JPH02200744A - 空孔欠陥寸法の小さい切削工具用炭化タングステン基超硬合金の製造法 - Google Patents
空孔欠陥寸法の小さい切削工具用炭化タングステン基超硬合金の製造法Info
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- JPH02200744A JPH02200744A JP1017722A JP1772289A JPH02200744A JP H02200744 A JPH02200744 A JP H02200744A JP 1017722 A JP1017722 A JP 1017722A JP 1772289 A JP1772289 A JP 1772289A JP H02200744 A JPH02200744 A JP H02200744A
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- Japan
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- tungsten carbide
- powder
- carbide
- solid solution
- cutting tools
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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）
本発明は衝撃荷重の負荷する断続切削用］−具の製造に
関わるもので、特にコバルト偏析に起因する欠陥寸法の
小さい、耐破壊特性の優れた切削工具用炭化タングステ
ン基超硬合金の製造法に関するものである。
関わるもので、特にコバルト偏析に起因する欠陥寸法の
小さい、耐破壊特性の優れた切削工具用炭化タングステ
ン基超硬合金の製造法に関するものである。
（従来の技術）
従来の切削工具用超硬合金は、−例をあげると、炭化タ
ングステン粉末とＣｏ粉末、あるいは炭化タングステン
粉末、固溶体炭化物粉末およびＣｏ粉末を原料粉末とし
て使用し、これらの原料粉末を所定の組成に配合し、粉
砕、混合、プレス成形２、最後に焼結することによって
製造されている。
ングステン粉末とＣｏ粉末、あるいは炭化タングステン
粉末、固溶体炭化物粉末およびＣｏ粉末を原料粉末とし
て使用し、これらの原料粉末を所定の組成に配合し、粉
砕、混合、プレス成形２、最後に焼結することによって
製造されている。
（発明が解決しよ・うとする課題）
ところで、これらの従来の製造工程においては粉砕、混
合の際、Ｃｏ原料粉に混在する数μｍ−数十μｍに凝・
集したＣｏ粒子を充分に細粒化することが出来ないため
、これら凝集したＣｏが炭化物間に分散して存在し、焼
結時に溶融して炭化物粒子間に吸い上げられるために空
孔が形成される。空孔の直径は数Ｊ１ｍ−数１−μｍで
空孔が炭化タングステ゛／基超硬合金の破壊の起点とな
るため；こ衝撃荷重のｆｔ荷する用途に使用すると工具
寿命の変動が大きく寿命が短かった。
合の際、Ｃｏ原料粉に混在する数μｍ−数十μｍに凝・
集したＣｏ粒子を充分に細粒化することが出来ないため
、これら凝集したＣｏが炭化物間に分散して存在し、焼
結時に溶融して炭化物粒子間に吸い上げられるために空
孔が形成される。空孔の直径は数Ｊ１ｍ−数１−μｍで
空孔が炭化タングステ゛／基超硬合金の破壊の起点とな
るため；こ衝撃荷重のｆｔ荷する用途に使用すると工具
寿命の変動が大きく寿命が短かった。
その対策として加圧焼結、あるいは焼結した後、熱間静
水圧プレス（ＨＩ Ｐ）する方法が知られているが市販
超硬合金中には最大数十−径の空孔欠陥が内在しており
充分な効果は得られていない。
水圧プレス（ＨＩ Ｐ）する方法が知られているが市販
超硬合金中には最大数十−径の空孔欠陥が内在しており
充分な効果は得られていない。
