JPS63143236A - 複硼化物焼結体 - 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］ 本発明はニッケルのモリブデンとタングステンからなる
複硼化物焼結体、さらに詳しくは強度、靭性、に優れた
複硼化物焼結体に関するものである。

［従来の技術］ 一般に金属硼化物セラミックスは高融点で高硬度、高強
度、高耐食の性質を有し、従来から切削工具などに実用
化されており、特にチタンの硼化物などは広く使用され
るがその他の硼化物はほとんど実用化されていないのが
実状である。

また、これらの硼化物と金属との複合体、いいかえれば
硼化物サーメット的なものも一部実用化されているし、
あるいは使用しうるちのとして種々の提案もなされてい
る。

例えば、このような硼化物系サーメットとして鉄族金属
或は鉄族金属を含む金属間化合物を結合材とする焼結体
が知られており、切削工具、機械構成部材或は時計用フ
レーム等の装身具として利用しうると考えられ、その試
みがなされている。

即ち、特開昭５１−３０２１３には硼化物の結合材とし
て鉄族金属或は、鉄族金属を含む合金を用いることによ
り、良好な機械的性質と界面特性および耐食性、耐摩耗
性或は耐熱性、耐酸化性を有することが述べられている
し、また特公昭５８−３７２７５には硼化物の結合材と
して金属との珪化物又は炭化物を用い、適性焼結温度範
囲を広げうることが述べられている。

［発明の解決しようとする問題点］ しかしながら、これらに示されている結合材は一般に展
延性に乏しいため焼結体の靭性は低いし、特に鉄族金属
を使用することを示唆していてもそれは金属間化合物を
形成する組織であって、やはり靭性等において十分な結
果は得られていない。

ましては複硼化物を用いて、これらの問題を解決しよう
とする具体的提案は殆どなされていないのが実状である
。

この様な点に鑑み、本発明者らは所望されている靭性お
よび強度が高くかつ、硬度、耐熱衝撃性等にも優れた複
硼化物系焼結体を開発すべく種々の研究の結果１本発明
を見い出すに至ったものである。

即ち、本発明者らは、従来の欠点を改良し、かつ代表的
な硼化物であるＺ　ｒＢ２の有用な特性を発揮させる結
合材を見出し、結合部がモリブデン及び又はタングステ
ンが固溶した鉄族金属などを提案してきた。

さらにクロム硼化物、モリブデン硼化物ならびにタング
ステン硼化物の１種以上で二硼化ジルコニウムの一部を
置換することにより一層強度、靭性の高い材料を得るに
至っていた。

さらに詳しく研究を進めていく内に、この複硼化物と結
合相の界面強度が高いことを見い出し、この知見に基づ
いて本発明をなすに至ったのである。

［問題点を解決するための手段］ 即ち１本発明はニッケルのモリブデンとタングステンか
らなる複硼化物を主として硬質粒子とし、旧を主成分と
する結合部をもつことで特徴づけられた高強度、高靭性
複合焼結体を要旨とするものである。

本発明焼結体を得るために用いる配合原料は目的とする
焼結体により適宜選択しうるが、主原料の組み合せとし
てはＭｏＢと１またはＮ１−ＢとＭＯのいずれかが良い
、ここで用いるＭｏＢ粉は可及的に純度の高いものを用
いるのが好ましく、また粒径も可及的に小さい粉末が好
ましい、具体的には純度９８％以上、平均粒径５ＩＬ１
１特には２７ｔｍ以下のものがそれである。

また、ＭｏＢと共に用いる旧は粉砕にともなって生じる
微粉末の酸化或は粉砕器材の摩耗による不純物混入を防
止するため微粉末はど好ましく１例えばカルボニル法に
よって生成される純度８８．５重量％以上平均粒径１゜
５４ｍ程度のものが好ましい。

さらに旧−ＢとＮｏを用いる場合もいずれも純度が可及
的に高く、粒径の小さい粒末が好ましく、例えば純度３
８％以上、平均粒径１０１Ｌ■以下のものが好ましい。

また、Ｎｏに一部置き換る形で存在せしめるタングステ
ン原料としては金属タングステン及び／または硼化タン
グステンを出発原料として添加するのがよい、いずれの
場合も純度は可及的に高いことが好ましく、具体的には
純度９９％以上のものが良い、ざらに粒径については平
均粒径１０ｇａ＋以下であるのが好ましい。

本発明のニッケルのモリブデンとタングステンからなる
複硼化物主体の焼結体を得るには、これらの各粉末の所
定量を配合、粉砕混合、乾燥し、この混合粉末を型プレ
スし、アルゴン、水素或は真空中のような中性或は還元
性雰囲気において１０００℃以上の温度、多くの場合１
１００〜１５００℃程度の温度領域で加熱することで可
能である。この焼成中に焼結体の組成は出発原料からＭ
ｏ２ＮｉＢ２なる複硼化物を主体とする硬化物層と旧を
主体とする結合層に変化し、誓はＮｏに置き換わった形
で硬化物粒子と結合層の界面を強化するようにして焼結
体が形成される。

本発明焼結体は好ましくはこのようにして得ることので
きるものであり、その望ましい組織は、ニッケルのモリ
ブデンとタングステンからなる約粒径５弘履以下程度の
複硼化物をその隙間を結合層として埋゛めている約２ル
謹程度以下の厚さのニッケルを主体とする金属結合層か
ら本質的になる均一なものである。

さらに具体的に説明すると次の通りである。

まず、複硼化物としてはＮｏ２ＮｉＢ２　とＷ２　Ｎ　
ｉＢ２およびこれらの固溶体の適当な組合わせからなる
もので一般式で表わすとＸ２ＮｉＢ２で表わされるもの
である。

なお、ここでＸはＭＯＹＷｌ　であって、Ｙと２の好ま
しい割合はモル比で、　Ｙ＋Ｚ−１、Ｙ　０．９８〜０
゜４０、　Ｚ　０．０２〜０．６０、より望ましくはモ
ル比で、Ｙ　０．９８〜０．６０、Ｚ　０．０４〜０．
４０、を満足するものである。

即ち、いいかえればＮｏ２ＮｉＢ２　においてＮｏに置
′き換わる−の量がＭＯとの含量中モル比で０．０２≦
Ｗ≦０．６であり、望ましくは０．０４≦Ｗ≦０．４０
であるということである。

本発明においてこのような割合とする理由はＷの量が少
なすぎると添加の効果が得られないためなどであり、ま
た多過ぎても耐酸化性の低下など好ましくない影響が生
じるためである。

つぎにニッケルを主体とする結合部はニッケル単味又は
ニッケルを主体とする合金からなるもので、好ましくは
重量％で４０％以上望ましくはニッケルが５０％以上か
らなるものである。

これはニッケルが少なすぎるとＸ７ＮｉＢ２と結合部の
相互固溶量が少なく、結合力が弱くなるためである。

ニッケル以外の金属としては鉄、コバルト。

クロム、モリブデンなどが好ましいものでこれらとの合
金からなる結合部は何ら差支えなく、目的によってはニ
ッケル単味の結合部より好ましいことも多々あるが、金
属化合物として存在せしめることは脆弱な層が結合部と
して存在する事となり焼結体の靭性を低下せしめるなど
の点で好ましくない。

なお、合金の場合の好ましい割合は重量％でＮｉとの含
量でＸｉが５０〜９８％、他の金属２〜５０％程度がよ
い。

例えば合金結合部として次のようなものは好ましい。

結合部がＣｒを０〜２０重量％含むＮｉ合金であると、
Ｘｉ単味の場合に比べ高温耐酸化性が著しく向上し、一
方、焼結体の強度、靭性、硬度を大きく低下せしめる事
はない。

本発明焼結体で、この複硼化物と金属との割合は、一部
その界面で明確な区別がつきにくいところは存在するが
、好ましくはＸ２　Ｎ　ｉｍ２が重量％で３０〜９５％
、金属部が７０〜５％であり、望ましくは前者が４０〜
８０％、後者が１０〜６０％のものである。

これは、結合部が少なすぎると緻密な焼結体が得られな
いためなどであり、また多すぎても耐熱性の低下や焼結
時の変形が著しくなるなど好ましくないためである。

尚、これらにおいて本焼結体の目的、効果を損なわない
程度において少量の他の成分又は不可避的不純物が含ま
れていても差支えないことは勿論である。

［実施例］ 実施例１ ＭｏＢ粉末（純度８８．５％、平均粒径５．４　ｇ　ｍ
）５５重量部、旧粉末（純度８８．５％、平均粒径３ル
ｍ）３５重量部およびＷＢ粒粉末（純度８８．５％、平
均粒径３−５　ｇ　ｍ）１０重量部を振動ミルを用い２
４時間粉砕混合した。真空乾燥した混合粉末を型プレス
した後、真空中において１２５０℃に３０分間加熱して
、相対密度８９．５％の焼結体を得た。

この焼結体の組織は、重量％でＭｏ２ＮｉＢ２７Ｑ％、
Ｗ２Ｎ１Ｂ２　１２％（これらのうち約８％は固溶体）
からなる複硼化物の粒径５ＩＬ以下の硬質粒子とこれら
の間に厚さ約２ｇｍ以下程度の重量％でＮｉ１７％、Ｎ
ｏ　１％からなる金属層からなる均一かつ緻密なもので
あった。

そしてこの焼結体の機械的特性を測定したところ、抗折
力が室温で２００ｋｇ／ｍ■２．８００℃で　１８０ｋ
ｇ／ｍｍ２、破壊靭性値Ｋｉｃ　１８．５ＭＮ／ｍ３／
２（シェブロンノツチ法、ノツチ角度９０°）、ビッカ
ース硬度９２０ｋｇ／ｍｍ２であった。

実施例２乃至９及び比較例１乃至３ 実施例１と同様の原料粉末を用い、所定量を粉砕混合し
、型プレスした後、特定の焼結条件で焼結して得た各焼
結体の特性を示すと次の通りである。

［発明の効果コ このように本発明焼結体は、高密度であって、高強度に
加えて高靭性を兼ね備えており、さらには十分な硬度、
耐熱衝撃性や耐酸化性も有している材料であるため、各
種金型や機械構成部材特に高耐熱性のこれらの部材など
のに最適であるばかりか、耐食性、導電性にも本質的に
優れているため高温耐食性部材、１！極等の広い用途に
も使用できるもので硼化物の特質をまさに有効に発揮し
うることを可能となしたものであって、その実用的価値
は多大である。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）ニッケルのモリブデンとタングステンからなる複
   硼化物とニッケルを主体とする金属結合部から本質的に
   なる高強度かつ高靭性焼結体
2. （２）ニッケルのモリブデンとタングステンからなる複
   硼化物がＸ＿２ＮｉＢ＿２で表わされる複硼化物である
   特許請求の範囲第１項記載の焼結体 但し、ＸはＭ＿Ｏ＿ＹＷ＿Ｚであって、かつモル比で、
   Ｙ＋Ｚ＝１、Ｙ０．９８〜０．４０、Ｚ０．０２〜０．
   ６０を満足するもの
3. （３）モル比で、Ｙ０．９６〜０．６０、Ｚ０．０４〜
   ０．４０をを満足する特許請求の範囲第２項記載の焼結
   体
4. （４）複硼化物と金属結合部が、重量％で、前者９５〜
   ３０％、後者５〜７０％である特許請求の範囲第１項乃
   至第３項いずれか記載の焼結体
5. （５）金属結合部が重量％で、１０〜６０％である特許
   請求の範囲第４項記載の焼結体
6. （６）金属結合部は重量％でニッケルが４０％以上であ
   る特許請求の範囲第１項乃至第５項いずれか記載の焼結
   体
7. （７）金属結合部はニッケルを主体とする合金からなる
   特許請求の範囲第６項記載の焼結体