られ、機械的特性
が改善されていることがわかる。 実施例 ２ TiC0.5N0.5粉末94重量％とCr3C2粉末５重量％
さらにCu粉末1.0重量％の混合粉末を黒鉛型に充
填して、真空中にてダイ圧力200Kg／cm2，1500℃
の条件下で60分間焼結して得られたセラミツク焼
結の抗折力は65Kg／mm2と高強度であつた。なお、
95重量％TiC0.5N0.5−５重量％Cr3C2の同条件下
での抗折力は45Kg／mm2程度である。 実施例 ３ 第２表に示す如く、TiC0.5N0.5粉末に対し、
Cr3C2粉末とNi粉末とを加え、さらに炭化硼素
（B4Ｃ）を添加したれいを述べる。 表２に示すような割合で配合した混合粉末を十
分な混合した後、金型成型とラバープレスにより
圧粉体を得た。この圧粉体をアルゴン雰囲気にて
1400℃の温度で90分間焼結して得られた焼結体に
ついて、抗折力、ビツカース硬度及び破壊靭性を
測定した結果を同じく表２に示す。 この表２に示す結果から、試料No.４，No.５，No.
６で明らかな如く炭化硼素（B4Ｃ）を添加する
ことにより、なお一層機械的性質が改善されるよ
うである。 なお、上記実施例１〜３に示した例で用いた添
加金属の添加効果は電子の配列に関連があるもの
で、それに替え同族の金属を添加しても同様の効
果が得られるものである。
【表】
【表】
【表】
【表】
〈発明の効果〉
以上、述べて来た如く、本発明によれば高密度
で、高強度、高硬度及び高靭性な炭窒化チタン−
炭化クロム系セラミツク材料が得られ切削工具材
料や耐摩耗性材料として使用できる。
で、高強度、高硬度及び高靭性な炭窒化チタン−
炭化クロム系セラミツク材料が得られ切削工具材
料や耐摩耗性材料として使用できる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭素と窒素との比率が種々なる炭窒化チタン
にCr3C2，C23C6及びCr7C3の少なくとも１種１〜
90重量％を加えたものを基本成分とし、それに
，，，族の遷移金属Ti，Zr，Hf，Ｖ，
Nb，Ta，Cr，Mp，Ｗ，Mo、また鉄族金属Fe，
Cp，Niさらには半金属であるSiの中から選ばれた
少なくとも１種以上を全量の0.05〜40重量％添加
した混合粉末を焼結して成る金属含有炭窒化チタ
ン−炭化クロム系セラミツクス。 ２ 炭素と窒素との比率が種々なる炭窒化チタン
にCr3C2，C23C6及びCr7C3の少なくとも１種１〜
90重量％を加え、それに，，，族の遷移
金属Ti，Zr，Hf，Ｖ，Nb，Ta，Cr，Mp，Ｗ，
Mo、また鉄族金属Fe，Cp，Niさらには半金属で
あるSiの中から選ばれた１種以上を、0.05〜40重
量％添加したものを基本成分とし、それに炭化硼
素を全量の５重量％以下の量添加した混合粉末を
焼結して成る金属含有炭窒化チタン−炭化クロム
系セラミツクス。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63087778A JPH01261270A (ja) | 1988-04-09 | 1988-04-09 | 金属を含有した炭窒化チタン−炭化クロム系セラミックス |
| US07/334,219 US4948425A (en) | 1988-04-09 | 1989-04-06 | Titanium carbo-nitride and chromium carbide-based ceramics containing metals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63087778A JPH01261270A (ja) | 1988-04-09 | 1988-04-09 | 金属を含有した炭窒化チタン−炭化クロム系セラミックス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01261270A JPH01261270A (ja) | 1989-10-18 |
| JPH0583514B2 true JPH0583514B2 (ja) | 1993-11-26 |
Family
ID=13924439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63087778A Granted JPH01261270A (ja) | 1988-04-09 | 1988-04-09 | 金属を含有した炭窒化チタン−炭化クロム系セラミックス |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JPH01261270A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107587022A (zh) * | 2017-08-10 | 2018-01-16 | 东莞华晶粉末冶金有限公司 | 一种金属陶瓷刀具材料、刀具及制造方法 |
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-
1988
- 1988-04-09 JP JP63087778A patent/JPH01261270A/ja active Granted
-
1989
- 1989-04-06 US US07/334,219 patent/US4948425A/en not_active Expired - Fee Related
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| CN107587022A (zh) * | 2017-08-10 | 2018-01-16 | 东莞华晶粉末冶金有限公司 | 一种金属陶瓷刀具材料、刀具及制造方法 |
| CN107587022B (zh) * | 2017-08-10 | 2019-10-18 | 东莞华晶粉末冶金有限公司 | 一种金属陶瓷刀具材料、刀具及制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4948425A (en) | 1990-08-14 |
| JPH01261270A (ja) | 1989-10-18 |
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