JP2003034836A - 耐酸化性に優れたＷＣ−Ｃｏ系超硬合金 - Google Patents
耐酸化性に優れたＷＣ−Ｃｏ系超硬合金Info
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- JP2003034836A JP2003034836A JP2001239227A JP2001239227A JP2003034836A JP 2003034836 A JP2003034836 A JP 2003034836A JP 2001239227 A JP2001239227 A JP 2001239227A JP 2001239227 A JP2001239227 A JP 2001239227A JP 2003034836 A JP2003034836 A JP 2003034836A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 高強度を有するＷＣ基超硬合金に耐高温酸化
性付与させる合金およびその製造方法を提供すること。 【課題手段】 硬質相がＷＣからなり、結合相がＣｏか
らなる耐酸化性に優れたＷＣ−Ｃｏ系超硬合金におい
て、前記結合相にアルゴンおよび窒素のうち少なくとも
一種を含有する超硬合金。（ＷＣは質量％で７４．９９
〜９４．９９％、Ｃｏは５〜２５％、アルゴンまたは窒
素は合計で０．０１〜１．０％が良い。）および、前記
超硬合金を真空中で１３５０〜１５００℃で真空焼結後
にアルゴンまたは窒素分圧１ＭＰａ〜１９０ＭＰａの雰
囲気下で１１００〜１４００℃で加熱する超硬合金の製
造方法。
性付与させる合金およびその製造方法を提供すること。 【課題手段】 硬質相がＷＣからなり、結合相がＣｏか
らなる耐酸化性に優れたＷＣ−Ｃｏ系超硬合金におい
て、前記結合相にアルゴンおよび窒素のうち少なくとも
一種を含有する超硬合金。（ＷＣは質量％で７４．９９
〜９４．９９％、Ｃｏは５〜２５％、アルゴンまたは窒
素は合計で０．０１〜１．０％が良い。）および、前記
超硬合金を真空中で１３５０〜１５００℃で真空焼結後
にアルゴンまたは窒素分圧１ＭＰａ〜１９０ＭＰａの雰
囲気下で１１００〜１４００℃で加熱する超硬合金の製
造方法。
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７μｍ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超硬合金とその製造方法
に関する。
合金に関し、平均粒径７μｍ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超硬合金とその製造方法
に関する。
【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】一方、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−Ｃｏ
−Ｎｉ系の超硬合金をはじめとして、ＴｉＮ、ＴａＣ、
ＴｉＣを添加することによって検討されている。
関する改善は、ＷＣ−Ｃｒ−Ｃｏ−Ｎｉ系やＷＣ−Ｃｏ
−Ｎｉ系の超硬合金をはじめとして、ＴｉＮ、ＴａＣ、
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】現在用いられている切
削工具や熱間加工用工具は、超硬合金に、４ａ、５ａ、
６ａ族の金属を添加してその特性を改善したものが用い
られている。
削工具や熱間加工用工具は、超硬合金に、４ａ、５ａ、
６ａ族の金属を添加してその特性を改善したものが用い
られている。
【０００５】その中でも、ＴｉＮを添加した合金が耐高
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に置き換えること
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。
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に置き換えること
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。
【０００６】しかし、ＴｉＮを添加した合金は真空中で
焼結すると、ＴｉＮが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。そのため切削中にチッ
ピングが生じると言う欠点があった。
焼結すると、ＴｉＮが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。そのため切削中にチッ
ピングが生じると言う欠点があった。
【０００７】また、ＷＣ−Ｃｒ−Ｃｏ−Ｎｉ系やＷＣ−
Ｃｏ−Ｎｉ系の合金においては、耐酸化性はＮｉの結合
相の方がＣｏの結合相よりも向上することが期待でき
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。
Ｃｏ−Ｎｉ系の合金においては、耐酸化性はＮｉの結合
相の方がＣｏの結合相よりも向上することが期待でき
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。
【０００８】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。
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。
【０００９】しかし、これらの添加物を合金中に添加す
ると、ＷＣおよびＣｏ以外の第３相として存在するため
に、強度低下を招く恐れがある。
ると、ＷＣおよびＣｏ以外の第３相として存在するため
に、強度低下を招く恐れがある。
【００１０】このように、耐酸化性超硬合金を得るため
に、種々な方法が用いられているが、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る。
に、種々な方法が用いられているが、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る。
【００１１】また、ＷＣ−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
下を招く。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−Ｃ
ｏ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。
Ｎｉ−Ｃｏ系にすることにより、Ｎｉによる機械強度低
下を招く。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−Ｃ
ｏ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。
【００１２】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させる合金
およびその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させる合金
およびその製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述の課
題を解決するために、鋭意検討を行った。その結果、Ｃ
ｏを結合相とした合金中に窒素及びアルゴンのうちの少
なくとも一種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
すに至ったものである。
題を解決するために、鋭意検討を行った。その結果、Ｃ
ｏを結合相とした合金中に窒素及びアルゴンのうちの少
なくとも一種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
すに至ったものである。
【００１４】本発明によれば、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
びアルゴンのうち少なくとも一種を含有することを特徴
とする耐酸化性に優れたＷＣ−Ｃｏ系超硬合金が得られ
る。
Ｃｏからなる超硬合金において、その結合相に窒素およ
びアルゴンのうち少なくとも一種を含有することを特徴
とする耐酸化性に優れたＷＣ−Ｃｏ系超硬合金が得られ
る。
【００１５】また、本発明によれば、前記耐酸化性に優
れたＷＣ−Ｃｏ系超硬合金において、ＷＣを９４．４９
〜７４．０質量％、Ｃｏを５．０〜２５．０質量％、そ
して窒素およびアルゴンのうち少なくとも一種を０．０
１〜１．０質量％含み、ＷＣの平均粒径が７μｍ以下で
あることを特徴とする耐酸化性に優れたＷＣ−Ｃｏ系超
硬合金が得られる。
れたＷＣ−Ｃｏ系超硬合金において、ＷＣを９４．４９
〜７４．０質量％、Ｃｏを５．０〜２５．０質量％、そ
して窒素およびアルゴンのうち少なくとも一種を０．０
１〜１．０質量％含み、ＷＣの平均粒径が７μｍ以下で
あることを特徴とする耐酸化性に優れたＷＣ−Ｃｏ系超
硬合金が得られる。
【００１６】また、本発明によれば、前記耐酸化性に優
れたＷＣ−Ｃｏ系超硬合金を製造する方法であって、前
記超硬合金は真空雰囲気中、１３５０〜１５００℃で焼
結後、アルゴンおよび窒素のうち少なくとも一種の雰囲
気中１１００〜１４００℃の温度で分圧１ＭＰａ〜１９
０ＭＰａの雰囲気下で加熱することを特徴とする超硬合
金の製造方法が得られる。
れたＷＣ−Ｃｏ系超硬合金を製造する方法であって、前
記超硬合金は真空雰囲気中、１３５０〜１５００℃で焼
結後、アルゴンおよび窒素のうち少なくとも一種の雰囲
気中１１００〜１４００℃の温度で分圧１ＭＰａ〜１９
０ＭＰａの雰囲気下で加熱することを特徴とする超硬合
金の製造方法が得られる。
【００１７】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。
【００１８】まず、Ｃｏ成分の限定理由について説明す
る。
る。
【００１９】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。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
削工具そして打ち抜き型、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。
量％と限定したのは、Ｃｏ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。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
削工具そして打ち抜き型、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。
【００２０】次に、窒素、アルゴンの含有量の限定理由
について説明する。
について説明する。
【００２１】窒素、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。その窒素、アルゴンの含有
量を本発明において、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、ア
ルゴンの含有量が少なく、所望の効果か得られないから
である。
Ｃｏと結合する作用をする。その窒素、アルゴンの含有
量を本発明において、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、ア
ルゴンの含有量が少なく、所望の効果か得られないから
である。
【００２２】一方、１．０質量％を越えることは現状の
加圧焼結条件では無理なためである。
加圧焼結条件では無理なためである。
【００２３】次に、ＷＣの粒径の限定理由について説明
する。
する。
【００２４】ＷＣの粒径は、超硬合金の強度に大きく影
響する。そのＷＣの粒径を７μｍ以下と限定したのは、
単結晶の合金中のＷＣとしては、現状７μｍが一番大き
いためである。
響する。そのＷＣの粒径を７μｍ以下と限定したのは、
単結晶の合金中のＷＣとしては、現状７μｍが一番大き
いためである。
【００２５】次に、加圧焼結条件の限定理由について説
明する。
明する。
【００２６】加圧焼結温度を１１００〜１４００℃で窒
素、アルゴン分圧を１ＭＰａ〜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１１０
０℃未満の温度から窒素、アルゴンガスを導入してもコ
バルト相には所定量の窒素、アルゴンを固溶させること
が出来ないからである。また、１４００℃を越えて導入
すると、ＷＣの粒成長が起こり、所定量の効果が期待で
きない。窒素、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、ア
ルゴンか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。
素、アルゴン分圧を１ＭＰａ〜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１１０
０℃未満の温度から窒素、アルゴンガスを導入してもコ
バルト相には所定量の窒素、アルゴンを固溶させること
が出来ないからである。また、１４００℃を越えて導入
すると、ＷＣの粒成長が起こり、所定量の効果が期待で
きない。窒素、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、ア
ルゴンか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。
【００２７】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て説明する。
て説明する。
【００２８】原料粉末として、平均粒径：０．６、１．
７、３．２、５．６、７．０μｍのＷＣ粉末、同１．４
μｍ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。
７、３．２、５．６、７．０μｍのＷＣ粉末、同１．４
μｍ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。
【００２９】得られた混合粉末を１００ＭＰａの圧力で
圧粉体にプレス成形し、この成形体を下記表１に示した
条件で焼結を行った。その後、得られた焼結体を下記表
２に示した条件、即ち、アルゴン、窒素のうち少なくと
も一種の雰囲気中１ＭＰａ〜１９０ＭＰａで１１００〜
１４００℃に１時間加熱処理を行った。比較合金につい
てもあわせて示した。
圧粉体にプレス成形し、この成形体を下記表１に示した
条件で焼結を行った。その後、得られた焼結体を下記表
２に示した条件、即ち、アルゴン、窒素のうち少なくと
も一種の雰囲気中１ＭＰａ〜１９０ＭＰａで１１００〜
１４００℃に１時間加熱処理を行った。比較合金につい
てもあわせて示した。
【００３０】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。
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。
【００３１】また、合金中のアルゴン、窒素含有量につ
いてはＥＰＭＡにて定量をおこなった。それらの結果に
ついては、下記表３に合わせて示した。その後、６００
℃×１０分、８００℃×１０分、８００℃×３０分、８
００℃×６０分間大気中で加熱しその酸化層の厚さを測
定し、その結果を下記表４に示した。
いてはＥＰＭＡにて定量をおこなった。それらの結果に
ついては、下記表３に合わせて示した。その後、６００
℃×１０分、８００℃×１０分、８００℃×３０分、８
００℃×６０分間大気中で加熱しその酸化層の厚さを測
定し、その結果を下記表４に示した。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
【００３４】
【表３】
【００３５】
【表４】
上記表４から、本発明合金が極めて優れた耐酸化性を有
することがわかる。
することがわかる。
【００３６】
【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さ
せる超硬合金およびその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さ
せる超硬合金およびその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
(72)発明者 土井 良彦
東京都台東区北上野二丁目23番５号 株式
会社アライドマテリアル内
Ｆターム(参考） 4K018 AB02 AC01 AD06 BA04 BB04
DA32 FA11 KA15
Claims (5)
- 【請求項１】 硬質相がＷＣからなり、結合相がＣｏか
らなる超硬合金において、前記結合相にアルゴン及び窒
素のうち少なくとも一種を含有することを特徴とする耐
酸化性に優れたＷＣ−Ｃｏ系超硬合金。 - 【請求項２】 請求項１記載の超硬合金において、ＷＣ
を９４．９９〜７４．０質量％、Ｃｏを５．０〜２５．
０質量％、そしてアルゴン及び窒素のうち少なくとも一
種を０．０１〜１．０質量％を含有していることを特徴
とする耐酸化性に優れたＷＣ−Ｃｏ系超硬合金。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の耐酸化性に優れた
ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金において、ＷＣの平均粒径が７μ
ｍ以下であることを特徴とする耐酸化性に優れたＷＣ−
Ｃｏ系超硬合金。 - 【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系超硬合金を製造する
方法であって、前記超硬合金は真空雰囲気中、１３５０
〜１５００℃で焼結後、アルゴン又は窒素雰囲気中１１
００〜１４００℃の温度でアルゴン又は窒素分圧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系超硬合金の製造方法。 - 【請求項５】 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系超硬合金を製造する
方法であって、前記超硬合金は真空雰囲気中、１３５０
〜１５００℃で焼結後、アルゴン雰囲気中１１００〜１
４００℃の温度でアルゴン分圧１ＭＰａ〜１９０ＭＰａ
のアルゴン雰囲気下で且つ窒素雰囲気中１１００〜１４
００℃の温度でアルゴン分圧１ＭＰａ〜１９０ＭＰａの
窒素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系超硬合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001239227A JP2003034836A (ja) | 2001-05-16 | 2001-08-07 | 耐酸化性に優れたＷＣ−Ｃｏ系超硬合金 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001-146748 | 2001-05-16 | ||
| JP2001146748 | 2001-05-16 | ||
| JP2001239227A JP2003034836A (ja) | 2001-05-16 | 2001-08-07 | 耐酸化性に優れたＷＣ−Ｃｏ系超硬合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003034836A true JP2003034836A (ja) | 2003-02-07 |
Family
ID=26615203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001239227A Withdrawn JP2003034836A (ja) | 2001-05-16 | 2001-08-07 | 耐酸化性に優れたＷＣ−Ｃｏ系超硬合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003034836A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104388717A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-03-04 | 中南大学 | 一种添加稀土元素快速制备梯度硬质合金的方法 |
| CN105296780A (zh) * | 2015-11-05 | 2016-02-03 | 江苏和田科技材料有限公司 | 一种纳米碳化钨-钴硬质合金材料的制备方法 |
| CN107739951A (zh) * | 2017-11-03 | 2018-02-27 | 河源富马硬质合金股份有限公司 | 一种高强韧高耐磨性多晶硬质合金材料 |
-
2001
- 2001-08-07 JP JP2001239227A patent/JP2003034836A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104388717A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-03-04 | 中南大学 | 一种添加稀土元素快速制备梯度硬质合金的方法 |
| CN105296780A (zh) * | 2015-11-05 | 2016-02-03 | 江苏和田科技材料有限公司 | 一种纳米碳化钨-钴硬质合金材料的制备方法 |
| CN107739951A (zh) * | 2017-11-03 | 2018-02-27 | 河源富马硬质合金股份有限公司 | 一种高强韧高耐磨性多晶硬质合金材料 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20081007 |