JPS60215574A - 炭化チタン、窒化チタン又は炭窒化チタンを基質とする焼結材料 - 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】 本発明は切削加工又は摩遺負荷のための炭化チタン、窒
化チタン又は炭窒化チタンを基質とする焼結材料に関す
る。

切削加工及び摩際損耗用の材料組成であって機械的緒特
性及び使用価値によって相互に特徴的に異なるものが公
知である。公知の炭化タングステ／基質の超硬質金属は
確かに結合金属割合の高い場合３５０ａＭＰ、までの高
い曲げ強度を示すがその硬度は一般に１８００ＨＶ未満
である。

この超硬質金属の適用範囲は切削速度り２５０ｍ／ｌ）
に限られている。結合金属のない乃至結合金属の少ない
セラミック組成は確かに硬度が高くなっているが曲げ強
度は比較的低い値でたとえばＡ４．０３と同様Ｋ　３０
０乃至５ｏｏＭＰ、である＠コレらの材料の適用範囲は
とくに高切削速度にあるが比較的小さい切削深度及び送
りかつ連続切削にある。そのほかＭｏ２Ｃ！及びニッケ
ルを添加した炭化チタン基質の炭化夕／グステノ−及び
コバルトのない乃至コバルトの少ない超硬金属たとえば
Ｔｉｃ！５５乃至８０％Ｎ、ｉ１５％残部はＭｏ２Ｃの
ものが公知であるがそれらの適用範囲は中等度の切削速
度での鋼の加工に限られる。別の欠点はＴｉＣが大幅に
化学当ｔの組成で用いられること及び酸素の有害な影響
を排除しなくてはならないことである。

西独特許出願第５５７０３３号によって炭化チタ／から
チタ／を補助金属として超硬金属であって最終製品中に
有効超硬物質がその量にほぼ変化なしに残っているもの
を作ることが公知である。その場合展延性の、従って酸
素の少ないチタン補助金属が絶対に必要である。

この製法はそれゆえ酸素吸収を回避することから出発す
る。極めて低い酸素含有量の保持のために必要な過程は
技術的に極めて負担が太き（、この型の超硬金属は実用
上重要なものとはならなかった。

東独ｔ！！Ｉ許矛１４９７５０号によると高耐摩耗性材
料であってチタノ中に溶解酸素０．５乃至１５原子％及
び溶解窒素０．０３乃至７．５原子％が含まれているも
のが公知である。

この材料の欠点はその耐摩耗性が比較的低いことにある
。酸素含有量を高めることによって確かに硬度を上げる
ことはできるがそのときは何れにせよ曲げ強夏の強い低
下が現われる。

さらに米国特許す３８１３２２７号によって、Ｔ　ｉＮ
　７０−９７質ｉｉ％及びＴｉ２．５−Ｚ３質量％と残
部は５：２：１の比率のＡＪ、Ｃ４−及びＦ４とからな
る結合剤から焼結によって黄金色の部品であってよく研
磨でき掻傷耐性の高いものを作り得ることが公知である
。

この場合不利なのは曲げ強度に不利に作用する酸素吸収
の回避のための製作上の負担が比較的高いことである。

そのほかモリブデン及びニッケルを添加した戻屋化チタ
／基質の超硬金属であって同じく酸素の影響を防止しな
くてはならないものが公知である。この型の超硬金属の
改良では東独特許矛１２５０７８号及び西独特許才２９
０２１３９号により超硬材料としてオキシ炭窒化物が用
いられ、超硬金属中の酸素の安定のためには焼結をＣＯ
雰囲気中において実施して通常の脱酸素に帰せられる強
度低下を回避するよ５１ＣＬ、た。その場合不利なのは
複雑な構造の乃至材料の負担の大きい結合金属部分、負
担の大きい製造技法ならびに切断材料としての適用範囲
が鋼の加工にまた超硬金属の場合通常の切削速度＜２５
０ｍ／分に限定されることである。

本発明の目的に切削加工において焼結超硬金属と切削用
セラミックとの切削特性を組合せる乃至特殊な適用範囲
罠応用を拡大（ｕｂｅｒｌｉｅｔｅｎ）するのに適して
いるまた摩擦負荷において高度の耐摩耗性も示すチタン
化合物基質の焼結材料を開発することである。

本発明には炭化チタン、窒化チタン及び炭窒化チタンを
基質とする公知の焼結材料の諸物件を改良しその適用範
囲を拡げるという課題が根拠となっている。

との課題は本発明により、焼結材料が超硬材料基質を形
成する、チタン化合物（ＴｉＯ４，ＴｉＮ又はＴＩＣＨ
）、酸素（０）及び１ｍ又は数種の金属（Ｍ）銅、マン
ガ／、鉄、ニッケル及び／又はコバルトなどの基本組成
と集成の基本組成（Ｔｉ。

０、Ｍ）の元素の残余位相とからなることによって解決
される。

炭化チタ／を基質とする本発明の主特徴による焼結材料
にとっては基本組成（Ｔｉ、Ｃ１０、Ｍ）の超硬材料３
５．０乃至９９．８容積％と集成の基本組成（ＴＩ　、
　Ｏ，Ｍ）の残余の位相６５．０乃至０．２容積％とか
らなりｙ８結材料全体の組成がＴ　ｔ、Ｃ４０ｅＭｄの
モル少数で表わして ａ　＝　０．４１乃至０．８５ Ｊ＝Ｑ、ＩＱ乃至０．５１ ６：０．０１８乃至０．１５ ｄ＝０．０００２４乃至０，１１ の限界内にあることが好都合である。

窒化チタ／を基質とする本発明の主特徴による焼結材料
にとっては基本組成（’Ｌ’ｉ、　Ｎ、　０、Ｍ）Ｍｄ
のモル少数で表わして α＝Ｏ，４Ｓ乃至０．８７ ４＝０．０７９乃至０，４８ ｃ＝Ｑ、Ｃ１９乃至０．１５ ｄど０．１２ の限界内にあることが好都合である。

炭車化チタンを基質とする本発明の主特徴による焼結材
料にとっては基本組成（Ｔｉ、Ｃ１Ｎ、Ｏ，Ｍ）　の超
硬材料と集成の基本組成（町、０、Ｍ）の残余の位相と
からなり焼結材料全体の組成がＴｉ、Ｃ４Ｎ、　ＯｄＭ
４のモル少数で表わして 一＝０゜４２乃至０．８４ ｂ二Ｑ、０５９乃至０．４６ ｏ＝Ｑ、Ｃ１２乃至０．２４ ｄ＝０．０１９乃至０．１４ 番＝Ｑ、ＱＯＯ２５乃至０．１１ の限界内にあることが好都合である。

本発明の主特徴による焼結材料から作られた成形体の曲
げ強度は炭素乃至窒素に対するチタｙの比率が超硬材料
核の縁から中心へ向かって小さくなることによって高め
ることができる。

上記の組成範囲を超える焼結材料の耐摩耗性変更の可能
性は周期律表オ立乃至ｖＨＦ４（１）金属の炭化物０，
５乃至ｌ０１０質量％を付加的に含んでいることにある
。

以下本発明を実施例について詳細に説明する。

実施例１ 超硬材料の割合約９９容積％及び残余位相の割合約１容
積％の組成Ｔ１０．４８°０．４５°０．０５７″’Ｑ
、０１７の旋削板（Ｗｅｎｄｅｓｃｈｎｅｉｄｐｌａｔ
　ｔｅ）で切削試験を実施する。Ｖ＝２４０ｍ／分、Ｓ
＝０．３１１１／ＩＥＩ転及びＨ＝２，５１１１の条件
のもとに相手材料として鋳鉄（）Ｃ）Ｌ２５を用い平滑
切削において加分間の切削持続時間後に平均摩耗痕幅Ｂ
ｍｉ　ｔｔｅｌ’　０，３鶴及び浸食摩耗にイ０．１で
ある。それに比べて、ほかは同じ条件のもとにＴｌＣ−
Ｍｏ２Ｃ−Ｎｉ超硬金属製旋削板を用いる場合すでに８
分間の切削持続時間後には耐用命数の終りすなわち許容
可能の平均摩耗痕幅Ｂｍｌｔｔｅｌき０．６■に達する
。

実施例２ 実施例才１にあげた組成の旋削板でさらに切削試験を実
施する。　Ｖ＝２２０ｍ／分、ｓ　＝　ｏ、Ｐ’＠転、
及びａ　＝　２−の条件のもとに（焼ならしした）鋼ａ
ｔ　６０を平滑切削において切削した。３０分の切削持
続時間後に平均摩耗痕幅Ｂｍ　ｌ　ｔ　ｔ　ｌ　ｌ　２
．２８　ｍ浸食摩耗４０．１であった。比較のためのＴ
ｉＣ−Ｍｏ２　Ｃ−Ｎｉ旋削板は１６分間の切削持続時
間後に平均摩耗痕幅Ｂｍｉ　ｔ　ｔ　１：４０．６　ｗ
ｅｔｓすなわち耐用命数終了であった。

実施例３ 実施例才１にあげた組成に炭化バナジウム１．０質量％
を添加したものの旋削板で切削試験を実施する。　Ｖ＝
３２０ｍ／ｆ＋、Ｓ　＝　０．２５　ｍ／回転及びＢ　
＝　２　ｔｍの条件のもとに相手材料として鋼Ｃ５４を
用い平滑切削においてｍ分間の切削持続時間後に平均摩
耗痕幅Ｂｍｉ　ｔ　ｔ　１４０．３５ｍ及び浸食摩耗ｘ
４ｏ、ｏ５である。比較のため同じ切削条件のもとに用
いられるＴｉ　Ｃ−Ｍｏ２　Ｃ−Ｎ１超硬金属製旋削板
はすでに１２分後には耐用命数の終りすなわち許容可能
平均摩耗痕幅Ｂｍｌｔｔｌ）０．６日に達する。

実施例４ 超硬材料割合約９９容積％の組成Ｔｉ０．４８　°０．
４６００．０５６　”ｏ、ｏｏｓ　ｃｖ　炭化ｙ−ｐ　
ｙｍｍ　（ｔ［Ｋ　ヒｙ　−同根システムによる摩耗試
験を実施した。鋼Ｃ６０を相手側°料とし速度１．３ｍ
層での乾燥滑動摩擦における摩耗挙動が才１図に曲線１
として表わしである。それと比較するため酸素２質量％
のチタ／−駿累焼結オ料の摩耗挙動が曲線２として記入
しである。

実施例５ 超硬材料割合約９２容積％と残余位相割合約８’８績％
　トノ組成Ｔｉ０５６°０．３３°０．０８４°ｕ０７
３２３１７）摩擦負荷用炭化チタノ焼結し料にピンー円
板システムによる軍耗試）狭を実施した。鋼Ｃ６０を相
手材料とし速度１．３ｍ層での乾燥滑動摩擦における摩
耗挙動がｆ２図に曲線１として表わしである。それと比
較するためＶ累２質量％のチタノ戚素焼結材料の摩耗挙
動が曲線２として記入しである。

実施例６ 超硬材料割合約９９容積％及び残余位相割合約１　容積
％　ｆ）　？ｉ　成Ｔｊ０．４７°０．３７　ＮＯ，０
８８ｃｂ、ｏｓ７”０．０１５の力廻削板で切削試験を
実施する。　Ｖ＝２００ｍ／６Ｂ＝＝０．４５ｍ／回転
及びａ＝　２瓢の条件のもとに（）ＧＬ　２５を相手材
料とし平滑切削において加分間の切削持続時間後に平均
摩耗痕幅Ｂｍｉｔｔｌイ０．２５■及び浸食摩耗Ｘ＝Ｏ
，ｔである。それと比較するためほかは同じ条件のもと
Ｋ　Ｔｉ　（ＣＮ）−Ｍｏ２Ｃ−Ｎｉ超硬金属製旋削板
を用いる場合すでに１２分間の切削持続時間後には耐用
命数の終りすなわち許容可能の平均摩耗痕幅Ｂｍｉｔｔ
ｌさ０．５　ｍに達する。

実施例７ 組成ＴＩ０．４８Ｎ０．４４°０．０５８　”０．０２
１７７）　ｆｆｌ　化？　夕／焼結材料にピンー円板シ
ステムによる摩耗試験を実施する。鋼０６０を相手材料
とし速度１．３ｍ層での乾燥滑動摩擦における摩耗挙動
は才３図に曲線１−として表わしである。それと比較す
るために酸素２質量％のチタン−酸素焼結材料の摩耗挙
動が曲線２として記入しである。

【図面の簡単な説明】

ｆｌ乃至３図は本発明による焼結材料３種と対照の瀦結
材料との摩耗挙動を比較するための線図である。 Ｆｉｇ、、７ Ａｎｐｒｅｎｄｒｕｃｋ　ｉｎ　ＭＰａ手続補正書 昭和ω年　（′月′７９日 ２、発明の名称 炭化チタ／、窒化チタ／又は炭窒化チタ／を基質とする
焼結健全 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　ドイツ民主共和国　１０８６　ペルリ／オットー
−ナシュケーシュトラーセ　２２／２３名称　アカデミ
−デア　グイクセ／シャフチｌ　デア１工１エ　エル （ただし浄書のため変更ありません）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　切削加工又は摩擦負荷用の炭化チタ／、窒化チタン
   又は炭窒化チタンを基質とする焼結材料において、超硬
   質材料基質を形成する、チタノ化合物（ＴｉＣ、ＴｉＮ
   　、又はＴｉＣＨ）、酸素（０）及び１種又は数種の金
   属（Ｍ）、銅、マ／ガ／、鉄、ニッケル及び／又はコバ
   ルトなどの基本組成ならびに集成の基本組成（’Ｉ’ｉ
   　、　Ｑ、Ｍ）の残余位相からなることを特徴とする焼
   結材料。 ２　基本組成（Ｔｉ、Ｃ，Ｏ，Ｍ）の超硬質材料３５．
   ０乃至９９．８容積％及び集成の基本組成（Ｔｉ、０、
   Ｍ）の残余位相６５．０乃至０．２容積％からなり、焼
   結材料全体の組成が ’ｒｔａ　Ｃ４０，Ｍ、７のモル少数で表わしてａ　＝
   　０．４１　乃至０．８５ ネ＝９．１０乃至０．５１ ｏ＝Ｑ、Ｃ１８乃至０．１５ ｄ＝０．０００２４乃至０．１１の限界内にあることを
   特徴とする特許請求の範囲ｉ１項記載の炭化チタ／を基
   質とする焼結材料。 ３　基本組成（Ｔｉ、Ｎ、ＯｌＭ、）の超硬質材料及び
   集成の基本組成（Ｔｉ、０、Ｍ）の残余位相からなり、
   焼結材料全体の組成が’Ｐｉ、Ｎ４　ｏ、　Ｍ、のモル
   少数で表わして α＝０．４５乃至０．８７ 善＝０．０７９乃至０．４８ ｃ、＝０．０１９乃至０．１５ ｄ４ｏ、１２ の限界内にあることを特徴とする特許請求の範囲才１項
   記載の窒化チタンを基質とする焼結材料。 ４　基本組成（Ｔｉ、　Ｃ，Ｎ、０、Ｍ）の超硬質材料
   及び集成の基本組成（ＴＩ、　ＯｌＭ）の残余位相から
   なり、焼結材料全体の組成がＴｉ、Ｃ４Ｎ、６０、Ｉ　
   Ｍ４０モル少数で表わして 必＝０．４２乃至０．８４ ４　＝　０．０５９乃至０．４６ ０＝０．０１２乃至０．２４ ｄ＝（１０１９乃至０．１４ ル＝０．０００２３乃至０．１１ の限界内にあることを特徴とする特許請求の範囲才１項
   記載の炭窒化チタンを基質とする焼結材料。 ５　炭素に対する乃至窒素に対するチタ／の比率は材料
   核の縁から中心へ向って小さくなることを特徴とする特
   許請求の範囲矛１項及び才２乃至４項のうちの一つに記
   載の焼結材料。 ６　付加的に周期律表のｉ　ＩＸＪ、乃至五尊属の金属
   の炭化物０．５乃至１０．０質量％を含んでいることを
   特徴とする特許請求の範囲ｆ１項及び才２乃至４項のう
   ちの一つに記載の焼結材料。