JP2003193169A - 超硬合金 - Google Patents
超硬合金Info
- Publication number
- JP2003193169A JP2003193169A JP2001401395A JP2001401395A JP2003193169A JP 2003193169 A JP2003193169 A JP 2003193169A JP 2001401395 A JP2001401395 A JP 2001401395A JP 2001401395 A JP2001401395 A JP 2001401395A JP 2003193169 A JP2003193169 A JP 2003193169A
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- Japan
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- phase
- cemented carbide
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】高強度、高耐摩耗性を持ち、優れた寿命を有す
る切削工具、耐摩工具に用いるＣｏ−Ｃｒ系の結合相を
有する超硬合金の強度の改善を目的とする。 【構成】Ｃｏ−Ｃｒ系合金を結合相とする超硬合金にお
いて、該合金の破壊試験後の破面を、ＸＭＡを用い、倍
率１０００倍にてマッピング分析したとき、Ｃｒ又はＣ
ｒ化合物による出現相を面積比で１０％以下としたこと
を特徴とする超硬合金であり、更に、該出現相が面積比
で１０％以下、且つ、該出現相の大きさが５μｍ以下で
あることを特徴とする超硬合金。
る切削工具、耐摩工具に用いるＣｏ−Ｃｒ系の結合相を
有する超硬合金の強度の改善を目的とする。 【構成】Ｃｏ−Ｃｒ系合金を結合相とする超硬合金にお
いて、該合金の破壊試験後の破面を、ＸＭＡを用い、倍
率１０００倍にてマッピング分析したとき、Ｃｒ又はＣ
ｒ化合物による出現相を面積比で１０％以下としたこと
を特徴とする超硬合金であり、更に、該出現相が面積比
で１０％以下、且つ、該出現相の大きさが５μｍ以下で
あることを特徴とする超硬合金。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、高強度、高耐摩
耗性を持ち、優れた寿命を有する切削工具、耐摩工具で
あるエンドミル、ドリル、ロール等として用いられる、
Ｃｏ−Ｃｒ系の結合相を有する超硬合金に関する。
耗性を持ち、優れた寿命を有する切削工具、耐摩工具で
あるエンドミル、ドリル、ロール等として用いられる、
Ｃｏ−Ｃｒ系の結合相を有する超硬合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】Ｃｏ−Ｃｒ系の結合相を用いた超硬合金
は、先ず、微粒子を用いたエンドミル、ドリル、切削工
具チップ、せん断工具などとして広く用いられている
が、微粒系超硬合金を製造する際には、原料粉末として
微粒のＷＣ粉末を使用し、ＷＣ粒子の粒成長を抑制する
ためにＣｒを始めとして、Ｖ、Ｃｒ、Ｔａなどが粒成長
抑制材として用いられ、これらの粒成長抑制材は添加量
が多すぎると、合金の強度を損ねるため、粒成長を抑制
できる範囲で出来る限り少なく添加することが好ましい
とされている。次に、Ｃｏ−Ｃｒ系の結合相は、耐摩耗
性、特に、水分、ガス等の腐食性雰囲気や、温間、熱間
等の大気中で加熱された雰囲気で用いられるロール、プ
ランジャー等にも用いられている。このＣｒは、耐食
性、耐熱性等の向上を目的として添加されている。
は、先ず、微粒子を用いたエンドミル、ドリル、切削工
具チップ、せん断工具などとして広く用いられている
が、微粒系超硬合金を製造する際には、原料粉末として
微粒のＷＣ粉末を使用し、ＷＣ粒子の粒成長を抑制する
ためにＣｒを始めとして、Ｖ、Ｃｒ、Ｔａなどが粒成長
抑制材として用いられ、これらの粒成長抑制材は添加量
が多すぎると、合金の強度を損ねるため、粒成長を抑制
できる範囲で出来る限り少なく添加することが好ましい
とされている。次に、Ｃｏ−Ｃｒ系の結合相は、耐摩耗
性、特に、水分、ガス等の腐食性雰囲気や、温間、熱間
等の大気中で加熱された雰囲気で用いられるロール、プ
ランジャー等にも用いられている。このＣｒは、耐食
性、耐熱性等の向上を目的として添加されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前者の粒成長抑制材の
うち、Ｃｒは結合相であるＣｏ中にＷ、Ｃとともに固溶
する傾向があり、これにより液相焼結時の溶解析出を抑
制することができるため、ＷＣの粒成長を抑制する効果
がある。しかしその添加量に関しては、添加量が少なす
ぎると粒成長抑制効果が顕著ではなくなり、微粒超硬合
金の特徴である高い硬さを得ることが出来なくなる。ま
た、固溶限の上限付近では、強度が劣化し、耐欠損性、
耐折損性等工具として重要な特性が著しく低下する課題
がある。後者の耐食性、耐熱性も同様にＣｒは結合相で
あるＣｏ及び／又はＮｉ中にＷ、Ｃとともに固溶する傾
向があり、これにより液相焼結時の溶解析出を抑制する
ことができるため、ＷＣの粒成長を抑制し、球状のＷＣ
粒子とすることができ、耐衝撃性を改善している。しか
しながら、Ｃｏ及び／又はＮｉ−Ｃｒ結合相中のＣｒの
状況は、その一部は固溶しているものの、把握されてい
なく、更に、添加量による、その存在の状態も解明され
ていないのが現状である。
うち、Ｃｒは結合相であるＣｏ中にＷ、Ｃとともに固溶
する傾向があり、これにより液相焼結時の溶解析出を抑
制することができるため、ＷＣの粒成長を抑制する効果
がある。しかしその添加量に関しては、添加量が少なす
ぎると粒成長抑制効果が顕著ではなくなり、微粒超硬合
金の特徴である高い硬さを得ることが出来なくなる。ま
た、固溶限の上限付近では、強度が劣化し、耐欠損性、
耐折損性等工具として重要な特性が著しく低下する課題
がある。後者の耐食性、耐熱性も同様にＣｒは結合相で
あるＣｏ及び／又はＮｉ中にＷ、Ｃとともに固溶する傾
向があり、これにより液相焼結時の溶解析出を抑制する
ことができるため、ＷＣの粒成長を抑制し、球状のＷＣ
粒子とすることができ、耐衝撃性を改善している。しか
しながら、Ｃｏ及び／又はＮｉ−Ｃｒ結合相中のＣｒの
状況は、その一部は固溶しているものの、把握されてい
なく、更に、添加量による、その存在の状態も解明され
ていないのが現状である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明者らは、Ｃｏ−Ｃｒ系結合相の焼結後の存在に
付いて鋭意研究を行った結果、Ｃｏ−Ｃｒ系超硬合金の
破面をＸＭＡを用いて倍率１０００倍にてマッピング分
析したときに、検出されるＣｒ量が添加量以上に破面に
集積し存在することを見いだした。この破面でのＣｒの
集積した相を出現相と称し、面積比で表わす。本願発明
は、Ｃｏ−Ｃｒ系合金を結合相とする超硬合金におい
て、該合金の破壊試験後の破面を、ＸＭＡを用い、倍率
１０００倍にてマッピング分析したとき、Ｃｒ又はＣｒ
化合物による出現相を面積比で１０％以下としたことを
特徴とする超硬合金であり、更に、該出現相が面積比で
１０％以下、且つ、該出現相の大きさが５μｍ以下であ
ることを特徴とする超硬合金である。
め本発明者らは、Ｃｏ−Ｃｒ系結合相の焼結後の存在に
付いて鋭意研究を行った結果、Ｃｏ−Ｃｒ系超硬合金の
破面をＸＭＡを用いて倍率１０００倍にてマッピング分
析したときに、検出されるＣｒ量が添加量以上に破面に
集積し存在することを見いだした。この破面でのＣｒの
集積した相を出現相と称し、面積比で表わす。本願発明
は、Ｃｏ−Ｃｒ系合金を結合相とする超硬合金におい
て、該合金の破壊試験後の破面を、ＸＭＡを用い、倍率
１０００倍にてマッピング分析したとき、Ｃｒ又はＣｒ
化合物による出現相を面積比で１０％以下としたことを
特徴とする超硬合金であり、更に、該出現相が面積比で
１０％以下、且つ、該出現相の大きさが５μｍ以下であ
ることを特徴とする超硬合金である。
【０００５】本発明において、破面をＸＭＡを用いて倍
