JP2008522027A - 勾配形成元素としてバナジウムを用いた焼結超硬合金 - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、磁性%Coは磁性Coのwt%であり、wt%Coは超硬合金中のCoのwt%である。
◆ 3〜20wt%のCo、70〜92wt%のWC、1〜15wt%のVを炭化物、窒化物、または炭窒化物として、炭化物としてTiを1wt%未満、4a族および5a族の立方晶炭化物形成元素でバナジウムおよびチタン以外の元素を4a族および5a族の元素の総量が1〜15wt%となる量で、含む組成の粉末混合物を準備する工程、
◆ 上記粉末混合物を加圧成形して所望の形状および寸法のボディにする工程、
◆ 上記のボディを、窒素中、部分的に窒素中、または真空中または不活性雰囲気中で焼結することにより、所望の結合相富化表面層および所望のCW比を有する基材を形成する工程、
◆ 従来の方法で刃先を35〜70μmに丸め、そして清浄化する工程、および
◆ 上記ボディに従来の耐摩耗被膜を付与し、そして任意にブラッシングまたはブラスティングのような従来の後処理を施す工程。
本発明による2種類の合金A、Bを以下のように作製した。
表1に示す原材料1,2,4,7を用いて、10wt%Co、3.6wt%V((V,W)Cとして添加)、5.6wt%Ta(TaCとして添加)、残部WC(焼結粒径1.6μm)から成る組成の粉末を作製した。CW比は0.85であった。型式CNMG120408−PMのインサートとして加圧成形および焼結を行った。焼結は、合金を窒化するために、T=1380℃まではPN2=250mbarにて行った。1380℃から焼結温度であるT=1450℃までは40mbarArの不活性雰囲気中で行った。
表1に示す原材料2,4,6,7,8を用いて、5.48wt%Co、2.7wt%V((V,W)Cとして添加)、3.3wt%Ta(TaCとして添加)、2.06wt%Nb、残部WC(焼結粒径2.1μm)から成る組成の粉末を作製した。CW比は0.83であった。
切削試験で合金Bと対比するために、下記組成で型式CNMG120408−PMの市販の切削インサートを用いた。
切削試験で合金Bと対比するために、下記組成で型式CNMG120408−PMの市販の切削インサートを用いた。
合金Bおよび合金Cのインサートについて、100×100mmの角材を直径60mmの丸棒に加工する冷却剤を用いた長手方向旋削を行って、熱亀裂の発生を比較した。
切削データ:
切削速度=200m/min
切削深さ=3.0mm
送り=0.30mm/rev
図3に、2分旋削後のインサートの刃先の外観を倍率40倍の写真で示す。白色の部分は熱割れの発生により被膜が剥離した部分である。インサートBはインサートCに比べて耐熱割れ性が遥かに優れていることが分かる。
合金Aおよび合金Dのインサートについて、実施例2と同じ旋削を行って、下記の切削条件にて熱亀裂の発生を比較した。
切削深さ=2.0mm
送り=0.30mm/rev
図4に、2分旋削後のインサートの刃先の外観を倍率40倍の写真で示す。白色の部分は熱割れの発生により被膜が剥離した部分である。インサートAはインサートDに比べて耐熱割れ性が遥かに優れていることが分かる。
合金Bおよび合金Cのインサートについて、ボールベアリング鋼SKF25Bを冷却剤を用いて長手方向に旋削し、側面摩耗に対する耐性を比較した。
切削速度=240m/min
切削深さ=2.0mm
送り=0.35mm/rev
工具寿命判定基準:側面摩耗≧0.3mm
インサートB:18min
インサートC:16min
インサートBはインサートCに比べて耐側面摩耗性が僅かに良好である。
合金Aおよび合金Dのインサートについて、ボールベアリング鋼SKF25Bを冷却剤を用いて長手方向に旋削し、側面摩耗に対する耐性を比較した。
切削速度=200m/min
切削深さ=2.0mm
送り=0.28mm/rev
工具寿命判定基準:側面摩耗≧0.3mm
