JP2003013169A - 耐酸化性に優れたＷＣ−Ｃｏ系微粒超硬合金 - Google Patents
耐酸化性に優れたＷＣ−Ｃｏ系微粒超硬合金Info
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- JP2003013169A JP2003013169A JP2001233836A JP2001233836A JP2003013169A JP 2003013169 A JP2003013169 A JP 2003013169A JP 2001233836 A JP2001233836 A JP 2001233836A JP 2001233836 A JP2001233836 A JP 2001233836A JP 2003013169 A JP2003013169 A JP 2003013169A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高強度を有するＷＣ基超硬合金に耐高温酸化
性を付与した合金および製造方法を提供すること。 【解決手段】 ＷＣ−Ｃｏ系微粒超硬合金は、硬質相が
ＷＣ，結合相がＣｏからなる超硬合金において、ＶＣお
よび／もしくはＣｒ３Ｃ２を含有し、その結合相に窒素
および／もしくはアルゴンを含有する。
性を付与した合金および製造方法を提供すること。 【解決手段】 ＷＣ−Ｃｏ系微粒超硬合金は、硬質相が
ＷＣ，結合相がＣｏからなる超硬合金において、ＶＣお
よび／もしくはＣｒ３Ｃ２を含有し、その結合相に窒素
および／もしくはアルゴンを含有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＷＣ−Ｃｏ系超硬
合金に関し、平均粒径１．０μｍ以下の炭化タングステ
ン粒子を含有する耐酸化性に優れた微粒超硬合金に関す
るものである。
合金に関し、平均粒径１．０μｍ以下の炭化タングステ
ン粒子を含有する耐酸化性に優れた微粒超硬合金に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】炭化タングステンを主体とした超硬合金
は、切削工具、耐摩耗工具等の材料として広く用いられ
ている。なかでも、ＷＣの含有量と平均粒径、結合相の
成分や量、添加炭化物の種類や量そして焼結方法によ
り、その合金特性は、強度、靭性、耐摩耗性、そして耐
欠損性に大きく影響を与え、各種用途に合わせて種々な
合金が切削工具、耐摩耗工具、回転工具、鉱山工具に用
いられている。
は、切削工具、耐摩耗工具等の材料として広く用いられ
ている。なかでも、ＷＣの含有量と平均粒径、結合相の
成分や量、添加炭化物の種類や量そして焼結方法によ
り、その合金特性は、強度、靭性、耐摩耗性、そして耐
欠損性に大きく影響を与え、各種用途に合わせて種々な
合金が切削工具、耐摩耗工具、回転工具、鉱山工具に用
いられている。
【０００３】しかし、高温における耐酸化性や高温強度
に関する改善は、ＷＣ−Ｃｒ−Ｃｏ−Ｎｉ系やＷＣ−Ｃ
ｏ−Ｎｉ系の超硬合金をはじめとして、ＴｉＮ，Ｔａ
Ｃ，ＴｉＣを添加することによって検討されている。
に関する改善は、ＷＣ−Ｃｒ−Ｃｏ−Ｎｉ系やＷＣ−Ｃ
ｏ−Ｎｉ系の超硬合金をはじめとして、ＴｉＮ，Ｔａ
Ｃ，ＴｉＣを添加することによって検討されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、現在用いられ
ている切削工具や熱間加工用工具は、４ａ、５ａ、６ａ
族の金属を添加してその特性を改善することを実施して
いる。
ている切削工具や熱間加工用工具は、４ａ、５ａ、６ａ
族の金属を添加してその特性を改善することを実施して
いる。
【０００５】その中でも、ＴｉＮを添加した合金が高温
特性を向上させることで重要視されている。すなわち、
硬質相の一部であるＷＣをＴｉＮで置き換えることによ
って、耐酸化性、高温硬さの優れるＴｉＮの効果が発揮
できる。しかし、ＴｉＮを添加した合金は真空中で焼結
すると、ＴｉＮか分解し窒素ガスが発生するために、合
金中にポアを生じさせるために、切削中にチッピングが
生じると言う欠点があった。
特性を向上させることで重要視されている。すなわち、
硬質相の一部であるＷＣをＴｉＮで置き換えることによ
って、耐酸化性、高温硬さの優れるＴｉＮの効果が発揮
できる。しかし、ＴｉＮを添加した合金は真空中で焼結
すると、ＴｉＮか分解し窒素ガスが発生するために、合
金中にポアを生じさせるために、切削中にチッピングが
生じると言う欠点があった。
【０００６】また、ＷＣ−Ｃｒ−Ｃｏ−Ｎｉ系やＷＣ−
Ｃｏ−Ｎｉ系の合金は、結合相において、Ｎｉの方がＣ
ｏよりも耐酸化性の向上が期待できる。しかし、Ｎｉ量
を多くするとその超硬合金の機械特性である靭性が低下
し、使用上の問題を起こす。また、ＴａＣやＴｉＣを添
加することによって、耐酸化性が抑えられる。これは即
ち、ＴａＣやＴｉＣの酸化物が酸素の拡散を抑えて内部
を保護することによると考えられている。しかし、これ
らの添加物を合金中に添加すると、ＷＣ，Ｃｏ以外の第
３相として存任するために、強度低下を招く恐れがあ
る。
Ｃｏ−Ｎｉ系の合金は、結合相において、Ｎｉの方がＣ
ｏよりも耐酸化性の向上が期待できる。しかし、Ｎｉ量
を多くするとその超硬合金の機械特性である靭性が低下
し、使用上の問題を起こす。また、ＴａＣやＴｉＣを添
加することによって、耐酸化性が抑えられる。これは即
ち、ＴａＣやＴｉＣの酸化物が酸素の拡散を抑えて内部
を保護することによると考えられている。しかし、これ
らの添加物を合金中に添加すると、ＷＣ，Ｃｏ以外の第
３相として存任するために、強度低下を招く恐れがあ
る。
【０００７】以上、耐酸化性微粒超硬合金を得るため
に、種々な方法が用られているが、それらは、ＴｉＮを
添加することにより、焼結中にポアを生じさせたり、Ｗ
Ｃ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｃｏ系やＷＣ−Ｎｉ−Ｃｏ系にするこ
とにより、Ｎｉによる機械強度低下を招いたり、さらに
は、ＴａＣやＴｉＣ添加による第３相の粗大粒子による
機械強度低下を招くために、ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金の特
性を維持しながら耐酸化性を改善する必要がある。
に、種々な方法が用られているが、それらは、ＴｉＮを
添加することにより、焼結中にポアを生じさせたり、Ｗ
Ｃ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｃｏ系やＷＣ−Ｎｉ−Ｃｏ系にするこ
とにより、Ｎｉによる機械強度低下を招いたり、さらに
は、ＴａＣやＴｉＣ添加による第３相の粗大粒子による
機械強度低下を招くために、ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金の特
性を維持しながら耐酸化性を改善する必要がある。
【０００８】そこで、本発明の技術的課題は、高強度を
有するＷＣ基超硬合金に耐高温酸化性を付与した合金お
よび製造方法を提供することにある。
有するＷＣ基超硬合金に耐高温酸化性を付与した合金お
よび製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前述の課
題を解決するために、Ｃｏを結合相とした合金中に窒素
および／もしくはアルゴンを含有させることによって、
結合相であるＣｏの一部分が窒素および／もしくはアル
ゴンと結合することにより、結合相を分散強化できるこ
とを見出し、本発明を為す至ったものである。
題を解決するために、Ｃｏを結合相とした合金中に窒素
および／もしくはアルゴンを含有させることによって、
結合相であるＣｏの一部分が窒素および／もしくはアル
ゴンと結合することにより、結合相を分散強化できるこ
とを見出し、本発明を為す至ったものである。
【００１０】この発明は、上記知見に基いてなされたも
ので、硬質相がＷＣ，結合相がＣｏからなる超硬合金に
おいて、その結合相に窒素および／もしくはアルゴンを
含有するＷＣ−Ｃｏ系超硬合金において、ＷＣを９４．
８９〜７０．３質量％、Ｃｏを５．０〜２５．０質量
％、ＶＣを０．１〜１．２質量％および／もしくはＣｒ
３Ｃ２を０．１〜２．５質量％，そして窒素および／も
しくはアルゴンを０．０１〜１．０質量％からなり、Ｗ
Ｃの平均粒径が１．０μｍ以下であることを特徴とする
耐酸化性に優れたＷＣ−Ｃｏ系微粒超硬合金を提供する
ものである。
ので、硬質相がＷＣ，結合相がＣｏからなる超硬合金に
おいて、その結合相に窒素および／もしくはアルゴンを
含有するＷＣ−Ｃｏ系超硬合金において、ＷＣを９４．
８９〜７０．３質量％、Ｃｏを５．０〜２５．０質量
％、ＶＣを０．１〜１．２質量％および／もしくはＣｒ
３Ｃ２を０．１〜２．５質量％，そして窒素および／も
しくはアルゴンを０．０１〜１．０質量％からなり、Ｗ
Ｃの平均粒径が１．０μｍ以下であることを特徴とする
耐酸化性に優れたＷＣ−Ｃｏ系微粒超硬合金を提供する
ものである。
【００１１】また、この発明の耐酸化性に優れたＷＣ−
Ｃｏ系微粒超硬合金の製造方法においては、前記超硬合
金は真空雰囲気中、１３５０〜１５００℃で焼結後、窒
素および／もしくはアルゴン雰囲気中１１００〜１４０
０℃の温度で分圧１ＭＰａ〜１９０ＭＰａの雰囲気下で
加熱することを特徴とする耐酸化性に優れたＷＣ−Ｃｏ
系微粒超硬合金の製造方法を提供するものである。
Ｃｏ系微粒超硬合金の製造方法においては、前記超硬合
金は真空雰囲気中、１３５０〜１５００℃で焼結後、窒
素および／もしくはアルゴン雰囲気中１１００〜１４０
０℃の温度で分圧１ＭＰａ〜１９０ＭＰａの雰囲気下で
加熱することを特徴とする耐酸化性に優れたＷＣ−Ｃｏ
系微粒超硬合金の製造方法を提供するものである。
【００１２】次に、この発明方法において上記のように
限定した理由を説明する。
限定した理由を説明する。
【００１３】まず、Ｃｏの含有量を限定した理由につい
て説明する。
て説明する。
【００１４】本発明において、Ｃｏの含有量を５〜２５
質量％と限定したのは、Ｃｏの含有量が５質量％未満で
は超硬合金の緻密化が十分行われない。
質量％と限定したのは、Ｃｏの含有量が５質量％未満で
は超硬合金の緻密化が十分行われない。
【００１５】又２５質量％を越えると、バイト、ドリ
ル、エンドミルなどに代表される切削工具そして打ち扱
き型、スリッターなどの剪断加工工具に代表される耐摩
耗工具として用いた場合、硬度が不足し耐摩耗性が低下
するからである。
ル、エンドミルなどに代表される切削工具そして打ち扱
き型、スリッターなどの剪断加工工具に代表される耐摩
耗工具として用いた場合、硬度が不足し耐摩耗性が低下
するからである。
【００１６】次に、ＶＣおよび／もしくはＣｒ３Ｃ２の
含有量の限定理由について説明する。
含有量の限定理由について説明する。
【００１７】本発明においてＶＣの含有量が０．１質量
％末満および／もしくはＣｒ３Ｃ２の含有量が０．１質
量％未満では、ＷＣの粒成長を抑制する効果が弱く所望
の粒度が得られない。逆にＶＣの含有量が１．２質量％
を越えるおよび／もしくはＣｒ３Ｃ２の含有量が２．５
質量％を越えると、ＶＣやＣｒ３Ｃ２の相が析出して、
合金強度が低下するからである。
％末満および／もしくはＣｒ３Ｃ２の含有量が０．１質
量％未満では、ＷＣの粒成長を抑制する効果が弱く所望
の粒度が得られない。逆にＶＣの含有量が１．２質量％
を越えるおよび／もしくはＣｒ３Ｃ２の含有量が２．５
質量％を越えると、ＶＣやＣｒ３Ｃ２の相が析出して、
合金強度が低下するからである。
【００１８】次に、窒素および／もしくはアルゴンの含
有量について説明する。
有量について説明する。
【００１９】窒素および／もしくはアルゴンは結合相中
に固溶して一部Ｃｏと結合する作用をする。窒素および
／もしくはアルゴンの含有量を０．０１〜１．０質量％
に限定したのは、０．０１質量％未満では、Ｃｏ相中の
窒素および／もしくはアルゴンの含有量が少なく、所望
の効果が得られない。
に固溶して一部Ｃｏと結合する作用をする。窒素および
／もしくはアルゴンの含有量を０．０１〜１．０質量％
に限定したのは、０．０１質量％未満では、Ｃｏ相中の
窒素および／もしくはアルゴンの含有量が少なく、所望
の効果が得られない。
【００２０】一方、１．０質量％を越えることは、現状
の加圧条件では無理なためである。
の加圧条件では無理なためである。
【００２１】次に、加圧焼結条件の限定理由について説
明する。
明する。
【００２２】本発明において、加圧焼結温度を１１００
〜１４００℃で窒素および／もしくはアルゴン分圧を１
ＭＰａ〜１９０ＭＰａの雰囲気下で制御することに限定
したのは、加圧焼結温度が１１００℃未満の温度から窒
素および／もしくはアルゴンを導入してもコバルト相に
は所定量の窒素および／もしくはアルゴンを固溶させる
ことが出来ない。
〜１４００℃で窒素および／もしくはアルゴン分圧を１
ＭＰａ〜１９０ＭＰａの雰囲気下で制御することに限定
したのは、加圧焼結温度が１１００℃未満の温度から窒
素および／もしくはアルゴンを導入してもコバルト相に
は所定量の窒素および／もしくはアルゴンを固溶させる
ことが出来ない。
【００２３】また、１４００℃を越えて導入すると、Ｗ
Ｃの粒成長が起こり、所定量の効果が期待できない。
Ｃの粒成長が起こり、所定量の効果が期待できない。
【００２４】また、本発明において、窒素および／もし
くはアルゴン分圧を１ＭＰａ〜１９０ＭＰａと限定した
のは１ＭＰａ未満では、所定量の窒素および／もしくは
アルゴンが入らないためである。また、１９０ＭＰａを
越える高圧は、経済的にも意味をなさない。
くはアルゴン分圧を１ＭＰａ〜１９０ＭＰａと限定した
のは１ＭＰａ未満では、所定量の窒素および／もしくは
アルゴンが入らないためである。また、１９０ＭＰａを
越える高圧は、経済的にも意味をなさない。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。
て図面を参照しながら説明する。
【００２６】（第１の実施の形態）次に、この発明を実
施例により具体的に説明する。
施例により具体的に説明する。
【００２７】原料粉末として、平均粒径：０．５、０．
８、１．０μｍのＷＣ紛末、同１．４μｍのＣｏ粉末を
表１に示した組成に配合し、アルコール中湿式ボールミ
ル混合した後、減圧乾燥した。
８、１．０μｍのＷＣ紛末、同１．４μｍのＣｏ粉末を
表１に示した組成に配合し、アルコール中湿式ボールミ
ル混合した後、減圧乾燥した。
【００２８】得られた混合粉末を１００ＭＰａの圧力で
圧粉体にプレス成形し、この成形体を表１に示した条件
で焼結を行った。その後、得られた焼結体を表２に示し
た条件、即ち窒素および／もしくはアルゴン雰囲気中１
ＭＰａ〜１９０ＭＰａで１１００〜１４００℃に１時間
加熱処理を行った。これらの焼結体をダイヤモンド砥石
で研削して４ｍｍ×８ｍｍ×２５ｍｍのＪＩＳ抗折試験
片を作製し、３点曲げによる抗折力を測定した。合金中
の窒素および／もしくはアルゴン含有量については、Ｅ
ＰＭＡにて定量をおこなった。更にその後、６００℃×
１０分、８００℃×１０分、８００℃×３０分、及び８
００℃×６０分で夫々大気中で加熱しその酸化層の厚さ
を測定した。それらの結果を表３、表４に夫々示した。
圧粉体にプレス成形し、この成形体を表１に示した条件
で焼結を行った。その後、得られた焼結体を表２に示し
た条件、即ち窒素および／もしくはアルゴン雰囲気中１
ＭＰａ〜１９０ＭＰａで１１００〜１４００℃に１時間
加熱処理を行った。これらの焼結体をダイヤモンド砥石
で研削して４ｍｍ×８ｍｍ×２５ｍｍのＪＩＳ抗折試験
片を作製し、３点曲げによる抗折力を測定した。合金中
の窒素および／もしくはアルゴン含有量については、Ｅ
ＰＭＡにて定量をおこなった。更にその後、６００℃×
１０分、８００℃×１０分、８００℃×３０分、及び８
００℃×６０分で夫々大気中で加熱しその酸化層の厚さ
を測定した。それらの結果を表３、表４に夫々示した。
【００２９】尚、表４は本発明合金Ｎｏ．９，１０と比
較合金Ｎｏ．２３において、大気中で酸化試験した時の
酸化層の厚さの測定結果を示す。
較合金Ｎｏ．２３において、大気中で酸化試験した時の
酸化層の厚さの測定結果を示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【表２】
【００３２】
【表３】
【００３３】
【表４】
【００３４】以上により、本発明合金の優れた耐酸化性
が実証された。
が実証された。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高強度を有するＷＣ基超硬合金に耐高温酸化性を付与し
た合金および製造方法を提供することができる。
高強度を有するＷＣ基超硬合金に耐高温酸化性を付与し
た合金および製造方法を提供することができる。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 高木 康弘
富山県富山市岩瀬古志町２番地 株式会社
アライドマテリアル富山製作所内
(72)発明者 山本 良治
富山県富山市岩瀬古志町２番地 株式会社
アライドマテリアル富山製作所内
Ｆターム(参考） 3C046 FF32 FF39 FF43 FF50 FF57
4K018 AB02 AC01 AD03 BC13 CA11
DA17 DA33 KA14 KA15
Claims (4)
- 【請求項１】 硬質相がＷＣ，結合相がＣｏからなる超
硬合金において、ＶＣおよび／もしくはＣｒ３Ｃ２を含
有し、その結合相に窒素および／もしくはアルゴンを含
有することを特徴とする耐酸化性に優れたＷＣ−Ｃｏ系
微粒超硬合金。 - 【請求項２】 請求項１記載の耐酸化性に優れたＷＣ−
Ｃｏ系微粒超硬合金において、ＷＣを９４．８９〜７
０．３質量％、Ｃｏを５．０〜２５．０質量％、ＶＣを
０．１〜１．２質量％および／もしくはＣｒ３Ｃ２を
０．１〜２．５質量％、そして窒素および／もしくはア
ルゴンを０．０１〜１．０質量％からなることを特徴と
する耐酸化性に優れたＷＣ−Ｃｏ系微粒超硬合金。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の耐酸化性に優れた
ＷＣ−Ｃｏ系微粒超硬合金において、ＷＣの平均粒径が
１．０μｍ以下であることを特徴とする耐酸化性に優れ
たＷＣ−Ｃｏ系微粒超硬合金。 - 【請求項４】 請求項１乃至３の内のいずれか一つに記
載の耐酸化性に優れたＷＣ−Ｃｏ系微粒超硬合金の製造
方法において、前記微粒超硬合金は真空雰囲気中、１３
５０〜１５００℃で焼結後、窒素および／もしくはアル
ゴン雰囲気中１１００〜１４００℃の温度で分圧１ＭＰ
ａ〜１９０ＭＰａの雰囲気下で加熱することを特徴とす
る耐酸化性に優れたＷＣ−Ｃｏ系微粒超硬合金の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001233836A JP2003013169A (ja) | 2001-04-27 | 2001-08-01 | 耐酸化性に優れたＷＣ−Ｃｏ系微粒超硬合金 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001-130706 | 2001-04-27 | ||
| JP2001130706 | 2001-04-27 | ||
| JP2001233836A JP2003013169A (ja) | 2001-04-27 | 2001-08-01 | 耐酸化性に優れたＷＣ−Ｃｏ系微粒超硬合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003013169A true JP2003013169A (ja) | 2003-01-15 |
Family
ID=26614361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001233836A Withdrawn JP2003013169A (ja) | 2001-04-27 | 2001-08-01 | 耐酸化性に優れたＷＣ−Ｃｏ系微粒超硬合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003013169A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008147008A1 (en) * | 2007-05-29 | 2008-12-04 | Korloy Inc. | An insert for cutting tool |
| JP2009091662A (ja) * | 2008-11-25 | 2009-04-30 | Kyocera Corp | 超硬合金およびそれを用いた回転工具 |
| US8216677B2 (en) * | 2009-03-30 | 2012-07-10 | Us Synthetic Corporation | Polycrystalline diamond compacts, methods of making same, and applications therefor |
| CN102876951A (zh) * | 2012-10-09 | 2013-01-16 | 西安交通大学 | 纯净金属陶瓷Cr7C3 块体的制备方法 |
| CN103572136A (zh) * | 2013-11-06 | 2014-02-12 | 大连远东硬质合金有限公司 | 一种亚微晶粒硬质合金顶锤及其制备方法 |
| CN105296834A (zh) * | 2015-11-04 | 2016-02-03 | 北京有色金属研究总院 | 一种高硬度、高韧性硬质合金及其制备方法 |
| CN106282626A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-01-04 | 河源富马硬质合金股份有限公司 | 一种超细硬质合金的制备方法 |
| CN111041320A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-04-21 | 江西江钨硬质合金有限公司 | 一种具有混晶结构的硬质合金及其制备方法 |
| CN113201677A (zh) * | 2021-05-07 | 2021-08-03 | 四川坤天硬质合金有限责任公司 | 一种用亚细碳化钨生产超细晶硬质合金的生产工艺 |
-
2001
- 2001-08-01 JP JP2001233836A patent/JP2003013169A/ja not_active Withdrawn
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| US8662210B2 (en) | 2009-03-30 | 2014-03-04 | Us Synthetic Corporation | Rotary drill bit including polycrystalline diamond cutting elements |
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| CN113201677A (zh) * | 2021-05-07 | 2021-08-03 | 四川坤天硬质合金有限责任公司 | 一种用亚细碳化钨生产超细晶硬质合金的生产工艺 |
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