JPH1136037A - 硬質モリブデン合金、耐摩耗性合金、耐摩耗性焼結合金およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温かつ無潤滑環境でのすべり摩耗、凝着摩
耗などに対して、優れた耐摩耗性を発揮する硬質モリブ
デン合金、耐摩耗性合金、耐摩耗性焼結合金およびその
製造方法を提供する。 【解決手段】 ニッケル（Ｎｉ）およびコバルト（Ｃ
ｏ）のうち１種以上が１４．０重量％〜４３．０重量％
と、シリコン（Ｓｉ）が３．０重量％〜８．０重量％
と、モリブデン（Ｍｏ）が２０．０重量％以上とを含有
してなることを特徴とする硬質モリブデン合金、および
この硬質モリブデン合金を金属マトリックス中に含有し
た耐摩耗性合金、耐摩耗性焼結合金およびその製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、硬質モリブデン合
金、耐摩耗性合金、耐摩耗性焼結合金およびその製造方
法に関する。さらに詳しくは、優れた耐摩耗性を有する
硬質モリブデン合金、および金属等の耐摩耗性を向上さ
せるのに適した硬質モリブデン合金材料、耐摩耗性合
金、耐摩耗性焼結合金およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】モリブデン、ニオブ、タンタル、タング
ステン、ハフニウムなどの金属元素は、１０００℃以上
の高温環境で使用できる耐火金属の主要元素として知ら
れている。この中でモリブデンは、ニッケル、コバル
ト、鉄など８Ａ属元素の１種以上と、シリコンととも
に、化学式Ｘ₃ Ｍｏ₂ ＳｉやＸＭｏＳｉ（Ｘはニッケ
ル、コバルト、鉄などの元素の１種以上）などで表され
る硅化物を形成する。該硅化物を含む実用合金として
は、「耐摩耗および耐食性合金」（特開昭50−1026号公
報、特開昭52−125412号公報、米国特許第 3839024号、
など）に記載のＮｉ基合金およびＣｏ基合金が知られて
おり、溶射などに用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、内燃機関につい
ては燃焼の高効率化、代替燃料への転換などが強く要請
されており、これを構成する機械部品は温度・負荷・雰
囲気など、いずれにおいても一層苛酷な条件での耐久性
が求められるようになっている。しかしながら、上記従
来の合金はこの要求に応えることができないという問題
を有している。特に摺動機械部品では、高温かつ無潤
滑、さらには腐食環境といった条件が重なるため、既存
の耐摩耗材料では使用に耐えない事例が増加している。

【０００４】（目的）本発明の目的は、優れた耐摩耗性
を有する硬質モリブデン合金、耐摩耗性合金、耐摩耗性
焼結合金およびその製造方法を提供するにある。

【０００５】（着眼点）本発明者らはまず、従来のよう
なラーベス構造硅化物を含んだニッケル合金やコバルト
合金でなく、該硅化物を組織の主たる構成要素とする硬
質合金を創造することに着眼した。そして、合金中のニ
ッケル、コバルトの含有量を一定の範囲内に制御するこ
とにより、所望の組織と特性とを有する硬質合金が得ら
れることを、実験によって明らかにした。また、ラーベ
ス構造硅化物の優れた特性を最大限に引き出した該硬質
合金を用いれば、例えば、これを強化相として複合化し
た焼結合金などは、たとえ少量の配合によっても高温か
つ無潤滑環境において充分な耐摩耗性を有すると考え
た。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の硬質モリブデン
合金は、ニッケル（Ｎｉ）およびコバルト（Ｃｏ）のう
ち１種以上が１４．０重量％〜４３．０重量％と、シリ
コン（Ｓｉ）が３．０重量％〜８．０重量％と、モリブ
デン（Ｍｏ）が２０．０重量％以上とを含有してなるこ
とを特徴とする。

【０００７】

【発明の効果】本発明の硬質合金は、高温かつ無潤滑環
境でのすべり摩耗、凝着摩耗などに対して、優れた耐摩
耗性を発揮する。

【０００８】（作用）本発明の硬質モリブデン合金が、
優れた効果を発揮するメカニズムについては、未だ必ず
しも明らかではないが、次のように考えられる。すなわ
ち、本発明の硬質合金は、ニッケル（Ｎｉ）およびコバ
ルト（Ｃｏ）のうち１種以上が１４．０重量％〜４３．
０重量％と、シリコン（Ｓｉ）が３．０重量％〜８．０
重量％と、モリブデン（Ｍｏ）が２０．０重量％以上
と、を含有してなる。

【０００９】Ｍｏ モリブデン（Ｍｏ）は、２０．０重量％以上含有してな
る。本発明の硬質合金におけるＭｏは、ラーベス構造硅
化物を構成する基本元素である。Ｍｏは、以下に説明す
る合金元素を除いた残部の主要な元素であり、少なくと
も２０重量％以上を含有してなる。この範囲内のＭｏを
含有させることにより、本発明の硬質合金は、組織中の
主たる構成要素としてラーベス構造硅化物を形成し、該
硅化物はその自己潤滑性により、高温かつ無潤滑環境に
おける耐摩耗性を中心的に担うことができる。なお、Ｍ
ｏの含有量が２０．０重量％未満の場合には、該硅化物
の他の必須構成元素の含有量によらず、ラーベス構造硅
化物を構成するために充分なＭｏを提供できない。この
結果、硬質合金中において目的とする該硅化物の体積率
は２０体積％（ｖｏｌ％）未満になるため、上記のメカ
ニズムによる耐摩耗性が充分に発揮されないという問題
がある。

【００１０】Ｎｉ、Ｃｏ ニッケル（Ｎｉ）およびコバルト（Ｃｏ）は、１種以上
を１４．０重量％〜４３．０重量％含有してなる。Ｎｉ
およびＣｏは、ＭｏとＳｉからできる硅化物に入り込ん
でラーベス構造を安定化する働きがあり、この意味で不
可欠な元素である。また、ＮｉおよびＣｏは、ラーベス
構造硅化物をとりまく固溶体結合相を形成する元素でも
ある。ＮｉおよびＣｏの１種以上の合計量が１４．０％
未満の場合は、該硅化物の他の必須構成元素の含有量に
よらず、ラーベス構造硅化物を構成するために充分なＮ
ｉおよびＣｏを提供できない。この結果、硬質合金中に
おいて目的とする該硅化物の体積率は２０ｖｏｌ％未満
になり、上記と同じ問題がある。また、合計量が４３．
０％を超える場合は、相対的に残部のＭｏが不足するた
めラーベス構造硅化物がかえって減少する、又は／及
び、過剩なＮｉ、Ｃｏが固溶体結合相中でＳｉと結合し
て結合相を脆弱化させるため、脱落などを生じ易くな
り、摺動特性に悪影響を及ぼすという問題がある。

【００１１】Ｓｉ シリコン（Ｓｉ）は、３．０重量％〜８．０重量％を含
有してなる。Ｓｉは、Ｍｏと優先的に結合するもので、
ラーベス構造硅化物のもう１つの必須構成元素である。
Ｓｉの含有量が３．０％未満の場合には、上記硅化物の
他の必須構成元素の含有量によらず、ラーベス構造硅化
物を構成するために充分なＳｉを提供できない。この結
果、目的とする該硅化物の体積率は２０ｖｏｌ％未満に
なり、上記と同じ問題がある。また、８．０％を超える
場合には、ラーベス構造硅化物を構成してなお余りある
Ｓｉが、前記のように固溶体結合相に入り込んで脆弱化
させるという問題がある。

【００１２】＜好適なＳｉ＞なお、Ｍｏとの量的関係と
して、それぞれの重量分率を用いた以下の計算式を満た
すことが望ましい。 ５．５＜Ｍｏ／Ｓｉ 上記のように、ラーベス構造硅化物はＭｏとＳｉとが一
定割合で強い親和力により結合することを基本としてお
り、たとえＳｉの含有量が８．０％以下であってもこの
割合を逸脱したＳｉは、上記の固溶体結合相の脆化を起
こす可能性がある。すなわち、Ｍｏ／Ｓｉをこの範囲内
にすることにより、結合相の脆弱化を起こすことがない
ので、望ましい。

