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JPH0578776A - Cermet alloy and its production - Google Patents

Cermet alloy and its production

Info

Publication number
JPH0578776A
JPH0578776A JP3270292A JP27029291A JPH0578776A JP H0578776 A JPH0578776 A JP H0578776A JP 3270292 A JP3270292 A JP 3270292A JP 27029291 A JP27029291 A JP 27029291A JP H0578776 A JPH0578776 A JP H0578776A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hard phase
mcn
mainly composed
cermet alloy
compound
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.)
Pending
Application number
JP3270292A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuhiko Kojo
勝彦 古城
Akifumi Negishi
昭文 根岸
Masayuki Gonda
正幸 権田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Metals Ltd filed Critical Hitachi Metals Ltd
Priority to JP3270292A priority Critical patent/JPH0578776A/en
Publication of JPH0578776A publication Critical patent/JPH0578776A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable high density sintering by sintering under reduced pressure or atmospheric pressure and to obtain a high hardness and high toughness alloy by forming a hard phase based on MC, MN or MCN (M is a specified transition metal), a hard phase based on a W-Ni-B compd. and a binding phase based on Ni. CONSTITUTION:A powdery mixture consisting of 10-45vol.% WB, 5-25vol.% Ni and the balance one or more among MC, MN and MCN (M is a group IVa, Va or VIa transition metal of the periodic table) is compacted and sintered at 1,300-1,600 deg.C for 10-120min to obtain the objective cermet alloy having high hardness comparable to that of a ceramic tool. In this allay, a hard phase based on one or more among MC, MN and MCN consists of one or more among MC, MW and MCN and (M, W) (B, C) and/or (M, W) (B, N) and/or (M, W) (B, CN). One or more among MC, MN and MCN may form the core part of the hard phase and (M, W) (B, C) and/or (M, W) (B, N) and/or (M, W) (B, CN) may form the peripheral part.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明はサーメット合金に関
し、特に焼結が容易であり、硬度が極めて高く、工具材
料として良好な特性を有するサーメット合金及びその製
造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cermet alloy, and more particularly to a cermet alloy which is easy to sinter, has extremely high hardness, and has good characteristics as a tool material, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】サーメット合金は、周知の通り、炭化
物、窒化物等の高硬度特性と金属の高靱性特性とを兼備
させようとした複合材料である。通常の場合、金属はこ
の複合材料中において結合相として存在し、炭化物、窒
化物等は硬質粒子として存在する。
2. Description of the Related Art As is well known, cermet alloys are composite materials intended to combine the high hardness characteristics of carbides and nitrides with the high toughness characteristics of metals. Usually, the metal exists as a binder phase in this composite material, and the carbides, nitrides, etc. exist as hard particles.

【0003】この硬質粒子としてはTiC(チタンカー
バイド)や、WC(タングステンカーバイド)等の炭化
物、SiN、TiN等の窒化物、TiB、WB等のホウ
化物等があり、これらをNiまたはCo(コバルト)で
結合したTiC−NiあいはTiC−WC−Co、Ti
C−WC−Co−Ni系サーメット合金及びこのTiC
をTiCNで置換したサーメット合金が知られている。
Examples of the hard particles include carbides such as TiC (titanium carbide) and WC (tungsten carbide), nitrides such as SiN and TiN, borides such as TiB and WB, which are Ni or Co (cobalt). ) Bonded TiC-Ni, TiC-WC-Co, Ti
C-WC-Co-Ni cermet alloy and this TiC
A cermet alloy in which TiCN is replaced by TiCN is known.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】サーメット合金におい
ては、通常の場合、その硬度を高めるように素材や配合
を選定するとサーメット合金の靱性が低下し、逆に靱性
を高めようとすると硬度が低下する。例えば、TiC−
WC−Co系ではCoの含有率を小さくすると、硬度は
増大するが、靱性が低下する。またCo含有率が小さく
なると、焼結が困難となり、充分な緻密化を行うことが
できなくなる。逆に、Coを多くすると、靱性は向上す
るが、硬度が低下する。
In a cermet alloy, in the usual case, the toughness of the cermet alloy decreases if the materials and blends are selected so as to increase its hardness, and conversely, the hardness decreases when trying to increase the toughness. .. For example, TiC-
In the WC-Co system, when the Co content is reduced, the hardness increases but the toughness decreases. When the Co content is low, sintering becomes difficult and sufficient densification cannot be performed. On the contrary, when Co is increased, the toughness is improved but the hardness is decreased.

【0005】また従来においては高硬度で高密度のサー
メット合金を得るためにはホットプレスや熱間静水圧プ
レス(HIP)等の特別な加圧焼結を必要とし、製造工
程が煩雑であるという問題点がある。
Further, conventionally, in order to obtain a cermet alloy having high hardness and high density, special pressure sintering such as hot pressing or hot isostatic pressing (HIP) is required, and the manufacturing process is complicated. There is a problem.

【0006】この発明は以上の従来技術の問題を解消
し、靱性を低下させることなく硬度を高めることがで
き、しかも、ホットプレスやHIP等の加圧焼結を必要
とせず、減圧または常圧の焼結手段で高密度焼結が可能
であり、セラミックス工具に匹敵する高硬度のサーメッ
ト合金を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, can increase hardness without lowering toughness, and does not require pressure sintering such as hot pressing or HIP, and can be performed under reduced pressure or normal pressure. It is an object of the present invention to provide a cermet alloy having high hardness, which is capable of high-density sintering by the above-mentioned sintering means and is comparable in hardness to a ceramic tool.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明の発明者は前記
課題を解決するべく種々検討を行った結果、WB粉末、
Ni粉末、及びMC、MN及びMCNの1種または2種
以上(Mは周期律表第4a、5a、6a族の遷移金属元
素の1種または2種以上−以下の説明において同様)の
粉末を混合、焼結したサーメット合金はMC、MN及び
MCNの1種または2種以上及びW−Ni−B化合物を
主体とする硬質相、並びにNiを主体とする結合相とか
らなり、このサーメット合金は高い靱性と硬度を兼備す
ることを知見するに至った。
Means for Solving the Problems As a result of various investigations to solve the above problems, the inventor of the present invention has found that WB powder,
Ni powder, and one or more kinds of MC, MN and MCN (M is one or more kinds of transition metal elements of groups 4a, 5a and 6a of the periodic table-the same in the following description) powder. The mixed and sintered cermet alloy is composed of one or more of MC, MN and MCN, a hard phase containing W-Ni-B compound as a main component, and a binder phase containing Ni as a main component. We have come to discover that they have both high toughness and hardness.

【0008】また、前述のWB粉末、Ni粉末、及びM
C、MN及びMCNの1種または2種以上の粉末を混
合、焼結したサーメット合金をさらに調査したところ、
以下のことが判明した。
The above-mentioned WB powder, Ni powder, and M
Further investigation of a cermet alloy obtained by mixing and sintering one or more powders of C, MN and MCN,
The following was found.

【0009】すなわち、MC、MN及びMCNの1種ま
たは2種以上を主体とする硬質相は、MC、MN及びM
CNの1種または2種以上及び(M,W)(B,C)お
よび/または(M,W)(B,N)および/または
(M,W)(B,CN)からなり、MC、MN及びMC
Nの1種または2種以上が芯部に、また(M,W)
(B,C)および/または(M,W)(B,N)および
/または(M,W)(B,CN)が外周部に存在して有
芯構造を形成する場合がある。
That is, the hard phase mainly composed of one or more of MC, MN and MCN is MC, MN and M.
One or more of CN and (M, W) (B, C) and / or (M, W) (B, N) and / or (M, W) (B, CN), MC, MN and MC
One or two or more types of N are used for the core, and (M, W)
(B, C) and / or (M, W) (B, N) and / or (M, W) (B, CN) may be present on the outer peripheral portion to form a cored structure.

【0010】この出願の発明のサーメット合金およびそ
の製造方法は以上の知見に基づきなされたものであり、
この出願の発明によればMC、MN及びMCNの1種ま
たは2種以上及びW−Ni−B化合物を主体とする硬質
相、並びにNiを主体とする結合相とからなるサーメッ
ト合金が提供される。
The cermet alloy of the invention of this application and the method for producing the same are based on the above findings,
According to the invention of this application, there is provided a cermet alloy comprising one or more of MC, MN and MCN, a hard phase containing W-Ni-B compound as a main component, and a bonding phase containing Ni as a main component. ..

【0011】前記結合相中の金属Niは7重量%以下と
するのが良い。W−Ni−B化合物形成に寄与しない金
属Niが7重量%を越えると硬さの低下をひきおこすか
らであるとなるからである。
The metallic Ni content in the binder phase is preferably 7% by weight or less. This is because if the content of metallic Ni that does not contribute to the formation of the W-Ni-B compound exceeds 7% by weight, the hardness will decrease.

【0012】またこの出願の発明によればMC,MN,
及びMCNの1種または2種以上を主体とする硬質相及
びW−Ni−B化合物を主体とする硬質相、並びにNi
を主体とする結合相よりなる焼結体であって、MC、M
N及びMCNの1種または2種以上を主体とする硬質相
は、MC,MN及びMCNの1種または2種以上、並び
に(M,W)(B,C)、(M,W)(B,N)、
(M,W)(B,CN)の1種または2種以上からなる
サーメット合金が提供される。
According to the invention of this application, MC, MN,
And a hard phase mainly composed of one or more of MCN and a hard phase mainly composed of a W-Ni-B compound, and Ni
A sintered body consisting of a binder phase composed mainly of
The hard phase mainly composed of one or more of N and MCN is one or more of MC, MN and MCN, and (M, W) (B, C), (M, W) (B , N),
A cermet alloy composed of one or more of (M, W) (B, CN) is provided.

【0013】さらにこの出願の発明によればMC,MN
及びMCNの1種または2種以上を主体とする硬質相及
びW−Ni−B化合物を主体とする硬質相、並びにNi
を主体とする結合相よりなる焼結体であって、W−Ni
−B化合物を主体とする硬質相は、NiW22からなる
サーメット合金が提供される。
Further, according to the invention of this application, MC, MN
And a hard phase mainly composed of one or more of MCN and a hard phase mainly composed of a W-Ni-B compound, and Ni
A sintered body consisting of a binder phase mainly composed of W-Ni
A cermet alloy composed of NiW 2 B 2 is provided as the hard phase mainly containing the —B compound.

【0014】加えてこの出願の発明によれば、MC,M
N及びMCNの1種または2種以上を主体とする硬質相
及びW−Ni−B化合物を主体とする硬質相、並びにN
iを主体とする結合相よりなる焼結体であって、MC,
MN及びMCNの1種または2種以上を主体とする硬質
相は、MC,MN及びMCNの1種または2種以上、並
びに(M,W)(B,C)、(M,W)(B,N)及び
(M,W)(B,CN)の1種または2種以上からな
り、W−Ni−B化合物を主体とする硬質相は、NiW
22からなるサーメット合金が提供される。
In addition, according to the invention of this application, MC, M
A hard phase mainly composed of one or more of N and MCN and a hard phase mainly composed of a W-Ni-B compound, and N
A sintered body comprising a binder phase mainly composed of i,
The hard phase mainly composed of one or more kinds of MN and MCN includes one or more kinds of MC, MN and MCN, and (M, W) (B, C), (M, W) (B , N) and (M, W) (B, CN), or a hard phase mainly composed of a W—Ni—B compound is NiW.
A cermet alloy consisting of 2 B 2 is provided.

【0015】またさらにこの出願の発明によれば、Ti
Cを主体とする硬質相及びW−Ni−B化合物を主体と
する硬質相、並びにNiを主体とする結合相よりなる焼
結体であって、TiCを主体とする硬質相は、TiC及
び(Ti,W)(B,C)からなるサーメット合金が提
供される。
Further, according to the invention of this application, Ti
A hard body mainly composed of C, a hard phase mainly composed of a W-Ni-B compound, and a binder phase mainly composed of Ni, wherein the hard phase mainly composed of TiC is TiC and ( A cermet alloy composed of Ti, W) (B, C) is provided.

【0016】さらにまたこの出願の発明によればTiC
を主体とする硬質相及びW−Ni−B化合物を主体とす
る硬質相、並びにNiを主体とする結合相よりなる焼結
体であって、W−Ni−B化合物を主体とする硬質相
は、NiW22からなるサーメット合金が提供される。
Further, according to the invention of this application, TiC
A hard phase mainly composed of a W-Ni-B compound, a hard phase mainly composed of a W-Ni-B compound, and a binder phase mainly composed of Ni, wherein the hard phase mainly composed of a W-Ni-B compound is , NiW 2 B 2 cermet alloys are provided.

【0017】また、加えてこの出願の発明によればTi
Cを主体とする硬質相及びW−Ni−B化合物を主体と
する硬質相、並びにNiを主体とする結合相よりなる焼
結体であって、TiCを主体とする硬質相は、TiC及
び(Ti,W)(B,C)からなり、W−Ni−B化合
物を主体とする硬質相は、NiWB及びNiW22から
なるサーメット合金が提供される。
In addition, according to the invention of this application, Ti
A hard body mainly composed of C, a hard phase mainly composed of a W-Ni-B compound, and a binder phase mainly composed of Ni, wherein the hard phase mainly composed of TiC is TiC and ( A cermet alloy composed of NiWB and NiW 2 B 2 is provided as a hard phase composed of Ti, W) (B, C) and mainly composed of a W—Ni—B compound.

【0018】またこの出願の発明によればWC及びW−
Ni−B化合物を主体とする硬質相、並びにNiを主体
とする結合相とからなるサーメット合金が提供される。
According to the invention of this application, WC and W-
Provided is a cermet alloy comprising a hard phase mainly composed of a Ni-B compound and a binder phase mainly composed of Ni.

【0019】加えてこの出願の発明によれば粉末状態で
WBを10〜45体積、Niを5〜25体積%、残部M
C、MN及びMCNの1種または2種以上を混合・成形
した後、焼結温度1300〜1600℃、焼結時間10
〜120分の条件で焼結するサーメット合金の製造方法
が提供される。
In addition, according to the invention of this application, in the powder state, WB is 10 to 45% by volume, Ni is 5 to 25% by volume, and the balance is M.
After mixing and molding one or more of C, MN and MCN, sintering temperature 1300 to 1600 ° C., sintering time 10
A method for producing a cermet alloy that is sintered under the condition of 120 minutes is provided.

【0020】加えてこの出願の発明によれば粉末状態で
WBを15〜45体積、Niを5〜25体積%、残部T
iCを混合・成形した後、焼結温度1300〜1600
℃、焼結時間10〜120分の条件で焼結するサーメッ
ト合金の製造方法が提供される。
In addition, according to the invention of this application, WB in a powder state is 15 to 45% by volume, Ni is 5 to 25% by volume, and the balance T is T.
After mixing and molding iC, sintering temperature 1300 to 1600
Provided is a method for producing a cermet alloy, which is sintered under the conditions of ℃ and a sintering time of 10 to 120 minutes.

【0021】さらに加えてこの発明によれば原料粉末で
WBを10〜40体積%、Niを5〜20体積%、残部
WCを混合・成形したのち、焼結温度1300〜160
0℃、焼結時間10〜120分の条件で焼結するサーメ
ット合金の製造方法が提供される。
In addition, according to the present invention, 10 to 40% by volume of WB, 5 to 20% by volume of Ni, and the balance WC are mixed and molded in the raw material powder, and then the sintering temperature is set to 1300 to 160.
Provided is a method for producing a cermet alloy which is sintered under conditions of 0 ° C. and a sintering time of 10 to 120 minutes.

【0022】この発明のサーメット合金を製造するため
には、MC、MN及びMCNの1種または2種以上の粉
末、WB及びNiの粉末を混合及び成形し、非酸化性雰
囲気で焼結すれば良い。
In order to produce the cermet alloy of the present invention, one or more powders of MC, MN and MCN, WB and Ni powders are mixed and molded, and sintered in a non-oxidizing atmosphere. good.

【0023】このMC、MN及びMCNの1種または2
種以上の粉末及びWB、Niの粉末を混合するにあたっ
てその混合配合比は、各々の成分について表1の範囲と
するのが好ましい。
One or two of MC, MN and MCN
When mixing the powders of at least one kind and the powders of WB and Ni, the mixing compounding ratio is preferably within the range of Table 1 for each component.

【0024】この配合比においてWBが45体積%を超
えると、均一な焼結が困難になる傾向が認められる。ま
た、Niが5体積%より少ないと、強度及び靱性が低下
する。これは、Niが少なくなるとWBとNiの反応に
より生成するW−Ni−B複合相が形成され難くなるた
めであると推察される。さらに、Niが25体積%より
多いと結合相が過剰となりサーメット合金の硬度が低下
する。
When WB exceeds 45% by volume in this compounding ratio, uniform sintering tends to be difficult. Further, when Ni is less than 5% by volume, strength and toughness decrease. It is presumed that this is because the W-Ni-B composite phase formed by the reaction of WB and Ni becomes difficult to form when the amount of Ni is small. Further, if the Ni content exceeds 25% by volume, the binder phase becomes excessive and the hardness of the cermet alloy decreases.

【0025】粉末粒度が小さすぎると粉末の酸素量が多
くなり焼結中にポアが生じ易くなり、逆に粉末粒度が大
きくなると粉末の活性度が小さくなり焼結が進行し難く
なる。以上以上の観点より配合されるMC、MN及びM
CNの1種または2種以上の粉末の粒度は0.5−45
μm、とりわけ0.7−10μm程度がよい。WBの粒
度は0.8−10μm、とりわけ1.0−5.0μm程
度がよい。Niは10.0μm以下程度であれば良い。
If the powder particle size is too small, the amount of oxygen in the powder increases and pores are likely to occur during sintering. Conversely, if the powder particle size increases, the activity of the powder decreases and it becomes difficult to proceed with sintering. MC, MN and M blended from the above viewpoints
The particle size of one or more powders of CN is 0.5-45.
μm, especially about 0.7-10 μm is preferable. The particle size of WB is preferably 0.8-10 μm, especially 1.0-5.0 μm. Ni may be about 10.0 μm or less.

【0026】この成形体は非加圧焼結法により焼結でき
る。雰囲気は窒素、アルゴン、真空等の非酸化性雰囲気
が好適である。もちろん、ホットプレスやHIPによっ
ても焼結できるが、そのような加圧焼結法を採用しなく
ても高密度の焼結体とすることができる。非加圧焼結法
による場合、焼結温度は1300−1600℃、とりわ
け1400−1500℃が好適であり、焼結時間は10
−120分、とりわけ30−90分が好適である。焼結
温度が1400℃未満では焼結温度が1300℃未満で
は焼結が充分進行せずポアが残留しやすく、一方160
0℃を越えると硬質相の粒成長が著しくなり好ましくな
い。焼結時間が10分未満ではポアが残留する傾向にあ
り、逆に120分を越える場合には硬質相の粒成長を引
き起こし易くなり好ましくない。
This compact can be sintered by a pressureless sintering method. The atmosphere is preferably a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen, argon or vacuum. Of course, it can be sintered by hot pressing or HIP, but a high-density sintered body can be obtained without using such a pressure sintering method. In the case of the non-pressure sintering method, the sintering temperature is preferably 1300-1600 ° C., particularly 1400-1500 ° C., and the sintering time is 10
-120 minutes, especially 30-90 minutes are preferred. If the sintering temperature is less than 1400 ° C, the sintering does not proceed sufficiently and pores are likely to remain if the sintering temperature is less than 1300 ° C.
If the temperature exceeds 0 ° C., the grain growth of the hard phase becomes remarkable, which is not preferable. If the sintering time is less than 10 minutes, the pores tend to remain, while if it exceeds 120 minutes, grain growth of the hard phase tends to occur, which is not preferable.

【0027】[0027]

【作用】この発明においてNiは焼結時に溶融し、焼結
を促進して緻密化が達成され、硬質粒子がNiと強固に
結合された複合材料となる。しかも、この発明の研究の
結果、このNiは単にMC、MN及びMCN粒子及びW
−B化合物粒子の間隙を埋めるだけではなく、Niの一
部はWBと反応しWB粒子の内部に入り込み、NiW2
2相を形成することが認められた。かかるW−Ni−
B系複合相はWB単相に比べ、Niマトリックス相との
親和性が高いので、この出願の発明のサーメット合金に
おいてはW−Ni−B相とNi相との結合強度が高い。
In the present invention, Ni melts at the time of sintering, promotes the sintering to achieve densification, and becomes a composite material in which hard particles are firmly bonded to Ni. Moreover, as a result of the research of the present invention, this Ni is merely MC, MN and MCN particles and W.
-Not only filling the gaps between the B compound particles, but also a part of Ni reacts with WB and enters the inside of the WB particles, and NiW 2
It was found to form a B 2 phase. Such W-Ni-
Since the B-based composite phase has a higher affinity with the Ni matrix phase than the WB single phase, the cermet alloy of the invention of this application has a high bonding strength between the W-Ni-B phase and the Ni phase.

【0028】加えて、上記焼結により、WBの一部はM
C、MN及びMCNとも反応し、MC、MN及びMCN
粒子の少なくとも表面部分に(M,W)(B,C)、
(M,W)(B,N)、(M,W)(B,CN)の複合
相を形成し、MC、MN及びMCN粒子を芯部と外皮部
とからなる有芯構造とする。この外皮相はW及びBを芯
部よりも多量に含む相である。かかる{MC、MN及び
MCN−(M,W)(B,C)、(M,W)(B,
N)、(M,W)(B,CN)}有芯構造はMC、MN
及びMCN相よりもNiとの親和性が高いので、MC、
MN及びMCN粒子とNiとが(M,W)(B,C)お
よび/または(M,W)(B,N)および/または
(M,W)(B,CN)相を介して結合し、その組成が
MC、MN及びMCN芯部からNi側に向かって徐々に
変化したいわゆる傾斜機能組織となり結合力が高いもの
となる。
In addition, due to the above-mentioned sintering, part of WB is M
Reacts with C, MN and MCN, MC, MN and MCN
(M, W) (B, C) on at least the surface of the particle,
A composite phase of (M, W) (B, N) and (M, W) (B, CN) is formed, and MC, MN and MCN particles have a core structure having a core part and an outer skin part. This skin phase is a phase containing a larger amount of W and B than the core. Such {MC, MN and MCN- (M, W) (B, C), (M, W) (B,
N), (M, W) (B, CN)} cored structure is MC, MN
Since it has a higher affinity for Ni than the MCN phase and MC,
MN and MCN particles and Ni are bound via the (M, W) (B, C) and / or (M, W) (B, N) and / or (M, W) (B, CN) phases. The composition becomes a so-called functionally graded structure in which the composition gradually changes from the MC, MN, and MCN cores toward the Ni side, and the bond strength is high.

【0029】また、上記焼結中にNiとWBの一部とが
反応溶融することにより、融点が低下し、加圧焼結法に
よらなくても充分に緻密な焼結体を構成することができ
ると考えられる。
Further, the melting point is lowered due to the reaction melting of Ni and a part of WB during the above-mentioned sintering, so that a sufficiently dense sintered body can be formed without using the pressure sintering method. It is considered possible to

【0030】このように硬質粒子同士あるいは硬質粒子
とNiマトリックス相との結合力が極めて高いので、こ
の発明のサーメット合金は靱性に優れたものとなる。ま
た、硬質粒子として高硬度のMC、MN及びMCNを使
い、また、焼結後に低硬度のNiの一部がW−Ni−B
化合物を形成するため、サーメット合金の硬度も高いも
のとなる。種々の研究の結果、この発明のサーメット合
金は1800以上の高いビッカース硬さHvを有するこ
とが認められた。
As described above, the bonding strength between the hard particles or between the hard particles and the Ni matrix phase is extremely high, so that the cermet alloy of the present invention has excellent toughness. Further, high hardness MC, MN and MCN are used as the hard particles, and a part of low hardness Ni after sintering is W-Ni-B.
Since the compound is formed, the hardness of the cermet alloy also becomes high. As a result of various studies, it was confirmed that the cermet alloy of the present invention has a high Vickers hardness Hv of 1800 or more.

【0031】なお、この発明のサーメット合金では結合
相として添加されるNiの一部をCoで置換することも
でき、その場合についてもCoはNiと同様に作用して
高強度でかつ高靱性のサーメット合金を得ることができ
る。
In the cermet alloy of the present invention, it is possible to replace a part of Ni added as a binder phase with Co, and in this case also Co acts like Ni and has high strength and high toughness. A cermet alloy can be obtained.

【0032】[0032]

【実施例】実施例1 前記MC、MN及びMCNとして粒度が0.5〜10μ
mのWCを用い、同じく粒度が1.0〜5.0μmのW
B及び同5〜10μmのNiを表1に示す配合(体積
%)で混合した。これらの混合物を1,500kgf/
cm2(約147×10Pa)の圧力にてプレス成形
し、直径10mm×高さ5mmの成形体を得た。この成
形体を真空中にてそれぞれ1500℃、1525℃及び
1550℃にて1時間焼結してサーメット合金とした。
表1に上記焼結温度に対応するビッカース硬度Hv(1
500)、Hv(1525)およびHv(1550)な
らびにクラック抵抗CR(1500)、CR(152
5)およびCR(1550)の値を併記する。なおIC
P−Niはプラズマ発光分析による結合相のNiの値で
ある。すなわち焼結体を325メッシュ以下に粉砕して
分析用資料とし、酸液中で金属相のみを選択的に溶解さ
せ、溶解液から非溶解粉末をフィルタによってろ過除去
し、溶解液中のNiを分析したものである。これによ
り、焼結体の結合相中に残留する金属Ni量を分析する
ことができる。
[Example] Example 1 As the MC, MN, and MCN, the particle size is 0.5 to 10μ.
m WC, and the particle size is 1.0 to 5.0 μm
B and 5 to 10 μm of Ni were mixed according to the formulation (volume%) shown in Table 1. 1,500 kgf /
Press molding was performed at a pressure of cm 2 (about 147 × 10 Pa) to obtain a compact having a diameter of 10 mm and a height of 5 mm. The compact was sintered in vacuum at 1500 ° C., 1525 ° C. and 1550 ° C. for 1 hour to obtain a cermet alloy.
Table 1 shows the Vickers hardness Hv (1
500), Hv (1525) and Hv (1550) and crack resistance CR (1500), CR (152)
The values of 5) and CR (1550) are also shown. IC
P-Ni is the value of Ni in the binder phase measured by plasma emission spectrometry. That is, the sintered body was crushed to 325 mesh or less to be used as a material for analysis, only the metal phase was selectively dissolved in the acid solution, and the non-dissolved powder was removed from the solution by filtration with a filter to remove Ni in the solution. It is an analysis. Thereby, the amount of metallic Ni remaining in the binder phase of the sintered body can be analyzed.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】表1から明らかなように、この発明の実施
例のサーメット合金はNo.1〜9に示されるようにいず
れもビッカース硬さが1700を越え、クラック抵抗C
Rの値も大であることが認められる。
As is clear from Table 1, the cermet alloys of the examples of the present invention have Vickers hardness of more than 1700 and crack resistance C as shown in Nos. 1-9.
It is recognized that the value of R is also large.

【0035】図1はこの発明の実施例における焼結体の
X線回折結果を模式的に示す図であり、WC−30vo
l%WB−10vol%Niのものを1500℃で焼結
したときの例である。図1から明らかなように焼結によ
りNiの多くはWBと反応し、W−Ni−B化合物であ
るNiW22を形成していることが分かる。
FIG. 1 is a view schematically showing the X-ray diffraction result of the sintered body in the example of the present invention, which is WC-30vo.
This is an example when 1% WB-10 vol% Ni is sintered at 1500 ° C. As is apparent from FIG. 1, most of Ni reacts with WB by sintering to form NiW 2 B 2 which is a W—Ni—B compound.

【0036】図2はこの実施例における焼結体のミクロ
構造を示す写真であり、前記図1に示す焼結体のミクロ
組織をSEMで観察した結果(倍率2400倍)を示
す。また図3はさらに高倍率(倍率12,000倍)写
真である。図2及び図3において白色の相がWC、黒色
の相がNiW22である。結合相であるNiは1wt%
以下と量が少なく、この視野の中には認められない。
FIG. 2 is a photograph showing the microstructure of the sintered body in this example, and shows the result (magnification 2400 times) of observing the microstructure of the sintered body shown in FIG. 1 with an SEM. Further, FIG. 3 is a photograph at a higher magnification (magnification of 12,000). 2 and 3, the white phase is WC and the black phase is NiW 2 B 2 . Ni as the binder phase is 1 wt%
The quantity is small as follows, and it is not recognized in this visual field.

【0037】実施例2 前記MC、MN及びMCNとして粒度が0.5〜1.0
μmのTiC、TaC、NbC、TiN、TiCNを用
い、0.8μmのWB及び3.0μmのNi、Coを表
2に示す配合にて混合した。これらの混合物を実施例1
と同様の条件で成形、焼結し焼結体を得。、ビッカース
硬度Hv、およびクラック抵抗CRを測定した。結果を
表2に示すが、本発明サーメット合金は高硬度かつ高靱
性であることがわかる。
Example 2 As the MC, MN and MCN, the grain size is 0.5 to 1.0.
Using TiC, TaC, NbC, TiN, and TiCN of μm, WB of 0.8 μm and Ni and Co of 3.0 μm were mixed according to the formulation shown in Table 2. These mixtures were used in Example 1.
Molded and sintered under the same conditions as above to obtain a sintered body. , Vickers hardness Hv, and crack resistance CR were measured. The results are shown in Table 2, which shows that the cermet alloy of the present invention has high hardness and high toughness.

【0038】また表2のNo.1の合金について組織を観
察したところ、TiC、(Ti,W)(B,C)、Ti
22からなる硬質相、ならびにNiからなる結合相と
からなる組織であることが判明した。
When the structure of the No. 1 alloy in Table 2 was observed, TiC, (Ti, W) (B, C), Ti
It was found to be a structure composed of a hard phase composed of W 2 B 2 and a binder phase composed of Ni.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上のようにこの発明のサーメット合金
及びその製造方法によれば、硬度が高く、しかも緻密で
靱性にも優れるという優れた効果が奏される。またこの
発明のサーメット合金及びその製造方法によれば、特に
HIPやホットプレス等によらなくても減圧または常圧
焼結で高密度な焼結が可能であるという利点がある。し
かもこの発明のサーメット合金及びその製造方法によれ
ば、ダイヤモンド膜の被着が確実に行えるという効果が
ある。
As described above, according to the cermet alloy of the present invention and the method for producing the same, the excellent effects of high hardness, compactness and excellent toughness are exhibited. Further, according to the cermet alloy and the method for producing the same of the present invention, there is an advantage that high-density sintering can be performed by reduced pressure or normal pressure sintering without using HIP, hot pressing or the like. Moreover, according to the cermet alloy and the manufacturing method thereof of the present invention, there is an effect that the diamond film can be surely deposited.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 この発明の実施例1における焼結体のX線回
折結果を模式的に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing an X-ray diffraction result of a sintered body in Example 1 of the present invention.

【図2】 この発明の実施例のサーメット合金の電子顕
微鏡による金属ミクロ組織写真である(倍率2400
倍)。
FIG. 2 is an electron micrograph of a cermet alloy of an example of the present invention, taken by an electron microscope (magnification: 2400).
Times).

【図3】 この発明の実施例のサーメット合金の電子顕
微鏡による金属ミクロ組織写真である(倍率16000
倍)。
FIG. 3 is an electron micrograph of a metal microstructure of a cermet alloy according to an example of the present invention (magnification: 16000).
Times).

【表2】 [Table 2]

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 MC、MN及びMCNの1種または2種
以上(Mは周期律表第4a、5a、6a族の遷移金属元
素の1種または2種以上)及びW−Ni−B化合物を主
体とする硬質相、並びにNiを主体とする結合相とから
なることを特徴とするサーメット合金。
1. A MC, MN, and MCN of one or more (M is one or more of transition metal elements of Groups 4a, 5a, and 6a of the Periodic Table) and a W-Ni-B compound. A cermet alloy comprising a hard phase mainly containing Ni and a binder phase mainly containing Ni.
【請求項2】 結合相の金属Niが7重量%以下である
請求項1に記載のサーメット合金。
2. The cermet alloy according to claim 1, wherein the binder phase metal Ni is 7% by weight or less.
【請求項3】 MC,MN,及びMCNの1種または2
種以上(Mは周期律表第4a、5a、6a族の遷移金属
元素の1種または2種以上)を主体とする硬質相及びW
−Ni−B化合物を主体とする硬質相、並びにNiを主
体とする結合相よりなる焼結体であって、MC、MN及
びMCNの1種または2種以上を主体とする硬質相は、
MC,MN及びMCNの1種または2種以上、並びに
(M,W)(B,C)、(M,W)(B,N)、(M,
W)(B,CN)の1種または2種以上からなることを
特徴とするサーメット合金。
3. One or two of MC, MN, and MCN.
A hard phase mainly composed of at least one kind (M is one or more kinds of transition metal elements of Groups 4a, 5a and 6a of the Periodic Table) and W
A hard body mainly composed of a hard phase composed mainly of a —Ni—B compound and a binder phase composed mainly of Ni, wherein the hard phase composed mainly of one or more of MC, MN and MCN is
One or more of MC, MN and MCN, and (M, W) (B, C), (M, W) (B, N), (M,
W) A cermet alloy comprising one or more of (B, CN).
【請求項4】 MC,MN及びMCNの1種または2種
以上を主体とする硬質相は、MC,MN及びMCNの1
種または2種以上の芯部、並びに(M,W)(B,
C)、(M,W)(B,N)及び(M,W)(B,C
N)の1種または2種以上の外周部からなる請求項3記
載のサーメット合金。
4. The hard phase mainly composed of one kind or two or more kinds of MC, MN and MCN is one of MC, MN and MCN.
Type or two or more types of cores, and (M, W) (B,
C), (M, W) (B, N) and (M, W) (B, C
The cermet alloy according to claim 3, which comprises one or more outer peripheral portions of N).
【請求項5】 MC,MN及びMCNの1種または2種
以上(Mは周期律表第4a、5a、6a族の遷移金属元
素の1種または2種以上)を主体とする硬質相及びW−
Ni−B化合物を主体とする硬質相、並びにNiを主体
とする結合相よりなる焼結体であって、W−Ni−B化
合物を主体とする硬質相は、NiW22からなることを
特徴とするサーメット合金。
5. A hard phase mainly composed of one or more of MC, MN and MCN (M is one or more of transition metal elements of Groups 4a, 5a and 6a of the Periodic Table) and W. −
Hard phase composed mainly of Ni-B compound, and a sintered body made of a binder phase composed mainly of Ni, the hard phase composed mainly of W-Ni-B compound, in that it consists of NiW 2 B 2 A characteristic cermet alloy.
【請求項6】 MC,MN及びMCNの1種または2種
以上(Mは周期律表第4a、5a,6a族の遷移金属元
素の1種または2種以上)を主体とする硬質相及びW−
Ni−B化合物を主体とする硬質相、並びにNiを主体
とする結合相よりなる焼結体であって、MC,MN及び
MCNの1種または2種以上を主体とする硬質相は、M
C,MN及びMCNの1種または2種以上、並びに
(M,W)(B,C)、(M,W)(B,N)及び
(M,W)(B,CN)の1種または2種以上からな
り、W−Ni−B化合物を主体とする硬質相は、NiW
22からなることを特徴とするサーメット合金。
6. A hard phase containing at least one of MC, MN and MCN (M is one or more of transition metal elements of groups 4a, 5a and 6a of the periodic table) and W. −
A sintered body comprising a hard phase mainly composed of a Ni-B compound and a binder phase mainly composed of Ni, wherein the hard phase mainly composed of one or more of MC, MN and MCN is M
One or more of C, MN and MCN, and one of (M, W) (B, C), (M, W) (B, N) and (M, W) (B, CN) or The hard phase mainly composed of W-Ni-B compound is NiW.
A cermet alloy characterized by comprising 2 B 2 .
【請求項7】 MC,MN及びMCNの1種または2種
以上を主体とする硬質相は、MC,MN及びMCNの1
種または2種以上の芯部、並びに(M,W)(B,
C)、(M,W)(B,N)及び(M,W)(B,C
N)の1種または2種以上からなる請求項6記載のサー
メット合金。
7. The hard phase mainly composed of one or more of MC, MN and MCN is one of MC, MN and MCN.
Type or two or more types of cores, and (M, W) (B,
C), (M, W) (B, N) and (M, W) (B, C
The cermet alloy according to claim 6, which comprises one or more of N).
【請求項8】 TiCを主体とする硬質相及びW−Ni
−B化合物を主体とする硬質相、並びにNiを主体とす
る結合相よりなる焼結体であって、TiCを主体とする
硬質相は、TiC及び(Ti,W)(B,C)からなる
ことを特徴とするサーメット合金。
8. A hard phase mainly composed of TiC and W-Ni
-A sintered body composed of a hard phase mainly composed of a B compound and a binder phase mainly composed of Ni, and the hard phase mainly composed of TiC is composed of TiC and (Ti, W) (B, C). A cermet alloy characterized in that
【請求項9】 TiCを主体とする硬質相は、TiCの
芯部及び(Ti,W)(B,C)の外周部からなる請求
項8記載のサーメット合金。
9. The cermet alloy according to claim 8, wherein the hard phase mainly composed of TiC comprises a core portion of TiC and an outer peripheral portion of (Ti, W) (B, C).
【請求項10】 TiCを主体とする硬質相及びW−N
i−B化合物を主体とする硬質相、並びにNiを主体と
する結合相よりなる焼結体であって、W−Ni−B化合
物を主体とする硬質相は、NiW22からなることを特
徴とするサーメット合金。
10. A hard phase mainly composed of TiC and W-N
hard phase for the i-B compound mainly, and a sintered body made of a binder phase composed mainly of Ni, the hard phase composed mainly of W-Ni-B compound, in that it consists of NiW 2 B 2 A characteristic cermet alloy.
【請求項11】 TiCを主体とする硬質相及びW−N
i−B化合物を主体とする硬質相、並びにNiを主体と
する結合相よりなる焼結体であって、TiCを主体とす
る硬質相は、TiC及び(Ti,W)(B,C)からな
り、W−Ni−B化合物を主体とする硬質相はNiW2
2からなることを特徴とするサーメット合金。
11. A hard phase mainly composed of TiC and W-N
A hard body mainly composed of an i-B compound and a binder phase mainly composed of Ni, wherein the hard phase mainly composed of TiC is composed of TiC and (Ti, W) (B, C). The hard phase mainly composed of W-Ni-B compound is NiW 2
A cermet alloy characterized by comprising B 2 .
【請求項12】 TiCを主体とする硬質相は、TiC
の芯部及び(Ti,W)(B,C)の外周部からなる請
求項11記載のサーメット合金。
12. The hard phase mainly composed of TiC is TiC.
The cermet alloy according to claim 11, wherein the cermet alloy comprises a core portion of and a peripheral portion of (Ti, W) (B, C).
【請求項13】 WC及びW−Ni−B化合物を主体と
する硬質相、並びにNiを主体とする結合相とからなる
ことを特徴とするサーメット合金。
13. A cermet alloy comprising a hard phase containing WC and a W—Ni—B compound as a main component, and a binder phase containing Ni as a main component.
【請求項14】 粉末状態でWBを10〜45体積%、
Niを5〜25体積%、残部MC、MN、及びMCNの
一種または二種以上(Mは周期律表第4a、5a,6a
族の遷移金属元素の1種または2種以上)を混合・成形
した後、焼結温度1300〜1600℃、焼結時間10
〜120分の条件で焼結することを特徴とするサーメッ
ト合金の製造方法。
14. WB in a powder state, 10 to 45% by volume,
5 to 25% by volume of Ni, the balance MC, MN, and one or more kinds of MCN (M is periodic table 4a, 5a, 6a
After mixing and molding one or more kinds of transition metal elements of group I, sintering temperature 1300 to 1600 ° C., sintering time 10
A method for producing a cermet alloy, characterized by sintering under the condition of 120 minutes.
【請求項15】 粉末状態でWBを10〜45体積%、
Niを5〜25体積%、残部TiCを混合・成形した
後、焼結温度1300〜1600℃、焼結時間10〜1
20分の条件で焼結することを特徴とするサーメット合
金の製造方法。
15. WB in the powder state in an amount of 10 to 45% by volume,
After mixing and molding 5 to 25% by volume of Ni and the balance of TiC, the sintering temperature is 1300 to 1600 ° C. and the sintering time is 10 to 1
A method for producing a cermet alloy, which comprises sintering for 20 minutes.
【請求項16】 原料粉末でWBを10〜40体積%、
Niを5〜20体積%、残部WCを混合・成形したの
ち、焼結温度1300〜1600℃、焼結時間10〜1
20分の条件で焼結することを特徴とするサーメット合
金の製造方法。
16. A raw material powder containing 10 to 40% by volume of WB,
After mixing and molding 5 to 20% by volume of Ni and the balance WC, the sintering temperature is 1300 to 1600 ° C. and the sintering time is 10 to 1
A method for producing a cermet alloy, which comprises sintering for 20 minutes.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105463283A (en) * 2015-12-25 2016-04-06 洛阳金鹭硬质合金工具有限公司 Preparing method and application of tungsten boride thermal spraying coating material

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