JPH0475847B2 - - Google Patents

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JPH0475847B2
JPH0475847B2 JP61183252A JP18325286A JPH0475847B2 JP H0475847 B2 JPH0475847 B2 JP H0475847B2 JP 61183252 A JP61183252 A JP 61183252A JP 18325286 A JP18325286 A JP 18325286A JP H0475847 B2 JPH0475847 B2 JP H0475847B2
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JP
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powder
particle size
proportion
metal
molar ratio
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JP61183252A
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Yasuhiro Shimizu
Masaaki Tobioka
Toshio Nomura
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication of JPH0475847B2 publication Critical patent/JPH0475847B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】
産業上の技術分野 本発明はTi(CN)基焼結硬質合金切削工具を
製造するにあたつて、焼結中に脱窒現象を生じが
たいため焼結性が著しく改善される複炭窒化物の
製造法を提供することにある。 技術背景 TiC基焼結硬質合金は、WC基焼結硬質合金に
比べ鋼との耐溶着性に優れるため、仕上げ切削を
中心にWC基焼結硬質合金にかわつて使用されて
いる。TiC基焼結硬質合金は、切削工具としてみ
ると耐塑性変形性、耐熱疲労性が劣るため、その
使用領域は限られたものであつたが、窒化物を添
加するとこれ等の特性が著しく改善されることが
知られている。(特公昭49−1364号) このTiC基焼結硬質合金に窒化物を添加したTi
(CN)基焼結硬質合金(以下サーメツトと称す)
はたしかに、窒化物を添加したことによつて硬質
相が著しく微粒化するため、TiC基焼結硬質合金
の欠点であつた耐塑性変形性、耐熱疲労性が著し
く改善されるものゝ、焼結硬質合金の一般的な製
造法である真空焼結中に添加した窒化物が分解
し、いわゆる脱窒現象を生じるため焼結して得ら
れたサーメツトに残留する窒素量は、焼結前に比
べ大幅に減少することから窒化物添加効果が少な
くなると、さらには窒化物が分解する際生じた窒
素ガスが、該サーメツトの焼結性を損ねることな
どが知られている。そのため特公昭49−1364号で
は、該サーメツトを真空中ではなく窒素雰囲気中
で焼結することによつて窒化物の分解をおさえる
技術が開示されている。たしかにこの方法に従つ
て窒素雰囲気中で焼結すると一定の窒素分圧(通
常50〜80Torr)までは、満足に焼結しうるがそ
れ以上の窒素分圧下では焼結時に該サーメツトか
ら脱ガスが不十分となり、得られたサーメツトに
ポアが残留するためサーメツトに添加しうる窒化
物にはおのずと制限があつた。 発明の開示 発明者は、上記問題点を解決するため種々検討
した結果、Ti、Ta、Wの複炭窒化物をあらかじ
め製造しておくと、この複炭窒化物はTiとNに
富む芯部をTa、WとCに富む周辺部が包囲した
2相構造をもつこと、そしてNに富む相は焼結中
に結合金属とは直接接しないため、焼結中の脱窒
は最小におさえられることを見出した。 以下限定理由について説明する。 イ 複炭窒化物の組成 特公昭56−51201号ではTiとWおよびTiと
Moの複炭窒化物が提案されている。しかし実
際にはTaを添加するとサーメツトの耐熱疲労
性が著しく向上することから、Taを添加する
のが一般的である。又Wはサーメツトの靭性上
不可欠であることから、複炭窒化物の組成とし
ては金属成分としてTi、Ta、WおよびMoが
好ましい。 ロ 複炭窒化物の組成範囲 本発明はTi(CN)基焼結硬質合金の硬質相
の原料に関する。そのため金属成分における
Tiの割合が原子比で0.5以下になると、該サー
メツトの耐摩耗性が0.9以上では靭性が不足す
るため好ましくない。非金属成分におけるNの
割合が原子比で0.2以下では窒化物添加効果が
乏しく、0.8以上では該サーメツトの硬度が低
くなりすぎ好ましくない。 又MoはWの10%以上50%以下置換してもよ
い。10%以下の置換では差が少なく、50%以上
の置換はサーメツトの強度を低下させるため好
ましくない。10%から50%置換すると焼結性を
向上させる。 また、Ta又はTa化合物中のTaの一部をZr、
Hf、Nbの1種又は2種以上で置換することに
よつて高温強度が向上し、その置換量は原子比
で10%以上50%以下であり、10%以下では置換
の効果が少く、50%以上ではサーメツトの靭性
が低下する。 ハ 反応温度範囲 1500℃以下では固溶が不十分で好ましくなく
2100℃以上では粒成長が著しくなり好ましくな
い。 ニ 出発原料 Tiの供給源としては金属Ti又はTiH2、TiC、
TiCNTiN等のTi化合物粉末を用いると同粉末
は極めて反応性に富み、固溶が容易に進行す
る。 また、他の粉末中の酸素を還元し複炭窒化物
中の酸素を低く抑える働きもあり好ましい。 Taの供給源としてはTa金属又はTaC、
TaN、TaCNTaの酸化物等のTa化合物を用い
ると組成のコントロールが容易で不純物の少な
い複炭窒化物を得ることが可能となり好まし
い。Wの供給源としてはW金属粉末又はW2C、
WC、WO3等のW化合物を用いると組成のコン
トロールが容易で不純物の少ない複炭窒化物を
得ることが可能となり好ましい。またこれらの
化合物と金属粉末を2種以上組合せることより
固溶が促進する効果がある。 以下実施例によつて詳細に説明する。 実施例 1 複炭窒化物(Ti、Ta、W)(C、N)の金属
中に占めるTiの割合がモル比で0.80、Taの割合
がモル比で0.10、Wの割合がモル比で0.10になる
様に、TiH2粉末(粒度2.5μ)、Ta金属粉末(粒
度3.0μ)、W金属粉末(粒度3.0μ)、炭素粉末(粒
度0.1μ)、を配合し、ボールミルで混合後造粒し、
窒素分圧200Torrで各種温度にて処理した。得ら
れた粉末の組成を第1表に示す。
【表】 実施例 2 複炭窒化物(Ti、Ta、W、Mo)(C、N)中
の金属中に占めるTiの割合がモル比で0.77、Ta
の割合がモル比で0.07、Wの割合がモル比で
0.10、Moの割合がモル比で0.06になる様に、
TiH2粉末(粒度2.5μ)、TaN粉末(粒度1.5μ)、
W金属粉末(粒度3.0μ)、Mo2C粉末(粒度1.5μ)、
炭素粉末(粒度0.1μ)を配合しボールミルで混合
後、造粒し窒素分圧20Torr、温度1700℃で処理
した。 得られた複炭窒化物とCo、Ni粉末を加え湿式
混合後型押し成形した。この圧粉体を真空中1200
℃まで加熱した後、窒素分圧5Torrにて1480℃で
1.5時間焼結した。 得られたサーメツトの組成は(Ti0.77Ta0.07
W0.10Mo0.06)(C0.72N0.280.97−10wt%Co−5wt%
Niであつた。(本サーメツトをAとする)Aと同
一の組成になるようにTiCN、TaC、WC、Mo、
Co、Ni粉末を湿式混合し、型押成形後、Aと同
一条件で焼結した。得られたサーメツト(このサ
ーメツトをBとする)の組成は、(Ti0.77Ta0.07
W0.10Mo0.06)(C0.81N0.190.95−10wt%Co−5wt%
Niとなり、Bの方が窒素の残留量が少なく、本
発明の効果がわかつた。 AとBでさらに以下の条件で切削テストを行つ
た。 切削条件1:被削材 SNCM439(HB=260) 切削速度 150m/min 送 り 0.3mm/min 切込み 4.5mm チツプ形状 SNMG432ENZ ホルダー PSBNR2525−43 水溶性切削油使用 切削時間 10分間 Aはフランク摩耗が0.21mmであつたのに対し、
Bは刃先の塑性変形量が大きく7分20秒しか切削
できなかつた。 実施例 3 複炭窒化物(Ti、Ta、W)(C、N)の金属
に占めるTiの割合がモル比で0.6、Taの割合がモ
ル比で0.2、Wの割合がモル比で0.2となり、又非
金属に占めるNの割合が0.1〜0.9の間で種々変化
するようにTiH2粉末(粒度2.5μ)、TaC粉末(粒
度1.5μ)、W2C粉末(粒度1.5μ)、炭素粉末(粒度
0.1μ)を配合し、窒素分圧0.5Torr〜2atm、温度
1600〜2000℃で処理した。 得られた複炭窒化物を用いサーメツトを試作し
た。このサーメツトの硬度抗折力を第2表に示
す。
【表】 実施例 4 実施例2におけるWの供給源W金属の50wt%
をWCで置換して同様の方法で複炭窒化物を作
り、更にサーメツトを試作した。これを切削条件
1で切削テストを行つたところフランク摩耗0.20
mmと良好な結果であつた。 実施例 5 複炭窒化物(Ti、Ta、W)(C、N)中の金
属中に占めるTiの割合がモル比で0.80、Taの割
合がモル比で0.10、Wの割合がモル比0.10になる
様に、TiH2粉末(粒度2.5μ)、Ta金属粉末(粒
度3.0μ)、WO3粉末(粒度0.2μ)、炭素粉末(粒度
0.1μ)を配合しボールミルで配合後、造粒し窒素
分圧200Torrで各種温度にて処理した。 得られた粉末の組成を第3表に示す。
【表】
【表】 実施例 6 複炭窒化物(Ti、Ta、W、Mo)(C、N)中
の金属中に占めるTiの割合がモル比で0.85、Ta
の割合がモル比で0.08、Wの割合がモル比で
0.05、Moの割合がモル比で0.02になる様に、
TiH2粉末(粒度2.5μ)、TaC粉末(粒度1.5μ)、
WO2粉末(粒度0.3μ)、MoO2粉末(粒度0.3μ)、
炭素粉末(粒度0.1μ)を配合しボールミルで混合
後、造粒し窒素分圧20Torr、温度700℃で処理し
た。得られた複炭窒化物とCo、Ni粉末を加え湿
式混合後型押し成形した。この圧粉体を真空中
1200℃まで加熱した後、窒素分圧5Torrにて1480
℃で1.5時間焼成した。 得られたサーメツトの組成は(Ti0.85Ta0.08
W0.05Mo0.02)(C0.44N0.560.97−10wt%Co−5wt%
Niであつた。(本サーメツトをAとする)Aと同
一の組成になるようにTiCN、TaC、WC、Mo、
Co、Ni粉末を湿式混合し、型押成形後、Aと同
一条件で焼結した。得られたサーメツト(このサ
ーメツトをBとする)の組成は(Ti0.85Ta0.08
W0.05Mo0.02)(C0.50N0.500.96−10wt%Co−5wt%
Niとなり、Bの方が窒素の残留量が少なく、本
発明の効果がわかつた。 AとBでさらに以下の条件で切削テストを行つ
た。 切削条件1:被削下 SNCM439(HB=260) 切削速度 150m/min 送 り 0.3mm/min 切込み 1.5mm チツプ形状 SNMG432ENZ ホルダー PSBNR2525−43 水溶性切削油使用 切削時間 10分間 Aはフランジ摩耗が0.25mmであつたのに対し、
Bは刃先の塑性変形量が大きく7分30秒しか切削
できなかつた。 実施例 7 複炭窒化物(Ti、Ta、W)(C、N)の金属
に占めるTiの割合がモル比で0.6、Taの割合がモ
ル比で0.2、Wの割合がモル比で0.2となり、又非
金属に占めるNの割合が0.1〜0.9の間で種々変化
するようにTiH2粉末(粒度2.5μ)、Ta金属粉末
(粒度3.0μ)、WO3粉末(粒度0.3μ)を配合し、窒
素分圧0.5Torr〜2tam、温度1600〜2000℃で処理
した。 得られた複炭窒化物を用いサーメツトを試作し
た。このサーメツトの硬度抗折力を第4表に示
す。
【表】 実施例 8 複炭窒化物(Ti、Ta、W)(C、N)の金属
に占めるTiの割合がモル比で0.80、Taの割合が
モル比で0.10、Wの割合がモル比0.10になる様
に、TiCおよびTiN粉末(粒度1.5μ)、Ta金属粉
末(粒度3.0)、W金属粉末(粒度3.0μ)、炭素粉
末(粒度0.1μ)を配合しボールミルで混合後、造
粒し窒素分圧200Torrrで各種温度にて処理した。 得られた粉末の組成を第5表に示す。
【表】 実施例 9 複炭窒化物(Ti、Ta、W、Mo)(C、N)中
の金属中に占めるTiの割合がモル比で0.85、Ta
の割合がモル比で0.04、Wの割合がモル比で
0.08、Moの割合がモル比で0.03になる様に、Ti
(C0.4N0.6)粉末(粒度1.5μ)、TaC粉末(粒度
1.5μ)、W金属粉末(粒度3.0μ)、Mo金属粉末
(粒度3.0μ)、炭素粉末(粒度0.1μ)を配合しボー
ルミルで混合後、造粒し窒素分圧20Torr、温度
1700℃で処理した。得られた複炭窒化物にCo、
Ni粉末を加え湿式混合後型押し成形した。この
圧粉体を真空中1200℃まで加熱した後、窒素分圧
5Torrにて1480℃で1.5時間焼結した。 得られたサーメツトの組成は(Ti0.85Ta0.04
W0.08Mo0.03)(C0.46N0.540.99−10wt%Co−5wt%
Niであつた。(本サーメツトをAとする)Aと同
一の組成になるようにTiCN、TaC、WC、
MoCo、Ni粉末を湿式混合し、型押成形後、Aと
同一条件で焼結した。得られたサーメツト(この
サーメツトをBとする)の組成は(Ti0.85Ta0.04
W0.08Mo0.03)(C0.57N0.430.98−10wt%Co−5wt%
Niとなり、Bの方が窒素の残留量が少なく、本
発明の効果がわかつた。 AとBでさらに以下の条件で切削テストを行つ
た。 切削条件1:被削材 SNCM439(HB=260) 切削速度 150m/min 送 り 0.3mm/min 切込み 1.5mm チツプ形状 SNMG432ENZ ホルダー PSBNR2525−43 水溶性切削油使用 切削時間 10分間 Aはフランク摩耗が0.22mmであつたのに対し、
Bは刃先の塑性変形量が大きく9分50秒しか切削
できなかつた。 実施例 10 複炭窒化物(Ti、Ta、W)(C、N)の金属
に占めるTiの割合がモル比で0.6、Taの割合がモ
ル比で0.2、Wの割合がモル比で0.2となり、又非
金属に占めるNの割合が0.1〜0.9の間で種々変化
するようにTiCおよびTiN粉末(粒度1.5μ)、Ta
金属粉末(粒度3.0μ)、WC粉末(粒度1.5μ)、炭
素粉末(粒度0.1μ)を配合し、窒素分圧0.5Torr
〜2atm、温度1600〜2000℃で処理した。 得られた複炭窒化物を用いサーメツトを試作し
た。このサーメツトの硬度抗折力を第6表に示
す。
【表】
【表】 実施例 11 実施例10においてTaの割合の10%を、それぞ
れZr、Hf、Nbで置換した合金を試作した。この
時の非金属中のNの割合は0.70とした。これを置
換しない場合の合金と比較したところ、置換しな
かつた場合の合金の高温硬度(1000℃における)
がHv=580Kg/mm2であつたのに対し、Zr置換の場
合、Hv=670Kg/mm2、Hf置換の場合、Hv=690
Kg/mm2、Nb置換の場合、Hv=720Kg/mm2となつ
た。 実施例 12 複炭窒化物(Ti、Ta、W)(C、N)中の金
属中に占めるTiの割合がモル比で0.80、Taの割
合がモル比で0.10、Wの割合がモル比で0.10にな
る様に、Ti金属粉末(粒度3.0μ)、Ta金属粉末
(粒度3.5μ)、WO3粉末(粒度0.3μ)、炭素粉末
(粒度0.1μ)を配合しボールミルで混合後、造粒
し窒素分圧200Torrで各種温度にて処理した。 得られた粉末の組成を第7表に示す。
【表】 実施例 13 複炭窒化物(Ti、Ta、W、Mo)(C、N)中
の金属中に占めるTiの割合がモル比で0.72、Ta
の割合がモル比で0.09、Wの割合がモル比で
0.10、Moの割合がモル比で0.09になる様に、Ti
(C0.4N0.6)粉末(粒度1.5μ)、Ta金属粉末(粒度
3.0μ)、WO3粉末(粒度0.3μ)、炭素粉末(粒度
0.1μ)を配合しボールミルで混合後、造粒し窒素
分圧20Torr、温度1700℃で処理した。 得られた複炭窒化物にCo、Ni粉末を加え湿式
混合後型押し成形した。この圧粉体を真空中1200
℃まで加熱した後、窒素分圧5Torrにて1480℃で
1.5時間焼結した。 得られたサーメツトの組成は(Ti0.72Ta0.09
W0.10Mo0.09)(C0.33N0.670.98−10wt%Co−5wt%
Niであつた。(本サーメツトをAとする)Aと同
一の組成になるようにTiCN、TaC、WC、
MoCo、Ni粉末を湿式混合し、型押成形後、Aと
同一条件で焼結した。得られたサーメツト(この
サーメツトをBとする)の組成は(Ti0.72Ta0.09
W0.10Mo0.09)(C0.45N0.550.97−10wt%Co−5wt%
Niとなり、Bの方が窒素の残留量が少なく、本
発明の効果がわかつた。 AとBで更に以下の条件で切削テストを行つ
た。 切削条件1:被削材 SNCM439(HB=260) 切削速度 150m/min 送 り 0.3mm/min 切込み 1.5mm チツプ形状 SNMG432ENZ ホルダー PSBNR2525−43 水溶性切削油使用 切削時間 10分間 Aはフランク摩耗が0.12mmであつたのに対し、
Bは刃先の塑性変形量が大きく3分20秒しか切削
できなかつた。 実施例 14 複炭窒化物(Ti、Ta、W)(C、N)の金属
に占めるTiの割合がモル比で0.6、Taの割合がモ
ル比で0.2、Wの割合がモル比で0.2となり、又非
金属に占めるNの割合が0.1〜0.9の間で種々変化
するようにTi金属粉末(粒度3.0μ)、TaC粉末
(粒度1.5μ)、WO3粉末(粒度0.3μ)、炭素粉末
(粒度0.1μ)を配合し、窒素分圧0.5Torr〜2tam、
温度1600〜2000℃で処理した。 得られた複炭窒化物を用いサーメツトを試作し
た。このサーメツトの硬度抗折力を第8表に示
す。
【表】
【表】 実施例 15 複炭窒化物(Ti、Ta、W)(C、N)中の金
属中に占めるTiの割合がモル比で0.80、Taの割
合がモル比で0.10、Wの割合がモル比で0.10にな
る様に、Ti金属粉末(粒度3.0μ)、Ta2O5粉末
(粒度0.3μ)、WO3粉末(粒度0.3μ)、炭素粉末
(粒度0.1μ)を配合しボールミルで混合後、造粒
し窒素分圧200Torrで各種温度にて処理した。 得られた粉末の組成を第9表に示す。
【表】 実施例 16 複炭窒化物(Ti、Ta、W、Mo)(C、N)の
金属中に占めるTiの割合がモル比で0.75、Taの
割合がモル比で0.05、Wの割合がモル比で0.10
と、Moの割合がモル比で0.10になる様に、TiC.
