JPH08333647A - 超硬合金及びその製造方法 - Google Patents
超硬合金及びその製造方法Info
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- JPH08333647A JPH08333647A JP7136271A JP13627195A JPH08333647A JP H08333647 A JPH08333647 A JP H08333647A JP 7136271 A JP7136271 A JP 7136271A JP 13627195 A JP13627195 A JP 13627195A JP H08333647 A JPH08333647 A JP H08333647A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＷＣを硬質相としＣｏまたはＮｉを結合相と
して焼結されてなる超硬合金の靱性向上。 【構成】 原料粉末の混練を行うより前の段階で、ＷＣ
粉末を機械的に球状化処理し、その球状化処理後のＷＣ
粉末を結合相金属粉末と混練し、成形、焼結を行うこと
により、ＷＣ粒どうしの直接面接触による直接接触部を
少なくしてＷＣ粒間に多くの結合相金属を入り込ませ、
結合力を強くする。
して焼結されてなる超硬合金の靱性向上。 【構成】 原料粉末の混練を行うより前の段階で、ＷＣ
粉末を機械的に球状化処理し、その球状化処理後のＷＣ
粉末を結合相金属粉末と混練し、成形、焼結を行うこと
により、ＷＣ粒どうしの直接面接触による直接接触部を
少なくしてＷＣ粒間に多くの結合相金属を入り込ませ、
結合力を強くする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は靱性に優れた超硬合金及
びその製造方法に関し、トンネル掘削用シールド掘進機
に取り付けられるカッタビット、工作機械用切削工具、
あるいは、岩盤もしくはコンクリート切削用カッタのチ
ップなどの各種超硬合金製品に適用して有用なものであ
る。
びその製造方法に関し、トンネル掘削用シールド掘進機
に取り付けられるカッタビット、工作機械用切削工具、
あるいは、岩盤もしくはコンクリート切削用カッタのチ
ップなどの各種超硬合金製品に適用して有用なものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図５、図６を参照して従来の技術を説明
する。図５に従来の超硬合金の一般的な製造プロセスの
フローを示し、図６に従来の超硬合金の焼結後のミクロ
組織を模式的に示す。
する。図５に従来の超硬合金の一般的な製造プロセスの
フローを示し、図６に従来の超硬合金の焼結後のミクロ
組織を模式的に示す。
【０００３】ＷＣ（タングステンカーバイド）を硬質相
とし、Ｃｏ（コバルト）またはＮｉ（ニッケル）を結合
相として焼結されてなる超硬合金を製造する場合、従来
は図６に示すように、平坦な面からなる多面体形状のＷ
Ｃ粒１をそのまま原料粉末として用いて、結合相金属２
であるＣｏまたはＮｉ粉末との混練及びそれ以降の処理
を行っている。
とし、Ｃｏ（コバルト）またはＮｉ（ニッケル）を結合
相として焼結されてなる超硬合金を製造する場合、従来
は図６に示すように、平坦な面からなる多面体形状のＷ
Ｃ粒１をそのまま原料粉末として用いて、結合相金属２
であるＣｏまたはＮｉ粉末との混練及びそれ以降の処理
を行っている。
【０００４】そのため同図６に示すように、従来の超硬
合金４には、ＷＣ粒１とＷＣ粒１とが結合相金属２を介
することなく直接接触している面、即ち直接接触部５が
多く存在している。
合金４には、ＷＣ粒１とＷＣ粒１とが結合相金属２を介
することなく直接接触している面、即ち直接接触部５が
多く存在している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の超硬合金４で
は、前述の如く硬質相であるＷＣ粒１が平坦な面から構
成される多面体形状のままであるから、下記理由によ
り、焼結されても製品の靱性が確保できないという問題
点がある。 （１）図６に示したように、ＷＣ粒１が平坦な面からな
る多面体形状であるために、ＷＣ粒１どうしが直接面接
触状態となった直接接触部５が多い。 （２）この直接接触部５には結合相金属２であるＣｏや
Ｎｉが入り込むことができないために、ＷＣ粒１間の結
合力が直接接触部５では不十分となる。 （３）従って、このＷＣ粒１間の直接接触部５が超硬合
