JPH0316909A - 合金粉末およびその製造方法 - Google Patents
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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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)
本発明は、耐火性材料を形成するように熱間加圧または
焼結される粉末に関するものてある。
焼結される粉末に関するものてある。
(従来技術と問題点)
粉末を高温で圧縮する事によって耐火性異形材(sha
po)を形成するために使用される若干の耐火性粉末は
、炭化物の形成のためには金属酸化物を炭素と反応させ
、ホウ化物の形戊のためにはホウ素を添加する事によっ
て製造する。このような方法は、例えば米国特許第3,
351,428号、第2,906,605号、第2.9
73 247号、第3,004,830号、第3,0
13,862号、第3,246,956号および第3,
328,127号に記載されている。
po)を形成するために使用される若干の耐火性粉末は
、炭化物の形成のためには金属酸化物を炭素と反応させ
、ホウ化物の形戊のためにはホウ素を添加する事によっ
て製造する。このような方法は、例えば米国特許第3,
351,428号、第2,906,605号、第2.9
73 247号、第3,004,830号、第3,0
13,862号、第3,246,956号および第3,
328,127号に記載されている。
若干の用途の場合、例えばホウ化チタンおよびニホウ化
クロムの合金耐火性異形材が望まれる。
クロムの合金耐火性異形材が望まれる。
代表的には、これらの合金耐火性異形材は、各成分のそ
れぞれ1種の粉末を混合し、d合物を熱間加圧する事に
よって形成される。このような王程の伴う1つの問題点
は、長時間配合処理しても各種粉末の均一な分布が容易
に得られない事である。
れぞれ1種の粉末を混合し、d合物を熱間加圧する事に
よって形成される。このような王程の伴う1つの問題点
は、長時間配合処理しても各種粉末の均一な分布が容易
に得られない事である。
さらに各種粉末は別々に形成されなければならないので
、その結果として耐火性異形材の形戊に必要な処理段階
数が増大する。
、その結果として耐火性異形材の形戊に必要な処理段階
数が増大する。
配合合金粉末のほかに、しばしば粉末の中に焼結助剤そ
の他の処理助剤を導入するために粉末混合物が製造され
る。ニホウ化チタンおよび炭化ホウ素などの若干の耐火
性粉末はその純粋な形では熱間加圧または焼結によって
十分な密度と強さの生成物を形成する事ができない。こ
れらの粉末から適当な密度と強さの耐火性異形材を形成
するため、小量の焼結助剤を必要とする。商業的に使用
されるニホウ化チタン粉末は一般に鉄、ニッケルおよび
/またはコバルトを含有し、これが焼結助剤として作用
する。また一般にステンレス鋼または炭化タングステン
ボール(一般に6〜12重量%のコバルト含有)をもっ
て粉末を摩砕する事によってボールミル処理してこれら
の焼結助剤を粉末の中に導入する。あるいは、前記金属
、ニホウ化ニッケルまたはニホウ化クロムなどの焼結助
剤は耐火性粉末に添加し混合物の配合後に熱間加圧する
。この方法の問題点は、粉末中に焼結助剤を均一に分布
させる事が困難な事である。さらに、前記のように焼結
助剤を加えるためにミリングボールの摩砕作用を使用す
る方法においては、粉末に添加される焼結助剤の量を制
御する事が困難である。
の他の処理助剤を導入するために粉末混合物が製造され
る。ニホウ化チタンおよび炭化ホウ素などの若干の耐火
性粉末はその純粋な形では熱間加圧または焼結によって
十分な密度と強さの生成物を形成する事ができない。こ
れらの粉末から適当な密度と強さの耐火性異形材を形成
するため、小量の焼結助剤を必要とする。商業的に使用
されるニホウ化チタン粉末は一般に鉄、ニッケルおよび
/またはコバルトを含有し、これが焼結助剤として作用
する。また一般にステンレス鋼または炭化タングステン
ボール(一般に6〜12重量%のコバルト含有)をもっ
て粉末を摩砕する事によってボールミル処理してこれら
の焼結助剤を粉末の中に導入する。あるいは、前記金属
、ニホウ化ニッケルまたはニホウ化クロムなどの焼結助
剤は耐火性粉末に添加し混合物の配合後に熱間加圧する
。この方法の問題点は、粉末中に焼結助剤を均一に分布
させる事が困難な事である。さらに、前記のように焼結
助剤を加えるためにミリングボールの摩砕作用を使用す
る方法においては、粉末に添加される焼結助剤の量を制
御する事が困難である。
従って本発期の目的は、各戊分が実質的に均一に分布さ
れるようにした耐火性材料の合金粉末およびその製造方
法を提供するにある。
れるようにした耐火性材料の合金粉末およびその製造方
法を提供するにある。
また本発明の目的は、従来技術の方法よりも少ない工程
段階を必要とする合金粉末の製造工程を提供するにある
。
段階を必要とする合金粉末の製造工程を提供するにある
。
本発明のさらに他の目的は、各種の粉末の機械的混合物
ではなく、各戊分が偏折する事なくすなわち混合された
時に不均一に分布されない2種または2種以上の成分の
真の合金粉末を製造するにある。
ではなく、各戊分が偏折する事なくすなわち混合された
時に不均一に分布されない2種または2種以上の成分の
真の合金粉末を製造するにある。
本発明のさらに他の目的は、焼結助剤などの制御された
量の添加剤を含有する耐火性材料の粉末の製造工程を提
供するに.ある。
量の添加剤を含有する耐火性材料の粉末の製造工程を提
