JPH06330219A - サーメット焼結体 - Google Patents
サーメット焼結体Info
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- JPH06330219A JPH06330219A JP5120253A JP12025393A JPH06330219A JP H06330219 A JPH06330219 A JP H06330219A JP 5120253 A JP5120253 A JP 5120253A JP 12025393 A JP12025393 A JP 12025393A JP H06330219 A JPH06330219 A JP H06330219A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
- C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高温における耐摩耗性、耐酸化性および靭性
に優れ、切削工具の素材と最適なサーメット焼結体を提
供する。 【構成】 硬質分散相:70〜95重量%、および鉄族
金属の1種または2種以上からなる結合相:5〜30重
量%からなるサーメット焼結体であって、TiCおよび
/またはTi(C,N)の原料粉末の平均粒径が1.0
μm以下であると共に、これを周期律表第IVa,Va
およびVIa族の元素よりなる群から選ばれる1種以上
の元素の炭化物(但し、TiCは除く)および/または
窒化物と焼結中に直接固溶させて硬質分散相とし、該硬
質分散相が、有芯構造を有さない固溶体を主体としたも
のであり、均一な組成分布を有する。
に優れ、切削工具の素材と最適なサーメット焼結体を提
供する。 【構成】 硬質分散相:70〜95重量%、および鉄族
金属の1種または2種以上からなる結合相:5〜30重
量%からなるサーメット焼結体であって、TiCおよび
/またはTi(C,N)の原料粉末の平均粒径が1.0
μm以下であると共に、これを周期律表第IVa,Va
およびVIa族の元素よりなる群から選ばれる1種以上
の元素の炭化物(但し、TiCは除く)および/または
窒化物と焼結中に直接固溶させて硬質分散相とし、該硬
質分散相が、有芯構造を有さない固溶体を主体としたも
のであり、均一な組成分布を有する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、切削工具等の素材とし
て有用なサーメット焼結体に関し、殊に高温での優れた
耐摩耗性、耐酸化性、靭性を有し、切削工具の素材とし
て用いた場合に、過酷な切削条件下でも十分な切削性能
を発揮するサーメット焼結体に関するものである。
て有用なサーメット焼結体に関し、殊に高温での優れた
耐摩耗性、耐酸化性、靭性を有し、切削工具の素材とし
て用いた場合に、過酷な切削条件下でも十分な切削性能
を発揮するサーメット焼結体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】セラミックスと金属を成分とするサーメ
ット焼結体は、硬質分散相の主体となるTiCに少量の
NiとMo混合したTiC−Ni−Mo系から実用化が
始まったと言われるが、この系のサーメットは靭性が低
くまた高温での耐摩耗性や耐酸化性も低いことから、高
速仕上げ切削用に限られて使用されていた。しかしなが
ら、近年ではNを添加することによって、靭性に富み、
且つ高温強度も高いサーメット焼結体が開発され(例え
ばTiC−TiN−Ni−Mo系)、サーメット焼結体
の切削工具としての用途が大幅に広げられた。またサー
メット焼結体の特性を改善するという観点から、周期律
表IVa,Va,VIa族の元素の炭化物(但し、Ti
Cは除く)や窒化物を添加することも試みられている。
尚サーメット焼結体にNを添加する手段としては、上記
の如くTiNとして添加する他TaNとして添加するこ
ともあるが、硬質分散相の主体となるTiCと共にまた
はTiNの代わりにTi(C,N)を用いることによっ
ても達成されている。
ット焼結体は、硬質分散相の主体となるTiCに少量の
NiとMo混合したTiC−Ni−Mo系から実用化が
始まったと言われるが、この系のサーメットは靭性が低
くまた高温での耐摩耗性や耐酸化性も低いことから、高
速仕上げ切削用に限られて使用されていた。しかしなが
ら、近年ではNを添加することによって、靭性に富み、
且つ高温強度も高いサーメット焼結体が開発され(例え
ばTiC−TiN−Ni−Mo系)、サーメット焼結体
の切削工具としての用途が大幅に広げられた。またサー
メット焼結体の特性を改善するという観点から、周期律
表IVa,Va,VIa族の元素の炭化物(但し、Ti
Cは除く)や窒化物を添加することも試みられている。
尚サーメット焼結体にNを添加する手段としては、上記
