JPH076011B2 - 熱伝導度の優れた高硬度、高靭性超硬合金の製造方法 - Google Patents
熱伝導度の優れた高硬度、高靭性超硬合金の製造方法Info
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- JPH076011B2 JPH076011B2 JP61227566A JP22756686A JPH076011B2 JP H076011 B2 JPH076011 B2 JP H076011B2 JP 61227566 A JP61227566 A JP 61227566A JP 22756686 A JP22756686 A JP 22756686A JP H076011 B2 JPH076011 B2 JP H076011B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は主として工具材料を対象とした超硬合金の製造
方法に関するものである。
方法に関するものである。
（従来の技術） 代表的な工具用材料の高速度鋼及びステライトはWC,Cr3
C2,VC,などを含有する鉄系,Co系の合金であるが、WC粉
をバインダーを用いて焼結した超硬工具はそれら以上に
優秀な性能をもつとして、最近ではWC−Co系,WC−TiC
系,WC−TiC−Ta（Nb）Ｃ−Co系が使用されて来た。
C2,VC,などを含有する鉄系,Co系の合金であるが、WC粉
をバインダーを用いて焼結した超硬工具はそれら以上に
優秀な性能をもつとして、最近ではWC−Co系,WC−TiC
系,WC−TiC−Ta（Nb）Ｃ−Co系が使用されて来た。
ところで、上記の如き従来の超硬合金はその焼結性の点
からCo量が３％以上ないと困難とされており、Co量が４
〜５％でも焼結後Coのめぐりが悪くなり、多くの孔（ポ
ア）が存在するようになって工具の寿命を悪くする場合
がある。
からCo量が３％以上ないと困難とされており、Co量が４
〜５％でも焼結後Coのめぐりが悪くなり、多くの孔（ポ
ア）が存在するようになって工具の寿命を悪くする場合
がある。
そのため通常、500kg/cm2以上の高圧にて熱間静水圧加
圧（以下、HIPと略記する。）処理することが行われて
いるが、近年、高速切削や難削材の切削などの苛酷な条
件下での切削が要求されており、これと共に工具材料は
熱伝導度の優れた高硬度、高靭性超硬合金が要求される
ようになって来た。特に熱伝導度は近年の工具材料には
不可欠の要件として、これが悪くなると工具先端にかか
る温度差によって熱歪、熱亀裂が生じその寿命を著しく
悪化すると云われている。
圧（以下、HIPと略記する。）処理することが行われて
いるが、近年、高速切削や難削材の切削などの苛酷な条
件下での切削が要求されており、これと共に工具材料は
熱伝導度の優れた高硬度、高靭性超硬合金が要求される
ようになって来た。特に熱伝導度は近年の工具材料には
不可欠の要件として、これが悪くなると工具先端にかか
る温度差によって熱歪、熱亀裂が生じその寿命を著しく
悪化すると云われている。
そこで、かかる熱伝導度を高めるべく種々の手段が考え
られて来たが、そのためにはCo量を下げ、かつ微量添加
元素を減らすことがもっとも望ましい方法である。
られて来たが、そのためにはCo量を下げ、かつ微量添加
元素を減らすことがもっとも望ましい方法である。
一方、熱伝導度と共に高硬度、高靭性を得ることも重要
であり、このためにはWCの微粒化の方向が望ましく、従
って前述の熱伝導度を高め、高硬度，高靭性の特性を確
保しようとすれば、従来より微粒ものを使用し、かつそ
のために生じる熱伝導度の低下を抑えるためにCo量を極
端に下げる必要がある。
であり、このためにはWCの微粒化の方向が望ましく、従
って前述の熱伝導度を高め、高硬度，高靭性の特性を確
保しようとすれば、従来より微粒ものを使用し、かつそ
のために生じる熱伝導度の低下を抑えるためにCo量を極
端に下げる必要がある。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前述したようにCo量が３％以下では焼結
性の面で問題が起る。
性の面で問題が起る。
また現状においては一般的に前記の如くHIP処理を行な
っているが、このような方法では、ポア中にCoが流出
し、不均一組織が多くなり、工具材料の寿命を悪化させ
ることや品質の安定性を欠く問題がある。
っているが、このような方法では、ポア中にCoが流出
し、不均一組織が多くなり、工具材料の寿命を悪化させ
ることや品質の安定性を欠く問題がある。
本発明は叙上の如き実状に対処し、微量元素の添加及び
HIP,焼結の併用に着目して方法の改善を図り、もって前
記従来の問題を解消し熱伝導度のすぐれた高硬度、高靭
性超硬合金を提供することを目的とするものである。
HIP,焼結の併用に着目して方法の改善を図り、もって前
記従来の問題を解消し熱伝導度のすぐれた高硬度、高靭
性超硬合金を提供することを目的とするものである。
（問題点を解決するための手段） しかして上記目的に適合する本発明方法の特徴とすると
ころは先ず、以下の組成の超硬合金粉末を原料とするこ
とからなる。
ころは先ず、以下の組成の超硬合金粉末を原料とするこ
とからなる。
（イ）WCの粒子径0.5μ以下の超微粒子を用いる。
（ロ）Coを粒子径の0.5〜５μでその量を0.5〜3wt％に
抑える。
抑える。
（ハ）さらにVC,Cr3C2,TaC,HfC,ZrCから選ばれた粒子径
0.5〜２μの粉末を少なくとも１種以上、0.2〜2.0wt％
添加する。
0.5〜２μの粉末を少なくとも１種以上、0.2〜2.0wt％
添加する。
そして、次に上記超硬合金粉末にバインダーを混合し、
成形、次いで脱バインダー処理を施した後、真空炉にて
真空中（１×10〜１×10-5 Torr）で1300〜1600℃、15〜
90分保持して高温焼結を行ない、引続きそのまま温度は
常温まで下げずに保持して直ちに同一炉にてArあるいは
N2ガスを圧力媒体として30〜500kg/cm2の圧力で15〜90
分加圧保持し、低圧HIP処理（温度1200〜1600℃）を施
し、その後、常温にすることなく再度真空中（１×10〜
１×10-5 Torr）にて1300〜1600℃の温度下、再焼結を行
なうことにある。
成形、次いで脱バインダー処理を施した後、真空炉にて
真空中（１×10〜１×10-5 Torr）で1300〜1600℃、15〜
90分保持して高温焼結を行ない、引続きそのまま温度は
常温まで下げずに保持して直ちに同一炉にてArあるいは
N2ガスを圧力媒体として30〜500kg/cm2の圧力で15〜90
分加圧保持し、低圧HIP処理（温度1200〜1600℃）を施
し、その後、常温にすることなく再度真空中（１×10〜
１×10-5 Torr）にて1300〜1600℃の温度下、再焼結を行
なうことにある。
ここで前記WCの粒子径を0.5μ以下の超微粒子としたこ
とは高硬度、高靭性の特性を向上させるためであり、Co
量を少なくしたことは熱伝導度を下げるためである。ま
た前記VC,Cr3C2,TaC,HfC,ZrCを添加することはWCの粒成
長を抑えるためで、特にVCは粒成長抑制の効果が大であ
り、微量添加することは頗る好適である。
とは高硬度、高靭性の特性を向上させるためであり、Co
量を少なくしたことは熱伝導度を下げるためである。ま
た前記VC,Cr3C2,TaC,HfC,ZrCを添加することはWCの粒成
長を抑えるためで、特にVCは粒成長抑制の効果が大であ
り、微量添加することは頗る好適である。
そして、所定の超硬合金粉末にバインダー混合、成形、
脱バインダー処理と、その後の真空中の高温焼結、低圧
HIP処理、再焼結を行なうことは不均一組織を解消し、
健全組織および工具材料に有効な材質特性を得るのに有
効な手段である。
脱バインダー処理と、その後の真空中の高温焼結、低圧
HIP処理、再焼結を行なうことは不均一組織を解消し、
健全組織および工具材料に有効な材質特性を得るのに有
効な手段である。
（作 用） 以上の如き本発明の方法によればCo量を0.5〜3.0％と低
くしたことによりCo量が４％以上では熱伝導率が0.17Ca
l/℃.cm以下となり熱伝導度の悪化が見られるのが0.20C
al/℃.cm以上と改善される。
くしたことによりCo量が４％以上では熱伝導率が0.17Ca
l/℃.cm以下となり熱伝導度の悪化が見られるのが0.20C
al/℃.cm以上と改善される。
しかし靭性がCo量の減少と共に低下してゆく傾向にある