供するに.ある。
その他の目的は下記の説明から明らかとなろう。
本発明の実、施態様は、金属酸化物と炭素との炭素熱反
応生成物の合金粉末を製造する方法において、 (a) (1)炭素と、(2)炭素熱反応において耐火
性化合物を形成する少なくとも1つの第1金属酸化物と
、(3)炭素熱反応において反応生戒物を形成する少な
くとも1つの第2金属酸化物とを配合して反応混合−物
を形成する段階と、(b)前記(a)段階の反応混合物
を、前記耐火性化合物と前記反応生成物との合金を形成
するに十分な温度まで加熱する段階と、 (c)前記(b)段階の合金を粉砕して合金粉末を形成
する段階とを含む方法にある。
応生成物の合金粉末を製造する方法において、 (a) (1)炭素と、(2)炭素熱反応において耐火
性化合物を形成する少なくとも1つの第1金属酸化物と
、(3)炭素熱反応において反応生戒物を形成する少な
くとも1つの第2金属酸化物とを配合して反応混合−物
を形成する段階と、(b)前記(a)段階の反応混合物
を、前記耐火性化合物と前記反応生成物との合金を形成
するに十分な温度まで加熱する段階と、 (c)前記(b)段階の合金を粉砕して合金粉末を形成
する段階とを含む方法にある。
本発明の他の実施態様は、炭素熱反応生成物としての耐
火性化合物と、前記耐火性化合物と異なる炭素熱反応生
成物としての少なくとも18の反応生成物とを含む粉末
において、前記耐火性化合物と前記反応生成物が個々の
粉末粒子中において緊密に合金化されている粉末にある
。
火性化合物と、前記耐火性化合物と異なる炭素熱反応生
成物としての少なくとも18の反応生成物とを含む粉末
において、前記耐火性化合物と前記反応生成物が個々の
粉末粒子中において緊密に合金化されている粉末にある
。
炭素熱反応は金属酸化物と炭素を高温において反応させ
て金属酸化物の還元生成物を形成する反応である。
て金属酸化物の還元生成物を形成する反応である。
第1金属酸化物は1種の金属酸化物または金属酸化物の
組合せとする事ができ、炭素熱反応において耐火性化合
物を形成する。第1金属酸化物の炭素熱反応によって形
成される耐火性化合物は炭化ホウ素、炭化ケイ素、およ
び遷移金属の炭化物とホウ化物、例えばチタン、ジルコ
ニウム、クロム、モリブデン、タングステン(ウォルフ
ラム)、ニオブ、タンタル、鉄、ニッケル、コバルト、
バナジウム、ニオブ、ハフニウム、ケイ素、ウラニウム
およびトリウムの炭化物およびホウ化物を含む。最も商
業的な耐火性化合物は炭化ケイ素、炭化ホウ素、および
タングステン、ジルコニウム、クロムおよびチタンの炭
化物とホウ化物である。
組合せとする事ができ、炭素熱反応において耐火性化合
物を形成する。第1金属酸化物の炭素熱反応によって形
成される耐火性化合物は炭化ホウ素、炭化ケイ素、およ
び遷移金属の炭化物とホウ化物、例えばチタン、ジルコ
ニウム、クロム、モリブデン、タングステン(ウォルフ
ラム)、ニオブ、タンタル、鉄、ニッケル、コバルト、
バナジウム、ニオブ、ハフニウム、ケイ素、ウラニウム
およびトリウムの炭化物およびホウ化物を含む。最も商
業的な耐火性化合物は炭化ケイ素、炭化ホウ素、および
タングステン、ジルコニウム、クロムおよびチタンの炭
化物とホウ化物である。
耐火性化合物を形成する代表的な炭素熱反応は例えば下
記を含む。
記を含む。
WO3+4C−,−>WC+3CO,
2B2O3+7C−−>B4C+6CO,TiO2+B
2O3+5C− >TiB2+5CO,T i0 2
+3 C−一″>T i C千2C0Cr2O3+2
B2O3+90一一〉2CrB2+9COZr○ +B
O + 5C − − > Zr B2 + 5
CO2 2 3 S i 0 2 + 3 C − − > S t C
+ 2 C O.第2金属酸化物の炭素熱反応生成物
は第1金属酸化物と相違し、前記の耐火性反応生成物の
いすれかおよびその他の炭素熱反応生成物、例えば最終
セラミックス形状の特性を改良するための添加剤とする
事ができる。これらの添加剤は、例えばニホウ化クロム
( C r B 2 )などの粒子成長抑止剤、および
鉄、ニッケルおよびコバルトのホウ化物などの種々の焼
結助剤を含む。鉄、ニッケルまたはコバルトのホウ化物
などの反応生成物は例えば、炭素を対応の酸化物、例え
ばFe2O3Nip,CooおよびC○2O3とホウ素
源の存在において反応させる事によって生成する−I−
l{かできる。第2金属酸化物の反応生成物として製造
する事のできるその他の焼結助剤は、例えばZrC,B
C,亜燐酸ニッケル(Ni (H2P02)2)4 SiB SiB6である。
2O3+5C− >TiB2+5CO,T i0 2
+3 C−一″>T i C千2C0Cr2O3+2
B2O3+90一一〉2CrB2+9COZr○ +B
O + 5C − − > Zr B2 + 5
CO2 2 3 S i 0 2 + 3 C − − > S t C
+ 2 C O.第2金属酸化物の炭素熱反応生成物
は第1金属酸化物と相違し、前記の耐火性反応生成物の
いすれかおよびその他の炭素熱反応生成物、例えば最終
セラミックス形状の特性を改良するための添加剤とする
事ができる。これらの添加剤は、例えばニホウ化クロム
( C r B 2 )などの粒子成長抑止剤、および
鉄、ニッケルおよびコバルトのホウ化物などの種々の焼
結助剤を含む。鉄、ニッケルまたはコバルトのホウ化物
などの反応生成物は例えば、炭素を対応の酸化物、例え
ばFe2O3Nip,CooおよびC○2O3とホウ素
源の存在において反応させる事によって生成する−I−
l{かできる。第2金属酸化物の反応生成物として製造
する事のできるその他の焼結助剤は、例えばZrC,B