また、固溶体炭化物および固溶体炭窒化物の表面に鉄系
金属を被覆した複合被覆粉末とＷＣ粉末および鉄族金属
の１種または２種以上の粉末を原料粉末として使用する
製造法が特開昭６０−３９１８号公報に開示されている
が、この方法では固溶体粉末同士の焼結時における凝集
は防止出来るがＣｏ原料わ）中に凝集した単体Ｃｏ粒子
が存在し、これが上述したように空孔発生源となるため
に空孔対策としては十分でない。
金属を被覆した複合被覆粉末とＷＣ粉末および鉄族金属
の１種または２種以上の粉末を原料粉末として使用する
製造法が特開昭６０−３９１８号公報に開示されている
が、この方法では固溶体粉末同士の焼結時における凝集
は防止出来るがＣｏ原料わ）中に凝集した単体Ｃｏ粒子
が存在し、これが上述したように空孔発生源となるため
に空孔対策としては十分でない。
（課題を解決するための手段）
そこで、本発明者等は耐破壊特性の優れた超硬合金を製
造すべく研究を行った結果、ＷＣ原料粉末と固溶体原料
粉末の表面にＣｏを被覆した被覆粉末を原料粉末として
使用し、Ｃｏ粉末を原料粉として使用しない場合、既存
製造法の場合に認められたＣｏ凝集体は生成しないこと
、焼結後に超硬合金には最大十数μｍ径程度の空孔しか
残存しないことを見出した。
造すべく研究を行った結果、ＷＣ原料粉末と固溶体原料
粉末の表面にＣｏを被覆した被覆粉末を原料粉末として
使用し、Ｃｏ粉末を原料粉として使用しない場合、既存
製造法の場合に認められたＣｏ凝集体は生成しないこと
、焼結後に超硬合金には最大十数μｍ径程度の空孔しか
残存しないことを見出した。
（作用）
本発明は上記の知見に基づくものであって、その対象と
するＷＣＣ超超硬合金代表的組成は硬質物質として、Ａ
）ＷＣ，Ｂ）固溶体成分として（ＷＴｉ）炭化物及び炭
窒化物、Ｃ）（Ｗ、Ｔｉ、Ｍ）炭化物および炭窒化物（
但し、ＭはＺｒ＋ ｔｌｆ＋ Ｖ、 Ｔａ。
するＷＣＣ超超硬合金代表的組成は硬質物質として、Ａ
）ＷＣ，Ｂ）固溶体成分として（ＷＴｉ）炭化物及び炭
窒化物、Ｃ）（Ｗ、Ｔｉ、Ｍ）炭化物および炭窒化物（
但し、ＭはＺｒ＋ ｔｌｆ＋ Ｖ、 Ｔａ。
Ｎｌ＋の１種または２種以上を示す）の内のＡ）のみ、
Ａ）とＢ）、またはＡ）とＣ）を市販の超硬工具と同程
度、即ち８５〜９６重量％含有し、残部４〜１５重量％
は結合相となるＣｏである。
Ａ）とＢ）、またはＡ）とＣ）を市販の超硬工具と同程
度、即ち８５〜９６重量％含有し、残部４〜１５重量％
は結合相となるＣｏである。
Ａ）にＣｏを被覆して製造した工具は特に機械的な耐損
傷性能を重視した工具であり、Ａ）とＣ）にＣｏを被覆
して製造した工具は特に熱的な耐損傷性能を重視した工
具であり、Ａ）とＢ）にＣｏを被覆して製造した工具は
上述したＡ）またはＡ）とＣ）の場合の中間的性能を示
す工具である。
傷性能を重視した工具であり、Ａ）とＣ）にＣｏを被覆
して製造した工具は特に熱的な耐損傷性能を重視した工
具であり、Ａ）とＢ）にＣｏを被覆して製造した工具は
上述したＡ）またはＡ）とＣ）の場合の中間的性能を示
す工具である。
結合相としてのＣｏは超硬合金中の含有量が４〜１５重
量％になるように以下の方法で硬質化合物を被覆する形
で添加する。４％未満では抗折力が不足して衝撃的荷重
が工具に負荷すると欠損しやすいので４％以上必要であ
る。１５％を越えると耐衝撃特性は良くなるものの耐摩
耗性が劣化するので１５％以下とする必要がある。Ｃｏ
の添加は無電解メツキ、化学蒸着法（熱ＣＶＤ、プラズ
マＣＶＤ）物理蒸着法（真空蒸着、スパッタリング法）
などの方法により炭化物または炭窒化物にｃｏ＠被覆す
ることにより行う。これらの方法を選定した理由は比較
的均一な厚さの被Ｉ模が形成されるためである。混合、
プレス成形後、焼結および研削加工して切削工具を製造
方法する。
量％になるように以下の方法で硬質化合物を被覆する形
で添加する。４％未満では抗折力が不足して衝撃的荷重
が工具に負荷すると欠損しやすいので４％以上必要であ
る。１５％を越えると耐衝撃特性は良くなるものの耐摩
耗性が劣化するので１５％以下とする必要がある。Ｃｏ
の添加は無電解メツキ、化学蒸着法（熱ＣＶＤ、プラズ
マＣＶＤ）物理蒸着法（真空蒸着、スパッタリング法）
などの方法により炭化物または炭窒化物にｃｏ＠被覆す
ることにより行う。これらの方法を選定した理由は比較
的均一な厚さの被Ｉ模が形成されるためである。混合、
プレス成形後、焼結および研削加工して切削工具を製造
方法する。
次に、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例１
平均粒径１．５μｍの−Ｃ粉末の表面にＣｏを無電解メ
ツキ法により平均膜厚０．２ ｐｍの厚さに被覆した被
覆粉末（重量比でＷＣ： Ｃｏ・９０：１０）に成形助
剤を適量添加してボールミルで混合し、１．５ Ｌ ／
ｃ＋ｆｌの圧力でプレス成形した後、温度１３８０″Ｃ
１保持時間９０ｍ１ｎ、圧力０．５ ｔｏｒｒの条件で
焼結した。この焼結体から曲げ試験片と切削工具を研削
加工により切り出して所定の寸法に仕上げた。比較材は
平均粒径１．５μｍの−Ｃ粉末と平均粒径１． Ｏ）ｔ
ｍのＣｏ粉末とを重量比で９０：１０に粉砕、混合して
、溶剤と潤滑剤とを加えて顆粒とした後、上記条件と同
じ条件で焼結して曲げ試験片と切削工具を切り出して作
製した。
ツキ法により平均膜厚０．２ ｐｍの厚さに被覆した被
覆粉末（重量比でＷＣ： Ｃｏ・９０：１０）に成形助
剤を適量添加してボールミルで混合し、１．５ Ｌ ／
ｃ＋ｆｌの圧力でプレス成形した後、温度１３８０″Ｃ
１保持時間９０ｍ１ｎ、圧力０．５ ｔｏｒｒの条件で
焼結した。この焼結体から曲げ試験片と切削工具を研削
加工により切り出して所定の寸法に仕上げた。比較材は
平均粒径１．５μｍの−Ｃ粉末と平均粒径１． Ｏ）ｔ
ｍのＣｏ粉末とを重量比で９０：１０に粉砕、混合して
、溶剤と潤滑剤とを加えて顆粒とした後、上記条件と同
じ条件で焼結して曲げ試験片と切削工具を切り出して作
製した。
曲げ試験後の破面上の破壊の起点部を電子顕微鏡で観察
した結果、比較材の場合は凝集したＣｏに起因する直径
６０ｐｍの空孔が検出された。一方、本発明材の場合は
破壊の起点部に５ｐｔｉの欠陥が検出され、そこにはｃ
ｏの偏析は認められなかった。
した結果、比較材の場合は凝集したＣｏに起因する直径
６０ｐｍの空孔が検出された。一方、本発明材の場合は
破壊の起点部に５ｐｔｉの欠陥が検出され、そこにはｃ
ｏの偏析は認められなかった。
次いで、切削評価試験結果について述べる。
被削材の材質はＪＩＳ ５５５Ｃ，形状は表面層に圧延
方向と平行方向に幅１０ｍｍの溝を等間隔に５本加工し
た径５５ｆｆＩＩ１１、長さ３５０ ａｍの丸鋼である
。切削条件はＶ ＝ １６０ ｍ／ｌｌｌ１ｎ、 ｄ
＝２．０＋＋ｕａ、 ｆ ＝０．２５Ｍ／ｒｅｖであ
る。溝との衝突回数で工具寿命を比較すると比較材は２
．５Ｘ１０”回でＴ共が欠損した。
方向と平行方向に幅１０ｍｍの溝を等間隔に５本加工し
た径５５ｆｆＩＩ１１、長さ３５０ ａｍの丸鋼である
。切削条件はＶ ＝ １６０ ｍ／ｌｌｌ１ｎ、 ｄ
＝２．０＋＋ｕａ、 ｆ ＝０．２５Ｍ／ｒｅｖであ
る。溝との衝突回数で工具寿命を比較すると比較材は２
．５Ｘ１０”回でＴ共が欠損した。
本発明材は５Ｘ１０’回になっても工具欠損は生じなか
った。但し２、摩耗が進行し７で工具寿命になった。空
孔欠陥寸法を小さくすることが工具欠１１を著しく改善
することが明らかである。
った。但し２、摩耗が進行し７で工具寿命になった。空
孔欠陥寸法を小さくすることが工具欠１１を著しく改善
することが明らかである。
実施例２
平均粒径ｉ、、 ５ ／１１１１の一部粉末及び（Ｗ、
Ｔｉ、 Ｔａ） Ｃ粉７にの表面にＣｏを真空蒸着法
により平均膜厚０゜２μｍの＋９−さに被覆した原料粉
末（重量比でＷＣ：ＴｉＣ：ＴａＣ：Ｃｏ＝８０：５：
５：１０）に成形助剤を適量添加し７てボールミルで混
合し、１．５ ｔ ／ｃｄの圧力でプレス成形し、た後
、温度１３８０°Ｃ１保持時間９０ｍ１ｎ、圧力０、５
ｔｏｒｒの条件で焼結し、た。この焼結体から曲げ試
験片と切削工具を研削加工により切り出し”Ｃ所定の・
１″法に仕上げた。比較材は平均粒径１．５峻の札粉末
、 （Ｗ、 Ｔｉ、 Ｔａ） Ｃと平均粒径１．０−
のＣ。
Ｔｉ、 Ｔａ） Ｃ粉７にの表面にＣｏを真空蒸着法
により平均膜厚０゜２μｍの＋９−さに被覆した原料粉
末（重量比でＷＣ：ＴｉＣ：ＴａＣ：Ｃｏ＝８０：５：
５：１０）に成形助剤を適量添加し７てボールミルで混
合し、１．５ ｔ ／ｃｄの圧力でプレス成形し、た後
、温度１３８０°Ｃ１保持時間９０ｍ１ｎ、圧力０、５
ｔｏｒｒの条件で焼結し、た。この焼結体から曲げ試
験片と切削工具を研削加工により切り出し”Ｃ所定の・
１″法に仕上げた。比較材は平均粒径１．５峻の札粉末
、 （Ｗ、 Ｔｉ、 Ｔａ） Ｃと平均粒径１．０−
のＣ。
粉末（重量比でＷＣ：ＴｉＣ：ＴａＣ；Ｃｏ＝８０：５
：５： １０）を粉砕、混合して、溶剤と潤滑剤とを加
えて顆粒とした後、上記条件と同じ条件で焼結して曲げ
試験片と切削工具を切り出して作製した。
：５： １０）を粉砕、混合して、溶剤と潤滑剤とを加
えて顆粒とした後、上記条件と同じ条件で焼結して曲げ
試験片と切削工具を切り出して作製した。
曲げ試験後の破面−Ｌの破壊の起点部を電子顕微鏡で観
察した結果、比較材の場合はｉａ集したＣｏに起因する
直径５０４の空孔が検出された。一方、本発明Ｈの場合
は破壊の起点部に８μＩの欠陥が検出され、そこにはＣ
ｏの偏析は認められなかった。
察した結果、比較材の場合はｉａ集したＣｏに起因する
直径５０４の空孔が検出された。一方、本発明Ｈの場合
は破壊の起点部に８μＩの欠陥が検出され、そこにはＣ
ｏの偏析は認められなかった。
次いで、切削評価試験結果についで述べる。
被削材の材質は、ＩＮＳ ５５５Ｃ，形状は表面層に圧
延力向と平行方向に幅１．０１１１（Ｏの溝を等間隔に
５本加工し、た径５５躯１ 長さ３５０１１１１１１の
丸鋼である。切削条件はＶ ＝ １６０ ＋ｎ／ｎ１ｒ
ｉ、 ｄ −２゜０ｆｆ１１１１．ｆ−〇。２５印／ｒ
ｅｖである。溝との衝突回数でユ具寿命を比較すると比
較材は１．２Ｘ１０２回で」、只が欠１員した。本発明
材は３Ｘ１０６同になっても工具欠損は生じなかった。
延力向と平行方向に幅１．０１１１（Ｏの溝を等間隔に
５本加工し、た径５５躯１ 長さ３５０１１１１１１の
丸鋼である。切削条件はＶ ＝ １６０ ＋ｎ／ｎ１ｒ
ｉ、 ｄ −２゜０ｆｆ１１１１．ｆ−〇。２５印／ｒ
ｅｖである。溝との衝突回数でユ具寿命を比較すると比
較材は１．２Ｘ１０２回で」、只が欠１員した。本発明
材は３Ｘ１０６同になっても工具欠損は生じなかった。
但し、摩耗が進行して］：具寿命になった。空孔欠陥寸
法を小さくすることが工具欠損を著しく改善することが
明かである。
法を小さくすることが工具欠損を著しく改善することが
明かである。
（発明の効果）
」二連の実施例かられかるように硬質炭化物原料粉末の
表面にＣｏを被覆した被覆粉末を原料として使用°４る
本発明によればコバルト偏析に起因する欠陥の少ない切
削工具用炭化タングステン基超硬合金を製造することが
可能で衝撃荷重な受（」る断続切削などの工具に使用し
た場合、優れた性能を示し２．産業上の効果は極めて顕
著なものがある。
表面にＣｏを被覆した被覆粉末を原料として使用°４る
本発明によればコバルト偏析に起因する欠陥の少ない切
削工具用炭化タングステン基超硬合金を製造することが
可能で衝撃荷重な受（」る断続切削などの工具に使用し
た場合、優れた性能を示し２．産業上の効果は極めて顕
著なものがある。
Claims (1)
- 硬質物質としてＡ）炭化タングステン、Ｂ）ＷとＴｉの
固溶体炭化物および固溶体炭窒化物、Ｃ）ＷおよびＴｉ