【００１３】硬質モリブデン合金 本発明の硬質モリブデン合金は、ニッケル（Ｎｉ）およ
びコバルト（Ｃｏ）のうち１種以上、シリコン（Ｓｉ）
およびモリブデン（Ｍｏ）を上記範囲内で含有してな
る。この硬質モリブデン合金の金属組織は、主にラーベ
ス構造硅化物とＮｉ、Ｃｏなどの固溶体結合相とからな
る。このうち、主たる構成要素である前者は、強い親和
力を有するＭｏとＳｉが、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃ
ｕなどの元素を取り込んで、化学式Ｘ₃ Ｍｏ₂ ＳｉやＸ
ＭｏＳｉ（ＸはＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｕなどの元
素の１種以上）などで表されるラーベス型結晶構造を形
成した硅化物である。該硅化物は、高温にさらされたと
き、その表面に粘着性のあるモリブデン酸化物を形成
し、摺動によって生じる相手材の酸化皮膜などを固着し
て、相手材金属表面との直接的接触を妨げる働きがあ
る。この結果、高温摩耗で顕著な、相手材表面との化学
的な金属結合に起因する摩耗が著しく抑制される。さら
に、合金中のＮｉ、Ｃｏの含有量を一定の範囲内に制御
したことにより、ラーベス構造硅化物の晶出量を少なく
とも２０ｖｏｌ％以上に高めるとともに、該硅化物を取
り巻く固溶体結合相を強靱化し、摺動特性を大幅に向上
させることが可能になる。以上により、本発明の硬質合
金は、これらの相乗効果により、高温・無潤滑での摩耗
に対して高い抵抗力を発揮するものと考えられる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、前記発明をさらに具体的
にした発明やその他の発明、これらの発明の実施の形態
について説明する。

【００１５】（本発明の着眼点）近年、内燃機関につい
ては燃焼の高効率化、代替燃料への転換などが強く要請
されており、これを構成する機械部品は温度・負荷・環
境など、いずれにおいても一層苛酷な条件での耐久性が
求められるようになっている。特に摺動機械部品では、
高温かつ無潤滑、さらには腐食環境といった条件が重な
るため、既存の耐摩耗材料では使用に耐えない事例が増
加している。すべり摩耗と凝着摩耗とが同時に発生する
これらの部品にとって、ラーベス構造硅化物は前記のよ
うに極めて魅力のある特性を有している。このような硬
質相を、機械部品の耐摩耗性向上のために利用する手段
としては、次の３つが考えられる。 １）該硬質相を含む硬質合金を単独で、鋳造法、粉末冶
金法などによってバルク化した素材から部品を製作する
方法 ２）該硬質合金を単独で粉末状で製造し、これを肉盛
り、溶射などによって部品表面にコーティングする方法 ３）該硬質合金を粉末、繊維、箔などの形態で製造し、
これを強化相として他の金属基マトリックスに複合化し
た素材から部品を製作する方法

【００１６】このうち、３）に述べた複合化の手段とし
ては、焼結、鋳ぐるみ、含浸、肉盛り、溶射など、さま
ざまな方法が適用可能であるが、多くの場合、主に製造
性の問題から、配合できる強化相の量はそれほど多くで
きない。特に、摺動部品に多く用いられている焼結合金
においては、多量の強化相粉末を混合した原料粉末は成
形性、焼結性のいずれにも劣り、緻密化のためには製造
上のコスト高を招くので、配合率はできるだけ少なくす
ることが望ましい。したがって、単独の合金材料として
の耐摩耗性はもちろん、強化相として限られた量を配合
した場合にも効果的に特性を向上させる高性能な硬質合
金が必要である。本発明者らは、上記のような今後の摺
動機械部品の使用環境を鑑み、これらに用いられる耐摩
耗性合金の適用限界を大幅に広げるため、ラーベス構造
硅化物の優れた特性を最大限に引き出した硬質合金を提
供するとともに、これを強化相として含む耐摩耗合金を
提供することを目的として鋭意研究し、各種の系統的実
験を重ねた結果、本発明を成すに至ったものである。

【００１７】本発明者らはまず、従来のようなラーベス
構造硅化物を含んだニッケル合金やコバルト合金でな
く、該硅化物を組織の主たる構成要素とする硬質合金を
創造することに着眼した。そして、合金中のニッケル、
コバルトの含有量を一定の範囲内に制御することによ
り、所望の組織と特性を有する硬質合金が得られること
を、実験によって明らかにした。また、ラーベス構造硅
化物の優れた特性を最大限に引き出した該硬質合金を用
いれば、これを強化相として含む合金は、たとえ少量の
配合によっても高温かつ無潤滑環境において充分な耐摩
耗性を有すると考えた。

【００１８】〔第１実施形態〕本発明の硬質モリブデン
合金は、ニッケル（Ｎｉ）およびコバルト（Ｃｏ）のう
ち１種以上が１４．０重量％〜４３．０重量％と、シリ
コン（Ｓｉ）が３．０重量％〜８．０重量％と、モリブ
デン（Ｍｏ）が２０．０重量％以上と、を含有してな
り、さらに、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、バ
ナジウム（Ｖ）、ハフニウム（Ｈｆ）およびタンタル
（Ｔａ）から選ばれる１種以上の元素を、Ｍｏ以外の上
記元素を除いた残部の５０．０重量％を超えない範囲
で、含有してなることを特徴とする。ここで、残部と
は、硬質モリブデン合金から、ニッケル（Ｎｉ）および
コバルト（Ｃｏ）のうち１種以上（１４．０重量％〜４
３．０重量％）と、シリコン（Ｓｉ：３．０重量％〜
８．０重量％）を除いた部分である。

【００１９】本発明の硬質モリブデン合金は、高温かつ
無潤滑環境での耐摩耗性ともに優れた耐腐食性、耐酸化
性を兼備し、特に高温腐食環境で優れた特性を発揮す
る。本発明の硬質モリブデン合金が、優れた効果を発揮
するのは、主にその金属組織の構成要素であるラーベス
構造硅化物によるものであり、上記と同様である。本発
明の特徴であるＷ、Ｎｂ、Ｖ、Ｈｆ、Ｔａは、Ｍｏと同
様に耐火金属の主要元素であることから分かるように、
Ｍｏに近い性質を持つ元素である。このため、ラーベス
構造硅化物において、その物理的、化学的性質を大幅に
変化させることなく、必須構成元素であるＭｏとある程
度まで置換して、該硅化物の硬さを向上させる。またこ
れらの元素は、耐腐食性、耐酸化性を著しく改善する元
素であり、高温腐食環境における材質劣化を有効に防止
する。Ｗ、Ｎｂ、Ｖ、Ｈｆ、Ｔａ 本発明の硬質モリブデン合金において、Ｗ、Ｎｂ、Ｖ、
Ｈｆ、Ｔａから選ばれる１種以上の元素の合計は、Ｍｏ
以外の元素を除いた残部の５０重量％以下である。Ｗ、
Ｎｂ、Ｖ、Ｈｆ、Ｔａの合計量が、残部の５０重量％を
超える場合には、ラーベス構造硅化物の結晶構造に変化
をきたし、高温耐摩耗性に有効な上記硅化物本来の自己
潤滑性が得られなくなるおそれがある。

【００２０】〔第２実施形態〕本発明の硬質モリブデン
合金は、ニッケル（Ｎｉ）およびコバルト（Ｃｏ）のう
ち１種以上が１４．０重量％〜４３．０重量％と、シリ
コン（Ｓｉ）が３．０重量％〜８．０重量％と、鉄（Ｆ
ｅ），銅（Ｃｕ）およびクロム（Ｃｒ）のうち１種以上
が５．０重量％〜５５．０重量％と、モリブデン（Ｍ
ｏ）が２０．０重量％以上と、を含有してなることを特
徴とする。

