JPH0118137B2 - - Google Patents
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- JPH0118137B2 JPH0118137B2 JP60065140A JP6514085A JPH0118137B2 JP H0118137 B2 JPH0118137 B2 JP H0118137B2 JP 60065140 A JP60065140 A JP 60065140A JP 6514085 A JP6514085 A JP 6514085A JP H0118137 B2 JPH0118137 B2 JP H0118137B2
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Description
〔産業上の利用分野〕
この発明は、高強度および高靭性を有し、かつ
微細組織の炭化タングステン（以下WCで示す）
基超硬合金の製造法に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、切削工具や耐摩耗工具、さらに耐摩耗部
材などの製造には、WCを主体とした分散相形成
成分と、Coを主体とした結合相形成成分からな
るWC基超硬合金が広く実用に供されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、この従来WC基超硬合金は、近年の高
速化および高性能化に伴う苛酷な条件下での使用
に際しては、強度および靭性不足が原因で、これ
に十分対応することができず、比較的短時間で使
用寿命に至るものであつた。 〔問題点を解決するための手段〕 そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、高強度および高靭性を有するWC基超硬合金
を製造すべく研究を行なつた結果、WC基超硬合
金を製造するに際して、 WCを主体とする分散相形成成分を構成する原
料粉末の平均粒径を1μm以下とすると共に、 その焼結条件を、 まず、真空または減圧窒素雰囲気中、1300〜
1400℃の範囲内の温度に加熱保持の一次焼結を行
ない、 ついで、100気圧以上の加圧Arまたは窒素ガス
雰囲気中、1300〜1400℃の範囲内の温度に加熱保
持の高圧加熱を行ない、 最終的に、真空または減圧窒素雰囲気中、1330
〜1430℃の範囲内の温度に加熱保持の最終加熱を
行なう、 ことからなる３段階の焼結条件とすると、上記高
圧加熱によつて結合相プールが生成し、この結合
相プールは上記一次焼結でできた空孔が結合相形
成成分によつて埋められた結果のものであり、さ
らに上記の最終加熱において、前記高圧加熱で形
成された結合相プールが、微細に、かつ均一に分
散するようになり、したがつて、この結果の均
一、かつ微細に分散した結合相と、平均粒径が
1μm以下の微細な分散相で構成されたWC基超硬
合金は、高強度および高靭性を有するようになる
という知見を得たのである。 この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、以下に製造条件を上記の通りに限定
した理由を説明する。 (a) 分散相形成成分を構成する原料粉末の平均粒
径 この原料粉末の平均粒径が1μmを越えると、
この結果得られたWC基超硬合金における分散
相の平均粒径も1μmを越えてしまい、さらに上
記高圧加熱における結合相プールの形成が困難
となることに伴つて次工程の最終加熱での結合
相の均一微細化をはかることができなくなり、
この結果として高強度および高靭性を確保する
ことは不可能となることから、その原料粉末の
平均粒径を1μm以下と定めた。なお、0.7μm以
下の平均粒径が望ましい。 (b) 一次焼結温度 その温度が1300℃未満では焼結に長時間を要
するので実用的でなく、一方その温度が1400℃
を越えると、硬質相形成成分が粒成長を起すよ
うになつて、平均粒径で1μm以下の微細粒径を
保持することができなくなることから、その温
度を1300〜1400℃と定めた。なお、通常、真空
雰囲気の圧力としては10-1〜10-3mmHg、焼結
時間としては0.5〜２時間が用いられる。 (c) 高圧加熱における雰囲気圧力および加熱温度 雰囲気圧力が100気圧未満では、一次焼結で
形成された空孔を結合相形成成分で埋めるのが
不十分で、所望の結合用プールを形成すること
ができなくなり、強いては次工程の最終加熱に
おける結合相の均一微細分散化ができなくなる
