JPH05319930A - 金属炭化物製治具 - Google Patents

金属炭化物製治具

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JPH05319930A
JPH05319930A JP4126308A JP12630892A JPH05319930A JP H05319930 A JPH05319930 A JP H05319930A JP 4126308 A JP4126308 A JP 4126308A JP 12630892 A JP12630892 A JP 12630892A JP H05319930 A JPH05319930 A JP H05319930A
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JP
Japan
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weight
metal carbide
carbide
sintering
density
Prior art date
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Pending
Application number
JP4126308A
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English (en)
Inventor
Akira Egami
明 江上
Shinichi Orimo
慎一 折茂
Yoshinobu Okubo
義信 大久保
Satoru Takada
悟 高田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 カーボン基板等のように高温で熱処理するこ
とが必要な製品の製造に使用されるウエイト等の治具に
おいて、繰り返し使用することができると共に、生産性
を向上させることができる金属炭化物製治具を提供する
ことを目的とする。 【構成】 本発明に係る金属炭化物製治具は、純度が9
8重量%以上であり、融点が1500℃以上、真密度が
10g/cm3 以上の金属炭化物又はこの金属炭化物を
含む複合炭化物を焼結させて前記金属炭化物の真密度の
90%以上の密度とした焼結体からなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超硬合金、炭化物及び
炭化物基サーメット等からなる部材を焼結又はHIP
(熱間静水圧加圧)処理する際に使用するウエイト及び
炉材(棚板、試料ケース及びHIP容器等)等の金属炭
化物製治具に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的に、カーボン基板等の炭素製品
は、その製造工程において焼結又はHIP処理が施され
るが、この焼結又はHIP処理時に曲がりが発生しやす
い。この曲がりは、焼結炉及びHIP装置のヒーターか
らの輻射熱による熱的影響、容器(HIP容器等)内の
温度分布のむら及び処理物の収縮時における残留応力の
解放等に起因するものである。この場合に、炭素製品上
にウエイトを載置して荷重を印加しつつ焼結又はHIP
処理すると、製品の曲がりを防止できることが知られて
いる。
【0003】炭素製品の焼結及びHIP処理は、通常2
000乃至3000℃の温度で行なわれる。従って、製
品を支える棚板及びHIP処理時に使用する容器等は、
耐熱性が優れていることから黒鉛製のものが使用され
る。また、焼結時又はHIP処理時に炭素製品上に載置
するウエイトも、黒鉛製のものが使用される。
【0004】一方、超硬合金(WC−Co系等)又は炭
化物サーメット{Ti(C,N)−Ni系等}からなる
部材を焼結又はHIP処理する場合は、通常、1300
乃至1500℃の温度で行なわれる。この超硬合金又は
炭化物サーメット等からなる部材を焼結又はHIP処理
するときには、棚板及びHIP容器は耐熱性が優れた黒
鉛製のものが使用され、ウエイトは密度が大きいWC−
Co系等の超硬合金からなるものが使用される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
治具には、以下に示す問題点がある。即ち、炭素製品の
焼結及びHIP処理は、通常2000乃至3000℃の
温度で行なわれるため、この温度でも炭素と反応しない
ことから黒鉛製の治具が使用されている。しかし、黒鉛
の密度は約2g/cm3 と小さいため、ウエイトとして
使用するには大きな体積が必要であり、焼結炉又はHI
P容器内の焼結スペースの大部分をウエイトが占めてし
まうことになる。従って、従来の黒鉛製のウエイトで
は、デッドスペースが大きく、一度に小量の製品しか処
理できないため、生産性が低い。焼結炉及びHIP容器
の有効体積は高温高圧になるほど小さくなるので、デッ
ドスペースを可及的に小さくすることは極めて重要であ
る。
【0006】一方、超硬合金からなる部材の処理時にお
いて、超硬合金の主成分であるWC−Co系合金の共晶
温度は約1280℃であり、超硬合金からなる部材はこ
の温度以上に加熱することにより出現する液相を利用し
て焼結される。しかし、焼結処理時に、超硬合金からな
るウエイト中にも液相が生じ、1450℃以上の温度に
加熱されるとウエイトの変形が大きくなる。即ち、超硬
合金からなるウエイトは、多数回繰り返して使用するこ
とが困難であるという欠点がある。特に、超硬合金から
なるウエイトと黒鉛とが接触した状態で加熱されると、
ウエイト中の液相が炭素を吸収し、融点が低下してウエ
イトの変形がより一層大きくなる。これを防止するため
には、ウエイトと黒鉛との接触面にアルミナを塗布した
り、セラミックウールを敷く必要があり、煩雑である。
【0007】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、超硬合金、炭化物基サーメット及び炭素製
品等の熱処理に繰り返し使用できると共に、製品の生産
性を向上できるウエイト及び炉材等の金属炭化物製治具
を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る金属炭化物
製治具は、純度が98重量%以上であり、融点が150
0℃以上、真密度が10g/cm3 以上の金属炭化物又
はこの金属炭化物を含む複合炭化物を焼結させて前記金
属炭化物の真密度の90%以上の密度とした焼結体から
なることを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明に係る金属炭化物製治具は、例えばW
C、W2 C及びTaC等のように、融点が1500℃以
上であり、真密度が10g/cm3 以上の金属炭化物又
はこの金属炭化物を含む複合炭化物からなり、ホットプ
レス、常圧焼結又はHIP処理等によりこの金属炭化物
又は金属炭化物を含む複合炭化物を焼結させて、前記金
属炭化物の真密度の90%以上の密度としている。
【0010】WCの真密度は15.5g/cm3 、融点
は2500℃であり、W2 Cの真密度は17.2g/c
3 、融点は3000℃である。また、TaCの真密度
は14.3g/cm3 、融点は3800℃である。これ
らの金属炭化物をウエイトとして使用すると、黒鉛又は
炭素材料からなるウエイトに比して、約1/7の体積で
同じ荷重を印加することができる。
【0011】この場合に、金属炭化物の純度が98重量
%未満の場合は、炭化物の融点の低下が大きいと共に、
焼結及びHIP工程において不純物(金属等)の蒸気に
より試料が汚染される虞れがある。従って、金属炭化物
の純度は98重量%以上であることが必要である。
【0012】なお、真密度の90%以上の密度とは、真
密度が10g/cm3 以上であるので、焼結体の密度が
9g/cm3 以上であることを意味する。ウエイトの密
度が9g/cm3 未満の場合は、従来の黒鉛製ウエイト
に比して密度が4.5倍未満となり、焼結炉又はHIP
容器内のデッドスペースを削減する効果が十分でない。
【0013】ところで、W及びTaは、その真密度が夫
々19.3g/cm3 及び16.6g/cm3 と大き
く、融点が夫々3380℃及び2980℃と高い。この
ため、これらの金属によりウエイト等の治具を形成する
ことも考えられる。しかし、W又はTaからなる治具
は、炭素、炭化物製品又は黒鉛治具中の炭素と反応し炭
化して割れ及び膨れを生じるため、繰り返し使用するこ
とが困難である。従って、これらの金属は、炭化物等の
焼結又はHIP処理等において使用するウエイト等の治
具としては不適当である。
【0014】また、TiCは、その融点が2900℃と
高いものの、真密度が4.9g/cm3 と小さいため、
TiCにより治具を形成しても、デッドスペースを削減
する効果を十分に得ることはできない。
【0015】このようなことから、炭化物及び超硬合金
等からなる部材の熱処理に使用する治具としては、融点
が1500℃以上であり、真密度が10g/cm3 以上
の金属炭化物又はこの金属炭化物を含む複合炭化物を焼
結させて前記金属炭化物の真密度の90%以上としたも
のであることが必要である。なお、融点及び比重がこれ
ら条件を満足するものであれば、2種以上の炭化物の混
合物、固溶物又は化合物であってもよい。
【0016】
【実施例】次に、本発明の実施例についてその比較例と
比較して説明する。
【0017】先ず、ホットプレス法(圧力が0.5t/
cm2 、温度が2000℃)によってTaCからなるウ
エイト(直径が50mm、厚さが30mm)を製作し、
このウエイト(実施例1)を用いて、直径が2インチ、
厚さが1mmのC/Cコンポジット(炭素繊維を炭素マ
トリックス中に分散させた複合材料)基板をHIP処理
した。このときのHIP処理条件は、温度が2600
℃、雰囲気がアルゴン雰囲気、圧力が1000気圧、処
理時間が1時間である。そして、HIP処理時における
デッドスペースの割合、不良率及びウエイトの繰り返し
使用が可能な回数を調べた。
【0018】また、比較のために、W(比較例1)及び
黒鉛(比較例2)からなるウエイトを使用し、その他は
実施例1と同様の条件でC/Cコンポジット基板のHI
P処理を実施した。更に、ウエイトを使用しないでC/
Cコンポジット基板のHIP処理を実施した(比較例
3)。そして、HIP処理時におけるデッドスペースの
割合、不良率及びウエイトの繰り返し使用が可能な回数
を調べた。
【0019】これらの結果を、ウエイトの材質及び密度
(ウエイト製造時の密度:即ち、TaCはホットプレス
後の密度、W2 C及びWは焼結後の密度)と併せて下記
表1にまとめて示す。
【0020】
【表1】
【0021】この表1から明らかなように、実施例1の
ウエイトを使用した場合は、デッドスペースが少ないと
共に不良率も低かった。また、この実施例1のウエイト
は、20回以上繰り返して使用することが可能であっ
た。一方、比較例1(W)のウエイトを使用した場合
は、デッドスペースが少なく、且つ不良率が小さいもの
の、ウエイトに割れ又は膨れが発生した。このため、比
較例1ウエイトは2回しか使用できなかった。また、比
較例2(黒鉛)のウエイトを使用した場合は、デッドス
ペースが大きいため、生産効率が低かった。更に、ウエ
イトを使用しない場合(比較例3)は、不良率が高かっ
た。
【0022】次に、実施例2として、TaCからなるウ
エイトをホットプレス法(圧力が0.5t/cm2 、温
度が2000℃)により製造した。また、実施例3,4
として、WC及びW2 CからなるウエイトをCIP(冷
間等方加工プレス)成形(圧力が1.5t/cm2 )及
び常圧焼結(Ar雰囲気中、焼結温度が1900℃)に
より製造した。そして、これらのウエイトを使用して、
縦が50mm、横が50mm、厚さが5mmのバインダ
レス超硬チップ(WC−TaC系)を焼結させた。この
ときの焼結条件は、温度が1900℃、雰囲気がアルゴ
ン雰囲気、圧力が1気圧である。
【0023】そして、処理時における焼結炉内のデッド
スペースの割合、不良率及びウエイトの繰り返し使用が
可能な回数を調べた。
【0024】また、比較のために、W(比較例4)、T
iC(比較例5)及び黒鉛(比較例6)からなるウエイ
トを使用して、実施例2乃至4と同様に焼結を行なっ
た。更に、比較例7として、ウエイトを使用しないで焼
結を行なった。そして、処理時におけるデッドスペース
の割合、不良率及びウエイトの繰り返し使用が可能な回
数を調べた。
【0025】これらの結果を、ウエイトの材質及び密度
と併せて下記表2にまとめて示す。
【0026】
【表2】
【0027】この表2から明らかなように、実施例2乃
至4のウエイトを使用した場合は、いずれもデッドスペ
ースが少ないと共に不良率も低く、且つウエイトは20
回以上繰り返して使用することができた。一方、比較例
4(W)のウエイトは、割れ又は膨れが発生したため、
2回しか使用できなかった。また、比較例5,6のウエ
イトを使用した場合は、いずれもデッドスペースが大き
く、生産効率が低かった。更に、ウエイトを使用しない
比較例7においては、不良率が高かった。
【0028】次に、WCからなるウエイト及び棚板を使
用して、サーメット(TiC−5%Mo2 C−5%N
i)を焼結した(実施例5)。このときの焼結条件は、
温度が1550℃、雰囲気が窒素雰囲気、圧力が10To
rrである。また、実施例6として、黒鉛からなる棚板を
使用した以外は実施例5と同様にして、サーメットを焼
結させた。更に、比較例8として、黒鉛からなるウエイ
ト及び棚板を使用した以外は実施例5と同様にして、サ
ーメットを焼結させた。更にまた、比較例9として、ウ
エイトを使用せず、その他は比較例8と同様にして、サ
ーメットを焼結させた。
【0029】そして、処理時における焼結炉内のデッド
スペースの割合、不良率及びウエイトの繰り返し使用が
可能な回数を調べた。
【0030】これらの結果を、ウエイト及び棚板の材質
と併せて下記表3にまとめて示す。
【0031】
【表3】
【0032】この表3から明らかなように、実施例5,
6は、いずれもデッドスペースが少ないと共に不良率が
低く、ウエイトは20回以上の繰り返し使用にも耐える
ものであった。一方、比較例8はデッドスペースが大き
いため生産性が低く、比較例9は不良率が高いという難
点がある。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る金属炭
化物製治具は、融点が1500℃以上、真密度が10g
/cm3 以上の金属炭化物又はこの金属炭化物を含む複
合炭化物を焼結させて前記金属炭化物の真密度の90%
以上の密度としているから、繰り返し使用することが可
能であると共に、熱処理時のデッドスペースを削減でき
て、カーボン基板等のように高温で熱処理する製品の生
産性を向上させることができる。特に、HIP容器の有
効体積は超高温になるほど小さくなるので、デッドスペ
ースを小さくできる本発明は極めて有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 悟 兵庫県神戸市中央区脇浜町1丁目3番18号 株式会社神戸製鋼所神戸本社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 純度が98重量%以上であり、融点が1
    500℃以上、真密度が10g/cm3 以上の金属炭化
    物又はこの金属炭化物を含む複合炭化物を焼結させて前
    記金属炭化物の真密度の90%以上の密度とした焼結体
    からなることを特徴とする金属炭化物製治具。
  2. 【請求項2】 前記金属炭化物は、TaC、WC及びW
    2 Cからなる群から選択された少なくとも1種の炭化物
    であることを特徴とする請求項1に記載の金属炭化物製
    治具。
JP4126308A 1992-05-19 1992-05-19 金属炭化物製治具 Pending JPH05319930A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008535757A (ja) * 2005-04-06 2008-09-04 ノース・キャロライナ・ステイト・ユニヴァーシティ 耐火材料の高密度成形品及びその製造方法
US12024435B2 (en) 2018-02-13 2024-07-02 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Sintered metal carbide and heat-resistant member for silicon carbide semiconductor manufacturing device comprising same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008535757A (ja) * 2005-04-06 2008-09-04 ノース・キャロライナ・ステイト・ユニヴァーシティ 耐火材料の高密度成形品及びその製造方法
US8414677B2 (en) 2005-04-06 2013-04-09 North Carolina State University Dense, shaped articles constructed of a refractory material and methods of preparing such articles
US12024435B2 (en) 2018-02-13 2024-07-02 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Sintered metal carbide and heat-resistant member for silicon carbide semiconductor manufacturing device comprising same

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