JP7087596B2 - Cutting tools - Google Patents

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Description

本発明は、切削工具に関する。 The present invention relates to a cutting tool.

高い硬度が要求される製品として、たとえば切削工具がある。このような製品に用いられる硬質材料(焼結体)としては、超硬合金、サーメットなどが知られている。 As a product that requires high hardness, for example, there is a cutting tool. Cemented carbide, cermet and the like are known as hard materials (sintered bodies) used in such products.

ここで、切削工具等は高温に曝される場合が多く、高温では焼結体の摩耗が促進され、製品として所望される長さの寿命を達成できなくなる場合がある。このため、切削工具等に用いられる焼結体には、高温での耐摩耗性が求められる。 Here, cutting tools and the like are often exposed to high temperatures, and at high temperatures, wear of the sintered body is accelerated, and it may not be possible to achieve the life of the desired length of the product. Therefore, the sintered body used for cutting tools and the like is required to have wear resistance at high temperatures.

超硬合金に高温での耐摩耗性を付与するために、たとえば、特許文献1(特開2014-208889号公報)には、炭化タングステン(WC)などの硬質粒子からなる相を含む焼結体が開示されている。また、特許文献2(特開平9-125229号公報)には、超硬合金に高温での耐摩耗性に優れた被膜を形成する技術が開示されている。 In order to impart wear resistance to cemented carbide at high temperatures, for example, Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-20889) describes a sintered body containing a phase composed of hard particles such as tungsten carbide (WC). Is disclosed. Further, Patent Document 2 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-125229) discloses a technique for forming a film having excellent wear resistance at high temperatures on a cemented carbide.

特開2014-208889号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-208888 特開平9-125229号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-125229

しかし、最近は、特に耐熱合金など、難削材への加工ニーズが高まっており、切削速度の向上も求められている。このため、切削工具はより高温環境下で使用されるようになっている。特許文献1のような優れた被膜を施していても、超硬合金が高温で塑性変形してしまうと、被膜が剥がれやすくなり、たとえば焼結体中の結合相(金属コバルト等)の軟化等により急激に耐摩耗性が低下して、すぐに超硬合金が寿命に達してしまうため、特許文献1の技術はこのようなニーズに対して十分ではなかった。このため、焼結体の母材自体の高温での耐塑性変形性を更に向上させることが望まれる。 However, recently, there is an increasing need for processing difficult-to-cut materials such as heat-resistant alloys, and improvement in cutting speed is also required. For this reason, cutting tools are being used in higher temperature environments. Even if an excellent coating as in Patent Document 1 is applied, if the cemented carbide is plastically deformed at a high temperature, the coating tends to peel off, for example, softening of the bonded phase (metal cobalt, etc.) in the sintered body, etc. As a result, the wear resistance is rapidly reduced, and the cemented carbide reaches the end of its life soon. Therefore, the technique of Patent Document 1 is not sufficient for such a need. Therefore, it is desired to further improve the plastic deformation resistance of the base material of the sintered body itself at high temperatures.

したがって、本開示の目的は、高温での耐塑性変形性が向上した切削工具を提供することである。 Therefore, an object of the present disclosure is to provide a cutting tool having improved plastic deformation resistance at high temperatures.

本開示の一態様に係る切削工具は、第1硬質相および結合相を含む焼結体を含む。第1硬質相はWCからなる。結合相は、主成分としてCoおよびNiから選択される少なくとも1種からなる第1金属を含み、さらに、AlおよびWから選択される少なくとも1種からなる第2金属と、Cと、を含む。 The cutting tool according to one aspect of the present disclosure includes a sintered body including a first hard phase and a bonded phase. The first hard phase consists of WC. The bonded phase contains a first metal consisting of at least one selected from Co and Ni as a main component, and further contains a second metal consisting of at least one selected from Al and W, and C.

上記によれば、高温での耐塑性変形性が向上した切削工具を提供することができる。 According to the above, it is possible to provide a cutting tool having improved plastic deformation resistance at high temperatures.

図1は、使用後の切削工具の刃先損傷の評価に関する参考図である。FIG. 1 is a reference diagram relating to the evaluation of cutting edge damage of a cutting tool after use. 図2は、図1のA-A’における断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA'of FIG.

[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様が列記して説明される。
[Explanation of Embodiments of the present disclosure]
First, embodiments of the present disclosure will be listed and described.

なお、本明細書において「A~B」という形式の表記は、範囲の上限下限(すなわちA以上B以下)を意味し、Aにおいて単位の記載がなく、Bにおいてのみ単位が記載されている場合、Aの単位とBの単位とは同じである。 In this specification, the notation in the form of "A to B" means the upper and lower limits of the range (that is, A or more and B or less), and there is no description of the unit in A and the unit is described only in B. , The unit of A and the unit of B are the same.

〔1〕本開示の一態様に係る切削工具は、第1硬質相および結合相を含む焼結体を含む。第1硬質相はWCからなる。結合相は、主成分としてCoおよびNiから選択される少なくとも1種からなる第1金属を含み、さらに、AlおよびWから選択される少なくとも1種からなる第2金属と、Cと、を含む。上記焼結体は、高温での耐塑性変形性が向上している。焼結体の高温での耐塑性変形性の向上により、切削工具の長寿命化が可能となる。 [1] The cutting tool according to one aspect of the present disclosure includes a sintered body including a first hard phase and a bonded phase. The first hard phase consists of WC. The bonded phase contains a first metal consisting of at least one selected from Co and Ni as a main component, and further contains a second metal consisting of at least one selected from Al and W, and C. The sintered body has improved plastic deformation resistance at high temperatures. By improving the plastic deformation resistance of the sintered body at high temperatures, it is possible to extend the life of the cutting tool.

〔2〕結合相は、下記式で表される化合物相を含んでいることが好ましい。
(Co,Ni)(Al,W)
〔式中、(Co,Ni)はCoおよびNiから選択される少なくとも1種であり、(Al,W)はAlおよびWから選択される少なくとも1種であり、x、yおよびzは原子量比率である。〕これにより、焼結体はさらに高温での歪みが抑制され、塑性変形しにくくなる。
[2] The bound phase preferably contains a compound phase represented by the following formula.
(Co, Ni) x (Al, W) y C z
[In the formula, (Co, Ni) is at least one selected from Co and Ni, (Al, W) is at least one selected from Al and W, and x, y and z are atomic weight ratios. Is. ] As a result, the sintered body is further suppressed from being strained at a high temperature, and is less likely to be plastically deformed.

〔3〕xは0.65以上0.95以下であり、yは0.04以上0.30以下であり、zは0.003以上0.15以下であることが好ましい。焼結体の高温での耐塑性変形性が向上するためである。 [3] It is preferable that x is 0.65 or more and 0.95 or less, y is 0.04 or more and 0.30 or less, and z is 0.003 or more and 0.15 or less. This is because the plastic deformation resistance of the sintered body at high temperature is improved.

〔4〕xは0.75以上0.85以下であり、yは0.08以上0.26以下であり、zは0.01以上0.085以下であることが好ましい。焼結体の高温での耐塑性変形性が向上するためである。 [4] It is preferable that x is 0.75 or more and 0.85 or less, y is 0.08 or more and 0.26 or less, and z is 0.01 or more and 0.085 or less. This is because the plastic deformation resistance of the sintered body at high temperature is improved.