ことから、その雰囲気圧力を100気圧以上と定
めた。 また、その温度が1300℃未満では、結合相プ
ールの形成に長時間を要し実用的でなく、一方
その温度が1400℃を越えると、硬質相に粒成長
が起つて、微細粒径を保持することが困難とな
ることから、その温度を1300〜1400℃と定め
た。なお、保持時間は0.5〜２時間で十分であ
る。 (d) 最終加熱 その温度が1330℃未満では、高圧加熱で形成
した結合相プールの均一微細な分散化に長時間
を要するようになつて実用的でなく、一方その
温度が1430℃を越えると、分散相に粒成長が起
つて平均粒径で1μm以下の微細粒径を確保する
ことが困難となることから、その温度を1330〜
1430℃と定めた。保持時間は、結合相プールが
消滅して結合相の分散が均一にして微細に行な
われるのに十分な時間であればよく、長時間の
加熱は粒成長をもたらすので望ましくなく、
0.3〜２時間が好ましい。 なお、上記の３段階の加熱工程は、それぞれ各
加熱工程ごとに別々の炉を用いて行なつてもよい
し、１つの炉を用いて３段階の加熱工程を順次連
続的に行なつてもよい。 また、この発明の方法において製造されるWC
基超硬合金としては、重量％（以下％は重量％を
示す）で、 (a) Co：６〜30％、 を含有し、残りがWCと下可避不純物からなる
組成を有するWC基超硬合金。 (b) Co：６〜30％、 を含有し、さらに、 炭化パナジウム（以下VCで示す）：0.2〜１
％、炭化タンタル（以下TaCで示す）：0.5〜２
％、および炭化クロム（以下Cr3C2で示す）：
0.2〜１％のうちの１種または２種以上、 を含有し、残りがWCと不可避不純物からなる
組成を有するWC基超硬合金。 (c) Co：６〜20％、 を含有し、さらに、 炭化チタン（以下TiCで示す）：2.5〜15％、 炭化タンタル（以下TaCで示す）および炭
化ニオブ（以下NbCで示す）：2.5〜15％、 を含有し、残りがWCと不可避不純物からなる
組成を有するWC基超硬合金。 以上(a)〜(c)のいずれかであることが望ましい。 〔実施例〕 つぎに、この発明の方法を実施例により具体的
に説明する。 原料粉末として、平均粒径がそれぞれ0.6μmお
よび0.7μmを有するWC粉末、同1μmのVC粉末、
同1μmのTaC粉末、同1μmのCr3C2粉末、同
0.7μmの（Ta、Nb）Ｃ粉末（重量比でTaC／
NbC＝９／１）、同0.8μmの（Ti、Ｗ）Ｃ粉末
（重量比でTiC／WC＝１／１）、および同1μmの
Co粉末を用意し、これら原料粉末を、それぞれ
第１表に示される配合組成に配合し、ボールミル
を用いて、48時間湿式混合粉砕し、乾燥した後、
この結果の混合粉末を1ton／cm2の圧力にて圧粉体
にプレス成形し、ついで同じく第１表に示される
条件にて３段階の工程にて焼結することによつ
て、実質的に配合組成を同一の最終成分組成を有
する本発明WC基超硬合金１〜12をそれぞれ製造
した。 ついで、この結果得られた本発明WC基超硬合
金１〜12について、その顕微鏡組織を観察して、
空孔および結合相プールの有無、並びにWC粒の
平均粒径を測定すると共に、強度および靭性を評
価する目的で抗折力を測定した。これらの結果を
第２表に示した。 また、第２表には、比較の目的で従来WC基超
硬合金の結果についても示した。
微細組織の炭化タングステン（以下WCで示す）
基超硬合金の製造法に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、切削工具や耐摩耗工具、さらに耐摩耗部
材などの製造には、WCを主体とした分散相形成
成分と、Coを主体とした結合相形成成分からな
るWC基超硬合金が広く実用に供されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、この従来WC基超硬合金は、近年の高
速化および高性能化に伴う苛酷な条件下での使用
に際しては、強度および靭性不足が原因で、これ
に十分対応することができず、比較的短時間で使
用寿命に至るものであつた。 〔問題点を解決するための手段〕 そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、高強度および高靭性を有するWC基超硬合金
を製造すべく研究を行なつた結果、WC基超硬合
金を製造するに際して、 WCを主体とする分散相形成成分を構成する原
料粉末の平均粒径を1μm以下とすると共に、 その焼結条件を、 まず、真空または減圧窒素雰囲気中、1300〜
