JPH07157837A

JPH07157837A - 超微粒硬質合金及び部品

Info

Publication number: JPH07157837A
Application number: JP34062193A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Shima; 順彦島; Katsuichi Kodama; 勝一小玉
Original assignee: Hitachi Tool Engineering Ltd
Current assignee: Moldino Tool Engineering Ltd
Priority date: 1993-12-08
Filing date: 1993-12-08
Publication date: 1995-06-20

Abstract

(57)【要約】【目的】超微粒合金よりもさらに靱性に優れた材料を
提供し、特に超高圧用アンビル、小径パンチ、小径ドリ
ル、ダイバーカット、レジンカットなどの薄肉金型用・
鉱山工具等に用いた場合に優れた信頼性を有する部品を
提供することにある。【構成】本発明は、ＷＣの粒径を０．１μｍ以下と
し、必要に応じてＷＣ以外の硬質物質として平均粒径が
１μｍ以下のＶＣ、Ｃｒ₃Ｃ₂、ＴａＣ、ＺｒＣ、Ｓｉ
Ｃ、ＭｇＯ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ダイヤ及びＣＢＮ等を用いて、
靱性に優れた材料を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は強度および靱性に優れる
硬質合金およびその利用に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＷＣ基超硬合金は強度と靱性を兼ね備え
た優れた材料で産業界で広く利用されている。なかでも
ＷＣの平均粒径が０．５μｍ前後の、いわゆる超微粒合
金は、硬さがＨＲＡ９３で抗折力３５０ＫＧｆ／ｍｍ₂
以上と極めて高い値を示す強靱性に優れた材料である。
しかしながらこの超微粒合金を超高圧用アンビル、小径
パンチ、小径ドリル、ダイバーカット、レジンカットな
どの薄肉金型用部品などに用いた場合しばしば強度不
足や靱性の不足のためクラックが生じたり、欠損が発生
したりする。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は現行の超微粒
超硬合金の靱性の向上について鋭意検討した結果えられ
たものである。すなわち従来は種々の理由で使用が困難
であった平均粒径が０．１μｍ以下のＷＣを用いること
で、超微粒超硬合金の抗折力を著しく向上させたもので
ある。従来、使用が困難である理由は下記のためである（１）原料粉のＷＣが超微粉であるため発火しやすい。（２）原料粉のＷＣの粒径と他の原料粉の粒径の差が大
きく充分な混合が困難である。（３）平均粒径が０．１μｍ以下のＷＣ粉末の入手が困
難である。発明者はこれらの点について改善策を検討し、（１）に
ついては不活性雰囲気で製造処理を行うことや予め極微
量のワックスを粉末表面に被覆することで発火を回避す
ることができた。（２）混合が困難な点については混合
条件の適正化と適切な界面活性剤を用いることで解決で
きた。（３）については近年粉末の製造技術が向上し、
比較的容易に入手できる状況にある。

【０００４】

【発明の目的】本発明の目的は現行の超微粒合金よりも
さらに靱性に優れた材料を提供し、特に超高圧用アンビ
ル、小径パンチ、小径ドリル、ダイバーカット、レジン
カットなどの薄肉金型用として用いた場合も優れた信頼
性を有する部品を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】以上の技術的背景のもと
に種々材料組成を検討した結果硬さがＨＲＡ９４と高い
値を示すにも拘らず抗折力４５０ｋｇ／ｍｍ₂以上を有
する極めて強靱な材料を創生した。ここでＷＣの粒径は
０．１μｍ以下とすることが望ましい。０．１μｍを越
えると抗折力が低下し例えば超高圧用アンビル用、小径
パンチ用、小径ドリル用、ダイバーカット、レジンカッ
トなどの薄肉金型用として用いた場合に優れた信頼性を
保証し得ない。

【０００６】

【作用】焼結バインダーとして用いる鉄族金属は０．５
〜４０重量％とする。０．５未満ではバインダーとして
の効果が希薄で充分な靱性がでない。４０％を越えると
強度が続き不足し上記用途に供し得ない。ＷＣ以外の硬
質物質として平均粒径が３μｍ以下望ましくは１μｍ以
下のＶＣ、Ｃｒ₃Ｃ₂、ＴａＣ、ＺｒＣ、ＳｉＣ、Ｍｇ
Ｏ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ダイヤ及びＣＢＮより選ばれた１種もし
くは２種以上を用いることが望ましい。平均粒径が３μ
ｍを越えると均一分散が困難になること、破壊の起点と
なること等から靱性が低下し実用に供するのが困難であ
る。

【０００７】平均粒径は望ましくは１μｍが良い。均一
分散度が向上しかつ破壊の起点となる確率が低くなるた
め靱性が大幅に向上する。添加量は１０重量％以下とす
る。１０％を越えると超微粒合金としての特徴が希薄と
なり抗折力が格段に低下する。硬質物質としてはＶ、Ｃ
ｒ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｍｇのメタリック、窒化物、酸
化物、炭窒化物等の化合物、ダイヤ及びＣＢＮより選ば
れた少なくとも１種もしくは２種以上とする。該物質は
現行の超硬合金で周知のように焼結性を阻害せず、硬
度、耐食性、耐酸化性、強度などを改善する効果がある
のでより本発明の主旨を具現しやすい。

【０００８】本発明による超硬質材料を例えば超高圧用
アンビル、小径パンチ、小径ドリル、ダイバーカット、
レジンカットなどの薄肉金型として用いた場合その効果
が大きい。超高圧用アンビルとして用いると従来よりも
より高圧に耐え得る。小径ドリル、小径パンチに用いる
と欠損が減少するとともに耐摩耗性が向上し工具寿命が
のびる。ダイバーカット、レジンカットなどの薄肉金型
として用いた場合金型のマイクロチッピング、欠損が減
少しかつ金型の摩耗が少なくなる。

【０００９】

【実施例】ＷＣ粉末と硬質物質粉末と鉄族粉末を所定の
比に配合し不活性雰囲気下でアトライターを用いて混合
した。混合にはアルコールと微量の界面活性剤を用い
た。４８時間の混合処理後不活性雰囲気下でスプレード
ライを行い、溶剤の乾燥を行った。乾燥した混合粉末を
プレス成形し真空中で適正温度条件を選んで焼結をおこ
なった。焼結後所定の形状に加工し各種材料特性を測定
した。表１にその結果を示した。

【００１０】

【表１】

【００１１】次に本発明材料を用いて各種の部品を作製
し評価した。下表にその結果を示す。

【００１２】

【表２】

【００１３】

【発明の効果】本発明は従来の超微粒超硬合金の強靱性
を大幅に改善したもので、実用上意義が大きい。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均粒径が３μｍ以下望ましくは１μｍ
以下のＶＣが１０％以下、鉄族金属が０．５〜４０％及
び残部が平均粒径が０．１μｍ以下のＷＣ及び不可避不
純物からなる超微粒硬質合金。
【請求項２】平均粒径が３μｍ以下望ましくは１μｍ
以下のＣｒ₃Ｃ₂が１０％以下、鉄族金属が０．５〜４０
％及び残部が平均粒径が０．１μｍ以下のＷＣ及び不可
避不純物からなる超微粒硬質合金。
【請求項３】平均粒径が３μｍ以下望ましくは１μｍ
以下のＴａＣが１０％以下、鉄族金属が０．５〜４０％
及び残部が平均粒径が０．１μｍ以下のＷＣ及び不可避
不純物からなる超微粒硬質合金。
【請求項４】平均粒径が３μｍ以下望ましくは１μｍ
以下のＺｒＣが１０％以下、鉄族金属が０．５〜４０％
及び残部が平均粒径が０．１μｍ以下のＷＣ及び不可避
不純物からなる超微粒硬質合金。
【請求項５】平均粒径が３μｍ以下望ましくは１μｍ
以下のＳｉＣが１０％以下、鉄族金属が０．５〜４０％
及び残部が平均粒径が０．１μｍ以下のＷＣ及び不可避
不純物からなる超微粒硬質合金。
【請求項６】平均粒径が３μｍ以下望ましくは１μｍ
以下のＭｇＯが１０％以下、鉄族金属が０．５〜４０％
及び残部が平均粒径が０．１μｍ以下のＷＣ及び不可避
不純物からなる超微粒硬質合金。
【請求項７】平均粒径が３μｍ以下望ましくは１μｍ
のＳｉ₃Ｎ₄が１０％以下、鉄族金属が０．５〜４０％及
び残部が平均粒径が０．１μｍ以下のＷＣ及び不可避不
純物からなる超微粒硬質合金。
【請求項８】平均粒径が３μｍ以下望ましくは１μｍ
以下のダイヤが１０％以下、鉄族金属が０．５〜４０％
及び残部が平均粒径が０．１μｍ以下のＷＣ及び不可避
不純物からなる超微粒硬質合金。
【請求項９】平均粒径が３μｍ以下望ましくは１μｍ
以下のＣＢＮが１０％以下、鉄族金属が０．５〜４０％
及び残部が平均粒径が０．１μｍ以下のＷＣ及び不可避
不純物からなる超微粒硬質合金。
【請求項１０】請求項１〜９記載の超微粒硬質合金に
おいて、１０％以下のＷＣ以外の硬質物質が平均粒径が
３μｍ以下望ましくは１μｍ以下のＶ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｚ
ｒ、Ｓｉ、Ｍｇのメタリック、窒化物、酸化物、炭窒化
物等の化合物、ダイヤ及びＣＢＮより選ばれた少なくと
も１種以上であることを特徴とする超微粒超硬合金。
【請求項１１】請求項１〜１０記載の超微粒硬質合金
より成る超高圧用アンビル、小径パンチ、小径ドリル、
ダイバーカット、レジンカットなどの薄肉金型を用途と
した部品。