JPS6187846A - 超硬合金粒子と金属の複合焼結体およびその製造法 - 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】 前条上の４１Ｊ用分野 本発明は、硬質相としての超硬合金粒子を靭性の担い手
であるダ１などの金属中に均一に分散複合した焼結体お
よびその製造法に関し、烙らに詳しくは、超硬合金粒子
の分散状態が任意にコントロールされ、また結合相との
界面の密方性が優れ、かつ結合相も緻密化が十分に行な
われ、高密度である耐〃粍部品に適した複合たｊ　ｉＦ
Ｉ’ｉ体およびその製造法に関するものである。

従来の技術 超硬合金は、高硬度で高い耐摩耗性を万するために、１
由々の工業用途に利用されている。しかし、衝夕、ち的
な負荷や大きい引張り負荷前を父ける機械部品に応用す
る鳩舎には、その脆弱さのために単独で使用することは
できｔ、他のＹ”Ｊ性の高い金８材刺との複合化が不可
欠である。

しかしながら、超硬合金粒子を比較的靭性に富む材料中
に焼結複合化することは、基地となる材料の融点、比重
および超硬合金粒子とのぬれ性などの条件が必敦となる
。例えは、特い１昭５６−１２３３３７号公報にはｉＰ
ｃや”ｆｉｃなどの硯η粒子よりも安価なＦｅ−Ｃｒ−
Ｂ系硬Ｔ丁粒子について開示されているが、この硬質粒
子の融点は約１３００℃程度であるから鉄−炭素系の合
金には使用できないので、Ｎ１−Ｐ系合金中に上記Ｐｉ
５！Ｉ粒子を分散し、真空炉中で焼結して複合化する工
夫がなされている。

そこで従来、超硬合金粒子を金り中に分散した複合材料
を製造する場合に、浴融金属で釣ぐるむ方法が考案され
ているが、この方法によると、超硬合金と浴融金属との
比重差（ρ（超硬）＝＋３〜＋５．ρ（例えばＮ１　）
　＝　７．９　）が大なるために、超硬合金粒子の分布
にかたよりを生じ１分散状態のコントロールが困難とい
う問題がある。またさらに、浴融金属に超硬合金よシも
融点の高い金属例えば鍋などを用いる場合。

超硬合金の外周部が沼解し、鋼と反応して、界面の脆化
をきだし、この方法で製造されたものは、使用中罠超硬
合金粒子が脱落するという欠点かを・る。

発明が解決しようとする問題点 従って１本発明の目的は１以上のような問題に対処する
ために、溶融金机を用いる方法ではなく、超硬合金粒子
および結合相となる金目の粉末を用いて、超硬合金粒子
の分散状ｒ−が任意にコントロールされ、起硬合金と全
屈とが界面に脆化相を生ずることなくよく密着しておシ
。

かつ結合相も緻密化が十分性なわれ、高■″；鹿である
複合焼結体およびこのような複合焼結体を製造できる方
法を提供することにある。

問題点を解決するための手段 本発明によれは、上記目的は、釘あるいはＹｉ；性の高
い金り粉末中に５〜５０　Ｖｏｗ０％の体和率で超硬合
金粒子を均一に分散させ、これを５〜２０入すの茜圧下
および各々の溶融点よりも十分低い３００〜１２００℃
の温ｊ戻で焼結することを牛１醇とする方法によって達
成され、このような方法によシ、超硬合金粒子を体積率
で５〜５ｏｐ−ｏｔ、％含有し、残部がダ・１あるいは
その他の靭性の高い金属結合相よシ成シ、　Ｅ３３分金
粒子の分；ｉ′（状り、′が任意にコントロールされ、
また結合相とのｙト面の密斧、性が灼れかつ結合相も紗
密化が十分に行なわれ高布度である超硬合金粒子と金属
との複合焼結体が提供される。

発明の態様および作用 まず、本発明の複合焼結体に使用する原料について述べ
る。本複合材に用いる超硬合金の材質は特に限定される
ものではない。形状に関しては、得体、ちるいは球体に
近いものが好ましいか、それのみに限定されず、粉砕さ
れたままのものでもよい。大きさについては、焼結体の
使用目的、形状、大きさ、等に応じて１例えば球形のも
のであれば０．５団φ〜１５Ｆ＋φ　程度のものが適当
である。即ち、小形の耐摩耗部品であれば０．５開φ　
のもの、大形であれば１５−　というように選択する。

超硬合金の量についてはやはり、使用目的に応じて耐摩
耗性および靭性のいずれを重視するかにより選択する。

即ち、超硬合金の含有量が少ない程靭性は増加するが。

５　ＶＯｌ、％未満では焼結体の耐摩耗性が発揮されな
い。一方、含有量が多い程耐摩耗性は増加するが、　　
５０　Ｖａｔ、チを超えると、焼結蝉枚において、超硬
合金粒子同士の干渉が起こり、充が１がうまくいかず１
粒子の破壊、およびマトリクス金篇部の焼結密度が低下
するという問題が生ずる。よって、含有量としては５〜
５０　Ｖｏｌ、１が適当である。