〔5〕xは0.77以上0.83以下であり、yは0.14以上0.20以下であり、zは0.015以上0.045以下であることが好ましい。焼結体の高温での耐塑性変形性が向上するためである。 [5] It is preferable that x is 0.77 or more and 0.83 or less, y is 0.14 or more and 0.20 or less, and z is 0.015 or more and 0.045 or less. This is because the plastic deformation resistance of the sintered body at high temperature is improved.

〔6〕焼結体は、さらに第2硬質相を含んでいることが好ましい。第2硬質相は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、MoおよびWからなる群より選ばれる1種以上の金属と、窒素、炭素、硼素および酸素からなる群より選ばれる1種以上の元素と、からなる化合物、または、該化合物の固溶体(ただし、WCを除く)からなる。ここで、第1硬質相の体積は、第2硬質相の体積より大きい。第2硬質相を含むことにより、さらに焼結体の高温での耐塑性変形性が向上するためである。 [6] The sintered body preferably further contains a second hard phase. The second hard phase is selected from one or more metals selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo and W, and 1 selected from the group consisting of nitrogen, carbon, boron and oxygen. It is composed of a compound consisting of more than a kind of element and a solid solution of the compound (excluding WC). Here, the volume of the first hard phase is larger than the volume of the second hard phase. This is because the inclusion of the second hard phase further improves the plastic deformation resistance of the sintered body at high temperatures.

〔7〕焼結体中に含まれるCの質量に対するOの質量の比が0.015未満であることが好ましい。焼結体の高温での耐塑性変形性の向上がより向上するためである。 [7] The ratio of the mass of O to the mass of C contained in the sintered body is preferably less than 0.015. This is because the improvement of the plastic deformation resistance of the sintered body at a high temperature is further improved.

〔8〕焼結体中の酸素の含有量が0.1質量%未満であることが好ましい。焼結体の高温での耐塑性変形性の向上がより向上するためである。 [8] The oxygen content in the sintered body is preferably less than 0.1% by mass. This is because the improvement of the plastic deformation resistance of the sintered body at a high temperature is further improved.

〔9〕結合相は、格子定数が3.65Å以上4.0Å以下であることが好ましい。焼結体の高温での耐塑性変形性がより向上するためである。 [9] The coupled phase preferably has a lattice constant of 3.65 Å or more and 4.0 Å or less. This is because the plastic deformation resistance of the sintered body at high temperature is further improved.

〔10〕WCは、平均粒子径が0.1μm以上5μm以下であることが好ましい。焼結体の高温での耐塑性変形性がより向上するためである。 [10] The WC preferably has an average particle size of 0.1 μm or more and 5 μm or less. This is because the plastic deformation resistance of the sintered body at high temperature is further improved.

〔11〕焼結体中の結合相の含有率が2質量%以上10質量%未満であることが好ましい。焼結体の高温での耐塑性変形性がより向上するためである。 [11] The content of the bonded phase in the sintered body is preferably 2% by mass or more and less than 10% by mass. This is because the plastic deformation resistance of the sintered body at high temperature is further improved.

〔12〕焼結体はアルミナを含まないことが好ましい。焼結体の高温での耐塑性変形性がより向上するためである。 [12] The sintered body preferably does not contain alumina. This is because the plastic deformation resistance of the sintered body at high temperature is further improved.

[本開示の実施形態の詳細]
以下、本開示の実施形態(以下「本実施形態」と記される)が説明される。ただし、以下の説明は、本開示を限定するものではない。また、本明細書において化合物などを化学式で表す場合、原子比を特に限定しないときは従来公知のあらゆる原子比を含むものとし、必ずしも化学量論的範囲のものに限定されるものではない。
[Details of Embodiments of the present disclosure]
Hereinafter, embodiments of the present disclosure (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described. However, the following description does not limit this disclosure. Further, when a compound or the like is represented by a chemical formula in the present specification, it is intended to include all conventionally known atomic ratios when the atomic ratio is not particularly limited, and is not necessarily limited to those in the stoichiometric range.

<切削工具>
本実施形態に係る切削工具は、下記の焼結体を含む。なお、切削工具としては、ドリル、エンドミル、ドリル用刃先交換型切削チップ、エンドミル用刃先交換型切削チップ、フライス加工用刃先交換型切削チップ、旋削加工用刃先交換型切削チップ、メタルソー、歯切工具、リーマ、タップなどを例示することができる。
<Cutting tool>
The cutting tool according to this embodiment includes the following sintered body. The cutting tools include drills, end mills, replaceable cutting tips for drills, replaceable cutting tips for end mills, replaceable cutting tips for milling, replaceable cutting tips for turning, metal saws, and gear cutting tools. , Reamers, taps, etc. can be exemplified.

また、焼結体の表面には被膜を備えてもよい。これにより、切削工具において被膜の特性を付与させることができる。 Further, the surface of the sintered body may be provided with a coating film. This makes it possible to impart the characteristics of the coating in the cutting tool.

被膜としては、7×10-6/K以上9×10-6/K以下の熱膨張係数を有する被膜を用いることが好ましく、Ti、Al、Cr、Si、Hf、Zr、Mo、Nb、Ta、VおよびWからなる群より選ばれた一種以上の金属の窒化物または炭窒化物からなることがより好ましい。 As the coating film, it is preferable to use a coating film having a coefficient of thermal expansion of 7 × 10 -6 / K or more and 9 × 10 -6 / K or less, and Ti, Al, Cr, Si, Hf, Zr, Mo, Nb, Ta. , V and W are more preferably composed of one or more metal nitrides or carbon nitrides selected from the group.

さらに被膜は、1000℃以上の耐酸化性を有することが好ましい。ここで、「1000℃以上の耐酸化性を有する」とは、被覆層を熱分析-示差熱・熱重量同時測定(TG/DTA:Thermogravimetry/Differential Thermal Analysis)装置により、大気中で評価を行ない、重量増加が生じた温度が1000℃以上であることを意味する。このような耐酸化性を有する被覆層を構成する組成の好適な例としては、AlTiSiN、AlCrN、TiZrSiN、CrTaN、HfWSiN、CrAlN等を挙げることができる。 Further, the coating film preferably has an oxidation resistance of 1000 ° C. or higher. Here, "having an oxidation resistance of 1000 ° C. or higher" means that the coating layer is evaluated in the atmosphere by a thermal analysis-differential thermal analysis (TG / DTA: Thermogravimetry / Differential Thermal Analysis) device. It means that the temperature at which the weight increase occurs is 1000 ° C. or higher. Preferable examples of the composition constituting such an oxidation-resistant coating layer include AlTiSiN, AlCrN, TiZrSiN, CrTaN, HfWSiN, CrAlN and the like.

上記のような被膜は、PVD法およびCVD法のいずれによっても形成することができるが、PVD法により形成されることが好ましい。この場合、より緻密で、亀裂が生じ難い被膜を形成することができる。特に、被膜と焼結体との密着性が格段に向上する点で、カソードアークイオンプレーティング法を用いることが好ましい。 The film as described above can be formed by either the PVD method or the CVD method, but it is preferably formed by the PVD method. In this case, it is possible to form a film that is more dense and less likely to crack. In particular, it is preferable to use the cathode arc ion plating method in that the adhesion between the coating film and the sintered body is significantly improved.

<焼結体>
本実施形態に係る焼結体は、第1硬質相および結合相を含む。焼結体は、これらを含む限り、これら以外の成分を含んでいてもよい。第1硬質相はWCからなる。
<Sintered body>
The sintered body according to the present embodiment includes a first hard phase and a bonded phase. The sintered body may contain components other than these as long as they are contained. The first hard phase consists of WC.

結合相は、主成分としてCoおよびNiから選択される少なくとも1種からなる第1金属を含み、さらに、AlおよびWから選択される少なくとも1種からなる第2金属と、Cと、を含む。なお、「主成分」とは、結合相を構成する成分のうち、最も配合割合(質量%)の大きな成分を意味する。このように、上記焼結体は、結合相中にCを含有する。このため、固溶強化によって、結合相の耐塑性変形性が向上し、焼結体に施された被膜が剥離しにくくなり、切削工具の高温での耐摩耗性が向上する。 The bonded phase contains a first metal consisting of at least one selected from Co and Ni as a main component, and further contains a second metal consisting of at least one selected from Al and W, and C. The "main component" means the component having the largest blending ratio (mass%) among the components constituting the bonded phase. As described above, the sintered body contains C in the bonded phase. For this reason, the solid solution strengthening improves the plastic deformation resistance of the bonded phase, makes it difficult for the coating film applied to the sintered body to peel off, and improves the wear resistance of the cutting tool at high temperatures.

また、硬質相と結合相から成る超硬合金において、結合相が金属Coではなく耐熱合金(Co基超合金、Ni基超合金など)から構成される。耐熱合金はジェットエンジン、ガスタービン等、高温で使用される部品に用いられている材料であり高温での耐熱性に優れている。 Further, in a cemented carbide composed of a hard phase and a bonded phase, the bonded phase is composed of a heat-resistant alloy (Co-based superalloy, Ni-based superalloy, etc.) instead of metal Co. Heat-resistant alloys are materials used in parts used at high temperatures, such as jet engines and gas turbines, and have excellent heat resistance at high temperatures.

第1硬質相と結合相とは、焼結体中に分散された状態で含まれることが好ましい。これにより焼結体の高温での耐塑性変形性が向上する。ここで、分散された状態とは、第1硬質相と結合相とが接しており、同種の相同士の接触が比較的少ない状態で、焼結体中に存在することを言う。 The first hard phase and the bonded phase are preferably contained in a dispersed state in the sintered body. This improves the plastic deformation resistance of the sintered body at high temperatures. Here, the dispersed state means that the first hard phase and the bonded phase are in contact with each other and exist in the sintered body in a state where the contact between the phases of the same type is relatively small.

結合相は、下記式で表される化合物相を含んでいることが好ましい。
(Co,Ni)(Al,W)
〔式中、(Co,Ni)はCoおよびNiから選択される少なくとも1種であり、(Al,W)はAlおよびWから選択される少なくとも1種であり、x、yおよびzは原子量比率である。〕
このような焼結体は、結合相中〔第1金属(Co,Ni)および第2金属(Al,W)からなるマトリックス相(γ相)中〕に、(Co,Ni)(Al,W)で表される化合物相を含むことで、歪が抑制され塑性変形しにくくなる。
The bound phase preferably contains a compound phase represented by the following formula.
(Co, Ni) x (Al, W) y C z
[In the formula, (Co, Ni) is at least one selected from Co and Ni, (Al, W) is at least one selected from Al and W, and x, y and z are atomic weight ratios. Is. ]
Such a sintered body is formed in the bonded phase [in the matrix phase (γ phase) composed of the first metal (Co, Ni) and the second metal (Al, W)] in (Co, Ni) x (Al, W) By including the compound phase represented by yCz , strain is suppressed and plastic deformation is less likely to occur.

xは0.65以上0.95以下であり、yは0.04以上0.30以下であり、zは0.003以上0.15以下であることが好ましい。焼結体の高温での耐塑性変形性が向上するためである。 It is preferable that x is 0.65 or more and 0.95 or less, y is 0.04 or more and 0.30 or less, and z is 0.003 or more and 0.15 or less. This is because the plastic deformation resistance of the sintered body at high temperature is improved.

xは0.75以上0.85以下であり、yは0.08以上0.26以下であり、zは0.01以上0.085以下であることが好ましい。焼結体の高温での耐塑性変形性が向上するためである。 It is preferable that x is 0.75 or more and 0.85 or less, y is 0.08 or more and 0.26 or less, and z is 0.01 or more and 0.085 or less. This is because the plastic deformation resistance of the sintered body at high temperature is improved.

xは0.77以上0.83以下であり、yは0.14以上0.20以下であり、zは0.015以上0.045以下であることが好ましい。焼結体の高温での耐塑性変形性が向上するためである。 It is preferable that x is 0.77 or more and 0.83 or less, y is 0.14 or more and 0.20 or less, and z is 0.015 or more and 0.045 or less. This is because the plastic deformation resistance of the sintered body at high temperature is improved.

焼結体は、さらに第2硬質相を含んでいることが好ましい。第2硬質相は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、MoおよびWからなる群より選ばれる1種以上の金属と、窒素、炭素、硼素および酸素からなる群より選ばれる1種以上の元素と、からなる化合物、または、該化合物の固溶体(ただし、WCを除く)からなる。ここで、第1硬質相の体積は、第2硬質相の体積より大きい。 The sintered body preferably further contains a second hard phase. The second hard phase is selected from one or more metals selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo and W, and 1 selected from the group consisting of nitrogen, carbon, boron and oxygen. It is composed of a compound consisting of more than a kind of element and a solid solution of the compound (excluding WC). Here, the volume of the first hard phase is larger than the volume of the second hard phase.

第2硬質相を含むことで、焼結体はさらに固溶強化され、耐塑性変形性に優れる。結合相は、第2硬質相よりも第1硬質相との方が親和性が高いため、第1硬質相の体積比率が第2硬質相より大きいことで、焼結体の耐塑性変形性の向上がより期待される。 By including the second hard phase, the sintered body is further solid-solved and strengthened, and has excellent plastic deformation resistance. Since the bonded phase has a higher affinity with the first hard phase than the second hard phase, the volume ratio of the first hard phase is larger than that of the second hard phase, so that the plasticity resistance of the sintered body is deformed. More improvement is expected.

焼結体中に含まれるCの質量に対するOの質量の比(O/C比)が0.015未満であることが好ましい。この範囲を超えると、結合相中にアルミナ(Al)が析出して、結合相中の組成が変化し、(Co,Ni)(Al,W)の化合物相が十分に析出しなくなり、焼結体の耐塑性変形性が低下する可能性がある。このため、アルミナは析出しない方が好ましい。O/C比が上記範囲にある場合に、焼結体の耐塑性変形性の向上がより期待される。 The ratio of the mass of O to the mass of C contained in the sintered body (O / C ratio) is preferably less than 0.015. When this range is exceeded, alumina (Al 2 O 3 ) is precipitated in the bonded phase, the composition in the bonded phase changes, and the compound phase of (Co, Ni) x (Al, W) yC z is sufficient. There is a possibility that the precipitating property will not be deposited and the plastic deformability of the sintered body will be reduced. Therefore, it is preferable that alumina does not precipitate. When the O / C ratio is in the above range, improvement in the plastic deformation resistance of the sintered body is expected.

焼結体中の酸素の含有量が0.1質量%未満であることが好ましい。酸素の含有量が0.1質量%以上だと、アルミナが析出して、結合相中の組成が変化し、(Co,Ni)(Al,W)の化合物相が十分に析出しなくなり、焼結体の耐塑性変形性が低下する可能性がある。このため、アルミナは析出しない方が好ましい。酸素の含有量が上記範囲にある場合に、焼結体の耐塑性変形性の向上がより期待される。 The oxygen content in the sintered body is preferably less than 0.1% by mass. When the oxygen content is 0.1% by mass or more, alumina precipitates, the composition in the bonded phase changes, and the compound phase of (Co, Ni ) x (Al, W) yCz is sufficiently precipitated. There is a possibility that the plastic deformability of the sintered body will be reduced. Therefore, it is preferable that alumina does not precipitate. When the oxygen content is in the above range, improvement in the plastic deformation resistance of the sintered body is expected.

結合相は、格子定数が3.65Å以上4.0Å以下であることが好ましい。結合相の格子定数が3.65Å以上である場合、Cが固溶し、歪が生じることで、より高温において耐塑性変形性が向上する。結合相の格子定数が4.0Åより大きい場合、歪が大きくなり、結合相内に亀裂が生じて耐塑性変形性が低下する可能性がある。このため、結合相の格子定数が上記の範囲である場合に、焼結体の耐塑性変形性が向上する効果がより期待される。 The coupled phase preferably has a lattice constant of 3.65 Å or more and 4.0 Å or less. When the lattice constant of the bonded phase is 3.65 Å or more, C is solid-dissolved and strain is generated, so that the plastic deformation resistance is improved at a higher temperature. If the lattice constant of the bonded phase is larger than 4.0 Å, the strain may increase, cracks may occur in the bonded phase, and the plastic deformation resistance may decrease. Therefore, when the lattice constant of the bonded phase is within the above range, the effect of improving the plastic deformation resistance of the sintered body is further expected.

WCは、平均粒子径が0.1μm以上5μm以下であることが好ましい。平均粒子径が0.1μm以下である場合、硬質相が移動しやすく、耐塑性変形性が低下する可能性がある。一方、平均粒子径が5μm以上である場合、結合相が厚くなり、また、結合相のプールが生じ、耐塑性変形性が低下する可能性がある。このため、WCの平均粒子径が上記の範囲である場合に、焼結体の耐塑性変形性が向上する効果がより期待される。 The WC preferably has an average particle size of 0.1 μm or more and 5 μm or less. When the average particle size is 0.1 μm or less, the hard phase tends to move, and the plastic deformation resistance may decrease. On the other hand, when the average particle size is 5 μm or more, the bonded phase may become thick and a pool of bonded phases may occur, resulting in a decrease in plastic deformation resistance. Therefore, when the average particle size of the WC is in the above range, the effect of improving the plastic deformation resistance of the sintered body is expected more.

焼結体中の結合相の含有率が2質量%以上10質量%未満であることが好ましい。結合相の含有率が2質量%より少ない場合、焼結性が低下し塑性変形する可能性がある。結合相の含有率が10質量%より多い場合、結合相が厚くなり、耐塑性変形性が低下する可能性がある。このため、焼結体中の結合相の含有率が上記の範囲にある場合、焼結体の耐塑性変形性が向上する効果がより期待される。 The content of the bonded phase in the sintered body is preferably 2% by mass or more and less than 10% by mass. If the content of the bonded phase is less than 2% by mass, the sinterability is lowered and plastic deformation may occur. When the content of the bonded phase is more than 10% by mass, the bonded phase may become thick and the plastic deformation resistance may decrease. Therefore, when the content of the bonded phase in the sintered body is within the above range, the effect of improving the plastic deformation resistance of the sintered body is further expected.

なお、焼結体が、硬質相(第1硬質相および第2硬質相)および結合相(合金粉末)を含むこと、並びに、硬質相(第1硬質相および第2硬質相)または結合相の体積含有率、WC(第1硬質相)の平均粒子径、および、結合相の組成等は、次のようにして確認することができる。 The sintered body contains a hard phase (first hard phase and second hard phase) and a bonded phase (alloy powder), and a hard phase (first hard phase and second hard phase) or a bonded phase. The volume content, the average particle size of the WC (first hard phase), the composition of the bound phase, and the like can be confirmed as follows.

まず、焼結体の任意の断面を含む試料を作製する。断面の作製には、集束イオンビーム装置、クロスセクションポリッシャ装置等を用いることができる。次に、加工された断面をSEM(Scanning Electron Microscope)にて10000倍で撮像して、10視野分の電子画像を得る。次に、付属のEPMA(Electron Probe Micro-Analysis)またはEDX(Energy Dispersive X-ray spectrometry)を用いて、各電子画像中の所定領域(12μm×9μm)について、元素マッピングを行う。 First, a sample containing an arbitrary cross section of the sintered body is prepared. A focused ion beam device, a cross-section polisher device, or the like can be used to prepare the cross section. Next, the processed cross section is imaged with a SEM (Scanning Electron Microscope) at a magnification of 10000 to obtain an electronic image for 10 fields of view. Next, element mapping is performed for a predetermined region (12 μm × 9 μm) in each electronic image using the attached EPMA (Electron Probe Micro-Analysis) or EDX (Energy Dispersive X-ray spectroscopy).

得られた元素マッピングに基づいて、WCを含む領域を第1硬質相とし、WCを含まない領域であり、かつ第1金属(Ni,Co)および第2金属(Al,W)およびCを含む領域を結合相とする。これにより、焼結体が硬質相(第1硬質相および第2硬質相)および結合相を含むことが確認される。また元素マッピングから、結合相の組成および焼結体における結合相の割合(体積%)が決定される。なお、焼結条件によっては、硬質相および結合相以外に、空孔が存在する場合がある。 Based on the obtained element mapping, the region containing WC is set as the first hard phase, the region does not contain WC, and the region contains the first metal (Ni, Co) and the second metal (Al, W) and C. The region is the binding phase. This confirms that the sintered body contains a hard phase (first hard phase and second hard phase) and a bonded phase. Further, the composition of the bonded phase and the ratio (volume%) of the bonded phase in the sintered body are determined from the element mapping. Depending on the sintering conditions, there may be pores in addition to the hard phase and the bonded phase.

さらに画像解析ソフト(「Mac-View I」、株式会社マウンテック製)により、焼結体中に点在するWCの平均粒子径が算出される。なお、値は10視野にて分析された結果の平均値である。 Further, the image analysis software (“Mac-View I”, manufactured by Mountech Co., Ltd.) calculates the average particle size of WC scattered in the sintered body. The value is an average value of the results analyzed in 10 fields of view.

また硬質相(第1硬質相および第2硬質相)を構成する化合物の組成、および、WC(第1硬質相)および化合物の各割合(質量%)は、焼結体を粉砕し、ICP発光分光分析法により、粉砕物における各元素の含有割合を求め、これに基づいて各成分の組成比を試算することにより確認することができる。 Further, the composition of the compounds constituting the hard phase (first hard phase and the second hard phase) and the respective proportions (% by mass) of the WC (first hard phase) and the compound are obtained by pulverizing the sintered body and emitting ICP light. It can be confirmed by determining the content ratio of each element in the pulverized product by the spectroscopic analysis method and calculating the composition ratio of each component based on this.

なお、焼結体におけるWCの含有割合は比較的高く、このため、WC同士が隣接する領域が多く存在する。隣接するWC同士は、元素マッピングの結果とSEM画像から得られる反射電子像によって、区別することができる。反射電子像において、各WCの結晶方位の違いに起因した色の相違(濃淡)が観察されるためである。 The content ratio of WC in the sintered body is relatively high, and therefore, there are many regions where the WCs are adjacent to each other. Adjacent WCs can be distinguished from each other by the result of element mapping and the backscattered electron image obtained from the SEM image. This is because the difference in color (shading) due to the difference in the crystal orientation of each WC is observed in the backscattered electron image.

<焼結体の製造>
本開示の一実施形態においては、まず、第1金属(Co,Ni)および第2金属(Al,W)を原料として使用し、アトマイズ、アーク溶解、プラズマ処理などにより、結合相を作製する。
<Manufacturing of sintered body>
In one embodiment of the present disclosure, first, a first metal (Co, Ni) and a second metal (Al, W) are used as raw materials, and a bonded phase is prepared by atomization, arc melting, plasma treatment, or the like.

なお、結合相粉末を作製する際には、第1金属(Co,Ni)および第2金属(Al,W)以外に、V、Ti、Nb、Ta、B、Cなどを添加しても良い。 When preparing the bonded phase powder, V, Ti, Nb, Ta, B, C or the like may be added in addition to the first metal (Co, Ni) and the second metal (Al, W). ..

得られた結合相は、例えばビーズミル、ボールミル、ジェットミルなどによって粉砕されて、結合相粉末となる。結合相粉末の平均粒子径は、0.3~3μmであることが好ましい。ビーズミルまたはボールミルに用いるビーズまたはボールとしては、例えば粒径0.1~3mmのアルミナ製、窒化ケイ素製、超硬合金製ビーズまたはボールが挙げられ、分散媒としては、例えばエタノール、アセトン、液体窒素などが挙げられる。ビーズミルまたはボールミルによる処理時間は、例えば30分~200時間である。ビーズミルまたはボールミルにより得られたスラリーは、酸化されないように、例えば真空中で乾燥させる。また、他の方法として、ジェットミルで粉砕する場合、粉砕ガス源としてアルゴンガスを用いることによっても結合相粉末を得ることができる。このとき、得られた結合相粉末中の酸素量は特に制限されないが、好ましくは、6質量%以下である。 The obtained bonded phase is pulverized by, for example, a bead mill, a ball mill, a jet mill, or the like to obtain a bonded phase powder. The average particle size of the bound phase powder is preferably 0.3 to 3 μm. Examples of the beads or balls used in the bead mill or ball mill include beads or balls made of alumina, silicon nitride, or cemented carbide having a particle size of 0.1 to 3 mm, and examples of the dispersion medium include ethanol, acetone, and liquid nitrogen. And so on. The processing time by the bead mill or the ball mill is, for example, 30 minutes to 200 hours. The slurry obtained by a bead mill or a ball mill is dried in a vacuum, for example, so as not to be oxidized. As another method, when pulverizing with a jet mill, the bonded phase powder can also be obtained by using argon gas as the pulverizing gas source. At this time, the amount of oxygen in the obtained bonded phase powder is not particularly limited, but is preferably 6% by mass or less.

次に、得られた結合相粉末を、別途準備したWC粉末、および、必要に応じて第2硬質相粉末と、アトライター、ボールミル、乳鉢等によって混合する。この時、結合相中に含まれるC量を考慮して、適切な量のCを添加する。 Next, the obtained bonded phase powder is mixed with a separately prepared WC powder and, if necessary, a second hard phase powder by an attritor, a ball mill, a mortar and the like. At this time, an appropriate amount of C is added in consideration of the amount of C contained in the bound phase.

混合は、例えば、アルゴン雰囲気下で、密閉状態または密閉に近い状態で行われる。これにより、混合中に粉末が酸化するのを抑制することができる。焼結体(硬質材料)中に結合相を均一に分散させる観点からは、混合時間は、好ましくは6~20時間である。 The mixing is carried out, for example, in an argon atmosphere in a closed state or a state close to closed. This can prevent the powder from oxidizing during mixing. From the viewpoint of uniformly dispersing the bonded phase in the sintered body (hard material), the mixing time is preferably 6 to 20 hours.

ボールミルに用いるボールとしては、例えばアルミナ製、窒化ケイ素製または超硬合金製の直径3mmのボールが挙げられ、分散媒としては例えばエタノール、アセトン、液体窒素などが挙げられる。ボールミルによる処理時間は、例えば3~20時間である。混合により得られたスラリーを、例えば真空中で乾燥させることにより混合粉末が得られる。 Examples of the ball used in the ball mill include balls made of alumina, silicon nitride or cemented carbide having a diameter of 3 mm, and examples of the dispersion medium include ethanol, acetone, liquid nitrogen and the like. The processing time by the ball mill is, for example, 3 to 20 hours. A mixed powder can be obtained by, for example, drying the slurry obtained by mixing in a vacuum.

得られた混合粉末を、例えば、超硬合金製の金型(Taカプセルなど)に入れ、プレスすることにより加圧成形体を得る。プレスの圧力は好ましくは10MPa~16GPaであり、例えば、100MPaである。次に、加圧成形体を水素雰囲気下で焼結する。焼結の温度は、好ましくは1000~1800℃である。焼結時間は、例えば、1時間程度である。ここで、例えば、焼結時、400℃でのキープ時間を30分~5時間にすることで、成形体に含まれるCを脱離させ、最終的に焼結体中に含まれるCの質量に対するOの質量の比(C/O比)が所望の値になるように制御する。これにより、第1硬質相(WC)と結合相とが緻密に焼結され、高温での耐塑性変形性が向上した焼結体を形成することができる。 The obtained mixed powder is placed in, for example, a cemented carbide mold (Ta capsule or the like) and pressed to obtain a pressure molded product. The press pressure is preferably 10 MPa to 16 GPa, for example 100 MPa. Next, the pressure molded product is sintered under a hydrogen atmosphere. The sintering temperature is preferably 1000 to 1800 ° C. The sintering time is, for example, about 1 hour. Here, for example, by setting the keep time at 400 ° C. to 30 minutes to 5 hours at the time of sintering, C contained in the molded product is desorbed, and finally the mass of C contained in the sintered body is obtained. The ratio of the mass of O to the mass (C / O ratio) is controlled to be a desired value. As a result, the first hard phase (WC) and the bonded phase are densely sintered, and a sintered body having improved plastic deformation resistance at high temperatures can be formed.

更に、焼結後の冷却速度を、例えば、2~20℃/分にする。それにより、下式で表される化合物相が析出する。
(Co,Ni)(Al,W)
〔式中、(Co,Ni)は第1金属であり、(Al,W)は第2金属であり、x、yおよびzは原子量比率である。〕
その後、例えば、1400℃で1000atmの条件で1時間の熱間静水圧成形(HIP:Hot Isostatic Pressing)処理を行なうことにより、焼結体(合金)を得ることができる。
Further, the cooling rate after sintering is set to, for example, 2 to 20 ° C./min. As a result, the compound phase represented by the following formula is precipitated.
(Co, Ni) x (Al, W) y C z
[In the formula, (Co, Ni) is the first metal, (Al, W) is the second metal, and x, y and z are atomic weight ratios. ]
Then, for example, a sintered body (alloy) can be obtained by performing a hot isostatic pressing (HIP: Hot Isostatic Pressing) treatment at 1400 ° C. under the condition of 1000 atm for 1 hour.

なお、WCの平均粒子径(粒度)は0.1~10μmであることが好ましく、焼結体(硬質材料)中のWCの含有率は50~99体積%であることが好ましい。このような粒径範囲と組成範囲である場合、得られる焼結体の耐塑性変形性がより高くなることが期待されるからである。なお、WCの平均粒子径は、上述の元素マッピングおよび画像解析ソフトを用いた方法により測定することができる。 The average particle size (particle size) of WC is preferably 0.1 to 10 μm, and the content of WC in the sintered body (hard material) is preferably 50 to 99% by volume. This is because it is expected that the plasticity deformability of the obtained sintered body will be higher in the case of such a particle size range and a composition range. The average particle size of WC can be measured by the method using the above-mentioned element mapping and image analysis software.

また、本実施形態の焼結体は、不可避不純物(B、N、O等)を本開示の効果を損なわない範囲で含んでいてもよい。また、本実施形態の焼結体は、その組織中に遊離炭素やη相と呼ばれる異常層を含んでいてもよい。 Further, the sintered body of the present embodiment may contain unavoidable impurities (B, N, O, etc.) as long as the effects of the present disclosure are not impaired. Further, the sintered body of the present embodiment may contain an abnormal layer called a free carbon or an η phase in its structure.

以下、実施例を挙げて本開示をより詳細に説明するが、本開示はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present disclosure will be described in more detail with reference to examples, but the present disclosure is not limited thereto.

(焼結体の作製)
<実施例1~31>
42.5Co-40Ni-10W-7.5Al(原子%)の組成で金属粉を混合し、アトマイズ法により、結合相を作製した。実施例1~31は、全て同じ金属粉を用いた。
(Making a sintered body)
<Examples 1 to 31>
A metal powder was mixed with a composition of 42.5Co-40Ni-10W-7.5Al (atomic%), and a bonded phase was prepared by an atomizing method. In Examples 1 to 31, the same metal powder was used.

得られた結合相を、粒径1μmの超硬ボールを用いて密閉式のビーズミル粉砕機により粉砕した。このとき、スラリーが酸化しないように、アルゴン雰囲気下で粉砕を行った。得られたスラリーを真空中で乾燥させ、結合相粉末を得た。 The obtained bonded phase was pulverized by a closed bead mill pulverizer using a carbide ball having a particle size of 1 μm. At this time, pulverization was performed in an argon atmosphere so that the slurry would not be oxidized. The obtained slurry was dried in vacuum to obtain a bound phase powder.

得られた結合相粉末と、表1に記載された組成の硬質粒子(第1硬質相および第2硬質相)およびカーボン(C)粉末とを、直径3.5mmの超硬合金製のボールとエタノールと共に、アルゴン雰囲気下でアトライターに投入し混合した。アトライターの混合時間は、表1に記載のとおりである。得られたスラリーを真空中で乾燥させ、混合粉末を得た。 The obtained bonded phase powder and the hard particles (first hard phase and second hard phase) and carbon (C) powder having the compositions shown in Table 1 were combined with a ball made of cemented carbide having a diameter of 3.5 mm. Together with ethanol, it was poured into an attritor under an argon atmosphere and mixed. The mixing time of the attritor is as shown in Table 1. The obtained slurry was dried in vacuum to obtain a mixed powder.

混合粉末を超硬合金製の金型に充填して、100MPaの圧力でプレスすることにより、加圧成形体を得た。 The mixed powder was filled in a mold made of cemented carbide and pressed at a pressure of 100 MPa to obtain a pressure molded product.

この加圧成形体を1450℃で1時間焼結した。この時、水素雰囲気で400℃のキープ時間を表1のように設定することで、成形体に含まれるCを脱離させ、最終的に焼結体に含まれるO/C比を表2になるように制御した。さらに、冷却速度を表1に記載のように調整した。それにより、(Co、Ni)(Al、W)で表される化合物相が析出した。 This pressure molded product was sintered at 1450 ° C. for 1 hour. At this time, by setting the keep time of 400 ° C. in a hydrogen atmosphere as shown in Table 1, C contained in the molded product is desorbed, and finally the O / C ratio contained in the sintered body is shown in Table 2. It was controlled to be. Further, the cooling rate was adjusted as shown in Table 1. As a result, a compound phase represented by (Co, Ni ) x (Al, W) yCz was precipitated.

その後、1400℃で1000atmの条件で1時間の熱間静水圧成形(HIP:Hot Isostatic Pressing)処理を行なうことにより、焼結体(硬質材料)を得た。 Then, a sintered body (hard material) was obtained by performing a hot isostatic pressing (HIP: Hot Isostatic Pressing) treatment at 1400 ° C. under the condition of 1000 atm for 1 hour.

<比較例1、2>
結合相粉末にカーボン(C)粉末を加えずに、混合粉末を得た。焼結条件は、真空、1450℃で1時間とした。また、結合相の配合比およびその他の焼結条件は、表1に示すとおりとした。それ以外の点は実施例と同様にして、焼結体を得た。
<Comparative Examples 1 and 2>
A mixed powder was obtained without adding the carbon (C) powder to the bound phase powder. The sintering conditions were vacuum and 1450 ° C. for 1 hour. The compounding ratio of the bonded phase and other sintering conditions were as shown in Table 1. A sintered body was obtained in the same manner as in Examples except for the above points.

<比較例3>
42.5Co-40Ni-10W-7.5Al(原子%)の金属粉の代わりに、粒子径が1.2μmの金属Co粉を用いた。また、結合相の配合比および作製の条件は、表1に示すとおりとした。それ以外の点は、比較例1と同様にして、焼結体を得た。
<Comparative Example 3>
Instead of the metal powder of 42.5Co-40Ni-10W-7.5Al (atomic%), the metal Co powder having a particle size of 1.2 μm was used. The compounding ratio of the bound phase and the preparation conditions were as shown in Table 1. Other than that, a sintered body was obtained in the same manner as in Comparative Example 1.

Figure 0007087596000001
Figure 0007087596000001

<焼結体の物性評価>
焼結体が、硬質相(第1硬質相および第2硬質相)および結合相(合金粉末)を含むこと、並びに、硬質相(第1硬質相および第2硬質相)または結合相の体積含有率、WCの平均粒子径、および、結合相の組成等は、上述の実施形態で説明した方法と同様にして測定された。
<Evaluation of physical properties of sintered body>
The sintered body contains a hard phase (first hard phase and second hard phase) and a bonded phase (alloy powder), and contains a volume of the hard phase (first hard phase and second hard phase) or the bonded phase. The rate, the average particle size of WC, the composition of the bound phase and the like were measured in the same manner as in the method described in the above-described embodiment.

焼結体中の酸素量およびC量は、焼結体を粉砕し、ICP発光分光分析法により測定された。 The amount of oxygen and the amount of C in the sintered body were measured by pulverizing the sintered body and ICP emission spectroscopic analysis.

結合相の格子定数は、TEM観察の制限視野におけるEDS分析および電子線回折像により特定した。なお、TEMとして、JEM-2100F/Cs(日本電子(株)製)を用いた。Csコレクタとして、CESCOR(CEOS社製)を用いた。EDS機として、JED2300 Series ドライSD60GV検出器(日本電子(株)製)を用いた。TEM観察条件は、加速電圧:200kV、プローブサイズ:0.13nmとした。 The lattice constant of the bound phase was identified by EDS analysis and electron diffraction image in the limited field of view of TEM observation. As the TEM, JEM-2100F / Cs (manufactured by JEOL Ltd.) was used. CESCOR (manufactured by CEOS) was used as a Cs collector. As an EDS machine, a JED2300 Series dry SD60GV detector (manufactured by JEOL Ltd.) was used. The TEM observation conditions were an acceleration voltage of 200 kV and a probe size of 0.13 nm.

(切削工具の作製)
上記の各実施例および各比較例で得られた焼結体(硬質材料)を、ワイヤー放電加工により切断して仕上げ加工し、先端ノーズR0.8mmの切削工具を作製した。切削工具の表面には、PVD法でAl0.6Ti0.35Si0.05Nからなる被膜(厚さ:3μm)を施した。
(Manufacturing of cutting tools)
The sintered body (hard material) obtained in each of the above Examples and Comparative Examples was cut by wire electric discharge machining and finished to produce a cutting tool having a tip nose R of 0.8 mm. The surface of the cutting tool was coated with a film (thickness: 3 μm) made of Al 0.6 Ti 0.35 Si 0.05 N by the PVD method.

<切削工具の評価>
上記で作製した各実施例および各比較例の切削工具のそれぞれについて、下記の切削条件でインコネル(登録商標)718(商品名、インコネル社製)を被削材としてNC旋盤で切削試験を行い、3km切削後の切削工具の逃げ面の塑性変形量(μm)を測定した。
切削速度:60m/分
切り込み量:0.2mm
送り量:0.1mm/rev
切削油:あり
<Evaluation of cutting tools>
For each of the cutting tools of each example and each comparative example produced above, a cutting test was performed on an NC lathe using Inconel (registered trademark) 718 (trade name, manufactured by Inconel) as a work material under the following cutting conditions. The amount of plastic deformation (μm) of the flank of the cutting tool after cutting 3 km was measured.
Cutting speed: 60m / min Cutting amount: 0.2mm
Feed amount: 0.1 mm / rev
Cutting oil: Yes

<切削後の工具の塑性変形量測定方法>
刃先から0.1mmの刃先断面が観察できるように加工した。加工には、集束イオンビーム装置、クロスセクションポリッシャ装置などを用いた。加工された断面をSEMで観察し、切削の影響を受けていない辺から切削により塑性変形した変形量(塑性変形量)をSEM装置に付随している寸法計測機能で測定した(図1、図2参照)。測定結果を表2の評価結果欄に示す。
<Measuring method of plastic deformation of tool after cutting>
It was processed so that the cross section of the cutting edge of 0.1 mm could be observed from the cutting edge. A focused ion beam device, a cross-section polisher device, and the like were used for processing. The machined cross section was observed by SEM, and the amount of deformation (plastic deformation amount) plastically deformed by cutting from the side not affected by cutting was measured by the dimension measurement function attached to the SEM device (Figs. 1 and 1). 2). The measurement results are shown in the evaluation result column of Table 2.

Figure 0007087596000002
Figure 0007087596000002

表2に示される結果から、本開示の切削工具である実施例1~31は、比較例と比べて、高温での耐塑性変形性が向上していることが分かる。また、比較例の切削工具では、被膜の剥離が確認された。 From the results shown in Table 2, it can be seen that the cutting tools of the present disclosure, Examples 1 to 31, have improved plastic deformation resistance at high temperatures as compared with Comparative Examples. In addition, in the cutting tool of the comparative example, peeling of the coating film was confirmed.

実施例1~11と比較すると、実施例1~11以外の実施例では、より耐塑性変形性が向上していた。この結果から、結合相が、式:
(Co,Ni)(Al,W)
〔式中、(Co,Ni)は第1金属であり、(Al,W)は第2金属であり、x、yおよびzは原子量比率である。〕
で表される化合物相を含んでいる場合において、xは65原子%以上95原子%以下であり、yは4原子%以上30原子%以下であり、zは0.3原子%以上15原子%以下であるときに、高温での耐塑性変形性がより向上していることが分かる。また、xは75原子%以上85原子%以下であり、yは8原子%以上26原子%以下であり、zは1.0原子%以上8.5原子%以下であるときに、高温での耐塑性変形性がさらに向上していることが分かる。また、xは77原子%以上83原子%以下、yは14原子%以上20原子%以下、zは1.5原子%以上4.5原子%以下であるときに、高温での耐塑性変形性が最も向上していることが分かる。
Compared with Examples 1 to 11, the examples other than Examples 1 to 11 had further improved plastic deformation resistance. From this result, the binding phase is expressed in the formula:
(Co, Ni) x (Al, W) y C z
[In the formula, (Co, Ni) is the first metal, (Al, W) is the second metal, and x, y and z are atomic weight ratios. ]
When the compound phase represented by is contained, x is 65 atomic% or more and 95 atomic% or less, y is 4 atomic% or more and 30 atomic% or less, and z is 0.3 atomic% or more and 15 atomic% or less. When the following, it can be seen that the plastic deformation resistance at high temperature is further improved. Further, when x is 75 atomic% or more and 85 atomic% or less, y is 8 atomic% or more and 26 atomic% or less, and z is 1.0 atomic% or more and 8.5 atomic% or less, at high temperature. It can be seen that the plastic deformation resistance is further improved. Further, when x is 77 atomic% or more and 83 atomic% or less, y is 14 atomic% or more and 20 atomic% or less, and z is 1.5 atomic% or more and 4.5 atomic% or less, the plastic deformation resistance at high temperature is high. Can be seen to be the most improved.

実施例31の結果から、焼結体が第2硬質相を含む場合、耐塑性変形性が向上していることがわかる。また、実施例12および13の結果から、焼結体が第2硬質相を含んでいる場合でも、第1硬質相の体積が第2硬質相の体積より大きい場合に、特に高温での耐塑性変形性が向上することが分かる。 From the results of Example 31, it can be seen that when the sintered body contains the second hard phase, the plastic deformation resistance is improved. Further, from the results of Examples 12 and 13, even when the sintered body contains the second hard phase, the plasticity resistance at a high temperature is particularly high when the volume of the first hard phase is larger than the volume of the second hard phase. It can be seen that the deformability is improved.

実施例14および15の結果から、焼結体中に含まれるCの質量に対するOの質量の比(O/C比)が小さい場合に、高温での耐塑性変形性がより向上することがわかる。また、実施例16および17の結果から、焼結体中の酸素の含有量(合金酸素量)が少ない場合に、高温での耐塑性変形性がより向上することがわかる。O/C比が大きい場合または合金酸素量が多い場合には、アルミナが析出しやすくなるためだと考えられる。 From the results of Examples 14 and 15, it can be seen that when the ratio of the mass of O to the mass of C contained in the sintered body (O / C ratio) is small, the plastic deformation resistance at high temperature is further improved. .. Further, from the results of Examples 16 and 17, it can be seen that the plastic deformation resistance at high temperature is further improved when the oxygen content (alloy oxygen content) in the sintered body is small. This is thought to be because alumina is likely to precipitate when the O / C ratio is large or the amount of alloy oxygen is large.

実施例18および19の結果、ならびに、実施例29および30の結果から、結合相の格子定数が3.65Å以上4.0Å以下である場合に、焼結体の高温での耐塑性変形性がより向上することがわかる。結合相の格子定数が小さい場合、Cによる固溶強化が少なくなり、結合相の格子定数が大きすぎる場合、Cの固溶による歪が大きくなり、結合相内に亀裂が生じて欠損が生じやすくなるためだと考えられる。 From the results of Examples 18 and 19 and the results of Examples 29 and 30, when the lattice constant of the bonded phase is 3.65 Å or more and 4.0 Å or less, the plastic deformation resistance of the sintered body at high temperature is high. It turns out to be more improved. If the lattice constant of the bonded phase is small, the solid solution strengthening by C will be small, and if the lattice constant of the bonded phase is too large, the strain due to the solid solution of C will be large, and cracks will occur in the bonded phase and defects will easily occur. It is thought that this is because.

実施例20および21の結果、ならびに、実施例27および28の結果から、WCの平均粒子径が0.1μm以上5μm以下である場合に、焼結体の高温での耐塑性変形性がより向上することがわかる。WCの平均粒子径が小さいと、焼結体の靱性が低下して、欠損が生じやすくなるためだと考えられる。一方、WCの平均粒子径が大きすぎると、焼結体の強度が低下して、欠損が生じやすくなるためだと考えられる。 From the results of Examples 20 and 21 and the results of Examples 27 and 28, when the average particle size of WC is 0.1 μm or more and 5 μm or less, the plastic deformation resistance of the sintered body at high temperature is further improved. You can see that it does. It is considered that this is because when the average particle size of WC is small, the toughness of the sintered body is lowered and chipping is likely to occur. On the other hand, if the average particle size of the WC is too large, the strength of the sintered body is lowered and defects are likely to occur.

実施例22~26の結果から、結合相の含有率が2質量%以上10質量%未満である場合に、焼結体の高温での耐塑性変形性が最も向上することがわかる。結合相の含有率が少なすぎると、焼結体の靱性が低下して欠損が生じやすくなり、結合相の含有率が多すぎると、焼結体の耐塑性変形性が低下しやすくなるためだと考えられる。 From the results of Examples 22 to 26, it can be seen that when the content of the bonded phase is 2% by mass or more and less than 10% by mass, the plastic deformation resistance of the sintered body at high temperature is most improved. This is because if the content of the bonded phase is too low, the toughness of the sintered body is lowered and defects are likely to occur, and if the content of the bonded phase is too high, the plastic deformation resistance of the sintered body is likely to be lowered. it is conceivable that.

今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments and examples disclosed this time should be considered to be exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present disclosure is shown by the scope of claims rather than the embodiments described above, and is intended to include the meaning equivalent to the scope of claims and all modifications within the scope.

Claims (9)

第1硬質相および結合相を含む焼結体を含む切削工具であって、
前記第1硬質相はWCからなり、
前記結合相は、主成分としてCoおよびNiから選択される少なくとも1種からなる第1金属を含み、さらに、AlおよびWから選択される少なくとも1種からなる第2金属と、Cと、を含み、
前記結合相は、下記式で表される化合物相を含み、
(Co,Ni) (Al,W)
〔式中、(Co,Ni)はCoおよびNiから選択される少なくとも1種であり、(Al,W)はAlおよびWから選択される少なくとも1種であり、x、yおよびzは原子量比率である。〕
前記xは0.75以上0.85以下であり、前記yは0.08以上0.26以下であり、前記zは0.01以上0.085以下である、切削工具。
A cutting tool containing a sintered body containing a first hard phase and a coupled phase.
The first hard phase consists of WC.
The bonded phase contains a first metal consisting of at least one selected from Co and Ni as a main component, and further contains a second metal consisting of at least one selected from Al and W, and C. fruit,
The bound phase contains a compound phase represented by the following formula.
(Co, Ni) x (Al, W) y C z
[In the formula, (Co, Ni) is at least one selected from Co and Ni, (Al, W) is at least one selected from Al and W, and x, y and z are atomic weight ratios. Is. ]
A cutting tool in which x is 0.75 or more and 0.85 or less, y is 0.08 or more and 0.26 or less, and z is 0.01 or more and 0.085 or less .
前記xは0.77以上0.83以下であり、前記yは0.14以上0.20以下であり、前記zは0.015以上0.045以下である、請求項に記載の切削工具。 The cutting tool according to claim 1 , wherein x is 0.77 or more and 0.83 or less, y is 0.14 or more and 0.20 or less, and z is 0.015 or more and 0.045 or less. .. 前記焼結体は、さらに第2硬質相を含み、
前記第2硬質相は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、MoおよびWからなる群より選ばれる1種以上の金属と、窒素、炭素、硼素および酸素からなる群より選ばれる1種以上の元素と、からなる化合物、または、該化合物の固溶体(ただし、WCを除く)からなり、
前記第1硬質相の体積は、前記第2硬質相の体積より大きい、請求項1または請求項2に記載の切削工具。
The sintered body further contains a second hard phase.
The second hard phase is selected from the group consisting of one or more metals selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo and W, and the group consisting of nitrogen, carbon, boron and oxygen. It consists of one or more elements and a compound consisting of, or a solid solution of the compound (excluding WC).
The cutting tool according to claim 1 or 2, wherein the volume of the first hard phase is larger than the volume of the second hard phase.
前記焼結体中に含まれるCの質量に対するOの質量の比が0.015未満である、請求項1から請求項のいずれか1項に記載の切削工具。 The cutting tool according to any one of claims 1 to 3 , wherein the ratio of the mass of O to the mass of C contained in the sintered body is less than 0.015. 前記焼結体中の酸素の含有量が0.1質量%未満である、請求項1から請求項のいずれか1項に記載の切削工具。 The cutting tool according to any one of claims 1 to 4 , wherein the oxygen content in the sintered body is less than 0.1% by mass. 前記結合相は、格子定数が3.65Å以上4.0Å以下である、請求項1から請求項のいずれか1項に記載の切削工具。 The cutting tool according to any one of claims 1 to 5 , wherein the coupled phase has a lattice constant of 3.65 Å or more and 4.0 Å or less. 前記WCは、平均粒子径が0.1μm以上5μm以下である、請求項1から請求項のいずれか1項に記載の切削工具。 The cutting tool according to any one of claims 1 to 6 , wherein the WC has an average particle size of 0.1 μm or more and 5 μm or less. 前記焼結体中の前記結合相の含有率が2質量%以上10質量%未満である、請求項1から請求項のいずれか1項に記載の切削工具。 The cutting tool according to any one of claims 1 to 7 , wherein the content of the bonded phase in the sintered body is 2% by mass or more and less than 10% by mass. 前記焼結体はアルミナを含まない、請求項1から請求項のいずれか1項に記載の切削工具。 The cutting tool according to any one of claims 1 to 8 , wherein the sintered body does not contain alumina.
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