为了响应国内业界的国内储备，稀有金属再利用，有效利用可延长工具寿命材料等一系列的政策，本社积极开发不含有稀有金属的新型硬质合金材料。本文中将会介绍2010年新上市的由钛系复合硬质合金制成的新型合金材料“金属陶瓷”（CT500系列）。
所谓金属陶瓷
1、金属陶瓷的概要
所谓金属陶瓷就是以TiCN为主原料，将其与金属物质烧结而成的材料，并且是一种不添加钨和钴的新材料
制法与超硬合金相同，使用的都是粉末冶金法。金属陶瓷的组织写真(图1所示)，灰色部分是TiCN粒子，白色部分是与金属物质的结合部分。
本社主要的合金材料有金刚石，陶瓷，超硬合金等，金属陶瓷的位置介于陶瓷和超硬合金之间。以WC＋TiC为主要成分的金属陶瓷，向来其适用领域是切削工具类，如今通过提高金属陶瓷的韧性，使其也能适用于模具领域。
2 、金属陶瓷的特征
金属陶瓷的特征如下所述
①硬度和韧性很均衡
金属陶瓷中具有代表性的CT510，有着与超硬合金相同的弹性模量，破坏韧性，抵抗力，是一种耐磨性与耐崩性比较均衡的工具材料。
②加工材料的光洁度较好，耐热性优越。
与不锈钢及铝制品的摩擦很小，可抑制起热。
③抗氧化性好
放在900摄氏度的大气压中也有良好的氧化性，即使高温条件下也能稳定使用。
④耐高温性
即使700摄氏度以上的高温雾气环境下，硬度与韧性变化也很小。
⑤重量轻
由于主要成分是TiCN，比重只有5.8，是超硬合金的三分之一。
⑥热传导率
由于其低热传导率，在热间加工时可抑制被加工材的冷却。
⑦可加工复杂形状的产品。
加工性能出众，即使是复杂形状的陶瓷材料产品也可加工。
3、金属陶瓷适用的工具案例
①不锈钢·铝合金
②精密热间锻造工具
③粉末成型工具
④在高温环境中使用的工具
等等领域都在推广使用。
金属陶瓷的机械性特征
金属陶瓷 CT510与耐磨性一般的超硬合金VM30（CIS）的机械特性比较如表所示。CT510的硬度，抵抗力，破坏韧性值，压缩强度与超硬合金相似，但比重只有后者的三分之一，热传导率只有十分之一。由于热膨胀系数为后者的1.5倍，弹性率只有70%，所以由于温度变化而引起的变形量为原来的1.5倍，承受重物的变形量为1.4倍，因此在使用时要注意。
金属陶瓷的各种特征
金属陶瓷的摩擦系数，耐高温性，抗氧化性，高温硬度，低热传导率等各种特点如下所示。
1、耐磨系数
图2中SKD11的各种耐磨系数，CT510及其他的工具材料经过测试（无润滑剂）之后结果如图所示。CT510的摩擦系数与硬质合金比较大约是二分之一，比其他材料低许多。因此在抑制发热的同时可能也降低了加工阻力。
2、耐高温性
为了验证耐高温性，SUS304不锈钢的测试结果如图3所示。CT510与以往的超硬合金，以及经过化学涂层之后的超硬合金模具比较，界限上升了20%，能有效避免发热。
如今我司为了进一步提高其耐热性，以在表面形成润滑剂和降低接触面积为目的，开发了在模具表面增添凹凸处的表面性能。
除此之外，在丰桥技术大学实施的CT510，硬质合金，SKD11凹模用铁粉压制时的重量测定结果如图4所示。凹模在涂上润滑剂的情况下，冲压重量比较小，在没有润滑剂的情况下冲压重量比较大。CT510凹模的重量比SKD11的凹模重量低了约50%，与以往的超硬合金相比也轻了不少。另外在不适用润滑剂的情况下，比起其他材料的凹模压粉体表面会发热的情况来说，CT500凹模在压粉体表面基本不起热，并且压粉体的密度也提高了。
3、抗氧化性
图5所示的是CT510与各种硬质合金，在大气中承受高温时，由于氧化而产生的重量增加的比较测试结果。比起超硬合金在600度时急剧氧化的情况，CT510在900摄氏度时都几乎不氧化。
4、高温硬度
图6所示的是在惰性气体的包围下，SKD61和CT510的高温硬度测定。CT510在超过600摄氏度的情况下并没出现硬度急剧降低的情况。
5、低热传导率
图7是在大阪大学进行的利用CT510与超硬合金模具对SCR420进行热间锻造的实验结果。
CT510的热传导率约是硬质合金的十分之一，锻造时基本不获取被加工物的热量，可进行高温加工（在变形较小的状态下），从图中横轴表示加工速度领域的数据中可看出压缩力很小。因此，可下调被加工物的设定温度以及使用小型冲压机进行加工。
金属陶瓷今后的展望
本文介绍的CT510，在CIS的分类记号为VM-30（相当于本社超硬合金D2），如今本公司打算拓展领域，与VM-50相当的CT520也开发成功了。这些产品的硬度，韧性都会归入金属陶瓷产品的各个系列中，今后将根据以下产品进行开发。
①锂电池，燃料电池的加工工具
②燃料电池金属分离器的成型工具
③铝合金的冷间·热间锻造
④冷锻·热锻加工工具
⑤各种温锻·热锻加工工具
本文中介绍了TiCN系复合金属陶瓷（CT500系列），今后不仅要改善传统的超硬合金涂层工具中存在的问题，也要想方设法提到钨，钴材料，为了降低对稀有金属的消耗量，稳定提供硬质工具材料而不懈努力。
