JPH08311576A - 炭窒化チタン又は炭化チタンの焼結体の製造方法 - Google Patents
炭窒化チタン又は炭化チタンの焼結体の製造方法Info
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- JPH08311576A JPH08311576A JP7138859A JP13885995A JPH08311576A JP H08311576 A JPH08311576 A JP H08311576A JP 7138859 A JP7138859 A JP 7138859A JP 13885995 A JP13885995 A JP 13885995A JP H08311576 A JPH08311576 A JP H08311576A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 焼結体の靭性や強度等を高めることのできる
焼結体製造方法を提供すること。 【構成】 ７０〜９５ｗｔ％の炭窒化チタン又は炭化チ
タンの粉末に、５〜３０ｗｔ％の原子番号２１〜２９の
遷移金属粉末またはステンレス鋼粉末を均一に混合して
混合物を作り、その混合物を所定の形状に成形して成形
物を作り、その成形物を水素ガス雰囲気中において６５
０℃〜１０００℃の温度まで加熱し、その後、アルゴン
雰囲気中または真空中において１３００℃〜１６００℃
の温度で無加圧焼結する炭窒化チタン又は炭化チタンの
焼結体の製造方法。
焼結体製造方法を提供すること。 【構成】 ７０〜９５ｗｔ％の炭窒化チタン又は炭化チ
タンの粉末に、５〜３０ｗｔ％の原子番号２１〜２９の
遷移金属粉末またはステンレス鋼粉末を均一に混合して
混合物を作り、その混合物を所定の形状に成形して成形
物を作り、その成形物を水素ガス雰囲気中において６５
０℃〜１０００℃の温度まで加熱し、その後、アルゴン
雰囲気中または真空中において１３００℃〜１６００℃
の温度で無加圧焼結する炭窒化チタン又は炭化チタンの
焼結体の製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高靭性・高強度の炭化
チタン又は炭窒化チタンの焼結体の製造方法に関し、特
にＨ2 ガス雰囲気で加熱し、その後、アルゴン雰囲気中
または真空中において無加圧焼結する炭化チタン又は炭
窒化チタンの焼結体の製造方法に関するものである。
チタン又は炭窒化チタンの焼結体の製造方法に関し、特
にＨ2 ガス雰囲気で加熱し、その後、アルゴン雰囲気中
または真空中において無加圧焼結する炭化チタン又は炭
窒化チタンの焼結体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、炭窒化チタン系サーメット及び炭
化チタン系サーメットで、高靭性・高強度を得るため
に、それらの粒界に、炭窒化チタンや炭化チタンより膨
脹係数が大きく、金属の膨脹係数より小さい化合物を形
成させるか、または炭窒化チタンや炭化チタンと金属間
の相互固溶によって粒界の熱膨張係数の差を減少させる
ことにより、発生する熱応力を軽減させていた。
化チタン系サーメットで、高靭性・高強度を得るため
に、それらの粒界に、炭窒化チタンや炭化チタンより膨
脹係数が大きく、金属の膨脹係数より小さい化合物を形
成させるか、または炭窒化チタンや炭化チタンと金属間
の相互固溶によって粒界の熱膨張係数の差を減少させる
ことにより、発生する熱応力を軽減させていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、実際に使用す
