JPH06279903A - コバルト系合金焼結体とその製造法 - Google Patents
コバルト系合金焼結体とその製造法Info
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- JPH06279903A JPH06279903A JP6698593A JP6698593A JPH06279903A JP H06279903 A JPH06279903 A JP H06279903A JP 6698593 A JP6698593 A JP 6698593A JP 6698593 A JP6698593 A JP 6698593A JP H06279903 A JPH06279903 A JP H06279903A
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- cobalt
- sintered body
- stellite
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 各種工具、工業用、民生用の耐食性、耐摩耗
性に優れたCo基の合金焼結体とその製造法の提供。 【構成】 ステライトのようなコバルト系合金組成中
に、Cu,Si,Sn,Ti,Mo,B,P,希土類元
素からなるコバルトと共晶組織を形成する元素の中の一
種以上、とくにBあるいはPを、合計で0.05〜1重
量%含有してなるもので、その添加に際しては、元素ま
たは化合物粉末としての添加、あるいはNi−B,Ni
−Pを原料粉末にメッキすることによって、焼結可能温
度幅を広げることができる。
性に優れたCo基の合金焼結体とその製造法の提供。 【構成】 ステライトのようなコバルト系合金組成中
に、Cu,Si,Sn,Ti,Mo,B,P,希土類元
素からなるコバルトと共晶組織を形成する元素の中の一
種以上、とくにBあるいはPを、合計で0.05〜1重
量%含有してなるもので、その添加に際しては、元素ま
たは化合物粉末としての添加、あるいはNi−B,Ni
−Pを原料粉末にメッキすることによって、焼結可能温
度幅を広げることができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種治工具および化学
工業用あるいは散髪用のはさみのような民生用の耐食耐
摩耗用材料、さらには、構成材として好適に使用される
ステライトのようなCo基合金焼結体とその製造法に関
する。
工業用あるいは散髪用のはさみのような民生用の耐食耐
摩耗用材料、さらには、構成材として好適に使用される
ステライトのようなCo基合金焼結体とその製造法に関
する。
【0002】
【従来の技術】例えば、Co−Cr−W−C系のCo基
合金であるステライトは高い硬度と優れた耐食性を持
ち、さらに鉄系材料との溶接も容易なため、その特性
上、鉄系材料と超硬合金系材料の間を埋めるものとし
て、各種の治工具および耐食耐摩耗用材料として広く用
いられている。
合金であるステライトは高い硬度と優れた耐食性を持
ち、さらに鉄系材料との溶接も容易なため、その特性
上、鉄系材料と超硬合金系材料の間を埋めるものとし
て、各種の治工具および耐食耐摩耗用材料として広く用
いられている。
【0003】しかし、従来のステライトは鋳造法によっ
て製造されていたため、組織が粗大で、硬度Hv750
以上のものは得がたく、靱性・耐食性などの面から改善
する必要があり、また、鋳造性の面から組成上の制約も
大きかった。
て製造されていたため、組織が粗大で、硬度Hv750
以上のものは得がたく、靱性・耐食性などの面から改善
する必要があり、また、鋳造性の面から組成上の制約も
大きかった。
【0004】このため、例えば、特開昭59−1932
41号公報,特開昭62−156203号公報に開示さ
れているように鋳造法に代えて、近年、粉末冶金法によ
る焼結ステライトが開発された。
41号公報,特開昭62−156203号公報に開示さ
れているように鋳造法に代えて、近年、粉末冶金法によ
る焼結ステライトが開発された。
【0005】この焼結ステライトは、各合金成分の微粉
末を成形・焼結するため、組織が微細で、組成の選択可
能範囲も広く、靱性・耐食性に優れ、Hv1000以上
の硬度を有する合金も製造可能である。
末を成形・焼結するため、組織が微細で、組成の選択可
能範囲も広く、靱性・耐食性に優れ、Hv1000以上
の硬度を有する合金も製造可能である。
【0006】しかしながら、焼結ステライトはその特性
上、焼結が難しいことがその応用を妨げている。
上、焼結が難しいことがその応用を妨げている。
【0007】焼結ステライトは固相状態でもある程度は
焼結するが、実用的に理論密度の97%以上の相対密度
とするには、1200℃前後の温度でCoを主とする液
相を出現させることが必要である。しかしステライトは
全体の約半分をCoが占める合金であり、そのCoの大
半が液相となってしまえば、成形体は重力や表面張力に
抗して原型を維持することができなくなる。したがっ
て、適当な液相量を維持するために焼結可能温度幅は狭
くならざるを得ず、実際上は10〜30℃の温度幅内に
維持する必要がある。これでは、試作はともかく、装置
および歩留の点で問題を生じ、量産や大物の製造は不可
能である。
焼結するが、実用的に理論密度の97%以上の相対密度
とするには、1200℃前後の温度でCoを主とする液
相を出現させることが必要である。しかしステライトは
全体の約半分をCoが占める合金であり、そのCoの大
半が液相となってしまえば、成形体は重力や表面張力に
抗して原型を維持することができなくなる。したがっ
て、適当な液相量を維持するために焼結可能温度幅は狭
くならざるを得ず、実際上は10〜30℃の温度幅内に
維持する必要がある。これでは、試作はともかく、装置
および歩留の点で問題を生じ、量産や大物の製造は不可
能である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、焼結
可能温度幅を広げたCo基の合金焼結体とその製造法を
提供することにある。
可能温度幅を広げたCo基の合金焼結体とその製造法を
提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のコバルト系合金
焼結体は、ステライトのようなコバルト系合金組成中
に、Cu,Si,Sn,Ti,Mo,B,P,希土類元
素からなるコバルトと共晶組織を形成する元素の中の一
種以上を含有してなることを特徴とする。
焼結体は、ステライトのようなコバルト系合金組成中
に、Cu,Si,Sn,Ti,Mo,B,P,希土類元
素からなるコバルトと共晶組織を形成する元素の中の一
種以上を含有してなることを特徴とする。
【0010】とくに、コバルトと共晶組織を形成する元
素は、その製出合金の特性からはBまたはPが好まし
く、その含有量は0.05重量%以上必要であり、且
つ、その含有量の合計は1重量%未満である必要があ
る。
素は、その製出合金の特性からはBまたはPが好まし
く、その含有量は0.05重量%以上必要であり、且
つ、その含有量の合計は1重量%未満である必要があ
る。
【0011】この焼結合金を製造するに際しての添加方
法としては、焼結時に液相の発生が不均一にならないよ
うに、均一な添加方法を採用しなければならない。一つ
の手段としては、硼素または燐の単体あるいは化合物の
粉末でステライト原料粉末と同程度の粒度のものを、通
常の粉末冶金的手法によりステライト原料粉末と混合す
ることができる。この場合化合物としては、ステライト
のようなコバルト基合金の構成元素であるCo,Cr,
W,C等、あるいは、その焼結性や焼結後の諸特性に特
に悪影響を及ぼさないTi,La等の元素と、硼素およ
び燐との金属間化合物が好適である。他の手段として
は、ステライト原料粉末にNi−B,Ni−Pをメッキ
することができる。この方法によれば粉末混合法よりさ
らに均一に添加することが可能で、焼結可能温度幅を広
げる効果も大であるが、添加量や不純物の制御に難点も
あり、いずれの方法を採用するかは最終製品の要求特性
によって選択すれば良い。
法としては、焼結時に液相の発生が不均一にならないよ
うに、均一な添加方法を採用しなければならない。一つ
の手段としては、硼素または燐の単体あるいは化合物の
粉末でステライト原料粉末と同程度の粒度のものを、通
常の粉末冶金的手法によりステライト原料粉末と混合す
ることができる。この場合化合物としては、ステライト
のようなコバルト基合金の構成元素であるCo,Cr,
W,C等、あるいは、その焼結性や焼結後の諸特性に特
に悪影響を及ぼさないTi,La等の元素と、硼素およ
び燐との金属間化合物が好適である。他の手段として
は、ステライト原料粉末にNi−B,Ni−Pをメッキ
することができる。この方法によれば粉末混合法よりさ
らに均一に添加することが可能で、焼結可能温度幅を広
げる効果も大であるが、添加量や不純物の制御に難点も
あり、いずれの方法を採用するかは最終製品の要求特性
によって選択すれば良い。
【0012】そして、このCo基合金の焼結に際して
は、成形後の焼結は、約10Paの真空中で、1100
〜l250℃の温度で液相焼結して得られる。
は、成形後の焼結は、約10Paの真空中で、1100
〜l250℃の温度で液相焼結して得られる。
【0013】さらに、本発明に係るCo基合金焼結体
は、射出成形によってはさみとして成形した場合、その
切れ味から、整髪美容用として好適に使用できる。
は、射出成形によってはさみとして成形した場合、その
切れ味から、整髪美容用として好適に使用できる。