金製品の使用に伴う負荷によってミクロな亀裂に発展し
易く、靱性劣化の大きな原因となる。そのため、例え
ば、従来の超硬合金でできたシールド掘進機用カッタビ
ットでは、岩や礫混じりの土質に適用すると欠損する可
能性があり、これによって寿命が短くなり、その都度カ
ッタビット交換を行う必要がある。
は、前述の如く硬質相であるＷＣ粒１が平坦な面から構
成される多面体形状のままであるから、下記理由によ
り、焼結されても製品の靱性が確保できないという問題
点がある。 （１）図６に示したように、ＷＣ粒１が平坦な面からな
る多面体形状であるために、ＷＣ粒１どうしが直接面接
触状態となった直接接触部５が多い。 （２）この直接接触部５には結合相金属２であるＣｏや
Ｎｉが入り込むことができないために、ＷＣ粒１間の結
合力が直接接触部５では不十分となる。 （３）従って、このＷＣ粒１間の直接接触部５が超硬合
金製品の使用に伴う負荷によってミクロな亀裂に発展し
易く、靱性劣化の大きな原因となる。そのため、例え
ば、従来の超硬合金でできたシールド掘進機用カッタビ
ットでは、岩や礫混じりの土質に適用すると欠損する可
能性があり、これによって寿命が短くなり、その都度カ
ッタビット交換を行う必要がある。
【０００６】そこで本発明の課題は、靱性が優れた超硬
合金及びその製造方法を提供することにある。
合金及びその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の超硬合金は、ＷＣ（タングステンカーバイド）を硬
質相としＣｏ（コバルト）またはＮｉ（ニッケル）を結
合相として焼結されてなる超硬合金において、ＷＣ粉末
が原料粉末の混練より前に機械的に球状化処理を受けて
なるものであることを特徴とするものであり、あるい
は、更に球状化処理後のＷＣ粉末の粒度分布が平均粒径
２μｍから平均粒径２０μｍの範囲にあることを特徴と
し、あるいは、前記２μｍの平均粒径は粒径１μｍから
３．５μｍの範囲であり、前記２０μｍの平均粒径は粒
径１０μｍから２５μｍの範囲であることを特徴とす
る。
明の超硬合金は、ＷＣ（タングステンカーバイド）を硬
質相としＣｏ（コバルト）またはＮｉ（ニッケル）を結
合相として焼結されてなる超硬合金において、ＷＣ粉末
が原料粉末の混練より前に機械的に球状化処理を受けて
なるものであることを特徴とするものであり、あるい
は、更に球状化処理後のＷＣ粉末の粒度分布が平均粒径
２μｍから平均粒径２０μｍの範囲にあることを特徴と
し、あるいは、前記２μｍの平均粒径は粒径１μｍから
３．５μｍの範囲であり、前記２０μｍの平均粒径は粒
径１０μｍから２５μｍの範囲であることを特徴とす
る。
【０００８】また、本発明に係る超硬合金の製造方法
は、ＷＣ（タングステンカーバイド）を硬質相とし、Ｃ
ｏ（コバルト）またはＮｉ（ニッケル）を結合相とする
超硬合金の製造方法において、原料粉末の混練及び焼結
を行う前段階でＷＣ粉末を機械的に球状化処理し、その
球状化処理後のＷＣ粉末を結合相金属粉末と混練して次
いで成形及び焼結を行うことを特徴とするものである。
は、ＷＣ（タングステンカーバイド）を硬質相とし、Ｃ
ｏ（コバルト）またはＮｉ（ニッケル）を結合相とする
超硬合金の製造方法において、原料粉末の混練及び焼結
を行う前段階でＷＣ粉末を機械的に球状化処理し、その
球状化処理後のＷＣ粉末を結合相金属粉末と混練して次
いで成形及び焼結を行うことを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】図１のステップＳ１に示すように、原料粉末の
混練（ステップＳ２）よりも前の段階で、ＷＣ（タング
ステンカーバイド）粉末の粒子の形状を機械的に球状化
処理する。この機械的な球状化処理により、図２に示す
ように、平坦な面からなる多面体形状のＷＣ粒１が丸味
を帯びた球形状のＷＣ粒１Ａになる。
混練（ステップＳ２）よりも前の段階で、ＷＣ（タング
ステンカーバイド）粉末の粒子の形状を機械的に球状化
処理する。この機械的な球状化処理により、図２に示す
ように、平坦な面からなる多面体形状のＷＣ粒１が丸味
を帯びた球形状のＷＣ粒１Ａになる。
【００１０】次に、図１のステップＳ２に示すように、
球状化処理後のＷＣ粉末に、超硬合金を目標材質とする
ために必要な所定重量パーセントのＣｏ（コバルト）粉
末またはＮｉ（ニッケル）粉末等を追加し、これを原料
粉末として各成分が均一に分散されるように混練する。
球状化処理後のＷＣ粉末に、超硬合金を目標材質とする
ために必要な所定重量パーセントのＣｏ（コバルト）粉
