JPS5857502B2 - 靭性および耐摩耗性を有する焼結材料 - Google Patents
靭性および耐摩耗性を有する焼結材料Info
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- JPS5857502B2 JPS5857502B2 JP8833278A JP8833278A JPS5857502B2 JP S5857502 B2 JPS5857502 B2 JP S5857502B2 JP 8833278 A JP8833278 A JP 8833278A JP 8833278 A JP8833278 A JP 8833278A JP S5857502 B2 JPS5857502 B2 JP S5857502B2
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、高硬度、耐摩耗性、靭性、および耐食性な
どが要求される、高硬度鋼、Ｎｉ基あるいはＣｏ基スー
パーアロイなどの切削用工具、軸受、および線引ダイス
などとして使用するのに適した、ダイヤモンドに次ぐ硬
さを有する立方晶窒化硼素含有の緻密な焼結材料に関す
るものである。
どが要求される、高硬度鋼、Ｎｉ基あるいはＣｏ基スー
パーアロイなどの切削用工具、軸受、および線引ダイス
などとして使用するのに適した、ダイヤモンドに次ぐ硬
さを有する立方晶窒化硼素含有の緻密な焼結材料に関す
るものである。
従来、一般に、上記の用途に対しては、すぐれた靭性を
有する炭化タングステン（以下ＷＣで示す）基超硬合金
が広く使用されてきているが、近年その使用条件が荷酷
になるにしたがって、よりすぐれた材料の開発が強く望
筐れている。
有する炭化タングステン（以下ＷＣで示す）基超硬合金
が広く使用されてきているが、近年その使用条件が荷酷
になるにしたがって、よりすぐれた材料の開発が強く望
筐れている。
最近、かかる要望にしたがって、立方晶窒化硼素焼結材
料や、これに少量のＡｌおよび鉄族金属を含有させた焼
結材料が提案され、市販されているが、前者の焼結材料
はすぐれた耐摩耗性をもつものの、靭性が不足したもの
であり、捷た後者の焼結材料は、特に熱発生の高い条件
で使用した場合に耐摩耗性が劣化するようになるなど、
いずれも満足する特性を備えた材料ではないのが現状で
ある。
料や、これに少量のＡｌおよび鉄族金属を含有させた焼
結材料が提案され、市販されているが、前者の焼結材料
はすぐれた耐摩耗性をもつものの、靭性が不足したもの
であり、捷た後者の焼結材料は、特に熱発生の高い条件
で使用した場合に耐摩耗性が劣化するようになるなど、
いずれも満足する特性を備えた材料ではないのが現状で
ある。
本発明者等は、上述のような観点から、耐摩耗性督よび
靭性にすぐれた焼結材料を得べく、立方晶窒化硼素（以
下ＢＮで示す）に着目し研究を行なった結果、前記ＢＮ
に、Ｗ ＋ Ｍｏ ｔ Ｔａ ｔ Ｔ ｉｔおよびＮｂ
のうちの１種または２種以上の高融点金属を含有させる
と、前記ＢＮによってもたらされるすぐれた耐摩耗性と
、前記高融点金属によってもたらされるすぐれた靭性と
を兼ね備えた焼結材料が得られるという知見を得たので
ある。
靭性にすぐれた焼結材料を得べく、立方晶窒化硼素（以
下ＢＮで示す）に着目し研究を行なった結果、前記ＢＮ
に、Ｗ ＋ Ｍｏ ｔ Ｔａ ｔ Ｔ ｉｔおよびＮｂ
のうちの１種または２種以上の高融点金属を含有させる
と、前記ＢＮによってもたらされるすぐれた耐摩耗性と
、前記高融点金属によってもたらされるすぐれた靭性と
を兼ね備えた焼結材料が得られるという知見を得たので
ある。
したがって、この発明の焼結材料は上記知見にもとづい
てなされたもので、 上記ＢＮ：４０〜９７容量饅、 Ｗ ｔＭｏ ｔ Ｔａ 、’ｒｉ ｔおよびＮｂのうち
