JPH04128301A - Ｃｏ基合金粉末およびその製造方法 - 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〕 この発明は、特に粉末冶金法により耐摩耗性が要求され
る焼結体を製造する際に原料粉末として使用するのに適
したＣｏ基合金粉末およびその製造法に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来、一般に粉末冶金法にて耐摩耗性が要求される焼結
体を製造する方法として、原料粉末として、例えばＣｏ
粉末またはＣｏ基合金粉末と、Ｙ。

Ａｌ１，Ｚｒ．およびＭｇなどの酸化物のうちの１種ま
たは２種以上の酸化物硬質粉末を用い、これら原料粉末
を、所定の配合組成に配合し、いずれも通常の条件で、
混合し、圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を焼結する
ことによりＣｏまたはＣｏ基合金の素地に微細な酸化物
硬質粒子が均一に分布したＣｏ基合金焼結体を製造する
方法が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記の従来耐摩耗性Ｃｏ基合金焼結体において
は、ＣｏまたはＣｏ基合金の素地に対する酸化物硬質粒
子の密着性が十分でないために、実用時に酸化物硬質粒
子が脱落し易く、この結果自体の摩耗進行か速く、かつ
脱落した酸化物硬質粒子が相手材を損傷するなどの問題
点がある。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、本発明者等は、上述のような観点から、耐摩耗
性のすぐれた焼結体を開発すべく、これの製造に用いら
れる原料粉末に着目し、研究を行なった結果、 酸化性元素、すなわちＣｏと固溶体を形成し、酸素との
親和力がＣｏより大きい元素、望ましくはＡ，ｌ？，Ｓ
ｉ　、Ｔｉ　、Ｖ，Ｃｒ，Ｗ，Ｈｆ，Ｂｅ。

Ｎｂ　　およびＺｒのうちの１種または２種以上、を１
〜３０重量％含有し、さらに必要に応じて合金成分とし
てＦｅおよび／またはＮ１などを含有するＣｏ基合金粉
末素材に、 酸化性雰囲気中、１０５０〜１３５０℃の温度に所定時
間保持、 の条件で、望ましくは粉末流動化状態で、酸化処理を施
すと、主体が酸化コバルトからなる素地に、粉末中心部
を通るあらゆる断面において、粉末中心部と粉末周辺部
との間に、微細なＣｏと上記酸化性元素の複合酸化物が
主体の凝集体で構成された環状層が存在する酸化物粉末
が形成されるようになり、 引続いて、この酸化物粉末に、 還元性雰囲気中、２００〜５００℃の温度に所定時間保
持、 の条件で還元処理を施すと、上記酸化物粉末で素地を構
成していた主体の酸化コバルトが還元され、同時に同じ
く環状層を構成していた微細なＣｏと上記酸化性元素の
複合酸化物も上記酸化性元素の酸化物を主体とした酸化
物硬質粒子に変化するようになり、 この結果、ｃｏまたはＣｏ基合金からなる素地に、粉末
中心部を通るあらゆる断面において、粉末中心部と粉末
周辺部との間に、微細な酸化物硬質粒子の凝集体で構成
された環状層が存在するＣｏ基合金粉末が形成されるよ
うになるが、このＣｏ基合金粉末は、これを原料粉末と
して用いて焼結体を製造した場合、焼結体における酸化
物硬質粒子が上記の通り合金成分として含有させた酸化
性元素の酸化−還元反応により形成されたものであるた
め、素地に対する密着性はきわめて高く、実用に際して
脱落が著しく抑制されるので、すぐれた耐摩耗性を示し
、さらに酸化物硬質粒子が粉末表面に実質的に存在せず
、内部に層をなしてシェル状に分布した組織をもつので
、焼結体が損なわれることがないことから、高強度をも
った焼結体の製造も可能となるという研究結果を得たの
である。

この発明は、上記の研究結果にもとづいてなされたもの
であって、 （１）　　ＣｏまたはＣｏ基合金からなる素地に、粉末
中心部を通るあらゆる断面において、粉末中心部と粉末
周辺部との間に、微細な酸化物硬質粒子、すなわち、Ｃ
ｏと固溶体を形成し、酸素との親和力かＣｏより大きい
酸化性元素の酸化物で構成された微細な酸化物硬質粒子
、望ましくは、Ａｌ。

Ｓｉ　、Ｔｉ　、Ｖ、Ｃｒ、Ｗ、Ｈｆ　、Ｂｅ、Ｎｂ。

およびＺ「の酸化物のうちの１種または２種以上で構成
された微細な酸化物硬質粒子の凝集体からなる環状層が
存在するＣｏ基合金粉末。

（２）酸化性元素、すなわちＣｏと固溶体を形成し、酸
素との親和力がＣｏより大きい元素、望ましくはＡＮ、
Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗ、Ｈｆ。