末またはＮｉ（ニッケル）粉末等を追加し、これを原料
粉末として各成分が均一に分散されるように混練する。
【００１１】以降、図１に示すように、プレス成形（ス
テップＳ３）、予備焼結（ステップＳ４）、機械加工
（ステップＳ５）、真空焼結及びＨＩＰ（熱間静水圧プ
レス）処理（ステップＳ６，Ｓ７）あるいはsinter Ｈ
ＩＰ処理（ステップＳ８）を順に行い、超硬合金製品を
得る。
テップＳ３）、予備焼結（ステップＳ４）、機械加工
（ステップＳ５）、真空焼結及びＨＩＰ（熱間静水圧プ
レス）処理（ステップＳ６，Ｓ７）あるいはsinter Ｈ
ＩＰ処理（ステップＳ８）を順に行い、超硬合金製品を
得る。
【００１２】その結果、図２に示すように焼結後の最終
製品３のミクロ組織を見ると、硬質相である球状化処理
されたＷＣ粒１Ａは平坦な面がなくなっているので、Ｗ
Ｃ粒１Ａ間の面接触による直接接触部が極めて少なくな
り、結合相金属２であるＣｏまたはＮｉがＷＣ粒１Ａ間
に多く入り込むことができる。従って、それだけ結合力
が増大するから、従来の靱性劣化要因が低減し、従来に
比べて靱性向上が図られる。
製品３のミクロ組織を見ると、硬質相である球状化処理
されたＷＣ粒１Ａは平坦な面がなくなっているので、Ｗ
Ｃ粒１Ａ間の面接触による直接接触部が極めて少なくな
り、結合相金属２であるＣｏまたはＮｉがＷＣ粒１Ａ間
に多く入り込むことができる。従って、それだけ結合力
が増大するから、従来の靱性劣化要因が低減し、従来に
比べて靱性向上が図られる。
【００１３】特に球状化処理後のＷＣ粉末の粒度分布が
平均粒径２μｍから平均粒径２０μｍの範囲であると、
靱性向上が著しい。また、平均粒径２μｍの場合は粒径
１〜３．５μｍの範囲、平均粒径２０μｍの場合は粒径
１０〜２５μｍの範囲であると、靱性向上が特に顕著で
ある。
平均粒径２μｍから平均粒径２０μｍの範囲であると、
靱性向上が著しい。また、平均粒径２μｍの場合は粒径
１〜３．５μｍの範囲、平均粒径２０μｍの場合は粒径
１０〜２５μｍの範囲であると、靱性向上が特に顕著で
ある。
【００１４】機械的な球状化処理としては、ハイブリダ
イゼーション（高速気流中衝撃法：田中，菊池，小野
著；高速気流中衝撃法粉体表面改質装置ハイブリダイゼ
ーションシステムと応用例，材料技術，vol.８，No,
８，１９９０．１０参照）と称される方法、またはメカ
ノフュージョン（丹野，浦山，横山著；メカノフュージ
ョン法における金属／セラミックス系複合粒子の被覆層
形成過程，粉体工学会平成２年度秋期研究発表会講演要
旨集，１９９０．２参照）と称される方法等を用いるこ
とができ、これらによって、機械的に容易にＷＣ粉末の
粒子形状を球状化することができる。
イゼーション（高速気流中衝撃法：田中，菊池，小野
著；高速気流中衝撃法粉体表面改質装置ハイブリダイゼ
ーションシステムと応用例，材料技術，vol.８，No,
８，１９９０．１０参照）と称される方法、またはメカ
ノフュージョン（丹野，浦山，横山著；メカノフュージ
ョン法における金属／セラミックス系複合粒子の被覆層
形成過程，粉体工学会平成２年度秋期研究発表会講演要
旨集，１９９０．２参照）と称される方法等を用いるこ
とができ、これらによって、機械的に容易にＷＣ粉末の
粒子形状を球状化することができる。
【００１５】
【実施例】以下、図面を参照して本発明をその実施例と
ともに説明する。
ともに説明する。
【００１６】＜第１実施例＞実施例１として、図１に示
した製造プロセスに従い下記（１）〜（７）または
（１）〜（６Ａ）の手順により超硬合金を製造した。
した製造プロセスに従い下記（１）〜（７）または
（１）〜（６Ａ）の手順により超硬合金を製造した。
【００１７】手順（１）：まず、平均粒径２０μｍ（但
し、粒径１０〜２５μｍの範囲）のＷＣ粉末の所定量を
ハイブリダイゼーションシステムと称される高速気流中
衝撃方式の機械的球状化処理装置に投入して、球状化処
理を行った。このときの処理条件は、酸化防止のために
アルゴンガス雰囲気中にて、ローター周速１００m/sec
、処理時間５〜１０分が適正な球状化処理条件であっ
た。
し、粒径１０〜２５μｍの範囲）のＷＣ粉末の所定量を
ハイブリダイゼーションシステムと称される高速気流中
衝撃方式の機械的球状化処理装置に投入して、球状化処
理を行った。このときの処理条件は、酸化防止のために
アルゴンガス雰囲気中にて、ローター周速１００m/sec
、処理時間５〜１０分が適正な球状化処理条件であっ
た。
【００１８】手順（２）：次に、球状化処理後のＷＣ粉
