JPS5843352B2 - ホウ化物系高強度硬質耐熱材料 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＷ２Ｂ５２Ｍ０２Ｂ、の中から選ばれた１種以
上のホウ化物と結合剤とを基本組成として成る焼結体も
しくはこねら基本組成に添加成分としてニホウ化金属を
配合して成る焼結体で、高密度、高強度硬質でしかも耐
熱性に優れた新規な材料に関するものである。

ニホウ化金属は一般に高融点、高硬度かつ高温強度も高
いため、切削工具、熱機関部品材料などへの利用が期待
されている。

そこで、これまで１種以上のニホウ化金属に結合剤とし
てのニッケル・リン・ホウ化ニッケル、ホウ化鉄、ホウ
化コバルト、ホウ化マンガン、ホウ化チタンなどを添加
することにより、高強度、高硬度でしかも高温特性の良
好なニホウ化金属基焼結体を、本発明者らは提案してき
た（特開昭５５−１６７１８０号公報、特開昭５５−１
２８５６０号公報、特公昭５６−５１２２０号公報）。

一方、このニホウ化金属の結晶構造は常温において六方
晶系であるが、極めて高温に至っても、変化しない。

そこで焼結温度の高温においてニホウ化金属と同じ六方
晶系を有する硬質物質もニホウ化金属と同様の焼結性を
示し、また焼結体の物性はニホウ化金属以上になると考
え、さらに研究を重ねた。

その結果、新規な原料Ｗ、Ｂ 、及びＭｏ２Ｂ５ を
基とする焼結体はニホウ化金属を基とする焼結体にくら
べはるかに高い強度を有することを見い出し、この知見
に基づいて本発明をなすに至った。

すなわち、本発明はＷ２ Ｂ５ 、 Ｍｏ２８５ の中
から選ばれた少なくとも１種のホウ化物と、ホウ化ニッ
ケル、ホウ化鉄、ホウ化コバルト、ホウ化マンガン、ホ
ウ化チタン及びニッケル・リン合金から選ばれた少なく
とも１種の結合剤０．０１〜５０重量多との混合物、あ
るいはこれにＴ ｔ Ｂ２ 、 Ｃｒ Ｂ２ 。

ＴａＢ２ｔ ＭｎＢ２．ＭＯＢ２５ＹＢ２ ｐＮｂＢ２
ｓＶＢ２．ＨｆＢ２．ＡｌＢ２及びＺｒＢ２の中から選
ばれた１種以上のニホウ化金属を添加した混合物の焼結
体から成る新規なホウ化物系高強度、硬質耐熱材料を提
供するものである。

本発明の高強度硬質耐熱材料の基本粉末はＭＯ２Ｂ５お
よびＷ２Ｂ５ と結合剤とニホウ化金属から成る。

結合剤物質は焼結体に対し０．０１〜５０重量多の範囲
で添加するのが適当である。

この量力ｆｆｉ、０１重量多未満では十分な機械的強度
が得られないし又５０％を超えると耐熱性が低下する。

結合剤物質のうち、ホウ化ニッケルとしてはＮｉＢ、Ｎ
ｔ４Ｂ３．Ｎ１２ＢｔＮｉ３Ｂ又はこれらの混合物を、
ホウ化鉄としてはＦｅＢ、Ｆｅ２Ｂ又はこれらの混合物
を、ホウ化コバルトとしてはＣｏＢ。

Ｃｏ２Ｂ 、Ｃｏ３Ｂ又はこれらの混合物を、ホウ化マ
ンガンとしてはＭｎ Ｂ Ｉ Ｍｎ ３Ｂ４２Ｍｎ２
Ｂ ２ Ｍｎ４Ｂ ＞又はこれらの混合物を、ホウ化チ
タンとしてはＴ ｉＢ Ｉ Ｔ ｔ２Ｂ 、Ｔ ｔ ２
Ｂ５又はこれらの混合物をそれぞれ用いることができる
。

又本発明におけるリンケル・リン合金とはニッケルに対
し３〜２５重量俤のリンを添加した合金をいう。

ホウ化ニッケル、ホウ化鉄、ホウ化コバルト、ホウ化マ
ンガン、ホウ化チタン及びニッケル・リン合金は必ずし
も原料として用いる必要はなく、焼結後にホウ化物ある
いはリン化物を形成する原料を用いてもよい。

添加成分としてのニホウ化金属は任意の量で添加するこ
とができる。

本発明の新規な高強度硬質耐熱材料を製造するには、Ｍ
Ｏ２ＢＳ ？Ｗ２Ｂ５の内１種以上のホウ化物粉末に、
所定量の結合剤粉末を添加した粉末もしくはこの混合粉
末にニホウ化チタン粉末を所定の割合で添加した粉末を
よく混合した後、この混合粉末を黒鉛型のような型に充
てんし、真空、アルゴン又は水素ガスのような中性ある
いは還元性雰囲気中において５０Ｋｐ／ｆｆ１以上の圧
力下で、１０００℃以上で加熱するか、あるいは前記の
混合粉末をあらかじめ圧縮成形した成形体を真空中、ア
ルゴン中又は水素ガスのような中性あるいは還元性雰囲
気において１０００℃以上で加熱焼結するか又はＷ２Ｂ
５ 、Ｍｏ２Ｂ５の内の１種以上もしくはこれにニホウ
化金属を添加した混合粉末をあらかじめ焼結し、これら
焼結体にホウ化ニッケル、ホウ化コバルト、ホウ化鉄、
ホウ化チタン、ホウ化マンガン、ニッケル・リン合金又
はこれらの混合物の融液を溶浸することにより製造する
ことができる。

このようにして得られる新規なホウ化物系高強度硬質耐
熱材料はいずれも相対密度、硬度、機械的強度、耐熱性
に優れ、切削工具材料、熱機関部品材料、ロケット材料
、耐摩耗材料、耐酸化材料、耐熱衝撃材料などとして最
適である。

以下実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

実施例 １ Ｗ２Ｂ５粉末５重量部にＴｌＢ２１００重量部とＮｉＢ
１重量部とを加えて十分に混合した。

次に、この混合物を黒鉛型に充てんし、真空中において
２００Ｋｐ／ｃＩＩｔに加熱しながらｔｓｏｏ℃に１５
分間加熱焼結した。

その結果、抗折強度２２０に９／−相対密度ｌｏｏ％、
室温硬度Ｈｖ３２００Ｋｇ／ｍｍ２．１０００℃におけ
る硬度Ｈｖ２３００に９ ／１１ｔ扉２の焼結体を得た
。

実施例 ２ Ｗ２Ｂ５ ｓ Ｍｏ２Ｂ、の中から選ばれた１種以上の
ホウ化物粉末と結合剤とニホウ化金属粉末とをよく混合
した後、１５分間ホットプレスするか、これら混合粉末
を冷間圧縮した後、所定条件下で１時間普通焼結するか
、あるいはＷ、Ｂ、とニホウ化チタン粉末との混合粉末
をあらかじめ焼結させ、その後、結合剤のＣｏＢを溶浸
することにより焼結させた。

このようにして得た焼結体の特性を試料の組成焼結条件
とともに表１に示す。

但し、Ｔ ｉ Ｂ２二３ Ｗ ％ Ｍｏ Ｂ ２ １
Ｗ％ＭｎＢは９６Ｗ％ＴｌＢ２３Ｗ％ＭＯＢ２ １Ｗ％
ｔＭｎＢを意味する。

また、実施例に用いたＷ２ Ｂ５ ｔ ＭＯ２Ｂｓ末は
市販の粉末をさらに鉄製ポットミルにより粉砕後、塩酸
により脱鉄した粉末であり、特に、添加粉末として用い
たＷ２Ｂ、およびＭｏ２Ｂ５粉末、（例えばＴｌＢ２−
３Ｗ％Ｍｏ２Ｂ５ １Ｗ％ＭｎＢのＭｏ２Ｂ５粉末）・
は基とするＴ ｉ Ｂ２ 粉末より微粒とした。

実施例 ３ Ｗ２Ｂ５２ＭＯ２Ｂ５の た後、１５５分間ホ ラ種と結合剤とをよく混合し ドブレスした。

このようにして得た焼結体の特性を試料の組成、焼結条
件とともに表２に示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｉ Ｗ２Ｂ、 、 Ｍｏ２Ｂ５の中から選ばれた少な
   くとも１種のホウ化物と、ホウ化ニッケル、ホウ化鉄、
   ホウ化コバルト、ホウ化マンガン、ホウ化チタン及びニ
   ッケル・リン合金から選ばれた少なくとも１種の結合剤
   ０．０１〜５０重量俤との混合物を焼結して成るホウ化
   物系高強度硬質耐熱材料。 ２ Ｗ２Ｂ、 ）Ｍｏ２Ｂ５の中から選ばれた少なく
   とも１種のホウ化物と、ホウ化ニッケル、ホウ化鉄、ホ
   ウ化コバルト、ホウ化マンガン、ホウ化チタン及びニッ
   ケル・リン合金から選ばれた少なくとも１種の結合剤０
   ．０１〜５０重量％との混合物にＴｉＢ２゜ＣｒＢ ２
   ； ＴａＢ ２ ） ＹＢ１３２ 、 ＭＯＢ２２
   ＹＢ２ ｔ ’ＶＩ３２ ｙＨｆＢ２．ＮｂＢ２．Ａｌ
   Ｂ２およびＺｒＢ２ の中から選ばれた少なくとも１種
   のニホウ化金属を添加したものの焼結体から成るホウ化
   物系高強度硬質耐熱材料。