JPH01287246A - 表面調質焼結合金及びその製造方法並びにその合金に硬質膜を被覆してなる被覆表面調質焼結合金 - Google Patents
表面調質焼結合金及びその製造方法並びにその合金に硬質膜を被覆してなる被覆表面調質焼結合金Info
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- JPH01287246A JPH01287246A JP63116351A JP11635188A JPH01287246A JP H01287246 A JPH01287246 A JP H01287246A JP 63116351 A JP63116351 A JP 63116351A JP 11635188 A JP11635188 A JP 11635188A JP H01287246 A JPH01287246 A JP H01287246A
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Abstract
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Description
工具用部材又は装飾用部材を含めた主に構造用材料とし
て適した表面調質焼結合金及びその製造方法並びにその
表面調質焼結合金に硬質膜を被覆してなる被覆表面調質
焼結合金に関するものである。
iC基焼結合金は、TiC−Niを基本組成とするN無
含有のTiC基焼結合金に比べて強度及び耐塑性変形性
にすぐれる傾向がある。このことからN含有のTiC基
焼結合金は、例えば切削工具用部材として用いる場合に
は重切削領域又は高送り領域にまで広い範囲で実用でき
る傾向になる。これらの用途領域では、二[具部材を低
価格にする必要から焼結合金の表面を研摩又は研削など
を施さないで焼結後の表面状態、所謂焼肌面の状態のま
まで用いる場合がある。
いると、研摩又は研削した面の状態で用l/Xる場合に
比べて欠損又はチッピングが生じゃすし1という問題が
ある。このようなN含有のTiC基焼結合金における表
面層の問題を解決しようとしたものの代表例としては、
特開昭54−1111704号公報がある。
有のI’ i C基焼結合金における焼結合金の表面か
ら0005〜G、Zmmまでの硬度が表面から1.Gm
mの硬度の102倍以下にした焼結合金である。この特
開昭54−101704号公報は、焼結合金の表面部と
内部における結合相量を均一にすることにより硬さも均
一にし、その結果表面部の硬脆化を解決したものである
けれども、焼結合金の表面部と内部における硬質層の粒
度の不均一化が解決されていないために強度及び耐塑性
変形性に対して未だ十分満足するに至っていないという
問題がある。
的にはN含有の゛ric基焼結合金の表面部と内部にお
ける硬質相の粒度を均一にすること、又は表面部と内部
における硬質相の粒度と結合相の含有量の両方を均一に
することにより、強度及び耐塑性変形性にすぐれた焼肌
面を有する N含有の’r i C基焼結合金及びその
製造方法並びにその焼結合金に硬質膜を被覆してなる被
覆表面調質焼結合金の提供を目的とするものである。
金が研摩面又は研削面でなる N含有の’l’ic基焼
結合全焼結合金強度及び耐塑性変形性に劣るという原因
を検討していた所、従来のN含有のTiC基焼結合金の
焼肌面表面部における硬質相の粒度は、内部における硬
質相の粒度に比べて著しく粗粒化していること、これに
対して、焼結合金の焼肌面表面部と内部とにおける硬質
相の粒度を均一にすると強度及び耐塑性変形性がすぐれ
ること、また、焼結合金の焼肌面表面部と内部とにおけ
る硬質相の粒度の均一化と共に結合相の含有量の均一化
を併合させると一層強度及び耐塑性変形性が著しくすぐ
れるという知見を得たものである。この知見に基づいて
、本発明を完成するに至ったものである。
素)と N(窒素)を必須成分として含イjし、他にZ
r、 Hr、 V、 Nb、 Ta、 Cr、 Mo、
Wの中の少なくとも1種を含有してなる硬質相75〜9
5重量%と、残りCo及び/又はNiを主成分とする結
合相と不可避不純物とからなる焼肌面を有する焼結合金
であって、該焼結合金の焼肌面からQ、Q5+nm内部
までの表面層における前記硬質相の平均粒度が該表面層
を除いた該焼結合金の内部における前記硬質相の平均粒
度の08〜12倍であることを特徴とするものである。
Nを含有したT i C基焼結合金の成分組成、例えば
前述の特開昭54−101704号公報に記載の成分組
成など全てが対象になり得るものであり、その自焼結合
金を構成している硬質相は、具体的には、例えばYic
、 TiN、 Ti(CN)、 (Ti、M)C。
但し、 Mは Zr、 Hf、 V。
も1種を示す。)の中の少なくとも1種からなるもので
あり、焼結合金を構成しているもう一方の結合相は、C
o及び/又はNiが結合相中の少なくとも50体積%を
占め、他に、例えば硬質相を形成している化合物中の金
属元素やFe、 /1. Mnなどの含有したもので
ある。
肌面とは、焼結後の表面状態、又は焼結後に水や有機溶
媒で洗浄及び乾燥した後の表面状態、もしくは焼結後に
サンドブラスト処理などで焼肌面の(=J着物を取り除
いた表面状態を代表的な面として挙げることができる。
.05mm内部まての表面層における合金組織を内部の
合金組織に近づけたもので、この合金組織の内、表面層
に存在する硬質相の平均粒度を内部に存在する硬質相の
平均粒度に近づけることにより焼結合金の強度及び耐塑
性変形性を向−1ニさせたものである。この表面層と内
部における硬質相の粒度の他に、さらに表面層に存在す
る結合相の5[ε均含有量が内部に存在する結合相の平
均含有量の07〜1.2倍に制御することに」:つて−
層焼結合金の強度及びi=1塑性変形性を向上させるこ
とができる。この表面層と内部における硬質相の粒度及
び結合相の平均含有量の他に、表面層における平均硬さ
を内部におGづる平均硬さの095〜110倍に制御す
ることにより焼結合金の強度及び耐塑性変形性に対する
安定化が高まるので好ましいことである。
、5a、6a族金属の炭化物、窒化物及びこれらの相互
固溶体の中の少なくとも1種の粉末と、C。
用いて、従来の粉末冶金法でもって′「!と CとNと
を必須成分とし、他i、m Zr、 Hf、 V、 N
b、 Ta。
る硬質相75〜95重量%と、残りCo及び/又はNi
を主成分とする結合相と不可避不純物とからなる焼結合
金を得るための製造方法であって、粉末冶金法ての各製
造工程の内、焼結工程における温度及び雰囲気が130
0℃以下の第1 A2度領域では真空又は不活性ガスの
雰囲気とし、1300℃を超える第2温度領域では01
〜2GLorrの窒素ガス雰囲気とし、さらに該第2温
度領域における窒素圧力を品温になるほど高くすること
を特徴とするものである。
としての混合粉末中の含イ〕炭素晴及び含有窒素量の調
整が重要であり、さらに製造工程の内の焼結工程におけ
る温度及びそのときの雰囲気を微細に制御することが重
要である。特に、焼結工程における第1温度領域よりも
液相の発生と共に焼結が進行する第2温度領域における
窒素圧力を微細に制御することにより焼結合金の表面層
中の硬質相の粒度及び結合相の含有量の調整が可能とな
る。
えば従来から行われているような物理蒸着法t P V
D法)や化学蒸着法CCVD法)でもって、この表面
調質焼結合金よりも硬さの高い硬質膜、具体的には、例
えば周期律表の4a、 5a、 6a族金属の炭化物、
窒化物、炭酸化物、窒酸化物及びこれらの相h:固溶体
並びに窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、窒
化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、ダl方品窒化ホ
ウ素、ダイヤモンドの中の少なくとも1種の1jt層又
は多重層でなる硬質膜を被覆することにJ:り被覆表面
調質焼結合金とすることも好ましいことである1、特に
、被覆表面調質焼結合金は、1)ii述の表面調質焼結
合金の製造方法における第2温度領域で焼結が完了した
温度中、高窒素圧力の雰囲気状態で一定時間さらに保持
して窒化膜でなる硬質膜を表面調質焼結合金の表面に形
成することにより得ると、工程が簡略化できること及び
設備の増設の必要がないことから好ましいことである。
質膜の材質、用途及び形状によって選定する必要があり
、人体01〜10μm厚さが実用的で好ましいものであ
る。
内部までの表面層における硬質相の粒度な従来の焼結合
金に比べて微細にしたことにより、表面層中の硬質相へ
の応力が分散され、その結果として焼結合金の強度及び
耐塑性変形性を高める作用をしているものである。
程における第1温度領域での雰囲気から第2温度領域で
の雰囲気への切換え、並びに第2温度領域での温度上昇
に従って窒素圧力を漸増することにより、焼結合金の表
面層での脱窒が抑制されるという作用をしているもので
ある。
TiC−301+ wし%TiN −15wL%MO2C−15Wl;%N
iに配合し、この配合粉末とアセトンとボールを混合容
器に入れて72時間の湿式混合粉砕した。こうして得た
混合粉末にパラフィンを少量添加して後、38MNi2
0408(,11S規格の形状)が得られるようにプレ
ス成形した。このプレス成形により得た圧粉体からパラ
フィンを加熱除去した後、0.05Lorrの真空中、
室温から1200℃までを4時間で昇温、次いで120
0℃〜1450℃までを第1表に示す雰囲気中、3℃/
minでFl’ fKAし、さらに1450℃で1時間
保持して焼結した。焼結後は、50℃/minの速度で
冷却して本発明の焼結合金1〜4及び従来の焼結工程に
相当する比較の焼結合金1〜4を得た。
れの焼結合金の表面層と内部を走査型電子顕微鏡(SE
M)’、電子線マイクロアナリシス(、EPMA)及び
ビッカース硬度計により調査し、その結果を第2表に示
した。
000倍の合金組織写真から求めたものである。また、
結合相量は、焼結合金を傾斜角10°に研摩し、この研
摩面をEPMAを用いて加速電圧20KV、 20X
30μm2の面分析条件て5点の平均値により求めたち
のである。特に、結合相量と硬さは、表面層内での変動
が大きいことから表面から内部へ向っての等間距離によ
る5点の平均値として求めた。
の(Δ)及び(11)の条件により切削試験を行い、そ
の結果を第3表に示した。
mφ゛デツプ形状 SNMN432 (0,lX−30度直線ホーニング) 切削速度 160 m/min 切込み’;7)1.5mm 送りi7.j 0.3 mm/ rev切削時
間 20 min (13) 耐欠損性切削条件 被削材 548C(lln 230) 120m
mφ4本スロットと付 チップ形状 SNMN432 (0,lX−30度直線ホーニング) 切削速度 too m/min ’切込み量
1.5mm 送り量 0.3 mm/rcv 評 価 10分間の切削を10回繰返し、うち10
分以内に欠損した割合 で評価 以下余白 (発明の効果) 本発明の表面調質焼結合金は、従来のN含有の’riC
基焼結合金に比較して耐摩耗性においては殆ど同等であ
るが強度及び耐塑性変形性にすぐれていることから切削
試験における耐欠損性で約2〜3倍も高い効果があるも
のである。また、この表面調質焼結合金の表面に硬質膜
を被覆してなる本発明の被覆表面調質焼結合金は、耐摩
耗性が著しくすぐれると共にさらに一層耐欠損性もすぐ
れるという効果がある。これらのことから、本発明の焼
結合金は、従来のN含有のTiC基焼結合金の用途範囲
から、さらに耐衝撃性及び耐欠損性を必要とする用途範
囲までと、広い用途範囲を有し、安定性も高いという産
業上有用な材料及びその製造方法である。
質膜を被覆してなる被覆表面調質焼結合金 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 神奈川県用崎市幸区塚越1丁目7番地 4、補正命令のH付 自発 5、補正により増加する請求項の数 なし明細書の発明
の詳細な説明の欄を以下のとおりに補正する。
・完了した温度中、」を1・・・完了した後、その温度
以下て、」と補正する。
することにJ:す、」の後に、「硬質相の粒成長が抑制
されると共に」を追加補正する、。
マイクロアナリシス」を「・・・マイクロアナライザ」
と補正する。
Claims (5)
- (1)TiとCとNを必須成分として含有し、他にZr
、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、Wの中の少なく
とも1種を含有してなる硬質相75〜95重量%と、残
りCo及び/又はNiを主成分とする結合相と不可避不
純物とからなる焼肌面を有する焼結合金において、該焼
結合金の焼肌面から0.05mm内部までの表面層にお
ける前記硬質相の平均粒度が該表面層を除いた該焼結合
金の内部における前記硬質相の平均粒度の0.8〜1.
2倍であることを特徴とする表面調質焼結合金。 - (2)上記表面層は、該表面層における結合相の平均含
有量が焼結合金の内部における結合相の平均含有量の0
.7〜1.2倍であることを特徴とする特許請求の範囲
の請求項第1項記載の表面調質焼結合金。 - (3)上記表面層は、該表面層における平均硬さが焼結
合金の内部における平均硬さの0.95〜1.10倍で
あることを特徴とする特許請求の範囲の請求項第1項又
は第2項記載の表面調質焼結合金。 - (4)周期律表4a、5a、6a族金属の炭化物、窒化
物及びこれらの相互固溶体の中の少なくとも1種の粉末
と、Co及び/又はNiを主成分とする粉末とでなる混
合粉末から焼結工程を経て、TiとCとNとを必須成分
とし、他にZr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、
Wの中の少なくとも1種を含有してなる硬質相75〜9
5重量%と、残りCo及び/又はNiを主成分とする結
合相と不可避不純物とからなる焼結合金を得るための製
造方法において、前記焼結工程における温度及び雰囲気
が1300℃以下の第1温度領域では真空又は不活性ガ
スの雰囲気とし、1300℃を超える第2温度領域では
0.1〜20torrの窒素ガス雰囲気とし、さらに該
第2温度領域での窒素圧力を高温になるほど高くするこ
とを特徴とする表面調質焼結合金の製造方法。 - (5)特許請求の範囲の請求項第1項、第2項又は第3
項に記載の表面調質焼結合金の表面に該表面調質焼結合
金よりも硬さの高い硬質膜を被覆してなることを特徴と
する被覆表面調質焼結合金。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63116351A JP2511694B2 (ja) | 1988-05-13 | 1988-05-13 | 表面調質焼結合金及びその製造方法並びにその合金に硬質膜を被覆してなる被覆表面調質焼結合金 |
| US07/320,059 US4990410A (en) | 1988-05-13 | 1989-03-07 | Coated surface refined sintered alloy |
| EP89105118A EP0344421B1 (en) | 1988-05-13 | 1989-03-22 | Burnt surface sintered alloy with and without a rigid surface film coating and process for producing the alloy |
| DE68921246T DE68921246T2 (de) | 1988-05-13 | 1989-03-22 | Gesinterte, oberflächenveredelte Legierung mit und ohne Hartbeschichtung sowie Verfahren zur Herstellung der Legierung. |
| KR1019890006361A KR0151843B1 (en) | 1988-05-13 | 1989-05-11 | Surface refined sintered alloy and process for producing the same and coated surface refined intered alloy comprising rigid film coated on the alloy |
| US07/424,185 US4963321A (en) | 1988-05-13 | 1989-10-19 | Surface refined sintered alloy and process for producing the same and coated surface refined sintered alloy comprising rigid film coated on the alloy |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01287246A true JPH01287246A (ja) | 1989-11-17 |
| JP2511694B2 JP2511694B2 (ja) | 1996-07-03 |
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ID=14684803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63116351A Expired - Lifetime JP2511694B2 (ja) | 1988-05-13 | 1988-05-13 | 表面調質焼結合金及びその製造方法並びにその合金に硬質膜を被覆してなる被覆表面調質焼結合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2511694B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995005497A1 (en) * | 1993-08-16 | 1995-02-23 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Cemented carbide alloy for cutting tool and coated cemented carbide alloy |
| US6057046A (en) * | 1994-05-19 | 2000-05-02 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Nitrogen-containing sintered alloy containing a hard phase |
| EP1452621A3 (en) * | 2002-09-04 | 2004-09-08 | Seco Tools Ab | Composite structured wear resistant coating |
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| JPS54101704A (en) * | 1978-01-27 | 1979-08-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Sintered hard alloy and manufacture thereof |
-
1988
- 1988-05-13 JP JP63116351A patent/JP2511694B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5624766A (en) * | 1993-08-16 | 1997-04-29 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Cemented carbide and coated cemented carbide for cutting tool |
| US6057046A (en) * | 1994-05-19 | 2000-05-02 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Nitrogen-containing sintered alloy containing a hard phase |
| EP1452621A3 (en) * | 2002-09-04 | 2004-09-08 | Seco Tools Ab | Composite structured wear resistant coating |
| US7083868B2 (en) | 2002-09-04 | 2006-08-01 | Seco Tools Ab | Composite structured wear resistant coating |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2511694B2 (ja) | 1996-07-03 |
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