JPH01279730A - 超硬質複合材料 - Google Patents
超硬質複合材料Info
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- JPH01279730A JPH01279730A JP10908588A JP10908588A JPH01279730A JP H01279730 A JPH01279730 A JP H01279730A JP 10908588 A JP10908588 A JP 10908588A JP 10908588 A JP10908588 A JP 10908588A JP H01279730 A JPH01279730 A JP H01279730A
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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。
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、高強度、畠硬度を右し、特に高温時におけ
るｉ＋摩耗性、耐熱性にらすぐれた超硬質複合材料に関
するものである。
るｉ＋摩耗性、耐熱性にらすぐれた超硬質複合材料に関
するものである。
［従来技術１
金属炭化物は硬度が非常に＾く、融点も高いが、反面脆
い性質がありしから焼結性が悪いので機械的性質の＾い
材料をつくることが出来ない。ぞこで金属炭化物を構成
する金属以外の金属を結合材として使用し両者の混合物
を焼結して複合材料とすることにより機械的性質を付与
していることは公知である。この複合材料の代表的なも
のとしては超−工具等に用いられているＷＣ−Ｃｏ系、
ＷＣ−Ｔ ｉ Ｃ−Ｔａ （Ｎｂ） Ｃ−Ｃｏ系、ｌ−
ｉ Ｎ−ｒ ｉ Ｃ−Ｎ等がある。
い性質がありしから焼結性が悪いので機械的性質の＾い
材料をつくることが出来ない。ぞこで金属炭化物を構成
する金属以外の金属を結合材として使用し両者の混合物
を焼結して複合材料とすることにより機械的性質を付与
していることは公知である。この複合材料の代表的なも
のとしては超−工具等に用いられているＷＣ−Ｃｏ系、
ＷＣ−Ｔ ｉ Ｃ−Ｔａ （Ｎｂ） Ｃ−Ｃｏ系、ｌ−
ｉ Ｎ−ｒ ｉ Ｃ−Ｎ等がある。
しかしながら、これらを高速切削工具として用いる場合
切削刃の先端は結合材に用いた金属の溶融温度付近にま
で達することがあり、刃先の金属炭化物が結合金属より
分離し欠けなどの原因となるため、例えば切削速度を低
下させるなど使用条件を変えねばならなかった。
切削刃の先端は結合材に用いた金属の溶融温度付近にま
で達することがあり、刃先の金属炭化物が結合金属より
分離し欠けなどの原因となるため、例えば切削速度を低
下させるなど使用条件を変えねばならなかった。
［弁明が解決しようとする課題］
この発明は従来の複合材料よりも高強度、高硬度でしか
もより耐摩耗性、耐熱性にすぐれた超硬質複合材料を提
供することにある。
もより耐摩耗性、耐熱性にすぐれた超硬質複合材料を提
供することにある。
［課題を解決するための手段］
この発明者は上記課題を解決するために種々研究の結果
、硬質相として、炭化ジルコニウム、炭化アルミニウム
、周期（１表のＩＶａ、Ｖａ及び■ａ族金属の炭化物及
び窒化物の１種又は２種以上（但し、炭化ジルコニウム
を除く）を用い、結合相として鉄族金属を用い、これら
の割合をそれぞれ１）定することにより高強度、高硬度
でしかも＾温時における耐摩耗性、耐熱性にｂすぐれた
超硬質複合材料を見出だした。ずなわら、この発明は、
炭化ジルコニウム：２０〜６０重量％、窒化アルミニウ
ム二８〜３０１１％、 周期律表のＩＶａ、Ｖａ及びＶｌ ａ族金属の炭化物及
び窒化物の１秤又は２種以上（但し、炭化ジルコニウム
を除く）：１０〜３０重量％からなる硬質相：７０〜９
５手ｍ％と 鉄族金属のうちの１杯又は２種以上からなる結合相：５
〜３０重量％と からなる組成を右することを特徴とする。
、硬質相として、炭化ジルコニウム、炭化アルミニウム
、周期（１表のＩＶａ、Ｖａ及び■ａ族金属の炭化物及
び窒化物の１種又は２種以上（但し、炭化ジルコニウム
を除く）を用い、結合相として鉄族金属を用い、これら
の割合をそれぞれ１）定することにより高強度、高硬度
でしかも＾温時における耐摩耗性、耐熱性にｂすぐれた
超硬質複合材料を見出だした。ずなわら、この発明は、
炭化ジルコニウム：２０〜６０重量％、窒化アルミニウ
ム二８〜３０１１％、 周期律表のＩＶａ、Ｖａ及びＶｌ ａ族金属の炭化物及
び窒化物の１秤又は２種以上（但し、炭化ジルコニウム
を除く）：１０〜３０重量％からなる硬質相：７０〜９
５手ｍ％と 鉄族金属のうちの１杯又は２種以上からなる結合相：５
〜３０重量％と からなる組成を右することを特徴とする。
［作用］
以下にこの発明の硬質相の構成成分と含右郁、結合相の
含有量等につき説明する。
含有量等につき説明する。
（硬質相構成成分）
硬度が＾くかつ高溶融点を持ち生成自由１ネルギーが大
きく化学的にも安定な炭化物である炭化ジルコニウムと
高熱伝導性を有し自己潤滑性があり耐摩耗性が高く又溶
融点も高い窒化アルミニウムとに更に比較的少量のＩＶ
ａ、Ｖａ及びＶｌ ａ Ｂ金属の炭化物や窒化物（ｆ
１１シ、炭化ジルコニウムを除く）を含有せしめると硬
質相の硬さは一段とｎくなり耐摩耗性が向トし、熱的に
も安定し耐熱性も一層向士する。
きく化学的にも安定な炭化物である炭化ジルコニウムと
高熱伝導性を有し自己潤滑性があり耐摩耗性が高く又溶
融点も高い窒化アルミニウムとに更に比較的少量のＩＶ
ａ、Ｖａ及びＶｌ ａ Ｂ金属の炭化物や窒化物（ｆ
１１シ、炭化ジルコニウムを除く）を含有せしめると硬
質相の硬さは一段とｎくなり耐摩耗性が向トし、熱的に
も安定し耐熱性も一層向士する。
例えば、硬質相が炭化ジルコニウム主体で構成された焼
結体は常温に比べ８００ ”Ｃ下での硬さは約１／６に
低下するのに対し、硬質相が炭化ジルコニウムと窒化ア
ルミニウムとを主体として構成された焼結体は８００℃
下で約９００〜１２００１−Ｉ ｖとなり常温時に比べ
て約３０〜４５％程度の「（下にとどめることができた
。
結体は常温に比べ８００ ”Ｃ下での硬さは約１／６に
低下するのに対し、硬質相が炭化ジルコニウムと窒化ア
ルミニウムとを主体として構成された焼結体は８００℃
下で約９００〜１２００１−Ｉ ｖとなり常温時に比べ
て約３０〜４５％程度の「（下にとどめることができた
。
窒化アルミニウムはｒＦＪ記特性の他に炭化ジルコニウ
ムと共存さＶると濡れ性が良好となる。しかも窒化アル
ミニウムは焼結時に一部のΔ１が固溶し、冷却時に結合
相がニッケルＣ構成されていれば（Ｎｉコ Ａｌ（Ｔｉ
））相を析出するから耐摩耗性は更に向上する ＩＶａ、Ｖａ及びＶｌ ａ族の炭化物、窒化物（但し、
炭化ジルコニウムは除く）はいずれも高硬度をｂら、炭
化ジルコニウムとＮａＣｌ型の多元系炭（窒）化物固溶
体相を作り、このものが焼結時における炭化ジルコニウ
ムの濡れ性を改善し、焼結性を向上さける上粒成長を抑
制する作用を右するから、組織欠陥のない微細粒組織を
つくることができる。
ムと共存さＶると濡れ性が良好となる。しかも窒化アル
ミニウムは焼結時に一部のΔ１が固溶し、冷却時に結合
相がニッケルＣ構成されていれば（Ｎｉコ Ａｌ（Ｔｉ
））相を析出するから耐摩耗性は更に向上する ＩＶａ、Ｖａ及びＶｌ ａ族の炭化物、窒化物（但し、
炭化ジルコニウムは除く）はいずれも高硬度をｂら、炭
化ジルコニウムとＮａＣｌ型の多元系炭（窒）化物固溶
体相を作り、このものが焼結時における炭化ジルコニウ
ムの濡れ性を改善し、焼結性を向上さける上粒成長を抑
制する作用を右するから、組織欠陥のない微細粒組織を
つくることができる。
（硬質相構成成分の含有ｍ）
炭化ジルコニウムはｆＩｊ！度が高く、かつ高溶融点を
もつため耐摩耗性にすぐれているが、含有量が２０重量
％未満では効果が発揮できず、６０巾ω％を越えると焼
結性を損い欠陥が生じ、組織が粗大化するため所定の強
度を保持できず、耐摩耗性が低下するので、その含有量
を２０〜６０Φω％と定めた。
もつため耐摩耗性にすぐれているが、含有量が２０重量
％未満では効果が発揮できず、６０巾ω％を越えると焼
結性を損い欠陥が生じ、組織が粗大化するため所定の強
度を保持できず、耐摩耗性が低下するので、その含有量
を２０〜６０Φω％と定めた。
窒化アルミニウムの硬度は１４００ ｆ−１ｖと他の窒
化物の硬度と比較してそれはど＾い値のものでないが、
このものは自己用イ１性を偏えているから相手材と摩擦
・摩耗した際に低いｆ！！環係数を示し耐摩耗性が高い
上、高熱伝導性を有するため切削時に生じるｓｍ熱を外
部へ放散さＵるので炭化ジルコニウムの硬度の低下を防
ぐことができるが、含口弔が８重量％未満では所望の効
果を発揮できず、３０小早％を越えると硬質相の硬度が
低下し、更には耐摩耗性も低下するから、その含有量を
８〜３０重量％と定めた。
化物の硬度と比較してそれはど＾い値のものでないが、
このものは自己用イ１性を偏えているから相手材と摩擦
・摩耗した際に低いｆ！！環係数を示し耐摩耗性が高い
上、高熱伝導性を有するため切削時に生じるｓｍ熱を外
部へ放散さＵるので炭化ジルコニウムの硬度の低下を防
ぐことができるが、含口弔が８重量％未満では所望の効
果を発揮できず、３０小早％を越えると硬質相の硬度が
低下し、更には耐摩耗性も低下するから、その含有量を
８〜３０重量％と定めた。
（硬質相の含有量）
硬質相はりぐれた耐摩耗性を何５するのに不可欠な構成
相であるが、含Ｉｉ量が７０重量％未満では所望の耐摩
耗性を確保することができず、９０小星％を越えると結
合相との濡れ性が悪くなり、組織欠陥を生じるようにな
り強度低下をもたらすので、その金石ωを７０〜９０重
量％と定めた。
相であるが、含Ｉｉ量が７０重量％未満では所望の耐摩
耗性を確保することができず、９０小星％を越えると結
合相との濡れ性が悪くなり、組織欠陥を生じるようにな
り強度低下をもたらすので、その金石ωを７０〜９０重
量％と定めた。
（結合相のａ有量）
鉄、コバルト、ニッケルの鉄族金属の結合相の含有量が
５重ω％未満では所望の強度を確保できず、３Ｑ車ｍ％
を越えると相対的に結合相が多くなり耐摩耗性が劣化す
るから、その含有量を５〜３０重量％と定めた。
５重ω％未満では所望の強度を確保できず、３Ｑ車ｍ％
を越えると相対的に結合相が多くなり耐摩耗性が劣化す
るから、その含有量を５〜３０重量％と定めた。
［実施例］
原料粉末としで、いずれも０．８〜２μｍの範囲内の平
均粒径を右する炭化ジルコニウム（以下／［Ｃで示す）
粉末、窒化アルミニウム（以下ΔＩＮで承り）粉末、窒
化チタン（以下ＴｉＮで承り）粉末、窒化ジルコニウム
（以Ｔ７ｒＮで示−４）粉末、炭化チタン（以下ＴｉＣ
で示り）粉末、炭化ニオブ（以下ＮｂＣで示す）粉末、
炭化タングステン（以下ＷＣで示す）粉末及び平均粒径
が１μｍのコバルト（以下ＣＯで示す）粉末、平均粒径
が２μｍのニッケル（以下Ｎｉで示す）粉末、平均粒径
が３．５μｍの鉄（以下「ｅで示Ｖ）粉末を第１表に承
り配合組成に配合し、トル１ンを用いボールミルで７２
時時間式粉砕混合し、乾燥後１．０ｊ／ＣｉでＣＩＰ成
形にて圧粉体に成形し、次いでこの圧粉体を１Ｑ ｔ
ｏｒｒの真空中、１４００〜１５００℃の範囲内の温度
に４５分保持した条件で焼結することによって、配合組
成と実質的に同一の成分組成をもったこの発明の超硬質
複合材料の１５ケの資料（資料ＮＧＩ〜Ｎ（１１５）及
び２ケの比較資料く資料ＮＧ １６〜Ｎα１７）をｙ！
Ｊ造した。次いで各資料の機械的特性である抗折強度、
室温及び８００℃に於けるビッカース硬度（荷重１０Ｋ
ｙ重）を測定した結果を第２表に承り。更にピンオンデ
スク機による摩耗テストを下記条件で行い、ビンの摩耗
量を測定して比摩耗量に換停した結果を同表に示す。
均粒径を右する炭化ジルコニウム（以下／［Ｃで示す）
粉末、窒化アルミニウム（以下ΔＩＮで承り）粉末、窒
化チタン（以下ＴｉＮで承り）粉末、窒化ジルコニウム
（以Ｔ７ｒＮで示−４）粉末、炭化チタン（以下ＴｉＣ
で示り）粉末、炭化ニオブ（以下ＮｂＣで示す）粉末、
炭化タングステン（以下ＷＣで示す）粉末及び平均粒径
が１μｍのコバルト（以下ＣＯで示す）粉末、平均粒径
が２μｍのニッケル（以下Ｎｉで示す）粉末、平均粒径
が３．５μｍの鉄（以下「ｅで示Ｖ）粉末を第１表に承
り配合組成に配合し、トル１ンを用いボールミルで７２
時時間式粉砕混合し、乾燥後１．０ｊ／ＣｉでＣＩＰ成
形にて圧粉体に成形し、次いでこの圧粉体を１Ｑ ｔ
ｏｒｒの真空中、１４００〜１５００℃の範囲内の温度
に４５分保持した条件で焼結することによって、配合組
成と実質的に同一の成分組成をもったこの発明の超硬質
複合材料の１５ケの資料（資料ＮＧＩ〜Ｎ（１１５）及
び２ケの比較資料く資料ＮＧ １６〜Ｎα１７）をｙ！
Ｊ造した。次いで各資料の機械的特性である抗折強度、
室温及び８００℃に於けるビッカース硬度（荷重１０Ｋ
ｙ重）を測定した結果を第２表に承り。更にピンオンデ
スク機による摩耗テストを下記条件で行い、ビンの摩耗
量を測定して比摩耗量に換停した結果を同表に示す。
試験雰囲気 ：常温、湿度４０％の大気中ビンへの荷重
：１Ｋｇ中 イ動速Ｇ ：１００ｃｍ／ｓｅｃ慴動時間 ：
４Ｂｈｒｓ ピン ：各資料 ディスク ：ＷＣ−Ｇｏ系 及び 軟鋼 第１表及び第２表からこの発明の超硬複合材料の資料（
′ｎ利Ｎｕ １〜Ｎｏ １５ ）はいずれら比較資料（
資料ＮＱ １６〜Ｎα１７）よりも抗折強度、室温およ
び８００℃に於ける硬度、比摩耗量が格段にすぐれてい
ることが分る。
：１Ｋｇ中 イ動速Ｇ ：１００ｃｍ／ｓｅｃ慴動時間 ：
４Ｂｈｒｓ ピン ：各資料 ディスク ：ＷＣ−Ｇｏ系 及び 軟鋼 第１表及び第２表からこの発明の超硬複合材料の資料（
′ｎ利Ｎｕ １〜Ｎｏ １５ ）はいずれら比較資料（
資料ＮＱ １６〜Ｎα１７）よりも抗折強度、室温およ
び８００℃に於ける硬度、比摩耗量が格段にすぐれてい
ることが分る。
第 ２ ８
（注） ＊印は、資料が軟化しビッカース圧子の圧痕が
読取れず測定不能を示す。
読取れず測定不能を示す。
［発明の効果］
この発明の超硬質複合材料は常温のみならず特に８００
℃の高温においてもすぐれた対摩耗性を示ずことからｆ
ｆ擦熱を発生ずる高速切削用工具や熱問ｔｎ造用ダイス
、軸受けなどの製造に極めて有用のものであり、又花こ
う岩、大理石等の岩石やモルタル、コンクリート、へＬ
Ｃ，テラゾータイル等の切断用工具の製造に使用できる
。
℃の高温においてもすぐれた対摩耗性を示ずことからｆ
ｆ擦熱を発生ずる高速切削用工具や熱問ｔｎ造用ダイス
、軸受けなどの製造に極めて有用のものであり、又花こ
う岩、大理石等の岩石やモルタル、コンクリート、へＬ
Ｃ，テラゾータイル等の切断用工具の製造に使用できる
。
特許出願人 小野川セメント株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 炭化ジルコニウム：２０〜６０重量％、 窒化アルミニウム：８〜３０重量％、 周期律表のIVａ、Ｖａ及びVIａ族金属の炭化物及び窒化
物の１種又は２種以上（但し、炭化ジルコニウムを除く
）：１０〜３０重量％からなる硬質相：７０〜９５重量
％と 鉄族金属のうちの１種又は２種以上からなる結合相：５
〜３０重量％と からなる組成を有することを特徴とする超硬質複合材料
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10908588A JPH01279730A (ja) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | 超硬質複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10908588A JPH01279730A (ja) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | 超硬質複合材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01279730A true JPH01279730A (ja) | 1989-11-10 |
Family
ID=14501215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10908588A Pending JPH01279730A (ja) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | 超硬質複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01279730A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107236889A (zh) * | 2017-07-12 | 2017-10-10 | 常熟市虹桥铸钢有限公司 | 一种矿山机械旋转导向套用高硬度合金 |
| CN107475593A (zh) * | 2017-07-12 | 2017-12-15 | 常熟市虹桥铸钢有限公司 | 一种矿山破碎机刀具 |
| CN107475594A (zh) * | 2017-07-12 | 2017-12-15 | 常熟市虹桥铸钢有限公司 | 一种正反转可逆式冲击破碎机转子 |
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1988
- 1988-05-06 JP JP10908588A patent/JPH01279730A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107236889A (zh) * | 2017-07-12 | 2017-10-10 | 常熟市虹桥铸钢有限公司 | 一种矿山机械旋转导向套用高硬度合金 |
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