JPS6219397B2 - - Google Patents

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JPS6219397B2
JPS6219397B2 JP54144883A JP14488379A JPS6219397B2 JP S6219397 B2 JPS6219397 B2 JP S6219397B2 JP 54144883 A JP54144883 A JP 54144883A JP 14488379 A JP14488379 A JP 14488379A JP S6219397 B2 JPS6219397 B2 JP S6219397B2
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JP
Japan
Prior art keywords
sintered body
boron nitride
cermet
wire drawing
cbn
Prior art date
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Expired
Application number
JP54144883A
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English (en)
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JPS5669284A (en
Inventor
Akio Hara
Shuji Yatsu
Tetsuo Nakai
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Priority to JP14488379A priority Critical patent/JPS5669284A/ja
Publication of JPS5669284A publication Critical patent/JPS5669284A/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はすぐれた性能を有する線引用複合ダイ
ス及びその製造法に関する。
通常線引用複合ダイスとしては、Coを結合材
とするダイヤモンド焼結体の外周をWC―Co合金
で取り囲んだ構造のものが知られており、(特開
昭50−26746号公報)、かつ市販されている。
本発明者等は上記ダイヤモンド焼結体ダイスを
用いて種々の材質の伸線テストを行つた。その結
果、素線の抗張力が高く、伸線速度が早い過酷な
条件下や、あるいは素線が鉄族金属の場合、ダイ
スの寿命が著しく低下することが判明した。
そこで本発明者等は、この原因について調べ
た。その結果、素線の素線の抗張力が高く、伸線
速度が早い場合、摩擦熱によりダイヤモンド粒子
の温度が上昇し、ダイヤモンド粒子結合部近傍に
あるダイヤモンドの触媒金属であるCoのため、
ダイヤモンド粒子結合部が劣化したり、あるいは
ダイヤモンドとCoの熱膨張差のため、温度上昇
時にダイヤモンド結合部に引張応力が発生して破
壊し、ダイスの摩耗が促進されたのであろうと考
えられる。また鉄族金属を伸線した場合、ダイヤ
モンドと鉄族金属は親和性が良好なため、ダイヤ
モンドが反応し、摩耗量が大きくなるものと思わ
れた。
本発明者等はこれらの欠点を改良すべく、研究
を重ねた。その結果、ダイヤモンド焼結体の代わ
りに高圧相型窒化硼素、特に立方晶型窒化硼素
(CubicBN以下CBNと略す)焼結体を用いれば良
いとの結論に達した。すなわち、CBNはダイヤ
モンドに次ぐ高硬度物質であり、高温において鉄
族金属との反応性が少なく、このCBNを適当な
結合材を用いて作成した焼結体はダイヤモンド焼
結体の有する欠点を補うことができるものと考え
られた。
そこでCBN焼結体をWC―Co合金で取り囲んだ
構造の線引ダイスを試作した、ところがCBN焼
結体はTiNとAl合金やAl2O3等、適当な結合材を
用いると1100℃〜1300℃の低温で焼結可能である
が、この温度では、WC―Co合金では液相が発生
しないため、焼結体との接合が悪く、さらにWC
―Co支持体に亀裂が発生した。そこで焼結温度
をWC―Coの液相が出現するところまで上昇させ
て、CBNの焼結とWC―Co合金支持体への接合を
行なつた。その結果CBN焼結体とWC―Co合金支
持体と界面は接合されており、WC―Co支持体に
亀裂は存在せず、さらに焼結体の硬度も高かつた
が、非常にもろくCBN焼結体としての性能を十
分に発揮することができないものであつた。この
理由としては、焼結温度が上昇しすぎたため焼結
時にCBNと結合材あるいはCBNとWC―Coの共
晶融液が反応し、CBN粒界にボライドが生じ、
このボライドがもろいためであろうと考えられ
た。
そこで本発明者等は、低温でも接合できる材質
について検討した結果、(MoW)Cを鉄族金属、
特にNi・Coで結合した合金である(MoW)C基
サーメツトが上記特性を満足することを見出し、
本発明に到達したものである。すなわち、第1図
に示す如く(MoW)C基サーメツトとWC基サー
メツトの型押体を加熱したときの示差熱測定結果
を示したものであるが、(MoW)C基サーメツト
はWC基サーメツトより、130℃程低温で液相が
出現するため、CBN焼結体の性能が低下しない
温度で焼結しても、液相が出現し、焼結体と
(MoW)C基サーメツトとの操着を強固なものと
する。なお、このときにもCBN焼結体内やCBN
焼結体と(MoW)C基サーメツト界面にはボラ
イトの発生が認められるが、WC基サーメツトを
用いた場合よりも低温であるため、発生量が少な
く、脆くならず、CBN焼結体の性能を十分発揮
することができた。なお、支持体中の液相が焼結
体中に浸入すると、CBN焼結体の性能が低下す
るような場合は、焼結体と支持体の接触部にZr.
Hf.Nb.Ta等のa、a族の金属箔を挿入する
ことができる。
さらに(Mo・W)C基サーメツトは、WC基
サーメツトと比較して高温での強度が高く、破壊
に至るまでの歪量が大きいため、焼結時に超高圧
を負荷しても破壊することなく使用でき、ダイス
用支持体として優れたものである。なお
(MoW)C基サーメツトは抗折力、熱伝導率、熱
膨張係数、耐食性、耐酸化性などのその他の特性
はWC―Coと殆んど変らない。
本発明の一つはモリブテンを主成分とする
(MoW)Cの形の炭化物結晶を鉄族金属で結合し
たサーメツトでCBN焼結体の外周を取り囲んだ
形態をなす線引ダイス用CBN焼結体に関する。
本発明の他の一つは上記ダイス用CBN焼結体の
製造法に関し、モリブデンを主成分とする
(MoW)Cの形の炭化物結晶を鉄族金属で結合し
た、予め焼結してあるリング状のサーメツトの内
にCBN粉末又はCBNと結合材の混合粉末を充填
し、CBNが安定な温度、圧力下でCBNを焼結す
ると共に、このCBN焼結体をサーメツトに密着
させることを特徴とする線引ダイス用CBN焼結
体の製法に関する。
本発明で使用するサーメツト中の(Mo・W)
Cの形で表わされる炭化物結晶は原子容でMoの
Wに対する比率が1:1以上であり、これに
Fe、Co、Niのいずれか、またはこれ等の合金を
結合材として加えて焼結体とする。このサーメツ
ト中の結合金属の量は、目的とする剛性と靭性を
与えるように選定され、サーメツト全体中の容積
で5〜40%の組成範囲が好ましい。このサーメツ
トは真空中もしくは不活性ガス、又は還元性ガス
雰囲気中で約1200℃以上、1450℃以下で焼結され
る。この予め焼結されたリング状サーメツト中に
CBN粉末又はCBNと結合材の混合粉末を充填し
て超高圧、高温下で焼結するわけであるが、この
ときの圧力、温度範囲はCBNが熱力学的に安定
な領域内であり、通常、温度は約1100℃以上、圧
力は40kd以上でホツトプレスする。
なお本発明で使用する(Mo・W)CはWCよ
り比重が低く、且つ原料価格においてもMoはW
より安価であり、(Mo・W)CはWCに比較して
同一容積で半分程安くなり、Wの原料価格が近
年、急激に上昇していることから、この点も本発
明の大きな利点の1つである。
以下実施例について述べる。
実施例 1 (Mo9Wi)C―10重量%Co、10重量%Ni合金
で外径10φmm、内径2φmm、高さ4mmの焼結体を
作成した。この焼結体の中に80容積%のCBNと
結合材の混合粉末を充填し、上下に上記の
(Mo9、W)C―Co、Ni合金と同組成のサーメツ
トの薄板を置いた。なおCBNの結合材としては
TiNとAlの混合粉末を用いた。このものを超高圧
高温装置を用い、まず50kdに昇圧後、通電を開
始し、1230℃まで昇温し、10分間保持した。降
温、降圧後、試料を取り出したところ、外観は寸
法精度も良くきれいであつた。また、焼結体部は
(MoW)C―Co、Ni合金に完全に密着してい
た、この焼結体の部分にレーザー加工で孔を開
け、線径0.5mm用の線引ダイスを作成した。この
ダイス孔の内面をラツプ仕上げしてみたところ欠
陥のない美麗な面を示した。
一方、WC―15重量%Co合金で同様の操作を行
なつたところ、ホツトプレス後、取り出した段階
で超硬合金支持体には亀裂の発生が認められた。
実施例 2 (Mo7W3)C―15重量%Co、5重量%Ni合金
で外径8mm、厚さ3mmの円柱の中央部に径2mm、
深さ2mmの穴をあけた焼結体を作成した。この中
に90容積%のCBNとTiNとAlの混合粉末を充填
し、その上部を外径3mmのMoで栓をした。これ
を超高圧装置を用いて実施例1と同様の条件で焼
結した。得られた焼結体は亀裂もなく、径約2
mm、厚さ1.5mmのCBN焼結体部が(MoW)C―
Co、Ni合金に完全に密着したものであつた。
WC―15重量%Co合金で焼結温度を1350℃と上
昇させた以外(MoW)C―Co・Ni合金と同条件
で焼結した。得られた焼結体は亀裂もなく、
CBN焼結体部がWC―Co合金に完全に密着してい
た。これらの二種類の焼結体を穴径0.2mmのダイ
スに加工してスチールコードの線引テストを行つ
たところ、本発明品の(Mo・W)C―Co・Ni支
持体のダイスは3t伸線可能であつたのに対し、
WC―Co支持体のダイスは0.1tしか伸線できなか
つた。双方の焼結体の生成物をX線回折で調べた
結果、(MoW)C―Co・Ni支持体のものは、そ
のほとんどがCBNおよびTiNとAlの金属間化合物
であつたのに対し、WC―Co支持体のものはCBN
焼結体部にWC―Coの液相が浸入し、多量の
Co、Wのボライトが生成していた。
実施例 3 (Mo8・W2)C―15重量%Co、10重量%Ni合
金で外径8mm、厚さ6mmの円柱の中央部に径3
mm、深さ4mmの穴をあけた焼結体を作成した。こ
の中にCBN粉末を充填し、その上部を外径5mm
のMoで栓をした。これを超高圧装置を用いて実
施例1と同様の条件で焼結した。得られた焼結体
はNi、Coで結合されており、(MoW)C―Co・
Niに強く接合していた。本発明によるものと比
較するために同一形状のWC―20重量%Co合金を
用いて同じ条件で焼結したが、WC―Coの液相出
現温度以下である為、焼結されていなかつた。そ
こで焼結温度を1400℃に上昇させたところ均一な
焼結体を得ることができた。この双方のX線回折
を行つたところ(Mo・W)C―CoNi支持体の方
は少量のボライドが検出された程度であるが、
WC―Co支持体の方は多量にCo、Wのボライド
が検出された。次にこれらの焼結体を穴径0.6mm
のダイスに加工した。これでW線の線引テストを
行つたところ(MoW)C―Co・Ni支持体のダイ
スは、3.0t伸線可能であつたのに対し、WC―Co
支持体のダイスは、1.0tの伸線量であつた。
実施例 4 (Mo5W5)C―15重量%Co合金で、外径14
mm、高さ12mmの円柱に内径5mmの孔をあけた焼結
体を作成した。この中に40容量%のCBNとAl2O3
の混合粉末を充填したが、この混合粉末と
(MoW)C―Co合金が直接接しないようにする
ため、この間にTa箔を挿入し、Niで栓をした。
これを超高圧装置を用いて1200℃で焼結した。
降温、降圧後、焼結体を調べてみたところ、焼
結体は、Ta箔を介して強固に(Mo・W)C―Co
支持体に接合されていた。
【図面の簡単な説明】
第1図は、(Mo9・W1)C―Co・Ni合金とWC
―Co合金の型押体を真空中で加熱したときの示
差熱測定結果を示したものである。吸熱反応が見
られる温度が各々の液相出現温度を示している。 図中、Aは(Mo9W1)C―10重量%Co、10重
量%Ni、BはWC―15重量%Coである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 モリブデンを主成分とする(MoW)Cの形
    の炭化物結晶を鉄族金属で結合したサーメツトで
    高圧相型窒化硼素焼結体の外周を取り囲んだ形態
    をなす線引ダイス用焼結体。 2 サーメツトの硬質化合物相を(Mo・W)Cx
    で表わしたとき、xが0.8〜0.98の範囲であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の線引
    ダイス用焼結体。 3 高圧相型窒化硼素が立方晶型窒化硼素である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項または第
    2項記載の線引ダイス用焼結体。 4 モリブデンを主成分とする(Mo・W)Cの
    炭化物結晶を鉄族金属で結合した予め焼結してあ
    るリング状のサーメツトの内に高圧相型窒化硼素
    粉末または高圧相型窒化硼素と結合材の混合粉末
    を充填し、超高圧、高温下で高圧相型窒化硼素を
    焼結すると共に、この高圧相型窒化硼素焼結体を
    サーメツトに密着させることを特徴とする線引ダ
    イス用焼結体の製造方法。 5 サーメツトの硬質化合物相を(Mo・W)Cx
    で表わしたとき、xが0.8〜0.98の範囲であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の線引
    ダイス用焼結体の製造方法。 6 高圧相型窒化硼素が立方晶型窒化硼素である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第4項または第
    5項記載の線引ダイス用焼結体の製造方法。
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TWI896585B (zh) * 2020-01-31 2025-09-11 美商戴蒙創新公司 立方氮化硼(cBN)基複合物,形成cBN基複合物之方法,及cBN基切割工具

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