JPS61111967A - 炭化物―ほう化物をベースとする材料およびその成形体の製造方法 - Google Patents

炭化物―ほう化物をベースとする材料およびその成形体の製造方法

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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】 本発明は炭化ほう素−遷移金属ほう化物の成形体および
その製造方法に関するものである。
窒化物のほかに所要に応じて炭化ほう素のような炭化物
、ほう化クロム、ほう化ジルコニウム、ほう化チタン、
ほう化モリブデン、ほう化タンタル、ほう化タングステ
ンおよびほう化バナジウムのようなほう化物を含有する
混合物、合金またはセラミック材料が知られている。こ
れらの材料は極めて高い硬度を有し、例えば、砂吹出し
ノズルとして、といし車を処理するためおよび他の大き
な荷重を受ける物品を製造するために使用されている。
炭化ほう素に基づく合金および混合物は甑めて優れた材
料研削特性を示すが、多くの材料時　　。
性において満足できるものではない（「パウダー・メタ
ラージイ・インターナショナル（ｐＯＷｄｅｒｍｅｔａ
ｌｌｕｒｇｙ　１ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　）　１１
９８８　＃第５巻第２０１〜２０５頁）ことが知られて
いる。このことはほう化物および／または窒化物のよう
な他の成分を含有するかかる炭化ほう素材料にもあては
まる。
本発明の目的は全く満足できる特性を有する炭とにある
。
この目的は、炭化ほう素−遷移金属ほう化物に基づく材
料および成形体を製造するに当り、微細炭化ほう素粉末
をほう素および遷移金属炭化物と緊化物−ほう化物の成
形体の製造方法により達成される。
本発明方法において使用する微細粉末状すなわち微粒状
の炭化ほう素は大部分が０．５〜約５０μｍの範囲、特
に１〜１０μｍの範囲の粒度を有する。
本発明方法を実施するにはＢ、Ｏが好ましいが、他の炭
化カーバイドも使用できる。微細粉末状、特に無定形の
ほう素を使用するのが有利であることが分った。
本発明方法において必須要件である緊密に接触させるこ
とは混合の結果として起り、この際かきまぜ装置、タン
ブラミキサ等のような混合装置を使用できる。
本発明方法を実施するには、ケイ素および／またはコバ
ルトの存在下に緊密な混合を行うのが好都合であること
が分った。この際特に微細粉末状金属ケイ素を使用する
。
特に、遷移金属炭化物として炭化タングステンおよび／
または炭化チタンを使用するのが有利である。本発明方
法を実施するに当っては、普通ＷＯおよび／またはＴｉ
Ｃを使用するのが好ましい。混合操作は磨砕によって著
しく促進される。この場合特にｗａ　、−ｃｏまたはＷ
Ｏ−Ｔｉ０−　Ｃｏ　（７）ような遷移金属炭化物とコ
バルトとからなる球を使用して行い、この際なかんずく
補助材として作用するコバルトをこのようにして遷移金
属炭化物との合金の形態で本発明方法に使用できる。こ
の超硬合金球は大部分が０．５〜５關、特に約１〜２誠
の範囲の直径を有する。この際、磨砕機内で炭化タング
ステン−コバルト−または炭化タングステン−炭化チタ
ン−コバルト−超硬合金のかきまぜ機を使用して行うの
が好都合であることが分った。磨砕の際に有機溶媒とし
て飽和炭化水素のような不活性媒質、特にアリール炭化
水素並びにペンゾール、ざらにアルコール類、例えば脂
肪族Ｏ工〜Ｏ，アルスール、特にプロパツールを使用で
キル。
本発明方法を実施するには炭化タングステンおよび／ま
たは炭化チタンが全く好ましいが、これらの炭化物を少
くとも部分的に他の遷移金属炭化物、例えば、炭化ジル
コニウム、炭化クロム、炭化チタンで置き換えることが
できる。
混合順序は厳密なものではないが、先ず炭化ほう素”粉
末をほう素およびケイ素と混合し、次いで生成した粉末
を遷移金属炭化物と共に、特に炭化タングステンおよび
コバルトと共に、あるいは炭化タングステン、炭化チタ
ンおよびコバルトと共に、所要に応じて有機溶媒の存在
下に粉砕するのが適当であることが分った。特に、粉砕
・混合を炭化ほう素の粒度が１μｍより小さくなるまで
行う１のが適当であることが分った。これにより、必須
成分として０．１〜０．５μｍまたはこれより小ざい炭
化ほう素粒子を含有する混合物を製造することができる
。
本発明方法を実施するに轟っでは、次の組成：炭化ほう
素　　　　　　　２５〜７５重ｔチほう素　　　　　　
　　　１５〜４０！量チけい素　　　　　　　　　　θ
〜　８重ｔチ炭化タングステンおよび／または炭化チタ
ン１５〜５Ｑ：ｌ［蓋チ コバルト　　　　　　　　　　θ〜　６重量％からなる
混合物を作るのが好ましい。この際ほう素置は使用した
遷移金属炭化物を対応するほう化物に転化するのに少く
とも充分であって、好ましくは遊離した炭化物の炭素と
結合することができる分量とする。
このようにして得られた生成物を、通常の粉末冶金法で
粉末を高ｉ加ａ圧することにより成形体に変える場合に
は、真空中または不活性雰囲気、特〜１８５０℃の温度
で行う。
また本発明は上述の方法によって製造することができる
炭化ほう素−ほう化タングステンおよび／またはほう化
チタンを含有する合金からなる成形体に関するものであ
る。特に本発明は、粉末冶金法で製造した成形体、特に
刃物、例えば超硬合金チップ等において、次の組成二 炭化ほう素　　　　　　　６６〜８５容量チ遷移金属ほ
う化物　　　　３４〜１５容量チを有することを特徴と
する成形体に関するもので、遷移金属ほう化物としては
ほう化タングステン単独またはほう化タングステンとほ
う化チタンが好ましい。ほう化タングステン対ほう化チ
タンの容積割合は特に８：１〜２：１である。特に）２
容量チの炭化ほう素および２８容量チの遷移金属ほう化
物、特に上述の遷移金属ほう化物の組成を有する成形体
が適当であることが分った。
本発明に係る材料はセラミック材料または超硬合金と呼
ばれることが多い。本発明方法によって製造される成形
体は特に磨耗に曝される部材、特に削切工具の刃物、な
かんずく岩石採掘または金属加工、装甲等のための材料
として使用することができる。本発明方法によって製造
される生成物では、炭化物相はＢ、０として存在するの
が普通で、他方炭化タングステンおよび炭化チタンを使
用する場合にはほう化物相はＷ、Ｂ、またはＴｉＢ、と
して存在するのが普通である。
次に本発明を実施例について説明する。
実施例１ ５７重量％の炭化ほう素粉末（１〜７μｍ）、８５．５
重量％の無定形ほう素（９５％）および７．５重量％の
微細Ｓ土粉末をタンブラミキサ内で１時間混合した。こ
の混合物４０ｇを、３ｉｃ９の超硬合釜球（炭化タング
ステン−コバルトまたは炭化タングステン−炭化チタン
−コバルト）および超硬合金球かきまぜ機（１ｏ　ｏ　
ｏ　ｒｐｍ　）を具える磨砕機内で、プロパツール中で
粉砕した。粉砕時間は最高４時間とした。次いで磨砕粉
末を回転蒸発器内でプロパツールから分離し、乾燥した
。
次いで、生成した粉末の粉砕をｗＣ−ｃｏボールミル内
で行い、粉砕の際に微細粉末にならなかった大きい塊（
ふるいの網目の開き０．１５ｍ）をふるい分けた。′プ
レスにおいて一軸成形型を用いて錠剤を製造し、この際
６３５　ＭＰａの圧力で冷間子これを窒化ほう素で被覆
して粉末とグラファイトとの反応を防止した。２５　Ｍ
Ｐａの圧力を加え、１０００℃まで加熱し、この温度に
４５分間維持した。次いでプレス圧力をａｓＭＩ’ａに
上昇し、４０に７分の割合で１８００℃に加熱した。１
８００℃における停止時間を８分間とした。次いで５分
以内に１０００℃より低い温度まで冷却し、この際圧力
を１０　ＭＰａに下げた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、炭化ほう素−遷移金属ほう化物に基づく材料および
    成形体を製造するに当り、 微細炭化ほう素粉末をほう素および遷移金属炭化物と緊
    密に接触させ、次いで、成形体を製造するために、生成
    した粉末を高温において加圧することを特徴とする炭化
    物−ほう化物の成形体の製造方法。 ２、前記ほう素を微細粉末形態、特に無定形で使用する
    特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、所要に応じて微細けい素粉末および／またはコバル
    トの存在下に緊密な混合を行う特許請求の範囲第１項ま
    たは第２項記載の方法。 ４、前記遷移金属炭化物として炭化タングステンおよび
    ／または炭化チタンを使用する特許請求の範囲第１〜３
    項のいずれか一つの項に記載の方法。 ５、前記遷移金属炭化物およびコバルトを特に直径０．
    ５〜２．５ｍｍの超硬合金球の形態で使用する特許請求
    の範囲第１〜４項のいずれか一つの項に記載の方法。 ６、先ず炭化ほう素粉末をほう素およびけい素と混合し
    、次いで生成した粉末を炭化タングステンおよびコバル
    トと共にあるいは炭化タングステン、炭化チタンおよび
    コバルトと共に、所要に応じて有機溶媒の存在下に粉砕
    する特許請求の範囲第１〜５項のいずれか一つの項に記
    載の方法。 ７、炭化タングステンまたは炭化チタンを少くとも部分
    的に他の遷移金属炭化物、特に炭化ジルコニウム、炭化
    クロムおよび／または炭化タンタルで置き換える特許請
    求の範囲第１〜６項のいずれか一つの項に記載の方法。 ８、炭化ほう素の粒度が１μｍより小さくなるまで粉砕
    を行う特許請求の範囲第１〜７項のいずれか一つの項に
    記載の方法。 ９、次の成分： 炭化ほう素　２５〜７５重量％ ほう素　１５〜４０重量％ けい素　０〜８重量％ 炭化タングステンおよび／または炭化チタン　１０〜５
    ０重量％ コバルト　０〜６重量％ を混合する特許請求の範囲第１〜８項のいずれか一つの
    項に記載の方法。 粉末冶金法で製造した炭化物−ほう化物の成形体、特に
    刃物において、次の組成： 炭化ほう素　６６〜８５容量％ 遷移金属ほう化物　３４〜１５容量％ を有することを特徴とする炭化物−ほう化物の成形体。 次の組成： 炭化ほう素　７２容量％ 遷移金属ほう化物　２８容量％ を有し、前記遷移金属ほう化物が特にほう化タングステ
    ン単独またはほう化タングステンとほう化チタンである
    特許請求の範囲第１０項記載の成形体。
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