の如くTiNとして添加する他TaNとして添加するこ
ともあるが、硬質分散相の主体となるTiCと共にまた
はTiNの代わりにTi(C,N)を用いることによっ
ても達成されている。
【0003】ところで、これまで切削工具として用いら
れてきたサーメット焼結体は、TiCまたはTi(C,
N)の比較的大きな芯を有する有芯構造を多く含むもの
であることが知られている。この様な有芯構造は、特性
改善の為にNを添加したサーメット焼結体では、一般的
に生じるとされている。また有芯構造においても、(a)
TiCまたはTi(C,N)に他の固溶体成分が固溶し
たものを芯とする有芯構造、(b) TiCまたはTi
(C,N)を芯とする有芯構造(2重または3重の有芯
構造)等が知られている。尚上記(a) の有芯構造は、白
色の有芯構造と呼ばれており、また(b) の有芯構造は、
黒色の有芯構造と呼ばれている。
れてきたサーメット焼結体は、TiCまたはTi(C,
N)の比較的大きな芯を有する有芯構造を多く含むもの
であることが知られている。この様な有芯構造は、特性
改善の為にNを添加したサーメット焼結体では、一般的
に生じるとされている。また有芯構造においても、(a)
TiCまたはTi(C,N)に他の固溶体成分が固溶し
たものを芯とする有芯構造、(b) TiCまたはTi
(C,N)を芯とする有芯構造(2重または3重の有芯
構造)等が知られている。尚上記(a) の有芯構造は、白
色の有芯構造と呼ばれており、また(b) の有芯構造は、
黒色の有芯構造と呼ばれている。
【0004】しかしながら、上記の様な有芯構造を多く
含む組織であると、サーメット焼結体の耐摩耗性、耐欠
損性、耐酸化性等の特性を低下させる原因となる。こう
したことから、特公昭63−35704号や特開平1−
90488号には、有芯構造を有さないサーメット焼結
体を製造する技術が提案されている。これらの技術は複
合金属炭窒化物固溶体粉末を用いて有芯構造を有さない
サーメット焼結体を製造するものであるが、一旦複合金
属炭窒化物固溶体粉末を作成する必要があり、高温で固
溶体を合成することになるので、得られる固溶体粉末は
大きく粒成長する。従って、この様な技術であると、上
記固溶体粉末を粉砕する工程が必要になる。しかしなが
ら、この様な粉砕工程はコスト高につながるばかりか、
粉砕をした粉末はその形状が角張った不規則な形状を持
つようになり、粒度分布も大きくなり、このことが、靭
性を却って低下させる原因になる。
含む組織であると、サーメット焼結体の耐摩耗性、耐欠
損性、耐酸化性等の特性を低下させる原因となる。こう
したことから、特公昭63−35704号や特開平1−
90488号には、有芯構造を有さないサーメット焼結
体を製造する技術が提案されている。これらの技術は複
合金属炭窒化物固溶体粉末を用いて有芯構造を有さない
サーメット焼結体を製造するものであるが、一旦複合金
属炭窒化物固溶体粉末を作成する必要があり、高温で固
溶体を合成することになるので、得られる固溶体粉末は
大きく粒成長する。従って、この様な技術であると、上
記固溶体粉末を粉砕する工程が必要になる。しかしなが
ら、この様な粉砕工程はコスト高につながるばかりか、
粉砕をした粉末はその形状が角張った不規則な形状を持
つようになり、粒度分布も大きくなり、このことが、靭
性を却って低下させる原因になる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこうした技術
的課題を解決するためになされたものであって、その目
的は、高温における耐摩耗性、耐酸化性および靭性に優
れ、切削工具の素材と最適なサーメット焼結体を提供す
ることにある。
的課題を解決するためになされたものであって、その目
的は、高温における耐摩耗性、耐酸化性および靭性に優
れ、切削工具の素材と最適なサーメット焼結体を提供す
ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成した本
発明とは、硬質分散相:70〜95重量%、および鉄族
金属の1種または2種以上を含む結合相:5〜30重量
%からなるサーメット焼結体であって、TiCおよび/
またはTi(C,N)の原料粉末の平均粒径:1.0μ
m以下とすると共に、これを周期律表第IVa,Va,
VIa族の元素よりなる群から選ばれる1種以上の元素
の炭化物(但し、TiCを除く)および/または窒化物
と焼結中に固溶させて硬質分散相とし、該硬質分散相
が、有芯構造を有さない固溶体を主体としたものであ
り、均一な組成分布を有する点に要旨を有するものであ
る。
発明とは、硬質分散相:70〜95重量%、および鉄族
金属の1種または2種以上を含む結合相:5〜30重量
%からなるサーメット焼結体であって、TiCおよび/
またはTi(C,N)の原料粉末の平均粒径:1.0μ
