JPS62265107A - 硬質合金用複炭窒化物の製造法 - Google Patents

硬質合金用複炭窒化物の製造法

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JPS62265107A
JPS62265107A JP61183252A JP18325286A JPS62265107A JP S62265107 A JPS62265107 A JP S62265107A JP 61183252 A JP61183252 A JP 61183252A JP 18325286 A JP18325286 A JP 18325286A JP S62265107 A JPS62265107 A JP S62265107A
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Yasuhiro Shimizu
靖弘 清水
Masaaki Tobioka
正明 飛岡
Toshio Nomura
俊雄 野村
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 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。
技術背景 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− t36j号)
、このTiC基焼結硬質合金に窒化物を添加したT1(
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くな
ると、さらには窒化物が分解する原生じた窒素ガスが、
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50〜80Tor?)までは、満足
に焼結しつるがそれ以上の窒素分圧下では焼結時に該サ
ーメットから脱ガスが不十分とな゛す、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。  ” 発明の開示       ゛ 発明者はζ上記問題点を”解′決するため種々検゛討し
た”結果:、T i’、 Ta、’ Wの複炭窒化物を
あらかじめ製造してお・、ぐと、この複炭窒”化物はT
iとNに富む芯部をT’a”、  WとC:lに富む周
辺パ部iが包囲した2相構造をもつごと、そしてNに富
□む相・は焼結中に結合金属とは直接接しないため′、
焼゛結中の脱窒は最小におさえられることを見出した。
以下限定理由について説明する。     ′ 5イ、
複炭窒化物の組成 特公昭56−51201 号テf;!、TiトWオヨU
 Tiトに!oノ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。
Wおよび)40が好ましい。
口、複炭窒化物の組成範囲 、体発明はTi(CN)’基焼結硬質合金の硬質相の原
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。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
化物添加効果が乏しく 、o、’a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NloはWの10%以上50%以下置換してもよい。
16%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。1
0%から50%置換すると焼結性を向上させる。
また、Ta又はTa化合物中のTaの一部をZr、If
f、Nbの1種又は2種以上で置換することによって高
温強度が向上し、その置換量は原子比で10%以上50
96以下であり、10%以下では置換の効果が少く、5
096以上ではサーメットの靭性が低下する。
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 21
00℃以上では粒成長が著しくなり好ましくない。
二、出発原料 TIの供給源としては金属T1又はTit12.TiC
,TiCNT111等のTi化合物粉末を用いると同粉
末は極めて反応性に富み、固溶が容易に進行する。
また、他の粉末中の酸素を還元し複炭窒化物中の酸素を
低く抑える働きもあり好ましい。
Taの供給源としてはTa金属又はTaC,TaN、 
TaCNTaの酸化物等のTa化合物を用いると組成の
