Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JPH0233647B2 - FUKUGOTANCHITSUKABUTSUKOYOTAIFUNMATSUNOSEIZOHO - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JPH0233647B2 - FUKUGOTANCHITSUKABUTSUKOYOTAIFUNMATSUNOSEIZOHO - Google Patents

FUKUGOTANCHITSUKABUTSUKOYOTAIFUNMATSUNOSEIZOHO

Info

Publication number
JPH0233647B2
JPH0233647B2 JP9708582A JP9708582A JPH0233647B2 JP H0233647 B2 JPH0233647 B2 JP H0233647B2 JP 9708582 A JP9708582 A JP 9708582A JP 9708582 A JP9708582 A JP 9708582A JP H0233647 B2 JPH0233647 B2 JP H0233647B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
powder
solid solution
carbon
amount
temperature
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP9708582A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS58213619A (en
Inventor
Taijiro Sugisawa
Hironori Yoshimura
Hiroshi Doi
Takeo Ootsuka
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.)
Mitsubishi Metal Corp
Original Assignee
Mitsubishi Metal Corp
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 Mitsubishi Metal Corp filed Critical Mitsubishi Metal Corp
Priority to JP9708582A priority Critical patent/JPH0233647B2/en
Publication of JPS58213619A publication Critical patent/JPS58213619A/en
Publication of JPH0233647B2 publication Critical patent/JPH0233647B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

この発明は、含有酸素量および遊離炭素量が低
く、しかも含有窒素量および結合炭素量の高い高
純度かつ均粒微細な、チタンをベース(基地)と
した4a、5aおよび6a族元素からなる複合炭窒化
完全固溶体粉末の製造法に関するものである。 近年、粉末冶金用粉末、研磨材その他の用途に
供するために、硬質粉末部材としての、チタンを
ベースとするとともに、4a、5aおよび6a族元素、
すなわちZr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Moおよび
Wから選ばれた元素の1種または2種以上からな
る複合炭窒化完全固溶体粉末の需要が増加の一途
をたどつている。 従来、チタンをベースとした4a、5aおよび6a
族元素からなる複合炭窒化物固溶体粉末の製造法
としては、チタン、および4a、5a、6a族元素の
それぞれの単味の炭化物粉末、並びに窒化物粉末
を目的の組成に配合した後、高温で加熱すること
により固溶化する方法や、あるいは複合炭化物や
窒化物を用いて固溶化処理する方法が採用されて
いた。 しかしながら、このような従来法にあつては、
前述のように、炭化物粉末と窒化物粉末を原料と
するため、少なくとも1回は固溶化処理を行なう
ことが必要であり、このような処理の際には、例
えかかる炭化物粉末と窒化物粉末とを十分に混合
した状態であつても、固溶化を促進するには高温
(好ましくは2000℃以上)加熱を要し、特にかか
る粉末の粒度が粗粒の場合にはより高い温度に加
熱しなければならず、このような高温加熱によれ
ば固溶化は完了するとしても粉末粒子の成長をも
来たし、また粒子相互の焼結の進行によつて粒子
が粗大化するという問題点があつた。 また、一旦、チタンその他の元素の炭化物や窒
化物を製造するという中間工程を経ることなく、
チタンをベースにした4a、5a、6a族元素からな
る複合炭窒化物固溶体粉末を直接製造する方法に
関する注目すべき報告はこれまでほとんど見当ら
ず、ましてや、チタンを始めその他の元素の原料
として酸化物を用いた場合の複合炭窒化物固溶体
粉末の製造法に関しては未だ興味のある報告を見
出していないのが現状である。 ところで、上記複合炭窒化物固溶体粉末の製造
とは異なるが、チタン酸化物を原料として、これ
に還元剤および炭化剤としての炭素を添加し、非
酸化性雰囲気中でこれを加熱することにより炭化
チタン粉末を製造する方法は既に知られており、
一方、チタンの酸化物に還元剤として炭素を添加
し、これを含窒素雰囲気中で加熱することによつ
て窒化チタン粉末を製造し得ることも報告されて
いたことから、チタン酸化物に還元剤や炭化剤を
添加し、これを含窒素雰囲気中で加熱して炭窒化
チタン固溶体粉末を製造しようとの試みがなされ
ていた。しかし、前述のような、チタン酸化物か
ら炭化チタン粉末あるいは窒化チタン粉末を製造
する方法においては、炭化チタンあるいは窒化チ
タンに対して酸素が固溶しやすく、含有酸素と残
存遊離炭素量が高くなり、したがつて結合炭素量
の高い炭化チタン粉末や含有窒素量の高い窒化チ
タン粉末を製造することが極めて困難であるとい
う問題が存在しており、これを解決するために
は、製造工程や製造条件を複雑かつ厳密なものと
せざるを得ず、結果として、設備面や経済面等に
おいて工業的生産に適しないものとなるばかり
か、好ましい細粒粉末が得られなくなるという別
の問題を抱えざるを得なかつたが、これを基にし
て、チタン酸化物および4a、5a、6a族元素の金
属粉末の1種以上を、さらに該金属粉末以外の上
記元素の酸化物の1種以上を必要に応じて混合し
た混合物に、還元剤や炭化剤を添加し、これを含
窒素雰囲気中で加熱することによつて、直接的に
複合炭窒化物固溶体粉末を製造しようとする場合
にも、全く同様の理由で、含有酸素および残存遊
離炭素量が低く、かつ含有窒素および結合炭素の
高い高純度の、しかも均粒微細な複合炭窒化物固
溶体粉末を生産性良く製造することが困難であ
り、さらに、4a、5aおよび6a族元素を含むチタ
ンベースの複合炭窒化物固溶体粉末を製造する場
合、すべての原料を酸化物で用いることは、一度
に平行して複雑な反応が進行することから、より
多くの困難を伴なうものであつた。 本発明者等は、上述のような観点から、複雑な
処理工程を経ることなく、均粒微細な高銃度の、
4a、5aおよび6a族元素を含むチタンベースの複
合炭窒化物固溶体粉末をコスト安く製造する方法
