JPH0578776A - サーメツト合金及びその製造方法 - Google Patents
サーメツト合金及びその製造方法Info
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- JPH0578776A JPH0578776A JP3270292A JP27029291A JPH0578776A JP H0578776 A JPH0578776 A JP H0578776A JP 3270292 A JP3270292 A JP 3270292A JP 27029291 A JP27029291 A JP 27029291A JP H0578776 A JPH0578776 A JP H0578776A
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Landscapes
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 減圧または常圧の焼結手段で高密度焼結が可
能でセラミックス工具に匹敵する高硬度・高靱性のサー
メット合金を提供する。 【構成】 粒度が０．５〜１０μｍのＷＣ、１．０〜
５．０μｍのＷＢ、５〜１０μｍのＮｉを所定の比率で
配合した。これらの混合物を１，５００ｋｇｆ／ｃｍ2
（約１４７×１０Ｐａ）の圧力にてプレス成形した成形
体を真空中にて焼結してサーメット合金とした。このサ
ーメット合金はビッカース硬さが１７００を越えクラッ
ク抵抗ＣＲの値も大である。
能でセラミックス工具に匹敵する高硬度・高靱性のサー
メット合金を提供する。 【構成】 粒度が０．５〜１０μｍのＷＣ、１．０〜
５．０μｍのＷＢ、５〜１０μｍのＮｉを所定の比率で
配合した。これらの混合物を１，５００ｋｇｆ／ｃｍ2
（約１４７×１０Ｐａ）の圧力にてプレス成形した成形
体を真空中にて焼結してサーメット合金とした。このサ
ーメット合金はビッカース硬さが１７００を越えクラッ
ク抵抗ＣＲの値も大である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はサーメット合金に関
し、特に焼結が容易であり、硬度が極めて高く、工具材
料として良好な特性を有するサーメット合金及びその製
造方法に関するものである。
し、特に焼結が容易であり、硬度が極めて高く、工具材
料として良好な特性を有するサーメット合金及びその製
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】サーメット合金は、周知の通り、炭化
物、窒化物等の高硬度特性と金属の高靱性特性とを兼備
させようとした複合材料である。通常の場合、金属はこ
の複合材料中において結合相として存在し、炭化物、窒
化物等は硬質粒子として存在する。
物、窒化物等の高硬度特性と金属の高靱性特性とを兼備
させようとした複合材料である。通常の場合、金属はこ
の複合材料中において結合相として存在し、炭化物、窒
化物等は硬質粒子として存在する。
【０００３】この硬質粒子としてはＴｉＣ（チタンカー
バイド）や、ＷＣ（タングステンカーバイド）等の炭化
物、ＳｉＮ、ＴｉＮ等の窒化物、ＴｉＢ、ＷＢ等のホウ
化物等があり、これらをＮｉまたはＣｏ（コバルト）で
結合したＴｉＣ−ＮｉあいはＴｉＣ−ＷＣ−Ｃｏ、Ｔｉ
Ｃ−ＷＣ−Ｃｏ−Ｎｉ系サーメット合金及びこのＴｉＣ
をＴｉＣＮで置換したサーメット合金が知られている。
バイド）や、ＷＣ（タングステンカーバイド）等の炭化
物、ＳｉＮ、ＴｉＮ等の窒化物、ＴｉＢ、ＷＢ等のホウ
化物等があり、これらをＮｉまたはＣｏ（コバルト）で
結合したＴｉＣ−ＮｉあいはＴｉＣ−ＷＣ−Ｃｏ、Ｔｉ
Ｃ−ＷＣ−Ｃｏ−Ｎｉ系サーメット合金及びこのＴｉＣ
をＴｉＣＮで置換したサーメット合金が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】サーメット合金におい
ては、通常の場合、その硬度を高めるように素材や配合
を選定するとサーメット合金の靱性が低下し、逆に靱性
を高めようとすると硬度が低下する。例えば、ＴｉＣ−
ＷＣ−Ｃｏ系ではＣｏの含有率を小さくすると、硬度は
増大するが、靱性が低下する。またＣｏ含有率が小さく
なると、焼結が困難となり、充分な緻密化を行うことが
できなくなる。逆に、Ｃｏを多くすると、靱性は向上す
るが、硬度が低下する。
ては、通常の場合、その硬度を高めるように素材や配合
を選定するとサーメット合金の靱性が低下し、逆に靱性
を高めようとすると硬度が低下する。例えば、ＴｉＣ−
ＷＣ−Ｃｏ系ではＣｏの含有率を小さくすると、硬度は
増大するが、靱性が低下する。またＣｏ含有率が小さく
なると、焼結が困難となり、充分な緻密化を行うことが
できなくなる。逆に、Ｃｏを多くすると、靱性は向上す
るが、硬度が低下する。
【０００５】また従来においては高硬度で高密度のサー
メット合金を得るためにはホットプレスや熱間静水圧プ
レス（ＨＩＰ）等の特別な加圧焼結を必要とし、製造工
程が煩雑であるという問題点がある。
メット合金を得るためにはホットプレスや熱間静水圧プ
レス（ＨＩＰ）等の特別な加圧焼結を必要とし、製造工
程が煩雑であるという問題点がある。
【０００６】この発明は以上の従来技術の問題を解消
し、靱性を低下させることなく硬度を高めることがで
き、しかも、ホットプレスやＨＩＰ等の加圧焼結を必要
とせず、減圧または常圧の焼結手段で高密度焼結が可能
であり、セラミックス工具に匹敵する高硬度のサーメッ
ト合金を提供することを目的とする。
