JPS60235764A - 炭化ほう素−２ほう化チタン系２相複合型超硬合金の製造方法 - Google Patents

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】 〔技術分野〕 本発明は炭化はう素（以下８４Ｃと略記する。）と２は
う化チタン（以下ＴｉＢ２と略記する。）から構成場れ
る２相複合型の超硬合金の製造方法に関するものである
。

〔従来技術〕

セラミックスは大別すると酸化物系と非酸化物系に分け
られる。酸化物系はアルミナ（ＡＩ□０３）に代表され
るようにイオン結合の化学結合構造をとる物質なので、
一般には易焼結性を示す。すなわち酸化物系セラミック
スは粉体を圧縮成形後、常圧焼結法と称される無加圧状
轢での焼結かり能である。

一方、非酸化物系セラミックスは共有結合性が強い物質
であることから焼結が難しく、離焼結物質と呼ばれる。

そこで非酸化物系セラミックスの多くは常圧焼結ではな
くホノトプンス（熱間加圧焼結）や雰囲気加圧・焼結お
よびＨＩＰ　（熱間等圧焼結）などの焼結法を採用する
場合が多い。ところが上述の焼結法は粉体もしくは成形
体を過当な耐熱Ｂ１（例えば焼結アルミナ製の型又は黒
鉛製の型など）に入れて焼結することになるので製品コ
ストが商くなるし、又複雑形状の製品を作成することが
困難となる。

最近、非酸化物系セラミックスの中で特に注目を集めて
いる物質にＳＩ３Ｎ４やＳｉＣが挙げられる。

その理由は勿論それらの・物質の高温における機械的性
質が優れていることにもよるけれども、最大の理由は反
応焼結法という一種の無加圧焼結法が開発されたことに
ある。この反応焼結法は成形体の焼成過程で化学反応を
行なわせる方法であり、例えば５１３Ｎ４の場合には８
１粉末全成形した後、Ｎ２を含む雰囲気中で窒化焼成す
る方法によりＳ　Ｉ　３Ｎ４焼結体を得る方法である。

この方法は工業上は極めて有用な焼結方法であるけれど
も、焼結体は多孔質であり強度が低いという欠点をもた
らす。

非酸化物系セラミックスの中で、前述のセラミックスの
他に工業的に極めて重要と考えられている物質Ｋ　Ｂ４
ＣとＴｌＢ２がある。これら２つの物質も難焼結物質で
あり、先に述べた反応焼結法では焼結することはできな
い物質であり、常圧焼結法によっても高密度焼結体を製
造することはできない物質である。

従来、Ｂ、Ｃ−ＴｉＢ２系の複合セラミックスを作成す
る試みがホットプレス法によって行なわれている。

Ｂ４ＣとＴｉ　Ｂ２は共に高硬度であり、耐摩耗性に優
れているためＢ　Ｃ−ＴｉＢ２２相複合型超硬合金を常
圧焼結法によって高密度化を達成することは工業上極め
て重要である。

〔目的〕

本発明の目的は、上述の従来技術の諸欠点を解消し、上
記要望に応えるべく研究がなされたもので、８４Ｃ−Ｔ
Ｉ　Ｂ２系２相複合型超硬合金を常圧焼結法により得る
ための製造方法を提供せんとするものである。

〔発明の概要〕

本発明の炭化はう素−２はう化チタン系２相複合型超硬
合金の製造方法は、炭化はう素粉末と２＃１う化チタン
粉末とも所定時間粉砕混合し、その後所定形状に成形し
、その後真空中または所定ガス雰囲気中で、かつ、温Ｉ
Ｊ［６００℃〜２２００℃のもとて常圧焼結すること金
％徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。

（１）超硬合金の製造方法 ３２５メツシユを通過するＢ４Ｃ粉末と３２５メツシユ
を通過するＴｉＢ２粉末をＷＣ−Ｃｏ超硬合金製のボー
ルミル中で１０分〜印分粉砕混合する。粉砕混合は前述
の粉体の他にトルエンの如き有機溶剤１，６ラフインお
よび適当な界■活性剤を添加して行なう。次いで乾燥さ
せた粉体全成形型に入れ、圧縮成形圧力２　ｔ　ｏｎ／
ｃｍ２〜４　ｔ　ｏｎ／ｃｍ２で所定寸法に成形する。

成形の際の粉体は造粒して用いても良へ次いで黒鉛製又
は炭素製の台において疼空中もしくはガス雰囲気中で常
圧焼結を行なう。

真空度は１０”’　２ｍｍＨｇ　−１０−”　ｍｒｎＨ
ｇで光分であるが、より高真空中で、焼結を行なっても
構わない。又、雰囲気ガス中での焼結を行なう場合に使
用されるガスはＡｒ　＋　ｃｏ　＋　Ｂ２　＋　Ｎ２　
Ｔ　Ｎ２を含むガスおよびこれらのガスの混合ガス’ｔ
ｔ用しても構わない。

焼結温度は１６００’Ｃ，〜２２００℃であり、最も適
当な焼結温度は真空中で焼結を行なった場合には、２１
００℃である。焼結時間は加分から２時間の範囲である
。

（２）用いた８４ｃｍＴｉ　ｎ２の組成８４Ｃに対する
ＴｌＢ２の組成は３車ｔ％から（イ）重量％たとえば３
　、５．１０，２０，３０，４０，５０゜艶、　７０　
＋　１ａ　、　９０の各Ｍｉｔチの［］組成である。、
（３）上記本発明の作成方法で得られた超硬合金の特性 （ａ）組成 り４Ｃ−（３〜９０）劃ｉｉ　％　Ｔ　＋　８２の２相
複台型の超硬合金が得られた。

（ｂ）組織 第１図（ａ）〜（ｋ）にそれぞれ示すように灰色の部分
がＢ４Ｃ相で白い部分がＴ　ｉ　Ｂ　２相である。

Ｂ４Ｃに対しく加〜１０）取量％Ｔ　ＩＢ　２超硬合金
組織写真（第１図（ｄ）〜（Ｊ）参照）に見られる黒い
点状の部分はダイヤモンド粒によってポリツシングを行
なった際に発生したビット孔である。

（ｃ）気孔率 Ｂ、Ｃに対しく２０〜７０）ｊｉ量％　Ｔ　Ｉ　８２　
ノ広い組成で気孔率は０．２％以下となる。

（ｄ）ロックウェル硬度（Ａスケールで表示。）第２図
に示すようＫ（３〜６０）卓暇ｑ６　Ｔ　＋　８２組成
で９２．８〜９４を示す。

（ｃ）ＢＣ相のマイクロビッカース硬度（荷重１００ｇ
） 第３図に示すように（３〜７０１重縫％ＴＩ　Ｂ２組成
で４２００〜５７０１１　ｋｇ／　ｍｍ２を示す。

（４）従来の＃端方法との比較 従来のＢ４Ｃ−Ｔｌ　Ｂ２系合金はポットプレスを用い
、情結温度２１００’Ｃ〜２４００℃で実施したという
報告があるけれども、組織、気孔率、ロックウェル硬度
等、本発明の製造方法によって得らｒｔだ結果と比較し
うるデータは表示されていない。

現在切削工具材料の中で最も硬度が高いものに、立方晶
窒化はう素（ＣＢＮ）複合焼結体およびダイヤモンド複
合焼結体があるけれども、本発明のＢ４Ｃ−ＴｌＢ２系
２相複合型超硬合金はこれらとほぼ同程度の硬・躯を有
する（第４図参照）。

又、抗折強ｒ１においても本発明の２組機合型超硬合金
は約８２ｋｇ／ｍｍ　８＃であり先の２つの複合焼結体
とほぼ同程度である。しかもＣＢＮおよびダイヤモンド
は（５〜６）万気圧、　＋　１４００〜１６００１’Ｃ
；という高温高圧の製造＃Ｃ置である超高圧合成装置に
よってのみ製造されるのに対し、本発明の２組機合型超
硬合金は常圧焼結法によって前述の高硬Ｉｆ’を実現出
来、簡易な装置により簡単に作製出来ることから製造コ
ストも安価となる。

〔本発明の効果〕

以上述べた如く、本発明によれは、従来Ｂ４Ｃ−ＴｌＢ
２系２相複合型超硬合金を得るためにはホットプレス法
等の加圧焼結法を採用しなければならなかったが、常圧
焼結法による製造方法によっても容易に＾密度焼結体を
得ることが可能であＱ１製造コスト上有利であり、大型
のしかも複雑形状の焼結全可能にすることになり、産業
上の効果が本２図 尾３図 もｄ（２Ｉ 手続補正書 昭和５９年６月６日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 昭和５９年特許頗第８９３７０号 ２、発明の名称 炭化はう素−２ｔ１う化チタン系２相複合型超硬合金の
製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 千葉県野田市山崎東龜山２６４１番地 東京理科大学理工学部機械工学科内 ［１，明細誓、図面および証明− ５、補正の内容 （１）　願４　ｔ−１１Ａ付別紙の通り浄書する（内容
に変笑なし）。

（２）明１１１１１４を添付別紙の通り浄書する（内容
に変更なし）。

（３）図面を添付別紙の通り浄書する（内容に変更なし
）。

（４）本願発明が特許法第（資）条第１項に規定する発
明であることを証明する書面を添付別紙の通り補充する
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炭化ｔ１う素扮末と２はう化チタン粉末とを所定時間粉
   砕混合し、その後所定形状に成形し、その後真空中また
   は所定ガス雰囲気中で、かつ、温度１６００℃〜２２０
   ０℃のもとて常圧焼結することを特徴とする炭化はう素
   −２＃１う化チタン系２相複合型超硬曾金の製造方法。