【００２１】本発明の硬質モリブデン合金は、高温かつ
無潤滑環境でのすべり摩耗、凝着摩耗などに対して優れ
た耐摩耗性を発揮し、しかも単体の合金材料として、硬
さと靱性との機械的性質バランスに優れた硬質合金が得
られる。本発明の硬質モリブデン合金が、優れた効果を
発揮するメカニズムは、主にその金属組織の構成要素で
あるラーベス構造硅化物によるものであり、上記と同様
である。本発明の特徴であるＦｅ、Ｃｕ、Ｃｒはいずれ
も、本硬質合金においては、ラーベス構造硅化物の結晶
学的構造および化学的性質を大幅に変化させることな
く、一定の割合までＮｉならびにＣｏと置換すると同時
に、該硅化物を結合する固溶体結合相を優先的に形成す
る元素である。したがって、Ｍｏ、Ｓｉなどの含有量か
ら予測されるラーベス構造硅化物の形成量に対して必要
な含有量を大きく超えない程度にＮｉ、Ｃｏを抑え、代
わりにＦｅ、Ｃｕ、Ｃｒを添加することができる。前記
のように、過剩に含有させたＮｉ、Ｃｏは、Ｓｉと結合
して該結合相を脆弱化させるという問題があるが、これ
らの元素はＮｉ、Ｃｏに比べＳｉと結合しにくいため、
結合相に適度な靭性を与えることができる。Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｒ 本発明の硬質モリブデン合金において、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃ
ｒの少なくとも１種以上の含有量は、５．０重量％〜５
５．０重量％である。Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｒの少なくとも１
種以上の含有量が、合計量で５．０重量％未満の場合
は、ラーベス構造硅化物中のＮｉ、Ｃｏとの置換のみに
よって消費されてしまい、上記の固溶体結合相に対する
効果がほとんど得られない。また、合計量が５５．０重
量％を超える場合は、該結合相がラーベス構造硅化物よ
り著しく多くなるため、強化相として満足な耐摩耗性を
示さないおそれがある。

【００２２】〔第３実施形態〕本発明の硬質モリブデン
合金は、ニッケル（Ｎｉ）およびコバルト（Ｃｏ）のう
ち１種以上が１４．０重量％〜４３．０重量％と、シリ
コン（Ｓｉ）が３．０重量％〜８．０重量％と、鉄（Ｆ
ｅ），銅（Ｃｕ）およびクロム（Ｃｒ）のうち１種以上
が５．０重量％〜５５．０重量％と、モリブデン（Ｍ
ｏ）が２０．０重量％以上と、を含有してなり、さら
に、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、バナジウム
（Ｖ）、ハフニウム（Ｈｆ）およびタンタル（Ｔａ）か
ら選ばれる１種以上の元素を、Ｍｏ以外の上記元素を除
いた残部の５０．０重量％を超えない範囲で、含有して
なることを特徴とする。

【００２３】本発明の硬質モリブデン合金は、高温かつ
無潤滑環境での耐摩耗性ともに耐腐食性、耐酸化性を兼
備し、特に高温腐食環境で優れた特性を発揮する。ま
た、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｒの効果と、Ｗ、Ｎｂ、Ｖ、Ｈｆ、
Ｔａの効果とを相乗的に組み合わせることにより、高温
耐摩耗性だけでなく、実用上重要な機械的特性および耐
環境性を兼ね備えた、実用性の高い硬質合金とすること
ができる。本発明の硬質モリブデン合金が、優れた効果
を発揮するメカニズムは、主にその金属組織の構成要素
であるラーベス構造硅化物によるものであり、上記と同
様である。Ｗ、Ｎｂ、Ｖ、Ｈｆ、Ｔａ 本発明の硬質モリブデン合金において、Ｗ、Ｎｂ、Ｖ、
Ｈｆ、Ｔａから選ばれる１種以上の元素の合計は、Ｍｏ
以外の元素を除いた残部の５０重量％以下である。Ｗ、
Ｎｂ、Ｖ、Ｈｆ、Ｔａの合計量が、残部の５０重量％を
超える場合には、ラーベス構造硅化物の結晶構造に変化
をきたし、高温耐摩耗性に有効な上記硅化物本来の自己
潤滑性が得られなくなる虞れがある。Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｒ 本発明の硬質モリブデン合金において、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃ
ｒの少なくとも１種以上の含有量は、５．０重量％〜５
５．０重量％である。Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｒの少なくとも１
種以上の含有量が、合計量で５．０重量％未満の場合
は、ラーベス構造硅化物中のＮｉ、Ｃｏとの置換が先行
するので、上記の固溶体結合相に対する効果がほとんど
得られない。また、合計量が５５．０重量％を超える場
合は、該結合相がラーベス構造硅化物より著しく多くな
るため、強化相として満足な耐摩耗性を示さないおそれ
がある。以上により、本発明の硬質モリブデン合金は、
高温かつ無潤滑環境での耐摩耗性ともに耐腐食性、耐酸
化性を兼備し、特に高温腐食環境で優れた特性を発揮す
るとともに、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｒの効果と、Ｗ、Ｎｂ、
Ｖ、Ｈｆ、Ｔａの効果とを相乗的に組み合わせることに
より、高温耐摩耗性だけでなく、実用上重要な機械的特
性および耐環境性を兼ね備えた、実用性の高い硬質合金
とすることができる。

【００２４】〔本発明および本発明の第１実施形態〜第
３実施形態の好適な実施形態〕Ｍｏ 本発明の硬質モリブデン合金において、Ｍｏの好適な含
有量は、２５．０重量％〜７０．０重量％である。この
範囲の含有量とすることにより、より耐摩耗性に優れた
硬質モリブデン合金とすることができる。また、Ｎｉ、
ＣｏならびにＳｉの好適な含有量と同時に満足されるこ
とにより、硬質合金におけるラーベス構造硅化物の体積
率を６０ｖｏｌ％以上とすることができる。また、本発
明の硬質モリブデン合金において、Ｍｏのより好適な含
有量は、３０．０重量％〜５０．０重量％である。この
範囲の含有量とすることにより、より一層耐摩耗性に優
れた硬質モリブデン合金とすることができる。また、以
下のＮｉ、ＣｏならびにＳｉのより好適な含有量と同時
に満足されることにより、硬質合金におけるラーベス構
造硅化物の体積率を８０ｖｏｌ％以上とすることができ
る。

【００２５】Ｎｉ、Ｃｏ 本発明の硬質モリブデン合金において、ＮｉおよびＣｏ
のうち１種以上の好適な含有量は、合計で２０．０重量
％〜４０．０重量％である。この範囲の含有量におい
て、上記のＭｏおよび以下のＳｉの好適な含有量と同時
に満足されることにより、硬質合金におけるラーベス構
造硅化物の体積率が６０ｖｏｌ％以上となり好ましい。
また、本発明の硬質モリブデン合金において、Ｎｉおよ
びＣｏのうち１種以上のより好適な含有量は、合計で２
６．０重量％〜３８．０重量％である。この範囲の含有
量において、上記のＭｏおよび以下のＳｉのより好適な
含有量と同時に満足されることにより、硬質合金におけ
るラーベス構造硅化物の体積率を８０ｖｏｌ％以上とす
ることができ、より好ましい。

【００２６】Ｓｉ 本発明の硬質モリブデン合金において、Ｓｉの好適な含
有量は、４．０重量％〜６．５重量％である。この範囲
の含有量とすることにより、結合相の靱性を確保するこ
とができ、好ましい。また、ＭｏおよびＮｉ、Ｃｏの好
適な含有量と同時に満足されることにより、硬質合金に
おけるラーベス構造硅化物の体積率を６０ｖｏｌ％以上
とすることができる。また、本発明の硬質モリブデン合
金において、Ｓｉのより好適な含有量は、４．５重量％
〜６．２重量％である。この範囲の含有量とすることに
より、結合相の靱性をより十分確保することができる。
また、ＭｏおよびＮｉ、Ｃｏのより好適な含有量と同時
に満足されることにより、硬質合金におけるラーベス構
造硅化物の体積率を８０ｖｏｌ％以上とすることができ
る。

【００２７】Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｒ 本発明の硬質モリブデン合金において、Ｆｅ，Ｃｕおよ
びＣｒのうち１種以上の好適な含有量は、合計で１０．
０重量％〜３３．０重量％である。この範囲内の含有量
とすることにより、靭性に優れた固溶体結合相を有する
硬質合金が得られる。また、前記のＭｏ、Ｎｉ、Ｃｏ、
ならびにＳｉの好適な含有量と同時に満足させることに
より、６０ｖｏｌ％以上のラーベス構造硅化物でかつ、
靭性に優れた固溶体結合相とからなる硬質合金とするこ
とができる。また、本発明の硬質モリブデン合金におい
て、Ｆｅ，ＣｕおよびＣｒのうち１種以上のより好適な
含有量は、１２．０重量％〜２５．０重量％である。こ
の範囲の含有量とすることにより、靭性により優れた固
溶体結合相を有する硬質合金が得られる。また、前記の
Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｏ、ならびにＳｉのより好適な含有量と
同時に満足させることにより、８０ｖｏｌ％以上のラー
ベス構造硅化物でかつ、靭性により優れた固溶体結合相
とからなる硬質合金とすることができる。

【００２８】硬質合金の形状、製造方法 本発明の硬質モリブデン合金は、形状は限定されるもの
ではなく、バルク状、粉末状、箔状、繊維状など、何で
あっても良く、目的に応じて適宜選択することができ
る。

【００２９】〔第４実施形態〕本発明は、上記本発明の
硬質モリブデン合金（第１実施形態〜第３実施形態およ
びその好適な実施形態を含む：単に硬質合金と称する）
を強化相として、金属マトリックス中に複合化してなる
ことを特徴とする耐摩耗性合金である。すなわち、本発
明の耐摩耗性合金は、金属マトリックスと、該金属マト
リックス中に分散させた上記本発明の硬質モリブデン合
金（第１実施形態〜第３実施形態およびその好適な実施
形態を含む：単に硬質合金と称する）からなる強化相
と、からなる。本発明の耐摩耗性合金は、高温かつ無潤
滑環境でのすべり摩耗、凝着摩耗などに対して、優れた
耐摩耗性を発揮する。本発明の耐摩耗性合金が、優れた
効果を発揮するメカニズムについては、未だ必ずしも明
らかではないが、次のように考えられる。すなわち、優
れた耐摩耗性を発揮することができるのは、金属マトリ
ックス中に強化相として複合化させた硬質モリブデン合
金中のラーベス構造硅化物によるものであり、上記本発
明の硬質モリブデン合金（第１実施形態〜第３実施形態
およびその好適な実施形態を含む）で述べた作用とおお
むね同様である。本耐摩耗性合金においては、相手材と
の接触面に露出した硬質合金が前記のごとく高い耐摩耗
性を有するため、マトリックス金属のみからなる合金に
比べて、合金全体の摩耗の進行を著しく遅延させる働き
をする。

【００３０】＜硬質合金＞硬質合金中のＭｏ 本発明の耐摩耗性合金に用いる硬質合金において、モリ
ブデン（Ｍｏ）は、２０．０重量％以上含有してなる。
このＭｏは、硬質合金中にラーベス構造硅化物を構成す
る基本元素で、必須不可欠の主要な元素であり、少なく
とも２０重量％以上を含有してなる。この範囲内のＭｏ
を含有させることにより、本発明の硬質合金は、組織中
に多量のラーベス構造硅化物を形成し、該硅化物はその
自己潤滑性により、高温かつ無潤滑環境における耐摩耗
性を中心的に担うことができる。なお、Ｍｏの含有量が
２０．０重量％未満の場合には、該硅化物の他の必須構
成元素の含有量によらず、ラーベス構造硅化物を構成す
るために充分なＭｏを提供できない。この結果、硬質合
金中において目的とする該硅化物の体積率は２０体積％
（ｖｏｌ％）以下になるため、満足な耐摩耗性を示さな
いので、これを強化相として含む合金の耐摩耗性を確保
するためには、多量に配合する必要がある。多量の硬質
合金を金属マトリックスに複合化する場合には、その手
段として焼結、鋳ぐるみ、含浸、肉盛り、溶射などいず
れの方法においても、製造上の問題が避けられない。本
発明の耐摩耗性合金に用いる硬質合金において、Ｍｏの
好適な含有量は、２５．０重量％〜７０．０重量％であ
る。この範囲の含有量とすることにより、より耐摩耗性
に優れた硬質合金とすることができる。また、Ｎｉ、Ｃ
ｏならびにＳｉの好適な含有量と同時に満足されること
により、硬質合金におけるラーベス構造硅化物の体積率
を６０ｖｏｌ％以上とすることができる。この結果、強
化相として他の金属マトリックスに含有させる場合、そ
のＶｆ（体積率）が０．３以下であっても、高温かつ無
潤滑の条件下で、顕著に耐摩耗性が向上する。硬質合金
のＶｆを０．３以下にできれば、鋳ぐるみ、含浸、肉盛
り、溶射などの溶解した金属マトリックスを用いる手段
では硬質相の合体・凝集による粗大化が抑制され、これ
を起点とする割れ、残留空隙、巣などの欠陥発生を防止
することができる。また、本発明の耐摩耗性合金に用い
る硬質合金において、Ｍｏのより好適な含有量は、３
０．０重量％〜５０．０重量％である。この範囲の含有
量とすることにより、より一層耐摩耗性に優れた硬質モ
リブデン合金とすることができる。また、以下のＮｉ、
ＣｏならびにＳｉのより好適な含有量と同時に満足され
ることにより、硬質合金におけるラーベス構造硅化物の
体積率を８０ｖｏｌ％以上とすることができる。この結
果、本合金を強化相として他の金属マトリックスに含有
させる場合、Ｖｆが０．１５以下であっても、高温かつ
無潤滑の条件下で、顕著に耐摩耗性が向上する。硬質合
金のＶｆを０．１５以下にできれば、焼結や含浸におい
て緻密化のために圧力を負荷する必要が無くなり、簡易
な製造設備で製造可能になるという利点がある。

【００３１】硬質合金中のＮｉ、Ｃｏ 本発明の耐摩耗性合金に用いる硬質合金において、ニッ
ケル（Ｎｉ）およびコバルト（Ｃｏ）は、１種以上を１
４．０重量％〜４３．０重量％含有してなる。Ｎｉおよ
びＣｏは、ＭｏとＳｉからできる硅化物に入り込んでラ
ーベス構造を安定化する働きがあり、この意味で不可欠
な元素である。また、ＮｉおよびＣｏは、ラーベス構造
硅化物をとりまく固溶体結合相を形成する主要元素でも
ある。ＮｉおよびＣｏの１種以上の合計量が１４．０％
未満の場合は、該硅化物の他の必須構成元素の含有量に
よらず、硬質合金中にラーベス構造硅化物を構成するた
めに充分なＮｉおよびＣｏを提供できない。この結果、
硬質合金中において目的とする該硅化物の体積率は２０
ｖｏｌ％未満になり、上記と同じ問題がある。また、合
計量が４３．０％を超える場合は、相対的に残部のＭｏ
が不足するためラーベス構造硅化物がかえって減少す
る、又は／及び、過剩なＮｉ、Ｃｏが固溶体結合相中で
Ｓｉと結合して脆弱化させる、結合相の摺動特性に悪影
響を及ぼすという問題がある。本発明の耐摩耗性合金に
用いる硬質合金において、ＮｉおよびＣｏのうち１種以
上の好適な含有量は、合計で２０．０重量％〜４０．０
重量％である。この範囲の含有量において、上記のＭｏ
および以下のＳｉの好適な含有量と同時に満足されるこ
とにより、硬質合金におけるラーベス構造硅化物の体積
率が６０ｖｏｌ％以上となり、強化相としての他の金属
マトリックスに含有させる場合、そのＶｆを０．３以下
にできるため好ましい。本発明の耐摩耗性合金に用いる
硬質合金において、ＮｉおよびＣｏのうち１種以上のよ
り好適な含有量は、合計で２６．０重量％〜３８．０重
量％である。この範囲の含有量において、上記のＭｏお
よび以下のＳｉのより好適な含有量と同時に満足される
ことにより、硬質合金におけるラーベス構造硅化物の体
積率を８０ｖｏｌ％以上とすることができ、強化相とし
ての他の金属マトリックスに含有させる場合、そのＶｆ
を０．１５以下にできるためより好ましい。

