JPH0710517A - 炭化タングステン基超硬合金製造用微細複合炭化物粉末の製造法 - Google Patents
炭化タングステン基超硬合金製造用微細複合炭化物粉末の製造法Info
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Abstract
を製造する。 【構成】 WCと(Co,W,M)Cを主体とする複合
炭化物粉末が、原料粉末としていずれも1μm以下の平
均粒径を有するWOx粉末、CoxOy粉末、および炭
素粉末に加えて、V,Cr,Ti,Ta、およびNbの
酸化物(MxOyで示す)粉末を用い、これら原料粉末
を、重量%で、CoxOy粉末:3〜24%、炭素粉
末:9〜18%、MxOy粉末のうちの1種または2種
以上:0.1〜5%、WOx粉末:残りの配合組成に配
合し、混合した後、この混合粉末に、N2 またはAr気
流中、700〜1200℃の温度での還元処理とH2 気
流中、700〜1200℃の温度での炭化処理を施すこ
とにより製造される。
Description
(以下、WCで示す)基超硬合金を粉末冶金法にて製造
するに際して、これの原料粉末として使用するのに適し
た微細複合炭化物粉末の製造法に関するものである。
工具や塑性加工用耐摩工具などが知られており、これら
の製造に、原料粉末として、WCとCo−W炭化物固溶
体(以下、(Co,W)Cで示す)を主体とする複合炭
化物粉末が用いられ、さらにこれらの複合炭化物粉末
が、例えば1978年発行の「日本金属学会誌」、第4
2号(第871頁〜)や1979年発行の「日本金属学
会誌」、第43号(第890頁〜)などに発表されてい
るように、原料粉末として、酸化タングステン(以下、
WOxで示す)粉末、酸化コバルト(以下、CoxOy
で示す)粉末、およびカーボンブラック(炭素粉末)を
用い、これら原料粉末を所定の割合に配合し、例えばボ
ールミル中で48時間湿式混合した後、この混合粉末
に、水素気流中、700〜800℃の温度に加熱保持、
の条件で還元処理を施し、引続いて、水素気流中、90
0℃以上の温度に加熱保持、の条件で炭化処理を施すこ
とにより製造されることも知られている。
および塑性加工の省力化および高速化に対する要求は厳
しく、これに伴ない、これに用いられる各種工具を構成
するWC基超硬合金にはより一段の高強度を具備するこ
とが要求されるが、上記の従来方法はじめ、その他多く
の方法の場合、原料粉末として、例えば平均粒径で1μ
m以下の微細なWOx粉末やCoxOy粉末を用いて
も、還元および炭化処理工程での粒成長を避けることが
できないことから、生成された複合炭化物粉末は粗粒と
なり、通常2μm以上の平均粒径をもつようになるた
め、これを原料粉末として用いて製造したWC基超硬合
金に、これらの要求に十分対応することができる高強度
を具備せしめることができないのが現状である。
上述のような観点から、より一段と高強度を有するWC
基超硬合金の製造には、これの製造に原料粉末として用
いられている複合炭化物粉末の微細化が不可欠であると
の認識にもとづき研究を行なった結果、原料粉末とし
て、従来方法と同じいずれも1μm以下の平均粒径を有
するWOx粉末、CoxOy粉末、および炭素粉末を用
いるが、これに加えて同じく1μm以下の平均粒径を有
するV,Cr,Ti,Ta、およびNbの酸化物(以
下、これらを総称してMxOyで示す)粉末を用い、こ
れらの原料粉末を、所定の割合に配合し、混合した状態
で、これに、窒素またはアルゴン気流中、700〜12
00℃の温度に加熱保持、の条件での還元処理と、水素
気流中、700〜1200℃の温度に加熱保持、の条件
での炭化処理を施すと、上記MxOy粉末の作用で、上
記還元処理工程およびこれに引続いての炭化処理工程で
の粉末の成長が抑制され、実質的に上記原料粉末と同じ
状態の粒径が保持されることから、得られた複合炭化物
粉末は平均粒径で1μm以下の微粉末になるという研究
結果を得たのである。
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WOx粉末、CoxOy粉
末、および炭素粉末に加えて、MxOy粉末を用い、こ
れら原料粉末を、重量%で(以下、%は重量%を示
す)、 CoxOy粉末:3〜24%、 炭素粉末:9〜18%、 MxOy粉末のうちの1種または2種以上:0.1〜5
%、 WOx粉末:残り、 からなる配合組成に配合し、混合した後、この混合粉末
に、まず、窒素またはアルゴン気流中、700〜120
0℃の温度に加熱保持、の条件での還元処理と、引続い
て、水素気流中、700〜1200℃の温度に加熱保
持、の条件での炭化処理を施すことによりWCと、(C
o,W)Cに上記MxOyを構成する金属成分の少なく
とも1部が固溶するCo−W系炭化物固溶体(以下、
(Co,W,M)Cで示す)を主体とする平均粒径:1
μm以下の微細なWC基超硬合金製造用複合炭化物粉末
を製造する方法に特徴を有するものである。
件を上記の通りに限定した理由を説明する。 (1) 原料粉末の平均粒径 その平均粒径が1μmを越えると、製造される複合炭化
物粉末の平均粒径も1μmを越えて粗くなってしまい、
1μm以下の平均粒径とすることは困難になることか
ら、その平均粒径を1μm以下と定めた。
および炭化されて主として(Co,W,M)Cを形成
し、これを構成するCoがWC基超硬合金製造時に焼結
性を向上させ、強度を向上させる作用があるが、その配
合割合が3%未満では、前記(Co,W,M)C中のC
o含有割合が少なすぎて前記作用を十分に発揮させるこ
とができず、一方その配合割合が24%を越えると粗粒
化を抑制した状態での完全な還元および炭化が困難にな
ることから、その配合割合を3〜24%と定めた。
化処理工程での粉末の成長を抑制し、もって原料粉末の
もつ粒径をそのまま、あるいはこれ以下の粒径に保持せ
しめる作用があるが、その配合が0.1%未満では、前
記作用に所望の効果が得られず、一方その配合割合が5
%を越えると、(Co,W,M)C中のMの割合が多く
なってWC基超硬合金製造時のCoの作用、すなわち焼
結性が低下するようになることから、その配合割合を
0.1〜5%と定めた。
十分となり、この結果製造された複合炭化物粉末中に酸
化物が残留するようになり、一方その配合割合が18%
を越えると、製造された複合炭化物粉末中に多量の遊離
炭素が残留するようになることから、その配合割合を9
〜18%と定めた。
物の還元反応が行なわれるが、その温度が700℃未満
では還元反応が遅く、実操業上望ましくなく、一方その
温度が1200℃を越えると粗粒化が急激に進行するよ
うになることから、その温度を700〜1200℃と定
めた。
その温度が700℃未満では炭化反応の進行が遅く、実
操業上望ましくなく、一方その温度が1200℃を越え
ると、同様に粗粒化が急激に起るようになることから、
その温度を700〜1200℃と定めた。
的に説明する。原料粉末として、それぞれ表1〜4に示
される組成および平均粒径をもったCoxOy粉末、M
xOy粉末、およびWOx粉末、さらに同じく表1〜4
に示される平均粒径の炭素粉末(カーボンブラック)を
用意し、これら原料粉末を同じく表1〜4に示される配
合組成に配合し、ボールミルで72時間湿式混合し、乾
燥した後、表5〜7に示される条件で還元処理と炭化処
理を行なうことにより本発明法1〜21および従来法1
〜7を実施し、それぞれ表5〜7に示される平均粒径を
有し、かつWCおよび(Co,W,M)Cまたは(C
o,W)Cの含有割合が同じく表5〜7に示される複合
炭化物粉末(以下、本発明法1〜21で製造された複合
炭化物粉末を、本発明複合炭化物粉末1〜21といい、
従来法1〜7で製造されたものを、従来複合炭化物粉末
1〜7という)を製造した。
物粉末を、表8〜11に示される平均粒径のWC粉末お
よび炭素粉末(カーボンブラック)、さらに各種組成の
金属炭化物粉末とともに原料粉末として用い、これらの
原料粉末を表8〜11に示される配合組成に配合し、ボ
ールミルで72時間湿式混合し、乾燥した後、1ton/c
m2 の圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を真空
中、1280〜1390℃の範囲内の所定温度に2時間
保持の条件で焼結することによりWC基超硬合金(以
下、本発明複合炭化物粉末1〜21を用いて製造された
WC基超硬合金を、本発明WC基超硬合金1〜21とい
い、従来複合炭化物粉末1〜7を用いて製造されたもの
を、従来WC基超硬合金1〜7という)をそれぞれ製造
した。この結果得られた各種WC基超硬合金の抗折力を
測定し、強度を評価した。この測定結果を表8〜11に
示した。
法1〜21によって製造された本発明複合炭化物粉末は
いずれも従来法1〜7によって製造された従来複合炭化
物粉末に比して微細で、前者の平均粒径がいずれも1μ
m以下であるのに対して、後者のそれはいずれも2μm
以上を示し、これを原料粉末として用いてWC基超硬合
金を製造した場合、本発明複合炭化物粉末1〜21を用
いて製造した本発明WC基超硬合金1〜21の方が、従
来複合炭化物粉末1〜7を用いて製造した従来WC基超
硬合金1〜7に比して一段と高強度をもつことが明らか
である。
平均粒径で1μm以下のきわめて微細な複合炭化物粉末
を製造することができ、かつこれを原料粉末として用い
てWC基超硬合金を製造した場合、高強度を具備するよ
うになるので、これを各種の切削加工や塑性加工などの
分野に適用した場合、苛酷な使用環境下でもすぐれた性
能を発揮するなど工業上有用な効果がもたらされるので
ある。
Claims (1)
- 【請求項1】 原料粉末として、いずれも1μm以下の
平均粒径を有する酸化タングステン粉末、酸化コバルト
粉末、炭素粉末、さらにV,Cr,Ti,Ta、および
Nbの酸化物粉末を用い、これら原料粉末を、重量%
で、 酸化コバルト粉末:3〜24%、 炭素粉末:9〜18%、 V,Cr,Ti,Ta、およびNbの酸化物粉末のうち
の1種または2種以上:0.1〜5%、 酸化タングステン粉末:残り、 からなる配合組成に配合し、混合した後、この混合粉末
に、まず、 窒素またはアルゴン気流中、700〜1200℃の温度
に加熱保持、の条件で還元処理を施し、引続いて、 水素気流中、700〜1200℃の温度に加熱保持、の
条件で炭化処理を施すことにより、炭化タングステンと
Co−W系炭化物固溶体を主体とする平均粒径:1μm
以下の微細複合炭化物粉末を生成せしめることを特徴と
する炭化タングステン基超硬合金製造用微細複合炭化物
粉末の製造法。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000203825A (ja) * | 1998-12-28 | 2000-07-25 | Plansee Tizit Ag | 純粋な炭化タングステン粉末を製造するための気体浸炭方法 |
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WO2018168735A1 (ja) * | 2017-03-13 | 2018-09-20 | 三菱マテリアル株式会社 | 硬質焼結体 |
CN112760540A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-05-07 | 崇义章源钨业股份有限公司 | 复合WC-CrC-CoCr热喷涂粉及其制备方法和应用 |
-
1992
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