JP2003113404A - 硬質合金の焼結方法 - Google Patents
硬質合金の焼結方法Info
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- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 焼結トレーの接触反応を抑制すると共に、作
業者や大気、土壌などへの悪影響を減少することができ
る硬質合金の焼結方法を提供する。 【解決手段】 硬質合金材料のプレス体3を焼結トレー2
に載せて焼結する硬質合金の焼結方法である。焼結トレ
ー2の表面に、カーボン、グラファイト、酸化アルミニ
ウム及び酸化ジルコニウムの少なくとも一種と、(C6H10
O5)nを含む材料と、水とを含む被覆材1を塗布して焼結
する。
業者や大気、土壌などへの悪影響を減少することができ
る硬質合金の焼結方法を提供する。 【解決手段】 硬質合金材料のプレス体3を焼結トレー2
に載せて焼結する硬質合金の焼結方法である。焼結トレ
ー2の表面に、カーボン、グラファイト、酸化アルミニ
ウム及び酸化ジルコニウムの少なくとも一種と、(C6H10
O5)nを含む材料と、水とを含む被覆材1を塗布して焼結
する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、硬質合金材料粉末
のプレス体を焼結する際、プレス体を載せる焼結トレー
の構成元素がプレス体の内部に拡散するのを抑制すると
共に、作業者や大気などへの悪影響を低減するのに最適
な硬質合金の焼結方法に関するものである。
のプレス体を焼結する際、プレス体を載せる焼結トレー
の構成元素がプレス体の内部に拡散するのを抑制すると
共に、作業者や大気などへの悪影響を低減するのに最適
な硬質合金の焼結方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】硬質合金は、通常、その材料を混合し、
プレスされた成形体を焼結トレーに載せて焼結される。
焼結トレーは、耐熱温度が高く、加工性のよいカーボン
やグラファイトから形成されている。焼結の際、硬質合
金の種類によっては、焼結トレーがプレス体と接触反応
を起こして部分的に溶着し、焼結後、硬質合金を剥離さ
せにくかったり、剥離の際に硬質合金を損傷したりする
恐れがある。
プレスされた成形体を焼結トレーに載せて焼結される。
焼結トレーは、耐熱温度が高く、加工性のよいカーボン
やグラファイトから形成されている。焼結の際、硬質合
金の種類によっては、焼結トレーがプレス体と接触反応
を起こして部分的に溶着し、焼結後、硬質合金を剥離さ
せにくかったり、剥離の際に硬質合金を損傷したりする
恐れがある。
【0003】図4は、焼結トレーに載せたプレス体の焼
結状態を模式的に示す説明図である。図4(A)に示すよう
に、例えば、WCからなる硬質相42とCoからなる結合相43
とから構成される硬質合金のプレス体41は、カーボンか
ら形成された焼結トレー40上に載せられて焼結される。
焼結が始まると、図4(B)に示すように1300℃前後で硬質
相42と結合相43との共晶相として液化し、その一部が焼
結体44の表面にしみ出してくる。また、焼結トレー40
は、カーボンの一部が炭素として抜け出て、空隙45が生
じる。更に焼結が進むと、図4(C)に示すように硬質相42
と結合相43との共晶相として液化した液化部46が焼結ト
レー40の表面まで流れる。この液化部46を介して焼結ト
レー40から抜け出た活性な炭素が焼結体44の内部に拡散
したり、固溶して遊離炭素として存在し、焼結体44内に
異常相(この場合WC+Co+C)を生じたりする。このよう
に特性異常を生じた硬質合金は、不良製品となる。
結状態を模式的に示す説明図である。図4(A)に示すよう
に、例えば、WCからなる硬質相42とCoからなる結合相43
とから構成される硬質合金のプレス体41は、カーボンか
ら形成された焼結トレー40上に載せられて焼結される。
焼結が始まると、図4(B)に示すように1300℃前後で硬質
相42と結合相43との共晶相として液化し、その一部が焼
結体44の表面にしみ出してくる。また、焼結トレー40
は、カーボンの一部が炭素として抜け出て、空隙45が生
じる。更に焼結が進むと、図4(C)に示すように硬質相42
と結合相43との共晶相として液化した液化部46が焼結ト
レー40の表面まで流れる。この液化部46を介して焼結ト
レー40から抜け出た活性な炭素が焼結体44の内部に拡散
したり、固溶して遊離炭素として存在し、焼結体44内に
異常相(この場合WC+Co+C)を生じたりする。このよう
に特性異常を生じた硬質合金は、不良製品となる。
【0004】そのため、従来、焼結トレーの表面には、
硬質合金の焼結体との接触反応を抑制する被覆材を塗布
することが知られている。この被覆材は、接触反応を抑
制させるカーボン粉末と、焼結トレーの表面にカーボン
粉末を定着させる接着剤の役割を果たす酢酸ビニル系樹
脂とを混合させたものが用いられている。酢酸ビニル系
樹脂単独では、常温において粘性が高く、焼結トレーに
塗布しにくいため、溶解能の高いジクロロメタンなどの
有機溶剤を用いていて塗布し易いようにしている。この
ような従来の被覆材は、スプレーや刷毛を用いて焼結ト
レーの表面に塗布されている。
硬質合金の焼結体との接触反応を抑制する被覆材を塗布