また、焼結体の結合相となる金ＩｓのＵｌｊ≠１１は。

使用用途により、アルミニウムおよびＡｔ基合金。

銅および銅基合金、ニッケルおよびニンケル込５合金、
クロムおよびクロム基合金、鉄お上ｇ（４：ｌ：基合金
り′ζ、任意に選択する。原料粉末も市販のアトマイズ
粉、還元粉などでよく、その＊’、４造ン云。

純度なども目的に応じて任意に選択する。

以上のような超硬合金粒子および金属粉末を原料として
焼結体を製造する方法について述べるＯ まず、焼結に先たち、第１図に示すような予備冷間成型
法により、先に規定したような１ｊｉｉ　Ｄｊｊ合金粒
子を互いに干渉することを回避する７辷めに面上に配列
して前記したような金り粉末中に予備成型しておく。こ
れは、超高圧用試料セル−＼の組み込みを容易にし、か
つ充填量を増すためである。この予備成型は１例えは、
第１図に示すシリンダー１中へ、超硬合金粒子２が略単
−面上の配列となるように、金ハ粉末３と超硬合金粒子
２を１保納し、これをプレスして単層を３ｅ成し、この
ような操作を綽＝り返して金り粉末中に超硬合金粒子が
面上に配列された層が多層プレスされたように予備成形
してもよく、また全屈粉末および超硬合金粒子を順次充
填した後プレスしてもよい。上記充填の過程で超硬合金
粒子の分散状態を任意にコントロールすることかできる
。

次に、この予備成型体を超高圧用試料セル中へ組み込み
％　５人ｈ〜２０Ｋｂの圧力、３００℃〜１２００℃の
温変で焼結する。焼結温度は、超硬合金、および預舎利
金槁のＪ４＝ｍにより液相を生じないよう低目に設定す
る。また圧力は、緻密化に対する温度の効果を補なうた
めに負加するもので、結合相がアルミニウム、銅および
それらを暴とした合金などの楊合には３００℃〜５００
℃および５Ｋｂ〜ｌ０ＡＡという条件で緻密化が可能で
ある。また、鉄、ニッケル、クロムおよびそれらを基と
した合金では６００℃〜１２００℃、１０入ｈ〜２０Ｋ
ｂの条件が適当である。このような条件での焼結により
１本発明の目的とする抱合ｆ：ｌ、ｊ給体が得られる。

実　　施　　例 以下、実施例を示して本発明について具体的に説明する
。

超硬合金粒子として１０％Ｃ’ｏ合金（ρ＝　１４．６
Ｆ　／　ＣＣ＞、、粒子杼３．０〜４．５随φの球状粒
子３４ｇ、および金属粉末として１ｔＬ解鉄粉＃１００
メツシユ以下のものに予備成型助剤としてステアリン酸
−を２重力；゛部混合した粉末５０Ｆを用いて。

φ３０間の成型金型にて成型圧力Ｐ　＝　２３　ｋｙ　
／　ＦＩ７で予備成型したのち、電解鉄中の水素除去？
目的として１０００℃、真空中で２時間仮焼結を行なっ
た。冷却後、これを超高圧焼結用試料セル中に充填して
、８００℃、ＪＱＫｂの条件で焼結を行なつだ。

以上により、第２図に示すようなサイズ約３０ｍφ、２
０ｍＡで、鉄部の密度が７．８１　＜Ｉ／ＣＣ＞という
高？Ｇ度（理論を度の９９．１％）でオ）す。

かつ、超硬合金粒子、鉄界面に脆化相を生じることなく
よく密着した１粒子均一分散の複合焼結体４が得られた
。

このようにして得られる投合焼結体は、建設和τ械の土
工機などの耐摩耗部拐としての応用が可能であり、ｌた
溶接によって接合可能である。

発明の効果 以上のように１本発明の方法によれは、原料として１４
硬合金粒子および結合相となる金縞の粉末を用い、ｉ（
１あるいは靭性の商い金属粉末中に５〜５０　Ｖｏ１０
％の体積率で超硬合金粒子を均一に分散させ、これを５
〜２０Ａｈの高圧下、および各々の浴融点よりも低い３
００〜１２００℃の温肢で焼結するため、１ｌｖＩ硬合
金粒子の分散状態を任滑、Ｋコントロール可能であシ、
超硬合金粒子と結合相との界面の密−Ａ′１性が優れか
つ結合相も緻密化が十分に進んだｔ１密度の投合焼結体
か得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は超硬合金粒子と金属粉末との混合物の予備成型
の概略説明図、第２図は実施例でイｚ）られた複合焼結
体の部分破断斜視図でちる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、超硬合金粒子と金属との複合焼結体であって、超硬
   合金粒子を体積率で５〜５０Ｖｏｌ．％含有し、残部が
   鋼あるいはその他の靭性の高い金属結合相より成り、超
   硬合金粒子の分散状態が任意にコントロールされ、また
   結合相との界面の密着性が優れかつ結合相も緻密化が十
   分に行なわれ高密度であることを特徴とする複合焼結体
   。 ２、鋼あるいは靭性の高い金属粉末中に５〜５０Ｖｏｌ
   ．％の体積率で超硬合金粒子を均一に分散させ、これを
   ５〜２０Ｋｂの圧力および３００〜１２００℃の温度で
   焼結することを特徴とする超硬合金粒子と金属との複合
   焼結体の製造法。