JPS6144145A - 超耐食耐摩耗焼結合金 - 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〕 この発明は、更に一層優れた常温及び高温における耐摩
耗性を有するように改良されたＣｏ−Ｎｉ　−Ｃｉ　−
（Ｗ−Ｍｏ　）−Ｃ系の焼結合金に関するものである。

〔従来技術及びその問題点〕

Ｃｏ　−Ｎｉ　−Ｃｉ　−（Ｗ−Ｍｏ　）　−Ｃ系合金
は、高イ靭性と高い高温硬さを有し、耐穴性に鍵れるこ
とから、肉盛用合金として摺動部の耐摩耗性（ロ）上に
用いられてきている。そして、ＮＩを含有しないＣｏ−
Ｃｉ　−（Ｗ　Ｍｏ）　　Ｃ系合金と比べて特忙耐食性
を必要とする用途などに用いられてきている。

しかしながら、Ｃｏ　−Ｎｉ　−Ｃｉ−（Ｗ−Ｍｏ）−
Ｃ系合金は加工が困難なため、形状付与を粉末冶金法罠
よって行うことも可能となっているが、それでも工業的
に用いられる量は極く僅かであるのが現状である。その
理由は、高度な耐Ｊγ耗性を必袈とずる）１，５品１ｔ
、ノミいはエリの用途にｔｏいて：上［１１ｊ記合金よ
’］、ｉ；Ｉ　”＋’　ｉ、１．；　Ｊ　；こπれろ高
圧（グ４．・〕が用いられ、；した１：５、゛、シ１：
こなるｔ史、！ＩＩ　、ｒ’：　Ｉ’ｌにお（・ては１
つ：」記合金より優れる舅−、セイｆ金がｉｌｉ　：、
・ちれるためである。

〔発用トつ目白′ｊ′之び・大（Ｉｆｆ事工貢〕しｔカ
・つ−Ｃ２こ、り発明の目的は、Ｃｏ−Ｎ＋−Ｃｉ−い
〜Ｉ−λＩｏ　）〜Ｃ系合金の常温及び高温における硬
度こトいては肩、′、′↓Ｌ注を面上させて、し１１え
ば極度に腐食性の雰囲気における高圧摺動部拐としＣだ
けではなく、従来高、・Ｆ度）ｉｌや超硬合金が用いら
れて℃・Ｓ用途：てもＣｏ−Ｎｉ　−Ｃｉ　−（〜’　
−Ｑｌｏ　）　−Ｃ系合金が用いられるよう：（するこ
とである。

本発明者らは種々研究の結果、特定の組成？有するＣｏ
−Ｎ＋　　Ｃｉ　　（〜Ｖ−Ｍｏ）−Ｃ系合金に、特定
の’：ｒ’Ｊ合で元素周期律表の４ａ、５ａ、及び６ａ
族金：几の５ちの１種以上の金１の窒化物或いは炭窒１
ヒ″１′りな分散させること：こまり、上記目的を達成
することができることを見い出しｆこ。

〔発明の！：ｌ＋成要件〕

この発明：↓、ｌ′ｉ′ｉＪ記知見事項に基いて発明さ
れたものであり、以下、この発側・パノｒ１．ノ゛４　
′、、、　、セ１ン１−（−ユ。

（１）分散（［１ （Ｉｔ　’ＩＩＩｔ分 分散相は、元素周ＩＬＩｌ津表の・１．コ、Ｓａ及〕鳳
５１族金Ｅｉ４　（’）　５チＩｆ）　１　（！ｒ！以
上）／ｉ：Ｊｉ　′ＤＦ、　’、Ｃ：’ｐ）　ｕ　ｌ−
’、　＋＠・炭窒化物、或いは、「）ＩＪ記窒化灼及び
／又；す大室４こ物の２種以上からなる。元ズし・占］
；す１イ１°２くの・ｌ；１＋　　５ａ及び６ａ族金（
具のうちの１神り上Ｊ）金１１；の窒ＩＣ物若しくは炭
窒化物とは、４．’ｌ、５ｉ１若しくは６３族金域の単
独金属の窒化物又は失望化物と、４ａ、５ａ及び６ａ族
金属の＋１トから選ばれｆご２Ｎ！、プ上の金１１の複
合全屈窒化物又は矢金％　＋に炭窒化物との両者を指す
ものである。その貼晶偽造はＸ３Ｃ１型である。そして
、分散相が前記窒化匈及び／又は炭窒化物の２種以上と
は、Ａｉｌ記窒化物の５ち異なった窒化物、前記炭窒化
物の５ら異なった炭窒化物、或いは４ｉ１記窒化物と前
記大室１ヒ物とが、昼在して存在することを示すもので
ある３、（ｊｌ）　　平均粒径 分散相を構成する成分の粒子の平均粒径は２μｍ以下で
あることが望ましい。前記粒子が平均粒径２μｍｆ（越
えてｍ　くなると焼結合金の強度低下？起こすからであ
る。したがって、２μｍ以下がよいが０５〜１０μｍが
もつとも好ましい。

（耐　含有ぶ 分散相を構成する成分は、この発明の焼結合金の常温及
び高温における硬度ひいては耐摩耗性を向上させ、耐溶
着性をも向上させる作用を有する。

この成分の含ｆ１率が２重量％より少ないと、前記の効
果が望めず、一方、２０重’ｉ％ケ越えろと。

分散相が多くなり過ぎて、靭性の低下が著しくなるため
、その含有：５１！：２〜２０重量％と定めた。

ｔｎｌ　　結合相 （１）組織 Ｍ２３Ｃ６およびＭ７　Ｃ３（但し、Ｍ　＝　Ｃｉ　、
　Ｃｏ、〜■。

ＭＯ）と金属相と、につなる。

（ＩＩ）　　　徂　　成 （ａｔ　　Ｃｉ Ｃ「は炭化物形／ＩＭ成分であるとともに金に１相にも
溶ＩＱ’ｔ　シ、１１１ｆ　ＩＩｊＬａ：　、耐食性及
び耐酸１ヒ性を向上させろ成分であって、この量が１５
重量％未満：（なると、合金の高温硬さの低下が著しく
なり、ひし・ては高温における１１摩耗性の低下をもた
らし、！た耐食性、ｉｔ酸化性も低下する。一方、この
情が３０．１ＪＥ−％を越えると、ｅ性の低下が大きい
ので、結合相としてのＣｏ基合金中のＣｉＯ量を１５〜
３０５〜３０重量％。

（ｂｌ　　Ｍｏ及びＷ λ１ｏ及びＷは炭化物形成成分であって１合金の硬さと
耐摩耗性の向上に著しい効果を有する。この量が５重計
係未満では高温における映さが低くなり、耐摩耗性も低
く、一方、２０重量％を越えると、合金の・靭性が低下
することにｌｊろので、結合相としてＯＣＯ＆Ｃｏ基合
金中０及びＷの量を５〜２０重苛％と定めた。

（ｃｌ　　Ｎｉ 歯は耐食性の１ｏＩ上のために含有させられる成分であ
り、その俄か５重量％より少ないと、前記所望の効果が
望めず、−万、２５重量％を越えると、常温における硬
さと１１７粍性が低（なるので、粘合１目としてのＣｏ
基合金中のＮｉのも１を５〜２５重量ると定めた。

［〔ｌｌ　　Ｃ Ｃ：１、炭（ヒ物形成成分と結合し、主にλ’２３ＣＧ
及び入＋、Ｃ３（但し、Ｍ　＝　Ｃｉ、　Ｃｏ、　Ｗ、
　１ＩＶ１ｏ　）の炭化物を形成するが、Ｍｏ及びＷの
量が多く、Ｃのｆｓｌが多い；■成ではＮＩＩ、Ｃをも
形成し、合金の硬さを向上させるり父方である。この量
が１０重量％より少ないと。

炭化物の生成量が少ないため常温及び高温における硬さ
が低く、一方、３０重量％を越えると、炭Ｉｊｌ勿の生
成が多（なり硬さは同上するが、輩ＦＡＡ’Ｕが炊少し
て・）１性が低下するので、結合相としてのＣｏ基合金
中のＣの量を１０〜３０重ｆＬ％と定めｆこ。

１ｌＩＩｌ　　含有率 結合相としてのＣｏ基合金の含有率が９８重量％を越え
ると、焼結ｉＥｉ　、２の當温及び高温における硬度フ
いては・酎；’ｘ　ｐシ住やｊ１溶Ｎ性乞向上させる効
果が低下し、逆に、ｓｏ＠ｔ％未満では、靭性の低下が
著しくなるため、その含有率を９８〜８０．瓜１　　　
　　世％と定めた。

〔発明の附帯的小項〕

この発明の超耐食酊１１ｊｌ−耗焼結合金は、所定の！
Ｕ成を有する、結合相形成成分のＣｏ基合金の１５Ｊ宋
と。

分散相形成成分の粒子を所定の割合で十分：て混合し、
その混合粉を加圧成形して圧粉ｔＬとし、この圧粉体を
焼結し、心安に応じて、ｐＢ、　ｆｉｌ旨ｉ（）水圧Ｆ
　貼することにより製造することができる。

〔実施例〕

以下、実施例により、この発明の構成と効果を詳細に説
明する。

実施例１ Ｃ「２０３：２７６Ｍ量％、　ＷＱ３：　１４．３市−
％。

Ｎ＋０：９．６１征％、Ｃｏｏ：・１４３京量係及びＣ
：４２重量％の混合物？、　ＩＡｌ、皿２ｅ／分の水素
気流中にお（・て１２３０’Ｃで２０分間還元すること
：εよつ、平均粒子が５μｍで、合金４且成がＣｉ　：
　２５重量る。Ｗ：１５重５１％、　Ｎ＋　：　ｌ　０
丁１＝　ｆｆｉ％、Ｃ：２、　Ｏｊｉ　Ｓ：％、不純物
としてのＦ’ｅ　：　２１ＪｉＱ％、　１５つがＣＯよ
りなる結合相形成成分としてのＣＯ基合金粉末？調製し
た。

このＣｏ凸合全分末９０重量係と分散相形成成分として
の平均１屯仔が１０μｍの窒化チタン粉末１０重量％と
をボールミルで７２時時間式（アセト／中）混合し、乾
燥し、混合粉末とした。この混合粉末を２０　Ｋｇｌ肩
履２　の圧力でプレス成形して王（分体とし、ついでこ
の圧粉体を真空中（真空度−１０１ｏｒｒ）に１６いて
１２５０　”Ｃで１時間の焼結を行った。さらに、この
焼結体を１２２０　’Ｃの・晶度、１０００気圧の八「
ガス中で３０分間の熱間静水圧焼結を行ない、空孔がな
く緻密で配合組成と実質的に同じ組成を有する本発明焼
結合金を得ｊご。

同隆の方法によって、結合相形成成分としてのＣｏ基合
金のみからなり、同じ形状及び大きさを有する焼結体を
製造し、本発明焼結合金と耐１’＾耗性の比較を行った
。

耐１’＾耗性の比較は、アルミナ粒子からなる高圧の噴
射流（噴出圧カニ　ｌ　ＯＫ、９７ｃｍ’　）’ｔ、噴
出ノズルと試験体の距離が１００朋℃あり単位時間単位
表面偵当たりの噴射Ｊ１；が５１／分・σ′の条件で試
験体に当てることにより生じる１￥Ｊｆ；　’を試験体
の重量減少な副る方法で行った。１０分１８１の噴射に
よる本発明焼結合金の：！ｆ：耗皿がＩ　Ｉ　ｍｊｌで
あったの：こ対し、窒化チタンを含有しない結合相形成
成分としてのＣｏ基合金のみの焼結体では、３０　ｍｊ
ｌであった、実施例２ ガスアトマイズ法により調製した平均粒子が３μＴｒｉ
で第１表記載のＸ■成Ｉｔ付する結合相形成成分として
のＣＯ，！ｌ！：合金粉末と、平均粒径が約ＩＯμｍの
第１表記載の各種の分散相形成成分のυ）末とを用意し
、第１表に記載された配合、徂Ｉ反の混合粉とし、この
混合粉を４０　Ｋ＃、へｌの圧力でプレス成形して圧粉
体とし、この圧粉体を真空中（真空度：１０　”１ｏｒ
ｒ　）で１２３０〜１２５０℃のｉＪ四内の所定の温度
で１５時間焼結し、その（ｉ、１２２０°Ｃの温度、１
０００気圧のＡｒガス中で４５分間熱間静水圧焼結して
数比化し、配合組成と実質的に同じ組成を有する本発明
焼結合金１〜１つをイ！Ｉた。

比較として、本発明の組成範囲から外れる用放ヲｆ了す
る比較焼結合金１〜９及び従来焼結合金な回様な条１’
ｌで製１ζし、これらの本発明焼結合金及び比軸イ克結
合金並びに従来焼結合金につし・て、その常温及び７０
０　’Ｃにおけるビッカース硬さと常Ｃ品における抗折
力を１ｌｌ１１定し、又、濃塩酸浸漬テストをイラない
、耐食性を判定した。

ａ塩酸浸漬テストは、１５＋＋履ＸＩ！ｌ＋ｕ＋Ｘ３龍
の大きさの試験片をＣ）度３７％の濃塩酸に１０時間浸
漬することにより行なう。そして、耐食性が良とは、腐
共による減量が１０　ｍ！９／　ｄ　ｍ’未満のことで
あり、不良とは、腐食による減ｊ＋−がｌ　Ｏｍ＆／　
ｄｍ’以上のことである。

第１表かられかるように、本発明焼結合金は、比較焼結
合金及び従来焼結合金に比べて、高い常温硬度及び高＠
硬度を有し、しかも耐食性も良好である。

〔発明の総括的効果〕

以上の結果から、この発明の超耐食耐５５粍焼結合金は
、高い常温及び高温における硬度と優れた、耐食性を何
するので、例えば１石炭液化プラントのバルブノートの
ような極度に腐食性の雰囲気にＷＩ　　ｌ　　表　　の
　　１ おける高圧摺動部材としてだけではなく、従来高速度鋼
や超硬合金が用いられていた用途のうち耐食性に必要と
するノールリ／グ、ペレタイザー。

／−ミツグロール等に好適に用いられることが期待され
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 分散相として、元素周期律表の４ａ、５ａ及び６ａ族金
   属のうちの１種以上の金属の窒化物若しくは炭窒化物、
   或いは、前記窒化物及び／又は炭窒化物の２種以上：２
   〜２０％と、 結合相として、Ｃｏ基合金：９８〜８０％とからなる組
   成（以上、重量％）を有し、しかも前記Ｃｏ基合金は Ｃｉ：１５〜３０％、 Ｍｏ及びＷのうちの１種又は２種：５〜２０％、Ｎｉ：
   ５〜２５％、 Ｃ：１．０〜３０％、 残り：Ｃｏおよび不可避不純物 からなる組成（以上、重量％）を有する超耐食耐磨耗焼
   結合金。