JPH02274827A - 異方性超硬合金成形体製造用粉末又はその成形体の製法 - Google Patents
異方性超硬合金成形体製造用粉末又はその成形体の製法Info
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- JPH02274827A JPH02274827A JP1095473A JP9547389A JPH02274827A JP H02274827 A JPH02274827 A JP H02274827A JP 1095473 A JP1095473 A JP 1095473A JP 9547389 A JP9547389 A JP 9547389A JP H02274827 A JPH02274827 A JP H02274827A
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は従来のＷＣ−Ｃｏ系超硬合金より優れた耐亀裂
伝播性または靭性を有するＷＣ−Ｃｏ系異方性超硬合金
成形体の製造技術に関するものであり、ここに得られる
異方性超硬合金成形体は切削工具あるいは耐摩耗部品等
の分野で利用される。
伝播性または靭性を有するＷＣ−Ｃｏ系異方性超硬合金
成形体の製造技術に関するものであり、ここに得られる
異方性超硬合金成形体は切削工具あるいは耐摩耗部品等
の分野で利用される。
［従来の技術］
従来のＷＣ−Ｃｏ系超硬合金は第１図（ａ）に示すよう
に六方晶（断面は矩形）のＷＣ硬質粒子をＣｏの金属結
合相で固着させたものであり、一般工具鋼等に比べて硬
い反面、脆いという弱点を有する。そこで繊維強化複合
材料の補強原理を利用し、ＷＣ結晶を異方性化して耐亀
裂伝播性および靭性を改良しようという試みがなされて
いる。
に六方晶（断面は矩形）のＷＣ硬質粒子をＣｏの金属結
合相で固着させたものであり、一般工具鋼等に比べて硬
い反面、脆いという弱点を有する。そこで繊維強化複合
材料の補強原理を利用し、ＷＣ結晶を異方性化して耐亀
裂伝播性および靭性を改良しようという試みがなされて
いる。
異方性を有する超硬合金については、■Ｍｅａｄｏｗ；
ｔｌｓ Ｐａｔｅｎｔ ３，６４７．４０１０９７２）
や■にｏｂａｙａｓｈｉ：ｅｔａｌ ；１０ｔｈ Ｐｌ
ａｎｓｅｅ Ｓｅｍ１ｎａｒ ８Ｍ２０（１９８１）等
が発表されている。これらによれば■では、ＷＯ３にＣ
，Ｃａを混合して加熱後固化し、粉砕、次いで水和して
コロイド状の超微粒ＷＣ粉末を製造し、次にＦａ、Ｎｉ
またはＣｏの粉末と混合してホットプレスすることによ
り、０．１〜５０μｍの異方性板状ＷＣ緻密体を得てお
り、また■ではＷ粉末をアトライターで粉砕しフレーク
状のＷ粉末とした後０．２〜０．５％のＣｏと混合して
炭化し、さらにＣｏを加えて焼結することによって双晶
のｗｃを有する異方性超硬合金を得ている。しかしなが
らこれらいずれの方法も製造条件の制御が難しく、出発
物質から最終の超硬合金成形体に至る迄の収率は５０％
未満であり、しかも異方性結晶の存在割合も５０％未満
と低い。
ｔｌｓ Ｐａｔｅｎｔ ３，６４７．４０１０９７２）
や■にｏｂａｙａｓｈｉ：ｅｔａｌ ；１０ｔｈ Ｐｌ
ａｎｓｅｅ Ｓｅｍ１ｎａｒ ８Ｍ２０（１９８１）等
が発表されている。これらによれば■では、ＷＯ３にＣ
，Ｃａを混合して加熱後固化し、粉砕、次いで水和して
コロイド状の超微粒ＷＣ粉末を製造し、次にＦａ、Ｎｉ
またはＣｏの粉末と混合してホットプレスすることによ
り、０．１〜５０μｍの異方性板状ＷＣ緻密体を得てお
り、また■ではＷ粉末をアトライターで粉砕しフレーク
状のＷ粉末とした後０．２〜０．５％のＣｏと混合して
炭化し、さらにＣｏを加えて焼結することによって双晶
のｗｃを有する異方性超硬合金を得ている。しかしなが
らこれらいずれの方法も製造条件の制御が難しく、出発
物質から最終の超硬合金成形体に至る迄の収率は５０％
未満であり、しかも異方性結晶の存在割合も５０％未満
と低い。
［発明が解決しようとする課題］
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その
目的はＷＣ−Ｃｏ系超硬合金の出発物質となるＷＣの粒
径およびＣｏ量を調整することによって、異方性結晶比
率の高いＷＣ−Ｃｏ系超硬合金製造用粉末を簡単に且っ
好収率に製造し得る方法を提供しようとするものである
。又ここに得られたＣｏ−Ｗ糸紐硬合金製造用粉末を用
いて耐亀裂伝播性乃至靭性に優れたＷＣ−Ｃｏ超硬合金
成形体を提供しようとするものである。
目的はＷＣ−Ｃｏ系超硬合金の出発物質となるＷＣの粒
径およびＣｏ量を調整することによって、異方性結晶比
率の高いＷＣ−Ｃｏ系超硬合金製造用粉末を簡単に且っ
好収率に製造し得る方法を提供しようとするものである
。又ここに得られたＣｏ−Ｗ糸紐硬合金製造用粉末を用
いて耐亀裂伝播性乃至靭性に優れたＷＣ−Ｃｏ超硬合金
成形体を提供しようとするものである。
［課題を解決する為の手段］
本発明は、Ｃｏ：５〜１５重量％を含み、残部が平均粒
径０．８〜２．５μ重のＷＣおよび不可避不純物からな
る焼結済みの超硬合金を出発物質とし、これを酸化し、
還元し、次いで更に炭化することにより、異方性を有す
るＷＣとＣｏの混合粉末を得ることを基本の要旨とする
ものである。また上記混合粉末を単独で、またはＣｏ及
び／若しくはＷＣ粉で希釈したものをプレス成形後焼結
するか若しくはホットプレスする方法、或は７０％以上
の減面率で押出成形後焼結することによって耐亀裂伝播
性乃至靭性の優れた超硬合金成形体を製造することも本
発明の要旨である。
径０．８〜２．５μ重のＷＣおよび不可避不純物からな
る焼結済みの超硬合金を出発物質とし、これを酸化し、
還元し、次いで更に炭化することにより、異方性を有す
るＷＣとＣｏの混合粉末を得ることを基本の要旨とする
ものである。また上記混合粉末を単独で、またはＣｏ及
び／若しくはＷＣ粉で希釈したものをプレス成形後焼結
するか若しくはホットプレスする方法、或は７０％以上
の減面率で押出成形後焼結することによって耐亀裂伝播
性乃至靭性の優れた超硬合金成形体を製造することも本
発明の要旨である。
［作用］
まずＷ−Ｃｏ系超硬合金の成形体を研究するに当たって
、プレス成形後焼結またはホットプレスして得られる焼
結体の異方性はどの様な因子によって左右されるかを調
べた。それによれば出発物質のうちＷＣについては平均
粒径、Ｃｏについては含有量がもりとも大きな影響を示
すことが分かった。これを求めたのが次に示す第１表で
ある。
、プレス成形後焼結またはホットプレスして得られる焼
結体の異方性はどの様な因子によって左右されるかを調
べた。それによれば出発物質のうちＷＣについては平均
粒径、Ｃｏについては含有量がもりとも大きな影響を示
すことが分かった。これを求めたのが次に示す第１表で
ある。
第 １
表
Ｏ・・・異方性結晶エフ０体積％以上
０・・・異方性結晶：４０〜７０体積％Δ・・・異方性
結晶二４０体積％以下 ×・・・異方性結晶を認めず 出発原料となる超硬合金材料中のＣｏ量が５％以上にな
ると異方性が認められはじめ、特に７％のとき、異方性
は顕著になる。３％以下および１５％を超えると、異方
性は殆んど認められない。同じく超硬合金材料における
ＷＣの粒径については１．５μｌのとぎ異方性が顕著と
なり、０．５μＩ以下、および２．５μ国超えると異方
性は少なくなる。尚第１表におけるＮｏ、５に見られる
如く出発物質として焼結済みの超硬合金を用いるのでは
なく、単なる粉末状のＷｃとＣｏを混合した状態で酸化
、還元、炭化、焼結をおこなっても異方性は認められな
かった。即ち本発明ではｃｏとＷＣを超硬合金焼結体と
して出発原料とするものでなければならないことが分か
る。
結晶二４０体積％以下 ×・・・異方性結晶を認めず 出発原料となる超硬合金材料中のＣｏ量が５％以上にな
ると異方性が認められはじめ、特に７％のとき、異方性
は顕著になる。３％以下および１５％を超えると、異方
性は殆んど認められない。同じく超硬合金材料における
ＷＣの粒径については１．５μｌのとぎ異方性が顕著と
