JPS616203A - 超硬合金と金属粉末の複合成型体の成型方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、超硬合金と金属粉末の複合成型体の成型方法
、詳しくは硬質相としての超硬合金粒子を靭性の担い手
である鋼などの金属中に均一に分散した複合焼結体を製
造するための焼結工程の前段階の予備成型法に関するも
のである。

従来の技術 超硬合金は高硬度で高い耐摩耗性を有するため稽々の工
業用途に利用されている。しか１７衝撃的な負荷や大き
い引張負荷等を受ける機械部品に応用する場合にはその
脆弱さのために単独で使用することはできず、他の靭性
の高い金属材料との複合化が不可欠である。

セして超硬粒子を金属中に分散した複合材料を製造する
方法としては超硬粒子を溶融金属で鋳ぐるむ方法、金属
粉末中に成型しておき焼結する方法等がある。

発明が解決しようとする問題点 前者の方法によると超硬合金と溶融金属とのＪｆｊｔ差
１ρ（超硬１−１３−　＋　５　　ｒＡｃ　、　Ｐ　（
９４１えけ鉄１−７．９１により超硬粒子の分布ががた
より、分散状態のコントロールが困難という間粕があり
、後者の方法では焼結前段階の予備成型において超硬粒
子同士の干渉により間隙を埋めている金属粉末の成型密
度が上がらず、結局高密度な焼結体が得られないという
問題があった。

問題を解決するための手段及び作用 鋼などの金属粉末を小さな圧力で軽く成型して金属粉末
成型体とする加工ステップと、その上に超硬合金の粒子
を配列し、さらに金属粉末を充填１て２ｏ〜５０に１−
の成型圧力で成型する加工ステップとを繰り返すことで
超硬合金より成る硬質相と金属粉末成型体より成る結合
相とが順次層状となった複合成型体とし、超硬合金の粒
子の分散状態を均一にするなど、任意にコントロール可
能なら［７め、かっ超硬合金の粒子同志の干渉を避ける
ことができて金属粉末部の成型密度を硬質合金の粒子を
全く含有しない場合と同様に高密度化でき、究極的には
緻苦化が進んだ焼結体が得られるようにｌまたもの。

彦お用いる超硬合金の種類は特に規定１゜ないが、サー
メット、セラミック等が用いらする。

またその形状についても、球体あるいは球体に近いもの
が好ましいがそれのみに限定されず粉砕されたままのも
のでもよい。サイズについては焼結体の使用目的、形状
、大きさ等に応じて例えは球形のものであれば０．５ｔ
ｍｎφ〜　ｌ　５ｔｎφ程度のものが適当である。即ち
小形の耐摩耗部品では０　、５ｍφなどの粒径のもの、
大形部品では大粒径のものという様に選択する。証につ
いてはやはり焼結体の用途に応じて、耐摩耗性と靭性の
どちらを重視するかにより選択する。即ち、含有量が少
ない程旬性が増加するが体積率５嘩以下では焼結体の耐
摩耗性が発揮されない。また含有量が多い程耐摩耗性は
増加するが体積率４０チ以上となると、予備成型に際１
７て超硬粒子同士の干渉が生じて金属粉末部の成型密度
が高められなくなる。以上の様な理由により超硬合金粒
子の含有量は体積率で５〜４０９１１が適当である。

ま九焼結体の結合相となる金属の稲畑は焼結体の使用目
的により任意に選択すれば良いが、鋳及び鉄合金、Ｎｉ
及びＮ！金合金　Ａｔ及びＡｔ合金、鏑及び銅合金等の
基質用金属が好ましい。

また、その金属の原料粉末も市販のアトマイズ粉末など
でよく、その製造法、純度ともに特に限定しない。平均
粒径に関してはあまり大きすぎると成型が不可能になる
ため３００μｍ以下が好ましい、成型性を高めるために
ステアリン酸、ポリビニールアルコール等の成型助剤を
添加することもさしつかえない。

実施例 第１図に示すように、金型１の凹部２内に金属粉末のみ
を所定量充填し、）・ンドブレス程度の小さな圧力で軽
く成型１７て結合相となる金属粉末成型体３とする。

次に所定サイズの超硬合金粒子４を所定量金属粉末成型
体３上に配列する。

さらに、超硬合金粒子４の間隙を満たすに足る童の金属
粉末５を充填して成型することで硬質相とする。

このとき成型圧力は低すぎると金属粉末の密度が上がら
ず、高すぎると超硬粒子を破損してしまうため超硬合金
粒子含有量に応じて２０〜５０　Ｋｙ／−が適当である
。

以上の各加工ステージョンを任意の回数繰り返し行なう
ことにより、硬質相と結合相とより成る多情成型体を得
ることが可能である。また、超硬合金粒子の分散状態は
前記各加工ステージョンにおける超硬合金粒子および金
属粉末の充填量を変えることにより任意にコントロール
することが可能である。また、超硬合金粒子同志の干渉
を回避できる九め金属粉末部も予備成型体として超硬合
金粒子を全く含まないものと同様に十分密度の高いもの
が得られる。

（具体例） 超硬合金と１．て１ｃｌＣ’Ｏ合金ｔ　Ｐ　−１４，６
ｆ／ｃｃ　１粒子径３．０〜４，５ｍφの球状粒子を、
金属粉末として関東化学株式会社製電解鉄粉（ρ−７．
８７９／ｌｌｃ、≠１００メツシュ以下］にステアリン
酸を２重量部混合した粉末を用いてφ３０ｔｍの成型金
型により次の順で成型を行なった。

中　鉄粉＋ステアリン酸（バインダー）８．５２を軽く
成型 ■　超硬粒子１７ｆ　ｔ２１ケ）を配列Ｏ）　さらに鉄
粉＋ステアリン酸 １６．４ｆ　　を充填 ■　ｐ　−２３Ｋｙ／−にて成型 （１）〜■を２回繰り返し鉄粉部の成型密度５　、７　
ｆ／ＣＰ−超硬含有証１８．７体積％（焼結後密度二２
４．３体積チに相当）の複合成型体が得られた。

なお、鉄粉のみでＰ　−２３Ｋ４／−の圧力で成型した
場合の成型密度は５．６６ｆ／ｃｃであり、本成型法で
超硬合金粒子を含有させることによる成型密度の低下は
認められなかった。

この複合成型体をホットプレスすることにより鉄部の＠
度が７．８１ｒ／ｅｅという（理論密度の９９．１　％
　１高密度な焼結体が得られた。

発明の効果 超硬合金粒子の分散状態を均一にするなど任意にコント
ロールでき、かつ硬質相のｆＩＪ！質粒子同志の干渉を
避けることができるから、金属粉末部の成型密度を超硬
合金粒子が全くない場合と同様に十分高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図である。 ３は金属粉末成型体、４は超硬合金粒子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属粉末を小さな圧力で軽く成型して結合相となる
   金属粉末成型体３とする加工ステップと、この金属粉末
   成型体３上に超硬合金粒子４を配列し、さらに金属粉末
   を充填して成型圧力によって成型して硬質相とする加工
   ステップとを繰り返しすることで硬質相と結合相とが層
   状となった複合成型体とすることを特徴とする超硬合金
   と金属粉末との複合成型体の成型方法。 ２、超硬合金粒子の大きさを０．５ｍｍ＾φ〜１５ｍｍ
   ＾φとし、かつ体積率で５〜４０％を含有し、残りを金
   属粉末とすると共に、成型圧力を２０〜５０Ｋｇ／ｍｍ
   ＾２としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の超硬合金と金属粉末の複合成型体の成型方法。