し、靱性を低下させることなく硬度を高めることがで
き、しかも、ホットプレスやＨＩＰ等の加圧焼結を必要
とせず、減圧または常圧の焼結手段で高密度焼結が可能
であり、セラミックス工具に匹敵する高硬度のサーメッ
ト合金を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の発明者は前記
課題を解決するべく種々検討を行った結果、ＷＢ粉末、
Ｎｉ粉末、及びＭＣ、ＭＮ及びＭＣＮの１種または２種
以上（Ｍは周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族の遷移金属元
素の１種または２種以上−以下の説明において同様）の
粉末を混合、焼結したサーメット合金はＭＣ、ＭＮ及び
ＭＣＮの１種または２種以上及びＷ−Ｎｉ−Ｂ化合物を
主体とする硬質相、並びにＮｉを主体とする結合相とか
らなり、このサーメット合金は高い靱性と硬度を兼備す
ることを知見するに至った。
課題を解決するべく種々検討を行った結果、ＷＢ粉末、
Ｎｉ粉末、及びＭＣ、ＭＮ及びＭＣＮの１種または２種
以上（Ｍは周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族の遷移金属元
素の１種または２種以上−以下の説明において同様）の
粉末を混合、焼結したサーメット合金はＭＣ、ＭＮ及び
ＭＣＮの１種または２種以上及びＷ−Ｎｉ−Ｂ化合物を
主体とする硬質相、並びにＮｉを主体とする結合相とか
らなり、このサーメット合金は高い靱性と硬度を兼備す
ることを知見するに至った。
【０００８】また、前述のＷＢ粉末、Ｎｉ粉末、及びＭ
Ｃ、ＭＮ及びＭＣＮの１種または２種以上の粉末を混
合、焼結したサーメット合金をさらに調査したところ、
以下のことが判明した。
Ｃ、ＭＮ及びＭＣＮの１種または２種以上の粉末を混
合、焼結したサーメット合金をさらに調査したところ、
以下のことが判明した。
【０００９】すなわち、ＭＣ、ＭＮ及びＭＣＮの１種ま
たは２種以上を主体とする硬質相は、ＭＣ、ＭＮ及びＭ
ＣＮの１種または２種以上及び（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｃ）お
よび／または（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｎ）および／または
（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，ＣＮ）からなり、ＭＣ、ＭＮ及びＭＣ
Ｎの１種または２種以上が芯部に、また（Ｍ，Ｗ）
（Ｂ，Ｃ）および／または（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｎ）および
／または（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，ＣＮ）が外周部に存在して有
芯構造を形成する場合がある。
たは２種以上を主体とする硬質相は、ＭＣ、ＭＮ及びＭ
ＣＮの１種または２種以上及び（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｃ）お
よび／または（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｎ）および／または
（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，ＣＮ）からなり、ＭＣ、ＭＮ及びＭＣ
Ｎの１種または２種以上が芯部に、また（Ｍ，Ｗ）
（Ｂ，Ｃ）および／または（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｎ）および
／または（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，ＣＮ）が外周部に存在して有
芯構造を形成する場合がある。
【００１０】この出願の発明のサーメット合金およびそ
の製造方法は以上の知見に基づきなされたものであり、
この出願の発明によればＭＣ、ＭＮ及びＭＣＮの１種ま
たは２種以上及びＷ−Ｎｉ−Ｂ化合物を主体とする硬質
相、並びにＮｉを主体とする結合相とからなるサーメッ
ト合金が提供される。
の製造方法は以上の知見に基づきなされたものであり、
この出願の発明によればＭＣ、ＭＮ及びＭＣＮの１種ま
たは２種以上及びＷ−Ｎｉ−Ｂ化合物を主体とする硬質
相、並びにＮｉを主体とする結合相とからなるサーメッ
ト合金が提供される。
【００１１】前記結合相中の金属Ｎｉは７重量％以下と
するのが良い。Ｗ−Ｎｉ−Ｂ化合物形成に寄与しない金
属Ｎｉが７重量％を越えると硬さの低下をひきおこすか
らであるとなるからである。
するのが良い。Ｗ−Ｎｉ−Ｂ化合物形成に寄与しない金
属Ｎｉが７重量％を越えると硬さの低下をひきおこすか
らであるとなるからである。
【００１２】またこの出願の発明によればＭＣ，ＭＮ，
及びＭＣＮの１種または２種以上を主体とする硬質相及
びＷ−Ｎｉ−Ｂ化合物を主体とする硬質相、並びにＮｉ
を主体とする結合相よりなる焼結体であって、ＭＣ、Ｍ
Ｎ及びＭＣＮの１種または２種以上を主体とする硬質相
は、ＭＣ，ＭＮ及びＭＣＮの１種または２種以上、並び
に（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｃ）、（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｎ）、
