JPH04289146A - 高硬度高靭性超硬合金 - Google Patents
高硬度高靭性超硬合金Info
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- JPH04289146A JPH04289146A JP8095091A JP8095091A JPH04289146A JP H04289146 A JPH04289146 A JP H04289146A JP 8095091 A JP8095091 A JP 8095091A JP 8095091 A JP8095091 A JP 8095091A JP H04289146 A JPH04289146 A JP H04289146A
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- YWYZEGXAUVWDED-UHFFFAOYSA-N triammonium citrate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[NH4+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O YWYZEGXAUVWDED-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はプリント基板加工用ドリ
ル等の精密加工工具として好適な耐摩耗性に優れた高硬
度高靭性超硬合金に関するものである。
ル等の精密加工工具として好適な耐摩耗性に優れた高硬
度高靭性超硬合金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】金属セラミックスは硬度を高めると靭性
が低下するという一般的傾向を有している。但しＣｏ及
び／又はＮｉを金属結合相としてこれに微細なＷＣ粒子
を分散させたＷＣ−Ｃｏ系超硬合金の場合は、ＷＣの粒
度を小さくすることによって、硬度と靭性の反比例関係
を抑制することが可能である。
が低下するという一般的傾向を有している。但しＣｏ及
び／又はＮｉを金属結合相としてこれに微細なＷＣ粒子
を分散させたＷＣ−Ｃｏ系超硬合金の場合は、ＷＣの粒
度を小さくすることによって、硬度と靭性の反比例関係
を抑制することが可能である。
【０００３】しかしながら上記ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金で
あっても、原料を合金化する際の焼結工程においてＷＣ
粒子が成長して粗大化すると粒度の不均一を生じてしま
い、かえって硬度・靭性の双方を低下させる恐れがある
。
あっても、原料を合金化する際の焼結工程においてＷＣ
粒子が成長して粗大化すると粒度の不均一を生じてしま
い、かえって硬度・靭性の双方を低下させる恐れがある
。
【０００４】そこでＷＣ粒子の粗大化を抑制する目的で
、ＶＣ，ＴａＣ，ＴｉＣ及びＣｒ３Ｃ２等の遷移元素炭
化物を少量添加する方法が一般に採用されている。特開
昭６３−２３０８４６号公報には、上記遷移元素炭化物
の中でも特にＶＣとＣｒ３ Ｃ２の組合せが優れている
旨が開示されており、また特公昭６２−５６２２４号公
報及び特開昭６３−４２３４６号公報には、ＶとＣｒを
固溶した金属結合相とＷＣ相の２相組成からなる超硬合
金が高強度及び高靭性を示す旨が述べられている。
、ＶＣ，ＴａＣ，ＴｉＣ及びＣｒ３Ｃ２等の遷移元素炭
化物を少量添加する方法が一般に採用されている。特開
昭６３−２３０８４６号公報には、上記遷移元素炭化物
の中でも特にＶＣとＣｒ３ Ｃ２の組合せが優れている
旨が開示されており、また特公昭６２−５６２２４号公
報及び特開昭６３−４２３４６号公報には、ＶとＣｒを
固溶した金属結合相とＷＣ相の２相組成からなる超硬合
金が高強度及び高靭性を示す旨が述べられている。
【０００５】しかしながら従来の超硬合金では必ずしも
高硬度・高靭性を発揮するとは限らず、加工工具とした
際の耐摩耗性も従来品よりさらに優れたものが要求され
ている。
高硬度・高靭性を発揮するとは限らず、加工工具とした
際の耐摩耗性も従来品よりさらに優れたものが要求され
ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであって、高硬度及び高靭性を有す
ると共に、加工工具とした際に優れた耐摩耗性を発揮す
る高硬度高靭性超硬合金を提供しようとするものである
。
目してなされたものであって、高硬度及び高靭性を有す
ると共に、加工工具とした際に優れた耐摩耗性を発揮す
る高硬度高靭性超硬合金を提供しようとするものである
。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成した本発
明とは、Ｃｏ及び／又はＮｉ：４〜２５％を含有すると
共に、Ｖ及びＣｒを、夫々Ｖ／（Ｃｏ＋Ｎｉ）：０．０
１〜０．１ 、Ｃｒ／（Ｃｏ＋Ｎｉ）：０．０５〜０．
２を満足する様に含有し、残部がＷＣ及び不可避不純物
からなる化学組成を有し、Ｃｏ及び／又はＮｉを主成分
とする金属結合相、並びにＷＣ相を有すると共に、上記
金属結合相と上記ＷＣ相の粒界に、ＶとＷを含む複合炭
化物［以下単に（Ｖ，Ｗ）Ｃということがある］を第３
相として有することを要旨とするものである。
明とは、Ｃｏ及び／又はＮｉ：４〜２５％を含有すると
共に、Ｖ及びＣｒを、夫々Ｖ／（Ｃｏ＋Ｎｉ）：０．０
１〜０．１ 、Ｃｒ／（Ｃｏ＋Ｎｉ）：０．０５〜０．
２を満足する様に含有し、残部がＷＣ及び不可避不純物
からなる化学組成を有し、Ｃｏ及び／又はＮｉを主成分
とする金属結合相、並びにＷＣ相を有すると共に、上記
金属結合相と上記ＷＣ相の粒界に、ＶとＷを含む複合炭
化物［以下単に（Ｖ，Ｗ）Ｃということがある］を第３
相として有することを要旨とするものである。
【０００８】
【作用】本発明者らは超硬合金中におけるＶＣの存在形
態と機械的性質の関係について鋭意研究する中で、ＷＣ
相及び金属結合相以外にＶとＷを含む複合炭化物からな
る第３相を析出させた場合には、硬度及び抗析力などの
特性が飛躍的に向上するとの知見を得た。上記第３相は
後述する様に、ＷＣ相と金属結合相の粒界に存在するこ
とが透過型電子顕微鏡により観察され、さらに走査型オ
ージェ電子顕微鏡と、電解抽出残渣のＸ線回折及び誘導
結合高周波プラズマ（ＩＣＰ）分光分析によって第３相
の存在が確認できた。
態と機械的性質の関係について鋭意研究する中で、ＷＣ
相及び金属結合相以外にＶとＷを含む複合炭化物からな
る第３相を析出させた場合には、硬度及び抗析力などの
特性が飛躍的に向上するとの知見を得た。上記第３相は
後述する様に、ＷＣ相と金属結合相の粒界に存在するこ
とが透過型電子顕微鏡により観察され、さらに走査型オ
ージェ電子顕微鏡と、電解抽出残渣のＸ線回折及び誘導
結合高周波プラズマ（ＩＣＰ）分光分析によって第３相
の存在が確認できた。
【０００９】上記第３相は、ＷＣ相と金属結合相の粒界
に存在して、ブロッキング効果によりＷＣ相の粒成長を
抑制し、高硬度・高靭性及び優れた耐摩耗性を発揮する
ものと考えられる。またＣｒの大部分は金属結合相に固
溶して固溶強化により強度を向上させるものであるが、
一部第３相に固溶しても第３相が微細で均一に析出して
いる限りは強度低下を起こすことはなく、むしろ硬度上
昇につながる。以下本発明の超硬合金に係る必須条件の
限定理由を示す。
に存在して、ブロッキング効果によりＷＣ相の粒成長を
抑制し、高硬度・高靭性及び優れた耐摩耗性を発揮する
ものと考えられる。またＣｒの大部分は金属結合相に固
溶して固溶強化により強度を向上させるものであるが、
一部第３相に固溶しても第３相が微細で均一に析出して
いる限りは強度低下を起こすことはなく、むしろ硬度上
昇につながる。以下本発明の超硬合金に係る必須条件の
限定理由を示す。
【００１０】Ｃｏ及び／又はＮｉ：４〜２５％結合相と
なる元素であり、少な過ぎると靭性が不十分となり、多
過ぎるとＷＣの有する高硬度化作用が十分発揮できなく
なるので４〜２５％に限定した。
なる元素であり、少な過ぎると靭性が不十分となり、多
過ぎるとＷＣの有する高硬度化作用が十分発揮できなく
なるので４〜２５％に限定した。
【００１１】Ｖ／（Ｃｏ＋Ｎｉ）：０．０１〜０．１Ｃ
ｏ及びＮｉに対してＶ量が少な過ぎると、Ｖは全量が結
合相中に固溶して前記第３相が形成されず高硬度と優れ
た耐摩耗性の両方を満足することはできない。一方多過
ぎると第３相が粗大となって破壊の起点となり、靭性に
悪影響を及ぼすので０．０１〜０．１ に限定した。
ｏ及びＮｉに対してＶ量が少な過ぎると、Ｖは全量が結
合相中に固溶して前記第３相が形成されず高硬度と優れ
た耐摩耗性の両方を満足することはできない。一方多過
ぎると第３相が粗大となって破壊の起点となり、靭性に
悪影響を及ぼすので０．０１〜０．１ に限定した。
【００１２】Ｃｒ／（Ｃｏ＋Ｎｉ）：０．０５〜０．２
Ｃｏ及びＮｉに対してＣｒ量が少な過ぎると、Ｃｒによ
る結合相の固溶強化効果が弱く靭性が不十分となる。一
方多過ぎると第３相はＣｒを含む粗大な結晶となり靭性
に悪影響を及ぼす。
Ｃｏ及びＮｉに対してＣｒ量が少な過ぎると、Ｃｒによ
る結合相の固溶強化効果が弱く靭性が不十分となる。一
方多過ぎると第３相はＣｒを含む粗大な結晶となり靭性
に悪影響を及ぼす。
【００１３】尚本発明に係る超硬合金においてＷＣの平
均粒径は高硬度及び高靭性を得る上で微細であることが
望まれ、平均粒径で１μｍ以下であることが好ましく、
より好ましくは０．３ 〜０．８ μｍである。
均粒径は高硬度及び高靭性を得る上で微細であることが
望まれ、平均粒径で１μｍ以下であることが好ましく、
より好ましくは０．３ 〜０．８ μｍである。
【００１４】また本発明に係る超硬合金において第３相
は（Ｖ，Ｗ）Ｃを主とする相であり、ＷＣ相同様大き過
ぎると破壊の起点となり靭性の低下を招くので平均粒径
は１μｍ以下であることが好ましい。
は（Ｖ，Ｗ）Ｃを主とする相であり、ＷＣ相同様大き過
ぎると破壊の起点となり靭性の低下を招くので平均粒径
は１μｍ以下であることが好ましい。
【００１５】図１は本発明に係る超硬合金の組織構造を
示す図面代用写真であって、透過型電子顕微鏡により撮
影したものである。写真中、■は第３相として析出して
いる（Ｖ，Ｗ）Ｃ相、■はＷＣ相、■は金属結合相であ
る。表１に（Ｖ，Ｗ）Ｃ相■及び金属結合相■の成分組
成を示す。
示す図面代用写真であって、透過型電子顕微鏡により撮
影したものである。写真中、■は第３相として析出して
いる（Ｖ，Ｗ）Ｃ相、■はＷＣ相、■は金属結合相であ
る。表１に（Ｖ，Ｗ）Ｃ相■及び金属結合相■の成分組
成を示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】図１及び表１からＷＣ相■と金属結合相■
の粒界に、（Ｖ，Ｗ）Ｃ相■が形成されていることがわ
かる。
の粒界に、（Ｖ，Ｗ）Ｃ相■が形成されていることがわ
かる。
【００１８】図２は本発明に係る超硬合金の破面におけ
る組織構造を示す図面代用写真である。走査型オージェ
電子顕微鏡により観察したものであり、（ａ）は破面構
造を示し、（ｂ）〜（ｆ）は（ａ）と同一の破面におけ
る各成分元素の存在を白点で示すものであって、（ｂ）
はＶ，（ｃ）はＣｒ，（ｄ）はＣ，（ｅ）はＷ，（ｆ）
はＣｏを夫々検出した結果である。（ｂ）と（ｆ）を比
較してみるとＶが存在する箇所にはＣｏが殆んど存在し
ておらず、本発明に係る超硬合金ではＶがＣｏに必ずし
も固溶していないものであることがわかる。
る組織構造を示す図面代用写真である。走査型オージェ
電子顕微鏡により観察したものであり、（ａ）は破面構
造を示し、（ｂ）〜（ｆ）は（ａ）と同一の破面におけ
る各成分元素の存在を白点で示すものであって、（ｂ）
はＶ，（ｃ）はＣｒ，（ｄ）はＣ，（ｅ）はＷ，（ｆ）
はＣｏを夫々検出した結果である。（ｂ）と（ｆ）を比
較してみるとＶが存在する箇所にはＣｏが殆んど存在し
ておらず、本発明に係る超硬合金ではＶがＣｏに必ずし
も固溶していないものであることがわかる。
【００１９】また上記超硬合金の破面において、Ｖ，Ｗ
，Ｃｏが多く存在する部分を夫々ポイント■，■，■と
して上記破面より選択し（ａ参照）、定量分析を行なっ
た。結果は表２に示す。
，Ｃｏが多く存在する部分を夫々ポイント■，■，■と
して上記破面より選択し（ａ参照）、定量分析を行なっ
た。結果は表２に示す。
【００２０】
【表２】
【００２１】ＷＣ相と金属結合相の他に（Ｖ，Ｗ）Ｃ相
が第３相として存在することがわかる。
が第３相として存在することがわかる。
【００２２】さらに電解抽出法により金属結合相を溶出
させて炭化物を残渣として抽出し、Ｘ線回折による定性
分析とＩＣＰ分光分析による定量分析を行なった。
させて炭化物を残渣として抽出し、Ｘ線回折による定性
分析とＩＣＰ分光分析による定量分析を行なった。
【００２３】一方１０％のＶＣを含有するＷＣを１５０
０℃で１時間焼結したものを基準サンプルとしてＸ線回
折を行ない、上記残渣の回折結果を比較した。本発明に
係る超硬合金の電解抽出は５％クエン酸アンモニウム及
び０．５ ％塩化ナトリウムを有する電解液により１時
間行ない、金属結合相を溶出させて炭化物を抽出した残
渣を得た。基準サンプルのＸ線回折結果は図３の（ａ）
に、上記残渣のＸ線回折結果は（ｂ）に示す。（ｂ）に
おいてＰ１〜Ｐ３は（Ｖ，Ｗ）Ｃ相を示すピークであり
、Ｐ４はＶ８Ｃ７の存在を示すピークである。この様に
Ｘ線回折結果によっても金属結合相及びＷＣ相以外に（
Ｖ，Ｗ）Ｃ相が存在することが確認できた。
０℃で１時間焼結したものを基準サンプルとしてＸ線回
折を行ない、上記残渣の回折結果を比較した。本発明に
係る超硬合金の電解抽出は５％クエン酸アンモニウム及
び０．５ ％塩化ナトリウムを有する電解液により１時
間行ない、金属結合相を溶出させて炭化物を抽出した残
渣を得た。基準サンプルのＸ線回折結果は図３の（ａ）
に、上記残渣のＸ線回折結果は（ｂ）に示す。（ｂ）に
おいてＰ１〜Ｐ３は（Ｖ，Ｗ）Ｃ相を示すピークであり
、Ｐ４はＶ８Ｃ７の存在を示すピークである。この様に
Ｘ線回折結果によっても金属結合相及びＷＣ相以外に（
Ｖ，Ｗ）Ｃ相が存在することが確認できた。
【００２４】さらに上記電解抽出法による残渣について
、ＩＣＰ分光分析により定量分析を行なった。結果はＣ
ｏを０．２ ％未満まで抽出したとき、ＷＣ：９９．２
％，ＶＣ：０．４ ％，Ｃｒ３Ｃ２：０．４ ％であり
、金属結合相に固溶していないＶＣ及びＣｒ３Ｃ２の存
在が明らかである。
、ＩＣＰ分光分析により定量分析を行なった。結果はＣ
ｏを０．２ ％未満まで抽出したとき、ＷＣ：９９．２
％，ＶＣ：０．４ ％，Ｃｒ３Ｃ２：０．４ ％であり
、金属結合相に固溶していないＶＣ及びＣｒ３Ｃ２の存
在が明らかである。
【００２５】
【実施例】平均粒径０．３ 〜０．８ μｍのＷＣ粉末
、１．３ μｍのＣｏ粉末、２μｍのＮｉ粉末、１．５
μｍのＶＣおよびＣｒ３Ｃ２を表３に示す割合で配合
し、アトライタで湿式混合後２％パラフィンを添加して
プレス成形し、脱脂、焼結、ＨＩＰ処理（Ａｒ，１００
ＭＰａ）を施して直径３．２ｍｍ ，長さ３８ｍｍの丸
棒を得た。尚焼結温度及びＨＩＰ温度は表３に併記する
。また上記丸棒の硬度及び抗折力を測定した結果は表４
に示す。
、１．３ μｍのＣｏ粉末、２μｍのＮｉ粉末、１．５
μｍのＶＣおよびＣｒ３Ｃ２を表３に示す割合で配合
し、アトライタで湿式混合後２％パラフィンを添加して
プレス成形し、脱脂、焼結、ＨＩＰ処理（Ａｒ，１００
ＭＰａ）を施して直径３．２ｍｍ ，長さ３８ｍｍの丸
棒を得た。尚焼結温度及びＨＩＰ温度は表３に併記する
。また上記丸棒の硬度及び抗折力を測定した結果は表４
に示す。
【００２６】さらに上記丸棒を刃径０．９ｍｍ のドリ
ルに加工して、厚み１．３ｍｍ のエポキシガラス基板
を４枚重ね、敷板にデコライトを用いて３０００個の穴
あけ加工を行なった後の刃先のチッピング量を測定した
。結果は表４に併記する。
ルに加工して、厚み１．３ｍｍ のエポキシガラス基板
を４枚重ね、敷板にデコライトを用いて３０００個の穴
あけ加工を行なった後の刃先のチッピング量を測定した
。結果は表４に併記する。
【００２７】
【表３】
【００２８】
【表４】
【００２９】Ｎｏ．１〜６は本発明に係る実施例であっ
て、本発明の条件を満足して微細な粒径の第３相を有し
ているので抗折力及び硬度が高く、耐チッピング性も優
れている。
て、本発明の条件を満足して微細な粒径の第３相を有し
ているので抗折力及び硬度が高く、耐チッピング性も優
れている。
【００３０】これに対してＮｏ．７〜１２は本発明に係
る条件のいずれか１つ以上を満足していない場合の比較
例であって、第３相が形成されていないか、第３相の粒
径が大き過ぎ、抗折力及び耐チッピング性に劣る。Ｎｏ
．７はＶ量がＣｏ及びＮｉ量に対して少な過ぎる場合の
比較例であり、Ｎｏ．８〜１０はＶ量が多過ぎる場合の
比較例である。Ｎｏ．１１はＣｒ量がＣｏ及びＮｉ量に
対して少な過ぎる場合の比較例であり、Ｎｏ．１２はＣ
ｒ量が多過ぎる場合の比較例である。
る条件のいずれか１つ以上を満足していない場合の比較
例であって、第３相が形成されていないか、第３相の粒
径が大き過ぎ、抗折力及び耐チッピング性に劣る。Ｎｏ
．７はＶ量がＣｏ及びＮｉ量に対して少な過ぎる場合の
比較例であり、Ｎｏ．８〜１０はＶ量が多過ぎる場合の
比較例である。Ｎｏ．１１はＣｒ量がＣｏ及びＮｉ量に
対して少な過ぎる場合の比較例であり、Ｎｏ．１２はＣ
ｒ量が多過ぎる場合の比較例である。
【００３１】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているので
、高硬度及び高靭性を有すると共に、加工工具とした際
に優れた耐摩耗性を発揮する高硬度高靭性超硬合金が提
供できることとなった。
、高硬度及び高靭性を有すると共に、加工工具とした際
に優れた耐摩耗性を発揮する高硬度高靭性超硬合金が提
供できることとなった。
【図１】本発明に係る超硬合金の組織構造を示す図面代
用写真である。
用写真である。
【図２】本発明に係る超硬合金の破面における組織構造
を示す図面代用写真である。
を示す図面代用写真である。
【図３】Ｘ線回折結果を示すグラフであって、（ａ）は
基準サンプルの回折結果、（ｂ）は本発明に係る超硬合
金の電解抽出による残渣の回折結果を示すグラフである
。
基準サンプルの回折結果、（ｂ）は本発明に係る超硬合
金の電解抽出による残渣の回折結果を示すグラフである
。
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｃｏ及び／又はＮｉ：４〜２５％（重
量％、以下同じ）を含有すると共に、Ｖ及びＣｒを、夫
々Ｖ／（Ｃｏ＋Ｎｉ）：０．０１〜０．１ （重量比、
以下同じ）、Ｃｒ／（Ｃｏ＋Ｎｉ）：０．０５〜０．２
を満足する様に含有し、残部がＷＣ及び不可避不純物
からなる化学組成を有し、Ｃｏ及び／又はＮｉを主成分
とする金属結合相、並びにＷＣ相を有すると共に、上記
金属結合相と上記ＷＣ相の粒界に、ＶとＷを含む複合炭
化物を第３相として有することを特徴とする高硬度高靭
性超硬合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3080950A JP3008532B2 (ja) | 1991-03-18 | 1991-03-18 | 高硬度高靭性超硬合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3080950A JP3008532B2 (ja) | 1991-03-18 | 1991-03-18 | 高硬度高靭性超硬合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04289146A true JPH04289146A (ja) | 1992-10-14 |
| JP3008532B2 JP3008532B2 (ja) | 2000-02-14 |
Family
ID=13732782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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