JPH06212341A - 超硬合金及びその製造方法 - Google Patents
超硬合金及びその製造方法Info
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- JPH06212341A JPH06212341A JP5006360A JP636093A JPH06212341A JP H06212341 A JPH06212341 A JP H06212341A JP 5006360 A JP5006360 A JP 5006360A JP 636093 A JP636093 A JP 636093A JP H06212341 A JPH06212341 A JP H06212341A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高硬度、高強度、かつ、耐溶着性がすぐれた
超微粒超硬合金及びその製造方法を提供する。 【構成】 原料材料として平均粒径０．５μｍのＷＯ3
粉末、０．２μｍの酸化クロム粉末、０．３μｍの酸化
バナジウム粉末、０．１μｍの酸化タンタル粉末、１．
０μｍのモリブデン粉末、及び、カーボンブラックを一
定の配合組成で混合し、まず、１２５０℃で３０分間、
不活性ガス雰囲気中において加熱処理を施し、次に、１
５００℃で３０分間、還元雰囲気中において加熱処理を
施して炭化し、複合炭化物粉末とする。次に、コバルト
を一定量配合した後、アルコール中で湿式にて、１２時
間混合する。続いて、大気圧から−１０-1Ｔｏｒｒまで
減圧乾燥し、１０００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力でプレス成形
する。その後、真空下で１時間焼結後、１３５０℃で１
時間、アルゴンガス雰囲気下において１０００ｋｇ／ｃ
ｍ2 の熱間静水圧プレス処理を行う。
超微粒超硬合金及びその製造方法を提供する。 【構成】 原料材料として平均粒径０．５μｍのＷＯ3
粉末、０．２μｍの酸化クロム粉末、０．３μｍの酸化
バナジウム粉末、０．１μｍの酸化タンタル粉末、１．
０μｍのモリブデン粉末、及び、カーボンブラックを一
定の配合組成で混合し、まず、１２５０℃で３０分間、
不活性ガス雰囲気中において加熱処理を施し、次に、１
５００℃で３０分間、還元雰囲気中において加熱処理を
施して炭化し、複合炭化物粉末とする。次に、コバルト
を一定量配合した後、アルコール中で湿式にて、１２時
間混合する。続いて、大気圧から−１０-1Ｔｏｒｒまで
減圧乾燥し、１０００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力でプレス成形
する。その後、真空下で１時間焼結後、１３５０℃で１
時間、アルゴンガス雰囲気下において１０００ｋｇ／ｃ
ｍ2 の熱間静水圧プレス処理を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、微粒ＷＣ−Ｃｏ超硬合
金より高強度高硬度で、エンドミル、ドリル、スリッタ
ーナイフなどに利用される超硬合金に関するものであ
る。
金より高強度高硬度で、エンドミル、ドリル、スリッタ
ーナイフなどに利用される超硬合金に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、金型の高精度化と耐久性の向上に
伴い、材料が高硬度となり、難削化を来たしている。そ
のため、従来から用いられていた高速度工具鋼だけでは
十分に対応することができない場合が、生じている。ま
た、プリント基板用ドリルも、プリント基板の積層化の
進展に相応して高強度高硬度の材料が要求されている。
一方、スリッターナイフにおいても、磁気テープの高密
度化と高硬度化に伴い、切断寸法、切り口精度などに対
する要求が、一段と厳格となっている。これらの要求に
対処する技術として現在提案されている特開昭６１−１
２８４７号公報、特開昭６２−４８４１３号公報及び特
開昭６３−９６２４４号公報各記載の発明は、添加物を
入れ、微粒化させてはいるものの、強度及び硬度の点で
十分には満足できない場合がある。
伴い、材料が高硬度となり、難削化を来たしている。そ
のため、従来から用いられていた高速度工具鋼だけでは
十分に対応することができない場合が、生じている。ま
た、プリント基板用ドリルも、プリント基板の積層化の
進展に相応して高強度高硬度の材料が要求されている。
一方、スリッターナイフにおいても、磁気テープの高密
度化と高硬度化に伴い、切断寸法、切り口精度などに対
する要求が、一段と厳格となっている。これらの要求に
対処する技術として現在提案されている特開昭６１−１
２８４７号公報、特開昭６２−４８４１３号公報及び特
開昭６３−９６２４４号公報各記載の発明は、添加物を
入れ、微粒化させてはいるものの、強度及び硬度の点で
十分には満足できない場合がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】エンドミル、ドリル、
スリッターナイフなどを用途とする超硬合金は、高強
度、高靭性、高剛性、高硬度であることを要求される。
このような要求を相当程度満足する発明として、特開昭
６１−１２８４７号公報記載の発明は、ＷＣ−Ｃｏ合金
にバナジウム及びクロームを添加することにより複合効
果で炭化タングステンの粒成長抑制効果を意図し、ロッ
クウェル硬さＡスケール９１以上、抗折力（靭性）が３
５０ｋｇ／ｍｍ2 以上有する耐摩耗性及び高靭性を有す
る超硬合金である。また、特開昭６２−４８４１３号公
報記載の発明は、刃先部の高硬度材質が超硬合金であ
り、表面被覆層がコバルト、クロム、タングステン、モ
リブデン等からなる群から選ばれた１種以上の金属又は
合金であるプリント基板用穴明けドリルである。更に、
特開昭６３−９６２４４号公報記載の発明は、コバルト
又はニッケルの少なくとも一方の量に対する炭化クロム
の量を調整することにより、炭化タングステンの粒成長
を抑制させて、高強度と樹脂に対する耐腐蝕性の向上を
図ったプリント基板の穴あけ工具部品用超硬合金であ
る。しかし、いずれの超硬合金も、微粒にするがゆえ、
他炭化物を多量に添加しており、切刃にチッピングを生
じ易かったり、靭性に乏しいという欠点があった。
スリッターナイフなどを用途とする超硬合金は、高強
度、高靭性、高剛性、高硬度であることを要求される。
このような要求を相当程度満足する発明として、特開昭
６１−１２８４７号公報記載の発明は、ＷＣ−Ｃｏ合金
にバナジウム及びクロームを添加することにより複合効
果で炭化タングステンの粒成長抑制効果を意図し、ロッ
クウェル硬さＡスケール９１以上、抗折力（靭性）が３
５０ｋｇ／ｍｍ2 以上有する耐摩耗性及び高靭性を有す
る超硬合金である。また、特開昭６２−４８４１３号公
報記載の発明は、刃先部の高硬度材質が超硬合金であ
り、表面被覆層がコバルト、クロム、タングステン、モ
リブデン等からなる群から選ばれた１種以上の金属又は
合金であるプリント基板用穴明けドリルである。更に、
特開昭６３−９６２４４号公報記載の発明は、コバルト
又はニッケルの少なくとも一方の量に対する炭化クロム
の量を調整することにより、炭化タングステンの粒成長
を抑制させて、高強度と樹脂に対する耐腐蝕性の向上を
図ったプリント基板の穴あけ工具部品用超硬合金であ
る。しかし、いずれの超硬合金も、微粒にするがゆえ、
他炭化物を多量に添加しており、切刃にチッピングを生
じ易かったり、靭性に乏しいという欠点があった。
【０００４】そこで、本発明は、前記従来の技術の欠点
を改良して、高硬度、高強度、かつ、耐溶着性がすぐれ
た超微粒超硬合金及びその製造方法を提供しようとする
ものである。
を改良して、高硬度、高強度、かつ、耐溶着性がすぐれ
た超微粒超硬合金及びその製造方法を提供しようとする
ものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、次の超硬合金及びその製造方法を構成す
る。
決するため、次の超硬合金及びその製造方法を構成す
る。
【０００６】１．コバルト５〜２０、炭化クロム０．５
〜１．５、炭化バナジウム０．１〜０．５、炭化タンタ
ル０．５〜４．０、炭化モリブデン０．５〜３．０で、
残部が炭化タングステン及び不可避不純物からなる組成
を有する超硬合金。
〜１．５、炭化バナジウム０．１〜０．５、炭化タンタ
ル０．５〜４．０、炭化モリブデン０．５〜３．０で、
残部が炭化タングステン及び不可避不純物からなる組成
を有する超硬合金。
【０００７】２．超硬合金中の炭化タングステンの平均
粒径が０．５μｍ以下である前記１記載の超硬合金。
粒径が０．５μｍ以下である前記１記載の超硬合金。
【０００８】３．炭化クロム、炭化バナジウム、炭化タ
ンタル及び炭化モリブデン粉末を、あらかじめ炭化タン
グステンと複合化した粉末を用い、コバルト５〜２０、
炭化クロム０．５〜１．５、炭化バナジウム０．１〜
０．５、炭化タンタル０．５〜４．０、炭化モリブデン
０．５〜３．０で、残部が炭化タングステン及び不可避
不純物からなる組成を有する超硬合金の製造方法。
ンタル及び炭化モリブデン粉末を、あらかじめ炭化タン
グステンと複合化した粉末を用い、コバルト５〜２０、
炭化クロム０．５〜１．５、炭化バナジウム０．１〜
０．５、炭化タンタル０．５〜４．０、炭化モリブデン
０．５〜３．０で、残部が炭化タングステン及び不可避
不純物からなる組成を有する超硬合金の製造方法。
【０００９】４．前記３記載の複合化した粉末が、酸化
タングステン、酸化クロム、酸化バナジウム、酸化タン
タル、モリブデン及びカーボンの混合粉末を、不活性ガ
ス雰囲気中で加熱処理を施し、再度水素ガス雰囲気中で
加熱処理を施すことによって得た複合炭化物粉末である
超硬合金の製造方法。
タングステン、酸化クロム、酸化バナジウム、酸化タン
タル、モリブデン及びカーボンの混合粉末を、不活性ガ
ス雰囲気中で加熱処理を施し、再度水素ガス雰囲気中で
加熱処理を施すことによって得た複合炭化物粉末である
超硬合金の製造方法。
【００１０】５．超硬合金中の炭化タングステンの平均
粒径が０．５μｍ以下である前記３又は４記載の超硬合
金の製造方法。
粒径が０．５μｍ以下である前記３又は４記載の超硬合
金の製造方法。
【００１１】ここで、本発明の超硬合金において、前記
のように成分を限定した理由について述べる。
のように成分を限定した理由について述べる。
【００１２】（１）コバルト コバルト含有量が５％未満では、ち密化が十分行われ
ず、靭性が不足する。一方、２０％を超過すると、硬さ
が低下し過ぎて、耐摩耗性が低下するから、その含有量
を５〜２０％と限定した。
ず、靭性が不足する。一方、２０％を超過すると、硬さ
が低下し過ぎて、耐摩耗性が低下するから、その含有量
を５〜２０％と限定した。
【００１３】（２）炭化クロム 炭化クロム含有量が０．５％未満では、炭化バナジウ
ム、炭化タンタル、炭化モリブデンとの複合効果が得ら
れず、所望の粒度にはならない。一方、１．５％を超過
すると、クロムが第３相として析出し靭性低下をもたら
すから、その含有量を０．５〜１．５％と限定した。
ム、炭化タンタル、炭化モリブデンとの複合効果が得ら
れず、所望の粒度にはならない。一方、１．５％を超過
すると、クロムが第３相として析出し靭性低下をもたら
すから、その含有量を０．５〜１．５％と限定した。
【００１４】（３）炭化バナジウム 炭化バナジウムは、炭化クロム、炭化タンタル及び炭化
モリブデンと同様に、炭化タングステンの粒成長抑制効
果を有するが、その含有量が０．１％未満では、所望の
粒成長抑制効果が得られない。一方、０．５％を超過す
ると、焼結条件によって合金中に第３相が生じ、靭性低
下をもたらすから、その含有量を０．１〜０．５％と限
定した。
モリブデンと同様に、炭化タングステンの粒成長抑制効
果を有するが、その含有量が０．１％未満では、所望の
粒成長抑制効果が得られない。一方、０．５％を超過す
ると、焼結条件によって合金中に第３相が生じ、靭性低
下をもたらすから、その含有量を０．１〜０．５％と限
定した。
【００１５】（４）炭化タンタル 炭化タンタルは、炭化クロム、炭化バナジウム及び炭化
モリブデンと同様に、炭化タングステンの粒成長抑制効
果を有し、また、その耐溶着性を著しく改善する働きを
営むが、その含有量が０．５％未満では、所望の粒成長
抑制効果が得られない。一方、４．０％を超過すると、
焼結条件によって合金中に第３相が生じる場合があるか
ら、その含有量を０．５〜４．０％と限定した。
モリブデンと同様に、炭化タングステンの粒成長抑制効
果を有し、また、その耐溶着性を著しく改善する働きを
営むが、その含有量が０．５％未満では、所望の粒成長
抑制効果が得られない。一方、４．０％を超過すると、
焼結条件によって合金中に第３相が生じる場合があるか
ら、その含有量を０．５〜４．０％と限定した。
【００１６】（５）炭化モリブデン 炭化モリブデンは、炭化クロム、炭化バナジウム及び炭
化タンタルと同様に、炭化タングステンの粒成長抑制効
果を有し、また、その高温での硬度を改善する働きを営
むが、その含有量が０．５％未満では、所望の粒成長抑
制効果が得られない。一方、３．０％を超過すると、焼
結条件によって合金中に第３相が生じ、靭性低下をもた
らすから、その含有量を０．５〜３．０％と限定した。
化タンタルと同様に、炭化タングステンの粒成長抑制効
果を有し、また、その高温での硬度を改善する働きを営
むが、その含有量が０．５％未満では、所望の粒成長抑
制効果が得られない。一方、３．０％を超過すると、焼
結条件によって合金中に第３相が生じ、靭性低下をもた
らすから、その含有量を０．５〜３．０％と限定した。
【００１７】また、本発明の超硬合金の製造方法におい
て、前記のように、炭化クロム、炭化バナジウム、炭化
タンタル及び炭化モリブデンを、あらかじめ炭化タグス
テンと複合化した粉末を用いる理由を述べると、複合化
した粉末の使用により、高硬度で、硬強度で、かつ、耐
溶着性がすぐれた超微粒超硬合金を製造できることを見
い出したためである。
て、前記のように、炭化クロム、炭化バナジウム、炭化
タンタル及び炭化モリブデンを、あらかじめ炭化タグス
テンと複合化した粉末を用いる理由を述べると、複合化
した粉末の使用により、高硬度で、硬強度で、かつ、耐
溶着性がすぐれた超微粒超硬合金を製造できることを見
い出したためである。
【００１８】複合化した炭化物粉末を得るには、微粒タ
ングステン粉末から作るのが一般的である。しかし、酸
化タングステン粉末を水素雰囲気中で還元する場合、Ｗ
Ｏ2（ＯＨ）2 を介した化学輸送（ｃｈｅｍｉｃａｌ
ｖａｐｏｒ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）反応を伴い、タング
ステン粉末の粒成長が起きる。それで、おのずとタング
ステン粉末の粒度に限界が生じる。たとえ微粒のタング
ステン粉末が得られたとしても、再度、高温で前記酸化
物粉末と微粒タングステン粉末及びカーボン粉末と複合
化処理を行うため、炭化タングステン粉末の粒成長が起
き易くなる。
ングステン粉末から作るのが一般的である。しかし、酸
化タングステン粉末を水素雰囲気中で還元する場合、Ｗ
Ｏ2（ＯＨ）2 を介した化学輸送（ｃｈｅｍｉｃａｌ
ｖａｐｏｒ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）反応を伴い、タング
ステン粉末の粒成長が起きる。それで、おのずとタング
ステン粉末の粒度に限界が生じる。たとえ微粒のタング
ステン粉末が得られたとしても、再度、高温で前記酸化
物粉末と微粒タングステン粉末及びカーボン粉末と複合
化処理を行うため、炭化タングステン粉末の粒成長が起
き易くなる。
【００１９】本発明は、酸化クロム、酸化バナジウム、
酸化タンタル、モリブデン及び酸化タングステン粉末を
出発原料とし、最初不活性ガス雰囲気中で加熱処理を施
し、再度水素ガス雰囲気中で加熱処理を施すと、ＷＯ2
（ＯＨ）2 を介する化学輸送反応が生ぜず、微粒で均粒
な他炭化物を複合した、炭化タングステン粉末が得られ
ることを見い出し、完成したものである。
酸化タンタル、モリブデン及び酸化タングステン粉末を
出発原料とし、最初不活性ガス雰囲気中で加熱処理を施
し、再度水素ガス雰囲気中で加熱処理を施すと、ＷＯ2
（ＯＨ）2 を介する化学輸送反応が生ぜず、微粒で均粒
な他炭化物を複合した、炭化タングステン粉末が得られ
ることを見い出し、完成したものである。
【００２０】
【実施例】原料粉末として平均粒径０．５μｍのＷＯ3
粉末、平均粒径０．２μｍの酸化クロム粉末、平均粒径
０．３μｍの酸化バナジウム粉末、平均粒径０．１μｍ
の酸化タンタル粉末、平均粒径１．０μｍのモリブデン
粉末、及び、カーボンブラックを下記の表１に示す配合
組成で混合し、まず、１２５０℃で３０分間、不活性ガ
ス雰囲気中において加熱処理を施し、次に、１５００℃
で３０分間、還元雰囲気中において加熱処理を施して炭
化し、複合炭化物粉末とした。
粉末、平均粒径０．２μｍの酸化クロム粉末、平均粒径
０．３μｍの酸化バナジウム粉末、平均粒径０．１μｍ
の酸化タンタル粉末、平均粒径１．０μｍのモリブデン
粉末、及び、カーボンブラックを下記の表１に示す配合
組成で混合し、まず、１２５０℃で３０分間、不活性ガ
ス雰囲気中において加熱処理を施し、次に、１５００℃
で３０分間、還元雰囲気中において加熱処理を施して炭
化し、複合炭化物粉末とした。
【００２１】
【表１】
【００２２】複合炭化物粉末の特性を下記の表２に示
す。
す。
【００２３】
【表２】
【００２４】次に、下記の表３に示す組成になるように
コバルトを配合した後、アルコール中で湿式にて、１２
時間混合した。比較超硬合金には、炭化クロム、炭化バ
ナジウム、炭化タンタル、炭化モリブデンを用いた。
コバルトを配合した後、アルコール中で湿式にて、１２
時間混合した。比較超硬合金には、炭化クロム、炭化バ
ナジウム、炭化タンタル、炭化モリブデンを用いた。
【００２５】
【表３】
【００２６】続いて、大気圧から−１０-1Ｔｏｒｒまで
減圧乾燥し、１０００ｋｇ／ｃｍ2の圧力でプレス成形
した。その後、真空下で１時間焼結後、１３５０℃で１
時間、アルゴンガス雰囲気下において１０００ｋｇ／ｃ
ｍ2 の熱間静水圧プレス処理を行った。比較超硬合金に
おいても、同様の方法で調整した。これらの焼結体をダ
イアモンド砥石で４ｍｍ×８ｍｍ×２５ｍｍのＪＩＳ片
に製作し、抗折力とロックウェル硬さについて測定し
た。超硬合金の粒度は、走査型電子顕微鏡により観察し
て測定した。
減圧乾燥し、１０００ｋｇ／ｃｍ2の圧力でプレス成形
した。その後、真空下で１時間焼結後、１３５０℃で１
時間、アルゴンガス雰囲気下において１０００ｋｇ／ｃ
ｍ2 の熱間静水圧プレス処理を行った。比較超硬合金に
おいても、同様の方法で調整した。これらの焼結体をダ
イアモンド砥石で４ｍｍ×８ｍｍ×２５ｍｍのＪＩＳ片
に製作し、抗折力とロックウェル硬さについて測定し
た。超硬合金の粒度は、走査型電子顕微鏡により観察し
て測定した。
【００２７】
【発明の効果】本発明は、前記のように、炭化クロム、
炭化バナジウム、炭化タンタル及び炭化モリブデン粉末
を、あらかじめ炭化タングステンと複合化した粉末を使
用することにより、高硬度で、高強度で、かつ、耐溶着
性がすぐれた超微粒超硬合金を製造することができる。
炭化バナジウム、炭化タンタル及び炭化モリブデン粉末
を、あらかじめ炭化タングステンと複合化した粉末を使
用することにより、高硬度で、高強度で、かつ、耐溶着
性がすぐれた超微粒超硬合金を製造することができる。
Claims (5)
- 【請求項１】 コバルト５〜２０重量％（以下同様とす
る。）、炭化クロム０．５〜１．５、炭化バナジウム
０．１〜０．５、炭化タンタル０．５〜４．０、炭化モ
リブデン０．５〜３．０で、残部が炭化タングステン及
び不可避不純物からなる組成を有することを特徴とする
超硬合金。 - 【請求項２】 超硬合金中の炭化タングステンの平均粒
径が０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１記
載の超硬合金。 - 【請求項３】 炭化クロム、炭化バナジウム、炭化タン
タル及び炭化モリブデン粉末を、あらかじめ炭化タング
ステンと複合化した粉末を用い、コバルト５〜２０、炭
化クロム０．５〜１．５、炭化バナジウム０．１〜０．
５、炭化タンタル０．５〜４．０、炭化モリブデン０．
５〜３．０で、残部が炭化タングステン及び不可避不純
物からなる組成を有することを特徴とする超硬合金の製
造方法。 - 【請求項４】 請求項３記載の複合化した粉末が、酸化
タングステン、酸化クロム、酸化バナジウム、酸化タン
タル、モリブデン及びカーボンの混合粉末を、不活性ガ
ス雰囲気中で加熱処理を施し、再度水素ガス雰囲気中で
加熱処理を施すことによって得た複合炭化物粉末である
ことを特徴する超硬合金の製造方法。 - 【請求項５】 超硬合金中の炭化タングステンの平均粒
径が０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項３又
は４記載の超硬合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5006360A JP2626866B2 (ja) | 1993-01-19 | 1993-01-19 | 超硬合金及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5006360A JP2626866B2 (ja) | 1993-01-19 | 1993-01-19 | 超硬合金及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06212341A true JPH06212341A (ja) | 1994-08-02 |
| JP2626866B2 JP2626866B2 (ja) | 1997-07-02 |
Family
ID=11636200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5006360A Expired - Fee Related JP2626866B2 (ja) | 1993-01-19 | 1993-01-19 | 超硬合金及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2626866B2 (ja) |
Cited By (7)
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|---|---|---|---|---|
| KR20000024552A (ko) * | 2000-02-21 | 2000-05-06 | 박영효 | 텅스텐산화물의 열처리에 의한 특성 개선방법 |
| JP2002155336A (ja) * | 2000-11-15 | 2002-05-31 | Fuji Dies Kk | 伝熱管製造用帯状板への溝加工用ロール |
| KR100468215B1 (ko) * | 2002-05-06 | 2005-01-26 | 국방과학연구소 | 산화텅스텐 분말을 이용한 텅스텐 박막 코팅 방법 |
| CN103924111A (zh) * | 2014-04-14 | 2014-07-16 | 北京工业大学 | 一种硬质合金纳米粒径粉末与高性能烧结块体材料的制备方法 |
| CN107867691A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-04-03 | 株洲三鑫硬质合金生产有限公司 | 一种高品质粗颗粒wc粉的制备方法和应用 |
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| CN117845088A (zh) * | 2024-03-06 | 2024-04-09 | 崇义章源钨业股份有限公司 | 一种无粘结相硬质合金及其制备方法 |
-
1993
- 1993-01-19 JP JP5006360A patent/JP2626866B2/ja not_active Expired - Fee Related
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