JPS6144151A - ダイキヤスト金型用硬質合金 - 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】 Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ
　ノＪ’ｌ大化為を鉄安金１で結合したいわゆる超硬合
金は金呈等−：：Ｙ工具として近年利用か拡大している
か、またＩＱ。

核的、熱的特性上多（の欠点を葡するため、曳？Ｌな形
状の工具には十分効果を奏しているとは云えない。

本発明は上記欠点に鑑み、破損に対して優れた性能を有
するダイキャスト金型用硬質合金を提供せんとするもの
である。

ダイキャストとは精密な金型（ダイス）に溶融合金を高
温で圧入して、高精度てＶ？はたの優れた鋳物を短時間
に大量生産する鋳造方式である。

この方法においては、一般に溶融点の低い合金すなわち
Ａ１合金、Ｍｇ合金、Ｚｎ合金、Ｓｎ合金ときにＣｕ合
金も用いられるか、この金型には該溶融合金か高圧で接
触するため、金型の必要特性として、（１）十分な強度
を有すること、（２）該溶融合金との反応か少ないこと
、（３）損耗か少ないことの３点である。

現在、該金型用合金としては合金工具鋼か主に用いられ
ているか、損耗により寿命か短かい欠点かあった。また
、超硬合金を金型として用いると前記（１１並ひに（２
）の欠点を有するために必すしも実用に供し得なかった
。特にｍｌ記（１）の該溶融金属との反応は、超硬合金
中のＣＯ結合相の存在か問題であることか発明者等の研
究結果から明らかになっている。これを該溶融金属との
反応の少ない金属に置きかえることは当業者であれば容
易に考えつくところである。特にＷを結合相とすればＡ
Ｉ、Ｚｎ。

Ｍｇ、Ｓｎ、Ｃｕ等の合金に対する反応の少なさと耐熟
性、耐損耗性の両面から好適と考えられる。

〜■と映質相を組合わせた硬質合金の考え方は切削工具
としては既に考えられてきた。

米国特許第３７０３８６８号にはｌ”１−Ｗ−Ｃ系の共
晶点を利用して（Ｔｉ　、Ｗ）Ｃ１−１−Ｗノ合金を２
５００°Ｃ１ｆｉｉ後の温度にｌ＞ｏ熱、溶融してこれ
をｋｔｊ造するいわゆる溶製２去てｌ′ｌ：：戊するこ
とか提案されている。

この合金（以下鋳造合金と記す）の切削工具としての耐
摩耗性や高温での耐塑性変形性は該超６史合金に比へは
るかに浸れているしの５１以下のような欠点かあって広
く使用されるには至らなかった。第１Ｉこ靭性、特に機
械的強度か著しく劣っている。第２に極めて難研削材料
であるにもか５わらす、鋳造により作られるため粉末冶
金法て装造される超硬合金の如き複雑形状の製品を安価
に装造することができない。第３にｊη造湿温度関係上
融点の低い共晶組成付近に限定された合金しか（＋−１
られない。

また（Ｔｉ　、Ｗ）　（Ｃ，Ｎ）　−Ｗ↑ノ！造金合金
提案らあるか同しような理由から実用には供されていな
い。

そこでこれ等の該ｔノ！造合金の組成で粉末冶金法で製
造できれは、前述の欠点のうち第２．第３の２つの欠点
をカバーできるということは当業名において容易に考え
つくところである。しかし、この試みは数々行われなが
ら実際に侃れた合金は作成されていない。その理由はこ
の組！戊の合金は、゛ｘ化物やＭＯ１〜■といった１−
ｆ１１点金霞より戎っているのでｌｌｌε粘性は著しく
悪く、十分な強度か出なかった′こめである。

゛・発：う’：ｐ　、：こ１を等り系の合金響こつ、）
で、−〇）４丁くＬ史有用を形成する元素について詳仙
なるω）究をｆｉって驚くへき凡見をｆｉ；るに至った
。

即ち、これ工で硬）ｔＪ自金の常識では焼結をま１害す
るとされていた酸素をｌＩ！ｌ！質相に入れることによ
って焼結性か著しく向上し、更（こけ靭性の向上か見ら
れることを発見したのである。本発明はこの知見をもと
にダイキャスト金型に適した硬質合金を提案するもので
ある。

本発明は酸素をｌｌ！Ｉ！賞相に積極的に投入すること
にｌα大の特徴かあるか、この合金においては酸素は硬
質相以外には殆んど入らす、硬質相は（Ｍｌａ。

λ１２ｂ）（Ｃｚ−ｙ、Ｏ，ｋ）Ｚ　（以下（１）式と
いう）あるいは（Ｍｌ　ａ　、Ｍｚｂ　）　（Ｃｔ−ｘ
−７、Ｏ’　、　Ｎ）’　）Ｚ（以下（２）式という）
といった組成となる。ＭｌはＩＶａ族金属であるＴ１゜
Ｚｒ　、Ｈｆより選ばれた１　＆又は２種以上の金属で
あり、ＭｌはＶｉａ族金属であるＣｒ、Ｍｏ、Ｗより選
ばれた１、１．７（よ２［ｔｌＯ＊ｆｉ−１１’あ、。

。ｏａよ（よ□１図に示すＸ線回折により明らかである
。この図はＷｓｏ！＋：ｉ子％、Ｔ１２５原子％、Ｃ２
０ｆｊ７．子％、０５原子％の組成の本発明合金のＸ線
匹折のバター／であるか、ＷとＴｉＣ相のみ観察される
。（鎖中１は）νのピーク、２はＴｉＣ相のピークを示
している。このようなことはＮを含有する合金において
も同しである。

こ５て（１１式、（２）式の限定条件について説明する
。

ます、酸素の含有■であるＸは余り少ないとその効果は
表われず、又余り多いと焼結性を恋くする。

一般に酸化物と金属の混合体の焼結性が劣るのはそれ等
の界面のぬれが恕いためであるか、本発明の合金につい
ても同じことが考えられる。

００５≦Ｘ≦０．５の範囲であれば酸素の添加効果を損
うことなく強度の高い合金が得られる。

窒素についても酸素と同様のことが言えるが、耐摩耗性
を最下限に要求される場合は窒素は望ましくない場合か
あるので０≦ｙ≦０５が適当と考えられる。

更にＮと０の合計ｘ＋ｙも限度以上になると焼結性を損
う。０か０１０５Ｊ／ｉ上含荷することを要するので下
限も定まって０．０５≦ｘ＋ｙ≦０．６であることか望
ましい。

化学Ｌ１論定数２については０．５を越えると硬質相と
炭素の共存域であり本発明の範囲ではない。又０１以下
ては硬質…か少なすきて硬反か足りないため切削工具や
耐厚耗材料としての本発明の目的からはずれる。このた
め０，１≦ｚ≦０５であることを要する。

ｌＶａ族元素の一部をＶ、Ｎｂ、ＴａのＶａ族元素によ
って置換することは靭性の向上に効果かある。しかし多
量に添加するとＩＶａ族、■ａ放高融点元素の組合わせ
によって特徴的に表われる１ｖｌｅ（ＣＮＯ）と高融点
金属相の共存という組織からはすれやすくなる。

（’　１　ａ＋　Ｍｌ　ｂ＋　”　３　Ｃ）　（Ｃ／　
−Ｘ　−７＋　Ｎｙ　、Ｏｙ　）２と表わすと（Ｍｌｒ
ｖａ　Ｉ＆元素、　Ｍｌ　Ｖｉａ族元素、　Ｍ３　Ｖａ
族元素）ａ−１−ｃはｔｉｉＪ述の如（ｌＶａ族元素の
′Ｌζｉの範囲であることか望ましくｏ、ｉから０．７
の間であり丁子下は０３以下であることか望ましい。既
ち、Ｉｖｌｌａの３０１１；ｊ子％まてをＶ、Ｎｂ、１
’ａより道はれた１種以上のｖａ族金属で置換するのが
望ましい。ｆｉお、置換長は１原子％以下では効果が認
められない。

鉄族金属やＡｇ、Ｐｄ、Ｃｕ等の微量添加が高融点金属
の焼結性を促進することは一般に知られているが、本発
明合金においてもその効果か認められる。

これ等の金属の１佃又は２柚以上を添加するとより低い
温度での焼結が可能となる。しかしこれ等の金属は低融
点であり、多量に添加した場合本合金の特徴であるＡＩ
　、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕなとの反応を増大させることは明
白である。このような観点からこれ等の金属は２原子％
以下の添加ｂｋにとゾめることが望ましい。なお、００
１原子％以下ては効果が認められない。

以下実施例により本発明の効果を示すが、本発明の合金
にＲｅ、Ｓｉ、Ｃａ、に、ＡＩが微量含有されていても
本発明を妨げるものではない。また、本発明の効果は必
すしも実施例に掲げたものに限られるものではない。

実施例１ 平均粒径２　／ｌのＷ内床８６ｉ１１Ｉ＋ｔ％と平均粒
＋ｆｆｌ　Ｉ　Ｉｆのｆ’ｉｃ　ｉ・１・ｉｉ：１ｉう
りを１１−二Ｉｌシ一式ホールミル・；、Ｚ　、’，Ｉ
　Ｌ　ハインタ７昆片した勢末をｊインチ用Ａ１コック
川金型に型押した舌下記条件にて焼Ｎ，−シた。

〜Ｉ　０　０　０　’（’　　ｊ．’］空］　０−　Ｔ
ｏｒｒ　９下１０００　〜］（ｉ００℃　　Ｐｃｏ　＝
　Ｉ　００　Ｔｏｒｒ１６００〜１８００℃　１゛↓空
　ｌＯ“Ｔｏｒｒ以下１８００’Ｃく］ｈｒ 一Ｃ　二〇　又は（Ｔ　：６３ｂ　ＷＪ６Ｇ　）　ＣＣ
Ｄ，９ｇ　　００．／Ｌ　＞６，Ｉｔて表イっさイｔた
。

このよう：こしでてきた本発明のダイキャスト金型を用
いＡＤＣｌのＡ１合金を１０００切／ｄの圧力，０】抄
のｉＪｒ込速度で１′径のコックを作成した。寿命は１
０万回であったか、従来の合金掴ＳＫＤ−６の金型ｌｊ
２０００回て５０倍の寿命延長か認められた。

実１゛ユ′７ｊ２ 実Ｈ′Ｆｉ例１に示した方法と同様にして表１の合金４
１＋ｊ　′Ｉλの自助車用バルブダイキャスト金型を作
成した。

）ｔｒｉ　’：ヒ合金ＡＤ５組成で圧力１　５　０　０
に９／’ｃ碕，時間５／１００沙の来Ｐｌ−てグイキャ
ステイ／りを行った。

７１ｚ発明品（Ｊ比１２品１こ比へ艮．）；、、□′ｊ
か召られた。

コ、　１ 実；、を例３ 凡■１カ末，　ＴｉＣ扮末内床Ａｇ粉末，　Ｐｄ扮内床
（１ミ取し、ＴＩＺ　故、実施例１と同じく鉄系熱間鍛
造用金型押し成型÷ν以下の条イ午て焼結を行った。

〜１０００°Ｃ　真空　＋Ｏ　ＴｏｒｒＪＪ下１０００
　〜ＩＧＯＯ℃　　ＰＣｏ　＝　１ｏｏ　Ｔｏｒｒ１６
００　〜＋７００°ＣＩＫ空　３Ｘ１０−”ｒｏｒｒ＋
７００’Ｃ　　１時間保持、真空　３Ｘ１０−３Ｔｏｒ
ｒこのよう；こして得られた合金の組成および実施例１
と同し条件でコックを鋳込んだ際の寿命を表−２に示す
。

Ａｇ，Ｐｄ，Ｃｕ等を添加した合金（は呪粘性か改善さ
れているため低温で焼結してら、これ擲金属をゴ共串加
の合金を高温で焼結したぢ，台とほぼ！．」］　Ｌ；程
反の性能か得られることかわかった。

４１面のｆｆ＋’＋車な説明 第１図は本発明合金のＸ，線回折パターンをホし、図中
ｌはＷのピーク、２は１”ｉＣｌ旧のピークを示す。

７ン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）硬質相及び高融点金属相より成り、鉄族金族、Ａ
   ｇ、Ｃｕ、Ｐｄより選ばれた１種又は２種以上を０．０
   １〜２原子％含有し残部が式（１）で表されることを特
   徴とするダイキャスト金型用硬質合金。 （Ｍ＿１ａ、Ｍ＿２ｂ）（Ｃ＿１＿−＿ｘ、Ｏ＿ｘ）＿
   ｚ…………………（１）但し、Ｍ＿１はIVａ族金属で、
   Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆより選ばれた１種または２種以上で、
   Ｍ＿２はVIａ族金属で、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗより選ばれた１
   種または２種以上で構成される。こゝでａ、ｂ、ｘ、ｚ
   はいずれも原子比でａ＋ｂ＝１であり、０．１≦ａ≦０
   ．７である。 ０．０５≦ｘ≦０．５、０．１≦ｚ≦０．５である。 （２）硬質相及び高融点金属相より成り、鉄族金属、Ａ
   ｇ、Ｃｕ、Ｐｄより選ばれた１種又は２種以上を０．０
   １〜２原子％含有し残部が式（２）で表されることを特
   徴とするダイキャスト金型用硬質合金。 （Ｍ＿１ａ、Ｍ＿２ｂ）（Ｃ＿１＿−＿ｘ＿−＿ｙ、Ｎ
   ＿ｙ、Ｏ＿ｘ）＿ｚ……………（２）但し、Ｍ＿１はI
   Vａ族金属で、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆより選ばれた１種また
   は２種以上で、Ｍ＿２はVIａ族金属で、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ
   より選ばれた１種または２種以上で構成される。こゝで
   ａ、ｂ、ｘ、ｙ、ｚはいずれも原子比でａ＋ｂ＝１であ
   り、０．１≦ａ≦０．７である。又０．０５≦ｘ＋ｙ≦
   ０．６で０．０５≦ｘ≦０．５、０．０１≦ｙ≦０．５
   、０．１≦ｚ≦０．５である。 （３）硬質相及び高融点金属相より成り、鉄族金属、Ａ
   ｇ、Ｃｕ、Ｐｄより選ばれた１種又は２種以上を０．０
   １〜２原子％含有し残部が式（３）で表されることを特
   徴とするダイキャスト金型用硬質合金。 （Ｍ＿１ａ、Ｍ＿２ｂ）（Ｃ＿１＿−＿ｘ、Ｏ＿ｘ）＿
   ｚ………………………（３）但し、Ｍ＿１はIVａ族金属
   で、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆより選ばれた１種または２種以上
   で、Ｍ＿２はVIａ族金属で、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗより選ばれ
   た１種または２種以上であり、Ｍ＿１の１から３０原子
   ％までをＶａ族金属であるＶ、Ｎｂ、Ｔａの１種又は２
   種以上の金属で置換したものである。ここでａ、ｂ、ｘ
   、ｚはいずれも原子比でａ＋ｂ＝１で０．１≦ａ≦０．
   ７である。 ０．０５≦ｘ≦０．５であり、０．１≦ｚ≦０．５であ
   る。 （４）硬質相及び高融点金属相より成り、鉄族金属、Ａ
   ｇ、Ｃｕ、Ｐｄより選ばれた１種又は２種以上を０．０
   １〜２原子％含有し残部が式（４）で表されることを特
   徴とするダイキャスト金型用硬質合金。 （Ｍ＿１ａ、Ｍ＿２ｂ）（Ｃ＿１＿−＿ｘ＿−＿ｙ、Ｎ
   ＿ｙＯ＿ｘ）＿ｚ………………（４）但し、Ｍ＿１はI
   Vａ族金属で、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆより選ばれた１種また
   は２種以上で、Ｍ＿２はVIａ族金属で、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ
   より選ばれた１種または２種以上であり、Ｍ＿１の１か
   ら３０原子％までをＶａ族金属であるＶ、Ｎｂ、Ｔａの
   １種又は２種以上の金属で置換したものである。ここで
   ａ、ｂ、ｘ、ｙ、ｚはいずれも原子比でａ＋ｂ＝１で０
   ．１≦ａ≦０．７である。 又０．０５≦ｘ＋ｙ≦０．６で０．０５≦ｘ≦０．５、
   ０．０１≦ｙ≦０．５であり、０．１≦ｚ≦０．５であ
   る。