JPH0567690B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明の製造法によりて製造した本発明のウイ
スカー複合硬質炭化物焼結体は、従来から市販さ
れている炭化タングステン・炭化チタン等の炭化
物焼結体と同じ分野において利用される材料であ
る。

〔従来の技術〕

従来市販されている炭化タングステン焼結体或
いは炭化チタン焼結体等の炭化物焼結体の基本的
製造技術は、炭化タングステン粉末または炭化チ
タン粉末等の硬質炭化物の粉末に結合材とするコ
バルト粉末を添加した混合粉末を、ボールミルに
て水素ガス或はベンゼン等を加えて混合粉砕す
る。次いで、混合粉末にパラフイン等の結合剤を
添加し混合して3ton／cm²程度の圧力にて加圧成形
する。次いで成形体を水素ガス中にて900℃程度
の温度に加熱して予備焼結体を生成する。次い
で、予備焼結体を真空炉中にて1000℃程度の温度
に加熱して真空焼結体を生成する。次いで、真空
焼結体を熱間静水圧プレス装置にて1.5ton／cm²程
度の圧力にて静水圧加圧すると共に1470℃程度の
温度に加熱して本焼結を行う方法である。具体的
には、硬質炭化物粉末としては２種以上の硬質炭
化物粉末が使用され、また結合材粉末としてはニ
ツケル粉末等も使用されている。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

前項にて説明したように、従来の炭化タングス
テン焼結体或いは炭化チタン焼結体は、炭化タン
グステン・炭化チタン等の粉末とコバルト等の結
合材金属の粉末との混合粉末を1350℃以上の温度
にて加熱すると共に1ton／cm²以上の圧力にて加圧
する高温高圧下で焼結して製造されている。其の
焼結体を構成している炭化タングステン・炭化チ
タン等の硬質炭化物と、コバルト等の結合材金属
とは夫々に固有の体積膨脹率を有していることに
より、夫々が相互に異なる体積膨脹度を生成して
いて、其の焼結体の内部に歪を生じているのであ
る。斯様に焼結体の内部に歪が生成していること
により其の焼結体は脆性を内蔵していることにな
る。即ち、焼結体の内部に歪に基く脆性を内蔵し
ていることが其の焼結体を工具として使用する場
合に於ける衝撃により大小の亀裂あるいは大小の
欠損が誘発される原因となつており、其の原因の
発生を抑制する方法が開発されていないことが本
発明が解決しようとする問題点である。

〔問題点を解決するための手段〕

前項にて説明したような問題点を解決するため
に、本発明においては、炭化珪素ウイスカー其の
他の硬質物ウイスカーのうちより分散複合材とし
て選択した硬質物ウイスカーの集合物と炭化珪素
微粉末、其の他の硬質物微粉末のうちより分散複
合助材として選択した硬質物微粉末との混合物を
極性の高い水またはメチルアルコール等の溶媒の
中に投入し撹拌して分散混合液を生成し、次い
で、其の分散混合液を加熱して溶媒を気化させて
分散混合物を生成し、次いで其の分散混合物を炭
化タングステン・炭化チタン・炭化珪素・炭化ク
ロム・其の他の硬質炭化物のうちより選択した１
種または２種以上の硬質炭化物の粉末を混合する
と共にコバルト・ニツケル・鉄・クロム・モリブ
デン・其の他の金属のうちより結合材として選択
した１種または２種以上の金属の粉末を混合して
焼結用原料を生成し、次いで、其の焼結用原料を
従来公知の方法によつて焼結して硬質物ウイスカ
ー単繊維の多数個が分散混合しているウイスカー
複合硬質炭化物焼結体を生成し、其の生成した焼
結体においては、結合材金属粉末の液相焼結組織
が個々の硬質物ウイスカー単繊維および個々の硬
質炭化物粒子および個々の硬質物微粒子に液相焼
結してウイスカー複合硬質炭化物焼結体を構成し
ていて、其のウイスカー複合硬質炭化物焼結体を
用いて形成した工具を使用して切削作業等を行う
場合に、其の工具を形成しているウイスカー複合
硬質炭化物焼結体の中に均等に分散している硬質
物ウイスカー単繊維の多数個が工具内に発生せん
とする大小の亀裂あるいは大小の欠損の発生を抑
制する機能を利用して問題点を解決しようとする
ものである。

〔作用〕

高い抗張力を有する炭化珪素ウイスカーまたは
窒化珪素ウイスカー等の硬質物ウイスカーのうち
より分散複合材として選択した硬質物ウイスカー
の２次凝集物の集合物と、炭化珪素微粉末または
窒化珪素微粉末等のうちより分散複合助材として
選択した硬質物微粉末と、を混合した混合物を極
性の高い水またはメチルアルコール等の溶媒の中
に投入し混合し撹拌し解繊して分散混合液を生成
し、次いで、其の分散混合液を加熱して溶媒を気
化させて除いて分散混合物を生成し、次いで其の
分散混合物を炭化タングステン・炭化チタン・炭
化クロム・炭化珪素・其の他の硬質炭化物のうち
より選択した１種または２種以上の硬質炭化物の
粉末とコバルト・ニツケル・鉄・クロム・モリブ
デン・其の他の金属のうちより結合材として選択
した１種または２種以上の金属の粉末との混合粉
末に加えて入念に撹拌して混合物を生成し、其の
混合物をウイスカー複合硬質炭化物焼結体を製造
する焼結用原料とする。斯様に生成した焼結用原
料を従来公知の方法により、焼結用原料にパラフ
イン等の結合剤を添加混合した混合物を3ton／cm²
以上の圧力にて加圧成形する。次いで、其の成形
体を水素ガス中にて900℃程度の温度にて加熱し
て予備焼結体を生成する。次いで、予備焼結体を
真空炉中にて1000℃程度の温度にて加熱して真空
焼結体を生成する。次いで、真空焼結体を熱間静
水圧プレス装置にて1.5ton／cm²程度の圧力にて静
水圧加圧すると共に、1470℃程度の温度にて加熱
して本焼結を行う。其の焼結作業を行つて得られ
る焼結体は、焼結作業において生成した結合材金
属粉末焼結組織が個々の硬質炭化物粒子および分
散複合材である個々の硬質物ウイスカー単繊維お
よび分散複合助材である個々の硬質物微粒子に液
相焼結して複合焼結組織体を構成しているウイス
カー複合硬質炭化物焼結体を生成する。斯様にし
て生成したウイスカー複合硬質炭化物焼結体を構
成している硬質炭化物粒子の多数個と、分散複合
材である硬質物ウイスカー単繊維と分散複合助材
である硬質物微粒子と結合材金属粉末焼結組織と
は夫々に固有の体積膨脹率を有しているので、其
のウイスカー複合硬質炭化物焼結体の内部に歪を
内蔵している。斯様に歪を内蔵している焼結体を
もつて製作した工具を用いて切削作業等の作業を
行うときは上記の歪が其の焼結体に大小の亀裂あ
るいは大小の欠損を誘発せんとするのであるが、
本焼結体であるウイスカー複合硬質炭化物焼結体
においては、其の焼結体の内部に抗張力の高い硬
質物ウイスカー単繊維の多数個が均等に分散し結
合していて大小の亀裂あるいは大小の欠損の発生
を抑制する機能を発揮させるように作用すること
となる。

〔実施例〕 実施例 １ 分散複合材とする硬質物ウイスカーとして炭化
珪素ウイスカー２次凝集物の集合物を50重量％
と、分散複合助材とする炭化珪素微粉末を50重量
％と、の割合にて混合した混合物を、極性の高い
溶媒である水の中に投入し混合し撹拌し解繊して
分散混合液を生成し、次いで其の分散混合液を加
熱して水を気化させて除いて分散混合物を生成し
た。次いで其の分散混合物を12重量％と、炭化タ
ングステン粉末を74重量％と、炭化チタン粉末を
６重量％と、コバルト粉末を８重量％と、の割合
にて混合して混合物を生成し、其の混合物を焼結
用原料とした。次いで、斯様に配合した焼結用原
料を成形プレス装置を用いて5ton／cm²の圧力にて
加圧成形した。次いで其の成形体を水素ガス中に
て900℃の温度にて加熱して予備焼結体を生成し
た。次いで予備焼結体を真空炉中にて1000℃の温
度にて加熱して真空焼結体を生成した。次いで真
空焼結体を熱間静水圧プレス装置にて1.5ton／cm²
の圧力にて静水圧加圧すると共に、1480℃の温度
にて加熱して本焼結を行つた。得た本焼結体は、
焼結作業において生成したコバルト粉末の液相焼
結組織が個々の炭化タングステン粒子および個々
の炭化チタン粒子および個々の炭化珪素ウイスカ
ー単繊維および個々の炭化珪素微粒子に液相焼結
して複合焼結組織体を構成している炭化珪素ウイ
スカー複合炭化タングステン・炭化チタン・炭化
珪素焼結体であるウイスカー複合硬質炭化物焼結
体であつた。

実施例 ２ 分散複合材とする硬質物ウイスカーとして炭化
珪素ウイスカー２次凝集物の集合物を55重量％
と、分散複合助材とする炭化珪素微粉末を45重量
％と、の割合にて混合した混合物を極性の高い溶
媒である水の中に投入し混合し撹拌し解繊して分
散混合液を生成し、次いで、其の分散混合液を加
熱して水を気化させて除いて分散混合物を生成し
た。次いで、其の分散混合物を12重量％と、炭化
タングステン粉末を65重量％と、炭化チタン粉末
を９重量％と、炭化タンタル粉末を６重量％と、
コバルト粉末を８重量％と、の割合にて混合して
混合物を生成した。其の混合物を焼結用原料とし
た。次いで斯様に配合した焼結用原料を成形プレ
ス装置を用いて6ton／cm²の圧力にて加圧成形し、
次いで其の成形体を水素ガス中にて900℃の温度
にて加熱して予備焼結体を生成した。次いで其の
予備焼結体を真空炉中にて1000℃の温度にて加熱
して真空焼結体を生成した。次いで其の真空焼結
体を熱間静水圧プレス装置を用いて1.7ton／cm²の
圧力にて静水圧加圧すると共に1480℃の温度にて
加熱して本焼結を行つた。得た本焼結体は、焼結
作業において生成したコバルト粉末の液相焼結組
織が個々の炭化タングステン粒子および個々の炭
化タンタル粒子および個々の炭化珪素ウイスカー
単繊維および個々の炭化珪素微粒子に液相焼結し
て複合焼結組織体を構成している炭化珪素ウイス
カー複合炭化タングステン・炭化チタン・炭化タ
ンタル・炭化珪素焼結体であるウイスカー複合硬
質炭化物焼結体であつた。

実施例 ３ 分散複合材とする硬質物ウイスカーとして炭化
珪素ウイスカー２次凝集物の集合物を55重量％
と、分散複合助材とする炭化珪素微粉末を45重量
％と、の割合にて混合した混合物を極性の高い溶
媒である水の中に投入し混合して撹拌し解繊して
分散混合液を生成し、次いで其の分散混合物を加
熱して水を気化させて除いて分散混合物を生成し
た。次いで其の分散混合物を12重量％と、炭化タ
ングステン粉末を50重量％と、炭化チタン粉末を
18重量％と、炭化タンタル粉末を12重量％と、コ
バルト粉末を８重量％と、の割合にて混合して混
合物を生成し、其の混合物を焼結用原料とした。
次いで、斯様に配合した焼結用原料を成形プレス
装置を用いて7ton／cm²の圧力にて加圧成形し、次
いで其の成形体を水素ガス中にて900℃の温度に
て加熱して予備焼結体を生成した。次いで其の予
備焼結体を真空炉中にて1000℃の温度に加熱して
真空焼結体を生成した。次いで其の真空焼結体を
熱間静水圧プレス装置を用いて1.6ton／cm²の圧力
にて静水圧加圧すると共に1480℃の温度にて加熱
して本焼結を行つた。得た本焼結体は、焼結作業
において生成したコバルト粉末の液相焼結組織が
個々の炭化タングステン粒子および個々の炭化チ
タン粒子および個々の炭化タンタル粒子および
個々の炭化珪素ウイスカー単繊維および個々の炭
化珪素微粒子に液相焼結して複合焼結組織体を構
成している炭化珪素ウイスカー複合炭化タングス
テン・炭化チタン・炭化タンタル・炭化珪素焼結
体であるウイスカー複合硬質炭化物焼結体であつ
た。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明の方法により製
造した本発明のウイスカー複合硬質炭化物焼結体
は、各種硬質炭化物粒子の多数個と分散複合材と
する硬質物ウイスカー単繊維の多数個と分散複合
助材とする硬質物微粒子の多数個との混合体にお
ける個々の粒子および個々の単繊維に結合材とす
る金属粉末の液相焼結組織が液相焼結して複合焼
結組織体を構成して成るものであつて其の複合焼
結組織体を構成している各種炭化物粒子の多数個
と分散複合材である硬質物ウイスカー単繊維の多
数個と分散複合助材である硬質物微粒子の多数個
と結合材である金属粉末の焼結組織とが夫々の固
有の体積膨脹率を有していることにより、斯様な
複合焼結組織体より成る焼結体を用いて製作した
工作を形成している焼結体の内部には歪が生成し
ているので、其の工具の内部は切削作業時の衝撃
に伴う大小の亀裂あるいは大小の欠損が発生する
直前の状態にある。本発明に係るウイスカー複合
硬質炭化物焼結体を用いた斯様な状態にある工具
においては、工具の内部に均等に分散している高
い抗張力を有する硬質物ウイスカー単繊維の多数
個が、工具を形成している複合焼結組織体におけ
る個々の各種粒子および金属焼結組織に結合して
いるので、其の工具を形成している複合焼結組織
体の内部に大小の亀裂あるいは大小の欠損が発生
することが抑制される。従つて、本発明のウイス
カー複合硬質炭化物焼結体はこれを用いて製作し
た工具における亀裂や欠損の発生を少なくし工具
の有効利用率を著しく高める効果を奏するもので
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炭化珪素ウイスカー其の他の硬質物ウイスカ
   ーのうちより分散複合材として選択した硬質物ウ
   イスカーの２次凝集物の集合物を30重量％乃至70
   重量％と、炭化珪素微粉末其の他の硬質物微粉末
   のうちより分散複合助材として選択した硬質物微
   粉末を70重量％乃至30重量％と、の割合範囲内よ
   り選定した割合にて混合した混合物を、極性の高
   い水またはメチルアルコール等の溶媒の中に投入
   し混合し撹拌し解繊して分散混合液を生成し、次
   いで、其の分散混合液を加熱して溶媒を気化させ
   て除いて分散混合物を生成し、次いで其の分散混
   合物を30重量％乃至５重量％と炭化タングステ
   ン・炭化チタン・炭化珪素其の他の硬質炭化物の
   うちより選択した１種または２種以上の硬質炭化
   物の粉末を50重量％乃至90重量％と、結合材金属
   とするコバルト・ニツケル・鉄・クロム・モリブ
   デン・其の他の金属のうちより選択した１種の金
   属または２種以上の金属の粉末を20重量％乃至５
   重量％と、の割合範囲内より選択した割合にて混
   合した混合物を焼結用原料とし、其の焼結用原料
   を従来公知の方法で焼結して生成した焼結体にお
   いて、結合材金属粉末の液相焼結組織が個々の硬
   質炭化物粒子および分散複合材である個々の硬質
   物ウイスカー単繊維および分散複合助材である
   個々の硬質物微粒子に液相焼結して複合焼結組織
   体を構成していることを特徴とするウイスカー複
   合硬質炭化物焼結体。 ２ 炭化珪素ウイスカー其の他の硬質物ウイスカ
   ーのうちより分散複合材として選択した硬質物ウ
   イスカーの２次凝集物の集合物を30重量％乃至70
   重量％と、炭化珪素微粉末その他の硬質物微粉末
   のうちより分散複合助材として選択した硬質物微
   粉末を70重量％乃至30重量％と、の割合範囲内よ
   り選定した割合にて混合した混合物を、極性の高
   い水またはメチルアルコール等の溶媒の中に投入
   し混合し撹拌し解繊して分散混合液を生成し、次
   いで、其の分散混合液を加熱して溶媒を気化させ
   て除いて分散混合物を生成し、次いで其の分散混
   合物を30重量％乃至５重量％と炭化タングステ
   ン・炭化チタン・炭化珪素・其の他の硬質炭化物
   のうちより選択した１種または２種以上の硬質炭
   化物の粉末を50重量％乃至90重量％と、結合材金
   属とするコバルト・ニツケル・鉄・クロム・モリ
   ブデン其の他の金属のうちより選択した１種の金
   属または２種以上の金属の粉末を20重量％乃至５
   重量％と、の割合範囲内より選定した割合にて混
   合した混合物を焼結用原料とし、其の焼結用原料
   を従来公知の方法によつて焼結して生成した結合
   材金属粉末の液相焼結組織が個々の硬質炭化物粒
   子および分散複合材である個々の硬質物ウイスカ
   ー単繊維および分散複合助材である個々の硬質物
   微粒子に液相焼結して複合焼結組織体を生成する
   ことを特徴とするウイスカー複合硬質炭化物焼結
   体の製造法。