JP2927400B2 - 超硬合金組成物の再生方法および超硬合金の製造方法 - Google Patents
超硬合金組成物の再生方法および超硬合金の製造方法Info
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Description
たは製造時の焼結工程後に生じる不良品の超硬合金や焼
結工程前に生じる不良品の超硬合金組成物から良品の超
硬合金組成物に再生する方法および良品の超硬合金にす
るための製造方法に関する。
は、高価であることから、使用済みの超硬合金や不良品
の超硬合金を良品の超硬合金として使用出来るようにす
るための再生方法が従来から検討されており、その代表
的な方法としては超高温処理後の粉砕法、Znアマ
ルガム処理法、酸または塩化鉄によるリーチング処理
法、焙焼後の湿式精練法がある。
はないが、異方性結晶比率の高いWC含有超硬合金の製
法について開示されているものに、特開平2−2748
27号公報がある。
た超硬合金の再生方法は、不純物が多くなること、高価
になること、または再生方法により得た超硬合金組成物
を用いて新たに超硬合金を作製したとしても強度,靭性
および耐摩耗性の全てを向上させた超硬合金を得るのが
困難であるという問題がある。
合金の製法について開示されている特開平2−2748
27号公報には、焼結済みの超硬合金を酸化し、還元
し、次いで炭化して異方性結晶比率の高いWC含有の超
硬合金組成物粉末、並びにこの粉末を成形後焼結する
か、ホットプレスして超硬合金を作製する方法について
記載されている。同公報に記載されている方法は、還
元、炭化によって生成した微細な炭化タングステン粉末
の粒成長作用を利用した方法であるが、異方性結晶WC
の生成割合が少なく、粒子径の制御が困難であり、製造
工程が複雑で高価になるという問題がある。
もので、具体的には、使用済みの超硬合金、不良品の超
硬合金または焼結前の不良品の超硬合金組成物を酸化性
雰囲気中で加熱し、含有炭素量が少なくFe族金属とW
との複合炭化物の混在した超硬合金組成物粉末とする方
法、並びに該超硬合金組成物粉末にカーボンおよび/ま
たはグラファイトを添加,混合した後、非酸化性雰囲気
中で加熱焼結し、板状のWC結晶を含有した超硬合金の
製法の提供を目的とする。
の超硬合金、不良品の超硬合金または製造工程時に生じ
る焼結前の不良品の超硬合金組成物を再生し、しかも再
生して得られた超硬合金組成物粉末をより有効に利用す
ることについて検討していたところ、再生して得られた
超硬合金組成物粉末中に含有炭素量が少なくFe族金属
とWとの複合炭化物を所定量以上混在させて、これを用
いて超硬合金を作製すると、板状のWC結晶を含有した
超硬合金が容易に得られること、この板状のWC結晶を
含有した超硬合金が高硬度で耐摩耗性に優れ、かつ高靭
性で耐欠損性にも優れるという知見を得て、本発明を完
成するに至ったものである。
または超硬合金組成物を、ジルコニア製もしくはアルミ
ナ製などの耐火ルツボやボートに詰めて、酸化性雰囲気
中で1000℃以上に加熱し、コバルトおよび/または
ニッケルとタングステンとカーボンからなる複合炭化物
を20重量%以上生成させた後、粉砕することを特徴と
する再生方法である。
または超硬合金組成物は、具体的には、例えばWC−C
o系,WC−TaC−Co系,WC−(W,Ti,T
a,Nb)C−Co系,WC−Cr−Ni系の超硬合金
で、使用済みの超硬合金,製造工程の焼結後に不良品と
なった超硬合金等全ての超硬合金が使用可能であり、ま
た、超硬合金組成物とは、製造工程の焼結前に不良品と
なった圧粉成形体でなる場合または粉末でなる場合を挙
げることが出来る。
まま酸化性雰囲気中で加熱する場合には、具体的には、
例えば空気,酸素ガス,二酸化炭素ガス中で大気圧,減
圧または加圧状態とし、1000℃以上で加熱すること
であり、1000℃未満では脱炭速度が遅く後述の複合
炭化物を生じ難い。
合金または超硬合金組成物に、Co,Ni,Wの中の1
種以上の金属およびこれらの酸化物、並びにこれらの前
駆体から選ばれた少なくとも1種の添加物、具体的に
は、例えばCo,Ni,W,Co−Ni合金,Co−W
合金,CoO,Co3O4,NiO,WO3,WO2または
加熱により酸化物が生じる塩類の前駆体でなる添加物を
添加および混合した混合物を、ジルコニア製もしくはア
ルミナ製などの耐火ルツボやボートに詰めて、不活性雰
囲気中で1000℃以上に加熱すればよい。このときの
添加物は、外掛けで70重量%以下添加されていること
が好ましい
および/またはニッケルとタングステンとカーボンから
なる複合炭化物は、具体的には、例えばCo3W9C4,
Co2W4C ,Co3W3C ,Co6W6C ,Ni2W4Cおよ
びこれらの相互固溶体からなり、また出発物質の超硬合
金や超硬合金組成物に不純物または微量添加物として含
有されているFeやCrが複合炭化物中に微量固溶され
てくることもある。この複合炭化物は、生成量が20重
量%未満になると、後工程である粉砕が困難になるこ
と、および粉砕して得られた超硬合金組成物を用いて新
たに超硬合金を作製した場合に、その超硬合金中に生じ
る板状のWC結晶の含有量が少なく、硬さ,強度および
靭性の向上が顕著でなくなる。
硬合金組成物粉末に、カーボンおよび/またはグラファ
イトを添加、混合した後、非酸化性雰囲気中1200〜
1600℃で焼結し、板状のWC結晶を含有した超硬合
金とする。勿論、この再生の超硬合金組成物粉末に、従
来から超硬合金の出発物質として用いられ、市販されて
いる各種の粉末、具体的には、例えばWC,Co,N
i,(W,Ti)C,(W,Ta,Ti)Cの粉末を添
加し、最終製品としての板状のWC結晶を含有した超硬
合金の組成成分を制御することも可能であり、必要なこ
とでもある。このときの再生の超硬合金組成物粉末は、
5重量%以下の含有酸素量に調整されていることが好ま
しく、含有酸素量が5重量%を超えると、得られる板状
のWC結晶を含有した超硬合金に巣孔が発生し易く、強
度も低下する。
加熱、または添加物を添加して加熱することにより、出
発物質としての超硬合金や超硬合金組成物の脱炭作用を
して、コバルトおよび/またはニッケルとタングステン
とカーボンからなる複合炭化物の生成の促進作用をして
いるものである。
の再生方法により得られた超硬合金組成物粉末中の複合
炭化物と新たに添加したカーボンおよび/またはグラフ
ァイトとの相互反応により、板状のWC結晶の生成促進
作用をしており、この板状のWC結晶が生成されること
による強度,靭性および耐摩耗性の全てを向上させてい
るものである。
(JIS規格H5501のG級相当の組成成分)の超硬
合金チップ約10kgをジルコニア製の耐火ルツボに詰
めて蓋をし、高温大気炉中に挿入および加熱して150
0℃で1時間保持した後、冷却した。炉から取り出した
処理塊をステンレス製のポットに15φmmの超硬合金
製ボールと共に装入して12時間粉砕した後、40#篩
で篩作業を行い、通過粉による超硬合金組成物を得た。
この超硬合金組成物を「本発明の方法1」として表1に
示した。
格H5501のS級相当組成成分)の超硬合金チップに
ついても、同様の処理を行って超硬合金組成物粉末を得
た。この超硬合金組成物粉末を「本発明の方法2」とし
て表2に示した。こうして得た本発明の方法1および2
の超硬合金組成物粉末の特性を表1に示した。この表1
に示した組成は、蛍光X線分析とX線回折により定量
し、平均粒子径は、フイツシャー法で測定した。
された4種類の不良品加工屑の粉末A〜Dに、市販のW
O3,CoO,NiOの粉末を添加した後、鋼製ボール
と共にステンレス製容器に装入し、3時間振動ボールミ
ルを行った。容器から取り出した各混合粉末をアルミナ
ボートに詰めて蓋をし、真空,ガス雰囲気の兼用炉中に
装入して加熱し、所定温度で1時間保持した。加熱され
た各混合粉末を冷却および取り出し,それぞれの超硬合
金組成物粉末を得た。こうして得た超硬合金組成物粉末
を、使用した不良品加工屑の粉末A〜D順に、それぞれ
を「本発明の方法3、4、5、6」として、表1に示し
た。不良品加工屑の粉末A〜Dの組成、WO3,CoO
粉末の添加量、加熱雰囲気、保持温度を表2に、また本
発明の方法3〜6の各粉末特性を表1に併記した。
6に0.05μmのカーボン(C)粉末を、それぞれ表
3に示す配合組成に秤量し、ステンレス製ポットにアセ
トン溶媒と超硬合金製ボールと共に装入し、48時間混
合粉砕後,乾燥して各種の混合粉末を得た。次に、これ
らの混合粉末を金型に充填し,2ton/cm2の加圧
でもって約5.5×9.5×29mmの圧粉成形体を作
製した。この圧粉成形体を,アルミナとカーボンの繊維
からなるシート上に設置し、雰囲気圧力10-2Torr
の真空中で表3に併記した温度で1時間加熱、保持して
再生の超硬合金を得た。こうして得た再生の超硬合金を
#230のダイヤモンド砥石で湿式研削加工し、4.0
×8.0×25.0mmの試料を作製した。
測定した。そして、試料の一面を1μmのダイヤモンド
ペーストでラップ加工した後、ビッカース硬さ(荷重:
20kgf)と破壊靭性値:K1c(IM法,荷重:2
0kgf)を測定した。また、ラップ加工面について電
子顕微鏡にて組織写真を撮り、画像処理装置にて平均粒
子径およびWC粒子の最大径と最小径との比(アスペク
ト比)が2.0以上である板状WCのWC全体に対する
体積割合を求めた。これらの結果を表4に示す。また、
蛍光X線分析により各試料の組成を定量し、その結果を
表3に併記した。
組成にほぼ相当する市販の回収粉末EおよびFと、0.
3μmおよび2.5μmのWC、1〜2μmCo,N
i,Cr3C2,(W,Ti,Ta)Cの炭化物(重量比
でWC/TiC/TaC=50/20/30をWTTと
略す)を用い、表3に併記した配合組成に秤量し、同様
の方法で比較の方法1〜6を作製し、その結果を表3お
よび表4に併記した。
することなく、従来から超硬合金の製造装置をそのまま
使用できて、非常に簡便で、低コストな方法である。ま
た、この再生方法で得た超硬合金組成物粉末を用いて新
たな超硬合金を作製すると、この超硬合金は、板状のW
C結晶を多量に生成させることが可能となり、同一組成
成分で対比した場合に、硬さ,靭性および強度の全てが
顕著に高いという優れた効果がある。
Claims (6)
- 【請求項1】 超硬合金または超硬合金組成物を、ジル
コニア製もしくはアルミナ製などの耐火ルツボやボート
に詰めて、酸化性雰囲気中で1000℃以上に加熱し、
コバルトおよび/またはニッケルとタングステンとカー
ボンからなる複合炭化物を20重量%以上生成させた
後、粉砕することを特徴とする超硬合金組成物の再生方
法。 - 【請求項2】 超硬合金または超硬合金組成物に、C
o,Ni,Wの金属、Co,Ni,Wを1種以上含む酸
化物、および加熱によりCo,Ni,Wを1種以上含む
酸化物が生じる塩類の前駆体から選ばれた少なくとも1
種の添加物を添加および混合した混合物を、ジルコニア
製もしくはアルミナ製などの耐火ルツボやボートに詰め
て、不活性雰囲気中で1000℃以上に加熱し、コバル
トおよび/またはニッケルとタングステンとカーボンか
らなる複合炭化物を20重量%以上生成させた後、粉砕
することを特徴とする超硬合金組成物の再生方法。 - 【請求項3】 上記添加物が外掛けで70重量%以下添
加されることを特徴とする請求項2記載の超硬合金組成
物の再生方法。 - 【請求項4】 上記複合炭化物がCo3W9C4,Co2W
4C ,Co3W3C ,Co6W6C ,Ni2W4Cおよびこれ
らの相互固溶体の中の少なくとも1種でなることを特徴
とする請求項1,2または3記載の超硬合金組成物の再
生方法。 - 【請求項5】 請求項1,2,3または4記載の超硬合
金組成物の再生方法により得た粉末に、カーボンおよび
/またはグラファイトを添加および混合した後、非酸化
性雰囲気中1200〜1600℃で焼結し、板状のWC
結晶を含有した超硬合金にすることを特徴とする超硬合
金の製造方法。 - 【請求項6】 上記再生方法により得た粉末が5重量%
以下の含有酸素量に調整されていることを特徴とする請
求項5記載の超硬合金の製造方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP27992094A JP2927400B2 (ja) | 1994-10-19 | 1994-10-19 | 超硬合金組成物の再生方法および超硬合金の製造方法 |
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JPH08120352A JPH08120352A (ja) | 1996-05-14 |
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1994
- 1994-10-19 JP JP27992094A patent/JP2927400B2/ja not_active Expired - Fee Related
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