JPS59146918A - 複炭化物の製造方法 - Google Patents

複炭化物の製造方法

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JPS59146918A
JPS59146918A JP58019601A JP1960183A JPS59146918A JP S59146918 A JPS59146918 A JP S59146918A JP 58019601 A JP58019601 A JP 58019601A JP 1960183 A JP1960183 A JP 1960183A JP S59146918 A JPS59146918 A JP S59146918A
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JP
Japan
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titanium
titanium carbide
carbide
carbon
tic
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Pending
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JP58019601A
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English (en)
Inventor
Takeshi Goto
後藤 武司
Takashi Hasegawa
孝 長谷川
Akiyoshi Kato
加藤 明美
Yoichi Itakura
板倉 洋一
Keiichiro Nishizawa
西沢 恵一郎
Masayuki Kudo
正行 工藤
Masaru Kawakami
勝 川上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tosoh Corp
Original Assignee
Toyo Soda Manufacturing Co Ltd
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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】 従来より、領切削用の炭化タングステン基超硬合金の耐
酸化性の向上のため、又は被削材との溶着防止のために
、これにチタンカーバイド(TiC)が添加されて(超
硬合金工具のうち、M種及びP槓に属する)用いられて
きたが、醇近は、切削機械の自動化及び^速度切削の必
要性の増大に伴い、TiC系サーメット工具の需要も増
大してきた。
しかし、切削工具としてのサーメット工具は、TlCの
持つ慣性により高泥度での高速切削で特徴が発揮される
が、一方、靭性が低いため欠損しやすく、イぎ相性に欠
けるところがあり、いわゆる、仕上 切削にしか適用で
きないとのイメージが強かった。従来、高靭体化の対策
として’l’iC−M。
(あるいはIvlo20 ) −N iの基本合金組ル
yに、他の炭化物ノ(例えば、WC,Tag、  Nb
0JあるいはT i Nを添加することにより、靭性を
〜1くした複雑な組成をもつサーメット工具が提案され
てきた。この靭性の向上により高速仕上切削のみでなく
、黒皮。
偏肉からの切削(重切削りまで使用でき、切削速度と寿
@i延長の双方の特質を有するまでに到っている。
これら炭化−の基本合金への添加(特に超硬合金に添加
の場合)は、まずTiC・WCとかTiO*WO拳Ta
Cの複炭化物として使用するのが通常である。
特に、TICは金属との濡れ性が悪(、単身で添加する
と焼結時に巣などの欠陥が発生し、工具の機械的特性を
低下させる原因となる。
前述の複炭化物は、例えば、TiC5WOではWCの六
方晶系が消滅しTiCの立方晶系のみがX@回折で観、
祭され、Wは面心立方格子のTiと入れかわった、Ti
CにWCが固溶した固溶体を形成している( T i 
0−We−Ta Oのトリプル・カーバイドも同じ)。
さて、この複炭化物の製造方法としては、小規僕の場合
には、例えば、Ti0eWOの場合には加熱による方法
(Ti0eWO−+TiC−WC)により製造するが、
次の様な問題がある。
(1)粒子が大きくなる ■ 処理品は強く焼結するため粉砕が難しい■ コスト
高 そのため一般には、次の方法か主流であると言われてい
る。
(2000°C) Ti02+W十〇    −+    Ti0eWOま
た、ニッケル(N1)浴中でW、Ti及び黒鉛を約20
00℃で反応せしめ徐冷却後、粉砕し、酸洗浄(王水)
にて脱N1及び遊離炭素を比重選鉱法などにより除去し
、複炭化物を作る方法(いわゆるメンストラム法−ME
NSTRAUM )もある。
しかし、これらの方法も筒湛尾を必要するなど、必ずし
も好ましい方法とは言えない。
また、TiC+WO3+40−+ TiCIIWOなる
反応式で示される複炭化物の生成法もあるか、この方法
は(1)遊離炭素や酸素が残貿しやすい ■ 炭材配合の調節かi+LLい などの問題があって、WC/TユC=5/95(重句比
)などWCの割合が比較的低いものは製造できるが、そ
の割合のhいものは製造困龍で、WC/’ric=s 
O/ 50がほぼ製造の限界と言われている。
本発明者らは、TIC系複炭化物を製造するに際し、あ
る種のチタン源を用いることにより、超硬材料として用
いる好適なTie系複炭化物を得ることを見い出した。
即ち、本発明では、結合炭素量が比較的低く、又、好ま
しくは少量のハロゲン、遊離炭素、酸素の一種以上を含
むTiO(この憬なTiCを粗TiCと略称する)を用
いることを特徴とするものである。
本発明で用いる粗Tieは、前記した条件を満足すれば
従来から提案されているTic製造方法で製造されたも
ので良いが、特に好ましくはチタンのハロゲン化物、特
に塩化物を原料として製造されたTi(1!(チタンハ
ロゲン化物法と略称するンである。
チタンのハロゲン化物(TiCl4.  Ti(J3 
、  TiCl2 。
TiBr3 等ノは、炭素質の存在下、還元材と共に加
熱(700〜1100℃) シTiCとするが、この際
得られるTiCは完全な形でのTiCではない。
即ち、結合炭素(理論炭素含有量20.05 wt%)
も16〜19wt%で遊離炭素、酸素、ハロゲン、更に
用いた還元材等が含まれている。この様な粗TiCは必
要に応じて更に炭素又は酸素源を配合して加熱熟成し、
高純度のTiCとしている。
粗TiC中に含まれる遊離炭素は1〜10wt%、又、
酸素は0.1〜5wt%、更にハロゲンは0.01〜1
 wt%である。
次に粗Ticを用いた複炭化物の製法について述べる。
粗TiCは、複炭化物の他の成分(W、  Ta、  
Nb。
Orなどの一種以上)の酸化物及び粗TiC中に含まれ
る酸素並びに前記酸化物中の酸素成分と結合するに十分
な量の炭素、更に炭化物を構成するに十分な量の炭素を
配合し、加熱処理する。尚、前記した炭素の配合は、粗
TiCに予め含まれる様に処理(例えば、チタン塩化物
と炭素及びAlなとの還元材とで粗’riOを製造する
際、過剰の炭素を用いてこれを行ない、遊離炭素を残存
させる)したものを用いてもよい。
ここで用いる炭素は、人造黒鉛、カーボンブラックなど
である。
前記配合物は、そのままの状態か、又、好ましくはペレ
ット状に成型し、加熱処理する。
加熱はアルゴンなどの不活性雰囲気中、又減圧下で10
00℃以上、好ましくは1200°C以上で加熱する。
又、加熱時間は加熱温度にもよるか、10分以上で十分
である。
尚、三種以上の複炭化物を得るには、粗TiCとそれぞ
れの酸化物又は二種の複炭化物に、更に他の成分の酸化
物を配合し、同様に繰返し熱処理を行なって得る。
本発明では、TIC以外の成分の割合が大きい複炭化物
が得られる点に大きな特徴があるか、その割合か5〜7
0 wt%の範囲で可能であり、高純度の複炭化物の固
溶体が得られる。このことは、特にチタンハロゲン化物
法で得た粗TiCを用いた時に顕著である。この理由は
必ずしも明らかでないが、この粗TiC中に含まれる遊
離炭素、酸素、塩素、更に還元剤等の倣量成分が複雑に
影響しているものと考えられる。
以下、その効果を実施例により説明する。
実施例1 チタン塩化物法(三塩化チタン、炭素、 A4をアルゴ
ン雰囲気中で1000℃にて1時1u3加熱)で次の組
成(wt%)の(粗)TICを得た。
(全炭素) (遊離炭素) (結合炭素)op、tat
T、 OF、 CC,0 22,95,617,31,90,6(12この時のT
iCl3 、  Al粉、グラファイト粉の原料中のT
i、  Al、  C元素の配合比はTi:ACC= 
1 :0.92:1 (モル比ンである。
この粗TiCをそのまま熱処理(1800℃×1.5h
r、減圧下)したところ、次の様な組成(wt%)のT
ieになった T、OF、CC,COAlCl 22.4  2.50  19.9  0.01   
(0,1(0,01この様に最終製品にすると2.5%
の過剰炭素を言む、。
この粗Ti0100に対してWO2を12.31重量部
ンの割合で配合した試料1kgにエタノール5 wt%
を添加し汎用のミキサーで約1時間混合した後、30φ
×15Hのペレット状に成型圧力1 t/cm2で成型
し、乾燥後、熱処理炉に装入し、Ariな換した。昇温
速助約15〜20℃/Mで1200℃まで昇温し5分間
保持した。次に真空ポンプにて排気し、減圧下(約1m
mHg)のもとで6〜15’C/ Mの昇温速度で18
20℃まで昇温し、60分間保持(その間の系内の到達
真空度は0.7mmHg(1820℃ハであった。
得られた複炭化物はX線回折でTicO固浴体であるこ
とがわかった。また化学分析の結果を示すと次の椋であ
った(wt%)。
T、OF、CW     Ti     01a4  
 Q、09  9.2  72.4   G、01実施
例2 実施例1と同一の組成の粗Tieを使用し、次の原料配
合で、混合成型し乾燥した 粗TiC:WO3:C= 100:112:20 (N
置部ンこのペレット約12409を実施例1と同様の昇
温速度及び雰囲気(圧力)で1860℃、5時間の減圧
下処理をしたところ、下に示す組成のWC!/TiC!
中50150(wt%比)の複炭化物を約9307回収
した。尚、比較のために市販品(We/TiC=507
50)の組成(wt%)も併せて示した。図−1にX線
回折線図を示す(Ou:KoL)。
実施例3 実施例1と同一の組成の粗TiCを便用し、WO2゜グ
ラファイトを次の配合で混住、成型、乾燥しペレット状
にした。
粗Tie:W03:0=100:240:45 (−車
量比ンこのベレット1kgを実施例2と同じ条件で熱処
理したところ、次の組成(wt%〕の複炭化物0.75
 kgを侍た。
T、CF、OW     Ti    010,9  
 α02   63.5.25.2  0.02図−2
にX線回折結果を示す。図−3は処理前の混合原料のX
線図である。
実施例4 次の組成(wt%)の粗TICをチタン塩化物法により
作成した。
T、C!  F、OO,0OAt   C122,55
,317,02,11,50,14この粗TICの18
00℃x 1.5 hrの減圧下での熱処理では次の組
成(wt%〕のTicとなる。
T、OF、CO,COAt     C122,02,
119,90,02(0,1(0,01つまり、21%
の遊離炭素のTicとなる。
この粗TiCを原料にWO5,グラファイトを次の組成
(wt%)で配合した試料5002をボールミル(ポッ
ト容積約11で超硬ボール1に9装入して60分間混合
した(エタノール25Qc添加)。
粗T i OWO3C 10017554,2 混合後、実施例1と同様に50φx15H$の寸法に成
型し、乾燥後、1a3o℃、2時曲(減圧下1.0 m
mHg以下)の熱処理を打った。生成した複炭化物はW
C/TiC= 60 /40の組成のもので約662?
回収した。組成(wt%)を次に示す。
T、C!    F、CW     Ti     0
11.5  103  57.0  Fl、2  0.
03この複炭化物3001に更にTa2O,と黒鉛粉を
次の割合で配合した。
このものを実施例2と同僚に混合、成型9.1830℃
で3時間の減圧処理をして、次の組成(wt%)のトリ
プル複炭化物的6752を回収した。x緋回折ではWC
−TiOとほぼ同一の固浴体であることが確認された。
T、OF、C!     W     Ti    T
a     010.3  0.03  45.5 2
5.0 1’a8   [102比較例 市販のTic 粉末(平均粒径1μm)をWO/Tic
−7U150となる様にWO,及び黒鉛粉とに混合(0
/W03 モル比3.6及び5.8 ) L、実施例1
と同、泳に成型、加熱したが、図−4に示した通り完全
な固浴体の生成は困難であった。
(図中(a)+!、c/wo33.6. (b)&i同
3.8 ノm合テアル)
【図面の簡単な説明】
図−1〜図−4は、実施例及び比較例(図−49で侍た
生成物、又は原料(図−3)のX線回折線図である。 特許出願人 東洋留達工業株式会社 104

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 CII  理論炭素結hp未満の炭化チタンとチタン以
    外の金属酸化物及び炭素との混合物を不活性雰囲気下及
    び/又は減圧下で加熱することを特徴とする複炭化物の
    製造方法。 (2)  炭化チタンかチタンのハロゲン化物と炭素と
    の反応で得たものである特許請求の範囲第1項の方法。 (31炭化チタンがチタンの塩化物Iと炭素との反応で
    得たものであり、かつ、ハロゲン、遊離炭素、酸素の一
    神以上を含むものである%許請求の範囲第1又は2項記
    d^の方法。 (4)金属酸化物1として、W、Ta、 Nb、Orの
    酸化物を用いる特許請求の範囲第1〜3項いずれか記載
    の方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7858187B2 (en) 2006-03-29 2010-12-28 Honeywell International Inc. Bonding of carbon-carbon composites using titanium carbide
US7922845B2 (en) 2006-03-29 2011-04-12 Honeywell International Inc. Apparatus and methods for bonding carbon-carbon composites through a reactant layer
CN103667846A (zh) * 2013-12-16 2014-03-26 华北电力大学(保定) 一种无相界碳化钛梯度材料的制备方法
CN111185592A (zh) * 2020-02-24 2020-05-22 北京科技大学 一种固相除氧制备高性能粉末冶金钛及钛合金制品的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5391922A (en) * 1977-08-12 1978-08-12 Nippon Tungsten Method of making material for ceramic tools

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