JPH06305732A - Wc型窒化タンタルおよびその合成方法 - Google Patents

Wc型窒化タンタルおよびその合成方法

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JPH06305732A
JPH06305732A JP12342593A JP12342593A JPH06305732A JP H06305732 A JPH06305732 A JP H06305732A JP 12342593 A JP12342593 A JP 12342593A JP 12342593 A JP12342593 A JP 12342593A JP H06305732 A JPH06305732 A JP H06305732A
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tantalum nitride
type tantalum
type
sintered body
nitride
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Shigeru Mashita
茂 真下
Eiji Ito
英司 伊藤
Masaru Tashiro
優 田代
Hisashi Yamazaki
尚志 山崎
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Tungaloy Corp
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Toshiba Tungaloy Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 化学量論性またはその近辺の組成からなる高
硬度なWC型窒化タンタルおよびその合成方法、並びに
そのWC型窒化タンタルを含有した焼結体の提供であ
る。 【構成】 タンタル1モルに対し、窒素が0.95〜
1.12モル含有したWC型窒化タンタル、並びにこの
WC型窒化タンタル10容量%以上と、残りセラミック
スおよび/または金属とからなるWC型窒化タンタルを
含む焼結体。 【効果】 従来の亜化学量論組成のWC型窒化タンタル
に比べて、高硬度なWC型窒化タンタルであること、ま
たその合成方法は、低温で合成が可能であること、その
収率が高いこと、化学量論組成またはその近似範囲のW
C型窒化タンタルが得られること、さらにこのWC型窒
化タンタルを含有した焼結体は、高硬度で、かつ耐摩耗
性が顕著にすぐれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、WC型窒化タンタルお
よびその合成方法、並びにWC型窒化タンタルを含有し
てなる焼結体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】基本的に1:1モル比の窒化タンタル
は、結晶構造から大別すると、立方晶系窒化タンタルと
六方晶系窒化タンタルがある。この内、六方晶系窒化タ
ンタルは、常温常圧相のCoSn型窒化タンタルと高温
高圧相のWC型窒化タンタルが確認されている。
【0003】WC型窒化タンタルは、CoSn型窒化タ
ンタルに比べて高密度、高硬度で高温安定性がすぐれる
けれども、合成が困難であるという問題がある。
【0004】このWC型窒化タンタルは、ほとんど検討
されてなく、BoikoらがInstitute of
High Pressure Physics,Us
srAcademy of Sciences Sub
mitted(17 June 1970)で提案して
いるにすぎない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】Boikoらの提案し
ているWC型窒化タンタルは、CoSn型窒化タンタル
の出発物質とグラファイトやタンタルの容器とヒーター
を用いて、3GPa以上の圧力で合成して得たもので、
タンタル1モルに対し窒素が0.8〜0.9モルである
という化学量論性から大きくずれた組成になっており、
硬さが低く、高温安定性に欠けるという問題がある。ま
た、BoikoらによるWC型窒化タンタルの合成方法
では、高圧力が必要で、かつWC型窒化タンタルの収率
が低いという問題がある。
【0006】本発明は、上述のような問題点を解決した
もので、具体的には、組成が化学量論性またはその近辺
にあり、高硬度なWC型窒化タンタルおよびその合成方
法、並びにそのWC型窒化タンタルを含有した焼結体の
提供を目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、WC型窒
化タンタルについて検討していた所、合成時に用いる容
器の材質と装置の種類によって、得られるWC型窒化タ
ンタルの収率が異なること、またそのWC型窒化タンタ
ル中の窒素含有量が異なること、具体的には、化学量論
組成の窒化タンタルは、BNやMgOなどのセラミック
製の容器を用いて、ピストンシリンダー型超高圧装置に
より合成することができるという知見を得たものであ
る。この知見に基づいて本発明を完成するに至ったもの
である。
【0008】すなわち、本発明のWC型窒化タンタル
は、タンタル1モルに対し、窒素が0.95〜1.12
モル含有した、いわゆるTaN0.95〜1.12でなるWC型
窒化タンタルである。このWC型窒化タンタルは、X線
回折における回折線が六方晶炭化タングステンであるW
CのX線回折線とほぼ同様のピーク線(実際には、各ピ
ーク線が少しズレている。)からなるものであり、特に
TaN0.99〜1.08でなるWC型窒化タンタルが高硬度,
高密度であることから好ましい。
【0009】このTaN0.95〜1.12のWC型窒化タンタ
ルを合成するには、超高圧装置を用いて、装置内のカプ
セルに出発物質であるCoSn型窒化タンタルを含有し
てなる粉体または成形体を装入し、1〜3GPaの圧
力、1000〜1800℃の静的超高圧をかけて、該粉
体または該成形体の中のCoSn型窒化タンタルをWC
型窒化タンタルに変換させる。
【0010】このときに用いる超高圧装置は、ベルト型
超高圧装置とピストンシリンダー型超高圧装置がある
が、特にピストンシリンダー型超高圧装置が好ましい。
【0011】また、カプセルは、周期律表の4a,5
a,6a,7a,8族の金属やセラミックスが用いられ
るが、出発物質であるCoSn型窒化タンタルとカプセ
ルとの反応防止、およびWC型窒化タンタルへの変換時
における脱窒防止から、セラミックスが好ましく、セラ
ミックスとしては、例えばMgO,hBN,Al2O3,
ZrO2,SiC,Si3N4,AlNを挙げることがで
