JPS613853A - 焼結硬質合金の製造法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は焼結硬質合金の製造法に係シ、特に焼結性が著
しく改善された高性能な高窒素含有ＴｉＮ基サーメット
の製造法に関する。

（従来の技術） Ｔ１（ａＮ）基合金、いわゆる窒素を含有したサーメッ
ト合金は従来のＴＩＣ合金に比べて、耐塑性変形性、靭
性、耐摩耗性の面で優れた性能を発揮すること杖周知の
事実であり、原料粉末としてＴｉＮを用いて合金中に窒
素を含有させることは、持分１１１１５５−２４０２５
、同５４−２８１２９号、同５４−２８１３０号公報等
に記載されている。しかしながら、ＴｉＮ原料紘焼結温
度において、平衡窒素分圧が高くなるため、１０１〜Ｉ
　Ｊｌ−’　ｔｏｒｒ　　の真空雰囲気においては不安
定となシ脱窒素現象を生じ、焼結性が著しく害され、合
金中にボアーを生じる原因となっていた。そのため、多
量の窒素を含有させることは困難であった。

またＴｉＮよシも平衡窒素分圧の低いＴｔ（ｃＸＮ、−
、）原料（ここで０　＜　ｘ≦Ｑ、５）を用いて窒素を
含有させることも周知であって、持分紹５５−４００９
８号、同５５−４００９９号、同５５−４０１００号公
報等に記載されている。しかしながら、ｙｔ（ｃＸｌｉ
ｌ−Ｘ）原料（ここで０　＜　ｘ≦ｎ、５）の場合、サ
ーメット合金中に多量にＮ２を含有させることはできな
い。　　　” また、（Ｔｔ（ｎｏ又はＷ）　１（ＣｔＮ）原料を用い
ること社持分昭５６−５１２０１号公報に記載されてお
り周知であるが、Ｍｏ又はＷが固溶しているために窒素
の含有量には限度があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上述した従来法によっては、ＴｉＣ１基サー
メット合金中には多量の窒素を含有させることが困難で
あるという問題点を解決し、焼結性が著しく改善され、
しかも高窒素含有のＴｉＮ基サーメットの製造方法を提
供することを目的とする。

（問題点を解決する手段） 上記問題点を解決する手段として本発明は、炭窒化物を
鉄族金属で結合した焼結硬質合金において、硬質相の炭
窒化物組成は、 （ＴＩＸ（Ｍｏおよび／又はＷ）ｙ　）（ＣｕＮｖ）ｚ
（ここでＸ、、ｕ、Ｖはモル分率をあられ１ｚ＋ｙ＝１
．０　、　ｕ＋ｖ＝１．０　、α７≦ｚ≦１．０であり
、ｘ、ｙ、ｕ、ｖの値の範囲は第１図の線ＡＢＣおよび
線ＡＢＣにより囲まれる範囲に限定される）であり、結
合金属である鉄族金属は合金全体の５二２０重量％より
なる合金を製造するＫあたり、Ｔ１（ｃＡＮＢ）ｃ’粉
末（ここでａ２≦Ａ＜０．５，０．５＜Ｂ≦０．８．Ａ
＋−Ｂ＝１゜α７≦Ｃ≦１．０５　）の１種又は２種以
上、Ｍｏｎ。

および／又はＷｅ　　および／又はＴｉＣ粉末、鉄族金
属粉末を混合、成型、焼結することを特徴とする焼結硬
質合金の製造法を提供する。

さらに本発明は、上記の第１の方法においてＭｏおよび
／又はＷをモル比率で０．０１〜０．５０の範囲でＴａ
　　および／又はＷｂ　　で置換した以外は同様の方法
による第２の焼結硬質合金の製造方法および、上記の第
１の方法においてＭｏおよび／又はＷをモル比率で（１
０１〜α２０の範囲でＺｒ　　および／又［Ｖおよび／
又はＣｒ　　で置換した以外はやはシ同様の方法による
第６の焼結硬質合金の製造方法をも提供するものである
。

本発明の焼結硬質合金の製造法の特徴は、高窒素含有Ｔ
ｉＮ基サーメットを製造するにあたり、原料粉末として
Ｔ１（ＣＡＮＢ）ｃ粉末（０，２≦Ａ＜０．５゜０５〈
Ｂ≦０．８　、　Ａ＋Ｂ＝１　、０．７≦Ｃ≦１．０５
）を用いることにより、焼結性が著しく改善され、しか
も高窒素含有ＴｉＮ基サーメットを得るところにある。

本発明は炭窒化物を鉄族金属で結合した焼結硬質合金で
、硬質相の炭化物組成は （Ｔｌｘ（Ｍｏおよび／又はｗ）ｙ）（Ｃｕ”ｖ）ｚ（
ｘ＋ｙ＝１　、　ｕ＋ｖ’＝１　、０．７≦ｚ≦１．０
）であり、ｘ、ｙ、ｕ、ｖの値の範囲は、第１図の線Ａ
ＢＣおよび線ＡＢＣにより囲まれる範囲に限定される。

ここで、第１図は本発明合金の硬質相の炭化物組成の範
囲を示す図であって、横軸はｌ　ＴｉＸ（Ｍｏおよび／
又はＷ）ｙ　１（ＯｕＮｖ）、中におけるモル分率ｙ１
縦軸は｛Ｔｉｘ（Ｍｏおよび／又はＷ）ｙ　１（Ｏｕｌ
’ｖ）ｚ中におけるモル分率Ｖを示し、線ＡＢＣおよび
線ＡＢＣにより囲まれる範囲が本発明合金の硬質相の範
囲であって、Ａ点はｙがα０５．ｖがＱ、８０．Ｂ点は
ｙが０．　Ｄ　５　ｔ’　ｖがα４０，０点はｙが０．
４０　、　ｖが０．４０である。Ａ点のＶが０．８を越
えると耐摩耗性が悪くなシ、Ｂ点のＶが０．４未満であ
ると強度が低下する。またＡＢ線のｙがＣ１０５未満で
あると、著しく強度、耐熱疲労性が低下し、０点のｙが
α４を越えると著しく耐摩耗性示劣ってしまう。

結合金属は鉄族金属であり、合金全体の５〜２０重量％
であるが、３重量％未満であると靭性が乏しくなシ、２
０重量％を越えると耐塑性変形性、耐摩耗性が著しく低
下することになる。

以上のＴｉＮ基サーメットを製造するにあたり、Ｔ　ｉ
　（０ＡＮＢ　）Ｏ粉末を用いるが、０．２≦Ａ〈α５
１Ｏ，５＜　Ｂ≦０８．そして０．７≦Ｃ≦１．０５で
おる６Ｃが０．７よシナないと、Ｎ２の含有量が少くな
シ、また１、０５よシ大であると遊離炭素が多量と々る
。以上の範囲を持ったＴｘ（ａＮ）　原料を用いること
によって、焼結性の著しく優れた、高窒素含有のＴｉＮ
基サーメットを製造することが可能となる。

また本発明の合金において、上記硬質相の炭化物組成の
うちＭｏ　　および／′又はＷの部分をモρ ル比率で０．０１〜０５０の範囲でＴａ　　および／又
はＮｂ　で置換讐ることにより、さらに高性能なＴｉＮ
基サーメットを得ることができる。すなわち、Ｔａ　　
および／又はＮｂ　　で置換することによって耐摩耗性
を落すことなく、靭性、耐熱疲労性をさらに大巾に向上
できるが、０．５を越え−ると著しく耐゛″摩耗性を落
すことにな勺、０．０１以下だと効果がない。

さらに本発明の合金において、上記硬質相の炭化物組成
のうちＭｏおよび／又はＷの部分をモル比率でα０１〜
０．２０の範囲でＺｒ　　および／又はＶおよび／又は
Ｃｒ　　で置換することにより、靭性を落すことなく耐
摩耗性を向上することが可能となるが、０．２０以上だ
と強度が落ち、α０１以下では効果がなくなる。

（実施例） 以下実施例により本発明の詳細な説明する。

実施例１ 市販のＴ１（，００，４６ｎｏ、ｓｇ　）ｏ、ｏｓ　ｌ
　Ｔｌ（ＣＯ，４ＮＯ，６）ＯＪ７　＊Ｔｌ（Ｃ！０．
３　”Ｏ，？　）０．，９０ｒ　Ｔ１（ＣＯ，２ＮＯ，
Ｓ　）０．９３粉末、　Ｔｉｅ。

