JPH06240308A - ＴｉＣ基サーメットと超硬合金の直接接合方法及びその接合材 - Google Patents
ＴｉＣ基サーメットと超硬合金の直接接合方法及びその接合材Info
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- JPH06240308A JPH06240308A JP5050174A JP5017493A JPH06240308A JP H06240308 A JPH06240308 A JP H06240308A JP 5050174 A JP5050174 A JP 5050174A JP 5017493 A JP5017493 A JP 5017493A JP H06240308 A JPH06240308 A JP H06240308A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 ＴｉＣ基サーメットに直接ろう付けをしない
で、超硬合金に接合強度が優れる様に直接接合する方法
を提供する。 【構成】 ＴｉＣ基サーメットは、ＴｉＣ−（０〜４０
ｖｏｌ％）Ｍｏ2 Ｃ−（５〜２０ｖｏｌ％）Ｎｉおよ
び、これにＴｉＮを最大４０ｖｏｌ％まで添加し、硬質
相の平均粒度が０．５〜３．０μｍであり、接合の相手
材とする超硬合金はＷＣの平均粒度が１．５〜５．０μ
ｍのＷＣ−（１０〜３５）ｖｏｌ％Ｃｏ超硬合金で、か
つ、ＴｉＣ基サーメットと超硬合金の結合相の量比が、
超硬合金／ＴｉＣ基サーメット＝０．８〜２．０である
ＴｉＣ基サーメットおよび超硬合金を用いることを特徴
とし、上記ＴｉＣ基サーメットと超硬合金の接合面を研
削仕上げし、重ねた後、真空下で加熱処理する。
で、超硬合金に接合強度が優れる様に直接接合する方法
を提供する。 【構成】 ＴｉＣ基サーメットは、ＴｉＣ−（０〜４０
ｖｏｌ％）Ｍｏ2 Ｃ−（５〜２０ｖｏｌ％）Ｎｉおよ
び、これにＴｉＮを最大４０ｖｏｌ％まで添加し、硬質
相の平均粒度が０．５〜３．０μｍであり、接合の相手
材とする超硬合金はＷＣの平均粒度が１．５〜５．０μ
ｍのＷＣ−（１０〜３５）ｖｏｌ％Ｃｏ超硬合金で、か
つ、ＴｉＣ基サーメットと超硬合金の結合相の量比が、
超硬合金／ＴｉＣ基サーメット＝０．８〜２．０である
ＴｉＣ基サーメットおよび超硬合金を用いることを特徴
とし、上記ＴｉＣ基サーメットと超硬合金の接合面を研
削仕上げし、重ねた後、真空下で加熱処理する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超硬合金では耐摩耗性
において問題を生じる切削工具や耐摩耗工具に適用さ
れ、特に、使用上必要とする部分のみに硬質でかつ耐熱
性等が非常に優れるサーメットを用い、その他の部分は
超硬合金または超硬合金とろう付けした鋼材よりなる工
具に使用される。
において問題を生じる切削工具や耐摩耗工具に適用さ
れ、特に、使用上必要とする部分のみに硬質でかつ耐熱
性等が非常に優れるサーメットを用い、その他の部分は
超硬合金または超硬合金とろう付けした鋼材よりなる工
具に使用される。
【０００２】
【従来の技術】従来、使用上必要とする部分のみに硬質
でかつ耐熱性等が非常に優れる素材を用いる方法として
は、超硬合金を鋼にろう付けするか、スローアウェ
イ工具のように硬質素材を物理的に冶具で保持するか、
必要とする部分の表面にＴｉＣおよびＴｉＮなどの硬
質物質をＣＶＤまたはＰＶＤ装置などによりコーティン
グする方法およびこれらを複合的に用いる方法があ
る。
でかつ耐熱性等が非常に優れる素材を用いる方法として
は、超硬合金を鋼にろう付けするか、スローアウェ
イ工具のように硬質素材を物理的に冶具で保持するか、
必要とする部分の表面にＴｉＣおよびＴｉＮなどの硬
質物質をＣＶＤまたはＰＶＤ装置などによりコーティン
グする方法およびこれらを複合的に用いる方法があ
る。
【０００３】これらは、それぞれ広く応用されている
が、いずれの方法によっても使用上必要とする部分のみ
に硬質でかつ耐熱性等が非常に優れる素材を用いること
ができない場合がある。それは、超硬合金では硬さお
よび耐熱性等が不足する場合でありながら、超硬合金を
代替する素材はろう付けが不可能な場合、スローアウ
ェイ工具のように硬質素材を物理的に冶具で保持するこ
とが不可能な工具形状である場合、コーティングによ
っても特性が不足する場合およびこれらが複合的に生
じる場合である。ここで、超硬合金より耐熱性など優れ
た特性を有する素材としてＴｉＣ基サーメットが上げら
れるが、ＴｉＣ基サーメットは、上記できない場合の
を解消するには最適でありながら、上記できない場合の
に当たる場合で、上記できない場合のに当たる為、
その優れた特性がありながら、必要とする部分のみにサ
ーメットを用いる工具としては広く応用することができ
なかった。
が、いずれの方法によっても使用上必要とする部分のみ
に硬質でかつ耐熱性等が非常に優れる素材を用いること
ができない場合がある。それは、超硬合金では硬さお
よび耐熱性等が不足する場合でありながら、超硬合金を
代替する素材はろう付けが不可能な場合、スローアウ
ェイ工具のように硬質素材を物理的に冶具で保持するこ
とが不可能な工具形状である場合、コーティングによ
っても特性が不足する場合およびこれらが複合的に生
じる場合である。ここで、超硬合金より耐熱性など優れ
た特性を有する素材としてＴｉＣ基サーメットが上げら
れるが、ＴｉＣ基サーメットは、上記できない場合の
を解消するには最適でありながら、上記できない場合の
に当たる場合で、上記できない場合のに当たる為、
その優れた特性がありながら、必要とする部分のみにサ
ーメットを用いる工具としては広く応用することができ
なかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＴｉＣ基サーメット
は、鋼材や超硬合金にろう付けしようとしても、ろう材
とのぬれ性の悪さや、接合する相手材との熱膨張係数の
違いから生じる応力により著しい強度低下を来たし、ろ
う付けすることは事実上不可能である。また、最近、本
発明者らが、粉体および粉末冶金、３９（１９９２）、
５８４に発表した様に、ＴｉＣ基サーメットと超硬合金
の接合についての可能性が示唆された。しかし、強度と
の関係等、実際工具に応用するには、まだ研究が不足
し、実用工具は作られていない。
は、鋼材や超硬合金にろう付けしようとしても、ろう材
とのぬれ性の悪さや、接合する相手材との熱膨張係数の
違いから生じる応力により著しい強度低下を来たし、ろ
う付けすることは事実上不可能である。また、最近、本
発明者らが、粉体および粉末冶金、３９（１９９２）、
５８４に発表した様に、ＴｉＣ基サーメットと超硬合金
の接合についての可能性が示唆された。しかし、強度と
の関係等、実際工具に応用するには、まだ研究が不足
し、実用工具は作られていない。
【０００５】そこで、本発明者らは、このＴｉＣ基サー
メットに直接ろう付けをしないで、超硬合金に接合強度
が優れる様に直接接合する方法を発明することで、使用
上必要とする部分のみに硬質でかつ耐熱性等が非常に優
れるＴｉＣ基サーメットと超硬合金の直接接合方法及び
その接合材を提供せんとするものである。
メットに直接ろう付けをしないで、超硬合金に接合強度
が優れる様に直接接合する方法を発明することで、使用
上必要とする部分のみに硬質でかつ耐熱性等が非常に優
れるＴｉＣ基サーメットと超硬合金の直接接合方法及び
その接合材を提供せんとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】ＴｉＣ基サーメットと超
硬合金の接合について詳細な検討をしたのは、本発明者
らが初めてであり、基礎的なことについて、まず、粉体
および粉末冶金、３９（１９９２）、５８４に発表し
た。これより、ＴｉＣ基サーメットと超硬合金の接合に
ついての可能性が示唆されたが、例えば、実用性の目安
である接合強度との関係はなんら示されておらずこれで
は、工具を作ることは不可能であった。そこで本発明者
らは、更に研究を進めた。その一部は粉体および粉末冶
金、３９（１９９２）、６５６で報告したが、その結果
以下のことが発見された。
硬合金の接合について詳細な検討をしたのは、本発明者
らが初めてであり、基礎的なことについて、まず、粉体
および粉末冶金、３９（１９９２）、５８４に発表し
た。これより、ＴｉＣ基サーメットと超硬合金の接合に
ついての可能性が示唆されたが、例えば、実用性の目安
である接合強度との関係はなんら示されておらずこれで
は、工具を作ることは不可能であった。そこで本発明者
らは、更に研究を進めた。その一部は粉体および粉末冶
金、３９（１９９２）、６５６で報告したが、その結果
以下のことが発見された。
【０００７】（１）本発明に適するＴｉＣ基サーメット
の組成は以下の通り。ＴｉＣ−（０〜４０ｖｏｌ％）Ｍ
ｏ2 Ｃ−（５〜２０ｖｏｌ％）Ｎｉおよび、これにＴｉ
Ｎを最大４０ｖｏｌ％まで添加した硬質相の平均粒度が
０．５〜３．０μｍで、結合相の格子定数は３．５６Å
以上のＴｉＣ基サーメット。
の組成は以下の通り。ＴｉＣ−（０〜４０ｖｏｌ％）Ｍ
ｏ2 Ｃ−（５〜２０ｖｏｌ％）Ｎｉおよび、これにＴｉ
Ｎを最大４０ｖｏｌ％まで添加した硬質相の平均粒度が
０．５〜３．０μｍで、結合相の格子定数は３．５６Å
以上のＴｉＣ基サーメット。
【０００８】上記サーメットにＷＣ、ＴａＣ、ＺｒＣ、
ＨｆＣ、ＴｉＯ2 およびＺｒＯ2 の一種または２種以上
を各最大１０ｖｏｌ％添加した硬質相の平均粒度が０．
５〜３．０μｍで、結合相の格子定数が３．５６Å以上
のＴｉＣ基サーメット。
ＨｆＣ、ＴｉＯ2 およびＺｒＯ2 の一種または２種以上
を各最大１０ｖｏｌ％添加した硬質相の平均粒度が０．
５〜３．０μｍで、結合相の格子定数が３．５６Å以上
のＴｉＣ基サーメット。
【０００９】上記ＴｉＣ基サーメットの結合相のＮｉの
一部または全てをＣｏとし、結合相の格子定数が３．５
６Å以上のＴｉＣ基サーメット。
一部または全てをＣｏとし、結合相の格子定数が３．５
６Å以上のＴｉＣ基サーメット。
【００１０】上記ＴｉＣ基サーメットにＣｒを最大５ｖ
ｏｌ％添加したＴｉＣ基サーメット。
ｏｌ％添加したＴｉＣ基サーメット。
【００１１】上記ＴｉＣ基サーメットの強度を損うこと
なく接合可能な超硬合金は以下のとおりである。
なく接合可能な超硬合金は以下のとおりである。
【００１２】ＷＣの平均粒度が１．５〜５．０μｍで結
合相の格子定数が３．５７Å以下のＷＣ−（１０〜３
５）ｖｏｌ％Ｃｏ超硬合金。
合相の格子定数が３．５７Å以下のＷＣ−（１０〜３
５）ｖｏｌ％Ｃｏ超硬合金。
【００１３】上記の超硬合金とＴｉＣ基サーメットの結
合相の量比は、超硬合金／ＴｉＣ基サーメット＝０．８
〜２．０（ｖｏｌ％）である。
合相の量比は、超硬合金／ＴｉＣ基サーメット＝０．８
〜２．０（ｖｏｌ％）である。
【００１４】上記のＴｉＣ基サーメットと超硬合金を接
合する方法は次の通り。まず、ＴｉＣ基サーメットと超
硬合金の接合面を砥石粒度＃１４０以上の砥石で研削仕
上げし、次に各接合面を直接重ねた後、（１３×１０-4
〜６５）Ｐａの真空下で１３３０℃〜１３５０℃の温度
で３０ｍｉｎ〜９０ｍｉｎ保持する。なお、接合面は面
粗さが小であるほどよい。所定の温度に達するまでの昇
温速度および所定の温度からの降温速度は２℃／ｍｉｎ
〜６℃／ｍｉｎが適する。
合する方法は次の通り。まず、ＴｉＣ基サーメットと超
硬合金の接合面を砥石粒度＃１４０以上の砥石で研削仕
上げし、次に各接合面を直接重ねた後、（１３×１０-4
〜６５）Ｐａの真空下で１３３０℃〜１３５０℃の温度
で３０ｍｉｎ〜９０ｍｉｎ保持する。なお、接合面は面
粗さが小であるほどよい。所定の温度に達するまでの昇
温速度および所定の温度からの降温速度は２℃／ｍｉｎ
〜６℃／ｍｉｎが適する。
【００１５】（２）ＴｉＣ基サーメットと超硬合金の直
接接合をした部分を有する工具は次の２種類。
接接合をした部分を有する工具は次の２種類。
【００１６】主として超硬合金よりなる工具とＴｉ
Ｃ基サーメットと直接接合した超硬合金に鋼材をろう付
けした工具。
Ｃ基サーメットと直接接合した超硬合金に鋼材をろう付
けした工具。
【００１７】
【作用】ＴｉＣ基サーメットをろう付けしないで、超硬
合金に直接接合する方法として、まず、ＴｉＣ基サーメ
ットについて工具として適当な組成を選択した。次いで
選択したＴｉＣ基サーメットの強度を損うことなく接合
可能な超硬合金を発明し、更に、接合する条件を発明
し、最後に応用した工具を発明し本発明を完成した。
合金に直接接合する方法として、まず、ＴｉＣ基サーメ
ットについて工具として適当な組成を選択した。次いで
選択したＴｉＣ基サーメットの強度を損うことなく接合
可能な超硬合金を発明し、更に、接合する条件を発明
し、最後に応用した工具を発明し本発明を完成した。
【００１８】（１）本発明に適するＴｉＣ基サーメット
の組成は以下の通り。ＴｉＣ−（０〜４０ｖｏｌ％）Ｍ
ｏ2 Ｃ−（５〜２０ｖｏｌ％）Ｎｉおよび、これにＴｉ
Ｎを最大４０ｖｏｌ％まで添加した硬質相の粒度が０．
５〜３．０μｍで、結合相の格子定数が３．５６Å以上
であるＴｉＣ基サーメット。
の組成は以下の通り。ＴｉＣ−（０〜４０ｖｏｌ％）Ｍ
ｏ2 Ｃ−（５〜２０ｖｏｌ％）Ｎｉおよび、これにＴｉ
Ｎを最大４０ｖｏｌ％まで添加した硬質相の粒度が０．
５〜３．０μｍで、結合相の格子定数が３．５６Å以上
であるＴｉＣ基サーメット。
【００１９】上記サーメットにＷＣ、ＴａＣを最大１０
ｖｏｌ％添加した硬質相の粒度が０．５〜３．０μｍ
で、結合相の格子定数が３．５６Å以上であるＴｉＣ基
サーメット。
ｖｏｌ％添加した硬質相の粒度が０．５〜３．０μｍ
で、結合相の格子定数が３．５６Å以上であるＴｉＣ基
サーメット。
【００２０】上記サーメットに、ＺｒＣ、ＨｆＣ、Ｔｉ
Ｏ2 およびＺｒＯ2 を最大１０ｖｏｌ％添加した硬質相
の粒度が０．５〜３．０μｍで、結合相の格子定数が
３．５６Å以上であるＴｉＣ基サーメット。
Ｏ2 およびＺｒＯ2 を最大１０ｖｏｌ％添加した硬質相
の粒度が０．５〜３．０μｍで、結合相の格子定数が
３．５６Å以上であるＴｉＣ基サーメット。
【００２１】上記ＴｉＣ基サーメットの結合相のＮｉの
一部または全てをＣｏとし、結合相の格子定数が３．５
６Å以上であるＴｉＣ基サーメット。
一部または全てをＣｏとし、結合相の格子定数が３．５
６Å以上であるＴｉＣ基サーメット。
【００２２】上記ＴｉＣ基サーメットにＣｒを最大５ｖ
ｏｌ％添加したＴｉＣ基サーメット。
ｏｌ％添加したＴｉＣ基サーメット。
【００２３】以上のＴｉＣ基サーメットは、その機械的
性質が優れるもので、かつ実際の応用にあたって生産性
も優れる素材である。各組成に限定した理由はいずれも
その範囲を下まわったり越えると硬さおよび強度のいず
れかおよび両方が実用的でなくなるからである。硬質相
の平均粒度を限定した理由もいずれもその範囲を下まわ
ったり越えると硬さおよび強度のいずれかおよび両方が
実用的でなくなるからである。結合相の格子定数を３．
５６Å以上としたのは、これより格子定数が小となる
と、Ｎｉの液相流動を制御し難くなってしまい、結果と
して高い接合強度を得難くなる為である。
性質が優れるもので、かつ実際の応用にあたって生産性
も優れる素材である。各組成に限定した理由はいずれも
その範囲を下まわったり越えると硬さおよび強度のいず
れかおよび両方が実用的でなくなるからである。硬質相
の平均粒度を限定した理由もいずれもその範囲を下まわ
ったり越えると硬さおよび強度のいずれかおよび両方が
実用的でなくなるからである。結合相の格子定数を３．
５６Å以上としたのは、これより格子定数が小となる
と、Ｎｉの液相流動を制御し難くなってしまい、結果と
して高い接合強度を得難くなる為である。
【００２４】ＴｉＣ基サーメットの強度を損うことなく
接合可能な超硬合金は以下のとおりである。
接合可能な超硬合金は以下のとおりである。
【００２５】ＷＣの平均粒度が１．５〜５．０μｍのＷ
Ｃ−（１０〜３５）ｖｏｌ％Ｃｏで結合相の格子定数が
３．５７Å以下の超硬合金。
Ｃ−（１０〜３５）ｖｏｌ％Ｃｏで結合相の格子定数が
３．５７Å以下の超硬合金。
【００２６】組成を限定した理由は、これよりＣｏ量が
少ないと、ＴｉＣ基サーメットとの熱膨張係数の差が大
きくなって、接合後の強度が劣化するためである。逆
に、これよりＣｏ量が多いと超硬合金自体の強度が実用
的でなくなるためである。ＷＣの粒度は、ＴｉＣ基サー
メットのＮｉを超硬合金側へ過剰に移動させないために
はある程度粗粒である必要がありその範囲が１．５μｍ
以上となる。上限の５．０μｍを越すと超硬合金自体の
硬さや強度が不足するようになり実用的でなくなるため
上限を５．０μｍとする。結合相の格子定数を３．５７
Å以下としたのは、これより大となると、液相出現温度
が高くなりすぎて、ＴｉＣ基サーメットとの液相出現温
度差が大となり、結果として高い接合強度を得難くなる
ためである。
少ないと、ＴｉＣ基サーメットとの熱膨張係数の差が大
きくなって、接合後の強度が劣化するためである。逆
に、これよりＣｏ量が多いと超硬合金自体の強度が実用
的でなくなるためである。ＷＣの粒度は、ＴｉＣ基サー
メットのＮｉを超硬合金側へ過剰に移動させないために
はある程度粗粒である必要がありその範囲が１．５μｍ
以上となる。上限の５．０μｍを越すと超硬合金自体の
硬さや強度が不足するようになり実用的でなくなるため
上限を５．０μｍとする。結合相の格子定数を３．５７
Å以下としたのは、これより大となると、液相出現温度
が高くなりすぎて、ＴｉＣ基サーメットとの液相出現温
度差が大となり、結果として高い接合強度を得難くなる
ためである。
【００２７】上記の超硬合金とＴｉＣ基サーメットの結
合相の量比は、超硬合金／ＴｉＣ基サーメット＝０．８
〜２．０（ｖｏｌ％）である。この範囲であればＴｉＣ
基サーメットの特性を変化させ難く、さらに、接合部分
の寸法変化を小とできる。
合相の量比は、超硬合金／ＴｉＣ基サーメット＝０．８
〜２．０（ｖｏｌ％）である。この範囲であればＴｉＣ
基サーメットの特性を変化させ難く、さらに、接合部分
の寸法変化を小とできる。
【００２８】ＴｉＣ基サーメットと超硬合金を接合する
方法は次の通り。まず、ＴｉＣ基サーメットと超硬合金
の接合しようとする面（以後接合面と記す）を砥石粒度
＃１４０以上の砥石で研削仕上げし、次に接合面を重ね
た後、（１３×１０-4〜６５）Ｐａの真空下、１３３０
℃〜１３５０℃の温度で３０ｍｉｎ〜９０ｍｉｎ保持す
る。なお、接合面は面粗さが小であるほどよい。接合面
を砥石粒度＃１４０以上の砥石で研削仕上げする理由
は、これより接合面の面粗さが荒く仕上がると、接合性
が悪くなり、接合強度が低下する為である。すなわち、
接合面は面粗さが小であるほどよい。重ねるのは、当然
のことながら接着しやすくするためである。（１３×１
０-4〜６５）Ｐａの真空下で加熱するのは、これより真
空度が低いと接合面が酸化されて接合し難くなったり、
気体が接合面に存在してやはり接合し難くなる為であ
る。また、真空度が高いと、合金中の成分が揮散し、接
合し難くなる為である。さらに、真空をいたずらに高く
するとコスト増加をまねきこの意味でも限度がある。当
然のことながら使用する容器は漏れ量は少ないほどよく
最大５Ｔｏｒｒ／ｓｅｃでなければならない。温度を１
３３０℃〜１３５０℃としたのは、この温度範囲におい
て液相が十分存在するようになり接合がより短時間で完
了しかつ十分な接合強度が得られるからである。これよ
り温度が低いと液相が不十分となって接合しにくくな
り、時間もかかって実用的でなくなるからである。ま
た、これより温度が高いと超硬合金の液相流動が容易と
なり、ＴｉＣ基サーメットのＮｉが超硬合金側へ過剰に
流動する為サーメットの特性が劣化したり、接合部分の
変形が大となったりし、結果的に、接合部分の強度が著
しく低下して実用的でなくなるからである。保持時間
は、３０ｍｉｎより短いと、各合金間の反応が不十分と
なって実用的な接合強度が得られなくなる。また９０ｍ
ｉｎより長いと必要以上に各合金を反応させる結果とな
って、接合強度が劣化するばかりでなく、接合部分が著
しく変形し実用的でなくなる。所定の温度に達するまで
昇温速度および所定の温度から降温するときの降温速度
は２℃／ｍｉｎ〜６℃／ｍｉｎが適する。これより遅い
と非能率であるばかりでなくＮｉの流出量が多くなりす
ぎて十分な接合強度が得難くなりまた接合部分の変形量
も多くなり過ぎたりして実用的でなくなる。これより速
いと、均一な接合組織を得難くなって十分な接合強度が
得難くなりまた別な要因（例えば炉内の均熱性劣化）に
よる変形量も多くなり過ぎたりして実用的でなくなる。
方法は次の通り。まず、ＴｉＣ基サーメットと超硬合金
の接合しようとする面（以後接合面と記す）を砥石粒度
＃１４０以上の砥石で研削仕上げし、次に接合面を重ね
た後、（１３×１０-4〜６５）Ｐａの真空下、１３３０
℃〜１３５０℃の温度で３０ｍｉｎ〜９０ｍｉｎ保持す
る。なお、接合面は面粗さが小であるほどよい。接合面
を砥石粒度＃１４０以上の砥石で研削仕上げする理由
は、これより接合面の面粗さが荒く仕上がると、接合性
が悪くなり、接合強度が低下する為である。すなわち、
接合面は面粗さが小であるほどよい。重ねるのは、当然
のことながら接着しやすくするためである。（１３×１
０-4〜６５）Ｐａの真空下で加熱するのは、これより真
空度が低いと接合面が酸化されて接合し難くなったり、
気体が接合面に存在してやはり接合し難くなる為であ
る。また、真空度が高いと、合金中の成分が揮散し、接
合し難くなる為である。さらに、真空をいたずらに高く
するとコスト増加をまねきこの意味でも限度がある。当
然のことながら使用する容器は漏れ量は少ないほどよく
最大５Ｔｏｒｒ／ｓｅｃでなければならない。温度を１
３３０℃〜１３５０℃としたのは、この温度範囲におい
て液相が十分存在するようになり接合がより短時間で完
了しかつ十分な接合強度が得られるからである。これよ
り温度が低いと液相が不十分となって接合しにくくな
り、時間もかかって実用的でなくなるからである。ま
た、これより温度が高いと超硬合金の液相流動が容易と
なり、ＴｉＣ基サーメットのＮｉが超硬合金側へ過剰に
流動する為サーメットの特性が劣化したり、接合部分の
変形が大となったりし、結果的に、接合部分の強度が著
しく低下して実用的でなくなるからである。保持時間
は、３０ｍｉｎより短いと、各合金間の反応が不十分と
なって実用的な接合強度が得られなくなる。また９０ｍ
ｉｎより長いと必要以上に各合金を反応させる結果とな
って、接合強度が劣化するばかりでなく、接合部分が著
しく変形し実用的でなくなる。所定の温度に達するまで
昇温速度および所定の温度から降温するときの降温速度
は２℃／ｍｉｎ〜６℃／ｍｉｎが適する。これより遅い
と非能率であるばかりでなくＮｉの流出量が多くなりす
ぎて十分な接合強度が得難くなりまた接合部分の変形量
も多くなり過ぎたりして実用的でなくなる。これより速
いと、均一な接合組織を得難くなって十分な接合強度が
得難くなりまた別な要因（例えば炉内の均熱性劣化）に
よる変形量も多くなり過ぎたりして実用的でなくなる。
【００２９】（２）ＴｉＣ基サーメットと超硬合金の直
接接合をした部分を有する工具は、主として超硬合金よ
りなる工具とＴｉＣ基サーメットと直接接合した超硬合
金に鋼材をろう付けした工具の２種類がある。前者は、
コーティング超硬合金を代替し、かつ長寿命とする。ま
たＴｉＣ基サーメットは厚さが大となると焼結が極めて
難しくなるので、必要部分のみをサーメットとし、他を
超硬合金とすることでサーメットの応用に極めて有効と
なる。後者は、従来不可能であったろう付けＴｉＣ基サ
ーメットを可能にするもので、画期的な工具である。
接接合をした部分を有する工具は、主として超硬合金よ
りなる工具とＴｉＣ基サーメットと直接接合した超硬合
金に鋼材をろう付けした工具の２種類がある。前者は、
コーティング超硬合金を代替し、かつ長寿命とする。ま
たＴｉＣ基サーメットは厚さが大となると焼結が極めて
難しくなるので、必要部分のみをサーメットとし、他を
超硬合金とすることでサーメットの応用に極めて有効と
なる。後者は、従来不可能であったろう付けＴｉＣ基サ
ーメットを可能にするもので、画期的な工具である。
【００３０】
【実施例】実施例１はＴｉＣ基サーメットと超硬合金の
接合強度について研究した結果を示すものである。従来
の研究よりＴｉＣ基サーメットと超硬合金の直接接合に
おける基礎的知見が得られたので、研究をさらに進め
て、実用化するにあたり重要な要素となる接合部分の強
度（接合強度）について検討した。
接合強度について研究した結果を示すものである。従来
の研究よりＴｉＣ基サーメットと超硬合金の直接接合に
おける基礎的知見が得られたので、研究をさらに進め
て、実用化するにあたり重要な要素となる接合部分の強
度（接合強度）について検討した。
【００３１】高炭素の（ａ）ＴｉＣ−１２．７ｖｏｌ％
（１９ｍａｓｓ％）Ｍｏ2 Ｃ−１６．４ｖｏｌ％（２４
ｍａｓｓ％）Ｎｉおよび（ｂ）ＴｉＣ−１２．７ｖｏｌ
％（１９ｍａｓｓ％）Ｍｏ2 Ｃ−１５．９ｖｏｌ％（１
０ｍａｓｓ％）ＴｉＮ−１６．４ｖｏｌ％（２４ｍａｓ
ｓ％）Ｎｉの組成のＴｉＣ基サーメットと高炭素のＷＣ
−（１０〜３７）ｖｏｌ％〔（６〜２５）ｍａｓｓ％〕
Ｃｏの組成の超硬合金を普通の方法で調製し、約８．５
×１２ｍｍ3 の試験片（試料）を作った。次いで、これ
らの試料の６×８．５ｍｍ2 面を所定の研削、研磨後、
サーメットと超硬合金の研磨面を重ね合わせ、種々の条
件で接合した。接合後の試料を、研削により５×８×２
４ｍｍ3 の寸法とし、抗折力試験（スパン長２０ｍｍ）
に供した。ここで抗折力試験は、試料の接合面がスパン
中央と一致する様にして、接合強度が知れる様にした。
抗折力試験前後の組織観察、硬さ測定、抗折力試験後の
破面および組織観察なども行った。
（１９ｍａｓｓ％）Ｍｏ2 Ｃ−１６．４ｖｏｌ％（２４
ｍａｓｓ％）Ｎｉおよび（ｂ）ＴｉＣ−１２．７ｖｏｌ
％（１９ｍａｓｓ％）Ｍｏ2 Ｃ−１５．９ｖｏｌ％（１
０ｍａｓｓ％）ＴｉＮ−１６．４ｖｏｌ％（２４ｍａｓ
ｓ％）Ｎｉの組成のＴｉＣ基サーメットと高炭素のＷＣ
−（１０〜３７）ｖｏｌ％〔（６〜２５）ｍａｓｓ％〕
Ｃｏの組成の超硬合金を普通の方法で調製し、約８．５
×１２ｍｍ3 の試験片（試料）を作った。次いで、これ
らの試料の６×８．５ｍｍ2 面を所定の研削、研磨後、
サーメットと超硬合金の研磨面を重ね合わせ、種々の条
件で接合した。接合後の試料を、研削により５×８×２
４ｍｍ3 の寸法とし、抗折力試験（スパン長２０ｍｍ）
に供した。ここで抗折力試験は、試料の接合面がスパン
中央と一致する様にして、接合強度が知れる様にした。
抗折力試験前後の組織観察、硬さ測定、抗折力試験後の
破面および組織観察なども行った。
【００３２】図１は、接合強度に及ぼす接合面の面荒さ
（砥石粒度）の影響を示した。これより＃１４０以上の
砥石で仕上げる必要のあることが知れる。図２は、接合
強度に及ぼす真空度の影響を示した。これより真空度は
６５Ｐａより高くしなければならないことが分かる。以
上の結果は、接合温度を１３４０℃とし、接合時間を６
０ｍｉｎとしたときの結果であるが、両者を増減しても
同様の結果が得られた。念のため、比較的接合強度が優
れた接合温度１３４０℃および接合面を＃１４０仕上げ
した場合について接合時間の影響を調べ図３を得た。こ
れより接合時間は（３０〜９０）ｍｉｎが適することが
分かった。図４には、接合時間を６０ｍｉｎ、接合面を
＃１４０仕上げした場合の接合強度に及ぼす接合温度の
影響を示した。これより、サーメットの種類によらず接
合強度は接合温度が低過ぎても高過ぎても低下すること
が分かった。この図と組織観察の結果より低温接合ほど
液相量が減少するため、界面にポアが残存するからであ
り、また、高温接合ほどサーメット側のＮｉが過剰に
超硬合金側へ移動するために、サーメット側のＮｉ量が
減少し、より低強度となる接合界面相に生じるβ相
（反応相）が粗大化するので、応力集中源になりやすく
なることによることが分かった。
（砥石粒度）の影響を示した。これより＃１４０以上の
砥石で仕上げる必要のあることが知れる。図２は、接合
強度に及ぼす真空度の影響を示した。これより真空度は
６５Ｐａより高くしなければならないことが分かる。以
上の結果は、接合温度を１３４０℃とし、接合時間を６
０ｍｉｎとしたときの結果であるが、両者を増減しても
同様の結果が得られた。念のため、比較的接合強度が優
れた接合温度１３４０℃および接合面を＃１４０仕上げ
した場合について接合時間の影響を調べ図３を得た。こ
れより接合時間は（３０〜９０）ｍｉｎが適することが
分かった。図４には、接合時間を６０ｍｉｎ、接合面を
＃１４０仕上げした場合の接合強度に及ぼす接合温度の
影響を示した。これより、サーメットの種類によらず接
合強度は接合温度が低過ぎても高過ぎても低下すること
が分かった。この図と組織観察の結果より低温接合ほど
液相量が減少するため、界面にポアが残存するからであ
り、また、高温接合ほどサーメット側のＮｉが過剰に
超硬合金側へ移動するために、サーメット側のＮｉ量が
減少し、より低強度となる接合界面相に生じるβ相
（反応相）が粗大化するので、応力集中源になりやすく
なることによることが分かった。
【００３３】次に、超硬合金のＣｏ量について調べたと
ころ図５に示した様に接合温度等が同一であれば、Ｃｏ
量の多い超硬合金を接合した場合の方が高強度となるこ
とが分かった。この図と破面および組織観察の結果など
より高Ｃｏ合金ほど、Ｎｉの流出量が抑えられることに
よることが分かった。
ころ図５に示した様に接合温度等が同一であれば、Ｃｏ
量の多い超硬合金を接合した場合の方が高強度となるこ
とが分かった。この図と破面および組織観察の結果など
より高Ｃｏ合金ほど、Ｎｉの流出量が抑えられることに
よることが分かった。
【００３４】図６には、接合強度に及ぼすＴｉＣ基サー
メットと超硬合金の結合相の量比との関係を示した。こ
れにより、前記比率が０．８〜２．０でなければ高い接
合強度を得難いことが分かる。
メットと超硬合金の結合相の量比との関係を示した。こ
れにより、前記比率が０．８〜２．０でなければ高い接
合強度を得難いことが分かる。
【００３５】種々の硬質相粒度、組成の合金について種
々の組み合せの接合強度について調べたが前述の結果と
基本的に一致した。
々の組み合せの接合強度について調べたが前述の結果と
基本的に一致した。
【００３６】なお、破壊は接合部分が優れている場合、
より低強度の合金から破壊したが、便宜上この場合も接
合強度とした。
より低強度の合金から破壊したが、便宜上この場合も接
合強度とした。
【００３７】以上より、接合強度を高くするための諸条
件が解明されかつその接合強度がろう付けした一般の工
具が最大約０．３ＧＰａであることと比べ、接合素材の
強度に近い値となり、著しく優れることが分かった。
件が解明されかつその接合強度がろう付けした一般の工
具が最大約０．３ＧＰａであることと比べ、接合素材の
強度に近い値となり、著しく優れることが分かった。
【００３８】次に、実施例２として、ＴｉＣ基サーメッ
トと超硬合金の直接接合をした部分を有する工具の例を
以下に記す。
トと超硬合金の直接接合をした部分を有する工具の例を
以下に記す。
【００３９】φ１０以下の太さの切削工具：この寸法
になると、スローアウェイ化が難しくかつ周速を速くし
難いため、本ＴｉＣ基サーメットと超硬合金の直接接合
をした工具が最も実用的で優れた性能を示し、寿命が１
０倍以上とすることができた。
になると、スローアウェイ化が難しくかつ周速を速くし
難いため、本ＴｉＣ基サーメットと超硬合金の直接接合
をした工具が最も実用的で優れた性能を示し、寿命が１
０倍以上とすることができた。
【００４０】φ５０以下の太さのプラグ：従来は超硬
合金のろう付け方式によっていたのでろう付け不可能な
ＴｉＣ基サーメットでは作れなかったが、本発明によ
り、ＴｉＣ基サーメットと直接接合した超硬合金を鋼材
にろう付けすることにより製作可能となった。実際に使
用すると寿命で５倍を示した。特に焼き付きが問題とさ
れる用途に適した。
合金のろう付け方式によっていたのでろう付け不可能な
ＴｉＣ基サーメットでは作れなかったが、本発明によ
り、ＴｉＣ基サーメットと直接接合した超硬合金を鋼材
にろう付けすることにより製作可能となった。実際に使
用すると寿命で５倍を示した。特に焼き付きが問題とさ
れる用途に適した。
【００４１】
【発明の効果】この発明に係るＴｉＣ基サーメットと超
硬合金の直接接合を用いることにより、上記に説明した
ように、これまで、ＴｉＣ基サーメットを使用するとが
できなかった工具分野に使用することが可能となり、従
来よりより優れた工具性能が得られるという効果があ
る。
硬合金の直接接合を用いることにより、上記に説明した
ように、これまで、ＴｉＣ基サーメットを使用するとが
できなかった工具分野に使用することが可能となり、従
来よりより優れた工具性能が得られるという効果があ
る。
【図１】接合強度に及ぼす砥石粒部の影響を示すグラフ
である。
である。
【図２】接合強度に及ぼす真空度の影響を示すグラフで
ある。
ある。
【図３】接合強度に及ぼす接合時間の影響を示すグラフ
である。
である。
【図４】接合強度に及ぼす接合温度の影響を示すグラフ
である。
である。
【図５】接合強度に及ぼすＣｏ量の影響を示すグラフで
ある。
ある。
【図６】接合強度に及ぼす結合相の量比の影響を示すグ
ラフである。
ラフである。
Claims (4)
- 【請求項１】 ＴｉＣ基サーメットの組成および粒度
は、ＴｉＣ−（０〜４０ｖｏｌ％）Ｍｏ2 Ｃ−（５〜２
０ｖｏｌ％）Ｎｉおよび、これにＴｉＮを最大４０ｖｏ
ｌ％まで添加し、硬質相の平均粒度が０．５〜３．０μ
ｍ、結合相の格子定数は３．５６Å以上で、接合の相手
材とする超硬合金の組成及び粒度は、ＷＣの平均粒度が
１．５〜５．０μｍのＷＣ−（１０〜３５）ｖｏｌ％Ｃ
ｏ超硬合金で、結合相の格子定数が３．５７Å以下であ
り、かつ、ＴｉＣ基サーメットと超硬合金の結合相の量
比が、超硬合金／ＴｉＣ基サーメット＝０．８〜２．０
であるＴｉＣ基サーメットおよび超硬合金を用いること
を特徴とし、上記ＴｉＣ基サーメットと超硬合金の接合
面を砥石粒度＃１４０以上の砥石で研削仕上げし、重ね
た後、（１３×１０-4〜６５）Ｐａの真空下で温度１３
３０℃〜１３５０℃で３０ｍｉｎ〜９０ｍｉｎ保持およ
び、所定の温度に達するまでの昇温速度および所定の温
度からの降温速度は２℃／ｍｉｎ〜６℃／ｍｉｎとする
ＴｉＣ基サーメットと超硬合金の直接接合方法及びその
接合材。 - 【請求項２】 請求項１で用いるサーメットにＷＣ、Ｔ
ａＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴｉＯ2 およびＺｒＯ2 を一種
または二種以上を各最大１０ｖｏｌ％添加した硬質相の
粒度が０．５〜３．０μｍ、結合相の格子定数が３．５
６Å以上のＴｉＣ基サーメットを用いる場合のＴｉＣ基
サーメットと超硬合金の直接接合方法及びその接合材。 - 【請求項３】 請求項１及び２で用いるサーメットの結
合相Ｎｉの一部または全てをＣｏとし結合相の格子定数
が３．５６Å以上のＴｉＣ基サーメットを用いる場合の
ＴｉＣ基サーメットと超硬合金の直接接合方法及びその
接合材。 - 【請求項４】 請求項１、２および３で用いるサーメッ
トにＣｒを最大５ｖｏｌ％添加したＴｉＣ基サーメット
を用いる場合のＴｉＣ基サーメットと超硬合金の直接接
合方法及びその接合材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5050174A JPH06240308A (ja) | 1993-02-15 | 1993-02-15 | ＴｉＣ基サーメットと超硬合金の直接接合方法及びその接合材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5050174A JPH06240308A (ja) | 1993-02-15 | 1993-02-15 | ＴｉＣ基サーメットと超硬合金の直接接合方法及びその接合材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06240308A true JPH06240308A (ja) | 1994-08-30 |
Family
ID=12851845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5050174A Pending JPH06240308A (ja) | 1993-02-15 | 1993-02-15 | ＴｉＣ基サーメットと超硬合金の直接接合方法及びその接合材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06240308A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8993095B2 (en) | 2007-09-14 | 2015-03-31 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Composite material and coated cutting tool |
| JP2016516130A (ja) * | 2013-03-15 | 2016-06-02 | サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ | サイズおよび形状の異なる焼結部品の接合方法 |
| JP2022145554A (ja) * | 2021-03-19 | 2022-10-04 | 冨士ダイス株式会社 | 硬質合金複合部材の製造方法及び真空吸着装置の製造方法 |
-
1993
- 1993-02-15 JP JP5050174A patent/JPH06240308A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8993095B2 (en) | 2007-09-14 | 2015-03-31 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Composite material and coated cutting tool |
| JP2016516130A (ja) * | 2013-03-15 | 2016-06-02 | サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ | サイズおよび形状の異なる焼結部品の接合方法 |
| JP2016516132A (ja) * | 2013-03-15 | 2016-06-02 | サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ | サイズおよび形状の異なる焼結部品の接合方法 |
| US10265813B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-04-23 | Sandvik Intellectual Property | Method of joining sintered parts of different sizes and shapes |
| JP2022145554A (ja) * | 2021-03-19 | 2022-10-04 | 冨士ダイス株式会社 | 硬質合金複合部材の製造方法及び真空吸着装置の製造方法 |
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