粉末、TiN粉末(各粒度1.5μ)、Ta2O5粉末(粒
度0.3μ)、WO2粉末(粒度0.3μ)、Mo粉末(粒度
1.5μ)、炭素粉末(粒度0.1μ)を配合しボールミ
ルで混合後、造粒し窒素分圧20Torr、温度1700
℃で処理した。 得られた複炭窒化物にCo、Ni粉末を加え湿式
混合後型押し成形した。この圧粉体を真空中1200
℃まで加熱した後、窒素分圧5Torrにて1480℃で
1.5時間焼結した。 得られたサーメツトの組成は(Ti0.75Ta0.05
W0.10Mo0.10)(C0.38N0.620.98−10wt%Co−5wt%
Niであつた。(本サーメツトをAとする)Aと同
一の組成になるようにTiCN、TaC、WC、Mo、
Co、Ni粉末を湿式混合し、型押成形後、Aと同
一条件で焼結した。得られたサーメツト(このサ
ーメツトをBとする)の組成は(Ti0.75Ta0.05
W0.10Mo0.10)(C0.45N0.55)−10wt%Co−5wt%Ni
となり、Bの方が窒素の残留量が少なく、本発明
の効果がわかつた。 AとBで更に以下の条件で切削テストを行つ
た。 切削条件1:被削材 SNCM439(HB=260) 切削速度 150m/min 送 り 0.3mm/min 切込み 1.5mm チツプ形状 SNMG432ENZ ホルダー PSBNR2525−43 水溶性切削油使用 切削時間 10分間 Aはフランク摩耗が0.15mmであつたのに対し、
Bは刃先の塑性変形量が大きく8分50秒しか切削
できなかつた。 実施例 17 複炭窒化物(Ti、Ta、W)(C、N)の金属
に占めるTiの割合がモル比で0.6、Taの割合がモ
ル比で0.2、Wの割合がモル比で0.2となり、又非
金属に占めるNの割合が0.1〜0.9の間で種々変化
するようにTi金属粉末(粒度2.5μ)、Ta2O5粉末
(粒度0.3μ)、WO3粉末(粒度0.2μ)、炭素粉末
(粒度0.1μ)を配合し、窒素分圧0.5Torr〜2atm、
温度1600〜2000℃で処理した。 得られた複炭窒化物を用いサーメツトを試作し
た。このサーメツトの硬度抗折力を第10表に示
す。
【表】 実施例 18 実施例2におけるTiの供給源TiC、TiNのそれ
ぞれの50wt%をTi金属で置換して、同様の方法
で複炭窒化物を作り、更にサーメツトを試作し
た。 これを切削条件1で切削テストを行つたとこ
ろ、フランク摩耗0.17mmと、良好な結果であつ
た。 実施例 19 複炭窒化物(Ti、Ta、W)(C、N)の金属
に占めるTiの割合がモル比で0.80、Taの割合が
モル比で0.10、Wの割合がモル比で0.10となる様
に、TiH2粉末(粒度2.5μ)、Ta2O5粉末(粒度
0.3μ)、W金属粉末(粒度1.5μ)、炭素粉末(粒度
0.1μ)を配合しボールミルで混合後、造粒し窒素
分圧200Torrで各種温度にて処理した。 得られた粉末の組成を第11表に示す。
【表】
【表】 実施例 20 複炭窒化物(Ti、Ta、W、Mo)(C、N)中
の金属中に占めるTiの割合がモル比で0.88、Ta
の割合がモル比で0.04、Wの割合がモル比で0.04
と、Moの割合がモル比で0.04になる様に、TiH2
粉末(粒度2.5μ)、Ta2O5粉末(粒度0.3μ)、WC
粉末(粒度0.5μ)、Mo2C粉末(粒度2.0μ)、C粉
末(粒度0.1μ)を配合しボールミルで混合後、造
粒し窒素分圧20Torr、温度1700℃で処理した。 得られた複炭窒化物にCo、Ni粉末を加え湿式
混合後型押し成形した。この圧粉体を真空中1200
℃まで加熱した後、窒素分圧5Torrにて1480℃で
1.5時間焼結した。 得られたサーメツトの組成は(Ti0.88Ta0.04
W0.04Mo0.04)(C0.47N0.530.98−10wt%Co−5wt%
Niであつた。(本サーメツトをAとする)Aと同
一の組成になるようにTiCN、TaC、WC、Mo、
Co、Ni粉末を湿式混合し、型押成形後、Aと同
一条件で焼結した。得られたサーメツト(このサ
ーメツトをBとする)の組成は(Ti0.88Ta0.04
W0.04Mo0.04)(C0.51N0.49)−10wt%Co−5wt%Ni
となり、Bの方が窒素の残留量が少なく、本発明
の効果がわかつた。 AとBでさらに以下の条件で切削テストを行つ
た。 切削条件1:被削材 SNCM439(HB=260) 切削速度 150m/min 送 り 0.3mm/min 切込み 1.5mm チツプ形状 SNMG432ENZ ホルダー PSBNR2525−43 水溶性切削油使用 切削時間 10分間 Aはフランク摩耗が0.20mmであつたのに対し、
Bは刃先の塑性変形量が大きく5分55秒しか切削
できなかつた。 実施例 21 複炭窒化物(Ti、Ta、W)(C、N)の金属
に占めるTiの割合がモル比で0.6、Taの割合がモ
ル比で0.2、Wの割合がモル比で0.2となり、又非
金属に占めるNの割合が0.1〜0.9の間で種々変化
するようにTiH2粉末(粒度2.5μ)、Ta2O5粉末
(粒度0.3μ)、W金属粉末(粒度1.5μ)、炭素粉末
(粒度0.1μ)を配合し、窒素分圧0.5Torr〜2tam、
温度1600〜2000℃で処理した。 得られた複炭窒化物を用いサーメツトを試作し
た。このサーメツトを硬度抗折力を第12表に示
す。
【表】 実施例 22 複炭窒化物(Ti、Ta、W)(C、N)の金属
中に占めるTiの割合がモル比で0.80、Taの割合
がモル比で0.10、Wの割合がモル比で0.10となる
様に、Ti金属粉末(粒度3.0μ)、Ta2O5粉末(粒
度0.3μ)、W金属粉末(粒度3.0μ)、炭素粉末(粒
度0.1μ)を配合しボールミルで混合後、造粒し窒
素分圧200Torrで各種温度にて処理した。 得られた粉末の組成を第13表に示す。
【表】 実施例 23 複炭窒化物(Ti、Ta、W、Mo)(C、N)中
の金属中に占めるTiの割合がモル比で0.84、Ta
の割合がモル比で0.10、Wの割合がモル比で0.04
と、Moの割合がモル比で0.02になる様に、Ti
(C0.5N0.5)粉末(粒度1.5μ)、Ta2O5粉末(粒度
0.3μ)、W金属粉末(粒度3.0μ)、Mo金属粉末
(粒3.0μ)、炭素粉末(粒度0.1μ)を配合しボール
ミルで混合後、造粒し窒素分圧20Torr、温度
1700℃で処理した。 得られた複炭窒化物にCo、Ni粉末を加え湿式
混合後型押し成型した。この圧粉体を真空中1200
℃まで加熱した後、窒素分圧5Torrにて1480℃で
1.5時間焼結した。 得られたサーメツトの組成は(Ti0.84Ta0.10
W0.04Mo0.02)(C0.57N0.430.97−10wt%Co−5wt%
Niであつた。(本サーメツトをAとする)Aと同
一の組成になるようにTiCN、TaC、WC、Mo、
Co、Ni粉末を湿式混合し、型押成型後、Aと同
一条件で焼結した。得られたサーメツト(このサ
ーメツトをBとする)の組成は(Ti0.84Ta0.10
W0.04Mo0.02)(C0.62N0.38)−10wt%Co−5wt%Ni
となり、Bの方が窒素の残留量が少なく、本発明
の効果がわかつた。 AとBで更に以下の条件で切削テストを行つ
た。 切削条件1:被削材 SNCM439(HB=260) 切削速度 150m/min 送 り 0.3mm/min 切込み 1.5mm チツプ形状 SNMG432ENZ ホルダー PSBNR2525−43 水溶性切削油使用 切削時間 10分間 Aはフランク摩耗が0.25mmであつたのに対し、
Bは刃先の塑性変形量が大きく8分40秒しか切削
できなかつた。 実施例 24 複炭窒化物(Ti、Ta、W)(C、N)の金属
中に占めるTiの割合がモル比で0.6、Taの割合が
モル比で0.2、Wの割合がモル比で0.2となり、又
非金属に占めるNの割合が0.1〜0.9の間で種々変
化するようにTi金属粉末(粒度3.0μ)、Ta2O5
末(粒度0.3μ)、W金属粉末(粒度3.0μ)、炭素粉
末(粒度0.1μ)を配合し、窒素分圧0.5Torr〜
2atm、温度1600〜2000℃で処理した。 得られた複炭窒化物を用いサーメツトを試作し
た。このサーメツトの硬度抗折力を第14表に示
す。
【表】
【表】 実施例 25 実施例24においてTaの割合の30%を、それぞ
れZr、Hf、Nbで置換した合金を試作した。この
時の非金属中のNの割合は0.32とした。これを置
換しない場合の合金と比較したところ、置換しな
かつた場合の合金の高温硬度(1000℃における)
がHv=690Kg/mm2であつたのに対し、Zr置換の場
合、Hv=790Kg/mm2、Hf置換の場合、Hv=820
Kg/mm2、Nb置換の場合、Hv=740Kg/mm2となつ
た。 実施例 26 複炭窒化物(Ti、Ta、W)(C、N)中の金
属中に占めるTiの割合がモル比で0.80、Taの割
合がモル比で0.10、Wの割合がモル比で0.10にな
る様に、Ti金属粉末(粒度3.0μ)、Ta金属粉末
(粒度3.0μ)、W金属粉末(粒度3.0μ)、炭素粉末
(粒度0.1μ)を配合しボールミルで混合後、造粒
し窒素分圧200Torrで各種温度にて処理した。 得られた粉末の組成を第15表に示す。
【表】 実施例 27 複炭窒化物(Ti、Ta、W、Mo)(C、N)中
の金属中に占めるTiの割合がモル比で0.55、Ta
の割合がモル比で0.15、Wの割合がモル比で
0.15、Moの割合がモル比で0.15になる様に、Ti
金属粉末(粒度3.0μ)、Ta金属粉末(粒度3.0μ)、
WO粉末(粒度1.5μ)、Mo金属粉末(粒度3.0μ)、
炭素粉末(粒度0.1μ)を配合しボールミルで混合
後、造粒し窒素分圧20Torr、温度1700℃で処理
した。 得られた複炭窒化物にCo、Ni粉末を加え湿式
混合後型押し成型した。この圧粉体を真空中1200
℃まで加熱した後、窒素分圧5Torrにて1480℃で
1.5時間焼結した。 得られたサーメツトの組成は(Ti0.55Ta0.15
W0.15Mo0.15)(C0.62N0.380.99−10wt%Co−5wt%
Niであつた。(本サーメツトをAとする)Aと同
一の組成になるようにTiCN、TaC、WC、Mo、
Co、Ni粉末を湿式混合し、型押成形後、Aと同
一条件で焼結した。得られたサーメツト(このサ
ーメツトをBとする)の組成は(Ti0.55Ta0.15
W0.15Mo0.15)(C0.79N0.21)−10wt%Co−5wt%Ni
となり、Bの方が窒素の残留量が少なく、本発明
の効果がわかつた。 AとBとで更に以下の条件で切削てすと行つ
た。 切削条件1:被削材 SNCM439(HB=260) 切削速度 150m/min 送 り 0.3mm/min 切込み 1.5mm チツプ形状 SNMG432ENZ ホルダー PSBNR2525−43 水溶性切削油使用 切削時間 10分間 Aはフランク摩耗が0.18mmであつたのに対し、
Bは刃先の塑性変形量が大きく4分20秒しか切削
できなかつた。 実施例 28 複炭窒化物(Ti、Ta、W)(C、N)の金属
に占めるTiの割合がモル比で0.6、Taの割合がモ
ル比で0.2、Wの割合がモル比で0.2となり、又非
金に占めるNの割合が0.1〜0.9の間で種々変化す
るようにTi金属粉末(粒度3.0μ)、TaC粉末(粒
度1.5μ)、W金属粉末(粒度3.0μ)、酸素粉末(粒
度0.1μ)を配合し、窒素分圧0.5Torr〜2atm、温
度1600〜2000℃で処理した。 得られた複炭窒化物を用いサーメツトを試作し
た。このサーメツトを硬度抗折力を第16表に示
す。
【表】 実施例 29 実施例27におけるTaの供給源Ta金属の50wt%
をTaNで置換して同様の方法で複炭窒化物を作
り、更にサーメツトを試作した。 これを切削条件1で切削テストを行つたとこ
ろ、フランク摩耗0.19mmと良好な結果であつた。 実施例 30 実施例28においてTaの割合の20%を、それぞ
れZr、Hf、Nbで置換した合金を試作した。この
時の非金属中のNの割合は0.55とした。これを置
換しない場合の合金と比較したところ、置換しな
かつた場合の合金の高温硬度(1000℃における)
がHv=660Kg/mm2であつたのに対し、Zr置換の場
合、Hv=820Kg/mm2、Hf置換の場合、Hv=790
Kg/mm2、Nb置換の場合、Hv=810Kg/mm2となつ
た。 実施例 31 複炭窒化物(Ti、Ta、W)(C、N)の金属
中に占めるTiの割合がモル比で0.80、Taの割合
がモル比で0.10、Wの割合がモル比で0.10となる
様に、Ti金属粉末(粒度3.0μ)、Ta(C、N)粉
末(粒度2.5μ)、WC粉末(粒度1.5μ)、炭素粉末
(粒度0.1μ)を配合しボールミルで混合後、造粒
し窒素分圧50Torr、温度1700℃で処理した。 得られた複炭窒化物に、Mo、Co、Ni粉末を加
え湿式混合後、型押し成形した。この圧粉体を真
空中1200℃まで加熱した後、窒素分圧75Torrに
て1550℃で1.5時間焼結した。 得られたサーメツトの組成は(Ti0.75Ta0.09
W0.09Mo0.07)(C0.65N0.350.99−9wt%Co−3wt%
Niであつた。(このサーメツトをAとする)次に
Aと同一組成になるようにTiCN、TaCN、WC、
Mo、Co、Ni粉末を湿式混合し、型押成形後、A
と同一条件で焼結した。得られたサーメツト(こ
れをBとする)の組成は(Ti0.75Ta0.09W0.09
Mo0.07)(C0.78N0.220.95−9wt%Co−3wt%Niと
なり、Bの方が窒素の残留量が少なく、本発明の
効果がわかつた。 AとBとで更に以下の条件で切削テストを行つ
た。 切削条件1:被削材 SNCM439(HB=260) 切削速度 150m/min 送 り 0.3mm/min 切込み 1.5mm チツプ形状 SNMG432ENZ ホルダー PSBNR2525−43 水溶性切削油使用 切削時間 10分間 Aはフランク摩耗が0.16mmであつたのに対し、
Bは刃先の塑性変形量が大きく6分50秒しか切削
できなかつた。 実施例 32 実施31においてTaの割合の30%を、それぞれ
Zr、Hf、Nbで置換した合金を試作した。この時
の非金属中のNの割合は0.70とした。これを置換
しない場合の合金と比較したところ、置換しなか
つた場合の合金の高温硬度(1000℃における)が
Hv=580Kg/mm2であつたのに対し、Zr置換の場
合、Hv=620Kg/mm2、Hf置換の場合、Hv=650
Kg/mm2、Nb置換の場合、Hv=690Kg/mm2となつ
た。 発明の効果 本発明は上述した如く、焼結中に脱窒現象が生
じ難い複炭窒化物を製造する方法を提供するもの
であり、本発明による複炭窒化物を窒素含有サー
メツトの原料として適用すると、焼結中の脱窒現
象が抑制され、強度および耐摩耗製の一段と優れ
たサーメツトを得ることが可能となる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Tiを主成分とするTaとWとの複炭窒化物に
    おいて、Tiの供給原料として、金属Ti又は
    TiH2、TiC、TiCN、TiN粉末の1種または2種
    以上、Taの供給原料として金属Ta又はTaC、
    TaN、TaCN、Taの酸化物粉末の1種または2
    種以上、Wの供給原料として金属W又はW化合物
    粉末の1種または2種以上、および炭素粉末とを
    所定の割合で混合し、窒素雰囲気中で1500℃以上
    2100℃以下にて反応させ、該複炭窒化物中の金属
    成分におけるTiの割合が原子比で0.5以上0.9以
    下、非金属成分におけるNの割合が原子比で0.2
    以上0.8以下とすることを特徴とする硬質合金用
    複炭窒化物の製造法。 2 Tiを主成分とするTaとWとの複炭窒化物に
    おいて、Tiの供給原料として、金属Ti又は
    TiH2、TiC、TiCN、TiN粉末の1種または2種
    以上、Taの供給原料として金属TaまたはTaC、
    TaN、TaCN、Taの酸化物粉末の1種または2
    種以上、Wの供給原料として金属WまたはW化合
    物の1種または2種以上で該W又はW化合物中の
    Wの10原子%以上、50原子%以下をMoで置換さ
    れたもの、及び炭素粉末とを所定の割合で混合
    し、窒素雰囲気中で1500℃以上2100℃以下にて反
    応させ、該複炭窒化物中の金属成分におけるTi
    の割合が原子比で0.5以上0.9以下、非金属成分に
    おけるNの割合が原子比で0.2以上0.8以下とする
    ことを特徴とする硬質合金用複炭窒化物の製造
    法。 3 Tiを主成分とするTaとWとの複炭窒化物に
    おいて、Tiの供給原料として、金属Ti又は
    TiH2、TiC、TiCN、TiN粉末の1種または2種
    以上、Taの供給原料として金属Ta又はTaC、
    TaN、TaCN、Taの酸化物粉末の1種または2
    種以上でTaの10原子%以上、50原子%以下をZr、
    Hf、Nbのうち1種又は2種以上で置換した粉
    末、Wの供給原料として金属W又はW化合物粉末
    の1種または2種以上および炭素粉末とを所定の
    割合で混合し、窒素雰囲気中で1500℃以上2100℃
    以下にて反応させ、該複炭窒化物中の金属成分に
    おけるTiの割合が原子比で0.5以上0.9以下、非金
    属成分におけるNの割合が原子比で0.2以上0.8以
    下とすることを特徴とする硬質合金用複炭窒化物
    の製造法。 4 Tiを主成分とするTaとWとの複炭窒化物に
    おいて、Tiの供給原料として、金属Ti又は
    TiH2、TiC、TiCN、TiN粉末の1種または2種
    以上、Taの供給原料として金属Ta又はTaC、
    TaN、TaCN、Taの酸化物粉末の1種または2
    種以上でTaの10原子%以上50原子%以下をZr、
    Hf、Nbのうち1種又は2種以上で置換した粉
    末、Wの供給原料として金属W又はW化合物粉末
    の1種または2種以上でWの10原子%以上50原子
    %以下をMoで置換された粉末および炭素粉末と
    を所定の割合で混合し、窒素雰囲気中で1500℃以
    上2100℃以下にて反応させ、該複炭窒化物中の金
    属成分におけるTiの割合が原子比で0.5以上0.9以
    下、非金属成分におけるNの割合が原子比で0.2
    以上0.8以下とすることを特徴とする硬質合金用
    複炭窒化物の製造法。
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