Ｗｅ　、　Ｍｏ２Ｃ粉末、　ＴａＧ　、　ＮｂＣ粉末、
　Ｃｏ　、　Ｎｉ粉末を所定量割合に配合し、これをア
トライターで１０時時間式混合後、プレスした圧粉体を
成形し、その後１０−２〜１０　”ｔｍＥｆの真空中で
温度１４５０℃にて１時間焼成し、第１表に示すような
組成の本発明合金Ａ　−７Ｊおよび比較合金に〜Ｎを作
成した。得られた合金Ａ　−Ｈの機械的特性も第１表に
まとめて示す。

次に本発明合金のＢ、Ｏ，Ｅ、Ｈと比較合金Ｋ　、ＭＫ
ついて以下に示す切削条件にて試験した結果を第２表に
示す。・本発明合金が比較冶金に比べ優れている仁とが
明らかにわかる。

■　耐摩耗試験（フランク摩耗量） 被削材ｐ　ＥＪＣＭ　４５５　（ＨＢ　２７０　）切削
速度　ｐ　　１８０　ｍ／　ｍｉｎ切込み；　２．−Ｏ
ｍ 送　　　　　　　夛　　　；　　　　０．３　６　ｔｒ
ｍ／　ｒｅｖ切削時間　；１５ｍ１ｎ 工具形状　ｉ　　ＢＩ４Ｇ　４５２ ■　断続試駁 被削材；　５ｃａ４ｓｓ（各付き） 切削速度　；　　１５０ｍ／ｍｉｎ 切込み；２．０口 送　　　シ　；　α４１１１＋１／　ｒ　ｅＶ工具形状
　；　　５ＮＧ４５２ （チャンファ−ホーニング−１５°Ｘ０．１０鵬）第　
　２　　表 実施例２ 実施例１と同様な原料粉末を用い、同様に配合、混合、
成形後、常温から１２００℃まで１０−２〜１０−”ｗ
Ｈｐの真空中で、その後窒素分圧１０　Ｔｏｒｒ　　の
窒素雰囲気下で温度１４５０℃にて１時間焼成し、第６
表に示すような本発明合金０〜Ｑおよび比較合金Ｒ，Ｓ
をｒｔ＝ｘ−した。

得られた合金０〜日の機械的特性を第３表に、また実施
例１と同条件にて行った切削試験の結果を第４表にまと
めて示す。本発明合金が比較合金に比べ優れていること
が、明らかにわかる。

第４表 実施例３ 実施例１と同様の原料粉末の他に、ＺｒＣ。

０ｒ３０２．　ＶＯ−粉末を用いて所定量配合後、実施
例１と同様に混合、成形した後、ｉ　０−２ｍｍＨｙの
真空中にて温度１４５０℃にて１時間焼成し、第５表に
示すような本発明合金Ｔ　−Ｖおよび比較合金Ｗ、Ｘを
作成した。得られた合金Ｔ　＝　Ｘの機械的特性も第５
表に、また実施例１と同条件にて行った切削試験の結果
を第６表にまとめて示す。この結果から本発明合金が比
較合金に比べ優れていることが明らかにわかる。

第　　６　　表 （発明の効果） 以上詳述したところおよび実施例から明らかなように、
本発明方法によれば焼結性が著しく改善され、硬度、抗
折力、フランク摩耗量、使用寿命に非常にすぐれた、高
窒素含有ＴｉＮ基サーメット、を製造することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明合金の硬質相の炭化物組成の範囲を示
す図であって、横軸は（ＴｌＸ（Ｍｏおよび／又はｗ）
ｙｌ（ＣｕＮｖ）ｚにおけるモル分率ｙ、縦軸はモル分
率Ｖであり、線ＡＢＣおよび線ＡＢＣで囲まれる範囲は
！　＋　７　＋　ｕ＋　ｖの値の範囲をあられす。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭窒化物を鉄族金属で結合した焼結硬質合金にお
   いて、硬質相の炭窒化物組成は、 ｛Ｔｉ＿ｘ（Ｍｏおよび／又はＷ）＿ｙ｝（Ｃ＿ｕＮ＿
   ｖ）＿ｚ（ここでｘ、ｙ、ｕ、ｖはモル分率をあらわし
   、ｘ＋ｙ＝１．０、ｕ＋ｖ＝１．０、０．７≦ｚ≦１．
   ０であり、ｘ、ｙ、ｕ、ｖの値の範囲は第１図の線ＡＢ
   Ｃおよび線ＡＢＣにより囲まれる範囲に限定される）で
   あり、結合金属である鉄族金属は合金全体の３〜２０重
   量％よりなる合金を製造するにあたり、Ｔｉ（Ｃ＿ＡＮ
   ＿Ｂ）＿Ｃ粉末（ここで０．２≦Ａ＜０．５、０．５＜
   Ｂ≦０．８、Ａ＋Ｂ＝１、０．７≦Ｃ≦１．０５）の１
   種又は２種以上、Ｍｏ＿２Ｃおよび／又はＷＣおよび／
   又はＴｉＣ粉末、鉄族金属粉末を混合、成型、焼結する
   ことを特徴とする焼結硬質合金の製造法。
2. （２）炭窒化物を鉄族金属で結合した焼結硬質合金にお
   いて、硬質相の炭窒化物組成は、 ｛Ｔｉ＿ｘ（Ｍｏおよび／又はＷ）＿ｙ｝（Ｃ＿ｕＮ＿
   ｖ）＿ｚ（ここでｘ、ｙ、ｕ、ｖはモル分率をあらわし
   、ｘ＋ｙ＝１．０、ｕ＋ｖ＝１．０、０．７≦ｚ≦１．
   ０であり、ｘ、ｙ、ｕ、ｖの値の範囲は第１図の線ＡＢ
   Ｃおよび線ＡＢＣにより囲まれる範囲に限定される）に
   おいて、Ｍｏおよび／又はＷをモル比率で０．０１〜０
   ．５０の範囲でＴａおよび／又はＮｂで置換したもので
   あり、結合金属である鉄族金属は合金全体の３〜２０重
   量％よりなる合金を製造するにあたり、Ｔｉ（Ｃ＿ＡＮ
   ＿Ｂ）＿Ｃ粉末（ここで０．２≦Ａ＜０．５、０．５＜
   Ｂ≦０．８、Ａ＋Ｂ＝１、０．７≦Ｃ≦１．０５）の１
   種又は２種以上、Ｍｏ＿２Ｃおよび／又はＷＣおよび／
   又はＴｉＣおよび／又はＴａＣおよび／又はＮｂＣ粉末
   、鉄族金属粉末を混合、成型、焼結することを特徴とす
   る焼結硬質合金の製造法。
3. （３）炭窒化物を鉄族金属で結合した焼結硬質合金にお
   いて、硬質相の炭窒化物組成は、 ｛Ｔｉ＿ｘ（Ｍｏおよび／又はＷ）＿ｙ｝（Ｃ＿ｕＮ＿
   ｖ）＿ｚ（ここでｘ、ｙ、ｕ、ｖはモル分率をあらわし
   、ｘ＋ｙ＝１．０、ｕ＋ｖ＝１．０、０．７≦ｚ≦１．
   ０であり、ｘ、ｙ、ｕ、ｖの値の範囲は第１図の線ＡＢ
   Ｃにより囲まれる範囲に限定される）において、Ｍｏお
   よび／又はＷをモル比率で０．００１〜０．２０の範囲
   でＺｒおよび／又はりおよび／又はＣｒで置換したもの
   であり、結合金属である鉄族金属は合金全体の３〜２０
   重量％よりなる合金を製造するにあたり、Ｔｉ（Ｃ＿Ａ
   Ｎ＿Ｂ）＿Ｃ粉末（ここで０．２≦Ａ＜０．５、０．５
   ＜Ｂ≦０．８、Ａ＋Ｂ＝１、０．７≦Ｃ≦１．０５）の
   １種又は２種以上、Ｍｏ＿２Ｃおよび／又はＷＣおよび
   ／又はＴｉＣおよび／又はＺｒＣおよび／又はＶＣおよ
   び／又はＣｒ＿３Ｃ＿２粉末、鉄族金属粉末を混合、成
   型、焼結することを特徴とする焼結硬質合金の製造法。