【００３２】硬質合金中のＳｉ 本発明の耐摩耗性合金に用いる硬質合金において、シリ
コン（Ｓｉ）は、３．０重量％〜８．０重量％を含有し
てなる。Ｓｉは、Ｍｏと優先的に結合するもので、ラー
ベス構造硅化物のもう１つの必須構成元素である。Ｓｉ
の含有量が３．０％未満の場合には、上記硅化物の他の
必須構成元素の含有量によらず、ラーベス構造硅化物を
構成するために充分なＳｉを提供できない。この結果、
目的とする該硅化物の体積率は３０ｖｏｌ％以下にな
り、上記と同じ問題がある。また、８．０％を超える場
合には、ラーベス構造硅化物を構成してなお余りあるＳ
ｉが、前記のように固溶体結合相に入り込んで脆弱化さ
せるという問題がある。本発明の耐摩耗性合金に用いる
硬質合金において、Ｓｉの好適な含有量は、４．０重量
％〜６．５重量％である。この範囲の含有量とすること
により、結合相の靱性を確保することができ、好まし
い。また、ＭｏおよびＮｉ、Ｃｏの好適な含有量と同時
に満足されることにより、硬質合金におけるラーベス構
造硅化物の体積率を６０ｖｏｌ％以上とすることがで
き、強化相として他の金属マトリックスに含有させる場
合、そのＶｆを０．３以下にできるため好ましい。本発
明の耐摩耗性合金に用いる硬質合金において、Ｓｉのよ
り好適な含有量は、４．５重量％〜６．２重量％であ
る。この範囲の含有量とすることにより、結合相の靱性
をより十分確保することができる。また、ＭｏおよびＮ
ｉ、Ｃｏのより好適な含有量と同時に満足されることに
より、硬質合金におけるラーベス構造硅化物の体積率を
８０ｖｏｌ％以上とすることができ、強化相としての他
の金属マトリックスに含有させる場合、そのＶｆを０．
１５以下にできるためより好ましい。

【００３３】硬質合金中のＦｅ、Ｃｕ、Ｃｒ 本発明の耐摩耗性合金に用いる硬質合金において、Ｆ
ｅ、Ｃｕ、Ｃｒの少なくとも１種以上の含有量は、５．
０重量％〜５５．０重量％である。Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｒの
少なくとも１種以上の含有量が、合計量で５．０重量％
未満の場合は、ラーベス構造硅化物中のＮｉ、Ｃｏとの
置換が先行するので、上記の固溶体結合相に対する効果
がほとんど得られない。また、合計量が５５．０重量％
を超える場合は、該結合相がラーベス構造硅化物より著
しく多くなるため、強化相として満足な耐摩耗性を示さ
ないおそれがある。本発明の耐摩耗性合金に用いる硬質
合金において、Ｆｅ，ＣｕおよびＣｒのうち１種以上の
好適な含有量は、合計で１０．０重量％〜３３．０重量
％である。この範囲内の含有量とすることにより、靭性
に優れた固溶体結合相を有する硬質合金が得られる。ま
た、前記のＭｏ、Ｎｉ、Ｃｏ、ならびにＳｉの好適な含
有量と同時に満足させることにより、６０ｖｏｌ％以上
のラーベス構造硅化物と、靭性に優れた固溶体結合相と
からなる硬質合金とすることができる。本発明の耐摩耗
性合金に用いる硬質合金において、Ｆｅ，ＣｕおよびＣ
ｒのうち１種以上のより好適な含有量は、１２．０重量
％〜２５．０重量％である。この範囲の含有量とするこ
とにより、靭性により優れた固溶体結合相を有する硬質
合金が得られる。また、前記のＭｏ、Ｎｉ、Ｃｏ、なら
びにＳｉのより好適な含有量と同時に満足させることに
より、８０ｖｏｌ％以上のラーベス構造硅化物と、靭性
により優れた固溶体結合相とからなる硬質合金とするこ
とができる。

【００３４】硬質合金の形状、製造方法 本発明の耐摩耗性合金に用いる硬質合金の形状は、粉末
状、箔状、繊維状など、何であっても良く、金属マトリ
ックスとの複合化の手段に適したものが選択される。

【００３５】＜金属マトリックス＞本発明の耐摩耗性合
金に用いる金属マトリックスは、鉄、銅、ニッケルなど
をベースとする、さまざまな金属マトリックスを採用す
ることができる。一般に、強化相を含有する合金の耐摩
耗性には、強化相の形状やサイズが大きく影響する。こ
の点、ラーベス構造硅化物を主体とする本発明の硬質合
金は、鉄、銅、ニッケルなどの金属（基）マトリックス
との界面での反応が起こりにくい。したがって、予め準
備した強化相の形状が大きく変化することなく、ねらい
とする強化相分散組織を得ることが容易である。

【００３６】＜製造方法：複合化の方法＞本発明の耐摩
耗性合金の製造方法としては、特に限定するものではな
いが、具体的には複合化法が挙げられる。硬質合金と金
属マトリックスとを複合化する方法としては、金属マト
リックスの種類に応じて、焼結、鋳ぐるみ、含浸、肉盛
り、溶射など、一般的な複合材料の製造方法から選択し
て適用することができる。

【００３７】配合量 本発明の耐摩耗性合金において、強化相として含まれる
硬質合金の配合量には特に制限はないが、体積比（Ｖ
ｆ）で全体の０．０３〜０．９５の範囲であることが好
ましい。なお、Ｖｆのより好ましい範囲は、０．０５〜
０．７の範囲である。硬質合金のＶｆが０．０５％未満
では、前記の耐摩耗性を十分に発揮することができな
い。また硬質合金のＶｆが０．７を超える場合には、複
合化の工程において硬質相の合体・凝集を防止する方
策、又は／及び、高温・高圧の処理を利用する工夫が必
要となる。また、Ｖｆが０．９５を超えると、複合化す
る金属マトリックスの意味が実質的に無い。また、発明
の耐摩耗性合金において、硬質合金は、金属マトリック
ス中に全体に分散させても、特定の部位に分散させて
も、部位によって配合量を変えて分散させてもよい。そ
れぞれの目的に応じて、適宜配合量を選択する。

【００３８】〔第５実施形態〕本発明は、上記本発明の
硬質モリブデン合金（第１実施形態〜第３実施形態およ
びその好適な実施形態を含む：単に硬質合金と称する）
と，金属マトリックス粉末または該金属マトリックスを
構成する混合素粉末との混合体を焼結することによっ
て、該硬質合金を金属マトリックス中に強化相として複
合化させたことを特徴とする耐摩耗性焼結合金である。
すなわち、本発明の耐摩耗性焼結合金は、金属マトリッ
クスと、該金属マトリックス中に分散させた上記本発明
の硬質モリブデン合金（第１実施形態〜第３実施形態お
よびその好適な実施形態を含む：単に硬質合金と称す
る）の強化相と、からなる耐摩耗性合金であって、硬質
合金粉末と，金属マトリックス粉末または該金属マトリ
ックスを構成する混合素粉末との混合体を焼結して、該
硬質合金粉末を金属マトリックス中に強化相として含有
させたことを特徴とする耐摩耗性焼結合金である。

【００３９】本発明の耐摩耗性焼結合金は、高温かつ無
潤滑環境でのすべり摩耗、凝着摩耗などに対して、優れ
た耐摩耗性を発揮する。本発明の耐摩耗性焼結合金が、
優れた効果を発揮するメカニズムについては、未だ必ず
しも明らかではないが、次のように考えられる。すなわ
ち、優れた効果を発揮するメカニズムは、上記本発明の
硬質モリブデン合金（第１実施形態〜第３実施形態およ
びその好適な実施形態を含む）および耐摩耗性合金（第
４実施形態）で述べた作用とおおむね同様である。本耐
摩耗性焼結合金においては、相手材との接触面に露出し
た硬質合金が前記のごとく高い耐摩耗性を有するため、
金属マトリックスのみからなる焼結合金に比べて、合金
全体の摩耗の進行を著しく遅延させる働きをする。

【００４０】第５実施形態において、本発明の耐摩耗性
焼結合金における硬質合金粉末は、上記第４実施形態の
耐摩耗性合金において説明した硬質合金の粉末を用いる
ことができる。本発明の耐摩耗性焼結合金において用い
る硬質合金の形状は、平均粒度２０〜２００ミクロンの
粉末状で供給されることが望ましい。その理由は、耐摩
耗性焼結合金における硬質相のサイズは、原料粉末のサ
イズを引き継ぐため、耐摩耗性を考慮した場合の硬質相
のサイズが２０〜２００ミクロン程度が好適であるから
である。また、その粉末形状は製造方法に依存し、特に
制限されるものではない。

【００４１】第５実施形態において、本発明の耐摩耗性
焼結合金における金属マトリックス形成用の粉末は、上
記第４実施形態の耐摩耗性合金において説明した金属マ
トリックス粉末または該金属マトリックスを構成するの
に必要な素粉末混合粉を用いることができる。本発明の
耐摩耗性焼結合金において用いるマトリックス形成用粉
末は、粒度分布に制限はないが、焼結によって緻密化さ
せ得るサイズ（３〜２００μｍ）が望ましい。また、粉
末形状は、特に制限されるものではない。

【００４２】第５実施形態の耐摩耗性焼結合金におい
て、強化相として含まれる硬質合金の配合量には特に制
限はないが、体積比（Ｖｆ）で全体の０．０５〜０．７
の範囲であることが好ましい。硬質合金のＶｆが０．０
５％未満では、前記の耐摩耗性を十分に発揮することが
できず、また硬質合金のＶｆが０．７を超える場合に
は、焼結工程において高温の液相焼結や高圧焼結を利用
する工夫が必要となる。なお、耐摩耗性焼結合金の焼結
密度を向上させる目的で、焼結合金全体に換算して２％
以下のボロン（Ｂ）、あるいは２％以下の炭素（Ｃ）を
添加することができる。ＢまたはＣは、その一部が硬質
相を構成する主要元素であるＭｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔ
ａ等と結合して硬質の化合物、硼化物、炭化物を形成す
るため、耐摩耗性をさらに向上させる効果も有してい
る。ただし、何れも２％を超えるとラーベス相硅化物を
形成するためのＭｏ等を消費するので好ましくない。

【００４３】第５実施形態の耐摩耗性焼結合金におい
て、硬質合金の粉末と金属マトリックス粉末との混合体
を作製する方法としては、通常用いられるＶ型ブレンダ
ー、ボールミル、アトライタなどの機器で混合した後、
油圧プレス、静水圧プレスなどによって加圧成形するだ
けで良い。焼結方法としては、金属マトリックス粉末の
種類のそれぞれに適した方法・条件を取るが、水素、ア
ルゴン、真空などの還元性あるいは非酸化性雰囲気にお
いて実施するのが良い。なお、場合によってはホットプ
レスや熱間静水圧プレスあるいはプラズマ放電焼結な
ど、加圧と焼結とを同時に進行させたり、あるいは焼結
後に熱間加工を加えることによって、緻密化を図ること
が可能である。

【００４４】本発明の硬質モリブデン合金、耐摩耗性合
金、耐摩耗性焼結合金およびその製造方法は、以下の表
現を採りうる。 １．ニッケル（Ｎｉ）およびコバルト（Ｃｏ）のうち１
種以上が（硬質モリブデン合金全体の）１４．０重量％
〜４３．０重量％と、シリコン（Ｓｉ）が３．０重量％
〜８．０重量％と、モリブデン（Ｍｏ）が２０．０重量
％以上とを含有してなることを特徴とする硬質モリブデ
ン合金。 ２．上記１において、モリブデン（Ｍｏ）の含有量が２
５．０重量％〜７０．０重量％である。 ３．上記２において、モリブデン（Ｍｏ）の含有量が３
０．０重量％〜５０．０重量％である。 ４．上記１において、重量分率で、５．５＜（Ｍｏ／Ｓ
ｉ）である。 ５．上記１において、ラーベス型結晶構造を有する硅化
物と、ＮｉおよびＣｏの１種以上の固溶体結合相とを有
する。 ６．上記１において、タングステン（Ｗ），ニオブ（Ｎ
ｂ），バナジウム（Ｖ），ハフニウム（Ｈｆ）およびタ
ンタル（Ｔａ）から選択される１種以上の元素を、Ｎ
ｉ、Ｃｏ、Ｓｉを除いた残部の５０．０重量％を超えな
い範囲で含有してなる。 ７．上記１において、鉄（Ｆｅ），銅（Ｃｕ），クロム
（Ｃｒ）から選択される１種以上を、５．０重量％〜５
５．０重量％の範囲含有してなる。 ８．上記７において、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎ
ｂ）、バナジウム（Ｖ），ハフニウム（Ｈｆ）およびタ
ンタル（Ｔａ）から選択される１種以上の元素を、Ｎ
ｉ，Ｃｏ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｃｒを除いた残部の５
０．０重量％を超えない範囲で含有してなる。 ９．上記７において、Ｆｅ，Ｃｕ，Ｃｒから選択される
１種以上の元素の含有量が、１０．０重量％〜３３．０
重量％の範囲である。 10．上記９において、Ｆｅ，Ｃｕ，Ｃｒから選択される
１種以上の元素の含有量が、１２．０重量％〜２５．０
重量％の範囲である。 11．上記１において、ニッケル（Ｎｉ）およびコバルト
（Ｃｏ）のうち１種以上の含有量が、２０．０重量％〜
４０．０重量％である。 12．上記11において、ニッケル（Ｎｉ）およびコバルト
（Ｃｏ）のうち１種以上の含有量が、２６．０重量％〜
３８．０重量％である。 13．上記１において、シリコン（Ｓｉ）の含有量が４．
０重量％〜６．５重量％である。 14．上記13において、シリコン（Ｓｉ）の含有量が４．
５重量％〜６．２重量％である。 15．金属マトリックスと、該金属マトリックスに含有し
た硬質モリブデン合金とからなる耐摩耗性合金であっ
て、上記硬質モリブデン合金が、ニッケル（Ｎｉ）およ
びコバルト（Ｃｏ）のうち１種以上が１４．０重量％〜
４３．０重量％と、シリコン（Ｓｉ）が３．０重量％〜
８．０重量％と、モリブデン（Ｍｏ）が２０．０重量％
以上とからなる。 16．金属マトリックスと、該金属マトリックスに複合化
した硬質モリブデン合金とからなる耐摩耗性合金であっ
て、上記硬質モリブデン合金が、ニッケル（Ｎｉ）およ
びコバルト（Ｃｏ）のうち１種以上が１４．０重量％〜
４３．０重量％と、シリコン（Ｓｉ）が３．０重量％〜
８．０重量％と、モリブデン（Ｍｏ）が２０．０重量％
以上とからなる。 17．上記15または16において、金属マトリックスが鉄、
銅、ニッケルから選択される１種以上の金属、またはこ
れらをベースとする合金である。 18．上記15または16において、硬質モリブデン合金の配
合量が、体積比で０．０５〜０．７である。 19．金属マトリックスを構成する原料粉末と硬質モリブ
デン合金粉末とを含む混合体を焼結してなる耐摩耗性焼
結合金であって、上記硬質モリブデン合金粉末が、ニッ
ケル（Ｎｉ）およびコバルト（Ｃｏ）のうち１種以上が
１４．０重量％〜４３．０重量％と、シリコン（Ｓｉ）
が３．０重量％〜８．０重量％と、モリブデン（Ｍｏ）
が２０．０重量％以上とからなり、上記硬質モリブデン
合金が、金属マトリックス中で強化相として含有されて
なる。 20．金属マトリックス粉末または該金属マトリックスを
構成する混合素粉末を準備する工程と、硬質モリブデン
合金粉末を準備する工程と、上記金属マトリックス粉末
と硬質モリブデン合金粉末との混合体を準備する工程
と、該混合体を焼結する工程と、からなることを特徴と
する耐摩耗性焼結合金の製造方法であって、上記硬質モ
リブデン合金粉末が、ニッケル（Ｎｉ）およびコバルト
（Ｃｏ）のうち１種以上が１４．０重量％〜４３．０重
量％と、シリコン（Ｓｉ）が３．０重量％〜８．０重量
％と、モリブデン（Ｍｏ）が２０．０重量％以上とから
なり、耐摩耗性焼結合金が、金属マトリックスと該金属
マトリックス中に強化相として含有された硬質モリブデ
ン合金とからなる。 21．金属マトリックス粉末または該金属マトリックスを
構成する混合素粉末を準備する工程と、硬質モリブデン
合金粉末を準備する工程と、上記金属マトリックス粉末
と硬質モリブデン合金粉末との混合体を準備する工程
と、該混合体を成形する工程と、該成形体を焼結する工
程と、からなることを特徴とする耐摩耗性焼結合金の製
造方法であって、上記硬質モリブデン合金粉末が、ニッ
ケル（Ｎｉ）およびコバルト（Ｃｏ）のうち１種以上が
１４．０重量％〜４３．０重量％と、シリコン（Ｓｉ）
が３．０重量％〜８．０重量％と、モリブデン（Ｍｏ）
が２０．０重量％以上とからなり、耐摩耗性焼結合金
が、金属マトリックスと該金属マトリックス中に強化相
として複合化された硬質モリブデン合金とからなる。な
お、上記発明15は上記発明16を包含する。また、上記発
明20は上記発明21を包含する。

【００４５】

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。

【００４６】（第１実施例）硬質合金 純度がいずれも９９重量％以上の電解銅、電解ニッケ
ル、コバルト、電解鉄、銅−クロム合金、鉄−モリブデ
ン合金、およびシリコンを、表１に示す合金組成に配合
し、本発明にかかる第１実施例の硬質モリブデン合金ｋ
１〜ｋ３をガスアトマイズ法により粉末状で製造した。
溶解重量はそれぞれ約８ｋｇで高周波加熱により溶解
後、噴霧槽にむけて細い溶湯流を形成し、高圧窒素ガス
を吹き付けて粉末化した。

【００４７】

【表１】

【００４８】得られた粉末は、いずれもほぼ球状の形態
をなしていた。硬質モリブデン合金ｋ２の断面の金属組
織を示す光学顕微鏡写真図（倍率：５８０倍）を、図１
に示す。図１より、硬質モリブデン合金ｋ２の金属組織
は、６０ｖｏｌ％以上のラーベス構造硅化物（白色部）
とＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、ＣｒおよびＣｕからなる固溶体結
合相（暗灰色部）とからなることが分かる。

【００４９】（第１比較例）第１実施例と同様のガスア
トマイズ法により、表１に示す比較用モリブデン合金ｔ
１を粉末状で製造した。得られた合金粉末はほぼ球状の
形態をなしていた。図２にその断面の金属組織を示す光
学顕微鏡写真図（倍率：１８０）を示す。図２より明ら
かなように、ｔ１の金属組織にはラーベス構造硅化物が
わずか１３ｖｏｌ％程度しか晶出していないことが分か
る。

【００５０】表１に示す第１実施例の硬質モリブデン合
金ｋ１、ｋ２、ｋ３の粉末を用い、冷間静水圧プレスに
より加圧４ｔで直径30×40mmの円柱状に圧粉、該圧粉体
を真空焼結炉において1300℃で１時間焼結後、熱間静水
圧プレスにより1200℃×４時間，加圧１２０気圧で緻密
化させ、本発明にかかる硬質Mo合金の固化体Ｋ１、Ｋ
２、Ｋ３を製造した。次に、上記と同様にｔ１の粉末を
用い、圧粉、焼結、熱間静水圧プレスを行い、比較用モ
リブデン合金の固化体Ｔ１を製造した。 （性能評価試験）本発明にかかる第１実施例の硬質モリ
ブデン合金の固化体Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３および比較用モリ
ブデン合金の固化体Ｔ１について、高温摩擦摩耗試験に
より、その耐摩耗性を評価した。図３に試験機の概略図
を示す。同試験機１は、保持具２により固定された直径
25×10×５mmのブロック状試験片３に、保持具４により
回転可能に保持され、高周波５により加熱された回転す
るφ20mm円柱状の相手材（SUH35,21-4N heat resistant
steel; SUE50）６を押しつける方式である。試験条件
を、加熱温度 600℃、面圧6.5kgf/cm²、すべり速度0.3m
/sで、すべり距離360mとした。図４に、上記条件におけ
る試験片の平均摩耗重量を示す。これから分かるよう
に、本発明にかかるＫ１、Ｋ２、Ｋ３は、比較用モリブ
デン合金Ｔ１に対し摩耗重量が顕著に減少していること
が分かる。

【００５１】（第２実施例）上記第１実施例で得られた
硬質モリブデン合金ｋ１、ｋ２、ｋ３の粉末それぞれか
ら比較的粗大な粒径１０６−６３μｍの粉末をふるいに
より分級した後、表１に示す銅基合金粉末ｍ１を金属マ
トリックス粉末として、Ｖｆ＝０．２で配合し、それぞ
れ回転混合機で約１時間混合した。これらの原料粉末を
油圧プレスにより直径２０ｍｍの円柱状に圧粉し、該圧
粉体を水素雰囲気の加熱炉において１１５０℃で１時間
焼結して、本発明にかかる耐摩耗性焼結合金Ａ１、Ａ
２、Ａ３を製造した。図５に、耐摩耗性焼結合金Ａ２の
断面の金属組織を示す光学顕微鏡写真図（倍率：１５０
倍）を示す。図５より明らかなように、金属組織は銅合
金をマトリックスとし、球状の硬質粒子が均一に分散し
た組織を呈している。粒子の平均粒径は、用いた硬質モ
リブデン合金の粉末の粒径にほぼ等しい。また、該粒子
の内部には多量のラーベス構造硅化物が確認され、図１
に示した硬質モリブデン合金の金属組織と基本的に同じ
である。以上の結果から、本発明の硬質モリブデン合金
の粉末を強化相として複合化することにより、ラーベス
構造硅化物を多量に含んだ硬質粒子が分散した耐摩耗性
焼結合金が得られることが明らかとなった。

【００５２】（第２比較例）表１の銅基合金粉末ｍ１の
みを原料粉末として、同様に圧粉、焼結して、比較用焼
結合金Ｍ１を製造した。

【００５３】（第３比較例）上記と同様に、第１比較例
で得られた比較用モリブデン合金ｔ１の粉末を分級し、
表１の銅基合金粉末ｍ１を金属マトリックスとして、Ｖ
ｆ＝０．２で配合した。この原料粉末を同様に混合、圧
粉、焼結して、比較用焼結合金Ｃ１を製造した。

【００５４】（性能評価試験）本発明にかかる第２実施
例の耐摩耗性焼結合金Ａ１、Ａ２、Ａ３、および第２比
較例、第３比較例により得られた比較用焼結合金Ｍ１、
Ｃ１について、ピンオンディスク式摩耗試験により、そ
の耐摩耗性を評価した。同試験は、直径８ｍｍの摩擦面
を有する円柱ピン状試験片に荷重をかけて、回転する厚
さ２ｍｍのＳ４５Ｃ鋼ディスクに押し付ける方式であ
り、今回荷重は４．０kgf/cm² 、すべり速度は０．６ｍ
／秒、すべり距離は２０００ｍとした。図６に、上記条
件における試験片の平均摩耗重量を示す。これから分か
るように、本発明にかかるＡ１、Ａ２、Ａ３は、硬質モ
リブデン合金を含まない比較用焼結合金Ｍ１に対し、摩
耗重量が顕著に減少していることが分かる。また、比較
用焼結合金Ｃ１は、硬質モリブデン合金を含まない比較
用焼結合金Ｍ１に対し、摩耗重量の減少が顕著でなく、
配合した比較用モリブデン合金ｔ１が耐摩耗性の向上に
あまり寄与していないことが分かる。

【００５５】（第３実施例）上記と同様に、表１に示す
第１実施例の硬質Mo合金ｋ１、ｋ２、ｋ３の粉末それぞ
れから比較的粗大な粒径106-63μｍの粉末をふるいによ
り分級した後、表１に示す銅基合金粉末ｍ１をマトリッ
クス粉末として、Vf=0.8で配合し、それぞれ回転混合機
で約１時間混合した。これらの原料粉末を冷間静水圧プ
レスにより加圧4tで直径30×40mmの円柱状に圧粉、該圧
粉体を真空焼結炉において1300℃で１時間焼結後、熱間
静水圧プレスにより1200℃×４時間，加圧 120気圧で緻
密化させ、本発明にかかる耐摩耗性焼結合金Ｂ１、Ｂ
２、Ｂ３を製造した。図７に、耐摩耗性焼結合金Ｂ２の
断面の金属組織を示す光学顕微鏡写真図（倍率：１５０
倍）を示す。図７より明らかなように、金属組織は銅合
金をマトリックスとし、球状の硬質粒子が多量に分散し
た組織を呈している。粒子の平均粒径は、用いた硬質モ
リブデン合金の粉末の粒径にほぼ等しい。また、該粒子
の内部には多量のラーベス構造硅化物が確認され、図１
に示した硬質モリブデン合金の金属組織と基本的に同じ
である。以上の結果から、本発明の硬質モリブデン合金
の粉末を強化相として複合化することにより、ラーベス
構造硅化物を多量に含んだ硬質粒子が分散した耐摩耗性
焼結合金が得られることが明らかとなった。

【００５６】（第４比較例）次に、上記と同様にｔ１の
粉末を分級し、表１に示す銅基合金粉末ｍ１をマトリッ
クス粉末として、Ｖｆ＝０．８で配合した。この原料粉
末を同様に、圧粉、焼結、熱間静水圧プレスを行い、比
較用焼結合金Ｃ２を製造した。

【００５７】（性能評価試験）本発明にかかる第３実施
例の耐摩耗性焼結合金Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、および第４比
較例により得られた比較用焼結合金Ｃ２について、第１
実施例と同様に高温摩擦摩耗試験により、その耐摩耗性
を評価した。図８に、上記条件における試験片の平均摩
耗重量を示す。これから分かるように、本発明にかかる
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３は、比較用焼結合金Ｃ２に対し摩耗重
量が顕著に減少していることが分かる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例において用いた硬質合金ｋ
２の断面の金属組織を示す光学顕微鏡写真図（倍率：５
８０倍）である。

【図２】第１比較例において用いた比較用モリブデン合
金ｔ１の断面の金属組織を示す光学顕微鏡写真図（倍
率：１８０倍）である．

【図３】本発明の第１実施例および第１比較例，第３実
施例および第４比較例の性能評価試験に用いた、高温摩
擦摩耗試験機の概略説明図である。

【図４】本発明の第１実施例および第１比較例の性能評
価試験結果を示す図で、図３に示す高温摩擦摩耗試験に
よる耐摩耗性の評価結果である。

【図５】本発明の第２実施例において得られた耐摩耗性
焼結合金Ａ２の金属断面組織を示す光学顕微鏡写真図
（倍率：１５０倍）である。

【図６】本発明の第２実施例および第２比較例、第３比
較例の性能評価試験結果を示す図で、耐摩耗性焼結合金
のピンオンディスク式摩耗試験による耐摩耗性の評価結
果である。

【図７】本発明の第３実施例において得られた耐摩耗性
焼結合金Ｂ２の金属断面組織を示す光学顕微鏡写真図
（倍率：１５０倍）である．

【図８】本発明の第３実施例および第４比較例の性能評
価試験結果を示す図で、図３に示す高温摩擦摩耗試験に
よる耐摩耗性の評価結果である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 27/04 １０２ Ｂ２２Ｆ 3/10 Ｆ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ニッケル（Ｎｉ）およびコバルト（Ｃ
   ｏ）のうち１種以上が１４．０重量％〜４３．０重量％
   と、シリコン（Ｓｉ）が３．０重量％〜８．０重量％
   と、モリブデン（Ｍｏ）が２０．０重量％以上とを含有
   してなることを特徴とする硬質モリブデン合金。
2. 【請求項２】 モリブデン（Ｍｏ）の含有量が、２５．
   ０重量％〜７０．０重量％であることを特徴とする請求
   項１記載の硬質モリブデン合金。
3. 【請求項３】 モリブデン（Ｍｏ）の含有量が、３０．
   ０重量％〜５０．０重量％であることを特徴とする請求
   項２記載の硬質モリブデン合金。
4. 【請求項４】 金属マトリックスと，該金属マトリック
   スに複合化した硬質モリブデン合金とからなる耐摩耗性
   合金であって、上記硬質モリブデン合金が，ニッケル
   （Ｎｉ）およびコバルト（Ｃｏ）のうち１種以上が１
   ４．０重量％〜４３．０重量％と，シリコン（Ｓｉ）が
   ３．０重量％〜８．０重量％と，モリブデン（Ｍｏ）が
   ２０．０重量％以上とからなることを特徴とする耐摩耗
   性合金。
5. 【請求項５】 金属マトリックスを構成する原料粉末と
   硬質モリブデン合金粉末とを含む混合体を焼結してなる
   耐摩耗性焼結合金であって、上記硬質モリブデン合金粉
   末が，ニッケル（Ｎｉ）およびコバルト（Ｃｏ）のうち
   １種以上が１４．０重量％〜４３．０重量％と，シリコ
   ン（Ｓｉ）が３．０重量％〜８．０重量％と，モリブデ
   ン（Ｍｏ）が２０．００重量％以上とからなり、上記硬
   質モリブデン合金が，金属マトリックス中で強化相とし
   て含有されてなることを特徴とする耐摩耗性焼結合金。
6. 【請求項６】 金属マトリックス粉末または該金属マト
   リックスを構成する混合素粉末を準備する工程と、硬質
   モリブデン合金粉末を準備する工程と、上記金属マトリ
   ックス粉末と硬質モリブデン合金粉末との混合体を準備
   する工程と、該混合体を成形し焼結する工程と、からな
   ることを特徴とする耐摩耗性焼結合金の製造方法であっ
   て、 上記硬質モリブデン合金粉末が，ニッケル（Ｎｉ）およ
   びコバルト（Ｃｏ）のうち１種以上が１４．０重量％〜
   ４３．０重量％と，シリコン（Ｓｉ）が３．０重量％〜
   ８．０重量％と，モリブデン（Ｍｏ）が２０．０重量％
   以上とからなり、耐摩耗性焼結合金が，金属マトリック
   スと該金属マトリックス中に強化相として複合化された
   上記硬質モリブデン合金とからなることを特徴とする耐
   摩耗性焼結合金の製造方法。