JPH06264158A - 高強度および高硬度を有する炭化タングステン基超硬合金の製造法 - Google Patents

高強度および高硬度を有する炭化タングステン基超硬合金の製造法

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JPH06264158A
JPH06264158A JP3289189A JP28918991A JPH06264158A JP H06264158 A JPH06264158 A JP H06264158A JP 3289189 A JP3289189 A JP 3289189A JP 28918991 A JP28918991 A JP 28918991A JP H06264158 A JPH06264158 A JP H06264158A
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耕治 篠原
Fumihiro Ueda
文洋 植田
Teruyoshi Tanase
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高強度および高硬度を有するWC基超硬合金
を製造する。 【構成】 原料粉末として、いずれも1μm以下の平均
粒径を有するWC粉末、CoおよびNiの酸化物粉末、
V,Cr,Ta,およびTiの金属粉末、これら金属の
炭化物粉末および酸化物粉末、炭素粉末を用い、これら
原料粉末を配合し、混合し、圧粉体に成形し、ついで前
記圧粉体を真空焼結するに際して、その昇温過程で、炭
素粉末または炭素粉末と炭化物粉末によって、結合相に
占める割合で50〜500ppm の酸素が残留する割合に
配合した酸化物粉末の還元を行ない、3〜20重量%を
占める結合相に上記含有量の酸素を含有したWC基超硬
合金を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高強度および高硬度
を有する炭化タングステン(以下、WCで示す)基超硬
合金の製造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば特開昭61−12847号
公報に記載される通り、重量%で(以下%は重量%を示
す)、Coおよび/またはNi:5〜40%,V:0.
1〜2%,Cr:0.1〜2%,WCおよび不可避不純
物:残り、からなる組成、並びに、WCの平均粒径:
0.7μm以下、の組織を有するWC基超硬合金が、各
種の剪断刃や、プリント基板用ドリル、エンドミル、お
よびリーマなどの切削工具などの製造に用いられ、かつ
これらのWC基超硬合金が、原料粉末として、1μm以
下の平均粒径を有するWC粉末、さらに1〜3μmの範
囲内の所定の平均粒径を有するCo粉末、Ni粉末、V
C粉末、およびCr3 2 粉末を用い、これら原料粉末
を所定の配合組成に配合し、いずれも通常の条件で、混
合し、圧粉体に成形し、この圧粉体を真空焼結すること
により製造されることは良く知られるところである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年の切断お
よび切削加工の省力化に対する要求は厳しく、これに伴
ない、これらの加工に用いられる各種工具は苛酷な条件
下での使用を余儀なくされる傾向にあるが、これら工具
を構成する上記従来WC基超硬合金は、いずれも結合相
が相対的に大寸の結合相プールとして存在することが原
因で、十分な強度を具備するものでないため、これらの
現状に満足に対応することができないものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、高強度を有するWC基超硬合金
を製造すべく研究を行なった結果、原料粉末として、い
ずれも1μm以下の平均粒径を有するWC粉末、Coお
よびNiの酸化物粉末、V,Cr,Ta、およびTiの
金属粉末、これら金属の炭化物粉末および酸化物粉末、
炭素粉末を用い、これら原料粉末を配合し、混合し、圧
粉体に成形し、ついで前記圧粉体を真空焼結するに際し
て、その昇温過程で、炭素粉末または炭素粉末と炭化物
粉末によって、結合相に占める割合で50〜500ppm
の酸素が残留する割合に配合した酸化物粉末の還元を行
なうことにより結合相中に上記含有量の酸素を含有する
WC基超硬合金を製造すると(一般に従来WC基超硬合
金の結合相中の酸素含有量は10ppm 以下)、この酸素
の作用で、分散相を構成するWCの粒成長が抑制される
と共に、結合相の大きさが最大径で2μm以下と微細に
なり、さらに結合相中に合金成分としてV,Cr,T
a、およびTiのうちの1種または2種以上を、同じく
結合相に占める割合で0.1〜20%含有した場合に
は、分散相のWCの微細化が一段と進行し、この結果高
強度と高硬度を具備するようになるという研究結果を得
たのである。
【0005】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、原料粉末として、いずれも1μ
m以下の平均粒径を有するWC粉末、CoおよびNiの
酸化物粉末、V,Cr,Ta、およびTiの金属粉末、
これら金属の炭化物粉末および酸化物粉末、炭素粉末を
用い、これら原料粉末を配合し、混合し、圧粉体に成形
し、ついで前記圧粉体を真空焼結するに際して、その昇
温過程で、炭素粉末または炭素粉末と炭化物粉末によっ
て、結合相に占める割合で50〜500ppm の酸素が残
留する割合に配合した酸化物粉末の還元を行ない、酸
素:50〜500ppm 、を含有し、さらに必要に応じ
て、V,Cr,Ta、およびTiのうちの1種または2
種以上:0.1〜20重量%、を含有し、残りがCoま
たはCo+Niと不可避不純物からなる結合相:3〜2
0重量%、を含有し、残りが分散相としての炭化タング
ステンからなる組成、並びに、炭化タングステンの平均
粒径:1μm以下、結合相の大きさ:最大径で2μm以
下、の微細構造を有するWC基超硬合金を製造する方法
に特徴を有するものである。
【0006】つぎに、この発明の方法において、製造条
件を上記の通りに限定した理由を説明する。 (a) 原料粉末の平均粒径 原料粉末の平均粒径が1μmを越えると、均一混合に長
時間を要するようになるばかりでなく、焼結後のWCお
よび結合相の粗大化の原因ともなることから、その平均
粒径は1μm以下としなければならない。
【0007】(b) 結合相含有量 結合相形成成分には、焼結性を向上させて、これを緻密
化し、かつ靱性および耐欠損性を向上させる作用がある
が、その含有量が3%未満では前記作用に所望の効果が
得られず、一方その含有量が20%を越えると耐摩耗性
および耐塑性変形性が低下するようになることから、そ
の含有量を3〜20%と定めた。
【0008】(c) 結合相中のV,Cr,Ta、およ
びTiの含有量 これらの成分には、WC粒を微細化する作用があるの
で、必要に応じて結合相中に含有させるが、その含有量
が0.1%未満では所定の微細化効果が得られず、一方
その含有量が20%を越えると、結合相中への固溶限界
を越え、金属間化合物が析出して、靱性が低下するよう
になることから、その含有量を結合相に占める割合で
0.1〜20%と定めた。
【0009】(d) 結合相中の酸素含有量 酸素には、上記の通り結合相を微細化すると共に、WC
の粒成長を抑制する作用があるが、その含有割合が、結
合相に占める割合で50ppm 未満では、結合相について
は、その大きさを最大径で2μm以下に、またWCにつ
いては、平均粒径で1μm以下にすることができず、一
方その含有量が、同500ppm を越えると、焼結時のW
Cに対する結合相のぬれ性が低下し、著しい強度低下を
きたすようになることから、その含有割合を50〜50
0ppm と定めた。
【0010】
【実施例】つぎに、この発明のWC基超硬合金を実施例
により具体的に説明する。原料粉末として、表1に示さ
れる平均粒径のWC粉末、平均粒径:0.8μmのCo
およびNiの酸化物粉末、同1μmのV,Cr,Ta、
およびTi粉末、同1μmのV,Cr,Ta、およびT
iの炭化物粉末および酸化物粉末、同1μmの炭素粉末
を用い、これら原料粉末を表1に示される配合組成に配
合し、72時間ボールミルで湿式混合し、乾燥した後、
1ton/cm2 の圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体
を真空加熱炉に装入し、炉内雰囲気を1torr以下に維持
しながら、450〜950℃の昇温過程を2時間以上か
けて昇温して、酸化物粉末の炭素粉末あるいは炭素粉末
と炭化物粉末による還元を行ない、1280〜1390
℃の範囲内の所定温度に昇温し、この温度に3時間保持
後炉冷の条件で真空焼結を行なうことにより本発明法1
〜12を実施し、それぞれ表2に示される成分組成をも
ったWC基超硬合金を製造した。
【0011】
【表1】
【0012】
【表2】
【0013】また、比較の目的で、原料粉末として、表
3に示される平均粒径のWC粉末、平均粒径:1μmの
CoおよびNi粉末、同1μmのVC粉末およびCr3
2粉末を用意し、これら原料粉末を同じく表3に示さ
れる配合組成に配合し、72時間ボールミルにて湿式混
合し、乾燥した後、1ton/cm2 の圧力で圧粉体にプレス
成形し、この圧粉体を0.1torrの真空中、1280〜
1390℃の範囲内の所定温度で焼結することにより従
来法1〜3を行ない、実質的に配合組成と同じ成分組成
(ただし酸素含有量はいずれも10ppm 以下)をもった
WC基超硬合金をそれぞれ製造した。
【0014】
【表3】
【0015】ついで、この結果得られた各種のWC基超
硬合金について、WCの平均粒径を測定すると共に、走
査型電子顕微鏡を用い、倍率:5000倍で、8×10
cmの視野で任意に選んだ5ヶ所の組織観察を行ない、結
合相の最も大きいものの径を測定した。また、強度を評
価する目的で抗析力を測定し、かつロックウェル硬さ
(Aスケール)も測定した。これらの測定結果を表4に
示した。
【0016】
【表4】
【0017】表4に示される結果から、本発明法1〜1
2によれば、いずれも結合相中の酸素含有によってWC
の粒成長が抑制され、かつV,Cr,Ta,およびTi
の含有によって、一段とWC粒が微細化されて、1μm
以下の平均粒径を有し、さらに酸素含有による結合相の
微細化も著しく、その大きさが最大径で2μm以下にな
っており、この結果高強度および高硬度を具備するWC
基超硬合金を製造することができるのに対して、従来法
1〜3においては、VおよびCrの含有によってWC粒
は平均粒径で1μm以下の細粒となっているため高硬度
を示すが、一方で結合相の粗大化が著しいために、相対
的に強度の低いWC基超硬合金しか製造することができ
ないことが明らかである。
【0018】上述のように、この発明の方法によれば、
高強度および高硬度を有するWC基超硬合金を製造する
ことができ、したがって、これを各種の剪断刃や切削工
具などの製造に用いた場合、苛酷な条件下での実用に際
してもすぐれた性能を発揮するなどの工業上有用な効果
がもたらされるのである。
【手続補正書】
【提出日】平成3年12月13日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原原料粉末として、いずれも1μm以下
    の平均粒径を有する炭化タングステン粉末、Coおよび
    Niの酸化物粉末、および炭素粉末を用い、これら原料
    粉末を配合し、混合し、圧粉体に成形し、ついで前記圧
    粉体を真空焼結するに際して、その昇温過程で、炭素粉
    末によって、結合相を閉める割合で50〜500ppm の
    酸素が残留する割合に配合した酸化物粉末の還元を行な
    い、 酸素:50〜500ppm 、 を含有し、残りがCoまたはCo+Niと不可避不純物
    からなる結合相:3〜20重量%、 を含有し、残りが分散層としての炭化タングステンから
    なる組成、並びに 炭化タングステンの平均粒径:1μm以下、 結合相の大きさ:最大径で2μm以下、 の微細構造を有する炭化タングステン基超硬合金を製造
    すること、を特徴とする高強度および高硬度を有する炭
    化タングステン基超硬合金の製造法。
  2. 【請求項2】 原料粉末として、いずれも1μm以下の
    平均粒径を有する炭化タングステン粉末、CoおよびN
    iの酸化物粉末、V,Cr,Ta、およびTiの金属粉
    末、これら金属の炭化物粉末および酸化物粉末、炭素粉
    末を用い、これら原料粉末を配合し、混合し、圧粉体に
    成形し、ついで前記圧粉体を真空焼結するに際して、そ
    の昇温過程で、炭素粉末または炭素粉末と炭化物粉末に
    よって、結合相に占める割合で50〜500ppm の酸素
    が残留する割合に配合した酸化物粉末の還元を行ない、 酸素:50〜500ppm 、 を含有し、さらに、 V,Cr,Ta、およびTiのうちの1種または2種以
    上:0.1〜20重量%、 を含有し、残りがCoまたはCo+Niと不可避不純物
    からなる結合相:3〜20重量%、 を含有し、残りが分散相としての炭化タングステンから
    なる組成、並びに、 炭化タングステンの平均粒径:1μm以下、 結合相の大きさ:最大径で2μm以下、 の微細構造を有する炭化タングステン基超硬合金を製造
    すること、を特徴とする高強度および高硬度を有する炭
    化タングステン基超硬合金の製造法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0697465A1 (en) * 1994-08-15 1996-02-21 Iscar Ltd. Tungsten-based cemented carbide powder mix and cemented carbide products made therefrom
JP5702021B1 (ja) * 2014-11-25 2015-04-15 冨士ダイス株式会社 遅れ破壊しない超硬合金を用いた超高圧発生用容器
KR20200035726A (ko) * 2018-09-27 2020-04-06 주식회사 티엠시 WC-Ni계 초경합금을 포함하는 박판타펫 및 그 제조방법

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EP0697465A1 (en) * 1994-08-15 1996-02-21 Iscar Ltd. Tungsten-based cemented carbide powder mix and cemented carbide products made therefrom
JP5702021B1 (ja) * 2014-11-25 2015-04-15 冨士ダイス株式会社 遅れ破壊しない超硬合金を用いた超高圧発生用容器
KR20200035726A (ko) * 2018-09-27 2020-04-06 주식회사 티엠시 WC-Ni계 초경합금을 포함하는 박판타펫 및 그 제조방법

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