Ｂｅ、Ｎｂ、およびＺｒのうちの１種または２種以上か
らなる酸化性元素を１〜３０重量％含有するＣｏ基合金
粉末素材に、 酸化性雰囲気中、１０５０〜１３５０℃の温度に所定時
間保持、 の条件で、望ましくは粉末流動化状態で、酸化処理を施
して、主体が酸化ニッケルからなる素地に、粉末中心部
を通るあらゆる断面において、粉末中心部と粉末周辺部
との間に、微細なＣｏと上記酸化性元素の複合酸化物が
主体の凝集体で構成された環状層が存在する酸化物粉末
を形成し、ついて、上記酸化物粉末に、 還元性雰囲気中、２００〜５００℃の温度に所定時間保
持、 の条件で還元処理を施して、酸化ニッケルを主体とする
素地をＣｏまたはＣｏ基合金に還元すると共に、上記複
合酸化物の凝集体で構成された環状層を、主体か上記酸
化性元素の酸化物からなる微細な酸化物硬質粒子で構成
された環状層に変化せしめてなるＣｏ基合金粉末の製造
方法。

に特徴を有するものである。

つぎに、この発明のＣｏ基合金粉末の製造方法において
、製造条件を上記の通りに限定した理由を説明する。

（ａ）　　酸化性元素の含有量 酸化性元素には、酸素と結合して粉末内部で層をなして
シェル状に凝集分布する酸化物硬質粒子を形成し、粉末
の焼結性を損なうことなく、かつこれを原料粉末として
用いて製造された焼結体の耐摩耗性を著しく向上させる
作用があるが、その含有量が１重量％未満では酸化物硬
質粒子の形成割合が不十分で所望のすぐれた耐摩耗性を
確保することができず、一方その含有量が３０重量％を
越えると、酸化物硬質粒子の形成割合が多くなりすぎて
、これの粗大化が避けられず、この結果これを用いて製
造した焼結体に相手攻撃性が現われるようになることか
ら、その含有量を１〜３０重量％と定めた。

（ｂ）　　酸化処理温度 その温度が１０５０℃未満では、Ｃｏと酸化性元素の複
合酸化物の環状凝集が十分に行なわれず、方その温度が
１３５０℃を越えると、粉末を流動化しても粉末同志に
融着が起り易くなることから、その温度を１０５０〜１
３５０℃と定めた。

（ｃ）　　還元処理温度 その温度が２００℃未満では、酸化物粉末の還元に長時
間を要し、実操業上望ましくなく、一方その温度が５０
０℃を越えると、酸化物硬質粒子にも還元反応か起り易
くなることから、その温度を２００〜５００℃と定めた
。

〔実　施　例〕

つぎに、この発明のＣｏ基合金粉末およびその製造方法
を実施例により具体的に説明する。

それぞれ第１表に示される平均粒径および成分組成をも
ったアトマイズドＣｏ基合金粉末素材を用い、これらＣ
ｏ基合金粉末素材に、同じく第１表に示される条件で酸
化処理と還元処理を施すことにより本発明法１〜１０を
実施し、本発明Ｃｏ基合金粉末１〜１０をそれぞれ製造
した。

ついて、この結果得られた本発明Ｃｏ基合金粉末１〜Ｉ
Ｏについて、その断面組織を金属顕微鏡（倍率：　１０
００倍）を用いて観察し、３０個の粉末のそれぞれの断
面の中心部を通る任意直線上における粒径、並びに環状
層の外径および内径を測定し、これらの平均値を算出し
、第２表に示した。

さらに、この結果得られた本発明Ｃｏ基合金粉末１〜瓜
平均粒径：５ｕｎのＡｌ２Ｏ３粉末、同５廂のＭｇＯ粉
末、同３ＨｎのＹ２Ｏ３粉末を焼結体の硬質相形成用原
料粉末として用い、さらに同５０ｕｎのＣｏ粉末も原料
粉末として用い、これら原料粉末を第３表に示される配
合組成に配合し、ボールミルで２４時時間式混合し、乾
燥した後、５ｔｏｎ／ｃ−の圧力で圧粉体に成形し、こ
の圧粉体を水素雰囲気中、１３００℃の温度に３０分間
保持の条件で焼結して本発明Ｃｏ基合金粉末１〜１０を
それぞれ使用したＣｏ基合金焼結体（以下、本発明焼結
体という）１〜ＩＯおよび従来焼結体１〜３をそれぞれ
製造した。

第 表 茅 表 これらの各種の焼結体について、強度を評価する目的て
引張強さを測定するとともに、摩耗試験を行なった。

摩耗試験は、回転軸を水平とした外径：４０ｕ＋ｍＸ内
径二３０ｍ＋ｓＸ幅：１５ｍｍの寸法をもった鋳鉄（Ｆ
Ｃｌ２＞製熱処理リング（硬さ：ＨＲＣ５０）の上方か
ら、上記焼結体から８ｍ！ＩＸ８ｍｍｘ３５ｍｍの寸法
に切り出した試験片を水平に接触させ、この状態で上記
試験片に５ｋｇの荷重を垂直にかけ、前記リングを１．
２ｍ／秒の周速で回転させ、１０分後の試験片の最大摩
耗深さを測定することにより行なった。

