JPH0368738A

JPH0368738A - 硬質焼結合金

Info

Publication number: JPH0368738A
Application number: JP1204264A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Nagato; 永戸　栄男; Katsura Hayashi; 桂林
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1989-08-07
Filing date: 1989-08-07
Publication date: 1991-03-25

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】（発明の利用分野）本発明は、低温での焼成が可能で、高い強度を有する硬
質焼結合金に関する。

（従来技術）炭化チタン（ＴｉＣ）　、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）、
窒化チタン（ＴｆＮ）等のＴｉ化合物を主成分とする硬
質焼結合金は、硬度、抗折強度等の機械的特性に優れる
ことから、工具をはじめとする産業機械用部品として、
また、一方では、ＴｉＮは金色、ＴｉＣは銀色の色調を
呈することから、装飾用材料として広い分野で汎用され
ている。

一般に、上記硬質焼結合金は、単体では難焼結性であり
、ホットプレス法等の手法によっても理論密度の９０乃
至９５％の密度しか得られず、焼結温度も１８００乃至
２２００″Ｃと非常に高い温度に設定する必要があり、
焼成炉等の設備が大がかりとなり、コスト的にも実用的
ではない。

そこで、従来よりこれらの主成分に対し、Ｆｅ、Ｃｏ、
　Ｎｉ等の鉄族金属を低融点物質として添加し、さらに
はＷＣ，Ｍｏ□Ｃ等の第６８族炭化物をぬれ性改善の目
的で添加することにより、焼結性を改善しようとする試
みがなされている。

（発明が解決しようとする問題点）ところが、上記のように鉄族金属を添加することにより
、焼結性は改善され、強度も上昇するという効果はある
ものの、逆に硬度が低下するという欠点を有しており、
さらには焼結合金の金属部分で腐食が進行し易いため、
酸性や塩基性雰囲気での使用が出来ず１１例えば装飾用
材料として用いた場合には汗等により表面に変色が生じ
るという欠点を有していた。

よって、本発明の目的は、鉄族金属を添加せずとも低温
焼成が可能であり、且つ硬度を低下させることなく、強
度を向上し得る硬質焼結合金を提供するにある。

（問題点を解決するための手段）本発明者等は、上記問題点に対し研究を重ねた結果、Ｔ
ｉｃ　、　ＴｉＣＮ５ＴｉＮの焼結に際し、Ｙ２Ｏ３あ
るいは希土類元素酸化物を適量添加することによって、
上記目的が達成されることを知見した。

即ち、本発明は、Ｔｉｃ　、　Ｔ１ＣＮ、　ＴｉＮから
選ばれる少なくとも１種を主成分とする硬質焼結合金に
おいて、Ｔ２０．あるいは希土類元素酸化物から選ばれ
る少なくとも１種を０．０５乃至２０重量％の割合で含
有することを特徴とするものであり、それにより、鉄族
金属を用いたのと同等に低温焼成が可能となるとともに
焼結合金の硬度を低下させることなく、強度の向上を図
ることができる。

以下、本発明を詳述する。

本発明の対象となる焼結合金はＴｉＣ，Ｔ１ＣＮ、　Ｔ
ｉＮのチタン化合物から少なくとも１種を主成分とする
もので、具体的にはこれらが焼結合金中に７０重量％以
上存在するもので、上記のチタン化合物は炭素あるいは
窒素の一部が酸素で置換される場合もある。

また、Ｔ１ＣＮでは炭素と窒素の比率がＯ：１００〜１
００：０の任意の値のものでよい。

本発明によれば、上記主成分に対し、Ｔ２０．あるいは
Ｃｅ、０．、Ｎｄｚ０３　、ＳｍｚＯ＝　、Ｙｂｚ（］
＋　、ＤｙｚＯ＝等の希土類元素酸化物を添加すること
を特徴とするもので、この添加量が０．０５重量％未満
では、所望の焼結性改善効果が得られず、２０重量％を
越えると、逆に焼結不良となることから、全量中０．０
５乃至２０重量％、特に１乃至１０重量％の割合で配合
することが望ましい。

本発明の硬質焼結合金の製造に際しては、ＴｉＣ１Ｔｉ
ＣＮＳＴｉＮのＴｉ化合物に対して適量のＹ２Ｏ３ある
いは希土類元素酸化物を添加混合して、公知の成形手段
で底形を行う。

次に、得られた成形棒を真空焼成の他、ホットプレス、
真空ホットプレスあるいは熱間静水圧焼成法等の焼成方
法によって焼成する。この時の焼成温度は、従来ＴｉＣ
、ＴｌＣＮ％　ＴｔＮの単味での焼成温度が１８００〜
２２００°Ｃであったのに対し、本発明に従いＹｔＯｉ
あるいは希土類元素酸化物を適量添加することにより１
４００〜１８００″Ｃの低温での焼成が可能となる。

本発明の硬質焼結合金はＴｉｃ　、　Ｔ１ＣＮ、　Ｔｉ
Ｎから選ばれる少なくとも１種とＴ２０．あるいは希土
類元素酸化物の少なくとも１種を必須の要件とするもの
であるが、本発明によれば、前述した効果を維持し得る
範囲内で他の金属化合物を添加することも可能である。

具体的には、第１Ｖａ族（Ｚｒ、Ｈｆ）、第Ｖａ族（Ｖ
、Ｎｂ、Ｔａ）　、第ＶＩａ族（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ）等の
炭化物、窒化物、酸化物を添加することも可能である。

以下、本発明を次の例で説明する。

（実施例）平均粒径がおよそ１μ重のＴｔＣ，Ｔ１ＣＮ、ＴｉＮの
各粉末に対し、第１表に示す通りの比率でＴ２０．ある
いは希土類元素酸化物を添加し、樹脂ポットに入れ、ジ
ルコニアボールを用いアセトンとともに４２時間混合粉
砕した。次いでこの混合物を乾燥後、パラフィンを４重
量％加え、１．５ｔｏｎ／　ｃｉで加圧成形し、脱バイ
ンダ後、１６００〜１８００°Ｃ，１０−’ｔｏｒｒの
真空中で１〜５時間焼戒を行った。

かくして得られた焼成合金の抗折強度、ビッカース硬度
および耐食性試験を実施した。抗折強度はＪＩＳＲ１６
０１に従い３点曲げ法により、耐食性試験については人
工汗および塩水噴霧試験（ＪＩＳＺ２３７１−７６）を
行い、変色が認められたものに○、変色がなかったもの
に×を付した。

結果は第１表に示す。

（以下余白）第１表の結果によれば、Ｔｉｃ、ＴｉＮ、の単味の焼成
を行ったｋｌ、２では、いずれも焼成温度は２０００〜
２２００°Ｃと高くする必要があり、特性面では硬度は
高いが抗折強度が低いという問題がある。

一方、従来のサーメットの技術に従い、Ｎｉ金属を添加
したＮＱ、ｉｌ、１２では焼成温度が低く、抗折強度も
高いが、金属添加による硬度低下が阻１，２と比較して
も顕著であり、耐食性においても変色が観察された。

これに対し、Ｙ２Ｏ，あるいは希土類元素酸化物を添加
した試料のうちＮα３〜９ではいずれも焼成温度を単体
時と比較して２００〜４００°Ｃ低下させるこたができ
るとともに、特性上も１８００ｋｇ／ｍｍ”以上のビッ
カース硬度を維持しながらも６５ｋｇ／ｍｍ”以上に抗
折強度を向上することができた。しかも耐食性において
も何ら変色は見られなかった。

しかし、希土類元素酸化物の添加量が２０重量％を越え
るＮα１０では、抗折強度の改善効果は得られずビッカ
ース硬度は低下した。

（発明の効果）以上詳述した通り、本発明の硬質焼結合金は従来から用
いられていた鉄族金属を用いることなく低温焼成が可能
となるとともに、ＴｉＣ，ＴｔＣＮ、ＴｉＮの有する高
強度、耐食性を維持しつつ強度を向上させることができ
る。それにより、Ｔｉ化合物系焼結体の産業機械的用材
料としてその利用分野を、酷第でき、特に装飾用として
優れた耐環境性を発揮することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

炭化チタン、炭窒化チタン、窒化チタンの少なくともい
ずれかを主成分とする硬質合金において、Ｙ＿２Ｏ＿３
あるいは希土類元素酸化物から選ばれる少なくとも１種
を０．０５乃至２０重量％の割合で含有することを特徴
とする硬質焼結合金。