JPH0610089A - 被覆超硬合金 - Google Patents
被覆超硬合金Info
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- JPH0610089A JPH0610089A JP4172140A JP17214092A JPH0610089A JP H0610089 A JPH0610089 A JP H0610089A JP 4172140 A JP4172140 A JP 4172140A JP 17214092 A JP17214092 A JP 17214092A JP H0610089 A JPH0610089 A JP H0610089A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】ＷＣが７５〜９０重量％、周期律表第４ａ、５
ａおよび６ａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物から選
ばれる少なくとも１種が６〜１４重量％、鉄族金属が５
〜９重量％からなる超硬合金の表面にＴｉＣやＡｌ2 Ｏ
3 などの硬質被覆層を形成してなる被覆超硬合金におい
て、超硬合金母材中に粒径が５〜１５μｍのＷＣ粗粒子
を５〜３０％の割合で分散含有させ、工具としての摩耗
の進行を防止するとともに、粗粒子の存在によるクラッ
クの伝播を防止する。 【効果】合金全体の硬度および靱性を高めることがで
き、これにより、工具用材料として耐摩耗性を高めるこ
とができるとともに工具の長寿命化を図ることができ
る。
ａおよび６ａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物から選
ばれる少なくとも１種が６〜１４重量％、鉄族金属が５
〜９重量％からなる超硬合金の表面にＴｉＣやＡｌ2 Ｏ
3 などの硬質被覆層を形成してなる被覆超硬合金におい
て、超硬合金母材中に粒径が５〜１５μｍのＷＣ粗粒子
を５〜３０％の割合で分散含有させ、工具としての摩耗
の進行を防止するとともに、粗粒子の存在によるクラッ
クの伝播を防止する。 【効果】合金全体の硬度および靱性を高めることがで
き、これにより、工具用材料として耐摩耗性を高めるこ
とができるとともに工具の長寿命化を図ることができ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、切削工具等に用いられ
る被覆超硬合金に関するものであり、詳細には、耐衝撃
性を改善した被覆超硬合金に関するものである。
る被覆超硬合金に関するものであり、詳細には、耐衝撃
性を改善した被覆超硬合金に関するものである。
【０００２】
【従来技術】超硬合金は、従来から切削工具用材料とし
て注目されており、すでに商品化されている。この超硬
合金は、一般にＷＣを主体とし、場合により周期律表第
４ａ、５ａおよび６ａ族元素の炭化物、窒化物、炭窒化
物を含有する硬質相と、Ｃｏ等の鉄族金属を主体とする
結合相とから構成される。
て注目されており、すでに商品化されている。この超硬
合金は、一般にＷＣを主体とし、場合により周期律表第
４ａ、５ａおよび６ａ族元素の炭化物、窒化物、炭窒化
物を含有する硬質相と、Ｃｏ等の鉄族金属を主体とする
結合相とから構成される。
【０００３】このような超硬合金は、それ自体高強度で
あるが、耐衝撃性に劣るなどの欠点がある。そこで、超
硬合金中に金属窒化物を配合し、焼成時の窒素の制御に
より合金の表面部にＢ−１型結晶が存在しない、いわゆ
る脱β層を形成することが提案されている。この脱β層
は、比較的硬度が低いために合金全体の耐衝撃性を改善
することができる。
あるが、耐衝撃性に劣るなどの欠点がある。そこで、超
硬合金中に金属窒化物を配合し、焼成時の窒素の制御に
より合金の表面部にＢ−１型結晶が存在しない、いわゆ
る脱β層を形成することが提案されている。この脱β層
は、比較的硬度が低いために合金全体の耐衝撃性を改善
することができる。
【０００４】また、上記のような超硬合金の耐摩耗性を
さらに高めるためにＴｉＣ，ＴｉＮあるいはＺｒＯ2 、
Ａｌ2 Ｏ3 などの硬質被覆層を形成した被覆超硬合金が
実用化されている。
さらに高めるためにＴｉＣ，ＴｉＮあるいはＺｒＯ2 、
Ａｌ2 Ｏ3 などの硬質被覆層を形成した被覆超硬合金が
実用化されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、上記
のような脱β層を形成した超硬合金を母材とする被覆超
硬合金によれば、耐衝撃性を向上することができるもの
の、脱β層が軟質であるために、耐摩耗性が劣化し、例
えば、切削工具として用いた場合に、摩耗が大きくなり
工具の寿命が短いという問題があった。