インサートA:28min
インサートD:21min
実施例3および実施例4の結果から、V添加によって耐熱特性が従来のインサートよりも向上することが分かる。実施例4および実施例5の結果から、側面摩耗に対する耐性は、市販合金と同等または若干優れていることが分かる。
Claims (11)
- 超硬合金基材と被膜とから成る被膜付き切削工具インサートであって、該基材がWCと、結合相と、立方晶相とを含み、立方晶相が実質的に存在せず結合相が富化している表面層を備えた被膜付き切削工具インサートにおいて、
上記基材が、3〜20wt%のコバルト、1〜15wt%のバナジウム、1wt%未満のチタン、4a族および/または5a族の元素の添加総量が1〜15wt%となる量の、4a族および/または5a族のバナジウムおよびチタン以外の立方晶形成元素、および70〜92wt%のWCを含み、WCの焼結平均粒径が1.5μmより大であることを特徴とする被膜付き切削工具インサート。 - 請求項1において、上記基材が4〜15wt%のコバルトを含むことを特徴とする被膜付き切削工具インサート。
- 請求項2において、上記基材が5〜13wt%のコバルトを含むことを特徴とする被膜付き切削工具インサート。
- 請求項1から3までのいずれか1項において、上記基材が2〜8wt%のバナジウムを含むことを特徴とする被膜付き切削工具インサート。
- 請求項1から4までのいずれか1項において、4a族および5a族の、バナジウムおよびその他の元素の添加総量が2〜10wt%であることを特徴とする被膜付き切削工具インサート。
- 請求項1から4までのいずれか1項において、上記基材が70〜90wt%のWCを含むことを特徴とする被膜付き切削工具インサート。
- 請求項1から5までのいずれか1項において、上記基材が、4wt%未満、望ましくは0.2〜3wt%のニオブ、10wt%未満、望ましくは1〜8wt%のタンタルを含むことを特徴とする被膜付き切削工具インサート。
- 請求項1から6までのいずれか1項において、上記基材が、4〜15wt%のコバルト、0.2〜10wt%のバナジウム、0.2〜6wt%のタンタルを含み、バナジウム、タンタル、ニオブ、ハフニウムの添加総量が2〜10wt%であり、残部が70〜95wt%のWCであることを特徴とする被膜付き切削工具インサート。
- 請求項1から7までのいずれか1項において、結合相富化表面層の厚さが50μm未満、望ましくは10〜35μmであることを特徴とする被膜付き切削工具インサート。
- 請求項1から8までのいずれか1項において、上記結合相の添加量が、CW比0.78〜0.95、望ましくは0.80〜0.92に対応していることを特徴とする被膜付き切削工具インサート。
- 超硬合金基材と被膜とから成る被膜付き切削工具インサートの製造方法であって、該基材がWCと、結合相と、立方晶相とを含み、立方晶相が実質的に存在せず結合相が富化している表面層を備えた被膜付き切削工具インサートの製造方法において、
3〜20wt%のコバルト、70〜92wt%のWC、1〜15wt%の、炭化物、窒化物または炭窒化物としてのバナジウム、1wt%未満の、炭化物としてのチタン、4a族および/または5a族の元素の添加総量が1〜15wt%となる量の、4a族および/または5a族のバナジウムおよびチタン以外の立方晶形成元素から成る組成の粉末混合物を用意する工程、
上記粉末混合物を加圧成形して所望の形状および寸法のボディにする工程、
上記ボディを、窒素中、部分的に窒素中、または真空中または不活性雰囲気中で焼結することにより、所望の結合相富化表面層と所望のCW比とを有する切削工具インサートを形成する工程、および
上記ボディに従来の耐摩耗被膜を付与し、任意にブラッシングおよびブラスティングのような従来の後処理を施す工程
を特徴とする被膜付き切削工具インサートの製造方法。
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