（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，ＣＮ）の１種または２種以上からなる
サーメット合金が提供される。
及びＭＣＮの１種または２種以上を主体とする硬質相及
びＷ−Ｎｉ−Ｂ化合物を主体とする硬質相、並びにＮｉ
を主体とする結合相よりなる焼結体であって、ＭＣ、Ｍ
Ｎ及びＭＣＮの１種または２種以上を主体とする硬質相
は、ＭＣ，ＭＮ及びＭＣＮの１種または２種以上、並び
に（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｃ）、（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｎ）、
（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，ＣＮ）の１種または２種以上からなる
サーメット合金が提供される。
【００１３】さらにこの出願の発明によればＭＣ，ＭＮ
及びＭＣＮの１種または２種以上を主体とする硬質相及
びＷ−Ｎｉ−Ｂ化合物を主体とする硬質相、並びにＮｉ
を主体とする結合相よりなる焼結体であって、Ｗ−Ｎｉ
−Ｂ化合物を主体とする硬質相は、ＮｉＷ2Ｂ2からなる
サーメット合金が提供される。
及びＭＣＮの１種または２種以上を主体とする硬質相及
びＷ−Ｎｉ−Ｂ化合物を主体とする硬質相、並びにＮｉ
を主体とする結合相よりなる焼結体であって、Ｗ−Ｎｉ
−Ｂ化合物を主体とする硬質相は、ＮｉＷ2Ｂ2からなる
サーメット合金が提供される。
【００１４】加えてこの出願の発明によれば、ＭＣ，Ｍ
Ｎ及びＭＣＮの１種または２種以上を主体とする硬質相
及びＷ−Ｎｉ−Ｂ化合物を主体とする硬質相、並びにＮ
ｉを主体とする結合相よりなる焼結体であって、ＭＣ，
ＭＮ及びＭＣＮの１種または２種以上を主体とする硬質
相は、ＭＣ，ＭＮ及びＭＣＮの１種または２種以上、並
びに（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｃ）、（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｎ）及び
（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，ＣＮ）の１種または２種以上からな
り、Ｗ−Ｎｉ−Ｂ化合物を主体とする硬質相は、ＮｉＷ
2Ｂ2からなるサーメット合金が提供される。
Ｎ及びＭＣＮの１種または２種以上を主体とする硬質相
及びＷ−Ｎｉ−Ｂ化合物を主体とする硬質相、並びにＮ
ｉを主体とする結合相よりなる焼結体であって、ＭＣ，
ＭＮ及びＭＣＮの１種または２種以上を主体とする硬質
相は、ＭＣ，ＭＮ及びＭＣＮの１種または２種以上、並
びに（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｃ）、（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｎ）及び
（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，ＣＮ）の１種または２種以上からな
り、Ｗ−Ｎｉ−Ｂ化合物を主体とする硬質相は、ＮｉＷ
2Ｂ2からなるサーメット合金が提供される。
【００１５】またさらにこの出願の発明によれば、Ｔｉ
Ｃを主体とする硬質相及びＷ−Ｎｉ−Ｂ化合物を主体と
する硬質相、並びにＮｉを主体とする結合相よりなる焼
結体であって、ＴｉＣを主体とする硬質相は、ＴｉＣ及
び（Ｔｉ，Ｗ）（Ｂ，Ｃ）からなるサーメット合金が提
供される。
Ｃを主体とする硬質相及びＷ−Ｎｉ−Ｂ化合物を主体と
する硬質相、並びにＮｉを主体とする結合相よりなる焼
結体であって、ＴｉＣを主体とする硬質相は、ＴｉＣ及
び（Ｔｉ，Ｗ）（Ｂ，Ｃ）からなるサーメット合金が提
供される。
【００１６】さらにまたこの出願の発明によればＴｉＣ
を主体とする硬質相及びＷ−Ｎｉ−Ｂ化合物を主体とす
る硬質相、並びにＮｉを主体とする結合相よりなる焼結
体であって、Ｗ−Ｎｉ−Ｂ化合物を主体とする硬質相
は、ＮｉＷ2Ｂ2からなるサーメット合金が提供される。
を主体とする硬質相及びＷ−Ｎｉ−Ｂ化合物を主体とす
る硬質相、並びにＮｉを主体とする結合相よりなる焼結
体であって、Ｗ−Ｎｉ−Ｂ化合物を主体とする硬質相
は、ＮｉＷ2Ｂ2からなるサーメット合金が提供される。
【００１７】また、加えてこの出願の発明によればＴｉ
Ｃを主体とする硬質相及びＷ−Ｎｉ−Ｂ化合物を主体と
する硬質相、並びにＮｉを主体とする結合相よりなる焼
結体であって、ＴｉＣを主体とする硬質相は、ＴｉＣ及
び（Ｔｉ，Ｗ）（Ｂ，Ｃ）からなり、Ｗ−Ｎｉ−Ｂ化合
物を主体とする硬質相は、ＮｉＷＢ及びＮｉＷ2Ｂ2から
なるサーメット合金が提供される。
Ｃを主体とする硬質相及びＷ−Ｎｉ−Ｂ化合物を主体と
する硬質相、並びにＮｉを主体とする結合相よりなる焼
結体であって、ＴｉＣを主体とする硬質相は、ＴｉＣ及
び（Ｔｉ，Ｗ）（Ｂ，Ｃ）からなり、Ｗ−Ｎｉ−Ｂ化合
物を主体とする硬質相は、ＮｉＷＢ及びＮｉＷ2Ｂ2から
なるサーメット合金が提供される。
【００１８】またこの出願の発明によればＷＣ及びＷ−
Ｎｉ−Ｂ化合物を主体とする硬質相、並びにＮｉを主体
とする結合相とからなるサーメット合金が提供される。
Ｎｉ−Ｂ化合物を主体とする硬質相、並びにＮｉを主体
とする結合相とからなるサーメット合金が提供される。
【００１９】加えてこの出願の発明によれば粉末状態で
ＷＢを１０〜４５体積、Ｎｉを５〜２５体積％、残部Ｍ
Ｃ、ＭＮ及びＭＣＮの１種または２種以上を混合・成形
した後、焼結温度１３００〜１６００℃、焼結時間１０
〜１２０分の条件で焼結するサーメット合金の製造方法
が提供される。
ＷＢを１０〜４５体積、Ｎｉを５〜２５体積％、残部Ｍ
Ｃ、ＭＮ及びＭＣＮの１種または２種以上を混合・成形
した後、焼結温度１３００〜１６００℃、焼結時間１０
〜１２０分の条件で焼結するサーメット合金の製造方法
が提供される。
【００２０】加えてこの出願の発明によれば粉末状態で
ＷＢを１５〜４５体積、Ｎｉを５〜２５体積％、残部Ｔ
ｉＣを混合・成形した後、焼結温度１３００〜１６００
℃、焼結時間１０〜１２０分の条件で焼結するサーメッ
ト合金の製造方法が提供される。
ＷＢを１５〜４５体積、Ｎｉを５〜２５体積％、残部Ｔ
ｉＣを混合・成形した後、焼結温度１３００〜１６００
℃、焼結時間１０〜１２０分の条件で焼結するサーメッ
ト合金の製造方法が提供される。
【００２１】さらに加えてこの発明によれば原料粉末で
ＷＢを１０〜４０体積％、Ｎｉを５〜２０体積％、残部
ＷＣを混合・成形したのち、焼結温度１３００〜１６０
０℃、焼結時間１０〜１２０分の条件で焼結するサーメ
ット合金の製造方法が提供される。
ＷＢを１０〜４０体積％、Ｎｉを５〜２０体積％、残部
ＷＣを混合・成形したのち、焼結温度１３００〜１６０
０℃、焼結時間１０〜１２０分の条件で焼結するサーメ
ット合金の製造方法が提供される。
【００２２】この発明のサーメット合金を製造するため
には、ＭＣ、ＭＮ及びＭＣＮの１種または２種以上の粉
末、ＷＢ及びＮｉの粉末を混合及び成形し、非酸化性雰
囲気で焼結すれば良い。
には、ＭＣ、ＭＮ及びＭＣＮの１種または２種以上の粉
末、ＷＢ及びＮｉの粉末を混合及び成形し、非酸化性雰
囲気で焼結すれば良い。
【００２３】このＭＣ、ＭＮ及びＭＣＮの１種または２
種以上の粉末及びＷＢ、Ｎｉの粉末を混合するにあたっ
てその混合配合比は、各々の成分について表１の範囲と
するのが好ましい。
種以上の粉末及びＷＢ、Ｎｉの粉末を混合するにあたっ
てその混合配合比は、各々の成分について表１の範囲と
するのが好ましい。
【００２４】この配合比においてＷＢが４５体積％を超
えると、均一な焼結が困難になる傾向が認められる。ま
た、Ｎｉが５体積％より少ないと、強度及び靱性が低下
する。これは、Ｎｉが少なくなるとＷＢとＮｉの反応に
より生成するＷ−Ｎｉ−Ｂ複合相が形成され難くなるた
めであると推察される。さらに、Ｎｉが２５体積％より
多いと結合相が過剰となりサーメット合金の硬度が低下
する。
えると、均一な焼結が困難になる傾向が認められる。ま
た、Ｎｉが５体積％より少ないと、強度及び靱性が低下
する。これは、Ｎｉが少なくなるとＷＢとＮｉの反応に
より生成するＷ−Ｎｉ−Ｂ複合相が形成され難くなるた
めであると推察される。さらに、Ｎｉが２５体積％より
多いと結合相が過剰となりサーメット合金の硬度が低下
する。
【００２５】粉末粒度が小さすぎると粉末の酸素量が多
くなり焼結中にポアが生じ易くなり、逆に粉末粒度が大
きくなると粉末の活性度が小さくなり焼結が進行し難く
なる。以上以上の観点より配合されるＭＣ、ＭＮ及びＭ
ＣＮの１種または２種以上の粉末の粒度は０．５−４５
μｍ、とりわけ０．７−１０μｍ程度がよい。ＷＢの粒
度は０．８−１０μｍ、とりわけ１．０−５．０μｍ程
度がよい。Ｎｉは１０．０μｍ以下程度であれば良い。
くなり焼結中にポアが生じ易くなり、逆に粉末粒度が大
きくなると粉末の活性度が小さくなり焼結が進行し難く
なる。以上以上の観点より配合されるＭＣ、ＭＮ及びＭ
ＣＮの１種または２種以上の粉末の粒度は０．５−４５
μｍ、とりわけ０．７−１０μｍ程度がよい。ＷＢの粒
度は０．８−１０μｍ、とりわけ１．０−５．０μｍ程
度がよい。Ｎｉは１０．０μｍ以下程度であれば良い。
【００２６】この成形体は非加圧焼結法により焼結でき
る。雰囲気は窒素、アルゴン、真空等の非酸化性雰囲気
が好適である。もちろん、ホットプレスやＨＩＰによっ
ても焼結できるが、そのような加圧焼結法を採用しなく
ても高密度の焼結体とすることができる。非加圧焼結法
による場合、焼結温度は１３００−１６００℃、とりわ
け１４００−１５００℃が好適であり、焼結時間は１０
−１２０分、とりわけ３０−９０分が好適である。焼結
温度が１４００℃未満では焼結温度が１３００℃未満で
は焼結が充分進行せずポアが残留しやすく、一方１６０
０℃を越えると硬質相の粒成長が著しくなり好ましくな
い。焼結時間が１０分未満ではポアが残留する傾向にあ
り、逆に１２０分を越える場合には硬質相の粒成長を引
き起こし易くなり好ましくない。
る。雰囲気は窒素、アルゴン、真空等の非酸化性雰囲気
が好適である。もちろん、ホットプレスやＨＩＰによっ
ても焼結できるが、そのような加圧焼結法を採用しなく
ても高密度の焼結体とすることができる。非加圧焼結法
による場合、焼結温度は１３００−１６００℃、とりわ
け１４００−１５００℃が好適であり、焼結時間は１０
−１２０分、とりわけ３０−９０分が好適である。焼結
温度が１４００℃未満では焼結温度が１３００℃未満で
は焼結が充分進行せずポアが残留しやすく、一方１６０
０℃を越えると硬質相の粒成長が著しくなり好ましくな
い。焼結時間が１０分未満ではポアが残留する傾向にあ
り、逆に１２０分を越える場合には硬質相の粒成長を引
き起こし易くなり好ましくない。
【００２７】
【作用】この発明においてＮｉは焼結時に溶融し、焼結
を促進して緻密化が達成され、硬質粒子がＮｉと強固に
結合された複合材料となる。しかも、この発明の研究の
結果、このＮｉは単にＭＣ、ＭＮ及びＭＣＮ粒子及びＷ