率１０００倍にてマッピング分析したときの出現相の面
積比を規定した理由は、出現相が、結合相であるＣｏ及
び／又はＮｉ相に置換する形態に生じるため、通常行わ
れている鏡面研磨面の分析方法では、その凝集体を捉え
ることが困難であるからである。超硬合金の破面は粒界
破壊が主体となるためＷＣ相の粒内ではなく、結合相内
又はＷＣ粒／結合相の界面となる。よって、破面を分析
することにより、結合相を置換する形態に生じる出現相
を捉えることが可能となるからである。次に、出現相の
寸法を５μｍ以下とした理由は、５μｍ未満の凝集体
は、面積比も小さく、強度におよぼす影響がほとんどな
く、また、出現相が増えると、５μｍを超えて集積する
ため、出現相の面積比で１０％以下とした。１０％を超
えると超硬合金の強度が急激に低下するからである。よ
り好ましくは、面積比で１０％以下である。尚、破壊試
験は、通常のＪＩＳ抗折力試験や破壊靱性値を測定する
方法等で実施したものでよい。以下、本発明を実施例に
より詳しく説明する。
率１０００倍にてマッピング分析したときの出現相の面
積比を規定した理由は、出現相が、結合相であるＣｏ及
び／又はＮｉ相に置換する形態に生じるため、通常行わ
れている鏡面研磨面の分析方法では、その凝集体を捉え
ることが困難であるからである。超硬合金の破面は粒界
破壊が主体となるためＷＣ相の粒内ではなく、結合相内
又はＷＣ粒／結合相の界面となる。よって、破面を分析
することにより、結合相を置換する形態に生じる出現相
を捉えることが可能となるからである。次に、出現相の
寸法を５μｍ以下とした理由は、５μｍ未満の凝集体
は、面積比も小さく、強度におよぼす影響がほとんどな
く、また、出現相が増えると、５μｍを超えて集積する
ため、出現相の面積比で１０％以下とした。１０％を超
えると超硬合金の強度が急激に低下するからである。よ
り好ましくは、面積比で１０％以下である。尚、破壊試
験は、通常のＪＩＳ抗折力試験や破壊靱性値を測定する
方法等で実施したものでよい。以下、本発明を実施例に
より詳しく説明する。
【０００６】
【実施例】（実施例１）原料粉末として、平均粒径０．
４μｍのＷＣ粉末、同約１μｍのＣｏ、ＶＣ、Ｃｒ３Ｃ
２各原料粉末を表１に示される最終組成が得られるよう
に配合し、（ＶＣ、Ｃｒ３Ｃ２はそれぞれＶ、Ｃｒ量に
換算して示す。）成形バインダーを含んだアルコール中
アトライターで１２時間混合した後、スプレードライで
造粒乾燥した。得られた造粒粉末を１００ＭＰａの圧力
でプレス成形して圧粉体とし、この圧粉体を１０Ｐａの
真空雰囲気中で焼結し、焼結体を得た。焼結においては
検討結果から最適と思われる温度を選定しいずれも焼結
時間は１時間とした出現相は焼結後の冷却速度が速いと
その量が減じるので、一部冷却過程で窒素ガスによる急
冷を実施した。
４μｍのＷＣ粉末、同約１μｍのＣｏ、ＶＣ、Ｃｒ３Ｃ
２各原料粉末を表１に示される最終組成が得られるよう
に配合し、（ＶＣ、Ｃｒ３Ｃ２はそれぞれＶ、Ｃｒ量に
換算して示す。）成形バインダーを含んだアルコール中
アトライターで１２時間混合した後、スプレードライで
造粒乾燥した。得られた造粒粉末を１００ＭＰａの圧力
でプレス成形して圧粉体とし、この圧粉体を１０Ｐａの
真空雰囲気中で焼結し、焼結体を得た。焼結においては
検討結果から最適と思われる温度を選定しいずれも焼結
時間は１時間とした出現相は焼結後の冷却速度が速いと
その量が減じるので、一部冷却過程で窒素ガスによる急
冷を実施した。
【０００７】
【表１】
【０００８】次に、これらの各焼結体を研削して４ｍｍ
×８ｍｍ×２４ｍｍのＪＩＳ抗折試験片を作成し、スパ
ン２０ｍｍで３点曲げによる抗折力を測定するととも
に、鏡面研磨し、画像処理により、ＷＣの平均粒径を求
め、更に、ロックウェルＡスケール硬さ（ＨＲＡ）を測
定した。また、抗折力試験測定後の破面をＸ線マイクロ
アナライザー（ＸＭＡ）で元素マッピングを行い出現相
の有無を調査した。これらの結果もまとめて表１に併記
する。
×８ｍｍ×２４ｍｍのＪＩＳ抗折試験片を作成し、スパ
ン２０ｍｍで３点曲げによる抗折力を測定するととも
に、鏡面研磨し、画像処理により、ＷＣの平均粒径を求
め、更に、ロックウェルＡスケール硬さ（ＨＲＡ）を測
定した。また、抗折力試験測定後の破面をＸ線マイクロ
アナライザー（ＸＭＡ）で元素マッピングを行い出現相
の有無を調査した。これらの結果もまとめて表１に併記
する。
【０００９】表１より、Ｃｒ添加量の増加に伴い、出現
相の面積比も増加するが、本発明例２、３では硬さ、抗
折力ともに満足する物性が得られ、更に、図１には、本
発明例３の試料をＸＭＡで元素マッピングした結果、出
現相（図１のマッピングでは白く表わされている。）が
点在している状態が確認できた。比較例１では、強度は
高いものの、成長した粒子が多く、ＷＣ粒径が大きくな
り、比較例４ではＣｒ添加量の増加に伴い出現相が増加
し、そのため強度が低下した。更に、本発明例５では、
Ｃｒの添加量は比較例４と同じであるが、急冷処理によ
り出現相の面積比を下げ、強度の向上が計れている。
相の面積比も増加するが、本発明例２、３では硬さ、抗
折力ともに満足する物性が得られ、更に、図１には、本
発明例３の試料をＸＭＡで元素マッピングした結果、出
現相（図１のマッピングでは白く表わされている。）が
点在している状態が確認できた。比較例１では、強度は
高いものの、成長した粒子が多く、ＷＣ粒径が大きくな
り、比較例４ではＣｒ添加量の増加に伴い出現相が増加
し、そのため強度が低下した。更に、本発明例５では、
Ｃｒの添加量は比較例４と同じであるが、急冷処理によ
り出現相の面積比を下げ、強度の向上が計れている。
【００１０】（実施例２）原料粉末として、平均粒径
０．６μｍのＷＣ粉末、同約１μｍのＣｏ、ＶＣ、Ｃｒ
３Ｃ２、ＴａＣ各原料粉末を表２に示される最終組成が
得られるように配合し、（ＶＣ、Ｃｒ３Ｃ２、ＴａＣは
それぞれＶ、Ｃｒ、Ｔａ量に換算して示す）、実施例１
と同様に製作し、物性等を測定した。その結果を表２に
示す。
０．６μｍのＷＣ粉末、同約１μｍのＣｏ、ＶＣ、Ｃｒ
３Ｃ２、ＴａＣ各原料粉末を表２に示される最終組成が
得られるように配合し、（ＶＣ、Ｃｒ３Ｃ２、ＴａＣは
それぞれＶ、Ｃｒ、Ｔａ量に換算して示す）、実施例１
と同様に製作し、物性等を測定した。その結果を表２に
示す。
【００１１】
【表２】
【００１２】表２より、本発明例７、８、９では、Ｃｒ
添加量の増加に伴い出現相の面積比は増加しているもの
の、ＷＣ粒径も制御され、硬さ、抗折力とも十分なもの
が得られた。更に、比較例６では、Ｃｒ添加なしのため
ＷＣの粒径が大きくなり、比較例１０では、Ｃｒ添加量
の増加に伴い出現相が増加し、そのため強度が低下し
た。更に、本発明例１１は、Ｃｒの添加量は比較例１０
と同じであるが、急冷処理により出現相の面積比を下
げ、強度の向上が計れている。
添加量の増加に伴い出現相の面積比は増加しているもの
の、ＷＣ粒径も制御され、硬さ、抗折力とも十分なもの
が得られた。更に、比較例６では、Ｃｒ添加なしのため
ＷＣの粒径が大きくなり、比較例１０では、Ｃｒ添加量
の増加に伴い出現相が増加し、そのため強度が低下し
た。更に、本発明例１１は、Ｃｒの添加量は比較例１０
と同じであるが、急冷処理により出現相の面積比を下
げ、強度の向上が計れている。
【００１３】
【発明の効果】以上述べたことから、本発明を適用する
ことにより、出現相の面積比を制限することにより、粒
成長を十分に抑制し高硬度を有し、高い抗折強度を有す
るもので、エンドミル、ドリル、切削工具チップ、ロー
ルなどに用いた場合に優れた性能を発揮し、工具の長寿
命化を図ることが可能となった。
ことにより、出現相の面積比を制限することにより、粒
成長を十分に抑制し高硬度を有し、高い抗折強度を有す
るもので、エンドミル、ドリル、切削工具チップ、ロー
ルなどに用いた場合に優れた性能を発揮し、工具の長寿
命化を図ることが可能となった。
【図１】図１は、本発明例の破面をＸＭＡで元素マッピ
ングした結果を示す。
ングした結果を示す。
Claims (4)
- 【請求項１】Ｃｏ−Ｃｒ系合金を結合相とする超硬合金
において、該合金の破壊試験後の破面を、ＸＭＡを用
い、倍率１０００倍にてマッピング分析したとき、Ｃｒ
又はＣｒ化合物の出現相が面積比で１０％以下としたこ
とを特徴とする超硬合金。 - 【請求項２】Ｃｏ−Ｃｒ系合金を結合相とする超硬合金
において、該合金の破壊試験後の破面を、ＸＭＡを用
い、倍率１０００倍にてマッピング分析したとき、Ｃｒ
又はＣｒ化合物の出現相が面積比で１０％以下、且つ、
該出現相の大きさが５μｍ以下であることを特徴とする
超硬合金。 - 【請求項３】請求項１乃至２記載の超硬合金において、
該出現相の面積比を、出現相の面積比で５％以下とした
ことを特徴とする超硬合金。 - 【請求項４】請求項１乃至３記載の超硬合金において、
該超硬合金が平均粒径１μｍ以下のＷＣからなることを
特徴とする超硬合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001401395A JP2003193169A (ja) | 2001-12-28 | 2001-12-28 | 超硬合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001401395A JP2003193169A (ja) | 2001-12-28 | 2001-12-28 | 超硬合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003193169A true JP2003193169A (ja) | 2003-07-09 |
| JP2003193169A5 JP2003193169A5 (ja) | 2005-06-30 |
Family
ID=27605396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001401395A Withdrawn JP2003193169A (ja) | 2001-12-28 | 2001-12-28 | 超硬合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003193169A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103710604A (zh) * | 2013-12-27 | 2014-04-09 | 株洲硬质合金集团有限公司 | 一种硬质合金、制备方法及其应用 |
| CN106521214A (zh) * | 2017-01-04 | 2017-03-22 | 东莞宜安科技股份有限公司 | 一种复合金属陶瓷及其应用 |
-
2001
- 2001-12-28 JP JP2001401395A patent/JP2003193169A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103710604A (zh) * | 2013-12-27 | 2014-04-09 | 株洲硬质合金集团有限公司 | 一种硬质合金、制备方法及其应用 |
| CN103710604B (zh) * | 2013-12-27 | 2015-11-18 | 株洲硬质合金集团有限公司 | 一种硬质合金、制备方法及其应用 |
| CN106521214A (zh) * | 2017-01-04 | 2017-03-22 | 东莞宜安科技股份有限公司 | 一种复合金属陶瓷及其应用 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20041018 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20041018 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20071226 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Effective date: 20080207 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 |