JPS5844142B2 - チヨウコウゴウキン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炭化タングステン、炭化チタン、炭化バナジウ
ム、炭化ニオブ、炭化モリブデン、炭化タンタル、炭化
タンタルニオブ、炭化ジルコニウムの硬質金属炭化物も
しくはこれらの複合炭化物を鉄属金属で結合したいわゆ
る超硬合金に対し、ジルコニウムもしくは／およびハフ
ニウムを主成分とする窒化物もしくは炭窒化物を少量添
加することによって該焼結合金の緒特性を大巾に改良し
、特に切削工具に用いて耐久性を大きく延長せしめた新
規の超硬質合金に関するものである。

本発明以前にＺｒ、Ｈｆ の炭化物の添加が提案されて
いるが、（たとえば米国特許３２４５７６３）これら炭
化物の添加は合金の靭性を著しく低下させる欠点がある
。

またＺｒを水素化物として添加することも知られている
（金属学会１９７５年度秋期大会概要集ｐ３７３）がこ
の場合はＺｒＨ２の脱水素が３５０℃より開始し、以後
焼結中に炭化されるので、炭化物添加と同様な欠点を有
するのである。

本発明の第１の特徴はジルコニウムおよびハフニウムを
主成分とする窒化物または炭窒化物は真空焼結時でも安
定であり、高温まで窒素を保持しつづげ液相出現後はじ
めて一部分解するのであるが、液相出現時に炭化物とは
異り焼結を阻害しないことを見出したことにある。

このような現象の起る理由は明らかではないが該窒化物
または炭窒化物は液相出現時に一部の窒素を放出しため
に金属原子に対し非金属原子の少ないいわゆる非化学量
論組成となり焼結性が向上するのであろう。

本発明の第２の特徴は該添加物が合金中の重量Ｋ Ｌ
”’ＣＯ，１％〜３％という極めて少量で合金の耐摩耗
性と耐塑性変形性を向上させることを見出したことにあ
る。

理由の１つは添加した該添加物の一部が分解して結合相
に固溶したために生じた固溶強化であろう。

第２の理由は（Ｔｉ、Ｗ）Ｃ等の８１タイプの硬質相を
含む場合にあてはまることであるが、Ｚｒ、ＨｆのＮと
同時の固溶が８１ タイプの硬質相を固溶硬化させるこ
とにあろう。

第３の理由は該添加物そのものの耐摩耗性のよさの寄与
であるが、これはあまり効果がないと考えるべきであろ
う。

以上より明らかなように耐摩耗性はＺｒ、Ｈｆの添加量
によって増大することが期待されるがあまり多量に添加
すると今度は靭性も低下する。

代表例として４％ＴａＮｂＣ７１２％Ｔｉｃ −７５，
５％ｗＣ−８，５％Ｃｏ （いずれも重量パーセント
）のＷＣをＺ ｒＮＯ，９５に置きかえた場合について
の切削試験結果を第１図に示す。

第１図において、実線は逃げ面摩耗、点線は欠損するま
での時間を示す。

これより明らかなように耐摩耗性は０．１重量％と少量
添加で向上し、３％を越えるとあまり変化がない。

他方靭性は１％前后に最良点がある。少量側では耐熱性
がないために欠損しやす（多量側では合金が脆化するの
である。

Ｈｆ添加の場合や、合金組成によってやや差はあるが傾
向は変らない。

これら添加物をＺｒ、Ｈ４量に換算するとその有効範囲
はｏ、１重量％以上３重量％以下であってそのうちでも
０．２％〜２％が最適範囲である。

また窒化物の代わりに炭窒化物を用いても同様の効果が
あるが、この場合焼結性が悪くならないためには窒素量
≧炭素量であることが望ましい。

＊＊さらにジルコニウム、ハウニウム以外の元素との固
溶体の窒化物もしくは炭窒化物を添加しても同様の効果
が期待されるが、この場合固溶体中のジルコニウム、ハ
ウニウム量が少なすぎると結合相への効果が少なくなり
望ましくない。

従ってジルコニウム、ハウニウムの総量が固溶体炭窒化
物もしくは窒化物の金属成分の少なくとも５０原子％以
上であることが望ましい。

なお本合金の製造にあたっては窒化物又は炭窒化物を使
用しているので、これらの窒素が焼結中に液相に溶解す
る。

溶解した窒素の一部が泡末となって析出して来ることが
あるので液相消失までの冷却速度を約０．５℃／秒以上
に保つことが望ましい。

また本系合金は耐塑性変形性にすぐれているので、Ｔｉ
ｃ、ＴｉＮ他のコーティングの母材としても優れたもの
である。

以下実施例を示す。

実施例 １ 表１に示す原料組成からなる炭化タンクルニオブ（Ｔａ
ＮｂＣ）炭化タングステン（ＷＣ）炭化チタン（ＴｉＣ
）窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）及びコバル）（Ｃｏ）を
表２の配合組成にて秤取して、ステンレス製ボールミル
ボッ） ＷＣ−Ｃｏ合金製ボールを用いて約９６時間湿
式粉砕混合した混合物を８０℃にて減圧乾燥後有機結合
材を加えて２ｔ ／ｃｒｔｔにて成型し、真空中１４２
０℃で、６０分焼成した後０．ｂ した物理特性を表３に示す。

又これらの合金を表４の切削条件にて切削試験をした結
果を表５に示す。

この実施例により了解される様に、本発明合金は超硬合
金Ｐ２０とはｇ同等の靭性を有しながら※※ＰＩＯ以上
の耐摩耗性を有した画期的な合金である。

実施例 ２ 実施例１で使用したＷＣ，Ｃｏ、ＺｒＮ及び表１に示す
原料組成かも成る炭化ジルコニウム（ＺｒＣ）を実施例
１と同様なる混合条件及び焼成条件にて表６に示す配合
組成の合金を作成した。

又それらの合金の合金特性と切削条件及び切削特性をそ
れぞれ表７、表８、表９に示す。

実施例 ３ 実施例１にて使用したＴａＮｂＣ１ＴｉＣ，ＷＣ。

ＺｒＮ、Ｃｏ及び表１の原料組成から戒るニッケル（Ｎ
ｉ）を表１０の配合組成にて秤取して実施例１と同様な
る条件にて粉末を作威し真空中１４２０℃にて６０分焼
成した後１３００℃まで約り℃／秒なる速度にそ冷却し
た。

これらの根株的特性も併せて表１０に示す。

これらの合金を実施例１による切削試験を行なつた。

切削特性を表１ ■に示す。

実施例 ４ 実施例３のＯ合金のＷＣ量１重量パーセントを表１に示
す原料組成の窒化ハフニウム（ＨｆＮ）に置換えた合金
を実施例１における焼成条件による合金の機械特性はロ
ックウェル硬度にて９２．２、抗折力にて１４０ ｋｇ
／ ｍ７７であった。

これを実施例１による切削テストを行なったところ、旋
削試験においてはフランク摩耗で０．０７ｍｍ、クレー
タ摩耗は微少（＜０．０１ｍｌ ）であり、靭性テスト
では７分５０秒にて欠損した。

【図面の簡単な説明】 第１図は４％ＴａＮｂ Ｃ−１２％ＴｉＣ−７５，５％
ＷＣ−８，５％Ｃｏ （いずれも重量パーセント）の
背の一部をＺｒＮ ０．９５に置きかえた場合の切削試
験結果を示す図表である。 図中実線は逃げ面摩耗、点線は欠損までの時間を示す。 尚切削条件は実施例１と同条件である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 炭化タングステン、炭化チタン、炭化バナジウム、
   炭化ニオブ、炭化モリブデン、炭化タンタル、炭化タン
   クルニオブ、炭化ジルコニウムの硬質金属炭化物もしく
   はこれらの複合炭化物の一種または複数種を鉄属金属（
   鉄、コバルト、ニッケル）で結合したいわゆる超硬合金
   において、ジルコニウムもしくは／およびハフニウムを
   主成分とする窒化物もしくは炭窒化物をジルコニウムも
   しくはハフニウム量に換算して総量で０．１重量％以上
   ２．５重量％以下含有してなることを特徴とする焼結超
   硬合金。