JP2003306738A - 強靭性超硬合金 - Google Patents
強靭性超硬合金Info
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- JP2003306738A JP2003306738A JP2002113363A JP2002113363A JP2003306738A JP 2003306738 A JP2003306738 A JP 2003306738A JP 2002113363 A JP2002113363 A JP 2002113363A JP 2002113363 A JP2002113363 A JP 2002113363A JP 2003306738 A JP2003306738 A JP 2003306738A
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- tough
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 超硬合金に関し、特に１．０μｍ以下の平均
粒径を有するＷＣを含有する強靭な超硬合金の強靭すな
わち充分な硬さと充分な靭性を併せ持つ超硬合金を提供
する。 【解決手段】第１の発明として、少なくともＣｏ及び／
又はＮｉを含む金属結合相並びにＷＣ相を有する超硬合
金であり、前記Ｃｏ及び／又はＮｉ：３〜２５％、１．
０％＞Ｖ＞０．３％、Ｃｒ＜０．３％、より望ましくは
＜０．２％、Ｔａ及び／又はＮｂ＜０．５％、残部がＷ
Ｃ及び不可避不純物からなる組成を有し、且つ、上記金
属結合相と上記ＷＣ相の粒界にＶを含む炭化物を第３相
として含有することを特徴とする強靭性超硬合金であ
り、更に、第２の発明として、上記に０．００１＜Ｒｕ
／（Ｃｏ＋Ｎｉ）＜０．１含む強靱性超硬合金である。
粒径を有するＷＣを含有する強靭な超硬合金の強靭すな
わち充分な硬さと充分な靭性を併せ持つ超硬合金を提供
する。 【解決手段】第１の発明として、少なくともＣｏ及び／
又はＮｉを含む金属結合相並びにＷＣ相を有する超硬合
金であり、前記Ｃｏ及び／又はＮｉ：３〜２５％、１．
０％＞Ｖ＞０．３％、Ｃｒ＜０．３％、より望ましくは
＜０．２％、Ｔａ及び／又はＮｂ＜０．５％、残部がＷ
Ｃ及び不可避不純物からなる組成を有し、且つ、上記金
属結合相と上記ＷＣ相の粒界にＶを含む炭化物を第３相
として含有することを特徴とする強靭性超硬合金であ
り、更に、第２の発明として、上記に０．００１＜Ｒｕ
／（Ｃｏ＋Ｎｉ）＜０．１含む強靱性超硬合金である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超硬合金に関し、
特に１．０μｍ以下の平均粒径を有するＷＣを含有する
強靭な超硬合金に関する。
特に１．０μｍ以下の平均粒径を有するＷＣを含有する
強靭な超硬合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】０．１μｍ以下の微細な平均粒径を有す
るＷＣを含有する強靭な超硬合金は、従来から粒成長抑
制効果を有するＣｒ、Ｖ、Ｔａ等が１種又は２種以上含
有されることは良く知られている。例えば、特許３０１
０８５９号公報、特開２０００−７１２号公報等には、
Ｃｒ＋Ｖ添加の３相合金が提示されている。また、特開
平０４−４６５３８号公報にはＣｒ、Ｖ、Ｔａの３種の
添加が提示されている。
るＷＣを含有する強靭な超硬合金は、従来から粒成長抑
制効果を有するＣｒ、Ｖ、Ｔａ等が１種又は２種以上含
有されることは良く知られている。例えば、特許３０１
０８５９号公報、特開２０００−７１２号公報等には、
Ｃｒ＋Ｖ添加の３相合金が提示されている。また、特開
平０４−４６５３８号公報にはＣｒ、Ｖ、Ｔａの３種の
添加が提示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】最近の加工分野におけ
る高速加工、高能率加工、超ミクロ加工に供する場合に
は必ずしも満足のいく材料特性を持っているとは云えな
い。例えば、極小径ドリルでプリント基板に７０μｍの
径の穴を搾けると従来の超硬合金を素材としたものでは