コントロールが容易で不純物の少ない複炭窒化物を得る
ことが可能となり好ましい。Wの供給源よしてはW金属
粉末文[V、C,WC,WO2等のw化合物を用いると
組成のコントロールが容易で不純物の少ない複炭窒化物
を得ることが可能となり好ましい。またこれらの化合物
と金属粉末を2 Llj以上組合せることにより固溶が
促進する効果がある。
以下実施例によって詳細に説明する。
実施例1 ゛複炭窒化物(Ti、Ta、 W )  (C、N )
の金属中に占めるT1の割合がモル比で0.80、Ta
の割合がモル比で0.10、Wの割合がモル比で0.1
0になる様に、T i It 2粉末 (粒度2.5μ
) 、Ta金金粉粉末粒度3.0μ)、W全屈粉末(粒
度3.0μ)、炭素粉末(粒度0.1μ)、を配合し、
ボールミルで混合後造粒し、窒素分圧200Torrで
各種温度にて処理した。
得られた粉末の組成を第1表に示す。
実施例2 複炭窒化物(Ti、Ta、 ’rV、!、to) (C
、N )中の金属中に占めるT1の割合がモル比で0,
07、Taの割合がモル比で0.07、Wの割合がモル
比で0.10、:4oの割合がモル比で0.06になる
様に、Ti1(粉末 (粒度2.5μ> 、TaN粉末
(粒度(5μ) 、W全屈粉末(粒度3.Oμ) 、L
+o2C粉末 (粒度(5μ)’、炭素粉末、:、、(
粒度OIμ)を配合しボールミルで混合後、造粒し窒素
分圧20Torr、 温度1700℃で処理した。
得られた複炭窒化物とCo、Ni粉末を加え湿式混合後
型押し成形した。この圧粉体を真空中1200℃まで加
熱した後、窒素分圧5 Torrにて1 a 80℃で
(5時間焼結した。
得られたサーノ7)の組成は (T+o、7.Tao、 ol o、 +o 、’+(
Oo、og) (CO,?2N 0.28 )o、97
 1(ht%Co−5wt%Niてあった。(本サーメ
ットを八とする)Aと同一のに且戊:こなるよう;こT
1CN、 TaC,WC、’!、to。
Co、 Ni粉末を湿式混合し、型押成形後、Aと同一
条件で填結した。得られたサーメット(このサ−メット
をBとする)の組成は、 (Tio、yy Tao、 ll、W@、 10 )4
0o、os) (Co、 sr N O,+s)o、 
ss −10wt%Co−5wt%Niとなり、Bの方
が窒素の残留量が少なく、本発明の効果がわかった。
AとBでさらに以下の条件で切削テストを行った。
切削条件1:被削材 S N CM 439(HB= 
260)切削速度 150m /min 送  リ     0.301111 / m in切
込み  4.5mm チップ形状 S N M G 432  E N Zホ
ルダー PSBNR2525−43 水溶性切削油使用 切削時間 10分間 Aはフランク摩耗が0.21mmであったのに対し、B
は刃先の塑性変形量が大きく7分20秒しか切削できな
かった。
実施例3 複炭窒化物(Ti、Ta、W)  (C,N)の金属に
占めるTiの割合がモル比で0.6 、Taの割合がモ
ル比で0.2、Wの割合がモル比で0.2となり、又非
金属に占めるNの割合が0.1〜0.9の間で種々変化
するようにTi1ts粉末(粒度2.5μ) 、TaC
粉末 (粒度(5μ)、W、C粉末(粒度(5μ)、炭
素粉末(粒度0.1μ)を配合し、窒素分圧0.5To
rr〜2atm、温度1600〜2000℃で処理した
得られた複炭窒化物を掬いサーメットを試作した。
このサーメットの硬度抗折力を第2表に示す。
第2表 実施例4 実施例2におけるWの供給源W金属の50wt%をWC
で置換して同様の方法で複炭窒化物を作り、更にサーメ
ットを試作した。これを切削条件1で切削テストを行っ
たところフランク摩耗0.20mmと良好な結果であっ
た。
実施例5 複炭窒化物(Ti、Ta、 W ) (C、N )の金
属中に占めるTiの割合がモル比で0.80. Taの
割合がモル比で0.10. Wの割合がモル0.10に
なる様に、Ti1ts粉末(粒度2.5μ) 、Ta金
属粉末(粒度3.Ou)、W Os粉末(粒度0.2μ
)、炭素粉末(粒度0.1μ)を配合しボールミルで配
合後、造粒し窒素分圧200Torrで各種温度にて処
理した。
得られた粉末の組成を第3表に示す。
実施例6 複炭窒化物(Ti、 Ta、 W 、 !、f+11 
(C、N )中の全居中に占めるTiの割合がモル比で
0.85、Taの割合がモル比で0.08、Wの割合が
モル比で0.05、!、t oのフ1り合がモル比で0
.02になるIJに、Ti1l□粉末 (粒度2.5μ
)、TaC粉末(粒度(5μ) 、W O2粉末(粒度
0.3μ)、λ(00ルJ末 (粒度0.3μ)、炭窓
わ)末ユ(!粒度0.1μ)を配合しボールミルで混合
後、造粒し窒素分圧20Torr、温度700℃で処理
した。得られた複炭窒化物と Co、 N I粉末を加
え湿式混合後型押し成形した。この圧粉体を真空中12
00℃まC加熱した後、窒素分圧5 Torrにて14
80℃で(5時間焼結した。
得られたサーメットの組成は (Tlo、ss Tao、 ol o、 as !11
0o、ai) (C0,44N o、 sa )。、*
v  10wt%Co−5wt%Lであった。(本サー
メットをAとする)Aと同一の組成になるようにT1C
N、 TaC,〜V C、!、io。
Co、Ni粉末を湿式混合し、型押成形後、Aと同一条
件で暁結した。得られたサーメット(このサーメットを
Bとする)の組成は (Tlo、ss Tao、 osW o、 os uo
o、at) (Co、 soN o、 5o)a、ss
  10wt%Co−5wt%N!となり、Bの方が窒
素の残留量が少なく、本発明の効果がわかった。
AとBでさらに以下の条件で切削テストを行った。
切削条件1:被削材 S N CM 439(HB= 
260)切削速度 150i / min 送  リ     0.3市/min 切込み  (5mm チップ形状 S N M G 432  E N Z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0.25mmであったのに対し、B
は刃先の塑性変形量が大きく7分30秒しか切削できな
かった。
実施例7 複炭窒化物(Ti、Ta、 W )(C、N )の金属
に占めるT1の割合がモル比で0.6、Taの割合がモ
ル比で0.2、Wの割合がモル比で0.2となり、又非
金属に占めるNの割合が0.1〜0.9の間で種々変化
するようにT r IJ 2粉末 (粒度2.5μ) 
、Ta金属粉末(粒度3.0μ)、WO,粉末 (粒度
0.3μ)を配合し、窒素分圧0.5Torr 〜2 
jam 、温度1600〜2000℃で処理した。
得られた複炭窒化物を用いサーメットを試作した。
このサーメットの硬度抗折力を第4表に示す。
第4表 実施例8 複炭窒化物(Ti、Ta、W)(C、N )の金属に占
めるT1の割合がモル比で0.80、Taの割合がモル
比で0.10、Wの割合がモル比で0.10になる様に
、TiCおよびTiN粉末(粒度(5μ) 、Ta金属
粉末(粒度3.0)、W金属粉末(粒度3.0μ)、炭
素粉末(粒度0.1μ)を配合しボールミルで混合後、
造粒し窒素分圧200Torrrで各種温度にて処理し
た。
得られた粉末の組成を第5表に示す。
実施例9 複炭窒化物(Ti、Ta、 W 、 Mo) (C、N
 )中の金属中に占めるTIの割合がモル比で0.85
、Taの割合がモル比で0.04、Wの割合がモル比で
0.08、Moの割合がモル比で0.03になる様に、
Ti(Co、 、N o、 s)粉末(粒度(5μ) 
、TaC粉末(粒度り、5μ)、W金属粉末(粒度3.
0/J) 、Mo金属粉末(粒度3.0μ)、炭素粉末
(粒度0.1μ)を配合しボールミルで混合後、造粒し
窒素分圧20Torr、温度1700℃で処理した。得
られた複炭窒化物にCo、Ni粉末を加え湿式混合後型
押し成形した。この圧粉体を真空中1200℃まで加熱
した後、窒素分圧57orrにて1480℃で(5時間
焼結した。
得られたサーメットの組成は (Tio、as Tao、 04 W o、 as M
OO,113) (Co、411 N 0.54 )o
、ss −10wt%Co−5wt%Niであった。(
本サーメットをAとする)八と同一の組成になるように
T1CN、TaC,W C、M。
Co、N+粉末を湿式混合し、型押成形後、Aと同一条
件で焼結した。得られたサーメット(このサーメットを
Bとする)の組成は (T!o、ss Tao、 04W 0.1111 M
oa、oi) (Co、 stN 0.43)o、 *
a −10wt%Co−5wt%Niとなり、Bの方が
窒素の残留量が少なく、本発明の効果がわかった。
AとBでさらに以下の条件で切削テストを行った。
切削条件1:被削材 S N CM 439  (ll
B=260)切削速度 150m/min 送  リ    0.3+nm  /min切込み  
(5fflI11 チップ形状 S N M G 432  E N Z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
は刃先の波性変形量が大きく9分50秒しか切削できな
かった。
実施例10 複炭窒化物(Ti、Ta、 W HC、N )の金属に
占めるTiの割合がモル比で0.6 、Taの割合がモ
ル比で0゜2、Wの割合がモル比で0,2となり、又非
金属に占めるNの割合が0.1〜0.9の間で穏々変化
するようにTiCおよびTiN粉末 (粒度(5μ) 
、Ta金属粉末(粒度3.0μ)、WC粉末(粒度(5
μ)、炭素粉末(粒度0.1μ)を配合し、窒素分圧0
.5Torr −2atm 、温度1600〜2000
℃で処理した。
得られた複炭窒化物を用いサーメットを試作した。
このサーメットの硬度抗折力を第6表に示す。
第6表 実施例11 実施例10においてTaの割合の10%を、それぞれZ
r、Hf、Nbで置換した合金を試作した。この時の非
金属中のNの割合は0.70とした。これを置換しない
場合の合金と比較したところ、置換しなかった場合の合
金の高温硬度 (1000℃における)が)lv= 5
80kg/ mm”であったのに対し、Zrta 換の
場合、Hv = 670kg/mm’ 、If置換の場
合、)lv = 690kg/mm’ 、Nbti!換
の場合、Hv =  720kg/ mm”となった。
実施例12 1複炭窒化物(Ti、Ta、W)(C、N )の金属中
に占めるTiの割合がモル比で0.80、Taの割合が
モル比で0.10、Wの割合がモル比で0.10になる
様に、Ti金属粉末(粒度3.0μ)、Ta金属粉末(
粒度3.5μ)、WO,粉末 (粒度0,3μ)、炭素
粉末(粒度0.1μ)を配合しボールミルで混合後、造
粒し窒素分圧200Torrで各種温度にて処理した。
得られた粉末の組成を第7表に示す。
実施例13 複炭窒化物(Ti、 Ta、 W 、 )、(o) (
C、N )中の金属中に占めるTiの割合がモル比で0
.72、Taの割合がモル比で0.09、Wの割合がモ
ル比で0.10、MOの割合がモル比で0.09になる
様に、Ti(C0,= No、−)粉末(粒度(5μ)
 、Ta金属粉末(粒度3.0μ)、W O3粉末(粒
度0.3μ)、炭素粉末(粒度0.1μ)を配合しボー
ルミルで混合後、造粒し窒素分圧20Torr、温度1
700℃で処理した。
得られた複炭窒化物にCo、Ni粉末を加え湿式混合体
型押し底形した。この圧粉体を真空中1200℃まで加
熱した後、窒素分圧5 Torrにて1480℃で(5
時間焼結した。
得られたサーメットの組成は (Tia、7z Tao、 o*W o、 lo Mo
o、o*) (CD、 33N 0.67)。−s@−
10wt%Co−5wt%N1であった。(本サーメッ
トを八とする)Aと同一の組成にtlるようにT iC
N、 TaC,\V C、!、l。
Co、Ni粉末を湿式混合し、型押成形後、Aと同一条
件で焼結した。得られたサーメット(このサーメットを
Bとする)の組成は (Tio、7t Tan、 os’# o、 +o M
Oo、os) (Co、 4sN o、 5s)o、 
s、−10wt%Co−5wt%Niとなり、Bの方が
窒素の残留量が少なく、本発明の効果がわかった。
AとBとで更に以下の条件で切削テストを行った。
切削条件1:被削材 S N CM 439  (II
B=260)切削速度 150m/min 送  リ    0.3mm  /min切込み  (
5mm チップ形状 S N M G 432  E N Z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0.12mmであったのに対し、B
は刃先の塑性変形量が大きく3分20秒しか切削できな
かった。
実施例14 複炭窒化物(Ti、Ta、 W >(C、N )の金属
に占めるT1の割合がモル比で0.6 、Taの割合が
モル比で0.2、Wの割合がモル比で0.2となり、又
非金属に占めるNの割合が0.1〜0.9の間で種々変
化するようにTi金属粉末 (粒度3.0μ) 、Ta
C粉末(粒度(5μ)、WO,粉末(粒度0.3μ)、
炭素粉末 (粒度0.1μ)を配合し、窒素分圧0.5
Torr〜2atm、温度1600〜2000℃で処理
した。
得られた複炭窒化物を用いサーメットを試作した。
このサーメットの硬度抗折力を第8表に示す。
実施例15 復炭窒化物(Ti、Ta、W)(C、N )の金属中に
占めるTiの割合がモル比でo、 go、Taの割合が
モル比で0.10、Wの割合がモル比で0.10になる
様に、TI金属粉末(粒度3.O/J) 、T&20s
粉末(粒度0.3μ)、Wow粉末(粒度0.3μ)、
炭素粉末(粒度0.1μ)を配合しボールミルで混合後
、造粒し窒素分圧200Torrで各種温度にて処理し
た。
得られた粉末の組成を第9表に示す。
実施例16 複炭窒化物(Ti、Ta、W、Mo) (C、N )の
金属中に占めるTiの割合がモル比で0.75、Taの
割合がモル比で0.05、Wの割合がモル比で0.10
と、MOの割合がモル比で0.10になる様に、TiC
,粉末、TiN粉末(各粒度(5μ) 、Ta1ls粉
末(粒度0.3μ)、W O2粉末(粒度0.3μ) 
、Mo粉末(粒度(5μ)、炭素粉末(粒度0.1μ)
を配合しボールミルで混合後、造粒し窒素分圧20To
rr、温度1700℃で処理した。
、得られた複炭窒化物にCo、 Ni粉末を加え湿式混
合後型押し成形した。この圧粉体を真空中1200℃ま
で加熱した後、窒素分圧5 Torrにて1480℃で
(5時間焼結した。
得られたサーメットの組成は (Tio、ys Tan、 osW o、 +o Mo
o、+a) (Co、 jsN 0.12)o−ss 
−10wt%Co−5wt%N+であった。(本サーメ
ットをAとする)Aと同一の組成になるようにT1CN
、TaC,W C、Mo。
Co、Ni粉末を湿式混合し、型押成形後、Aと同一条
件で焼結した。得られたサーメット(このサーメットを
Bとする)の組成は (T!o、 7s Tao、 osW o、+o Mo
o、+a) (Co、4sNa、ss)−10wt%C
o−5wt%N+ となり、Bの方が窒素の残留量が少なく、本発明の効果
がわかった。
AとBとで更に以下の条件で切削テストを行った。
切削条件1:被削材 S N CM 439  (ll
B=260)切削速度 150+n/min 送  リ    0.3mm  /min切込み  (
5mm チップ形状 SNMG432  ENZ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0.15mmであったのに対し、B
は刃先の塑性変形量が大きく8分50秒しか切削できな
かった。
実施例17 複炭窒化物(Ti、Ta、W)(C、N )の金属に占
めるT1の割合がモル比で0.6 、Taの割合がモル
比で0.2、Wの割合がモル比で0.2となり、又非金
属に占めるNの割合が0.1〜0.9の間で種々変化す
るようにTi金属粉末 (粒度2.5μ> 、Ta、O
s粉末(粒度0.3μ)、Wo3粉末(粒度0.2u)
、炭素粉末(粒度0.1μ)を配合し、窒素分圧0.5
Torr〜2atm、温度1600〜2000℃で処理
した。
得られた複炭窒化物を用いサーメットを試作した。
このサーメットの硬度抗折力を第10表に示す。
第10表 実施例18 、実施例2におけるTiの供給!’1tTiC、TiN
のそれぞれの50wt%をT!金金属買換して、同様の
方法で複炭窒化物を作り、更にサーメットを試作した。
これを切削条件1で切削テストを行ったところ、フラン
ク摩耗0.17mmと、良好な結果であった。
実施例19 複炭窒化物(Ti、Ta、 W)(C、N )の金属に
占めるTiの割合がモル比で0.80、Taの割合がモ
ル比で0,10、Wの割合がモル比で0.10になる様
に、T IIt 2粉末 (粒度2.5 tt)、Ta
2’O5粉末(粒度0.3μ)、W金属粉末(粒度(5
μ)、炭素粉末(粒度0.1μ)を配合しボールミルで
混合後、造粒し窒素分圧200Torrで各種温度にて
処理した。
得られた粉末の組成を第11表に示す。
実施例20 複炭窒化物(Ti、 Ta、 W 、 !Jo) (c
、 N )中の金属中に占めるTiの割合がモル比で0
.88、Taの割2合がモル比で0.04、Wの割合が
mlル比で0.04と、MOの割合がモル比でq、 0
4になる窪に、Ti)l−a末(粒度2、5/j ) 
、Ta、O5粉末(粒度o、3μ)、wc粉末(粒度0
.5μ)、、Mo 2 C粉!、 (粒II 2.0t
t)、C粉末(粒度0.1μ)を配合しボールミルで混
合後、造粒し窒素分圧20Torr、温度x7ootで
処理した。
傅られた複炭窒化物にC?、Ni粉末′を加え湿式混合
後型押し成形した。この用粉体を真空中12joot:
まで加熱した後、窒素分圧5 torrにて1480℃
で(5時間焼結した。
得られたサーメットの組成は (Tlo、s s Tao、 +14 ’TV 0.0
4 !Joo、’。、、) (CO,nt N’、、 
、i >o、 9s −10wt%C6−5wt%旧で
あった。(木サーメットをAとする)Aト同一(7)m
fflニナルヨうニTicN、 TaC’、 W C、
Mo。
Co、Ni粉末を湿式混合し、型押成形後、Aと同一条
件で填結した。得られたサーメット(このサーメットを
Bとする)の組成は (TIO,@11 Tao、’ol a、 o< MO
a、aa> (Co、s+ N、o、 41)−10w
t%Co−5wt%Ni となり、Bの方が窒素の残留量が少なく、本発明の効果
がわかった。
AaBでさらに以下の条件で切削−テストを行った。
切削条件1:被削材 S N CM439  (l18
=26[))切削速度 150m/min 送  リ    0.3mm  /min切込み  (
5mm チップ形状 SNMG432  ENZホルダー PS
ENR2525−43 水溶性切削油使用 切削時間 10分間 Aはフランク摩耗が0.20+nmであったのに対し、
Bは刃先の塑性変形量が大きく5分55秒しか切削でき
なかった。
実施例21 複炭窒化物(Ti、Ta、 jV)(C、N )の金属
に占めるTiの割合がモル比で0.6 、Taの割合が
モル比で0.2、Wの割合がモル比で0.2となり、又
非金属に占めるNの割合が0.1〜0.9の間で種々変
化するようにTl82粉末 (粒度2.5μ) 、Ta
zOs粉末(粒度0.3μ)、W金属粉末 (粒度(5
μ)、炭素粉末(粒度0,1μ)を配合し、窒素分圧Q
、 5Torr〜2atm、温度1600〜2000℃
で処理した。
得られた複炭窒化物を用いサーメットを試作した。
このサーメットを硬度抗折力を第12表に示す。
第12表 実施例22 複炭窒化物(Ti、Ta、  W ) (C、N )の
金属中に占めるTiの割合がモル比で080、Taの割
合がモル比で0,10、Wの割合がモル比で010にな
る様に、Ti金金粉粉末粒度3.011 ) 、Ta2
05粉末(粒度03μ)、W金属粉末(粒度3.0μ)
、炭素粉末(粒度0.1μ)を配合しボールミルで混合
後、造粒し窒素分圧200Torrで各種温度にて処理
した。
得られた粉末のm成を第13表に示す。
実施例23 複炭窒化物(Ti、Ta、  W、!Jo) (C、N
 )中の金、寓中に占めるTiの割合がモル比で084
、Taの割合がモル比で0.10、Wの割合がモル比で
0.04、)、(0の割合がモル比で0.02になる様
に、Ti (Co、s No、s)粉末(粒度(5μ)
 、Ta205粉末(粒度0.3μ)、W金属粉末(粒
度3.0μ) 、Mo金金粉粉末粒度30μ)、炭素粉
末(粒度0.1μ)を配合しボールミルで混合後、造粒
し窒素分圧20Torr、温度1700℃で処理した。
得られた復炭窒化物にCo、Ni粉末を加え湿式混合後
型押し成型した。この圧粉体を真空中1200℃まで加
熱した後、窒素分圧5 Torrにて1 =180℃で
(5時間焼結した。
得られたサーメットの組成は (TIQ、I14 Tao、 +oW o、 o4MO
o、o2) (C057N 0.13)。!+?  1
0wt%(:o−5wt%;4!であった。(本サーメ
ットを八とする)Aと同一の組成になるようにT1CN
、 TaC,WC、!、Io。
Co、Ni粉末を湿式混合し、型押成型後、Aと同一条
件で焼結した。得られたサーメット(このサーメットを
Bとする。)の組成は (Tio、*n Tao、 +oW o、 na Mo
a、oz) 、(C−o、 gaN o、 s*)−1
0wt%Co−5wt%Ni となり、Bの方が窒素の残留量が少なく、本発明の効果
がわかった。
AとBとで更に以下の条件で切削テストを行った。
切削条件1:被削材  S N CM 439(lIB
=260)切削速度 150m/min 送  リ    0.3mm  /min切込み  (
5mm チップ形状 SNM0432ENZ 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0.25mmであったのに対し、B
は刃先の塑性変形量が大きく8分40秒しか切削できな
かった。
実施例24 複炭窒化物(Ti、Ta、  W) (C,N)の金属
に占めるTiの割合がモル比で0.6 、Taの割合が
モル比で0.2、Wの割合がモル比で0.2となり、又
非金属に占めるNの割合が0.1〜0.9の間で種々変
化するようにTi金属粉末(粒度3.0μ) 、Ta1
ls粉末(粒度0.3μ)、W金属粉末(粒度3.0μ
)、炭素粉末(粒度0.1μ)を配合し、窒素分圧0.
5Torr〜2 atm 、温度1600〜2000℃
で処理した。
得られた複炭窒化物を用いサーメットを試作した。
このサーメットの硬度抗折力を第14表に示す。
第14表 実施例25 実施例24においてTaの割合の30%を、それぞれZ
r、 Iff、 Nbで置換した合金を試作した。この
時の非金属中のNの割合は0.32とした。これを置換
しない場合の合金と比較したところ、置換しなかった場
合の合金の高温硬度(1000℃における)がHv= 
690 kg/ mm’であったのに対し、Zr誼買換
場合、Hv = 790 kg/ mm2、llf置換
の場合、Hv=820kg/mm’ 、Nb置換の場合
、Hv = 740 kg/ mm’となった。
実施例26 複炭窒化物(Ti、Ta、 W) (C,N)の金属中
に占めるTiの割合がモル比で0.80、Taの割合が
モル比で0.10、Wの割合がモル比で0.10になる
様に、Ti金属粉末(粒度3.0μ) 、Ta金属粉末
(粒度3.0μ)、W金属粉末(粒度3.0μ)、炭素
粉末(粒度0.1μ)を配合しボールミルで混合後、造
粒し窒素分圧200Torrで各種温度にて処理した。
得られた粉末の組成を第15表に示す。
実施例27 複炭窒化物(Ti、Ta、  W、Mo ) (C、N
 )中の金属中に占めるTiの割合がモル比で0.55
、Taの割合がモル比で0.15、Wの割合がモル比で
0.15、\10ノ割合がモル比で0.15になる様に
、Ti金金粉粉末(粒度3.Ou) 、Ta金金粉粉末
粒度3.0μ) 、W C粉末(粒度(5μ)、MO金
金粉粉末粒度3.0μ)、炭素粉末(粒度0.1μ)を
配合しボールミルで混合後、造粒し窒素分圧20Tor
r、温度1700℃で処理した。
得られた複炭窒化物にCo、Ni粉末を加え湿式混合後
型押し成形した。この圧粉体を真空中1200℃まで加
熱した後、窒素分圧5 Torrにて1480℃で1,
5時間焼結した。
得られたサーメットの組成は (Tjo、ss Tao、 IsW o、 Is Mo
o、Is) (CG、 62N O,3Il)o、ss
 −10wt%Co−5wt%Niであった。(本サー
メットをAとする)Aと同一の組成になるようにT1C
N、TaC,W C、!4o。
Co、Ni粉末を湿式混合し、型押成形後、Aと同一条
件で焼結した。得られたサーメット(このサーメットを
Bとする)の組成は (Tlo、ss Ta0. IsW Q、 Is MO
o、Is) (Co、 tsN o、 z+ )−10
wt%Co−5wt%Ni となり、Bの方が窒素の残留量が少なく、本発明の効果
がわかった。
AとBとで更に以下の条件で切削ですと行った。
切削条件1:被削材  S N CM 439(llB
=260)切削速度 150m/min 送  リ    0.3mm  /min切込み  (
5mm 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0.18mmであったのに対し、B
は刃先の塑性変形惜が大きく4分20秒しか切削できな
かった。
実施例28 複炭窒化物(Ti、Ta、  W) (C、N )の金
属に占めるTiの割合がモル比で0.6 、Taの割合
がモル比で0.2、Wの割合がモル比で0.2となり、
又非金に占めるNの割合が0.1〜0.9の間で柱々変
化するようにT1金属粉末(粒度3.0μ) 、TaC
粉末(粒度(5μ)、W金属粉末(粒度3.0μ)、酸
累粉末(粒度0.1μ)を配合し、窒素分圧0.5To
rr〜2atlTl、温度1600〜2000℃で処理
した。
得られた複炭窒化物を用いサーメットを試作した。
このサーメットを硬度抗折力を第16表に示す。
′M16表 実施例29 実施例2におけるTaの供給源Ta金属の50wt%を
TaNで置換して同様の方法で複炭窒化物を作り、更に
サーメットを試作した。
これを切削条件1で切削テストを行ったところ、フラン
ク摩耗0.19mmと良好な結果であった。
実施例30 実施例3においてTaの割合の20%を、それぞれZr
、 Ilf、 Nbで置換した合金を試作した。この時
の非金属中のNの割合は0.55とした。これを置換し
ない場合の合金と比較したところ、置換しなかった場合
の合金の高温硬度 C100O℃における)がHv= 
660kg/ mm2であったのに対し、Zr置換の場
合、Hv =  820kg/mm” 、Iff置換の
場合、Hv=7901tg/mm2、Nb置換の場合、
)(v = 810kg/mm’となった。
実施例31 複炭窒化物(Ti、Ta、  W) (C,N)の金属
中に占めるTiの割合がモル比で0.80、Taの割合
がモル比で0.10、Wの割合がモル比で0.10とな
る様に、Ti金属粉末(粒度3.0μ) 、Ta (C
、N )粉末(粒度2.5μ)、WC粉末(粒度(5μ
)、炭素粉末(粒度0.1μ)を配合しボールミルで混
合後、造粒し窒素分圧50Torr、温度1700℃で
処理した。
得られた複炭窒化物に!、to、 Co、 N i粉末
を加え湿式混合後、型押し成形した。この圧粉体を真空
中1200℃まで加熱した後、窒素分圧75Torrに
て1550℃で(5時間焼結した。
得られたサーメットの組成は (T!o、ts Taa、 osW o、 as Mo
o、ot) (Co、 gsN o、 5s)o、59
−9wt%Co−3wt%N1であった。(このサーメ
ットをΔとする)次にAと同一組成になルヨうニT1C
N、 TaCN、  W C。
Nlo、Co、N+粉末を湿式混合し、型押成形後、A
と同一条件で焼結した。得られたサーメット(これをB
とする)の組成は (Tio、ys Tao、 as W o、 as M
oo、ot) (CO,?。N o、 22)o−ss
  9 wt%Co−3wt%Niとなり、Bの方が窒
素の残留1が少なく、本発明の効果がわかった。
、AとBとで更に以下の条件で切削テストを行った。
切削条件1:被削材  S N CM 439(lI8
=260)切削速度 150m/min 送  リ     OJmm  /min切込み  (
5mm 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0.16mmであったのに対し、B
は刃先の塑性変形量が大きく6分50秒しか切削できな
かった。
実施例32 実施31においてTaの割合の30%を、それぞれZr
+1f、Nbでa、換した合金を試作した。この時の非
金属中のNの割合は0.70とした。これを置換しない
場合の合金と比較したところ、置換しなかった場合の合
金の高温硬度 (1000℃における)がHv=580
kg/ mm2であったのに対し、Zr置換の場合、H
v = 620kg/mm2、Iff置換の場合、l(
v=650kg/ +r++++2、Nbff1換の場
合、Hv = 690kg/ mm2となった。
発明の効果 本発明は上述した如く、焼結中に脱窒現象が生じ難い複
炭窒化物を製造する方法を提供するものであり、本発明
による複炭窒化物を窒察含有サーメットの原料として適
用すると、焼結中の脱窒現象が抑制され、強度および耐
摩耗製の一役と優れたサーメットを得ることが可能とな
る。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Tiを主成分とするTaとWとの複炭窒化物にお
    いて、該複炭窒化物中の金属成分における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、Tiの供給原料として、金属Ti
    又はTi化合物粉末、Taの供給原料として金属Ta又
    はTa化合物の粉末、Wの供給原料として金属W又はW
    化合物粉末、および炭素粉末とを所定の割合で混合し、
    窒素雰囲気中で1500℃以上2100℃以下にて反応
    させることを特徴とする複炭窒化物の製造法。
  2. (2)Tiを主成分とするTaとWとの複炭窒化物にお
    いて、該複炭窒化物中の金属成分における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、Tiの供給原料として金属Ti又
    はTi化合物粉末、Taの供給原料として、金属Taま
    たはTa化合物粉末、Wの供給原料として金属Wまたは
    W化合物で該W又はW化合物中のWの10原子%以上、
    50原子%以下をMoで置換されたもの、及び炭素粉末
    とを所定の割合で混合し、窒素雰囲気中で1500℃以
    上2100℃以下にて反応させることを特徴とする複炭
    窒化物の製造法。
  3. (3)Tiを主成分とするTaとWとの複炭窒化物にお
    いて、該複炭窒化物中の金属成分における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、Tiの供給原料として金属Ti又
    はTi化合物粉末、Taの供給原料として金属Ta又は
    Ta化合物の粉末で、Taの10原子%以上、50原子
    %以下をZr、Hf、Nbのうち1種又は2種以上で置
    換した粉末、Wの供給原料として金属W又はW化合物粉
    末および炭素粉末とを所定の割合で混合し、窒素雰囲気
    中で1500℃以上2100℃以下にて反応させること
    を特徴とする複炭窒化物の製造法。
  4. (4)Tiを主成分とするTaとWとの複炭窒化物にお
    いて、該複炭窒化物中の金属成分における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、Tiの供給原料として、金属Ti
    又はTi化合物の粉末Taの供給原料として金属Ta又
    はTa化合物粉末でTaの10原子%以上50原子%以
    下をZr、Hf、Nbのうち1種又は2種以上で置換し
    た粉末、Wの供給原料として金属W又はW非合物粉末で
    Wの10原子%以上50原子%以下をMoで置換された
    粉末および炭素粉末とを所定の割合で混合し、窒素雰囲
    気中で1500℃以上2100℃以下にて反応させるこ
    とを特徴とする複炭窒化物の製造法。
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