JPH09104939A - 高硬度金属工具、ことに切削工具に使用される高硬度合金用のコバルトバインダー金属合金およびこの合金を含有する高硬度金属工具 - Google Patents

高硬度金属工具、ことに切削工具に使用される高硬度合金用のコバルトバインダー金属合金およびこの合金を含有する高硬度金属工具

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JPH09104939A
JPH09104939A JP8180576A JP18057696A JPH09104939A JP H09104939 A JPH09104939 A JP H09104939A JP 8180576 A JP8180576 A JP 8180576A JP 18057696 A JP18057696 A JP 18057696A JP H09104939 A JPH09104939 A JP H09104939A
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マンフレート、シュラター
Juergen Koppe
ユルゲン、コペ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ことに磁気記録媒体の金属もしくは金属酸化
物の粉を含有する層を切断するための燒結炭化物材料の
耐腐蝕性および全使用寿命を改善すること。 【解決手段】 コバルト100重量部に対して、約1か
ら約10重量部のアルミニウム分を含有することを特徴
とする合金およびバインダー金属合金の割合が、タング
ステンカーバイド100重量部に対して約2から約12
重量部であり、このバインダー金属合金がコバルトと、
コバルト100重量部に対して約1から約10重量部の
アルミニウムとを含有することを特徴とする高硬度金属
工具。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、高硬度金属工具、ことに磁気記
録媒体の金属層もしくは金属酸化物層用の切削工具に使
用される高硬度金属合金のための、コバルトと、タング
ステンおよびアルミニウム分とを含有するコバルトバイ
ンダー金属合金と、タングステンカーバイドを基礎とす
る金属カーバイドおよびコバルト、タングステンを含有
するバインダー金属合金から成る燒結炭化物工具、こと
に磁気記録媒体の金属層ないし金属酸化物層用の切削工
具に関する。
【0002】燒結炭化物系タングステンカーバイド/コ
バルト合金の利点は、周知のように、タングステンカー
バイド相が完全にコバルトで「濡れ」ていること、コバ
ルトがタングステンカーバイド中に溶解していないこ
と、タングステンカーバイドがコバルトに対する温度依
存溶解性を有すること、およびコバルトに溶解した少量
のタングステンが、体心立方格子コバルト相を安定させ
ることである。
【0003】
【従来技術】米国特許3454791号明細書には、高
硬度材料用の切削工具、切断ないし研削工具に使用され
るタングステンカーバイド用のコバルトバインダー金属
合金が記載されている。特許請求の範囲に記載されてい
る工具本体は、タングステンカーバイドと、コバルトお
よびコバルト100重量部に対して8から33重量部の
タングステンを含有する、1から30重量%の耐酸性コ
バルト合金とから成る。このような材料の用途として
は、スチール切削工具、ワイヤドローイング工具、穿孔
工具、スチール研磨剤が記載されている。過剰量のタン
グステンをコバルト相に導入すると、コバルトバインダ
ー金属合金の靭性を低減するとされている。
【0004】そこで、西独特許4000223号公報に
は、特定量のバナジウム化合物およびクロム化合物、例
えば炭化物、窒化物、酸化物、水酸化物をコバルト合金
に添加して、コバルト相に溶解するタングステン量を低
減させることが提案されている。これは、コバルトを主
体とする合金の製造コストを増大させる。
【0005】ヨーロッパ特願公告62311号公報に
は、0.1−3%のアルミニウム分を含有するクロム/
ニッケル/コバルトをベースとする合金が記載されてい
る。アルミニウム分が3%を越えると、ニッケル/アル
ミニウム金属間化合物の析出により、合金は脆くなると
されている。また、この合金材料は、加熱加工装置、例
えば熱間圧延装置、加熱鍛造装置に使用され、対応する
高熱挙動を示すとされている。
【0006】また東独特許208174号公報には、2
0から50重量%の粉末状酸化アルミニウム(Al2
3 )を、クロムカーバイドを含有する粉末状拡散媒体に
添加して形成される、高硬度金属切削工具、非切削工具
の耐摩耗性改善方法が記載されている。拡散処理は、不
活性雰囲気中において1200℃で行われる。この拡散
処理された燒結炭化物切削板体は、全横断面にわたって
分配されたクロムカーバイドの拡散相を有するものとさ
れている。この公知技術においては、アルミニウムを含
有するコバルトバインダー金属合金は使用されていな
い。なおこの切削工具本体は、木製およびハードボード
のような繊維質材料の切断に使用するものとされてい
る。
【0007】さらに、本出願人の出願に係るヨーロッパ
特願公告275909号公報には、金属粉体または酸化
物(酸化鉄、二酸化クロム)粉体で被覆された磁気テー
プのような研磨性の層を有するフィルムを切断する場
合、切断ナイフの切断縁辺は、切断作業を反覆するにつ
れて、摩耗し、切断効率は劣化するので、切断装置から
ナイフを取外ずして切断縁辺を研磨するが、これには著
しいコストを必要とし、切断効率が著しく低下する旨記
載されている。
【0008】上記公報に記載されている切断装置の構造
的改善は、ナイフの作業寿命を延長することに成功した
が、その使用の間にナイフが腐蝕することを阻止するこ
とはできない。そこで、この点に関する切断工具ないし
切削工具の材料の改善が依然として要求される。
【0009】
【解決されるべき課題】そこで、この分野の技術的課題
ないし本発明の目的は、ことに磁気記録媒体の金属もし
くは金属酸化物の粉を含有する層を切断するための燒結
炭化物材料の耐腐蝕性および全使用寿命を改善すること
である。
【0010】
【課題解決手段】しかるに、この課題ないし目的は、コ
バルト100重量部に対して、約1から約10重量部の
アルミニウム分を含有することを特徴とするコバルトバ
インダー金属合金またはバインダー金属合金の割合が、
タングステンカーバイド100重量部に対して約2から
約12重量部であり、このバインダー金属合金がコバル
トと、コバルト100重量部に対して約1から約10重
量部のアルミニウムとを含有することを特徴とする高硬
度金属工具により解決ないし達成され得ることが本発明
者らにより見出された。
【0011】本発明による高硬度金属合金、ことに燒結
炭化物は、耐腐蝕性および全使用寿命の両者をファクタ
ー2以上増大させることができ、これは極めて高コスト
のナイフ構成材料の半分以上に相当することが見出され
た。
【0012】東独特許267063号公報によるアルミ
ニウムの添加は、燒結タングステンカーバイドの硬度、
熱耐性、耐腐蝕性を改善するが、極めて高い研磨性の非
金属材料の形成における耐摩耗性を改善するものではな
い。
【0013】
【実施例】以下の実施例により本発明をさらに具体的
に、しかしながら例示的に説明する。
【0014】タングステンカーバイド/コバルトを基礎
とする燒結炭化物としての高硬度金属合金は、本質的に
以下のようにして製造される。すなわち、まずタングス
テンカーバイドは、タングステン粉末をカーボンブラッ
クと混合した後、約1350から約1700℃で、水素
雰囲気下において、与炭処理することにより得られる。
この場合、水素の純度および温度が、処理生成物中にお
ける粒子の粒度および分布を決定する最も重要な条件で
ある。タングステンカーバイド中の炭素含有分は約6重
量%に維持される。
【0015】燒結炭化物としての高硬度金属合金を製造
するための粉末は、エタノールのような有機液体を添加
して、タングステンカーバイドおよび場合により他の金
属の炭化物、コバルトおよびアルミニウムの粉末、また
はその混合物、後に必要となる圧搾助剤を混練して得ら
れる。例えばボールミルまたは他の適当なミルにより混
練することにより、出発材料はさらに微細化され、カー
バイド粒子間に極めて均質にコバルトおよびアルミニウ
ムの粒子が分布される。これに次ぐ燒結処理において
は、コバルト粒子はさらに深くカーバイド粒子間に侵入
するが、不均質な粒子分布はもはや改善され得ない。混
練液中に浮懸している粒子混合物を乾燥して、約0.1
から約0.3mmの粒度を有する、易流動性の圧搾顆粒
化可能の材料が得られる。
【0016】切削工具のような成形製品は、燒結の際の
収縮を考慮して、400MPa(メガパスカル、ほぼN
/mm2 に相当)の高圧力下で、型内においてプレスさ
れ、直接成形または間接成形(予備燒結が介在)され
る。
【0017】燒結は、不活性雰囲気下において、圧搾助
剤を蒸散させながら、約600℃まで上昇する温度にお
いて開始される。燒結処理は、最終燒結製品が得られる
まで、約1350から1500℃までの温度で継続され
る。燒結処理は、温度、不活性ガス雰囲気から真空状態
への変化および炉内雰囲気により継続的に監視され、制
御される。
【0018】燒結カーバイド形成前において、アルミニ
ウムは、金属アルミニウム粉末の形態でも、窒化アルミ
ニウム粉末の形態でもよい。
【0019】コバルトバインダー金属合金におけるアル
ミニウムの量割合は、コバルト100重量部に対して、
約1から約10重量部、ことに約4から約8重量部とす
るのが好ましい。タングステンカーバイドの量に関して
は、チタンカーバイドおよび/またはタンタルカーバイ
ドおよび/またはクロムカーバイドを含めてよい。
【0020】コバルト100重量部に対して、約1から
約10重量部のタングステン分と、約4から約8重量部
のアルミニウム分を含有させることにより、ことに好ま
しい合金が得られる。
【0021】主として上述した用途に使用されるナイフ
を形成するための高硬度金属合金ないし燒結炭化物材料
は、各組成分の上述の量割合範囲に対応して、13から
18GPa(ギガパスカル)のマイクロ硬度、すなわち
微小硬さおよび550から670GPaの弾性係数を示
す。
【0022】磁気テープ切断装置、ことに二酸化クロム
で被覆された磁気テープ切断装置における、上記材料
(約5重量%のタングステンと約6重量%のアルミニウ
ムを含有する)から成る燒結炭化物ナイフは、ファクタ
ー2−3改善された耐腐蝕性と、少なくともファクター
2増加された全使用寿命を示し、従って同じ切断効果を
維持したままで、高価な切断工具に対する要求を半分以
下に低減し得る。
【0023】高硬度金属用のコバルトバインダー金属合
金ないし燒結炭化物工具は、コバルト約100重量部に
対して1から10重量部のアルミニウムを含有する。燒
結炭化物は、約100重量部の金属炭化物、ことにタン
グステンカーバイドに対して、2から12重量部のコバ
ルトとタングステンを含有する上述のコバルトバインダ
ー金属合金を含有する。このような本発明による高硬度
金属ないし燒結炭化物工具は、耐腐蝕性と長い耐用寿命
を必要とする切削工具およびその他の工具である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ユルゲン、コペ ドイツ、06258、シュコパウ、ロイナシュ トラーセ、6 (72)発明者 フォルカー、アイヒホルスト ドイツ、06110、ハレ、ロベルト−コッホ −シュトラーセ、8ツェー

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高硬度金属工具、ことに磁気記録媒体の
    金属層もしくは金属酸化物層用の切削工具に使用される
    高硬度合金のための、コバルトと、タングステンおよび
    アルミニウム分とを含有するコバルトバインダー金属合
    金であって、コバルト100重量部に対して、約1から
    約10重量部のアルミニウム分を含有することを特徴と
    する合金。
  2. 【請求項2】 コバルト100重量部に対して、約1か
    ら約10重量部のタングステンと、約4から約8重量部
    のアルミニウムを含有することを特徴とする、請求項
    (1)の合金。
  3. 【請求項3】 アルミニウムが、金属アルミニウム粉末
    もしくはアルミニウムニトリド(AlN)粉末として添
    加されることを特徴とする、請求項(1)または(2)
    の合金。
  4. 【請求項4】 タングステンカーバイドを基礎とする金
    属カーバイドと、コバルトおよびタングステンを含有す
    るバインダー金属とを含有する、高硬度金属工具、こと
    に磁気記録媒体の金属層もしくは金属酸化物層用の切削
    工具であって、バインダー金属合金の割合が、タングス
    テンカーバイド100重量部に対して約2から約12重
    量部であり、このバインダー金属合金がコバルトと、コ
    バルト100重量部に対して約1から約10重量部のア
    ルミニウムとを含有することを特徴とする高硬度金属工
    具。
  5. 【請求項5】 バインダー金属合金の割合が、タングス
    テンカーバイド100重量部に対して約5から約10重
    量部であることを特徴とする、請求項(4)の工具。
  6. 【請求項6】 バインダー金属合金が、コバルト100
    重量部に対して、約1から約10重量部のタングステン
    と、約4から約8重量部のアルミニウムを含有すること
    を特徴とする、請求項(4)または(5)の工具。
JP8180576A 1995-07-12 1996-07-10 高硬度金属工具、ことに切削工具に使用される高硬度合金用のコバルトバインダー金属合金およびこの合金を含有する高硬度金属工具 Pending JPH09104939A (ja)

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