JPH0350808B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0350808B2 JPH0350808B2 JP58209952A JP20995283A JPH0350808B2 JP H0350808 B2 JPH0350808 B2 JP H0350808B2 JP 58209952 A JP58209952 A JP 58209952A JP 20995283 A JP20995283 A JP 20995283A JP H0350808 B2 JPH0350808 B2 JP H0350808B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tib
- tih
- powder
- strength
- hardness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
本発明はTiB2を硬質相として含み、Fe、Co、
またはNiとMoとの複硼化物およびTiを結合相と
して含む新規な硼化物系高強度超硬質材料の製造
方法に関するものである。 TiB2は、高硬度、高融点でしかも高温強度が
極めて高い化合物であるために、切削工具材料や
熱機関の部品材料などの高硬度、耐摩耗性、耐熱
性などの要求される用途が期待されている材料で
あるが、TiB2単体の焼結体は、抗折力が低く、
もろいという欠点をもつている。したがつて、適
当な結合剤を添加して、強度の大きい焼結体が得
られるようにすることが必要であり、そのために
は結合剤として融点が高く、靭性の大きいものが
要求される。 本発明者らは、このような要求に対して、鋭意
研究を行い、Fe、Co、またはNiとMoとの複硼
化物が好適であることを見い出し、これらを
TiB2粉末に配合して焼結した硬度の高い硼化物
系超硬質材料を提案した（特願昭57−155970）。
しかしながら、これらの焼結体は、極めて高硬度
である（マイクロビツカース硬度Hv＝2000〜
3000）が、抗折力が100Kg／mm2前後となつており、
さらに高強度の要求される用途に対しては十分に
対応し得ない面がある。そこで、硬度を落さずに
強度をさらに向上させるべく研究を重ねた結果、
TiH2を添加して焼結することにより強度が著し
く向上することを見い出し、この知見に基づいて
本発明をなすにいたつた。 すなわち、本発明の主たる目的は、WC系超硬
合金以上の硬度範囲を包含でき、しかも、極めて
強度の高い硼化物系高強度超硬質材料を提供する
ことにあり、硬度がHv＝2000〜3000の範囲にあ
つて抗折力が140〜170Kg／mm2の範囲である。 本発明の他の目的は、耐摩耗性、耐食性、およ
び耐熱性に優れた高強度超硬質材料を提供するこ
とにあり、さらに他の目的は、より安価な高強度
超硬質材料を提供することにある。 以下、本発明の詳細について説明する。本発明
の硼化物系高強度超硬質材料は、TiB2を硬質相
とし、複硼化物Mo2FeB2、Mo2CoB2および
Mo2NiB2の中から選ばれた１種以上とTiとを結
合相とすることにより構成される。TiB2の最終
の平均粒径は、3μｍ程度以下とすることが好ま
しい。結合相として用いる複硼化物は、全重量に
対して２〜40重量％の範囲で添加するのが適当で
ある。この量が、２重量％未満では結合相として
の効果が得られず、焼結体がち密化しないため十
分な機械的強度が得られない。また、結合相の複
硼化物はTiB2の硬度に比べて低いため、40重量
％を越えると、焼結体の硬度が低くなり耐摩耗性
が低下する。また、Tiは、配合時、水素化合物
TiH2の形で、全重量に対して0.1〜10重量％の範
囲で添加するのが適当である。TiH2は焼結の過
程で500〜600℃の範囲で熱分解してH2ガスを発
生し、これがTiB2粉末や複硼化物粉末の表面に
付着したO2ガスなどの還元除去やFe族金属の酸
化物を還元することにより、粉末間の濡れ性を著
しく向上せしめる効果があると考えられる。した
がつて、TiH2の添加量が0.1重量％未満では前記
効果が十分発揮されず機械的強度の向上が得られ
ない。また、TiH2は焼結後TiBとなるが、TiB
はTiB2に比べて硬度、靭性が低い。TiH2の添加
量が10重量％まではその影響が少ないが、10重量
％を越えるとTiBの増加により焼結体の硬度およ
び靱性ともに低下する。一般に、焼結雰囲気とし
て、H2ガスを使用する方法があるが、圧粉体の
内部全体にH2ガスを通すためには、雰囲気圧力
を一定範囲で負圧状態に保たねばならないので精
密な圧力制御装置が必要になり、また、このよう
な方法では、圧粉体中に閉気孔が存在する場合
は、その部分が還元されず、焼結体は必ずしも均
質な組織とならないなどの欠点を有している。
TiH2の第２の効果は、焼結時、熱分解して生じ
た活性なTiが高温でTiB2の一部と反応して、
TiBを生成する過程があるために、全体の焼結性
が非常によくなり、気孔の全くない密度100％の
焼結体を得ることができるようになつたことであ
る。これらの効果を焼結体の組織の顕微鏡写真で
第１図と第２図に示す。第１図は、TiH2を添加
しない場合で、気孔が多く見られるが、第２図の
TiH2を添加した場合は気孔は全く見られず理想
的な組織となつている。 本発明の高強度超硬質材料の製造は、つぎのよ
うにして行うことができる。平均粒径3μｍ以下
のTiB2粉末に、所定量の複硼化物粉末（平均粒
径3μｍ以下）と所定量のTiH2粉末（粒径350メツ
シユ以下）を添加して、振動ボールミルで湿式混
合と粉砕を十分行つた後、乾燥造粒する。この混
合粉末を、たとえば、黒鉛型に充填し、真空中ア
ルゴンガスまたは水素ガスのような中性または還
元性雰囲気中において、100Kg／cm2以上の圧力下
で、1400〜1800℃の温度範囲で加熱するか、ある
いは、前記の混合粉末を、あらかじめ圧縮成形し
た圧粉体を、前記の雰囲気中において、1700〜
2000℃の温度範囲で普通焼結した後にHIP処理す
ることによつて製造することができる。 このようにして得られた焼結体は、いずれも、
硬度、抗折力、相対密度に優れ、切削工具、熱機
関部品、耐摩性材料として好適である。 以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説
明する。実施例に供した材料の組成は、第１表に
示した。
またはNiとMoとの複硼化物およびTiを結合相と
して含む新規な硼化物系高強度超硬質材料の製造
方法に関するものである。 TiB2は、高硬度、高融点でしかも高温強度が
極めて高い化合物であるために、切削工具材料や
熱機関の部品材料などの高硬度、耐摩耗性、耐熱
性などの要求される用途が期待されている材料で
あるが、TiB2単体の焼結体は、抗折力が低く、
もろいという欠点をもつている。したがつて、適
当な結合剤を添加して、強度の大きい焼結体が得
られるようにすることが必要であり、そのために
は結合剤として融点が高く、靭性の大きいものが
要求される。 本発明者らは、このような要求に対して、鋭意
研究を行い、Fe、Co、またはNiとMoとの複硼
化物が好適であることを見い出し、これらを
TiB2粉末に配合して焼結した硬度の高い硼化物
系超硬質材料を提案した（特願昭57−155970）。
しかしながら、これらの焼結体は、極めて高硬度
である（マイクロビツカース硬度Hv＝2000〜
3000）が、抗折力が100Kg／mm2前後となつており、
さらに高強度の要求される用途に対しては十分に
対応し得ない面がある。そこで、硬度を落さずに
強度をさらに向上させるべく研究を重ねた結果、
TiH2を添加して焼結することにより強度が著し
く向上することを見い出し、この知見に基づいて
本発明をなすにいたつた。 すなわち、本発明の主たる目的は、WC系超硬
合金以上の硬度範囲を包含でき、しかも、極めて
強度の高い硼化物系高強度超硬質材料を提供する
ことにあり、硬度がHv＝2000〜3000の範囲にあ
つて抗折力が140〜170Kg／mm2の範囲である。 本発明の他の目的は、耐摩耗性、耐食性、およ
び耐熱性に優れた高強度超硬質材料を提供するこ
とにあり、さらに他の目的は、より安価な高強度
超硬質材料を提供することにある。 以下、本発明の詳細について説明する。本発明
の硼化物系高強度超硬質材料は、TiB2を硬質相
とし、複硼化物Mo2FeB2、Mo2CoB2および
Mo2NiB2の中から選ばれた１種以上とTiとを結
合相とすることにより構成される。TiB2の最終
の平均粒径は、3μｍ程度以下とすることが好ま
しい。結合相として用いる複硼化物は、全重量に
対して２〜40重量％の範囲で添加するのが適当で
ある。この量が、２重量％未満では結合相として
の効果が得られず、焼結体がち密化しないため十
分な機械的強度が得られない。また、結合相の複
硼化物はTiB2の硬度に比べて低いため、40重量
％を越えると、焼結体の硬度が低くなり耐摩耗性
が低下する。また、Tiは、配合時、水素化合物
TiH2の形で、全重量に対して0.1〜10重量％の範
囲で添加するのが適当である。TiH2は焼結の過
程で500〜600℃の範囲で熱分解してH2ガスを発
生し、これがTiB2粉末や複硼化物粉末の表面に
付着したO2ガスなどの還元除去やFe族金属の酸
化物を還元することにより、粉末間の濡れ性を著
しく向上せしめる効果があると考えられる。した
がつて、TiH2の添加量が0.1重量％未満では前記
効果が十分発揮されず機械的強度の向上が得られ
ない。また、TiH2は焼結後TiBとなるが、TiB
はTiB2に比べて硬度、靭性が低い。TiH2の添加
量が10重量％まではその影響が少ないが、10重量
％を越えるとTiBの増加により焼結体の硬度およ
び靱性ともに低下する。一般に、焼結雰囲気とし
て、H2ガスを使用する方法があるが、圧粉体の
内部全体にH2ガスを通すためには、雰囲気圧力
を一定範囲で負圧状態に保たねばならないので精
密な圧力制御装置が必要になり、また、このよう
な方法では、圧粉体中に閉気孔が存在する場合
は、その部分が還元されず、焼結体は必ずしも均
質な組織とならないなどの欠点を有している。
TiH2の第２の効果は、焼結時、熱分解して生じ
た活性なTiが高温でTiB2の一部と反応して、
TiBを生成する過程があるために、全体の焼結性
が非常によくなり、気孔の全くない密度100％の
焼結体を得ることができるようになつたことであ
る。これらの効果を焼結体の組織の顕微鏡写真で
第１図と第２図に示す。第１図は、TiH2を添加
しない場合で、気孔が多く見られるが、第２図の
TiH2を添加した場合は気孔は全く見られず理想
的な組織となつている。 本発明の高強度超硬質材料の製造は、つぎのよ
うにして行うことができる。平均粒径3μｍ以下
のTiB2粉末に、所定量の複硼化物粉末（平均粒
径3μｍ以下）と所定量のTiH2粉末（粒径350メツ
シユ以下）を添加して、振動ボールミルで湿式混
合と粉砕を十分行つた後、乾燥造粒する。この混
合粉末を、たとえば、黒鉛型に充填し、真空中ア
ルゴンガスまたは水素ガスのような中性または還
元性雰囲気中において、100Kg／cm2以上の圧力下
で、1400〜1800℃の温度範囲で加熱するか、ある
いは、前記の混合粉末を、あらかじめ圧縮成形し
た圧粉体を、前記の雰囲気中において、1700〜
2000℃の温度範囲で普通焼結した後にHIP処理す
ることによつて製造することができる。 このようにして得られた焼結体は、いずれも、
硬度、抗折力、相対密度に優れ、切削工具、熱機
関部品、耐摩性材料として好適である。 以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説
明する。実施例に供した材料の組成は、第１表に
示した。
【表】
実施例
TiB2粉末と複硼化物粉末とTiH2粉末とを第２
表に示す各種の割合に配合して、約２時間ボール
ミルで湿式混合し、N2ガス中で乾燥造粒した。
この混合粉末を黒鉛型に充填し、真空中におい
て、150Kg／cm2で加圧しながら1600℃の温度で30
分間焼結した。また、前記混合粉末を、あらかじ
め約1000Kg／cm2の圧力で圧縮成形したものを、真
空中において、1900℃の温度で30分間加熱した
後、1500℃、2000気圧で60分間HIP処理を行つ
た。このようにして得た焼結体の特性を第２表に
示した。
表に示す各種の割合に配合して、約２時間ボール
ミルで湿式混合し、N2ガス中で乾燥造粒した。
この混合粉末を黒鉛型に充填し、真空中におい
て、150Kg／cm2で加圧しながら1600℃の温度で30
分間焼結した。また、前記混合粉末を、あらかじ
め約1000Kg／cm2の圧力で圧縮成形したものを、真
空中において、1900℃の温度で30分間加熱した
後、1500℃、2000気圧で60分間HIP処理を行つ
た。このようにして得た焼結体の特性を第２表に
示した。
【表】
【表】
(注) ＊印は普通焼結
以上の実施例からわかるように、硬度2000〜
3000、抗折力140〜170Kg／mm2、密度約100％の高
硬度で、しかも抗折力の高い緻密な焼結体が得ら
れた。
以上の実施例からわかるように、硬度2000〜
3000、抗折力140〜170Kg／mm2、密度約100％の高
硬度で、しかも抗折力の高い緻密な焼結体が得ら
れた。
第１図はTiH2を添加しない場合、第２図は
TiH2を添加した場合の焼結体の組織の顕微鏡写
真である。
TiH2を添加した場合の焼結体の組織の顕微鏡写
真である。
Claims (1)
- １ TiB2粉末に、複硼化物Mo2FeB2、Mo2CoB2
および、Mo2NiB2の粉末の中から選ばれた少な
くとも１種以上を２〜40重量％、TiH2を0.1〜10
重量％をそれぞれ添加混合して、真空中または不
活性ガス中において、1400〜1800℃の温度でホツ
トプレスするか、または、1700〜2000℃の温度で
普通焼結した後に熱間静水圧プレス（HIP）をす
ることを特徴とする硼化物系高強度超硬質材料の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58209952A JPS60103148A (ja) | 1983-11-10 | 1983-11-10 | 硼化物系高強度超硬質材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58209952A JPS60103148A (ja) | 1983-11-10 | 1983-11-10 | 硼化物系高強度超硬質材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60103148A JPS60103148A (ja) | 1985-06-07 |
| JPH0350808B2 true JPH0350808B2 (ja) | 1991-08-02 |
Family
ID=16581381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58209952A Granted JPS60103148A (ja) | 1983-11-10 | 1983-11-10 | 硼化物系高強度超硬質材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60103148A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4947193A (en) * | 1989-05-01 | 1990-08-07 | Xerox Corporation | Thermal ink jet printhead with improved heating elements |
| US5976205A (en) * | 1996-12-02 | 1999-11-02 | Norton Company | Abrasive tool |
| CN104264092A (zh) * | 2014-09-04 | 2015-01-07 | 天津大学 | 一种用于模具钢表面的Mo2FeB2基金属陶瓷涂层的制备方法 |
| CN112063869B (zh) * | 2020-08-27 | 2022-04-29 | 吉林大学 | 一种氢辅粉末冶金钛基复合材料的制备方法 |
| CN117819982B (zh) * | 2023-12-01 | 2024-06-11 | 西南大学 | 一种高熵硼化物陶瓷及制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4945971A (ja) * | 1972-08-31 | 1974-05-02 | ||
| JPS5742578A (en) * | 1980-08-26 | 1982-03-10 | Kogyo Gijutsuin | High strength composite sintered material |
| JPS57129876A (en) * | 1981-01-29 | 1982-08-12 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | Boride super hard heat-resistant material |
-
1983
- 1983-11-10 JP JP58209952A patent/JPS60103148A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4945971A (ja) * | 1972-08-31 | 1974-05-02 | ||
| JPS5742578A (en) * | 1980-08-26 | 1982-03-10 | Kogyo Gijutsuin | High strength composite sintered material |
| JPS57129876A (en) * | 1981-01-29 | 1982-08-12 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | Boride super hard heat-resistant material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60103148A (ja) | 1985-06-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4332755A (en) | Sintered silicon carbide - aluminum nitride articles and method of making such articles | |
| JPS62275063A (ja) | 炭化珪素−窒化アルミニウム焼結製品の製造法 | |
| JPH0350808B2 (ja) | ||
| JPH04130065A (ja) | 高密度金属硼化物−窒化アルミニウム複合体物品形成方法 | |
| JPS5919903B2 (ja) | ＳｉＣ系焼結体のホツトプレス製造方法 | |
| JPH03208865A (ja) | 耐火物複合物品の製造方法 | |
| JPH0411506B2 (ja) | ||
| JPS632913B2 (ja) | ||
| JP2745030B2 (ja) | 窒化珪素焼結体およびその製造方法 | |
| JPS6325274A (ja) | 炭化ケイ素粉末混合物およびその焼結セラミツク製品 | |
| JPS6034515B2 (ja) | 炭化珪素質セラミックス焼結体の製造法 | |
| JP2863829B2 (ja) | 高靭性、高強度、高硬度アルミナ系複合材料 | |
| JP2004107691A (ja) | 高強度チタン合金及びその製造方法 | |
| JPS6355165A (ja) | ＴｉＢ↓２系焼結材およびその製法 | |
| JPH0122233B2 (ja) | ||
| JP3570676B2 (ja) | セラミックス多孔体及びその製造方法 | |
| JPS6230665A (ja) | 高温強度にすぐれた焼結体 | |
| JPH0146472B2 (ja) | ||
| JP2840688B2 (ja) | 酸化アルミニウム質焼結体の製法 | |
| JPS63282166A (ja) | 高密度金属ホウ化物基セラミックス焼結体 | |
| JPH02229767A (ja) | 制御された粒寸を有する焼結成形体のための方法 | |
| JPH03229832A (ja) | Ｎｂ―Ａｌ金属間化合物の製造方法 | |
| JPS63230570A (ja) | ＳｉＣ−ＴｉＣ常圧焼結体およびその製造方法 | |
| JPH01219062A (ja) | 炭化珪素焼結体の製造方法 | |
| JPH02501382A (ja) | 炭化物繊維および炭化物ホイスカで強化された窒化珪素体の熱等静圧プレス方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |