【手続補正書】
【提出日】平成19年3月29日(2007.3.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】    明細書
【発明の名称】  炭窒化クロムとその製造方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】  化学式がＣｒ（Ｃｘ，Ｎｙ）で表され、ｘとｙとの間にｘ＋ｙ≒１、ｘ≦０．９９、ｙ≧０．０１（ここでｘ，ｙは非金属成分のモル比）、Ｚ≧０．９０（但し、Ｚ＝（炭素量／１２＋窒素量／１４）／（１００−炭素量−窒素量）／５２，ここでＺは非金属成分のモル数／金属成分のモル数、炭素量、窒素量は重量％）なる関係があり、その構成相はＣｒＮ型（立方晶）のＸ線回折図形を有することを特徴とする炭窒化クロム。
【請求項２】  請求項１記載の炭窒化クロムを製造する方法であって、金属クロム粉末とカーボン粉末の混合粉を，所定の合成温度、所定の合成圧力，所定の合成雰囲気で処理することにより製造されることを特徴とする炭窒化クロムの製造方法。
【請求項３】  請求項２記載の炭窒化クロムの製造方法において、合成温度が１１００℃から１５００℃で合成されることを特徴とする炭窒化クロムの製造方法。
【請求項４】  請求項３記載の炭窒化クロムの製造方法において、合成圧力が１０ＭＰａ以上で合成されることを特徴とする炭窒化クロムの製造方法。
【請求項５】  請求項４記載の炭窒化クロム製造方法において，合成雰囲気は窒素雰囲気であるこを特徴とする炭窒化クロムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、硬質材料を粉末冶金法にて製造するときに，原料粉末として用いるＣｒ（Ｃｘ、Ｎｙ）とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来，微粒超硬合金の粒成長抑制剤は、主としてＩＶａ，Ｖａ、ＶＩａ属の炭化物や、窒化物そして炭窒化物が用いられている。そして、その炭化物の製造方法は、（イ）金属粉末と炭素粉末の混合粉末を真空や水素雰囲気中で加熱する方法。（ロ）酸化物粉末と炭素粉末との混合粉末を水素雰囲気中で加熱する方法。（ハ）ニッケル、コバルトの金属浴中で金属粉末と炭素粉末と反応させてその後、酸で不純物を除去する方法等がある。
【０００３】
一方、窒化物粉末の場合、その製造方法は、（ニ）金属粉末を窒素雰囲気中で加熱する方法。（ホ）酸化物粉末と炭素粉末との混合粉末を窒素雰囲気中で加熱する方法。（ヘ）水素化物を窒素雰囲気中で加熱する方法等が挙げられる。
さらに、炭窒化物の場合は、（ト）上記の方法で得られたそれぞれの炭化物、窒化物を再度水素、窒素、もしくは水素、窒素の混合雰囲気中で加熱処理を行う方法。（チ）金属粉と炭素粉末を窒素雰囲気もしくは水素、窒素混合雰囲気中で加熱処理する力法。（リ）酸化物粉末と炭素粉末を窒素雰囲気もしくは水素、窒素雰囲気で加熱する方法がある。
【０００４】
これらの方法によって、ＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ属の炭化物や、窒化物そして炭窒化物が作られるが、炭化タングステンの結晶系を有する炭窒化タングステン、窒化モリブデンの結晶系を有する炭窒化モリブデンを始めとして、窒化クロムの結晶系を有する炭窒化クロムは、上記いずれの方法を用いても得ることが出来ない。そのため、炭窒化クロムを用いる時は、炭化クロム（Ｃｒ３Ｃ２）と窒化クロム（Ｃｒ２Ｎ）を別々に添加する必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
微粒超硬合金の粒成長抑制剤として、炭窒化クロムを用いる場合、炭化クロム（Ｃｒ３Ｃ２）、窒化クロム（Ｃｒ２Ｎ）をそれぞれ別々に配合時に用いなければならない。そのため、合金焼結時に固溶体化反応および脱窒反応を起こし、合金の炭素量や合金特性に悪影響を及ぼし、所望の微粒超硬合金を得ることが出来なくなる。
【０００７】
さらに、チッピング等を起こしやすくなりＰＣＢ穴明けドリル，金属用エンドミル等に用いると折損に至り、工具の安定性に欠けるという問題点がある。
【０００８】
また、打ち抜き型工具，スリッターなどの剪断加工工具として用いた場合においても、同様に、チッピング等により比較的短時間で寿命に至るものである。
【０００９】
また、粒成長抑制の観点からは以下に示す理由により、当然、窒素の少ないＣｒ２Ｎより、窒素の含有量の多いＣｒＮの方が有利である。
【００１０】
つまり、合金中のＷＣ平均粒度と各炭化物の標準生成自由エネルギーΔＧｆとの間にはかなり強い相関が認められる。そして、ΔＧｆが小さい、すなわちＶＣ、Ｍｏ２Ｃ，Ｃｒ３Ｃ２などはＣｏ液相中への溶解度が大きく，他炭化物はＷＣの粒成長抑制効果が大きい一方，Ｃｏ液相中へのＷＣ溶解度とＷＣ平均粒度との間にはほとんど相関はない。また，他炭化物を構成している金属原子とＷ原子は固溶体または化合物を形成するが，他炭化物は、いずれもＷＣ中へは殆ど固溶しない。これらのことを総合的に考慮すると以下のように考えられる。
【００１１】
Ｃｏ液相中へ溶解している他炭化物の金属原子が，ＷＣ固相の成長面ステップの端部に吸着すると，この吸着原子は再びＣｏ液相中へ溶解（ＷＣ表面から脱着）しないかぎりＷＣは成長を続けられない。
【００１２】
従って，同じ原理でＷＣ固相の成長面ステップの端部に窒素原子が吸着していると，他炭化物を用いなくともＷＣの粒成長は十分抑制できる。
【００１３】
そこで、本発明の一技術的課題は、工具に用いられた場合、チッピング等を起こさない安定性があり、品質の優れ、寿命の長い微粒超硬合金を製造するための粒成長抑制剤として用いることができる炭窒化クロムとその製造方法とを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、上記技術的課題を解決するために新しい粒成長抑制効果を示す粉末、つまり、Ｃｒ３Ｃ２とＣｒ２Ｎとを添加する代りにＣｒ（Ｃ，Ｎ）を添加することにより、それ以上の粒成長抑制効果が期待される観点から，ＣｒＮの結晶系を有するＣｒ（Ｃ，Ｎ）について鋭意研究を行った。
【００１５】
その結果、化学式がＣｒ（Ｃｘ，Ｎｙ）で表され、ｘとｙとの間にｘ＋ｙ≒１，Ｘ≦０．９９，ｙ≧０．０１（ここでｘ，ｙは非金属成分のモル分率）なる関係がある炭窒化クロムは、クロムの粉末と炭素粉末を混合し，合成温度が１１００℃から１５００℃，合成雰囲気は窒素ガス，合成圧力が１０ＭＰａ以上、で合成されることを見い出し、本発明を為すに至ったものである。
【００１６】
本発明によれば、化学式がＣｒ（Ｃｘ，Ｎｙ）で表され、ｘとｙとの間にｘ＋ｙ≒１、ｘ≦０．９９、ｙ≧０．０１（ここでｘ，ｙは非金属成分のモル比）、Ｚ≧０．９０（但し、Ｚ＝（炭素量／１２＋窒素量／１４）／（１００−炭素量−窒素量）／５２，ここでＺは非金属成分のモル数／金属成分のモル数、炭素量、窒素量は重量％）なる関係があり、その構成相はＣｒＮ型（立方晶）のＸ線回折図形を有することを特徴とする炭窒化クロムが得られる。
【００１７】
また、本発明によれば、前記炭窒化クロムを製造する方法であって、金属クロム粉末とカーボン粉末の混合粉を，所定の合成温度、所定の合成圧力，所定の合成雰囲気で処理することにより製造されることを特徴とする炭窒化クロムの製造方法が得られる。
【００１８】
また、本発明によれば、前記炭窒化クロムの製造方法において、合成温度が１１００℃から１５００℃で合成されることを特徴とする炭窒化クロムの製造方法が得られる。
【００１９】
また、本発明によれば、前記炭窒化クロムの製造方法において、合成圧力が１０ＭＰａ以上で合成されることを特徴とする炭窒化クロムの製造方法が得られる。
【００２０】
さらに、本発明によれば、前記炭窒化クロム製造方法において，合成雰囲気は窒素雰囲気であることを特徴とする炭窒化クロムの製造方法が得られる。
【００２１】
次に，この発明方法において上記のように各組成及び条件を限定した理由を説明する。
【００２２】
まず、本発明において合成温度を１１００℃から１５００℃と限定したのは、合成温度が１１００℃未満ではクロムの炭窒化が十分行われず．硬質材料を製造した場合に障害となる。また、１５００℃を越えると．窒素量が少なくなり，所望の炭窒化クロムが生成しないことによる。
【００２３】
また、本発明において合成圧力を１０ＭＰａ以上と限定したのは，合成圧力が１０ＭＰａ未満では、ク口ムの炭窒化が十分行われず、窒素、炭素含有量の少ない粉末となるため所定の粒度を有する硬質材料の製造が困難になるためである。
【００２４】
また、本発明において合成雰囲気を窒素雰囲気としたのは、気相から窒素源を供給するためである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２６】
（第１の実施の形態）
原料粉末として、平均粒径：８μｍのクロム粉末を，下記表１に示した窒素ガス、圧力、温度で保持した。その後、得られた生成粉末は，超硬合金製乳鉢で粉砕し、炭素量，窒素量から計算したＸ，Ｙ，Ｚの値を、そしてＸ線回折装置で分析した結晶系を下記表２に示した。なお同時に比較粉末も示した。
【００２７】
【表１】
2001323330.tif 000001
【００２８】
【表２】
2001323330.tif 000002
【００２９】
上記表２に示した通り，化学式がＣｒ（Ｃｘ，Ｎｙ）で表されｘとｙとの間にｘ＋ｙ≒１，ｘ≦０．９９，ｙ≧０．０１（ここでｘ，ｙは非金属成分のモル比），Ｚ≧０．９０（ただし，Ｚ＝（炭素量／１２＋窒素量／１４）／（１００一炭素量−窒素量）／５２、ここでＺは非金属成分のモル数／金属成分のモル数、炭素量、窒素量は重量％）なる関係があり，その構成相はＣｒＮ型（立方晶）の回折図形を有する炭窒化クロムである。また、上記結果は、Ｃｒの粉末に影響されない。
【００３０】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態による本発明粉末５に示したＣｒ（Ｃ，Ｎ）とＣｒ３Ｃ２およびＣｒ２Ｎの粉末を使用して１０ｍａｓｓ％Ｃｏ合金を試作してその合金特性を比較した。その結果を下記表３に示した。
【００３１】
【表３】
2001323330.tif 000003
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば，化学式がＣｒ（Ｃｘ，Ｎｙ）で表されｘとｙと間にｘ＋ｙ≒１，ｘ≦０．９９，ｙ≧０．０１（ここでｘ，ｙは非金属成分のモル分率）なる関係がある炭窒化クロムの合成が可能となり、工具に用いられた場合、チッピング等を起こさない安定性があり、品質の優れ、寿命の長い微粒超硬合金を製造するための粒成長抑制剤として用いることができる炭窒化クロムとその製造方法とを提供することができる。
【００３３】
また、本発明によれば、超硬合金を製造する際の粒成長を抑制することができ、容易に且つ簡単に超硬合金を製造することができる炭窒化クロムとその製造方法とを提供することができる。