JPS61291408A - 複炭窒化物の製造法 - Google Patents
複炭窒化物の製造法Info
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- JPS61291408A JPS61291408A JP60131150A JP13115085A JPS61291408A JP S61291408 A JPS61291408 A JP S61291408A JP 60131150 A JP60131150 A JP 60131150A JP 13115085 A JP13115085 A JP 13115085A JP S61291408 A JPS61291408 A JP S61291408A
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- carbonitride
- double carbonitride
- carbon
- cermet
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明はＴｉ（ＣＮ）基焼結硬質合金切削工具を製造す
るにあたって、焼結中に脱窒現象を生じがたいため焼結
性が著しく改善される複炭窒化物の製造法を提供するこ
とにある。
るにあたって、焼結中に脱窒現象を生じがたいため焼結
性が著しく改善される複炭窒化物の製造法を提供するこ
とにある。
ＴｉＣ基焼結硬質合金は、ＷＣ基焼結硬質合金に比べ鋼
との溶着性に優れるため、仕上げ切削を中心にＷＣ基焼
結硬質合金にかわって使用されている。ＴｉＣ基焼結硬
質合金は、切削工具としてみると耐塑性変形性、耐熱疲
労性が劣るため、その使用領域は限られたものであった
が、窒化物を添加するとこれ等の特性が著しく改善され
ることが知られている。（特公昭４９−１３６４号）こ
のＴｉＣ基焼結硬質合金に窒化物を添加したＴｉ（ＣＮ
）基焼結硬質合金（以下サーメットと称す）はたしかに
、窒化物を添加したことによって硬質相が著しく微粒化
するため、ＴｉＣ基焼結硬質合金の欠点であった耐塑性
変形性、耐熱疲労性が著しく改善されるもの＼、焼結硬
質合金の一般的な製造法である真空焼結中に添加した窒
化物が分解し、いわゆる脱窒現象を生じるため焼結して
得られたサーメットに残留する窒素量は、焼結前に比べ
大幅に減少することから窒化物添加効果が少ないこと、
さらには窒化物が分解する際生じた窒素ガスが、該サー
メットの焼結性を損ねることなどが知られている。その
ため特公昭４９−１３６４号では、該サーメットを真空
中ではなく窒素雰囲気中で焼結することによって窒化物
の分解をおさえる技術が開示されている。
との溶着性に優れるため、仕上げ切削を中心にＷＣ基焼
結硬質合金にかわって使用されている。ＴｉＣ基焼結硬
質合金は、切削工具としてみると耐塑性変形性、耐熱疲
労性が劣るため、その使用領域は限られたものであった
が、窒化物を添加するとこれ等の特性が著しく改善され
ることが知られている。（特公昭４９−１３６４号）こ
のＴｉＣ基焼結硬質合金に窒化物を添加したＴｉ（ＣＮ
）基焼結硬質合金（以下サーメットと称す）はたしかに
、窒化物を添加したことによって硬質相が著しく微粒化
するため、ＴｉＣ基焼結硬質合金の欠点であった耐塑性
変形性、耐熱疲労性が著しく改善されるもの＼、焼結硬
質合金の一般的な製造法である真空焼結中に添加した窒
化物が分解し、いわゆる脱窒現象を生じるため焼結して
得られたサーメットに残留する窒素量は、焼結前に比べ
大幅に減少することから窒化物添加効果が少ないこと、
さらには窒化物が分解する際生じた窒素ガスが、該サー
メットの焼結性を損ねることなどが知られている。その
ため特公昭４９−１３６４号では、該サーメットを真空
中ではなく窒素雰囲気中で焼結することによって窒化物
の分解をおさえる技術が開示されている。
たしかにこの方法に従って窒素雰囲気中で焼結すると一
定の窒素分圧（通常５０〜８０ｔｏｒｒ）までは、満足
に焼結しうるがそれ以上の窒素分圧下では焼結時に該サ
ーメットからの脱ガスが不十分となり、得られたサーメ
ットにボアが残留するためサーメットに添加しうる窒化
物にはおのずと制限があった。この問題の解決方法とし
て特公昭５６−５１２０１号では、あらかじめＴｉとＷ
あるいはＴｉとＭｏの複炭窒化物と製造しておくと、こ
の複炭窒化物はＴｉおよびＮに富む芯部をＷあるいはＭ
ｏとＣに富む周辺部が包囲した２相構造をもつこと、そ
してＮに冨む相は焼結中に結合金属とは直接接しないた
め、高真空上焼結しても分解による脱窒は、最小におさ
えられると開示されている。
定の窒素分圧（通常５０〜８０ｔｏｒｒ）までは、満足
に焼結しうるがそれ以上の窒素分圧下では焼結時に該サ
ーメットからの脱ガスが不十分となり、得られたサーメ
ットにボアが残留するためサーメットに添加しうる窒化
物にはおのずと制限があった。この問題の解決方法とし
て特公昭５６−５１２０１号では、あらかじめＴｉとＷ
あるいはＴｉとＭｏの複炭窒化物と製造しておくと、こ
の複炭窒化物はＴｉおよびＮに富む芯部をＷあるいはＭ
ｏとＣに富む周辺部が包囲した２相構造をもつこと、そ
してＮに冨む相は焼結中に結合金属とは直接接しないた
め、高真空上焼結しても分解による脱窒は、最小におさ
えられると開示されている。
そして、この複炭窒化物の製造方法としては金属粉末お
よび金属炭化物粉末の混合物を１４００℃〜１８００℃
の温度にて窒素ガスと反応させる製造法が開示されてい
る。
よび金属炭化物粉末の混合物を１４００℃〜１８００℃
の温度にて窒素ガスと反応させる製造法が開示されてい
る。
この方法によって実際に複炭窒化物を製造してみたとこ
ろ、得られた複炭窒化物は平均粒径が４〜５μ（走査型
電子顕微鏡の観察による）程度の粒径をもつ、この複炭
窒化物に結合金属であるＮｉ、Ｇｏなどを添加し、通常
の方法（ボールミル）にて湿式粉砕して、のちに再び走
査型の電子顕微鏡にて粉末を観察してみたところ、複炭
窒化物はすべて粒内にて粉砕されて平均粒径は１μ以下
のきわめて微細な粒子となっていた。
ろ、得られた複炭窒化物は平均粒径が４〜５μ（走査型
電子顕微鏡の観察による）程度の粒径をもつ、この複炭
窒化物に結合金属であるＮｉ、Ｇｏなどを添加し、通常
の方法（ボールミル）にて湿式粉砕して、のちに再び走
査型の電子顕微鏡にて粉末を観察してみたところ、複炭
窒化物はすべて粒内にて粉砕されて平均粒径は１μ以下
のきわめて微細な粒子となっていた。
即ち、特公昭５６−５１２０１号の提案したとおり複炭
窒化物を作成しても、通常のサーメットの製造方法であ
る湿式混合粉砕を行うと、複炭窒化物がすべて粒内で粉
砕されるため、複炭窒化物製造時に生じた２相構造は粉
砕後はたちたれない（粒内で破壊されるため）ため、Ｎ
に冨む相は焼結中結合金属と直接接するため、高真空中
で焼結するとやはり分解し、脱窒現象を生じることが判
明した。
窒化物を作成しても、通常のサーメットの製造方法であ
る湿式混合粉砕を行うと、複炭窒化物がすべて粒内で粉
砕されるため、複炭窒化物製造時に生じた２相構造は粉
砕後はたちたれない（粒内で破壊されるため）ため、Ｎ
に冨む相は焼結中結合金属と直接接するため、高真空中
で焼結するとやはり分解し、脱窒現象を生じることが判
明した。
発明者は各種の出発原料を用いてＴｉとＷ、ＴｉとＭｏ
、 ＴｉとＴａとＷなどの複炭窒化物生成について検討
を続けてきた。その結果出発原料としてきわめて微細な
酸化チタンを主原料とし、これに炭素を加え窒素雰囲気
中で反応させると、きわめて微細な複炭窒化物が得られ
るという知見を得ている。
、 ＴｉとＴａとＷなどの複炭窒化物生成について検討
を続けてきた。その結果出発原料としてきわめて微細な
酸化チタンを主原料とし、これに炭素を加え窒素雰囲気
中で反応させると、きわめて微細な複炭窒化物が得られ
るという知見を得ている。
そしてこれら複炭窒化物に結合金属であるＮｉ、Ｃ。
などを添加し、湿式にて混合粉砕したのち走査型電子顕
微鏡にて粉末を観察したところ、複炭窒化物は１次粒子
の集合体である。２次粒子はたしかに粉砕されているも
の−いずれも当初の１次粒子が分散してい為にすぎず、
１次粒子の粒内での粉砕はほとんど認められなかった。
微鏡にて粉末を観察したところ、複炭窒化物は１次粒子
の集合体である。２次粒子はたしかに粉砕されているも
の−いずれも当初の１次粒子が分散してい為にすぎず、
１次粒子の粒内での粉砕はほとんど認められなかった。
従って、この１次粒子は特公昭５６−５１２０１号のい
う２相構造をもつものと考えられるため、Ｎに冨む相が
焼結中、直接結合金属に接しないため高真空中で焼結し
ても脱窒はきわめて少ないのではないかと考えた。この
考え方に従って実際にサーメットを作成したところ予想
どおりの効果が得られた。
う２相構造をもつものと考えられるため、Ｎに冨む相が
焼結中、直接結合金属に接しないため高真空中で焼結し
ても脱窒はきわめて少ないのではないかと考えた。この
考え方に従って実際にサーメットを作成したところ予想
どおりの効果が得られた。
以下限定理由について説明する。
イ、複炭窒化物の組成。
特公昭５６−５１２０１号ではＴｉとＷおよびＴｉとＨ
Ｏの複炭窒化物が提案されている。しかし実際にはＴａ
を添加するとサーメットの耐熱疲労性が著しく向上する
ことから、Ｔａを添加するのが一般的である。
Ｏの複炭窒化物が提案されている。しかし実際にはＴａ
を添加するとサーメットの耐熱疲労性が著しく向上する
ことから、Ｔａを添加するのが一般的である。
又Ｗはサーメットの靭性上不可欠であることから、複炭
窒化物の組成としては金属成分としてＴｉ、Ｔａ。
窒化物の組成としては金属成分としてＴｉ、Ｔａ。
ＷおよびＴｉ＋Ｔａ＋Ｍｏ＋ Ｗが好ましい。
口、複炭窒化物の組成範囲
本発明はＴｉ（ＣＮ）基焼結硬質合金の原料に関する。
そのため金属成分におけるＴｉの割合が原子比で０．５
以下になると、該サーメットの耐摩耗性が０．９以上で
は靭性が不足するため好ましくない。
以下になると、該サーメットの耐摩耗性が０．９以上で
は靭性が不足するため好ましくない。
非金属成分におけるＮの割合が原子比で０．２以下では
窒化物添加の効果が乏しく、０．８以上では該サーメッ
トの硬度が低くなりすぎ好ましくない。
窒化物添加の効果が乏しく、０．８以上では該サーメッ
トの硬度が低くなりすぎ好ましくない。
又ＭｏはＷの１０％以上５０％以下置換してもよい。
１０％以下の置換では差が少なく５０％以上の置換はサ
ーメットの強度を低下させるため好ましくない。
ーメットの強度を低下させるため好ましくない。
１０％から５０％置換すると焼結性を向上させる。
ハ０反応温度範囲
１５００℃以下では固溶が不十分で好ましくなく２１０
０℃以上では粒成長が著しくなり好ましくない。
０℃以上では粒成長が著しくなり好ましくない。
二、出発原料
本発明はきわめて微細な酸化物を出発原料としたことに
よる発明であるため、酸化物が好ましい。
よる発明であるため、酸化物が好ましい。
ただしＴｉ以外のＴａ、 Ｍｏ、 Ｗなどは炭化物およ
び／又は窒化物の形で添加しても良い、なお、Ｔｉの一
部をＺｒ、Ｉｆ、 Ｖ 、Ｎｂなどで置換しても効果に
かわりがないことはいうまでもない。
び／又は窒化物の形で添加しても良い、なお、Ｔｉの一
部をＺｒ、Ｉｆ、 Ｖ 、Ｎｂなどで置換しても効果に
かわりがないことはいうまでもない。
以下実施例で詳しく説明する。
実施例１
アナターゼ型の結晶構造をもつ市販のＴｉ０ｚ。
Ｔ ａ ｔ Ｏｓ ｒ Ｗ Ｏ３＋ Ｃを混合したのち
押し出し造粒し、カーボンボールに装入し、窒素分圧２
０ｔｏｒｒにて１６００℃、１時間処理した。得られた
複炭窒化物にＮＬＣｏｔＭｏ粉末を加え湿式混合後、粉
末を型押し成形した。この圧粉体を真空中１２００℃ま
で加熱したのち窒素分圧５ｔｏｒｒにて１５００℃、１
時間焼結した。
押し出し造粒し、カーボンボールに装入し、窒素分圧２
０ｔｏｒｒにて１６００℃、１時間処理した。得られた
複炭窒化物にＮＬＣｏｔＭｏ粉末を加え湿式混合後、粉
末を型押し成形した。この圧粉体を真空中１２００℃ま
で加熱したのち窒素分圧５ｔｏｒｒにて１５００℃、１
時間焼結した。
得られたサーメットの組成は（τｉｏ、ｓｓ Ｔａａ、
ｏｓ ＭＯｏ、ｏｓＷｏ、 ａｙ）（Ｃ１，ｓｔ Ｎ
１１．４１）１１．９１−１０ｗｔ％Ｃｏ −４ｗｔ％
Ｎｉであった。（硬質相の組成は原子比で表示）このサ
ーメットをＡとし、同一組成の複炭窒化物をＴｉ（ＣＮ
）とＴａＣ，ＷＣの混合物を同じく窒素分圧２０ｔｏｒ
ｒにて１６００℃、１時間処理して作成した。
ｏｓ ＭＯｏ、ｏｓＷｏ、 ａｙ）（Ｃ１，ｓｔ Ｎ
１１．４１）１１．９１−１０ｗｔ％Ｃｏ −４ｗｔ％
Ｎｉであった。（硬質相の組成は原子比で表示）このサ
ーメットをＡとし、同一組成の複炭窒化物をＴｉ（ＣＮ
）とＴａＣ，ＷＣの混合物を同じく窒素分圧２０ｔｏｒ
ｒにて１６００℃、１時間処理して作成した。
それ以降はＡとまったく同じ製造法にて作成したサーメ
ットをＢとする。Ｂの組成は（Ｔｉｏ、ｓｓ Ｔａｏ、
ｏｓＭＯｓ、ｏｓＷｏ、ｅｙ）（Ｃａ、５ｓＮｏ、４ｙ
）ｏ、ｓｔ １０ｗｔ％Ｃｏ ４ｗｔ％Ｎｉであり
、Ｂの方が窒素の残留量が少な（、本発明の効果が判っ
た。Ａ、Ｂとでさらに以下の条件にて切削テストを行っ
た。
ットをＢとする。Ｂの組成は（Ｔｉｏ、ｓｓ Ｔａｏ、
ｏｓＭＯｓ、ｏｓＷｏ、ｅｙ）（Ｃａ、５ｓＮｏ、４ｙ
）ｏ、ｓｔ １０ｗｔ％Ｃｏ ４ｗｔ％Ｎｉであり
、Ｂの方が窒素の残留量が少な（、本発明の効果が判っ
た。Ａ、Ｂとでさらに以下の条件にて切削テストを行っ
た。
切削条件１ 被削材 Ｓ Ｎ ＣＭ４３９ （Ｈ
ｌ −２５０）切削速度 １５０ｍ／ｓｉｎ 送 リ ０．３６ａｎ＋／ｒｅｖ切り込み
２．Ｏｓｎ チップ形状 ＳＮＭＧ４３２ＥＮＺ ホルダー Ｐ Ｓ Ｂ Ｎ Ｒ２５２５−４３水溶性
切削油使用 切削時間 １０分間 Ａはフランク摩耗が０．２２ｍｍであったのに対し、Ｂ
は刃先の塑性変形量が大きく４分３８秒しか切削出来な
かった。
ｌ −２５０）切削速度 １５０ｍ／ｓｉｎ 送 リ ０．３６ａｎ＋／ｒｅｖ切り込み
２．Ｏｓｎ チップ形状 ＳＮＭＧ４３２ＥＮＺ ホルダー Ｐ Ｓ Ｂ Ｎ Ｒ２５２５−４３水溶性
切削油使用 切削時間 １０分間 Ａはフランク摩耗が０．２２ｍｍであったのに対し、Ｂ
は刃先の塑性変形量が大きく４分３８秒しか切削出来な
かった。
実施例２
実施例１と全く同一組成のＴｌ０ｔ＋ ＴａｔＯＢ、
ＷＯ３゜０混合粉末と窒素分圧５０ｔｏｒｒにて１４５
０℃、 １５００℃。
ＷＯ３゜０混合粉末と窒素分圧５０ｔｏｒｒにて１４５
０℃、 １５００℃。
１６００℃、 １８００℃、 ２２００℃にて、それぞ
れ１時間処理した。得られた複炭窒化物をＸ線回折にて
調べたところ１４５０℃にて処理したものはＴｉ（ＣＮ
）ＷＣおよびＴａＣの混合物にすぎなかったが、１５０
０℃以上では十分に固溶していた。
れ１時間処理した。得られた複炭窒化物をＸ線回折にて
調べたところ１４５０℃にて処理したものはＴｉ（ＣＮ
）ＷＣおよびＴａＣの混合物にすぎなかったが、１５０
０℃以上では十分に固溶していた。
又走査型電子顕微鏡にて粉末を観察したところ１５００
℃で処理したものは平均粒度０．２２μ、１６００℃は
０．２４μ、１８００℃は０．４８μであったのに対し
、２２００℃で処理したものは４．８μとなっていた。
℃で処理したものは平均粒度０．２２μ、１６００℃は
０．２４μ、１８００℃は０．４８μであったのに対し
、２２００℃で処理したものは４．８μとなっていた。
実施例３
ＴＩ Ｏｔ＊ Ｔａｇ Ｏ＠、 Ｗ Ｃ、Ｃの混合粉末
、 Ｔｉ Ｏｇ、ＴａＣＷＣ，Ｃの混合粉末を実施例１
と同様の方法にて窒素気流中で処理した。得られた粉末
はいずれも十分に固溶しており、平均粒度はそれぞれ０
．３６μ。
、 Ｔｉ Ｏｇ、ＴａＣＷＣ，Ｃの混合粉末を実施例１
と同様の方法にて窒素気流中で処理した。得られた粉末
はいずれも十分に固溶しており、平均粒度はそれぞれ０
．３６μ。
０．８２μであった。
実施例４
ＴｉＯｔ、 ＴａｔＯＳ＋ ＭｏＯｓ＋Ｗ Ｏ３１Ｃの
混合粉末を実施例１と同様の方法で処理して複炭窒化物
を作成した。これにＣｏ、Ｎｉ粉末を添加し、実施例１
とほぼ同様の方法にて同一組成のサーメットを作成した
。このサーメットにて実施例１と同様の条件にて切削テ
ストを行ったところ、フランク摩耗は０．１８ｍｍとき
わめて良好な結果が得られた。
混合粉末を実施例１と同様の方法で処理して複炭窒化物
を作成した。これにＣｏ、Ｎｉ粉末を添加し、実施例１
とほぼ同様の方法にて同一組成のサーメットを作成した
。このサーメットにて実施例１と同様の条件にて切削テ
ストを行ったところ、フランク摩耗は０．１８ｍｍとき
わめて良好な結果が得られた。
Claims (3)
- （１）ＴｉとＴａ、Ｗの複炭窒化物において、金属成分
におけるＴｉの割合が原子比で０．５以上０．９以下、
非金属成分におけるＮの割合が原子比で０．２以上０．
８以下なる複炭窒化物を製造するにあたり、酸化物と炭
素の混合粉末を窒素雰囲気中で１５００℃以上２１００
℃以下にて反応させることによって製造することを特徴
とする複炭窒化物の製造法。 - （２）特許請求の範囲第１項記載の複炭窒化物製造法に
おいて、Ｔｉの酸化物を除く酸化物の一部もしくは全部
を炭化物および／又は窒化物で置換したことを特徴とす
る複炭窒化物の製造法。 - （３）特許請求の範囲第１、２項記載の複炭窒化物の製
造法において原子比でＷの１０％以上５０％以下をＭｏ
で置換したことを特徴とする複炭窒化物の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60131150A JPS61291408A (ja) | 1985-06-17 | 1985-06-17 | 複炭窒化物の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60131150A JPS61291408A (ja) | 1985-06-17 | 1985-06-17 | 複炭窒化物の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61291408A true JPS61291408A (ja) | 1986-12-22 |
Family
ID=15051167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60131150A Pending JPS61291408A (ja) | 1985-06-17 | 1985-06-17 | 複炭窒化物の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61291408A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62265107A (ja) * | 1985-10-14 | 1987-11-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 硬質合金用複炭窒化物の製造法 |
-
1985
- 1985-06-17 JP JP60131150A patent/JPS61291408A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62265107A (ja) * | 1985-10-14 | 1987-11-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 硬質合金用複炭窒化物の製造法 |
| JPH0475847B2 (ja) * | 1985-10-14 | 1992-12-02 | Sumitomo Electric Industries |
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