JP4444811B2 - 高硬度焼結体用粉末及び高硬度焼結体 - Google Patents

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Description

この発明は、切削工具や耐摩耗工具に用いられる超硬合金やサーメットのような結合用金属を含む高硬度焼結体を製造するのに用いる高硬度焼結体用粉末及びこのような高硬度焼結体用粉末を用いた高硬度焼結体に係り、焼結時における収縮を減少させると共に、高硬度焼結体中における欠陥を少なくして、安定した高い強度が得られるようにした点に特徴を有するものである。
切削工具や耐摩耗工具に用いられる超硬合金やサーメットのような結合用金属を含む高硬度焼結体を製造するにあたっては、一般に、このような結合用金属を含む高硬度焼結体の原料粉末を、アセトン,アルコール,ヘキサン等の有機溶媒を用いて湿式混合させた後、これにパラフィンや樟脳等の結合材を添加させ、これを乾燥させて高硬度焼結体用粉末を製造し、この高硬度焼結体用粉末を所定の形状に成形した後、これを焼結させるようにしている。
また、近年においては、超硬合金やサーメットのような結合用金属を含む高硬度焼結体が、様々な用途に使用されると共に過酷な条件で使用されるようになり、上記のようにして高硬度焼結体を製造した場合、焼結時における収縮が大きくて、製品の成形精度が悪くなったり、高硬度焼結体中における欠陥が多くて、安定して高い強度が得られないという問題があった。
このため、近年においては、WCの平均粒度が0.8μm以下になった超硬合金を用いて、その強度を高めるようにしたものや(例えば、特許文献1参照。)、焼結後にHIP(熱間静水圧プレス)処理を行ったり、焼結させる際にシンターHIP焼結させて、超硬合金やサーメット中におけるポアを消滅させて、安定した強度が得られるようにすることが行われている。
しかし、上記のようにWCの平均粒度が0.8μm以下になった超硬合金を用いるようにしたり、焼結後にHIP処理を行ったり、焼結させる際にシンターHIP焼結させるようにした場合においても、焼結時における収縮を十分に低減させることができず、また得られた超硬合金やサーメットの中に、WCの凝集体、巨大なβ相(TiC,WC,TaC等の固溶体相でB1型結晶構造を有する)、β相の凝集体、微量不純物の凝集体等の欠陥が依然として存在し、この欠陥部分に応力が集中し、この部分が起点となって上記のような高硬度焼結体に破壊が生じるという問題があった。
特開平9−184042号公報
この発明は、超硬合金やサーメットのような結合用金属を含む高硬度焼結体における上記のような問題を解決することを課題とするものであり、このような高硬度焼結体を製造するのに用いる高硬度焼結体用粉末を改善し、この高硬度焼結体用粉末を焼成させて高硬度焼結体を製造した場合に、この高硬度焼結体が大きく収縮するのを抑制すると共に、この高硬度焼結体中に上記のような欠陥が生じるのを抑制し、安定した高い強度を有する高硬度焼結体が得られるようにすることを課題とするものである。
この発明における高硬度焼結体用粉末においては、上記のような課題を解決するため、結合用金属を含む高硬度焼結体に用いる原料粉末に、ポリエーテルエステル酸のアミン塩,ポリカルボン酸のアミドアミン塩,ポリエステル酸のアミン塩,高級脂肪酸のアルキルアミン塩,リン酸エステルのアミン塩から選択される少なくとも1種の分散剤を混合させるようにしたのである。
ここで、上記の原料粉末に上記のような分散剤を混合させるにあたっては、上記の原料粉末を湿式混合させる際に、上記の分散剤を一緒に混合させて、これらを乾燥させることが好ましい。
また、上記のように原料粉末に上記の分散剤を混合させるにあたっては、上記の原料粉末に対して上記の分散剤を0.5〜5.0重量%の範囲で混合させることが好ましい。
また、この発明における高硬度焼結体においては、上記のような高硬度焼結体用粉末を焼結させるようにしたのである。
ここで、上記の高硬度焼結体用粉末を焼結させるにあたっては、高硬度焼結体用粉末をシンターHIP焼結させるようにしたり、高硬度焼結体用粉末を焼結させた後、HIP処理を行うようにすることが好ましい。
この発明においては、上記のように結合用金属を含む高硬度焼結体に用いる原料粉末に、ポリエーテルエステル酸のアミン塩,ポリカルボン酸のアミドアミン塩,ポリエステル酸のアミン塩,高級脂肪酸のアルキルアミン塩,リン酸エステルのアミン塩から選択される少なくとも1種の分散剤を混合させるようにしたため、この分散剤により、上記の原料粉末や不純物等が凝集するのが抑制されて、原料粉末等が適切に分散されるようになると共に、高硬度焼結体用粉末の流動性が向上してプレス性もよくなる。