−Ｂ化合物粒子の間隙を埋めるだけではなく、Ｎｉの一
部はＷＢと反応しＷＢ粒子の内部に入り込み、ＮｉＷ2
Ｂ2相を形成することが認められた。かかるＷ−Ｎｉ−
Ｂ系複合相はＷＢ単相に比べ、Ｎｉマトリックス相との
親和性が高いので、この出願の発明のサーメット合金に
おいてはＷ−Ｎｉ−Ｂ相とＮｉ相との結合強度が高い。
を促進して緻密化が達成され、硬質粒子がＮｉと強固に
結合された複合材料となる。しかも、この発明の研究の
結果、このＮｉは単にＭＣ、ＭＮ及びＭＣＮ粒子及びＷ
−Ｂ化合物粒子の間隙を埋めるだけではなく、Ｎｉの一
部はＷＢと反応しＷＢ粒子の内部に入り込み、ＮｉＷ2
Ｂ2相を形成することが認められた。かかるＷ−Ｎｉ−
Ｂ系複合相はＷＢ単相に比べ、Ｎｉマトリックス相との
親和性が高いので、この出願の発明のサーメット合金に
おいてはＷ−Ｎｉ−Ｂ相とＮｉ相との結合強度が高い。
【００２８】加えて、上記焼結により、ＷＢの一部はＭ
Ｃ、ＭＮ及びＭＣＮとも反応し、ＭＣ、ＭＮ及びＭＣＮ
粒子の少なくとも表面部分に（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｃ）、
（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｎ）、（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，ＣＮ）の複合
相を形成し、ＭＣ、ＭＮ及びＭＣＮ粒子を芯部と外皮部
とからなる有芯構造とする。この外皮相はＷ及びＢを芯
部よりも多量に含む相である。かかる｛ＭＣ、ＭＮ及び
ＭＣＮ−（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｃ）、（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，
Ｎ）、（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，ＣＮ）｝有芯構造はＭＣ、ＭＮ
及びＭＣＮ相よりもＮｉとの親和性が高いので、ＭＣ、
ＭＮ及びＭＣＮ粒子とＮｉとが（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｃ）お
よび／または（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｎ）および／または
（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，ＣＮ）相を介して結合し、その組成が
ＭＣ、ＭＮ及びＭＣＮ芯部からＮｉ側に向かって徐々に
変化したいわゆる傾斜機能組織となり結合力が高いもの
となる。
Ｃ、ＭＮ及びＭＣＮとも反応し、ＭＣ、ＭＮ及びＭＣＮ
粒子の少なくとも表面部分に（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｃ）、
（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｎ）、（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，ＣＮ）の複合
相を形成し、ＭＣ、ＭＮ及びＭＣＮ粒子を芯部と外皮部
とからなる有芯構造とする。この外皮相はＷ及びＢを芯
部よりも多量に含む相である。かかる｛ＭＣ、ＭＮ及び
ＭＣＮ−（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｃ）、（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，
Ｎ）、（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，ＣＮ）｝有芯構造はＭＣ、ＭＮ
及びＭＣＮ相よりもＮｉとの親和性が高いので、ＭＣ、
ＭＮ及びＭＣＮ粒子とＮｉとが（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｃ）お
よび／または（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｎ）および／または
（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，ＣＮ）相を介して結合し、その組成が
ＭＣ、ＭＮ及びＭＣＮ芯部からＮｉ側に向かって徐々に
変化したいわゆる傾斜機能組織となり結合力が高いもの
となる。
【００２９】また、上記焼結中にＮｉとＷＢの一部とが
反応溶融することにより、融点が低下し、加圧焼結法に
よらなくても充分に緻密な焼結体を構成することができ
ると考えられる。
反応溶融することにより、融点が低下し、加圧焼結法に
よらなくても充分に緻密な焼結体を構成することができ
ると考えられる。
【００３０】このように硬質粒子同士あるいは硬質粒子
とＮｉマトリックス相との結合力が極めて高いので、こ
の発明のサーメット合金は靱性に優れたものとなる。ま
た、硬質粒子として高硬度のＭＣ、ＭＮ及びＭＣＮを使
い、また、焼結後に低硬度のＮｉの一部がＷ−Ｎｉ−Ｂ
化合物を形成するため、サーメット合金の硬度も高いも
のとなる。種々の研究の結果、この発明のサーメット合
金は１８００以上の高いビッカース硬さＨｖを有するこ
とが認められた。
とＮｉマトリックス相との結合力が極めて高いので、こ
の発明のサーメット合金は靱性に優れたものとなる。ま
た、硬質粒子として高硬度のＭＣ、ＭＮ及びＭＣＮを使
い、また、焼結後に低硬度のＮｉの一部がＷ−Ｎｉ−Ｂ
化合物を形成するため、サーメット合金の硬度も高いも
のとなる。種々の研究の結果、この発明のサーメット合
金は１８００以上の高いビッカース硬さＨｖを有するこ
とが認められた。
【００３１】なお、この発明のサーメット合金では結合
相として添加されるＮｉの一部をＣｏで置換することも
でき、その場合についてもＣｏはＮｉと同様に作用して
高強度でかつ高靱性のサーメット合金を得ることができ
る。
相として添加されるＮｉの一部をＣｏで置換することも
でき、その場合についてもＣｏはＮｉと同様に作用して
高強度でかつ高靱性のサーメット合金を得ることができ
る。
【００３２】
【実施例】実施例１ 前記ＭＣ、ＭＮ及びＭＣＮとして粒度が０．５〜１０μ
ｍのＷＣを用い、同じく粒度が１．０〜５．０μｍのＷ
Ｂ及び同５〜１０μｍのＮｉを表１に示す配合（体積
％）で混合した。これらの混合物を１，５００ｋｇｆ／
ｃｍ2（約１４７×１０Ｐａ）の圧力にてプレス成形
し、直径１０ｍｍ×高さ５ｍｍの成形体を得た。この成
形体を真空中にてそれぞれ１５００℃、１５２５℃及び
１５５０℃にて１時間焼結してサーメット合金とした。
表１に上記焼結温度に対応するビッカース硬度Ｈｖ（１
５００）、Ｈｖ（１５２５）およびＨｖ（１５５０）な
らびにクラック抵抗ＣＲ（１５００）、ＣＲ（１５２
５）およびＣＲ（１５５０）の値を併記する。なおＩＣ
Ｐ−Ｎｉはプラズマ発光分析による結合相のＮｉの値で
ある。すなわち焼結体を３２５メッシュ以下に粉砕して
分析用資料とし、酸液中で金属相のみを選択的に溶解さ
せ、溶解液から非溶解粉末をフィルタによってろ過除去
し、溶解液中のＮｉを分析したものである。これによ
り、焼結体の結合相中に残留する金属Ｎｉ量を分析する
ことができる。
ｍのＷＣを用い、同じく粒度が１．０〜５．０μｍのＷ
Ｂ及び同５〜１０μｍのＮｉを表１に示す配合（体積
％）で混合した。これらの混合物を１，５００ｋｇｆ／
ｃｍ2（約１４７×１０Ｐａ）の圧力にてプレス成形
し、直径１０ｍｍ×高さ５ｍｍの成形体を得た。この成
形体を真空中にてそれぞれ１５００℃、１５２５℃及び
１５５０℃にて１時間焼結してサーメット合金とした。
表１に上記焼結温度に対応するビッカース硬度Ｈｖ（１
５００）、Ｈｖ（１５２５）およびＨｖ（１５５０）な
らびにクラック抵抗ＣＲ（１５００）、ＣＲ（１５２
５）およびＣＲ（１５５０）の値を併記する。なおＩＣ
Ｐ−Ｎｉはプラズマ発光分析による結合相のＮｉの値で
ある。すなわち焼結体を３２５メッシュ以下に粉砕して
分析用資料とし、酸液中で金属相のみを選択的に溶解さ
せ、溶解液から非溶解粉末をフィルタによってろ過除去
し、溶解液中のＮｉを分析したものである。これによ
り、焼結体の結合相中に残留する金属Ｎｉ量を分析する
ことができる。
【００３３】
【表１】
【００３４】表１から明らかなように、この発明の実施
例のサーメット合金はNo.１〜９に示されるようにいず
れもビッカース硬さが１７００を越え、クラック抵抗Ｃ
Ｒの値も大であることが認められる。
例のサーメット合金はNo.１〜９に示されるようにいず
れもビッカース硬さが１７００を越え、クラック抵抗Ｃ
Ｒの値も大であることが認められる。
【００３５】図１はこの発明の実施例における焼結体の
Ｘ線回折結果を模式的に示す図であり、ＷＣ−３０ｖｏ
ｌ％ＷＢ−１０ｖｏｌ％Ｎｉのものを１５００℃で焼結
したときの例である。図１から明らかなように焼結によ
りＮｉの多くはＷＢと反応し、Ｗ−Ｎｉ−Ｂ化合物であ
るＮｉＷ2Ｂ2を形成していることが分かる。
Ｘ線回折結果を模式的に示す図であり、ＷＣ−３０ｖｏ
ｌ％ＷＢ−１０ｖｏｌ％Ｎｉのものを１５００℃で焼結
したときの例である。図１から明らかなように焼結によ
りＮｉの多くはＷＢと反応し、Ｗ−Ｎｉ−Ｂ化合物であ
るＮｉＷ2Ｂ2を形成していることが分かる。
【００３６】図２はこの実施例における焼結体のミクロ
構造を示す写真であり、前記図１に示す焼結体のミクロ
組織をＳＥＭで観察した結果（倍率２４００倍）を示
す。また図３はさらに高倍率（倍率１２，０００倍）写
真である。図２及び図３において白色の相がＷＣ、黒色
の相がＮｉＷ2Ｂ2である。結合相であるＮｉは１ｗｔ％
以下と量が少なく、この視野の中には認められない。
構造を示す写真であり、前記図１に示す焼結体のミクロ
組織をＳＥＭで観察した結果（倍率２４００倍）を示
す。また図３はさらに高倍率（倍率１２，０００倍）写
真である。図２及び図３において白色の相がＷＣ、黒色
の相がＮｉＷ2Ｂ2である。結合相であるＮｉは１ｗｔ％
以下と量が少なく、この視野の中には認められない。
【００３７】実施例２ 前記ＭＣ、ＭＮ及びＭＣＮとして粒度が０．５〜１．０
μｍのＴｉＣ、ＴａＣ、ＮｂＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮを用
い、０．８μｍのＷＢ及び３．０μｍのＮｉ、Ｃｏを表
２に示す配合にて混合した。これらの混合物を実施例１
と同様の条件で成形、焼結し焼結体を得。、ビッカース
硬度Ｈｖ、およびクラック抵抗ＣＲを測定した。結果を
表２に示すが、本発明サーメット合金は高硬度かつ高靱
性であることがわかる。
μｍのＴｉＣ、ＴａＣ、ＮｂＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮを用
い、０．８μｍのＷＢ及び３．０μｍのＮｉ、Ｃｏを表
２に示す配合にて混合した。これらの混合物を実施例１
と同様の条件で成形、焼結し焼結体を得。、ビッカース
