JPH05195109A - サーメットの製造方法 - Google Patents
サーメットの製造方法Info
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 サーメット原料を成形し、真空焼結後１〜５
０ＭＰａの圧力で熱間等方加圧処理することによるサー
メットの製造方法。 【効果】 ＨＩＰ処理圧力が低圧であるため安全な作業
条件で、大量かつ安価に高強度のサーメットが得られ
る。
０ＭＰａの圧力で熱間等方加圧処理することによるサー
メットの製造方法。 【効果】 ＨＩＰ処理圧力が低圧であるため安全な作業
条件で、大量かつ安価に高強度のサーメットが得られ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はサーメットの製造方法に
関し、更に詳細には高強度のサーメットを安全、安価か
つ大量に製造することのできる方法に関する。
関し、更に詳細には高強度のサーメットを安全、安価か
つ大量に製造することのできる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】サーメットはセラミックスの粒子を金属
で結合させた複合材料で、セラミックスの特性である耐
熱性、高硬度、耐摩耗性と、金属の特性であるねばりや
熱伝導度など、両材料の長所を兼ね備えていることか
ら、切削工具材料、ベアリング材、シール材、高温材料
等として広く用いられている。
で結合させた複合材料で、セラミックスの特性である耐
熱性、高硬度、耐摩耗性と、金属の特性であるねばりや
熱伝導度など、両材料の長所を兼ね備えていることか
ら、切削工具材料、ベアリング材、シール材、高温材料
等として広く用いられている。
【０００３】かかるサーメットの製造方法は通常焼結法
によるが、金属の酸化を防止する目的で真空焼結法が広
く採用されている。そして最近、サーメットの強度を向
上させる目的で真空焼結した後、熱間等方加圧（以下、
「ＨＩＰ」と略す）装置に導入し、ＨＩＰ処理する方法
が報告されている。
によるが、金属の酸化を防止する目的で真空焼結法が広
く採用されている。そして最近、サーメットの強度を向
上させる目的で真空焼結した後、熱間等方加圧（以下、
「ＨＩＰ」と略す）装置に導入し、ＨＩＰ処理する方法
が報告されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＨＩＰ処理は１００〜１５０ＭＰａという高圧下で行わ
れているため種々の問題が生じていた。すなわち、従来
使用されているＨＩＰ装置は、少なくとも１００ＭＰａ
以上の圧力に耐えるよう設計されている必要があるた
め、装置全体の容量に対し、１回に処理できる量は極め
て少量であり、大量生産には不向きである。このため必
然的に製造されるサーメットも高価なるをまぬがれ得な
かった。また、超高圧での操作であるため、安全に対し
て細心の注意が必要であるという問題もあった。従っ
て、本発明は優れた強度を有するサーメットをより安全
性の高い条件で、安価かつ大量に製造する方法を提供す
ることを目的とする。
ＨＩＰ処理は１００〜１５０ＭＰａという高圧下で行わ
れているため種々の問題が生じていた。すなわち、従来
使用されているＨＩＰ装置は、少なくとも１００ＭＰａ
以上の圧力に耐えるよう設計されている必要があるた
め、装置全体の容量に対し、１回に処理できる量は極め
て少量であり、大量生産には不向きである。このため必
然的に製造されるサーメットも高価なるをまぬがれ得な
かった。また、超高圧での操作であるため、安全に対し
て細心の注意が必要であるという問題もあった。従っ
て、本発明は優れた強度を有するサーメットをより安全
性の高い条件で、安価かつ大量に製造する方法を提供す
ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決すべく種々検討した結果、意外にも真空焼結後のＨ
ＩＰ処理を１〜５０ＭＰａの圧力で行っても充分な強度
を有するサーメットが得られることを見出し、本発明を
完成した。
解決すべく種々検討した結果、意外にも真空焼結後のＨ
ＩＰ処理を１〜５０ＭＰａの圧力で行っても充分な強度
を有するサーメットが得られることを見出し、本発明を
完成した。
【０００６】すわわち、本発明は、サーメット原料を成
形し、真空焼結後１〜５０ＭＰａの圧力で熱間等方加圧
処理することを特徴とするサーメットの製造方法を提供
するものである。
形し、真空焼結後１〜５０ＭＰａの圧力で熱間等方加圧
処理することを特徴とするサーメットの製造方法を提供
するものである。
【０００７】本発明の製造方法に用いられるサーメット
原料としては、通常のサーメット原料であれば特に制限
されず、例えばセラミックス材料としては４Ａ族（Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ）、５Ａ族（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）又は６Ａ
族（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ）の元素の炭化物、窒化物又は炭窒
化物等が挙げられる。具体的には、ＴｉＣ、Ｍｏ2Ｃ、
ＷＣ、ＴａＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＺｒＮなどが挙げら
れる。一方、金属材料としては、鉄属、すなわち、Ｆ
ｅ、Ｃｏ、Ｎｉが挙げられる。これらのサーメット原料
の混合組み合せは、得ようとするサーメットの特性に応
じて選択すればよいが、例えばＴｉＣ−Ｍｏ2Ｃ−Ｎ
ｉ、ＴｉＣＮ−ＷＣ−ＴａＣ−Ｍｏ2Ｃ−Ｎｉなどが挙
げられる。また、これらの材料の混合割合もまた目的と
するサーメットの特性により異なるが、例えばＴｉＣ−
Ｍｏ2Ｃ−Ｎｉ系の場合、ＴｉＣ５５〜８８重量％、Ｍ
ｏ2Ｃ１０〜３０重量％、Ｎｉ２〜１５重量％とするの
が好ましい。
原料としては、通常のサーメット原料であれば特に制限
されず、例えばセラミックス材料としては４Ａ族（Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ）、５Ａ族（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ）又は６Ａ
族（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ）の元素の炭化物、窒化物又は炭窒
化物等が挙げられる。具体的には、ＴｉＣ、Ｍｏ2Ｃ、
ＷＣ、ＴａＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＺｒＮなどが挙げら
れる。一方、金属材料としては、鉄属、すなわち、Ｆ
ｅ、Ｃｏ、Ｎｉが挙げられる。これらのサーメット原料
の混合組み合せは、得ようとするサーメットの特性に応
じて選択すればよいが、例えばＴｉＣ−Ｍｏ2Ｃ−Ｎ
ｉ、ＴｉＣＮ−ＷＣ−ＴａＣ−Ｍｏ2Ｃ−Ｎｉなどが挙
げられる。また、これらの材料の混合割合もまた目的と
するサーメットの特性により異なるが、例えばＴｉＣ−
Ｍｏ2Ｃ−Ｎｉ系の場合、ＴｉＣ５５〜８８重量％、Ｍ
ｏ2Ｃ１０〜３０重量％、Ｎｉ２〜１５重量％とするの
が好ましい。
【０００８】これらのサーメット原料は常法に従い、原
料粉末を充分に均一に粉砕混合した後加圧成形や押出成
形などにより成形される。例えば加圧成形は、湿式粉
砕、乾燥、加圧成形、次いで必要に応じて脱脂すること
により実施される。ここで、湿式粉砕は、アトライター
やボールミルにより粉砕されるが、この粉砕は例えばト
ルエン等の溶剤中で行われる。ここでパラフィンワック
ス等の成形助剤を少量添加しておくのが好ましい。続く
乾燥工程は、通常、噴霧乾燥やロータリーエバポレータ
による減圧乾燥が採用される。加圧成形は、一軸加圧成
形又は冷間等方加圧成形等により実施される。なお、成
形助剤を使用した場合には成形後、窒素気流中あるいは
真空中で数百℃に１時間程度保持し、脱脂するのが好ま
しい。
料粉末を充分に均一に粉砕混合した後加圧成形や押出成
形などにより成形される。例えば加圧成形は、湿式粉
砕、乾燥、加圧成形、次いで必要に応じて脱脂すること
により実施される。ここで、湿式粉砕は、アトライター
やボールミルにより粉砕されるが、この粉砕は例えばト
ルエン等の溶剤中で行われる。ここでパラフィンワック
ス等の成形助剤を少量添加しておくのが好ましい。続く
乾燥工程は、通常、噴霧乾燥やロータリーエバポレータ
による減圧乾燥が採用される。加圧成形は、一軸加圧成
形又は冷間等方加圧成形等により実施される。なお、成
形助剤を使用した場合には成形後、窒素気流中あるいは
真空中で数百℃に１時間程度保持し、脱脂するのが好ま
しい。
【０００９】本発明においては、上記の常法により成形
された成形体を真空焼結後１〜５０ＭＰａの圧力でＨＩ
Ｐ処理する。圧力が１ＭＰａ未満では充分な強度を有す
るサーメットが得られない。すなわち、ＨＩＰ処理にお
ける圧力を１ＭＰａ未満とした場合、得られたサーメッ
トの断面を観察すると、破壊源となり得る粗大ポアが存
在するが、１〜５０ＭＰａの圧力でＨＩＰ処理したサー
メットでは当該粗大ポアが消滅するかあるいは破壊源の
臨界寸法より十分小さくなり、強度が向上する。また、
５０ＭＰａを超える圧力でＨＩＰ処理しても、強度の向
上はあまり見られない。
された成形体を真空焼結後１〜５０ＭＰａの圧力でＨＩ
Ｐ処理する。圧力が１ＭＰａ未満では充分な強度を有す
るサーメットが得られない。すなわち、ＨＩＰ処理にお
ける圧力を１ＭＰａ未満とした場合、得られたサーメッ
トの断面を観察すると、破壊源となり得る粗大ポアが存
在するが、１〜５０ＭＰａの圧力でＨＩＰ処理したサー
メットでは当該粗大ポアが消滅するかあるいは破壊源の
臨界寸法より十分小さくなり、強度が向上する。また、
５０ＭＰａを超える圧力でＨＩＰ処理しても、強度の向
上はあまり見られない。
【００１０】真空焼結は、通常、５Ｐａ程度の真空度
で、１５分〜４時間、１３００〜１５５０℃に加熱する
ことにより行われる。続いて行われるＨＩＰ処理は、圧
力を１〜５０ＭＰａとする以外は常法により行われる
が、通常アルゴン、窒素などの不活性ガス中で、１５分
〜４時間、１２５０〜１５００℃に加熱し、１〜５０Ｍ
Ｐａの圧力で等方加圧することにより行われる。
で、１５分〜４時間、１３００〜１５５０℃に加熱する
ことにより行われる。続いて行われるＨＩＰ処理は、圧
力を１〜５０ＭＰａとする以外は常法により行われる
が、通常アルゴン、窒素などの不活性ガス中で、１５分
〜４時間、１２５０〜１５００℃に加熱し、１〜５０Ｍ
Ｐａの圧力で等方加圧することにより行われる。
【００１１】ここで、真空焼結とＨＩＰ処理は、各々別
々の装置で行ってもよいが、これらを同一装置内で行っ
てもよい。真空焼結炉内で真空焼結を行い、次いでこれ
をＨＩＰ装置に移してＨＩＰ処理する場合には、圧力は
２０〜５０ＭＰａとするのがより好ましい。また、真空
焼結とＨＩＰ処理とを同一装置内で行う場合には、圧力
は１〜２０ＭＰａとするのがより好ましい。
々の装置で行ってもよいが、これらを同一装置内で行っ
てもよい。真空焼結炉内で真空焼結を行い、次いでこれ
をＨＩＰ装置に移してＨＩＰ処理する場合には、圧力は
２０〜５０ＭＰａとするのがより好ましい。また、真空
焼結とＨＩＰ処理とを同一装置内で行う場合には、圧力
は１〜２０ＭＰａとするのがより好ましい。
【００１２】
【実施例】次に実施例を挙げて本発明を詳細に説明する
が、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
が、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
【００１３】実施例１ 平均粒径がいずれも約２μm のＴｉＣ、Ｍｏ2Ｃ及びＮ
ｉ粉末を使用し、ＴｉＣが７５重量％、Ｍｏ2Ｃが１５
重量％、Ｎｉが１０重量％の割合で混合した。この混合
物に成形助剤として３重量％のパラフィンワックスを添
加し、トルエン中で７２時間ボールミル粉砕した。得ら
れた分散液をロータリーエバポレータにて４５℃で減圧
乾燥した。次いで１ｔｏｎ重／cm2の圧力で一軸加圧成
形した後、窒素気流下、６００℃に１時間保持すること
により脱脂し、成形体を得た。得られた成形体を下記の
（１）〜（３）の方法で焼結して、サーメットを製造し
た。 （１）真空焼結法 成形体を真空炉内で、真空度５Ｐａにて１３８０℃に
１．５時間加熱することにより焼結した。 （２）真空焼結後ＨＩＰ処理法 成形体を真空炉内で、真空度５Ｐａにて１３８０℃に
１．５時間加熱した後、これをＨＩＰ装置に移し、Ａｒ
ガス中、１〜１００ＭＰａの圧力下、１３５０℃で１時
間加熱することにより焼結した。 （３）真空焼結及びＨＩＰ処理を同一炉内で実施する方
法（シンターＨＩＰ処理法） 成形体をＨＩＰ装置内で、真空度５Ｐａにて１３８０℃
に１．５時間保持後、この装置にＡｒガスを導入して
０．５〜２０ＭＰａに加圧し、１３５０℃で更に１時間
加熱することにより焼結した。
ｉ粉末を使用し、ＴｉＣが７５重量％、Ｍｏ2Ｃが１５
重量％、Ｎｉが１０重量％の割合で混合した。この混合
物に成形助剤として３重量％のパラフィンワックスを添
加し、トルエン中で７２時間ボールミル粉砕した。得ら
れた分散液をロータリーエバポレータにて４５℃で減圧
乾燥した。次いで１ｔｏｎ重／cm2の圧力で一軸加圧成
形した後、窒素気流下、６００℃に１時間保持すること
により脱脂し、成形体を得た。得られた成形体を下記の
（１）〜（３）の方法で焼結して、サーメットを製造し
た。 （１）真空焼結法 成形体を真空炉内で、真空度５Ｐａにて１３８０℃に
１．５時間加熱することにより焼結した。 （２）真空焼結後ＨＩＰ処理法 成形体を真空炉内で、真空度５Ｐａにて１３８０℃に
１．５時間加熱した後、これをＨＩＰ装置に移し、Ａｒ
ガス中、１〜１００ＭＰａの圧力下、１３５０℃で１時
間加熱することにより焼結した。 （３）真空焼結及びＨＩＰ処理を同一炉内で実施する方
法（シンターＨＩＰ処理法） 成形体をＨＩＰ装置内で、真空度５Ｐａにて１３８０℃
に１．５時間保持後、この装置にＡｒガスを導入して
０．５〜２０ＭＰａに加圧し、１３５０℃で更に１時間
加熱することにより焼結した。
【００１４】得られたサーメットについて、３点曲げ強
度（ＪＩＳ Ｒ１６０１に準ずる）、密度、ビッカース
硬度の測定及び曲げ試験後の試料の破断面の観察を行っ
た結果、（１）の真空焼結のみの場合に比べ、（２）及
び（３）のＨＩＰ処理をした場合には、密度、曲げ強度
及びビッカース硬度の向上が認められた。また表１か
ら、（３）のシンターＨＩＰ処理法で焼結した場合は、
１〜２０ＭＰａ、特に１０〜２０ＭＰａの圧力で優れた
強度のサーメットが得られること、（２）の真空焼結後
ＨＩＰ処理法で焼結した場合は１〜５０ＭＰａ、特に２
０〜５０ＭＰａの圧力で優れた強度のサーメットが得ら
れることがわかる。なお、圧力が１ＭＰａ未満の場合に
は破断面に粗大ポアが残存しているのが観察されたが、
１ＭＰａ以上の場合には粗大ポアは認められなかった。
度（ＪＩＳ Ｒ１６０１に準ずる）、密度、ビッカース
硬度の測定及び曲げ試験後の試料の破断面の観察を行っ
た結果、（１）の真空焼結のみの場合に比べ、（２）及
び（３）のＨＩＰ処理をした場合には、密度、曲げ強度
及びビッカース硬度の向上が認められた。また表１か
ら、（３）のシンターＨＩＰ処理法で焼結した場合は、
１〜２０ＭＰａ、特に１０〜２０ＭＰａの圧力で優れた
強度のサーメットが得られること、（２）の真空焼結後
ＨＩＰ処理法で焼結した場合は１〜５０ＭＰａ、特に２
０〜５０ＭＰａの圧力で優れた強度のサーメットが得ら
れることがわかる。なお、圧力が１ＭＰａ未満の場合に
は破断面に粗大ポアが残存しているのが観察されたが、
１ＭＰａ以上の場合には粗大ポアは認められなかった。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【発明の効果】本発明方法によれば、ＨＩＰ処理圧力が
従来よりもより低圧であるため安全な作業条件で、切削
工具等に有用な優れた強度を有するサーメットを大量か
つ安価に製造することができる。
従来よりもより低圧であるため安全な作業条件で、切削
工具等に有用な優れた強度を有するサーメットを大量か
つ安価に製造することができる。
Claims (3)
- 【請求項１】 サーメット原料を成形し、真空焼結後１
〜５０ＭＰａの圧力で熱間等方加圧処理することを特徴
とするサーメットの製造方法。 - 【請求項２】 真空焼結炉内で真空焼結後、熱間等方加
圧装置内で２０〜５０ＭＰａの圧力で熱間等方加圧処理
する請求項１記載のサーメットの製造方法。 - 【請求項３】 真空焼結と熱間等方加圧処理とを同一装
置内で行う請求項１記載のサーメットの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP740292A JPH05195109A (ja) | 1992-01-20 | 1992-01-20 | サーメットの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP740292A JPH05195109A (ja) | 1992-01-20 | 1992-01-20 | サーメットの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05195109A true JPH05195109A (ja) | 1993-08-03 |
Family
ID=11664890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP740292A Pending JPH05195109A (ja) | 1992-01-20 | 1992-01-20 | サーメットの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05195109A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011522121A (ja) * | 2008-05-29 | 2011-07-28 | インデクスター アクチボラゲット | 半製品及び方法 |
-
1992
- 1992-01-20 JP JP740292A patent/JPH05195109A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011522121A (ja) * | 2008-05-29 | 2011-07-28 | インデクスター アクチボラゲット | 半製品及び方法 |
| US8636859B2 (en) | 2008-05-29 | 2014-01-28 | Indexator Group Ab | Austempering heat treatment during hot isostatic pressing conditions |
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