(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素質材の表面に厚みが０．０１〜１ｍｍで、かつ気孔率が３０％以下である酸化エルビウム、酸化イッテルビウム、酸化ホルミウム、酸化ジスプロシウム、酸化テルビウム、酸化ガドリウムの中の少なくとも１種を主成分とする被覆膜を形成してなることを特徴とする、周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素の炭化物，窒化物と鉄族金属とが主成分である硬質焼結合金の焼結用セッター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超硬合金、サーメットなど硬質焼結合金の焼結時に用いる敷板、駒などに最適なセッターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、超硬合金、サーメットの真空焼結に用いる敷板には、真空中での安定性，脱炭防止，高温強度，価格など観点から炭素質材が多く使用されており、その材質選定あるいは表面にカーボンブラック，アルミナ，酸化マグネシウム，窒化アルミニウム，窒化ジルコニウムなどの粉末を塗布することにより焼結体との反応、溶着を防いでいる。しかし、これらの方法では、結合相量の多い超硬合金を焼結する場合には、敷板と反応して溶着，浸炭不良，変形などを招く。また、粉末塗布では使用回ごとに清掃除去と再塗布を行う必要があるため、作業性を著しく落とすと言う問題がある。そこで、敷板表面に超硬合金と反応や溶着を起こし難い物質の被覆膜を形成することが試みられている。
【０００３】
提案されている被覆膜を形成した敷板の代表的なものとして、特開平７−８９７６９号公報および特表２０００−５０９１０２号公報がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開平７−８９７６９号公報には、硝酸アルミニウムの水溶液を含浸させた高純度炭素基板を高温焼結することによって、基板の細孔にＡｌ2Ｏ3が充填された超硬チップ焼結用トレーが記載されている。本公報に記載されている焼結用トレーは、基板細孔中のＡｌ2Ｏ3が容易に脱落しないので、粉末を再塗布する必要はないものの、焼結時にＡｌ2Ｏ3と超硬成分とが比較的反応し易いために、寿命が短く、還元生成したＡｌが超硬合金中に拡散して品質を低下させると言う問題がある。
【０００５】
また、特表２０００−５０９１０２号公報には、１０μｍ以上の平均厚さで２０ｗｔ％以下のＺｒＯ2を含有するＹ2Ｏ3膜を被覆したグラファイトトレーを使用する超硬合金またはサーメットの焼結方法が記載されている。本公報に記載されている焼結トレーは、Ａｌ2Ｏ3よりは安定なために寿命はかなり改善されるものの、未だ高価な被覆処理費に見合わないと言う問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、従来の粉末塗布法の手間を省き、また被覆膜法での早期劣化を防止することによって、経済的に、かつ品質的に安定した製品の焼結を可能にした硬質焼結合金の焼結用セッターを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、硬質焼結合金の焼結用セッターに用いる被覆膜の材質を検討していたところ、熱力学的に安定な酸化物ほど焼結時に硬質焼結合金と反応し難いこと、酸化物の中でもランタン系希土類金属酸化物が最適なこと、ランタン系希土類金属酸化物を被覆したセッターを用いた硬質焼結合金では溶着，変形，材質不良がなく、セッターの寿命が著しく長いと言う知見を得て、本発明を完成するに至ったものである。
【０００８】
すなわち、本発明の硬質焼結合金の焼結用セッターは、炭素質材の表面にランタン系希土類金属酸化物を主成分とする被覆膜を形成してなることを特徴とするものである。
【０００９】
ランタン系希土類金属は元素記号Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｐｍ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕであるが、本発明の焼結用セッターにおける被覆膜は、ランタン系希土類金属酸化物からなるもので、具体的には、ランタン系希土類金属酸化物の中の少なくとも１種を主成分とし、これら以外に酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウムなどの安定な酸化物が添加されていても良く、ランタン系希土類酸化物は９０重量％以上で、安定な酸化物の添加量は１０重量％以下が好ましい。ランタン系希土類金属の酸化物の中でも、酸化エルビウム、酸化イッテルビウム、酸化ホルミウム、酸化ジスプロシウム、酸化テルビウム、酸化ガドリウムの中の少なくとも１種でかつ、他の酸化物が添加されていない場合がさらに好ましく、その中でも酸化エルビウム、酸化イッテルビウム、酸化ジスプロシウム、酸化ガドリウムの中の少なくとも１種でかつ、他の酸化物が添加されていない場合がよりいっそう好ましい。
【００１０】
本発明における被覆膜は、厚みが０．０１ｍｍ未満では硬質焼結合金が基材と反応，溶着を起こし易くて使用寿命が短く、１ｍｍを超えて大きくなると膜の剥離や亀裂発生により硬質焼結合金が基材と反応，溶着を起こし易いため、０．０１ｍｍ〜１ｍｍが好ましい。また、気孔率が３０％を超えて大きくなると焼結時に液相金属が膜中に浸透して反応，溶着を起こし易くなる。
【００１１】
また、被覆膜は、基材との間にＷ，Ｍｏなどの高融点金属やＡｌ2Ｏ3，ＺｒＯ2，Ｙ2Ｏ3などの他酸化物からなる中間層を設けても良く、元素の異なるランタン系希土類金属酸化物の多層膜で構成されても良い。
【００１２】
本発明における硬質焼結合金は、周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族元素の炭化物，窒化物と鉄族金属とを主成分とするもので、具体的には、各種組成の超硬合金あるいはサーメットを挙げることができる。
【００１３】
本発明の焼結用セッターにおける基材は、炭素質材からなるもので、具体的には、黒鉛質あるいはカーボン質の炭素材を挙げることができる。
【００１４】
本発明の焼結用セッターにおける被覆膜の形成方法として、溶射法、ＣＶＤ法、塗布粉末やアルコキシド膜の焼成法などを挙げることができる。その中でもプラズマ溶射法は、高融点のランタン系希土類金属酸化物でも緻密で密着性の良好な皮膜が形成できるので好ましい。
【００１５】
【作用】
本発明の硬質焼結合金の焼結用セッターは、炭素質材の表面に形成された被覆膜が、焼結時に起こる硬質超硬合金と炭素質材との反応，溶着を防止する作用をし、被覆膜を構成するランタン系希土類金属酸化物が、優れた耐溶着性を発揮してセッター寿命を向上させる作用をしている。
【００１６】
【実施例１】
気孔率が５％でカーボン質からなる炭素材の平板表面に、表１に示した化合物の顆粒状焼成粉末を用いたプラズマ溶射法で被覆膜を形成させることにより、本発明品１〜６と比較品１〜６の焼結用セッターを作製した。得られた被覆膜の厚みと気孔率の測定結果を表１に併記した。尚、プラズマ溶射条件は、ガス：窒素＋水素、電流：５００Ａ、電圧：７０Ｖなどであり、膜厚みは溶射時間で調整した。
【００１７】
【表１】
0003865363.tif 000002
【００１８】
【実施例２】
実施例１で得られた本発明品１〜６と比較品１〜６の焼結用セッターを用い、下記に示す材質と形状の超硬合金およびサーメット製チップが得られる混合粉末のプレス成形体を真空焼結し、各セッターとチップが反応，溶着を起こして使用不能となるまでの回数を求めた。その結果を表２に示す。
超硬合金（Ａ）  組成（重量％）：８８ＷＣ−２ＴｉＣ−４ＴａＣ−６Ｃｏ、形状：ＩＳＯのＳＮＭＡ１２０４０８
超硬合金（Ｂ）  組成（重量％）：８０ＷＣ−２０Ｃｏ、形状：約５０×５０×１０ｍｍ
サーメット（Ｃ）  組成（重量％）：５５ＴｉＣＮ−１５ＷＣ−１０ＴａＣ−５Ｍｏ2Ｃ−７Ｃｏ−８Ｎｉ、形状：ＩＳＯのＳＮＭＡ１２０４０８
【００１９】
【表２】
0003865363.tif 000003
【００２０】
【発明の効果】
上述したように本発明の硬質焼結合金の焼結用セッターは、炭素質材の表面に形成された被覆膜が、焼結時に起こる硬質超硬合金と炭素質材との反応，溶着を防止する。被覆膜を構成するランタン系希土類金属酸化物が、優れた耐溶着性を示すためセッター寿命を向上させるという効果を発揮するものである。