JPH07286227A - 高靭性を有する耐食耐摩耗性焼結材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 靭性のすぐれた耐食耐摩耗性焼結材料を提供
する。 【構成】 焼結材料が、硬質相として硼化チタン：１〜
３８容量％、同じく硬質相として炭化チタンおよび／ま
たは炭窒化チタン：２９〜７４容量％（ただし硬質相は
合量で３０〜７５容量％）を含有し、残りが結合相から
なり、かつ前記結合相が、重量％で、Ｗ：３０〜６５
％、Ｍｏ：５〜３０％を含有し、さらに必要に応じてＮ
ｉおよび／またはＰｄ：０．１〜５％を含有し、残りが
Ｔｉと不可避不純物からなる組成を有するＴｉ−Ｗ−Ｍ
ｏ系合金で構成されたものからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、すぐれた靭性を有
し、かつ耐食性および耐摩耗性にもすぐれた焼結材料に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特開昭５０−１３７３１３
号公報に記載されるように、硬質相として炭化チタン
（以下、ＴｉＣｘで示す）または炭窒化チタン（以下、
ＴｉＣｘＮｙで示す）を１０〜３５重量％含有し、残り
がＴｉ−Ｍｏ合金の結合相からなる焼結材料が知られて
おり、また、これが腐食環境下で摩耗を受ける、例えば
水や海水、さらに化学薬品などの腐食性流体の送配給に
用いられる各種ポンプのシールリングや軸受、さらにス
リーブなどの構造部材として用いられていることも知ら
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、近年の上記各種
ポンプなどの小型化および軽量化に伴ない、これの構造
部材には薄肉化が強く要求される傾向にあるが、上記の
従来焼結材料は、相対的にすぐれた耐食性と耐摩耗性を
具備するものの靭性の点で劣るために、これらの要求に
は必ずしも満足に対応することができないのが現状であ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、上記従来耐食耐摩耗性焼結材料
に着目し、これの靭性向上をはかるべく研究を行なった
結果、硬質相として硼化チタン（以下、ＴｉＢｘで示
す）：１〜３８容量％、同じく硬質相としてＴｉＣｘお
よび／またはＴｉＣｘＮｙ：２９〜７４容量％、（ただ
し、硬質相の合量：３０〜７５容量％）、を含有し、残
りが結合相からなり、かつ前記結合相を、重量％で、
Ｗ：３０〜６５％、 Ｍｏ：５〜３０％、を含有
し、さらに必要に応じて、ＮｉおよびＰｄのうちの１種
または２種：０．１〜５％、を含有し、残りがＴｉと不
可避不純物からなる組成を有するＴｉ−Ｗ−Ｍｏ系合金
で構成した焼結材料においては、すぐれた靭性を有する
と共に、上記従来耐食耐摩耗性焼結材料と同等のすぐれ
た耐食性と耐摩耗性を具備するようになるという研究結
果を得たのである。

【０００５】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、焼結材料の組成を上記の通りに
限定した理由を以下に説明する。 （ａ） 硬質相 焼結材料における硬質相は、結合相を構成する成分の一
部が固溶した状態で存在し、耐摩耗性を向上させる作用
をもつが、その割合が３０容量％未満では所望の耐摩耗
性を確保することができず、一方その割合が７５容量％
を越えると靭性が低下するようになることから、その割
合を３０〜７５容量％と定めた。望ましくは５０〜７０
容量％の含有がよい。なお、この場合結合相には硬質相
を構成する成分の一部が固溶することは勿論である。

【０００６】（ｂ） ＴｉＢｘ ＴｉＢｘ成分は硬質相として分散分布して耐摩耗性向上
に役立つほか、クラック伝幡を阻止して靭性を向上させ
る作用があるが、その割合が１容量％未満では前記作用
に所望の効果が得られず、一方その割合が３８容量％を
越えると相手攻撃性が増すようになることから、その割
合を１〜３８容量％と定めた。望ましくは５〜３０容量
％の含有がよい。

【０００７】（ｃ） ＴｉＣｘおよびＴｉＣｘＮｙ これらの成分には、硬質相として分散分布して耐摩耗性
を向上させるほか、硬質相の結合相に対するぬれ性を向
上させ、もって強度向上に寄与する作用があるが、その
割合が２９容量％未満では前記作用に所望の効果が得ら
れず、一方その割合が７４容量％を越えると、相対的に
ＴｉＢｘの割合が１容量％未満となってしまい、所望の
ＴｉＢｘによるクラック伝幡抑制作用が得られなくなる
ことから、その割合を２９〜７４容量％と定めた。望ま
しくは３５〜５５容量％の含有がよい。

【０００８】（ｄ） 結合相 （ア） Ｗ Ｗ成分には、主として結合相中に固溶して、これの靭性
を向上させる作用があるが、その割合が、結合相に占め
る重量割合で（以下同じ）、３０％未満では所望のすぐ
れた靭性を確保することができず、一方その割合が６５
％を越えると靭性に低下傾向が現われるようになること
から、その割合を３０〜６５％と定めた。望ましくは４
０〜６０％の含有がよい。

【０００９】（イ） Ｍｏ Ｍｏ成分は、主として結合相中に固溶して、表面に自然
発生する不動態皮膜の安定化に寄与し、もって耐食性を
向上させる作用をもつが、その割合が５％未満では所望
の耐食性向上効果が得られず、一方その割合が３０％を
越えると靭性が低下するようになることから、その割合
を５〜３０％と定めた。望ましくは１０〜２０％の含有
がよい。

【００１０】（ウ） ＮｉおよびＰｄ これら成分には、同じく主として結合相中に固溶して、
耐食性をさらに向上させる作用があるので、必要に応じ
て含有されるが、その割合が０．１％未満では所望の耐
食性向上効果が得られず、一方その割合が５％を越えて
も耐食性に一層の向上効果は得られないことから、経済
性を考慮して、その割合を０．１〜５％と定めた。望ま
しくは０．１〜２％の含有がよい。

【００１１】

【実施例】つぎに、この発明の焼結材料を実施例により
具体的に説明する。原料粉末として、いずれも１．５〜
２．５μｍの範囲内の所定の平均粒径を有するＴｉＣ
_0.95粉末、ＴｉＣ_0.7 Ｎ_0.3 粉末、ＴｉＣ_0.5 Ｎ_0.5 粉
末、ＴｉＣ_o.3 Ｎ_0.7 粉末、ＴｉＢ₂ 粉末、ＴｉＢ粉
末、Ｗ粉末、Ｍｏ粉末、およびＮｉ粉末、さらに同６μ
ｍのＰｄ粉末、同２０μｍのＴｉ粉末を用意し、これら
原料粉末を表１に示される配合組成に配合し、ボールミ
ルで７２時間湿式混合し、乾燥した後、１ton ／cm² の
圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を１×１０^-3
torrの真空中、１５００〜１６００℃の範囲内の所定温
度に１．５時間保持の条件で焼結することにより表２に
示される成分組成をもった本発明焼結材料１〜１０およ
び従来焼結材料１，２をそれぞれ製造した。ついで、こ
れらの焼結材料について、研磨面で硬質相の面積割合を
測定し、かつ結合相はＥＰＭＡ（電子線マイクロアナラ
イザー）を用いて分析し、さらに耐摩耗性と靭性を評価
する目的でロックウエル硬さ（Ａスケール）と破壊靭性
を測定し、加えて耐食性を評価する目的で１０％ＨＣｌ
水溶液中に３０日間保持の腐食試験を行ない、腐食減量
を測定した。これらの測定結果をそれぞれ表３に示し
た。

【００１２】

【表１】

【００１３】

【表２】

【００１４】

【表３】

【００１５】

【発明の効果】表２，３に示される結果から、本発明焼
結材料１〜１０は、いずれも従来焼結材料１，２と同等
の硬さと耐食性を有し、かつこれより一段とすぐれた靭
性をもつことが明らかである。上述のように、この発明
の焼結材料は、すぐれた耐食性と耐摩耗性に加えて、一
段とすぐれた靭性を有するので、耐食性と耐摩耗性が要
求される各種の設備設置の構造部材として用いた場合
に、薄肉化が可能となると共に、長期に亘ってすぐれた
性能を発揮し、これの小型化および軽量化に大いに寄与
するものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河瀬 広樹 岐阜県安八郡神戸町大字横井字中新田1528 三菱マテリアル株式会社会社岐阜製作所 内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硬質相として硼化チタン：１〜３８容量
   ％、 同じく硬質相として炭化チタンおよび／または炭窒化チ
   タン：２９〜７４容量％、（ただし、硬質相の合量：３
   ０〜７５容量％）、を含有し、残りが結合相からなり、
   かつ前記結合相を、重量％で、 Ｗ：３０〜６５％、 Ｍｏ：５〜３０％、を含有
   し、残りがＴｉと不可避不純物からなる組成を有するＴ
   ｉ−Ｗ−Ｍｏ系合金で構成することを特徴とする高靭性
   を有する耐食耐摩耗性焼結材料。
2. 【請求項２】 硬質相として硼化チタン：１〜３８容量
   ％、 同じく硬質相として炭化チタンおよび／または炭窒化チ
   タン：２９〜７４容量％、（ただし、硬質相の合量：３
   ０〜７５容量％）、を含有し、残りが結合相からなり、
   かつ前記結合相を、重量％で、 Ｗ：３０〜６５％、 Ｍｏ：５〜３０％、を含有
   し、さらに、 ＮｉおよびＰｄのうちの１種または２種：０．１〜５
   ％、を含有し、残りがＴｉと不可避不純物からなる組成
   を有するＴｉ−Ｗ−Ｍｏ系合金で構成することを特徴と
   する高靭性を有する耐食耐摩耗性焼結材料。