JP2015150652A - 超硬工具用基材及び超硬工具、並びに超硬工具用基材及び超硬工具の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】超硬工具用基材の製造方法は、炭化タングステン粉末を含む金属炭化物粉末と、コバルト粉末と、チタン粉末及びアルミニウム粉末の少なくとも一方とを混合して混合物を得る工程(ステップS1−1)と、混合物を焼結する工程(ステップS1−2)とを備える。金属炭化物粉末及びコバルト粉末の合計100質量部に対して、チタン粉末及びアルミニウム粉末の合計が3.0〜7.0質量部である。
【選択図】図2
Description
図1は、本発明の第1の実施形態による超硬工具1の表面の構成を模式的に示す断面図である。超硬工具1は、超硬工具用基材10を備えている。超硬工具基材10の表層には、窒素拡散層10aが形成されている。
図2は、超硬工具1の製造方法の一例を示すフロー図である。本実施形態による超硬工具1の製造方法は、超硬工具用基材10を製造する工程(ステップS1)と、超硬工具用基材10を窒化処理する窒化処理工程(ステップS2)とを備えている。
図3は、本発明の第2の実施形態による超硬工具2の表面の構成を模式的に示す断面図である。超硬工具1は、超硬工具用基材10と、超硬工具用基材10の窒素拡散層10aの上に形成された保護膜20を備えている。
図4は、超硬工具2の製造方法の一例を示すフロー図である。本実施形態による超硬工具2の製造方法は、超硬工具用基材を製造する工程(ステップS1)と、窒化処理工程(ステップS2)と、保護膜形成工程(ステップS3)とを備えている。超硬工具用基材を製造する工程(ステップS1)及び窒化処理工程(ステップS2)は第1の実施形態と同じであるため、説明を省略する。
炭化タングステン粉末、炭化チタン粉末、炭化タンタル粉末、及びコバルト粉末を、質量割合で85:3:2:10となるように秤量した。さらに、炭化タングステン粉末、炭化チタン粉末、炭化タンタル粉末、及びコバルト粉末の合計100質量部に対して、チタン粉末及びアルミニウム粉末をそれぞれ0.0〜5.0質量部の範囲で変えて準備した。これらの原料粉末を、乾式ボールミルで12時間混合した。
製造した超硬工具用基材のそれぞれを、500〜550℃で60分、窒素或いはアンモニアガス雰囲気中で熱処理する窒化処理を実施して、超硬工具を製造した。
製造した超硬工具のそれぞれのビッカース硬度Hvを測定した。試験荷重は1.0kgfとした。ビッカース硬度Hvが2000以上になることを目標とした。
保護膜を形成した超硬工具のそれぞれの摩擦係数μを測定した。具体的には、バウデン式滑り試験機を使用し、荷重5N、室温、速度4mm/秒で直径5mmの高炭素クロム鋼軸受材料、例えば、SUJ2製の鋼球を摺動させて測定した。摩擦係数μが0.30以下になることを目標とした。
保護膜を形成した超硬工具のそれぞれの表面粗さRaを測定した。具体的には、ミツトヨ製、SurfScan;SV−600型を使用し、触針(ダイアモンド製針、外径25μm)で保護膜形成後の任意表面を10mm長で走査し、JIS B0601−1994に定める算術平均粗さRaを測定した。表面粗さRaが0.40以下になることを目標とした。
保護膜を形成した超硬工具のそれぞれの密着力F(N)を測定した。具体的には、CSEM社製REVETEST型スクラッチ式試験機を使用し、外径0.2mm、先端角120°のダイアモンド針を、走査速度10mm/分、荷重速度100N/分、最大荷重105Nで走査し、下地が露出した時点(光学顕微鏡で判別)又は先端針が異常機械震動(AE信号)を検知した時点の荷重値を密着力とした。密着力が100N以上になることを目標とした。
測定結果を表1に示す。
Claims (6)
- 炭化タングステン粉末を含む金属炭化物粉末と、コバルト粉末と、チタン粉末及びアルミニウム粉末の少なくとも一方とを混合して混合物を得る工程と、
前記混合物を焼結する工程とを備え、
前記金属炭化物粉末及び前記コバルト粉末の合計100質量部に対して、前記チタン粉末及び前記アルミニウム粉末の合計が3.0〜7.0質量部である、超硬工具用基材の製造方法。 - 炭化タングステン粉末を含む金属炭化物粉末と、コバルト粉末と、チタン粉末及びアルミニウム粉末の少なくとも一方とを混合して混合物を得る工程と、
前記混合物を焼結して超硬工具用基材を得る工程と、
前記超硬工具用基材を窒素雰囲気中で加熱して前記超硬工具用基材の表層に窒素拡散層を形成する工程とを備え、
前記金属炭化物粉末及び前記コバルト粉末の合計100質量部に対して、前記チタン粉末及び前記アルミニウム粉末の合計が3.0〜7.0質量部である、超硬工具の製造方法。 - 請求項2に記載の超硬工具の製造方法であって、さらに、
金属窒化物、金属酸化物、及び金属炭窒化物からなる群から選択される1種又は2種以上からなる保護膜を前記窒素拡散層上に形成する工程を備える、超硬工具の製造方法。 - 炭化タングステンを含む金属炭化物と、
金属コバルトと、
金属チタン及び金属アルミニウムの少なくとも一方とを備え、
前記金属炭化物及び前記金属コバルトの合計100質量部に対して、前記金属チタン及び前記金属アルミニウムの合計が3.0〜7.0質量部である、超硬工具用基材。 - 請求項4に記載の超硬工具用基材を備え、
前記超硬工具用基材は、その表層に形成された窒素拡散層を含む、超硬工具。 - 請求項5に記載の超硬工具であって、さらに、
前記窒素拡散層上に形成され、金属窒化物、金属酸化物、及び金属炭窒化物からなる群から選択される1種又は2種以上からなる保護膜を備える、超硬工具。
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