JPH07252501A - Ceramic/metal composite powder - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、高強度、耐摩耗性、耐
食性等の少なくともいずれかを必要とするような機械部
品をセラミックスと金属の複合焼結体で製作する場合の
材料として、あるいは磁性物構成用の材料として、ある
いは研磨材として用いる粉末に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used as a material for producing a mechanical component which requires at least one of high strength, wear resistance, corrosion resistance, etc. from a composite sintered body of ceramics and metal, or The present invention relates to a powder used as a material for forming a magnetic substance or as an abrasive.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、セラミックスと金属の複合材料を
製造する場合、セラミックス粉末と金属粉末を混合して
焼結する粉末冶金法と、金属を溶解しその中にセラミッ
クス粉末を分散させて凝固させる溶解方法などがある。
しかし、一般にセラミックスと金属とは比重差が大き
く、上記のいずれの方法でもこれらを均一に分散分布し
た複合材料を得ることはできていない。この比重差のた
めに、セラミックス粒子が金属中に不均一に分散分布す
ることは避けることができないのである。従って、従来
の粉末冶金法や溶解法によってセラミックスと金属の複
合材料を得ようとすると、複合材料は強度が一様になら
ず、強度の低い部分が全体を代表した低い強度のものと
なる問題があった。更に、複合材料内部に低い強度の部
分を内包するために信頼性にも欠けるという問題もあっ
た。2. Description of the Related Art Conventionally, when a composite material of ceramics and metal is manufactured, a powder metallurgy method of mixing and sintering ceramic powder and metal powder, and a method of melting a metal and dispersing the ceramic powder therein to solidify There are dissolution methods.
However, the difference in specific gravity between ceramics and metal is generally large, and a composite material in which these are uniformly dispersed and distributed cannot be obtained by any of the above methods. Due to this difference in specific gravity, it is unavoidable that the ceramic particles are non-uniformly distributed in the metal. Therefore, when trying to obtain a composite material of ceramics and metal by the conventional powder metallurgy method or melting method, the strength of the composite material is not uniform, and the low strength portion becomes a low strength representative of the whole. was there. Further, there is also a problem that reliability is poor because a low-strength portion is included inside the composite material.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来の粉末冶金法や溶
解法による複合材料の抱える前記問題は、基本的にはセ
ラミックスと金属の混合の際にこれらの比重差が影響を
及ぼす点である。本発明は、前記比重差による問題を解
決できる、セラミックスと金属からなる粉末を提供する
ことを目的とする。The above-mentioned problem of the composite material by the conventional powder metallurgy method or the melting method is basically that the difference in specific gravity affects the mixing of ceramics and metals. It is an object of the present invention to provide a powder composed of ceramics and a metal, which can solve the problem due to the difference in specific gravity.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明の粉末は、セラミ
ックスと金属からなる複合粉末であり、粉末を構成して
いる粒子の各々が窒化クロムと鉄とを含み、あるいは窒
化クロムと鉄合金（Ｆｅ−Ｃｒ合金以外の合金）とを含
み、前記窒化クロムと鉄とが、あるいは窒化クロムと鉄
合金とが、前記粒子中で一様に分布した状態で存在して
いることを特徴とする。前記鉄あるいは鉄合金は、窒素
を固溶したものであってもよい。また、前記窒化クロム
は、一窒素一クロム（ＣｒＮ）であっても、一窒素二ク
ロム（Ｃｒ2 Ｎ）であっても、一窒素一クロム及び一窒
素二クロムであってもよい。前記鉄合金は、α−鉄合金
でも、γ−鉄合金でもよい。すなわち、前記合金中の鉄
が合金の化学組成によってその結晶構造が体心立方晶
（ＢＣＣ）であっても、面心立方晶（ＦＣＣ）であって
もよい。従って、前記鉄合金は、ＦｅとＣｒ以外のその
他の金属から構成される。より詳細には、前記その他の
金属は、元素の周期表の４Ａ族、５Ａ族、６Ａ族、７Ａ
族、８族、１Ｂ族、３Ｂ族、４Ｂ族の中からの１種以上
であることが好ましい。前記鉄合金を例示すると、Ｆｅ
−Ｎｉ、Ｆｅ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−
Ｍｏ、Ｆｅ−Ｂ、Ｆｅ−Ｈｆ、Ｆｅ−Ｗ、Ｆｅ−Ｔａ、
Ｆｅ−Ｔｉ、Ｆｅ−ｚｒ、Ｆｅ−Ｖ、Ｆｅ−Ｎｂ等であ
る。The powder of the present invention is a composite powder composed of ceramics and a metal, and each of the particles constituting the powder contains chromium nitride and iron, or chromium nitride and an iron alloy ( Alloys other than Fe-Cr alloys), and the chromium nitride and iron or the chromium nitride and iron alloy are present in the particles in a uniformly distributed state. The iron or iron alloy may be a solid solution of nitrogen. Further, the chromium nitride may be mononitrogen monochromium (CrN), mononitrogen dichromium (Cr 2 N), mononitrogen monochromium, and mononitrogen dichromium. The iron alloy may be an α-iron alloy or a γ-iron alloy. That is, the crystal structure of iron in the alloy may be body centered cubic (BCC) or face centered cubic (FCC) depending on the chemical composition of the alloy. Therefore, the iron alloy is composed of other metals than Fe and Cr. More specifically, the other metals are 4A group, 5A group, 6A group and 7A group of the periodic table of elements.
It is preferably at least one member selected from Group 8, Group 1B, Group 3B, and Group 4B. As an example of the iron alloy, Fe
-Ni, Fe-Al, Fe-Mn, Fe-Si, Fe-
Mo, Fe-B, Fe-Hf, Fe-W, Fe-Ta,
Fe-Ti, Fe-zr, Fe-V, Fe-Nb and the like.
【０００５】前記窒化クロムの体積率は、１％〜９０％
の範囲内にあり、残部が鉄あるいは鉄を０．１％以上含
む鉄合金であるのがよい。前記粉末粒子の大きさは、
０．０５μｍから０．５ｍｍの範囲内の直径であるのが
よいが、より好ましくは０．１μｍから０．１ｍｍの範
囲内の直径であること、またはこの範囲に相当する体積
であることとするのがよい。The volume ratio of the chromium nitride is 1% to 90%.
And the balance is iron or an iron alloy containing 0.1% or more of iron. The size of the powder particles is
The diameter is preferably in the range of 0.05 μm to 0.5 mm, more preferably in the range of 0.1 μm to 0.1 mm, or the volume corresponding to this range. Is good.
【０００６】[0006]
【作用】本発明の粉末は、粉末構成粒子の各々の中に窒
化クロムと鉄とが、あるいは窒化クロムと鉄合金とが、
一様に分布した状態で存在しているから、これを焼結体
としたときには、焼結体全体に窒化クロムと鉄とが、あ
るいは窒化クロムと鉄合金とが、粉末の粒子中において
分散分布していたと同様の分散状態で存在しており、強
度むらのないセラミックスと金属の複合焼結体が得られ
る。また、一般的にセラミックスの焼結にはバインダー
が必要であるが、この複合粉末では焼結の際に、鉄、あ
るいは鉄合金がバインダーの役目を果たすから、別にバ
インダーを用いる必要はない。また、本発明の粉末は、
磁性を有するものであるから、磁性物を構成する材料と
して用いることができる。また、本発明の粉末は硬い窒
化物を含有する粒子であるから、研磨材として用いるこ
とができる。In the powder of the present invention, chromium nitride and iron or chromium nitride and iron alloy are contained in each of the powder constituent particles,
Since they exist in a uniformly distributed state, when this is used as a sintered body, chromium nitride and iron or chromium nitride and an iron alloy are dispersed and distributed in the particles of the powder throughout the sintered body. It exists in a dispersed state similar to that described above, and a composite sintered body of ceramic and metal having no strength unevenness can be obtained. Further, generally, a binder is required for sintering ceramics, but in this composite powder, iron or an iron alloy serves as a binder during sintering, so that it is not necessary to use a separate binder. Further, the powder of the present invention,
Since it has magnetism, it can be used as a material constituting a magnetic substance. Further, since the powder of the present invention is particles containing hard nitride, it can be used as an abrasive.
【０００７】窒化クロムの体積率を１％〜９０％とした
のは、１％以下では実用面で窒化クロムの含有量を保証
するための分析が困難となるからであり、また９０％以
上では複合材料としての特性が現れにくいからである。
残部が鉄を０．１パーセント以上含む鉄合金であるこ
と、としたのは、本発明のセラミックス／金属複合粉末
が、窒化によって得られるものであり、その窒化処理の
ためには窒化前に鉄を０．１％以上含むことによって窒
化処理が容易となり、窒化後においても鉄の含有量は変
わらないから、結果的に製造容易な範囲のものだからで
ある。なを、合金粉末の窒化の際に、合金粉末中に鉄を
０．１％以上含むことによって窒素の拡散が促進され、
窒化物の生成速度が速くなる。粉末粒子の大きさを、
０．０５μｍから０．５ｍｍの範囲内の直径としたの
は、実用面で０．０５μｍ以下になると製造及び取扱が
困難になり、０．５ｍｍ以上になると製造が困難になる
からである。これは、本発明のセラミックス／金属複合
粉末が、基本的には粉末状態で窒化して略そのままの粒
径の粉末の状態で得られるものであるから、所定の窒化
処理時間内で窒化を完了するためには粒子の表面から中
心部までの距離が一定寸法以下であることが望まれ、結
果的にこのような寸法のセラミックス／金属複合粉末は
製造しやすいのである。The reason why the volume ratio of chromium nitride is 1% to 90% is that it is difficult to analyze to guarantee the content of chromium nitride from a practical viewpoint when it is 1% or less, and when it is 90% or more. This is because the characteristics of the composite material are unlikely to appear.
The fact that the balance is an iron alloy containing 0.1% or more of iron means that the ceramic / metal composite powder of the present invention can be obtained by nitriding. When 0.1% or more is included, the nitriding process is facilitated, and the iron content does not change even after nitriding, and as a result, the iron content is within a range that is easily manufactured. However, when nitriding the alloy powder, the diffusion of nitrogen is promoted by including 0.1% or more of iron in the alloy powder,
The rate of nitride formation is increased. The size of the powder particles,
The reason for setting the diameter within the range of 0.05 μm to 0.5 mm is that when it is practically 0.05 μm or less, the manufacturing and handling becomes difficult, and when it is 0.5 mm or more, the manufacturing becomes difficult. This is because the ceramic / metal composite powder of the present invention is basically obtained by nitriding in a powder state and in a state of a powder having substantially the same particle size, so that nitriding is completed within a predetermined nitriding treatment time. In order to achieve this, it is desired that the distance from the surface of the particles to the central portion be equal to or less than a certain dimension, and as a result, a ceramic / metal composite powder having such a dimension is easy to manufacture.
【０００８】本発明のセラミックス／金属複合粉末は、
窒化によりセラミックスとなるクロムが、鉄と、あるい
は鉄合金の状態で一体化されたものを粉末とし、その合
金粉末を窒化処理することにより得られる。例えば、プ
ラズマ窒化、あるいはガス窒化することによって、合金
粉末の粒子中で一様に分布していたクロムが窒化により
セラミックスとなるから、窒化クロムと鉄、あるいは窒
化クロムと鉄合金の分散分布状態が窒化後も同様な分散
分布状態に保たれ、むらが生じないのである。このよう
なむらのないセラミックス／金属複合粉末を材料として
焼結体としたときは、当然むらのないセラミックス／金
属複合焼結体が得られる。また別に、磁性物の構成に用
いたときも、研磨材に用いたときも、粉末の均一性が信
頼性に好結果をもたらす。The ceramic / metal composite powder of the present invention is
Chromium, which becomes ceramics by nitriding, is integrated with iron or iron alloy in the form of powder, and the alloy powder is nitrided. For example, by plasma nitriding or gas nitriding, chromium, which was uniformly distributed in the particles of the alloy powder, becomes ceramics by nitriding, so that the dispersed distribution state of chromium nitride and iron or chromium nitride and iron alloy is After nitriding, the same dispersed distribution state is maintained and no unevenness occurs. When such a uniform ceramic / metal composite powder is used as a material to form a sintered body, a uniform ceramic / metal composite sintered body can be obtained. Separately, the homogeneity of the powder brings good results in reliability both when it is used as a magnetic material and when it is used as an abrasive.
【０００９】[0009]
【実施例】本発明の実施例を次に説明する。図８は、実
施例１、２、３、５、６の粉末の製造に用いた従来周知
のプラズマ窒化装置の概略の構成を示す図である。図
中、２０は陰極に接続した窒化処理物置き台、２１は陽
極、２２はヒーター、２３は内外石英管、２４は直流電
源、２５は高圧導入端子、２６は窒素ガス流量調節弁、
２７は水素ガス流量調節弁、２８はポンプに接続された
排気路、２９は真空槽である。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a conventionally known plasma nitriding apparatus used for manufacturing the powders of Examples 1, 2, 3, 5, and 6. In the figure, 20 is a nitriding treatment table connected to a cathode, 21 is an anode, 22 is a heater, 23 is an inner and outer quartz tube, 24 is a DC power source, 25 is a high-pressure introduction terminal, 26 is a nitrogen gas flow control valve,
Reference numeral 27 is a hydrogen gas flow rate control valve, 28 is an exhaust passage connected to a pump, and 29 is a vacuum chamber.
【００１０】また、図９（ａ）、（ｂ）は、実施例４、
７、８の粉末の製造に用いたガス窒化装置の概略構成図
で、１は内面に電気ヒーターを備えた電気炉で、両端を
閉じた炉心管２を貫通させてあり、炉心管２内に、石英
製のガス供給パイプ３、このパイプ３を結合した直方体
状の反応容器４、容器４の蓋５を設けたものである。反
応容器４は、内部にＶ字型断面の隔壁６を設けて上下に
区画してあり、その下側にパイプ３を開口させ、隔壁６
の底に直径０．５ｍｍの数個の小孔７を等間隔に設けて
ある。パイプ３に炉外から窒素ガスとアンモニアガスの
混合ガス（２kg／cm2 以下）を供給するようにしてあ
り、供給される気体は小孔７を通って噴出する。この噴
出により、反応容器４内の隔壁６の上側に収容した粉末
が容器４内で攪拌されながら浮遊するように噴出ガス量
を調節してある。なお、炉心管２には適当な処理用の排
気筒を接続してあり排気側は大気圧である。Further, FIGS. 9A and 9B show the fourth embodiment,
In the gas nitriding apparatus used for the production of powders 7 and 8, 1 is an electric furnace equipped with an electric heater on the inner surface, and a core tube 2 having both ends closed is passed through the core tube 2. A quartz gas supply pipe 3, a rectangular parallelepiped reaction container 4 to which the pipe 3 is connected, and a lid 5 of the container 4 are provided. The reaction container 4 is divided into upper and lower parts by providing a partition wall 6 having a V-shaped cross section inside, and the pipe 3 is opened below the partition wall 6 to form the partition wall 6.
Several small holes 7 having a diameter of 0.5 mm are provided at equal intervals on the bottom. A mixed gas of nitrogen gas and ammonia gas (2 kg / cm 2 or less) is supplied to the pipe 3 from outside the furnace, and the supplied gas is ejected through the small holes 7. By this ejection, the amount of ejected gas is adjusted so that the powder contained above the partition wall 6 in the reaction container 4 floats while being stirred in the container 4. An appropriate exhaust pipe for processing is connected to the core tube 2 and the exhaust side is at atmospheric pressure.
【００１１】本発明の実施例１〜８及び比較例の粉末材
料は、前記図８、図９に示した装置を用いてプラズマ窒
化またはガス窒化により製造したもので、その各々の出
発原料は表１に示す通りである。表１に見られるよう
に、実施例１〜８の粉末材料の出発原料は、市販品で、
Ｆｅ−Ｃｒ合金粉末またはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金粉末で
あり、比較例の粉末材料はＮｉ−Ｃｒ合金粉末であり、
合金をガスアトマイズ法または粉砕法により粉末とし、
篩分けしたものである。The powder materials of Examples 1 to 8 and Comparative Example of the present invention were manufactured by plasma nitriding or gas nitriding using the apparatus shown in FIG. 8 and FIG. It is as shown in 1. As can be seen in Table 1, the starting materials for the powder materials of Examples 1-8 are commercial products,
Fe-Cr alloy powder or Fe-Ni-Cr alloy powder, the powder material of the comparative example is Ni-Cr alloy powder,
The alloy is made into powder by a gas atomizing method or a pulverizing method,
It has been screened.
【００１２】[0012]
【表１】 [Table 1]
【００１３】そして、窒化により得られた粉末原料は表
２に示すとおりである。表２において、組成の欄のvol%
はＸ線回折から求めた値であり、同wt% は通常の化学分
析により求めた値である。処理条件は各実施例の窒化方
法、窒化温度、窒化時間、を示す。The powder raw materials obtained by nitriding are shown in Table 2. In Table 2, vol% in the composition column
Is the value obtained from X-ray diffraction, and the same wt% is the value obtained by ordinary chemical analysis. The treatment conditions indicate the nitriding method, nitriding temperature, and nitriding time of each example.
【００１４】[0014]
【表２】 [Table 2]
【００１５】図８に示したプラズマ窒化装置を用いた実
施例１の粉末の製造方法は、この原料粉末の適量を、前
記窒化装置の窒化処理物置き台２０上に厚さ３ｍｍ以下
の層状に載置し、圧力０．５〜０．９Torrとなるように
減圧状態で窒化処理用のガス（Ｈ2 ＋Ｎ2 ）を導入し、
直流電流０．２〜０．５Ａ、直流電圧２００〜５００Ｖ
を印加してグロー放電を発生させて窒化処理物置き台２
０の上面付近の温度をヒーター２２により７２５℃に保
ち、２５時間持続させる。得られた粉体がセラミックス
／金属複合粉末である。In the method for producing the powder of Example 1 using the plasma nitriding apparatus shown in FIG. 8, an appropriate amount of this raw material powder is layered on the nitriding object holder 20 of the nitriding apparatus in a thickness of 3 mm or less. Place it and introduce a gas for nitriding treatment (H 2 + N 2 ) under reduced pressure so that the pressure is 0.5 to 0.9 Torr,
DC current 0.2-0.5A, DC voltage 200-500V
Is applied to generate a glow discharge and the nitriding object holder 2
The temperature near the upper surface of 0 is maintained at 725 ° C. by the heater 22 and maintained for 25 hours. The obtained powder is a ceramic / metal composite powder.
【００１６】この実施例１の粉末は、鉄−クロム合金を
構成していたクロムが窒化されており、クロム窒化物
（ＣｒＮ）の体積率が０．２、残部が窒素を固溶したα
−Ｆｅである。この粉末のＸ線回折図を図１に示す。同
図から、この粉末が、α−ＦｅとＣｒＮからなる複合粉
末であることが分かる。更に、この粉末を乳鉢を用いて
アセトン中で６０分間粉砕した後の粉末のＸ線回折図を
図２に示す。同図から、この粉末が表面のみでなく内部
までα−ＦｅとＣｒＮで構成されていることが分かる。In the powder of Example 1, chromium which was an iron-chromium alloy was nitrided, the volume ratio of chromium nitride (CrN) was 0.2, and the balance was a solid solution of nitrogen.
-Fe. The X-ray diffraction pattern of this powder is shown in FIG. From the figure, it can be seen that this powder is a composite powder composed of α-Fe and CrN. Further, FIG. 2 shows an X-ray diffraction pattern of the powder after crushing the powder in acetone using a mortar for 60 minutes. From this figure, it can be seen that this powder is composed of α-Fe and CrN not only on the surface but also inside.
【００１７】更に、図３に実施例１の粉末材料の走査型
電子顕微鏡による組織を示す。同図は粉末材料の一粒ず
つが観察できるように注意深く樹脂に埋め込んでから、
これを研磨して粉末粒子の断面を観察できるようにして
腐食液（ＦｅＣｌ3 ＋ＨＣｌ＋Ｃ2 Ｈ5 ＯＨ）で腐食
し、写真撮影したものである。同図から粉末粒子の内部
まで均一に窒化物（白く見える部分が腐食されていない
で凸状に残った窒化物）が分布していることが分かる。
図４に実施例１の粉末材料の図３と同様な断面の腐食後
の走査型電子顕微鏡写真を示す。同図から、窒化物（白
く見える部分）の大きさが約０．５μｍと微細であり、
均一に分布していることが分かる。Further, FIG. 3 shows the structure of the powder material of Example 1 by a scanning electron microscope. In the figure, after carefully embedding it in the resin so that each grain of the powder material can be observed,
This was polished to make it possible to observe the cross section of the powder particles, and was corroded with a corrosive liquid (FeCl 3 + HCl + C 2 H 5 OH), and then photographed. It can be seen from the figure that nitrides (nitrides remaining in a convex shape without corroding the white parts) are evenly distributed to the inside of the powder particles.
FIG. 4 shows a scanning electron microscope photograph of the cross section of the powder material of Example 1 similar to that shown in FIG. From the figure, the size of the nitride (the part that looks white) is about 0.5 μm, which is minute,
It can be seen that they are evenly distributed.
【００１８】図５及び図６に、実施例１の粉末材料の粒
子内におけるＣｒ、Ｎの分布を電子線マイクロアナライ
ザーによって分析した結果を示す。同図は、図３のもの
と同様に粉末を樹脂に埋め込んでから、粉末断面を観察
できるようにして断面を分析したものである。図５、図
６において、横方向の直線が分析位置を示し、その粉末
粒子を横切る両端においてＣｒ、Ｎ濃度が低下している
ように見られるのは、粉末粒子が球状であるために断面
位置によっては電子線が照射されても両端では電子線が
透過するために、粉末粒子中から反射する特性Ｘ線の量
が見かけ上低下するためである。このことを考慮する
と、粉末材料の粒子中でのＣｒ、Ｎは均一に分布してい
るといえる。5 and 6 show the results of analyzing the distribution of Cr and N in the particles of the powder material of Example 1 by an electron beam microanalyzer. In the figure, the powder is embedded in the resin as in the case of FIG. 3, and then the cross section of the powder is analyzed so that the powder cross section can be observed. In FIG. 5 and FIG. 6, the horizontal straight line indicates the analysis position, and the concentration of Cr and N appear to decrease at both ends across the powder particle because the cross-sectional position is because the powder particle is spherical. The reason is that, even if an electron beam is irradiated, the electron beam is transmitted at both ends, and the amount of characteristic X-rays reflected from the powder particles is apparently reduced. Considering this, it can be said that Cr and N are uniformly distributed in the particles of the powder material.
【００１９】図７に実施例１の粉末材料の粒子（直径約
８０μｍ）の断面における硬さ分布を示す。この測定に
はマイクロビッカース硬度計（５０gf−２０sec ）で行
った。同図から材料粉末の粒子全体が略均一な硬さであ
ることが分かる。FIG. 7 shows the hardness distribution in the cross section of the particles (diameter about 80 μm) of the powder material of Example 1. This measurement was carried out with a micro Vickers hardness meter (50 gf-20 sec). From the figure, it can be seen that the entire particles of the material powder have a substantially uniform hardness.
【００２０】そして、図示は省略するが、実施例２、
３、５、６のプラズマ窒化による粉末も、実施例１のも
のと同様に粉末粒子中にクロム窒化物と鉄とが細かく混
じり合った状態で一様に分布したものである。また、実
施例４、７、８のガス窒化による粉末も、実施例１のも
のと同様に粉末粒子中にクロム窒化物と鉄が細かく混じ
り合った状態で一様に分布したものである。なお、図８
は実施例８の粉末材料の窒化前と窒化後のもののＸ線回
折図を多重記録したものであり、同図からＣｒＮの生成
が認められる。これに対し図９は比較例の鉄を含まない
粉末材料の窒化前と窒化後のもののＸ線回折図を多重記
録したものであり、同図から窒化後も殆ど変化がなくＣ
ｒＮの生成が認められないことが分かる。Although not shown, the second embodiment
The powders of plasma nitriding Nos. 3, 5, and 6 were also uniformly distributed in the powder particles in a state where the chromium nitride and the iron were finely mixed in the same manner as in Example 1. Further, the powders obtained by gas nitriding in Examples 4, 7 and 8 are also those in which the chromium nitride and iron are finely mixed and uniformly distributed in the powder particles, as in Example 1. Note that FIG.
Shows multiple recordings of X-ray diffraction patterns of the powder material of Example 8 before and after nitriding, and CrN formation is recognized from the figure. On the other hand, FIG. 9 shows multiple recordings of X-ray diffraction patterns of the iron-free powder material of the comparative example before and after nitriding.
It can be seen that the formation of rN is not observed.
【００２１】また、上記実施例８は、鉄−クロム−ニッ
ケル合金粉を窒化したものであり、クロムが選択的に窒
化され、顕微鏡写真では示していないが、粉末粒子中に
窒化クロムと鉄−ニッケル合金とが細かく混じり合った
状態で一様に分布したものである。このことは、鉄、ク
ロム、ニッケルの内で窒化物となるための形成エネルギ
ーのもっとも低いのがクロムであることから、また、粉
末ではないブロック状の鉄−クロム−ニッケル合金の表
面窒化を行うとクロムが選択的に窒化されることから、
容易に理解されよう。In Example 8, the iron-chromium-nickel alloy powder was nitrided. Chromium was selectively nitrided. Although not shown in the micrograph, chromium nitride and iron- The nickel alloy and the nickel alloy are finely mixed and uniformly distributed. This is because chromium has the lowest formation energy for forming a nitride among iron, chromium, and nickel, and the surface nitriding of a block-shaped iron-chromium-nickel alloy that is not powder is performed. And chromium are selectively nitrided,
Easy to understand.
【００２２】[0022]
【発明の効果】本発明によるセラミックス／金属複合粉
末は、その粉末構成粒子中に窒化クロムと鉄が、または
窒化クロムと鉄合金が細かく一様に入り混じった状態で
存在している均質な複合粉末である。従って、この複合
粉末を材料として用いて焼結体としたときは、従来の粉
末材料では殆ど不可能であった均質な、窒化クロムと鉄
の、または窒化クロムと鉄合金の複合焼結体が得られ
る。複合焼結体が均質であることは、機械部品等を形成
したときに部分的に、強度、摩擦係数、耐蝕性等のばら
つきが少なく、信頼性の高いものとなる効果を奏する。
強度は特にばらつきが少ない点で、同様な化学的組成で
従来の複合材料よりも高強度の材料として扱い得る。ま
た、本発明のセラミックス／金属複合粉末は、磁性を有
するものであるから磁性物を構成するための材料として
使用でき、更に窒化クロムが硬いものであるから研磨材
としても使用できる。EFFECTS OF THE INVENTION The ceramic / metal composite powder according to the present invention is a homogeneous composite in which chromium nitride and iron or chromium nitride and iron alloy are present in finely and uniformly mixed state in the powder constituent particles. It is a powder. Therefore, when this composite powder is used as a material to form a sintered body, it is possible to obtain a homogeneous composite sintered body of chromium nitride and iron or chromium nitride and an iron alloy, which is almost impossible with conventional powder materials. can get. The homogeneity of the composite sintered body has an effect that there is little variation in strength, friction coefficient, corrosion resistance, etc. when a mechanical part or the like is formed and the reliability is high.
In terms of strength, there is little variation, and it can be treated as a material having a similar chemical composition and higher strength than conventional composite materials. Further, the ceramic / metal composite powder of the present invention can be used as a material for forming a magnetic substance because it has magnetism, and can also be used as an abrasive because chromium nitride is hard.
【図１】本発明のセラミック金属複合粉末材料の実施例
１のＸ線回折図である。FIG. 1 is an X-ray diffraction pattern of Example 1 of the ceramic-metal composite powder material of the present invention.
【図２】実施例１の粉末材料を粉砕した後のＸ線回折図
である。FIG. 2 is an X-ray diffraction diagram after crushing the powder material of Example 1.
【図３】実施例１の粉末材料の粒子構造を示す断面の電
子顕微鏡写真である。FIG. 3 is an electron micrograph of a cross section showing the particle structure of the powder material of Example 1.
【図４】実施例１の粉末材料の粒子断面の電子顕微鏡写
真である。4 is an electron micrograph of a particle cross section of the powder material of Example 1. FIG.
【図５】実施例１の粉末材料の粒子断面の直径方向位置
のクロムの濃度分布を測定位置と共に示すグラフであ
る。FIG. 5 is a graph showing the chromium concentration distribution at the diametrical position of the particle cross section of the powder material of Example 1 together with the measurement position.
【図６】実施例１の粉末材料の粒子断面の直径方向位置
の窒素の濃度分布を測定位置と共に示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the nitrogen concentration distribution in the diametrical position of the particle cross section of the powder material of Example 1 together with the measurement position.
【図７】実施例１の粉末材料の粒子断面における硬さ分
布を示すグラフである。7 is a graph showing hardness distribution in a particle cross section of the powder material of Example 1. FIG.
【図８】実施例８の粉末材料の多重記録した窒化前と窒
化後のＸ線回折図である。FIG. 8 is an X-ray diffraction diagram of a powder material of Example 8 before and after nitriding in which multiple recording is performed.
【図９】比較例の粉末材料の多重記録した窒化前と窒化
後のＸ線回折図である。FIG. 9 is an X-ray diffraction diagram of a powder material of a comparative example in which multiple recording is performed before and after nitriding.
【図１０】本発明の実施例１、２、３、５、６のセラミ
ック金属複合粉末材料の製造に使用した窒化装置を示す
概略構成図である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing a nitriding apparatus used for manufacturing the ceramic-metal composite powder material of Examples 1, 2, 3, 5, and 6 of the present invention.
【図１１】本発明の実施例４、７、８のセラミック金属
複合粉末材料の製造に使用した窒化装置を示す概略構成
図で、（ａ）は縦断側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断
面拡大図である。FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing a nitriding apparatus used for manufacturing a ceramic-metal composite powder material of Examples 4, 7, and 8 of the present invention, in which (a) is a vertical side view and (b) is (a). It is an AA cross-section enlarged view.
１ 電気炉 ２ 炉心管 ３ ガス供給パイプ ４ 反応容器 ６ 区画壁 ７ 小孔 ２０ 窒化処理物置き台（陰極） ２１ 陽極 ２２ ヒーター ２３ 内外石英管 ２５ 高圧導入端子 ２６ 流量調節弁 ２７ 流量調節弁 ２８ 排気路 ２９ 真空槽 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric furnace 2 Core tube 3 Gas supply pipe 4 Reaction vessel 6 Partition wall 7 Small hole 20 Nitriding treatment stand (cathode) 21 Anode 22 Heater 23 Inner and outer quartz tube 25 High pressure introduction terminal 26 Flow control valve 27 Flow control valve 28 Exhaust Road 29 vacuum tank
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮村 弘 大阪府豊中市新千里西町３−20−10 (72)発明者 西川 進 兵庫県姫路市大津区勘兵衛町３丁目29番地 虹技株式会社内 (72)発明者 濱 敏彦 兵庫県姫路市大津区勘兵衛町３丁目29番地 虹技株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Hiroshi Miyamura 3-20-10 Shinsenri Nishimachi, Toyonaka City, Osaka Prefecture (72) Inventor Susumu Nishikawa 3-29 Kanbeicho, Otsu-ku, Himeji City, Hyogo Prefecture Nijigi Co., Ltd. ( 72) Inventor Toshihiko Hama 3-29 Kanbei-cho, Otsu-ku, Himeji-shi, Hyogo Prefecture Nijigi Co., Ltd.
Claims (10)
ロムと鉄とを含み、前記窒化クロムと鉄とが前記粒子中
で一様に分布した状態で存在しているセラミックス／金
属複合粉末。1. A ceramic / metal composite powder in which each of the particles forming the powder contains chromium nitride and iron, and the chromium nitride and iron are present in a state of being uniformly distributed in the particle. .
合粉末において、前記鉄が窒素を固溶したものであるこ
とを特徴とするセラミックス／金属複合粉末。2. The ceramic / metal composite powder according to claim 1, wherein the iron is a solid solution of nitrogen.
ロムと鉄合金とを含み、前記窒化クロムと鉄合金とが前
記粒子中で一様に分布した状態で存在しているセラミッ
クス／金属複合粉末。3. A ceramic / metal in which each of the particles constituting the powder contains chromium nitride and an iron alloy, and the chromium nitride and the iron alloy are present in the particles in a uniformly distributed state. Composite powder.
／金属複合粉末において、前記鉄合金が窒素を固溶した
ものであることを特徴とするセラミックス／金属複合粉
末。4. The ceramic / metal composite powder according to claim 3, wherein the iron alloy is a solid solution of nitrogen.
請求項４に記載のセラミックス／金属複合粉末におい
て、前記窒化クロムが一窒素一クロムであることを特徴
とするセラミックス／金属複合粉末。5. The ceramic / metal composite powder according to claim 1, claim 2, claim 3, or claim 4, wherein the chromium nitride is mononitrogen-chromium. Powder.
請求項４に記載のセラミックス／金属複合粉末におい
て、前記窒化クロムが一窒素二クロムであることを特徴
とするセラミックス／金属複合粉末。6. The ceramic / metal composite powder according to claim 1, claim 2, claim 3 or claim 4, wherein the chromium nitride is dichromium mononitrogen. Powder.
請求項４に記載のセラミックス／金属複合粉末におい
て、前記窒化クロムが一窒素一クロム及び一窒素二クロ
ムであることを特徴とするセラミックス／金属複合粉
末。7. The ceramic / metal composite powder according to claim 1, claim 2, claim 3, or claim 4, wherein the chromium nitride is mononitrogen-chromium and mononitrogen-dichromium. Ceramic / metal composite powder that
ックス／金属複合粉末において、前記窒化クロムの体積
率が１％〜９０％の範囲内にあり、残部が鉄であること
を特徴とするセラミックス／金属複合粉末。8. The ceramic / metal composite powder according to claim 1 or 2, wherein the volume ratio of the chromium nitride is in the range of 1% to 90%, and the balance is iron. Ceramics / metal composite powder.
６、または請求項７に記載のセラミックス／金属複合粉
末において、前記窒化クロムの体積率が１％〜９０％の
範囲内にあり、残部が鉄を０．１パーセント以上含む鉄
合金であることを特徴とするセラミックス／金属複合粉
末。9. The ceramic / metal composite powder according to claim 3, claim 4, claim 5, claim 6, or claim 7, wherein the volume ratio of the chromium nitride is within a range of 1% to 90%. And the balance is an iron alloy containing 0.1% or more of iron.
項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、また
は請求項９に記載のセラミックス／金属複合粉末におい
て、前記粉末粒子の大きさが、０．０５μｍから０．５
ｍｍの範囲内の直径であることを特徴とするセラミック
ス／金属複合粉末。10. The ceramic / metal composite powder according to claim 1, claim 2, claim 3, claim 4, claim 5, claim 6, claim 7, claim 8, or claim 9. , The size of the powder particles is from 0.05 μm to 0.5
A ceramic / metal composite powder having a diameter within a range of mm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6335984A JPH07252501A (en) | 1993-12-24 | 1994-12-22 | Ceramic/metal composite powder |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-347801 | 1993-12-24 | ||
| JP34780193 | 1993-12-24 | ||
| JP6335984A JPH07252501A (en) | 1993-12-24 | 1994-12-22 | Ceramic/metal composite powder |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07252501A true JPH07252501A (en) | 1995-10-03 |
Family
ID=26575322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6335984A Pending JPH07252501A (en) | 1993-12-24 | 1994-12-22 | Ceramic/metal composite powder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07252501A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104936727A (en) * | 2013-01-24 | 2015-09-23 | H.C.施塔克股份有限公司 | Method for producing spray powders containing chromium nitride |
-
1994
- 1994-12-22 JP JP6335984A patent/JPH07252501A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| A02 | Decision of refusal |
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