JP2564857B2 - ニツケル・モルブデン複硼化物焼結体 - Google Patents
ニツケル・モルブデン複硼化物焼結体Info
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- JP2564857B2 JP2564857B2 JP62288449A JP28844987A JP2564857B2 JP 2564857 B2 JP2564857 B2 JP 2564857B2 JP 62288449 A JP62288449 A JP 62288449A JP 28844987 A JP28844987 A JP 28844987A JP 2564857 B2 JP2564857 B2 JP 2564857B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はNi・Mo複硼化物焼結体、さらに詳しくは強
度、靱性ならびに耐熱衝撃性に優れたNi・Mo複硼化物焼
結体、特に強度、靱性に優れたNi・Mo複硼化物焼結体に
関する。
度、靱性ならびに耐熱衝撃性に優れたNi・Mo複硼化物焼
結体、特に強度、靱性に優れたNi・Mo複硼化物焼結体に
関する。
［従来の技術］ 一般に、遷移金属の硼化物は、高融点、高硬度で、耐
食性や高温での耐酸化性に優れ、さらに電気、熱の良導
体であることから、これらの特性を利用すべく、耐摩耗
材料や部品を中心として、その応用が試みられている。
しかし、これら硼化物は難焼結材料であるため通常の焼
結法（無加圧焼結法）では緻密な焼結体が得られない
（樋端、橋本：大阪工業技術試験所季報18（1967）21
6）。
食性や高温での耐酸化性に優れ、さらに電気、熱の良導
体であることから、これらの特性を利用すべく、耐摩耗
材料や部品を中心として、その応用が試みられている。
しかし、これら硼化物は難焼結材料であるため通常の焼
結法（無加圧焼結法）では緻密な焼結体が得られない
（樋端、橋本：大阪工業技術試験所季報18（1967）21
6）。
これに対し、焼結助剤を添加したり（渡辺、石灰：粉
体及び粉末冶金26（1979）304）、加圧焼結法（ホット
プレス法など）を利用して、緻密な焼結体を得ようとす
る提案がなされ、ほぼ100％緻密化した焼結体が得られ
るようにはなってきているが、これらを機械部品等の用
途に用いるには、一般に強度や靱性の点で充分ではな
い。
体及び粉末冶金26（1979）304）、加圧焼結法（ホット
プレス法など）を利用して、緻密な焼結体を得ようとす
る提案がなされ、ほぼ100％緻密化した焼結体が得られ
るようにはなってきているが、これらを機械部品等の用
途に用いるには、一般に強度や靱性の点で充分ではな
い。
一方、これら難焼結性硼化物セラミックスを他の金属
で結合し、硼化物の特性を生かした複合材料（サーメッ
ト）が提案（木下、小瀬、浜野：窯業協会誌75（1967）
84,B.Y.Yuriditskii et al;Poroshkovaya・Metalluegiy
a.No4（232）1982 32）されている。この場合、通常の
無加圧焼結法で緻密な焼結体が得られるが、強度的には
満足するものは得られない。
で結合し、硼化物の特性を生かした複合材料（サーメッ
ト）が提案（木下、小瀬、浜野：窯業協会誌75（1967）
84,B.Y.Yuriditskii et al;Poroshkovaya・Metalluegiy
a.No4（232）1982 32）されている。この場合、通常の
無加圧焼結法で緻密な焼結体が得られるが、強度的には
満足するものは得られない。
その理由は本来、靱性を付与すべき、金属結合部が優
先的に添加された硼化物と反応し、例えば、FeはFe2B,F
eB12に、NiはNi2B,Ni4B3,NiBなどの脆弱な硼化物を形成
してしまうためと考えられる。
先的に添加された硼化物と反応し、例えば、FeはFe2B,F
eB12に、NiはNi2B,Ni4B3,NiBなどの脆弱な硼化物を形成
してしまうためと考えられる。
この問題点を解決しようとしたものとして、特公昭56
−15773などがあり、高強度の複硼化物サーメットを提