を除く周期律表の４ａ、５ａ、および６ａ族の遷移金属
のうちの１種または２種以上とＷおよびＴｉとの固溶体
炭化物および固溶体炭窒化物の内、上記Ａ）のみ、上記
Ａ）とＢ）、または上記Ａ）とＣ）を含有し、さらに結
合相としてＣｏを含有する炭化タングステン基超硬合金
を製造するに際して、上記の硬質物質粉末の表面にＣｏ
を被覆した被覆粉末のみを原料として使用することを特
徴とするコバルト偏析に起因する空孔欠陥寸法の小さい
切削工具用炭化タングステン基超硬合金の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1017722A JPH02200744A (ja) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | 空孔欠陥寸法の小さい切削工具用炭化タングステン基超硬合金の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1017722A JPH02200744A (ja) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | 空孔欠陥寸法の小さい切削工具用炭化タングステン基超硬合金の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02200744A true JPH02200744A (ja) | 1990-08-09 |
Family
ID=11951641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1017722A Pending JPH02200744A (ja) | 1989-01-30 | 1989-01-30 | 空孔欠陥寸法の小さい切削工具用炭化タングステン基超硬合金の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02200744A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6213935B1 (ja) * | 2016-12-09 | 2017-10-18 | ユーゲル株式会社 | 微細遊離炭素分散型の超硬合金と被覆超硬合金の製造方法 |
| WO2018105706A1 (ja) * | 2016-12-09 | 2018-06-14 | ユーゲル株式会社 | 微細遊離炭素分散型の超硬合金の製造方法ならびに同合金から形成される刃先交換切削チップと加工品およびその製造方法 |
| JP2018094714A (ja) * | 2017-08-09 | 2018-06-21 | ユーゲル株式会社 | 微細遊離炭素分散型の高精度超硬合金を用いた刃先交換型切削チップおよび超硬合金の加工品 |
-
1989
- 1989-01-30 JP JP1017722A patent/JPH02200744A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6213935B1 (ja) * | 2016-12-09 | 2017-10-18 | ユーゲル株式会社 | 微細遊離炭素分散型の超硬合金と被覆超硬合金の製造方法 |
| WO2018105706A1 (ja) * | 2016-12-09 | 2018-06-14 | ユーゲル株式会社 | 微細遊離炭素分散型の超硬合金の製造方法ならびに同合金から形成される刃先交換切削チップと加工品およびその製造方法 |
| JP2018094714A (ja) * | 2017-08-09 | 2018-06-21 | ユーゲル株式会社 | 微細遊離炭素分散型の高精度超硬合金を用いた刃先交換型切削チップおよび超硬合金の加工品 |
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