JP2001294968A - 非鉄金属材料の塑性加工用超硬合金 - Google Patents
非鉄金属材料の塑性加工用超硬合金Info
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- JP2001294968A JP2001294968A JP2000144134A JP2000144134A JP2001294968A JP 2001294968 A JP2001294968 A JP 2001294968A JP 2000144134 A JP2000144134 A JP 2000144134A JP 2000144134 A JP2000144134 A JP 2000144134A JP 2001294968 A JP2001294968 A JP 2001294968A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 非鉄金属材料の塑性加工に適した工具材料を
提供する。 【解決手段】 非鉄金属材料の塑性加工用工具材料を、
炭化クロムおよび／または炭化モリブデンを含有する炭
化タングステン−ニッケル系の高耐食性超硬合金とす
る。
提供する。 【解決手段】 非鉄金属材料の塑性加工用工具材料を、
炭化クロムおよび／または炭化モリブデンを含有する炭
化タングステン−ニッケル系の高耐食性超硬合金とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、チタン、チタン合
金、ジルコニウム、ジルコニウム合金、マグネシウム、
マグネシウム合金、亜鉛合金、銅、銅合金、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金などの非鉄金属材料の、圧
延、曲げ、ロール成形、絞りなどの塑性加工に適した超
硬合金に関する。
金、ジルコニウム、ジルコニウム合金、マグネシウム、
マグネシウム合金、亜鉛合金、銅、銅合金、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金などの非鉄金属材料の、圧
延、曲げ、ロール成形、絞りなどの塑性加工に適した超
硬合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の非鉄金属材料の塑性加工用工具材
料としては、炭化タングステン−コバルト（ＷＣ−Ｃ
ｏ）系超硬合金、工具鋼または銅−アルミニウム（Ｃｕ
−Ａｌ）系合金などが用いられている。
料としては、炭化タングステン−コバルト（ＷＣ−Ｃ
ｏ）系超硬合金、工具鋼または銅−アルミニウム（Ｃｕ
−Ａｌ）系合金などが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の非鉄金属材料の
塑性加工用工具材料にあっては、ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金
や工具鋼などの硬質材料を用いる場合は工具表面に被加
工材が凝着しやすく、比較的軟質のＣｕ−Ａｌ系合金な
どを用いる場合には、被加工材の凝着は生じ難いが工具
の摩耗が早く、いずれの場合も再研削までの工具寿命が
短いという問題点があった。
塑性加工用工具材料にあっては、ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金
や工具鋼などの硬質材料を用いる場合は工具表面に被加
工材が凝着しやすく、比較的軟質のＣｕ−Ａｌ系合金な
どを用いる場合には、被加工材の凝着は生じ難いが工具
の摩耗が早く、いずれの場合も再研削までの工具寿命が
短いという問題点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、従来の非鉄金属材料の塑性加工において、工具
が短寿命である理由を検討した結果、まずＷＣ−Ｃｏ系
超硬合金や工具鋼などの硬質材料の場合は、硬質ゆえに
耐摩耗性には優れるものの加工液に対する耐食性に問題
があり、使用中に工具表面が腐食されて微小な凹凸が生
じ、そこに被加工材が凝着するため、被加工材の表面に
傷が入るようになり工具寿命となることが分かった。ま
たＣｕ−Ａｌ系合金などの銅合金製工具は、耐食性に優
れるので工具表面への被加工材の凝着は生じ難いが、比
較的軟質なため摩耗しやすく、被加工材の寸法精度が低
下してきて、工具寿命となることが分かった。本発明
は、これらの知見に基づき、非鉄金属材料の塑性加工に
適した工具材料を提供するものである。
ために、従来の非鉄金属材料の塑性加工において、工具
が短寿命である理由を検討した結果、まずＷＣ−Ｃｏ系
超硬合金や工具鋼などの硬質材料の場合は、硬質ゆえに
耐摩耗性には優れるものの加工液に対する耐食性に問題
があり、使用中に工具表面が腐食されて微小な凹凸が生
じ、そこに被加工材が凝着するため、被加工材の表面に
傷が入るようになり工具寿命となることが分かった。ま
たＣｕ−Ａｌ系合金などの銅合金製工具は、耐食性に優
れるので工具表面への被加工材の凝着は生じ難いが、比
較的軟質なため摩耗しやすく、被加工材の寸法精度が低
下してきて、工具寿命となることが分かった。本発明
は、これらの知見に基づき、非鉄金属材料の塑性加工に
適した工具材料を提供するものである。
【０００５】従来、金属材料の塑性加工用の超硬合金に
は、ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金が用いられてきているが、炭
化タングステン−ニッケル（ＷＣ−Ｎｉ）系超硬合金は
用いられていない。この理由は、ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金
が強さ、硬さなどの機械的性質に優れ、結合相量やＷＣ
平均粒度が同一の場合、ＷＣ−Ｎｉ系超硬合金はＷＣ−
Ｃｏ系超硬合金に比べて強さや硬さが劣るため、金属材
料の塑性加工には適さないと考えられてきたからと思わ
れる。
は、ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金が用いられてきているが、炭
化タングステン−ニッケル（ＷＣ−Ｎｉ）系超硬合金は
用いられていない。この理由は、ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金
が強さ、硬さなどの機械的性質に優れ、結合相量やＷＣ
平均粒度が同一の場合、ＷＣ−Ｎｉ系超硬合金はＷＣ−
Ｃｏ系超硬合金に比べて強さや硬さが劣るため、金属材
料の塑性加工には適さないと考えられてきたからと思わ
れる。
【０００６】しかし、非鉄金属材料は鉄鋼材料に比べて
総じて軟質であり加工しやすいことと、前記のようにＷ
Ｃ−Ｃｏ系超硬合金は加工液に対する耐食性に問題があ
ることから、ＷＣ−Ｎｉ系超硬合金の耐食性を炭化クロ
ム（Ｃｒ３Ｃ２）や炭化モリブデン（Ｍｏ２Ｃ）の添加
によって向上させれば、本系合金はＷＣ−Ｃｏ系超硬合
金に比べて機械的性質に劣るものの、非鉄金属材料の塑
性加工に優れた性能を発揮し得ると想到した。
総じて軟質であり加工しやすいことと、前記のようにＷ
Ｃ−Ｃｏ系超硬合金は加工液に対する耐食性に問題があ
ることから、ＷＣ−Ｎｉ系超硬合金の耐食性を炭化クロ
ム（Ｃｒ３Ｃ２）や炭化モリブデン（Ｍｏ２Ｃ）の添加
によって向上させれば、本系合金はＷＣ−Ｃｏ系超硬合
金に比べて機械的性質に劣るものの、非鉄金属材料の塑
性加工に優れた性能を発揮し得ると想到した。
【０００７】本発明において、合金中Ｎｉ量を５〜２５
質量％（以下、単に％と略記）としたのは、５％未満で
は合金強さが不足するからであり、２５％を超えると硬
さが低下して耐摩耗性が劣化するからである。
質量％（以下、単に％と略記）としたのは、５％未満で
は合金強さが不足するからであり、２５％を超えると硬
さが低下して耐摩耗性が劣化するからである。
【０００８】Ｃｒ３Ｃ２やＭｏ２ＣをＷＣ−Ｎｉ系超硬
合金に添加すると、これら炭化物がＮｉ中に固溶して合
金の耐食性を向上させることはよく知られているが、非
鉄金属材料の塑性加工用の加工液には種々あり、超硬合
金に対する腐食性は一定ではないので、それぞれの加工
液に適した組成の合金とする必要がある。
合金に添加すると、これら炭化物がＮｉ中に固溶して合
金の耐食性を向上させることはよく知られているが、非
鉄金属材料の塑性加工用の加工液には種々あり、超硬合
金に対する腐食性は一定ではないので、それぞれの加工
液に適した組成の合金とする必要がある。
【０００９】ここで合金中Ｃｒ３Ｃ２および／またはＭ
ｏ２Ｃ量をＮｉとの合計量に対して５〜１５％としたの
は、５％未満では耐食性の向上効果が不十分であり、１
５％を超えるとＣｒやＭｏを含む粗大炭化物が析出する
ようになって合金強さが低下するからであり、更にＣｒ
３Ｃ２とＭｏ２Ｃとの合計含有量をＮｉとの合計量に対
して５〜２０％としたのも同様の理由による。
ｏ２Ｃ量をＮｉとの合計量に対して５〜１５％としたの
は、５％未満では耐食性の向上効果が不十分であり、１
５％を超えるとＣｒやＭｏを含む粗大炭化物が析出する
ようになって合金強さが低下するからであり、更にＣｒ
３Ｃ２とＭｏ２Ｃとの合計含有量をＮｉとの合計量に対
して５〜２０％としたのも同様の理由による。
【００１０】上記のような組成範囲内で、それぞれの加
工液に適し、かつ非鉄金属材料の塑性加工に必要十分な
程度の機械的性質を有する超硬合金を得ることができ
る。
工液に適し、かつ非鉄金属材料の塑性加工に必要十分な
程度の機械的性質を有する超硬合金を得ることができ
る。
【００１１】Ｃｒ３Ｃ２やＭｏ２Ｃは、合金炭素量の調
整のためにそれらの一部または全部に金属Ｃｒや金属Ｍ
ｏ粉末を用いて添加してもよいが、その場合は炭化物に
換算して含有量を求める。
整のためにそれらの一部または全部に金属Ｃｒや金属Ｍ
ｏ粉末を用いて添加してもよいが、その場合は炭化物に
換算して含有量を求める。
【００１２】また、結合相成分のＮｉの一部をＣｏで置
換すると機械的性質が改善されるが、Ｃｏによる置換量
が多くなるほど耐食性が低下するので、３０％を超えて
置換することは好ましくない。この場合のＣｒ３Ｃ２や
Ｍｏ２Ｃ含有量はＮｉおよびＣｏとの合計量に対するも
のとすることは言うまでもない。
換すると機械的性質が改善されるが、Ｃｏによる置換量
が多くなるほど耐食性が低下するので、３０％を超えて
置換することは好ましくない。この場合のＣｒ３Ｃ２や
Ｍｏ２Ｃ含有量はＮｉおよびＣｏとの合計量に対するも
のとすることは言うまでもない。
【００１３】上記の超硬合金は、非鉄金属材料の中で
も、特にチタン、チタン合金、ジルコニウム、ジルコニ
ウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、亜鉛合
金、銅、銅合金、アルミニウムおよびアルミニウム合金
の塑性加工用工具に適す。
も、特にチタン、チタン合金、ジルコニウム、ジルコニ
ウム合金、マグネシウム、マグネシウム合金、亜鉛合
金、銅、銅合金、アルミニウムおよびアルミニウム合金
の塑性加工用工具に適す。
【００１４】
【実施例】種々粒度のＷＣ粉末、平均粒度約２．５μｍ
のＮｉ粉末、同約１．５μｍのＣｏ粉末、同約１．５μ
ｍのＣｒ３Ｃ２粉末、同約３．５μｍのＭｏ２Ｃ粉末を
用いて、通常の超硬合金製造方法の工程を経て、１３６
０〜１４５０℃−１時間の真空焼結、１３５０℃での熱
間静水圧プレスにより、表１に示すような組成の本発明
合金および比較合金試料を作製した。表中には合金中の
ＷＣ平均粒度と、Ｃｒ３Ｃ２とＭｏ２Ｃの合計含有量の
ＮｉとＣｏとの合計量に対する質量％も併示した。
のＮｉ粉末、同約１．５μｍのＣｏ粉末、同約１．５μ
ｍのＣｒ３Ｃ２粉末、同約３．５μｍのＭｏ２Ｃ粉末を
用いて、通常の超硬合金製造方法の工程を経て、１３６
０〜１４５０℃−１時間の真空焼結、１３５０℃での熱
間静水圧プレスにより、表１に示すような組成の本発明
合金および比較合金試料を作製した。表中には合金中の
ＷＣ平均粒度と、Ｃｒ３Ｃ２とＭｏ２Ｃの合計含有量の
ＮｉとＣｏとの合計量に対する質量％も併示した。
【００１５】
【表１】
【００１６】これら試料の抗折力、硬さの測定結果、お
よび各種加工液に対する耐食性を相対的に比較評価した
結果を表２に示した。表中の加工液Ａはチタンまたはチ
タン合金、Ｂはジルコニウムまたはジルコニウム合金、
Ｃはマグネシウムまたはマグネシウム合金、Ｄは亜鉛合
金、Ｅは銅または銅合金、Ｆはアルミニウムまたはアル
ミニウム合金の塑性加工に用いられる代表的な加工液で
ある（但し、液組成は不詳）。本発明合金は比較合金に
比べて、機械的性質と耐食性のバランスがよいことが分
かる。
よび各種加工液に対する耐食性を相対的に比較評価した
結果を表２に示した。表中の加工液Ａはチタンまたはチ
タン合金、Ｂはジルコニウムまたはジルコニウム合金、
Ｃはマグネシウムまたはマグネシウム合金、Ｄは亜鉛合
金、Ｅは銅または銅合金、Ｆはアルミニウムまたはアル
ミニウム合金の塑性加工に用いられる代表的な加工液で
ある（但し、液組成は不詳）。本発明合金は比較合金に
比べて、機械的性質と耐食性のバランスがよいことが分
かる。
【００１７】
【表２】
【００１８】次に、本発明合金Ｎｏ．４の組成の合金を
用いてチタンのチューブフォーミングロールを作製し、
ベリリウム入りアルミニウム青銅製のロールと工具寿命
を比較した。このときの加工液にはＡを用いた。その結
果、後者では約１０トンの加工で摩耗により再研削が必
要となったが、前者では約５０トンの加工後でもなお寿
命に至っていなかった。
用いてチタンのチューブフォーミングロールを作製し、
ベリリウム入りアルミニウム青銅製のロールと工具寿命
を比較した。このときの加工液にはＡを用いた。その結
果、後者では約１０トンの加工で摩耗により再研削が必
要となったが、前者では約５０トンの加工後でもなお寿
命に至っていなかった。
【００１９】また、本発明合金Ｎｏ．２と比較合金Ｎ
ｏ．６の組成の合金を用いて、銅の仕上げ圧延用のロー
ルを作製し、加工液Ｅを用いた場合のロール寿命を比較
したところ、後者では約２０トンの圧延で圧延材の表面
に傷が入るようになり再研磨が必要になったが、前者で
は約７０トンの圧延が可能であった。
ｏ．６の組成の合金を用いて、銅の仕上げ圧延用のロー
ルを作製し、加工液Ｅを用いた場合のロール寿命を比較
したところ、後者では約２０トンの圧延で圧延材の表面
に傷が入るようになり再研磨が必要になったが、前者で
は約７０トンの圧延が可能であった。
【００２０】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように、非鉄金
属材料の塑性加工において顕著な効果を発揮するので、
産業上極めて有用である。
属材料の塑性加工において顕著な効果を発揮するので、
産業上極めて有用である。
Claims (9)
- 【請求項１】 炭化タングステンを硬質相成分とし、結
合相成分をニッケルとした超硬合金において、これに炭
化クロムおよび／または炭化モリブデンを含有させた非
鉄金属材料の塑性加工用超硬合金。 - 【請求項２】 合金中のニッケル含有量が５〜２５質量
％、炭化クロムおよび／または炭化モリブデンの含有量
がニッケルとの合計量に対して５〜１５質量％であり、
かつ炭化クロムと炭化モリブデンの合計含有量がニッケ
ルとの合計量に対して５〜２０質量％である、請求項１
に記載の超硬合金。 - 【請求項３】 ニッケルの３０質量％までをコバルトで
置換した、請求項１または請求項２に記載の超硬合金。 - 【請求項４】 チタンまたはチタン合金の塑性加工用
の、請求項１、請求項２または請求項３に記載の超硬合
金。 - 【請求項５】 ジルコニウムまたはジルコニウム合金の
塑性加工用の、請求項１、請求項２または請求項３に記
載の超硬合金。 - 【請求項６】 マグネシウムまたはマグネシウム合金の
塑性加工用の、請求項１、請求項２または請求項３に記
載の超硬合金。 - 【請求項７】 亜鉛合金の塑性加工用の、請求項１、請
求項２または請求項３に記載の超硬合金。 - 【請求項８】 銅または銅合金の塑性加工用の、請求項
１、請求項２または請求項３に記載の超硬合金。 - 【請求項９】 アルミニウムまたはアルミニウム合金の
塑性加工用の、請求項１、請求項２または請求項３に記
載の超硬合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000144134A JP2001294968A (ja) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | 非鉄金属材料の塑性加工用超硬合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000144134A JP2001294968A (ja) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | 非鉄金属材料の塑性加工用超硬合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001294968A true JP2001294968A (ja) | 2001-10-26 |
Family
ID=18650845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000144134A Pending JP2001294968A (ja) | 2000-04-07 | 2000-04-07 | 非鉄金属材料の塑性加工用超硬合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001294968A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111254336A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-06-09 | 西南交通大学 | 一种WC-Ni硬质合金的制备方法 |
-
2000
- 2000-04-07 JP JP2000144134A patent/JP2001294968A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111254336A (zh) * | 2020-03-09 | 2020-06-09 | 西南交通大学 | 一种WC-Ni硬质合金的制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060330 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090331 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090728 |