案している。しかしこれも結合金属が鉄ベースであるこ
とから耐食性や耐酸化性に問題があり、特に高温での強
度は硼化物の特性を生かしきれていない。
−15773などがあり、高強度の複硼化物サーメットを提
案している。しかしこれも結合金属が鉄ベースであるこ
とから耐食性や耐酸化性に問題があり、特に高温での強
度は硼化物の特性を生かしきれていない。
［発明の解決しようとする問題点］ この点について、本発明者らは先に複硼化物からなる
結合金属をNiベースとしたサーメットを提案した（特願
昭61−288919）。
結合金属をNiベースとしたサーメットを提案した（特願
昭61−288919）。
さらにこのような点に鑑み、本発明者らは強度、靱
性、耐熱衝撃性などの向上、特に600〜1000℃付近まで
の高温での強度上昇に関して、鋭意、研究を重ねた結
果、複硼化物の硬質相の一部を、特定の窒化物で置き換
えることが効果的であることを見出し、本発明に至った
ものである。
性、耐熱衝撃性などの向上、特に600〜1000℃付近まで
の高温での強度上昇に関して、鋭意、研究を重ねた結
果、複硼化物の硬質相の一部を、特定の窒化物で置き換
えることが効果的であることを見出し、本発明に至った
ものである。
［問題点を解決するための手段］ 本発明はMo2NiB2及び／又は（Mo・Ｗ）2NiB2複硼化物
と特定割合からなる結合部が主としてMo−Niからなる焼
結体において、該複硼化物の硬質相に置換する形で周期
律表4a,5a及び6a族の遷移金属から選ばれる金属の窒化
物の一種以上を少なくとも添加することにより通常の無
加圧焼結法でも容易に緻密で、かつ高強度（特に〜800
℃付近での高温強度）を有する焼結体を提供する。
と特定割合からなる結合部が主としてMo−Niからなる焼
結体において、該複硼化物の硬質相に置換する形で周期
律表4a,5a及び6a族の遷移金属から選ばれる金属の窒化
物の一種以上を少なくとも添加することにより通常の無
加圧焼結法でも容易に緻密で、かつ高強度（特に〜800
℃付近での高温強度）を有する焼結体を提供する。
具体的には、例えば、所定粒度及び純度のMoB粉、WB
粉、Mo粉、Ni粉に所定量の4a,5a及び6a族の遷移金属か
ら選ばれる金属の窒化物を秤量配合し、エタノールなど
を溶剤として、ステンレス製のボールとポットを用いた
振動ミルなどで、混合・粉砕し、金型プレスやラバープ
レスにより成形後、所定の温度条件で無加圧真空又は雰
囲気焼成することにより得られる。
粉、Mo粉、Ni粉に所定量の4a,5a及び6a族の遷移金属か
ら選ばれる金属の窒化物を秤量配合し、エタノールなど
を溶剤として、ステンレス製のボールとポットを用いた
振動ミルなどで、混合・粉砕し、金型プレスやラバープ
レスにより成形後、所定の温度条件で無加圧真空又は雰
囲気焼成することにより得られる。
ここで用いる出発原料はMoB,WB,Mo,Ni粉でも、Mo,W
（WB）,Ni−Ｂ粉などでも、特に問題はなく、これら原
料粉に所定量の窒化物を添加すればよい。さらに原料粉
末はできるかぎり高純度で、また、微細なものが最終焼
結体の様々な特性に対して、有利であることは言うまで
もない。
（WB）,Ni−Ｂ粉などでも、特に問題はなく、これら原
料粉に所定量の窒化物を添加すればよい。さらに原料粉
末はできるかぎり高純度で、また、微細なものが最終焼
結体の様々な特性に対して、有利であることは言うまで
もない。
焼結反応は、上記原料がまず第一段階では、Mo2NiB2
や（Mo・Ｗ）2NiB2を主結晶とする複硼化物を生成し、
第二段階で、これら複硼化物と残ったMo−Niとの共晶反
応により緻密な焼結体が得られる。焼結後のMo−Ni結合
部量は10〜60重量％、さらにこの中でも10〜30重量％で
特に高強度焼結体が得られる。
や（Mo・Ｗ）2NiB2を主結晶とする複硼化物を生成し、
第二段階で、これら複硼化物と残ったMo−Niとの共晶反
応により緻密な焼結体が得られる。焼結後のMo−Ni結合
部量は10〜60重量％、さらにこの中でも10〜30重量％で
特に高強度焼結体が得られる。
添加窒化物量は硬質相を形成する複硼化物との合量中
における比（原料配合時における）で0.05〜25体積％、
好ましくは0.5〜20体積％、特に２〜10体積％で強度向
上への効果が顕著である。すなわち添加量が少なすぎる
と焼結体強度の改善に及ぼす効果があまり見られず、逆
に多すぎると焼成中、窒化物の分解による脱窒によりポ
アの多い焼結体となり、見かけの強度が低下する。しか
しこの場合、窒素分圧を制御し、窒化物の分解を抑制さ
せる条件下での雰囲気焼成を行なえば最適添加量の上限
は広がる。
における比（原料配合時における）で0.05〜25体積％、
好ましくは0.5〜20体積％、特に２〜10体積％で強度向
上への効果が顕著である。すなわち添加量が少なすぎる
と焼結体強度の改善に及ぼす効果があまり見られず、逆
に多すぎると焼成中、窒化物の分解による脱窒によりポ
アの多い焼結体となり、見かけの強度が低下する。しか
しこの場合、窒素分圧を制御し、窒化物の分解を抑制さ
せる条件下での雰囲気焼成を行なえば最適添加量の上限
は広がる。
添加窒化物の種類は、Ta,Nb,V,Ti,Zrなどの4a,5a,6a
族遷移金属窒化物であればいずれも室温、並びに高温強
度の改善に有効であるが、本発明者らの検討範囲では特
にTaNが強度向上の効果に秀でていることが見い出され
た。
族遷移金属窒化物であればいずれも室温、並びに高温強
度の改善に有効であるが、本発明者らの検討範囲では特
にTaNが強度向上の効果に秀でていることが見い出され
た。
窒化物添加が室温及び高温域（〜1000℃）で強度上昇
をもたらす理由は次のように考えられる。添加窒化物
（MN、M:4a,5a,6a族遷移金属、N:窒素）の一部又はほと
んどは焼成中、金属（Ｍ）と窒素（Ｎ）に分解し（窒素
の一部はN2の形でガスとして放出されている）、一部は
結合部となるNi合金中に溶解する。
をもたらす理由は次のように考えられる。添加窒化物
（MN、M:4a,5a,6a族遷移金属、N:窒素）の一部又はほと
んどは焼成中、金属（Ｍ）と窒素（Ｎ）に分解し（窒素
の一部はN2の形でガスとして放出されている）、一部は
結合部となるNi合金中に溶解する。
金属元素（Ｍ）はXMA.AES分析などから複硼化物硬質
相、結合部の金属相、さらに硬質相と結合部の金属相の
界面に分布、存在することが確認され、これら各部分の
強化に有効に作用し、主として、室温での強度上昇に寄
与していると考えられる。窒素（Ｎ）は特に結合部の金
属相中に固溶し、高温域での強度保持に寄与している。
相、結合部の金属相、さらに硬質相と結合部の金属相の
界面に分布、存在することが確認され、これら各部分の
強化に有効に作用し、主として、室温での強度上昇に寄
与していると考えられる。窒素（Ｎ）は特に結合部の金
属相中に固溶し、高温域での強度保持に寄与している。
一方、窒化物添加は合金組織への影響も大きく、複硼
化物硬質相粒径を均質化させ、異常粒成長を抑制する効
果も確認されている。これらの効果も強度の上昇、安定
化に寄与していると考えられる。
化物硬質相粒径を均質化させ、異常粒成長を抑制する効
果も確認されている。これらの効果も強度の上昇、安定
化に寄与していると考えられる。
窒化物の添加方法としては、例えば、（Ti,Ta）Ｎな
どの複硼化物としても、上述のような効果が認められ
る。さらに、内部窒化法などの手段で、窒化物を添加
（固溶）させる方法もあるが目的とする試料形状が大型
化、複雑化した場合、均質な組織が得られにくい欠点が
ある。なお、本発明焼結体においてそのほかの成分は可
及的に含まれないことが望ましいが、目的を損なわない
程度の少量含まれることは支障ない。
どの複硼化物としても、上述のような効果が認められ
る。さらに、内部窒化法などの手段で、窒化物を添加
（固溶）させる方法もあるが目的とする試料形状が大型
化、複雑化した場合、均質な組織が得られにくい欠点が
ある。なお、本発明焼結体においてそのほかの成分は可
及的に含まれないことが望ましいが、目的を損なわない
程度の少量含まれることは支障ない。
また原料粉砕工程に用いる溶剤としては、取り扱いや
すさや人体への有害度の少ないことなどからエタノール
が適しているが、メタノール、IPA（イソプロパノー
ル）、アセトン、ヘキサンなどを用いても特性への影響
はなく、粉砕装置も短時間で有効な、効率の良い振動ミ
ルが適しているが、回転（ボール）ミルやアトライター
などを使用してもよく、いずれも原料粉の粉砕されやす
さ、最終合金の組織．特性に差はなかった。
すさや人体への有害度の少ないことなどからエタノール
が適しているが、メタノール、IPA（イソプロパノー
ル）、アセトン、ヘキサンなどを用いても特性への影響
はなく、粉砕装置も短時間で有効な、効率の良い振動ミ
ルが適しているが、回転（ボール）ミルやアトライター
などを使用してもよく、いずれも原料粉の粉砕されやす
さ、最終合金の組織．特性に差はなかった。
以下、実施例によって、より詳細に説明を行なう。
［実施例］ １）MoB粉末（純度99.5％、平均粒径4.5μｍ）48重量
％、WB粉末（純度99.5％、平均粒径3.5μｍ）９重量
％、Mo粉末（純度99.5％、平均粒径2.7μｍ）4.8重量
％,Ni粉末（純度99.7％、平均粒径2.5μｍ）33.2重量％
を基本組成として、これに５重量％のTaNを添加し、振
動ミルを用いて、24時間、エタノール中で湿式混合、粉
砕した。
％、WB粉末（純度99.5％、平均粒径3.5μｍ）９重量
％、Mo粉末（純度99.5％、平均粒径2.7μｍ）4.8重量
％,Ni粉末（純度99.7％、平均粒径2.5μｍ）33.2重量％
を基本組成として、これに５重量％のTaNを添加し、振
動ミルを用いて、24時間、エタノール中で湿式混合、粉
砕した。
乾燥後、プレス成形して、約10-3torrの真空中、1275
℃で１時間焼成した。得られた焼結体は、硬質相の一部
がTaNで置換された（Mo,W）2NiB2及びMo2NiB2からな
り、結合部がNi,Mo,Taからなる緻密なものであった。
℃で１時間焼成した。得られた焼結体は、硬質相の一部
がTaNで置換された（Mo,W）2NiB2及びMo2NiB2からな
り、結合部がNi,Mo,Taからなる緻密なものであった。
またこの焼結体は相対密度99.9％で、機械的特性とし
ては、室温三点曲げ強度220kg/mm2、800℃では220kg/mm
2、破壊靱性値KIC＝18.5MN/m3/2（シェブロンノッチ
法、ノッチ角度90゜）で、HVは室温1025kg/mm2、800℃
でも900kg/mm2であった。
ては、室温三点曲げ強度220kg/mm2、800℃では220kg/mm
2、破壊靱性値KIC＝18.5MN/m3/2（シェブロンノッチ
法、ノッチ角度90゜）で、HVは室温1025kg/mm2、800℃
でも900kg/mm2であった。
本発明品でCuの押出し用金型を作成し実際に丸棒の押
出しを行なったところ、従来の超硬合金製のものに比べ
３倍の寿命が得られ、さらに、製品の表面性状は良好で
あった。
出しを行なったところ、従来の超硬合金製のものに比べ
３倍の寿命が得られ、さらに、製品の表面性状は良好で
あった。
２）各種原料配合組成物と焼結条件をかえて行なった結
果を表１（末尾）に示す。なお、本発明品に相当する焼
結体の組織はいずれも一部が窒化物で置換された（Mo,
W）2NiB2及び／又はMo2NiB2からなる硬質相と、主とし
て、Ni,Moからなる結合部からなり、特に硬質相は添加
された窒化物により異常成長粒のない分離、独立した均
質化された組織からなっている。
果を表１（末尾）に示す。なお、本発明品に相当する焼
結体の組織はいずれも一部が窒化物で置換された（Mo,
W）2NiB2及び／又はMo2NiB2からなる硬質相と、主とし
て、Ni,Moからなる結合部からなり、特に硬質相は添加
された窒化物により異常成長粒のない分離、独立した均
質化された組織からなっている。
［発明の効果］ このように、本発明焼結体は高密度で、高強度に加え
て高靱性を兼ね備えており、さらに、充分な硬度、耐熱
衝撃性や耐酸化性も有している材料で特に〜1000℃付近
までの大気中での特性は従来なかったものであるため、
各種金型や機械構成部材、特に高耐熱性のこれらの部材
などに最適である。
て高靱性を兼ね備えており、さらに、充分な硬度、耐熱
衝撃性や耐酸化性も有している材料で特に〜1000℃付近
までの大気中での特性は従来なかったものであるため、
各種金型や機械構成部材、特に高耐熱性のこれらの部材
などに最適である。
また、耐食性、導電性にも本質的に優れているため、
高温耐食性部材、電極などの広い用途にも使用できるも
ので硼化物の特質をまさに有効に発揮しうることを可能
となしたものであって、その実用的価値は多大である。
高温耐食性部材、電極などの広い用途にも使用できるも
ので硼化物の特質をまさに有効に発揮しうることを可能
となしたものであって、その実用的価値は多大である。
Claims (3)
- 【請求項１】Ni,Mo複硼化物及び／又はNi,Mo,W複硼化物
を硬質相とし、結合部が主としてMoとNiからなる焼結体
において、結合部が10〜60重量％であり、該複硼化物の
硬質相の一部が、周期律表4a,5a及び6a族の遷移金属か
ら選ばれる金属の窒化物の一種以上によって置き換えら
れていることを特徴とする高強度、高靱性のニッケル・
モリブデン複硼化物焼結体。 - 【請求項２】置き換えられた窒化物の量が、複硼化物と
窒化物からなう硬質相を100体積％とするとき、0.05〜2
5体積％である特許請求の範囲第１項に記載の焼結体。 - 【請求項３】複硼化物の硬質相の一部がTaNで置き換え
られている特許請求の範囲第２項記載の焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62288449A JP2564857B2 (ja) | 1987-11-17 | 1987-11-17 | ニツケル・モルブデン複硼化物焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62288449A JP2564857B2 (ja) | 1987-11-17 | 1987-11-17 | ニツケル・モルブデン複硼化物焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01131071A JPH01131071A (ja) | 1989-05-23 |
| JP2564857B2 true JP2564857B2 (ja) | 1996-12-18 |
Family
ID=17730354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62288449A Expired - Fee Related JP2564857B2 (ja) | 1987-11-17 | 1987-11-17 | ニツケル・モルブデン複硼化物焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2564857B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2850153B1 (fr) * | 2003-01-16 | 2005-03-11 | Commissariat Energie Atomique | Joint d'etancheite a structure interne lamellaire pour tres hautes temperatures. |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5918458B2 (ja) * | 1980-11-27 | 1984-04-27 | 工業技術院長 | Ｍ↓２ｂ↓５型ホウ化物を含有したホウ化物系サ−メット材料 |
| JPS62196353A (ja) * | 1986-02-24 | 1987-08-29 | Toyo Kohan Co Ltd | 高耐食性硬質焼結合金 |
-
1987
- 1987-11-17 JP JP62288449A patent/JP2564857B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01131071A (ja) | 1989-05-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |