JPH06340481A - 表面被覆炭化タングステン−アルミナ質焼結体 - Google Patents
表面被覆炭化タングステン−アルミナ質焼結体Info
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- JPH06340481A JPH06340481A JP5126855A JP12685593A JPH06340481A JP H06340481 A JPH06340481 A JP H06340481A JP 5126855 A JP5126855 A JP 5126855A JP 12685593 A JP12685593 A JP 12685593A JP H06340481 A JPH06340481 A JP H06340481A
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- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
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Abstract
(57)【要約】
【目的】靱性および硬度の向上させることができるとと
もに、工具材料として用いた場合、切削寿命を長くする
ことができる表面被覆炭化タングステン−アルミナ質焼
結体を提供する。 【構成】炭化タングステンとアルミナを主成分とし、Ｘ
線回折測定におけるＷ2Ｃの（１０１）面のピーク高さ
をＩ1 、ＷＣの（１００）面のピーク高さをＩ2とした
時、Ｉ1 ／Ｉ2 で表されるピーク強度比が１／１０００
〜２００／１０００である焼結体の表面に単層或いは複
層からなる表面被覆層を形成するとともに、この表面被
覆層を周期律表第４ａ族元素の炭化物、窒化物、硼化
物、炭窒化物、炭酸窒化物およびＡｌの酸化物、酸窒化
物のうちの少なくとも一種の化合物により構成した。
もに、工具材料として用いた場合、切削寿命を長くする
ことができる表面被覆炭化タングステン−アルミナ質焼
結体を提供する。 【構成】炭化タングステンとアルミナを主成分とし、Ｘ
線回折測定におけるＷ2Ｃの（１０１）面のピーク高さ
をＩ1 、ＷＣの（１００）面のピーク高さをＩ2とした
時、Ｉ1 ／Ｉ2 で表されるピーク強度比が１／１０００
〜２００／１０００である焼結体の表面に単層或いは複
層からなる表面被覆層を形成するとともに、この表面被
覆層を周期律表第４ａ族元素の炭化物、窒化物、硼化
物、炭窒化物、炭酸窒化物およびＡｌの酸化物、酸窒化
物のうちの少なくとも一種の化合物により構成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、原料粉末を焼結して成
る焼結体に関し、より詳細には高い硬度を有し、高靱性
に優れ、耐摩耗性材料及び工具材料に適した焼結体に表
面被覆層を形成した表面被覆炭化タングステン−アルミ
ナ質焼結体に関するものである。
る焼結体に関し、より詳細には高い硬度を有し、高靱性
に優れ、耐摩耗性材料及び工具材料に適した焼結体に表
面被覆層を形成した表面被覆炭化タングステン−アルミ
ナ質焼結体に関するものである。
【０００２】
【従来技術】超硬合金（ＷＣ−Ｃｏ質焼結体）は、耐摩
耗性に優れた材料として各種の産業機械用部品に応用さ
れている。しかし、切削工具として使用する場合、耐摩
耗性に劣るという欠点を有するために、近年超硬合金単
体を切削工具用として使用することは少なくなり、超硬
合金を母材としてその表面上にアルミナ、炭化チタン、
窒化チタン等をコーティングして使用することが多くな
っている。
耗性に優れた材料として各種の産業機械用部品に応用さ
れている。しかし、切削工具として使用する場合、耐摩
耗性に劣るという欠点を有するために、近年超硬合金単
体を切削工具用として使用することは少なくなり、超硬
合金を母材としてその表面上にアルミナ、炭化チタン、
窒化チタン等をコーティングして使用することが多くな
っている。
【０００３】超硬合金を切削工具として用いた場合、耐
摩耗性が悪い原因は主として結合相として含有するＣｏ
の融点が低いためである。近年の切削条件では切削中に
工具刃先の温度は容易に１２００℃程度に達する。この
温度はＣｏ自体の融点に近い温度であり、このため、Ｗ
Ｃ粒子は結合力を失い脆く崩れやすくなる。
摩耗性が悪い原因は主として結合相として含有するＣｏ
の融点が低いためである。近年の切削条件では切削中に
工具刃先の温度は容易に１２００℃程度に達する。この
温度はＣｏ自体の融点に近い温度であり、このため、Ｗ
Ｃ粒子は結合力を失い脆く崩れやすくなる。
【０００４】そこで、ＷＣに対して結合相形成成分とし
てＣｏを用いる代わりに、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）を用
いた焼結体が提案されている。
てＣｏを用いる代わりに、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）を用
いた焼結体が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、この
ＷＣ−Ａｌ2 Ｏ3 質焼結体は、焼結性が悪いためにホッ
トプレス法等のように外部から圧力を加える方法でなけ
れば、緻密化することができなかった。そのため、この
焼結体を耐摩材料等の大型部品に適用することができな
いという問題を有していた。このため、従来のＷＣ−Ａ
ｌ2 Ｏ3 質焼結体は、切削工具等への応用もほとんどで
きないのが現状であった。
ＷＣ−Ａｌ2 Ｏ3 質焼結体は、焼結性が悪いためにホッ
トプレス法等のように外部から圧力を加える方法でなけ
れば、緻密化することができなかった。そのため、この
焼結体を耐摩材料等の大型部品に適用することができな
いという問題を有していた。このため、従来のＷＣ−Ａ
ｌ2 Ｏ3 質焼結体は、切削工具等への応用もほとんどで
きないのが現状であった。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】そこで、本発明者等
は、上記の問題点に対して検討を重ねた結果、Ａｌ2 Ｏ
3中に分散する炭化タングステンとして、ＷＣ以外にＷ
2 Ｃを適量存在させることにより、焼結性が改善されて
緻密な焼結体が得られ、焼結体の靱性および硬度が改善
され、しかもこの焼結体の表面を周期律表第４ａ族元素
やＡｌの化合物で被覆すると、ＷＣやＷ2 Ｃが耐酸化性
に劣る点を改善し耐摩耗性が向上することを知見し、本
発明に至った。
は、上記の問題点に対して検討を重ねた結果、Ａｌ2 Ｏ
3中に分散する炭化タングステンとして、ＷＣ以外にＷ
2 Ｃを適量存在させることにより、焼結性が改善されて
緻密な焼結体が得られ、焼結体の靱性および硬度が改善
され、しかもこの焼結体の表面を周期律表第４ａ族元素
やＡｌの化合物で被覆すると、ＷＣやＷ2 Ｃが耐酸化性
に劣る点を改善し耐摩耗性が向上することを知見し、本
発明に至った。
【０００７】即ち、本発明は、炭化タングステンとアル
ミナを主成分とし、Ｘ線回折測定におけるＷ2 Ｃの（１
０１）面のピーク高さをＩ1 、ＷＣの（１００）面のピ
ーク高さをＩ2 とした時、Ｉ1 ／Ｉ2 で表されるピーク
強度比が１／１０００〜２００／１０００である焼結体
の表面に単層或いは複層からなる表面被覆層を形成する
とともに、この表面被覆層を周期律表第４ａ族元素の炭
化物、窒化物、硼化物、炭窒化物、炭酸窒化物およびＡ
ｌの酸化物、酸窒化物のうちの少なくとも一種の化合物
により構成したものである。
ミナを主成分とし、Ｘ線回折測定におけるＷ2 Ｃの（１
０１）面のピーク高さをＩ1 、ＷＣの（１００）面のピ
ーク高さをＩ2 とした時、Ｉ1 ／Ｉ2 で表されるピーク
強度比が１／１０００〜２００／１０００である焼結体
の表面に単層或いは複層からなる表面被覆層を形成する
とともに、この表面被覆層を周期律表第４ａ族元素の炭
化物、窒化物、硼化物、炭窒化物、炭酸窒化物およびＡ
ｌの酸化物、酸窒化物のうちの少なくとも一種の化合物
により構成したものである。
【０００８】以下、本発明を詳述する。本発明において
母材となる炭化タングステン−アルミナ質焼結体は、炭
化タングステンからなる相と、残部がアルミナを主成分
とする相により構成され、炭化タングステン相は、焼結
体中に５〜９５重量％、特に２０〜７５重量％の割合で
存在する。この硬質相の比率を上記の範囲に限定したの
は、炭化タングステン相が５重量％より少ないと焼結体
の強度及び靱性の改善効果が小さくなり易く、９５重量
％より大きいと焼結性が低下し、例え緻密な焼結体が得
られても粒成長が大きく、強度が低くなる傾向があるか
らである。
母材となる炭化タングステン−アルミナ質焼結体は、炭
化タングステンからなる相と、残部がアルミナを主成分
とする相により構成され、炭化タングステン相は、焼結
体中に５〜９５重量％、特に２０〜７５重量％の割合で
存在する。この硬質相の比率を上記の範囲に限定したの
は、炭化タングステン相が５重量％より少ないと焼結体
の強度及び靱性の改善効果が小さくなり易く、９５重量
％より大きいと焼結性が低下し、例え緻密な焼結体が得
られても粒成長が大きく、強度が低くなる傾向があるか
らである。
【０００９】また、本発明によれば、上記硬質相を形成
する炭化タングステン成分が、ＷＣおよびＷ2 Ｃからな
ることが大きな特徴である。このＷ2 Ｃの量は、Ｘ線回
折測定において、２θ＝３９．６°付近のＷ2 Ｃの（１
０１）面のピーク高さをＩ1、２θ＝３５．６°付近の
ＷＣの（１００）面のピーク高さをＩ2 とした時、Ｉ1
／Ｉ2 で表されるピーク強度比が１／１０００〜２００
／１０００、特に５／１０００〜５０／１０００となる
割合で存在する。この比率を上記の範囲に限定したの
は、上記比率が１／１０００より小さいと、抗折強度が
低下し、２００／１０００を越えると耐摩耗性が低下し
切削工具への適用が難しいためである。
する炭化タングステン成分が、ＷＣおよびＷ2 Ｃからな
ることが大きな特徴である。このＷ2 Ｃの量は、Ｘ線回
折測定において、２θ＝３９．６°付近のＷ2 Ｃの（１
０１）面のピーク高さをＩ1、２θ＝３５．６°付近の
ＷＣの（１００）面のピーク高さをＩ2 とした時、Ｉ1
／Ｉ2 で表されるピーク強度比が１／１０００〜２００
／１０００、特に５／１０００〜５０／１０００となる
割合で存在する。この比率を上記の範囲に限定したの
は、上記比率が１／１０００より小さいと、抗折強度が
低下し、２００／１０００を越えると耐摩耗性が低下し
切削工具への適用が難しいためである。
【００１０】また、焼結体中の炭化タングステン及びア
ルミナの結晶粒子径は共に１０μｍ以下であることが望
ましく、１０μｍをこえると焼結体の抗折強度が低下す
るからである。特に切削工具材料としては２μｍ以下で
あることが望ましい。ただし、切削工具以外の耐摩材料
として使用する場合はこの限りではない。
ルミナの結晶粒子径は共に１０μｍ以下であることが望
ましく、１０μｍをこえると焼結体の抗折強度が低下す
るからである。特に切削工具材料としては２μｍ以下で
あることが望ましい。ただし、切削工具以外の耐摩材料
として使用する場合はこの限りではない。
【００１１】さらに、本発明によれば、上記のＷＣ−Ａ
ｌ2 Ｏ3 質材料における焼結性を改善するために焼結助
剤を配合することが望ましい。用いる焼結助剤として
は、Ａｌ2 Ｏ3 の焼結助剤として公知の物質が用いら
れ、例えば、ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯやＳｉＯ2 の他、
周期律表第３ａ族元素酸化物が挙げられる。これらの助
剤は焼結体中０．０２〜８重量％以下、特に０．５〜５
重量％の割合で用いることが望ましい。なお、周期律表
第３ａ族元素としては特にＹｂ，Ｎｄ，Ｅｒ，Ｃｅ，Ｓ
ｍ，Ｙ，Ｇｄ，Ｄｙ及びＬａが挙げられる。
ｌ2 Ｏ3 質材料における焼結性を改善するために焼結助
剤を配合することが望ましい。用いる焼結助剤として
は、Ａｌ2 Ｏ3 の焼結助剤として公知の物質が用いら
れ、例えば、ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯやＳｉＯ2 の他、
周期律表第３ａ族元素酸化物が挙げられる。これらの助
剤は焼結体中０．０２〜８重量％以下、特に０．５〜５
重量％の割合で用いることが望ましい。なお、周期律表
第３ａ族元素としては特にＹｂ，Ｎｄ，Ｅｒ，Ｃｅ，Ｓ
ｍ，Ｙ，Ｇｄ，Ｄｙ及びＬａが挙げられる。
【００１２】そして、本発明では、焼結体の表面に、化
学的蒸着法、物理的蒸着法等により層厚０．３〜３０μ
ｍの表面被覆層が形成されている。この表面被覆層は単
層或いは２層以上の複層から構成され、周期律表第４ａ
族元素の炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸窒化物および
Ａｌの酸化物、酸窒化物のうちの少なくとも一種の化合
物により構成されている。周期律表第４ａ族元素として
は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆがある。この表面被覆層の層厚と
しては、特に１〜１２μｍが好ましい。
学的蒸着法、物理的蒸着法等により層厚０．３〜３０μ
ｍの表面被覆層が形成されている。この表面被覆層は単
層或いは２層以上の複層から構成され、周期律表第４ａ
族元素の炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸窒化物および
Ａｌの酸化物、酸窒化物のうちの少なくとも一種の化合
物により構成されている。周期律表第４ａ族元素として
は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆがある。この表面被覆層の層厚と
しては、特に１〜１２μｍが好ましい。
【００１３】本発明の表面被覆炭化タングステン−アル
ミナ質焼結体の製造は、例えば、酸素量が０．０５〜
６．０重量％および炭素量が５．０〜６．３重量％のＷ
Ｃ粉末５〜９５重量％と、残部がアルミナを主体として
なる混合粉末を成形後、１４５０〜１９５０℃の非酸化
性雰囲気にて焼成し、Ｗ2 Ｃの（１０１）面のピーク高
さをＩ1 、ＷＣの（１００）面のピーク高さをＩ2 とし
た時、Ｉ1 ／Ｉ2 で表されるピーク強度比が１／１００
０〜２００／１０００の範囲になるようなＷ2 Ｃを生成
させる。
ミナ質焼結体の製造は、例えば、酸素量が０．０５〜
６．０重量％および炭素量が５．０〜６．３重量％のＷ
Ｃ粉末５〜９５重量％と、残部がアルミナを主体として
なる混合粉末を成形後、１４５０〜１９５０℃の非酸化
性雰囲気にて焼成し、Ｗ2 Ｃの（１０１）面のピーク高
さをＩ1 、ＷＣの（１００）面のピーク高さをＩ2 とし
た時、Ｉ1 ／Ｉ2 で表されるピーク強度比が１／１００
０〜２００／１０００の範囲になるようなＷ2 Ｃを生成
させる。
【００１４】即ち、アルミナ粉末、炭化タングステン粉
末、所望により焼結助剤を前述の割合で混合する。この
時、配合される原料粉末の平均粒径が２μｍ以下、特に
０．５〜１．５μｍが好ましく、平均粒径が２μｍ以下
では焼成時における粒成長が過度にならず、高い抗折強
度を維持できるのに対し、平均粒径が２μｍより大きい
と焼成時の粒成長をコントロールすることが難しくな
り、強度、靱性とも低下し易い。一方、０．５μｍ以下
であれば特性的に優れた焼結体が得られるが、製造上粉
体の取扱が難しくなるという問題がある。
末、所望により焼結助剤を前述の割合で混合する。この
時、配合される原料粉末の平均粒径が２μｍ以下、特に
０．５〜１．５μｍが好ましく、平均粒径が２μｍ以下
では焼成時における粒成長が過度にならず、高い抗折強
度を維持できるのに対し、平均粒径が２μｍより大きい
と焼成時の粒成長をコントロールすることが難しくな
り、強度、靱性とも低下し易い。一方、０．５μｍ以下
であれば特性的に優れた焼結体が得られるが、製造上粉
体の取扱が難しくなるという問題がある。
【００１５】また、焼結体中のＷ2 Ｃ量の制御は、用い
る炭化タングステン粉末中の酸素量および炭素量により
制御することができる。具体的には、炭化タングステン
原料粉末中の酸素量が０．０５〜６．０重量％であり、
且つ炭素量が５．０〜６．３重量％であることが必要で
ある。これは、酸素量が０．０５重量％より少なく、ま
たは炭素量が６．３重量％を越えると、Ｗ2 Ｃの生成が
不十分となり、抗折強度が低下する。また、炭素量が
５．０重量％未満または酸素量が６．０重量％を越える
場合には、焼結体中のＷ2 Ｃが増加し、焼結体の硬度が
低下し、切削工具として使用した場合の耐摩耗性が著し
く低下するからである。
る炭化タングステン粉末中の酸素量および炭素量により
制御することができる。具体的には、炭化タングステン
原料粉末中の酸素量が０．０５〜６．０重量％であり、
且つ炭素量が５．０〜６．３重量％であることが必要で
ある。これは、酸素量が０．０５重量％より少なく、ま
たは炭素量が６．３重量％を越えると、Ｗ2 Ｃの生成が
不十分となり、抗折強度が低下する。また、炭素量が
５．０重量％未満または酸素量が６．０重量％を越える
場合には、焼結体中のＷ2 Ｃが増加し、焼結体の硬度が
低下し、切削工具として使用した場合の耐摩耗性が著し
く低下するからである。
【００１６】上記の各原料の混合物は、所望の成形手
段、例えば金型プレス、冷間静水圧プレス、押出し成形
等により任意の形状に成形後、焼成する。
段、例えば金型プレス、冷間静水圧プレス、押出し成形
等により任意の形状に成形後、焼成する。
【００１７】焼成は、普通焼成法、ホットプレス法およ
び熱間静水圧焼成法等が適用される。本発明によれば、
上記のような特定の炭化タングステン原料粉末を用いる
ことによりＷＣ以外にＷ2 Ｃが生成される。焼成は１４
５０〜１９５０℃の温度でＡｒ、Ｈｅ等の不活性ガスも
しくはカーボン等の存在する還元性雰囲気およびそれら
の加圧もしくは減圧雰囲気で０．５〜６．０時間行えば
よく、特に高密度の焼結体を得るためには、普通焼成、
ホットプレス法によって相対密度９６％以上の焼結体を
作成し、さらに５００気圧以上の高圧力下で熱間静水圧
焼成することにより更に高緻密化が達成される。
び熱間静水圧焼成法等が適用される。本発明によれば、
上記のような特定の炭化タングステン原料粉末を用いる
ことによりＷＣ以外にＷ2 Ｃが生成される。焼成は１４
５０〜１９５０℃の温度でＡｒ、Ｈｅ等の不活性ガスも
しくはカーボン等の存在する還元性雰囲気およびそれら
の加圧もしくは減圧雰囲気で０．５〜６．０時間行えば
よく、特に高密度の焼結体を得るためには、普通焼成、
ホットプレス法によって相対密度９６％以上の焼結体を
作成し、さらに５００気圧以上の高圧力下で熱間静水圧
焼成することにより更に高緻密化が達成される。
【００１８】上記のように、製法上、ＷＣ中の酸素量が
多くなると酸素がＷＣの炭素と反応し、ＣＯ2 として系
外に放出されるために、ＷＣと比較してタングステン量
が少ないＷ2 Ｃが生成され、これにより、焼結体の例え
ば切削工具として用いた際の焼結性が改善され、大型品
等の焼成も容易に行うことができる。
多くなると酸素がＷＣの炭素と反応し、ＣＯ2 として系
外に放出されるために、ＷＣと比較してタングステン量
が少ないＷ2 Ｃが生成され、これにより、焼結体の例え
ば切削工具として用いた際の焼結性が改善され、大型品
等の焼成も容易に行うことができる。
【００１９】そして、上記焼結体の表面に、公知の化学
的蒸着法、物理的蒸着法等により層厚０．３〜３０μｍ
の表面被覆層を形成する。この表面被覆層は単層あるい
は２層以上の複層から構成されており、ＴｉＣ，ＴｉＣ
Ｎ，Ａｌ2 Ｏ3 等の周期律表第４ａ族元素の炭化物、窒
化物、炭窒化物、炭酸窒化物およびＡｌの酸化物、酸窒
化物のうちの少なくとも一種の化合物により構成されて
いる。
的蒸着法、物理的蒸着法等により層厚０．３〜３０μｍ
の表面被覆層を形成する。この表面被覆層は単層あるい
は２層以上の複層から構成されており、ＴｉＣ，ＴｉＣ
Ｎ，Ａｌ2 Ｏ3 等の周期律表第４ａ族元素の炭化物、窒
化物、炭窒化物、炭酸窒化物およびＡｌの酸化物、酸窒
化物のうちの少なくとも一種の化合物により構成されて
いる。
【００２０】
【作用】本発明によれば、硬質相を形成する炭化タング
ステンとしてＷＣ以外にＷ2 Ｃを存在させることによ
り、Ｗ2 ＣがＡｌ2 Ｏ3 とＷＣとの結合強度を高くし、
焼結体の靱性および強度を高めることができる。また、
ＷＣやＷ2 Ｃは耐酸化性に乏しく、切削工具として使用
した場合に切削中に脆弱な酸化タングステンとなる問題
があるが、本発明では、焼結体の表面に、周期律表第４
ａ族元素の炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸窒化物およ
びＡｌの酸化物、酸窒化物のうちの少なくとも一種の化
合物からなる表面被覆層を形成したので、耐酸化性を改
善でき、これにより切削工具の耐摩耗性を向上すること
が可能となる。よって、切削工具等への応用においても
工具の長寿命化が期待できる。その他、切削工具以外に
耐摩耗性が要求される各種の産業用部品に適用すること
ができる。
ステンとしてＷＣ以外にＷ2 Ｃを存在させることによ
り、Ｗ2 ＣがＡｌ2 Ｏ3 とＷＣとの結合強度を高くし、
焼結体の靱性および強度を高めることができる。また、
ＷＣやＷ2 Ｃは耐酸化性に乏しく、切削工具として使用
した場合に切削中に脆弱な酸化タングステンとなる問題
があるが、本発明では、焼結体の表面に、周期律表第４
ａ族元素の炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸窒化物およ
びＡｌの酸化物、酸窒化物のうちの少なくとも一種の化
合物からなる表面被覆層を形成したので、耐酸化性を改
善でき、これにより切削工具の耐摩耗性を向上すること
が可能となる。よって、切削工具等への応用においても
工具の長寿命化が期待できる。その他、切削工具以外に
耐摩耗性が要求される各種の産業用部品に適用すること
ができる。
【００２１】
【実施例】平均粒径１μｍ以下、純度９９．９％以上の
Ａｌ2 Ｏ3 粉末並びに平均粒径１．５μｍの酸素量およ
び炭素量が表１，２に示す各種の炭化タングステン粉末
を用い、表１，２の割合で秤量後、振動ミルで１２時間
混合粉砕した。この粉末を取り出し、乾燥し、有機バイ
ンダーを添加してプレス成形用粉末とした。
Ａｌ2 Ｏ3 粉末並びに平均粒径１．５μｍの酸素量およ
び炭素量が表１，２に示す各種の炭化タングステン粉末
を用い、表１，２の割合で秤量後、振動ミルで１２時間
混合粉砕した。この粉末を取り出し、乾燥し、有機バイ
ンダーを添加してプレス成形用粉末とした。
【００２２】この原料を金型に充填し、１０００ｋｇ／
ｃｍ2 の圧力でプレス成形し、ついで、３５０ｋｇ／ｃ
ｍ2 の圧力を付与し、１６５０〜１９５０℃で焼成し
た。
ｃｍ2 の圧力でプレス成形し、ついで、３５０ｋｇ／ｃ
ｍ2 の圧力を付与し、１６５０〜１９５０℃で焼成し
た。
【００２３】得られた各試料に対しては、それぞれ研磨
し、表面Ｘ線回折測定を行い、２θ＝３５．６°付近の
ＷＣの（１００）ピーク（Ｉ2 ）に対する２θ＝３９．
６°付近のＷ2 Ｃの（１０１）ピーク（Ｉ1 ）のピーク
強度比（Ｉ1 ／Ｉ2 ）を求めた。また、ＪＩＳ１６０１
に基づく３点曲げ抗折強度を、さらに荷重２０Ｋｇにお
けるビッカース硬度、鏡面状態にポリッシングしてＩＦ
法で破壊靱性（Ｋ1c）を測定した。
し、表面Ｘ線回折測定を行い、２θ＝３５．６°付近の
ＷＣの（１００）ピーク（Ｉ2 ）に対する２θ＝３９．
６°付近のＷ2 Ｃの（１０１）ピーク（Ｉ1 ）のピーク
強度比（Ｉ1 ／Ｉ2 ）を求めた。また、ＪＩＳ１６０１
に基づく３点曲げ抗折強度を、さらに荷重２０Ｋｇにお
けるビッカース硬度、鏡面状態にポリッシングしてＩＦ
法で破壊靱性（Ｋ1c）を測定した。
【００２４】さらに、本発明者等は表１，２における試
料の表面に種々の表面被覆層を形成した。尚、膜質は表
層からの順で記載した。そして、各試料を用いて下記に
示す切削条件で湿式切削試験を行い、欠損するまでの時
間（切削寿命）を測定した。
料の表面に種々の表面被覆層を形成した。尚、膜質は表
層からの順で記載した。そして、各試料を用いて下記に
示す切削条件で湿式切削試験を行い、欠損するまでの時
間（切削寿命）を測定した。
【００２５】湿式切削試験は、水溶液切削油を５リット
ル／ｍｉｎで供給しながら行った。
ル／ｍｉｎで供給しながら行った。
【００２６】（切削試験） 被削材 ＦＣＤ ７５０ 工具形状 ＳＮＧＮ １２０４１２ 切削速度 ２００ｍ／ｍｉｎおよび４００ｍ／ｍｉｎ 切り込み ２ｍｍ 送り ０．３ｍｍ／ｒｅｖ この結果を表１，２に示す。尚、表中の試料Ｎo.１８の
母材についてＸ線回折測定のチャートを示した。
母材についてＸ線回折測定のチャートを示した。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】この表１，２により、表面被覆層を形成し
た本発明品は、切削寿命が２〜６倍となることが判る。
また、単層や２層よりも、最外層にＡｌ2 Ｏ3 を被覆し
た３層構造のもの（試料Ｎo.３，１７，２１，２３）が
最も切削寿命が長いことが判る。即ち、本発明品は２０
０ｍ／ｍｉｎでの切削寿命がいずれも３００ｓｅｃ以上
で、４００ｍ／ｍｉｎでの切削寿命が１２０ｓｅｃ以上
であることが判る。
た本発明品は、切削寿命が２〜６倍となることが判る。
また、単層や２層よりも、最外層にＡｌ2 Ｏ3 を被覆し
た３層構造のもの（試料Ｎo.３，１７，２１，２３）が
最も切削寿命が長いことが判る。即ち、本発明品は２０
０ｍ／ｍｉｎでの切削寿命がいずれも３００ｓｅｃ以上
で、４００ｍ／ｍｉｎでの切削寿命が１２０ｓｅｃ以上
であることが判る。
【００３０】また、表１，２によれば、まず試料Ｎo.１
〜１４において、ＷＣ原料中の炭素量、酸素量の異なる
原料を用いて、Ａｌ2 Ｏ3 、助剤量は全く同一な条件で
実験した。その結果、酸素量及び炭素量の量比によりＷ
2 Ｃの生成量に変化が認められ、炭素量が少なく、また
は酸素量が大きくなる程Ｗ2 Ｃの生成が多くなる傾向に
あった。そして特性測定結果によれば、通常のＷＣ原料
を用いた試料Ｎo.１と比較して酸素量が０．０５〜６．
０重量％、炭素量が５．０〜６．３重量％の試料Ｎo.２
〜１３はいずれも高い特性を示した。しかし、酸素量が
６．０重量％を越える試料Ｎo.１４では特性が逆に劣化
した。
〜１４において、ＷＣ原料中の炭素量、酸素量の異なる
原料を用いて、Ａｌ2 Ｏ3 、助剤量は全く同一な条件で
実験した。その結果、酸素量及び炭素量の量比によりＷ
2 Ｃの生成量に変化が認められ、炭素量が少なく、また
は酸素量が大きくなる程Ｗ2 Ｃの生成が多くなる傾向に
あった。そして特性測定結果によれば、通常のＷＣ原料
を用いた試料Ｎo.１と比較して酸素量が０．０５〜６．
０重量％、炭素量が５．０〜６．３重量％の試料Ｎo.２
〜１３はいずれも高い特性を示した。しかし、酸素量が
６．０重量％を越える試料Ｎo.１４では特性が逆に劣化
した。
【００３１】次に、試料Ｎo.１〜１４の結果に基づき、
ＷＣ原料の炭素量および酸素量の最適な原料を用いて、
炭化タングステンとＡｌ2 Ｏ3 の量比を変えて実験した
（試料Ｎo.１５〜２４）。その結果、本発明の範囲内の
ものは優れた特性を有することが判る。
ＷＣ原料の炭素量および酸素量の最適な原料を用いて、
炭化タングステンとＡｌ2 Ｏ3 の量比を変えて実験した
（試料Ｎo.１５〜２４）。その結果、本発明の範囲内の
ものは優れた特性を有することが判る。
【００３２】さらに、試料Ｎo.１５〜２４からの結果に
より、炭素量、酸素量およびＡｌ2Ｏ3 量を一定とし、
焼結助剤をＹ2 Ｏ3 以外の希土類元素酸化物を用いて同
様に実験を行ったところ（試料Ｎo.２５〜２８）、いず
れもＹ2 Ｏ3 と同様に優れた特性を得た。
より、炭素量、酸素量およびＡｌ2Ｏ3 量を一定とし、
焼結助剤をＹ2 Ｏ3 以外の希土類元素酸化物を用いて同
様に実験を行ったところ（試料Ｎo.２５〜２８）、いず
れもＹ2 Ｏ3 と同様に優れた特性を得た。
【００３３】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、靱
性および硬度の向上させることができるとともに、表面
に表面被覆層を形成することにより、工具材料として用
いた場合、切削寿命を長くすることができ、それにより
切削工具等をはじめとする各種の耐摩耗性が要求される
産業用機械部品等への応用を促進することができる。
性および硬度の向上させることができるとともに、表面
に表面被覆層を形成することにより、工具材料として用
いた場合、切削寿命を長くすることができ、それにより
切削工具等をはじめとする各種の耐摩耗性が要求される
産業用機械部品等への応用を促進することができる。
【図１】本発明の焼結体（試料Ｎo.１８）のＸ線回折測
定チャートを示す図である。
定チャートを示す図である。
Claims (1)
- 【請求項１】炭化タングステンとアルミナを主成分と
し、Ｘ線回折測定におけるＷ2 Ｃの（１０１）面のピー
ク高さをＩ1 、ＷＣの（１００）面のピーク高さをＩ2
とした時、Ｉ1 ／Ｉ2 で表されるピーク強度比が１／１
０００〜２００／１０００である焼結体の表面に単層或
いは複層からなる表面被覆層を形成するとともに、この
表面被覆層を周期律表第４ａ族元素の炭化物、窒化物、
硼化物、炭窒化物、炭酸窒化物およびＡｌの酸化物、酸
窒化物のうちの少なくとも一種の化合物により構成した
ことを特徴とする表面被覆炭化タングステン−アルミナ
質焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5126855A JP3020765B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 表面被覆炭化タングステン−アルミナ質焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5126855A JP3020765B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 表面被覆炭化タングステン−アルミナ質焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06340481A true JPH06340481A (ja) | 1994-12-13 |
| JP3020765B2 JP3020765B2 (ja) | 2000-03-15 |
Family
ID=14945519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5126855A Expired - Fee Related JP3020765B2 (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 表面被覆炭化タングステン−アルミナ質焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3020765B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2216308A1 (en) * | 2009-01-26 | 2010-08-11 | General Electric Company | Treated Refractory Material and Methods of Making |
| JP2016113320A (ja) * | 2014-12-15 | 2016-06-23 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミック部材および切削工具 |
| CN107417279A (zh) * | 2016-05-23 | 2017-12-01 | 肯纳金属公司 | 烧结陶瓷体及其应用 |
| KR20190039748A (ko) | 2016-09-21 | 2019-04-15 | 니뽄 도쿠슈 도교 가부시키가이샤 | 세라믹 조성물, 절삭 공구, 마찰 교반 접합용 공구 |
| WO2020137325A1 (ja) * | 2018-12-27 | 2020-07-02 | 日本特殊陶業株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| JP2021000684A (ja) * | 2019-06-21 | 2021-01-07 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミックス工具 |
-
1993
- 1993-05-28 JP JP5126855A patent/JP3020765B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2216308A1 (en) * | 2009-01-26 | 2010-08-11 | General Electric Company | Treated Refractory Material and Methods of Making |
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| KR20190039748A (ko) | 2016-09-21 | 2019-04-15 | 니뽄 도쿠슈 도교 가부시키가이샤 | 세라믹 조성물, 절삭 공구, 마찰 교반 접합용 공구 |
| WO2020137325A1 (ja) * | 2018-12-27 | 2020-07-02 | 日本特殊陶業株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| JPWO2020137325A1 (ja) * | 2018-12-27 | 2021-02-18 | 日本特殊陶業株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| KR20210063427A (ko) * | 2018-12-27 | 2021-06-01 | 니뽄 도쿠슈 도교 가부시키가이샤 | 표면 피복 절삭 공구 |
| CN113260475A (zh) * | 2018-12-27 | 2021-08-13 | 日本特殊陶业株式会社 | 覆表面切削工具 |
| US11623284B2 (en) | 2018-12-27 | 2023-04-11 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Surface-coated cutting tool |
| CN113260475B (zh) * | 2018-12-27 | 2023-12-19 | 恩提开切削工具株式会社 | 覆表面切削工具 |
| JP2021000684A (ja) * | 2019-06-21 | 2021-01-07 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミックス工具 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3020765B2 (ja) | 2000-03-15 |
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