るには、前述のような従来の方法では、炭化チタン又は
炭窒化チタンの焼結体の機械的強度が不十分であった。
るには、前述のような従来の方法では、炭化チタン又は
炭窒化チタンの焼結体の機械的強度が不十分であった。
【０００４】また、機械的強度を上げるには、ＨＩＰ処
理を施すか、焼結温度を上げる必要があった。
理を施すか、焼結温度を上げる必要があった。
【０００５】本発明の目的は、炭化チタン又は炭窒化チ
タンの焼結体の靭性や強度等を高めることのできる炭化
チタン又は炭窒化チタンの焼結体の製造方法を提供する
ことである。
タンの焼結体の靭性や強度等を高めることのできる炭化
チタン又は炭窒化チタンの焼結体の製造方法を提供する
ことである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は７０〜９５ｗｔ
％の炭窒化チタン又は炭化チタンの粉末に、５〜３０ｗ
ｔ％の原子番号２１〜２９の遷移金属粉末またはステン
レス鋼粉末を均一に混合して混合物を作り、その混合物
を所定の形状に成形して成形物を作り、その成形物を水
素ガス雰囲気中において６５０℃〜１０００℃の温度ま
で加熱し、その後、アルゴン雰囲気中または真空中にお
いて１３００℃〜１６００℃の温度で無加圧焼結するこ
とを特徴とする炭窒化チタン又は炭化チタンの焼結体の
製造方法を要旨としている。
％の炭窒化チタン又は炭化チタンの粉末に、５〜３０ｗ
ｔ％の原子番号２１〜２９の遷移金属粉末またはステン
レス鋼粉末を均一に混合して混合物を作り、その混合物
を所定の形状に成形して成形物を作り、その成形物を水
素ガス雰囲気中において６５０℃〜１０００℃の温度ま
で加熱し、その後、アルゴン雰囲気中または真空中にお
いて１３００℃〜１６００℃の温度で無加圧焼結するこ
とを特徴とする炭窒化チタン又は炭化チタンの焼結体の
製造方法を要旨としている。
【０００７】
【作用】７０〜９５ｗｔ％の炭窒化チタン粉末または７
０〜９５ｗｔ％の炭化チタン粉末に対し、５〜３０ｗｔ
％の原子番号２１〜２９の遷移金属粉末またはステンレ
ス鋼粉末（両者の混合粉末でも良い）を均一に混合して
混合物を作る。このような粉末の混合割合について説明
すると、助剤５ｗｔ％以下であるとち密化十分でなく、
３０ｗｔ％以上であると強度および硬度が低下する。
０〜９５ｗｔ％の炭化チタン粉末に対し、５〜３０ｗｔ
％の原子番号２１〜２９の遷移金属粉末またはステンレ
ス鋼粉末（両者の混合粉末でも良い）を均一に混合して
混合物を作る。このような粉末の混合割合について説明
すると、助剤５ｗｔ％以下であるとち密化十分でなく、
３０ｗｔ％以上であると強度および硬度が低下する。
【０００８】そのような混合物を所望の形状に成形して
成形物を作る。成形物の例をあげると、２０（幅）×５
０（長さ）×１０（厚み）の寸法にする。
成形物を作る。成形物の例をあげると、２０（幅）×５
０（長さ）×１０（厚み）の寸法にする。
【０００９】その成形物を水素ガス雰囲気中において６
５０℃〜１０００℃の温度まで加熱する。たとえば、水
素ガス雰囲気の例を説明すると、室温から６５０℃まで
を真空で昇温し、６５０℃で水素ガスに置換する。その
後、水素ガス雰囲気で１０００℃まで昇温した。
５０℃〜１０００℃の温度まで加熱する。たとえば、水
素ガス雰囲気の例を説明すると、室温から６５０℃まで
を真空で昇温し、６５０℃で水素ガスに置換する。その
後、水素ガス雰囲気で１０００℃まで昇温した。
【００１０】水素ガス中６５０℃〜１０００℃の温度に
