JP2000336437A - 微細ＷＣを有するＷＣ−Ｃｏ基超硬合金を製造する方法 - Google Patents

微細ＷＣを有するＷＣ−Ｃｏ基超硬合金を製造する方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、微細ＷＣ粒を備えたＷＣ−Ｃｏ基
超硬合金を製造するための方法に関する。 【解決手段】 この超硬合金は、Ｃｏ粉末と粒成長抑制
剤とともに、十分に解凝集されたまたは容易に解凝集さ
れるＷＣ粉末から作られ、Ｃｏ粉末は十分に解凝集され
たまたは容易に解凝集される丸い形状であり且つＷＣ粉
末の平均粒径に等しいかまたは小さい平均粒径を有す
る。本発明にしたがい、粒成長抑制剤の金属部分は、バ
インダー層の一部分として添加され、すなわち抑制剤は
Ｃｏ粉末に含まれそれらと合金化される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、微細粒ＷＣ−Ｃｏ
超硬合金を製造するために改良された方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属切削用の超硬合金は、ほぼ７０年間
のあいだ使われてきた。ほとんどの期間改良されてきて
いて、非常に高い生産性が達成された。この分野での最
も重要な発明の一つは、ＴｉＣ、Ａｌ2 Ｏ3 等の薄い層
を備えた被膜であり、この薄い層は金属除去速度をかな
り増加させた。また、この被膜は、初期の高温度化学蒸
着（ＨＴ−ＣＶＤ）から低温度化学蒸着（ＭＴ−ＣＶ
Ｄ）及び物理蒸着（ＰＶＤ）に向かって発展した。被膜
の厚さ及び付着性は、改良され、その上に超硬合金基材
の組成を変化させた。以前はこの基材はほとんど切削工
具材料であったが、今日では基材はまさに基材であり且
つ切れ刃は被膜が摩耗したときに取り替えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】基材の開発傾向は、立
方晶炭化物の含有量すなわちＷＣ−Ｃｏ基超硬合金基材
に向かうのでない。これらの開発が、焼結超硬合金内に
以前よりも微細なＷＣ粒径のためのダイヤモンドをもた
らした。極端に微細な粒のＷＣ−Ｃｏ超硬合金は、複合
プリント回路基板の穿孔加工用及び同様の適用に開発さ
れた。今日サブミクロンだけでなく所謂「ナノサイズ」
と呼ばれる材料を入手できる。「ナノサイズ」限定は詳
細に決められていないが、ほとんど２００ナノメーター
（０．２μｍ）がナノサイズとして考慮される。特別な
製造方法が、この種の材料には使用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題及び課題を解決するため
の手段】本発明は、慣用の方法、すなわちタングステン
金属粉末、または炭素及びコバルトの粉末、を有する酸
化タングステンを浸炭することによって別々に生成され
た炭化タングステン粉末を介して作られた原材料から製
造されたＷＣ−Ｃｏ基超硬合金に関する。結果として、
金属コバルトに関する還元に引き続く超硬合金の表面で
のコバルト塩の析出が排除される。改良された性質を備
える合金のための焼結ＷＣの平均粒径は、本発明を介し
て製造するならば、０．６〜１．６μｍ好ましくは０．
６〜１．４μｍの範囲にある。また、０．４μｍのＷＣ
合金がこの方法で有利に製造することができるが、今ま
でのところでは普通の金属切削に対しては余り適用され
ていない。
【０００５】サブミクロンの材料に対しては、粒成長抑
制剤が原則として使用され、すなわちＣｒ3 Ｃ2 及び／
またはＶＣ＋Ｃｒ3 Ｃ2 の組合せが微細粒径のために使
用される。周期律表のＩＶ及びＶ族の全ての立方晶炭化
物が、ＷＣ−Ｃｏ合金のための粒成長抑制剤として作用
する。すなわち、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＶＣ、Ｔａ
Ｃだけでなく、ＶＩ族の六方晶Ｍｏ2 Ｃ及び斜方晶Ｃｒ
3 Ｃ2 である。炭化タングステンのための１．０〜１．
６μｍの焼結平均粒径を有するＷＣ−Ｃｏ合金に対して
は、ＴａＣが非常に一般的な粒径安定剤及び／または粒
成長抑制剤であるが、しかしＮｂＣもＴａＣと組み合わ
せて良く使用する。なおそのうえに、Ｍｏ2Ｃがサブミ
クロン及びミクロンの双方の領域（０．８〜１．６ミク
ロン）で使用することができる。
【０００６】超硬合金を製造するための慣用の方法は、
ＷＣ、Ｃｏ及び粒成長抑制剤、いずれかとすれば、ＰＥ
ＧまたはＡ−ワックスの所望の組成を、ＷＣ−Ｃｏの混
合物体（材料中にいずれの所望しない不純物を含まな
い）とともにボールミルで、アルコール／水またはいず
れかの混合液体中で、広範囲に湿式混練をすることであ
る。炭化タングステンの最終粒径は、この処理の際に決
定される。炭化タングステンはほとんど激しく凝集さ
れ、そしてこれはコバルト粉末に対しても有効である。
この粉混練程は、次の理由で広範囲にほとんど変化す
る。すなわち、 １．炭化タングステンの最終粒径を決定すること。
【０００７】２．いずれの部分においても粒成長避ける
ために、粒成長抑制剤の均一な分布を得ること。 ３．焼結材料中に多孔質のコバルト溜まりを回避するた
めに、均一に分布するコバルトを得ること。 この長い混練時間は次のことで決定される。
【０００８】１）混練物体の摩耗。 ２）粉砕器の内壁の摩耗（高い維持費）。 ３）所望量の材料を得るために多数の粉砕器への投資費
用。 また長時間の混練は、混練したＷＣ粒子の粒径に非常に
広範囲の分布をもたらす。この広い分布の影響はいろい
ろあり、すなわち、パンチの除荷による大きな片寄りを
伴う高加圧成形圧力と、最近の複雑な形状に伴う割れに
関する大きな危険性と、焼結したＷＣ粒の好ましくない
形状（三角形、四角形等）の形成すなわち低靱性等であ
る。
【０００９】仕上げ混練後、スラリーは乾燥する必要が
あり、ほとんどがスプレー乾燥であり、自由流れ粉末が
得られる。その後、この粉末は、加圧成形しそして半加
工品に焼結し、摩砕によって最終寸法にするがほとんど
の時間は耐摩耗被膜を付着させる。本発明の目的は、上
記の不都合な生産を回避することであり、また焼結材料
の性能水準、主として靱性を増加することである。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明は次ぎに述べる基本的着想
からなる。すなわち、 −還元及び浸炭を介してそれが作られるときに既に決定
している丸い形状と最終（焼結した）粒径を有する充分
に規定された狭い粒径分布のＷＣ原材料。ＷＣは、単一
粒に解凝集するかまたは容易に解凝集できる必要がある
１＞３ミクロンの焼結したＷＣ平均粒径を有する超硬合
金を望むときには、初期ＷＣは約（１．０〜）１．２μ
ｍ平均粒子径を必要とする（ある程度の小さいが調整さ
れた粒成長は決して避けることはできない）。
【００１１】−Ｃｏが混合されるＷＣの平均ＷＣ粒径に
等しいかまたはそれより小さな平均粒径の丸みを帯びた
形状の充分に規定した狭い粒径分布したＣｏ原材料。ま
た、コバルト粉末は容易に解凝集される必要がある。こ
のＣｏ原材料に関しては、少なくとも粒成長抑制剤の金
属部分が既に存在していること、すなわち粒成長抑制剤
の添加はＣｏ粉末製造工程の一部であることが特に重要
なことである。これは、また、粒成長抑制剤の分量及び
その形式は、最終（焼結した）ＷＣ粒径及びバインダー
相の分量の双方に依存するために、最終焼結合金のため
に「特注品」であることを意味する。
【００１２】−慣用の混練よりもむしろ配合することと
混合することである短時間の粉砕工程。上記の着想を用
いることで、優れた加圧成形性質と靱性の増加とを組み
合わせた（割れのなく且つ優れた許容誤差、すなわち優
れた形状安定性）優れた生産経済性を備え且つ靱性を増
加した超硬合金を提供する。靱性の増加は、丸くて三角
形及び四角形でないＷＣ粒を有する優れた形状のためで
ある。それらが望まれ且つ必要であるすなわちＣｏとＷ
Ｃの間の接触界面に存在する粒成長抑制剤に関して、粒
成長抑制剤の量はほとんど減量することができる。これ
らの粒成長抑制剤は、特にＶＣは、靱性を減少させるこ
とが良く知られていて、これらの元素は減量するがそれ
らを必要とするところには存在して同様の効果を有する
ので、優れた靱性を達成できる。
【００１３】本発明は、３ｗｔ％以下好ましくは２％以
下のＶ及び／またはＣｒ、Ｔｉ、及びＴａ及び／または
Ｎｂの添加に適切である。
【００１４】
【実施例及び発明の効果】実施例１ 二つのバッチが製造され、一つは確立された技術にした
がい、もう一つは本発明にしたがった。 既知の技術 ８９．５ｗ／ｏのＷＣ、０．８μｍ（ＦＳＳＳ）、 １０．０ｗ／ｏのＣｏ、標準（１．５μｍ）、 ０．５ｗ／ｏのＣｒ3 Ｃ2 、 混練時間：３０時間 本発明 ８９．５ｗ／ｏのＷＣ、０．７０μｍ（ＦＳＳＳ）、 １０．０ｗ／ｏのＣｏ−Ｃｒ、（０．６５μｍ）、 ０．０７ｗ／ｏのＣ、（炭素補償） 混練時間：３時間 １０／０．４３の比率で且つ解凝集が容易なＣｏ／Ｃｒ
を含有する本発明に従うＣｏ−Ｃｒ合金、並びに本発明
に従うＷＣ。
【００１５】これらの混練は、これらの混練において粉
末総量が同一であった。スラリーは同一の工程条件でス
プレー乾燥を行った。二つの粉末は、ＳＮＵＮ１２０３
０８工具のインサート半加工品に、焼結するとき１８％
の収縮で加圧成形された。加圧成形する圧力は、既存技
術にしたがって製造された粉末に対しては１４５ＭＰａ
であり、そして本発明に従う粉末に対しては１１０ＭＰ
ａであった。
【００１６】望ましい加圧生計圧力は、１００±２０Ｍ
Ｐａであった。加圧された成形品はその後同一のバッチ
で焼結し、焼結したままの条件において同一の硬さ１６
００±２５ＨＶ３であった。 実施例２ 実施例１と同一のそれぞれの粉末の試験片５．５×６．
５×２１ｍｍを製造した。それぞれの試験片は互いに焼
結し、その後３天満下試験で試験され平均値で次の結果
を示した。
【００１７】 既知の技術 本発明 ２７２５±３００ＭＰａ ３２５０±２００ＭＰａ 実施例３ 同一の巨視的な組成を備えた二つの合金が、本発明と既
知の技術にしたがって作られた。
【００１８】既知の技術 ９３．５ｗ／ｏのＷＣ、１．２μｍ（ＦＳＳＳ）、 ６．０ｗ／ｏのＣｏ、標準（１．５μｍ）、 ０．５ｗ／ｏのＴａＣ、 混練時間：４０時間 本発明 ９３．５ｗ／ｏのＷＣ、１．０μｍ（ＦＳＳＳ）、 ６．４ｗ／ｏのＣｏ−Ｔａ、 ０．８μｍ、 ０．１ｗ／ｏのＣ、（炭素補償） 混練時間：４時間 二つの変種が実施例１にしたがって作られた。ＳＮＵＮ
１２０３０８の同一のこれらの試験インサートを加圧成
形するとき、１８％の収縮に対する加圧成形圧力は、既
存の技術に従う粉末に対しては１６０ＭＰａであり、本
発明に従う粉末に対しては１１５ＭＰａであった。焼結
後の双方の変種は同一硬さ１７５０±２５ＨＶ３であっ
た。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 十分に解凝集されたまたは容易に解凝集
    されるＷＣ粉末を、丸い形状の十分に解凝集されたまた
    は容易に解凝集されるＣｏ粉末と、混合することによっ
    て、少なくとも１種の粒成長抑制剤を使用し微細なＷＣ
    粒径を備えたＷＣ−Ｃｏ基超硬合金を製造する方法であ
    って、 前記少なくとも１種の粒成長抑制剤が、Ｃｏ粉末の一部
    分として添加され、すなわち、前記Ｃｏ粉末に含有され
    て前記Ｃｏ粉末と合金化される、ことを特徴とするＷＣ
    −Ｃｏ基超硬合金を製造する方法。
  2. 【請求項２】 前記Ｃｏ粉末は、前記ＷＣ粉末の平均粒
    径に等しいかまたは小さい平均粒径を有することを特徴
    とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 焼結された平均ＷＣ粒径が、０．６〜
    １．４μｍであることを特徴とする請求項１または２に
    記載の方法。
JP2000132889A 1999-05-04 2000-04-27 微細ＷＣを有するＷＣ−Ｃｏ基超硬合金を製造する方法 Pending JP2000336437A (ja)

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