JPH04202738A - 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

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JPH04202738A
JPH04202738A JP33931990A JP33931990A JPH04202738A JP H04202738 A JPH04202738 A JP H04202738A JP 33931990 A JP33931990 A JP 33931990A JP 33931990 A JP33931990 A JP 33931990A JP H04202738 A JPH04202738 A JP H04202738A
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JP
Japan
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alloy
amount
amt
regulated
allay
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JP33931990A
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English (en)
Inventor
Shigeru Matsushita
滋 松下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Publication of JPH04202738A publication Critical patent/JPH04202738A/ja
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の利用分野) 本発明は、高強度、高硬度を有するとともに小型の切削
工具等に好適な炭化タングステン基超硬合金に関する。
(従来技術) 従来から、超硬合金はサーメットとならび切削工具用材
料として汎用されており、その構成は炭化タングステン
を主とした分散相と、コバルトやニッケル等からなる結
合相とからなる。
ところが最近に至り、その切削工具の使用条件が厳しく
なるとともに、微細加工用工具が望まれており、かかる
工具用材料として微細な結晶粒子からなる超硬合金の開
発が進められている。
例えば、W C−Co系合金に対してWC結晶粒子の粒
成長を抑制するためにVCやCr2Cz等の炭化物を添
加することが特公昭62−56224号にて提案されて
いる。
また、超硬合金の特性からの見地から、合金中に炭素量
の少ない複炭化物(η相)の生成、および遊離炭素の生
成を抑制することが重要であることも知られている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、前記特公昭62−56224号の方法に
より結晶粒子の微細化には効果的であるが、得られる焼
結体の特性が安定せず、ハラッキが生じやすいという問
題があり、特に微細加工用の超硬合金としてその適性条
件については未だ充分に検討されていないのが現状であ
る。
(問題点を解決するための手段) 本発明者は、上記の問題点に対して検討を重ねた結果、
超硬合金中の炭素量を適量に調整し、また、タングステ
ンのCOからなる結合相中への固溶量を制御することに
より、Co結合量と飽和磁気量が特定の範囲になるよう
に調整することにより、硬度、強度の安定性に優れると
ともに微細加工用として優れた切削性能を有する超硬合
金が得られることを知見した。
即ち、本発明の超硬合金は、炭化タングステンを主とす
る分散相と、コバルトを主とする結合とからなり、前記
分散相が組織中、平均粒径が1μmの微細な粒子で存在
するとともに、合金自体の飽和磁気量(G/cm3/g
)のCo量(重量%)に対する比率が10〜20である
ことを特徴とするものである。
以下、本発明を詳述する。
本発明における超硬合金は、組織的に分散相と結合相と
から構成され、分散相は炭化タングステン(WC)を主
としてなり、結合相はコバルト(Co)を主としてなる
。結合相は合金中に2〜40重量%、特に5〜20重量
%の割合で存在することが望ましく、その量が40重量
%を越えると硬度が大きく低下し、2重量%より少ない
と緻密化が不十分となり、特性が低下する。
また、分散相は、その平均粒径が1μm以下の微細な粒
子として存在することが重要であり、その粒径が1μm
より大きいと微細加工用の工具材料としての特性が不十
分となる。
また、一般に超硬合金に関して、従来から合金目体゛の
飽和磁気量σと、結合相であるCo量Aとのσ(G/c
m’/g) / A (重量%)で表される比率が超硬
合金と特性を評価する一つの要因として知られている。
この飽和磁気量は、起硬合金内に含まれる炭素量と大き
な関係を有し、例えば炭素量が少ないと、分散相の成分
であるタングステンがCO中に一部固熔し、それにより
高純度のCOが減少するために合金の飽和磁気量は低下
するといった関係にある。超硬合金においては一般的に
かかる比率が10より小さいと合金中にη相が析出し、
20を越えると合金中に遊離炭素が析出することにより
特性が劣化することが知られ、上記比率がおよそ10〜
20の範囲の超硬合金は健全合金として評価されている
本発明の超硬合金は、かかる健全合金のうちでも、特に
上記比率が10〜15の範囲にある合金が分散相の粒径
がさらに微細に制御できるとともに安定した硬度および
強度等の特性を有し、微細加工用工具材料として非常に
優れた特性を有する超硬合金となることを見出したので
ある。即ち、後述する実施例からも明らかなように、か
かる比率が10より小さいと、合金中にη相が析出し、
比率が15を越えると。WC粒子の粒成長が生じ特性が
劣化するのである。
また、本発明の超硬合金は、前述したような飽和磁気量
とCo量との関係を満たすことに関連して、合金中炭素
量の炭化物換算値を5.9〜6.4重量%、特に5.9
〜6.2重量%の範囲に制御することが重要である。こ
の炭素量は合金全体から結合成分であるCoを除く炭化
物に対する炭素量を示すもので、炭素量が5.9重量%
より少ないと合金中にη相が析出し、6.4重量%を越
えると合金中に遊離炭素が析出する。
また、本発明の超硬合金は、その分散相の結晶粒径を微
細にするために、例えば、■、Cr、Mo、Ta、Nb
等の金属が含有される。これらの中でも■およびCrが
粒成長抑制の効果が顕著であり、これらの金属は合金中
にその合量が0.1〜3重量%のレベルで存在させるこ
とが望ましい。
また、これらの金属は、結合相中に固溶していることが
望ましい。これらの金属の量は、0.1重量%未満では
、分散相が粒成長を起こし、粒径が大きくなるために強
度が劣化し、また、3重量%を越えると分散相、結合相
以外に別の相が析出し、特性が劣化する。
本発明の超硬合金の製造に当たっては、原料として炭化
タングステン粉末、Co粉末、炭素粉末、および■、C
r、Mo、Ta、Nb等の金属炭化物粉末を用い、これ
らをボールミル等で混合する。
この混合方法は、最も一般的な方法であるが、合金の分
散相の粒径の均一性を高めるためには粒成長抑制剤の分
散性を高めることが望ましい。かかる観点から、炭化タ
ングステン粉末として、前述の金属のうちの少なくとも
1種を含んだ粉末を用いることが最も望ましい。
また、この時に混合される炭素粉末は、最終合金中にお
いて炭化物として配合される炭素成分と合わせ、飽和磁
気量がCO量との関係において前述した特定の範囲にな
るように添加する。
得られた混合粉末は、プレス成形、射出成形、押し出し
成形等の成形手段によって成形した後に焼成する。
焼成は、1250〜1500°Cの真空雰囲気、あるい
は0、5 Torr以下の減圧雰囲気中で0.5〜3時
間程度焼成する。
この焼成によっである程度緻密化することができるが、
より高緻密化を達成するために、−旦95%以上の合金
を得た後にこの合金を500気圧以上のアルゴン雰囲気
中で1100〜1500°Cの温度で熱間静水圧焼成す
ることが望ましい。
以下、本発明を詳述する。
実施例1 原料粉末として、平均粒径が0.5μ胆の炭化タングス
テン粉末(Crを1.0重量%含有)と平均粒径が1.
6μmのVC粉末および平均粒径が1.5μmの炭素粉
末を用いて、これらの粉末を最終合金の組成が第1表の
割合になるように秤量混合した後にメタノールを媒質と
してアトライタで6時間粉砕混合した。得られた混合粉
末を真空乾燥造粒後に成形圧1ton/cm2でプレス
成形した。
この成形体を真空中(0,1t o r r以下)で第
表に示す温度にて1時間焼成した。その後、得られた各
合金をアルゴン1000気圧、1250°Cの温度で1
時間熱間静水圧焼成した。
得られた合金をダイヤモンド砥石で研削加工し4mmX
8mmX30mmのJISR1601に基づく抗折試験
片を作成し3点曲げ強度を測定した。さらに、同様にし
て作成した試験片に対して荷重20Kgにてビッカース
硬さを測定した。さらに、合金の電子顕微鏡写真からW
C分散相の平均粒径を求めた。
また、3mmX4mmX5mmの試験片を作成し振動試
料型磁力計により磁化測定を行い、飽和磁気量を測定し
た。そして合金中OCO量との比率を算出した。
結果は第1表に示した。
(以下余白) 第1表によれば、炭素量を多く添加し、合金中の遊離炭
素量を多くするとσ/ Co比が大きくなり、その値が
15を越えた試料のうち試料No、 13の試料では遊
離炭素が析出し特性が大きく劣化したが、遊離炭素が析
出しなかった試料No、 12でも特性は本発明品より
劣っていた。
これに対して、本発明の合金はいずれも優れた高強度、
高硬度を示した。
実施例2 実施例1において試料Nα1.5.8.11.12.1
3の合金で直径0.4 m mのマイクロドリルを作成
し、下記の切削条件 被削剤:  FR41,6mm厚 2枚重ね回転数: 
 50,00Or p m 送り  :40〜130  μm/revヒント数:各
送り100ヒツト で、切削試験を行い、各合金について送りを次第に大き
くし、折損する時の送りを調べた。
結果は、第2表に示した。
(以下余白) 第2表 (発明の効果) 以上、詳述した通り、本発明の超硬合金は、平均粒径が
小さいW C−Co系合金において、飽和磁気量とCo
量とが特定の関係になるように制御することにより安定
した硬度および強度等の特性を有し、特にマイクロドリ
ルや細径エンドミル、微小カッター等の微細加工用とし
ての切削性能に優れた超硬合金を提供することができる

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)炭化タングステンを主とする分散相と、コバルト
    を主とする結合相からなる超硬合金であって、前記分散
    相の平均結晶粒径が1μm以下であり、且つ該合金の飽
    和磁気量(G/cm^3/g)の前記コバルトの合金中
    の含有量(重量%)に対する比率が10〜15であるこ
    とを特徴とする炭化タングステン基超硬合金。
  2. (2)合金中炭素量の炭化物換算値が5.9〜6.4重
    量%である請求項1記載の炭化タングステン基超硬合金
JP33931990A 1990-11-30 1990-11-30 炭化タングステン基超硬合金 Pending JPH04202738A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006218589A (ja) * 2005-02-14 2006-08-24 Hitachi Tool Engineering Ltd 非晶質炭素皮膜被覆部材

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6256224A (ja) * 1985-09-04 1987-03-11 Konishiroku Photo Ind Co Ltd 用紙幅規制板を備えた給紙装置

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