なり、０．５μＩ以下、および２．５μ国超えると異方
性は少なくなる。尚第１表におけるＮｏ、５に見られる
如く出発物質として焼結済みの超硬合金を用いるのでは
なく、単なる粉末状のＷｃとＣｏを混合した状態で酸化
、還元、炭化、焼結をおこなっても異方性は認められな
かった。即ち本発明ではｃｏとＷＣを超硬合金焼結体と
して出発原料とするものでなければならないことが分か
る。
本発明における異方性結晶の生成機構モデルは以下のよ
うに考えられる。
うに考えられる。
超硬合金焼結体を酸化すると、体積膨張によって焼結体
が粉化する。この際の生成物は針状のＷＯ５と塊状のＣ
ａＷＯ４（タングステン酸コバルト）である０通常ＷＣ
粉を酸化させた際に生じるＷＯ，は塊状であり、焼結済
み超硬合金中のＷＣ内にＣｏがある量固溶していること
が針状Ｗｏｗ生成のポイントとなり、これが本発明にお
いて適正なＣｏ量範囲を定めた理由である。
が粉化する。この際の生成物は針状のＷＯ５と塊状のＣ
ａＷＯ４（タングステン酸コバルト）である０通常ＷＣ
粉を酸化させた際に生じるＷＯ，は塊状であり、焼結済
み超硬合金中のＷＣ内にＣｏがある量固溶していること
が針状Ｗｏｗ生成のポイントとなり、これが本発明にお
いて適正なＣｏ量範囲を定めた理由である。
この針状ＷＯ３が次いで還元を受けると、炭化時の形骸
粒子となる針状のＷ、ＷＣが形成され、異方性ＷＣ結晶
を生じる根拠となるのである。尚酸化方法、還元方法並
びに炭化方法は公知の手法に従えば良く、これらの方法
如何によって本発明を逸脱することはできない。
粒子となる針状のＷ、ＷＣが形成され、異方性ＷＣ結晶
を生じる根拠となるのである。尚酸化方法、還元方法並
びに炭化方法は公知の手法に従えば良く、これらの方法
如何によって本発明を逸脱することはできない。
炭化後の異方性（ｗｃ＋ｃｏ）粉末を単独でプレス成形
し次いで焼結しても従来品に勝るＣｏ−ＷＣ系超硬合金
成形体を製造することはできるが、この場合のコバルト
結合相と硬質ＷＣ粒子の濡れが若干悪いため、成形体中
に微小なボアを生ずる。これに対し前記粉末にＣｏまた
はＷＣ或はこれらの両者を前記異方性（ＷＣ＋Ｃｏ）粉
末１００重量部に対して２〜３０重量部の範囲で添加し
て希釈し成形後焼結すると、ボアの無い緻密な焼結体が
得られる。
し次いで焼結しても従来品に勝るＣｏ−ＷＣ系超硬合金
成形体を製造することはできるが、この場合のコバルト
結合相と硬質ＷＣ粒子の濡れが若干悪いため、成形体中
に微小なボアを生ずる。これに対し前記粉末にＣｏまた
はＷＣ或はこれらの両者を前記異方性（ＷＣ＋Ｃｏ）粉
末１００重量部に対して２〜３０重量部の範囲で添加し
て希釈し成形後焼結すると、ボアの無い緻密な焼結体が
得られる。
また結晶方位を揃える目的で上記プレス成形後に焼結す
る方法に代ってホットプレスまたは押出成形後焼結をお
こなったところ、亀裂の伝播長さが短くなり、抗折力（
曲げ強度）も向上させることができる。この場合の押出
成形における減面率は７０％以上であることが望まれ、
７０％未満では上記効果が得られない。
る方法に代ってホットプレスまたは押出成形後焼結をお
こなったところ、亀裂の伝播長さが短くなり、抗折力（
曲げ強度）も向上させることができる。この場合の押出
成形における減面率は７０％以上であることが望まれ、
７０％未満では上記効果が得られない。
第１図に一般超硬合金（ａ）、本発明による異方性超硬
合金（ｂ）粉末、および結晶方位を揃えた異方性超硬合
金（Ｃ）の顕微鏡組織を模式的に示す。
合金（ｂ）粉末、および結晶方位を揃えた異方性超硬合
金（Ｃ）の顕微鏡組織を模式的に示す。
図中１が粒状ＷＣｌ２がコバルト結合相、３が異方性Ｗ
Ｃである。
Ｃである。
本発明による異方性超硬合金は、方位が無秩序であると
一般超硬合金より抗折力が悪くなるが、方位を揃えるこ
とにより抗折力が向上する。
一般超硬合金より抗折力が悪くなるが、方位を揃えるこ
とにより抗折力が向上する。
［実施例］
実施例Ｉ
Ｃｏ量：３．ｓ、７．１０．１５Ｉｉ量％を含み残部が
平均粒径０．５ 、０．８ 、１．５ 、２．５μＩの
ＷＣから成る焼結済み超硬合金を１１００℃で２時間大
気中で酸化し、水素気流中８００℃×６時間で還元し、
更に炭素を６．３重量％添加して水素気流中９００℃×
２．５時間で炭化した。この炭化粉末を１３８０℃×１
時間、真空中で焼結し、顕微鏡でＷＣの異方性を観察し
たところ第１表に示した結果が得られ、Ｃｏ含有量ニア
％、ＷＣ粒径：１．５μｍの時最も顕著な異方性が認め
られた。
平均粒径０．５ 、０．８ 、１．５ 、２．５μＩの
ＷＣから成る焼結済み超硬合金を１１００℃で２時間大
気中で酸化し、水素気流中８００℃×６時間で還元し、
更に炭素を６．３重量％添加して水素気流中９００℃×
２．５時間で炭化した。この炭化粉末を１３８０℃×１
時間、真空中で焼結し、顕微鏡でＷＣの異方性を観察し
たところ第１表に示した結果が得られ、Ｃｏ含有量ニア
％、ＷＣ粒径：１．５μｍの時最も顕著な異方性が認め
られた。
実施例２
実施例１で最も異方性が顕著であったＣｏニア％を含み
残部が平均粒径１．５μｌのＷＣからなる焼結済みの超
硬合金を、実施例１と同じ条件で酸化、還元、炭化した
。この粉末を■ブレス成形後焼結、■ホットプレス（１
４００℃×１００ｋｇ／ｃｍ’） 、■押出後焼結（減
面率７０％）、■同（減面率９０％）したところ、通常
の７％Ｃｏ−ＷＣ系超硬合金に比べてクラック長（ビッ
カース圧子６０ ｋｇ）が短く、■、■の場合は抗折力
（曲げ強度）が向上し、とくに■の向上が大きかった。
残部が平均粒径１．５μｌのＷＣからなる焼結済みの超
硬合金を、実施例１と同じ条件で酸化、還元、炭化した
。この粉末を■ブレス成形後焼結、■ホットプレス（１
４００℃×１００ｋｇ／ｃｍ’） 、■押出後焼結（減
面率７０％）、■同（減面率９０％）したところ、通常
の７％Ｃｏ−ＷＣ系超硬合金に比べてクラック長（ビッ
カース圧子６０ ｋｇ）が短く、■、■の場合は抗折力
（曲げ強度）が向上し、とくに■の向上が大きかった。
第
表
実施例３
実施例２で得られた７％Ｃｏ −Ｗ Ｃ炭化粉末１００
重量部にＣｏを３１ｉ量部添加し、実施例２の■〜■の
成形と焼結をおこなったところ、クラック長、抗折力と
もに向上が認められた。
重量部にＣｏを３１ｉ量部添加し、実施例２の■〜■の
成形と焼結をおこなったところ、クラック長、抗折力と
もに向上が認められた。
（以下余白）
尚、本発明法は焼結済み超硬合金のスクラップを再利用
する方法としても有効に利用できる。
する方法としても有効に利用できる。
［発明の効果］
本発明は上記の様に構成されているので、異方性を僅え
ることにより耐亀裂伝播性及び靭性に勝れたＷＣ−Ｃｏ
系超硬合金を製造することができる様になった。
ることにより耐亀裂伝播性及び靭性に勝れたＷＣ−Ｃｏ
系超硬合金を製造することができる様になった。
第１図（ａ） 〜（ｃ）はＷＣ−Ｃｏ系超硬合金の方位
状況を示す説明図である。
状況を示す説明図である。
Claims (2)
- （１）Ｃｏ：５〜１５重量％を含み、残部が平均粒径０
．８〜２．５μｍのＷＣ及び不可避不純物からなる焼結
済みの超硬合金原料を、酸化し、還元し、次いで炭化す
ることを特徴とする異方性超硬合金成形体製造用粉末の
製造方法。 - （２）請求項（１）で得られた異方性超硬合金成形体製
造用粉末を、単独で、またはＷＣ及び／若しくはＣｏの
粉末を加えて成形後焼結するか、またはホットプレスす
ることにより、耐亀裂伝播性に優れた超硬合金の成形体
を製造する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1095473A JPH02274827A (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 異方性超硬合金成形体製造用粉末又はその成形体の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1095473A JPH02274827A (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 異方性超硬合金成形体製造用粉末又はその成形体の製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02274827A true JPH02274827A (ja) | 1990-11-09 |
Family
ID=14138607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1095473A Pending JPH02274827A (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 異方性超硬合金成形体製造用粉末又はその成形体の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02274827A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6299658B1 (en) | 1996-12-16 | 2001-10-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Cemented carbide, manufacturing method thereof and cemented carbide tool |
| KR100700197B1 (ko) * | 2005-07-30 | 2007-03-27 | 한국기계연구원 | 탈황용 코발트 성분을 함유하는 촉매 스크랩을 재활용하여코발트 함유된 소결 합금 제조 방법 |
| KR101007155B1 (ko) * | 2008-10-29 | 2011-01-12 | 한국기계연구원 | 철-니켈 합금 스크랩의 열환원 공정에 의한 철-니켈 미립 합금분말 제조방법 |
| US7887747B2 (en) | 2005-09-12 | 2011-02-15 | Sanalloy Industry Co., Ltd. | High strength hard alloy and method of preparing the same |
-
1989
- 1989-04-14 JP JP1095473A patent/JPH02274827A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6299658B1 (en) | 1996-12-16 | 2001-10-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Cemented carbide, manufacturing method thereof and cemented carbide tool |
| KR100700197B1 (ko) * | 2005-07-30 | 2007-03-27 | 한국기계연구원 | 탈황용 코발트 성분을 함유하는 촉매 스크랩을 재활용하여코발트 함유된 소결 합금 제조 방법 |
| US7887747B2 (en) | 2005-09-12 | 2011-02-15 | Sanalloy Industry Co., Ltd. | High strength hard alloy and method of preparing the same |
| US8128867B2 (en) | 2005-09-12 | 2012-03-06 | Sanalloy Industry Co., Ltd. | High strength hard alloy and method of preparing the same |
| KR101007155B1 (ko) * | 2008-10-29 | 2011-01-12 | 한국기계연구원 | 철-니켈 합금 스크랩의 열환원 공정에 의한 철-니켈 미립 합금분말 제조방법 |
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