することが知られている。この被覆材は、接触反応を抑
制させるカーボン粉末と、焼結トレーの表面にカーボン
粉末を定着させる接着剤の役割を果たす酢酸ビニル系樹
脂とを混合させたものが用いられている。酢酸ビニル系
樹脂単独では、常温において粘性が高く、焼結トレーに
塗布しにくいため、溶解能の高いジクロロメタンなどの
有機溶剤を用いていて塗布し易いようにしている。この
ような従来の被覆材は、スプレーや刷毛を用いて焼結ト
レーの表面に塗布されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ジクロロメタ
ンなどの有機溶剤は、作業者に悪影響を及ぼす恐れがあ
る。また、揮発性が高いため、塗布作業中に大気や土壌
中に拡散、飛散して大気や土壌を汚染する恐れもある。
特に、スプレーによって塗布することで上記の拡散、飛
散はより増長される傾向にある。このスプレーによる塗
布は、焼結トレーからの跳ね返りによる被覆材のロスも
比較的多く、経済性が悪い。また、被覆材が飛散した
後、設備や床面などの清掃に時間がかかり、作業性も悪
い。そして、スプレーや刷毛を用いて焼結トレーに均一
にムラなく被覆材を塗布するには、作業者の熟練したス
キルが必要であり、任意の作業者では、手直しすること
が多く、作業性や経済性が悪い。
ンなどの有機溶剤は、作業者に悪影響を及ぼす恐れがあ
る。また、揮発性が高いため、塗布作業中に大気や土壌
中に拡散、飛散して大気や土壌を汚染する恐れもある。
特に、スプレーによって塗布することで上記の拡散、飛
散はより増長される傾向にある。このスプレーによる塗
布は、焼結トレーからの跳ね返りによる被覆材のロスも
比較的多く、経済性が悪い。また、被覆材が飛散した
後、設備や床面などの清掃に時間がかかり、作業性も悪
い。そして、スプレーや刷毛を用いて焼結トレーに均一
にムラなく被覆材を塗布するには、作業者の熟練したス
キルが必要であり、任意の作業者では、手直しすること
が多く、作業性や経済性が悪い。
【0006】そこで、本発明は、焼結トレーの接触反応
を抑制すると共に、作業者や大気、土壌などへの悪影響
を減少することができる硬質合金の焼結方法を提供する
ことを目的とする。
を抑制すると共に、作業者や大気、土壌などへの悪影響
を減少することができる硬質合金の焼結方法を提供する
ことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、硬質合金材料
のプレス体を焼結トレーに載せて焼結する硬質合金の焼
結方法であって、カーボン、グラファイト、酸化アルミ
ニウム及び酸化ジルコニウムの少なくとも一種と、(C6H
10O5)nを含む材料と、水とを含む被覆材を焼結トレーの
表面に塗布したことを特徴とする。即ち、本発明は、焼
結トレーの表面に塗布する被覆材において、硬質合金材
料の焼結体との接触反応を抑制する材料を定着させる接
着剤の役割を果たすものとして、(C6H10O5)nを含む材料
を用い、溶剤として水を用いる構成である。
のプレス体を焼結トレーに載せて焼結する硬質合金の焼
結方法であって、カーボン、グラファイト、酸化アルミ
ニウム及び酸化ジルコニウムの少なくとも一種と、(C6H
10O5)nを含む材料と、水とを含む被覆材を焼結トレーの
表面に塗布したことを特徴とする。即ち、本発明は、焼
結トレーの表面に塗布する被覆材において、硬質合金材
料の焼結体との接触反応を抑制する材料を定着させる接
着剤の役割を果たすものとして、(C6H10O5)nを含む材料
を用い、溶剤として水を用いる構成である。
【0008】本発明は、焼結トレーの被覆材に(C6H
10O5)nを含む材料や水を用いることで、作業者、大気、
土壌などに与える悪影響が従来と比較して極めて少なく
することができる。また、カーボン、グラファイト、酸
化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどの接触抑制剤を
含有しているため、焼結トレーから抜け出た活性な炭素
が硬質合金の内部に拡散して異常相ができ、特性異常を
生じることもない。更に、(C6H10O5)nを含む材料や水を
用いることで、スプレーによって塗布して被覆材が飛散
しても、設備や床面などの清掃が容易であり、作業性が
よい。加えて、(C6H 10O5)nを含む材料や水は、容易にか
つ安価に手にはいるため、経済性にも優れる。そして、
(C6H10O5)nを含む材料が高温により加熱分解されて生じ
た炭素の一部は、被覆材中に留まって上記接触抑制剤と
同様の機能を果たすと考えられ、本発明で用いる被覆材
は、従来の被覆材よりも優れた特性を有する。
10O5)nを含む材料や水を用いることで、作業者、大気、
土壌などに与える悪影響が従来と比較して極めて少なく
することができる。また、カーボン、グラファイト、酸
化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどの接触抑制剤を
含有しているため、焼結トレーから抜け出た活性な炭素
が硬質合金の内部に拡散して異常相ができ、特性異常を
生じることもない。更に、(C6H10O5)nを含む材料や水を
用いることで、スプレーによって塗布して被覆材が飛散
しても、設備や床面などの清掃が容易であり、作業性が
よい。加えて、(C6H 10O5)nを含む材料や水は、容易にか