C,亜燐酸ニッケル(Ni (H2P02)2)4 SiB SiB6である。
41
本発明の方法における炭素源は、現作TiB2の製造に
使用される炭素源など、炭素熱反応によって耐火性材料
を形成するために使用される微粉末状の任意の炭素を含
む。適当な形の炭素はカーボンブラック、ランプブラッ
クおよびその他類似の形の炭素である。適当なカーポン
ブラックは、ルイジアナ、スターリングトン、Ther
mato川icCarbon Co., Divisi
on of Commercial Solvents
Go.から商標“Thcrmax”で市販されている。
使用される炭素源など、炭素熱反応によって耐火性材料
を形成するために使用される微粉末状の任意の炭素を含
む。適当な形の炭素はカーボンブラック、ランプブラッ
クおよびその他類似の形の炭素である。適当なカーポン
ブラックは、ルイジアナ、スターリングトン、Ther
mato川icCarbon Co., Divisi
on of Commercial Solvents
Go.から商標“Thcrmax”で市販されている。
第1金属酸化物、第2金属酸化物および炭素は任意適当
な固一固混合法によって配合し混合する事ができる。適
当な配合法は、タンブラー、V形ブレンダ、垂直スクリ
ューブレンダなどを使用する方法を含む。
な固一固混合法によって配合し混合する事ができる。適
当な配合法は、タンブラー、V形ブレンダ、垂直スクリ
ューブレンダなどを使用する方法を含む。
第1および第2金属酸化物および炭素反応物粒径は厳格
ではないが、これらの反応物は炭素熱反応を助長するた
めに緊密なa合を生じる程度に微細でなければならない
。これら反応物の適当な平均粒径は325タイラメッシ
ュ(0. 44+nn+)およびこれ以下とする。
ではないが、これらの反応物は炭素熱反応を助長するた
めに緊密なa合を生じる程度に微細でなければならない
。これら反応物の適当な平均粒径は325タイラメッシ
ュ(0. 44+nn+)およびこれ以下とする。
ホウ化物の形戊のためにはホウ素または酸化ポ1]
12
ウ素などの適当なホウ素源を反応混合物に添加する。好
ましいホウ素源はB2O3である。
ましいホウ素源はB2O3である。
反応混合物において使用される第1金属酸化物、第2金
属酸化物および炭素の量は最終生成物の所望組或によっ
て決定される。一般に最終生成物は公知の原理を適用し
て決定する事ができる。代表的には、最終生成物の性質
は炭素反応物の童と最終生成物の熱力学安定性とに依存
する。例えば、炭素、TiO およびB 2 0
3からT IB 2を2″ 形戊する反応において、化学量論的量以上の炭素が存在
しまた8 2 0 3が余分になければ、生成物は主と
してT iB 2とTiCとの混合物となる。
属酸化物および炭素の量は最終生成物の所望組或によっ
て決定される。一般に最終生成物は公知の原理を適用し
て決定する事ができる。代表的には、最終生成物の性質
は炭素反応物の童と最終生成物の熱力学安定性とに依存
する。例えば、炭素、TiO およびB 2 0
3からT IB 2を2″ 形戊する反応において、化学量論的量以上の炭素が存在
しまた8 2 0 3が余分になければ、生成物は主と
してT iB 2とTiCとの混合物となる。
過剰な8 2 0 Bが使用され、化学量論的量の炭素
が使用されれば、実質的にT I B 2のみが形戊さ
れる。なぜかならばT I B 2はTiCよりも熱的
に安定だからである。反応物の量を選択する際に考慮す
べき他の点は、利料の取扱、材料の蒸気圧、反応温度に
おける安定性および滞留0、シ間である。
が使用されれば、実質的にT I B 2のみが形戊さ
れる。なぜかならばT I B 2はTiCよりも熱的
に安定だからである。反応物の量を選択する際に考慮す
べき他の点は、利料の取扱、材料の蒸気圧、反応温度に
おける安定性および滞留0、シ間である。
1例として、T1B2とSiCを形J戊するためにTi
e2,B2O3,Sin2,およびCの反応混合物にお
いて、化学量論的に過剰量の反応物は一般にBO と
S iO 2である。他の例として、23 FeB焼結助剤を使用してT 1B 2を形成するため
のTie2,B2O3,Fe2O3およびCの反応混合
物において一般にBO とFe2O323 が化学量論的に過剰である。
e2,B2O3,Sin2,およびCの反応混合物にお
いて、化学量論的に過剰量の反応物は一般にBO と
S iO 2である。他の例として、23 FeB焼結助剤を使用してT 1B 2を形成するため
のTie2,B2O3,Fe2O3およびCの反応混合
物において一般にBO とFe2O323 が化学量論的に過剰である。
第1金属酸化物、第2金属酸化物、および炭素を配合し
て反応混合物を形成した後に、この反応混合物を炭素熱
反応の生じる反応温度まで加熱する。反応条件は大体に
おいて酸化物の炭素熱反応によって純粋生成物を製造す
る挾術において公知のものと同一である。一般にこれに
は非酸化ガス中に1600℃〜2O00℃の温度か必要
である。
て反応混合物を形成した後に、この反応混合物を炭素熱
反応の生じる反応温度まで加熱する。反応条件は大体に
おいて酸化物の炭素熱反応によって純粋生成物を製造す
る挾術において公知のものと同一である。一般にこれに
は非酸化ガス中に1600℃〜2O00℃の温度か必要
である。
つぎに反応生成物を通常のミリング法、例えばマイクロ
ミリング法、ボールミリング法および摩砕ミリング法な
どによって粉末状に成す。一般に熱間加圧耐火性製品の
製造に使用される粉末については、2Oミクロン以下、
好ましくは約5ミクロンまたはこれ以下の平均粒径が適
当である。
ミリング法、ボールミリング法および摩砕ミリング法な
どによって粉末状に成す。一般に熱間加圧耐火性製品の
製造に使用される粉末については、2Oミクロン以下、
好ましくは約5ミクロンまたはこれ以下の平均粒径が適
当である。
本発明の方法によって製造された粉末を使用して焼結異
形材を製造する事ができる。代表的にはこれらの粉末を
焼結または熱間加圧技術によって異形材に形成する。一
般に、混合粉末から熱間加圧異形拐を形成するために使
用される温度と圧力条件が適当である。合金粉末が焼結
剤を含む場合、熱間圧延温度は、焼結剤を配合された従
来技術の粉末の場合より若干低くする事ができる。本発
明の粉末は真の合金であるから、焼結助剤が一層均一に
分布され、従ってその焼結促進効果が改良されるからで
ある。従って、本発明の実施場合、予成形されたセラミ
ック異形材はより低い温度で焼結または熱間加圧する事
ができる。その結果、金型の寿命を延長させ、また焼結
中のセラミック異形材中の粒子成長傾向が低減される。
形材を製造する事ができる。代表的にはこれらの粉末を
焼結または熱間加圧技術によって異形材に形成する。一
般に、混合粉末から熱間加圧異形拐を形成するために使
用される温度と圧力条件が適当である。合金粉末が焼結
剤を含む場合、熱間圧延温度は、焼結剤を配合された従
来技術の粉末の場合より若干低くする事ができる。本発
明の粉末は真の合金であるから、焼結助剤が一層均一に
分布され、従ってその焼結促進効果が改良されるからで
ある。従って、本発明の実施場合、予成形されたセラミ
ック異形材はより低い温度で焼結または熱間加圧する事
ができる。その結果、金型の寿命を延長させ、また焼結
中のセラミック異形材中の粒子成長傾向が低減される。
粒子戒長が低減する結果、優れた靭性を有する微細粒子
異形材が得られる。
異形材が得られる。
本発明を実施する際に焼結助剤などの添加剤の量を従来
より正確に制御する事ができる。さらに、焼結助剤が従
来より効果的に分散されているので、焼結助剤の効果を
増大するから、従来法に比べて焼結剤の必要量が低下す
る。一般に、第2金属酸化物の反応生成物が焼結助剤で
ある場合、これは0,1重量%〜約3重量%の量存在す
る。
より正確に制御する事ができる。さらに、焼結助剤が従
来より効果的に分散されているので、焼結助剤の効果を
増大するから、従来法に比べて焼結剤の必要量が低下す
る。一般に、第2金属酸化物の反応生成物が焼結助剤で
ある場合、これは0,1重量%〜約3重量%の量存在す
る。
(実施例)
以下において本発明を実施例について説明する。
実施例 I
この実施例は約88重量%のWCと約12重量%のCo
から成る本発明の合金粉末の製造法を示す。716.8
gのWO3と、112.4gのCO304と、170.
8gの炭素(Thermax )とをVブレンダの中で
60分間混合する事によって金属酸化物と炭素との配合
物を調製した。この配合材料を常温で12,000ps
iの圧で加圧して、0.5インチ×0.5インチ×1.
0インチのサイズの長方形固体状のプラグを形成する。
から成る本発明の合金粉末の製造法を示す。716.8
gのWO3と、112.4gのCO304と、170.
8gの炭素(Thermax )とをVブレンダの中で
60分間混合する事によって金属酸化物と炭素との配合
物を調製した。この配合材料を常温で12,000ps
iの圧で加圧して、0.5インチ×0.5インチ×1.
0インチのサイズの長方形固体状のプラグを形成する。
各プラグの重量は約5gであって、密度は約1.22g
/cdである。これらのプラグを黒鉛カプセルの中に配
置する。このカプセルは約3.5インチの内径と約12
インチの長さとを有する。
/cdである。これらのプラグを黒鉛カプセルの中に配
置する。このカプセルは約3.5インチの内径と約12
インチの長さとを有する。
プラグを格納したカプセルを4インチ内径の電気抵抗加
熱炉の中に配置する。この加熱炉を1時間、アルゴンガ
スで掃気した後に、加熱炉の電源を入れ、カプセルを3
00℃/時の加熱速度で1800℃の温度まで加熱する
。アルゴンガスの流速を4ft”/時に保持しながら、
炭素熱反応を1時間継続する。つぎに加熱炉の電源を切
り、加熱炉を冷却させる。冷却後に反応生成物をカプセ
ルから取り出し、秤量し、65メッシュ以下の粒径まで
マイクロミリングする。プラグ中の炭素と金属酸化物が
完全に転化していれば、反応生成物重量は694gまた
はこれ以下である。
熱炉の中に配置する。この加熱炉を1時間、アルゴンガ
スで掃気した後に、加熱炉の電源を入れ、カプセルを3
00℃/時の加熱速度で1800℃の温度まで加熱する
。アルゴンガスの流速を4ft”/時に保持しながら、
炭素熱反応を1時間継続する。つぎに加熱炉の電源を切
り、加熱炉を冷却させる。冷却後に反応生成物をカプセ
ルから取り出し、秤量し、65メッシュ以下の粒径まで
マイクロミリングする。プラグ中の炭素と金属酸化物が
完全に転化していれば、反応生成物重量は694gまた
はこれ以下である。
第1図において、前記のWC−Co合金粉末の製造工程
を要約した。
を要約した。
実施例 ■
これは配合粉末を製造するための従来法を示す比較例で
ある。WCとCoの粉末配合物を製造するために一般に
使用される方法のフローチャートを第2図に図示する。
ある。WCとCoの粉末配合物を製造するために一般に
使用される方法のフローチャートを第2図に図示する。
このチャートに図示のように、ま−ずタングステンと炭
素とを混合し、反応生成物をミリング処理してWC粉末
を形戊する。別に、CO3O4を700℃の水素中で還
元し生成物をミリング処理してCo粉末を形成する。つ
ぎにWCとCoの粉.末をボールミル中で配合し、枦過