加熱することにより、使用する粉末の表面が改質され
る。この点をさらに詳細に説明すると、粉体の表面は吸
着している酸素が６４８℃以上で、水素ガスにより還元
される。水素ガス中の加熱温度が６５０℃未満である
と、酸素の還元反応が進行しない。逆に水素ガス中の加
熱温度が１０００℃を超えると、焼結が進み、還元され
た水蒸気が系外に排出され、このような水素ガス中の加
熱により、炭窒化チタン粉末または炭化チタン粉末と原
子番号２１〜２９の遷移金属粉末またはステンレス鋼粉
末との非酸化性雰囲気１２００℃〜１６００℃でのぬれ
性が改善され、従来より低い焼結温度で高靭性・高強度
を実現するのである。
加熱することにより、使用する粉末の表面が改質され
る。この点をさらに詳細に説明すると、粉体の表面は吸
着している酸素が６４８℃以上で、水素ガスにより還元
される。水素ガス中の加熱温度が６５０℃未満である
と、酸素の還元反応が進行しない。逆に水素ガス中の加
熱温度が１０００℃を超えると、焼結が進み、還元され
た水蒸気が系外に排出され、このような水素ガス中の加
熱により、炭窒化チタン粉末または炭化チタン粉末と原
子番号２１〜２９の遷移金属粉末またはステンレス鋼粉
末との非酸化性雰囲気１２００℃〜１６００℃でのぬれ
性が改善され、従来より低い焼結温度で高靭性・高強度
を実現するのである。
【００１１】また、１３００℃〜１６００℃の温度にお
いてアルゴン雰囲気中又は真空中で無加圧焼結する理由
を述べると、Ｎ2 ガスではＴｉＣやＴｉ（Ｃ，Ｎ）の組
成が窒素側にずれたり、表面が窒化チタン（ＴｉＮ）に
なってしまい、好ましくない。また、Ｈ2 ガスでは原料
中のフリーの酸素と反応し、Ｈ2 Ｏガスを生成し、この
Ｈ2 ＯガスがＴｉＣやＴｉ（Ｃ，Ｎ）のＣと反応し、組
成がずれてしまうので、好ましくない。そこでアルゴン
ガスや真空中において焼結することが好ましいのであ
る。
いてアルゴン雰囲気中又は真空中で無加圧焼結する理由
を述べると、Ｎ2 ガスではＴｉＣやＴｉ（Ｃ，Ｎ）の組
成が窒素側にずれたり、表面が窒化チタン（ＴｉＮ）に
なってしまい、好ましくない。また、Ｈ2 ガスでは原料
中のフリーの酸素と反応し、Ｈ2 Ｏガスを生成し、この
Ｈ2 ＯガスがＴｉＣやＴｉ（Ｃ，Ｎ）のＣと反応し、組
成がずれてしまうので、好ましくない。そこでアルゴン
ガスや真空中において焼結することが好ましいのであ
る。
【００１２】
【実施例】炭窒化チタン、Ｔｉ（Ｃ0.7 ，Ｎ0.3 ）の粉
体に、助剤としてステンレス鋼粉体１０〜３０ｗｔ％を
添加して混合物を作る。これらの粉体の粒度や作り方を
説明すると、炭窒化チタンおよびステンレス粉体を所定
量秤量し、トルエン溶媒中で混合する。
体に、助剤としてステンレス鋼粉体１０〜３０ｗｔ％を
添加して混合物を作る。これらの粉体の粒度や作り方を
説明すると、炭窒化チタンおよびステンレス粉体を所定
量秤量し、トルエン溶媒中で混合する。
【００１３】それら混合物に結合剤を添加混合して、ス
ラリーを得る。このスラリーの特性を説明すると、粘性
が１３０〜２１０ｃｐｓである。
ラリーを得る。このスラリーの特性を説明すると、粘性
が１３０〜２１０ｃｐｓである。
【００１４】そのようなスラリーを乾燥してから造粒す
る。造粒物の粒度は平均方向径を３０〜６０ｍｅｓｈと
した。
る。造粒物の粒度は平均方向径を３０〜６０ｍｅｓｈと
した。
【００１５】３００ＭＰａの圧力で前述の造粒物をＣＩ
Ｐ成形して圧粉体を得る。圧粉体の形状の例は２０
（幅）×５０（長さ）×１０（厚み）とした。その圧粉
体を水素ガス中６５０℃〜１０００℃の温度まで１００
℃／Ｈ〜６００℃／Ｈで昇温し、その温度に１時間保持
する。その後、非酸化性雰囲気（アルゴンガス又は真
空）で１３００℃〜１６００℃の範囲内の焼成温度で１
時間無加圧焼結し、炭窒化チタンの焼結体を得る。
Ｐ成形して圧粉体を得る。圧粉体の形状の例は２０
（幅）×５０（長さ）×１０（厚み）とした。その圧粉
体を水素ガス中６５０℃〜１０００℃の温度まで１００
℃／Ｈ〜６００℃／Ｈで昇温し、その温度に１時間保持
する。その後、非酸化性雰囲気（アルゴンガス又は真
空）で１３００℃〜１６００℃の範囲内の焼成温度で１
時間無加圧焼結し、炭窒化チタンの焼結体を得る。
【００１６】比較例 炭窒化チタン、Ｔｉ（Ｃ0.7 ，Ｎ0.3 ）の粉体に助剤と
してステンレス鋼粉体１０〜３０ｗｔ％を添加し、それ
らを結合剤添加のトルエン中で湿式混合して、スラリー
を得る。そのスラリーを乾燥してから、造粒した後、３
００ＭＰａの圧力でＣＩＰ成形して圧粉体を得る。その
圧粉体をアルゴンガス、水素ガス、窒素ガス又は真空の
雰囲気中、１３００℃〜１９００℃の範囲内の焼成温度
で１時間焼結し、炭窒化チタンの焼結体を得る。
してステンレス鋼粉体１０〜３０ｗｔ％を添加し、それ
らを結合剤添加のトルエン中で湿式混合して、スラリー
を得る。そのスラリーを乾燥してから、造粒した後、３
００ＭＰａの圧力でＣＩＰ成形して圧粉体を得る。その
圧粉体をアルゴンガス、水素ガス、窒素ガス又は真空の
雰囲気中、１３００℃〜１９００℃の範囲内の焼成温度
で１時間焼結し、炭窒化チタンの焼結体を得る。
【００１７】
【発明の効果】表１に焼成時の雰囲気による特性の違い
を示す。
を示す。
【００１８】
【表１】 図１及び図２はＴｉ（Ｃ、Ｎ）−ＳＵＳ３１６Ｌ系の助
剤添加量と曲げ強さ及び破壊靭性値ＫＩＣとの関係を示
す。
剤添加量と曲げ強さ及び破壊靭性値ＫＩＣとの関係を示
す。
【００１９】図３及び図４はＴｉ（Ｃ、Ｎ）系について
助剤添加量と曲げ強さ及び破壊靭性値ＫＩＣとの関係を
示す。
助剤添加量と曲げ強さ及び破壊靭性値ＫＩＣとの関係を
示す。
【００２０】図５及び図６はＴｉＣ系助剤添加量と曲げ
強さ及び破壊靭性値ＫＩＣとの関係を、図７はＴｉ
（Ｃ、Ｎ）系の助剤添加量と曲げ強さ及び破壊靭性値Ｋ
ＩＣとの関係を示す。
強さ及び破壊靭性値ＫＩＣとの関係を、図７はＴｉ
（Ｃ、Ｎ）系の助剤添加量と曲げ強さ及び破壊靭性値Ｋ
ＩＣとの関係を示す。
【００２１】他の助剤（Ｃｒ3 Ｃ2 、Ｍｏ2 等）系につ
いても同様の効果が認められる。また、他のサーメット
についても同様の効果が認められる。Ｆｅ助剤系では強
磁性体にすることが可能である。
いても同様の効果が認められる。また、他のサーメット
についても同様の効果が認められる。Ｆｅ助剤系では強
磁性体にすることが可能である。
【図１】Ｔｉ（Ｃ0.7 ，Ｎ0.3 ）−ＳＵＳ３１６Ｌ系焼
結体の曲げ強さとＳＵＳ３１６Ｌ添加率の関係を示すグ
ラフ。
結体の曲げ強さとＳＵＳ３１６Ｌ添加率の関係を示すグ
ラフ。
【図２】Ｔｉ（Ｃ0.7 ，Ｎ0.3 ）−ＳＵＳ３１６Ｌ系焼
結体の破壊靭性値ＫICとＳＵＳ３１６Ｌ添加率の関係を
示すグラフ。
結体の破壊靭性値ＫICとＳＵＳ３１６Ｌ添加率の関係を
示すグラフ。
【図３】Ｔｉ（Ｃ0.7 ，Ｎ0.3 ）−Ｎｉ系焼結体の曲げ
強さとＮｉ添加率の関係を示すグラフ。
強さとＮｉ添加率の関係を示すグラフ。
【図４】Ｔｉ（Ｃ0.7 ，Ｎ0.3 ）−Ｎｉ系焼結体の破壊
靭性値ＫICとＮｉ添加率の関係を示すグラフ。
靭性値ＫICとＮｉ添加率の関係を示すグラフ。