つ安価に手にはいるため、経済性にも優れる。そして、
(C6H10O5)nを含む材料が高温により加熱分解されて生じ
た炭素の一部は、被覆材中に留まって上記接触抑制剤と
同様の機能を果たすと考えられ、本発明で用いる被覆材
は、従来の被覆材よりも優れた特性を有する。
【0009】以下、本発明を詳しく説明する。(C6H
10O5)nは、親水性の線状高分子化合物で、アミロペクチ
ンとアミロースとからなり、両者の割合は、原料によっ
て異なる。(C6H10O5)nは、水に溶かしたり、この水溶液
を一定の温度まで加熱したりすることで粘性に富んだ状
態となり、接着剤として機能する。焼結の際、高温で加
熱されると(C6H10O5)nは、二酸化炭素、炭素、水などに
分解され、焼結炉内に拡散され、排気ポンプによって炉
外に排気される。
10O5)nは、親水性の線状高分子化合物で、アミロペクチ
ンとアミロースとからなり、両者の割合は、原料によっ
て異なる。(C6H10O5)nは、水に溶かしたり、この水溶液
を一定の温度まで加熱したりすることで粘性に富んだ状
態となり、接着剤として機能する。焼結の際、高温で加
熱されると(C6H10O5)nは、二酸化炭素、炭素、水などに
分解され、焼結炉内に拡散され、排気ポンプによって炉
外に排気される。
【0010】(C6H10O5)nを含む材料として、穀類や芋類
の粉末、それらを用いた加工物、化学的に合成されたも
のなどが挙げられるが、本発明では、特に、澱粉糊、片
栗粉、小麦粉のいずれかが好ましい。より好ましくは、
常温で粘性に富んだ状態である澱粉糊である。これらの
材料は、市販されているものを用いるとよい。なお、本
発明において(C6H10O5)nを含む材料とは、水分を除いた
状態で(C6H10O5)nの割合(重量)が50%以上占めるものと
する。より好ましくは、80%以上占めるものである。
の粉末、それらを用いた加工物、化学的に合成されたも
のなどが挙げられるが、本発明では、特に、澱粉糊、片
栗粉、小麦粉のいずれかが好ましい。より好ましくは、
常温で粘性に富んだ状態である澱粉糊である。これらの
材料は、市販されているものを用いるとよい。なお、本
発明において(C6H10O5)nを含む材料とは、水分を除いた
状態で(C6H10O5)nの割合(重量)が50%以上占めるものと
する。より好ましくは、80%以上占めるものである。
【0011】澱粉糊は、澱粉原料として、例えば、小麦
粉、とうもろこし粉、片栗粉を混合したものが挙げられ
る。これらの粉のうち、特に小麦粉は、(C6H10O5)nの粘
性に加えて、吸水すると粘性に富んだグルテンを生成す
るため、小麦粉を混合させた被覆材は、粘性により優れ
たものになる。
粉、とうもろこし粉、片栗粉を混合したものが挙げられ
る。これらの粉のうち、特に小麦粉は、(C6H10O5)nの粘
性に加えて、吸水すると粘性に富んだグルテンを生成す
るため、小麦粉を混合させた被覆材は、粘性により優れ
たものになる。
【0012】片栗粉(市販されているものの多くはジャ
ガイモからなる)の(C6H10O5)nは、一定の温度(糊化温度
範囲56〜66℃)にしないと接着剤として好ましい粘性が
でない。そのため、片栗粉を用いた場合は、糊化温度を
保持した状態で塗布することが好ましい。
ガイモからなる)の(C6H10O5)nは、一定の温度(糊化温度
範囲56〜66℃)にしないと接着剤として好ましい粘性が
でない。そのため、片栗粉を用いた場合は、糊化温度を
保持した状態で塗布することが好ましい。
【0013】小麦粉は、上記のように(C6H10O5)nの粘性
に加えてグルテンの粘性も加わるため接着剤の材料とし
て好ましい。
に加えてグルテンの粘性も加わるため接着剤の材料とし
て好ましい。
【0014】カーボン粉末、グラファイト粉末、安定な
化合物である酸化アルミニウム粉末や酸化ジルコニウム
粉末は、硬質合金材料のプレス体と焼結トレーとの間に
介在されることで、プレス体に含まれる液化した結合相
が焼結トレーと接触することを抑制する。このような粉
末は、粒径数μm〜数十μmのものが好ましい。より好ま
しくは、メッシュ(テーラー式、以下同様)100〜60のも
のを10体積%以下、メッシュ300〜200のものを15〜90体
積%、特に、メッシュ80以上のものを5体積%以下、メ
ッシュ250以下のものを20〜80体積%混合させたものが
適する。また、これらの粉末は、いずれか1種で接触抑
制剤として十分な機能を発揮するが、もちろん、複数種
を混合して用いてもよい。
化合物である酸化アルミニウム粉末や酸化ジルコニウム
粉末は、硬質合金材料のプレス体と焼結トレーとの間に
介在されることで、プレス体に含まれる液化した結合相
が焼結トレーと接触することを抑制する。このような粉
末は、粒径数μm〜数十μmのものが好ましい。より好ま
しくは、メッシュ(テーラー式、以下同様)100〜60のも
のを10体積%以下、メッシュ300〜200のものを15〜90体
積%、特に、メッシュ80以上のものを5体積%以下、メ
ッシュ250以下のものを20〜80体積%混合させたものが
適する。また、これらの粉末は、いずれか1種で接触抑
制剤として十分な機能を発揮するが、もちろん、複数種
を混合して用いてもよい。
【0015】上記の配合割合は、(C6H10O5)nを含む材料
の水分含有量により適宜水の量を調節するとよい。例え
ば、澱粉糊のみを用いる場合、重量(kg)で接触抑制剤:
澱粉糊:水=1:1.5:5〜1.5:3:5が好ましい。特に、
1:2:4が好ましい。片栗粉や小麦粉は、澱粉糊に比較
して水分含有量が少ないので、上記比率よりも水分を増
すとよい。また、被覆材として必要な粘度は、上記の配
合により実現できる。
の水分含有量により適宜水の量を調節するとよい。例え
ば、澱粉糊のみを用いる場合、重量(kg)で接触抑制剤:
澱粉糊:水=1:1.5:5〜1.5:3:5が好ましい。特に、
1:2:4が好ましい。片栗粉や小麦粉は、澱粉糊に比較
して水分含有量が少ないので、上記比率よりも水分を増
すとよい。また、被覆材として必要な粘度は、上記の配
合により実現できる。
【0016】本発明において被覆材の塗布は、均一に行
うことが望ましい。硬質合金材料粉末のプレス体を焼結
すると、体積が約半分に収縮する。そのため、被覆材が
均一に塗布されておらず凹凸(塗りムラ)があると、焼結
体が収縮する際、その凹凸部分に引っ掛かったりするな
ど摩擦抵抗が大きく、収縮がうまく行えず歪みが生じて
不良品となるからである。そこで、本発明では、特に、
焼結トレーと焼結体との境界における滑り性を向上すべ
く、被覆材の塗布を均一に行う。被覆材を均一に塗布す
るには、刷毛などを用いて行ってもよいが、市販されて
いる公知のフローコータ方式の自動塗布装置(例えば、
特開平7-168015号公報、特開平6-154686号公報参照)を
用いると容易に均一に塗布することができ、手直しなど
の必要がなく作業性が向上できて好ましい。
うことが望ましい。硬質合金材料粉末のプレス体を焼結
すると、体積が約半分に収縮する。そのため、被覆材が
均一に塗布されておらず凹凸(塗りムラ)があると、焼結
体が収縮する際、その凹凸部分に引っ掛かったりするな
ど摩擦抵抗が大きく、収縮がうまく行えず歪みが生じて
不良品となるからである。そこで、本発明では、特に、
焼結トレーと焼結体との境界における滑り性を向上すべ
く、被覆材の塗布を均一に行う。被覆材を均一に塗布す
るには、刷毛などを用いて行ってもよいが、市販されて
いる公知のフローコータ方式の自動塗布装置(例えば、
特開平7-168015号公報、特開平6-154686号公報参照)を
用いると容易に均一に塗布することができ、手直しなど
の必要がなく作業性が向上できて好ましい。
【0017】フローコータとは、漏斗状の口金のリップ
部先端から塗布材をカーテン状に吐き出す、即ち、滴状
に落とすのではなく、塗布材を途切れることなく液状に
落下させ、リップ部先端を被塗布材に接触させることな
く塗布する方式のものである。この方式は、吐き出され
るまでの被覆材の供給経路が密閉されているため異物の
混入がほとんどなく、また、塗料の粘度変化が少ないた
めに塗布膜厚を均一にすることができる。このフローコ
ータ方式の自動塗布装置としては、塗布材を溜めておく
タンクと、タンクから供給された塗布材をカーテン状に
吐き出す口金を具えるヘッド部と、被塗布材を運搬する
ベルトコンベアやローラなどからなる運搬部とを具えた
ものが知られている。口金のリップ部は、焼結トレーの
サイズに適した大きさを有するものを用いる。
部先端から塗布材をカーテン状に吐き出す、即ち、滴状
に落とすのではなく、塗布材を途切れることなく液状に
落下させ、リップ部先端を被塗布材に接触させることな
く塗布する方式のものである。この方式は、吐き出され
るまでの被覆材の供給経路が密閉されているため異物の
混入がほとんどなく、また、塗料の粘度変化が少ないた
めに塗布膜厚を均一にすることができる。このフローコ
ータ方式の自動塗布装置としては、塗布材を溜めておく
タンクと、タンクから供給された塗布材をカーテン状に
吐き出す口金を具えるヘッド部と、被塗布材を運搬する
ベルトコンベアやローラなどからなる運搬部とを具えた
ものが知られている。口金のリップ部は、焼結トレーの
サイズに適した大きさを有するものを用いる。
【0018】上記自動塗布装置を用いる際、被覆材は、
カーテン状に吐き出す程度の流度が必要である。具体的
には、塗布前の被覆材の流度は、3.5〜8.0sec/40mlであ
ることが好ましい。特に、5.0〜7.0sec/40mlが好まし
い。このような流度は、上記配合割合で実現することが
できる。なお、刷毛やスプレーを用いる場合、3.0〜10s
ec/40mlが好ましい。
カーテン状に吐き出す程度の流度が必要である。具体的
には、塗布前の被覆材の流度は、3.5〜8.0sec/40mlであ
ることが好ましい。特に、5.0〜7.0sec/40mlが好まし
い。このような流度は、上記配合割合で実現することが
できる。なお、刷毛やスプレーを用いる場合、3.0〜10s
ec/40mlが好ましい。
【0019】本発明において、流度とは、円錐部の最大
内径75mm、円錐部の高さ60mm、円筒部の長さ10mm、円筒
部の内径5mmの漏斗に、円筒部の開口部を塞いだ状態で
被覆材を40ml(40cm3)入れて、円筒部の開口部を開いて
から漏斗内の被覆材がなくなるまでの時間(秒)を表す。
内径75mm、円錐部の高さ60mm、円筒部の長さ10mm、円筒
部の内径5mmの漏斗に、円筒部の開口部を塞いだ状態で
被覆材を40ml(40cm3)入れて、円筒部の開口部を開いて
から漏斗内の被覆材がなくなるまでの時間(秒)を表す。
【0020】被覆材の塗布の厚さは、乾燥前において0.
01〜1.0mm、特に、0.03〜0.2mmが好ましい。上記規定よ
りも厚すぎると、平坦で均一性が得にくく好ましくな
い。逆に上記規定よりも薄すぎると、接触反応を抑制す
る効果にムラが生じるため好ましくない。乾燥後の厚さ
は、0.01〜0.1mm、特に、0.02〜0.05mmが好ましい。な
お、塗布後の乾燥は、プレス体を載せた際にプレス体が
被覆材の水で濡れない程度に行うことが好ましい。
01〜1.0mm、特に、0.03〜0.2mmが好ましい。上記規定よ
りも厚すぎると、平坦で均一性が得にくく好ましくな
い。逆に上記規定よりも薄すぎると、接触反応を抑制す
る効果にムラが生じるため好ましくない。乾燥後の厚さ
は、0.01〜0.1mm、特に、0.02〜0.05mmが好ましい。な
お、塗布後の乾燥は、プレス体を載せた際にプレス体が
被覆材の水で濡れない程度に行うことが好ましい。
【0021】本発明において焼結トレーは、例えば、カ
ーボン、グラファイト、酸化アルミニウム、スピネルの
いずれか1種から形成される公知のものを使用するとよ
い。硬質合金は、例えば、周期律表IVa、Va、VIa族金属
元素、Si及びAlよりなる群から選択される1種以上の元
素と、炭素、窒素、硼素及び酸素よりなる群から選ばれ
る1種以上の元素との化合物とからなる硬質相と、Fe、N
i、Coなどの鉄族金属とからなるものや、Al2O3、スピネ
ルのセラミックスなどが挙げられる。焼結条件は、従来
と同様にすればよい。
ーボン、グラファイト、酸化アルミニウム、スピネルの
いずれか1種から形成される公知のものを使用するとよ
い。硬質合金は、例えば、周期律表IVa、Va、VIa族金属
元素、Si及びAlよりなる群から選択される1種以上の元
素と、炭素、窒素、硼素及び酸素よりなる群から選ばれ
る1種以上の元素との化合物とからなる硬質相と、Fe、N
i、Coなどの鉄族金属とからなるものや、Al2O3、スピネ
ルのセラミックスなどが挙げられる。焼結条件は、従来
と同様にすればよい。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図1は、本発明焼結方法において、焼結トレーに
被覆材を塗布し、硬質合金材料のプレス体を載せた状態
を示す模式図である。本発明焼結方法は、カーボン、グ
ラファイト、酸化アルミニウム及び酸化ジルコニウムの
少なくとも一種の粉末と、水と、(C6H10O5)nを含む材料
とを含む被覆材1を硬質合金材料粉末のプレス体3が載せ
られる焼結トレー2の表面に塗布して行うものである。
する。図1は、本発明焼結方法において、焼結トレーに
被覆材を塗布し、硬質合金材料のプレス体を載せた状態
を示す模式図である。本発明焼結方法は、カーボン、グ
ラファイト、酸化アルミニウム及び酸化ジルコニウムの
少なくとも一種の粉末と、水と、(C6H10O5)nを含む材料
とを含む被覆材1を硬質合金材料粉末のプレス体3が載せ
られる焼結トレー2の表面に塗布して行うものである。
【0023】図2は、本発明において、焼結トレー2に載
せた硬質合金材料粉末のプレス体3の焼結状態を模式的
に示す説明図である。図2(A)に示すように、例えば、カ
ーボンから形成された焼結トレー2の表面には、被覆材1
が塗布されており、この上にWCからなる硬質相4とCoか
らなる結合相5とから構成されるプレス体3が載せられて
焼結される。焼結が始まると、図2(B)に示すように1300
℃前後で硬質相4と結合相5との共晶が液化し、一部が焼
結体6の表面にしみ出してくる。しかし、更に焼結が進
んでも、図2(C)に示すように焼結トレー2と焼結体6との
間に存在する被覆材1の接触抑制剤7が液化した硬質相4
と結合相5との共晶の液下部8を受け止め、液化部8がト
レー2に直接接触するのを防ぐ。そのため、焼結トレー2
の炭素が抜け出ても、その炭素が液化部8を介して焼結
体6の内部に拡散することがない。
せた硬質合金材料粉末のプレス体3の焼結状態を模式的
に示す説明図である。図2(A)に示すように、例えば、カ
ーボンから形成された焼結トレー2の表面には、被覆材1
が塗布されており、この上にWCからなる硬質相4とCoか
らなる結合相5とから構成されるプレス体3が載せられて
焼結される。焼結が始まると、図2(B)に示すように1300
℃前後で硬質相4と結合相5との共晶が液化し、一部が焼
結体6の表面にしみ出してくる。しかし、更に焼結が進
んでも、図2(C)に示すように焼結トレー2と焼結体6との
間に存在する被覆材1の接触抑制剤7が液化した硬質相4
と結合相5との共晶の液下部8を受け止め、液化部8がト
レー2に直接接触するのを防ぐ。そのため、焼結トレー2
の炭素が抜け出ても、その炭素が液化部8を介して焼結
体6の内部に拡散することがない。
【0024】本発明焼結方法は、以下の工程により行う
とよい。 (1) 焼結トレー2の表面の汚れなどを落とし、被覆材1
を塗布する。被覆材1の塗布は、刷毛やスプレーを用い
て行ってもよいが、後述するフローコータ式の自動塗布
装置を用いてもよい。自動塗布装置を用いた場合、効率
よく均一に塗布することが可能である。 (2) 被覆材を乾燥させる。本発明で用いる被覆材は、
揮発性の小さい水を溶剤として用いるため、その上に載
せるプレス体が水で濡れないように、塗布後、被覆材を
乾燥させておくことが好ましい。乾燥は、自然乾燥でも
よいが、例えば、温風乾燥機などの乾燥機を用いると効
率がよい。 (3) 被覆材を塗布した焼結トレーに硬質合金材料粉末
のプレス体を載せて焼結する。焼結条件は、硬質合金の
材料、形状などに応じて、適宜変更させるとよく、従来
と同様に行えばよい。
とよい。 (1) 焼結トレー2の表面の汚れなどを落とし、被覆材1
を塗布する。被覆材1の塗布は、刷毛やスプレーを用い
て行ってもよいが、後述するフローコータ式の自動塗布
装置を用いてもよい。自動塗布装置を用いた場合、効率
よく均一に塗布することが可能である。 (2) 被覆材を乾燥させる。本発明で用いる被覆材は、
揮発性の小さい水を溶剤として用いるため、その上に載
せるプレス体が水で濡れないように、塗布後、被覆材を
乾燥させておくことが好ましい。乾燥は、自然乾燥でも
よいが、例えば、温風乾燥機などの乾燥機を用いると効
率がよい。 (3) 被覆材を塗布した焼結トレーに硬質合金材料粉末
のプレス体を載せて焼結する。焼結条件は、硬質合金の
材料、形状などに応じて、適宜変更させるとよく、従来
と同様に行えばよい。
【0025】図3は、自動塗布装置を用いて被覆材を塗
布する状態を説明する模式図である。自動塗布装置10
は、被覆材1を溜めておくタンク11と、タンク11から供
給された被覆材1をカーテン状に吐き出す口金12と、焼
結トレー2を運搬する複数のローラ13を具えるものであ
る。口金12は、焼結トレー2の幅(又は長さ)に適合した
大きさを有する縦断面が台形状の一対の口金部材からな
り、断面において下辺を互いに対向させ両部材の間に隙
間を開けて配置し、その隙間から被覆材1を吐き出す構
成である。即ち、上記隙間は横断面が矩形状であり、被
覆材1が供給されると、隙間の形状に沿って広がり、被
覆材1は、カーテン状に吐き出される。例えば、焼結ト
レーの大きさを幅300mm×長さ300mm×厚さ5mmとする場
合、口金12の先端部は、幅300超mm×長さ10mmとすれば
よい。このとき、被覆材1は、横断面において幅300超mm
×長さ10mmの大きさのカーテン状に吐き出され、焼結ト
レー2上を覆う。なお、横とは、図3において、紙面表面
から奥へ向かう方向をいい、縦とは、左右方向の大きさ
をいう。また、幅とは、横方向の大きさをいい、長さと
は、縦方向の大きさをいう。
布する状態を説明する模式図である。自動塗布装置10
は、被覆材1を溜めておくタンク11と、タンク11から供
給された被覆材1をカーテン状に吐き出す口金12と、焼
結トレー2を運搬する複数のローラ13を具えるものであ
る。口金12は、焼結トレー2の幅(又は長さ)に適合した
大きさを有する縦断面が台形状の一対の口金部材からな
り、断面において下辺を互いに対向させ両部材の間に隙
間を開けて配置し、その隙間から被覆材1を吐き出す構
成である。即ち、上記隙間は横断面が矩形状であり、被
覆材1が供給されると、隙間の形状に沿って広がり、被
覆材1は、カーテン状に吐き出される。例えば、焼結ト
レーの大きさを幅300mm×長さ300mm×厚さ5mmとする場
合、口金12の先端部は、幅300超mm×長さ10mmとすれば
よい。このとき、被覆材1は、横断面において幅300超mm
×長さ10mmの大きさのカーテン状に吐き出され、焼結ト
レー2上を覆う。なお、横とは、図3において、紙面表面
から奥へ向かう方向をいい、縦とは、左右方向の大きさ
をいう。また、幅とは、横方向の大きさをいい、長さと
は、縦方向の大きさをいう。
【0026】タンク11から口金12への被覆材1の供給
は、ポンプ15を具えた配管14を介して行う。被覆材1の
吐き出しを連続的に行う場合、焼結トレー2を隙間なく
並べて塗布すると、被覆材1が焼結トレー2間に落下して
無駄になることがない。一方、焼結トレー2を口金12側
に自動的に供給したり、塗布後、トレー2を自動的に積
載回収したりする場合、トレー2間に隙間を開けて並べ
塗布することが好ましい。このとき、連続的に被覆材1
が吐き出されると、一部が焼結トレー2間に落下してし
まう。そのため、落下した被覆材1を回収して再利用す
ることが好ましい。このとき、ローラ13の下方に漏斗16
を配置しておくと、回収効率がよい。ここで、被覆材1
を長時間タンク11内に溜めておくと、(C6H10O5)nが沈殿
してしまう。そのため、タンク11内には、撹拌用のスク
リュー(図示せず)などを具えることが好ましい。ローラ
13は、モータなどの駆動源により回転され、焼結トレー
2を順に運搬する。
は、ポンプ15を具えた配管14を介して行う。被覆材1の
吐き出しを連続的に行う場合、焼結トレー2を隙間なく
並べて塗布すると、被覆材1が焼結トレー2間に落下して
無駄になることがない。一方、焼結トレー2を口金12側
に自動的に供給したり、塗布後、トレー2を自動的に積
載回収したりする場合、トレー2間に隙間を開けて並べ
塗布することが好ましい。このとき、連続的に被覆材1
が吐き出されると、一部が焼結トレー2間に落下してし
まう。そのため、落下した被覆材1を回収して再利用す
ることが好ましい。このとき、ローラ13の下方に漏斗16
を配置しておくと、回収効率がよい。ここで、被覆材1
を長時間タンク11内に溜めておくと、(C6H10O5)nが沈殿
してしまう。そのため、タンク11内には、撹拌用のスク
リュー(図示せず)などを具えることが好ましい。ローラ
13は、モータなどの駆動源により回転され、焼結トレー
2を順に運搬する。
【0027】このような塗布装置10を用いる場合、被覆
材1は、流度を3.5〜8.0sec/40ml、特に、5.0〜7.0sec/4
0mlとしておくことが好ましい。
材1は、流度を3.5〜8.0sec/40ml、特に、5.0〜7.0sec/4
0mlとしておくことが好ましい。
【0028】本発明は、被覆材1の溶剤、接着剤として
それぞれ水、(C6H10O5)nを含む材料を用いることで、被
覆材1による作業者や大気、土壌への悪影響を従来より
も格段に減少させることができる。また、焼結トレー2
の表面に上記被覆材1を塗布することで、焼結の際、ト
レー2と焼結体6とが直接接触することがないため、トレ
ー2に含まれる元素が焼結体6の液化部8を介して焼結体6
の内部に拡散することがなく、異常相が生じることがな
い。更に、自動塗布装置などを用いて焼結トレー2の表
面に被覆材1を均一に塗布することで、焼結体6の収縮が
抵抗なく行うことができる。
それぞれ水、(C6H10O5)nを含む材料を用いることで、被
覆材1による作業者や大気、土壌への悪影響を従来より
も格段に減少させることができる。また、焼結トレー2
の表面に上記被覆材1を塗布することで、焼結の際、ト
レー2と焼結体6とが直接接触することがないため、トレ
ー2に含まれる元素が焼結体6の液化部8を介して焼結体6
の内部に拡散することがなく、異常相が生じることがな
い。更に、自動塗布装置などを用いて焼結トレー2の表
面に被覆材1を均一に塗布することで、焼結体6の収縮が
抵抗なく行うことができる。
【0029】(試験例)本発明焼結方法によって得られた
硬質合金と、従来の焼結方法によって得られた硬質合金
との焼結状態を調べてみた。試験で用いた硬質合金材料
粉末、焼結トレー、焼結条件は、双方共に同様とした。
また、焼結トレー1枚について載せた硬質合金のプレス
体は、100個であり、トレー10枚分のプレス体を焼結し
た。
硬質合金と、従来の焼結方法によって得られた硬質合金
との焼結状態を調べてみた。試験で用いた硬質合金材料
粉末、焼結トレー、焼結条件は、双方共に同様とした。
また、焼結トレー1枚について載せた硬質合金のプレス
体は、100個であり、トレー10枚分のプレス体を焼結し
た。
【0030】本発明例における被覆材
カーボン粉末:澱粉糊:水=1:2:4
酸化アルミニウム粉末:澱粉糊:水=1:2:4
(カーボン粉末+酸化ジルコニウム):澱粉糊:水
=1:2:4 グラファイト:小麦粉:水=1:2:10 カーボン粉末:片栗粉:水=1:2:14
=1:2:4 グラファイト:小麦粉:水=1:2:10 カーボン粉末:片栗粉:水=1:2:14
【0031】上記比率は、いずれも重量である。用いた
澱粉糊は、いずれも商品名「ニシキ糊」、ニシキ糊工業
株式会社製、小麦粉は、商品名「日清フラワー」、日清
製粉株式会社製、片栗粉は、商品名「南部太白晒片栗
粉」、ナカオ物産株式会社製である。また、カーボン粉
末の粒径、グラファイト粉末、酸化アルミニウム粉末、
酸化ジルコニウムは、メッシュ80のものを1〜5体積%、
メッシュ250のものを40〜80体積%、混合比を変えて用
いた。塗布前の被覆材の流度は、いずれも3.0〜5.0sec/
40mlである。また、被覆材は、必要な粘度が得られてい
た。
澱粉糊は、いずれも商品名「ニシキ糊」、ニシキ糊工業
株式会社製、小麦粉は、商品名「日清フラワー」、日清
製粉株式会社製、片栗粉は、商品名「南部太白晒片栗
粉」、ナカオ物産株式会社製である。また、カーボン粉
末の粒径、グラファイト粉末、酸化アルミニウム粉末、
酸化ジルコニウムは、メッシュ80のものを1〜5体積%、
メッシュ250のものを40〜80体積%、混合比を変えて用
いた。塗布前の被覆材の流度は、いずれも3.0〜5.0sec/
40mlである。また、被覆材は、必要な粘度が得られてい
た。
【0032】本発明例において被覆材は、アネスト岩田
株式会社製FL-S3Gの自動塗布装置を用いて運搬速度75〜
85m/min、約1m間隔で焼結トレー2を並べて、順に厚さ0.
2mmに塗布し、その後、温風乾燥機にて乾燥させてから
用いた。このとき、厚さは0.03〜0.05mmであった。な
お、片栗粉を用いた例では、被覆材を60℃に保持した状
態で塗布した。
株式会社製FL-S3Gの自動塗布装置を用いて運搬速度75〜
85m/min、約1m間隔で焼結トレー2を並べて、順に厚さ0.
2mmに塗布し、その後、温風乾燥機にて乾燥させてから
用いた。このとき、厚さは0.03〜0.05mmであった。な
お、片栗粉を用いた例では、被覆材を60℃に保持した状
態で塗布した。
【0033】従来例における被覆材
ジクロロメタン:酢酸ビニル系樹脂:カーボン粉末=
5:1:2 上記比率は、いずれも重量である。本試験では、それぞ
れ2.5kg、0.5kg、1.0kgで被覆材を作製した。本試験で
用いた酢酸ビニル系樹脂は、従来使用されているものを
用いた。この被覆材は、従来用いられているスプレーに
よって厚さ1.0mmに塗布した。
5:1:2 上記比率は、いずれも重量である。本試験では、それぞ
れ2.5kg、0.5kg、1.0kgで被覆材を作製した。本試験で
用いた酢酸ビニル系樹脂は、従来使用されているものを
用いた。この被覆材は、従来用いられているスプレーに
よって厚さ1.0mmに塗布した。
【0034】
硬質合金 材料:93重量%WC-6重量%Co-1重量%TaC
形状:刃先交換用チップ
型番:DNMG150408N
焼結トレー 材料:カーボン
サイズ:幅300mm×長さ300mm×厚さ5mm
焼結条件 温度:1450℃
【0035】その結果、本発明例は、全ての硬質合金が
良好に焼結されており、不良品が出なかった。これに対
し、従来例は、平均すると焼結トレー1枚あたり異常相
が生じたことによる不良品が3個、摩擦抵抗によって形
状に歪みが生じたことによる不良品が2個検出された。
このことから、本発明例は、滑り性がよく、硬質合金と
焼結トレーとの化学反応が抑制されていることが分か
る。
良好に焼結されており、不良品が出なかった。これに対
し、従来例は、平均すると焼結トレー1枚あたり異常相
が生じたことによる不良品が3個、摩擦抵抗によって形
状に歪みが生じたことによる不良品が2個検出された。
このことから、本発明例は、滑り性がよく、硬質合金と
焼結トレーとの化学反応が抑制されていることが分か
る。
【0036】上記本発明例において、被覆材の配合のみ
変えた試料を用いて同様の試験を行うと、配合比は、重
量で澱粉糊:水:(C6H10O5)nを含む材料=1:2:1〜1.
5:5:3が好ましいことが分かった。また、本発明例
は、飛散ロス重量が従来例の2%程度と極めて少なく、
経済的であった。更に、塗布後の清掃時間も、従来例の
半分以下の時間となり、作業性もよかった。
変えた試料を用いて同様の試験を行うと、配合比は、重
量で澱粉糊:水:(C6H10O5)nを含む材料=1:2:1〜1.
5:5:3が好ましいことが分かった。また、本発明例
は、飛散ロス重量が従来例の2%程度と極めて少なく、
経済的であった。更に、塗布後の清掃時間も、従来例の
半分以下の時間となり、作業性もよかった。
【0037】
【発明の効果】以上、説明したように本発明焼結方法に
よれば、焼結トレーの表面に塗布される被覆材による作
業者、大気、土壌などへの悪影響を従来に比較して格段
に減少することができるという優れた効果を奏し得る。
また、本発明焼結方法は、焼結トレーの被覆材による設
備や床面の汚れを簡単に落とすことができて清掃が容易
であり、作業性がよい。更に、本発明焼結方法は、接触
抑制剤を含んだ被覆材を焼結トレーに塗布することで、
トレーが直接プレス体に接触しないため、トレーから抜
け出た元素が焼結体の内部に拡散して異常相を生じるこ
ともない。
よれば、焼結トレーの表面に塗布される被覆材による作
業者、大気、土壌などへの悪影響を従来に比較して格段
に減少することができるという優れた効果を奏し得る。
また、本発明焼結方法は、焼結トレーの被覆材による設
備や床面の汚れを簡単に落とすことができて清掃が容易
であり、作業性がよい。更に、本発明焼結方法は、接触
抑制剤を含んだ被覆材を焼結トレーに塗布することで、
トレーが直接プレス体に接触しないため、トレーから抜
け出た元素が焼結体の内部に拡散して異常相を生じるこ
ともない。
【0038】一方、本発明焼結方法において、被覆材の
流度を規定することで、焼結トレーに被覆材を均一に塗
布することが容易に行うことが可能である。そして、被
覆材が均一に塗布されていることで、硬質合金の焼結体
は、焼結時に収縮する際、摩擦抵抗が少なくスムースに
焼結トレー上を動くことができるため、不良品を減少す
ることができる。
流度を規定することで、焼結トレーに被覆材を均一に塗
布することが容易に行うことが可能である。そして、被
覆材が均一に塗布されていることで、硬質合金の焼結体
は、焼結時に収縮する際、摩擦抵抗が少なくスムースに
焼結トレー上を動くことができるため、不良品を減少す
ることができる。
【図1】本発明焼結方法において、焼結トレーに被覆材
を塗布し、硬質合金材料粉末のプレス体を載せた状態を
示す模式図である。
を塗布し、硬質合金材料粉末のプレス体を載せた状態を
示す模式図である。
【図2】本発明において、焼結トレーに載せた硬質合金
材料粉末のプレス体の焼結状態を模式的に示す説明図で
ある。
材料粉末のプレス体の焼結状態を模式的に示す説明図で
ある。
【図3】本発明において、自動塗布装置を用いて焼結ト
レーの表面に被覆材を塗布する状態を説明する模式図で
ある。
レーの表面に被覆材を塗布する状態を説明する模式図で
ある。
【図4】焼結トレーに載せた硬質合金材料粉末のプレス
体の焼結状態を模式的に示す従来の説明図である。
体の焼結状態を模式的に示す従来の説明図である。
1 被覆材 2、40 焼結トレー 3、41 プレス体 4、
42 硬質相 5、43 結合相 6、44 焼結体 7 接触抑制剤 8、46
液化部 10 自動塗布装置 11 タンク 12 口金 13 ローラ
14 配管 15 ポンプ 16 漏斗 45 空隙
42 硬質相 5、43 結合相 6、44 焼結体 7 接触抑制剤 8、46
液化部 10 自動塗布装置 11 タンク 12 口金 13 ローラ
14 配管 15 ポンプ 16 漏斗 45 空隙
Claims (3)
- 【請求項1】 硬質合金材料のプレス体を焼結トレーに
載せて焼結する硬質合金の焼結方法であって、 前記焼結トレーの表面に、カーボン、グラファイト、酸
化アルミニウム及び酸化ジルコニウムの少なくとも一種
と、(C6H10O5)nを含む材料と、水とを含む被覆材を塗布
したことを特徴とする硬質合金の焼結方法。 - 【請求項2】 (C6H10O5)nを含む材料は、澱粉糊、片栗
粉、小麦粉のいずれかであることを特徴とする請求項1
に記載の硬質合金の焼結方法。 - 【請求項3】 塗布前の被覆材の流度は5.0〜7.0sec/40
mlであることを特徴とする請求項1に記載の硬質合金の
焼結方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001307967A JP2003113404A (ja) | 2001-10-03 | 2001-10-03 | 硬質合金の焼結方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001307967A JP2003113404A (ja) | 2001-10-03 | 2001-10-03 | 硬質合金の焼結方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003113404A true JP2003113404A (ja) | 2003-04-18 |
Family
ID=19127345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001307967A Pending JP2003113404A (ja) | 2001-10-03 | 2001-10-03 | 硬質合金の焼結方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003113404A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150004757A (ko) * | 2013-07-03 | 2015-01-13 | 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비 | 소결된 본체 및 소결된 본체를 제조하는 방법 |
| CN104353831A (zh) * | 2014-10-31 | 2015-02-18 | 东莞理工学院 | 一种硬质合金圆形棒材真空烧结防弯曲的方法 |
| CN112553565A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-03-26 | 厦门金鹭特种合金有限公司 | 一种硬质合金压制品烧结用隔层 |
| WO2023095819A1 (ja) | 2021-11-25 | 2023-06-01 | 三菱マテリアル株式会社 | 切削インサート及び切削工具 |
-
2001
- 2001-10-03 JP JP2001307967A patent/JP2003113404A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150004757A (ko) * | 2013-07-03 | 2015-01-13 | 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비 | 소결된 본체 및 소결된 본체를 제조하는 방법 |
| JP2015017325A (ja) * | 2013-07-03 | 2015-01-29 | サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ | 焼結体及び焼結体の製造方法 |
| KR102210173B1 (ko) | 2013-07-03 | 2021-01-29 | 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비 | 소결된 본체 및 소결된 본체를 제조하는 방법 |
| CN104353831A (zh) * | 2014-10-31 | 2015-02-18 | 东莞理工学院 | 一种硬质合金圆形棒材真空烧结防弯曲的方法 |
| CN112553565A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-03-26 | 厦门金鹭特种合金有限公司 | 一种硬质合金压制品烧结用隔层 |
| WO2023095819A1 (ja) | 2021-11-25 | 2023-06-01 | 三菱マテリアル株式会社 | 切削インサート及び切削工具 |
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