JPH01255630A - ダイヤモンド被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具の製造法 - Google Patents
ダイヤモンド被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具の製造法Info
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- JPH01255630A JPH01255630A JP8282988A JP8282988A JPH01255630A JP H01255630 A JPH01255630 A JP H01255630A JP 8282988 A JP8282988 A JP 8282988A JP 8282988 A JP8282988 A JP 8282988A JP H01255630 A JPH01255630 A JP H01255630A
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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。
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〕
この発明は、人工ダイヤモンド被覆層の析出形成速度が
速く、かつこれの密着性も良好なダイヤモンド被覆炭化
タングステン(以下WCで示す)基超硬合金製切削工具
の製造法に関するものである。
速く、かつこれの密着性も良好なダイヤモンド被覆炭化
タングステン(以下WCで示す)基超硬合金製切削工具
の製造法に関するものである。
近年、A[合金やCu合金、さらに非金属などの切削に
すぐれた切削性能を発揮する切削工具として、ダイヤモ
ンド被mWC基超硬合金製切削工具が提案されている。
すぐれた切削性能を発揮する切削工具として、ダイヤモ
ンド被mWC基超硬合金製切削工具が提案されている。
このダイヤモンド被覆WC基超硬合金製切削工具は、例
えば特開昭83−45372号公報に記載されるように
、 原料粉末として、WC粉末、Co粉末、および炭素粉末
を用い、これら原料粉末を所定の配合組成に配合し、通
常の条件で、混合し、圧粉体にプレス成形した後、この
圧粉体を、 真空中、1400−1500℃の温度で焼結して、Co
al〜4%、 微細均一に分散する遊離炭素:l5O (International 5tandarlza
tlon Organizailon)規格でCOI〜
CO8に相当する微量、を含有し、残りがWCと不可避
不純物からなる組成(以上重量%、以下%は重量96を
示す)を有するWCC超超硬合金基体を製造し、 ついで、基体の表面に、CH4などのガスの熱分解によ
る化学蒸着法(CVD法)や、カーボンイオンを基体に
衝突させる物理蒸着法(PVD法)などの低圧気相合成
法により人工ダイヤモンド被覆層を形成することにより
製造されている。
えば特開昭83−45372号公報に記載されるように
、 原料粉末として、WC粉末、Co粉末、および炭素粉末
を用い、これら原料粉末を所定の配合組成に配合し、通
常の条件で、混合し、圧粉体にプレス成形した後、この
圧粉体を、 真空中、1400−1500℃の温度で焼結して、Co
al〜4%、 微細均一に分散する遊離炭素:l5O (International 5tandarlza
tlon Organizailon)規格でCOI〜
CO8に相当する微量、を含有し、残りがWCと不可避
不純物からなる組成(以上重量%、以下%は重量96を
示す)を有するWCC超超硬合金基体を製造し、 ついで、基体の表面に、CH4などのガスの熱分解によ
る化学蒸着法(CVD法)や、カーボンイオンを基体に
衝突させる物理蒸着法(PVD法)などの低圧気相合成
法により人工ダイヤモンド被覆層を形成することにより
製造されている。
しかし、上記の従来ダイヤモンド被覆WC基超硬合金製
切削工具の製造法においては、人工ダイヤモンド被覆層
の形成に比較的長時間を必要とするものであり、より速
い析出形成速度での人工ダイヤモンド被覆層の形成が望
まれている。
切削工具の製造法においては、人工ダイヤモンド被覆層
の形成に比較的長時間を必要とするものであり、より速
い析出形成速度での人工ダイヤモンド被覆層の形成が望
まれている。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、より速
い析出形成速度での人工ダイヤモンド被覆層の形成を可
能とすべく研究を行なった結果、WCC超超硬合金基体
結合相を構成するCo含有量を1%未満と少なくし、か
つこれを均一に分布させると、ダイヤモンドの析出形成
速度が一段と速くなり、一方Co含有量の低減によって