のような脱β層を形成した超硬合金を母材とする被覆超
硬合金によれば、耐衝撃性を向上することができるもの
の、脱β層が軟質であるために、耐摩耗性が劣化し、例
えば、切削工具として用いた場合に、摩耗が大きくなり
工具の寿命が短いという問題があった。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】本発明者等は、上記の
問題点に対して検討を重ねた結果、母材の超硬合金中の
微粒子からなるＷＣ粒子中に、所定の大きさを有する粗
粒子のＷＣ粒子を分散含有させることにより、全体とし
ての耐摩耗性を向上することができるとともに、靱性を
も高めることができることを知見し、本発明に至ったも
のである。
問題点に対して検討を重ねた結果、母材の超硬合金中の
微粒子からなるＷＣ粒子中に、所定の大きさを有する粗
粒子のＷＣ粒子を分散含有させることにより、全体とし
ての耐摩耗性を向上することができるとともに、靱性を
も高めることができることを知見し、本発明に至ったも
のである。
【０００７】即ち、本発明の被覆超硬合金は、ＷＣを主
体とする硬質相と、鉄族金属を主体とする結合相とから
なり、硬質相を形成するＷＣ結晶粒子として５〜１５μ
ｍの粗粒子が全ＷＣ粒子中、５〜３０％の割合で含有さ
れる超硬合金を母材として、その表面に硬質被覆層を形
成したことを特徴とするものである。
体とする硬質相と、鉄族金属を主体とする結合相とから
なり、硬質相を形成するＷＣ結晶粒子として５〜１５μ
ｍの粗粒子が全ＷＣ粒子中、５〜３０％の割合で含有さ
れる超硬合金を母材として、その表面に硬質被覆層を形
成したことを特徴とするものである。
【０００８】
【作用】本発明の構成によれば、硬質相のＷＣ粒子中に
５〜１５μｍの大きさの粗粒子を分散することにより、
合金にクラックが発生し、そのクラックが合金内を伝播
する時、粗粒子部分でクラックの伝播が停止する。その
ために合金母材の靱性が高まり、耐衝撃性も向上する。
それにより、従来のように脱β相を格別設けなくても高
い耐衝撃性を付与することができる。
５〜１５μｍの大きさの粗粒子を分散することにより、
合金にクラックが発生し、そのクラックが合金内を伝播
する時、粗粒子部分でクラックの伝播が停止する。その
ために合金母材の靱性が高まり、耐衝撃性も向上する。
それにより、従来のように脱β相を格別設けなくても高
い耐衝撃性を付与することができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を例をもとに詳述する。本発明
における超硬合金母材は、硬質相と結合相により構成さ
れ、硬質相はＷＣを主体とするものであり、さらには、
Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｍｏなど周期律表第４
ａ、５ａおよび６ａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物
から選ばれる少なくとも１種を含むこともある。一方、
結合相はＣｏなどの鉄族金属を主体とするものである。
望ましい組成としては、ＷＣが７５〜９０重量％、周期
律表第４ａ、５ａおよび６ａ族金属の炭化物、窒化物、
炭窒化物から選ばれる少なくとも１種が６〜１４重量
％、鉄族金属が５〜９重量％である。
における超硬合金母材は、硬質相と結合相により構成さ
れ、硬質相はＷＣを主体とするものであり、さらには、
Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｍｏなど周期律表第４
ａ、５ａおよび６ａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物
から選ばれる少なくとも１種を含むこともある。一方、
結合相はＣｏなどの鉄族金属を主体とするものである。
望ましい組成としては、ＷＣが７５〜９０重量％、周期
律表第４ａ、５ａおよび６ａ族金属の炭化物、窒化物、
炭窒化物から選ばれる少なくとも１種が６〜１４重量
％、鉄族金属が５〜９重量％である。
【００１０】本発明によれば、硬質相中のＷＣ粒子とし
て、粒径が５〜１５μｍのＷＣ粗粒子を５〜３０％の割
合で分散含有させることを大きな特徴とするもので、そ
の他の粒子は、２μｍ以下の微粒子が７０〜９５％、残
部が２〜５μｍの粒子より構成されることが望ましい。
また、粒径が１５μｍを越えるＷＣ粒子は実質上存在し
ないことが望ましい。
て、粒径が５〜１５μｍのＷＣ粗粒子を５〜３０％の割
合で分散含有させることを大きな特徴とするもので、そ
の他の粒子は、２μｍ以下の微粒子が７０〜９５％、残
部が２〜５μｍの粒子より構成されることが望ましい。
また、粒径が１５μｍを越えるＷＣ粒子は実質上存在し
ないことが望ましい。
【００１１】５〜１５μｍの粗粒子の量を上記の範囲に
限定したのは、上記粗粒子量が５％より少ないと、クラ
ックの伝播を抑制することができず、耐衝撃性が劣化
し、３０％より多く存在すると、硬度が低下し、耐摩耗
性が低下するためである。
限定したのは、上記粗粒子量が５％より少ないと、クラ
ックの伝播を抑制することができず、耐衝撃性が劣化
し、３０％より多く存在すると、硬度が低下し、耐摩耗
性が低下するためである。
【００１２】なお、本発明における超硬合金は、その表
面に脱β相が形成されていない場合においても充分な耐
摩耗性と耐衝撃性を有するものであるが、組成や焼成条
件の関係から脱β相が形成されていてもよく、その場合
わずかに耐摩耗性が低下するが、粗粒子の混入により従
来品のような劣化はない。
面に脱β相が形成されていない場合においても充分な耐
摩耗性と耐衝撃性を有するものであるが、組成や焼成条
件の関係から脱β相が形成されていてもよく、その場合
わずかに耐摩耗性が低下するが、粗粒子の混入により従
来品のような劣化はない。
【００１３】さらに、本発明によれば、上記の超硬合金
の表面に硬質被覆層を形成する。具体的には、Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｍｏなど周期律表第４ａ、５ａお
よび６ａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、およびＡ
ｌ2 Ｏ3 から選ばれる少なくとも１種の層を３〜２０μ
ｍの厚みで単層または複層として形成することによりさ
らに耐摩耗性を向上することができる。
の表面に硬質被覆層を形成する。具体的には、Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｍｏなど周期律表第４ａ、５ａお
よび６ａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、およびＡ
ｌ2 Ｏ3 から選ばれる少なくとも１種の層を３〜２０μ
ｍの厚みで単層または複層として形成することによりさ
らに耐摩耗性を向上することができる。
【００１４】本発明の超硬合金を製造するためには、硬
質相および結合相を形成する各金属の化合物を所定の割
合で混合する。この時、ＷＣ粉末として、粒径の異なる
少なくとも２種の粉末を準備し、最終的に得られる合金
中のＷＣ粒子が前述したような粒度分布になるように配
合する。
質相および結合相を形成する各金属の化合物を所定の割
合で混合する。この時、ＷＣ粉末として、粒径の異なる
少なくとも２種の粉末を準備し、最終的に得られる合金
中のＷＣ粒子が前述したような粒度分布になるように配
合する。
【００１５】また、上記混合粉末に適宜炭素粉末を加え
ることにより系中の炭素量を制御しη相の形成を抑制す
ることも必要であり、その炭素量によってＷＣの粒成長
を抑制することもできる。
ることにより系中の炭素量を制御しη相の形成を抑制す
ることも必要であり、その炭素量によってＷＣの粒成長
を抑制することもできる。
【００１６】その後、混合粉末を公知の成形方法、例え
ば、プレス成形、射出成形、押し出し成形等により所定
の形状に成形した後、焼成する。焼成は、１４４０〜１
５５０℃の真空雰囲気中で行われる。
ば、プレス成形、射出成形、押し出し成形等により所定
の形状に成形した後、焼成する。焼成は、１４４０〜１
５５０℃の真空雰囲気中で行われる。
【００１７】一方、硬質被覆層を形成するには、ＣＶＤ
法、ＰＶＤ法等の公知の薄膜形成方法により、形成する
ことができる。例えば、ＴｉＣをＣＶＤ法により設ける
場合には、反応ガスとしてＴｉＣｌ4 とＣＨ4 およびキ
ャリアガスとして水素ガスを用い、これらを反応炉内に
導入するとともに炉内を４０〜８０ｔｏｒｒの圧力に維
持しつつ、９５０℃〜１０５０℃の加熱することにより
超硬合金の表面にＴｉＣ膜を形成することができる。ま
た、複数層形成する場合には、反応ガスを適宜換えて上
記薄膜形成工程を繰り返すことにより容易に形成するこ
とができる。
法、ＰＶＤ法等の公知の薄膜形成方法により、形成する
ことができる。例えば、ＴｉＣをＣＶＤ法により設ける
場合には、反応ガスとしてＴｉＣｌ4 とＣＨ4 およびキ
ャリアガスとして水素ガスを用い、これらを反応炉内に
導入するとともに炉内を４０〜８０ｔｏｒｒの圧力に維
持しつつ、９５０℃〜１０５０℃の加熱することにより
超硬合金の表面にＴｉＣ膜を形成することができる。ま
た、複数層形成する場合には、反応ガスを適宜換えて上
記薄膜形成工程を繰り返すことにより容易に形成するこ
とができる。
【００１８】以下、本発明を具体的は実施例により説明
する。
する。
【００１９】実施例 原料粉末として、平均粒径が１〜１５μｍの数種のＷＣ
粉末と、Ｃｏ粉末、ＴｉＣ粉末、ＴｉＮ粉末、ＴａＣ粉
末、ＮｂＣ粉末、ＶＣ粉末を準備し、ＷＣの総量７９重
量％、ＴｉＣ４重量％、ＴｉＮ１重量％、ＴａＣ７重量
％、ＮｂＣ０．５重量％、ＶＣ０．５重量％、Ｃｏ８重
量％からなる組成に配合し、振動ミルにて６時間湿式混
合、粉砕、乾燥後、ＳＮＭＧ４３型に成形した。なお、
ＷＣ粉末は、それぞれのＷＣ結晶粒子の粒度分布が表１
に示す割合になるように混合した。この成形体を０．１
ｔｏｒｒの真空中、１４５０℃で１時間保持して焼結
し、工具形状に研磨加工して超硬合金を作製した。
粉末と、Ｃｏ粉末、ＴｉＣ粉末、ＴｉＮ粉末、ＴａＣ粉
末、ＮｂＣ粉末、ＶＣ粉末を準備し、ＷＣの総量７９重
量％、ＴｉＣ４重量％、ＴｉＮ１重量％、ＴａＣ７重量
％、ＮｂＣ０．５重量％、ＶＣ０．５重量％、Ｃｏ８重
量％からなる組成に配合し、振動ミルにて６時間湿式混
合、粉砕、乾燥後、ＳＮＭＧ４３型に成形した。なお、
ＷＣ粉末は、それぞれのＷＣ結晶粒子の粒度分布が表１
に示す割合になるように混合した。この成形体を０．１
ｔｏｒｒの真空中、１４５０℃で１時間保持して焼結
し、工具形状に研磨加工して超硬合金を作製した。
【００２０】その超硬合金を母材としてＣＶＤ法により
ＴｉＣ膜６μｍ、ＴｉＣＮ膜１μｍおよびＡｌ2 Ｏ3 膜
１．５μｍの硬質膜を形成した。
ＴｉＣ膜６μｍ、ＴｉＣＮ膜１μｍおよびＡｌ2 Ｏ3 膜
１．５μｍの硬質膜を形成した。
【００２１】得られた超硬合金について、電子顕微鏡写
真よりＷＣ結晶粒子の粒径を測定し、粒度分布を調べ、
さらに、ビッカース硬度および靱性（Ｋ1c) を測定し
た。また切削工具として、下記の切削試験を湿式にて１
５分間行い、その試験後のノーズ摩耗量を測定した。結
果は、表１に示した。
真よりＷＣ結晶粒子の粒径を測定し、粒度分布を調べ、
さらに、ビッカース硬度および靱性（Ｋ1c) を測定し
た。また切削工具として、下記の切削試験を湿式にて１
５分間行い、その試験後のノーズ摩耗量を測定した。結
果は、表１に示した。
【００２２】切削試験１ 被削材 ＦＣＤ４５（鋳込み品） 切削条件 Ｖ＝２００ｍ／ｍｉｎ 切り込み ｄ＝１．５ｍｍ 切削速度 ｆ＝０．３ｍｍ／ｒｅｖ チップ形状 ＣＮＭＡ１２０４１２ 切削試験２ 被削材 ＦＣＤ４５（４本溝付鋳込み品） 切削条件 Ｖ＝２００ｍ／ｍｉｎ 切り込み ｄ＝１．５ｍｍ 切削速度 ｆ＝０．３ｍｍ／ｒｅｖ チップ形状 ＣＮＭＡ１２０４１２ なお、比較チップとして、ＷＣ粗粒を含まず、ＷＣ平均
粒径が１〜３μｍ、脱β相が表面に形成された市販の超
硬合金Ａ、Ｂを用いて、表１中の試料Ｎo.４との実装比
較を行い、切削時間に対する摩耗量を測定し、その結果
を図１および図２に示した。
粒径が１〜３μｍ、脱β相が表面に形成された市販の超
硬合金Ａ、Ｂを用いて、表１中の試料Ｎo.４との実装比
較を行い、切削時間に対する摩耗量を測定し、その結果
を図１および図２に示した。
【００２３】
【表１】
【００２４】表１によれば、５〜１５μｍの粗粒の量が
５％を下回る試料Ｎo.２では、断続切削加工、即ち切削
試験２においてノーズ部の摩耗量が大きくなり、３０％
を越える試料Ｎo.６では連続切削加工、即ち、切削試験
１においてノーズ部の摩耗が大きくなった。また、粗粒
を全く配合しない試料Ｎo.１でも試料Ｎo.２と同様に断
続切削加工においてノーズ部の摩耗量が大きくなった。
５％を下回る試料Ｎo.２では、断続切削加工、即ち切削
試験２においてノーズ部の摩耗量が大きくなり、３０％
を越える試料Ｎo.６では連続切削加工、即ち、切削試験
１においてノーズ部の摩耗が大きくなった。また、粗粒
を全く配合しない試料Ｎo.１でも試料Ｎo.２と同様に断
続切削加工においてノーズ部の摩耗量が大きくなった。
【００２５】これに対して、本発明の試料はいずれも高
い硬度と靱性を示し、切削試験においても優れた耐摩耗
性を示した。
い硬度と靱性を示し、切削試験においても優れた耐摩耗
性を示した。
【００２６】
【効果】以上詳述した通り、本発明によれば、被覆超硬
合金の母材において、ＷＣ微粒子中に特定の大きなのＷ
Ｃ粗粒子を分散することにより、合金全体の硬度および
靱性を高めることができ、これにより、工具用材料とし
て耐摩耗性を高めることができるとともに工具の長寿命
化を図ることができる。
合金の母材において、ＷＣ微粒子中に特定の大きなのＷ
Ｃ粗粒子を分散することにより、合金全体の硬度および
靱性を高めることができ、これにより、工具用材料とし
て耐摩耗性を高めることができるとともに工具の長寿命
化を図ることができる。
【図１】本発明品と市販品との実施例中の切削試験１に
おける切削時間とノーズ摩耗量との関係を示した図であ
る。
おける切削時間とノーズ摩耗量との関係を示した図であ
る。
【図２】本発明品と市販品との実施例中の切削試験２に
おける切削時間とノーズ摩耗量との関係を示した図であ
る。
おける切削時間とノーズ摩耗量との関係を示した図であ
る。
Claims (1)
- 【請求項１】ＷＣを主体とする硬質相と鉄族金属を主体
とする結合相とからなる超硬合金母材の表面に硬質被覆
層を形成してなる被覆超硬合金において、前記母材中に
粒径５〜１５μｍのＷＣ粗粒子が全ＷＣ量中、５〜３０
％の割合で存在することを特徴とする被覆超硬合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17214092A JP3314089B2 (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | 被覆超硬合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17214092A JP3314089B2 (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | 被覆超硬合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0610089A true JPH0610089A (ja) | 1994-01-18 |
| JP3314089B2 JP3314089B2 (ja) | 2002-08-12 |
Family
ID=15936312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17214092A Expired - Fee Related JP3314089B2 (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | 被覆超硬合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3314089B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8277765B2 (en) | 2008-04-30 | 2012-10-02 | Evonik Degussa Gmbh | Process for recovering molybdate or tungstate from aqueous solutions |
| US8568558B2 (en) | 2010-01-19 | 2013-10-29 | Evonik Degussa Gmbh | Process for delignifying and bleaching chemical pulp |
| US10006169B2 (en) | 2013-11-06 | 2018-06-26 | Evonik Degussa Gmbh | Method for delignifying and bleaching pulp |
-
1992
- 1992-06-30 JP JP17214092A patent/JP3314089B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8277765B2 (en) | 2008-04-30 | 2012-10-02 | Evonik Degussa Gmbh | Process for recovering molybdate or tungstate from aqueous solutions |
| US8545673B2 (en) | 2008-04-30 | 2013-10-01 | Evonik Degussa Gmbh | Process for recovering molybdate or tungstate from aqueous solutions |
| US8568558B2 (en) | 2010-01-19 | 2013-10-29 | Evonik Degussa Gmbh | Process for delignifying and bleaching chemical pulp |
| US10006169B2 (en) | 2013-11-06 | 2018-06-26 | Evonik Degussa Gmbh | Method for delignifying and bleaching pulp |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3314089B2 (ja) | 2002-08-12 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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