JPH08170142A

JPH08170142A - 靭性のすぐれた耐食性サーメット材

Info

Publication number: JPH08170142A
Application number: JP24357095A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Kawase; 広樹河瀬; Naoshi Yamashita; 直志山下; Teruyoshi Tanase; 照義棚瀬
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1994-10-20
Filing date: 1995-08-29
Publication date: 1996-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】靭性のすぐれたサーメット材を提供する。【解決手段】硬質相が３５〜９０容量％を占め、残り
が結合相からなるサーメット材において、前記硬質相
が、Ｗ：１５〜３５重量％およびＭｏ：１〜１０重量％
を含有するＴｉとＷとＭｏの３元複合硼化物からなり、
かつ前記結合相が、Ｗ：５〜３５重量％、Ｍｏ：５〜３
０重量％、Ｂ：０．０００５〜１重量％を含有し、さら
に必要に応じてＮｉおよび／またはＰｄ：０．１〜５重
量％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系合金からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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サーメッ
ト材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、ＴｉＣで示す）または炭窒化チタン（以下、Ｔ
ｉＣＮ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サーメット材が知られてお
り、また、このサーメット材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ほか、その使用寿命の
一層の延命化も求められているが、上記の従来サーメッ
ト材は、相対的にすぐれた耐食性および耐摩耗性を有す
るが、靭性が不十分であるために、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。

【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、耐食性および耐摩耗性は勿論の
こと、より一段と靭性にすぐれたサーメット材を開発す
べく研究を行なった結果、３５〜９０容量％の硬質相と
残りの結合相からなるサーメット材において、前記硬質
相を、Ｗ：１５〜３５重量％およびＭｏ：１〜１０重量
％を含有するＴｉとＷとＭｏの３元複合硼化物［以下、
（Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ）Ｂで示す］で構成すると、前記（Ｔ
ｉ，Ｗ，Ｍｏ）Ｂは、斜方晶形の結晶構造を有し、きわ
めて硬質で耐食性にもすぐれ、かつ発生クラックの結晶
粒内伝幡を抑制する作用をもつほか、下記の結合相との
密着性にもすぐれていることから、サーメット材はきわ
めてすぐれた靭性を示すようになり、また上記結合相
を、重量％で、Ｗ：５〜３５％、Ｍｏ：５〜３０％、
Ｂ：０．０００５〜１％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系合金で構成すると、前基Ｔｉ−Ｗ
−Ｍｏ系合金は靭性および耐食性にすぐれ、かつ高強度
を有することから、この結果のサーメット材は、上記硬
質相と結合相のもつ特性と相まって、すぐれた靭性、さ
らに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、硬質相が３５〜９０容量％を占
め、残りが結合相からなるサーメット材において、上記
硬質相を、Ｗ：３５〜３０重量％およびＭｏ：１〜１０
重量％を含有する（Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ）Ｂで構成し、かつ
上記結合相を、重量％で、Ｗ：５〜３５％、Ｍｏ：５〜
３０％、Ｂ：０．０００５〜１％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系合金で構成してなる、す
ぐれた靭性、さらに耐食性と耐摩耗性を有するサーメッ
ト材に特徴を有するものである。

【０００６】つぎに、この発明のサーメット材におい
て、組成を上記の通りに限定した理由を説明する。（１）硬質相の割合その割合が３５容量％未満では、斜方晶形の結晶構造を
有する（Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ）Ｂによってもたらされる所望
のすぐれた靭性および耐摩耗性を確保することができ
ず、一方その割合が９０容量％を越えると、相対的に結
合相の割合が少なくなりすぎて焼結性が低下し、これが
原因で所望の強度を確保することができず、さらに靭性
も低下するようになることから、その割合を３５〜９０
容量％、望ましくは６０〜８０容量％と定めた。

【０００７】（２）（Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ）ＢにおけるＷ
とＭｏの含有量ＷおよびＭｏには、共存した状態で結合相との密着性を
向上させるほか、発生クラックの結晶粒内伝幡を阻止す
る作用があるが、その含有量がＷおよびＭｏのいずれか
でも、（Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ）Ｂに占める重量％で、Ｗ：１
５％未満およびＭｏ：１％未満になると前記作用に所望
の効果が得られず、一方その含有量が、ＷおよびＭｏの
いずれかでも、同じく重量％でＷ：３５％およびＭｏ：
１０％を越えると、（Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ）Ｂの硬さが急激
に低下し、サーメット材の耐摩耗性が著しく損なわれる
ようになることから、その含有量をそれぞれＷ：１５〜
３５％、望ましくは２２〜２７％、Ｍｏ：１〜１０％、
望ましくは２〜７％と定めた。