を見出すべく、試行錯誤を繰返しながら研究を重
ねた結果、チタンおよびその他の元素源としてそ
れらの酸化物を使用し、しかも該他の元素源の少
なくとも1種に金属粉末を採用して、これに還元
並びに炭化剤として炭素源を添加し、含窒素雰囲
気中で加熱するという方法において、原料品種の
選定、原料混合条件の設定、加熱条件の設定等を
有機的に絡み合わせて管理することにより、還
元、炭化、窒化と同時に固溶化反応を行なわしめ
ることができ、しかも純度および粒度等の十分に
満足できる複合炭窒化物固溶体粉末が得られると
の知見を得るに至つたのである。 したがつて、この発明は上記知見に基づいてな
されたものであり、目的とする複合炭窒化物固溶
体粉末の組成を得るためのチタン原料としてアナ
ターゼ型酸化チタン粉末を用い、4a族(Cr、
Mo、W)から選ばれた1種または2種以上の元
素の原料として、少なくとも1種の元素の原料は
金属粉未を、その他の元素の原料は酸化物を用
い、これらに、前記酸化物を還元するとともに目
的とする複合炭窒化物固溶体の組成にまでこれを
炭化するに必要な量の無定型炭素粉末を添加し、
これらを湿式で十分に粉砕・混合してから乾燥し
た後、得られた混合粉末を窒素含有雰囲気中で
1200〜1400℃の温度にて加熱し、その後さらに
1700〜2000℃の温度に加熱することにより、還
元、炭化、窒化と同時に固溶化を行なわしめ、含
有酸素および残留遊離炭素量がそれぞれ0.5重量
%以下と低く、含有窒素量と結合炭素量の合計量
が理論値に近い高純度かつ本質的に2μm以上の
粗粒子を含まず2μm以下の平均粒度を有する均
粒微細な、チタンをベースとするとともに4a、
5aおよび6a族元素を含む複合炭窒化物固溶体粉
末を製造することに特徴を有するものである。 この発明の方法においては、上述のように、酸
化チタンとしてアナターゼ型のものを、そして炭
素源として無定型炭素粉末を使用するものであ
る。そして、酸化チタン粉末の工業的市販品とし
てはルチル型の結晶構造を持つものと、アナター
ゼ型の結晶構造を持つものの2種類が存在してい
て、アナターゼ型の酸化チタン粉末を加熱してい
けば800℃前後よりルチル型に変換し、これは炭
素源の共存下においても行なわれるものであるこ
とが知られており、一方、高純度炭素の工業的市
販品としては、黒鉛(グラフアイト)粉末と無定
形炭素粉末(例えばカーボンブラツク)の2種類
があり、無定形炭素は加熱すれば約1300℃以上で
黒鉛に変換していくものであることがそれぞれ知
られているけれども、酸化チタンとしてアナター
ゼ型、他の4a、5aおよび6a族の元素は酸化物を
使用するとともに、該他の元素の少なくとも1種
を供給するのに金属粉末を採用し、さらに炭素源
としてカーボンブラツクを用いた場合に、還元、
炭化および窒化反応が促進されると同時に固溶化
反応も促進される具体的な理由は末だ明らかでは
なく、特にアナターゼ型酸化チタンは炭素による
還元開始温度以前の約800℃程度からルチル型に
結晶変換し始め、また無定形炭素であるカーボン
ブラツクも、還元過程の、かつ炭化開始以上の低
級酸化チタン生成時の温度である約1300℃以上に
おいて、完全な結晶変換ではないが、グラフアイ
ト化し始めるものであるということから考えれ
ば、反応促進効果はこのような特定の原料の混合
時に、加熱の際の固相拡散反応を促進するような
機構を生ずることによつて奏せられるとの推定が
成り立ち、それは単なる粒度の細粒化による混合
の改善以外の機構、例えばメカノケミカルのよう
な現象が他の原料の組合せの場合よりもより一層
大きく生じたものと思われる。このことは、混合
条件の影響の大きいことからも理解できるが、こ
の発明では、この最良の原料組合せにおいて反応
促進の効果を確保できたものであるとともに、こ
れらの原料の混合条件によつてさらに上記効果を
高め、十分に反応を促進させることができたもの
と考えられる。 また、この発明の方法においては、加熱条件も
製品の品質に大きな影響を与えるものである。 もちろん、アナターゼ型酸化チタンと無定形炭
素粉末を用い、4a、5aおよび6a族元素の原料と
して少なくとも1種を金属粉末、他を酸化物で添
加すると、窒素含有雰囲気で1700〜2000℃に加熱
しても、還元、炭化および窒化反応は促進され、
含有酸素および遊離炭素が低く、含有窒素および
結合炭素の高い高純度の、かつ均粒微細な粉末を
得ることはできるが、固溶化反応が不完全とな
り、固溶化を完了させるためにさらに高温にて加
熱処理を行なうと粉末粒度が粗粒化するという現
象が起きる。しかしながら、この加熱を2段階に
分け、まず、1200〜1400℃の温度にて1次加熱を
行なつた後、引続き1700〜2000℃の温度にて2次
加熱を行なうことにより、固溶化反応を促進・完
結できるのである。 加熱温度を上記のような値に限定したのは、1
次加熱においてその温度が1200℃未満、あるいは
1400℃を越える値になると、いずれの場合も固溶
化反応促進のための所望の効果を得ることができ
なくなるためであり、また2次加熱においては、
その温度が低い程粉末の平均粒度が微細化すれけ
れども含有酸素および含有炭素量が高くなり、
1700℃未満では特に含有酸素量が0.5重量%以上
となつて所望の品質のものを得ることができず、
一方2000℃を越えると粉末の平均粒度を2μm以
下に抑制することが困難になるからである。 この発明の方法において、上述のように1次加
熱を付加することによる固溶化促進の理由も十分
に解明されてはいない。しかし、窒素含有雰囲気
において急速に加熱昇し、1700℃以上にて加熱保
持すると、配合したアナターゼ型酸化チタンおよ
び他の元素の酸化物粉末は、無定形炭素による還
元、炭化および窒化反応が進行すると同時に固溶
化反応も進行するが、金属粉末で添加された元素
は、炭化反応はむしろ促進されるけれども固溶化
反応は不完全になるようであり、これに対して、
1200〜1400℃の温度範囲にて1次加熱を行なう
と、添加された金属粉末は1200℃未満の温度域で
はそのままかあるいは元素の種類により一部炭化
されて炭化物として存在していたのが、他の配合
酸化物あるいは還元された低級酸化物との間で固
相拡散反応を生じ、このために固溶化促進効果が
得られるものと考えられる。 なお、1次加熱は1200〜1400℃の温度範囲の1
つの温度を選択して加熱保持すればよいが、この
温度範囲において徐々に昇温させる方法のよう
に、少なくともこの温度範囲において一定時間加
熱保持されるならばどのような加熱状態でも固溶
化反応は促進されるものである。そして、この1
次加熱の保持時間は、4a、5aおよび6a族元素の
原料として添加された全金属粉末の割合、全反応
物量と加熱方法との関係、1次加熱温度範囲前後
の昇温状態等の、種々の条件によつて変化するも
のであり、必ずしも限定できるものではないが、
10分以上の加熱が好ましく、特に1時間以上加熱
保持すればほとんどの場合に満足できる結果を得
ることができる。 原料の粉砕・混合条件を前記のように湿式とし
たのは、例えば乾式による単純な混合方式では、
得られる粉末の含有酸素および含有炭素量が相当
に高くなると同時に、平均粒度も粗粒化するもの
であるが、湿式の方が、そして混合促進媒体の存
在する方が高純度粉末を得られるからである。 そして、この発明の方法における窒化反応のた
めのガス、すなわち加熱時の雰囲気は、還元、窒
化、および炭化反応、並びに固溶化反応を阻害し
ない雰囲気であれば、窒素を含むいずれの雰囲気
であつても良く、例えば、窒素と他の気体との混
合ガスあるいはアンモニアガス等を十分に供給さ
れた雰囲気でも実施が可能である。 この発明の方法において、酸化チタン原料とし
てアナターゼ型のものの代りにルチル型を使用す
ると、得られる複合炭窒化物固溶体粉末中の含有
酸素および遊離炭素量がいずれも0.5重量%以上
と高くなると同時に、平均粒度も2μm以上の粗
粒となり、また、無定形炭素粉末の代りに黒鉛粉
末を使用した場合は、酸化チタン原料の変更より
も影響は少ないが、得られる粉末中の含有炭素お
よび遊離炭素量がいずれも0.5重量%を越えると
ともに、平均粒度も粗粒化の傾向となる。 なお、本発明の方法においてチタン以外の4a、
5aおよび6a族元素のうちの少なくとも1種の元
素の原料として用いた金属粉末の代りに、炭化物
粉末を用いても、添加する無定形炭素量を調整す
ることによつて同等の結果を得ることができる。 この発明の方法における各成分の組成範囲につ
いては、目的とする複合炭窒化物固溶体粉末の含
有チタン量が約70重量%以下の範囲において特に
大きな効果を得ることができ、またその他の各成
分の完全固溶化範囲であればもちろん目的とする
効果が得られるが、この範囲外の成分組成におい
ても、理論的に固溶化する量まではほぼ完全に固
溶化すると同時に、高純度で均粒微細な粉末を得
ることができ、したがつて各成分の組成範囲は限
定されるものではない。 つぎに、この発明を、実施例によりさらに具体
的に説明する。 実施例 TiとTiNとWCの重量割合が35:30:35である
複合炭窒化物固溶体粉末を製造するために、アナ
ターゼ型酸化チタン(TiO2)粉末:854gと、金
属タングステン(W)粉末:329gと、カーボン
ブラツク粉末:345gとをボールミルに装入し、
さらに超硬ボール(5倍量)およびアセトンを加
えて、24時間の湿式混合を行なつた。この混合物
を減圧乾燥後、加圧成形し、窒素ガス気流中で加
熱昇温して、まず1300℃の温度にて1時間保持し
た後、引続き1800℃に加熱昇温し2時間保持し
た。 得られた加熱処理物を粉砕し、その粉末の分析
値並びに粒度を、その製造条件とともに試験番号
1として第1表に示した。 また、第1表には、チタンをベースとした、
4a、5aおよび6a族の元素を含む種々の組成の複
合炭窒化物固溶体粉末を製造するために、アナタ
ーゼ型酸化チタンと、4a、5aおよび6a族の元素
のうちの少なくとも1種の金属粉末と、他の上記
元素の酸化物粉末と、カーボンブラツク粉末と
を、目的とする複合炭窒化物固溶体粉末の成分組
成比に相当する割合にて配合したもので、試験番
号1のものと同様に処理して得られた粉末の分析
値と粒度も示した。但し、加熱温度は、1次加熱
では1200〜1400℃、2次加熱では1700〜2000℃の
間において、それぞれ違えて試験した。さらに、
試験番号1〜8のものについて、得られた粉末の
X線回折を行ない、基本的に炭窒化チタン相当の
回折線のみであることにより固溶化が完了されて
いることを確認し、その旨も表示した。 なお、第1表中の略記号は、 T・C:全炭素量、F・C:遊離炭素量、C・
C:結合炭素量(C・C=T・C−F・C)、
This invention is a titanium-based composite made of group 4a, 5a, and 6a elements, which has a low oxygen content and free carbon content, and a high nitrogen content and bonded carbon content, and is highly pure and has uniform grains. This invention relates to a method for producing carbonitrided complete solid solution powder. In recent years, in order to provide powder for powder metallurgy, abrasive materials, and other uses, titanium-based materials, as well as group 4a, 5a, and 6a elements, have been developed as hard powder members.
That is, the demand for a composite carbonitrided complete solid solution powder consisting of one or more elements selected from Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, and W is increasing. Traditionally titanium-based 4a, 5a and 6a
The method for producing a composite carbonitride solid solution powder consisting of group elements is as follows: After blending titanium and single carbide powders and nitride powders of group 4a, 5a, and 6a elements to the desired composition, the mixture is heated at high temperature. A method of solid solution treatment by heating, or a method of solid solution treatment using composite carbide or nitride has been adopted. However, in such conventional methods,
As mentioned above, since carbide powder and nitride powder are used as raw materials, it is necessary to perform solid solution treatment at least once. Even when the powder is sufficiently mixed, heating to a high temperature (preferably 2000°C or higher) is required to promote solid solution formation, and in particular, if the particle size of the powder is coarse, heating to a higher temperature is required. Naturally, such high-temperature heating causes the problem that even if solid solution formation is completed, the powder particles grow, and the particles become coarse due to the progress of sintering between the particles. In addition, without going through the intermediate process of manufacturing carbides and nitrides of titanium and other elements,
Until now, there have been few notable reports on methods for directly producing composite carbonitride solid solution powders based on titanium and composed of group 4a, 5a, and 6a elements, much less using oxides as raw materials for titanium and other elements. At present, no interesting reports have yet been found regarding the method for producing composite carbonitride solid solution powder using . By the way, although it is different from the production of the composite carbonitride solid solution powder described above, titanium oxide is used as a raw material, carbon is added as a reducing agent and carbonizing agent, and carbonization is performed by heating it in a non-oxidizing atmosphere. Methods for producing titanium powder are already known;
On the other hand, it has been reported that titanium nitride powder can be produced by adding carbon as a reducing agent to titanium oxide and heating it in a nitrogen-containing atmosphere. Attempts have been made to produce titanium carbonitride solid solution powder by adding a carbonizing agent or a carbonizing agent and heating the mixture in a nitrogen-containing atmosphere. However, in the method of producing titanium carbide powder or titanium nitride powder from titanium oxide as described above, oxygen tends to dissolve into titanium carbide or titanium nitride, resulting in high oxygen content and residual free carbon content. Therefore, there is a problem in that it is extremely difficult to produce titanium carbide powder with a high amount of bonded carbon or titanium nitride powder with a high content of nitrogen. The conditions have to be complicated and strict, and as a result, not only is the process unsuitable for industrial production in terms of equipment and economy, but also another problem arises in that it is impossible to obtain a desirable fine powder. However, based on this, one or more of titanium oxides and metal powders of group 4a, 5a, and 6a elements, and one or more oxides of the above elements other than the metal powders are required. The same applies when attempting to directly produce a composite carbonitride solid solution powder by adding a reducing agent or a carbonizing agent to a mixture mixed according to the conditions and heating the mixture in a nitrogen-containing atmosphere. For these reasons, it is difficult to produce with high productivity a composite carbonitride solid solution powder with a low content of oxygen and residual free carbon, and a high content of nitrogen and bonded carbon, and which has uniform and fine grains. When producing titanium-based composite carbonitride solid solution powder containing group 4a, 5a and 6a elements, using oxides as all raw materials is more difficult as complex reactions proceed in parallel at once. It was accompanied by many difficulties. From the above-mentioned viewpoint, the inventors of the present invention have developed a method of producing high-gun strength, fine, uniform grains without going through complicated processing steps.
After repeated trial and error research to find a cost-effective way to produce titanium-based composite carbonitride solid solution powders containing group 4a, 5a, and 6a elements, we have discovered that their oxides can be used as a source of titanium and other elements. In addition, a metal powder is used as at least one of the other element sources, a carbon source is added as a reducing and carbonizing agent, and the material is heated in a nitrogen-containing atmosphere. By organically intertwining and managing the settings of raw material mixing conditions, heating conditions, etc., it is possible to carry out the solid solution reaction at the same time as reduction, carbonization, and nitridation, and also to achieve satisfactory purity and particle size. This led to the discovery that a composite carbonitride solid solution powder can be obtained. Therefore, this invention has been made based on the above findings, and uses anatase-type titanium oxide powder as a titanium raw material to obtain the composition of the target composite carbonitride solid solution powder, and uses group 4a (Cr,
As the raw materials for one or more elements selected from Mo, W), metal powder is used as the raw material for at least one element, and oxides are used as the raw materials for the other elements. Add an amount of amorphous carbon powder necessary to reduce the carbonitride and carbonize it to the composition of the target composite carbonitride solid solution,
After thoroughly grinding and mixing these in a wet process and drying, the resulting mixed powder is placed in a nitrogen-containing atmosphere.
Heating at a temperature of 1200-1400℃, then further
By heating to a temperature of 1,700 to 2,000℃, solid solution treatment is performed simultaneously with reduction, carbonization, and nitridation, and the amount of oxygen and residual free carbon is as low as 0.5% by weight or less, and the total amount of nitrogen and bound carbon is low. A titanium-based titanium-based material with high purity and an average grain size of 2 μm or less, essentially containing no coarse particles of 2 μm or more and having an average particle size of 2 μm or less.
The present invention is characterized in that it produces a composite carbonitride solid solution powder containing group 5a and 6a elements. In the method of this invention, as described above, anatase type titanium oxide is used and amorphous carbon powder is used as the carbon source. There are two types of commercially available titanium oxide powder: one with a rutile crystal structure and one with an anatase crystal structure. It is known that it converts to rutile form at around 800℃, even in the coexistence of a carbon source.On the other hand, as an industrial commercial product of high-purity carbon, graphite powder is There are two types of titanium oxide: anatase and amorphous carbon powder (e.g. carbon black), and it is known that amorphous carbon converts into graphite at temperatures above 1300°C when heated, but titanium oxide is anatase. type, other group 4a, 5a and 6a elements are used as oxides, metal powder is employed to supply at least one of the other elements, and carbon black is used as the carbon source. ,reduction,
The specific reason why the carbonization and nitridation reactions are promoted as well as the solid solution reaction is still not clear. In particular, anatase-type titanium oxide crystallizes into the rutile type at about 800℃, which is before the temperature at which reduction by carbon starts. Carbon black, which is amorphous carbon, also begins to convert into graphite, although it is not completely converted into crystals, at temperatures above about 1,300°C, which is the temperature at which lower titanium oxide is formed during the reduction process and above the start of carbonization. Considering this fact, it can be assumed that the reaction promotion effect is produced by creating a mechanism that promotes the solid phase diffusion reaction during heating when such specific raw materials are mixed. This seems to be due to a mechanism other than the improvement of mixing due to simple particle size reduction, such as mechanochemical phenomena, which occurred to a greater extent than in the case of other combinations of raw materials. This can be understood from the fact that the mixing conditions have a large influence, but in this invention, the reaction acceleration effect was secured with this best combination of raw materials, and the mixing conditions of these raw materials also ensured that the effect of promoting the reaction was further improved. It is considered that the above effects were enhanced and the reaction was sufficiently promoted. Furthermore, in the method of the present invention, the heating conditions also have a great influence on the quality of the product. Of course, if you use anatase-type titanium oxide and amorphous carbon powder and add at least one metal powder and the other oxide as raw materials for group 4a, 5a, and 6a elements, you can heat it to 1700-2000℃ in a nitrogen-containing atmosphere. However, reduction, carbonization and nitridation reactions are accelerated,
Although it is possible to obtain a highly pure powder with low content of oxygen and free carbon, and high content of nitrogen and bound carbon, and even grain size, the solution reaction is incomplete and a higher temperature is required to complete the solution. When heat treatment is performed, a phenomenon occurs in which the powder particle size becomes coarser. However, by dividing this heating into two stages, first performing primary heating at a temperature of 1200 to 1400°C, and then performing secondary heating at a temperature of 1700 to 2000°C, the solid solution reaction can be prevented. It can be promoted and completed. The reason why the heating temperature was limited to the above value was 1.
The temperature in the next heating is less than 1200℃, or
This is because if the value exceeds 1400°C, the desired effect of promoting the solid solution reaction cannot be obtained in any case, and in secondary heating,
The lower the temperature, the finer the average particle size of the powder, but the higher the amount of oxygen and carbon contained.
If the temperature is lower than 1700℃, the oxygen content will be more than 0.5% by weight, making it impossible to obtain the desired quality.
On the other hand, if the temperature exceeds 2000°C, it becomes difficult to suppress the average particle size of the powder to 2 μm or less. In the method of this invention, the reason why solid solution formation is promoted by adding primary heating as described above has not been fully elucidated. However, when heated rapidly in a nitrogen-containing atmosphere and maintained at 1700°C or higher, the blended anatase-type titanium oxide and other elemental oxide powders undergo reduction, carbonization, and nitridation reactions with amorphous carbon. At the same time, the solid solution reaction proceeds, but the elements added in the form of metal powder seem to promote the carbonization reaction, but make the solid solution reaction incomplete.
When primary heating is performed in the temperature range of 1200 to 1400℃, the added metal powder remains as it is or is partially carbonized depending on the type of element and exists as a carbide in the temperature range below 1200℃. It is thought that a solid-phase diffusion reaction occurs with other blended oxides or reduced lower oxides, resulting in the effect of promoting solid solution formation. In addition, the primary heating is in the temperature range of 1200 to 1400℃.
However, as long as the temperature is kept at least within this temperature range for a certain period of time, the solution reaction will not occur under any heating conditions, such as by gradually increasing the temperature within this temperature range. It is promoted. And this one
The holding time for the secondary heating depends on various factors, such as the ratio of all metal powders added as raw materials for group 4a, 5a, and 6a elements, the relationship between the total amount of reactants and the heating method, and the heating conditions before and after the primary heating temperature range. Although it varies depending on the conditions and cannot necessarily be limited,
Heating for 10 minutes or more is preferable, and in particular, heating for 1 hour or more will give satisfactory results in most cases. The reason why we set the raw material grinding and mixing conditions to the wet method as described above is because, for example, a simple dry mixing method would
Although the oxygen and carbon content of the obtained powder becomes considerably high, and the average particle size also becomes coarse, the wet process and the presence of a mixing promoting medium yield a highly pure powder. It is. The gas for the nitriding reaction in the method of the present invention, that is, the atmosphere during heating, may be any atmosphere containing nitrogen as long as it does not inhibit the reduction, nitriding, and carbonization reactions, and the solid solution reaction. For example, it can be carried out in an atmosphere sufficiently supplied with a mixed gas of nitrogen and other gases or ammonia gas. In the method of this invention, when rutile type titanium oxide is used instead of anatase type as the raw material for titanium oxide, the content of oxygen and free carbon in the resulting composite carbonitride solid solution powder are both high, at 0.5% by weight or more, and at the same time, The average particle size also becomes coarse particles of 2 μm or more, and if graphite powder is used instead of amorphous carbon powder, the effect is less than changing the titanium oxide raw material, but the amount of contained carbon and free carbon in the resulting powder decreases. exceeds 0.5% by weight in all cases, and the average particle size also tends to become coarser. In addition, in the method of the present invention, 4a other than titanium,
Even if carbide powder is used instead of the metal powder used as a raw material for at least one element among Group 5a and 6a elements, equivalent results can be obtained by adjusting the amount of amorphous carbon added. Can be done. Regarding the composition range of each component in the method of this invention, particularly large effects can be obtained when the amount of titanium contained in the target composite carbonitride solid solution powder is approximately 70% by weight or less; Of course, the desired effect can be obtained as long as it is in the complete solution range, but even with component compositions outside this range, the theoretical amount can be almost completely dissolved, and at the same time, high purity, uniform grains, and fine particles can be obtained. A powder can be obtained and therefore the composition range of each component is not limited. Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. Example In order to produce a composite carbonitride solid solution powder in which the weight ratio of Ti, TiN, and WC is 35:30:35, anatase-type titanium oxide (TiO 2 ) powder: 854 g and metallic tungsten (W) powder: Charge 329g and 345g of carbon black powder into a ball mill,
Furthermore, a carbide ball (5 times the amount) and acetone were added, and wet mixing was performed for 24 hours. This mixture was dried under reduced pressure, then pressure molded, heated in a nitrogen gas stream, held at a temperature of 1300°C for 1 hour, and then heated to 1800°C and held for 2 hours. The obtained heat-treated product was pulverized, and the analysis values and particle size of the powder are shown in Table 1 as Test No. 1 along with the manufacturing conditions. Table 1 also shows titanium-based
In order to produce composite carbonitride solid solution powders of various compositions containing elements of groups 4a, 5a and 6a, anatase titanium oxide and a metal powder of at least one of the elements of groups 4a, 5a and 6a are combined. , other oxide powders of the above elements, and carbon black powder were blended in a ratio corresponding to the component composition ratio of the target composite carbonitride solid solution powder, and treated in the same manner as Test No. 1. The analytical values and particle size of the powder obtained are also shown. However, the heating temperature was 1200 to 1400°C for primary heating and 1700 to 2000°C for secondary heating. moreover,
For test numbers 1 to 8, the obtained powders were subjected to X-ray diffraction, and it was confirmed that solid solution formation had been completed by basically showing only diffraction lines corresponding to titanium carbonitride, and this fact was also confirmed. displayed. In addition, the abbreviations in Table 1 are: T・C: total carbon content, F・C: free carbon content, C・
C: amount of bonded carbon (C・C=T・C−F・C),

【表】 を示すものであり、また、平均粒度はFisher社
Sub−Sieve Sizer測定値である。 また、このようにして得られた本発明による複
合炭窒化物固溶体粉末と、従来法による炭化チタ
ンと炭化タングステンの固溶体粉末と窒化チタン
粉末を原料として固溶化処理した複合炭窒化物固
溶体粉末の粒度および粒形を比較するために、そ
れぞれの走査型電子顕微鏡写真を第1図および第
2図に示した。 第1表に示した結果からも明らかなように、原
料たる酸化チタンとしてアナターゼ型のものを、
4a、5aおよび6a族の元素のうち少なくとも1種
は金属粉末、他の元素は酸化物粉末、および炭素
源としてカーボンブラツクを用い、湿式によつて
十分に粉砕・混合を行なつた混合物を、窒素含有
雰囲気中で1200〜1400℃の温度に加熱保持後、引
続き1700〜2000℃の温度に昇温保持することによ
り、含有素量および遊離炭素量が0.5重量%以下
と低く、したがつて含有窒素量と結合炭素量の合
計量が理論値に近い高純度の複合炭窒化物固溶体
粉末を、平均粒度2.0μm以下の均粒微細なものと
して製造し得ることがわかる。 さらに、第1図および第2図からは、本発明の
方法による複合炭窒化物固溶体粉末は、従来法た
る各種炭化物粉末および窒化物粉末を高温加熱に
より固溶化せしめた粉末のように角張つた大きな
粗粒子を含む粒度分布の広いものではなく、極め
て均一な粒形および粒度を有しているものである
ことがわかる。 なお、上記実施例における無定形炭素の添加量
は、式 TiO2+2C+1/2N2→TiN+2CO という窒化チタン生成反応、およびTiO2、ZrO2
HfO2、V2O5、Nb2O5、Ta2O5、Cr2O3、MoO3
るいはWO3の各酸化物またはZr、Hf、V、Nb、
Ta、Cr、MoあるいはWの各金属と炭素の反応
系からTiC、ZrC、HfC、VC、NbC、TaC、
Cr3C、MoCあるいはWCの炭化物、およびCOの
生成系が生ずる反応式で計算される理論量の約99
%であつたが、この添加量は、種々の要因、例え
ば加熱雰囲気中の含有酸素量とか、約1300℃以下
の温度における昇温速度等の条件によつて最適添
加量が決められるものであり、一定値に定めるべ
きものではなかつた。 上述のように、この発明によれば、格別な設備
を要したり、複雑な処理工程を経ることなく、均
一粒度で、微細な、しかも高純度の、チタンをベ
ースとするとともに4a、5aおよび6a族元素を含
む複合炭窒化物固溶体粉末を低価格で製造するこ
とができ、その用途がさらに拡大できるなど工業
上有用な効果がもたされるのである。
[Table] shows the average particle size according to Fisher Co., Ltd.
This is the Sub-Sieve Sizer measurement value. In addition, the particle size of the composite carbonitride solid solution powder obtained in this way according to the present invention and the composite carbonitride solid solution powder obtained by solid solution treatment using solid solution powder of titanium carbide and tungsten carbide and titanium nitride powder as raw materials by the conventional method. In order to compare the grain shapes, scanning electron micrographs of each are shown in FIGS. 1 and 2. As is clear from the results shown in Table 1, anatase type titanium oxide is used as the raw material.
At least one of the elements of groups 4a, 5a and 6a is a metal powder, the other elements are an oxide powder, and carbon black is used as a carbon source, and a mixture is sufficiently pulverized and mixed by a wet method. By heating and holding at a temperature of 1200 to 1400°C in a nitrogen-containing atmosphere and then raising and holding the temperature to a temperature of 1700 to 2000°C, the content and free carbon content are as low as 0.5% by weight or less. It can be seen that a highly pure composite carbonitride solid solution powder in which the total amount of nitrogen and bound carbon is close to the theoretical value can be produced as a fine, uniform particle with an average particle size of 2.0 μm or less. Furthermore, from FIG. 1 and FIG. 2, it can be seen that the composite carbonitride solid solution powder produced by the method of the present invention has angular, large particles similar to the powder produced by the conventional method, in which various carbide powders and nitride powders are made into a solid solution by high-temperature heating. It can be seen that the particles do not have a wide particle size distribution including coarse particles, but have extremely uniform particle shapes and particle sizes. In addition, the amount of amorphous carbon added in the above example is based on the titanium nitride production reaction of the formula TiO 2 + 2C + 1/2N 2 →TiN + 2CO, and TiO 2 , ZrO 2 ,
Each oxide of HfO 2 , V 2 O 5 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 , Cr 2 O 3 , MoO 3 or WO 3 or Zr, Hf, V, Nb,
From reaction systems of Ta, Cr, Mo or W metals and carbon, TiC, ZrC, HfC, VC, NbC, TaC,
Approximately 99% of the theoretical amount calculated by the reaction equation that produces Cr 3 C, MoC or WC carbide, and a CO production system.
%, but the optimum amount to be added is determined by various factors, such as the amount of oxygen in the heating atmosphere and the rate of temperature increase at temperatures below about 1300°C. , it was not something that should be set at a constant value. As described above, according to the present invention, 4a, 5a, and 4a, 5a, and 4a, 5a, and A composite carbonitride solid solution powder containing Group 6a elements can be produced at a low cost, and its uses can be further expanded, providing industrially useful effects.

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

第1図は本発明の方法によるTiC:TiN:WC
の重量比が35:30:35の複合炭窒化物固溶体粉末
の走査型電子顕微鏡による粒形写真、第2図は従
来法による複合炭窒化物粉末の走査型電子顕微鏡
による粒形写真である。
Figure 1 shows TiC:TiN:WC according to the method of the present invention.
Fig. 2 is a scanning electron micrograph of a composite carbonitride solid solution powder with a weight ratio of 35:30:35. Figure 2 is a scanning electron micrograph of a composite carbonitride powder obtained by a conventional method.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 酸化チタン粉末に、所定量のTiを除く元素
周期律表の4a、5a、および6a族からなる群のう
ちの1種以上の金属粉末、あるいは前記群のうち
の1種以上の金属粉末および前記群のうちの1種
以上の金属酸化物粉末と、同じく所定量の炭素粉
末を配合し、湿式で粉砕・混合し、乾燥した後、
窒素含有雰囲気中で、1200〜1400℃の温度に加熱
し、さらに1700〜2000℃の温度に加熱して、還
元、炭化、窒化、および固溶化を行なわしめるこ
とからなる複合炭窒化物固溶体粉末の製造法にお
いて、 上記酸化チタン粉末および炭素粉末として、そ
れぞれアナターゼ型酸化チタン粉末および無定形
炭素粉末を使用することにより、含有酸素量およ
び残存遊離炭素量の低減、並びに含有窒素量およ
び結合酸素量の高含有化をはかることを特徴とす
る高純度かつ均粒微細なTiと、上記群のうちの
1種以上の金属の複合炭窒化物固溶体粉末の製造
法。
[Scope of Claims] 1 Titanium oxide powder contains a predetermined amount of one or more metal powders from the group consisting of groups 4a, 5a, and 6a of the periodic table of elements excluding Ti, or one of the above groups. After blending one or more metal powders and one or more metal oxide powders from the above group with a predetermined amount of carbon powder, wet grinding and mixing, and drying,
Composite carbonitride solid solution powder is heated in a nitrogen-containing atmosphere to a temperature of 1200 to 1400°C, and further heated to a temperature of 1700 to 2000°C to perform reduction, carbonization, nitridation, and solid solution formation. In the manufacturing method, by using anatase-type titanium oxide powder and amorphous carbon powder as the titanium oxide powder and carbon powder, respectively, the amount of oxygen content and the amount of residual free carbon can be reduced, and the amount of nitrogen content and the amount of combined oxygen can be reduced. A method for producing a composite carbonitride solid solution powder of high-purity and uniformly fine-grained Ti and one or more metals from the above group, characterized by a high content.
JP9708582A 1982-06-07 1982-06-07 FUKUGOTANCHITSUKABUTSUKOYOTAIFUNMATSUNOSEIZOHO Expired - Lifetime JPH0233647B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9708582A JPH0233647B2 (en) 1982-06-07 1982-06-07 FUKUGOTANCHITSUKABUTSUKOYOTAIFUNMATSUNOSEIZOHO

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9708582A JPH0233647B2 (en) 1982-06-07 1982-06-07 FUKUGOTANCHITSUKABUTSUKOYOTAIFUNMATSUNOSEIZOHO

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58213619A JPS58213619A (en) 1983-12-12
JPH0233647B2 true JPH0233647B2 (en) 1990-07-30

Family

ID=14182798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9708582A Expired - Lifetime JPH0233647B2 (en) 1982-06-07 1982-06-07 FUKUGOTANCHITSUKABUTSUKOYOTAIFUNMATSUNOSEIZOHO

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0233647B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63190704A (en) * 1987-02-03 1988-08-08 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd Production of titanium carbide nitride powder
JPS6445706A (en) * 1987-08-17 1989-02-20 Sumitomo Electric Industries Production of composite carbon nitride
DD295400A5 (en) * 1990-06-20 1991-10-31 ��������@��@����������@��@��@����������@���������k�� CARBONITRIDE FRACTURES OF TRANSITION METALS TITANIUM, MOLYBDAEN AND / OR TUNGSTEN AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
KR100792190B1 (en) * 2005-04-19 2008-01-07 재단법인서울대학교산학협력재단 Solid solution powder without a core structure, a manufacturing method thereof, cermet powder including the solid solution powder, a manufacturing method thereof, a ceramic sintered body and cermet without a core structure using the solid powder and the powder for cermet

Also Published As

Publication number Publication date
JPS58213619A (en) 1983-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100769348B1 (en) Ultrafine Tungsten Carbide-Cobalt Composite Powder
JP2000512688A (en) Metal carbide-Group VIII metal powder and method for producing the same
KR100346762B1 (en) PRODUCTION METHOD FOR NANOPHASE WC/TiC/Co COMPOSITE POWDER
US7465432B2 (en) Fine tungsten carbide powder and process for producing the same
DE19704242C1 (en) Carbonitride powder, process for their preparation and their use
JP3963649B2 (en) Method for producing tungsten carbide by vapor-phase carburization
US4454105A (en) Production of (Mo,W) C hexagonal carbide
JP2018165234A (en) Method for producing particulate tungsten carbide powder
JPH021762B2 (en)
JPH0233647B2 (en) FUKUGOTANCHITSUKABUTSUKOYOTAIFUNMATSUNOSEIZOHO
JPH021761B2 (en)
JP6953157B2 (en) Fine Tungsten Carbide Powder
CN1485450A (en) Method for producing WC-Fe composite powder of ultra fine grain by tungsten alloy scrap
JP2012096971A (en) Method for manufacturing superfine and homogeneous titanium-based carbonitride solid solution powder
JP4405694B2 (en) Titanium carbonitride powder and method for producing the same
JP2026509564A (en) Low-oxygen vanadium aluminum carbide max and method for producing the same
JP4023711B2 (en) Method for producing high purity fine tungsten carbide powder without the need for a grinding step
JP2958851B2 (en) Method for producing fine chromium carbide
JPS6221723B2 (en)
JPH07233406A (en) Method for producing ultrafine composite raw material powder for cemented carbide
JPS59445B2 (en) Method for producing composite carbonitride solid solution containing Ti and W
CA2304101A1 (en) Method for producing an abrasive grain
JPS6152081B2 (en)
KR100546040B1 (en) Manufacturing Method Of Titanium Carbide Powder
JPH0375485B2 (en)