これらの結果を第３表に示した。

〔発明の効果〕

第１〜３表に示される結果から、本発明法１〜１０によ
れば、いずれも粉末内部に酸化−還元反応により形成さ
れた微細な酸化物硬質粒子の凝集体で構成された環状層
が存在するＣｏ基合金粉末を製造することかでき、この
結果得られたＣｏ基合金粉末１〜ＩＯは、いずれもこれ
を原料粉末として用いて焼結体を製造した場合、焼結性
を阻害する酸化物硬質粒子が粉末内部に封じ込められた
状態になっているので、良好な焼結性を確保することが
できることから、高強度の焼結体の製造を可能とし、ま
た、本発明Ｃｏ基合金粉末１〜１０を用いて製造された
焼結体が摩耗環境下に置かれた場合、摩耗面に現われる
酸化物硬質粒子の環状層か見掛上１個の硬質粒子として
作用、すなわち前記環状層の外径に相当する大きさの硬
質粒子として作用することから、すぐれた耐摩耗性を示
し、この反面環状層における軟質な中心部によって相手
攻撃性がきわめて低いものとなるのに対して、従来焼結
体１〜３は、いずれも酸化物硬質粒子の素地に対する密
着性か劣るために、脱落が発生し易く、摩耗の進行か速
いことか明らかである。

上述のように、この発明の方法によれば、微細な酸化物
硬質粒子が粉末内部に層をなしてシェル状に封じ込めら
れたＣｏ基合金粉末を製造することができ、したがって
この結果製造されたＣｏ基合金粉末においては、焼結性
がきわめて良好で、これを用いて製造された焼結体は高
強度をもつようになり、かつ環状層を構成する微細な酸
化物硬質粒子か酸化−還元反応により形成されたもので
あるために、ＣｏまたはＣｏ基合金の素地に対する密着
性が高く、加えて焼結体では、環状層の外径に等しい寸
法の硬質粒子として作用することがら、すぐれた耐摩耗
性を示すほか、環状層の中心部によって相手攻撃性が抑
制され、しかしてこれらの特性が要求される焼結軸受や
ブロックリング、ロッカーアームチップ、ブレーキ用バ
ット、クラッチ板などの各種駆動装置の構造部材の製造
に原料粉末として用いた場合にすぐれた性能を発揮する
ようになるなど工業上有用な効果をもたらすものである
。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＣｏまたはＣｏ基合金からなる素地に、粉末中心
   部を通るあらゆる断面において、粉末中心部と粉末周辺
   部との間に、微細な酸化物硬質粒子の凝集体で構成され
   た環状層が存在することを特徴とするＣｏ基合金粉末。
2. （２）上記酸化物硬質粒子が、Ｃｏと固溶体を形成し、
   酸素との親和力がＣｏより大きい酸化性元素の酸化物か
   らなることを特徴とする上記特許請求の範囲第（１）項
   記載のＣｏ基合金粉末。
3. （３）上記酸化物硬質粒子が、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、
   Ｃｒ、Ｗ、Ｈｒ、Ｂｅ、Ｎｂ、およびＺｒの酸化物のう
   ちの１種または２種以上からなることを特徴とする上記
   特許請求の範囲（１）項記載のＣｏ基合金粉末。
4. （４）酸化性元素を１〜３０重量％含有するＣｏ基合金
   粉末素材に、 酸化性雰囲気中、１０５０〜１３５０℃の温度に所定時
   間保持、 の条件で酸化処理を施して、主体が酸化コバルトからな
   る素地に、粉末中心部を通るあらゆる断面において、粉
   末中心部と粉末周辺部との間に、微細なＣｏと上記酸化
   性元素の複合酸化物が主体の凝集体で構成された環状層
   が存在する酸化物粉末を形成し、 ついて、上記酸化物粉末に、 還元性雰囲気中、２００〜５００℃の温度に所定時間保
   持、 の条件で還元処理を施して、酸化コバルトを主体とする
   素地をＣｏまたはＣｏ基合金に還元すると共に、上記複
   合酸化物が主体の凝集体で構成された環状層を、主体が
   上記酸化性元素の酸化物からなる微細な酸化物硬質粒子
   で構成された環状層とすることを特徴とするＣｏ基合金
   粉末の製造方法。
5. （５）上記酸化性元素が、Ｃｏと固溶体を形成し、酸素
   との親和力がＣｏより大きい元素からなることを特徴と
   する上記特許請求の範囲第（４）項記載のＣｏ基合金粉
   末の製造方法。
6. （６）上記酸化性元素が、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ
   、Ｗ、Ｈｆ、Ｂｅ、Ｎｂ、およびＺｒのうちの１種また
   は２種以上からなることを特徴とする上記特許請求の範
   囲第（４）項記載のＣｏ基合金粉末の製造方法。
7. （７）上記酸化処理が、上記Ｃｏ基合金粉末素材を流動
   化させながら行なわれることを特徴とする上記特許請求
   の範囲第（４）項記載のＣｏ基合金粉末の製造方法。