硬度Ｈｖ、およびクラック抵抗ＣＲを測定した。結果を
表２に示すが、本発明サーメット合金は高硬度かつ高靱
性であることがわかる。
【００３８】また表２のNo.１の合金について組織を観
察したところ、ＴｉＣ、（Ｔｉ，Ｗ）（Ｂ，Ｃ）、Ｔｉ
Ｗ2Ｂ2からなる硬質相、ならびにＮｉからなる結合相と
からなる組織であることが判明した。
察したところ、ＴｉＣ、（Ｔｉ，Ｗ）（Ｂ，Ｃ）、Ｔｉ
Ｗ2Ｂ2からなる硬質相、ならびにＮｉからなる結合相と
からなる組織であることが判明した。
【００３９】
【発明の効果】以上のようにこの発明のサーメット合金
及びその製造方法によれば、硬度が高く、しかも緻密で
靱性にも優れるという優れた効果が奏される。またこの
発明のサーメット合金及びその製造方法によれば、特に
ＨＩＰやホットプレス等によらなくても減圧または常圧
焼結で高密度な焼結が可能であるという利点がある。し
かもこの発明のサーメット合金及びその製造方法によれ
ば、ダイヤモンド膜の被着が確実に行えるという効果が
ある。
及びその製造方法によれば、硬度が高く、しかも緻密で
靱性にも優れるという優れた効果が奏される。またこの
発明のサーメット合金及びその製造方法によれば、特に
ＨＩＰやホットプレス等によらなくても減圧または常圧
焼結で高密度な焼結が可能であるという利点がある。し
かもこの発明のサーメット合金及びその製造方法によれ
ば、ダイヤモンド膜の被着が確実に行えるという効果が
ある。
【図１】 この発明の実施例１における焼結体のＸ線回
折結果を模式的に示す図である。
折結果を模式的に示す図である。
【図２】 この発明の実施例のサーメット合金の電子顕
微鏡による金属ミクロ組織写真である（倍率２４００
倍）。
微鏡による金属ミクロ組織写真である（倍率２４００
倍）。
【図３】 この発明の実施例のサーメット合金の電子顕
微鏡による金属ミクロ組織写真である（倍率１６０００
倍）。
微鏡による金属ミクロ組織写真である（倍率１６０００
倍）。
【表２】
Claims (16)
- 【請求項１】 ＭＣ、ＭＮ及びＭＣＮの１種または２種
以上（Ｍは周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族の遷移金属元
素の１種または２種以上）及びＷ−Ｎｉ−Ｂ化合物を主
体とする硬質相、並びにＮｉを主体とする結合相とから
なることを特徴とするサーメット合金。 - 【請求項２】 結合相の金属Ｎｉが７重量％以下である
請求項１に記載のサーメット合金。 - 【請求項３】 ＭＣ，ＭＮ，及びＭＣＮの１種または２
種以上（Ｍは周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族の遷移金属
元素の１種または２種以上）を主体とする硬質相及びＷ
−Ｎｉ−Ｂ化合物を主体とする硬質相、並びにＮｉを主
体とする結合相よりなる焼結体であって、ＭＣ、ＭＮ及
びＭＣＮの１種または２種以上を主体とする硬質相は、
ＭＣ，ＭＮ及びＭＣＮの１種または２種以上、並びに
（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｃ）、（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｎ）、（Ｍ，
Ｗ）（Ｂ，ＣＮ）の１種または２種以上からなることを
特徴とするサーメット合金。 - 【請求項４】 ＭＣ，ＭＮ及びＭＣＮの１種または２種
以上を主体とする硬質相は、ＭＣ，ＭＮ及びＭＣＮの１
種または２種以上の芯部、並びに（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，
Ｃ）、（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｎ）及び（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｃ
Ｎ）の１種または２種以上の外周部からなる請求項３記
載のサーメット合金。 - 【請求項５】 ＭＣ，ＭＮ及びＭＣＮの１種または２種
以上（Ｍは周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族の遷移金属元
素の１種または２種以上）を主体とする硬質相及びＷ−
Ｎｉ−Ｂ化合物を主体とする硬質相、並びにＮｉを主体
とする結合相よりなる焼結体であって、Ｗ−Ｎｉ−Ｂ化
合物を主体とする硬質相は、ＮｉＷ2Ｂ2からなることを
特徴とするサーメット合金。 - 【請求項６】 ＭＣ，ＭＮ及びＭＣＮの１種または２種
以上（Ｍは周期律表第４ａ、５ａ，６ａ族の遷移金属元
素の１種または２種以上）を主体とする硬質相及びＷ−
Ｎｉ−Ｂ化合物を主体とする硬質相、並びにＮｉを主体
とする結合相よりなる焼結体であって、ＭＣ，ＭＮ及び
ＭＣＮの１種または２種以上を主体とする硬質相は、Ｍ
Ｃ，ＭＮ及びＭＣＮの１種または２種以上、並びに
（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｃ）、（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｎ）及び
（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，ＣＮ）の１種または２種以上からな
り、Ｗ−Ｎｉ−Ｂ化合物を主体とする硬質相は、ＮｉＷ
2Ｂ2からなることを特徴とするサーメット合金。 - 【請求項７】 ＭＣ，ＭＮ及びＭＣＮの１種または２種