きる。これらの内、特にMgO系セラミックス,Al2
O3系セラミックス,ZrO2系セラミックスまたはBN
系セラミックスでなるカプセルが好ましい。
【0012】この合成時に用いる粉体または成形体は、
化学量論組成または過化学量論組成のCoSn窒化タン
タルのみからなる場合、もしくはCoSn型窒化タンタ
ルと、他にWC型窒化タンタルへの変換のための触媒作
用を持つ他物質、例えば周期律表の6a,7a,8属の
金属、特にCo,Ni,Pt,Pd,Crの中の少なく
とも1種を含有したものが好ましい。
【0013】以上の他に、もう1つの特徴である本発明
の焼結体は、TaN0.95〜1.12のWC型窒化タンタルを
10容量%以上と、残りセラミックスおよび/または金
属とからなるWC型窒化タンタルを含む焼結体、具体的
には、例えばサーメット,超硬合金または各種のセラミ
ックス焼結体からなる。
【0014】この本発明の焼結体におけるWC型窒化タ
ンタルが10容量%未満になると、TaN0.95〜1.12の
WC型窒化タンタルの効果が弱く、硬度および耐摩耗性
の向上が微弱になる。
【0015】この本発明の焼結体におけるセラミックス
および/または金属は、例えば周期律表の4a,5a,
6a族金属の炭化物,窒化物,炭酸化物,窒酸化物,ホ
ウ化物およびこれらの相互固溶体、酸化アルミニウム,
窒化アルミニウム,炭化ケイ素,窒化ケイ素,酸化ジル
コニウム,酸化マグネシウム,六方晶窒化ホウ素,立方
晶窒化ホウ素,ダイヤモンド,ならびに周期律表の4
a,5a,6a族の金属,Fe族金属を挙げることがで
きる。
【0016】この焼結体は、TaN0.95〜1.12のWC型
窒化タンタルがCoSn型窒化タンタルへ逆変換しない
条件ならば、従来の粉末冶金法による製法を応用して得
ることができる。具体的には、例えば数GPaの圧力,
1000〜1800℃の温度で静的超高圧で焼結するこ
とができる。また、上述のWC型窒化タンタルの合成の
場合に、触媒作用を持つ物質が焼結体として有効に作用
するか、またはその物質が用途的に問題がないときは、
目的の組成成分中にCoSn型窒化タンタルを含有させ
た粉体もしくは圧粉体を上述のWC型窒化タンタルの合
成方法でもって、合成と焼結を同時に行い、CoSn型
窒化タンタルからWC型窒化タンタルへの直接変換によ
る焼結体として作製することもできる。
【0017】
【作用】本発明のWC型窒化タンタルの合成方法は、試
料を封入して静的圧縮方法によって1000〜1800
℃の温度範囲で1〜3GPaの低い圧力で処理すること
により、ピストンシリンダー型超高圧装置でも短時間で
大量に合成、焼結を可能にしたものである。また、焼結
体におけるTaN0.95〜1.12のWC型窒化タンタルが焼
結体の硬度を高め、高温時に被加工材料との反応を阻止
する作用、例えば焼結体を切削工具として用いる場合に
被削材、特に鉄系材料との溶着を防止する作用をする。
【0018】
【実施例1】平均粒径0.2〜5μmのCoSn型窒化
タンタル(窒素量6.61,炭素量0.34,TaN
0.98)の粉末を3.5mm径、深さ4〜6mmのBN製
またはMgO製カプセルに入れ、図1のようなピストン
シリンダー型アセンブリーを構成し、ピストンシリンダ
ー型超高圧装置にセットした。圧力が1.5〜3GP
a、温度が1030〜1650℃で10〜30分間の実
験条件でクエンチ回収実験を6回行って、表1に示した
本発明のWC型窒化タンタル1〜6を得た。(本発明品
1,2,5,6は、BN製カプセル中にCoSn型窒化
タンタルを挿入、本発明品3,4は、MgO製カプセル
中にCoSn型窒化タンタルを挿入して得た。)こうし
て得た本発明品1〜6について、X線回折、化学分析、
硬度の計測を行った。このときの主な条件、結果を表1
に示した。
【0019】X線回折は、CuKα線で回折し、、その
代表例として、本発明品3を図2のbに、CoSn型窒
化タンタルを図2のaに示した。
【0020】比較として、平均粒径0.2〜5μmのC
oSn型窒化タンタルの粉末をタンタル製カプセルに入
れ、3GPa、1500℃で10分間処理してWC型窒
化タンタルの比較品1を作製した。こうして得た比較品
1のWC型窒化タンタルを上述の本発明品1〜6と同様
に調べて、その結果を表1に併記した。
【0021】
【表1】
【0022】
【実施例2】実施例1で得た本発明品3のWC型窒化タ
ンタルと、市販の粉末である立方晶窒化ホウ素(CB
N),窒化チタン,炭化タングステン,窒化アルミニウ
ムおよびアルミニウムを用いて、表2の本発明品7〜8
に示すような配合組成とし、この組成の混合粉末をそれ
ぞれ5GPa,1500℃の静的超高圧にて焼結し、本
発明の焼結体7〜8を得た。
【0023】比較として、実施例1で得た比較品1のW
C型窒化タンタルと、上述の各市販の粉末を用いて、本
発明品7〜8と同組成となるように配合し、これらを本
発明品7〜8と同条件で焼結して比較品2〜3を得た。
【0024】こうして得た本発明の焼結体7〜8と比較
の焼結体2〜3の硬さを測定して、表2に併記した。ま
た、窒化タンタルは、それぞれの焼結体をX線回折し、
WC型窒化タンタルの回折線から格子定数を求めて、格
子定数から換算して確認した。
【0025】次に、本発明の焼結体7〜8と比較の焼結
体2〜3を用いて、それぞれを超硬合金の刃先部となる
ようにロー付けし、被削材FC25(HB240)、切
削速度350m/min、切込み0.5mm、送り速度
0.15mm/rev、乾式による連続旋削試験を行
い、平均逃げ面摩耗量が0.1mmまたは欠損するまで
の寿命切削時間を求めて、その結果を表2に併記した。
【0026】
【表2】
【0027】
【発明の効果】本発明のWC型窒化タンタルは、従来の
亜化学量論組成のWC型窒化タンタルに比べて、高硬度
であるという効果がある。また、本発明のWC型窒化タ
ンタルの合成方法は、従来の方法に比べて、低温でもっ
て高収率で、かつ化学量論組成またはその近似範囲のW
C型窒化タンタルを合成できるというすぐれた効果があ
る。
【0028】さらに、本発明の焼結体は、従来のWC型
窒化タンタルの含有した同一組成の焼結体に比べて、高
硬度でかつ耐摩耗性が顕著にすぐれるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で用いたピストンシリンダー型超高圧
装置に用いる試料アセンブリーの縦断面図である。
【図2】実施例1で回折したX線回折パターンである。
【符号の説明】
1 試料 2 BN製またはMgO製カプセル 3 MgO製カプセル 4 グラファイト 5 パイレックスガラス 6 タルク 7 熱電対用装入管 a CoSn型窒化タンタルの回折パターン b WC型窒化タンタルの回折パターン

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 タンタル1モルに対し、窒素が0.95
    〜1.12モル含有してなることを特徴とするWC型窒
    化タンタル。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のWC型窒化タンタル10
    容量%以上と、残りセラミックスおよび/または金属と
    からなることを特徴とするWC型窒化タンタルを含む焼
    結体。
  3. 【請求項3】 CoSn型窒化タンタルを含有してなる
    粉体または成形体を1〜3GPaの圧力、1000〜1
    800℃の静的超高圧をかけて、該粉体または該成形体
    の中のCoSn型窒化タンタルをタンタル1モルに対
    し、窒素0.95〜1.12モル含有してなるWC型窒
    化タンタルに変換させることを特徴とするWC型窒化タ
    ンタルの合成方法。
JP12342593A 1993-04-27 1993-04-27 Wc型窒化タンタルおよびその合成方法 Withdrawn JPH06305732A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016044113A (ja) * 2014-08-27 2016-04-04 国立研究開発法人物質・材料研究機構 高圧相WC型TaN焼結体及びその製造方法
CN107311663A (zh) * 2017-04-01 2017-11-03 四川大学 一种新型氮化钽硬质合金及其制备方法
WO2020017191A1 (ja) * 2018-07-17 2020-01-23 住友電気工業株式会社 焼結体、粉末及び粉末の製造方法
CN114790112A (zh) * 2021-01-26 2022-07-26 四川大学 基于国产六面顶压机制备高硬度高热稳定性氮化钽块体

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016044113A (ja) * 2014-08-27 2016-04-04 国立研究開発法人物質・材料研究機構 高圧相WC型TaN焼結体及びその製造方法
CN107311663A (zh) * 2017-04-01 2017-11-03 四川大学 一种新型氮化钽硬质合金及其制备方法
WO2020017191A1 (ja) * 2018-07-17 2020-01-23 住友電気工業株式会社 焼結体、粉末及び粉末の製造方法
CN112399966A (zh) * 2018-07-17 2021-02-23 住友电气工业株式会社 烧结体、粉末以及粉末制造方法
JPWO2020017191A1 (ja) * 2018-07-17 2021-08-05 住友電気工業株式会社 焼結体
CN114790112A (zh) * 2021-01-26 2022-07-26 四川大学 基于国产六面顶压机制备高硬度高热稳定性氮化钽块体

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