そして、このような高硬度焼結体用粉末を焼結させて高硬度焼結体を製造すると、この高硬度焼結体が大きく収縮するのが抑制され、この高硬度焼結体の寸法精度がよくなり、複雑で鋭利な形状になった高硬度焼結体の製造も容易に行えるようになる。
また、上記のように原料粉末や不純物等が凝集するのが抑制されて、原料粉末等が適切に分散されるため、この高硬度焼結体中に、前記のようなWCの凝集体、巨大なβ相、β相の凝集体、微量不純物の凝集体等の欠陥が発生するのが抑制され、このような欠陥部分を起点として高硬度焼結体が破壊するのが防止され、安定した高い強度を持つ高硬度焼結体が得られるようになる。
また、上記の原料粉末に上記の分散剤を混合させるにあたり、上記の原料粉末を湿式混合させる際に、上記の分散剤を一緒に混合させて、これらを乾燥させるようにすると、高硬度焼結体用粉末中に上記の分散剤が均一に分散されて、上記の原料粉末や不純物等が凝集するのがより一層抑制され、さらに安定した高い強度を持つ高硬度焼結体が得られるようになる。
また、上記のように原料粉末に上記の分散剤を混合させるにあたり、この分散剤の量が少ないと、上記のような効果が十分に得られなくなる一方、この分散剤の量を多くしても、さらに効果が向上するということがなく、焼結の際にこの分散剤が炭化して残存することも考えられるので、上記のように原料粉末に対して上記の分散剤を0.5〜5.0重量%の範囲で混合させることが好ましい。
また、上記の高硬度焼結体用粉末を焼結させて高硬度焼結体を製造するにあたり、高硬度焼結体用粉末をシンターHIP焼結させるようにしたり、高硬度焼結体用粉末を焼結させた後、HIP処理を行うようにすると、高硬度焼結体中にポアが発生するのも抑制され、より安定した高い強度を持つ高硬度焼結体が得られるようになる。
以下、この発明の実施形態に係る高硬度焼結体用粉末及び高硬度焼結体について具体的に説明する。なお、この発明における高硬度焼結体用粉末及び高硬度焼結体は、特に下記の実施形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。
ここで、この発明における結合用金属を含む高硬度焼結体としては、WC−Co系等の各種の超硬合金や、TiC−Ni系等の各種のサーメットが用いられ、特に、WC粒度が細かい微粒子超硬合金や、原料粉末の種類が多い各種のサーメットにおいて有効である。
そして、上記のような結合用金属を含む高硬度焼結体の原料粉末に、ポリエーテルエステル酸のアミン塩,ポリカルボン酸のアミドアミン塩,ポリエステル酸のアミン塩,高級脂肪酸のアルキルアミン塩,リン酸エステルのアミン塩から選択される少なくとも1種の分散剤を混合させるにあたっては、上記の原料粉末を湿式混合させた後、これに分散剤を添加させて混合させることも可能であるが、高硬度焼結体用粉末中において原料粉末等をより適切に分散させるためには、上記のように原料粉末を湿式混合させる際に、上記の分散剤を一緒に混合させることが好ましい。なお、上記のように原料粉末を湿式混合させる際の溶剤としては、ヘキサン,アルコール,アセトン等の各種の溶剤を用いることができ、上記の分散剤を一緒に混合させる際にもこれらの溶剤を使用することができる。
そして、このように結合用金属を含む高硬度焼結体の原料粉末に上記の分散剤を混合させた後、これをスプレードライ等により乾燥させて高硬度焼結体用粉末を得るようにする。なお、このように原料粉末に分散剤を混合させたものを乾燥させる際に、パラフィンや樟脳等の結合材を添加させるようにする。
また、このように乾燥させた高硬度焼結体用粉末においては、上記の分散剤によってその流動性が向上し、この高硬度焼結体用粉末をプレスする際における粉末粒子同士の摩擦や、粉末粒子と金型との摩擦が少なくなって、プレス性がよくなり、複雑で鋭利な形状にもプレス成形できるようになる。
そして、上記のようにして得た高硬度焼結体用粉末を焼結させて、各種の高硬度焼結体を製造することができる。
ここで、上記の高硬度焼結体がWC粒度の細かい微粒子超硬合金の場合、上記の分散剤により、WCやCo等の原料粉末や、S,Ca等の不純物が広く均一に分散されるようになり、不純物の凝集体やWCの凝集体が減少し、破壊の起点となる欠陥部分が少なくなって、抗折力が上昇すると考えられる。