1400℃の範囲内の温度に加熱保持の一次焼結を行
ない、 ついで、100気圧以上の加圧Arまたは窒素ガス
雰囲気中、1300〜1400℃の範囲内の温度に加熱保
持の高圧加熱を行ない、 最終的に、真空または減圧窒素雰囲気中、1330
〜1430℃の範囲内の温度に加熱保持の最終加熱を
行なう、 ことからなる３段階の焼結条件とすると、上記高
圧加熱によつて結合相プールが生成し、この結合
相プールは上記一次焼結でできた空孔が結合相形
成成分によつて埋められた結果のものであり、さ
らに上記の最終加熱において、前記高圧加熱で形
成された結合相プールが、微細に、かつ均一に分
散するようになり、したがつて、この結果の均
一、かつ微細に分散した結合相と、平均粒径が
1μm以下の微細な分散相で構成されたWC基超硬
合金は、高強度および高靭性を有するようになる
という知見を得たのである。 この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、以下に製造条件を上記の通りに限定
した理由を説明する。 (a) 分散相形成成分を構成する原料粉末の平均粒
径 この原料粉末の平均粒径が1μmを越えると、
この結果得られたWC基超硬合金における分散
相の平均粒径も1μmを越えてしまい、さらに上
記高圧加熱における結合相プールの形成が困難
となることに伴つて次工程の最終加熱での結合
相の均一微細化をはかることができなくなり、
この結果として高強度および高靭性を確保する
ことは不可能となることから、その原料粉末の
平均粒径を1μm以下と定めた。なお、0.7μm以
下の平均粒径が望ましい。 (b) 一次焼結温度 その温度が1300℃未満では焼結に長時間を要
するので実用的でなく、一方その温度が1400℃
を越えると、硬質相形成成分が粒成長を起すよ
うになつて、平均粒径で1μm以下の微細粒径を
保持することができなくなることから、その温
度を1300〜1400℃と定めた。なお、通常、真空
雰囲気の圧力としては10-1〜10-3mmHg、焼結
時間としては0.5〜２時間が用いられる。 (c) 高圧加熱における雰囲気圧力および加熱温度 雰囲気圧力が100気圧未満では、一次焼結で
形成された空孔を結合相形成成分で埋めるのが
不十分で、所望の結合用プールを形成すること
ができなくなり、強いては次工程の最終加熱に
おける結合相の均一微細分散化ができなくなる
ことから、その雰囲気圧力を100気圧以上と定
めた。 また、その温度が1300℃未満では、結合相プ
ールの形成に長時間を要し実用的でなく、一方
その温度が1400℃を越えると、硬質相に粒成長
が起つて、微細粒径を保持することが困難とな
ることから、その温度を1300〜1400℃と定め
た。なお、保持時間は0.5〜２時間で十分であ
る。 (d) 最終加熱 その温度が1330℃未満では、高圧加熱で形成
した結合相プールの均一微細な分散化に長時間
を要するようになつて実用的でなく、一方その
温度が1430℃を越えると、分散相に粒成長が起
つて平均粒径で1μm以下の微細粒径を確保する
ことが困難となることから、その温度を1330〜
1430℃と定めた。保持時間は、結合相プールが
消滅して結合相の分散が均一にして微細に行な
われるのに十分な時間であればよく、長時間の
加熱は粒成長をもたらすので望ましくなく、
0.3〜２時間が好ましい。 なお、上記の３段階の加熱工程は、それぞれ各
加熱工程ごとに別々の炉を用いて行なつてもよい
し、１つの炉を用いて３段階の加熱工程を順次連
続的に行なつてもよい。 また、この発明の方法において製造されるWC
基超硬合金としては、重量％（以下％は重量％を
示す）で、 (a) Co：６〜30％、 を含有し、残りがWCと下可避不純物からなる
組成を有するWC基超硬合金。 (b) Co：６〜30％、 を含有し、さらに、 炭化パナジウム（以下VCで示す）：0.2〜１
％、炭化タンタル（以下TaCで示す）：0.5〜２
％、および炭化クロム（以下Cr3C2で示す）：
0.2〜１％のうちの１種または２種以上、 を含有し、残りがWCと不可避不純物からなる
組成を有するWC基超硬合金。 (c) Co：６〜20％、 を含有し、さらに、 炭化チタン（以下TiCで示す）：2.5〜15％、 炭化タンタル（以下TaCで示す）および炭
化ニオブ（以下NbCで示す）：2.5〜15％、 を含有し、残りがWCと不可避不純物からなる
組成を有するWC基超硬合金。 以上(a)〜(c)のいずれかであることが望ましい。 〔実施例〕 つぎに、この発明の方法を実施例により具体的
に説明する。 原料粉末として、平均粒径がそれぞれ0.6μmお
よび0.7μmを有するWC粉末、同1μmのVC粉末、
同1μmのTaC粉末、同1μmのCr3C2粉末、同
0.7μmの（Ta、Nb）Ｃ粉末（重量比でTaC／
NbC＝９／１）、同0.8μmの（Ti、Ｗ）Ｃ粉末
（重量比でTiC／WC＝１／１）、および同1μmの
Co粉末を用意し、これら原料粉末を、それぞれ
第１表に示される配合組成に配合し、ボールミル
を用いて、48時間湿式混合粉砕し、乾燥した後、
この結果の混合粉末を1ton／cm2の圧力にて圧粉体
にプレス成形し、ついで同じく第１表に示される
条件にて３段階の工程にて焼結することによつ
て、実質的に配合組成を同一の最終成分組成を有
する本発明WC基超硬合金１〜12をそれぞれ製造
した。 ついで、この結果得られた本発明WC基超硬合
金１〜12について、その顕微鏡組織を観察して、
空孔および結合相プールの有無、並びにWC粒の
平均粒径を測定すると共に、強度および靭性を評
価する目的で抗折力を測定した。これらの結果を
第２表に示した。 また、第２表には、比較の目的で従来WC基超
硬合金の結果についても示した。
【表】
【表】
第２表に示される結果から、本発明WC基超硬
合金１〜12においては、いずれの場合も、その組
織中に破壊の起点となる空孔および結合相プール
が存在せず、かつWC粒の平均粒径も1μm以下の
微細組織をもち、この結果きわめて高い抗折力を
示すのに対して、従来WC基超硬合金には、空孔
が存在し、かつWC粒の平均粒径も3μmの粗大粒
径を有することから、抗折力も低い値しか示さな
いことが明らかである。 上述のように、この発明のWC基超硬合金は、
WCを主体とする分散相形成成分の平均粒径が
1μm以下にして、Coを主体とする結合相形成成
分が微細に、かつ均一に分散した微細組織を有す
るので、強度および靭性のすぐれたものになつて
おり、切削工具や耐摩耗工具、さらに耐摩耗部材
などとして用いた場合に著しくすぐれた性能を長
期に亘つて発揮するのである。
合金１〜12においては、いずれの場合も、その組
織中に破壊の起点となる空孔および結合相プール
が存在せず、かつWC粒の平均粒径も1μm以下の
微細組織をもち、この結果きわめて高い抗折力を
示すのに対して、従来WC基超硬合金には、空孔
が存在し、かつWC粒の平均粒径も3μmの粗大粒
径を有することから、抗折力も低い値しか示さな
いことが明らかである。 上述のように、この発明のWC基超硬合金は、
WCを主体とする分散相形成成分の平均粒径が
1μm以下にして、Coを主体とする結合相形成成
分が微細に、かつ均一に分散した微細組織を有す
るので、強度および靭性のすぐれたものになつて
おり、切削工具や耐摩耗工具、さらに耐摩耗部材
などとして用いた場合に著しくすぐれた性能を長
期に亘つて発揮するのである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭化タングステン基超硬合金を製造するに際
して、 炭化タングステンを主体とする分散相形成成分
を構成する原料粉末の平均粒径を1μm以下とする
と共に、 その焼結条件を、 まず、真空または減圧窒素雰囲気中、1300〜
1400℃の範囲内の温度に加熱保持の一次焼結を行
ない、 ついで、100気圧以上の加圧Arまたは窒素ガス
雰囲気中、1300〜1400℃の範囲内の温度に加熱保
持の高圧加熱を行ない、 最終的に、真空または減圧窒素雰囲気中、1330
〜1430℃の範囲内の温度に加熱保持の最終加熱を
行なう、 ことからなる３段階の焼結条件とすることによつ
て、炭化タングステンを主体とする分散相形成成
分の平均粒径を1μm以下とすると共に、Coを主
体とする結合相形成成分の分散を均一微細化する
ことを特徴とする高強度および高靭性を有する炭
化タングステン基超硬合金の製造法。 ２ 上記炭化タングステン基超硬合金が、 Co：６〜30％、 を含有し、残りが炭化タングステンと不可避不純
物からなる組成（以上重量％）を有することを特
徴とする上記特許請求の範囲第１項記載の炭化タ
ングステン基超硬合金の製造法。 ３ 上記炭化タングステン基超硬合金が、 Co：６〜30％、 を含有し、さらに、 炭化バナジウム：0.2〜１％、炭化タンタル：
0.5〜２％、および炭化クロム：0.2〜１％のうち
の１種または２種以上、 を含有し、残りが炭化タングステンと不可避不純
物からなる組成（以上重量％）を有することを特
徴とする上記特許請求の範囲第１項記載の炭化タ
ングステン基超硬合金の製造法。 ４ 上記炭化タングステン基超硬合金が、 Co：６〜20％、 を含有し、さらに、 炭化チタン：2.5〜15％、 炭化タンタルおよび炭化ニオブ：2.5〜15％、 を含有し、残りが炭化タングステンと不可避不純
物からなる組成（以上重量％）を有することを特
徴とする上記特許請求の範囲第１項記載の炭化タ
ングステン基超硬合金の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60065140A JPS61223145A (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | 炭化タングステン基超硬合金の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60065140A JPS61223145A (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | 炭化タングステン基超硬合金の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61223145A JPS61223145A (ja) | 1986-10-03 |
| JPH0118137B2 true JPH0118137B2 (ja) | 1989-04-04 |
Family
ID=13278281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60065140A Granted JPS61223145A (ja) | 1985-03-29 | 1985-03-29 | 炭化タングステン基超硬合金の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61223145A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6342346A (ja) * | 1986-08-08 | 1988-02-23 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 高強度超硬合金 |
| JP2666338B2 (ja) * | 1988-03-31 | 1997-10-22 | 三菱マテリアル株式会社 | 炭化タングステン基超硬合金製エンドミル |
| JP2009035810A (ja) * | 2007-07-11 | 2009-02-19 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 超硬合金 |
| DE102014211037A1 (de) * | 2014-06-10 | 2015-12-17 | Wacker Chemie Ag | Siliciumkeimpartikel für die Herstellung von polykristallinem Siliciumgranulat in einem Wirbelschichtreaktor |
| CN104831101A (zh) * | 2015-05-25 | 2015-08-12 | 江西稀有稀土金属钨业集团有限公司 | 一种硬质合金材料的制备方法与系统 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51126309A (en) * | 1975-04-28 | 1976-11-04 | Daijietsuto Kogyo Kk | Process for producing a tungsten carbide-based super alloy |
-
1985
- 1985-03-29 JP JP60065140A patent/JPS61223145A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51126309A (en) * | 1975-04-28 | 1976-11-04 | Daijietsuto Kogyo Kk | Process for producing a tungsten carbide-based super alloy |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61223145A (ja) | 1986-10-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |