JPH06505053A - 耐腐蝕性焼結炭化物 - 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】 耐腐蝕性焼結炭化物 本発明は木材産業に用いる工具にとって優れた特性を特に発揮する焼結炭化物の 新グレードに関する。具体的には、本発明はサブミクロＷＣがＮｉ，　Ｃｏ及び Ｃｒに基づく単相バインダ相に分散している、斯かる焼結炭化物に関する。

中間密度のファイバボード、チップボード等の再編木製品は家具産業の主要原料 である。これらは建材産業でもある程度利用されている。この木製品は高速度鋼 から焼結炭化物や多結晶ダイヤモンドに至るまでの多様な工具材料を用いて工作 される。焼結炭化物型の工具は主要な役割をこれまで果たしてきたし、また現在 も果たしている。

木材工作工具に用いる焼結炭化物グレードの組成物は、一般に硬質構成物質とし ての炭化タングステン（ＩＣ）とＷＣ結晶を一体的に保留するためのバインダと してのコバルト（ＣＯ）から成る。場合により、炭化チタン、炭化タンタル等の 別の炭化物を少量添加する場合もある。

硬度とタフネスという相異なる要望を満たすために、ＣａＯ量及び／或いはＷＣ のグレンサイズを変える。Ｃｏ含有量が高くなると、及び／或いはグレンサイズ が大きくなると、硬度が減じ且つタフネスが増大する。

機械的摩耗、特に摩滅は再編木製品の工作時の工具摩耗の基本的なメカニズムで ある。しかし、最近の研究は、腐蝕や酸化のような化学的メカニズムが工具の劣 化に顕著な役割を演ずることを証明した。このことはプリント回路板や類似の組 成材料の工作に用いる工具においても同様に言えることである。

木製品を工作すると、工具温度が劇的に高まる。この温度上昇で、木製品は熱破 壊されて、多数の化学物質を切削環境に導入する結果となる。木を分解蒸留する と、存在する全種の中で２１３［もの違う化合物が同定されている。中間密度の ファイバボードや粒子ボードの工作はそれ以上の分解品をボードから生み出す。

これらのものは木質ファイバを有するだけでなく、これには尿素、ホルムアルデ ヒド、ワックス、グルー充填剤や増量材等のバインダが添加されており、更には 火炎遅延剤等の化学物質が添加されている場合もある。

分解品は硬度の腐蝕性を有し、ＷＣグレンを保留するＣｏバインダを攻撃する。

これが起きると、工具切刃は鮮鋭度と切削能力を失う。

木製品の工作時に達した高温度はＣｏを空気中で酸化させ、それによりバインダ の劣化をもたらす。

上述の言は生材水や乾燥木材を切削するときにも有効である。これらはＣｏバイ ンダを溶解し、それ故に炭化物を保留する結合力が露出した炭化物を機械的に離 脱させるまでに弱めてしまう斯かる湿気と有機酸を含有している。

本発明は、具体的には木材産業の異なる必要性を満足させる、腐蝕と酸化に対す る抵抗力に関し優れた特性を有する焼結炭化物の新規なタイプに関する。摩滅抵 抗、タフネス及び半田付は性能のような焼結炭化物の明確なその他の特性は最適 に維持される。

腐蝕と酸化に対する抵抗は、バインダを合金化し、サブミクロＷＣグレンから成 る焼結炭化物構造に分布させることにより実現される。

サブミクロＷＣグレンはバインダの最適分布を許容して、バインダと７１％Ｗｃ グレンの両肉薄層から成る構造をもたらす。サブミクロＷＣグレンの表面対体積 の大きな比率はグレンがバインダに滞留するのに最適となる。

本発明に係わる材料は、７０−９８重量％の硬質材料として、０．９μｍより小 さく、好ましくは０．７μｍより小さく、最も好ましくは０．５μｍより小さい 平均グレンサイズの本質的にＷＣから成る材料を含んで成る。更にこの材料は最 大０．８、好ましくは最大０．２重量％のＶＣ及び／或いはＺｒＮを含有してい る。バインダ相は溶体状で、重量％で表してＣＯ最大（ｗａｘ）　９０、Ｎｉ最 大９０、Ｃｒ最大３−１５、Ｗ最大３０、Ｍ。

最大１５及び追加物としてＡ！最大２、Ｍｎ最大ｌ０５Ｓｉ最大２、Ｃｕ最大１ ０、Ｆｅ最大２０、Ａｇ最大５及びＡｕ最大１０を含んで成る。別の好ましい例 では、バインダ相は溶体状で、重量％で表して、Ｃｏ　３Ｏ−ＴｏとＭｏ１−６ を含んで成る。バインダ相は溶体状で０．１−１０重量％のＴｉＮ及び／或いは Ｔ１ＣＮを更に含んでもよい。

焼結炭化物の炭素濃度は狭い範囲に維持されなければならない。

この条件は単相バインダを得るために且つ脆性炭化物の生成を阻止するために満 たされなければならない。

タフネス並びに腐蝕と酸化に対する抵抗を保持するに最適な炭素濃度は、重量％ で表して、３−１５重量％のＣｒ＋Ｍｏの濃度に対しては、６、１３−　（０， ０６１±Ａ）Ｘ（１００重量％の硬質材料）、但し、Ａ　＝　０．００８、好ま しくはＡ　＝　０．００５であり、及び１６−３０重量％のＣｒ＋Ｍｏの濃度に 対しては６．１３−　（０，０５８±Ｂ）Ｘ（１００重量％の硬質材料）、但し 、Ｂ＝０．００７　、好ましくはＢ＝０．００５である。

本発明に係わる焼結炭化物合金は磨砕、加圧及び焼結の粉末冶金法によって製造 される。ＷＣ粉末のグレンサイズは＜０．８μｍ１好ましくは＜０．６μｍであ る。少量のＶＣ及び／或いはＺｒＮを添加することにより、焼結中のＷＣグレン の成長は抑制される。

本発明に係わる焼結炭化物は、チップボード、中間密度のファイバボード、粒子 ボード及び中実乾燥並びに湿潤木材の切削用に特に有用である。チップボード、 中間密度ファイバボード及び粒子ボードの切削のためには、バインダ相含有量は 最大４重量％、好ましくは最大３重量％にして、中実乾燥木材の切削のためには バインダ相含有量は４−９重量％、好ましくは４−６重量％にして、そして中実 湿潤木材の切削のためにはバインダ相含有量は１０−３０重量％にする。

本発明に係わる焼結炭化物は、プリント回路板や類似の複合材料の工作用のドリ ル、マイクロドリル、くり抜き機等の工具にも有用である。この適用では、バイ ンダ相含有量は３−２０、好ましくは４−１２重量％にする。

例 重量％で表した次の組成：Ｃ０１，９、ＮｉＯ，７、ＣｒＯ，３、ＶＣｏ、２及 び残部ＷＣであって、平均グレンサイズが０．６μｍである、本発明に係わる焼 結炭化物（セメンテッドカーバイド）が、例えばＥＰ−Ａ−２８６２０に開示の 、具体的には例７参照、耐腐蝕酸化性のＩＣ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金並びに単純 なＶＣ−Ｃｏ材料、但し、両者ともに同一のバインダ相含有量を有している、斯 かる材料に対し比較試験された。

試験において、メラミンの０．１６關層で両側を被覆された２０ｍｍのチップボ ードをフライスカッタを用い、以下の切削データで工作した。

カッタ直径　１２５ｍｍ 切削深さ　３ｍｍ 切削速度　４０＋ｏ／ｓ 送り　ａｍ／ｗｉｎ 切刃角　５５ すくい（レーキ）角　２０ 逃げ（クリアランス）角　１５ 切刃のエツジ摩耗とチップボードの面仕上げを０．２０００．５０００．２００ ００及び４００００ｍにおいて測定した。

次の結果が得られた。

異なる切削長、ｍでの平均摩耗、μｍ 発明品　２５　３７　７３　８７ ＷＣ＋Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｍｏ　３６　５４　９０　１０４ＷＣ＋Ｃｏ　４２　５６　 １０６　１４１本発明に係わる焼結炭化物は従来の炭化物より著しく低い摩耗を 示している。従来タイプの耐腐蝕酸化性焼結炭化物は２００００ｍで、４０００ ０ｍにおける新タイプのものと略同じ摩耗を示している。

単純ＷＣ−Ｃｏ焼結炭化物のインサートにより工作した表面仕上は２００００ｍ 後には許容出来ないものであることが判明したが、新タイプの焼結炭化物のイン サートでは４００００ｍの後でも、なお許容出来るものであった。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成５年７月２３日

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．Ｎｉ及び／或いはＣｏに基づく単相バインダ相中にＷＣを含んで成る７０− ９８重量％の硬質材料を含んで成る腐蝕並びに酸化に対する抵抗が向上している 焼結炭化物合金において、該バインダ相が溶体状に、重量％で表してＣｏ最大９ ０、Ｎｉ最大９０、Ｃｒ３−１５、Ｗ最大３０、Ｍｏ最大１５を含んで成り、 総炭素含有量が、３−１５重量％のＭｏ＋Ｃｒの濃度に対し重量％で表して６． １３−（０．０６１±Ａ）×（１００重量％の硬質材料）、但しＡ＝０．００８ 、好ましくはＡ＝０．００５であり、１６−３０重量％のＭｏ＋Ｃｒの濃度に対 して６．１３−（０．０５８±Ｂ）×（１００重量％の硬質材料）、但しＢ＝０ ．００７、好ましくはＢ＝０．００５であり、ＷＣの平均グレンサイズが＜０． ９、好ましくは＜０．７μｍであり、そして 該合金が更に＜０．８、好ましくは＜０．２％ＶＣ及び／或いはＺｒＮを含有す ることを特徴とする焼結炭化物合金。
2. ２．該バインダ相が溶体状で、重量％で表してＣｏ最大３０及びＭｏ１−６を含 んで成ることを特徴とする、請求項１に係わる焼結炭化物合金。
3. ３．該バインダ相が溶体状で、重量％で表してＣｏ３０−７０及びＭｏ１−６を 含んで成ることを特徴とする、請求項１に係わる焼結炭化物合金。
4. ４．該バインダ相が更に溶体状で、重量％で表してＡｌ最大２、Ｍｎ最大１０、 Ｓｉ最大２、Ｃｕ最大１０、Ｆｅ最大２０、Ａｇ最大５及びＡｕ最大１０を含ん で成ることを特徴とする先行請求項のいずれか１項に係わる焼結炭化物合金。
5. ５．該バインダ相が溶体状で、０．１−１０重量％のＴｉＮ及び／或いはＴｉＣ Ｎを含んで成ることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項に係わる焼結炭化 物合金。
6. ６．チップボード、中間密度ファイバボード及び粒子ボードの切削のために、最 大４重量％のバインダ相含有量を有する先行請求項のいずれか１項に係わる焼結 炭化物合金の使用。
7. ７．中実乾燥木材の切削のために、４−９重量％のバインダ相含有量を有する請 求項１−５のいずれか１項に係わる焼結炭化物合金の使用。
8. ８．中実湿潤木材の切削のために、１０−３０重量％のバインダ相含有量を有す る請求項１−５のいずれか１項に係わる焼結炭化物合金の使用。
9. ９．プリント電子回路板と類似の複合材料の工作用工具に、３−２０重量％のバ インダ相含有量を有する請求項１−５のいずれか１項に係わる焼結炭化物合金の 使用。