JPS5823450B2 - 被削性の良好な装飾部品用Ｃ↓ｏ基焼結合金の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、すぐれた耐食性および耐摩耗性と共に、良
好な被削性を有する時計側などの装飾部品として使用す
るのに適したＣｏ基焼結合金の製造法に関するものであ
る。

一般に、Ｃｒ 、Ｗ、Ｍｏ 、 Ｔｉ 、ＮｉおよびＣ
などの成分を含有するＣｏ基鋳造合金は、すぐれた耐食
性および耐摩耗性をもつことから、時計側などの装飾部
品用材料として広く使用されている。

しかしながら、上述のような従来Ｃｏ基鋳造合金におい
ては、鋳造、凝固、および冷却時に素地の結晶粒子が粗
大な樹枝状に成長するばかりでなく、その含有成分であ
るＣ ｒ 、Ｗ、Ｍｏ、およびＴｉなどが同様に含有の
Ｃ成分と反応結合して炭化物を形成し、しかも同様にこ
れら炭化物も粗大に成長することを避けることができな
かった。

このように粗大に成長した炭化物が存在すると、被削性
が著しく劣化したものになるので、時計側のような複雑
な形状をもった部材を前記従来Ｃｏ基鋳造合金で製造す
るに際しては、その切削および研削による仕上げ加工が
きわめて困難となり、これが量産化の最大の障害となっ
ている。

また前記従来Ｃｏ基鋳造合金においては、合金成分の含
有量がきわめて高いので、上述のような時計側を前記従
来Ｃｏ基鋳造合金で鋳造成形により製造するに際しては
組成偏析を避けることはできず、これが原困で耐食性の
低下をもたらしている。

かかる従来Ｃｏ基鋳造合金のもつ問題点を解決するため
に、前記合金を粉末冶金によって製造することも試みら
れたが、前記状みに際しても、（１）原料粉末である合
金粉末は水およびガス噴霧法で製造されるために、圧縮
成形性が悪い上に焼結性もかなり悪く、したがって還元
性、中性、または真空雰囲気中において原料粉末の融点
近傍にまで加熱しても前記原料粉末相互に充分な拡散が
起らないので、焼結合金に本来の特性を付与することが
むづかしい。

（２）焼結に際して焼結温度を原料粉末である合金粉末
の融点直下にまで上昇させれば、前記合金粉末を相互に
拡散することができるが、前記拡散焼結温度の温度範囲
はきわめて狭いために、その制御が難かしく、シたがっ
て量産性が損なわれる。

（３）また、たとえ上記のような狭い温度範囲の拡散焼
結温度で焼結して焼結合金を製造したとしても、前記焼
結合金が理論値の９５％を上回る焼結密度をもつように
することは難しく、このように９５％を越えない焼結密
度をもった焼結合金においては、素地の結晶粒度および
析出炭化物粒子の粒度が微細かつ均一であっても、合金
内部の残留空孔の影響のために耐食性などの実用性能も
低下する。

などの問題点が発生していた。

本発明者等は、上述のような観点から、その製造に際し
て適用される拡散焼結温度の温度範囲が比較的広く、し
かも理論値の９５％以上の焼結密度をもつと共に、被削
性が良好で耐摩耗性および耐食性のすぐれた時計側のよ
うな装飾部品として使用するのに適したＣｏ基焼結合金
を得べく研究を行なった結果、微細な金属酸化物の混合
粉末を同時混合の炭素粉末により還元することによって
、Ｃｒ：１０．０〜３５．０％、Ｎｉ ： ０．２〜ｉ
２．０％、Ｃ：０．４〜３，０％を含有し、さらにＷ
：０．１〜１９．０％、Ｍｏ ： ０．１〜１２．０％
、 Ｔ ｉ ： ０．１〜５．０％、Ｔａ：０．１〜１
５．０％、およびＮｂ ： ０．１〜１５．０％のうち
の１種または２種以上を含有し、残りがＣｏと不可避不
純物からなる組成（以上重量％）をもった合金粉末を製
造し、ついでこの合金粉末を原料粉末として使用し、通
常の粉末冶金法によって前記合金粉末と実質的に同一の
組成をもったＣｏ基焼結合金を製造すると、この結果得
られたＣｏ基焼結合金は、上記の特性をすべて兼ね備え
、したがって装飾部品の製造に使用するのに適したもの
であるという知見を得たのである。

なお、この発明の方法によってＣｏ基焼結合金を製造す
るに際して使用される原料粉末としての合金粉末は、微
視的にみれば、それぞれの金属酸化物が還元されて形成
した金属粉末と金属炭化物粉末との混合物に近いものか
らなり、それぞれの金属およびこれら金属の炭化物が相
互に充分拡散され、合金化したものにはなっていない。

またそれぞれの前記粉末粒子は相互に弱く結合して２次
粒子を形成したものからなっているので、これに小さな
外力を加えることによって約１０μ以下の１次粒子にす
ることができる。

したがって前記合金粉末は微粉末であるにもかかわらず
、圧縮成形性は良好であって金型成形によって容易に賦
形することができ、しかもその粉末粒度がきわめて小さ
いために焼結性に富んだものになる。

また、この発明の方法によって製造されたＣ。

基焼結合金は、従来Ｃｏ基鋳造合金のもつ密度にほぼ匹
適する密度を有し、その金属組織も前記従来Ｃｏ基鋳造
合金に比してきわめて微細なものになっていると共に被
削性が大巾に改善されたものになっている。

ついで、この発明のＣｏ基焼結合金の製造法において、
原料粉末たる合金粉末の成分組成範囲を上述のように限
定した理由について述べる。

（１） Ｃｒ Ｃｒ成分には、同時に添加含有されたＣ成分と反応して
、素地の結晶粒内および粒界に炭化物として析出して合
金粉末、最終的にはＣｏ基焼結合金の耐摩耗性を向上さ
せる作用があると共に、その一部分が素地に固溶して耐
食性を改善する作用があるが、その含有量が１０．０％
未満では時計側のような装飾部品に要求される特性を満
足に付与することができないので１０．０％以上含有さ
せなければならないが、３５．０％を越えて含有させる
と、形成される炭化物の量が多くなりすぎて靭性を大巾
に低下させると共に、被剛性が劣化して実用に供し難い
ものとなるので前記上限値を越えて含有させてはならな
い。

（２） Ｎｉ Ｎｉ成分には、素地のＣｏに固溶して、その強度を向上
させる作用があるが、０．２％未満の含有では前記作用
に所望の効果が得られない。

しかし１２．０％を越えて含有させると、その強度は再
び低下するようになることがらＮｉの含有量を０．２〜
１２．０％に定めた。

（３）Ｃ Ｃ成分には添加含有されたＣｒ、Ｗ２ＭＯ２Ｔｉ。

Ｔａ、およびＮｂの各成分と反応してＭ６Ｏ，Ｍ２Ｏ，
。

Ｍ２３Ｃ６２Ｍ２Ｃ２およびＭＣ型の炭化物を生成し、
合金粉末、最終的にはＣＯ基焼結合金の耐摩耗性を向上
させるが、その含有量が０．４％未満では、析出する前
記炭化物の量が少なくて所望の耐摩耗性が得られないの
で、０．４％以上の含有が必要である。

しかしＣ成分を３．０％越えて含有させるとＣｒ 、Ｗ
、Ｍｏ 、 Ｔ ｉ 、 Ｔａ 、およびＮｂの各成分
のほとんどが炭化物を形成し、素地に固溶する前記成分
が不足するようになるので３０％を越えて含有させては
ならない。

（４）ＷおよびＭ。

ＷおよびＭｏ成分には、Ｃ成分と反応して炭：化物を形
成し、耐摩耗性を向上させると共に、前記両成分の一部
が素地に固溶して強度を高める作用があるが、それぞれ
Ｗ：０．１％未満およびＭｏ：０．１％未満では前記作
用に所望の効果が得られず、一方それぞれＷ：１９．０
％、Ｍｏ ｊ：１２．０％を越えて含有させると、形成
される炭化物量が多くなりすぎて靭性を大巾に低下させ
るようになるので、その含有量を、それぞれＷ：Ｑ、ｌ
〜１９．０％、Ｍｏ ：０．１〜１２．０％と定めた。

（５） Ｔｉ Ｔｉ成分には、ＷおよびＭｏと同様に炭化物を形成して
耐摩耗性を向上させる作用があるほか、強化作用がある
が、その含有量が０．１％未満では前記作用に所望の効
果が得られず、一方シＴｉ成分は、原料粉末で“ある合
金粉末の製造に際し、他の合金成分に比して還元されに
くい成分なので、５．０％を越えて含有させると、その
還元温度が高くなって不都合を生じるようになることか
ら、その含有量を０．１〜５．０％と定め。

た。

（６）ＴａおよびＮｂ ＴａおよびＮｂには、Ｃ成分と反応して炭化物を形成し
、耐摩耗性をさらに向上させると共に、成形された装飾
部品の色調に微妙な変化を。

与える作用があるが、その含有量がそれぞれＴａ：０．
１％未満およびＮｂ ： ０．１％未満では前記作用に
所望の効果が得られず、一方それぞれ１５．０％を越え
て含有させると靭性が著しく低下すζようになることか
ら、その含有量をそれぞれＴａ ： ０．１〜１５．０
％およびＮｂ ：０．１〜１５．０％と定めた。

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 合金粉末製造のための金属酸化物粉末として、それぞれ
粒度：１００メツシユ以下の酸化クロム粉末、酸化ニッ
ケル粉末、酸化タングステン粉末、酸化モリブデン粉末
、酸化チタン粉末、酸化タンタル粉末、および酸化ニオ
ブ粉末を用意し、これら金属酸化物粉末を同じく粒度：
１００メツシユ以下の炭素粉末と共に所定の配合割合に
配合し、ボールミルにて２４時間混合粉砕して平均粒径
：１．６μを有する微粉末とし、ついでこの微細混合粉
末に、露点ニー４０℃の水素気流中、温度＝１１５０℃
に２時間保持の条件で還元処理を施して、それぞれ第１
表に示される成分組成をもった海綿状の合金粉末を調製
した後、ハンマーミルによるきわめて軽度の粉砕作業で
１００メツシユ以下の粒度に粉砕し、引続いて前記微粉
砕化した合金粉末から６ ｔｏｎ／２４の圧力で圧粉体
を成形した後、この圧粉体を真空中、温度： １２４０
℃に１時間保持の条件で焼結することによって、実質的
に合金粉末と同一の成分組成をもった本発明焼結合金１
〜２０をそれぞれ製造した。

また、比較の目的で、通常の溶解鋳造法を用いて実質的
に上記本発明焼結合金１９と同じ成分組成をもった比較
溶解鋳造合金を製造した。

この結果得られた本発明焼結合金１〜２０および比較溶
解鋳造合金の密度、密度比、曲げ強さ、および田ツクウ
ェル硬さくＣスケール）を測定し、この測定結果を第１
表に合せて示した。

第１表に示される結果から、本発明焼結合金１〜２０は
、いずれもきわめて高い密度を有すると共に、比較溶解
鋳造合金とほぼ同等の高硬度を有し、かつ曲げ強さに関
しては比較溶解鋳造合金に比して一段とすぐれているこ
とが明らかである。

また、第１図および第２図には、本発明焼結台・金１９
（第１図参照）と比較溶解鋳造合金（第２図参照）の顕
微鏡によるミクロ組織（４００倍）を示したが、図示さ
れるように本発明焼結合金１９は、比較溶解鋳造合金に
比してきわめて微細にして均質な組織をもっていること
が明らかであ：る。

さらに、上記本発明焼結合金１〜２０および比較溶解鋳
造合金を被削材とし、ＪＩＳ、ＫＯ５に相当する切削工
具を使用し、周速： ６４ ？？Ｚ ／ ｍｉｍ 。

送り二〇、１珈７７１／ ｒｅＶ−１切込み通量：０．
３調の条件；で乾式切削試験を行ない、前記切削工具が
切削不能に至るまでの寿命時間を測定した。

この測定結果を第１表に合せて示した。

これらの測定結果から、本発明焼結合金１〜２０は、い
ずれも比較溶解鋳造合金に比して一段とすぐれた被削性
を有することか明らかであり、かつその切削表面もきわ
めてきれいなものであった。

また、第３図および第４図には、上記切削試験で得られ
た本発明焼結合金１９（第３図参照）および比較溶解鋳
造合金の切粉を示したが、図示されるように本発明焼結
合金１９は、比較溶解鋳造合金に比してきわめて良好な
切粉状態を示し、きわめてすぐれた被剛性をもつことが
明らかである。

上述のように、この発明の方法によれば、Ｃ０基鋳造合
金に比してすぐれた被削性をもつと共に、耐食性および
耐摩耗性にもすぐれたＣｏ基焼結合金を製造することが
でき、したがって、このＣ。

基焼結合金を、前記の特性が要求される時計側のような
複雑な形状をもった装飾部品の製造に用いた場合に高い
寸法精度が確保でき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図および第２図は顕微鏡による組織写真（Ｘ４００
）にして、第１図は本発明合金組織、第２図は比較溶解
鋳造合金組織を示し、第３図および第４図は切粉状態を
示す写真にして、第３図が本発明合金の切粉、第４図が
比較溶解鋳造合金の切粉をそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 微細な金属酸化物の混合粉末を同時混合の炭素粉末
   により還元することによって、Ｃｒ：１０．０〜３５．
   ０％、Ｎｉ：０．２〜１２．０％、Ｃ：０．４〜３．０
   ％を含有し、さらにＷ：０．１〜１９．０％、Ｍ。 ：０．１〜１２．０％、Ｔｉ ： ０．１〜５．０％、
   Ｔａ ： ０．１〜１５．０％、およびＮｂ ： ０．
   １〜１５．０％のうちの１種または２種以上を含有し、
   残りがＣｏと不可避不純物からなる組成（以上重量％）
   をもった合金粉末を製造し、ついでこの合金粉末を原料
   粉末として使用し、通常の粉末冶金法によって前記合金
   粉末と実質的に同一の組成をもったＣＯ基焼結合金を製
   造することを特徴とする被剛性の良好な装飾部品用Ｃｏ
   基焼結合金の製造法。