し、乾燥し、ふるい分けして、WcとCoの混合粉末を
形成する。
素とを混合し、反応生成物をミリング処理してWC粉末
を形戊する。別に、CO3O4を700℃の水素中で還
元し生成物をミリング処理してCo粉末を形成する。つ
ぎにWCとCoの粉.末をボールミル中で配合し、枦過
し、乾燥し、ふるい分けして、WcとCoの混合粉末を
形成する。
本発明との比較
実施NIの本発明の方法を示す第1図において、WC粉
末とCo粉末を製造する原材料、すなわちW03、CO
3O4および炭素が1つの反応混合物の中に混合される
。この反応混合物を反応させ、ミリング処理して、WC
とCoとの合金粉末を形成する。
末とCo粉末を製造する原材料、すなわちW03、CO
3O4および炭素が1つの反応混合物の中に混合される
。この反応混合物を反応させ、ミリング処理して、WC
とCoとの合金粉末を形成する。
第1図と第2図から見られる本発明の大きな利点は、本
発明の方法が従来法の工程段階の半分以下を必要とし、
製造時間とコストの顕著な節約が得られる事である。従
来法は2種の相異なる粉末を別個に得る必要があるので
、従来法の投資コストと労力は1段階のみを必要とする
本発明の方法より著しく高い。
発明の方法が従来法の工程段階の半分以下を必要とし、
製造時間とコストの顕著な節約が得られる事である。従
来法は2種の相異なる粉末を別個に得る必要があるので
、従来法の投資コストと労力は1段階のみを必要とする
本発明の方法より著しく高い。
他の利点は、本発明の粉末がWCとGoとの機械的混合
物ではなく、真の合金である事である。
物ではなく、真の合金である事である。
従って本発明の粉末は粉末成分の分離と偏析を受ける事
なく、成分の均一な分布を有する。
なく、成分の均一な分布を有する。
実施例 ■
この実施例は、約70重量%のSiCと約30重量%の
T i 8 2とを含む本発明による音金粉末の製造例
を示す。1,049.1gのSi○2と、345gのT
iO と、331gのB 2 0 3と、2 887.4.の炭素(Thermax )とをVブレン
ダの中において60分間混合する事によって金属酸化物
と炭素の配合物を製造する。この配合材料を常温で12
,000pslの圧で加圧して、0.5インチ×0.5
インチ×1.0インチのサイズの長方形固体状のプラグ
を形成する。各プラグの重量は約5gであって、密度は
約1.22g/cfflである。これらのプラグを黒鉛
カプセルの中に配置する。このカプセルは約3.5イン
チの内径と約12インチの長さとを有する。プラグを格
納したカプセルを4インチ内径の電気抵抗加熱炉の中に
配置する。この加熱炉を1時間、アルゴンガスで掃気し
た後に、加熱炉の電源を入れ、カプセルを300°C/
時の加熱温度で1800℃の温度まで加熱する。アルゴ
ンガスの流速を4ft3/時に保持しながら、炭素熱反
応を1時間継続する。つぎに加熱炉の電源を切り、加熱
炉を冷却させる。
T i 8 2とを含む本発明による音金粉末の製造例
を示す。1,049.1gのSi○2と、345gのT
iO と、331gのB 2 0 3と、2 887.4.の炭素(Thermax )とをVブレン
ダの中において60分間混合する事によって金属酸化物
と炭素の配合物を製造する。この配合材料を常温で12
,000pslの圧で加圧して、0.5インチ×0.5
インチ×1.0インチのサイズの長方形固体状のプラグ
を形成する。各プラグの重量は約5gであって、密度は
約1.22g/cfflである。これらのプラグを黒鉛
カプセルの中に配置する。このカプセルは約3.5イン
チの内径と約12インチの長さとを有する。プラグを格
納したカプセルを4インチ内径の電気抵抗加熱炉の中に
配置する。この加熱炉を1時間、アルゴンガスで掃気し
た後に、加熱炉の電源を入れ、カプセルを300°C/
時の加熱温度で1800℃の温度まで加熱する。アルゴ
ンガスの流速を4ft3/時に保持しながら、炭素熱反
応を1時間継続する。つぎに加熱炉の電源を切り、加熱
炉を冷却させる。
冷却後に反応生成物をカプセルから取り出し、秤量し、
65メッシュ以ドの粒径までマイクロミリングずる。プ
ラグ中の炭素と金属酸化物か完全に転化していれば、反
応生成物重量は1000gまたはこれ以ドである。
65メッシュ以ドの粒径までマイクロミリングずる。プ
ラグ中の炭素と金属酸化物か完全に転化していれば、反
応生成物重量は1000gまたはこれ以ドである。
第3図は前記のTiB2−SiC合金粉末の製造法を概
括するフローチャートである。第4図は対応の混合粉末
を形成するための従来法を示す。
括するフローチャートである。第4図は対応の混合粉末
を形成するための従来法を示す。
第3図と第4図の方法を比較する事により、本発明によ
って得られる工程段階の顕著な減少が明らかである。
って得られる工程段階の顕著な減少が明らかである。
実施例 ■
この実施例は本発明に方法によって秋焼結助剤を含有す
るニホウ化チタンの製造法を示す。2gのFe O
と、368どのT 10 2と、35323 gのB 2 0 3と、277gの炭素(Therma
x )とを■ブレンダの中において15分間混合する事
によって、金属酸化物と炭素との配合物を製造する。
るニホウ化チタンの製造法を示す。2gのFe O
と、368どのT 10 2と、35323 gのB 2 0 3と、277gの炭素(Therma
x )とを■ブレンダの中において15分間混合する事
によって、金属酸化物と炭素との配合物を製造する。
この配合材料を常温で30.000psiの圧で加圧し
て、直径1インチX長さ1.5インチのプラグを形成す
る。各プラグの重量は約23gであって、密度は約1.
2g/ct?tである。これらのプラグを黒鉛カプセル
の中に配置する。・このカプセルは約3.5インチの内
径と約12インチの長さとを有する。プラグを格納した
カプセルを4インチ内径の電気抵抗加熱炉の中に配置す
る。この加熱炉を1時間、アルゴンガスで掃気した後に
、加熱炉の電源を入れ、カプセルを300℃/時の加熱
速度で1800゜Cの温度まで加熱する。アルゴンガス
の流速を4ft37時に保持しながら、炭素熱反応を1
時間継続する。つぎに加熱炉の電源を切り、加熱炉を冷
却させる。冷却後に反応生成物をカプセルから取り出し
、秤量し、65メッシュ以下の粒径までマイクロミリン
グする。プラグ中の炭素と金属酸化物が完全に転化して
いれば、反応生成物重量は32Ogまたはこれ以下であ
る。
て、直径1インチX長さ1.5インチのプラグを形成す
る。各プラグの重量は約23gであって、密度は約1.
2g/ct?tである。これらのプラグを黒鉛カプセル
の中に配置する。・このカプセルは約3.5インチの内
径と約12インチの長さとを有する。プラグを格納した
カプセルを4インチ内径の電気抵抗加熱炉の中に配置す
る。この加熱炉を1時間、アルゴンガスで掃気した後に
、加熱炉の電源を入れ、カプセルを300℃/時の加熱
速度で1800゜Cの温度まで加熱する。アルゴンガス
の流速を4ft37時に保持しながら、炭素熱反応を1
時間継続する。つぎに加熱炉の電源を切り、加熱炉を冷
却させる。冷却後に反応生成物をカプセルから取り出し
、秤量し、65メッシュ以下の粒径までマイクロミリン
グする。プラグ中の炭素と金属酸化物が完全に転化して
いれば、反応生成物重量は32Ogまたはこれ以下であ
る。
実施例 V
この実施例は、粒子成長抑止剤としてのニホウ化クロム
と焼結助剤としてのホウ化鉄とを含有する本発明による
炭化ホウ素(B4C)の製造例である。683.5gの
B 2 0 3と、296.6gの炭素(Thcrma
x )と、3.7gのFe2Q3と、6.2gのCr2
O3とをツインシエルブレンダの中において60分間混
合する事によって、金属酸化物と炭素との配合物を製造
する。この配合刊料を常温で30.000psiの圧で
加圧して、直径1インチ×長さ],5インチのプラグを
形成する。各プラグの重量は約25gであって、密度は
約1..3g/cdである。これらのプラグを黒鉛カプ
セルの中に配置する。このカプセルは約3.5インチの
内径と約12インチの長さとを有する。
と焼結助剤としてのホウ化鉄とを含有する本発明による
炭化ホウ素(B4C)の製造例である。683.5gの
B 2 0 3と、296.6gの炭素(Thcrma
x )と、3.7gのFe2Q3と、6.2gのCr2
O3とをツインシエルブレンダの中において60分間混
合する事によって、金属酸化物と炭素との配合物を製造
する。この配合刊料を常温で30.000psiの圧で
加圧して、直径1インチ×長さ],5インチのプラグを
形成する。各プラグの重量は約25gであって、密度は
約1..3g/cdである。これらのプラグを黒鉛カプ
セルの中に配置する。このカプセルは約3.5インチの
内径と約12インチの長さとを有する。
プラグを格納したカプセルを4インチ内径の電気抵抗加
熱炉の中に配置する。この加熱炉を1時間、アルゴンガ
スで掃気した後に、加熱炉の電源を人れ、カプセルを3
00℃/時の加熱速度で1900℃の温度まで加熱する
。アルゴンガスの流速を4ft3/時に保持しながら、
炭素熱反応を190000で1峙間継続する。つぎに加
熱炉の電源を切り、加熱炉を冷却させる。冷却後に反応
生成物をカプセルから取り出し、秤量し、65メッシュ
以下の粒径までマイクロミリングする。プラグ中の炭素
と金属酸化物が完全に転化していれば、反応生成物重量
は2O0gまたはこれ以下である。
熱炉の中に配置する。この加熱炉を1時間、アルゴンガ
スで掃気した後に、加熱炉の電源を人れ、カプセルを3
00℃/時の加熱速度で1900℃の温度まで加熱する
。アルゴンガスの流速を4ft3/時に保持しながら、
炭素熱反応を190000で1峙間継続する。つぎに加
熱炉の電源を切り、加熱炉を冷却させる。冷却後に反応
生成物をカプセルから取り出し、秤量し、65メッシュ
以下の粒径までマイクロミリングする。プラグ中の炭素
と金属酸化物が完全に転化していれば、反応生成物重量
は2O0gまたはこれ以下である。
実施例 ■
前記の実施例■に記載のようにして本発明による鉄焼結
助剤を含有するTiB2粉末サンプルを製造したが、こ
の粉末の特性を表Aにまとめた。
助剤を含有するTiB2粉末サンプルを製造したが、こ
の粉末の特性を表Aにまとめた。
比較のため、この表Aには下記粉末の特性を示した。
(1)焼結添加剤を含有しない純粋な製造されたままの
T iB 2、 (2)ステンレス鋼ボールによって2峙間ボールミリン
グ処理した後の製造されたままのT i B 2、 (3)ステンレス鋼ミルの中において、6重量%コバル
トを含有する炭化タングステンボールをもって2時間ボ
ールミリングした後の製造されたままのT iB 2、 (4)ステンレス鋼ミルの中において、12重量%コバ
ルトを含有する炭化タングステンボールをもって1時間
ボールミリングした後の製造されたままのT iB 2
、 (5)1重量%の鉄と30分間乾燥配合した後の製造さ
れたままのT iB 2。
T iB 2、 (2)ステンレス鋼ボールによって2峙間ボールミリン
グ処理した後の製造されたままのT i B 2、 (3)ステンレス鋼ミルの中において、6重量%コバル
トを含有する炭化タングステンボールをもって2時間ボ
ールミリングした後の製造されたままのT iB 2、 (4)ステンレス鋼ミルの中において、12重量%コバ
ルトを含有する炭化タングステンボールをもって1時間
ボールミリングした後の製造されたままのT iB 2
、 (5)1重量%の鉄と30分間乾燥配合した後の製造さ
れたままのT iB 2。
前記の各粉末を1950℃の温度で、2500psiの
圧のもとに、2峙間熱間加圧した。得られた耐火性異形
材の密度をも表Aに示す。
圧のもとに、2峙間熱間加圧した。得られた耐火性異形
材の密度をも表Aに示す。
表Aに示すように、本発明の粉末の焼結具形材は一般に
対照異形材より優れている。比較的純粋な製造されたま
まの粉末(1)から形成された焼結異形材は焼結助剤の
不存在の故に著しく低い密度を有していた。ボールミリ
ング処理された対照粉末(2、3および4)から形成さ
れた異形材は満足な特性を有するが、これらの粉末中の
鉄またはコバルト焼結助剤の量を制御する事ができず、
従って本発明と比較して過剰な焼結助剤が異形材の中に
導入される事を避けられない。さらにこれらの対照粉末
は一般に、粉末中の焼結助剤の分布不良を補償するため
、本発明の場合よりも多量の焼結助剤を必要とする。さ
らにコバルトを含有炭化タングステンボールによってボ
ールミリングされた対照粉末(3、4)は当然にタング
ステンによって汚染されていた。粉末中の鉄分布不良を
捕償するために粉末中に鉄を配合した対照サンプル(5
),は本発明と比較して過剰な鉄を必要とする。
対照異形材より優れている。比較的純粋な製造されたま
まの粉末(1)から形成された焼結異形材は焼結助剤の
不存在の故に著しく低い密度を有していた。ボールミリ
ング処理された対照粉末(2、3および4)から形成さ
れた異形材は満足な特性を有するが、これらの粉末中の
鉄またはコバルト焼結助剤の量を制御する事ができず、
従って本発明と比較して過剰な焼結助剤が異形材の中に
導入される事を避けられない。さらにこれらの対照粉末
は一般に、粉末中の焼結助剤の分布不良を補償するため
、本発明の場合よりも多量の焼結助剤を必要とする。さ
らにコバルトを含有炭化タングステンボールによってボ
ールミリングされた対照粉末(3、4)は当然にタング
ステンによって汚染されていた。粉末中の鉄分布不良を
捕償するために粉末中に鉄を配合した対照サンプル(5
),は本発明と比較して過剰な鉄を必要とする。
鉄の分布不良は、主として重い鉄が混合物から分離して
沈澱する作用による。(3、4)のタシグステン汚染物
と(5)の鉄汚染物はいずれも高密度の物質であって、
汚染物のない異形利よりも高い密度を生じる。焼結異形
材の高密度はその異形材の強度の増大を意味する場合が
多いが、高密度の不純物による密度増大は一般にこのよ
うな特性の改良をもたらさない。
沈澱する作用による。(3、4)のタシグステン汚染物
と(5)の鉄汚染物はいずれも高密度の物質であって、
汚染物のない異形利よりも高い密度を生じる。焼結異形
材の高密度はその異形材の強度の増大を意味する場合が
多いが、高密度の不純物による密度増大は一般にこのよ
うな特性の改良をもたらさない。
実施例 ■
前記の■の方法によって、ニホウ化クロム粒子成長抑止
剤と焼結助剤を含有する8 4 C粉末サンプルを製造
した。この粉末の特性を表Bに示す。
剤と焼結助剤を含有する8 4 C粉末サンプルを製造
した。この粉末の特性を表Bに示す。
比較のため、各15)末の特性をも示す。
(1)焼結添加剤を含有しない純粋な製造され覧
L1. たままのB 4 C − (2)ステンレス鋼ボールによって3時間承一ルミリン
グ処理した後の製造されたままのB C,(3)ステ
ンレ゛ス銅ミルの中において、6重量%コバルトを含看
する炭化タングステンボールをもって1時間ボールミリ
ングした後の製造されたままのB4C1 前記の各粉末を22O0℃の温度で、2500psiの
圧のもとに、2時間熱間加圧した。得られた耐火性叉形
材の密度をも表Bに示す。
L1. たままのB 4 C − (2)ステンレス鋼ボールによって3時間承一ルミリン
グ処理した後の製造されたままのB C,(3)ステ
ンレ゛ス銅ミルの中において、6重量%コバルトを含看
する炭化タングステンボールをもって1時間ボールミリ
ングした後の製造されたままのB4C1 前記の各粉末を22O0℃の温度で、2500psiの
圧のもとに、2時間熱間加圧した。得られた耐火性叉形
材の密度をも表Bに示す。
表Bのデータは示されるように、本発明の粉末中の焼結
助剤は高密度のセラミック製品を生じ、これは一般にセ
ラミックスの強度を増大する。対照試料2と3も密度が
改良されているが、これは相当量の不純物、特に鉄およ
びタングステンを含有する事によって得られる。従って
、サンプル2と3の密度は本発明の密度より高いが高密
度のタングステンと鉄不純物存在がこのような高密度に
役立つものであって、このような高密度は必ずしも強い
セラミックスを意味しない事を注意しなければならない
。
助剤は高密度のセラミック製品を生じ、これは一般にセ
ラミックスの強度を増大する。対照試料2と3も密度が
改良されているが、これは相当量の不純物、特に鉄およ
びタングステンを含有する事によって得られる。従って
、サンプル2と3の密度は本発明の密度より高いが高密
度のタングステンと鉄不純物存在がこのような高密度に
役立つものであって、このような高密度は必ずしも強い
セラミックスを意味しない事を注意しなければならない
。
本発明は前記の説明のみに限定されるものでなく、その
主旨の範囲内において任意に変更実施できる。
主旨の範囲内において任意に変更実施できる。
29
第1図はWCとコバルトの合金粉末を形成するための本
発明方法を示すフローチャート、第2図はWCとコバル
トの合金粉末を形成するだめの従来の方法を示すフロー
チャート、第3図はニホウ化チタンと炭化ケイ素の合金
粉末を形戊するためh の本発明方法を示すフローチャート、また第4図はニホ
ウ化チタンと炭化ケイ素の合金粉末を形成するための従
来の方法を示すフローチャートである。
発明方法を示すフローチャート、第2図はWCとコバル
トの合金粉末を形成するだめの従来の方法を示すフロー
チャート、第3図はニホウ化チタンと炭化ケイ素の合金