折損が頻繁に生じ、生産上大きな支障をきたすなどの課
題があった。
る高速加工、高能率加工、超ミクロ加工に供する場合に
は必ずしも満足のいく材料特性を持っているとは云えな
い。例えば、極小径ドリルでプリント基板に７０μｍの
径の穴を搾けると従来の超硬合金を素材としたものでは
折損が頻繁に生じ、生産上大きな支障をきたすなどの課
題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、強
靭すなわち充分な硬さと充分な靭性を併せ持つ超硬合金
を求めて鋭意検討した結果、第１の発明として、少なく
ともＣｏ及び／又はＮｉを含む金属結合相並びにＷＣ相
を有する超硬合金であり、前記Ｃｏ及び／又はＮｉ：３
〜２５％、１．０％＞Ｖ＞０．３％、Ｃｒ＜０．３％、
より望ましくは＜０．２％、Ｔａ及び／又はＮｂ＜０．
５％、残部がＷＣ及び不可避不純物からなる組成を有
し、且つ、上記金属結合相と上記ＷＣ相の粒界にＶを含
む炭化物を第３相として含有することを特徴とする強靭
性超硬合金であり、更に、第２の発明として、少なくと
もＣｏ及び／又はＮｉを含む金属結合相並びにＷＣ相を
有する超硬合金であり、前記Ｃｏ及び／又はＮｉ：３〜
２５％、１．０％＞Ｖ＞０．３％、Ｃｒ＜０．３％、よ
り望ましくは＜０．２％、Ｔａ及び／又はＮｂ＜０．５
％、０．００１＜Ｒｕ／（Ｃｏ＋Ｎｉ）＜０．１、残部
がＷＣ及び不可避不純物からなる組成を有することを特
徴とする強靭性超硬合金である。
靭すなわち充分な硬さと充分な靭性を併せ持つ超硬合金
を求めて鋭意検討した結果、第１の発明として、少なく
ともＣｏ及び／又はＮｉを含む金属結合相並びにＷＣ相
を有する超硬合金であり、前記Ｃｏ及び／又はＮｉ：３
〜２５％、１．０％＞Ｖ＞０．３％、Ｃｒ＜０．３％、
より望ましくは＜０．２％、Ｔａ及び／又はＮｂ＜０．
５％、残部がＷＣ及び不可避不純物からなる組成を有
し、且つ、上記金属結合相と上記ＷＣ相の粒界にＶを含
む炭化物を第３相として含有することを特徴とする強靭
性超硬合金であり、更に、第２の発明として、少なくと
もＣｏ及び／又はＮｉを含む金属結合相並びにＷＣ相を
有する超硬合金であり、前記Ｃｏ及び／又はＮｉ：３〜
２５％、１．０％＞Ｖ＞０．３％、Ｃｒ＜０．３％、よ
り望ましくは＜０．２％、Ｔａ及び／又はＮｂ＜０．５
％、０．００１＜Ｒｕ／（Ｃｏ＋Ｎｉ）＜０．１、残部
がＷＣ及び不可避不純物からなる組成を有することを特
徴とする強靭性超硬合金である。
【０００５】
【発明の実施の形態】実施の態様として、第１、第２の
発明とも、前記Ｃｏ及び／又はＮｉの０．０１〜０．１
の範囲でＳｉに置き換えても良く、更に、前記金属結合
相とＷＣの粒界の全部又は一部にＶが富化した第３相の
薄層が存在させても良い。
発明とも、前記Ｃｏ及び／又はＮｉの０．０１〜０．１
の範囲でＳｉに置き換えても良く、更に、前記金属結合
相とＷＣの粒界の全部又は一部にＶが富化した第３相の
薄層が存在させても良い。
【０００６】第１、第２の発明における各構成元素の限
定範囲とその理由は、Ｃｏ及び／又はＮｉは、３〜２５
％に限定する。３％未満では充分な靭性が得られず、実
用に供し得ない。２５％を超えると硬さが低下し充分な
使用時間が得られない。耐蝕など特別な用途に対しては
Ｃｏの一部又は全部をＮｉに置き換えて良い。Ｃｒは
０．３％未満、より望ましくは０．２％未満とする。Ｃ
ｒはＣｏ中に固溶して、金属結合相を強化すると共に耐
蝕性を付与する。また、粒成長抑制の効果も合わせ持
つ。しかし、０．３％を超えると結合相を脆化させる傾
向にあるため０．３％未満に限定する。０．２％未満は
脆化がほぼ認められず、より望ましい。Ｖは、０．３％
を超え１．０％未満とする。０．３％以下では充分な粒
成長抑制効果が得られず本発明の趣旨に反する。１．０
％以上では抗折力が低下し、本発明の趣旨に反する。Ｔ
ａは粒成長抑制効果があり、結果として強靭化に寄与す
る。その添加量は０．５％未満とする。０．５を超える
と靭性が低下する。Ｔａの一部又は全部をＮｂで置換し
ても良い。
定範囲とその理由は、Ｃｏ及び／又はＮｉは、３〜２５
％に限定する。３％未満では充分な靭性が得られず、実
用に供し得ない。２５％を超えると硬さが低下し充分な
使用時間が得られない。耐蝕など特別な用途に対しては
Ｃｏの一部又は全部をＮｉに置き換えて良い。Ｃｒは
０．３％未満、より望ましくは０．２％未満とする。Ｃ
ｒはＣｏ中に固溶して、金属結合相を強化すると共に耐
蝕性を付与する。また、粒成長抑制の効果も合わせ持
つ。しかし、０．３％を超えると結合相を脆化させる傾
向にあるため０．３％未満に限定する。０．２％未満は
脆化がほぼ認められず、より望ましい。Ｖは、０．３％
を超え１．０％未満とする。０．３％以下では充分な粒
成長抑制効果が得られず本発明の趣旨に反する。１．０
％以上では抗折力が低下し、本発明の趣旨に反する。Ｔ
ａは粒成長抑制効果があり、結果として強靭化に寄与す
る。その添加量は０．５％未満とする。０．５を超える
と靭性が低下する。Ｔａの一部又は全部をＮｂで置換し
ても良い。
【０００７】次に、第２の発明に用いたＲｕは、耐蝕
性、耐熱性、靭性の向上に顕著な効果があることを見出
した。その添加量は、０．００１＜Ｒｕ／（Ｃｏ＋Ｎ
ｉ）＜０．１の範囲とした。０．００１未満では効果が
把握できず、０．００１以上と０．１付近でその効果が
飽和するため０．１以上は除外した。
性、耐熱性、靭性の向上に顕著な効果があることを見出
した。その添加量は、０．００１＜Ｒｕ／（Ｃｏ＋Ｎ
ｉ）＜０．１の範囲とした。０．００１未満では効果が
把握できず、０．００１以上と０．１付近でその効果が
飽和するため０．１以上は除外した。
【０００８】更に、Ｓｉは耐蝕性、耐酸化性、粒成長抑
制効果の向上に加えてＷＣの分散を良化させ、その結
果、靭性の向上に効果を発揮する。その添加量はＣｏ＋
Ｎｉに対し０．００１以上０．１未満に規定する。０．
００１未満では効果が把握できないため０．００１以上
とする。０．１付近でその効果が飽和するため０．１以
上は除外した。
制効果の向上に加えてＷＣの分散を良化させ、その結
果、靭性の向上に効果を発揮する。その添加量はＣｏ＋
Ｎｉに対し０．００１以上０．１未満に規定する。０．
００１未満では効果が把握できないため０．００１以上
とする。０．１付近でその効果が飽和するため０．１以
上は除外した。
【０００９】Ｖは顕著な粒成長抑制効果を有するが、そ
の効果を充分効果的にするにはその存在形態と深く関
る。ＷＣとＣｏの界面にＶを含んだ薄層として存在する
とその抑制効果が助長され、結果として強靭化が著しく
なる。また、その場合ＷＣとＣｏの界面が階段状となる
ことが観察され、それが界面強度の向上を招き、結果と
して靭性向上につながる。
の効果を充分効果的にするにはその存在形態と深く関
る。ＷＣとＣｏの界面にＶを含んだ薄層として存在する
とその抑制効果が助長され、結果として強靭化が著しく
なる。また、その場合ＷＣとＣｏの界面が階段状となる
ことが観察され、それが界面強度の向上を招き、結果と
して靭性向上につながる。
【００１０】超硬合金は基本組成はＷＣ＋Ｃｏでそれに
第３の元素を添加すると往々にして靭性の低下を招く。
そのため添加については細かい配慮が必要で、例えばＶ
＞Ｃｒを配慮したりＶ＋Ｃｒの対Ｃｏ比を０．０７以上
とするとより強靭化が期待できる。
第３の元素を添加すると往々にして靭性の低下を招く。
そのため添加については細かい配慮が必要で、例えばＶ
＞Ｃｒを配慮したりＶ＋Ｃｒの対Ｃｏ比を０．０７以上
とするとより強靭化が期待できる。
【００１１】（実施例）表１に示す比率で各原料粉末を
秤量し、成形バインダーを１重量％加え、アトライター
を用いてアルコール中で３時間混合した。混合後スプレ
ードライヤで造粒乾燥後プレス成形し、炉内に装入し焼
結した。該焼結体をＪＩＳ規格に基づいて抗折力と硬さ
を測定した。また、ビッカース硬さ計を用いて試料表面
に圧痕を形成し、その四隅から生じるクラックの長さか
ら破壊靭性値を求めた。第３相の有無についてはＴＥＭ
観察とＴＥＭ／ＥＤＸ分析を行い確認した。
秤量し、成形バインダーを１重量％加え、アトライター
を用いてアルコール中で３時間混合した。混合後スプレ
ードライヤで造粒乾燥後プレス成形し、炉内に装入し焼
結した。該焼結体をＪＩＳ規格に基づいて抗折力と硬さ
を測定した。また、ビッカース硬さ計を用いて試料表面
に圧痕を形成し、その四隅から生じるクラックの長さか
ら破壊靭性値を求めた。第３相の有無についてはＴＥＭ
観察とＴＥＭ／ＥＤＸ分析を行い確認した。
【００１２】
【表１】
【００１３】表１より、第１の発明として、本発明例
１、３、５、７は、高い抗折強度３０００ＭＰａ以上が
得られ、硬さも９３．０以上のバランスの良い超硬合金
となるのに対し、比較例８、９では、抗折強度が低い、
又は、硬さが低くなった。次に、Ｖ量を変化させた本発
明例１０〜１３では、硬さの向上に対し、抗折強度、破
壊靱性値共に、本発明例１２のＶ：０．８％、Ｃｒ：
０．１６％、Ｔａ：０．１％で最大を示し、更に添加量
が増やした比較例１４では、抗折強度に低下が見られ
た。更に、Ｔａの添加量を上限まで増やした本発明例１
６では抗折強度、破壊靱性値とも満足のいく値である
が、Ｔａ量が上限を超えた比較例１７では、ＴａＣの斑
状相が現われ、抗折強度が大幅に低下した。本発明例１
９はＳｉを０．５２％添加した例で、Ｓｉを添加するこ
とにより強度の向上が図れるが、比較例２０の様にＳｉ
量が多くなると、抗折強度が低下する。
１、３、５、７は、高い抗折強度３０００ＭＰａ以上が
得られ、硬さも９３．０以上のバランスの良い超硬合金
となるのに対し、比較例８、９では、抗折強度が低い、
又は、硬さが低くなった。次に、Ｖ量を変化させた本発
明例１０〜１３では、硬さの向上に対し、抗折強度、破
壊靱性値共に、本発明例１２のＶ：０．８％、Ｃｒ：
０．１６％、Ｔａ：０．１％で最大を示し、更に添加量
が増やした比較例１４では、抗折強度に低下が見られ
た。更に、Ｔａの添加量を上限まで増やした本発明例１
６では抗折強度、破壊靱性値とも満足のいく値である
が、Ｔａ量が上限を超えた比較例１７では、ＴａＣの斑
状相が現われ、抗折強度が大幅に低下した。本発明例１
９はＳｉを０．５２％添加した例で、Ｓｉを添加するこ
とにより強度の向上が図れるが、比較例２０の様にＳｉ
量が多くなると、抗折強度が低下する。
【００１４】Ｒｕを添加する第２の発明の実施例は、同
表１より、Ｒｕ／（Ｃｏ＋Ｎｉ）比を０．０８で試験し
た、本発明例２、４、６は、高い抗折強度３０００ＭＰ
ａ以上が得られ、硬さも９３．０以上のバランスの良い
超硬合金となるのに対し、比較例１８のＲｕ／（Ｃｏ＋
Ｎｉ）比０．１では、抗折強度が極度に低下した。
表１より、Ｒｕ／（Ｃｏ＋Ｎｉ）比を０．０８で試験し
た、本発明例２、４、６は、高い抗折強度３０００ＭＰ
ａ以上が得られ、硬さも９３．０以上のバランスの良い
超硬合金となるのに対し、比較例１８のＲｕ／（Ｃｏ＋
Ｎｉ）比０．１では、抗折強度が極度に低下した。
【００１５】
【発明の効果】上記のように、本発明例は、金属結合相
量と添加するＣｒ、Ｖ、Ｔａ及び上記金属結合相とＷＣ
相の粒界にＶを含む炭化物を第３相として含有させるこ
とにより、抗折強度、破壊靱性値及び硬さが向上した超
硬合金が得られた。
量と添加するＣｒ、Ｖ、Ｔａ及び上記金属結合相とＷＣ
相の粒界にＶを含む炭化物を第３相として含有させるこ
とにより、抗折強度、破壊靱性値及び硬さが向上した超
硬合金が得られた。
Claims (5)
- 【請求項１】 少なくともＣｏ及び／又はＮｉを含む金
属結合相並びにＷＣ相を有する超硬合金であり、前記Ｃ
ｏ及び／又はＮｉ：３〜２５％、１．０％＞Ｖ＞０．３
％、Ｃｒ＜０．３％、Ｔａ及び／又はＮｂ＜０．５％、
残部がＷＣ及び不可避不純物からなる組成を有し、且
つ、上記金属結合相と上記ＷＣ相の粒界にＶを含む炭化
物を第３相として含有することを特徴とする強靭性超硬
合金。 - 【請求項２】 少なくともＣｏ及び／又はＮｉを含む金
属結合相並びにＷＣ相を有する超硬合金であり、前記Ｃ
ｏ及び／又はＮｉ：３〜２５％、１．０％＞Ｖ＞０．３
％、Ｃｒ＜０．３％、Ｔａ及び／又はＮｂ＜０．５％、
０．００１＜Ｒｕ／（Ｃｏ＋Ｎｉ）＜０．１、残部がＷ
Ｃ及び不可避不純物からなる組成を有することを特徴と
する強靭性超硬合金。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の強靭性超硬合金お
いて、前記Ｃｒ＜０．２％としたことを特徴とする強靭
性超硬合金。 - 【請求項４】 請求項１又は２記載の強靭性超硬合金お
いて、前記Ｃｏ及び／又はＮｉの０．０１〜０．１の範
囲でＳｉに置き換えたことを特徴とする強靭性超硬合
金。 - 【請求項５】 請求項２乃至４記載の強靭性超硬合金に
おいて、前記金属結合相とＷＣの粒界の全部又は一部に
Ｖが富化した第３相の薄層が存在することを特徴とする
強靭超硬合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002113363A JP2003306738A (ja) | 2002-04-16 | 2002-04-16 | 強靭性超硬合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002113363A JP2003306738A (ja) | 2002-04-16 | 2002-04-16 | 強靭性超硬合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003306738A true JP2003306738A (ja) | 2003-10-31 |
Family
ID=29395570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002113363A Pending JP2003306738A (ja) | 2002-04-16 | 2002-04-16 | 強靭性超硬合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003306738A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011167777A (ja) * | 2010-02-16 | 2011-09-01 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | ドリルとその製造方法 |
| JP2011167776A (ja) * | 2010-02-16 | 2011-09-01 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | ドリルとその製造方法 |
| WO2012018063A1 (ja) * | 2010-08-04 | 2012-02-09 | 株式会社タンガロイ | 被覆工具 |
-
2002
- 2002-04-16 JP JP2002113363A patent/JP2003306738A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011167777A (ja) * | 2010-02-16 | 2011-09-01 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | ドリルとその製造方法 |
| JP2011167776A (ja) * | 2010-02-16 | 2011-09-01 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | ドリルとその製造方法 |
| WO2012018063A1 (ja) * | 2010-08-04 | 2012-02-09 | 株式会社タンガロイ | 被覆工具 |
| JPWO2012018063A1 (ja) * | 2010-08-04 | 2013-10-03 | 株式会社タンガロイ | 被覆工具 |
| JP5527415B2 (ja) * | 2010-08-04 | 2014-06-18 | 株式会社タンガロイ | 被覆工具 |
| US8882870B2 (en) | 2010-08-04 | 2014-11-11 | Tungaloy Corporation | Coated tool |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20060915 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20061113 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080404 |