【図５】ＴｉＣ系焼結体（ＴｉＣ−Ｎ：ＴｉＣ−Ｎｉ系
ＴｉＣ−Ｓ：ＴｉＣ−ＳＵＳ３１６Ｌ系）の曲げ強さ
と金属粉末添加率の関係を示すグラフ。
ＴｉＣ−Ｓ：ＴｉＣ−ＳＵＳ３１６Ｌ系）の曲げ強さ
と金属粉末添加率の関係を示すグラフ。
【図６】ＴｉＣ系焼結体（ＴｉＣ−Ｎ：ＴｉＣ−Ｎｉ系
ＴｉＣ−Ｓ：ＴｉＣ−ＳＵＳ３１６Ｌ系）の破壊靭性
値ＫICと金属粉末添加率の関係を示すグラフ。
ＴｉＣ−Ｓ：ＴｉＣ−ＳＵＳ３１６Ｌ系）の破壊靭性
値ＫICと金属粉末添加率の関係を示すグラフ。
【図７】ＴｉＣＮ系焼結体（ＴｉＣＮ−Ｎ：ＴｉＣＮ−
Ｎｉ系 ＴｉＣＮ−Ｓ：ＴｉＣＮ−ＳＵＳ３１６Ｌ系）
の破壊靭性値ＫICと金属粉末添加率との関係を示すグラ
フ。
Ｎｉ系 ＴｉＣＮ−Ｓ：ＴｉＣＮ−ＳＵＳ３１６Ｌ系）
の破壊靭性値ＫICと金属粉末添加率との関係を示すグラ
フ。
フロントページの続き (72)発明者 斎藤 肇 愛知県愛知郡日進町東山７−1409
Claims (1)
- 【請求項１】 ７０〜９５ｗｔ％の炭窒化チタン又は炭
化チタンの粉末に、５〜３０ｗｔ％の原子番号２１〜２
９の遷移金属粉末またはステンレス鋼粉末を均一に混合
して混合物を作り、その混合物を所定の形状に成形して
成形物を作り、その成形物を水素ガス雰囲気中において
６５０℃〜１０００℃の温度まで加熱し、その後、アル
ゴン雰囲気中または真空中において１３００℃〜１６０
０℃の温度で無加圧焼結することを特徴とする炭窒化チ
タン又は炭化チタンの焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7138859A JPH08311576A (ja) | 1995-05-15 | 1995-05-15 | 炭窒化チタン又は炭化チタンの焼結体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7138859A JPH08311576A (ja) | 1995-05-15 | 1995-05-15 | 炭窒化チタン又は炭化チタンの焼結体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08311576A true JPH08311576A (ja) | 1996-11-26 |
Family
ID=15231816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7138859A Pending JPH08311576A (ja) | 1995-05-15 | 1995-05-15 | 炭窒化チタン又は炭化チタンの焼結体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08311576A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020150054A (ja) * | 2019-03-12 | 2020-09-17 | 日立金属株式会社 | 熱電変換材料の製造方法 |
-
1995
- 1995-05-15 JP JP7138859A patent/JPH08311576A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020150054A (ja) * | 2019-03-12 | 2020-09-17 | 日立金属株式会社 | 熱電変換材料の製造方法 |
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