JPS6338502A - 複合超硬合金及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ドリル、研削機の刃先などに好適の複合超硬
合金及びその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

通常、超硬合金は、タングステン炭化物を主体とする硬
質相と、コバルトやニッケルなどの鉄族元素を主体とす
る結合相とから構成され、各相の微粉末を混合して成形
し、高温炉中で焼結して製造される。結合相である鉄族
元素量は、製品の機械的特性を大きく左右することが知
られている。

すなわち、低結合相量合金は、硬度は高いが強度や破壊
靭性に劣り、一方高結合相量合金は、逆に硬度は低いが
強度や破壊靭性は向上する。例えば、ＷＣ−Ｃｏ系超硬
合金にわいては、結合相のＣｏ量が５重世％のものは、
硬度は９２　（ロックウェル試験Ａスケール）程度で曲
げ強度は２００〜２５０ｋｇ　ｆ　／龍２であるのに対
し、Ｃｏｉが２０重ｕ％のものは、硬度は８６程度しか
ないが曲げ強度は３５０ｋｇｆ　／璽＊”以上を示す。

実用上、超硬合金としては硬度・靭性ともに優れたもの
が要求されるが、上述の相反する特性のため、実際には
両者のバランスから、結合相■が１０重１％前後のもの
が多く使用されている。このため、従来の超硬合金製品
は、硬度が８８程度、曲げ強度が３１００ｋｇ　ｆ　’
　／　１程度で、超硬合金の特性が充分活用されていな
いのが実状である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、上記のような従来の超硬合金の欠点を改善し
、硬度・靭性ともに優れた超硬合金製品を得るべく為さ
れたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するため本発明は、超硬合金の高硬度を
最大限に活用するために、一つの部材の中で高硬度が要
求される表面部分を低結合相量合金とし、強度や靭性の
要求される主体部分を高結合相量とし、これらを一体で
焼結して複合超硬合金を構成した点に特徴がある。本発
明の複合超硬合金は、表面部分は結合相Ｃｏを５〜１０
重量％含み、主体部分は結合相Ｃｏを１０〜２０重量％
含む。

表面部分のＣｏｉを５〜１０重■％としたのは、１０重
量％以上では充分な表面硬度が得られず、５重量％以下
では強度に極度の低下があるためであり、主体部分のＣ
ｏ５１を１０〜２０重量％としたのは、２０重量％以上
では硬度低下が著しく表面部材とのバランスを欠き、１
０重量９４以下では主体部としての強度補強が有効に為
されないからである。画部分の結合相量の組み合わせは
、得ようとする表面硬度と本体強度及び靭性とのバラン
スから決定されるが、表面部分Ｃｏ５重量％と主体部分
Ｃｏ１５重量％の組み合わせが最も好ましい。

低結合相量の表面部材と高結合相■の主体部材との接合
においては、本発明では溶接やろう付けなどの後加工に
よらず、両部材を密着成形後、同時焼結させる方法をと
る。各部材粉末の成形にあたっては、プラスチックの成
形方法に広く用いられている射出成形を応用する。射出
成形を可能にするためには、まず各部材成分粉末に、流
動性を持たせるためパラフィンワックスを５．０〜５．
４重量％加えたものを混練し、ペレット状に造粒する。

その後表面部材または主部材のいずれか一方を最終形状
に応じて選んだ金型に射出成形する。射出条件は、温度
８０〜１．２０℃、射出圧力１０００〜１５００　ｋｇ
／　ａｍ”である。第一部材の成形後、これを別の金型
に埋め込み、残りの部材を射出成形する。このような二
重成形法によって両部材の一体化した複合成形体が得ら
れるが、これに３００℃近傍の脱脂工程、１４００℃近
傍の焼結工程を経て、最終加工を行ない、複合超硬合金
を得る。

このように両部材を複合化した複合超硬合金においては
、画構成部材が同時に焼結されているため接合界面の強
度も充分に強く、界面での割れや破断の恐れはない。又
、射出成形法を用いて成形するため、その金型の選択に
応じて、比較的複雑形状の製品にも適用できる。このよ
うにして得られた複合超硬合金は、表面硬度及び強度・
靭性の高特性を兼ね備えている。

〔実施例〕

１施±１ 寸法５Ｘ５Ｘ４０ｍ’の棒状複合超硬合金の製造の実際
と、この試験片の機械的特性試験結果を以下に示す。

まず、低Ｃｏ１表面部材用には、平均粒径５μｍのタン
グステン炭化物粉末に所定重量％のＣＯ粉末を加え、ボ
ールミルにて湿式粉砕混合したものにパラフィンワック
スを５．０〜５．４重量％加えて１００℃で混練、ペレ
ット状に造粒した。高ＣｏＱ主部材用に対しても、加え
るＣｏ粉末量のみを変えて、上記と同工程でペレットを
得た。これらのペレ７）の射出成形に際しては、まず低
Ｃｏｇペレットを、角型め金型を用いて温度１００℃、
射出圧力１２００ｋｇ／ｒｒｒの条件で射出し、次に同
型で底の深い金型に移してその上に高Ｃｏｊｉペレット
を全く同条件で射出した。得られた複合成形体を３００
℃に保持して脱脂を行ない、１４００℃の高温焼結炉で
一体焼結させた後、表面研削を施して棒状複合超硬合金
を製造した。

これを試験片として、表面硬度、曲げ強度、衝撃強度を
測定した結果を、通常超硬合金に比較して下表に示す。

曲げ強度は低Ｃｏ量表面部材を上面とした３点曲げ測定
により、衝撃強度は、低Ｃｏ１）表面部材を前面とした
シャルピー衝撃試験により、それぞれ評価した。

第　　　１　　　表 １〜３は比較通常合金であり、４〜６は全体の５０％を
異なるＣｏ（ｉｌの合金を複合化させた本発明による合
金である。本発明合金は、全体が結合相Ｃｏ１５％の合
金１に比べ、硬度は同等で曲げ強度や衝撃強度にははる
かに優れ、また全体が結合相Ｃｏ量１０％の合金２に比
べると硬度がはるかに優れている。

天財ｌ生ム 本発明による複合超硬合金を用いて、せん断工具を製造
した。結合相ｃｏ１が５重■％の合金粉末ペレットと１
５重量％の合金粉末ペレットを、実施例１と同様の工程
で作製した。これらのペレットをまずひとつの金型で５
重量％Ｃｏ合金粉末を棒状に射出成形し、かｔ・る後１
５ｍ１％Ｃｏ合金粉末を、同型底深の別の金型中に同量
を二重射出成形した。射出条件は温度１００″Ｃ１圧力
１２００　ｋｇ／　ｕｓ　２で行なった。この成形体を
、３００℃において脱脂し、１４２０°Ｃで真空焼結を
行なった後、最終加工で刃付けを行ない、第１図に示す
ｍ　４％形状を得た。本発明品の刃先硬度は、全体を５
％Ｃ。

合金で作られたものと同じＨＲＡ９２を示し、切削能力
良好な、高強度工具が得られた。

〔発明の効果〕

本発明により、硬度・靭性共に優れた超硬合金製品を得
ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例２で得られた複合超硬合金成形体である
。 特許出願人　住友金属鉱山株式会社 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）１０〜２０重量％の結合相Ｃｏを含有する超硬合
   金主部材の表面に、結合相Ｃｏ量が５〜１０重量％であ
   る超硬合金部材が一体焼結されてなる複合超硬合金。
2. （２）１０〜２０重量％のＣｏ粉と残部硬質相粉をワッ
   クスと混練したペレットと、５〜１０重量％のＣｏ粉と
   残部硬質相粉をワックスと混練したペレットの、何れか
   一方を先に射出成形した後連続して他方のペレットを射
   出成形し、該複合成形体を脱脂後一体焼結することを特
   徴とする複合超硬合金の製造方法。