また、上記の高硬度焼結体がP種超硬合金の場合、破壊の起点は一般に大きなβ相又はβ相の凝集体であったが、上記の分散剤により、β相の核となるTiC粒子、TiC/WC固溶体粒子、TiC/WC/TaC固溶体粒子等の分散がよくなり、β相及びその凝集体の寸法が小さくなると共にその数も減少し、破壊の起点となる欠陥部分が少なくなって、抗折力が上昇すると考えられる。
また、上記の高硬度焼結体がTiCN系のサーメットの場合、原料粉末の種類が多いため、より均一な混合が必要となるが、上記の分散剤により各原料粉末が広く均一に分散されるようになり、TiCN等を主成分とするコア部とMo2C,WC,TaC等を主成分とする周辺組織とをもつ有芯構造が均一に形成されるようになり、各種の凝集体が減少して、強度が上昇するものと考えられる。
以下、この発明の具体的な実施例に係る高硬度焼結体用粉末及び高硬度焼結体について説明すると共に、この発明の実施例に係る高硬度焼結体においては抗折力等の強度が向上し、またこの発明の実施例に係る高硬度焼結体用粉末においてはプレス性が向上することを、比較例を挙げて明らかにする。
(実施例A1)
実施例A1においては、原料粉末として、平均粒度が0.8μmのWC粉末と、平均粒度が1.5μmのCr32粉末と、平均粒度が1.3μmのCo粉末とを用い、このWC粉末とCr32粉末とCo粉末とを89.5:0.5:10.0の重量比で配合させた。なお、上記の原料粉末の平均粒度は、F.S.S.S法(Fisher subsieve sizer)により測定した。
そして、このように配合させた原料粉末に対して、市販の高分子量ポリカルボン酸のアミドアミン塩からなる分散剤X1を2重量%加えると共に溶剤としてアセトンを加え、超硬合金製ボールを用いたボールミルによりこれらを4日間湿式混合させた後、これにパラフィンを上記の原料粉末に対して2重量%加えて軽く混合させ、これをスプレードライヤーで乾燥させて、高硬度焼結体用粉末を得た。
そして、この高硬度焼結体用粉末を所定の形状に成形し、これを1350℃で30分間焼結させ、この状態で50気圧までアルゴンガスを導入して30分間保持させるシンターHIP焼結を行って、微粒子超硬合金からなる高硬度焼結体を得た。
(実施例A2〜A5)
実施例A2〜A5においては、上記の実施例A1において、上記の原料粉末に混合させる分散剤の種類だけを変更し、それ以外は、上記の実施例A1の場合と同様にして、微粒子超硬合金からなる各高硬度焼結体を得た。
ここで、実施例A2においては市販の特殊変成ポリエステル酸のアミン塩からなる分散剤X2を、実施例A3においては市販の高分子量ポリエーテルエステル酸のアミン塩からなる分散剤X3を、実施例A4においては市販の特殊変成リン酸エステルのアミン塩からなる分散剤X4を、実施例A5においては市販の高級脂肪酸のアルキルアミン塩からなる分散剤X5を、それぞれ原料粉末に対して2重量%の割合で混合させるようにした。
(実施例A6)
実施例A6においては、高硬度焼結体用粉末を得るにあたり、上記の実施例A1と同じ原料粉末に対して、実施例A1と同じ市販の高分子量ポリカルボン酸のアミドアミン塩からなる分散剤X1を3重量%混合させるようにし、それ以外は、実施例A1の場合と同様にして高硬度焼結体用粉末を得た。
そして、この実施例A6においては、上記の高硬度焼結体用粉末を所定の形状に成形し、これを1350℃で30分間焼結させた後、これを1300℃、1000気圧の条件で40分間HIP処理を行って、微粒子超硬合金からなる高硬度焼結体を得た。
(実施例A7)
実施例A7においては、高硬度焼結体用粉末を得るにあたり、上記の実施例A1と同じ原料粉末に対して、上記の実施例A4と同じ市販の特殊変成リン酸エステルのアミン塩からなる分散剤X4を1重量%混合させるようにし、それ以外は、上記の実施例A1の場合と同様にして高硬度焼結体用粉末を得た。
そして、この実施例A7においては、上記の高硬度焼結体用粉末を所定の形状に成形し、上記の実施例A6の場合と同様に、これを1350℃で30分間焼結させた後、これを1300℃、1000気圧の条件で40分間HIP処理を行って、微粒子超硬合金からなる高硬度焼結体を得た。
(実施例A8)
実施例A8においては、高硬度焼結体用粉末を得るにあたり、上記の実施例A1と同じ原料粉末に対して、上記の実施例A3と同じ市販の高分子量ポリエーテルエステル酸のアミン塩からなる分散剤X3を2重量%混合させるようにし、それ以外は、上記の実施例A1の場合と同様にして高硬度焼結体用粉末を得た。
そして、この実施例A8においては、上記の高硬度焼結体用粉末を所定の形状に成形し、これを1350℃で30分間焼結させて、微粒子超硬合金からなる高硬度焼結体を得た。
(比較例a1)
比較例a1においては、上記の実施例A1において、上記の原料粉末に分散剤を混合させないようにし、それ以外は、上記の実施例A1の場合と同様にして、微粒子超硬合金からなる高硬度焼結体を得た。
(比較例a2)
比較例a2においては、上記の実施例A1において、上記の原料粉末に分散剤を混合させないようにし、それ以外は、実施例A1の場合と同様にして高硬度焼結体用粉末を得た後、この高硬度焼結体用粉末を所定の形状に成形し、これを1350℃で30分間焼結させて、微粒子超硬合金からなる高硬度焼結体を得た。
(比較例a3,a4)
比較例a3,a4においては、上記の実施例A1において、上記の原料粉末に混合させる分散剤の種類だけを変更し、それ以外は、上記の実施例A1の場合と同様にして、微粒子超硬合金からなる各高硬度焼結体を得た。
ここで、比較例a3においては市販のポリエチレンイミンからなる分散剤yを、比較例a4においては市販のポリオキシエチレンアルキルフェノールからなる分散剤zを、それぞれ原料粉末に対して2重量%の割合で混合させるようにした。
次に、上記のようにして製造した実施例A1〜A8及び比較例a1〜a4の各高硬度焼結体について、それぞれ抗折力及び破壊靱性値を求め、その結果を下記の表1に示した。
ここで、抗折力については、CIS0026に準拠して抗折力試験を行い、それぞれ10本の試験片の平均値を求めた。
また、破壊靱性値については、ヴィッカース圧痕法(荷重30kg)により求めた。
また、下記の表においては、各高硬度焼結体を製造する際における焼結条件に関し、シンターHIP焼結した場合をS−HIP、焼結後にHIP処理した場合をNS+HIP、焼結のみの場合をNSとして示した。
Figure 0004444811
この結果、実施例A1〜A8及び比較例a1〜a4の各高硬度焼結体について同じ焼結条件のものを比較した場合、上記の分散剤X1〜X5を混合させた実施例A1〜A8の各高硬度焼結体は、対応する焼結条件の比較例a1〜a4の各高硬度焼結体に比べて、何れも抗折力及び破壊靱性値が大きく向上していた。
また、実施例A1〜A8の各高硬度焼結体を比較した場合、破壊靱性値はほぼ同じような値になっていたが、抗折力は、焼結のみの実施例A8の高硬度焼結体に比べて、シンターHIP焼結した実施例A1〜A5の高硬度焼結体及び焼結後にHIP処理した実施例A6,A7の高硬度焼結体が高くなっていた。これは、シンターHIP焼結や、焼結後のHIP処理によって、高硬度焼結体中におけるポアが減少したためであると考えられる。
(実施例B1)
実施例B1においては、原料粉末として、平均粒度が1.0μmのWC粉末と、平均粒度が1.4μmの(Ti,W)C粉末(TiC:WC=3:7)と、平均粒度が1.0μmの(Ta,Nb)C粉末(TaC:NbC=9:1)と、平均粒度が1.3μmのCo粉末とを用い、このWC粉末と(Ti,W)C粉末と(Ta,Nb)C粉末とCo粉末とを83.0:2.0:5.0:10.0の重量比で配合させた。
そして、このように配合させた原料粉末に対して、上記の実施例A1と同じ市販の高分子量ポリカルボン酸のアミドアミン塩からなる分散剤X1を2重量%加えると共に溶剤としてアセトンを加え、超硬合金製ボールを用いたアトライターによりこれらを6時間湿式混合させた後、これにパラフィンを上記の原料粉末に対して2重量%加えて軽く混合させ、これをスプレードライヤーで乾燥させて、高硬度焼結体用粉末を得た。
そして、この高硬度焼結体用粉末を所定の形状に成形し、これを1400℃で30分間焼結させ、この状態で50気圧までアルゴンガスを導入して30分間保持させるシンターHIP焼結を行って、P種超硬合金からなる高硬度焼結体を得た。
(実施例B2〜B5)
実施例B2〜B5においては、上記の実施例B1において、上記の原料粉末に混合させる分散剤の種類だけを変更し、それ以外は、上記の実施例B1の場合と同様にして、P種超硬合金からなる各高硬度焼結体を得た。
ここで、実施例B2においては実施例A2と同じ市販の特殊変成ポリエステル酸のアミン塩からなる分散剤X2を、実施例B3においては実施例A3と同じ市販の高分子量ポリエーテルエステル酸のアミン塩からなる分散剤X3を、実施例B4においては実施例A4と同じ市販の特殊変成リン酸エステルのアミン塩からなる分散剤X4を、実施例B5においては実施例A5と同じ市販の高級脂肪酸のアルキルアミン塩からなる分散剤X5を、それぞれ原料粉末に対して2重量%の割合で混合させるようにした。
(実施例B6)
実施例B6においては、高硬度焼結体用粉末を得るにあたり、上記の実施例B1と同じ原料粉末に対して、実施例B1と同じ市販の高分子量ポリカルボン酸のアミドアミン塩からなる分散剤X1を3重量%混合させるようにし、それ以外は、実施例B1の場合と同様にして高硬度焼結体用粉末を得た。
そして、この実施例B6においては、上記の高硬度焼結体用粉末を所定の形状に成形し、これを1400℃で60分間焼結させた後、これを1320℃、1000気圧の条件で40分間HIP処理を行って、P種超硬合金からなる高硬度焼結体を得た。
(実施例B7)
実施例B7においては、高硬度焼結体用粉末を得るにあたり、上記の実施例B1と同じ原料粉末に対して、上記の実施例B4と同じ市販の特殊変成リン酸エステルのアミン塩からなる分散剤X4を1重量%混合させるようにし、それ以外は、上記の実施例B1の場合と同様にして高硬度焼結体用粉末を得た。
そして、この実施例B7においては、上記の高硬度焼結体用粉末を所定の形状に成形し、上記の実施例B6の場合と同様に、これを1400℃で60分間焼結させた後、これを1320℃、1000気圧の条件で40分間HIP処理を行って、P種超硬合金からなる高硬度焼結体を得た。
(実施例B8)
実施例B8においては、高硬度焼結体用粉末を得るにあたり、上記の実施例B1と同じ原料粉末に対して、上記の実施例B3と同じ市販の高分子量ポリエーテルエステル酸のアミン塩からなる分散剤X3を2重量%混合させるようにし、それ以外は、上記の実施例B1の場合と同様にして高硬度焼結体用粉末を得た。
そして、この実施例B8においては、上記の高硬度焼結体用粉末を所定の形状に成形し、これを1400℃で60分間焼結させて、P種超硬合金からなる高硬度焼結体を得た。
(比較例b1)
比較例b1においては、上記の実施例B1において、上記の原料粉末に分散剤を混合させないようにし、それ以外は、上記の実施例B1の場合と同様にして、P種超硬合金からなる各高硬度焼結体を得た。
(比較例b2)
比較例b2においては、上記の実施例B1において、上記の原料粉末に分散剤を混合させないようにし、それ以外は、実施例B1の場合と同様にして高硬度焼結体用粉末を得た後、この高硬度焼結体用粉末を所定の形状に成形し、これを1400℃で60分間焼結させて、P種超硬合金からなる高硬度焼結体を得た。
(比較例b3,b4)
比較例b3,b4においては、上記の実施例B1において、上記の原料粉末に混合させる分散剤の種類だけを変更し、それ以外は、上記の実施例B1の場合と同様にして、P種超硬合金からなる各高硬度焼結体を得た。
ここで、比較例b3においては比較例a3と同じ市販のポリエチレンイミンからなる分散剤yを、比較例b4においては比較例a4と同じ市販のポリオキシエチレンアルキルフェノールからなる分散剤zを、それぞれ原料粉末に対して2重量%の割合で混合させるようにした。
次に、上記のようにして製造した実施例B1〜B8及び比較例b1〜b4の各高硬度焼結体について、上記の実施例A1〜A8及び比較例a1〜a4の場合と同様にして、それぞれ抗折力及び破壊靱性値を求め、その結果を下記の表2に示した。
Figure 0004444811
この結果、実施例B1〜B8及び比較例b1〜b4の各高硬度焼結体について同じ焼結条件のものを比較した場合、上記の分散剤X1〜X5を混合させた実施例B1〜B8の各高硬度焼結体は、対応する焼結条件の比較例b1〜b4の各高硬度焼結体に比べて、何れも抗折力及び破壊靱性値が大きく向上していた。
また、実施例B1〜B8の各高硬度焼結体を比較した場合、破壊靱性値はほぼ同じような値になっていたが、抗折力は、焼結のみの実施例B8の高硬度焼結体に比べて、シンターHIP焼結した実施例B1〜B5の高硬度焼結体及び焼結後にHIP処理した実施例B6,B7の高硬度焼結体が高くなっていた。これは、上記の実施例A1〜A7の場合と同様に、シンターHIP焼結や、焼結後のHIP処理によって、高硬度焼結体中におけるポアが減少したためであると考えられる。
(実施例C1)
実施例C1においては、原料粉末として、平均粒度が1.0μmのWC粉末と、平均粒度が1.3μmのTiCN粉末(TiC:TiN=1:1)と、平均粒度が1.0μmのTaC粉末と、平均粒度が3.0μmのMo2C粉末と、平均粒度が1.3μmのCo粉末と、平均粒度が3.0μmのNi粉末とを用い、このWC粉末とTiCN粉末とTaC粉末とMo2C粉末とCo粉末とNi粉末とを18:50:10:5:12:5の重量比で配合させた。
そして、このように配合させた原料粉末に対して、上記の実施例A1と同じ市販の高分子量ポリカルボン酸のアミドアミン塩からなる分散剤X1を2重量%加えると共に溶剤としてアルコールを加え、超硬合金製ボールを用いたアトライターによりこれらを12時間湿式混合させた後、これにパラフィンを上記の原料粉末に対して2重量%加えて軽く混合させ、これをスプレードライヤーで乾燥させて、高硬度焼結体用粉末を得た。
そして、この高硬度焼結体用粉末を所定の形状に成形し、これを1450℃で30分間焼結させ、この状態で50気圧までアルゴンガスを導入して30分間保持させるシンターHIP焼結を行って、サーメットからなる高硬度焼結体を得た。
(実施例C2〜C5)
実施例C2〜C5においては、上記の実施例C1において、上記の原料粉末に混合させる分散剤の種類だけを変更し、それ以外は、上記の実施例C1の場合と同様にして、サーメットからなる各高硬度焼結体を得た。
ここで、実施例C2においては実施例A2と同じ市販の特殊変成ポリエステル酸のアミン塩からなる分散剤X2を、実施例C3においては実施例A3と同じ市販の高分子量ポリエーテルエステル酸のアミン塩からなる分散剤X3を、実施例C4においては実施例A4と同じ市販の特殊変成リン酸エステルのアミン塩からなる分散剤X4を、実施例C5においては実施例A5と同じ市販の高級脂肪酸のアルキルアミン塩からなる分散剤X5を、それぞれ原料粉末に対して2重量%の割合で混合させるようにした。
(実施例C6)
実施例C6においては、高硬度焼結体用粉末を得るにあたり、上記の実施例C1と同じ原料粉末に対して、実施例C1と同じ市販の高分子量ポリカルボン酸のアミドアミン塩からなる分散剤X1を3重量%混合させるようにし、それ以外は、実施例C1の場合と同様にして高硬度焼結体用粉末を得た。
そして、この実施例C6においては、上記の高硬度焼結体用粉末を所定の形状に成形し、これを1450℃で60分間焼結させた後、これを1350℃、1000気圧の条件で40分間HIP処理を行って、サーメットからなる高硬度焼結体を得た。
(実施例C7)
実施例C7においては、高硬度焼結体用粉末を得るにあたり、上記の実施例C1と同じ原料粉末に対して、上記の実施例C4と同じ市販の特殊変成リン酸エステルのアミン塩からなる分散剤X4を1重量%混合させるようにし、それ以外は、上記の実施例C1の場合と同様にして高硬度焼結体用粉末を得た。
そして、この実施例C7においては、上記の高硬度焼結体用粉末を所定の形状に成形し、上記の実施例C6の場合と同様に、これを1450℃で60分間焼結させた後、これを1350℃、1000気圧の条件で40分間HIP処理を行って、サーメットからなる高硬度焼結体を得た。
(実施例C8)
実施例C8においては、高硬度焼結体用粉末を得るにあたり、上記の実施例C1と同じ原料粉末に対して、上記の実施例C3と同じ市販の高分子量ポリエーテルエステル酸のアミン塩からなる分散剤X3を2重量%混合させるようにし、それ以外は、上記の実施例C1の場合と同様にして高硬度焼結体用粉末を得た。
そして、この実施例C8においては、上記の高硬度焼結体用粉末を所定の形状に成形し、これを1450℃で60分間焼結させて、サーメットからなる高硬度焼結体を得た。
(比較例c1)
比較例c1においては、上記の実施例C1において、上記の原料粉末に分散剤を混合させないようにし、それ以外は、上記の実施例C1の場合と同様にして、サーメットからなる各高硬度焼結体を得た。
(比較例c2)
比較例c2においては、上記の実施例C1において、上記の原料粉末に分散剤を混合させないようにし、それ以外は、実施例C1の場合と同様にして高硬度焼結体用粉末を得た後、この高硬度焼結体用粉末を所定の形状に成形し、これを1450℃で60分間焼結させて、サーメットからなる高硬度焼結体を得た。
(比較例c3,c4)
比較例c3,c4においては、上記の実施例C1において、上記の原料粉末に混合させる分散剤の種類だけを変更し、それ以外は、上記の実施例C1の場合と同様にして、サーメットからなる各高硬度焼結体を得た。
ここで、比較例c3においては比較例a3と同じ市販のポリエチレンイミンからなる分散剤yを、比較例c4においては比較例a4と同じ市販のポリオキシエチレンアルキルフェノールからなる分散剤zを、それぞれ原料粉末に対して2重量%の割合で混合させるようにした。
次に、上記のようにして製造した実施例C1〜C8及び比較例c1〜c4の各高硬度焼結体についても、上記の実施例A1〜A8及び比較例a1〜a4の場合と同様にして、それぞれ抗折力及び破壊靱性値を求め、その結果を下記の表3に示した。
Figure 0004444811
この結果、実施例C1〜C8及び比較例c1〜c4の各高硬度焼結体について同じ焼結条件のものを比較した場合、上記の分散剤X1〜X5を混合させた実施例C1〜C8の各高硬度焼結体は、対応する焼結条件の比較例c1〜c4の各高硬度焼結体に比べて、何れも抗折力及び破壊靱性値が大きく向上していた。
また、実施例C1〜C8の各高硬度焼結体を比較した場合、破壊靱性値はほぼ同じような値になっていたが、抗折力は、焼結のみの実施例C8の高硬度焼結体に比べて、シンターHIP焼結した実施例C1〜C5の高硬度焼結体及び焼結後にHIP処理した実施例C6,C7の高硬度焼結体が高くなっていた。これは、上記の実施例A1〜A7の場合と同様に、シンターHIP焼結や、焼結後のHIP処理によって、高硬度焼結体中におけるポアが減少したためであると考えられる。
(実施例D1)
実施例D1においては、上記の実施例A3の場合と同様に、上記の実施例A1の原料粉末に対して、市販の高分子量ポリエーテルエステル酸のアミン塩からなる分散剤X3を2重量%加えて湿式混合させて調製した高硬度焼結体用粉末を用いた。
そして、この高硬度焼結体用粉末をISO規格CNMG120408のブレーカー付きのスローアウェイチップに型押し成形した後、上記の実施例A1の場合と同様に、1350℃で30分間焼結させ、この状態で50気圧までアルゴンガスを導入して30分間保持させるシンターHIP焼結を行って、微粒子超硬合金からなるブレーカー付きのスローアウェイチップを得た。
(実施例D2)
実施例D2においては、上記の実施例A1と同じ原料粉末を用い、この原料粉末に分散剤を加えずに溶剤のアセトンだけを加え、これを超硬合金製ボールを用いたボールミルにより4日間湿式混合させた後、このように湿式混合させた原料粉末に対して、実施例A3と同じ市販の高分子量ポリエーテルエステル酸のアミン塩からなる分散剤X3を2重量%加えると共にパラフィンを2重量%加えて軽く混合させ、これをスプレードライヤーで乾燥させて、高硬度焼結体用粉末を得た。
そして、このように調製した高硬度焼結体用粉末を用いる以外は、上記の実施例D1の場合と同様にして、微粒子超硬合金からなるブレーカー付きのスローアウェイチップを得た。
(比較例d)
比較例dにおいては、上記の比較例a1の場合と同様に、上記の実施例A1の原料粉末に分散剤を混合させていない高硬度焼結体用粉末を用い、それ以外は、上記の実施例D1の場合と同様にして、微粒子超硬合金からなるブレーカー付きのスローアウェイチップを得た。
(実施例E1)
実施例E1においては、上記の実施例B3の場合と同様に、上記の実施例B1の原料粉末に対して、市販の高分子量ポリエーテルエステル酸のアミン塩からなる分散剤X3を2重量%加えて湿式混合させて調製した高硬度焼結体用粉末を用いた。
そして、この高硬度焼結体用粉末をISO規格CNMG120408のブレーカー付きのスローアウェイチップに型押し成形した後、上記の実施例B1の場合と同様に、1400℃で30分間焼結させ、この状態で50気圧までアルゴンガスを導入して30分間保持させるシンターHIP焼結を行って、P種超硬合金からなるブレーカー付きのスローアウェイチップを得た。
(実施例E2)
実施例E2においては、上記の実施例B1と同じ原料粉末を用い、この原料粉末に分散剤を加えずに溶剤のアセトンだけを加え、これを超硬合金製ボールを用いたアトライターにより6時間湿式混合させた後、このように湿式混合させた原料粉末に対して、実施例B3と同じ市販の高分子量ポリエーテルエステル酸のアミン塩からなる分散剤X3を2重量%加えると共にパラフィンを2重量%加えて軽く混合させ、これをスプレードライヤーで乾燥させて、高硬度焼結体用粉末を得た。
そして、このように調製した高硬度焼結体用粉末を用いる以外は、上記の実施例E1の場合と同様にして、P種超硬合金からなるブレーカー付きのスローアウェイチップを得た。
(比較例e)
比較例eにおいては、上記の比較例b1の場合と同様に、上記の実施例B1の原料粉末に分散剤を混合させていない高硬度焼結体用粉末を用い、それ以外は、上記の実施例E1の場合と同様にして、P種超硬合金からなるブレーカー付きのスローアウェイチップを得た。
(実施例F1)
実施例F1においては、上記の実施例C3の場合と同様に、上記の実施例C1の原料粉末に対して、市販の高分子量ポリエーテルエステル酸のアミン塩からなる分散剤X3を2重量%加えて湿式混合させて調製した高硬度焼結体用粉末を用いた。
そして、この高硬度焼結体用粉末をISO規格CNMG120408のブレーカー付きのスローアウェイチップに型押し成形した後、上記の実施例C1の場合と同様に、これを1450℃で30分間焼結させ、この状態で50気圧までアルゴンガスを導入して30分間保持させるシンターHIP焼結を行って、サーメットからなるブレーカー付きのスローアウェイチップを得た。
(実施例F2)
実施例F2においては、上記の実施例C1と同じ原料粉末を用い、この原料粉末に分散剤を加えずに溶剤のアルコールだけを加え、これを超硬合金製ボールを用いたアトライターにより12時間湿式混合させた後、このように湿式混合させた原料粉末に対して、実施例C3と同じ市販の高分子量ポリエーテルエステル酸のアミン塩からなる分散剤X3を2重量%加えると共にパラフィンを2重量%加えて軽く混合させ、これをスプレードライヤーで乾燥させて、高硬度焼結体用粉末を得た。
そして、このように調製した高硬度焼結体用粉末を用いる以外は、上記の実施例F1の場合と同様にして、サーメットからなるブレーカー付きのスローアウェイチップを得た。
(比較例f)
比較例fにおいては、上記の比較例c1の場合と同様に、上記の実施例C1の原料粉末に分散剤を混合させていない高硬度焼結体用粉末を用い、それ以外は、上記の実施例F1の場合と同様にして、サーメットからなるブレーカー付きのスローアウェイチップを得た。
そして、上記のように製造した実施例D1,D2,E1,E2,F1,F2及び比較例d,e,fの各ブレーカー付きのスローアウェイチップについて、焼成後の長さに対する焼成前の長さの収縮比を求めると共に、これらの高硬度焼結体における抗折力及び破壊靱性値を、上記の実施例A1〜A8及び比較例a1〜a4の場合と同様にして求め、これらの結果を下記の表4に示した。
Figure 0004444811
この結果、上記の分散剤X3を加えた実施例D1,D2,E1,E2,F1,F2のブレーカー付きのスローアウェイチップは、分散剤を加えていない対応する比較例d,e,fのブレーカー付きのスローアウェイチップに比べて、焼成後の長さに対する焼成前の長さの収縮比を小さくすることができた。なお、比較例d,e,fのブレーカー付きのスローアウェイチップにおいて、焼成後の長さに対する焼成前の長さの収縮比が、対応する実施例D1,D2,E1,E2,F1,F2のブレーカー付きのスローアウェイチップと同じになるようにして型押し成形した場合、プレス割れや欠けが発生した。
また、上記の実施例D1,D2,E1,E2,F1,F2のものを比較した場合、上記の分散剤X3を原料粉末と一緒に湿式混合させた実施例D1,E1,F1のものは、原料粉末を湿式混合させた後、上記の分散剤X3を混合させた実施例D2,E2,F2のものに比べて、何れも抗折力及び破壊靱性値が高くなっていた。これは、上記のように分散剤X3を原料粉末と一緒に湿式混合させることにより、原料粉末がより均一に分散されて、欠陥となる各種の凝集体の発生が抑制されたためであると考えられる。
なお、上記の実施例D1,D2,E1,E2,F1,F2においては、分散剤X3を用いた場合を示しただけであるが、前記の分散液X1〜X5の何れを用いた場合においても同様の結果が得られる。

Claims (6)

  1. 結合用金属を含む高硬度焼結体に用いる原料粉末に、ポリエーテルエステル酸のアミン塩,ポリカルボン酸のアミドアミン塩,ポリエステル酸のアミン塩,高級脂肪酸のアルキルアミン塩,リン酸エステルのアミン塩から選択される少なくとも1種の分散剤が混合されてなることを特徴とする高硬度焼結体用粉末。
  2. 請求項1に記載した高硬度焼結体用粉末において、上記の結合用金属を含む高硬度焼結体に用いる原料粉末を湿式混合させる際に、上記の分散剤を混合させて、これらを乾燥させたことを特徴とする高硬度焼結体用粉末。
  3. 請求項1又は請求項2に記載した高硬度焼結体用粉末において、上記の結合用金属を含む高硬度焼結体に用いる原料粉末に対して、上記の分散剤が0.5〜5.0重量%の範囲で混合されていることを特徴とする高硬度焼結体用粉末。
  4. 請求項1〜請求項3の何れか1項に記載した高硬度焼結体用粉末を焼結させたことを特徴とする高硬度焼結体。
  5. 請求項4に記載した高硬度焼結体において、上記の高硬度焼結体用粉末をシンターHIP焼結させたことを特徴とする高硬度焼結体。
  6. 請求項4に記載した高硬度焼結体において、上記の高硬度焼結体用粉末を焼結させた後、HIP処理したことを特徴とする高硬度焼結体。
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