JPS62235457A - 耐食性超硬合金 - 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〉 本発明は、耐食性、耐摩耗性及び耐衝撃性に優れた超硬
合金に関するものであり、この本発明合金は特に海水中
での耐久性に優れ、海水中で用いるメカニカルシール用
材料やポンプ用軸のスリーブ用材料等に多くの用途を有
するものである。

〈従来の技術及びその問題点〉 炭化タングステンに対しコバルＩ・を結合金属として用
いた超硬合金は、高硬度材料として広く用いられている
が、硫酸に対する耐食性が悪いという欠点があった。こ
の欠点をカバーする合金としてニッケルを結合金属とし
た炭化タングステン合金が開発され、その−例として本
件出願人の出願に係る特公昭５５−１２０９２号公報で
示される合金がある。しかるにこの超硬合金は、焼結性
の点でなお問題がある事が判明した。即ちニッケルを結
合金属としている為に焼結温度が、コパル）・を用いた
合金に比べ約７０℃以上高くなり焼結中にカーボン型か
ら浸炭現象を受け、しかも最適焼結温度域が狭い為に焼
結ムラが生じるという問題があるのである。

上記先行技術の他にニッケルを結合金属とした炭化タン
グステン系超硬合金としては、特開昭４９−１０８９０
３号公報や特開昭５１−５４０１３号公報にて示される
合金があるが、これらの公報に示される合金は、硬度は
十分である反面耐食性及び機械的強度の面でなお問題が
あった。

〈問題点を解決する為の手段〉 本発明では、上記諸問題を解決する為に焼結温度の低下
及びその安定温度域を拡げる為に各種成分を調整すると
共に、合金中の炭素量を適正な範囲とする事で合金自体
の強度を高めたものであり、その要旨はニッケル１３〜
２０重量％、クロム０．５〜３５重量％、モリブデン０
５〜３．５重量％、炭化チタン、炭化タンタル及び炭化
ニオブの少なくとも１種１〜４重量％、残部炭化タング
ステンから成り、その中の炭素量が炭化タングステンを
ＷＣ，炭化チタンをＴｉＣ，炭化タンタルをＴａＣ，炭
化ニオブをＮｂＣとした場合の理論量の１００．１〜１
０８．０％の範囲内にあることを特徴とする耐食性超硬
合金である。

〈実施例及び作用〉 以下に本発明の超硬合金を開発するに至った実験及びそ
の結果を示す。

ズ」１及Ｊ」１逮。

平均粒子径０５〜２５μｍのＷＣ粉末、平均粒子径２５
μｍのＮ１粉末、平均粒子径４．０μｍのＣｒ粉末、平
均粒子径２．０μｍのＭＯＣ粉末平均粒子径が各々１．
５ｐｒｎのＴｉＣ，ＴａＣ，ＮｂＣ粉末と、平均粒子径
１．０μｍ以下のＣ粉末とを用い、各種割合に配合し、
湿式ボールミルで１２０時間混合の後乾燥し、パラフィ
ンを添加し、１５トン／ｃｉでプレス成形をなし、５、
５ｍｍＸ　１０ｍｍＸ　３０ｍｍの成形品を得た。次い
でこの成形品を真空雰囲気中８００℃で予備焼結を行な
い脱パラフイン処理をした後、３×１０〜３　Ｘ　１０
　ｍｍ１１ｇの真空雰囲気中で焼結を行なった。この焼
結は３０〜６０分間の焼結時間で十分に焼結が行なえる
温度を一応の設定温度とした。得られた焼結体の組成及
び焼結温度を下記第１表に、又緒特性を第２表に示すが
、この実験に於いてはＣ粉末を添加する事により含有炭
化物を各々ＷＣ，ＴｉＣ，ＴａＣ，ＮｂＣとし、それら
の理論炭素量をｗｃ＝　６．１３重量％、　ＴｉＣ＝　
２０．０５重量％、　ＴａＣ＝　６．２２重量％、　Ｎ
ｂＣ＝１１．４５重量％とじた場合の合金の理論炭素量
の約１００．５重量％の炭素を含有せしめたので合金組
成中のＷＣ。

ＴｉＣ，ＴａＣ，ＮｂＣはそれぞれＣ量がより高い高級
炭化物の形態となっているものもあり、第１表中では各
炭化物を示す記号はその様な高級炭化物をも含む総称と
して用いているものとする。即ち第１表中のＷＣ，Ｔｉ
Ｃ，ＴａＣ，ＮｂＣは表作成のスペースの都合上その様
に記号で表わしているが、それぞれ炭化タングステン、
炭化チタン、炭化タンタル、炭化ニオブを念味するもの
である。

第２表 次に上記各種合金の中から数個を選択し、ドイツ工業規
格であるＤＩＮ４８５１類似の耐食性テストとして、３
２３）Ｃ（５０℃）に保った各種の酸及び海水に１日間
浸漬した後の重量減を測るテストを行なった。

その結果各種の酸の場合は重量減が２．４ｇ／ｍ’・ｄ
ａｙ未滴の物をＡ　、　２．４〜２４ｇ／ｒｎ’　ｄａ
ｙの物をＢ、２４ｇ／ｍ′・ｄａｙを越える物をＣと評
価し、その結果を下記第３表に示す。

次に上記第１表の合金Ｎｏ、　３で示したのと略同様の
組成の合金につき、ＷとＣの量を調節する事により、得
られる焼結合金中のカーボン量を種々変化させた場合に
ついてその最適焼結温度及び諸特性を第４表に示す。

第４表中耐食性は海水１００％に対する評価でありその
評価方法は前述第３表の場合で述べたのと同様であり、
又カーボン量は５２３重量％が対理論量の１００％でカ
ッコ内の数値は対理論値を示す。

次に耐熱クラック強度を調べる為の実験として、上記第
１表に示す組成の焼結合金により形成したリングを回転
させつ−その外周にＳｉＣピンを押圧して熱クラツクの
発生状態を調べた。リング外周の周速を１４．４ｍ／ｓ
ｅｃ、　ＳｉＣピンの当接部の面積を４Ｘ　４ｍｍ”そ
の血圧を１５．６ｋｇ　／ｃｒｊとし３０分間テストを
した後に発生したクラックの面積をＳｉＣピンが当たっ
た部分の面積で除した値Ｘ１００（％）を示すグラフを
図面に示す。

この図面中横軸のバインダー量とは合金中に含まれろＮ
ｉ又はＣＯの量を表わし、又図中のＮｏは第１表中の合
金Ｎｏを表わす。

以上の各種実験結果より次の事が判る。即ち、バインダ
ーとしての旧が１３重量％より少なければ図に示すグラ
フから明らかな如く耐熱クラック性が十分ではなく、又
２０重量％を越えると第３表で示す如く耐食性が低下す
るのでＮｉ量は１３〜２０重量％とする。Ｃｒ、　Ｍｏ
についてはこれらの元素は合金の耐食性を向上せしめる
ものであるがその効果はそれぞれ０．５重量％以上なけ
れば期待出来ず、逆に多くなり過ぎると合金強度を低下
させるので３５重量％迄に留める。次にＴｉＣ，ＴａＣ
，ＮｂＣは焼結性を向上させる作用があり、これらが１
重量％未満だと焼結性が悪くカーボン型との反応を起こ
すし、最適焼結温度幅も狭くなるが、その焼結性向上の
効果は４重量％を越えてもさしたるそれ以上の効果はな
く逆に合金粒度が大となり強度低下をきたすので１〜４
重量％とする。

又合金中に含有される炭素量については、第４表の結果
で判る如く低炭素合金はど結合相（旧）中のＷや他の固
溶量が多くなる為に、合金の抗折力が小となり強度が不
足するので合金中の炭素量は対理論量の１００１％以上
とする、逆に高炭素合金となれば結合相中のＷや他の固
溶量が少なくなり耐食性の劣化や硬さの低下がみられる
ので高々１０８％迄とするのが望ましい。

なお、ＷＣの粒度については、上記実験以外に別途に行
なった実験より得た結論であるが、その粒子径が０５μ
ｍよりも小さいとロー付後にクラックが入り易くなり、
逆に２．５μｍよりも大きいと強度が低下すると共に耐
食性も悪くなるのでＷＣ粒子径は０５〜２５μｍとする
。

〈発明の効果〉 以上性べて来た如く、本発明の超硬合金は、その合金成
分と共に、全体の炭素量についても適正な範囲とした事
により耐食性に富み、硬さ及び抗折力にも優れ、メカニ
カルシール用材料やポンプ用軸のスリーブ用材料等の苛
酷な条件に十分に耐久得るものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明合金の耐熱クラック性を示すグラフ。 特許出願人　日本タングステン株式会社代　理　人　万
古　数量 バインダー（ｆｆｉ量％）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ニッケル１３〜２０重量％、クロム０．５〜３．５
   重量％、モリブデン０．５〜３．５重量％、炭化チタン
   、炭化タンタル及び炭化ニオブの少なくとも１種１〜４
   重量％、残部炭化タングステンから成り、その中の炭素
   量が炭化タングステンをＷＣ、炭化チタンをＴｉＣ、炭
   化タンタルをＴａＣ、炭化ニオブをＮｂＣとした場合の
   理論量の１００．１〜１０８．０％の範囲内にあること
   を特徴とする耐食性超硬合金。