JPH01242764A - 強靭サーメツト工具の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、極めて強靭なサーメット工具の製造方法に関
する。

〔従来の技術〕

近年、切削工具材料としてサーメットが広く実用化され
るようになってきた。

サーメットのなかでも炭窒化物を含むもの、即ちチタン
（Ｔ１）と、タングステン（Ｗ）と、モリブデン（Ｍｏ
）、ニオブ（Ｎｂ）及びタンタル（Ｔａ）からなる群か
ら選ばれた少なくとも一種の遷移金属との炭窒化物から
なる硬質分散相を、ニッケル（Ｎ１）及びコバルト（ｃ
ｏ）を含む金属結合相で結合した焼結硬質合金は靭性に
優れ、切削工具として使用されつつある。このサーメッ
トから切削工具を製造するためには、使用形状までダイ
ヤモンド砥石等を用いて研削加工することが必要である
。

かかる炭窒化物を含むサーメット工具は、従来のタング
ステンカーバイド（ｗｅ）と、タングステン（Ｗ〕、チ
タン（Ｔ１）、タンタル（Ｔａ）等の炭化物（Ｔ１、Ｔ
ＩＬ、　Ｗ）　ｃとを硬質分散相とし、これをコバルト
等の金属で結合した超硬合金からなる切削工具に比較し
て、鋼との溶着が極めて少ないことから、仕上げ旋削用
及び転削用の工具として主に使用されている。

特に最近では、硬質分散相中に含有される炭窒化物とし
ての窒素量を増やすことにより、炭窒化物粒子が微細化
され、結果としてサーメットの靭性なかでも耐熱亀裂性
が向上することが判明したことから、サーメット工具の
応用範囲が拡大しつつある（特願昭６２−２３６６０４
号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の如く、硬質分散相である炭窒化物を微細化するこ
とによってサーメットの靭性向上が認められるものの、
これを研削加工して製造したサーメット工具は従来の超
硬合金工具に比べ折損が生じやすい等、やはり靭性の点
で見劣りし、折損が致命・的な欠陥となるドリルやエン
ドミル等の用途には殆ど実用化されていない。

本発明はこのような従来の事情に鑑み、更に一層靭性を
向上させ、折損が致命的な欠陥となるドリルやエンドミ
ル等としても充分に使用しつる強靭なサーメット工具を
提供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の強靭サーメット工具
の製造方法は、チタンと、タングステンと、モリブデン
、ニオブ及びタンタルからなる群から選ばれた少なくと
も一種の遷移金属との炭窒化物からなる硬質分散相を、
ニッケル及びコバルトを含む金属結合相で結合したサー
メットから研削加工によりサーメット工具を作製した後
、該サーメット工具を７００〜１３００　Ｃの温度にて
１５分〜２時間焼鈍するものである。

上記サーメット自体の製造は従来公知の方法によるもの
であり、例えば、Ｔ１及びＷや各遷移金属の窒化物、炭
化物、酸化物等の粉末を、炭素粉末と混合し、Ｎ　雰囲
気中で加熱処理して予めこれらの金属の炭窒化物を製造
し、次にこの炭窒化物の粉末にＮ１及びＣＯ等の結合金
属粉末を３〜４０重量％混合し、Ｎ　雰囲気中で焼結す
る方法かある。このような方法によって、サーメットの
窒素含有量を増加させることができ、平均粒径が２．０
μｍ以下の微細な硬質分散相が得られる。

〔作用〕

超硬合金やサーメット等の焼結硬質合金を切削工具とし
て使用する際には、必ず工具としての使用形状までダイ
ヤモンド砥石等を用いて研削加工する必要がある。この
研削加工によって、焼結硬質合金の表面には１００’＝
９，４以上の残留圧縮応力が、及び内部にはこの残留圧
縮応力に釣合うだけの残留引張応力が加わることが知ら
れている。又、この程度の残留応力は通常のサーメット
や超硬合金の切削特性に特に影響を及ぼさないことも知
られている。

しかしながら、窒素含有量を増加させた最近のサーメッ
トでは、硬質分散相が微細化していくに従い被研削性が
低下することから、これを研削加工したことによる残留
応力が従来のレベルを大幅に逸脱するようになり、この
大きな残留応力がサーメット工具の切削特性に悪影響を
及ぼしていることが判ってさた。特に、ドリルやエンド
ミルのように折損が工具の致命的欠陥となる用途におい
ては、折損の発生にこの残留応力が極めて重大な影響を
及ぼしていることが判明した。

然るに本発明方法に依れば、サーメット工具の切削特性
に悪影響を与えている研削加工による残留応力を効果的
に除去することができ、ドリルやエンドミルとしても折
損がない強靭なサーメット工具が得られる。特に硬質分
散相である炭窒化物の平均粒径が２．０μｍ以下の場合
、サーメットの被研削性が極端に悪化するにも拘らず、
その研削加工による残留応力の除去により、サーメット
工具の切削特性が従来よりも飛躍的に向上する。

本発明方法によるサーメット工具の焼鈍条件は、７００
〜１３００　Ｃの温度で１５分〜２時間であり、温度又
は時間のいずれかがこの範囲未満では残留応力の除去効
果が認められず、逆に温度又は時間のいずれかが上記範
囲を超えると切削工具として重大な寸法変化が起こり、
工具として切削不能となるので避けねばならない。

〔実施例〕

実施例１ 市販のＴｉＯ粉末（結晶形アナターゼ型〕、Ｗ０３粉末
及びＴａ　Ｏ粉末にＣ粉末を混合し、真空中で１４００
　Ｃまで加熱した後、４０　ｔｏｒｒのＮ　気流中にお
いて１６００　Ｃで１時間処理して炭窒化物（ＴｉＴａ
Ｗ）（ＣＭ）の粉末を得た。この炭窒化物の組成は原子
比で’　”０．３８Ｔａ０．０５”０．０７）（Ｃ０，
５２Ｎ０．４８）０．９５であって、その平均粒径は０
．２μｍであった。

この炭窒化物粉末に、１０重量％ずつのＮ１粉末とＣＯ
Ｃ粉末１添加し、混合粉砕した後、型押しした成形体を
２０　ｔｏｒｒのＮ　気流中にて１４２０　ｔｒで焼結
した。更にこの焼結体に１３８０　Ｃ，１０００気圧の
Ａｒガス中でＨ工Ｐ処理を施した。

かくして得られたサーメットをダイヤモンド砥石により
研削加工して、ドリル径１０．５ｆｆｌｆｉ及びドリル
長８９朋のソリッドツイストドリル（住友霊気工業−の
型番ＭＤＳ　１０５　Ｓｒ）の形状に仕上げた。

その後、これを真空中にて１０００Ｃで３０分間焼鈍し
て、本発明のドリルＡを製造した。

比較のために、焼鈍していない以外は上記実施例と同様
にして製造したドリルＢ１市販されている通常のサーメ
ット（硬質分散相の炭窒化物平均粒径３．０μｍ以上、
住友電気工業■製、材質’ｒ２３Ａ）からなるドリルｃ
１及び市販のＴｌＮをイオンブレーティングした超硬合
金製のドリルＤを用意し、本発明のドリルＡと共に以下
の条件で切削テストを行なった。

被切削材　　５５０Ｓ 切削速度　　６３　ｍ／ｍｉｎ 送　　　　リ　　　　　　　　　　　０．２３１＋１ｌ
ｌｌン’ｒｅｖ。

切削深さ　　１１朋（抜は穴） 水溶性切削剤使用 切削テストの結果、ドリルＡは３０００穴の切削が可能
であったのに対して、ドリルＢは２１７０穴で刃先がチ
ッピング、ドリルＯは１９８０穴で刃先欠損、ドリルＤ
は２０００穴で刃先摩耗により夫々切削不可能となった
。

ちなみに、ドリルＣと同じ通常のサーメットからなるド
リルな上記実施例と同様に焼鈍した後、上記と同じ切削
テストに供したところ、刃先が欠損するまで２１６０穴
を切削できた。

実施例２ 焼鈍条件を変えた以外は実施例１と同様に製造したドリ
ルＥ　−、Ｔについて、実施例１と同じ切削テストを実
施し、結果を下表に要約した。

Ｔ！２　　５００Ｃ１時間　　２１９０穴でチッピング
７　　　８００Ｃ１時間　　３０００穴以上Ｇ　　　　
１２００ｔ：’　　１時間　　　　　〃）（１４００Ｃ
１時間　寸法変化大　切削不能工　　１２００Ｃ５分　
　２０６０穴でチッピング：ｒ　　　１２００ｔ：’　
　３時間　寸法変化大　切削不能〔発明の効果〕 本発明によれば、サーメット工具の靭性を一層向上させ
ることができ、折損が致命的な欠陥となるドリルやエン
ドミル等としても充分に使用しうる強靭なサーメット工
具を提供できる。

出願人　　住友電気工業株式会社 ７．−−１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）チタンと、タングステンと、モリブデン、ニオブ
   及びタンタルからなる群から選ばれた少なくとも１種の
   遷移金属との炭窒化物からなる硬質分散相を、ニッケル
   及びコバルトを含む金属結合相で結合したサーメットか
   ら研削加工によりサーメット工具を作製した後、該サー
   メット工具を７００℃〜１３００℃の温度で１５分〜２
   時間焼鈍することを特徴とする強靭サーメット工具の製
   造方法。
2. （２）上記炭窒化物の平均粒径が２．０μｍ以下である
   請求項（１）記載の強靭サーメット工具の製造方法。