JPS58199778A - すぐれた耐摩耗性と靭性を有する硬質焼結材料の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、結合金属を含有せず、あるいは含有しても
きわめて少量の状態で、靭性にすぐれ、かつ耐摩耗性に
もすぐれた硬質焼結材料を製造する方法に関するもので
ある。

従来、一般に、周期律表の４ａ、５ａ、および６ａ族遷
移金属の炭化物を硬質分散相とし、これを結合相形成成
分である鉄族金属で結合した硬質焼結材料が提案され、
中でも炭化タングステン（以下ＷＣで示す）を主体とし
たＷＣ−Ｃｏ系。

Ｗ　Ｃ−ＴｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系などの超硬合金や、炭
化チタン（以下ＴｉＣで示す）を主体としたＴｉＣ−Ｍ
。

−Ｎｉ系、さらにこれに窒化チタン（以下ＴｉＮで示す
）を含有させたＴｉＣ−ＴｉＮ　−Ｍｏ−Ｃｏ系などの
サーメットなどの硬質焼結材料は、比較的すぐれた耐摩
耗性および靭性を有することから、切削工具や耐摩耗工
具、さらに耐衝撃工具などとして広く用いられている。

　　　　　　ｉｌ □　　しかし、例えば切削工具の分野では、近年生産性
向上のために速い切削速度での切削加工が要望される傾
向にあるが、上記の超硬合金やサーメットなどの硬質焼
結材料は、すぐれた靭性をもつものの、耐摩耗性が十分
でないために、高速切削などの苛酷な条件下での使用に
際しては、満足する使用寿命を示さないものである。

そこで、十分な耐摩耗性を有する酸化アルミニウムを主
体としたセラミック焼結材料を、上記の分野で使用する
試みもなされているが、このセラミック焼結材料は靭性
に劣るものであるために、その用途が限られてしまうの
が現状である。

一方、すぐれた靭性を有する上記超硬合金において、そ
の結合金属量を減少させて耐摩耗性を向上させる試みも
なされ、確かに結合金属量の減少によって耐摩耗性が向
上するようになるが、反面焼結性が低下するようになる
ため、緻密な焼結材料を製造するには高温で焼結する必
要が生じ、この結果硬質分散相が粗粒化してしまい、靭
性が低下するようになるものであった。

しかして、硬質分散箱の粗粒化を防止する目的で、ホッ
トプレス法、あるいは粉末成形体を２０００℃以上の温
度に加熱して前記粉末成形体中に配合した２種以上の硬
質分散相形成成分の固溶体を形成し、その冷却過程での
前記固溶体におけるスピノーダル分解によって硬質分散
相の微細化をはかる方法などを適用することも考えられ
ているが、前者の方法においては、圧力の効果によシ比
較的低い温度での焼結が可能となるため、硬質分散相の
粗粒化を防止することができるようになるものの、生産
性がきわめて低いという問題点がある。

また後者の方法においては、２０００℃以上の加熱温度
を必要とするため、工業的生産には困難が伴うものであ
る。

そこで、本発明者は、上述のような観点から、効率よい
工業的生産を可能とする目的で、ホットプレス法や高温
焼結法などを用いることなく、通常の焼結条件で、さら
に耐摩耗性を確保する目的で結合金属を含有させず、あ
るいは含有させてもきわめて少量とした状態で、硬質分
散相が微細にして靭性のすぐれた硬質焼結材料を得べく
研究を行なった結果、 （ａ）　　ＴｉＣ−Ｗ　Ｃ複合固溶体粉末およびＴｉＣ
−ＴｉＮ　−Ｗ　Ｃ複合固溶体粉末、望ましくは第１図
のＴｉＣ−ＴｉＮ−ＷＯ３元系状態図におけるＡ点（Ｔ
ｉＣ：　３０％、ＷＣＣマフ％）、Ｂ点（ＴｉＣ：５０
％、ＷＣ：５０％）ｅ　ｃ点（ＴｉＣ：　２０％。