末に、超硬合金の目標材質例えばトンネル掘削用シール
ド掘進機に取り付けられるカッタビットの目標材質とす
るための所定重量パーセントのＣｏ粉末（平均粒径１．
３μｍ）またはＮｉ粉末（平均粒径１μｍ）を追加し、
ボールミルまたはアトライターによって各成分が均一に
分散されるように混練した。適正処理時間はボールミル
では７２時間、アトライターでは３時間であった。また
混練時には、溶媒としてアセトン、アルコール、ベンゼ
ン、四塩化炭素などの有機溶剤を用いた。Ｃｏ粉末を用
いる場合、平均粒径１．３μｍの内訳けは粒径０．５〜
２μｍとした。
末に、超硬合金の目標材質例えばトンネル掘削用シール
ド掘進機に取り付けられるカッタビットの目標材質とす
るための所定重量パーセントのＣｏ粉末（平均粒径１．
３μｍ）またはＮｉ粉末（平均粒径１μｍ）を追加し、
ボールミルまたはアトライターによって各成分が均一に
分散されるように混練した。適正処理時間はボールミル
では７２時間、アトライターでは３時間であった。また
混練時には、溶媒としてアセトン、アルコール、ベンゼ
ン、四塩化炭素などの有機溶剤を用いた。Ｃｏ粉末を用
いる場合、平均粒径１．３μｍの内訳けは粒径０．５〜
２μｍとした。
【００１９】手順（３）：次に、金型プレスによって所
定の形状例えば前記カッタビット相当の形状に成形し
た。このプレス成形時には、プレスのための潤滑剤及び
プレス後の圧粉体破損防止のためにパラフィンなどのワ
ックスを添加した。また、金型プレス時の加圧力は１０
００〜３０００kgf/cm2 とした。
定の形状例えば前記カッタビット相当の形状に成形し
た。このプレス成形時には、プレスのための潤滑剤及び
プレス後の圧粉体破損防止のためにパラフィンなどのワ
ックスを添加した。また、金型プレス時の加圧力は１０
００〜３０００kgf/cm2 とした。
【００２０】手順（４）：このようにして成形された圧
粉体に次の機械加工に耐え得る強度を与えるために、圧
粉体を真空中にて６００〜１０００℃の温度範囲で加熱
し、予備焼結を行った。
粉体に次の機械加工に耐え得る強度を与えるために、圧
粉体を真空中にて６００〜１０００℃の温度範囲で加熱
し、予備焼結を行った。
【００２１】手順（５）：予備焼結後の成形品を、焼結
時の収縮量を見込んだ最終製品形状例えば前記カッタビ
ットの形状に機械加工した。プレス圧、組成、粒度など
によって変化するが、焼結によって線収縮率約２０％で
収縮する。
時の収縮量を見込んだ最終製品形状例えば前記カッタビ
ットの形状に機械加工した。プレス圧、組成、粒度など
によって変化するが、焼結によって線収縮率約２０％で
収縮する。
【００２２】手順（６）：機械加工後の成形品を、真空
焼結炉を用いて真空焼結した。通常、超硬合金では１３
５０〜１５５０℃の温度範囲で真空焼結する。
焼結炉を用いて真空焼結した。通常、超硬合金では１３
５０〜１５５０℃の温度範囲で真空焼結する。
【００２３】手順（７）：真空焼結後、空孔等の欠陥を
潰すために、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理を行い、
最終的な超硬合金製品例えば前記カッタビットを得た。
この時のＨＩＰ処理条件は、アルゴンガス雰囲気中に
て、温度１３００〜１４００℃、圧力１０００〜１３０
０kgf/cm2 、保持時間１時間とした。
潰すために、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理を行い、
最終的な超硬合金製品例えば前記カッタビットを得た。
この時のＨＩＰ処理条件は、アルゴンガス雰囲気中に
て、温度１３００〜１４００℃、圧力１０００〜１３０
０kgf/cm2 、保持時間１時間とした。
【００２４】手順（６Ａ）：上記手順（６）及び（７）
の代りに、機械加工後の成形品を焼結とＨＩＰ処理を同
時に行う炉であるsinter ＨＩＰ炉を用いて、sinter
ＨＩＰ処理を行い、最終的な超硬合金製品を得た。この
sinter ＨＩＰ処理は工程を短縮することができる利点
があり、また圧力も１００kgf/cm2 以下の低圧で良いと
いう利点がある。
の代りに、機械加工後の成形品を焼結とＨＩＰ処理を同
時に行う炉であるsinter ＨＩＰ炉を用いて、sinter
ＨＩＰ処理を行い、最終的な超硬合金製品を得た。この
sinter ＨＩＰ処理は工程を短縮することができる利点
があり、また圧力も１００kgf/cm2 以下の低圧で良いと
いう利点がある。
【００２５】このようにして製造した超硬合金例えば前
記カッタビットの組成、硬さ及び破壊靱性値を、「実施
例１」として表１に示す。また、この「実施例１」の超
硬合金のミクロ組織の顕微鏡写真（１０００倍）の一部
を更に拡大してトレースした図を、図３に示す。なお、
Ｃｏ粉末は平均粒径１．３μｍ（粒径０．５μｍ〜２μ
ｍ）のものを用いて焼結を行った。
記カッタビットの組成、硬さ及び破壊靱性値を、「実施
例１」として表１に示す。また、この「実施例１」の超
硬合金のミクロ組織の顕微鏡写真（１０００倍）の一部
を更に拡大してトレースした図を、図３に示す。なお、
Ｃｏ粉末は平均粒径１．３μｍ（粒径０．５μｍ〜２μ
ｍ）のものを用いて焼結を行った。
【００２６】また、比較のため、「実施例１」とは球状
化処理を行わない点を除き同様に製造した超硬合金を
「従来例１」とし、同じく表１に組成、硬さ及び破壊靱
性値を示すと共に、図４にミクロ組織の顕微鏡写真（１
０００倍）の一部を更に拡大した図を示す。
化処理を行わない点を除き同様に製造した超硬合金を
「従来例１」とし、同じく表１に組成、硬さ及び破壊靱
性値を示すと共に、図４にミクロ組織の顕微鏡写真（１
０００倍）の一部を更に拡大した図を示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】表１から判るように、「実施例１」の超硬
合金は、同一組成の「従来例１」に比べて、硬さは同等
であるが、靱性が大いに優れている。
合金は、同一組成の「従来例１」に比べて、硬さは同等
であるが、靱性が大いに優れている。
【００２９】また、図３（実施例１）と図４（従来例
１）との比較から判るように、「実施例１」では、ＷＣ
粒１Ａの形状は表面が凸凹しているが、球状化処理を施
したことによって角が取れて、全体形状は丸味を帯びた
球形状になり、「従来例１」のＷＣ粒１に比べると平坦
な面が極めて少ない。そのため、「実施例１」は「従来
例１」に比べてＷＣ粒１Ａ間の面接触による直接接触部
が少なく、ＷＣ粒１Ａ間に結合相金属が多く入り込み、
靱性が向上している。
１）との比較から判るように、「実施例１」では、ＷＣ
粒１Ａの形状は表面が凸凹しているが、球状化処理を施
したことによって角が取れて、全体形状は丸味を帯びた
球形状になり、「従来例１」のＷＣ粒１に比べると平坦
な面が極めて少ない。そのため、「実施例１」は「従来
例１」に比べてＷＣ粒１Ａ間の面接触による直接接触部
が少なく、ＷＣ粒１Ａ間に結合相金属が多く入り込み、
靱性が向上している。
【００３０】「実施例１」のＷＣ粒１Ａの表面が凸凹し
ているのは球状化処理によって粒子に肌荒れが生じたた
めであるが、球状化処理しない原料粉末のままの如く表
面が平坦な面であるよりも、この表面凸凹のためにＣｏ
等の結合相金属との結合が良好となるので、靱性向上に
役立っている。
ているのは球状化処理によって粒子に肌荒れが生じたた
めであるが、球状化処理しない原料粉末のままの如く表
面が平坦な面であるよりも、この表面凸凹のためにＣｏ
等の結合相金属との結合が良好となるので、靱性向上に
役立っている。
【００３１】＜実施例２＞本実施例２では、平均粒径２
μｍ（但し、粒径１〜３．５μｍの範囲）のＷＣ粉末を
用い、その所定量をハイブリダイゼーションシステムに
投入して原料粉末の混練前に球状化処理を行った以外、
実施例１の手順（１）〜（７）または（１）〜（６Ａ）
と同じ手順で、超硬合金例えばカッタビットを製造し
た。
μｍ（但し、粒径１〜３．５μｍの範囲）のＷＣ粉末を
用い、その所定量をハイブリダイゼーションシステムに
投入して原料粉末の混練前に球状化処理を行った以外、
実施例１の手順（１）〜（７）または（１）〜（６Ａ）
と同じ手順で、超硬合金例えばカッタビットを製造し
た。
【００３２】このようにして製造した超硬合金の組成、
硬さ及び破壊靱性値を、「実施例２」として表１に示
す。また、比較のため、「実施例２」とは球状化処理を
行わない点を除き同様に製造した超硬合金を「従来例
２」とし、同じ表１に組成、硬さ及び破壊靱性値を示
す。
硬さ及び破壊靱性値を、「実施例２」として表１に示
す。また、比較のため、「実施例２」とは球状化処理を
行わない点を除き同様に製造した超硬合金を「従来例
２」とし、同じ表１に組成、硬さ及び破壊靱性値を示
す。
【００３３】表１から判るように、「実施例２」の超硬
合金も、同一組成の「従来例２」に比べて、硬さは同等
であるが、靱性が大いに優れていることが判る。この理
由は、「実施例１」の場合と同様であり、球状化処理に
よってＷＣ粒の角が取れて全体形状が丸味を帯びた球形
状になり、平坦な面が極めて少なくなってＷＣ粒間の面
接触による直接接触部が少なく、結合相金属がＷＣ粒間
に多く入り込んだためである。
合金も、同一組成の「従来例２」に比べて、硬さは同等
であるが、靱性が大いに優れていることが判る。この理
由は、「実施例１」の場合と同様であり、球状化処理に
よってＷＣ粒の角が取れて全体形状が丸味を帯びた球形
状になり、平坦な面が極めて少なくなってＷＣ粒間の面
接触による直接接触部が少なく、結合相金属がＷＣ粒間
に多く入り込んだためである。
【００３４】＜実施例３＞本実施例３では、平均粒径２
μｍ（粒径１〜３．５μｍ）のＷＣ粉末の所定量をハイ
ブリダイゼーションシステムに投入して原料粉末の混練
前に球状化処理を行った点と、球状化処理後のＷＣ粉末
に目標材質とするための所定重量パーセントのＣｏ粉末
（平均粒径１．３μｍ；粒径０．５〜２μｍ）及びＮｉ
粉末（平均粒径１μｍ）を追加して混練処理を行った点
とを除き、実施例１の手順（１）〜（７）または（１）
〜（６Ａ）と同じ手順で超硬合金例えばカッタビットを
製造した。
μｍ（粒径１〜３．５μｍ）のＷＣ粉末の所定量をハイ
ブリダイゼーションシステムに投入して原料粉末の混練
前に球状化処理を行った点と、球状化処理後のＷＣ粉末
に目標材質とするための所定重量パーセントのＣｏ粉末
（平均粒径１．３μｍ；粒径０．５〜２μｍ）及びＮｉ
粉末（平均粒径１μｍ）を追加して混練処理を行った点
とを除き、実施例１の手順（１）〜（７）または（１）
〜（６Ａ）と同じ手順で超硬合金例えばカッタビットを
製造した。
【００３５】このようにして製造した超硬合金の組成、
硬さ及び破壊靱性値を、「実施例３」として表１に示
す。また、比較のため、「実施例３」とは球状化処理を
行わない点を除き同様に製造した超硬合金を「従来例
３」とし、同じ表１に組成、硬さ及び破壊靱性値を示
す。
硬さ及び破壊靱性値を、「実施例３」として表１に示
す。また、比較のため、「実施例３」とは球状化処理を
行わない点を除き同様に製造した超硬合金を「従来例
３」とし、同じ表１に組成、硬さ及び破壊靱性値を示
す。
【００３６】表１から判るように、「実施例３」の超硬
合金も、同一組成の「従来例３」に比べて、硬さは同等
であるが、靱性が大いに優れていることが判る。この理
由も、「実施例１」の場合と同様であり、球状化処理に
よってＷＣ粒の角が取れて全体形状が丸味を帯びた球形
状になり、平坦な面が極めて少なくなってＷＣ粒間の面
接触による直接接触部が少なく、結合相金属がＷＣ粒間
に多く入り込んだためである。
合金も、同一組成の「従来例３」に比べて、硬さは同等
であるが、靱性が大いに優れていることが判る。この理
由も、「実施例１」の場合と同様であり、球状化処理に
よってＷＣ粒の角が取れて全体形状が丸味を帯びた球形
状になり、平坦な面が極めて少なくなってＷＣ粒間の面
接触による直接接触部が少なく、結合相金属がＷＣ粒間
に多く入り込んだためである。
【００３７】上記各実施例はＷＣ粉末の粒度分布が平均
粒径２μｍ（粒径１〜３．５μｍ）または平均粒径２０
μｍ（粒径１０〜２５μｍ）のものについてであるが、
本発明は比較的細粒（平均粒径２μｍ）から粗大粒（平
均粒径２０μｍ）までの広い範囲のＷＣ粒径に対して各
実施例と同様に靱性向上の効果がある。
粒径２μｍ（粒径１〜３．５μｍ）または平均粒径２０
μｍ（粒径１０〜２５μｍ）のものについてであるが、
本発明は比較的細粒（平均粒径２μｍ）から粗大粒（平
均粒径２０μｍ）までの広い範囲のＷＣ粒径に対して各
実施例と同様に靱性向上の効果がある。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、超
硬合金における硬質相のＷＣ粒が原料粉末の混練段階よ
りも前に機械的な球状化処理を受けているため、平坦な
面がなくなり、従来のようなＷＣ粒どうしが直接面接触
した直接接触部が極めて少ない。そのため、ＷＣ粒間に
結合相金属が多く入り込んで結合力が増大し、超硬合金
の靱性が優れたものとなる。また、靱性向上は比較的細
粒から粗大粒までの広い範囲のＷＣ粒径について実現す
る。
硬合金における硬質相のＷＣ粒が原料粉末の混練段階よ
りも前に機械的な球状化処理を受けているため、平坦な
面がなくなり、従来のようなＷＣ粒どうしが直接面接触
した直接接触部が極めて少ない。そのため、ＷＣ粒間に
結合相金属が多く入り込んで結合力が増大し、超硬合金
の靱性が優れたものとなる。また、靱性向上は比較的細
粒から粗大粒までの広い範囲のＷＣ粒径について実現す
る。
【００３９】従って、本発明はトンネル掘削用シールド
掘進機に取り付けられるカッタビット、工作機械用切削
工具、あるいは、岩盤もしくはコンクリート切削用カッ
タのチップなどの各種超硬合金製品の靱性向上に極めて
有用なものである。そのため、例えばシールド掘進機に
取り付けられるカッタビットについて言えば、従来のカ
ッタビットが欠損するような岩や礫混じりの土質に対し
ても、本発明の超硬合金によるカッタビットの場合は靱
性向上のために耐欠損性が向上することから、十分適用
することができる。また、このようなカッタビットは従
来よりも寿命が長いためカッタビット交換回数が低減
し、掘削効率の向上と、交換費用（例えば１千万円／
回）の低減が実現する。
掘進機に取り付けられるカッタビット、工作機械用切削
工具、あるいは、岩盤もしくはコンクリート切削用カッ
タのチップなどの各種超硬合金製品の靱性向上に極めて
有用なものである。そのため、例えばシールド掘進機に
取り付けられるカッタビットについて言えば、従来のカ
ッタビットが欠損するような岩や礫混じりの土質に対し
ても、本発明の超硬合金によるカッタビットの場合は靱
性向上のために耐欠損性が向上することから、十分適用
することができる。また、このようなカッタビットは従
来よりも寿命が長いためカッタビット交換回数が低減
し、掘削効率の向上と、交換費用（例えば１千万円／
回）の低減が実現する。
【図１】本発明における超硬合金製造プロセスのフロー
例を示す図。
例を示す図。
【図２】本発明における球状化処理を用いた超硬合金製
造プロセスによる超硬合金焼結後の組織状態を模式的に
示す図。
造プロセスによる超硬合金焼結後の組織状態を模式的に
示す図。
【図３】本発明の実施例１に係る超硬合金のミクロ組織
の顕微鏡写真（１０００倍）の一部を更に拡大してトレ
ースした図。
の顕微鏡写真（１０００倍）の一部を更に拡大してトレ
ースした図。
【図４】実施例１に対応した球状化処理を行わない従来
例１に係る超硬合金のミクロ組織の顕微鏡写真（１００
０倍）の一部を更に拡大してトレースした図。
例１に係る超硬合金のミクロ組織の顕微鏡写真（１００
０倍）の一部を更に拡大してトレースした図。
【図５】従来の超硬合金の一般的な製造プロセスのフロ
ーを示す図。
ーを示す図。
【図６】従来の超硬合金の焼結後のミクロ組織を模式的
に示す図。
に示す図。
１ ＷＣ粒（球状化処理前） １Ａ ＷＣ粒（球状化処理後） ２ 結合相金属（ＣｏまたはＮｉ） ３ 超硬合金
Claims (4)
- 【請求項１】 ＷＣ（タングステンカーバイド）を硬質
相としＣｏ（コバルト）またはＮｉ（ニッケル）を結合
相として焼結されてなる超硬合金において、ＷＣ粉末が
原料粉末の混練より前に機械的に球状化処理を受けてな
るものであることを特徴とする超硬合金。 - 【請求項２】 球状化処理後のＷＣ粉末の粒度分布が平
均粒径２μｍから平均粒径２０μｍの範囲にあることを
特徴とする請求項１記載の超硬合金。 - 【請求項３】 前記２μｍの平均粒径は粒径１μｍから
３．５μｍの範囲であり、前記２０μｍの平均粒径は粒
径１０μｍから２５μｍの範囲であることを特徴とする
請求項２記載の超硬合金。 - 【請求項４】 ＷＣ（タングステンカーバイド）を硬質
相とし、Ｃｏ（コバルト）またはＮｉ（ニッケル）を結
合相とする超硬合金の製造方法において、原料粉末の混
練及び焼結を行う前段階でＷＣ粉末を機械的に球状化処
理し、その球状化処理後のＷＣ粉末を結合相金属粉末と
混練して次いで成形及び焼結を行うことを特徴とする超
硬合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7136271A JPH08333647A (ja) | 1995-06-02 | 1995-06-02 | 超硬合金及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7136271A JPH08333647A (ja) | 1995-06-02 | 1995-06-02 | 超硬合金及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08333647A true JPH08333647A (ja) | 1996-12-17 |
Family
ID=15171298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7136271A Pending JPH08333647A (ja) | 1995-06-02 | 1995-06-02 | 超硬合金及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08333647A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001230110A (ja) * | 2000-02-16 | 2001-08-24 | Seiko Instruments Inc | 希土類磁石の製造方法 |
| JP2010100882A (ja) * | 2008-10-22 | 2010-05-06 | Nippon Steel Corp | 耐摩耗スクリーン及びその製造方法 |
| JP2013244588A (ja) * | 2012-05-29 | 2013-12-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超硬合金およびこれを用いた表面被覆切削工具 |
| JP2013244590A (ja) * | 2012-05-29 | 2013-12-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超硬合金からなる切削工具用基材およびこれを用いた表面被覆切削工具 |
| JP2014214426A (ja) * | 2013-04-22 | 2014-11-17 | 三菱マテリアル株式会社 | 掘削チップ及びこれを用いた掘削工具 |
| JP6459106B1 (ja) * | 2017-12-11 | 2019-01-30 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 超硬合金及び切削工具 |
| KR20200035726A (ko) * | 2018-09-27 | 2020-04-06 | 주식회사 티엠시 | WC-Ni계 초경합금을 포함하는 박판타펫 및 그 제조방법 |
-
1995
- 1995-06-02 JP JP7136271A patent/JPH08333647A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001230110A (ja) * | 2000-02-16 | 2001-08-24 | Seiko Instruments Inc | 希土類磁石の製造方法 |
| JP2010100882A (ja) * | 2008-10-22 | 2010-05-06 | Nippon Steel Corp | 耐摩耗スクリーン及びその製造方法 |
| JP2013244588A (ja) * | 2012-05-29 | 2013-12-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超硬合金およびこれを用いた表面被覆切削工具 |
| JP2013244590A (ja) * | 2012-05-29 | 2013-12-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超硬合金からなる切削工具用基材およびこれを用いた表面被覆切削工具 |
| JP2014214426A (ja) * | 2013-04-22 | 2014-11-17 | 三菱マテリアル株式会社 | 掘削チップ及びこれを用いた掘削工具 |
| JP6459106B1 (ja) * | 2017-12-11 | 2019-01-30 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 超硬合金及び切削工具 |
| WO2019116614A1 (ja) * | 2017-12-11 | 2019-06-20 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 超硬合金及び切削工具 |
| KR20200035726A (ko) * | 2018-09-27 | 2020-04-06 | 주식회사 티엠시 | WC-Ni계 초경합금을 포함하는 박판타펫 및 그 제조방법 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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