JPH1136022A - 板状晶wc含有超硬合金の製法 - Google Patents
板状晶wc含有超硬合金の製法Info
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】板状晶WCの含有率を増加させ、得られる超硬
合金の硬さ、靱性、耐摩耗性等を改善することを目的と
する。 【解決手段】出発原料物質はCoおよび/またはNiの
結合相形成粉末と、カーボンおよび/または黒鉛の炭素
源粉末と、タングステン粉末と、周期律表の4a,5
a,6a族金属の酸化物、炭酸化物、窒酸化物、炭窒酸
化物、およびこれらの相互固溶体の中の少なくとも1種
からなる酸素含有化合物粉末とを含有し、かつ該出発原
料物質全体に対する酸素含有量が0.1〜2.0重量%
である物質を配合、混合、粉砕し混合粉末とし、次に該
混合粉末を成形し、次に真空または非酸化性雰囲気中で
加熱焼結する。
合金の硬さ、靱性、耐摩耗性等を改善することを目的と
する。 【解決手段】出発原料物質はCoおよび/またはNiの
結合相形成粉末と、カーボンおよび/または黒鉛の炭素
源粉末と、タングステン粉末と、周期律表の4a,5
a,6a族金属の酸化物、炭酸化物、窒酸化物、炭窒酸
化物、およびこれらの相互固溶体の中の少なくとも1種
からなる酸素含有化合物粉末とを含有し、かつ該出発原
料物質全体に対する酸素含有量が0.1〜2.0重量%
である物質を配合、混合、粉砕し混合粉末とし、次に該
混合粉末を成形し、次に真空または非酸化性雰囲気中で
加熱焼結する。
Description
【0001】本発明は、板状結晶の炭化タングステンを
主体とする超硬合金を作製するための板状晶WC含有超
硬合金の製法に関し、具体的には、板状晶WCの含有率
を増加させ得ることが可能となり、得られる超硬合金の
硬さ、靱性、耐摩耗性、耐欠損性、耐塑性変形性、耐熱
亀裂性などがさらに改善可能となり、フライスや旋削用
のチップ,ドリル,エンドミルに代表される切削工具、
ダイス,パンチなどの型工具,スリッターなどの裁断工
具,切断工具,ノズル,メカニカルシールに代表される
耐摩耗工具・部品、または穿孔,破砕などに用いる各種
ビットに代表される土木建設用工具として最適となる板
状晶WC含有超硬合金の製法に関するものである。
主体とする超硬合金を作製するための板状晶WC含有超
硬合金の製法に関し、具体的には、板状晶WCの含有率
を増加させ得ることが可能となり、得られる超硬合金の
硬さ、靱性、耐摩耗性、耐欠損性、耐塑性変形性、耐熱
亀裂性などがさらに改善可能となり、フライスや旋削用
のチップ,ドリル,エンドミルに代表される切削工具、
ダイス,パンチなどの型工具,スリッターなどの裁断工
具,切断工具,ノズル,メカニカルシールに代表される
耐摩耗工具・部品、または穿孔,破砕などに用いる各種
ビットに代表される土木建設用工具として最適となる板
状晶WC含有超硬合金の製法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、超硬合金の硬さと靱性は二律背
反的傾向にある。これらを同時に改善することにより性
能を向上させる方法として、板状晶WCを含有させた超
硬合金およびその製造方法が多数提案されている。しか
し、その製造方法によっては、板状晶WCの含有率およ
びアスペクト比(最長径/厚み)を向上させることが困
難という問題がある。この板状晶WCを含有させた超硬
合金の製造方法に関する先行技術の代表的なものに、本
願発明者らによる特開平7ー292426号公報および
特開平7ー316688号公報がある。
反的傾向にある。これらを同時に改善することにより性
能を向上させる方法として、板状晶WCを含有させた超
硬合金およびその製造方法が多数提案されている。しか
し、その製造方法によっては、板状晶WCの含有率およ
びアスペクト比(最長径/厚み)を向上させることが困
難という問題がある。この板状晶WCを含有させた超硬
合金の製造方法に関する先行技術の代表的なものに、本
願発明者らによる特開平7ー292426号公報および
特開平7ー316688号公報がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】板状晶WC含有超硬合
金の製造方法に関する先行技術の内、特開平7ー292
426号公報には、Co,Ni粉末と、炭素源と、W,
またはWとWCとの混合粉末を加熱・焼結する際、C
o,Ni−W−C系の複合炭化物が生成する第一過程
と、該複合炭化物と残留炭素との反応により板状晶WC
が生成する第二過程とを含む板状晶WC含有超硬合金の
製法が記載されている。また、特開平7ー316688