粉末を形戊するためh の本発明方法を示すフローチャート、また第4図はニホ
ウ化チタンと炭化ケイ素の合金粉末を形成するための従
来の方法を示すフローチャートである。
Claims (18)
- 1.金属酸化物と炭素との炭素熱反応生成物の合金粉末
を製造する方法において、 (a)(1)炭素と、(2)炭素熱反応において耐火性
化合物を形成する少なくとも1つの第1金属酸化物と、
(3)炭素熱反応において反応生成物を形成する少なく
とも1つの第2金属酸化物とを配合して反応混合物を形
成する段階と、(b)前記(a)段階の反応混合物を、
炭素と第1金属酸化物との反応からの前記耐火性化合物
と炭素と第2金属酸化物との反応からの前記反応生成物
との合金を形成するに十分な温度まで加熱する段階と、 (c)前記(b)段階の合金を粉砕して合金粉末を形成
する段階とを含む方法。 - 2.耐火性化合物は、炭化ホウ素、炭化ケイ素、および
遷移金属の炭化物とホウ化物とから成るグループから選
ばれる事を特徴とする請求項1に記載の方法。 - 3.耐火性化合物は、チタン、ジルコニウム、クロム、
モリブデン、タングステン、ニオブ、タンタル、バナジ
ウム、ハフニウム、ウラニウムおよびクロムの炭化物お
よびホウ化物から成るグループから選ばれる事を特徴と
する請求項1に記載の方法。 - 4.反応生成物は炭化ホウ素、炭化ケイ素および遷移金
属の炭化物とホウ化物から成るグループから選定される
事を特徴とする請求項1に記載の方法。 - 5.反応生成物は焼結助剤である事を特徴とする請求項
1に記載の方法。 - 6.焼結助剤は二ホウ化クロム、ホウ化鉄、ホウ化ニッ
ケル、ホウ化コバルト、炭化ジルコニウム、炭化ホウ素
、亜燐酸ニッケル、四ホウ化ケイ素および六ホウ化ケイ
素から成るグループから選ばれる事を特徴とする請求項
5に記載の方法。 - 7.第1金属酸化物はWO_3、第2金属酸化物はCO
_3O_4、耐火性化合物はWC、第2金属酸化物の反
応生成物はCoである事を特徴とする請求項1に記載の
方法。 - 8.反応混合物は追加的にホウ素源を含む事を特徴とす
る請求項1に記載の方法。 - 9.ホウ素源はB_2O_3である事を特徴とする請求
項8に記載の方法。 - 10.第1金属酸化物はTiO_2であり、第2金属酸
化物はSiO_2であり、耐火性化合物はTiB_2で
あり、また第2金属酸化物の反応生成物はSiCである
事を特徴とする請求項8に記載の方法。 - 11.第1金属酸化物はTiO_2であり、第2金属酸
化物はFe_2O_3,CO_3O_4,NiO,WO
_3およびその混合物から成るグループから選定され、
耐火性化合物はTiB_2であり、第2金属化合物の反
応生成物はFeB,CoB,NiB,WBおよびその混
合物から成るグループから選ばれる事を特徴とする請求
項8に記載の方法。 - 12.炭素熱反応生成物としての耐火性化合物と、前記
耐火性化合物と異なる炭素熱反応生成物としての少なく
とも1種の反応生成物とを含む粉末において、前記耐火
性化合物と前記反応生成物が個々の粉末粒子中において
緊密に合金化されている事を特徴とする粉末。 - 13.耐火性化合物は、炭化ホウ素、炭化ケイ素、およ
び遷移金属の炭化物とホウ化物とから成るグループから
選ばれる事を特徴とする請求項12に記載の粉末。 - 14.耐火性化合物は、チタン、ジルコニウム、クロム
、モリブデン、タングステン、ニオブ、タンタル、バナ
ジウム、ハフニウム、ウラニウムおよびクロムの炭化物
およびホウ化物から成るグループから選ばれる事を特徴
とする請求項12に記載の粉末。 - 15.反応生成物は炭化ホウ素、炭化ケイ素および遷移
金属の炭化物とホウ化物から成るグループから選定され
る事を特徴とする請求項12に記載の粉末。 - 16.反応生成物は焼結助剤である事を特徴とする請求
項12に記載の粉末。 - 17.焼結助剤は二ホウ化クロム、ホウ化鉄、ホウ化ニ
ッケル、ホウ化コバルト、炭化ジルコニウム、炭化ホウ
素、四ホウ化ケイ素および六ホウ化ケイ素から成るグル
ープから選ばれる事を特徴とする請求項16に記載の粉
末。 - 18.耐火性化合物はTiB_2であり、第2金属化合
物の反応生成物はFeB,CoB,NiB,WBおよび
その混合物から成るグループから選ばれる事を特徴とす
る請求項12に記載の粉末。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/291,605 US5047372A (en) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | Alloyed powder and method of preparing same |
| US291605 | 1988-12-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0316909A true JPH0316909A (ja) | 1991-01-24 |
Family
ID=23120995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1345016A Pending JPH0316909A (ja) | 1988-12-29 | 1989-12-28 | 合金粉末およびその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5047372A (ja) |
| EP (1) | EP0376179B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0316909A (ja) |
| DE (1) | DE68917446T2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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