【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は、非磁性の超硬合金に関するものであ
る。
現在、超硬合金は硬度および強度など機械的特
性にすぐれた材料として広範囲な用途に供せられ
ている。
しかし、超硬合金としても最も広く用いられて
いるのは炭化タングステン基超硬合金であり、こ
れは通常コバルトを結合材として用いるが、コバ
ルトが強磁性体であるために、これを用いた超硬
合金も強磁性体となる。また、コバルトを結合材
とした超硬合金を非磁性体とするためにコバルト
の含有量を減少させても効果がないばかりでな
く、コバルト量の減少に伴つて超硬合金の機械的
強度は低下する。
そこで超硬合金の用途によつて非磁性が要求さ
れる場合は、ニツケルを結合材とし炭化タングス
テン中の炭素量を理論値より少なくしてニツケル
中にタングステンを溶け込ませ、キユーリー点を
降下させることにより非磁性とする方法、また、
銅−ニツケル合金を結合相に用いる方法などが試
みられている。
しかしながら、上記の方法によつて得られた該
合金は高温強度・耐蝕性または耐酸性の点におい
て必ずしも満足すべきものではない。
本発明は、上記した問題点に鑑み研究を重ねて
なしたもので、超硬合金のもつ特性すなわち高温
強度など機械的特性を犠牲にすることなく、かつ
耐蝕性または耐酸化性にすぐれた非磁性の超硬合
金を提出することを目的とするものである。
本発明は、周期律表の4a・5a・6a族の遷移金属
からなる炭化物・炭窒化物および窒化物の１種ま
たは２種以上に、重量比で７〜20％のチタンを含
むチタン−ニツケル合金を0.5〜40％を含む非磁
性超硬合金である。
以下、上記の如くなした理由について説明す
る。
チタンは周知の通り耐蝕性にすぐれ、しかも融
点が鉄族金属よりも高いために、これを含有せし
めた超硬合金は耐蝕性にすぐれ、かつ高温強度も
上昇する。また耐酸化性においても合金中にチタ
ンが存在すると、その表面にチタン酸化物が形成
されて合金内部への酸化の進行が遅れるため結果
的に合金全体の耐酸化性が改善される。
また、該合金が非磁性となるのは次のような事
由によるものと推察される。すなわち、第１図の
ニツケル−チタン二元状態図に示すように、チタ
ン量が増すにつれてキユリー点は降下（磁気変態
曲線Ａ）し、これが重量比で７％を越えると常温
時に非磁性となる。また添加したチタンの一部は
原料のタングステン中に含まれる遊離炭素を吸収
して炭化チタンとなる。したがつて生成した炭化
チタンは硬化物質の役割を果す。
然して、結合相中のチタン量が７％より少ない
と該合金は磁性を示すようになり、これが20％を
越えると異常相が発生して合金の強度に悪影響を
およぼす。これらのことから結合相中のチタンの
量は７〜20％の範囲内とする必要がある。なお、
チタンの添加方法は、チタン粉末または水素化チ
タン粉末など任意に用いてよい。
また、チタン−ニツケル結合相の合金中に占め
る割合は、重量比で0.5％以下であれば該合金の
焼結性が悪化すること、ならびに合金の機械的強
度が劣化するし、合金中の結合相が40％を越える
と硬度が著しく低下する。
本発明は、上記したようにチタン−ニツケル合
金を結合材として用いることによつて非磁性化お
よび高温強度などの機械的特性または耐蝕性ある
いは耐酸化性の改善は、炭化タングステンを基材
とする場合は勿論のこと炭化タングステン以外の
4a・5a・6a族の遷移金属からなる炭化物・炭窒化
物および窒化物を基材とした場合にも前記したの
と同様の効果が得られる。
以下実施例を述べる
実施例 １
全炭素量6.20％、平均粒度３〜４μの炭化タン
グステン粉末83ｇ、チタン粉末２ｇ、ニツケル粉
末15ｇに溶媒を加え、ボールミルにて約48時間混
合した後乾燥させ、プレス成形し、次いで1400℃
にて60分間真空焼結した。この焼結された合金は
磁性を含まず、合金組織は硬質相として炭化タン
グステン、炭化チタンを含み、結合相はニツケ
ル、チタン、タングステン、炭素などであり、η
相・遊離炭素などの有害な相を含まず良好なもの
であつた。
また、抗折力は240Kg／mm2、硬度はHRA86.8で
あつた。
実施例 ２
上記実施例１に示す方法により硬質炭化物と
Ni−Tiの焼結体を第１表に示す組成で製作し
た。
The present invention relates to a non-magnetic cemented carbide. Currently, cemented carbide is used in a wide range of applications as a material with excellent mechanical properties such as hardness and strength. However, the most widely used cemented carbide is tungsten carbide-based cemented carbide, which usually uses cobalt as a binder, but since cobalt is a ferromagnetic material, Hard metals also become ferromagnetic. Furthermore, reducing the cobalt content in order to make a cemented carbide using cobalt as a binder non-magnetic is not only ineffective, but also reduces the mechanical strength of the cemented carbide as the amount of cobalt decreases. descend. Therefore, if non-magnetism is required depending on the application of the cemented carbide, it is necessary to lower the Curie point by using nickel as a binder and lowering the amount of carbon in tungsten carbide from the theoretical value to melt the tungsten into the nickel. A method of making it non-magnetic by
Attempts have been made to use a copper-nickel alloy as a binder phase. However, the alloy obtained by the above method is not necessarily satisfactory in high temperature strength, corrosion resistance, or acid resistance. The present invention was developed through repeated research in view of the above-mentioned problems, and is a non-woven material with excellent corrosion resistance and oxidation resistance without sacrificing the mechanical properties of cemented carbide, such as high-temperature strength. The purpose is to submit a magnetic cemented carbide. The present invention provides a titanium-nickel material containing titanium in a weight ratio of 7 to 20% in one or more of carbides, carbonitrides, and nitrides made of transition metals in groups 4a, 5a, and 6a of the periodic table. It is a non-magnetic cemented carbide containing 0.5-40% alloy. The reason for doing so will be explained below. As is well known, titanium has excellent corrosion resistance and has a higher melting point than iron group metals, so a cemented carbide containing titanium has excellent corrosion resistance and increased high-temperature strength. In terms of oxidation resistance, when titanium is present in the alloy, titanium oxides are formed on the surface of the alloy and the progress of oxidation into the interior of the alloy is delayed, resulting in an improvement in the oxidation resistance of the entire alloy. Further, it is presumed that the reason why the alloy becomes non-magnetic is due to the following reasons. That is, as shown in the nickel-titanium binary phase diagram in Figure 1, as the amount of titanium increases, the Curie point decreases (magnetic transformation curve A), and when this exceeds 7% by weight, it becomes non-magnetic at room temperature. . Further, a part of the added titanium absorbs free carbon contained in the raw material tungsten and becomes titanium carbide. The titanium carbide thus produced acts as a hardening substance. However, if the amount of titanium in the binder phase is less than 7%, the alloy will exhibit magnetism, and if it exceeds 20%, abnormal phases will occur, which will adversely affect the strength of the alloy. For these reasons, the amount of titanium in the binder phase must be within the range of 7 to 20%. In addition,
Any method for adding titanium may be used, such as titanium powder or titanium hydride powder. Furthermore, if the proportion of the titanium-nickel bond phase in the alloy is less than 0.5% by weight, the sinterability of the alloy will deteriorate, the mechanical strength of the alloy will deteriorate, and the bond in the alloy will deteriorate. When the phase content exceeds 40%, the hardness decreases significantly. As described above, the present invention uses a titanium-nickel alloy as a binder to improve mechanical properties such as non-magnetization and high-temperature strength, or corrosion resistance or oxidation resistance of tungsten carbide as a base material. Of course, other than tungsten carbide
The same effects as described above can be obtained when carbides, carbonitrides, and nitrides made of transition metals of groups 4a, 5a, and 6a are used as the base material. Example 1 A solvent is added to 83 g of tungsten carbide powder with a total carbon content of 6.20% and an average particle size of 3 to 4 μ, 2 g of titanium powder, and 15 g of nickel powder, mixed in a ball mill for about 48 hours, then dried and pressed. Molding, then 1400℃
vacuum sintering for 60 minutes. This sintered alloy does not contain magnetism, and the alloy structure contains tungsten carbide and titanium carbide as hard phases, and the binder phase is nickel, titanium, tungsten, carbon, etc.
It was a good product, containing no harmful phases such as phase and free carbon. Further, the transverse rupture strength was 240 Kg/mm 2 and the hardness was HRA 86.8. Example 2 Hard carbide and
A Ni-Ti sintered body was manufactured with the composition shown in Table 1.
【表】
上記第１表において、試料No.１〜９は本発明合
金の組成を示したもので、試料No.10、11は本発明
合金と比較のために用いた合金組成である。これ
らについては物性および磁性を測定した結果を以
下の第２表に示す。[Table] In Table 1 above, samples Nos. 1 to 9 show the compositions of the alloys of the present invention, and samples Nos. 10 and 11 are alloy compositions used for comparison with the alloys of the present invention. The physical properties and magnetic properties of these materials were measured and the results are shown in Table 2 below.
【表】
第２表から明らかなように、本発明合金はいず
れも磁性がなく、しかも抗折力および硬度などに
共にすぐれた値を示している。
したがつて本発明による超硬合金は、いずれも
が結合相によつて磁性が変化し、また炭化物の性
質により、あるいは炭化物と結合相の濡れ性など
によつて特性値は互いに多少相違するがすぐれた
非磁性の超硬合金となる。
以上説明したように、本発明による合金は炭化
タングステンなどの基材に所定量のチタン−ニツ
ケル合金を含有させることによつて非磁性の超硬
合金となるもので、高温強度、耐蝕性および耐酸
化性にもすぐれた特性を示すものである。[Table] As is clear from Table 2, all of the alloys of the present invention have no magnetism and exhibit excellent values for both transverse rupture strength and hardness. Therefore, the magnetic properties of all cemented carbide alloys according to the present invention change depending on the binder phase, and the characteristic values may differ slightly depending on the nature of the carbide or the wettability of the carbide and the binder phase. It becomes an excellent non-magnetic cemented carbide. As explained above, the alloy according to the present invention becomes a non-magnetic cemented carbide by incorporating a predetermined amount of titanium-nickel alloy into a base material such as tungsten carbide, and has high-temperature strength, corrosion resistance, and acid resistance. It also exhibits excellent chemical properties.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図はニツケル−チタン二元状態図である。
Ａ……磁気変態曲線。
FIG. 1 is a binary phase diagram of nickel-titanium.
A...Magnetic transformation curve.