号公報には、Co,Ni粉末と、炭素源と、WCと、4
a,5a,6a族金属の酸素含有化合物との混合粉末を
加熱・焼結する際、Co,Ni−W−C系の複合炭化物
が生成する第一過程と、該複合炭化物と残留炭素との反
応により板状晶WCが生成する第二過程とを含む板状晶
WC含有超硬合金の製法が記載されている。
金の製造方法に関する先行技術の内、特開平7ー292
426号公報には、Co,Ni粉末と、炭素源と、W,
またはWとWCとの混合粉末を加熱・焼結する際、C
o,Ni−W−C系の複合炭化物が生成する第一過程
と、該複合炭化物と残留炭素との反応により板状晶WC
が生成する第二過程とを含む板状晶WC含有超硬合金の
製法が記載されている。また、特開平7ー316688
号公報には、Co,Ni粉末と、炭素源と、WCと、4
a,5a,6a族金属の酸素含有化合物との混合粉末を
加熱・焼結する際、Co,Ni−W−C系の複合炭化物
が生成する第一過程と、該複合炭化物と残留炭素との反
応により板状晶WCが生成する第二過程とを含む板状晶
WC含有超硬合金の製法が記載されている。
【0004】本発明は、上記の本発明者らの発明方法に
さらに改良を加えて、焼結過程で生成するCoおよび/
またはNiとWとC系の複合炭化物量を増加、すなわち
出発原料物質に高温で安定な酸素含有化合物と金属タン
グステンとを含有させることにより、Coおよび/また
はNiとWとCを含む複合炭化物の生成量を高めて板状
晶WCの含有率を向上させることを達成した板状晶WC
含有超硬合金の製法の提供を目的とする。
さらに改良を加えて、焼結過程で生成するCoおよび/
またはNiとWとC系の複合炭化物量を増加、すなわち
出発原料物質に高温で安定な酸素含有化合物と金属タン
グステンとを含有させることにより、Coおよび/また
はNiとWとCを含む複合炭化物の生成量を高めて板状
晶WCの含有率を向上させることを達成した板状晶WC
含有超硬合金の製法の提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、長年に亘
り、板状晶WCを多量に含有する超硬合金の製造方法に
ついて検討していた所、金属Wと炭素とCoおよび/ま
たはNiを含む出発原料物質中に、特に4a,5a族金
属元素を含む酸素含有化合物粉末の所定量を配合する
と、焼結過程において、まず酸素含有化合物粉末と炭素
が反応して炭酸化物が形成されること、さらに高温にな
ると共に漸次炭素と反応しながら炭化物へと変化するこ
と、一方出発原料物質中のWと炭素とCoおよび/また
はNiとから別反応により、これらの元素を含む複合炭
化物が形成されること、この複合炭化物は炭素が供給さ
れないと高温まで安定であること、すなわち、出発原料
物質中に含有する炭素が酸素含有化合物と優先的に反応
することにより、複合炭化物と炭素との反応が抑制され
て、高温まで複合炭化物が安定となり、高温時には複合
炭化物が増加している状態になり、この多量の複合炭化
物からアスペクト比の高い板状晶WCが多量に析出され
ること、その結果得られる板状晶WC含有超硬合金の諸
特性がすぐれるようになるという知見を得て、本発明を
完成するに至ったものである。
り、板状晶WCを多量に含有する超硬合金の製造方法に
ついて検討していた所、金属Wと炭素とCoおよび/ま
たはNiを含む出発原料物質中に、特に4a,5a族金
属元素を含む酸素含有化合物粉末の所定量を配合する
と、焼結過程において、まず酸素含有化合物粉末と炭素
が反応して炭酸化物が形成されること、さらに高温にな
ると共に漸次炭素と反応しながら炭化物へと変化するこ
と、一方出発原料物質中のWと炭素とCoおよび/また
はNiとから別反応により、これらの元素を含む複合炭
化物が形成されること、この複合炭化物は炭素が供給さ
れないと高温まで安定であること、すなわち、出発原料
物質中に含有する炭素が酸素含有化合物と優先的に反応
することにより、複合炭化物と炭素との反応が抑制され
て、高温まで複合炭化物が安定となり、高温時には複合
炭化物が増加している状態になり、この多量の複合炭化
物からアスペクト比の高い板状晶WCが多量に析出され
ること、その結果得られる板状晶WC含有超硬合金の諸
特性がすぐれるようになるという知見を得て、本発明を
完成するに至ったものである。
【0006】本発明の板状晶WC含有超硬合金の製法
は、出発原料物質を配合,混合・粉砕し混合粉末とする
第1工程、該混合粉末を成形して粉末成形体とする第2
工程、該粉末成形体を真空または非酸化性雰囲気中にて
加熱焼結する第3工程を経て、Coおよび/またはNi
を主成分とする結合相3〜40体積%と、周期律表の4
a,5a,6a族金属の炭化物,炭窒化物,炭酸化物,
炭窒酸化物およびこれらの相互固溶体の中の少なくとも
1種からなる立方晶系化合物相50体積%以下と、残り
炭化タングステンと不可避不純物からなる超硬合金の製
造方法であって、該第1工程における該出発原料物質は
Coおよび/またはNiの結合相形成粉末と、カーボン
および/または黒鉛の炭素源粉末と、タングステン粉末
と、周期律表の4a,5a,6a族金属の酸化物,炭酸
化物,窒酸化物,炭窒酸化物,およびこれらの相互固溶
体の中の少なくとも1種からなる酸素含有化合物粉末と
を含有し、かつ該出発原料物質全体に対する酸素含有量
が0.1〜2.0重量%であることを特徴とする製造方
法である。
は、出発原料物質を配合,混合・粉砕し混合粉末とする
第1工程、該混合粉末を成形して粉末成形体とする第2
工程、該粉末成形体を真空または非酸化性雰囲気中にて
加熱焼結する第3工程を経て、Coおよび/またはNi
を主成分とする結合相3〜40体積%と、周期律表の4
a,5a,6a族金属の炭化物,炭窒化物,炭酸化物,
炭窒酸化物およびこれらの相互固溶体の中の少なくとも
1種からなる立方晶系化合物相50体積%以下と、残り
炭化タングステンと不可避不純物からなる超硬合金の製
造方法であって、該第1工程における該出発原料物質は
Coおよび/またはNiの結合相形成粉末と、カーボン
および/または黒鉛の炭素源粉末と、タングステン粉末
と、周期律表の4a,5a,6a族金属の酸化物,炭酸
化物,窒酸化物,炭窒酸化物,およびこれらの相互固溶
体の中の少なくとも1種からなる酸素含有化合物粉末と
を含有し、かつ該出発原料物質全体に対する酸素含有量
が0.1〜2.0重量%であることを特徴とする製造方
法である。
【0007】
【発明の実施の態様】本発明の製法における第1工程
は、市販されている各種の出発原料物質を選定および配
合し、これを従来の粉末冶金法で行われているボールミ
ル,アトライター,Vミキサー,振動ミルなどにより混
合・粉砕して混合粉末とする。この混合粉末を成形して
粉末成形体とする第2工程は、金型成形法,押出し成形
法,鋳込み成形法(スリップキャスト法と同法),射出
成形法,ドクターブレード法,グリーンシート法などの
従来の粉末冶金法で実用されている粉末成形体の形成方
法により行うことができる。また、粉末成形体を加熱焼
結して板状晶WC含有超硬合金とする第3工程は、具体
的には、粉末成形体を真空または不活性ガスに代表され
る非酸化性の雰囲気中にて1300〜1600℃で加熱
・焼結する。特に、このときの加熱・焼結は、Coおよ
び/またはNi−W−C系の複合炭化物を形成する過程
と、この複合炭化物と残留炭素とが反応して板状晶WC
を形成する過程とを含むように調整することが重要であ
る。
は、市販されている各種の出発原料物質を選定および配
合し、これを従来の粉末冶金法で行われているボールミ
ル,アトライター,Vミキサー,振動ミルなどにより混
合・粉砕して混合粉末とする。この混合粉末を成形して
粉末成形体とする第2工程は、金型成形法,押出し成形
法,鋳込み成形法(スリップキャスト法と同法),射出
成形法,ドクターブレード法,グリーンシート法などの
従来の粉末冶金法で実用されている粉末成形体の形成方
法により行うことができる。また、粉末成形体を加熱焼
結して板状晶WC含有超硬合金とする第3工程は、具体
的には、粉末成形体を真空または不活性ガスに代表され
る非酸化性の雰囲気中にて1300〜1600℃で加熱
・焼結する。特に、このときの加熱・焼結は、Coおよ
び/またはNi−W−C系の複合炭化物を形成する過程
と、この複合炭化物と残留炭素とが反応して板状晶WC
を形成する過程とを含むように調整することが重要であ
る。
【0008】本発明の製法における第1工程で用いる出
発原料物質は、Coおよび/またはNiの結合相形成粉
末と、カーボンおよび/または黒鉛の炭素源粉末と、タ
ングステン粉末と、周期律表の4a,5a,6a族金属
の酸化物,炭酸化物,窒酸化物,炭窒酸化物およびこれ
らの相互固溶体の中の少なくとも1種からなる酸素含有
化合物粉末とからなる第1出発原料物質でなる場合、こ
の第1出発原料物質の粉末に周期律表の4a,5a,6
a族金属の炭化物,窒化物,炭窒化物およびこれらの相
互固溶体の中の少なくとも1種を含む第2出発原料物質
でなる場合、第1出発原料物質の粉末に従来の超硬合金
に用いられている代表的な金属元素であるCr,V,T
i,Zr,Moの中の少なくとも1種の金属を含む第3
出発原料物質でなる場合、もしくは第2出発原料物質の
粉末にCr,V,Ti,Zr,Moの中の少なくとも1
種の金属を含む第4出発原料物質でなる場合を挙げるこ
とができる。これらのうち、第1出発原料物質または第
2出発原料物質の場合には、板状晶WCの含有率を高め
ることがでること、かつ組成成分の調整が容易になるこ
とから好ましいことである。
発原料物質は、Coおよび/またはNiの結合相形成粉
末と、カーボンおよび/または黒鉛の炭素源粉末と、タ
ングステン粉末と、周期律表の4a,5a,6a族金属
の酸化物,炭酸化物,窒酸化物,炭窒酸化物およびこれ
らの相互固溶体の中の少なくとも1種からなる酸素含有
化合物粉末とからなる第1出発原料物質でなる場合、こ
の第1出発原料物質の粉末に周期律表の4a,5a,6
a族金属の炭化物,窒化物,炭窒化物およびこれらの相
互固溶体の中の少なくとも1種を含む第2出発原料物質
でなる場合、第1出発原料物質の粉末に従来の超硬合金
に用いられている代表的な金属元素であるCr,V,T
i,Zr,Moの中の少なくとも1種の金属を含む第3
出発原料物質でなる場合、もしくは第2出発原料物質の
粉末にCr,V,Ti,Zr,Moの中の少なくとも1
種の金属を含む第4出発原料物質でなる場合を挙げるこ
とができる。これらのうち、第1出発原料物質または第
2出発原料物質の場合には、板状晶WCの含有率を高め
ることがでること、かつ組成成分の調整が容易になるこ
とから好ましいことである。
【0009】この出発原料物質は、結合相形成粉末と、
炭素源粉末と、タングステン粉末と、酸素含有化合物粉
末との4種類が含有されていることを必須としているも
のである。これらのうち、酸素含有化合物粉末は、具体
的には、例えばTiO2,Ti2O3,TiO,ZrO2,
HfO2,V2O5,Nb2O5,Ta2O5,Cr2O3,W
O3,MoO3,TiCO,ZrCO,HfCO,VC
O,TaCO,NbCO,TiNO,ZrNO,HfN
O,VNO,TaNO,NbNO,TiCNO,ZrC
NO,HfCNO,(TiZr)O4,(TiTa2)O
7を挙げることができる。これらの酸素含有化合物粉末
のうち、TiO2,Ti2O3,TiO,ZrO2,HfO
2,V2O5,Nb2O5,Ta2O5,(TiZr)O4,
(TiTa2)O7の中の少なくとも1種でなる場合、特
にTiO2,Ti2O3,TiO,ZrO2,(TiZr)
O4でなる場合には、高温で安定な酸化物であることか
ら上述の必須成分相互の反応が高温となり、必須成分に
より形成される複合炭化物から析出される板状晶WC生
成時にWC(001)面が優先成長するために、アスペ
クト比が高くなると共に、その析出量も多くなる傾向を
示し、好ましいことである。
炭素源粉末と、タングステン粉末と、酸素含有化合物粉
末との4種類が含有されていることを必須としているも
のである。これらのうち、酸素含有化合物粉末は、具体
的には、例えばTiO2,Ti2O3,TiO,ZrO2,
HfO2,V2O5,Nb2O5,Ta2O5,Cr2O3,W
O3,MoO3,TiCO,ZrCO,HfCO,VC
O,TaCO,NbCO,TiNO,ZrNO,HfN
O,VNO,TaNO,NbNO,TiCNO,ZrC
NO,HfCNO,(TiZr)O4,(TiTa2)O
7を挙げることができる。これらの酸素含有化合物粉末
のうち、TiO2,Ti2O3,TiO,ZrO2,HfO
2,V2O5,Nb2O5,Ta2O5,(TiZr)O4,
(TiTa2)O7の中の少なくとも1種でなる場合、特
にTiO2,Ti2O3,TiO,ZrO2,(TiZr)
O4でなる場合には、高温で安定な酸化物であることか
ら上述の必須成分相互の反応が高温となり、必須成分に
より形成される複合炭化物から析出される板状晶WC生
成時にWC(001)面が優先成長するために、アスペ
クト比が高くなると共に、その析出量も多くなる傾向を
示し、好ましいことである。
【0010】この酸素含有化合物粉末における酸素含有
量は、本発明の製法により得られる超硬合金に含有する
板状晶WCの量および形状に大きく影響を及ぼすことに
なる。この酸素含有化合物粉末により調整される出発原
料物質全体に対する酸素含有量が0.1重量%未満では
焼結過程で生成する上述の必須成分により形成される複
合炭化物が少なくて不安定なために板状晶WCの含有率
が低く、逆に2.0重量%を超えて多くなると焼結過程
で多量発生するCOガスによる巣孔生成や立方晶系化合
物相中への残留酸素による合金の脆化が顕著となるため
に、0.1〜2.0重量%と定めたものである。
量は、本発明の製法により得られる超硬合金に含有する
板状晶WCの量および形状に大きく影響を及ぼすことに
なる。この酸素含有化合物粉末により調整される出発原
料物質全体に対する酸素含有量が0.1重量%未満では
焼結過程で生成する上述の必須成分により形成される複
合炭化物が少なくて不安定なために板状晶WCの含有率
が低く、逆に2.0重量%を超えて多くなると焼結過程
で多量発生するCOガスによる巣孔生成や立方晶系化合
物相中への残留酸素による合金の脆化が顕著となるため
に、0.1〜2.0重量%と定めたものである。
【0011】ここで詳述している必須成分により形成さ
れる複合炭化物とは、具体的には、例えばCo3W3C,
Co3W9C4,Co2W4C,Co6W6C,Ni3W9C4,
Ni3W3C,Co3(WTi)9C4,Co3(WZr)9
C4,Co3(WV)9C4,Co2(WTi)4C,Co2
(WV)4C,Co2(WNb)4C,Co (WTi)
3C,Co3(WTiTa)3C,Co3(WTiV)
3C,Co6(WTi)6C,Ni3(WTi)9C4,Ni
3(WMo)9C4,(CoNi)3(WTi)3Cを挙げ
ることができる。
れる複合炭化物とは、具体的には、例えばCo3W3C,
Co3W9C4,Co2W4C,Co6W6C,Ni3W9C4,
Ni3W3C,Co3(WTi)9C4,Co3(WZr)9
C4,Co3(WV)9C4,Co2(WTi)4C,Co2
(WV)4C,Co2(WNb)4C,Co (WTi)
3C,Co3(WTiTa)3C,Co3(WTiV)
3C,Co6(WTi)6C,Ni3(WTi)9C4,Ni
3(WMo)9C4,(CoNi)3(WTi)3Cを挙げ
ることができる。
【0012】以上のような本発明の製法によって得られ
る超硬合金における結合相は、具体的には、Co,N
i,Co−Ni合金,Co−W合金,Co−Cr合金,
Co−Ni−W−Cr合金などを挙げることができる。
また、立方晶系化合物相は、具体的には、(WTi)
(C0),(WTa)C,(WTiNb)(CN),
(WZrTa)(CN0)などを挙げることができる。
この立方晶系化合物相の量が0.5体積%未満では、酸
素含有化合物である4a,5a族金属の酸化物の配合量
が結果的に少なくなるために板状晶WCの含有率が低
く、逆に50体積%を超えて多くなると、相対的に板状
晶WCの含有率が低くなるために、得られる超硬合金の
硬さと靱性の改善効果が低い傾向になる。
る超硬合金における結合相は、具体的には、Co,N
i,Co−Ni合金,Co−W合金,Co−Cr合金,
Co−Ni−W−Cr合金などを挙げることができる。
また、立方晶系化合物相は、具体的には、(WTi)
(C0),(WTa)C,(WTiNb)(CN),
(WZrTa)(CN0)などを挙げることができる。
この立方晶系化合物相の量が0.5体積%未満では、酸
素含有化合物である4a,5a族金属の酸化物の配合量
が結果的に少なくなるために板状晶WCの含有率が低
く、逆に50体積%を超えて多くなると、相対的に板状
晶WCの含有率が低くなるために、得られる超硬合金の
硬さと靱性の改善効果が低い傾向になる。
【0013】
【作用】本発明の板状晶WC含有超硬合金の製法は、出
発原料物質として含有させた酸素含有化合物粉末中の酸
素含有量、特に4a,5a族金属の酸化物中の酸素含有
量が炭素と酸素含有化合物との反応を促進し、逆に焼結
過程で生成するCoおよび/またはNiとWとCとを含
む複合炭化物量(Coおよび/Ni−W−C系複合炭化
物)を増加させると同時に、この複合炭化物と炭素との
反応を抑制し高温まで安定化させる作用をし、安定化し
た複合炭化物がアスペクト比の高い板状晶WCを多量に
生成させる作用をし、生成した板状晶WCが超硬合金の
硬さ、靱性、耐摩耗性、耐欠損性、耐塑性変形性、耐熱
亀裂性などを向上させる作用をしているものである。
発原料物質として含有させた酸素含有化合物粉末中の酸
素含有量、特に4a,5a族金属の酸化物中の酸素含有
量が炭素と酸素含有化合物との反応を促進し、逆に焼結
過程で生成するCoおよび/またはNiとWとCとを含
む複合炭化物量(Coおよび/Ni−W−C系複合炭化
物)を増加させると同時に、この複合炭化物と炭素との
反応を抑制し高温まで安定化させる作用をし、安定化し
た複合炭化物がアスペクト比の高い板状晶WCを多量に
生成させる作用をし、生成した板状晶WCが超硬合金の
硬さ、靱性、耐摩耗性、耐欠損性、耐塑性変形性、耐熱
亀裂性などを向上させる作用をしているものである。
【0014】
【実施試験1】市販されている平均粒子径が1.5μm
のW(表中に「W/M」と記す),3.2μmのW(表
中に「W/L」と記す),1.5μmのWC,1.2μ
mのCo,1.7μmのNi,6μmの黒鉛(表中に
「G」と記す),1.0μmの(WTi)Cの複合炭化
物(重量比でWC/TiC=70/30),1.0μm
のTaC,1.0μmのTiC,1.3μmのZrC,
1.5μmのNbC,1.3μmのCr3C2,0.03
