JPS5952224B2 - 窒化表層を有する焼結硬質合金部材 - Google Patents

窒化表層を有する焼結硬質合金部材

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JPS5952224B2
JPS5952224B2 JP1634379A JP1634379A JPS5952224B2 JP S5952224 B2 JPS5952224 B2 JP S5952224B2 JP 1634379 A JP1634379 A JP 1634379A JP 1634379 A JP1634379 A JP 1634379A JP S5952224 B2 JPS5952224 B2 JP S5952224B2
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照義 棚瀬
敏雄 吉田
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Mitsubishi Metal Corp
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Mitsubishi Metal Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C30/00Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C23C30/005Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates

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  • Materials Engineering (AREA)
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  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 ’ この発明は、多様な色調を有し、かつ耐摩耗性およ
び耐食性にもすぐれた、特に装飾用として使用するのに
適した窒化表層を有する焼結硬質合金部材に関するもの
である。
一般に、周期律表の4a、5aおよび6a族の遷移・金
属の炭化物、窒化物、あるいは炭窒化物を主成分として
含有する焼結硬質合金は、硬さが高く、かつ靭性にもす
ぐれていることから、各種切削工具および耐摩耗工具な
どとして用いられているほか、その研磨面が美麗で、傷
が比較的つきにくいなどのために装飾用としても用いら
れている。
とりわけ炭化タンタル(Tac)を主成分として含有す
る焼結硬質合金は深みのあるレモン系の金色を呈するこ
とから、価値のある装飾用材料として知られ、また窒化
チタン(TiN)を主成分として含有する焼結硬質合金
は、オレンジ系の金色を呈することも知られている。し
かしながら、これらの焼給硬質合金によつて5は、変化
に富んだ色調を得ることがばかりでなく、例えば窒化物
を主成分として含有する焼給硬質合金においては、窒化
物の含有が多いことに原因して、製造に際しての焼結性
、並びに研磨性がともに悪く、しかも窒化物を多く含有
すると高い強度をもつたものが得られないという問題点
がある。
また、周期律表の4aおよび5a族の遷移金属、特にT
iは窒化されやすい性質をもつので、Ti合金の表面に
窒化処理を施こす方法も提案されているが、この結果得
られた窒化表層を有するTi合金部材においては、比較
的母材硬さが低いばかりでなく、窒化表層も薄いために
、硬質物との接触によつて傷がつきやすいという問題が
あり、他方前記遷移金属の炭化物を主成分として含有す
る焼結硬質合金部材を窒化処理した場合には、表面に著
しい凹凸の発生を避けることができず、このような点か
らも装飾用として使用するのには適さないものである。
さらに、表面にチタン(TiN)や窒化ハフニウム(
HfN)を被覆(コーテイング)した表面被覆焼結硬質
合金部材も提案されているが、この場合コーテイング工
程および専用装置を必要とするためにコスト高となるの
を避けることができない。本発明者等は、上述のような
観点から、特別な装置を必要とすることなく窒化表層を
形成することができる、炭化物を含有した焼結硬質合金
部材に着目し、多彩な色調を有すると共に傷がつきにく
く、しかも窒化表層に凹凸の発生もない焼結硬質合金部
材を得べく研究を行つた結果、上記炭化物含有の焼結硬
質合金部に、周期律表の4aおよび5a族の遷移金属の
窒化物のうちの1種または2種以上を含有させると、窒
化表層の荒れ(凹凸)が防止され、また炭化クロムおよ
び炭化タングステンのうちの1種または2種を含有させ
ると、強度が向上して傷がつきにくくなると共に、耐食
性が向上するようになり、さらに上記含有炭化物を周期
律表の4aおよび5a族の遷移金属の炭化物のうちの1
種または2種以上で構成すると、焼結時における窒化に
よつて所望の発色を確保することができるという知見を
得たのである。
したがつて、この発明は上記知見にもとづいてなされた
ものであつて、必要に応じてMOを含有し、COおよび
Niのうちの1種または2種:3〜30%、必要に応じ
て炭化クロム(以下Cr3c2で示す)および炭化タン
ダステン(以下WCで示す)のうちの1種または2種:
0.1〜20%、 周期律表の4aおよび5a族の遷移
金属の窒化物のうちの1種または2種以上(以下遷移金
属の窒化物と略記する):25〜50%、 同じく周期
律表の4aおよび5a族の遷移金属の炭化物のうちの1
種または2種以上(以下遷移金属の炭化物と略記する)
および不可避不純物:30〜65%、 (以上重量%
)からなる組成を有し、かつ表面部には窒化表層を有す
る焼結硬質合金部材に特徴を有するものである。ついで
、この発明の焼結硬質合金部材において成分組成範囲を
上述の通りに限定した理由を説明する。
(a)MO,COおよびNi COおよびNiは結合相成成分として含有し、さらにM
Oは特に焼結性が要求される場合に必要に応じて含有さ
れる成分であるが、その含有量が3%未満では、焼結時
に硬質相を十分に濡らすことができず、この結果焼結体
が完全に緻密化しないため、強度低下が著しく、一方3
0%を越えて含有させると、硬度が低下し、スクラツチ
プルーフ性が失なわれるようになると共に、色調が白つ
ぽく単調になることから、その含有量を3〜30%と定
めた。
(b)Cr3C2およびWC これらの成分には、強度および耐食性を向上させる作用
があるので、これらの特性が要求される場合に心要に応
じて含有されるが、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20%を越えて含有
させると、焼結性が低下するようになると共に、有色硬
質相を形成する遷移金属の窒化物および炭化物の相対含
有量が減少し、変化に富んだ色調が得られないことから
、その含有量を0.1〜20%と定めた。
(6)遷移金属の窒化物 これらの成分には窒化表層の荒れを防止する作用がある
が、その含有量が25%未満では、前記作用に所望の効
果が得られず、50%を越えて含有させると焼結性が低
下して十分緻密な焼結体を得ることができないことから
、その含有量を25〜50%と定めた。
(6)遷移金属の炭化物 これらの成分には焼結時に窒化されて発色する作用があ
るが、その含有量が30%未満では前記発色作用にした
がつて母材色調に比してあまり大きな色調変化をもたら
すことができず、一方65%を越えて含有させると、硬
質相の相対量が多くなりすぎて強度低下をきたすように
なることから、その含有量を30〜65%と定めた。
なお、この発明の焼結硬質合金部材の製造に際して、遷
移金属の窒化物は、原料粉末として遷移金属の窒化物粉
末を単独の形で使用するこてによつて含有させてもよい
し、前記窒化物と、Cr3c2、WCおよび遷移金属の
炭化物のうちの1種または2種以上との固溶体粉末を原
料粉末として使用して含有させてもよく、むしろ後者の
形で使用した方が焼結性および研磨性が良好である。
また、窒化表層は、焼結を減圧または加圧状態の窒素雰
囲気中で行うことによつて形成されるが、好ましくはプ
レス形成された圧粉体に吸着したガスが十分に除去され
る温度までを真空雰囲気とし、それ以後窒素気流中また
は窒素雰囲気中で焼結するのがよい。なお、この場合一
度真空焼結を行つた焼結体を窒素雰囲気中で再焼結する
ことによつても同じ結果が得られる。さらに、窒化表層
の厚みは、成分組成,窒化雰囲気の圧力,焼結温度,お
よび焼結時間などによつて決まるので、所定の条件に適
宣選択すればよく、この結果得られた窒化表層は母材と
の結合力が強いばかりでなく、平滑な表面を有するので
、焼結肌のまま、あるいは窒化表層が除去されない範囲
の軽いラツピングを施した状態で使用に供すればよい。
ついで、この発明の焼結硬質合金部材を実施例により説
明する。
実施例 原料粉末として、平均粒径1.5μmを有するNi粉末
,同1.2μm(7)CO粉末,同1.3μm(7)M
O粉末,同1.5μm(7)Cr3C2粉末,同1.2
μm(7)WC粉末,いずれも同1.3μmの(Ti,
W)CN粉末(TiC/TiN/WC=40/50/1
0,重量比、以下同じ), (Ti,Nb)CN粉末(
TiN/Nbc=60/40),TiCN粉末(TiC
/TiN=50/50),および(Ti,Ta)CN粉
末(TiN/TaC=70/30),同1.8μmの(
Ta,Nb)・CN粉末(TaN/TaC/NbC=2
0/70/10),いずれも同1.5μmを有するZr
N粉末,HfN粉末,NbN粉末,およびVN粉末,さ
らにいずれも同1.3μmを有するZrC粉末,HfC
粉末,およびVC粉末を用意し、これらの原料粉末をそ
れぞれ第1表に示される配合組成に配合し、通常の粉末
冶金法にしたがつてボールミル中で湿式混合し、乾燥し
、プレス成形により圧粉体を形成し、ついで、このこの
圧粉体を1300℃までの温度域を真空雰囲気中で、1
300℃より1450〜1550℃の範囲内の所定焼結
温度までの温度域を100〜600t0rI′の範囲内
の所定圧力の封入窒素雰囲気中で加熱し、この焼結温度
に1時間保持することによつて、実質的に配合組成と同
一の成分組成を有し、かつ、それぞれ第1表に示される
厚みの窒化表層および色調の焼結肌をもつた本発明焼結
硬質合金部材1〜10を製造した。
この結果得られた本発明焼結硬質合金部材1〜10は、
いずれも凹凸のきわめて少ない美麗な焼結肌を有するも
のであり、第1表に示される通り、豊富な色調と相まつ
て装飾用としてきわめて利用価値の高いものである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 CoおよびNiのうちの1種または2種:3〜30
    %、周期律表の4aおよび5a族の遷移金属の窒化物の
    うち1種または2種以上:25〜50%、周期律表の4
    aおよび5a族の遷移金属の炭化物のうちの1種または
    2種以上と不可避不純物:30〜65%、からなる組成
    (以上重量%)をもち、表面部には窒化層を有すること
    を特徴とする窒化表層を有する焼結硬質合金部材。 2 CoおよびNiのうちと1種または2種とMo3〜
    30%、周期律表の4aおよび5a族の遷移金属の窒化
    物のうちの1種または2種以上:25〜50%、周期律
    表の4aおよび5a族の遷移金属の炭化物のうちの1種
    または2種以上と不可避不純物:30〜65%、からな
    る組成(以上重量%)をもち、表面部には窒化層を有す
    ることを特徴とする窒化表面を有する焼結硬質合金部材
    。 3 CoおよびNiのうちの1種または2種:3〜30
    %、炭化クロムおよび炭化タングステンのうちの1種ま
    たは2種:0.1〜20%、周期律表の4aおよび5a
    族の遷移金属の窒化物のうちの1種または2種以上:2
    5〜50%、周期律表の4aおよび5a族の遷移金属の
    窒化物のうちの1種または2種以上:25〜50%、周
    期律表の4aおよび5a族の遷移金属の炭化物のうちの
    1種または2種以上と不可避不純物:30〜65%、か
    らなる組成(以上重量%)をもち、表面部には窒化層を
    有することを特徴する窒化表層を有する焼結硬質合金部
    材。 4 CoおよびNiのうちの1種または2種とMo:3
    〜30%、炭化クロムおよび炭化タングステンのうちの
    1種または2種:0.1〜20%、周期律表の4aおよ
    び5a族の遷移金属の窒化物のうちの1種または2種以
    上:25〜50%、周期律表の4aおよび5a族の遷移
    金属の炭化物のうちの1種または2種以上と不可避不純
    物30〜65%、からなる組成(以上重量%)をもち、
    表面部には窒化層を有することを特徴とする窒化表層を
    有する焼結硬質合金部材。
JP1634379A 1979-02-15 1979-02-15 窒化表層を有する焼結硬質合金部材 Expired JPS5952224B2 (ja)

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JPS58133342A (ja) * 1982-01-30 1983-08-09 Toshiba Tungaloy Co Ltd 装飾用焼結合金
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