前記基体の強度は著しく低下するようになるが、WCC
超超硬合金基体製造に際して、その焼結を、(a)
まず、圧粉体に、真空中、1400〜1500℃の温度
で1次焼結を施し、 (b) ついで、この1次焼結材に、温度: 130
0〜1500℃、圧力:100〜1000気圧の条件で
熱間静水圧プレス(HI P)を施し、 (c) さらに、このHIP材に、真空中、1400
〜1500℃の温度で2次焼結を施す、 以上(a)〜(C)の3段階によって行なうと、95〜
98%の理論密度比であった1次焼結材が上記(b)段
階のHIP処理でポアが消滅して、99%以上の理論密
度比をもつようになり、また1次焼結し、HIP処理し
た後でもCoが凝集している、すなわち多くのCoブー
ルが見られるが、上記(C)段階によってCOが均一に
分布するようになり、このような状態のWCC超超硬合
金基体、1〜4%の高含有Coの場合と同等の強度をも
つようになるほか、相対的に低含有のCOが均一に分布
した組織によってダイヤモンドの析出形成が著しく促進
されるようになり、さらに上記の通り微量の遊離炭素を
微細均一に分散含有させておくことによって人工ダイヤ
モンドの密着性が一段と向上するようになるという知見
を得たのである。
い析出形成速度での人工ダイヤモンド被覆層の形成を可
能とすべく研究を行なった結果、WCC超超硬合金基体
結合相を構成するCo含有量を1%未満と少なくし、か
つこれを均一に分布させると、ダイヤモンドの析出形成
速度が一段と速くなり、一方Co含有量の低減によって
前記基体の強度は著しく低下するようになるが、WCC
超超硬合金基体製造に際して、その焼結を、(a)
まず、圧粉体に、真空中、1400〜1500℃の温度
で1次焼結を施し、 (b) ついで、この1次焼結材に、温度: 130
0〜1500℃、圧力:100〜1000気圧の条件で
熱間静水圧プレス(HI P)を施し、 (c) さらに、このHIP材に、真空中、1400
〜1500℃の温度で2次焼結を施す、 以上(a)〜(C)の3段階によって行なうと、95〜
98%の理論密度比であった1次焼結材が上記(b)段
階のHIP処理でポアが消滅して、99%以上の理論密
度比をもつようになり、また1次焼結し、HIP処理し
た後でもCoが凝集している、すなわち多くのCoブー
ルが見られるが、上記(C)段階によってCOが均一に
分布するようになり、このような状態のWCC超超硬合
金基体、1〜4%の高含有Coの場合と同等の強度をも
つようになるほか、相対的に低含有のCOが均一に分布
した組織によってダイヤモンドの析出形成が著しく促進
されるようになり、さらに上記の通り微量の遊離炭素を
微細均一に分散含有させておくことによって人工ダイヤ
モンドの密着性が一段と向上するようになるという知見
を得たのである。
したがって、この発明は、上記知見にもとづいてなされ
たものであって、 原料粉末として、WC粉末、Co粉末、および炭素粉末
を用い、これら原料粉末を所定の配合組成に配合し、通
常の条件で、混合し、圧粉体に成形した後、 (a) この圧粉体に、真空中、1400〜1500
℃の温度で1次焼結を施し、 (b) ついで、この1次焼結材に、温度: 130
0〜1500℃、圧力=100〜1000気圧の条件で
熱間静水圧プレスを施してポアの消滅をはかり、(C)
さらに、この熱間静水圧プレス材に、真空中、温度
: 1400〜1500℃の温度で2次焼結を施してC
O相の均一分布をはかる、 以上(a)〜(C)の3段階焼結を施して、Co 二〇
、1〜1重量%未満、 微細均一に分散する遊離炭素:ISO規格でCOI〜C
O8に相当する微量、 を含有し、残りがWCと不可避不純物からなる組成を有
し、かつ9996以上の理論密度比を6するWCC超超
硬合金基体を製造し、 このWCC超超硬合金基体表面に、低圧気相合成法によ
り人工ダイヤモンド被覆層を形成することからなるダイ
ヤモンド被覆WC基超硬合金製切削工具の製造法に特徴
を有するものである。
たものであって、 原料粉末として、WC粉末、Co粉末、および炭素粉末
を用い、これら原料粉末を所定の配合組成に配合し、通
常の条件で、混合し、圧粉体に成形した後、 (a) この圧粉体に、真空中、1400〜1500
℃の温度で1次焼結を施し、 (b) ついで、この1次焼結材に、温度: 130
0〜1500℃、圧力=100〜1000気圧の条件で
熱間静水圧プレスを施してポアの消滅をはかり、(C)
さらに、この熱間静水圧プレス材に、真空中、温度
: 1400〜1500℃の温度で2次焼結を施してC
O相の均一分布をはかる、 以上(a)〜(C)の3段階焼結を施して、Co 二〇
、1〜1重量%未満、 微細均一に分散する遊離炭素:ISO規格でCOI〜C
O8に相当する微量、 を含有し、残りがWCと不可避不純物からなる組成を有
し、かつ9996以上の理論密度比を6するWCC超超
硬合金基体を製造し、 このWCC超超硬合金基体表面に、低圧気相合成法によ
り人工ダイヤモンド被覆層を形成することからなるダイ
ヤモンド被覆WC基超硬合金製切削工具の製造法に特徴
を有するものである。
つぎに、この発明の方法において、製造条件を上記の通
りに限定した理由を説明する。
りに限定した理由を説明する。
(a)1次焼結温度
その温度が1400℃未満では焼結が不十分で、ポアや
Co相プールが多く存在するようになり、この結果後工
程のHIP処理でポアを消滅させる効果が十分に発揮さ
れず、一方その温度が1500℃を越えると、WC粒の
粗大化およびCoの蒸発飛散が起るようになり、所望の
強度を確保することができないことから、その温度を1
400〜1500℃と定めた。
Co相プールが多く存在するようになり、この結果後工
程のHIP処理でポアを消滅させる効果が十分に発揮さ
れず、一方その温度が1500℃を越えると、WC粒の
粗大化およびCoの蒸発飛散が起るようになり、所望の
強度を確保することができないことから、その温度を1
400〜1500℃と定めた。
(b)HIP条件
その温度が1300℃未満でも、その圧力が100気圧
未満でもポアの消滅を十分に行なうことができず、した
がって99%以上の理論密度比をもった基体を製造する
ことができず、一方その温度が1500℃を越えると、
WC粒が粗大化するようになって強度が低下し、またそ
の圧力が1000気圧を越えると、かえってガスのまき
込みが生じ、ポア発生の原因となることから、それぞれ
温度=1300〜1500℃、圧力:100〜1000
気圧とそれぞれ定めた。
未満でもポアの消滅を十分に行なうことができず、した
がって99%以上の理論密度比をもった基体を製造する
ことができず、一方その温度が1500℃を越えると、
WC粒が粗大化するようになって強度が低下し、またそ
の圧力が1000気圧を越えると、かえってガスのまき
込みが生じ、ポア発生の原因となることから、それぞれ
温度=1300〜1500℃、圧力:100〜1000
気圧とそれぞれ定めた。
(c)2次焼結温度
その温度が1400℃未満では、Co相ブールの均一分
布が困難であり、一方その温度が1500℃を越えると
、同様にWC粒の粗大化並びにCoの蒸発飛散が発生す
るようになって強度低下をまねくことからその温度を1
400〜1500℃と定めた。
布が困難であり、一方その温度が1500℃を越えると
、同様にWC粒の粗大化並びにCoの蒸発飛散が発生す
るようになって強度低下をまねくことからその温度を1
400〜1500℃と定めた。
(d) Co含有量
Co含有量が0.1%未満では、所望の強度を確保する
ことができないばかりでなく、靭性も低く、切削時に切
刃に欠損が発生し易く、一方Co 含(−j量が1%以
上になると、ダイヤモンドの析出形成速度が急激に低下
するようになることから、その含有量を0.1〜1%未
満を定めた。
ことができないばかりでなく、靭性も低く、切削時に切
刃に欠損が発生し易く、一方Co 含(−j量が1%以
上になると、ダイヤモンドの析出形成速度が急激に低下
するようになることから、その含有量を0.1〜1%未
満を定めた。
(c) 遊離炭素含有量
遊離炭素には、基体表面に析出したダイヤモンドの黒鉛
化を阻止すると共に、これの基体への密着性を一段と向
上させる作用があるが、その含有割合がISO規格でC
01未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方そ
の含有割合が同CO8を越えると、基体の強度が低下す
るようになることから、その含有割合をISO規格でC
01〜C08に相当する微量とした。
化を阻止すると共に、これの基体への密着性を一段と向
上させる作用があるが、その含有割合がISO規格でC
01未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方そ
の含有割合が同CO8を越えると、基体の強度が低下す
るようになることから、その含有割合をISO規格でC
01〜C08に相当する微量とした。
(「)理論密度比
この発明のWCC超超硬合金基体、Co含有量が1%未
満と低いので、HIP処理では基体が99%以上の理論
密度比をもつようにして、Co:1〜4%を含有し、か
つ95〜98%程度の理論密度比を有する従来WCC超
超硬合金基体同等の強度をもつようにする必要があり、
したがって9996未満の理論密度比では所定の強度を
確保することができないものである。
満と低いので、HIP処理では基体が99%以上の理論
密度比をもつようにして、Co:1〜4%を含有し、か
つ95〜98%程度の理論密度比を有する従来WCC超
超硬合金基体同等の強度をもつようにする必要があり、
したがって9996未満の理論密度比では所定の強度を
確保することができないものである。
つぎに、この発明の方法を実施例により具体的に説明す
る。
る。
原料粉末として、いずれも1〜3.2μsの範囲内の所
定の平均粒径を有するWC粉末、CoメツキWC粉末、
およびCo粉末、さらに微細なカーボンブラックを用意
し、これら原料粉末を所定の配合組成に配合し、ボール
ミルにて72時時間式混合し、乾燥した後、1.5to
n/c−の圧力で圧粉体にプレス成形し、ついで、この
圧粉体をそれぞれ第1表に示される条件で焼結して、同
じく第1表に示される組成、抗折力(強度評価)、およ
び理論密度比を有するWCC超超硬合金基体を製造し、
この基体を、研磨してCIS (超硬工具協会)規格5
PP422のスローアウェイチップ形状とした状態で、
これの表面に、CVD法の1種である熱電子放射法を用
い、 反 応 容 器:直径120mmの石英管、使用フィラ
メント:金属タングステン、フィラメント温度: 20
00℃、 基 体 温 度=700 ℃、 雰 囲 気: 10torrのCH4+H2、
反応ガス割合: CH4/H2−0,005、反 応
時 間=12時間、 の条件でダイヤモンド被覆を行ない、同じく第1表に示
される平均層厚のダイヤモンド被覆層を形成することに
よって本発明法1〜lOおよび従来法1〜4をそれぞれ
実施し、ダイヤモンド被覆WC基超硬合金製切削工具(
以下、被覆切削工具という)を製造した。
定の平均粒径を有するWC粉末、CoメツキWC粉末、
およびCo粉末、さらに微細なカーボンブラックを用意
し、これら原料粉末を所定の配合組成に配合し、ボール
ミルにて72時時間式混合し、乾燥した後、1.5to
n/c−の圧力で圧粉体にプレス成形し、ついで、この
圧粉体をそれぞれ第1表に示される条件で焼結して、同
じく第1表に示される組成、抗折力(強度評価)、およ
び理論密度比を有するWCC超超硬合金基体を製造し、
この基体を、研磨してCIS (超硬工具協会)規格5
PP422のスローアウェイチップ形状とした状態で、
これの表面に、CVD法の1種である熱電子放射法を用
い、 反 応 容 器:直径120mmの石英管、使用フィラ
メント:金属タングステン、フィラメント温度: 20
00℃、 基 体 温 度=700 ℃、 雰 囲 気: 10torrのCH4+H2、
反応ガス割合: CH4/H2−0,005、反 応
時 間=12時間、 の条件でダイヤモンド被覆を行ない、同じく第1表に示
される平均層厚のダイヤモンド被覆層を形成することに
よって本発明法1〜lOおよび従来法1〜4をそれぞれ
実施し、ダイヤモンド被覆WC基超硬合金製切削工具(
以下、被覆切削工具という)を製造した。
ついで、この結果得ら、れた各種の被覆切削工具につい
て、 被削材:AΩ−18%S1合金の丸棒、切削速度: 1
00 m/min 。
て、 被削材:AΩ−18%S1合金の丸棒、切削速度: 1
00 m/min 。
送 リ: 0.15關/刃、
切込み=1關、
の条件で旋削切削試験を行ない、切刃の逃げ面摩耗幅が
0.3mmに至るまでの切削時間を測定した。
0.3mmに至るまでの切削時間を測定した。
この結果を第1表に示した。
第1表に示される結果から、本発明法1〜10により製
造された被覆切削工具は、基体のCo含有量が低いにも
かかわらず、従来法1〜4で製造された被覆切削工具に
おける高Co含有の基体とほぼ同等の強度を示し、かつ
本発明法1〜lOにおいては、同一の人工ダイヤモンド
被覆層形成条件にもかかわらず、従来法1〜4における
場合よりも一段と速い析出形成速度での人工ダイヤモン
ド被覆層の形成が可能であり、この当然の結果として切
削試験では相対的に長い切削時間を示すことが明らかで
ある。
造された被覆切削工具は、基体のCo含有量が低いにも
かかわらず、従来法1〜4で製造された被覆切削工具に
おける高Co含有の基体とほぼ同等の強度を示し、かつ
本発明法1〜lOにおいては、同一の人工ダイヤモンド
被覆層形成条件にもかかわらず、従来法1〜4における
場合よりも一段と速い析出形成速度での人工ダイヤモン
ド被覆層の形成が可能であり、この当然の結果として切
削試験では相対的に長い切削時間を示すことが明らかで
ある。
上述のように、この発明の方法によれば、人工ダイヤモ
ンド被覆層の析出形成が速(、かつこれの密着性も良好
なダイヤモンド被覆WC基超硬合金製切削工具を製造す
ることができるのである。
ンド被覆層の析出形成が速(、かつこれの密着性も良好
なダイヤモンド被覆WC基超硬合金製切削工具を製造す
ることができるのである。
Claims (1)
- (1)原料粉末として、炭化タングステン粉末、Co粉
末、および炭素粉末を用い、これら原料粉末を所定の配
合組成に配合し、通常の条件で、混合し、圧粉体に成形
した後、 (a)この圧粉体に、真空中、1400〜1500℃の
温度で1次焼結を施し、 (b)ついで、この1次焼結材に、温度:1300〜1
500℃、圧力:100〜1000気圧の条件で熱間静
水圧プレスを施してポアの消滅をはかり、 (c)さらに、この熱間静水圧プレス材に、真空中、温
度:1400〜1500℃の温度で2次焼結を施してC
o相の均一分布をはかる、 以上(a)〜(c)の3段階焼結を施して、Co:0.
1〜1重量%未満、 微細均一に分散する遊離炭素:ISO規格でC01〜C
08に相当する微量、 を含有し、残りが炭化タングステンと不可避不純物から
なる組成を有し、かつ99%以上の理論密度比を有する
炭化タングステン基超硬合金の基体を製造し、 この炭化タングステン基超硬合金基体の表面に、低圧気
相合成法により人工ダイヤモンド被覆層を形成すること
を特徴とするダイヤモンド被覆炭化タングステン基超硬
合金製切削工具の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8282988A JPH01255630A (ja) | 1988-04-04 | 1988-04-04 | ダイヤモンド被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8282988A JPH01255630A (ja) | 1988-04-04 | 1988-04-04 | ダイヤモンド被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01255630A true JPH01255630A (ja) | 1989-10-12 |
Family
ID=13785287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8282988A Pending JPH01255630A (ja) | 1988-04-04 | 1988-04-04 | ダイヤモンド被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01255630A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993000454A1 (fr) * | 1991-06-24 | 1993-01-07 | Idemitsu Petrochemical Company Limited | Element diamante et elaboration de cet element |
| US5585176A (en) * | 1993-11-30 | 1996-12-17 | Kennametal Inc. | Diamond coated tools and wear parts |
| US5716170A (en) * | 1996-05-15 | 1998-02-10 | Kennametal Inc. | Diamond coated cutting member and method of making the same |
-
1988
- 1988-04-04 JP JP8282988A patent/JPH01255630A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993000454A1 (fr) * | 1991-06-24 | 1993-01-07 | Idemitsu Petrochemical Company Limited | Element diamante et elaboration de cet element |
| US5585176A (en) * | 1993-11-30 | 1996-12-17 | Kennametal Inc. | Diamond coated tools and wear parts |
| US5648119A (en) * | 1993-11-30 | 1997-07-15 | Kennametal Inc. | Process for making diamond coated tools and wear parts |
| US6287682B1 (en) | 1993-11-30 | 2001-09-11 | Kennametal Pc Inc. | Diamond coated tools and process for making |
| US5716170A (en) * | 1996-05-15 | 1998-02-10 | Kennametal Inc. | Diamond coated cutting member and method of making the same |
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