以上を主体とする硬質相は、ＭＣ，ＭＮ及びＭＣＮの１
種または２種以上の芯部、並びに（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，
Ｃ）、（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｎ）及び（Ｍ，Ｗ）（Ｂ，Ｃ
Ｎ）の１種または２種以上からなる請求項６記載のサー
メット合金。 - 【請求項８】 ＴｉＣを主体とする硬質相及びＷ−Ｎｉ
−Ｂ化合物を主体とする硬質相、並びにＮｉを主体とす
る結合相よりなる焼結体であって、ＴｉＣを主体とする
硬質相は、ＴｉＣ及び（Ｔｉ，Ｗ）（Ｂ，Ｃ）からなる
ことを特徴とするサーメット合金。 - 【請求項９】 ＴｉＣを主体とする硬質相は、ＴｉＣの
芯部及び（Ｔｉ，Ｗ）（Ｂ，Ｃ）の外周部からなる請求
項８記載のサーメット合金。 - 【請求項１０】 ＴｉＣを主体とする硬質相及びＷ−Ｎ
ｉ−Ｂ化合物を主体とする硬質相、並びにＮｉを主体と
する結合相よりなる焼結体であって、Ｗ−Ｎｉ−Ｂ化合
物を主体とする硬質相は、ＮｉＷ2Ｂ2からなることを特
徴とするサーメット合金。 - 【請求項１１】 ＴｉＣを主体とする硬質相及びＷ−Ｎ
ｉ−Ｂ化合物を主体とする硬質相、並びにＮｉを主体と
する結合相よりなる焼結体であって、ＴｉＣを主体とす
る硬質相は、ＴｉＣ及び（Ｔｉ，Ｗ）（Ｂ，Ｃ）からな
り、Ｗ−Ｎｉ−Ｂ化合物を主体とする硬質相はＮｉＷ2
Ｂ2からなることを特徴とするサーメット合金。 - 【請求項１２】 ＴｉＣを主体とする硬質相は、ＴｉＣ
の芯部及び（Ｔｉ，Ｗ）（Ｂ，Ｃ）の外周部からなる請
求項１１記載のサーメット合金。 - 【請求項１３】 ＷＣ及びＷ−Ｎｉ−Ｂ化合物を主体と
する硬質相、並びにＮｉを主体とする結合相とからなる
ことを特徴とするサーメット合金。 - 【請求項１４】 粉末状態でＷＢを１０〜４５体積％、
Ｎｉを５〜２５体積％、残部ＭＣ、ＭＮ、及びＭＣＮの
一種または二種以上（Ｍは周期律表第４ａ、５ａ，６ａ
族の遷移金属元素の１種または２種以上）を混合・成形
した後、焼結温度１３００〜１６００℃、焼結時間１０
〜１２０分の条件で焼結することを特徴とするサーメッ
ト合金の製造方法。 - 【請求項１５】 粉末状態でＷＢを１０〜４５体積％、
Ｎｉを５〜２５体積％、残部ＴｉＣを混合・成形した
後、焼結温度１３００〜１６００℃、焼結時間１０〜１
２０分の条件で焼結することを特徴とするサーメット合
金の製造方法。 - 【請求項１６】 原料粉末でＷＢを１０〜４０体積％、
Ｎｉを５〜２０体積％、残部ＷＣを混合・成形したの
ち、焼結温度１３００〜１６００℃、焼結時間１０〜１
２０分の条件で焼結することを特徴とするサーメット合
金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3270292A JPH0578776A (ja) | 1991-09-21 | 1991-09-21 | サーメツト合金及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3270292A JPH0578776A (ja) | 1991-09-21 | 1991-09-21 | サーメツト合金及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0578776A true JPH0578776A (ja) | 1993-03-30 |
Family
ID=17484233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3270292A Pending JPH0578776A (ja) | 1991-09-21 | 1991-09-21 | サーメツト合金及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0578776A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105463283A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-04-06 | 洛阳金鹭硬质合金工具有限公司 | 一种硼化钨系热喷涂涂层材料的制备方法及其应用 |
| JP7590056B1 (ja) * | 2024-07-02 | 2024-11-26 | 冨士ダイス株式会社 | 焼結硬質合金、粉砕用工具、混錬用工具、耐摩耗工具及び金型 |
-
1991
- 1991-09-21 JP JP3270292A patent/JPH0578776A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105463283A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-04-06 | 洛阳金鹭硬质合金工具有限公司 | 一种硼化钨系热喷涂涂层材料的制备方法及其应用 |
| JP7590056B1 (ja) * | 2024-07-02 | 2024-11-26 | 冨士ダイス株式会社 | 焼結硬質合金、粉砕用工具、混錬用工具、耐摩耗工具及び金型 |
| WO2026009307A1 (ja) * | 2024-07-02 | 2026-01-08 | 冨士ダイス株式会社 | 焼結硬質合金、粉砕用工具、混錬用工具、耐摩耗工具及び金型 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |