JP2947707B2 - 板状ｗｃ含有超硬合金の製造方法 - Google Patents
板状ｗｃ含有超硬合金の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、板状ＷＣ結晶の晶出し
た超硬合金を作製するための板状ＷＣ含有超硬合金の製
造方法に関し、具体的には、超硬合金中に板状ＷＣ結晶
を晶出させることにより、硬さ，靭性，耐摩耗性，耐欠
損性，耐塑性変形性，耐熱亀裂性に優れるようにしたバ
イト，ドリル，エンドミルに代表される切削工具、絞り
型，しごき型，鍛造型などの組成加工工具や打抜き型，
スリッターなどの剪断加工工具に代表される耐摩耗工
具、メカニカルシールや軸受けに代表される摺動材料、
時計側，タイピン，釣具部品に代表される耐腐食・装飾
材料および各種の精密機械部品に代表される構造材料を
作製するための最適な方法となる板状ＷＣ含有超硬合金
の製造方法に関するものである。
た超硬合金を作製するための板状ＷＣ含有超硬合金の製
造方法に関し、具体的には、超硬合金中に板状ＷＣ結晶
を晶出させることにより、硬さ，靭性，耐摩耗性，耐欠
損性，耐塑性変形性，耐熱亀裂性に優れるようにしたバ
イト，ドリル，エンドミルに代表される切削工具、絞り
型，しごき型，鍛造型などの組成加工工具や打抜き型，
スリッターなどの剪断加工工具に代表される耐摩耗工
具、メカニカルシールや軸受けに代表される摺動材料、
時計側，タイピン，釣具部品に代表される耐腐食・装飾
材料および各種の精密機械部品に代表される構造材料を
作製するための最適な方法となる板状ＷＣ含有超硬合金
の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、金属化合物の硬質相と金属の結
合相とでなる超硬合金は、多種多用の用途に実用されて
いる。この従来の超硬合金は、硬さを高めて耐摩耗性を
向上させると靭性の低下および耐欠損性の劣下が生じ、
逆に靭性および耐欠損性を高めると硬さおよび耐摩耗性
が低下するという二律背反的傾向を示すという問題があ
る。この問題を解決するものとしての提案が多数行われ
ている。
合相とでなる超硬合金は、多種多用の用途に実用されて
いる。この従来の超硬合金は、硬さを高めて耐摩耗性を
向上させると靭性の低下および耐欠損性の劣下が生じ、
逆に靭性および耐欠損性を高めると硬さおよび耐摩耗性
が低下するという二律背反的傾向を示すという問題があ
る。この問題を解決するものとしての提案が多数行われ
ている。
【０００３】これらの提案の１つの方向として、ＷＣの
結晶面による機械的特性の異方性について注目したも
の、具体的には、例えばＷＣ結晶の（００１）面が最高
硬さで、（１００）面方向が最高弾性率を示すことか
ら、（１００）面方向に優先的に成長させ、（００１）
面が発達した三角状または六角状に代表される板状ＷＣ
の存在した超硬合金もしくはその製造方法に関するもの
がある。
結晶面による機械的特性の異方性について注目したも
の、具体的には、例えばＷＣ結晶の（００１）面が最高
硬さで、（１００）面方向が最高弾性率を示すことか
ら、（１００）面方向に優先的に成長させ、（００１）
面が発達した三角状または六角状に代表される板状ＷＣ
の存在した超硬合金もしくはその製造方法に関するもの
がある。
【０００４】板状ＷＣに関連する先行技術の代表的なも
のに、特公昭４７−２３０４９号公報，特公昭４７−２
３０５０号公報，特開昭５７−３４００８号公報，特開
平２−４７２３９号公報，特開平２−５１４０８号公
報，特開平２−１３８４３４号公報，特開平２−２７４
８２７号公報および特開平５−３３９６５９号公報があ
る。
のに、特公昭４７−２３０４９号公報，特公昭４７−２
３０５０号公報，特開昭５７−３４００８号公報，特開
平２−４７２３９号公報，特開平２−５１４０８号公
報，特開平２−１３８４３４号公報，特開平２−２７４
８２７号公報および特開平５−３３９６５９号公報があ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】板状ＷＣに関連する先
行技術の内、特公昭４７−２３０４９号公報，特公昭４
７−２３０５０号公報には、板状ＷＣを成長させるため
の多孔性の凝集体でなるコロイド状炭化タングステン粉
末とＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏまたはこれらの合金の粉末からな
る組成物を出発物質として用いる板状ＷＣ含有超硬合金
の製造方法について記載されている。これら両公報に記
載されている組成物の出発物質は、コロイド状炭化タン
グステン粉末の調整が困難であり、これを用いて超硬合
金を作製する場合には、加熱焼結時における板状ＷＣ結
晶の生成割合が少なく、その粒径および含有量の制御が
困難であり、全製造工程が複雑で高価になるという問題
がある。
行技術の内、特公昭４７−２３０４９号公報，特公昭４
７−２３０５０号公報には、板状ＷＣを成長させるため
の多孔性の凝集体でなるコロイド状炭化タングステン粉
末とＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏまたはこれらの合金の粉末からな
る組成物を出発物質として用いる板状ＷＣ含有超硬合金
の製造方法について記載されている。これら両公報に記
載されている組成物の出発物質は、コロイド状炭化タン
グステン粉末の調整が困難であり、これを用いて超硬合
金を作製する場合には、加熱焼結時における板状ＷＣ結
晶の生成割合が少なく、その粒径および含有量の制御が
困難であり、全製造工程が複雑で高価になるという問題
がある。
【０００６】また、特開昭５７−３４００８号公報に
は、強粉砕したＷとＣの混合粉末に少量のＦｅ族金属塩
を添加した後、加熱，炭化して（００１）面を双晶面と
して接合された双晶炭化タングステンの製造方法につい
て記載されている。同公報に記載されている方法により
得られる粉末は、双晶炭化タングステンの含有割合が少
なく、かつ分離も困難であること、この粉末を出発物質
として超硬合金を作製すると、超硬合金中の双晶炭化タ
ングステン含有率がさらに少なくなって、その効果が非
常に弱くなるという問題がある。
は、強粉砕したＷとＣの混合粉末に少量のＦｅ族金属塩
を添加した後、加熱，炭化して（００１）面を双晶面と
して接合された双晶炭化タングステンの製造方法につい
て記載されている。同公報に記載されている方法により
得られる粉末は、双晶炭化タングステンの含有割合が少
なく、かつ分離も困難であること、この粉末を出発物質
として超硬合金を作製すると、超硬合金中の双晶炭化タ
ングステン含有率がさらに少なくなって、その効果が非
常に弱くなるという問題がある。
【０００７】さらに、特開平２−４７２３９号公報およ
び特開平２−１３８４３４号公報には、炭化タングステ
ンを過飽和に含有した（Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ）Ｃの固溶体を
出発物質として、加熱焼結時に板状ＷＣを晶出させると
いう超硬合金の製造方法について記載されている。そし
て、これら両公報に記載されている炭化タングステンを
過飽和に含有した固溶体組成物の出発物質については、
特開平２−５１４０８号公報に詳細に記載されている。
これら３件の公報に記載されている炭化タングステンを
過飽和に含有した固溶体組成物を用いて超硬合金を作製
する場合に、焼結時における板状ＷＣの生成割合が少な
いこと、組成成分の制限された超硬合金にしか適用でき
ないという問題がある。
び特開平２−１３８４３４号公報には、炭化タングステ
ンを過飽和に含有した（Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ）Ｃの固溶体を
出発物質として、加熱焼結時に板状ＷＣを晶出させると
いう超硬合金の製造方法について記載されている。そし
て、これら両公報に記載されている炭化タングステンを
過飽和に含有した固溶体組成物の出発物質については、
特開平２−５１４０８号公報に詳細に記載されている。
これら３件の公報に記載されている炭化タングステンを
過飽和に含有した固溶体組成物を用いて超硬合金を作製
する場合に、焼結時における板状ＷＣの生成割合が少な
いこと、組成成分の制限された超硬合金にしか適用でき
ないという問題がある。
【０００８】次に、特開平２−２７４８２７号公報に
は、使用済みの超硬合金を酸化し、還元した後、炭化し
て得られた組成物粉末を出発物質として用いて、焼結時
に、この出発物質中の微細炭化タングステンを粒成長さ
せて板状ＷＣ結晶とする異方性超硬合金成形体製造用粉
末について記載されている。同公報に記載の組成物粉末
は、この粉末を作製するための製造工程が複雑で高価に
なること、またこの粉末を用いて超硬合金を作製する場
合、板状ＷＣ結晶の生成割合が少なく、その粒径の制御
が困難であるという問題がある。
は、使用済みの超硬合金を酸化し、還元した後、炭化し
て得られた組成物粉末を出発物質として用いて、焼結時
に、この出発物質中の微細炭化タングステンを粒成長さ
せて板状ＷＣ結晶とする異方性超硬合金成形体製造用粉
末について記載されている。同公報に記載の組成物粉末
は、この粉末を作製するための製造工程が複雑で高価に
なること、またこの粉末を用いて超硬合金を作製する場
合、板状ＷＣ結晶の生成割合が少なく、その粒径の制御
が困難であるという問題がある。
【０００９】その他、特開平５−３３９６５９号公報に
は、０．５μｍ以下のＷＣと、３〜４０重量％の立方晶
系化合物と、１〜２５重量％のＣｏおよび／またはＮｉ
からなる混合粉末でなる出発物質を用いて、１４５０℃
以上で焼結し、板状ＷＣ結晶を有する超硬合金を作製す
る方法が記載されている。同公報に記載されている出発
物質は、長時間の混合粉砕によって微細で、かつ高歪量
の炭化タングステンの含有した粉末としているために、
不純物量が多くなること、製造工程時間が長くなるこ
と、これを用いて超硬合金を作製する場合、板状ＷＣ結
晶の生成割合が少なく、その粒径の制御も困難であると
いう問題がある。
は、０．５μｍ以下のＷＣと、３〜４０重量％の立方晶
系化合物と、１〜２５重量％のＣｏおよび／またはＮｉ
からなる混合粉末でなる出発物質を用いて、１４５０℃
以上で焼結し、板状ＷＣ結晶を有する超硬合金を作製す
る方法が記載されている。同公報に記載されている出発
物質は、長時間の混合粉砕によって微細で、かつ高歪量
の炭化タングステンの含有した粉末としているために、
不純物量が多くなること、製造工程時間が長くなるこ
と、これを用いて超硬合金を作製する場合、板状ＷＣ結
晶の生成割合が少なく、その粒径の制御も困難であると
いう問題がある。
【００１０】本発明は、上述のような問題点を解決した
もので、具体的には、超硬合金を作製するにあたり、焼
結時に板状ＷＣ結晶を容易に晶出させることができる特
徴のある出発物質を用いて、板状ＷＣ結晶の含有量の制
御およびその粒径の制御を容易にし、高硬度，耐摩耗性
に優れ、かつ高靭性，耐欠損性に優れる超硬合金を得る
ことができる方法であり、従来の方法で得られる超硬合
金では考えられない高硬度，高靭性，高強度によるシナ
ジ効果を発揮し、長寿命となる板状ＷＣ含有超硬合金の
製造方法の提供を目的とするものである。
もので、具体的には、超硬合金を作製するにあたり、焼
結時に板状ＷＣ結晶を容易に晶出させることができる特
徴のある出発物質を用いて、板状ＷＣ結晶の含有量の制
御およびその粒径の制御を容易にし、高硬度，耐摩耗性
に優れ、かつ高靭性，耐欠損性に優れる超硬合金を得る
ことができる方法であり、従来の方法で得られる超硬合
金では考えられない高硬度，高靭性，高強度によるシナ
ジ効果を発揮し、長寿命となる板状ＷＣ含有超硬合金の
製造方法の提供を目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、長年に亘
り、超硬合金の硬さ、耐摩耗性を低下させずに、強度，
靭性，耐欠損性を向上させるための検討を行っていた
所、板状ＷＣ結晶を含有した超硬合金にするとその目的
が達成される傾向にあること、この超硬合金を得るため
には、用いる出発物質に従来用いられたことのないＷと
ＣとＣｏの複合炭化物またはＷ2ＣとＣｏを含有してお
くと達成さ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。
り、超硬合金の硬さ、耐摩耗性を低下させずに、強度，
靭性，耐欠損性を向上させるための検討を行っていた
所、板状ＷＣ結晶を含有した超硬合金にするとその目的
が達成される傾向にあること、この超硬合金を得るため
には、用いる出発物質に従来用いられたことのないＷと
ＣとＣｏの複合炭化物またはＷ2ＣとＣｏを含有してお
くと達成さ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。
【００１２】すなわち、本発明の板状ＷＣ含有超硬合金
の製造方法は、カーボンおよび／またはグラファイト
０．５〜５．５重量％と、残りが第１物質：Ｃ（炭素元
素）とＷとＣｏ，Ｎｉ，Ｃｒの１種以上とでなる複合炭
化物粉末、第２物質：該複合炭化物粉末とＷ，Ｗ2Ｃ，
ＷＣの１種以上とでなる複合炭化物含有混合物、第３物
質：Ｗ2Ｃ、またはＷ2ＣおよびＷＣとＣｏ，Ｎｉ，Ｃｒ
の１種以上とでなる複合炭化物前駆体混合物から選ばれ
た少なくとも１種の板状ＷＣ含有形成物質とからなる混
合粉末を成形後、真空中または非酸化性ガス雰囲気中で
１２００〜１６００℃に加熱焼結することを特徴とする
方法である。
の製造方法は、カーボンおよび／またはグラファイト
０．５〜５．５重量％と、残りが第１物質：Ｃ（炭素元
素）とＷとＣｏ，Ｎｉ，Ｃｒの１種以上とでなる複合炭
化物粉末、第２物質：該複合炭化物粉末とＷ，Ｗ2Ｃ，
ＷＣの１種以上とでなる複合炭化物含有混合物、第３物
質：Ｗ2Ｃ、またはＷ2ＣおよびＷＣとＣｏ，Ｎｉ，Ｃｒ
の１種以上とでなる複合炭化物前駆体混合物から選ばれ
た少なくとも１種の板状ＷＣ含有形成物質とからなる混
合粉末を成形後、真空中または非酸化性ガス雰囲気中で
１２００〜１６００℃に加熱焼結することを特徴とする
方法である。
【００１３】本発明の製造方法における板状ＷＣ形成物
質は、第１物質，第２物質，第３物質の中の少なくとも
１種からなり、これらの第１物質，第２物質，および第
３物質のそれぞれが焼結時に主として添加されているカ
ーボンおよび／またはグラファイトと反応し、板状ＷＣ
結晶の晶出とＣｏ，Ｎｉ，Ｃｒの中の１種以上とでなる
結合相の形成に寄与するものである。この板状ＷＣ形成
物質の内、第１物質は、具体的には、例えばＣｏ3Ｗ9Ｃ
4，Ｃｏ2Ｗ4Ｃ ，Ｃｏ3Ｗ3Ｃ ，Ｃｏ6Ｗ6Ｃ ，Ｎｉ2Ｗ
4Ｃ，（Ｎｉ，Ｃｒ）2Ｗ4Ｃの複合炭化物粉末を挙げる
ことができ、これらの複合炭化物の少なくとも１種から
なることが好ましいことである。また、第２物質は、第
１物質である複合炭化物粉末の少なくとも１種とＷ，Ｗ
2Ｃ，ＷＣの中の１種以上とでなる複合炭化物含有混合
物でなり、第３物質は、Ｗ2Ｃ、またはＷ2ＣおよびＷＣ
とＣｏ，Ｎｉ，Ｃｒの１種以上からなる複合炭化物前駆
体混合物でなり、好ましくはＷ2Ｃが５０重量％以上で
なる第３物質であり、この複合炭化物前駆体混合物が加
熱焼結時に１度上述の第１物質である複合炭化物を形成
するものである。
質は、第１物質，第２物質，第３物質の中の少なくとも
１種からなり、これらの第１物質，第２物質，および第
３物質のそれぞれが焼結時に主として添加されているカ
ーボンおよび／またはグラファイトと反応し、板状ＷＣ
結晶の晶出とＣｏ，Ｎｉ，Ｃｒの中の１種以上とでなる
結合相の形成に寄与するものである。この板状ＷＣ形成
物質の内、第１物質は、具体的には、例えばＣｏ3Ｗ9Ｃ
4，Ｃｏ2Ｗ4Ｃ ，Ｃｏ3Ｗ3Ｃ ，Ｃｏ6Ｗ6Ｃ ，Ｎｉ2Ｗ
4Ｃ，（Ｎｉ，Ｃｒ）2Ｗ4Ｃの複合炭化物粉末を挙げる
ことができ、これらの複合炭化物の少なくとも１種から
なることが好ましいことである。また、第２物質は、第
１物質である複合炭化物粉末の少なくとも１種とＷ，Ｗ
2Ｃ，ＷＣの中の１種以上とでなる複合炭化物含有混合
物でなり、第３物質は、Ｗ2Ｃ、またはＷ2ＣおよびＷＣ
とＣｏ，Ｎｉ，Ｃｒの１種以上からなる複合炭化物前駆
体混合物でなり、好ましくはＷ2Ｃが５０重量％以上で
なる第３物質であり、この複合炭化物前駆体混合物が加
熱焼結時に１度上述の第１物質である複合炭化物を形成
するものである。
【００１４】本発明の製造方法により得られる板状ＷＣ
含有超硬合金の諸特性に大きく支障がない程度ならば、
板状ＷＣ形成物質として存在している複合炭化物粉末，
Ｗ，Ｗ2Ｃ，ＷＣのＷ元素に代えてＭｏを置換した物質
として用いることも好ましいことである。また、板状Ｗ
Ｃ形成物質は、第１物質，第２物質，第３物質をそれぞ
れ単一に選定しても充分にその効果が高く好ましいが、
板状ＷＣ形成物質を作製する工程を簡略にするなどか
ら、第１物質と第３物質との混合物、または第２物質と
第３物質との混合物として用いることも好ましいことで
ある。
含有超硬合金の諸特性に大きく支障がない程度ならば、
板状ＷＣ形成物質として存在している複合炭化物粉末，
Ｗ，Ｗ2Ｃ，ＷＣのＷ元素に代えてＭｏを置換した物質
として用いることも好ましいことである。また、板状Ｗ
Ｃ形成物質は、第１物質，第２物質，第３物質をそれぞ
れ単一に選定しても充分にその効果が高く好ましいが、
板状ＷＣ形成物質を作製する工程を簡略にするなどか
ら、第１物質と第３物質との混合物、または第２物質と
第３物質との混合物として用いることも好ましいことで
ある。
【００１５】板状ＷＣ形成物質とカーボンおよび／また
はグラファイトとの混合粉末から板状ＷＣ含有超硬合金
を作製すると、板状ＷＣ結晶の晶出量が非常に高く、そ
の結果、得られる板状ＷＣ含有超硬合金がより高硬度，
高靭性，高強度となり好ましいが、さらに高温時におけ
る板状ＷＣ含有超硬合金の硬さ，耐摩耗性，強度，靭
性，耐熱性，耐衝撃性，耐溶着性などの諸特性を高める
ために、次のような製造方法によって板状ＷＣ含有超硬
合金を得ることも好ましいことである。
はグラファイトとの混合粉末から板状ＷＣ含有超硬合金
を作製すると、板状ＷＣ結晶の晶出量が非常に高く、そ
の結果、得られる板状ＷＣ含有超硬合金がより高硬度，
高靭性，高強度となり好ましいが、さらに高温時におけ
る板状ＷＣ含有超硬合金の硬さ，耐摩耗性，強度，靭
性，耐熱性，耐衝撃性，耐溶着性などの諸特性を高める
ために、次のような製造方法によって板状ＷＣ含有超硬
合金を得ることも好ましいことである。
【００１６】すなわち、本発明の板状ＷＣ含有超硬合金
の製造方法は、カーボンおよび／またはグラファイト
０．５〜５．５重量％と、板状ＷＣ含有形成物質４０重
量％以上と、残りが周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属
の炭化物，窒化物およびこれらの相互固溶体、並びにＣ
ｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｗの中の少なくとも１種の補足物質と
からなる混合粉末を成形後、真空中または非酸化性ガス
中で１２００〜１６００℃に加熱焼結する方法である。
の製造方法は、カーボンおよび／またはグラファイト
０．５〜５．５重量％と、板状ＷＣ含有形成物質４０重
量％以上と、残りが周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属
の炭化物，窒化物およびこれらの相互固溶体、並びにＣ
ｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｗの中の少なくとも１種の補足物質と
からなる混合粉末を成形後、真空中または非酸化性ガス
中で１２００〜１６００℃に加熱焼結する方法である。
【００１７】この、本発明の製造方法における補足物質
は、具体的には、例えばＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，Ｖ
Ｃ，ＮｂＣ，ＴａＣ，Ｃｒ3Ｃ2，Ｍｏ2Ｃ，ＷＣ，Ｔｉ
Ｎ，ＺｒＮ，ＨｆＮ，ＶＮ，ＮｂＮ，ＴａＮ，ＣｒＮ，
（Ｗ，Ｔｉ）Ｃ，（Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ）Ｃ，（Ｗ，Ｔｉ，
Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ），（Ｗ，Ｔｉ）（Ｃ，
Ｎ），（Ｗ，Ｎｂ，Ｚｒ）（Ｃ，Ｎ），（Ｗ，Ｔｉ，Ｔ
ａ）（Ｃ，Ｎ），（Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ）（Ｃ，
Ｎ），Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｗ，Ｃｏ・Ｎｉ合金，Ｃｏ・
Ｃｒ合金，Ｎｉ・Ｃｒ合金，Ｃｏ・Ｎｉ・Ｃｒ合金，Ｃ
ｏ・Ｗ合金，Ｃｏ・Ｃｒ・Ｗ合金を挙げることができ
る。
は、具体的には、例えばＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，Ｖ
Ｃ，ＮｂＣ，ＴａＣ，Ｃｒ3Ｃ2，Ｍｏ2Ｃ，ＷＣ，Ｔｉ
Ｎ，ＺｒＮ，ＨｆＮ，ＶＮ，ＮｂＮ，ＴａＮ，ＣｒＮ，
（Ｗ，Ｔｉ）Ｃ，（Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ）Ｃ，（Ｗ，Ｔｉ，
Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ），（Ｗ，Ｔｉ）（Ｃ，
Ｎ），（Ｗ，Ｎｂ，Ｚｒ）（Ｃ，Ｎ），（Ｗ，Ｔｉ，Ｔ
ａ）（Ｃ，Ｎ），（Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ）（Ｃ，
Ｎ），Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｗ，Ｃｏ・Ｎｉ合金，Ｃｏ・
Ｃｒ合金，Ｎｉ・Ｃｒ合金，Ｃｏ・Ｎｉ・Ｃｒ合金，Ｃ
ｏ・Ｗ合金，Ｃｏ・Ｃｒ・Ｗ合金を挙げることができ
る。
【００１８】本発明の製造方法における混合粉末中のカ
ーボンおよび／またはグラファイトが０．５重量％未満
になると、加熱焼結時に板状ＷＣ形成物質から板状ＷＣ
結晶の晶出への交換率が減少し、逆に５．５重量％を超
えて多くなると、得られる板状ＷＣ含有超硬合金中にフ
リーカーボンが多量に存在するようになり、合金の諸特
性の低下が顕著となる。また、カーボンおよび／または
グラファイトと補足物質と板状ＷＣ形成物質とでなる混
合粉末の場合に、混合粉末中の板状ＷＣ形成物質が４０
重量％未満になると、得られる板状ＷＣ含有超硬合金中
における板状ＷＣ結晶の晶出量が少なく、合金の諸特性
の向上に対する効果が弱くなる。
ーボンおよび／またはグラファイトが０．５重量％未満
になると、加熱焼結時に板状ＷＣ形成物質から板状ＷＣ
結晶の晶出への交換率が減少し、逆に５．５重量％を超
えて多くなると、得られる板状ＷＣ含有超硬合金中にフ
リーカーボンが多量に存在するようになり、合金の諸特
性の低下が顕著となる。また、カーボンおよび／または
グラファイトと補足物質と板状ＷＣ形成物質とでなる混
合粉末の場合に、混合粉末中の板状ＷＣ形成物質が４０
重量％未満になると、得られる板状ＷＣ含有超硬合金中
における板状ＷＣ結晶の晶出量が少なく、合金の諸特性
の向上に対する効果が弱くなる。
【００１９】本発明の製造方法における真空中または非
酸化性ガス中とは、例えば混合粉末を加圧成形して得ら
れた成形体が酸化されない程度の真空雰囲気、または水
素ガス，不活性ガス，窒素ガスに代表される非酸化性ガ
ス雰囲気を挙げることができる。勿論、ホットプレスで
焼結すること、または焼結後、熱間静水圧処理（ＨＩ
Ｐ）すること、さらには成形体の作製では、従来の加圧
成形，鋳入成形，押出し成形に代表される粉末冶金の成
形法を用いることができる。
酸化性ガス中とは、例えば混合粉末を加圧成形して得ら
れた成形体が酸化されない程度の真空雰囲気、または水
素ガス，不活性ガス，窒素ガスに代表される非酸化性ガ
ス雰囲気を挙げることができる。勿論、ホットプレスで
焼結すること、または焼結後、熱間静水圧処理（ＨＩ
Ｐ）すること、さらには成形体の作製では、従来の加圧
成形，鋳入成形，押出し成形に代表される粉末冶金の成
形法を用いることができる。
【００２０】
【作用】本発明の製造方法は、混合粉中に存在させた板
状ＷＣ形成物質とカーボンおよび／またはグラファイト
が加熱焼結時に反応し、板状ＷＣ結晶の晶出作用とＣ
ｏ，Ｎｉ，Ｃｒの１種以上を主成分とする結合相に分解
する作用をしているものである。
状ＷＣ形成物質とカーボンおよび／またはグラファイト
が加熱焼結時に反応し、板状ＷＣ結晶の晶出作用とＣ
ｏ，Ｎｉ，Ｃｒの１種以上を主成分とする結合相に分解
する作用をしているものである。
【００２１】
【実施例１】市販されている平均粒径０．５μｍのＷ、
平均粒径１〜２μｍのＮｉ，Ｃｏ，Ｃｒ3Ｃ2、平均粒径
０．０２μｍのカーボンブラック（表中Ｃと記す）の各
粉末を用いて、表１に示した配合組成に秤量し、アセト
ン溶媒と超硬合金製ボールと共にステンレス製ポットに
挿入し、４８時間の混合粉砕後、乾燥して板状ＷＣ形成
物質作製用混合物を得た。これらの混合物をカーボンボ
ードに挿入し、雰囲気圧力１０-2Ｔｏｒｒの真空炉中で
１４００℃，１時間焼成して表１に示した板状ＷＣ形成
物質（イ）〜（ヘ）を得た。こうして得た（イ）〜
（ヘ）の粉末をＸ線回折法で同定し、内部添加法により
組成成分を定量し、その結果を表１に併記した。
平均粒径１〜２μｍのＮｉ，Ｃｏ，Ｃｒ3Ｃ2、平均粒径
０．０２μｍのカーボンブラック（表中Ｃと記す）の各
粉末を用いて、表１に示した配合組成に秤量し、アセト
ン溶媒と超硬合金製ボールと共にステンレス製ポットに
挿入し、４８時間の混合粉砕後、乾燥して板状ＷＣ形成
物質作製用混合物を得た。これらの混合物をカーボンボ
ードに挿入し、雰囲気圧力１０-2Ｔｏｒｒの真空炉中で
１４００℃，１時間焼成して表１に示した板状ＷＣ形成
物質（イ）〜（ヘ）を得た。こうして得た（イ）〜
（ヘ）の粉末をＸ線回折法で同定し、内部添加法により
組成成分を定量し、その結果を表１に併記した。
【００２２】こうして得た板状ＷＣ形成物質（イ）〜
（ヘ）と上述のＮｉ，Ｃｏ，Ｃｒ3Ｃ2，カーボンブラッ
クと平均粒径２．０μｍＷＣの各粉末とを用いて、表２
に示した配合組成に秤量し、アセトン溶媒と超硬合金製
ボールと共にステンレス製ポットに挿入し、４８時間の
混合粉砕後、乾燥して混合粉末を得た。
（ヘ）と上述のＮｉ，Ｃｏ，Ｃｒ3Ｃ2，カーボンブラッ
クと平均粒径２．０μｍＷＣの各粉末とを用いて、表２
に示した配合組成に秤量し、アセトン溶媒と超硬合金製
ボールと共にステンレス製ポットに挿入し、４８時間の
混合粉砕後、乾燥して混合粉末を得た。
【００２３】こうして得た混合粉末を金型に充填し、２
ｔ／ｃｍ2の加圧でもって約５．５×９．５×２９ｍｍ
の圧粉成形体を作製し、アルミナとカーボンの繊維から
なるシート上に圧粉成形体を設置し、雰囲気圧力１０-2
Ｔｏｒｒの真空中で表２に併記する温度で１時間加熱し
て本発明の方法による試料１〜７および比較法による試
料１〜６の超硬合金を得た。
ｔ／ｃｍ2の加圧でもって約５．５×９．５×２９ｍｍ
の圧粉成形体を作製し、アルミナとカーボンの繊維から
なるシート上に圧粉成形体を設置し、雰囲気圧力１０-2
Ｔｏｒｒの真空中で表２に併記する温度で１時間加熱し
て本発明の方法による試料１〜７および比較法による試
料１〜６の超硬合金を得た。
【００２４】こうして得た超硬合金を＃２３０のダイヤ
モンド砥石で湿式研削加工し、４．０×８．０×２５．
０ｍｍの形状に作製し、抗折力（ＪＩＳ法）を測定し
て、その結果を表３に示した。次に、これらの超硬合金
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２０ｋｇｆ）を測定し、その結果
を表３に併記した。また、ラップ加工面を電子顕微鏡観
察し、組織写真の画像処理装置にてＷＣの平均粒径およ
び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結晶のＷＣ全体に対する体積比を求め
て、その結果を表３に併記した。
モンド砥石で湿式研削加工し、４．０×８．０×２５．
０ｍｍの形状に作製し、抗折力（ＪＩＳ法）を測定し
て、その結果を表３に示した。次に、これらの超硬合金
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２０ｋｇｆ）を測定し、その結果
を表３に併記した。また、ラップ加工面を電子顕微鏡観
察し、組織写真の画像処理装置にてＷＣの平均粒径およ
び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結晶のＷＣ全体に対する体積比を求め
て、その結果を表３に併記した。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】
【表３】
【００２８】
【実施例２】実施例１で用いた板状ＷＣ形成物質（イ）
〜（ヘ）とＷ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｒ3Ｃ2，カーボンブラッ
ク，ＷＣの他に、平均粒径１〜２μｍのＴａＣ，（Ｗ，
Ｔｉ，Ｔａ）Ｃ（重量比で、ＷＣ／ＴｉＣ／ＴａＣ＝５
０／２０／３０、表中ＷＴＴと記す）の各粉末を用い
て、表４に示した配合組成に秤量し、表４に併記した焼
結温度以外は実施例１と同様に行って焼結し、本発明の
方法による試料８〜１８および比較法による試料７〜８
の超硬合金を得た。
〜（ヘ）とＷ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｒ3Ｃ2，カーボンブラッ
ク，ＷＣの他に、平均粒径１〜２μｍのＴａＣ，（Ｗ，
Ｔｉ，Ｔａ）Ｃ（重量比で、ＷＣ／ＴｉＣ／ＴａＣ＝５
０／２０／３０、表中ＷＴＴと記す）の各粉末を用い
て、表４に示した配合組成に秤量し、表４に併記した焼
結温度以外は実施例１と同様に行って焼結し、本発明の
方法による試料８〜１８および比較法による試料７〜８
の超硬合金を得た。
【００２９】こうして得た本発明による試料８〜１８お
よび比較による試料７〜１６について、実施例１と同様
にしてそれぞれの合金組成成分を調べて、その結果を表
４に併記した。さらに、実施例１と同様にして、本発明
による試料８〜１８および比較による試料７〜１６につ
いて、抗折力，硬さ，破壊靭性値，ＷＣ平均粒径および
全ＷＣ中の板状ＷＣ結晶の含有比率を調べて、その結果
を表５に示した。
よび比較による試料７〜１６について、実施例１と同様
にしてそれぞれの合金組成成分を調べて、その結果を表
４に併記した。さらに、実施例１と同様にして、本発明
による試料８〜１８および比較による試料７〜１６につ
いて、抗折力，硬さ，破壊靭性値，ＷＣ平均粒径および
全ＷＣ中の板状ＷＣ結晶の含有比率を調べて、その結果
を表５に示した。
【００３０】
【表４】
【００３１】
【表５】
【００３２】
【発明の効果】本発明の板状ＷＣ含有超硬合金の製造方
法は、焼結時に板状ＷＣ結晶を晶出し、焼結後には板状
ＷＣ結晶の含有率の高い超硬合金にすることができるこ
と、およびＷＣとＣｏ，Ｎｉ，Ｃｒの１種以上の結合相
とでなる板状ＷＣ含有超硬合金から、さらに補足物質を
添加することにより広範囲の組成成分でなる板状ＷＣ含
有超硬合金を得ることができること、そして得られる板
状ＷＣ含有超硬合金が同一組成成分でなる従来の超硬合
金に比べて、抗折力で０．１〜０．８ＧＰａ，硬さで
０．６〜３．２ＧＰａ，Ｋ1ｃで０．１〜１．５ＭＰａ
・ｍ3/2も向上するという強度，硬さ，靭性を同時に高
めることがきるという優れた効果がある。
法は、焼結時に板状ＷＣ結晶を晶出し、焼結後には板状
ＷＣ結晶の含有率の高い超硬合金にすることができるこ
と、およびＷＣとＣｏ，Ｎｉ，Ｃｒの１種以上の結合相
とでなる板状ＷＣ含有超硬合金から、さらに補足物質を
添加することにより広範囲の組成成分でなる板状ＷＣ含
有超硬合金を得ることができること、そして得られる板
状ＷＣ含有超硬合金が同一組成成分でなる従来の超硬合
金に比べて、抗折力で０．１〜０．８ＧＰａ，硬さで
０．６〜３．２ＧＰａ，Ｋ1ｃで０．１〜１．５ＭＰａ
・ｍ3/2も向上するという強度，硬さ，靭性を同時に高
めることがきるという優れた効果がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22C 1/05 B22F 1/00 B22F 3/10 C22C 29/06 C22C 29/08
Claims (3)
- 【請求項１】 カーボンおよびグラファイト０．５〜
５．５重量％と、残りが下記第１物質，第２物質，およ
び第３物質から選ばれた少なくとも１種の板状ＷＣ含有
形成物質とからなる混合粉末を成形後、真空中または非
酸化性ガス雰囲気中で１２００〜１６００℃に加熱焼結
することを特徴とする板状ＷＣ含有超硬合金の製造方
法。 第１物質：Ｃ（炭素元素）とＷとＣｏ，Ｎｉ，Ｃｒの１
種以上とでなる複合炭化物粉末 第２物質：該複合炭化物粉末とＷ，Ｗ2Ｃ，ＷＣの１種
以上とでなる複合炭化物含有混合物 第３物質：Ｗ2Ｃ，またはＷ2ＣおよびＷＣとＣｏ，Ｎ
ｉ，Ｃｒの１種以上とでなる複合炭化物前駆体混合物 - 【請求項２】 カーボンおよび／またはグラファイト
０．５〜５．５重量％と、請求項１記載の板状ＷＣ含有
形成物質４０重量％以上と、残りが周期律表の４ａ，５
ａ，６ａ族金属の炭化物，窒化物およびこれらの相互固
溶体、並びにＣｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｗの中の少なくとも１
種の補足物質とからなる混合粉末を成形後、真空中また
は非酸化性ガス中で１２００〜１６００℃に加熱焼結す
ることを特徴とする板状ＷＣ含有超硬合金の製造方法。 - 【請求項３】 上記板状ＷＣ含有形成物質がＣｏ3Ｗ9Ｃ
4，Ｃｏ2Ｗ4Ｃ ，Ｃｏ3Ｗ3Ｃ ，Ｃｏ6Ｗ6Ｃ ，Ｎｉ2Ｗ
4Ｃ，（Ｃｏ，Ｃｒ）6Ｗ6Ｃ，（Ｎｉ，Ｃｒ）2Ｗ4Ｃの
中の少なくとも１種の複合炭化物でなる第１物質、また
は該複合炭化物とＷ，Ｗ2Ｃ，ＷＣの１種以上とでなる
第２物質であることを特徴とする請求項１または２記載
の板状ＷＣ含有超硬合金の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6069978A JP2947707B2 (ja) | 1994-03-14 | 1994-03-14 | 板状ｗｃ含有超硬合金の製造方法 |
| TW084108233A TW368522B (en) | 1994-03-07 | 1995-08-08 | Plate-crystalline tungsten carbide-containing hard alloy, composition for forming plate-crystalline tungsten carbide and process for preparing said hard alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6069978A JP2947707B2 (ja) | 1994-03-14 | 1994-03-14 | 板状ｗｃ含有超硬合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07252555A JPH07252555A (ja) | 1995-10-03 |
| JP2947707B2 true JP2947707B2 (ja) | 1999-09-13 |
Family
ID=13418266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6069978A Expired - Lifetime JP2947707B2 (ja) | 1994-03-07 | 1994-03-14 | 板状ｗｃ含有超硬合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2947707B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114318040B (zh) * | 2021-12-29 | 2023-04-07 | 江西理工大学 | 一种添加稀土硬质合金及其制备方法 |
-
1994
- 1994-03-14 JP JP6069978A patent/JP2947707B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07252555A (ja) | 1995-10-03 |
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