m以下とすると共に、これを周期律表第IVa,Va,
VIa族の元素よりなる群から選ばれる1種以上の元素
の炭化物(但し、TiCを除く)および/または窒化物
と焼結中に固溶させて硬質分散相とし、該硬質分散相
が、有芯構造を有さない固溶体を主体としたものであ
り、均一な組成分布を有する点に要旨を有するものであ
る。
【0007】
【作用】本発明者らは、高温での耐摩耗性・耐酸化性・
靭性にすぐれたサーメットを作製するべく研究を重ね
た。その結果、TiCおよび/またはTi(C,N)の
原料粉末の平均粒径:1.0μm以下とし、これを周期
律表第IVa,Va,VIa族の元素よりなる群から選
ばれる1種以上の元素の炭化物(但し、TiCを除く)
および/または窒化物と焼結中に固溶させて硬質分散相
とすれば、該硬質分散相が、有芯構造を有さない固溶体
を主体とし、且つ均一な組成分布を有するものとなり、
この様な組成および組織構造を有するサーメット焼結体
は、高温での耐摩耗性、耐酸化性および靭性が著しく改
善されることを見出し、本発明を完成した。
靭性にすぐれたサーメットを作製するべく研究を重ね
た。その結果、TiCおよび/またはTi(C,N)の
原料粉末の平均粒径:1.0μm以下とし、これを周期
律表第IVa,Va,VIa族の元素よりなる群から選
ばれる1種以上の元素の炭化物(但し、TiCを除く)
および/または窒化物と焼結中に固溶させて硬質分散相
とすれば、該硬質分散相が、有芯構造を有さない固溶体
を主体とし、且つ均一な組成分布を有するものとなり、
この様な組成および組織構造を有するサーメット焼結体
は、高温での耐摩耗性、耐酸化性および靭性が著しく改
善されることを見出し、本発明を完成した。
【0008】本発明のサーメット焼結体は、基本的に
は、上記の如く有芯構造を有さない固溶体を主体とし、
且つ均一な組成分布を有するものであるが、場合によっ
て硬質分散相の一部として、(1)TiCまたはTi
(C,N)に他の固溶体成分が固溶したものを芯とする
有芯構造からなる組織、(2)TiCまたはTi(C,
N)を芯とする有芯組織からなり、且つ平均粒径が1μ
m以下の微細な組織、のいずれかまたは双方を含むこと
がある。しかしながら、これらの組織の少量の混入は本
発明のサーメット焼結体の特性をそれほど劣化させるも
のではない。
は、上記の如く有芯構造を有さない固溶体を主体とし、
且つ均一な組成分布を有するものであるが、場合によっ
て硬質分散相の一部として、(1)TiCまたはTi
(C,N)に他の固溶体成分が固溶したものを芯とする
有芯構造からなる組織、(2)TiCまたはTi(C,
N)を芯とする有芯組織からなり、且つ平均粒径が1μ
m以下の微細な組織、のいずれかまたは双方を含むこと
がある。しかしながら、これらの組織の少量の混入は本
発明のサーメット焼結体の特性をそれほど劣化させるも
のではない。
【0009】また硬質分散相:70〜95重量%、およ
び鉄族金属の1種または2種以上を含む結合相:5〜3
0重量%からなるサーメット焼結体において、TiCお
よび/またはTi(C,N)の原料粉末の平均粒径:
0.3μm以下とし、これを周期律表第IVa,Va,
VIa族の元素よりなる群から選ばれる1種以上の元素
の炭化物(但し、TiCを除く)および/または窒化物
と焼結中に固溶させて硬質分散相とすれば、該硬質分散
相が、有芯構造を有さない固溶体を主体とし、均一な組
成分布を有するものとなり、且つ上記の様なTiCまた
はTi(C,N)を芯とする有芯構造を実質的に含まな
い組織となることもわかった。
び鉄族金属の1種または2種以上を含む結合相:5〜3
0重量%からなるサーメット焼結体において、TiCお
よび/またはTi(C,N)の原料粉末の平均粒径:
0.3μm以下とし、これを周期律表第IVa,Va,
VIa族の元素よりなる群から選ばれる1種以上の元素
の炭化物(但し、TiCを除く)および/または窒化物
と焼結中に固溶させて硬質分散相とすれば、該硬質分散
相が、有芯構造を有さない固溶体を主体とし、均一な組
成分布を有するものとなり、且つ上記の様なTiCまた
はTi(C,N)を芯とする有芯構造を実質的に含まな
い組織となることもわかった。
【0010】本発明のサーメット焼結体は、硬質分散
相:70〜95重量%、および鉄族元素の1種または2
種以上からなる結合相:5〜30重量%のものを対象に
するが、この理由は下記の通りである。即ち、硬質分散
相が70重量%未満(即ち、結合相が30重量%超)で
は、結合相の含有量が多くなり過ぎて耐摩耗性を確保で
きなくなる。また硬質分散相が95重量%を超えると
(即ち、結合相が5重量%未満)、結合相の含有量が少
なくなり過ぎて、靭性が低くなる。
相:70〜95重量%、および鉄族元素の1種または2
種以上からなる結合相:5〜30重量%のものを対象に
