JP3010859B2 - 炭化タングステン基超硬合金 - Google Patents
炭化タングステン基超硬合金Info
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- JP3010859B2 JP3010859B2 JP3305490A JP30549091A JP3010859B2 JP 3010859 B2 JP3010859 B2 JP 3010859B2 JP 3305490 A JP3305490 A JP 3305490A JP 30549091 A JP30549091 A JP 30549091A JP 3010859 B2 JP3010859 B2 JP 3010859B2
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- cemented carbide
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、従来よりも一層優れ
た硬度および靭性を有する炭化タングステン（以下、Ｗ
Ｃと記す）基超硬合金に関するものであり、特にプリン
ト基板の穴明け用ミニチュアドリルの素材として用いら
れるものである。
た硬度および靭性を有する炭化タングステン（以下、Ｗ
Ｃと記す）基超硬合金に関するものであり、特にプリン
ト基板の穴明け用ミニチュアドリルの素材として用いら
れるものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＷＣの平均粒径が０．８μｍ以下
であり、かつＣｏ：３〜２０重量％、Ｃｒ3 Ｃ2 ：０．
３〜３．０重量％、ＶＣ：：０．１〜３．０重量％を含
有し、残りがＷＣおよび不可避不純物からなる配合組成
の混合粉末をプレス成形し焼結して得られたＷＣ基超硬
合金は、特にプリント基板の穴明け用ミニチュアドリル
の素材として適しており、そしてこのＷＣ基超硬合金
は、ＷＣ粒を微細にするほど硬さおよび靭性が向上し、
耐摩耗性が向上すること、並びに上記ＷＣ基超硬合金に
おいてＣｒ3 Ｃ2 およびＶＣは焼結中のＷＣ粒成長を抑
制してＷＣ粒を微粒のまま保持するために添加されるこ
とも知られている（例えば、特開昭６１−１２８４７号
公報参照）。
であり、かつＣｏ：３〜２０重量％、Ｃｒ3 Ｃ2 ：０．
３〜３．０重量％、ＶＣ：：０．１〜３．０重量％を含
有し、残りがＷＣおよび不可避不純物からなる配合組成
の混合粉末をプレス成形し焼結して得られたＷＣ基超硬
合金は、特にプリント基板の穴明け用ミニチュアドリル
の素材として適しており、そしてこのＷＣ基超硬合金
は、ＷＣ粒を微細にするほど硬さおよび靭性が向上し、
耐摩耗性が向上すること、並びに上記ＷＣ基超硬合金に
おいてＣｒ3 Ｃ2 およびＶＣは焼結中のＷＣ粒成長を抑
制してＷＣ粒を微粒のまま保持するために添加されるこ
とも知られている（例えば、特開昭６１−１２８４７号
公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記ＷＣ基超
硬合金に上記Ｃｒ3Ｃ2 およびＶＣを添加すると、焼結
時のＷＣ粒成長は抑止されるけれども同時に合金素地中
に（Ｗ，Ｖ）Ｃ、Ｃｒ7 Ｃ3 、Ｃｒ23Ｃ7 などの炭化物
が析出し、かかる炭化物が析出するとＷＣ基超硬合金の
靭性が低下し、この合金を用いて作製したミニチュアド
リルをプリント基板の穴明けに使用した場合に折損など
が発生しやすく十分な信頼性が得られないなどの課題が
あったのである。
硬合金に上記Ｃｒ3Ｃ2 およびＶＣを添加すると、焼結
時のＷＣ粒成長は抑止されるけれども同時に合金素地中
に（Ｗ，Ｖ）Ｃ、Ｃｒ7 Ｃ3 、Ｃｒ23Ｃ7 などの炭化物
が析出し、かかる炭化物が析出するとＷＣ基超硬合金の
靭性が低下し、この合金を用いて作製したミニチュアド
リルをプリント基板の穴明けに使用した場合に折損など
が発生しやすく十分な信頼性が得られないなどの課題が
あったのである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上記Ｃｒ3 Ｃ2 およびＶＣを添加してＷＣ粒成長を抑止
し、さらに（Ｗ，Ｖ）Ｃ、Ｃｒ7 Ｃ3 、Ｃｒ23Ｃ7 など
の炭化物を析出させずに従来よりも硬さおよび靭性の一
層優れたＷＣ基超硬合金を得るべく研究を行った結果、
ＷＣ基超硬合金を焼結した後、冷却する工程において、
焼結温度から１０００℃までの冷却速度を２０℃／ｍｉ
ｎ以上の高速冷却すると、ＷＣ基合金素地中に上記
（Ｗ，Ｖ）Ｃ、Ｃｒ7 Ｃ3 、Ｃｒ23Ｃ7 などの炭化物を
析出させずにＣｒとＶの複合炭化物相｛以下、（Ｃｒ，
Ｖ）2 Ｃ相という｝を分散させることができ、かかる
（Ｃｒ，Ｖ）2 Ｃ相が分散しているＷＣ基超硬合金は、
従来よりも一層硬度および靭性が向上するという知見を
得たのである。
上記Ｃｒ3 Ｃ2 およびＶＣを添加してＷＣ粒成長を抑止
し、さらに（Ｗ，Ｖ）Ｃ、Ｃｒ7 Ｃ3 、Ｃｒ23Ｃ7 など
の炭化物を析出させずに従来よりも硬さおよび靭性の一
層優れたＷＣ基超硬合金を得るべく研究を行った結果、
ＷＣ基超硬合金を焼結した後、冷却する工程において、
焼結温度から１０００℃までの冷却速度を２０℃／ｍｉ
ｎ以上の高速冷却すると、ＷＣ基合金素地中に上記
（Ｗ，Ｖ）Ｃ、Ｃｒ7 Ｃ3 、Ｃｒ23Ｃ7 などの炭化物を
析出させずにＣｒとＶの複合炭化物相｛以下、（Ｃｒ，
Ｖ）2 Ｃ相という｝を分散させることができ、かかる
（Ｃｒ，Ｖ）2 Ｃ相が分散しているＷＣ基超硬合金は、
従来よりも一層硬度および靭性が向上するという知見を
得たのである。
【０００５】この発明は、かかる知見にもとずいてなさ
れたものであって、Ｃｏ：４〜２０重量％、Ｃｒ
3 Ｃ2 ：０．３〜３．０重量％、ＶＣ：０．１〜３．０
重量％を含有し、残りがＷＣおよび不可避不純物からな
る組成を有し、かつ上記ＷＣの平均粒度が０．８μｍ以
下であるＷＣ基超硬合金の素地中に、（Ｃｒ，Ｖ）2 Ｃ
が分散しているＷＣ基超硬合金に特徴を有するものであ
る。
れたものであって、Ｃｏ：４〜２０重量％、Ｃｒ
3 Ｃ2 ：０．３〜３．０重量％、ＶＣ：０．１〜３．０
重量％を含有し、残りがＷＣおよび不可避不純物からな
る組成を有し、かつ上記ＷＣの平均粒度が０．８μｍ以
下であるＷＣ基超硬合金の素地中に、（Ｃｒ，Ｖ）2 Ｃ
が分散しているＷＣ基超硬合金に特徴を有するものであ
る。
【０００６】つぎに、この発明のＷＣ基超硬合金の成分
組成を上記のごとく限定した理由について説明する。
組成を上記のごとく限定した理由について説明する。
【０００７】（ａ）Ｃｏ Ｃｏは、結合相形成成分として添加されるが、その含有
量が４重量％未満ではＷＣ基超硬合金の緻密化が十分に
なされず、一方、２０重量％を越えて含有するとＣｏが
多くなりすぎて十分な硬さが得られず、耐摩耗性が低下
するので好ましくない。したがって、Ｃｏの含有量は、
４〜２０重量％に定めた。
量が４重量％未満ではＷＣ基超硬合金の緻密化が十分に
なされず、一方、２０重量％を越えて含有するとＣｏが
多くなりすぎて十分な硬さが得られず、耐摩耗性が低下
するので好ましくない。したがって、Ｃｏの含有量は、
４〜２０重量％に定めた。
【０００８】（ｂ）Ｃｒ3 Ｃ2 およびＶＣ これらの成分は、いずれも焼結時のＷＣの粒成長を抑制
する作用があるが、その含有量がＣｒ3 Ｃ2 ：０．３重
量％未満、ＶＣ：０．１重量％未満では焼結時のＷＣの
粒成長を抑制することができず、一方、Ｃｒ3Ｃ2 およ
びＶＣがそれぞれ３．０重量％を越えて含有すると靭性
の低下をもたらすので好ましくない。したがって、これ
らの成分の含有量は、それぞれＣｒ3 Ｃ2 ：０．３〜
３．０重量％、ＶＣ：０．１〜３．０重量％に定めた。
する作用があるが、その含有量がＣｒ3 Ｃ2 ：０．３重
量％未満、ＶＣ：０．１重量％未満では焼結時のＷＣの
粒成長を抑制することができず、一方、Ｃｒ3Ｃ2 およ
びＶＣがそれぞれ３．０重量％を越えて含有すると靭性
の低下をもたらすので好ましくない。したがって、これ
らの成分の含有量は、それぞれＣｒ3 Ｃ2 ：０．３〜
３．０重量％、ＶＣ：０．１〜３．０重量％に定めた。
【０００９】この発明の素地中に（Ｃｒ，Ｖ）2 Ｃ相が
分散しているＷＣ基超硬合金を製造するには、Ｃｏ：４
〜２０重量％、Ｃｒ3 Ｃ2 ：０．３〜３．０重量％、Ｖ
Ｃ：０．１〜３．０重量％を含有し、残りが平均粒度：
０．８μｍ以下であるＷＣおよび不可避不純物からなる
配合組成の混合粉末をプレス成形し焼結することにより
上記配合組成とほぼ同一成分組成のＷＣ基超硬合金を作
製することができるが、特に素地中に（Ｃｒ，Ｖ）2Ｃ
相を分散させるためには、焼結後の焼結温度から１００
０℃までの冷却工程において、その冷却速度を２０℃／
ｍｉｎ以上にする必要がある。上記冷却速度が２０℃／
ｍｉｎ未満であると、（Ｃｒ，Ｖ）2 Ｃ相の分散が認め
られないかまたは認められても硬さおよび靭性に影響を
及ぼすほどではない。
分散しているＷＣ基超硬合金を製造するには、Ｃｏ：４
〜２０重量％、Ｃｒ3 Ｃ2 ：０．３〜３．０重量％、Ｖ
Ｃ：０．１〜３．０重量％を含有し、残りが平均粒度：
０．８μｍ以下であるＷＣおよび不可避不純物からなる
配合組成の混合粉末をプレス成形し焼結することにより
上記配合組成とほぼ同一成分組成のＷＣ基超硬合金を作
製することができるが、特に素地中に（Ｃｒ，Ｖ）2Ｃ
相を分散させるためには、焼結後の焼結温度から１００
０℃までの冷却工程において、その冷却速度を２０℃／
ｍｉｎ以上にする必要がある。上記冷却速度が２０℃／
ｍｉｎ未満であると、（Ｃｒ，Ｖ）2 Ｃ相の分散が認め
られないかまたは認められても硬さおよび靭性に影響を
及ぼすほどではない。
【００１０】上記（Ｃｒ，Ｖ）2 Ｃ相は、光学顕微鏡や
走査型電子顕微鏡を使った顕微鏡組織観察ではその分散
が判別し難いが、Ｘ線回折により同定することができ
る。
走査型電子顕微鏡を使った顕微鏡組織観察ではその分散
が判別し難いが、Ｘ線回折により同定することができ
る。
【００１１】
【実施例】つぎに、この発明のＷＣ基超硬合金を実施例
に基づいて具体的に説明する。原料粉末として、それぞ
れ、平均粒径：０．６μｍのＷＣ粉末、平均粒径：１．
２μｍのＣｏ粉末、平均粒径：１．０μｍのＶＣ粉末、
平均粒径：１．５μｍのＣｒ3 Ｃ2 粉末をそれぞれ用意
し、これら粉末を表１および表２に示されるように配合
し、アセトン中で７２時間ボールミル混合したのち、乾
燥した。
に基づいて具体的に説明する。原料粉末として、それぞ
れ、平均粒径：０．６μｍのＷＣ粉末、平均粒径：１．
２μｍのＣｏ粉末、平均粒径：１．０μｍのＶＣ粉末、
平均粒径：１．５μｍのＣｒ3 Ｃ2 粉末をそれぞれ用意
し、これら粉末を表１および表２に示されるように配合
し、アセトン中で７２時間ボールミル混合したのち、乾
燥した。
【００１２】この混合粉末を１ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力で
圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を真空雰囲気中、表
１および表２に示される温度で１時間焼結したのち、こ
の焼結温度から１０００℃までを表１および表２に示さ
れる冷却速度で冷却し、その後、１３３０℃、１０００
ａｔｍのＡｒ雰囲気中でＨＩＰ処理を行い、本発明ＷＣ
基超硬合金１〜１１、比較ＷＣ基超硬合金１〜９および
従来ＷＣ基超硬合金を作製した。
圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を真空雰囲気中、表
１および表２に示される温度で１時間焼結したのち、こ
の焼結温度から１０００℃までを表１および表２に示さ
れる冷却速度で冷却し、その後、１３３０℃、１０００
ａｔｍのＡｒ雰囲気中でＨＩＰ処理を行い、本発明ＷＣ
基超硬合金１〜１１、比較ＷＣ基超硬合金１〜９および
従来ＷＣ基超硬合金を作製した。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【表２】
【００１５】これら本発明ＷＣ基超硬合金１〜１１、比
較ＷＣ基超硬合金１〜９および従来ＷＣ基超硬合金をダ
イヤモンド砥石で研削し、４ｍｍ×８ｍｍ×２４ｍｍの
寸法を有するＪＩＳ抗折力試験片を作製して抗折力を測
定したのち、ＨＲＡ硬さを測定し、さらに、上記本発明
ＷＣ基超硬合金１〜１１、比較ＷＣ基超硬合金１〜９お
よび従来ＷＣ基超硬合金の素地中の（Ｃｒ，Ｖ）2 Ｃ相
の分散の有無を下記の条件のＸ線回折により確認し、そ
れらの結果を表３および表４に示した。Ｘ線回折条件 管球：Ｃｕ、 フィルター：Ｎｉ、 管電圧：
５５ＫＶ、 管電流：３５ｍＡ、 時定数：０．５、 走査速
度：０．０３°／ｓ、 レコーダーフルスケール：１５０ｃｐｓ、
較ＷＣ基超硬合金１〜９および従来ＷＣ基超硬合金をダ
イヤモンド砥石で研削し、４ｍｍ×８ｍｍ×２４ｍｍの
寸法を有するＪＩＳ抗折力試験片を作製して抗折力を測
定したのち、ＨＲＡ硬さを測定し、さらに、上記本発明
ＷＣ基超硬合金１〜１１、比較ＷＣ基超硬合金１〜９お
よび従来ＷＣ基超硬合金の素地中の（Ｃｒ，Ｖ）2 Ｃ相
の分散の有無を下記の条件のＸ線回折により確認し、そ
れらの結果を表３および表４に示した。Ｘ線回折条件 管球：Ｃｕ、 フィルター：Ｎｉ、 管電圧：
５５ＫＶ、 管電流：３５ｍＡ、 時定数：０．５、 走査速
度：０．０３°／ｓ、 レコーダーフルスケール：１５０ｃｐｓ、
【００１６】つぎに、上記本発明ＷＣ基超硬合金１〜１
１、比較ＷＣ基超硬合金１〜９および従来ＷＣ基超硬合
金をそれぞれ研磨し、全長３８．１ｍｍ、シャンク径：
３．１７５ｍｍ、切刃径：０．４ｍｍ、切刃長：６ｍｍ
のマイクロドリルを作製し、これらマイクロドリルを用
いて、板厚：１．６ｍｍのガラスエポキシ銅張り積層板
（４層板）を２枚重ねにした被削材を、回転数：７０，
０００ｒ．ｐ．ｍ．、ドリル送り：２，１００ｍｍ／ｍ
ｉｎ．の加工条件にて５０００ヒットしたのち、マイク
ロドリルの切刃径の減少量を測定して耐摩耗性を評価し
た。
１、比較ＷＣ基超硬合金１〜９および従来ＷＣ基超硬合
金をそれぞれ研磨し、全長３８．１ｍｍ、シャンク径：
３．１７５ｍｍ、切刃径：０．４ｍｍ、切刃長：６ｍｍ
のマイクロドリルを作製し、これらマイクロドリルを用
いて、板厚：１．６ｍｍのガラスエポキシ銅張り積層板
（４層板）を２枚重ねにした被削材を、回転数：７０，
０００ｒ．ｐ．ｍ．、ドリル送り：２，１００ｍｍ／ｍ
ｉｎ．の加工条件にて５０００ヒットしたのち、マイク
ロドリルの切刃径の減少量を測定して耐摩耗性を評価し
た。
【００１７】さらに、上記板厚：１．６ｍｍのガラスエ
ポキシ銅張り積層板（４層板）を３枚重ねにした被削材
を、ドリル送り：３，０００ｍｍ／ｍｉｎ．の条件で１
０００ヒットしたときの２０本のドリルのうち折損した
ドリルの本数（ドリルの折損率）を測定し、耐折損性を
評価した。これらの評価結果を表１および表２に示す。
ポキシ銅張り積層板（４層板）を３枚重ねにした被削材
を、ドリル送り：３，０００ｍｍ／ｍｉｎ．の条件で１
０００ヒットしたときの２０本のドリルのうち折損した
ドリルの本数（ドリルの折損率）を測定し、耐折損性を
評価した。これらの評価結果を表１および表２に示す。
【００１８】
【表３】
【００１９】
【表４】 、Ｃｒ7 Ｃ3 、Ｃｒ23Ｃ7 などの炭化物が析出している
ことを示す。）
ことを示す。）
【００２０】
【発明の効果】表１〜表４に示される結果から、素地中
に（Ｃｒ，Ｖ）2 Ｃ相が所定量分散している本発明ＷＣ
基超硬合金１〜１１は、いずれも従来の焼結後炉冷して
得られた従来ＷＣ基超硬合金と比較して硬さおよび抗折
力が優れ、マイクロドリルによる耐摩耗性および耐折損
性も優れていることが分かる。しかし、Ｃｏが極めて少
ない比較ＷＣ基超硬合金１は（Ｃｒ，Ｖ）2 Ｃ相が分散
していても結合相の不足によりマイクロドリルの折損率
が高く、さらにこの発明の条件から外れている（表２に
おいてこの発明の条件から外れた値に※印を付して示し
た）比較ＷＣ基超硬合金２〜９は、硬さおよび抗折力、
並びにマイクロドリルによる耐摩耗性および耐折損性の
うち少なくともいずれか１つは本発明ＷＣ基超硬合金１
〜１１より劣ることがわかる。
に（Ｃｒ，Ｖ）2 Ｃ相が所定量分散している本発明ＷＣ
基超硬合金１〜１１は、いずれも従来の焼結後炉冷して
得られた従来ＷＣ基超硬合金と比較して硬さおよび抗折
力が優れ、マイクロドリルによる耐摩耗性および耐折損
性も優れていることが分かる。しかし、Ｃｏが極めて少
ない比較ＷＣ基超硬合金１は（Ｃｒ，Ｖ）2 Ｃ相が分散
していても結合相の不足によりマイクロドリルの折損率
が高く、さらにこの発明の条件から外れている（表２に
おいてこの発明の条件から外れた値に※印を付して示し
た）比較ＷＣ基超硬合金２〜９は、硬さおよび抗折力、
並びにマイクロドリルによる耐摩耗性および耐折損性の
うち少なくともいずれか１つは本発明ＷＣ基超硬合金１
〜１１より劣ることがわかる。
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｃｏ：４〜２０重量％、炭化クロム：
０．３〜３．０重量％、炭化バナジウム：０．１〜３．
０重量％を含有し、残りが炭化タングステンおよび不可
避不純物からなる組成を有し、かつ上記炭化タングステ
ンの平均粒度が０．８μｍ以下である炭化タングステン
基超硬合金の素地中に、クロムとバナジウムの複合炭化
物相が分散していることを特徴とする炭化タングステン
基超硬合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3305490A JP3010859B2 (ja) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | 炭化タングステン基超硬合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3305490A JP3010859B2 (ja) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | 炭化タングステン基超硬合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05117799A JPH05117799A (ja) | 1993-05-14 |
| JP3010859B2 true JP3010859B2 (ja) | 2000-02-21 |
Family
ID=17945790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3305490A Expired - Lifetime JP3010859B2 (ja) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | 炭化タングステン基超硬合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3010859B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105671403A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-06-15 | 成都比拓超硬材料有限公司 | 一种硬质合金顶锤及其在六面顶压机上合成超硬材料的应用 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3606527B2 (ja) * | 1993-11-10 | 2005-01-05 | 三菱マテリアル神戸ツールズ株式会社 | 軸物切削工具 |
| SE529590C2 (sv) | 2005-06-27 | 2007-09-25 | Sandvik Intellectual Property | Finkorniga sintrade hårdmetaller innehållande en gradientzon |
| CN101812621A (zh) * | 2010-04-22 | 2010-08-25 | 株洲硬质合金集团有限公司 | 一种亚微细硬质合金及其制备方法 |
| CN115595483A (zh) * | 2021-11-19 | 2023-01-13 | 成都美奢锐新材料有限公司（Cn） | 一种木工雕刻用高硬纳米晶复合材料及其制备方法 |
-
1991
- 1991-10-24 JP JP3305490A patent/JP3010859B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105671403A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-06-15 | 成都比拓超硬材料有限公司 | 一种硬质合金顶锤及其在六面顶压机上合成超硬材料的应用 |
| CN105671403B (zh) * | 2016-04-15 | 2018-01-09 | 成都比拓超硬材料有限公司 | 一种硬质合金顶锤及其在六面顶压机上合成超硬材料的应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05117799A (ja) | 1993-05-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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