JPH06504586A - 細密フライス工作のための焼結炭窒化物合金を製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 細密フライス工作のための焼結炭窒化物合金を製造する方法本発明は高切削速度 と低送りの極端に細密な工作にとって例外的な特性を備えたチタンを主構成分と する焼結炭窒化物合金の製造方法に関する。

チタン基焼結炭窒化物合金は通常サーメットと称されるが、これはこれまでの伝 統的なセメンテッドカーバイド、即ちタングステン基合金が高価であることから 、近年急速に使用されるようになった。

ＵＳＰ３．９７１．６５６は、コアが高含有量のＴｉとＮを有し、他方外囲リム が低含有量のＴｉとＮを有し且つこれを補う高含有量のＶｉａ族の金属、即ち原 則的にＭｏとＷ、及び相対的に高い含有量の炭素を有している、斯＼るコアーリ ム二重形式の硬質構成物を有する合金の製造法を開示している。高含有量のＭｏ 、　Ｗ及びＣはなかんずく、バインダ相に対するぬれ性（Ｗｅｔｔｉｎｇ）を向 上させて、焼結を容易にするという利点をもたらす。原料として、チタンとｖＩ 族金属の炭窒化物が使用される。

この原料を変えることにより、コアーリムの組成を変えることが出来る。例えば 、スウェーデン特許４５９．８６２には、原料として（Ｔｉ。

Ｔａ）　Ｃを用いて、高含有量のチタンとタンタルを有し、且つ低含有量の炭素 を有するコアを伴う二重構造が如何にして得られるか、その方法が開示されてい る。外囲リムは高含有量のｖｌ族金属、即ちモリブデンとタングステン及びコア のものよりも高含有量の窒素を有している。これはなかんずく、可塑変形に対す る抵抗を向上させる。

更に、スウェーデン特許出願８９０２３０６−３には、同一合金において種々の タイプのコアーリム構造物を混入することにより、最適合金が得られるように、 その利点と欠点を均衡させる方法が開示されている。

ＥＰ−Ａ−２５９１９２はチタンと、これを除＜ＩＶ、ｖ及びｖ１族の元素から 成る群からの少くとも１種との混合炭窒化物をＣＯ及び／或いはＮ１に基づくバ インダ相中に含んで成る焼結合金を開示している。この合金は硬質構成分の粉末 を混合し、これを少くとも焼結温度で窒素雰囲気で加熱して固溶体にし、その固 溶体を粉砕して炭窒化物粉末にし、この粉末をＣＯ及び／或いはＮ；と混合して から焼結することにより製造される。

原料が最終品合金の構成分になるべきものとして、炭素と窒素とこれに加えたＩ Ｖ族とＶ族からの少くとも２種の、好ましくは少くとも３種の金属の大部分、好 ましくは〉９０％、最も好ましくは〉９５％を含有する斯＼る複合立方晶系炭窒 化物原料を用いて、ｉｋＰ品の焼結炭窒化物合金を製造するならば、特異な構造 と特異な特性が得られる結果となった。好ましくは、全ての窒素は上述の炭窒化 物原料に存在させる。

上述の金属を具体的に云えば、全てのチタンとタンタルを本発明に係わる原料に 含有させる。好ましくは、更にバナジウム、ニオブ及び適切には更にジルコニウ ムとハウニウムを最終品焼結合金の構成部にする場合には、これらを含有させる 。ＶＩ族からの金属、Ｃｒ。

Ｍｏ及びＷは、これらを含有させる場合には、多重炭化物、車種炭化物及び／或 いは金属〒炭素として加入するが、本発明の原料が立方晶系であるならば、この 原料の構成部であってもよい。

本発明に係わる原料は、金属酸化物の、或いは金属自体の浸炭浸窒によって直接 に製造される。結果として、本質的に等軸のグレンを狭いグレンサイズ分布で有 する炭窒化物粉末が平均グレンサイズ０．８−３μｍ１好ましくは１−２μｍの 状態で得られる。

本発明の特定の原料を用いると、焼結炭窒化物合金の上述のような興味深い特性 が得られる。複合原料として、例えば（Ｔｉｏ、　ｌ＋Ｔａａ、　６５）　ＣＣ ｏ、　７　、　Ｎｏ、　ｈ　）の組成を有するものを用いるならば、細密フライ ス工作において、具体的には炭素鋼と低合金化鋼に対して高切削速度の＞２５０ ｍ／ｓで、低送りの＜　０．３ｍｍ／　ｒｅｖ、において非常に肯定的（正の） 特性を発揮する窒化炭素合金が得られる結果となる。

更にバナジウムを加えて対応する組成式を（Ｔｉｏ、ｓｌ、　Ｔａ０゜、。

ｖｏ。ｓ）　（Ｃｏ７□、Ｎｏ、２１）にするならば、この効果は更に向上する 。単純な原料から製造した対応するインサートは、同一工具において、タフネス 特性を著しく低下させ、なかんず（同一の摩耗抵抗において相対的に大きな拡散 型をもたらす。これはこの種のインサートの信頼度を著しく低下させることを意 味し、この低下は限られた要員確保の下で、労働コストを高めることで重要性が 高まるような斯＼る成品を製作するときに、この種インサートが一段と不利であ ることを意味している。

この肯定的な挙動になる理由の１つは、従来の原料に比較してこの複合原料を用 いると、これは旧Ｐ等の他の如何る手段も使用する必要がなく且つ従来原料の場 合より低い圧縮圧力であってさえ、著しく低レベルの多孔度が得られることにあ る。これは、製造の観点からして大きな利点である、なかんずく工具摩耗の減少 並びに不都合な加圧クラックの危険が著しく低下することで大きな利点となる。

本発明は、従って、Ｃｏ、　Ｎｉ及び／或いはＦｅ基の３−２５重量％のバイン ダ相を伴うチタン基の炭窒化物合金を、上述の複合原料を用いて製造する方法に 関する。この原料はもしあるならばｖＩ族からの炭化物と、バインダ相ともしあ るならば炭素添加物と、例えばＴｉｃ。

ＴｉＮ、　ＴａＣ，ＶＣ或いはこれらの組合物の少量添加物とをこの複合原料の 組成から少し組成を変えるように加えて、粉砕し、その後に圧縮と焼結を公知方 法によって、好ましくは不活性雰囲気で実行する。

図１は上述の利点を発揮する複合原料の、モル比で表したＩｖ族−Ｖ族−Ｃ−Ｎ の組成ダイヤグラムにおける「窓（Ｗｉｎｄｏｗ）　Ｊを示す拡大図であり、図 ２は全モル比ダイヤグラムにおけるこの小領域の位置付けを示す図である。

ｉｖ族金属はＴｉ、　Ｚｒ及び／或いはＨｆであり、Ｖ族金属はＶ、Ｎｂ及び／ 或いはＴａである。

図１から明らかなように、窓は以下の組成領域を含んで成る。

０．８７≦Ｘｌｖ≦０．９９ ０．６６≦Ｘｃ≦０．７６ 具体的には、 ０．８９≦ＸＩＶ≦０，９７ ０．６８≦Ｘｃ≦０．７４ 後者の制限窓は２種のものに分割され、その１種はＴａ以外に池のＶ族金属を含 有せず、以下の通りである。

０．９３≦Ｘ　ＩＶ≦０．９７ ０．６８≦Ｘ、≦０．７４ そして他種のものはＴａ以下のＶ族金属、即ちＶとＮｂを含有しており、以下の 通りである。

０．８９≦Ｘ１ｖ≦０．９３ ０．６８≦Ｘｅ≦０，７４ 具体的には、以下の夫々の組成において良好な特性が得られる。

０．９３≦Ｘ　ＩＶ≦０．９７ ０．６８≦Ｘｃ≦０．７２ 及び ０．８９≦Ｘ　ＩＶ≦０．９３ ０．７０≦Ｘ、≦０．７４ チタンに関しては、Ｘｒ、＞０．７、好ましくはＸＴ、＞０．７５を適用する。

炭素と窒素の上述のモル比において、酸素量を＜０．８％、好ましくはく０．５ ％に維持することが望ましいとしても、通常量の酸素量を存在させる、即ち炭素 と窒素と置換してもよい。本発明は化学量論的炭窒化物並びに通常の準化学量論 的炭窒化物を含んでいる。

例 本発明に係わる複合原料（Ｔｉｏ、＊＋、　Ｔａａ、ｏｒ＋　ＶＯ，Ｏ５）　（ Ｃ０，７２１Ｎ、２．）並びに単純原料であるＴｉＮ、　ＴｉＣ及びＶＣの両原 料を用いて、１２％のＮｉ＋Ｃｏバインダ相を有するチタン基炭窒化物合金を製 造した。

両ケースともに、ＣＯとＮｉの他にもＷＣとＭｏｔＣを加えた。同一グレンサイ ズにするための粉砕（ミリング）後の圧縮圧力と焼結後の多孔度は以下の通りに 得られた。

多孔度　圧　縮 圧力Ｎ／ｍｍ２ 本発明に係わる合金　ＡＯＯ１３１ 単純原料　ＡＯ４−ＡＯ６１８４ Ｘ＝ Ｘ、−０，４０，３０２ 国際調査報告 ０．７．−１−＾−１ｍｌ１ｗｋ　ＰＣＴ／ＳＥ　９１１００８８４国際調査報 告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．公知方法の粉砕、加圧及び焼結により３−２５重量％のバインダ相を有する 焼結チタン基炭窒化物合金を製造する方法において、該最終品合金に存在すべき 周期律表のＩＶ辰とＶ族からの金属の大部分と炭素と窒素とを含有する複合立方 晶系炭窒化物を含んで成る原料を用い、それにより当該合金が ０．８７≦ＸＩＶ≦０．９９ ０．６６≦Ｘｃ≦０．７６ 但し、ＸＩＶが該合金のＩＶ族元素のモル比であり、Ｘｃが炭素のモル比である 、 の組成を有するようにしたことを特徴とする製造方法。 ２．該炭窒化物原料が本質的に等軸のグレンを、平均グレンサイズが０．８−３ μｍ、好ましくは１−２μｍの狭いグレンサイズ分布で以って含んで成ることを 特徴とする請求項１に記載の方法。 ３．該複合原料の組成が： ０．８９≦ＸＩＶ≦０．９７ ０．６８≦Ｘｃ≦０．７４ である、先行の請求項のいづれか１項に記載の方法。 ４．該原料が金属の酸化物の、或いは金属それ自体の浸炭浸窒により直接に製造 されることを特徴とする、先行の請求項のいづれか１項に記載の方法。