【0014】
【作用】ステライトのようなCo基合金を焼結するに際
しては、焼結時のCoを主とする液相量のコントロール
が重要である。しかし、液相量のコントロールのため
に、Co自体の配合量を減少することは合金の靱性を低
下させることになり好ましくない。そこで、添加元素と
Coとの共晶反応によって、液相出現温度とCoとが全
て液相となる温度幅を広げ、液相量のコントロールを容
易にした。
しては、焼結時のCoを主とする液相量のコントロール
が重要である。しかし、液相量のコントロールのため
に、Co自体の配合量を減少することは合金の靱性を低
下させることになり好ましくない。そこで、添加元素と
Coとの共晶反応によって、液相出現温度とCoとが全
て液相となる温度幅を広げ、液相量のコントロールを容
易にした。
【0015】Coとの共晶を形成する成分としては、C
u,Si,Sn,Ti,Mo,B,P,希土類などがあ
る。しかし、実際にはステライトを始めとするCo系合
金は多元系の合金であり、しかも焼結性だけでなく他の
合金特性も考慮する必要がある。この点から、焼結可能
温度幅を広げるには硼素と燐が有効で、その添加量は最
低0.05重量%は必要である。しかしながら、その添
加によって合金の硬度は上昇し、靱性は低下する傾向に
あるため、ステライトの特長の一つである靱性をある程
度維持するには、硼素と燐の添加量は合計でl重量%を
越えないことが望ましい。
u,Si,Sn,Ti,Mo,B,P,希土類などがあ
る。しかし、実際にはステライトを始めとするCo系合
金は多元系の合金であり、しかも焼結性だけでなく他の
合金特性も考慮する必要がある。この点から、焼結可能
温度幅を広げるには硼素と燐が有効で、その添加量は最
低0.05重量%は必要である。しかしながら、その添
加によって合金の硬度は上昇し、靱性は低下する傾向に
あるため、ステライトの特長の一つである靱性をある程
度維持するには、硼素と燐の添加量は合計でl重量%を
越えないことが望ましい。
【0016】
実施例1 出発原料として、平均粒径3μmのCo、平均粒径20
μmのCr、平均粒径4μmのCr3 C2 、平均粒径4
μmのWの各粉末を用いた。これらを重量比でCo−1
3Cr−30Cr3 C2 −12Wの組成になるように配
合し、ボールミルで72時間混合後乾燥し、ステライト
の原料粉末とした。
μmのCr、平均粒径4μmのCr3 C2 、平均粒径4
μmのWの各粉末を用いた。これらを重量比でCo−1
3Cr−30Cr3 C2 −12Wの組成になるように配
合し、ボールミルで72時間混合後乾燥し、ステライト
の原料粉末とした。
【0017】添加物は、粉末混合法においては平均粒径
5.7μmのLaB6 と、平均粒径10μmのBと、−
400メッシュのCo2 Pと、−400メッシュのCu
と、−400メッシュのSiの各添加物粉末をライカイ
機にてステライト原料粉末に所定量添加した。メッキ法
においては、市販のNi−BまたはNi−P無電解メッ
キ浴中にステライト原料粉末を投入・攪拌後、得られた
粉末を洗浄・乾燥したものを準備した。
5.7μmのLaB6 と、平均粒径10μmのBと、−
400メッシュのCo2 Pと、−400メッシュのCu
と、−400メッシュのSiの各添加物粉末をライカイ
機にてステライト原料粉末に所定量添加した。メッキ法
においては、市販のNi−BまたはNi−P無電解メッ
キ浴中にステライト原料粉末を投入・攪拌後、得られた
粉末を洗浄・乾燥したものを準備した。
【0018】これらの出発原料を表1に示す割合で混合
した。なお、硼素および燐化合物の添加量はいずれの場
合も硼素および燐の重量%に換算して表示する。
した。なお、硼素および燐化合物の添加量はいずれの場
合も硼素および燐の重量%に換算して表示する。
【0019】以上の粉末を100MPaの圧力で金型プ
レスし5×10×30mmの圧粉体を得る。このとき成
形用のワックス等を必要に応じて添加したり、他の成形
方法を使用してもかまわない。焼結性に重大な影響はな
い。
レスし5×10×30mmの圧粉体を得る。このとき成
形用のワックス等を必要に応じて添加したり、他の成形
方法を使用してもかまわない。焼結性に重大な影響はな
い。
【0020】圧粉体は最終的に約10Paの真空中、1
100〜l250℃の各温度で3.6ksの焼結を行
い、比重その他の物性を測定した。
100〜l250℃の各温度で3.6ksの焼結を行
い、比重その他の物性を測定した。
【0021】本発明の実施例および比較例の焼結可能温
度幅および物性を表1に示した。焼結可能温度幅(Δ
T)は相対密度が97%以上で、かつ試料に異常な変形
の認められない焼結温度の範囲を示した。その他の物性
は焼結可能温度域で最も高密度となる焼結条件での試料
について測定したものである。
度幅および物性を表1に示した。焼結可能温度幅(Δ
T)は相対密度が97%以上で、かつ試料に異常な変形
の認められない焼結温度の範囲を示した。その他の物性
は焼結可能温度域で最も高密度となる焼結条件での試料
について測定したものである。
【0022】その結果、本発明の実施例はいずれも焼結
可能温度幅が広がっているが、硼素・燐が所定量以下で
は効果がなく、Cu,Siは焼結可能温度を全体的に下
げるだけで、幅を広げる効果は不足している。また硼素
・燐の添加量が所定量を越えると靱性が低下し好ましく
なくなる。
可能温度幅が広がっているが、硼素・燐が所定量以下で
は効果がなく、Cu,Siは焼結可能温度を全体的に下
げるだけで、幅を広げる効果は不足している。また硼素
・燐の添加量が所定量を越えると靱性が低下し好ましく
なくなる。
【0023】ここでは、Co基合金としてステライトの
組成の中の一通りしか示していないが、異なる組成にお
いても同様な効果が認められた。
組成の中の一通りしか示していないが、異なる組成にお
いても同様な効果が認められた。
【0024】
【表1】 実施例2 本発明の焼結体を美容用のはさみの刃先に適用した例を
示す。
示す。
【0025】焼結ステライトは鋳造ステライトに比べ、
組成の選択可能範囲が広く組織も微細なため、硬度・強
度・耐食性に優れる。しかし従来行われている粉末プレ
ス法では刃先先端のシャープエッジを形成することがで
きず、刃先の加工に多大な労力を要する。そこで、粉末
にバインダーを添加し射出成形後、脱脂・焼結すること
で刃先の形成が可能となった。また、刃先部の硬度はH
v700以下では切れ味が不十分で、Hv1100以上
では刃立て加工が難しくなるとともに、特に衝撃に対す
る靱性が不足し刃こぼれしやすくなるため、Hv700
〜1100が適当である。
組成の選択可能範囲が広く組織も微細なため、硬度・強
度・耐食性に優れる。しかし従来行われている粉末プレ
ス法では刃先先端のシャープエッジを形成することがで
きず、刃先の加工に多大な労力を要する。そこで、粉末
にバインダーを添加し射出成形後、脱脂・焼結すること
で刃先の形成が可能となった。また、刃先部の硬度はH
v700以下では切れ味が不十分で、Hv1100以上
では刃立て加工が難しくなるとともに、特に衝撃に対す
る靱性が不足し刃こぼれしやすくなるため、Hv700
〜1100が適当である。
【0026】実施例1と同様にして、Co−20Cr−
10Cr3 C2 −25WCとCo−13Cr−30Cr
3 C2 −12Wとの2種類の混合粉末を調製した。この
混合粉末100重量%に対して、ポリスチレン3.2重
量%、ポリブチルメタクリレート3.2重量%、パラフ
ィンワックス2.2重量%、アモルファスポリオレフィ
ン1.0重量%、ステアリン酸0.5重量%を添加し、
刃先形状に射出成形した。これを、大気中523K×7
2ksおよび真空中1073K×l.8ksの二段階で
脱脂後、真空中1473K×3.6ksで焼結した。さ
らに柄部のロウ付け・研摩・刃立てを経てはさみを製造
した。
10Cr3 C2 −25WCとCo−13Cr−30Cr
3 C2 −12Wとの2種類の混合粉末を調製した。この
混合粉末100重量%に対して、ポリスチレン3.2重
量%、ポリブチルメタクリレート3.2重量%、パラフ
ィンワックス2.2重量%、アモルファスポリオレフィ
ン1.0重量%、ステアリン酸0.5重量%を添加し、
刃先形状に射出成形した。これを、大気中523K×7
2ksおよび真空中1073K×l.8ksの二段階で
脱脂後、真空中1473K×3.6ksで焼結した。さ
らに柄部のロウ付け・研摩・刃立てを経てはさみを製造
した。
【0027】比較例として、市販のステンレス鋼製はさ
み(比較例1)、鋳造ステライトに柄部をロウ付けし、
研摩・刃立てを経て製造したはさみ(比較例2)、市販
のジルコニア製はさみ(比較例3)、それにCo−45
Cr−25Cr3 C2 −5WCの混合粉末を原料とし、
実施例と同じ条件で製造したはさみ(比較例4)を用い
た。
み(比較例1)、鋳造ステライトに柄部をロウ付けし、
研摩・刃立てを経て製造したはさみ(比較例2)、市販
のジルコニア製はさみ(比較例3)、それにCo−45
Cr−25Cr3 C2 −5WCの混合粉末を原料とし、
実施例と同じ条件で製造したはさみ(比較例4)を用い
た。
【0028】各種はさみの物性および使用感を表2に示
す。
す。
【0029】
【表2】 使用感は実際に理美容室にサンプルを配布し、使用時の
切れ味や、使用に差し支えのある歯こぼれを生じたか否
かを調べた結果である。
切れ味や、使用に差し支えのある歯こぼれを生じたか否
かを調べた結果である。
【0030】その結果Hv700以上の材質を用いたは
さみが切れ味が特に良いという評価を受けた。また、H
v1100を越えるステライトやジルコニアは歯こぼれ
を生じ易く、再度研摩するのも通常の砥石ではかなり困
難で、実用的ではない。
さみが切れ味が特に良いという評価を受けた。また、H
v1100を越えるステライトやジルコニアは歯こぼれ
を生じ易く、再度研摩するのも通常の砥石ではかなり困
難で、実用的ではない。
【0031】結論としてHv700〜1100の焼結ス
テライトを用いれば実用的で切れ味の良いはさみが得ら
れる。
テライトを用いれば実用的で切れ味の良いはさみが得ら
れる。
【0032】
【発明の効果】本発明によって、以下の効果を奏する。
【0033】(1) Coとの共晶反応により液相の出
現量がコントロールされ、幅広い温度域で焼結性が良
く、緻密で高硬度・高靱性焼結Co基合金を得ることが
できる。
現量がコントロールされ、幅広い温度域で焼結性が良
く、緻密で高硬度・高靱性焼結Co基合金を得ることが
できる。
【0034】(2) 種々の形状のステライト合金の量
産が可能となり、切れ味が良く刃こぼれもしにくいはさ
みが得られる。
産が可能となり、切れ味が良く刃こぼれもしにくいはさ
みが得られる。
【0035】(3)理美容用のはさみの場合、切れ味が
良く刃こぼれしにくいものが得られる。
良く刃こぼれしにくいものが得られる。
Claims (5)
- 【請求項1】 コバルト系合金組成中に、Cu,Si,
Sn,Ti,Mo,B,P,希土類元素からなるコバル
トと共晶組織を形成する元素の中の一種以上を含有して
なるコバルト合金焼結体。 - 【請求項2】 請求項1の記載において、コバルト系合
金がステライトであり、コバルトと共晶組織を形成する
元素がBおよび/またはPであり、その含有量が合計で
0.05〜1重量%であるコバルト合金焼結体。 - 【請求項3】 請求項1または2の記載において、コバ
ルト合金焼結体の用途がはさみであるコバルト合金焼結
体。 - 【請求項4】 コバルト系合金組成粉末に、Bおよび/
またはPを含むメッキをBおよび/またはPに換算して
0.05〜1重量%施したのち、成形後、1100〜l
250℃の温度で焼結するコバルト合金焼結体の製造
法。 - 【請求項5】 コバルト系合金組成粉末中に、Bおよび
/またはPを含む化合物をBおよび/またはPに換算し
て、0.05〜1重量%添加混合成形したのち、110
0〜l250℃の温度で焼結するコバルト合金焼結体の
製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6698593A JPH06279903A (ja) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | コバルト系合金焼結体とその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6698593A JPH06279903A (ja) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | コバルト系合金焼結体とその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06279903A true JPH06279903A (ja) | 1994-10-04 |
Family
ID=13331826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6698593A Pending JPH06279903A (ja) | 1993-03-25 | 1993-03-25 | コバルト系合金焼結体とその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06279903A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6958084B2 (en) | 2001-07-03 | 2005-10-25 | Federal-Mogul Sintered Products Limited | Sintered cobalt-based alloys |
-
1993
- 1993-03-25 JP JP6698593A patent/JPH06279903A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6958084B2 (en) | 2001-07-03 | 2005-10-25 | Federal-Mogul Sintered Products Limited | Sintered cobalt-based alloys |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020308 |