JPS5884966A - 焼結超硬合金製物品に耐摩耗性の炭化チタンの被膜を施す方法 - 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】 零発Ｉ！ｊＩ紘粉末冶金、特に焼結超硬合金製の物品に
耐摩耗性の炭化チタンの被膜を施す方法に関するＯ 本発明は、金属加工、自動車、工具製作及び他の工業で
使われる多面の再度鋭利にできない刃先を含む、耐摩耗
性の被膜が設ゆられた焼結超硬合金製物品の製造に応用
される。

チタン四塩化物、メタン及び水素を含む気体相から、炭
化タングステン、炭化チタン及び；バルトを基にした焼
結超硬合金製の物品に、耐摩耗性の炭化チタンの被膜を
施す方法は知られている（スウェーデン特許蕗３３２．
３２８Ｃム４８　ｂ　１１／Ｇｏ。

１１１０　　Ｃ２３ｅｌ１１００．１９７１．２．１）
。

この方法は、高純度水素の製造と同様、気体混合物の組
成の精密な調節、その混合−の流量を確保する複雑な装
置を必要とする。

粉末混合物から金属で物品を熱拡散飽和するととによシ
各積金属と合金製の物品に被膜を施す方法も知られてい
る。

重量割合５〜７０％のチタン、０〜２０％のクーム、２
５〜８５％の充填剤としてのアルミナ及び０．１〜５％
の活性化付与剤としての塩化アンモニウム又は液体四塩
化チタンの粉末混合−を用いて物品をチタンで熱拡散飽
和することによシ、焼結超硬合金製の物品に耐摩耗性の
炭化チタンの被膜を作る工ｌ！社知られている。この工
程は、８５０〜１，２５０℃の温度範囲で３時間、水素
の雰囲気中で行表われる（フランス特許第２．３０４．
５９６号、１９７６参照）。しかしながらこの手順はや
や複雑である。というのはそれが、有毒な四塩化チタン
による環境汚染を避ける九めに特別な密閉装置の必要性
を考慮するからである。

との工程によると結果として二相の被膜が形成される。

上方の層は炭化チタン、下方の層はタングステンとチタ
ンの混合炭化物から成る。下方の層Ｏ高い厚さく５〜８
μ）は超硬合金からその層へのタングスタンの顕著な熱
拡散を示している。

超硬合金からそ０層へのコバルトの拡散も起こることも
考えられるが、それ拡知られているように被膜のある超
硬合金の耐摩耗性に悪い影響を与える。さらに充填剤と
してアルミナを用いる結果として、被膜が汚される物品
の切削特性に影響する。

本発明は、焼結超硬合金製の物品の耐摩耗性を増すこと
を可能にするであろうような粉末混合物の組成を選択す
ることにより、前記物品に耐摩耗性の炭化チタンを施す
丸めの手順を提供すること目的とする。

本発明は、焼結超硬合金製の物品が重量割合で２０〜６
ＯＮのチタン、４０〜８ＯＮの充填剤及び１〜５Ｘの活
性化付与剤としての塩化アンモニウムを含む粉末混合物
から、９５０〜１，１００℃の温度範囲で水素の雰囲気
中においてチタンで熱拡散飽和を受け、その際本発明に
よると炭化チタンが充填剤として用いられることにある
、前記物品に耐摩耗性の炭化チタンの被膜を施す方法を
提供する。

充填剤として用いられる炭化チタンによシ、６〜８＃の
被膜厚さで鉄及び鋼の切削の際に物品の抵抗を４〜６倍
に増加することを確保する耐摩耗性の炭化チタンの被膜
を得ることが可能になる。

本発明によると耐摩耗性の炭化チタンの被膜を施す方法
は次のように行なわれる。

あらかじめ洗浄された焼結超硬合金製の物品は、重量割
合で２０〜６０％のチタン、４０〜８０Ｘ　　“Ｏ充填
剤としての炭化チタン、１〜５％の活性化付加剤として
の塩化アンモニウムを含む粉末混合物と共に鋼又は黒鉛
の容器の中へ置かれる。その容器は超硬合金の製造の際
に焼結するために通常用いられる水平Ｏ連続作用の炉の
中へ置かれる。

手順は、９５０〜１．１００℃の範囲の温度で水素の雰
囲気中において（Ｌ５〜２時間で行われる。

容器は炉の中を連続的に通過せしめられ、そして冷却区
域の後で解放される。施される被膜の厚さは、物品を入
れた容器の移行速度は屯ちろん、炉の中の熱区域の温度
と長さを変更することによ）関節される〇 容器から一旦取り出された物品は、粉末を除去するため
に例えば超音波を用いる装置により洗浄される。同じ装
置で、被膜を施すのに先立って刃先を洗浄する仁とがで
きる。

４しも温度が９５０℃以下で訳化チタンの含有率が８Ｏ
Ｎ以上の場合、被膜が形成される速を社相尚に低下する
。温度が１．１００℃で粉末の混合物中の炭化チタンの
含有率が４０％以下の場合、粉末の焼結と物品表面の質
の劣化が起こる。

本発明による１騙においてチタン粉末を用いるというこ
とは、ガス相から被膜を形成する場合には必要である水
素の特別な純化を除去することが可能になるであろう。

混合物中に塩化アンモニウムを活性化付与剤として用い
ることにより結果としてハロゲン化チタンが形成され、
それは超硬合金をチタンで熱拡散飽和する工程を促進す
る。

充填剤としてチタンを用いることは混合物の焼結を防止
し、アルミナと異なり高速度の被膜形成（１０〜１５μ
膚）を保証するであろう。

ヒのように、粉末粒子が付着せずかつ汚れのない均一で
なめらかな被膜を得ることが可能になる。

炭化チタンの使用によりなめらかで組成が均一である被
膜が高速度で形成されるということは次のように説明す
ることができる。

充填剤例えば炭化チタンは、混合物中に存在するチタン
と同様に、チタンハロゲン化物を形成しそして被膜の形
成に関与する。その結果被膜形成の速度は増し、なめら
かで組成が均一な被膜を作ることが容易になる。

水素の雰囲気中において、炭化チタンは成長する被膜の
炭化に寄与する炭化水素を形成し、その結果被膜形成の
工程を十分に促進する。このことはまた超硬合金成分が
被膜へ拡散することを弱める０ 超硬合金成分の被膜への拡散は被膜付の超硬合金の耐摩
耗性に十分影響する。

被膜形成の適度が大きいので、特別な密閉容器は不要で
あり、そのことは用いられる容器の構造を簡単にするこ
とを可能にする。粉末混合物中の物品を入れた容器は密
剛せずにカバーでふさがれる０ さらにアルミナの代りに炭化チタンを用いることは用い
られる粉末混合物の化学的処理工程を簡単化する〇 炭化チタンの被膜は、焼結超硬合金製の物品の表面に６
〜１８μの厚さに形成される。

結果として生ずる炭化チタン被膜のマイクロ硬度は２，
５００〜２．７００秘−２である。

結局、炭化チタン被膜を有する超硬合金の耐摩耗性は鉄
や鋼を切削する場合４〜６倍に増加する。

本発明をさらに次の例により説明する。

例Ｉ ＷＣ−Ｃｏ（重量割合でＣＯが６Ｎ）から成る超硬合金
製の多面の再度鋭利にできない刃先は、重量割合で６Ｏ
Ｎのチタン、３９％の炭化チタン及びＩＸの塩化アンモ
ニウムから成る粉末混合物と共に黒鉛又は鋼の容器の中
へ置かれる。容器酸水素の雰囲気中で温度９５０ｏで２
時間加熱されム炭化チタン被膜は８μの厚さで物品の表
面に形成されえ。切削速ｆ　１４０　％１５）、深さ１
．０鴎、送ｐｏｓ−転で、ねじみ鋳鉄を切削する場合、
炭化チタン被膜を有する再度鋭利にできない刃先の耐摩
耗性は、同じ組成の超硬合金製の被膜のない刃先と比較
して４．５倍も増加した。

例２ 例１で特定されたものと同様の組成の超硬合金ＩＩＯ多
面の再度鋭利にできない刃先は、重量割合４０％のチタ
ン、５＆５Ｎの炭化チタン及び１．５ＸＯ塩化アンモニ
ウムを含む粉末混合物と共に容器の中に置かれ、水素の
雰囲気中で温度１，０５０℃で１時間保持された〇 炭化チタン被膜杜１２μの厚さで形成された。

例１で特定され九条件下で、ねずみ鋳鉄を切削する場合
、刃先の耐摩耗性は５．６倍も増加した。重量割合で１
８　Ｘ　Ｃｒ、　１０　Ｘｆ）Ｎｉ　、　０．６％のＴ
ｉを含む鋼を切削する場合、それは同じ組成の超硬合金
製の被膜のない刃先と比較して４．６倍も増加した。

例３ ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏ　（重量割合で１８ＸのＴ
ｉｅ　、　２　Ｎ　ＯＴａＣ、８Ｘ　ＯＣｏ）の組成の
超硬合金製の多面の刃先は、重量割合で２０％のチタン
、７５Ｎの炭化チタン及び５Ｘの塩化アンモニウムを含
む混合物中で水素の雰囲気中で１，１００−Ｃの温度で
Ｏ，Ｓ時間熟思され丸。

炭化チタン被膜は１８μの厚さで形成された。

ａ、ｓｘｏ炭素を含む例１で記述した−を切削する場合
、刃先の耐摩耗性は、同じ組成の超硬合金製の被膜のな
い刃先と比較して６倍も増加した。

第１頁の続き ０発　明　者　アナトーリイ・ダニローヴイッチ・シャ
ブニン ソビエト連邦モスクワ・ウーリ ツツア・ペクフテレヮ４１コルプ ス１クワルチーラ１６５ ０発　明　者　ミハイル・ニコラエヴイッチ・レンスキ
イ ソビエト連邦モスクワ・ウーリ ツツア・ボロトニコフスカヤ５４ コルジス３クワルチーラ３０ ＠出願人　　モスコフスキイ・インスチチュート・イン
ジエネロフ・ゼレズ ノドロズノゴ・トランスポータ ソビエト連邦モスクワ・ウーリ ツツア・オブラズッオヮ１５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炭化チタンが充填剤として用いられることを特徴とし、
   重量割合で２０〜６ＯＮのチタン、４０〜８ＯＮの充填
   剤及び１〜５Ｘの塩化アンモニウムのような活性化付与
   剤の粉末混合物から、９５０〜１．１００℃の温度範囲
   で水素の雰囲気中において、焼結超硬合金製物品をチタ
   ンで熱拡散飽和することによシ前記物品に耐摩耗性の炭
   化チタンの被膜を施す方法◇