ＴｉＮ　：　６０％、ＷＣ：２０％）ｌおよびＤ点（Ｔ
ｉＣ：１０　　％　、　　　ＴｉＮ：　　’ｉ’ｏ％’
、　　　ＷＣ二　２０％。

以上重量％）の４点を結んだ直線によって囲まれた範囲
内の組成を有するＴｉＣ−Ｗ　Ｃ複合固溶体粉末および
ＴｉＣ−ＴｉＮ　−Ｗ　Ｃ複合固溶体粉末のうちの１種
または２種からなる成形体を、窒素含有雰囲気中で、前
記成形体の焼結温度より低い温度、望ましくは１０００
〜１４００℃の温度範囲内の温度に加熱すると、前記複
合固溶体粉末中に固溶しているＷＣの一部が析出し、こ
の析出ＷＣは以後の焼結、すなわち、例えば１４００−
１　’ｉ’　００℃程度の焼結温度での焼結に際して焼
結性を著しく向上させる作用を発揮するため、結合金属
を含有しないにもかかわらず、靭性のすぐれた緻密な焼
結材料が得られるようになり、しかもこの場合ＷＣの析
出に伴って複合固溶体粒子の径が減少するとともに焼結
温度が比較的低いため、硬質分散相粒子の径が前記複合
固溶体粒子の径より細かいものとなること。

（ｂ）　　上記複合固溶体粉末におけるＴｉＣ成分の１
部を、０．１〜５０重量％の割合で、炭化ジルコニウム
（以下ＺｒＣで示す）、炭化ハフニウム（以下ＨｆＣで
示す）、炭化パナソウム（以下ＶＣで示す）。

炭化ニオブ（以下ＮｂＣで示す）、および炭化タンタル
（以下ＴａＣで示す）のうちの１種または２種以上で置
換すると、よシ一段と耐摩耗性耐酸化性のすぐれた硬質
焼結材料が得られるようになシ、さらに同様に、上記複
合固溶体粉末におけるＴｉＮ成分の１部を、同じ（０，
１〜５０重量％の割合で１、窒化ジルコニウム（以下Ｚ
ｒＮで示す）、窒化ノ・フニウム（以下ＨｆＮで示す）
、窒化バナジウム（以ドＶＮで示す）、窒化ニオブ（以
下ＮｂＮで示す）。

および窒化夕′夕″（以下：、・Ｔ°ゞで示す）０うち
０１種または２種以上で置換しても耐摩耗性耐酸化性の
一段とすぐれた硬質焼結材料が得られること。

（Ｃ）　　上記成形体に、Ｏ，１〜６０重量％のＷＣ粉
末を配合すると、良好な焼結性が損なわれることなく、
材料の熱伝導性および耐熱衝撃性が向上するようになシ
、しかもこの結果ＷＣ含有量の広範囲に亘っての調整が
可能となること。

（ｄ）　　上記成形体に、　Ｆｅ、　Ｎｉ　、　Ｃｏ、
およびこれらの２種以上の合金のうちの１種または２種
以上の粉末を、０．１〜６重量％の範囲で配合すると、
焼結性が一段と向上して、焼結材料の靭性が増すように
なること。

（ｅ）　　上記成形体に、周期律表の４ａおよび５ａ族
遷移金属、並びにｃｒおよびＭＯの炭化物および窒化物
、並びにこれらの２種以上の固溶体のうちの１種または
２種以上の粉末を、０．１〜１５重量％の範囲で配合す
ると、焼結材料は、耐摩耗性、耐食性などが一段とすぐ
れたものになること。

以上（ａ）〜（ｅ）項に示される知見を得たのである。

この発明は１．上、記知見にもとづいてなされたもので
あって、 ■　ＴｉＣ−ＷＣ複合固溶体粉末およびＴｉＣ−ＴｉＮ
−ＷＣ複合固溶体粉末、望ましくは第１図のＴｉＣ−Ｔ
ｉＮ　−Ｗ　０３元系状態図におけるＡ点、Ｂ点、０点
、および０点で囲まれた範囲内の組成を有するＴｉＣ−
ＷＣ複合固溶体粉末およびＴｉＣ−ＴｉＮ−ＷＣ複合固
溶体粉末、 ■　上記■記載のＴｉＣ−Ｗ　Ｃ複合固溶体粉末におけ
るＴｉＣ成分の１部を、Ｏ，１〜５０重量％の割合で、
ＺｒＣ，ＨｆＣ、Ｖ　Ｃ，ＮｂＣ、およびＴａＣのうち
の１種または２種以上（以下、これらを総称してＴｉＣ
置換成分という）で置換したものからなるＴｉＣ−Ｗ　
Ｃ系複合固溶体粉末、 ■　上記■記載のＴｉＣ−ＴｉＮ−ＷＣ複合固溶体粉末
におけるＴｉＣ成分の１部を、０．１〜５０重量％の割
合で、上記ＴｉＣ置換成分のうちの１種または２種以上
で置換したものからなるＴｉＣ−ＴｉＮ　−ＷＣ系複合
固溶体粉末、 ■　上記■記載のＴｉＣ−ＴｉＮ　−Ｗ　Ｃ複合固溶体
粉末におけるＴｉＮ成分の１部を、０．１〜５０重量％
の割合で、ＺｒＮ、　ＨｆＮ　、　Ｖ　Ｎ　、　ＮｂＮ
　、およびＴａＮのうちの１種または２種以上（以下、
これらを総称してＴｉＮ置換成分という）で置換したも
のからなるＴｉＣ−ＴｉＮ−ＷｅＣ系複合固溶体粉末■
　上記■記載のＴｉＣ−ＴｉＮ　−Ｗ　Ｃ複合固溶体粉
末におけるＴｉＣ成分の１部を、０．１〜５０重量％の
割合で、上記ＴｉＣ置換成分のうちの１種または２種以
上で置換し、かつ同ＴｉＮ成分の１部を、同じ＜０．１
〜５０重量％の割合で、上記ＴｉＮ置換成分のうちの１
種または２種以上で置換したものからなるＴｉＣ−Ｔｉ
Ｎ−ＷＣ系複合固溶体粉末、以上■〜■のうちの１種ま
たは２種以上（以下。

これらを総称してＴｉＣ−ＷＣ系複合固溶体粉末および
ＴｉＣ−ＴｉＮ　−Ｗ　Ｃ系複合固溶体粉末という）か
らなる成形体、あるいはこの成形体に、■　ｗｅ粉末二
０．１〜６０重量％、 ■　Ｆｅ粉末、Ｎｉ粉末、Ｃｏ粉末、およびこれらの２
種以上の合金粉末（以下、これらを総称して鉄族金属粉
末という）のうちの１種または２種以上二０．１〜６重
量％、 ■　周期律表の４ａおよび５ａ族遷移金属、並びにＣｒ
およびＭＯの炭化物および窒化物、並びにこれらの２種
以上の固溶体のうちの１種または２種以上の粉末（以下
、これらを総称して金属炭・窒化物粉末という）：０．
１〜１５重量％、以上■〜■粉末のうちの１種または２
種以上を配合したものからなる成形体を、窒素含有雰囲
気、望ましくは１　ｔｏｒｒ以上の窒素を含有する雰囲
気中にて、前記成形体の焼結温度よシ低い温度、望まし
くは１０００〜１４００℃の温度範囲内の温度に加熱し
て、これを窒化処理し、もって前記複合固溶体粉末中に
固溶しているＷＣの一部を析出させた後、引続いて焼結
温度に昇温して焼結することによって、結合金属を含有
せず、あるいは含有してもきわめて少量の状態で、すぐ
れた靭性と耐摩耗性とを具備した硬質焼結材料を製造す
る方法に特徴を有するものである。

つぎに、この発明の硬質焼結合金の製造法において、上
記の通りに条件限定した理由を説明する。

１１１ （ａ）　　ＴｉＣ−Ｗ　’ＣＣ複合固溶体粉末よびＴｉ
Ｃ−ＴｉＮ−ＷＣ系複合固溶体粉末 これらの原料粉末に関し、望ましい成分組成範囲として
第１図のＴｉＣ−ＴｉＮ　−’Ｗ　Ｃ３元系状態図にお
けるＡ点、Ｂ点、０点、およびＤ点によって囲まれた範
囲を限定したが、これはＡ点とＤ点を結ぶ直線ＡＤよシ
上側の組成とした場合には、固溶限を越えてしまってβ
単相を確保することかできす、また同様に直線ＢＣおよ
び直線ＣＤの下側の組成とした場合には焼結前の窒化処
理に際してβ相より焼結性向上効果を有するｗｅの析出
があまシ促進されず、所望の焼結性向上効果が得られな
いという理由によるものである。

（ｂ）　　ＴｉＣ置換成分およびＴｉＮ置換成分上記の
通り、Ｔｉｅ　−Ｗ　Ｃ複合固溶体粉末およびＴｉＣ−
ＴｉＮ　−Ｗ　Ｃ複合固溶体粉末におけるＴｉＣ成分お
よびＴｉＮ成分の１部を、上記のＴｉＣ置換成分および
ＴｉＮ置換成分によって置換することによつ　　　　′
て、焼結材料の耐摩耗性耐酸化性が一段と向上するよう
になるが、その置換割合が０．１％未満では所望の耐摩
耗性耐酸化性向上効果が得られず、一方その割合が５０
％を越えると、窒化処理時におけるｗｅの析出が抑制さ
れるようになって、所望の焼結性向上効果を確保するこ
とができなくなることから、その置換割合を０１〜５０
重量％と定めた。

（ｃ）ＷＣ粉末 成形体におけるＷＣ粉末の配合割合が０．１％未満では
所望の熱伝導性および耐熱衝撃性向上効果を得ることが
できず、一方６０ｑｂを越えて配合すると相対的に上記
複合固溶体粉末の量が少なくなりすぎてＷＣ粉末同志が
近接して存在するようになり、ＷＣの粒成長が顕著とな
って靭性が劣化するようになることから、その配合量を
０．１〜６０重量％と定めた。

（ｄ）　　鉄族金属粉末 成形体における鉄族金属粉末の配合割合が０．１チ未満
では、所望の焼結性向上効果が得られず、一方６％を越
えて配合すると、上記複合固溶体粉末から析出したＷＣ
の粒成長が顕著となることから、その配合量を０１〜６
重量％と定めた。

（ｅ）　　金属炭・窒化物粉末 これらの粉末は、窒化処理時に上記複合固溶体粉末から
析出したＷＣの粒成長を抑制する必要がある場合や、特
別な用途、例えば切削工具におけるクレータ摩耗の発達
を特に抑制する必要がある場合、さらに材料の耐食性を
向上させたい場合などに配合されるが、その配合量が０
．１４未満では所望の効果が得られず、一方１５％を越
えて配合すると焼結性が低下し、強度も低下するように
なることから、その配合量をＯ，１〜１５重量％と定め
た。

（ｆ）　　窒化処理温度 その温度が１０００℃未満では窒化処理時間に長時間を
要し、一方１４００℃を越えると、ある程度焼結が進行
して複合固溶体物・末の窒化が進行しにくくなり、所望
のＷＣ析出をはかることができなくなることから、窒化
処理温度としては１０００〜１４００℃の温度を採用す
るのが望ましい。

なお、上記複合固溶体粉末を配合した成形体を窒化処理
すると焼結性が著しく向上するようになる理由としては
、前記複合固溶体粉末を窒化すると、この粉末のもつ固
溶体組成が窒素リッチ側へ移行し、固溶限を越えるもの
となるので、過剰になったＷＣが複合固溶体粉末の表面
および粒内に析出するようになり、この析出したＷＣに
よって複合固溶体粉末が分割されて微粒になり、このよ
うに新しく生成したＷＣおよび分割された複合固溶体粒
子は微粒であるばかりでなく、これらの表面は酸素など
が吸着していない清浄な表面であるので活性であり、し
たがって窒化処理後引続いて焼結温度まで昇温すると速
やかに緻密化が進行するようになるものと考えられる。

また、成形体中にＷＣ粉末や金属炭・窒化物粉末が配合
されている場合には、前記の分割によシ活性化された複
合固溶体粒子が、これら粉末の結合材的役割を果すので
ある。

また、この発明の方法において、室温から窒化処理温度
までの加熱雰囲気は、真空中や、水素含有雰囲気あるい
は窒素含有雰囲気中などとしてよいが・窒化処理終了時
から一一終了時まで０雰囲気は、例えば真空とすると、
窒化された複合固溶体粒子から脱窒を生じ、析出したｗ
ｅが再固溶するようになるので、窒素含有雰囲気とする
のが好ましい。さらに窒化処理時の雰囲気中のＮ２分圧
は、複合固溶体粉末中の窒化物成分が多い場合には高く
する必要があり、場合によｌ）１気圧以上とするのが好
ましい。また窒化処理時間は、窒化処理温度および窒素
含有雰囲気のＮ２分圧などにもよるが、均一に窒化する
ためには１０分以上が好ましい。

さらに焼結後に、必要に応じて熱間静水圧焼結を施して
焼結材料の一段の緻密化をはかるようにしてもよい。

つぎに、この発明の方法を実施例により具体的に説明す
る。

実施例　ｌ 原料粉末として、それぞれ第１表に示される組成をもっ
た平均粒径：１．０〜１．５μｍの複合固溶体粉末を使
用し、これらの原料粉末をそれぞれ通常の条件でプレス
成形し、ついでこの結果の成形体に対して、真；空１慴
で１２００℃まで昇温した後、１２００〜１３００℃の
温度範囲を２００ｔｏｒｒの窒素雰囲気にて４５分間で
昇温の窒化処理を行ない、そのままの雰囲気で１６００
℃まで昇温して１時間保持の焼結を行なうことによって
、本発明焼結材料１〜５を製造した。また、比較の目的
で、窒化処理および焼結の雰囲気を真空とする以外は、
本発明焼結材料１および３の製造条件と同一の条件で比
較焼結材料１．２をそれぞれ製造した。

ついで、この結果得られた本発明焼結材料ｌ〜５および
比較焼結材料１．２について、ビッカース硬さと抗折力
を測定すると共に、ＡＳＴＭ規格に則したボア発生状態
および粒径を観察した。これらの結果を第１表に合せて
示した。

第１表に示される結果から明らかなように、本発明焼結
材料１〜５は、いずれも十分に緻密化が進行し、粒径も
原料粉末より細かいものとなっておシ、かつ硬さおよび
抗折力とも高い値を示しているのに対して、原料粉末を
本発明焼結材料１゜３と同じものを使用しても窒化処理
を行なわずに製造した比較焼結材料１．２においては、
焼結性がきわめて悪いために、緻密化程度は低く、硬さ
測定が不可能で、かつ抗折力も低いものであった。

実施例　２ 原料粉末として、それぞれ第２表に示される組成をもっ
た平均粒径：１．０〜１．５μｍの複合固溶体粉末、お
よび同１．０μｍのＷＣ粉末を用意し、これら原料粉末
を、第２表に示される配合組成に配合し、が−ルミルに
て２日間混合した後、プレス成形し、この結果の成形体
に、室温から１３００℃′を１０ｔｏｒｒの水素雰囲気
中で昇温した後、１３００℃で水素を遮断して２気圧の
窒素雰囲気として１０分間保持の窒化処理を行ない、引
続いて雰囲気を１気圧の窒素雰囲気とした状態で１６０
０℃まで昇温しで２時間保持の焼結を施すことによって
本発明焼結材料６〜８および比較焼結材料３をそれぞれ
製造した。なお、比較焼結材料３は、ＷＣ粉末の配合量
がこの発明の範７囲から外れて高い配合組成をもつもの
である。

この結果得られた本発明焼結材料６〜８および比較焼結
材料３につい才、実施例１におけると同一の条件でビッ
カース硬さおよび抗折力を測定すると共に、ボアの発生
状態および粒径を観察した。

これらの結果を第２表に合せて示した。

第２表に示される結果から、実施例１における場合と同
様に、本発明焼結材料６〜８は、いずれも緻密化が十分
で、高い硬さく耐摩耗性）および抗折力（靭性）をもつ
のに対して、比較焼結材料３は、緻密化が不十分のため
、硬さは測定不可能であり、かつ抗折力の著しく低いも
のであることが明らかである。

実施例　３ 原料粉末として、それぞれ第３表に示される組成をもっ
た平均粒径：１．０〜１．５μｍの複合固溶体粉末を用
意し、２種の複合固溶体粉末を使用する場合には同じく
第３表に示される割合に配合してボールミルにて２日間
混合し、ついでプレス成形し、この結果得られた成形体
に対して、真空中で１４００℃まで昇温した後、１４０
０℃にて雰囲気をＨ２：　２０ｔｏｒｒ　、　Ｎ２：　
１００ｔｏｒｒの混合ガス雰囲気として２０分間保持し
て窒化処理し、引続いてそのままの雰囲気で１６２０℃
まで昇温してコ時間保持の焼結を施すことによって、本
発明焼結材料９〜１３および比較焼結材料４をそれぞれ
製造した。なお、比較焼結材料４は、ＴｉＣ置換成分に
よるＴｉＣの置換割合がこの発明の範囲を越えて高い組
成（ＴｉＣのＨｆＣによる置換割合が１００％）を有す
る複合固溶体粉末を原料粉末として使用したものである
。

この本発明焼結材料９〜１３および比較焼結材料４のビ
ッカース硬さおよび抗折力、さらにボアの発生状態およ
び粒径をそれぞれ測定および観察し、第３表に示した。

第３表に示される結果から、この実施例３においても、
本発明焼結材料９〜１３は緻密化が十分で、かつ微細組
織を有することから、硬さおよび抗折力とも高い値を示
しているのに対して、比較焼結材料４は、緻密化および
微細化が不十分であるために硬さおよび抗折力の低いも
のになっていることが明らかである。。

実施例　４ 原料粉末として、それぞれ第４表に示される組成をもっ
た手鞠粒径：１．０〜１．５μｍの複合固溶体粉末、同
１．０７１　ｍのｗｅ粉末、同１．５７１　ｍのＣ０粉
末、同１．５μｍのＮ１粉末、および同２．５μｍのＦ
ｅ粉末（以上鉄族金属粉末）を用意し、これら原料粉末
を同じく第４表に示される配合組成に配合し、ボールミ
ルにて２日間混合し、プレス成形した後、この結果の成
形体に対して、真空中で１２００℃まで昇温した後、１
２００℃にて８０ｔｏｒｒの窒素ガスを導入して窒素雰
囲気として３０分間保持の窒化処理を行ない、引続いて
そのままの雰囲気で１５００℃まで昇温して１時間保持
の焼結を施すことによって、本発明焼結材料１４〜１８
および比較焼結材料５をそれぞれ製造した。なお、比較
焼結材料５は、Ｎｉ粉末の配合量がこの発明の範囲を越
えて高い配合組成をもつものである。

第４表に、この結果得られた本発明焼結材料１４〜１８
および比較焼結材料５のビッカース硬さおよび抗折力の
測定結果、並びにボアの発生状態および粒径の観察結果
を示したが、本発明焼結材料１４〜１８は、いずれも組
織の緻密化および微細化が十分なので、組織の粗粒化が
著しい比較焼結材料５に比して高い硬さく耐摩耗性）お
よび抗折力（靭性）を有することが明らかである。

実施例　５ 原料粉末として、それぞれ第５表に示される組成をもっ
た平均粒径：１．０〜１．５μｍの複合固溶体粉末、同
１．０７１　ｍのｗｅ粉末、同１．５μｍのＣ。

粉末、同１．５μｍのＮｉ粉末（以上鉄族金属粉末）。

およびいずれも同１．０〜１．５μｍを有するＴｉＣＮ
（ＴｉＣ／ＴｉＮ　＝　３　／　７．重量比）粉末、　
　ＺｒＣ粉末。

ＨｆＮ粉末、ＶＣ粉末、　ＮｂＮ粉末、　ＴａＣ粉末、
Ｃｒ３Ｃ。

ＭｏｄＣ粉末（以上金属炭・窒化物粉末）を用意し、こ
れら原料粉末を同じく第５表に示される配合組成に配合
し、ボールミルにて２日間混合し、プレス成形した後、
この結果の成形体に対して、５ｔｏｒｒの窒素雰囲気中
にて１２５０℃まで昇温した後、１２５０℃に１時間保
持して窒化処理し、ついでそのままの雰囲気で１５５０
℃まで昇温して２時間保持の焼結を施すことによって本
発明焼結材料１９〜２６および比較焼結材料６．７をそ
れぞれ製造した。なお、比較焼結材料６，７は、それぞ
れ金属炭・窒化物粉末の配合割合がこの発明の範囲を越
えて高い配合組成をもつものである。

第５表に、この結果得られた本発明焼結材料１９〜２６
および比較焼結材料６．７のビッカース硬さおよび抗折
力の測定結果、並びにボアの発生状態および粒径の観察
結果を示したが、第５表に示される結果から、この実施
例５においても実施例１〜４における場合と同様に、本
発明焼結材料１９〜２６は、緻密にして微細な組織をも
つので、硬さおよび抗折力とも高い値を示すのに対して
、比較焼結材料６．７においては、緻密化が不十分なた
めに、所望の特性を示さないことが明らかである。

上述のように、この発明の方法によれば、結合金属を含
有せず、あるいは含有してもきわめて少量の状態で、す
ぐれた耐摩耗性（硬さ）と靭性（抗折力）とを兼ね備え
た硬質焼結材料を、高い生産性で、コスト安く製造する
ことができるものであり、しかもこれらの特性が要求さ
れる切削工具や耐摩耗工具、さらに耐衝撃工具として使
用した場合には著しく長期に亘ってすぐれた性能を発揮
するなど工業上有用な効果がもたらされるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる複合固溶体粉末の望ましい組
成範囲を示したＴｉＣ−ＴｉＮ　−Ｗ　０３元系状態図
である。 出願人　　冨士ダイス株式会社 出願人　　三菱金属株式会社 代理人　　富　　１）　和　　夫

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）炭化チタン−炭化タングステン系複合固溶体粉末
   、および炭化チタン−窒化チタン−炭化タングステン系
   複合固溶体粉末のうちの１種または２種からなる成形体
   を、窒素含有雰囲気中にて、前記成形体の焼結温度よシ
   低い温度に加熱して、これを窒化し、もって前記複合固
   溶体粉末中に固溶している炭化タングステンの一部を析
   出させた後、焼結、温度に昇温して焼結することを特徴
   とするすぐれた耐摩耗性と靭性を有する硬質焼結材料の
   製造法。
2. （２）炭化タングステン粉末：０．１〜６０重量％を含
   有し、残りが炭化チタン−炭化タングステン系複合固溶
   体粉末、および炭化チタン−窒化チタン−炭化タングス
   テン系複合固溶体粉末のうちの１種または２種からなる
   配合組成を有する成形体を、窒素含有雰囲気中にて、前
   記成形体の焼結温度よシ低い温度に加熱して、これを窒
   化し、もって前記複合固溶体粉末中に固溶している炭化
   タングステンの一部を析出させた後、焼結温度に昇温し
   て焼結することを特徴とするすぐれた耐摩耗性と靭性を
   有する硬質焼結材料の製造法。
3. （３）　Ｆｅ　、　Ｎｉ　、およびＣＯ，並びにこれら
   の２種以上の合金のうちの１種または２種以上の粉末二
   〇１〜６重量％を含有し、残りが炭化チタン−炭化タン
   グステン系複合固溶体粉末、および炭化チタン−窒化チ
   タン−４炭化タングステン系複合固溶体粉末のうちの１
   種または２種からなる配合組成を有する成形体を、窒素
   含有雰囲気中にて、前記成形体の焼結温度より低い温度
   に加熱して、これを窒化し、もって前記複合固溶体粉末
   中に固溶している炭化タングステンの一部を析出させた
   後、焼結温度に昇温して焼結することを特徴とする特ぐ
   れた耐摩耗性と靭性を有する硬質焼結材料の製造法。
4. （４）周期律表の４ａおよび５ａ族遷移金属、並びにＣ
   ｒおよびＭｏの炭化物および窒化物、並びにこれらの２
   種以上の固溶体のうちの１種または２種以上の粉末：０
   １〜１５重量％を含有し、残りが炭化チタン−炭化タン
   グステン系複合固溶体粉末。 および炭化チタン−窒化チタン−炭化タングステン系複
   合固溶体粉末のうちの１種または２種からなる配合組成
   を有する成形体を、窒素含有雰囲気中にて、前記成形体
   の焼結温度よシ低い温度に加熱して、これを窒化し、も
   って前記複合固溶体粉末中に固溶している炭化タングス
   テンの一部を析出させた後、焼結温度に昇温して焼結す
   ることを特徴とするすぐれた耐摩耗性と靭性を有する硬
   質焼結材料の製造法。
5. （５）　　炭化タングステン粉□、′：末：０．１〜６
   ０重量％、およびＦｅ、　Ｎｉ　、およびＣｏ、並びに
   これらの２種以上の合金のうちの１種または２種以上の
   粉末；０、１〜６重量％を含有し、残りが炭化チタン−
   炭化タングステン系複合固溶体粉末、および炭化チタン
   −窒化チタン−炭化タングステン系複合固溶体粉末のう
   ちの１種または２種からなる配合組成を有する成形体を
   、窒素含有雰囲気中にて、前記成形体の焼結温度より低
   い温度に加熱して、これを窒化し、もって前記複合固溶
   体粉末中に固溶している炭化タングステンの一部を析出
   させた後、焼結温度に昇温して焼結することを特徴とす
   るすぐれた耐摩耗性と靭性を有する硬質焼結材料の製造
   法。
6. （６）　　炭化タングステン粉末：０．１〜６０重量％
   、および周期律表の４ａおよび５ａ族遷移金属、並びに
   ＣｒおよびＭｏの炭化物および窒化物、並びにこれらの
   ２種以上の固溶体のうちの１種または２種以上の粉末、
   ０．１〜１５重量％を含有し、残りが炭化チタン−炭化
   タングステン系複合固溶体粉末。 および炭化チタン−門化チタンー炭化タングステン系複
   合固溶体粉末のうちの１種または２種からなる配合組成
   を有する成形体を、窒素含有雰囲気中にて、前記成形体
   の焼結温度より低い温度に加熱して、これを窒化し、も
   って前記複合固溶体粉末中に固溶している炭化タングス
   テンの一部を析出させた後、焼結温度に昇温して焼結す
   ることを特徴とするすぐれた耐摩耗性と靭性を有する硬
   質焼結材料の製造法。
7. （７）　　Ｆｅ　、　Ｎｌ　＊　およびＣｏ、並びにこ
   れらの２種以上の合金のうちの１種または２種以上の粉
   末：０、１〜６重量％、および周期律表の４ａおよび５
   ａ族遷移金属、並びにＣｒおよびＭＯの炭化物および窒
   化物、並びにこれらの２種以上の固溶体のうちの１種ま
   たは２種以上の粉末二０１〜１５重量％を含有し、残り
   が炭化チタン−炭化タングステン系複合固溶体粉末、お
   よび炭化チタン−窒化チタン−炭化タングステン系複合
   固溶体粉末のうちの１種または２種からなる配合組成を
   有する成形体を、窒素含有雰囲気中にて、前記成形体の
   焼結温度より低い温度に加熱して、これを窒化し、もっ
   て前記複合固溶体粉末中に固溶している炭化タングステ
   ンの一部を析出させた後、焼結温度に昇温して焼結する
   ことを特徴とするすぐれた耐摩耗性と靭性を有する硬質
   焼結材料の製造法。
8. （８）炭化タングステン粉末２０．１〜６０重量％。 Ｆｅ、　Ｎｉ、およびＣｏ、並びにこれらの２種以上の
   合金のうちの１種または２種以上の粉末２０．１〜６重
   量％、および周期律表の４ａおよび５ａ族遷移金属、並
   びにＣｒおよびＭｏの炭化物および窒化物。 並びにこれらの２種以上の固溶体のうちの１種または２
   種以上の粉末：０゜１−１５重量係を含有し、残りが炭
   化チタン−炭化タングステン系複合固溶体粉末、および
   炭化チタン−窒化チタン−炭化タングステン系複合固溶
   体粉末のうちの１種または２種からなる配合組成を有す
   る成形体を、窒素含有雰囲気中にて、前記成形体の焼結
   温度より低い温度に加熱して、これを窒化し、もって前
   記複合固溶体粉末中に固溶している炭化タングステンの
   一部を析出させた後、焼結温度に昇温して焼結すること
   を特徴とするすぐれた耐摩耗性と靭性を有する硬質焼結
   材料の製造法。