の１種塗たは２種以上の高融点金属＝３〜６０容量φ、
からなる焼結材料に特徴を有するものである。
てなされたもので、 上記ＢＮ：４０〜９７容量饅、 Ｗ ｔＭｏ ｔ Ｔａ 、’ｒｉ ｔおよびＮｂのうち
の１種塗たは２種以上の高融点金属＝３〜６０容量φ、
からなる焼結材料に特徴を有するものである。
ついで、この発明の焼結材料において、成分組成範囲を
上述のように限定した理由を説明する。
上述のように限定した理由を説明する。
（ａ） ＢＮ
ＢＮは、温度１２００℃以上、圧力４０ｋｂ以上、望筐
しくは温度１８００℃以上、圧力６０ｋｂ以上の条件で
合成されるもので、ダイヤモンドに次ぐ硬さくビッカー
ス硬さで６０００〜７０００に５７／ｍｒｎ２）を有し
、かつダイヤモンドより高温１で安定した性質をもつと
共に、鉄族金属に対して反応しにくい性質をもつ成分で
あるが、その含有量が４０容量饅未満では、所望の耐摩
耗性を確保することができず、一方９７容量饅を越えて
含有させると、焼結性が不充分となってボアの残存も目
立ちはじめ、靭性低下も著しくなることから、その含有
量を４０〜９７容量多と定めた。
しくは温度１８００℃以上、圧力６０ｋｂ以上の条件で
合成されるもので、ダイヤモンドに次ぐ硬さくビッカー
ス硬さで６０００〜７０００に５７／ｍｒｎ２）を有し
、かつダイヤモンドより高温１で安定した性質をもつと
共に、鉄族金属に対して反応しにくい性質をもつ成分で
あるが、その含有量が４０容量饅未満では、所望の耐摩
耗性を確保することができず、一方９７容量饅を越えて
含有させると、焼結性が不充分となってボアの残存も目
立ちはじめ、靭性低下も著しくなることから、その含有
量を４０〜９７容量多と定めた。
（ｂ） 高融点金属
高融点金属は、常温および高温、特に約ｉｏｏ。
℃以上の高温において高い硬さと強度を有すると共に、
靭性にもすぐれたものであるが、その含有量が、３容量
φ未満では、相対的にＢＮ成分の含有量が多くなり過ぎ
て焼結性が不充分となり、この結果ボアが存在するよう
になって靭性低下をきたすようになり、一方６０容量饅
を越えて含有させると、相対的にＢＮの含有量が少なく
なり過ぎて所望の高硬度、すなわちすぐれた耐摩耗性を
保持することができなくなることから、その含有量を３
〜６０容量多と定めた。
靭性にもすぐれたものであるが、その含有量が、３容量
φ未満では、相対的にＢＮ成分の含有量が多くなり過ぎ
て焼結性が不充分となり、この結果ボアが存在するよう
になって靭性低下をきたすようになり、一方６０容量饅
を越えて含有させると、相対的にＢＮの含有量が少なく
なり過ぎて所望の高硬度、すなわちすぐれた耐摩耗性を
保持することができなくなることから、その含有量を３
〜６０容量多と定めた。
渣た、この発明の焼結材料の製造に際して、原料粉末と
して高融点金属の２種以上からなる合金粉末を使用する
場合、前記合金粉末は、 （１）所定割合に配合後、混合し、真空、不活性、およ
び窒素のいずれかの雰囲気中において、比較的高温に加
熱して反応させ、反応後粉砕する、（２）所定含有割合
の合金溶湯を形成し、ついで前記溶湯に対して水、筐た
は窒素、アルゴンなどのガスを噴射することによってア
トマイズド合金粉末を得る、 などの方法によって製造されるものである。
して高融点金属の２種以上からなる合金粉末を使用する
場合、前記合金粉末は、 （１）所定割合に配合後、混合し、真空、不活性、およ
び窒素のいずれかの雰囲気中において、比較的高温に加
熱して反応させ、反応後粉砕する、（２）所定含有割合
の合金溶湯を形成し、ついで前記溶湯に対して水、筐た
は窒素、アルゴンなどのガスを噴射することによってア
トマイズド合金粉末を得る、 などの方法によって製造されるものである。
なお、水噴射によって得られたアトマイズド合金粉末は
、表面酸化が著しいために、使用に際しては水素還元処
理を施すのが望ましい。
、表面酸化が著しいために、使用に際しては水素還元処
理を施すのが望ましい。
また、特に難還元性金属であるＴｉ、Ｔａ、およびＮｂ
を含有するアトマイズド合金粉末の製造に際しては、不
活性ガスあるいはアルゴンガスの適用が望ましく、これ
らのガスの使用によって前記合金粉末は良好な特性をも
つようになるのである。
を含有するアトマイズド合金粉末の製造に際しては、不
活性ガスあるいはアルゴンガスの適用が望ましく、これ
らのガスの使用によって前記合金粉末は良好な特性をも
つようになるのである。
昔た、この結果得られたアトマイズド合金粉末は概して
脆く、したがってボール□ル、振動□ルなどの通常用い
られている粉砕機で比較的容易に粉砕することができる
。
脆く、したがってボール□ル、振動□ルなどの通常用い
られている粉砕機で比較的容易に粉砕することができる
。
さらに、この発明の焼結材料は従来公知の超高圧超高温
発生装置を使用して製造することができる。
発生装置を使用して製造することができる。
すなわち、ＢＮ粉末と、高融点金属の１種からなる単体
粉末、あるいは２種以上からなる混合粉末昔たは合金粉
末とを、所定割合に配合し、鉄製ボールミル中で長時間
混合して均質な混合粉末とした後、前記混合粉末を鋼製
あるいは高融点金属製の容器に封入し、例えば特公昭３
８−１４号公報に記載されるような超高圧超高温発生装
置に装入し、圧力釦よび温度を上げて最終的に圧力４０
〜６０ｋｂ、温度１２００〜１８００℃とし、この最終
圧力および温度に０．５〜１０分間保持し、冷却後、圧
力を開放することによって製造することができる。
粉末、あるいは２種以上からなる混合粉末昔たは合金粉
末とを、所定割合に配合し、鉄製ボールミル中で長時間
混合して均質な混合粉末とした後、前記混合粉末を鋼製
あるいは高融点金属製の容器に封入し、例えば特公昭３
８−１４号公報に記載されるような超高圧超高温発生装
置に装入し、圧力釦よび温度を上げて最終的に圧力４０
〜６０ｋｂ、温度１２００〜１８００℃とし、この最終
圧力および温度に０．５〜１０分間保持し、冷却後、圧
力を開放することによって製造することができる。
つぎに、この発明の焼結材料を実施例により説明する。
実施例 １
原料粉末として、無触媒法で合成された平均粒径３μｍ
のＢＮ粉末＝７０容量多と、同粒径の高融点金属である
Ｗ粉末＝２０容量多と、同粒径の同じく高融点金属であ
るＴｉ粉末＝１０容量饅とを配合し、この配合粉末をＷ
ＣＣ超超硬合金製内張の小型高速運動ミル内に装入し、
湿式で１時間の混合を行なった後、真空乾燥した。
のＢＮ粉末＝７０容量多と、同粒径の高融点金属である
Ｗ粉末＝２０容量多と、同粒径の同じく高融点金属であ
るＴｉ粉末＝１０容量饅とを配合し、この配合粉末をＷ
ＣＣ超超硬合金製内張の小型高速運動ミル内に装入し、
湿式で１時間の混合を行なった後、真空乾燥した。
ついで、アルゴン雰囲気内に釦いて、上記混合粉末を、
篩分けした後、それぞれ別途用意した直径９．８間Φ×
厚さ２闘の寸法をもったＷＣＣ超超硬合金製円板底部に
下敷きとして装着した内径１０ｍｍΦ×高さ１５間の寸
法をもったＴｉ製円筒型容器内に、厚みが７問となるよ
うに押し棒で軽く押えて装入し、この装入混合粉末上に
厚さ２朋のＷＣＣ超超硬合金円板載置してアルゴン雰囲
気から取出した。
篩分けした後、それぞれ別途用意した直径９．８間Φ×
厚さ２闘の寸法をもったＷＣＣ超超硬合金製円板底部に
下敷きとして装着した内径１０ｍｍΦ×高さ１５間の寸
法をもったＴｉ製円筒型容器内に、厚みが７問となるよ
うに押し棒で軽く押えて装入し、この装入混合粉末上に
厚さ２朋のＷＣＣ超超硬合金円板載置してアルゴン雰囲
気から取出した。
つぎに、上記容器にＴｉ製上蓋をかぶせ、プレスにて前
記上蓋を押して前記容器内の混合粉末の厚みを５．５朋
に圧縮した後、溶接によって前記容器を前記上蓋にて密
封した。
記上蓋を押して前記容器内の混合粉末の厚みを５．５朋
に圧縮した後、溶接によって前記容器を前記上蓋にて密
封した。
このように上記混合粉末を密封した容器を公知の超高圧
超高温発生装置に装入し、最終付加圧力５０ｋｂ、同加
熱温度１３５０℃の条件で３分間保持することによって
、上記ＷＣ基超硬合金製の上下円板に拡散結合した状態
の本発明焼結材料を製造した。
超高温発生装置に装入し、最終付加圧力５０ｋｂ、同加
熱温度１３５０℃の条件で３分間保持することによって
、上記ＷＣ基超硬合金製の上下円板に拡散結合した状態
の本発明焼結材料を製造した。
つぎに、上記本発明焼結材料を、切断および研磨により
９０° の角を有する切削用切刃に仕上げ、上記ＷＣＣ
超超硬合金製円板結合したｉｔの状態で、別途用意した
、より大寸の４角形状のＷＣＣ超超硬合金製チップ銀ろ
うにより固定し、さらにノーズＲをＱ、４ｔｎｍに仕上
げて本発明焼結材料製切削工具を製造した。
９０° の角を有する切削用切刃に仕上げ、上記ＷＣＣ
超超硬合金製円板結合したｉｔの状態で、別途用意した
、より大寸の４角形状のＷＣＣ超超硬合金製チップ銀ろ
うにより固定し、さらにノーズＲをＱ、４ｔｎｍに仕上
げて本発明焼結材料製切削工具を製造した。
上記本発明焼結材料を、自動車車軸の仕上切削に使用し
たところ、従来サーメツト製切削工具の約２０倍の使用
寿命を示した。
たところ、従来サーメツト製切削工具の約２０倍の使用
寿命を示した。
実施例 ２
平均粒径５μｍのＴａ粉末＝５０容量係と、同０．６μ
ｍのＭｏ粉末＝５０容量係とを、ボールミル中で２４時
間湿式混合した後、大気乾燥し、ついでこの結果得られ
た混合粉末から圧力５０ＫＩ！／ｉで圧粉体を成形し、
前記圧粉体を、圧力１０−４ｍｍ Ｈ？の真空中、温度
１３００℃に１時間保持して、固溶拡散反応させること
によって高融点金属であるＴａ−Ｍｏ固溶体粉末を原料
粉末として調製した。
ｍのＭｏ粉末＝５０容量係とを、ボールミル中で２４時
間湿式混合した後、大気乾燥し、ついでこの結果得られ
た混合粉末から圧力５０ＫＩ！／ｉで圧粉体を成形し、
前記圧粉体を、圧力１０−４ｍｍ Ｈ？の真空中、温度
１３００℃に１時間保持して、固溶拡散反応させること
によって高融点金属であるＴａ−Ｍｏ固溶体粉末を原料
粉末として調製した。
つぎに、粉砕して粒度１００メツシユ以下とした上記Ｔ
ａ −Ｍ ｏ固溶体粉末＝４０容量饅と、同じく１０
０メツシユ以下のＢＮ粉末＝６０容量係とを配合し、こ
の配合粉末を、ＷＣＣ超超硬合金製高速遊星運動ミル中
１時間湿式混合し、この混合粉末より、圧力１ｔＯｎ／
ｄでプレスして直径９．５朋Φ×高さ１０朋の円柱状圧
粉体を形成し、この圧粉体を黒鉛製の上下パンチを備え
た型内に装入し、温度９００℃、圧力２００ Ｋ９／ｉ
の条件で５分間保持のホットプレスを施して密度８５％
を有する仮焼結材料を成形した。
ａ −Ｍ ｏ固溶体粉末＝４０容量饅と、同じく１０
０メツシユ以下のＢＮ粉末＝６０容量係とを配合し、こ
の配合粉末を、ＷＣＣ超超硬合金製高速遊星運動ミル中
１時間湿式混合し、この混合粉末より、圧力１ｔＯｎ／
ｄでプレスして直径９．５朋Φ×高さ１０朋の円柱状圧
粉体を形成し、この圧粉体を黒鉛製の上下パンチを備え
た型内に装入し、温度９００℃、圧力２００ Ｋ９／ｉ
の条件で５分間保持のホットプレスを施して密度８５％
を有する仮焼結材料を成形した。
引続いて、前記仮焼結材料を、ステンレス鋼製容器に装
入して密封した後、公知の超高圧超高温発生装置におい
て、圧力４５ｋｂ、温度１３５０℃の条件で５分間保持
して焼結することによって本発明焼結材料を製造した。
入して密封した後、公知の超高圧超高温発生装置におい
て、圧力４５ｋｂ、温度１３５０℃の条件で５分間保持
して焼結することによって本発明焼結材料を製造した。
この結果得られた上記本発明焼結材料は、ボアのない緻
密な組織を有し、密度８．１ ？／ｄ、ビッカース硬さ
く２００／−）３６００にり／朋２をもつものであった
。
密な組織を有し、密度８．１ ？／ｄ、ビッカース硬さ
く２００／−）３６００にり／朋２をもつものであった
。
実施例 ３
第１表に示される成分組成をもつように、原料粉末を適
宜割合に配合すると共に、製造条件である最終圧力およ
び温度を同じ〈第１表に示される条件とする以外は、実
施例１におけると同一の条件で本発明焼結材料１〜４と
、本発明範囲から外れた成分組成を有する比較焼結材料
１，２とをそれぞれ製造した。
宜割合に配合すると共に、製造条件である最終圧力およ
び温度を同じ〈第１表に示される条件とする以外は、実
施例１におけると同一の条件で本発明焼結材料１〜４と
、本発明範囲から外れた成分組成を有する比較焼結材料
１，２とをそれぞれ製造した。
ついで、上記本発明焼結材料１〜４、比較焼結材料１，
２、および市販の立方晶窒化硼素焼結材料より、実施例
１に釦けると同一の条件で切削工具をそれぞれ製造し、 被削材：ＪＩＳ＠ＳＮＣＭ−８（ＨＲＣ：５３）、切削
速度：１００ｍ／病、 切込み＝０．５間 送り＝０．１朋／ｒｅｖ、、 の条件で切削試験を行ない、逃げ面摩耗が０．１ｍｍに
なるまでの切削時間を測定した。
２、および市販の立方晶窒化硼素焼結材料より、実施例
１に釦けると同一の条件で切削工具をそれぞれ製造し、 被削材：ＪＩＳ＠ＳＮＣＭ−８（ＨＲＣ：５３）、切削
速度：１００ｍ／病、 切込み＝０．５間 送り＝０．１朋／ｒｅｖ、、 の条件で切削試験を行ない、逃げ面摩耗が０．１ｍｍに
なるまでの切削時間を測定した。
この測定結果を第２表に示したが、第２表には上記各種
焼結材料の比重とビッカース硬さを合せて示した。
焼結材料の比重とビッカース硬さを合せて示した。
第２表に示されるように、本発明焼結材料は、切削工具
として使用した場合、比較焼結材料および市販焼結材料
に比して著しくすぐれた切削性能を示すことが明らかで
ある。
として使用した場合、比較焼結材料および市販焼結材料
に比して著しくすぐれた切削性能を示すことが明らかで
ある。
上述のように、この発明の焼結材料は、すぐれた靭性を
有するＷＣＣ超超硬合金同等のすぐれた靭性と、ダイヤ
モンドに次ぐ高硬度を有する立方晶窒化硼素の含有に帰
因するすぐれた耐摩耗性とを有するので、高硬度鋼や、
Ｎｉ基あるいばＣ。
有するＷＣＣ超超硬合金同等のすぐれた靭性と、ダイヤ
モンドに次ぐ高硬度を有する立方晶窒化硼素の含有に帰
因するすぐれた耐摩耗性とを有するので、高硬度鋼や、
Ｎｉ基あるいばＣ。
基スーパーアロイなどの切削に使用した場合に、一般切
削から仕上切削昔での広範囲に亘ってすぐれた切削性能
を示し、さらに耐食性にもすぐれているので、軸受や線
引ダイスの製造に用いた場合にもきわめてすぐれた性能
を発揮するのである。
削から仕上切削昔での広範囲に亘ってすぐれた切削性能
を示し、さらに耐食性にもすぐれているので、軸受や線
引ダイスの製造に用いた場合にもきわめてすぐれた性能
を発揮するのである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 立方晶窒化硼素＝４０〜９７容量係、Ｗ 、 Ｍｏ
ｔ Ｔａ ？ Ｔｉ ｔ＄−よびＮｂのうちの１積重
たば２種以上の高融点金属および不可避不純物＝３〜６
０容量φ、 からなることを特徴とする靭性表よび耐摩耗性を有する
焼結材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8833278A JPS5857502B2 (ja) | 1978-07-21 | 1978-07-21 | 靭性および耐摩耗性を有する焼結材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8833278A JPS5857502B2 (ja) | 1978-07-21 | 1978-07-21 | 靭性および耐摩耗性を有する焼結材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5518508A JPS5518508A (en) | 1980-02-08 |
| JPS5857502B2 true JPS5857502B2 (ja) | 1983-12-20 |
Family
ID=13939912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8833278A Expired JPS5857502B2 (ja) | 1978-07-21 | 1978-07-21 | 靭性および耐摩耗性を有する焼結材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5857502B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0425405B2 (ja) * | 1984-04-25 | 1992-04-30 | Hitachi Ltd |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55125257A (en) * | 1979-03-20 | 1980-09-26 | Nachi Fujikoshi Corp | Sintered body for cutting tool and manufacture thereof |
| JPS593240B2 (ja) * | 1980-08-08 | 1984-01-23 | 栗田工業株式会社 | 汚泥脱水法 |
| JPS5763055A (en) * | 1980-09-30 | 1982-04-16 | Yoshiaki Kinoshita | Treatment of lees of shochu |
| JPS5763056A (en) * | 1980-09-30 | 1982-04-16 | Yoshiaki Kinoshita | Treatment of lees of shochu |
| JPS6020457B2 (ja) * | 1981-10-06 | 1985-05-22 | 三菱マテリアル株式会社 | 切削および耐摩耗工具用高靭性窒化硼素基超高圧焼結材料 |
| US4937414A (en) * | 1988-09-12 | 1990-06-26 | Perreault David J | Wire guide for electrical discharge machining apparatus |
| JP3641794B2 (ja) * | 1999-07-14 | 2005-04-27 | きみ子 末田 | ダイヤモンド入り刃材 |
-
1978
- 1978-07-21 JP JP8833278A patent/JPS5857502B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0425405B2 (ja) * | 1984-04-25 | 1992-04-30 | Hitachi Ltd |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5518508A (en) | 1980-02-08 |
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