μmのTi02,0.03μmのZr02,0.1μmの
Nb2O5の各粉末を用いて、表1に示す出発原料物質か
らなる配合組成に秤量し、ステンレス製ポットにアセト
ン溶媒と超硬合金製ボールと共に挿入し、48時間の混
合粉砕した後、乾燥して混合粉末を得た。また、このと
きの出発原料物質全体に対する配合組成中の酸素含有量
を表1に併記した。
のW(表中に「W/M」と記す),3.2μmのW(表
中に「W/L」と記す),1.5μmのWC,1.2μ
mのCo,1.7μmのNi,6μmの黒鉛(表中に
「G」と記す),1.0μmの(WTi)Cの複合炭化
物(重量比でWC/TiC=70/30),1.0μm
のTaC,1.0μmのTiC,1.3μmのZrC,
1.5μmのNbC,1.3μmのCr3C2,0.03
μmのTi02,0.03μmのZr02,0.1μmの
Nb2O5の各粉末を用いて、表1に示す出発原料物質か
らなる配合組成に秤量し、ステンレス製ポットにアセト
ン溶媒と超硬合金製ボールと共に挿入し、48時間の混
合粉砕した後、乾燥して混合粉末を得た。また、このと
きの出発原料物質全体に対する配合組成中の酸素含有量
を表1に併記した。
【0015】次に、この混合粉末を金型に充填し、2t
on/cm2の加圧でもって約5.5×9.5×29m
mの粉末成形体を作製し、アルミナとカーボンの繊維か
らなるシートにそれぞれの粉末成形体を設置し、炉内雰
囲気圧力1Paの真空中において昇温速度10℃/mi
nで加熱し、表1に併記した焼結温度で1時間保持の各
条件で本発明の製法による超硬合金1〜5と比較の製法
による超硬合金1〜8を作製した。
on/cm2の加圧でもって約5.5×9.5×29m
mの粉末成形体を作製し、アルミナとカーボンの繊維か
らなるシートにそれぞれの粉末成形体を設置し、炉内雰
囲気圧力1Paの真空中において昇温速度10℃/mi
nで加熱し、表1に併記した焼結温度で1時間保持の各
条件で本発明の製法による超硬合金1〜5と比較の製法
による超硬合金1〜8を作製した。
【0016】こうして得た超硬合金の各試料を、#23
0のダイヤモンド砥石で湿式研削加工して、4.0×
8.0×約25mmの試験片を作製して抗折力(JIS
法)を測定した。また、各試料の1面を0.3μmのダ
イヤモンドペーストでラップ加工した後、測定荷重:1
96Nでビッカース硬さと破壊靱性値:K1c(IM法)
を測定した。さらに、ラップ加工面については電子顕微
鏡にて組織写真を撮り、画像処理装置にてWCの平均粒
子径およびその最大径と最小径の比(アスペクト比)が
3.0以上である板状晶WCの体積割合(WC全体に対
する)を求めて表2に示した。また、おおよその合金組
成を表2に併記した。
0のダイヤモンド砥石で湿式研削加工して、4.0×
8.0×約25mmの試験片を作製して抗折力(JIS
法)を測定した。また、各試料の1面を0.3μmのダ
イヤモンドペーストでラップ加工した後、測定荷重:1
96Nでビッカース硬さと破壊靱性値:K1c(IM法)
を測定した。さらに、ラップ加工面については電子顕微
鏡にて組織写真を撮り、画像処理装置にてWCの平均粒
子径およびその最大径と最小径の比(アスペクト比)が
3.0以上である板状晶WCの体積割合(WC全体に対
する)を求めて表2に示した。また、おおよその合金組
成を表2に併記した。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
【実施試験2】実施試験1で得た混合粉末のうち、本発
明の製法による試料番号2,3,4と比較の製法による
試料番号2,3,5,6を用いて粉末成形体を成形し、
これらの粉末成形体を実施試験1と同様の条件で加熱
し、昇温途中である1000℃,1100℃,1200
℃の各温度に10分間保持した後、 冷却して取り出
し、X線回折の内部添加法によりおおよその組成成分を
求めて表3に示した。表3の結果、加熱焼結途中温度が
1000℃のときには出発原料物質の影響から比較法に
対し本発明法における複合炭化物の含有量が多く、10
00℃〜1100℃までは本発明法と比較法における組
成成分の変化は余り大きくなく、1200℃になると比
較法においては複合炭化物が存在しなくなるのに対し本
発明法においては複合炭化物がほぼ1100℃の状態で
残存している。(なお、今回のX線回折条件において
は、含有量の少ない酸素含有化合物,黒鉛,酸素および
結合相形成粉末については回折されていないために表3
には記載していない)
明の製法による試料番号2,3,4と比較の製法による
試料番号2,3,5,6を用いて粉末成形体を成形し、
これらの粉末成形体を実施試験1と同様の条件で加熱
し、昇温途中である1000℃,1100℃,1200
℃の各温度に10分間保持した後、 冷却して取り出
し、X線回折の内部添加法によりおおよその組成成分を
求めて表3に示した。表3の結果、加熱焼結途中温度が
1000℃のときには出発原料物質の影響から比較法に
対し本発明法における複合炭化物の含有量が多く、10
00℃〜1100℃までは本発明法と比較法における組
成成分の変化は余り大きくなく、1200℃になると比
較法においては複合炭化物が存在しなくなるのに対し本
発明法においては複合炭化物がほぼ1100℃の状態で
残存している。(なお、今回のX線回折条件において
は、含有量の少ない酸素含有化合物,黒鉛,酸素および
結合相形成粉末については回折されていないために表3
には記載していない)
【0020】
【表3】
【0021】
【発明の効果】本発明の板状晶WC含有超硬合金の製法
は、出発原料物質として含有させた酸素含有化合物が加
熱焼結時に炭素源と優先的に反応し、その前に形成され
たCoおよび/またはNiとWと炭素源とからなる複合
炭化物と、炭素源との反応が抑制されること、または複
合炭化物と酸素含有化合物と炭素源との反応により複合
炭酸化物が形成されて、その結果高温まで複合炭化物ま
たは複合炭酸化物の組成成分の状態で維持されて安定状
態となり、酸素含有化合物中の酸素と炭素源とが反応完
了して酸素量がなくなる状態まで複合炭化物が増加する
ことにより板状晶WCの析出率が向上し、得られる超硬
合金の硬さ、靱性、耐摩耗性、耐欠損性、耐塑性変形
性、耐熱亀裂性などの諸特性を向上させるという効果を
発揮しているものである。
は、出発原料物質として含有させた酸素含有化合物が加
熱焼結時に炭素源と優先的に反応し、その前に形成され
たCoおよび/またはNiとWと炭素源とからなる複合
炭化物と、炭素源との反応が抑制されること、または複
合炭化物と酸素含有化合物と炭素源との反応により複合
炭酸化物が形成されて、その結果高温まで複合炭化物ま
たは複合炭酸化物の組成成分の状態で維持されて安定状
態となり、酸素含有化合物中の酸素と炭素源とが反応完
了して酸素量がなくなる状態まで複合炭化物が増加する
ことにより板状晶WCの析出率が向上し、得られる超硬
合金の硬さ、靱性、耐摩耗性、耐欠損性、耐塑性変形
性、耐熱亀裂性などの諸特性を向上させるという効果を
発揮しているものである。
Claims (6)
- 【請求項1】 出発原料物質を配合,混合・粉砕し混合
粉末とする第1工程、該混合粉末を成形して粉末成形体
とする第2工程、該粉末成形体を真空または非酸化性雰
囲気中にて加熱焼結する第3工程を経て、Coおよび/
またはNiを主成分とする結合相3〜40体積%と、周
期律表の4a,5a,6a族金属の炭化物,炭窒化物,
炭酸化物,炭窒酸化物およびこれらの相互固溶体の中の
少なくとも1種からなる立方晶系化合物相50体積%以
下と、残り炭化タングステンと不可避不純物からなる超
硬合金を得るための製造方法において、該第1工程にお
ける該出発原料物質はCoおよび/またはNiの結合相
形成粉末と、カーボンおよび/または黒鉛の炭素源粉末
と、タングステン粉末と、周期律表の4a,5a,6a
族金属の酸化物,炭酸化物,窒酸化物,炭窒酸化物,お
よびこれらの相互固溶体の中の少なくとも1種からなる
酸素含有化合物粉末とを含有し、かつ該出発原料物質全
体に対する酸素含有量が0.1〜2.0重量%であるこ
とを特徴とする板状晶WC含有超硬合金の製法。 - 【請求項2】 上記出発原料物質は、上記結合相形成粉
末と上記炭素源粉末とタングステン粉末と上記酸素含有
化合物粉末からなることを特徴とする請求項1記載の板
状晶WC含有超硬合金の製法。 - 【請求項3】 上記出発原料物質は、上記結合相形成粉
末と上記炭素源粉末とタングステン粉末と上記酸素含有
化合物粉末と、さらに周期律表の4a,5a,6a族金
属の炭化物,窒化物,炭窒化物およびこれらの相互固溶
体の中の少なくとも1種からなることを特徴とする請求
項1記載の板状晶WC含有超硬合金の製法。 - 【請求項4】 上記出発原料物質は、該出発原料物質全
体に対しタングステンが40重量%以上含有しているこ
とを特徴とする請求項1,2,または3記載の板状晶W
C含有超硬合金の製法。 - 【請求項5】 上記酸素含有化合物粉末は、周期律表の
4a,5a族金属の酸化物およびこれらの相互固溶体の
中の少なくとも1種からなることを特徴とする請求項
1,2,3,または4記載の板状晶WC含有超硬合金の
製法。 - 【請求項6】 上記酸素含有化合物粉末は、酸化チタ
ン,酸化ジルコニウム,およびこれら相互固溶体の中の
少なくとも1種からなることを特徴とする請求項5記載
の板状晶WC含有超硬合金の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9208642A JPH1136022A (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | 板状晶wc含有超硬合金の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9208642A JPH1136022A (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | 板状晶wc含有超硬合金の製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1136022A true JPH1136022A (ja) | 1999-02-09 |
Family
ID=16559632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9208642A Withdrawn JPH1136022A (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | 板状晶wc含有超硬合金の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1136022A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005213525A (ja) * | 2004-01-27 | 2005-08-11 | Tungaloy Corp | 複合酸化物分散焼結合金 |
| US7588620B2 (en) | 2006-03-28 | 2009-09-15 | Kyocera Corporation | Cutting tool |
| JP2010514934A (ja) * | 2006-12-27 | 2010-05-06 | サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ | 冷間成形用パンチ |
| JP2017186624A (ja) * | 2016-04-06 | 2017-10-12 | サンアロイ工業株式会社 | 超硬合金及びその製造方法、並びに超硬工具 |
| CN116949334A (zh) * | 2023-07-28 | 2023-10-27 | 厦门钨业股份有限公司 | 一种无粘结相硬质合金及其制备方法和应用 |
-
1997
- 1997-07-16 JP JP9208642A patent/JPH1136022A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005213525A (ja) * | 2004-01-27 | 2005-08-11 | Tungaloy Corp | 複合酸化物分散焼結合金 |
| US7588620B2 (en) | 2006-03-28 | 2009-09-15 | Kyocera Corporation | Cutting tool |
| JP2010514934A (ja) * | 2006-12-27 | 2010-05-06 | サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ | 冷間成形用パンチ |
| JP2017186624A (ja) * | 2016-04-06 | 2017-10-12 | サンアロイ工業株式会社 | 超硬合金及びその製造方法、並びに超硬工具 |
| CN116949334A (zh) * | 2023-07-28 | 2023-10-27 | 厦门钨业股份有限公司 | 一种无粘结相硬质合金及其制备方法和应用 |
| WO2025025551A1 (zh) * | 2023-07-28 | 2025-02-06 | 厦门钨业股份有限公司 | 一种无粘结相硬质合金及其制备方法和应用 |
| CN116949334B (zh) * | 2023-07-28 | 2025-09-09 | 厦门钨业股份有限公司 | 一种无粘结相硬质合金及其制备方法和应用 |
| TWI897236B (zh) * | 2023-07-28 | 2025-09-11 | 大陸商廈門鎢業股份有限公司 | 一種無粘結相硬質合金及其製備方法和應用 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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