JPH08337837A - 耐食性及び耐チッピング性に優れた金型用超硬合金 - Google Patents
耐食性及び耐チッピング性に優れた金型用超硬合金Info
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- JPH08337837A JPH08337837A JP14181295A JP14181295A JPH08337837A JP H08337837 A JPH08337837 A JP H08337837A JP 14181295 A JP14181295 A JP 14181295A JP 14181295 A JP14181295 A JP 14181295A JP H08337837 A JPH08337837 A JP H08337837A
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- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 水溶性潤滑剤に対する優れた耐食性と耐チッ
ピング性を同時に発揮する金型用超硬合金を提供する。 【構成】 金属結合相としてのＣｏおよび／またはＮｉ
を５〜２５％含むと共に、（Ｃｏ＋Ｎｉ）に対するＶお
よびＣｒの重量比を、夫々0.006 〜0.065 および0.026
〜0.20とし、残部が平均粒径：0.7 μｍ超６μｍ以下の
ＷＣ相と不可避不純物からなり、前記ＷＣ相と金属結合
相以外に、Ｖ及びＣｒを含有する炭化物相が析出したも
のである。
ピング性を同時に発揮する金型用超硬合金を提供する。 【構成】 金属結合相としてのＣｏおよび／またはＮｉ
を５〜２５％含むと共に、（Ｃｏ＋Ｎｉ）に対するＶお
よびＣｒの重量比を、夫々0.006 〜0.065 および0.026
〜0.20とし、残部が平均粒径：0.7 μｍ超６μｍ以下の
ＷＣ相と不可避不純物からなり、前記ＷＣ相と金属結合
相以外に、Ｖ及びＣｒを含有する炭化物相が析出したも
のである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プレス成形用金型等の
各種金型に好適な超硬合金に関し、詳細には水溶性潤滑
剤に対する耐食性に優れ、しかも耐チッピング性にも優
れた金型用超硬合金に関するものである。
各種金型に好適な超硬合金に関し、詳細には水溶性潤滑
剤に対する耐食性に優れ、しかも耐チッピング性にも優
れた金型用超硬合金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金は、高強度及び高
靭性であることから、例えばＩＣ基板用ドリル等の切削
工具として汎用されている。該ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金で
は、ＷＣ粒径を小さくすることにより耐摩耗性等の機械
的性質が向上することが知られており、焼結時のＷＣの
粒成長を抑制することを目的として、ＶＣやＣｒ3 Ｃ2
等の炭化物を加え、これを焼結時に金属結合相に固溶さ
せることにより、ＷＣの平均粒径をサブミクロンオーダ
ーのままに制御された超硬合金が開発されている（例え
ば、特公昭６２−５６２２４号，特開昭６３−４２３４
６号等）。
靭性であることから、例えばＩＣ基板用ドリル等の切削
工具として汎用されている。該ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金で
は、ＷＣ粒径を小さくすることにより耐摩耗性等の機械
的性質が向上することが知られており、焼結時のＷＣの
粒成長を抑制することを目的として、ＶＣやＣｒ3 Ｃ2
等の炭化物を加え、これを焼結時に金属結合相に固溶さ
せることにより、ＷＣの平均粒径をサブミクロンオーダ
ーのままに制御された超硬合金が開発されている（例え
ば、特公昭６２−５６２２４号，特開昭６３−４２３４
６号等）。
【０００３】ところで、切削時や金型加工時には潤滑剤
が用いられており、該潤滑剤は油性であることから加工
後にフロンを用いて洗浄することが一般的であった。但
し、地球環境の保護という観点からフロンの使用が規制
されており、加工後に水で洗浄することが可能な水溶性
潤滑剤が上記油性潤滑剤に代わって用いられる様になっ
ている。この様に、潤滑剤が油性から水溶性のものに代
替されることに伴い、特に金型用超硬合金では、その耐
食性が重要な要求特性の一つとなっている。
が用いられており、該潤滑剤は油性であることから加工
後にフロンを用いて洗浄することが一般的であった。但
し、地球環境の保護という観点からフロンの使用が規制
されており、加工後に水で洗浄することが可能な水溶性
潤滑剤が上記油性潤滑剤に代わって用いられる様になっ
ている。この様に、潤滑剤が油性から水溶性のものに代
替されることに伴い、特に金型用超硬合金では、その耐
食性が重要な要求特性の一つとなっている。
【０００４】前述の超硬合金を、耐食性という観点から
考察した場合、いずれも十分な耐食性を発揮していると
は言えなかった。即ち、上記した超硬合金は、いずれも
高強度・高硬度または耐摩耗性等の機械的特性の向上を
目指してなされたものであり、耐食性については何ら考
慮されておらず、一部の組成範囲で偶然に優れた耐食性
を示すことがあっても、耐食性はそれほど良好でないと
いうのが一般的な傾向である。
考察した場合、いずれも十分な耐食性を発揮していると
は言えなかった。即ち、上記した超硬合金は、いずれも
高強度・高硬度または耐摩耗性等の機械的特性の向上を
目指してなされたものであり、耐食性については何ら考
慮されておらず、一部の組成範囲で偶然に優れた耐食性
を示すことがあっても、耐食性はそれほど良好でないと
いうのが一般的な傾向である。
【０００５】尚、超硬合金にＣｒ等の金属元素を添加す
れば、超硬合金の耐食性が向上することは知られている
が、多量の添加は炭化クロム等の析出を招き、却って強
度を低下させることも指摘されている（例えば、「粉体
および粉末冶金」1984，第３１巻，第５６頁）。
れば、超硬合金の耐食性が向上することは知られている
が、多量の添加は炭化クロム等の析出を招き、却って強
度を低下させることも指摘されている（例えば、「粉体
および粉末冶金」1984，第３１巻，第５６頁）。
【０００６】そこで、本発明者らはＶ及びＣｒの添加量
を限定して超硬合金中に析出する金属炭化物の大きさお
よび量を調整することによって、強度と硬度は勿論のこ
と、耐食性にも優れた超硬合金を開発し、先に出願を済
ませた（特願平５−３５０３０８）。但し、上記超硬合
金はドリルやエンドミル等の切削工具としての要求特性
は全て満足するが、プレス成形用金型等の様に耐チッピ
ング性が要求される材料に用いると使用条件によって
は、チッピングが発生することがあり、改善の余地を残
していた。
を限定して超硬合金中に析出する金属炭化物の大きさお
よび量を調整することによって、強度と硬度は勿論のこ
と、耐食性にも優れた超硬合金を開発し、先に出願を済
ませた（特願平５−３５０３０８）。但し、上記超硬合
金はドリルやエンドミル等の切削工具としての要求特性
は全て満足するが、プレス成形用金型等の様に耐チッピ
ング性が要求される材料に用いると使用条件によって
は、チッピングが発生することがあり、改善の余地を残
していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであって、耐食性と耐チッピング性
を同時に満足する金型用超硬合金を提供しようとするも
のである。
目してなされたものであって、耐食性と耐チッピング性
を同時に満足する金型用超硬合金を提供しようとするも
のである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成した本発
明の金型用超硬合金とは、金属結合相としてのＣｏおよ
び／またはＮｉを５〜２５％含むと共に、（Ｃｏ＋Ｎ
ｉ）に対するＶおよびＣｒの重量比を、夫々0.006 〜0.
065 および0.026 〜0.20とし、残部が平均粒径：0.7 μ
ｍ超６μｍ以下のＷＣ相と不可避不純物からなり、前記
ＷＣ相と金属結合相以外に、Ｖ及びＣｒを含有する炭化
物相が析出したものであることを要旨とするものであ
る。
明の金型用超硬合金とは、金属結合相としてのＣｏおよ
び／またはＮｉを５〜２５％含むと共に、（Ｃｏ＋Ｎ
ｉ）に対するＶおよびＣｒの重量比を、夫々0.006 〜0.
065 および0.026 〜0.20とし、残部が平均粒径：0.7 μ
ｍ超６μｍ以下のＷＣ相と不可避不純物からなり、前記
ＷＣ相と金属結合相以外に、Ｖ及びＣｒを含有する炭化
物相が析出したものであることを要旨とするものであ
る。
【０００９】
【作用】本発明者らは、析出炭化物相の大きさや量と超
硬合金の特性との関係について研究を重ねた結果、（Ｃ
ｏ＋Ｎｉ）に対するＶおよびＣｒの重量比が所定の範囲
内となる様に限られた範囲でＶＣとＣｒ3 Ｃ2 を少量添
加し、Ｖ及びＣｒを含有する炭化物相を析出させれば耐
食性が飛躍的に向上することを見出し、特願平５−３５
０３０８として出願した。
硬合金の特性との関係について研究を重ねた結果、（Ｃ
ｏ＋Ｎｉ）に対するＶおよびＣｒの重量比が所定の範囲
内となる様に限られた範囲でＶＣとＣｒ3 Ｃ2 を少量添
加し、Ｖ及びＣｒを含有する炭化物相を析出させれば耐
食性が飛躍的に向上することを見出し、特願平５−３５
０３０８として出願した。
【００１０】但し、この先願発明では、ＷＣの平均粒径
を０．７μｍ以下と規定することにより、耐食性に加え
て高強度及び高硬度を得ようとするものであった。今回
の本発明では、ＷＣの平均粒径を０．７μｍ超６μｍ以
下と規定することにより、耐食性に加えて、金型用超硬
合金に要求される耐チッピング性に優れるという特性を
満足させるものである。
を０．７μｍ以下と規定することにより、耐食性に加え
て高強度及び高硬度を得ようとするものであった。今回
の本発明では、ＷＣの平均粒径を０．７μｍ超６μｍ以
下と規定することにより、耐食性に加えて、金型用超硬
合金に要求される耐チッピング性に優れるという特性を
満足させるものである。
【００１１】尚、水溶性潤滑剤に対する金型用超硬合金
の耐食性を考える際には、以下の様な場合を考慮に入れ
る必要がある。第１に、例えばプレス用金型として用い
る場合には、加工中の摩擦により金型の表面に新生面が
現われ、該新生面が水溶性潤滑剤と反応することによ
り、腐食が進行することである。第２に、金型加工は数
日または数か月に亘って断続的に実施されることが多
く、使用されていない間の金型であっても、水溶性潤滑
剤が金型に付着している場合も考えられる。本発明の金
型用超硬合金では、Ｖ及びＣｒを複合添加しているの
で、金型の使用中に新生面が露出しても瞬時に安定した
不動態膜が形成され、水溶性潤滑剤との反応を防止でき
ると共に、Ｖ及びＣｒを含有する炭化物相等の作用によ
り混成電位を低下させて、水溶性潤滑剤による腐食速度
を大幅に低下することが可能になったものと考えられ
る。
の耐食性を考える際には、以下の様な場合を考慮に入れ
る必要がある。第１に、例えばプレス用金型として用い
る場合には、加工中の摩擦により金型の表面に新生面が
現われ、該新生面が水溶性潤滑剤と反応することによ
り、腐食が進行することである。第２に、金型加工は数
日または数か月に亘って断続的に実施されることが多
く、使用されていない間の金型であっても、水溶性潤滑
剤が金型に付着している場合も考えられる。本発明の金
型用超硬合金では、Ｖ及びＣｒを複合添加しているの
で、金型の使用中に新生面が露出しても瞬時に安定した
不動態膜が形成され、水溶性潤滑剤との反応を防止でき
ると共に、Ｖ及びＣｒを含有する炭化物相等の作用によ
り混成電位を低下させて、水溶性潤滑剤による腐食速度
を大幅に低下することが可能になったものと考えられ
る。
【００１２】上記Ｖ及びＣｒを含有する炭化物相とは、
（Ｖ，Ｗ，Ｃｒ）Ｃを主体とする相であり、Ｃｒ7 Ｃ3
およびＣｒ23Ｃ6 等を含んでいても良い。この炭化物相
は微細であることが望ましいが、焼結や熱間静水圧処理
（ＨＩＰ処理）の条件によっては、粗大な炭化物相を生
じる場合があるので、５μｍ以下に制御することが好ま
しく、０．５μｍ以下であればより好ましい。以下、各
成分の添加量を限定した理由について詳述する。
（Ｖ，Ｗ，Ｃｒ）Ｃを主体とする相であり、Ｃｒ7 Ｃ3
およびＣｒ23Ｃ6 等を含んでいても良い。この炭化物相
は微細であることが望ましいが、焼結や熱間静水圧処理
（ＨＩＰ処理）の条件によっては、粗大な炭化物相を生
じる場合があるので、５μｍ以下に制御することが好ま
しく、０．５μｍ以下であればより好ましい。以下、各
成分の添加量を限定した理由について詳述する。
【００１３】Ｃｏおよび／またはＮｉ：５〜２５％ 高強度で耐摩耗性に優れた超硬合金とするには、金属結
合相としてのＣｏおよび／またはＮｉの添加量を５％以
上２５％以下とする必要がある。上記添加量が５％未満
の場合は十分な強度が得られず、一方２５％を超える金
型としての耐摩耗性が不十分となる。
合相としてのＣｏおよび／またはＮｉの添加量を５％以
上２５％以下とする必要がある。上記添加量が５％未満
の場合は十分な強度が得られず、一方２５％を超える金
型としての耐摩耗性が不十分となる。
【００１４】Ｖ／（Ｃｏ＋Ｎｉ）：0.006 以上0.065 以
下 添加重量比が0.006 未満では、混成電位の低下による腐
食速度低減の効果が得られない。一方、添加重量比が0.
065 を超えると、析出するＶ含有炭化物が粗大となり、
著しい強度の低下をもたらす。
下 添加重量比が0.006 未満では、混成電位の低下による腐
食速度低減の効果が得られない。一方、添加重量比が0.
065 を超えると、析出するＶ含有炭化物が粗大となり、
著しい強度の低下をもたらす。
【００１５】Ｃｒ／（Ｃｏ＋Ｎｉ）：0.026 以上0.20以
下 添加重量比が0.026 未満では、不動態膜の生成および混
成電位の低下による腐食速度低減の効果が得られない。
一方、添加重量比が0.20を超えると、析出するＣｒ含有
炭化物が粗大となり、著しい強度の低下をもたらす。
下 添加重量比が0.026 未満では、不動態膜の生成および混
成電位の低下による腐食速度低減の効果が得られない。
一方、添加重量比が0.20を超えると、析出するＣｒ含有
炭化物が粗大となり、著しい強度の低下をもたらす。
【００１６】ＷＣの平均粒径：0.7 μｍ超６μｍ以下 超硬合金を金型に用いる際に要求される重要な特性に、
耐チッピング性がある。この耐チッピング性に対して
は、ＷＣの平均粒径が大きい程好ましく、少なくとも0.
7 μｍ超であることが必要であるが、大き過ぎでも耐摩
耗性に悪影響を与えるので、上限を６μｍに設定した。
尚、ＷＣの平均粒径は１μｍ以上であることが好まし
く、一方上限は４μｍであることが好ましい。
耐チッピング性がある。この耐チッピング性に対して
は、ＷＣの平均粒径が大きい程好ましく、少なくとも0.
7 μｍ超であることが必要であるが、大き過ぎでも耐摩
耗性に悪影響を与えるので、上限を６μｍに設定した。
尚、ＷＣの平均粒径は１μｍ以上であることが好まし
く、一方上限は４μｍであることが好ましい。
【００１７】以下本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００１８】
【実施例】平均粒径：0.7 〜7.0 μｍのＷＣ粉末、平均
粒径：1.3 μｍのＣｏ粉末、平均粒径：1.0 μｍのＮｉ
粉末、平均粒径：0.8 μｍのＣｒ3 Ｃ2 粉末およびＶＣ
粉末を用い、下記表１の化学成分組成となる様に配合し
た。アトライターで湿式混合した後、プレス成形して脱
脂し、1593〜1673Ｋで焼結した後、1573Ｋ，100 ＭＰａ
のＡｒ雰囲気下でＨＩＰ処理してＮｏ．１〜１３の試験
片を得た。上記試験片を用いて以下の方法により、水溶
性潤滑剤に対する耐食性，耐チッピング性，耐摩耗性，
強度を調べた。
粒径：1.3 μｍのＣｏ粉末、平均粒径：1.0 μｍのＮｉ
粉末、平均粒径：0.8 μｍのＣｒ3 Ｃ2 粉末およびＶＣ
粉末を用い、下記表１の化学成分組成となる様に配合し
た。アトライターで湿式混合した後、プレス成形して脱
脂し、1593〜1673Ｋで焼結した後、1573Ｋ，100 ＭＰａ
のＡｒ雰囲気下でＨＩＰ処理してＮｏ．１〜１３の試験
片を得た。上記試験片を用いて以下の方法により、水溶
性潤滑剤に対する耐食性，耐チッピング性，耐摩耗性，
強度を調べた。
【００１９】(1) 水溶性潤滑剤に対する耐食性 ベースオイルを主成分とする水溶性潤滑剤（共栄社油脂
化学工業製 メタルシンＮ−６５Ｓの８％水溶液）を試
験片に塗布し、７日間放置した後の溶出量を測定した。
化学工業製 メタルシンＮ−６５Ｓの８％水溶液）を試
験片に塗布し、７日間放置した後の溶出量を測定した。
【００２０】また上記水溶性潤滑剤中に試験片を浸漬し
た状態で、ダイヤモンドやすりによりその表面をひっか
くことで新生面を露出させ、その際に試験片と水溶性潤
滑剤の間に流れる積算電気量を測定した。これは、新生
面が生じてから如何に早く不動態膜が形成されたかを調
べるものであり、積算電気量が少ない程、不動態膜が早
く形成されたことを意味し、従って水溶性潤滑剤に対す
る耐食性に優れることとなる。
た状態で、ダイヤモンドやすりによりその表面をひっか
くことで新生面を露出させ、その際に試験片と水溶性潤
滑剤の間に流れる積算電気量を測定した。これは、新生
面が生じてから如何に早く不動態膜が形成されたかを調
べるものであり、積算電気量が少ない程、不動態膜が早
く形成されたことを意味し、従って水溶性潤滑剤に対す
る耐食性に優れることとなる。
【００２１】(2) 耐チッピング性および耐摩耗性 プレス加工機の金型に組み込み、板厚0.15mmのりん青銅
板を用いて回転数２００ｓｐｍ(shot per minutes)の打
ち抜き加工（荷重：３０トン）を行った。１０万ショッ
ト以下でチッピングまたは摩耗により寿命に至った場合
には、耐チッピング性または耐摩耗性不足（評価：×）
と判定した。
板を用いて回転数２００ｓｐｍ(shot per minutes)の打
ち抜き加工（荷重：３０トン）を行った。１０万ショッ
ト以下でチッピングまたは摩耗により寿命に至った場合
には、耐チッピング性または耐摩耗性不足（評価：×）
と判定した。
【００２２】(3) 強度 ３点曲げ試験を行い、抗拆強度を測定した。１６０kg/m
m2以上の強度があれば、金型として満足できる強度を有
するもの（評価：○）と判定した。結果は表１に併記す
る。
m2以上の強度があれば、金型として満足できる強度を有
するもの（評価：○）と判定した。結果は表１に併記す
る。
【００２３】
【表１】
【００２４】表１から明らかな様に、本発明で規定する
要件を満足する実施例のもの（Ｎo.１〜５）は、比較例
のもの（Ｎo.６〜１５）に比べて水溶性潤滑剤に対する
耐食性および耐チッピング性に優れており、しかも十分
な耐摩耗性および強度を有していることが分かる。
要件を満足する実施例のもの（Ｎo.１〜５）は、比較例
のもの（Ｎo.６〜１５）に比べて水溶性潤滑剤に対する
耐食性および耐チッピング性に優れており、しかも十分
な耐摩耗性および強度を有していることが分かる。
【００２５】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているの
で、水溶性潤滑剤に対する優れた耐食性と耐チッピング
性を同時に発揮する金型用超硬合金が提供できることと
なった。
で、水溶性潤滑剤に対する優れた耐食性と耐チッピング
性を同時に発揮する金型用超硬合金が提供できることと
なった。
Claims (1)
- 【請求項１】 金属結合相としてのＣｏおよび／または
Ｎｉを５〜２５％（重量％の意味、以下同じ）含むと共
に、 （Ｃｏ＋Ｎｉ）に対するＶおよびＣｒの重量比を、夫々
0.006 〜0.065 および0.026 〜0.20とし、 残部が平均粒径：0.7 μｍ超６μｍ以下のＷＣ相と不可
避不純物からなり、 前記ＷＣ相と金属結合相以外に、ＶおよびＣｒを含有す
る炭化物相が析出したものであることを特徴とする耐食
性及び耐チッピング性に優れた金型用超硬合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14181295A JP3718873B2 (ja) | 1995-06-08 | 1995-06-08 | 耐食性及び耐チッピング性に優れた金型用超硬合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14181295A JP3718873B2 (ja) | 1995-06-08 | 1995-06-08 | 耐食性及び耐チッピング性に優れた金型用超硬合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08337837A true JPH08337837A (ja) | 1996-12-24 |
| JP3718873B2 JP3718873B2 (ja) | 2005-11-24 |
Family
ID=15300710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14181295A Expired - Fee Related JP3718873B2 (ja) | 1995-06-08 | 1995-06-08 | 耐食性及び耐チッピング性に優れた金型用超硬合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3718873B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10298699A (ja) * | 1997-04-25 | 1998-11-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超硬合金 |
| JPH10298698A (ja) * | 1997-04-25 | 1998-11-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超硬合金 |
| JP2013032559A (ja) * | 2011-08-01 | 2013-02-14 | Mts:Kk | 高強度超硬合金及び被覆超硬合金 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102972350B1 (ko) * | 2025-07-10 | 2026-06-04 | 주식회사 와이지-원 | 초경합금 및 이를 포함하는 절삭공구 |
-
1995
- 1995-06-08 JP JP14181295A patent/JP3718873B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10298699A (ja) * | 1997-04-25 | 1998-11-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超硬合金 |
| JPH10298698A (ja) * | 1997-04-25 | 1998-11-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超硬合金 |
| JP2013032559A (ja) * | 2011-08-01 | 2013-02-14 | Mts:Kk | 高強度超硬合金及び被覆超硬合金 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3718873B2 (ja) | 2005-11-24 |
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