するが、この理由は下記の通りである。即ち、硬質分散
相が70重量%未満(即ち、結合相が30重量%超)で
は、結合相の含有量が多くなり過ぎて耐摩耗性を確保で
きなくなる。また硬質分散相が95重量%を超えると
(即ち、結合相が5重量%未満)、結合相の含有量が少
なくなり過ぎて、靭性が低くなる。
【0011】尚本発明のサーメット焼結体においては、
焼結体の平均粒径を1μm以下とするもが好ましく、1
μmを超えるとサーメット焼結体としての基本的な耐摩
耗性、耐酸化性、靭性が確保できず、本発明の効果が低
減する。また焼結体の平均粒径を1μm以下とする為に
は、TiCおよび/またはTi(C,N)の原料粉末以
外の原料粉末の平均粒径も考慮する他、焼結温度や焼結
助剤等の条件を適切にするのが良い。
焼結体の平均粒径を1μm以下とするもが好ましく、1
μmを超えるとサーメット焼結体としての基本的な耐摩
耗性、耐酸化性、靭性が確保できず、本発明の効果が低
減する。また焼結体の平均粒径を1μm以下とする為に
は、TiCおよび/またはTi(C,N)の原料粉末以
外の原料粉末の平均粒径も考慮する他、焼結温度や焼結
助剤等の条件を適切にするのが良い。
【0012】本発明のサーメット焼結体は、次のような
方法で製造することができる。まず平均粒径が1.0μ
m以下のTiCおよび/またはTi(C,N)の原料粉
末と、周期律表第IVa,Va,VIa族の元素の炭化
物および/または窒化物を湿式混合し、その後造粒・乾
燥、プレスおよび焼結を行う。
方法で製造することができる。まず平均粒径が1.0μ
m以下のTiCおよび/またはTi(C,N)の原料粉
末と、周期律表第IVa,Va,VIa族の元素の炭化
物および/または窒化物を湿式混合し、その後造粒・乾
燥、プレスおよび焼結を行う。
【0013】この焼結時に、液相が出現する前の固相状
態で、TiCやTi(C,N)に上記炭化物または窒化
物が固溶していく。その後、液相が出現すると溶解析出
が起こるため、TiCまたはTi(C,N)の回りに周
辺組織が形成される。従来のサーメットでは、使用する
TiCやTi(C,N)の原料粉末の粒径が大きく、拡
散距離が長いため、炭化物や窒化物の固溶が、TiCま
たはTi(C,N)粒に対して十分に生じなかった。発
明者らはTiCおよびTi(C,N)への炭化物や窒化
物の固溶に対して、結合相として添加されるCoやNi
が触媒作用を果たすことを見いだした。尚本発明のサー
メット焼結体において、結合相を構成する元素としては
上記CoやNiの他Feを添加しても良く、従って本発
明で結合相を構成する金属を鉄族金属(鉄族元素の金
属)とした。
態で、TiCやTi(C,N)に上記炭化物または窒化
物が固溶していく。その後、液相が出現すると溶解析出
が起こるため、TiCまたはTi(C,N)の回りに周
辺組織が形成される。従来のサーメットでは、使用する
TiCやTi(C,N)の原料粉末の粒径が大きく、拡
散距離が長いため、炭化物や窒化物の固溶が、TiCま
たはTi(C,N)粒に対して十分に生じなかった。発
明者らはTiCおよびTi(C,N)への炭化物や窒化
物の固溶に対して、結合相として添加されるCoやNi
が触媒作用を果たすことを見いだした。尚本発明のサー
メット焼結体において、結合相を構成する元素としては
上記CoやNiの他Feを添加しても良く、従って本発
明で結合相を構成する金属を鉄族金属(鉄族元素の金
属)とした。
【0014】平均粒径が1.0μm以下のTiCおよび
/またはTi(C,N)の原料粉末を用いて、CoやN
iの触媒作用を利用すれば、焼結時・液相が出現する前
の固相状態で、TiCまたはTi(C,N)粒の中心近
くまたは粒全体に亘って上記炭化物または窒化物を均一
に固溶させることが可能である。
/またはTi(C,N)の原料粉末を用いて、CoやN
iの触媒作用を利用すれば、焼結時・液相が出現する前
の固相状態で、TiCまたはTi(C,N)粒の中心近
くまたは粒全体に亘って上記炭化物または窒化物を均一
に固溶させることが可能である。
【0015】上記の様な方法で作ったサーメット焼結体
の硬質分散相は、前述した様に有芯構造を有さない固溶
体を主体としたものであり、均一な組成分布を有するも
のとなる。また上述した如く平均粒径が0.3μm以下
のTiCおよび/またはTi(C,N)の原料粉末を用
いれば上記の様な組織となる他、TiCまたはTi
(C,N)のみを芯とする有芯構造粒を実質的に含まな
い組織ができる。これらのサーメット焼結体は、高温で
の耐摩耗性、耐酸化性、靭性等に著しく優れたものとな
る。
の硬質分散相は、前述した様に有芯構造を有さない固溶
体を主体としたものであり、均一な組成分布を有するも
のとなる。また上述した如く平均粒径が0.3μm以下
のTiCおよび/またはTi(C,N)の原料粉末を用
いれば上記の様な組織となる他、TiCまたはTi
(C,N)のみを芯とする有芯構造粒を実質的に含まな
い組織ができる。これらのサーメット焼結体は、高温で
の耐摩耗性、耐酸化性、靭性等に著しく優れたものとな
る。
【0016】尚、これまでN添加サーメット焼結体を中
心に説明してきたが、本発明で対象とするサーメット焼
結体は、N添加サーメット焼結体だけに限らず、N無添
加サーメット焼結体であっても有芯構造を有する場合が
あるので(例えばTiC−Mo2 C−Ni系)、この様
なサーメット焼結体の特性改善という点からも本発明は
有用である。またサーメット焼結体を切削工具として用
いる場合には、TiAlやTiAlN等の硬質皮膜をコ
ーティングする場合もあるが、本発明のサーメット焼結
体においても、この様な技術的応用は可能である。
心に説明してきたが、本発明で対象とするサーメット焼
結体は、N添加サーメット焼結体だけに限らず、N無添
加サーメット焼結体であっても有芯構造を有する場合が
あるので(例えばTiC−Mo2 C−Ni系)、この様
なサーメット焼結体の特性改善という点からも本発明は
有用である。またサーメット焼結体を切削工具として用
いる場合には、TiAlやTiAlN等の硬質皮膜をコ
ーティングする場合もあるが、本発明のサーメット焼結
体においても、この様な技術的応用は可能である。
【0017】以下、本発明を実施例によって更に詳細に
説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもの
ではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することは
いずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもの
ではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することは
いずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【0018】
【実施例】下記表1に示す各種組成のサーメット焼結体
を用いてドリルを作製し、これらについて下記の切削条
件で穴あけテストを行なった。 (切削条件) ドリル径:8mmφ 切削速度:80m/min 送り:0.2mm/rev 被削材:S50C(HB240〜260) 切削長:16mm貫通 突き出し長さ:65mm 切削油:クールE(水溶性)
を用いてドリルを作製し、これらについて下記の切削条
件で穴あけテストを行なった。 (切削条件) ドリル径:8mmφ 切削速度:80m/min 送り:0.2mm/rev 被削材:S50C(HB240〜260) 切削長:16mm貫通 突き出し長さ:65mm 切削油:クールE(水溶性)
【0019】
【表1】
【0020】穴あけテストの結果を表2に示すが、表2
から明らかな様に、本発明のサーメット焼結体(No.
1〜14)は、切削速度:80m/minという過酷な
条件の下であっても、切削長:40m以上の高性能を示
している。これに対し、従来のサーメット焼結体(N
o.15〜18)では、焼結体の組織が粗いため、ある
いは大きなTiCおよびTi(C,N)を芯とする有芯
構造粒を多く含んでいるため、摩耗やチッピングによ
り、早期に寿命に至っている。
から明らかな様に、本発明のサーメット焼結体(No.
1〜14)は、切削速度:80m/minという過酷な
条件の下であっても、切削長:40m以上の高性能を示
している。これに対し、従来のサーメット焼結体(N
o.15〜18)では、焼結体の組織が粗いため、ある
いは大きなTiCおよびTi(C,N)を芯とする有芯
構造粒を多く含んでいるため、摩耗やチッピングによ
り、早期に寿命に至っている。
【0021】
【表2】
【0022】尚、表1,2に示したサーメット焼結体の
組織についてSEM観察によって調査したところ、No.
1〜3のものは、硬質分散相が、有芯構造を有さない固
溶体を主体としたものであり、均一な組成分布を有し、
且つTiCまたはTi(C,N)を芯とする有芯構造を
実質的に含まない組織となっていた。またNo.4〜14
のものは、硬質分散相が、有芯構造を有さない固溶体を
主体としたものであり、均一な組成を有していたが、
(1)TiCまたはTi(C,N)に他の固溶体成分を
固溶したものを芯とする有芯構造からなる組織や、
(2)TiCまたはTi(C,N)を芯とする有芯構造
ではあるが、平均粒径が1μm以下の微細な組織のいず
れかまたは双方を若干含んでいるものであった。これに
対し、No.15〜18のものは、硬質分散相が、TiC
またはTi(C,N)を芯とする有芯構造を多く含んで
おり、しかも平均粒径が比較的大きな組織からなってい
た。
組織についてSEM観察によって調査したところ、No.
1〜3のものは、硬質分散相が、有芯構造を有さない固
溶体を主体としたものであり、均一な組成分布を有し、
且つTiCまたはTi(C,N)を芯とする有芯構造を
実質的に含まない組織となっていた。またNo.4〜14
のものは、硬質分散相が、有芯構造を有さない固溶体を
主体としたものであり、均一な組成を有していたが、
(1)TiCまたはTi(C,N)に他の固溶体成分を
固溶したものを芯とする有芯構造からなる組織や、
(2)TiCまたはTi(C,N)を芯とする有芯構造
ではあるが、平均粒径が1μm以下の微細な組織のいず
れかまたは双方を若干含んでいるものであった。これに
対し、No.15〜18のものは、硬質分散相が、TiC
またはTi(C,N)を芯とする有芯構造を多く含んで
おり、しかも平均粒径が比較的大きな組織からなってい
た。
【0023】
【発明の効果】本発明は以上のごとく構成されており、
本発明のサーメット焼結体の組織は微細であり、且つT
iCまたはTi(C,N)を芯とする有芯構造粒を含ん
でいないか、あるいは含んでいたとしてもそのサイズが
小さいため、非常に優れた耐摩耗性、耐酸化性、靭性を
示す。したがって、本発明のサーメット焼結体を切削工
具として使用した場合においては、過酷な切削条件の使
用においても、優れた性能を発揮する。
本発明のサーメット焼結体の組織は微細であり、且つT
iCまたはTi(C,N)を芯とする有芯構造粒を含ん
でいないか、あるいは含んでいたとしてもそのサイズが
小さいため、非常に優れた耐摩耗性、耐酸化性、靭性を
示す。したがって、本発明のサーメット焼結体を切削工
具として使用した場合においては、過酷な切削条件の使
用においても、優れた性能を発揮する。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年5月20日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0002
【補正方法】変更
【補正内容】
【0002】セラミックスと金属を成分とするサーメッ
ト焼結体は、硬質分散相の主体となるTiCに少量のN
iとMoを混合したTiC−Ni−Mo系から実用化が
始まったと言われるが、この系のサーメットは靭性が低
くまた高温での耐摩耗性や耐酸化性も低いことから、用
途が限定されていた。しかしながら、近年ではNを添加
することによって、靭性に富み、且つ高温強度も高いサ
ーメット焼結体が開発され(例えばTiC−TiN−N
i−Mo系)、サーメット焼結体の切削工具としての用
途が大幅に広げられた。またサーメット焼結体の特性を
改善するという観点から、周期律表IVa,Va,VI
a族の元素の炭化物(但し、TiCは除く)や窒化物を
添加することも試みられている。尚サーメット焼結体に
Nを添加する手段としては、上記の如くTiNとして添
加する他TaNとして添加することもあるが、硬質分散
相の主体となるTiCと共にまたはTiNの代わりにT
i(C,N)を用いることによっても達成されている。
ト焼結体は、硬質分散相の主体となるTiCに少量のN
iとMoを混合したTiC−Ni−Mo系から実用化が
始まったと言われるが、この系のサーメットは靭性が低
くまた高温での耐摩耗性や耐酸化性も低いことから、用
途が限定されていた。しかしながら、近年ではNを添加
することによって、靭性に富み、且つ高温強度も高いサ
ーメット焼結体が開発され(例えばTiC−TiN−N
i−Mo系)、サーメット焼結体の切削工具としての用
途が大幅に広げられた。またサーメット焼結体の特性を
改善するという観点から、周期律表IVa,Va,VI
a族の元素の炭化物(但し、TiCは除く)や窒化物を
添加することも試みられている。尚サーメット焼結体に
Nを添加する手段としては、上記の如くTiNとして添
加する他TaNとして添加することもあるが、硬質分散
相の主体となるTiCと共にまたはTiNの代わりにT
i(C,N)を用いることによっても達成されている。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0003
【補正方法】変更
【補正内容】
【0003】ところで、これまで切削工具として用いら
れてきたサーメット焼結体は、TiCまたはTi(C,
N)の比較的大きな芯を有する有芯構造を多く含むもの
であることが知られている。この様な有芯構造は、
(a)TiCまたはTi(C,N)を芯とする有芯構
造、(b)TiCまたはTi(C,N)に他の固溶体成
分が固溶したものを芯とする有芯構造等が知られてい
る。尚走査型電子顕微鏡観察(SEM観察)によって、
上記(a)の有芯構造は、黒色の有芯構造と呼ばれてお
り、また(b)の有芯構造は、白色の有芯構造と呼ばれ
ている。
れてきたサーメット焼結体は、TiCまたはTi(C,
N)の比較的大きな芯を有する有芯構造を多く含むもの
であることが知られている。この様な有芯構造は、
(a)TiCまたはTi(C,N)を芯とする有芯構
造、(b)TiCまたはTi(C,N)に他の固溶体成
分が固溶したものを芯とする有芯構造等が知られてい
る。尚走査型電子顕微鏡観察(SEM観察)によって、
上記(a)の有芯構造は、黒色の有芯構造と呼ばれてお
り、また(b)の有芯構造は、白色の有芯構造と呼ばれ
ている。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正内容】
【0004】しかしながら、上記の様な有芯構造を多く
含む組織であると、サーメット焼結体の耐摩耗性、耐欠
損性、耐酸化性等の特性を低下させる原因となる。こう
したことから、特公昭63−35704号には、有芯構
造を有さないサーメット焼結体を製造する技術が提案さ
れている。この技術は複合金属炭窒化物固溶体粉末を用
いて有芯構造を有さないサーメット焼結体を製造するも
のであるが、一旦複合金属炭窒化物固溶体粉末を作成す
る必要があり、高温で固溶体を合成することになるの
で、得られる固溶体粉末は大きく粒成長する。従って、
この様な技術であると、上記固溶体粉末を粉砕する工程
が必要になる。しかしながら、この様な粉砕工程はコス
ト高につながるばかりか、粉砕をした粉末はその形状が
角張った不規則な形状を持つようになり、粒度分布も大
きくなり、このことが、靭性を却って低下させる原因に
なる。
含む組織であると、サーメット焼結体の耐摩耗性、耐欠
損性、耐酸化性等の特性を低下させる原因となる。こう
したことから、特公昭63−35704号には、有芯構
造を有さないサーメット焼結体を製造する技術が提案さ
れている。この技術は複合金属炭窒化物固溶体粉末を用
いて有芯構造を有さないサーメット焼結体を製造するも
のであるが、一旦複合金属炭窒化物固溶体粉末を作成す
る必要があり、高温で固溶体を合成することになるの
で、得られる固溶体粉末は大きく粒成長する。従って、
この様な技術であると、上記固溶体粉末を粉砕する工程
が必要になる。しかしながら、この様な粉砕工程はコス
ト高につながるばかりか、粉砕をした粉末はその形状が
角張った不規則な形状を持つようになり、粒度分布も大
きくなり、このことが、靭性を却って低下させる原因に
なる。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】尚本発明のサーメット焼結体においては、
焼結体の平均粒径を1μm以下とするのが好ましく、1
μmを超えるとサーメット焼結体としての基本的な耐摩
耗性、耐酸化性、靭性が確保できず、本発明の効果が低
減する。また焼結体の平均粒径を1μm以下とする為に
は、TiCおよび/またはTi(C,N)の原料粉末以
外の原料粉末の平均粒径も考慮する他、焼結温度や焼結
助剤等の条件を適切にするのが良い。
焼結体の平均粒径を1μm以下とするのが好ましく、1
μmを超えるとサーメット焼結体としての基本的な耐摩
耗性、耐酸化性、靭性が確保できず、本発明の効果が低
減する。また焼結体の平均粒径を1μm以下とする為に
は、TiCおよび/またはTi(C,N)の原料粉末以
外の原料粉末の平均粒径も考慮する他、焼結温度や焼結
助剤等の条件を適切にするのが良い。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】尚、これまでN添加サーメット焼結体を中
心に説明してきたが、本発明で対象とするサーメット焼
結体は、N添加サーメット焼結体だけに限らず、N無添
加サーメット焼結体であっても有芯構造を有する場合が
あるので(例えばTiC−Mo2C−Ni系)、この様
なサーメット焼結体の特性改善という点からも本発明は
有用である。またサーメット焼結体を切削工具として用
いる場合には、TiNやTiAIN等の硬質皮膜をコー
ティングする場合もあるが、本発明のサーメット焼結体
においても、この様な技術的応用は可能である。
心に説明してきたが、本発明で対象とするサーメット焼
結体は、N添加サーメット焼結体だけに限らず、N無添
加サーメット焼結体であっても有芯構造を有する場合が
あるので(例えばTiC−Mo2C−Ni系)、この様
なサーメット焼結体の特性改善という点からも本発明は
有用である。またサーメット焼結体を切削工具として用
いる場合には、TiNやTiAIN等の硬質皮膜をコー
ティングする場合もあるが、本発明のサーメット焼結体
においても、この様な技術的応用は可能である。
Claims (3)
- 【請求項1】 硬質分散相:70〜95重量%、および
鉄族金属の1種または2種以上からなる結合相:5〜3
0重量%からなるサーメット焼結体であって、TiCお
よび/またはTi(C,N)の原料粉末の平均粒径が
1.0μm以下であると共に、これを周期律表第IV
a,VaおよびVIa族の元素よりなる群から選ばれる
1種以上の元素の炭化物(但し、TiCは除く)および
/または窒化物と焼結中に直接固溶させて硬質分散相と
し、該硬質分散相が、有芯構造を有さない固溶体を主体
としたものであり、均一な組成分布を有するものである
ことを特徴とするサーメット焼結体。 - 【請求項2】 硬質分散相の一部として、(1) TiCま
たはTi(C,N)に他の固溶体成分が固溶したものを
芯とする有芯構造からなる組織、(2) TiCまたはTi
(C,N)を芯とする有芯構造からなり、且つ平均粒径
が1μm以下の微細な組織、のいずれかまたは双方を含
んでなる請求項1に記載のサーメット焼結体。 - 【請求項3】 硬質分散相:70〜95重量%,および
鉄族金属の1種または2種以上からなる結合相:5〜3
0重量%からなるサーメット焼結体であって、TiCお
よび/またはTi(C,N)の原料粉末の平均粒径が
0.3μm以下であると共に、これを周期律表第IV
a,VaおよびVIa族の元素よりなる群から選ばれる
1種以上の元素の炭化物(但し、TiCは除く)および
/または窒化物と焼結中に直接固溶させて硬質分散相と
し、該硬質分散相が、有芯構造を有さない固溶体を主体
としたものであり、均一な組成分布を有し、且つTiC
またはTi(C,N)を芯とする有芯構造を実質的に含
まない組織であることを特徴とするサーメット焼結体。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5120253A JP2792391B2 (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | サーメット焼結体 |
US08/246,746 US5462901A (en) | 1993-05-21 | 1994-05-20 | Cermet sintered body |
DE4417799A DE4417799C2 (de) | 1993-05-21 | 1994-05-20 | Cermet-Sinterkörper |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5120253A JP2792391B2 (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | サーメット焼結体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06330219A true JPH06330219A (ja) | 1994-11-29 |
JP2792391B2 JP2792391B2 (ja) | 1998-09-03 |
Family
ID=14781626
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5120253A Expired - Fee Related JP2792391B2 (ja) | 1993-05-21 | 1993-05-21 | サーメット焼結体 |
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Country | Link |
---|---|
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JP (1) | JP2792391B2 (ja) |
DE (1) | DE4417799C2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005126824A (ja) * | 2003-10-23 | 2005-05-19 | Sandvik Ab | 焼結炭化物及びその製造方法 |
CN110172626A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-08-27 | 四川神工钨钢刀具有限公司 | 一种非磁性金属陶瓷合金、应用及其制备方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CH686767A5 (de) * | 1993-07-29 | 1996-06-28 | Balzers Hochvakuum | Beschichtetes Werkzeug und dessen Verwendung. |
DE19601234A1 (de) * | 1996-01-15 | 1997-07-17 | Widia Gmbh | Verbundkörper und Verfahren zu seiner Herstellung |
JPH11189473A (ja) * | 1997-12-25 | 1999-07-13 | Ngk Spark Plug Co Ltd | セラミック工具 |
US6228484B1 (en) * | 1999-05-26 | 2001-05-08 | Widia Gmbh | Composite body, especially for a cutting tool |
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US7857188B2 (en) * | 2005-03-15 | 2010-12-28 | Worldwide Strategy Holding Limited | High-performance friction stir welding tools |
SE529302C2 (sv) * | 2005-04-20 | 2007-06-26 | Sandvik Intellectual Property | Sätt att tillverka en belagd submikron hårdmetall med bindefasanriktad ytzon |
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SE500047C2 (sv) * | 1991-05-24 | 1994-03-28 | Sandvik Ab | Sintrad karbonitridlegering med höglegerad bindefas samt sätt att framställa denna |
-
1993
- 1993-05-21 JP JP5120253A patent/JP2792391B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-05-20 DE DE4417799A patent/DE4417799C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-05-20 US US08/246,746 patent/US5462901A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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US5462901A (en) | 1995-10-31 |
DE4417799C2 (de) | 1996-04-18 |
DE4417799A1 (de) | 1994-11-24 |
JP2792391B2 (ja) | 1998-09-03 |
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