【０００８】（３）Ｔｉ−Ｗ−Ｍｏ系合金の組成（ａ）ＷＷ成分には、主としてＴｉ中に固溶して、これの靭性を
向上させる作用があるが、その含有量が上記Ｔｉ−Ｗ−
Ｍｏ系合金に占める重量％で（以下同じ）、５％未満で
は所望の靭性向上効果が得られず、一方その含有量が３
５％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、その含有量を５〜３５％、望ましくは１０〜２
５％と定めた。

【０００９】（ｂ）ＭｏＭｏ成分には、同じく主としてＴｉ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があるが、その含有量が５％未満
では所望の耐食性向上効果が得られず、一方その含有量
が３０％を越えると靭性が低下するようになることか
ら、その含有量を５〜３０％、望ましくは１０〜２０％
と定めた。

【００１０】（ｃ）ＢＢ成分には、同じく主としてＴｉ中に固溶して、結晶粒
を微細化し、もって強度向上に寄与する作用があるが、
その含有量が０．０００５％未満では前記作用に所望の
効果が得られず、一方その含有量が１％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、その含有量
を０．０００５〜１％、望ましくは０．００１〜０．１
％と定めた。

【００１１】（ｄ）ＮｉおよびＰｄこれらの成分には、同じくＴｉ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、その含有量が０．１％未満では所望の耐食性向
上効果が得られず、一方その含有量が５％を越えると硬
さが急激に低下するようになることから、その含有量を
０．１〜５％、望ましくは０．１〜２％と定めた。

【００１２】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明のサーメット材
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２〜２．５μｍの範囲内の所定の平均粒径を有す
るＴｉＢ₂粉末、ＴｉＢ粉末、Ｎｉ粉末、Ｍｏ粉末、Ｔ
ｉＣ_0.95粉末、およびＴｉＣ_0.5Ｎ_0.5粉末、さらに平
均粒径：１．６μｍのＷ粉末、同６μｍ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^-3torrの真空中、
１４００〜１６００℃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２，３に示される組
成をもった本発明サーメット材１〜１４および従来サー
メット材１，２をそれぞれ製造した。なお、表２，３に
おけるサーメット材の硬質相および結合相の組成はＥＰ
ＭＡ（電子線マイクロアナライザー）を用いての分析結
果を示し、また硬質相の割合は研磨面での面積割合を測
定した結果を示す。ついで、この結果得られたサーメッ
ト材について、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、さら
に耐食性を評価する目的で、１０％ＨＣｌ水溶液中に３
０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表４に示した。

【００１３】

【表１】

【００１４】

【表２】

【００１５】

【表３】

【００１６】

【表４】

【００１７】

【発明の効果】表２〜４に示される結果から、硬質相が
斜方晶形の（Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ）Ｂで構成され、かつ結合
相がＴｉ−Ｗ−Ｍｏ系合金で構成された本発明サーメッ
ト材１〜１４は、いずれも従来サーメット材１，２と同
等のすぐれた耐食性および硬さを保持した状態で、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、この発明のサーメット材は、すぐれた耐食
性および耐摩耗性（硬さ）に加えて、一段とすぐれた靭
性を有するので、これらの特性が要求される各種機械装
置の構造部材の製造に適用した場合、これの薄肉化を可
能とすると共に、長期に亘ってすぐれた性能を発揮する
のである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者棚瀬照義茨城県結城郡石下町大字古間木1511番地三菱マテリアル株式会社筑波製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硬質相が３５〜９０容量％を占め、残り
が結合相からなるサーメット材において、前記硬質相
を、Ｗ：１５〜３５重量％およびＭｏ：１〜１０重量％
を含有するＴｉとＷとＭｏの３元複合硼化物で構成し、
かつ前記結合相を、重量％で、Ｗ：５〜３５％、Ｍｏ：
５〜３０％、Ｂ：０．０００５〜１％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系合金で構成したことを特徴とする靭性のすぐれた耐
食性サーメット材。
【請求項２】硬質相が３５〜９０容量％を占め、残り
が結合相からなるサーメット材において、前記硬質相
を、Ｗ：１５〜３５重量％およびＭｏ：１〜１０重量％
を含有するＴｉとＷとＭｏの３元複合硼化物で構成し、
かつ前記結合相を、重量％で、Ｗ：５〜３５％、Ｍｏ：
５〜３０％、Ｂ：０．０００５〜１％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系合金で構成したことを特徴とする
靭性のすぐれた耐食性サーメット材。