が、前記0.5μ以下の超微粒子のWCを使用することによ
り靭性の改善が達成され、更に高い硬度が得られる。
が、前記0.5μ以下の超微粒子のWCを使用することによ
り靭性の改善が達成され、更に高い硬度が得られる。
しかも30〜500kg/cm2の低圧焼結（低圧HIP）によって従
来高圧HIP処理で認められたCo流出等に起因する靭性の
低下がなくなり、内部に存在するポアも完全に削滅され
る。
来高圧HIP処理で認められたCo流出等に起因する靭性の
低下がなくなり、内部に存在するポアも完全に削滅され
る。
なお、Co量の少ないものはHIP処理後の再焼結を行なう
ことにより組織が均一になり抗折力、硬度の改善も図ら
れる。
ことにより組織が均一になり抗折力、硬度の改善も図ら
れる。
（実施例） 以下、更に本発明の実施例を述べる。
第１表は本発明方法による場合、第２表及び第３表は夫
々比較対照例で、第２表は従来の製造方法による超硬合
金の組成、材質特性を示しCo量は４％以上である。又第
３表は超微粒子を使用し、Co量を３％以下であるが従来
の高圧HIPを適用した場合の例である。
々比較対照例で、第２表は従来の製造方法による超硬合
金の組成、材質特性を示しCo量は４％以上である。又第
３表は超微粒子を使用し、Co量を３％以下であるが従来
の高圧HIPを適用した場合の例である。
なお、本発明方法による焼結、低圧HIP、再焼結の各条
件は下記の条件による。
件は下記の条件による。
（イ）焼結条件 1300〜1600℃、15〜90分保持 高真空（１×10〜１×10-5 Torr） （ロ）低圧HIP条件 1200〜1600℃、15〜90分保持 Ar又はN2低圧（30〜500kg/cm2） （ハ）再焼結条件 1300〜1600℃、15〜90分保持 高真空（１×10〜１×10-5 Torr） 又、本発明方法と従来方法における処理パターンを添付
図面に示す、第１図は本発明方法の処理パターン、第２
図は従来方法の処理パターンである。
図面に示す、第１図は本発明方法の処理パターン、第２
図は従来方法の処理パターンである。
上記各表において従来方法による比較例１（試料No.7〜
12）ではCo量が４％以上になると熱伝導率が0.18Cal/℃
・cm以下と低い値を示していることが理解され、また抗
折力もいずれも150kg/mm2以下となり靭性に劣っている
ことが理解される。
12）ではCo量が４％以上になると熱伝導率が0.18Cal/℃
・cm以下と低い値を示していることが理解され、また抗
折力もいずれも150kg/mm2以下となり靭性に劣っている
ことが理解される。
又、第３表の比較例２（試料No.13〜17）では超微粒子
を使用し、さらにCo量を３％以下と下げているため熱伝
導度、硬度が改善されているが、靭性の点では150kg/mm
2以下と劣っている。これは不均一組織が起因している
ものと推測される。
を使用し、さらにCo量を３％以下と下げているため熱伝
導度、硬度が改善されているが、靭性の点では150kg/mm
2以下と劣っている。これは不均一組織が起因している
ものと推測される。
これに対し試料No.1〜６は本発明方法で得られた超複合
金の組成と材質特性を示しているが、Co量が３％以下と
なっているため熱伝導率が0.20Ca1/℃・cm以上の値を示
し優れた熱伝導度を有していることが分かる。そして更
に高硬度および160kg/mm2以上の高い抗折力を示しおり
エンドミル，ドリル，チップ等の切削工具用超硬合金と
して有望であることが知見される。
金の組成と材質特性を示しているが、Co量が３％以下と
なっているため熱伝導率が0.20Ca1/℃・cm以上の値を示
し優れた熱伝導度を有していることが分かる。そして更
に高硬度および160kg/mm2以上の高い抗折力を示しおり
エンドミル，ドリル，チップ等の切削工具用超硬合金と
して有望であることが知見される。
（発明の効果） 本発明は以上のように粒径0.5μ以下のWC超微粒子を使
用し、Co量を0.5〜3wt％に押えた範囲でVC,Cr3C2,Tac,H
fC,Zrcの粉末を１種以上添加した超硬合金粉末を原料と
して、これにバインダーを混合，成形，脱バインダー処
理を行ない、その後、真空炉にて1300〜1500℃の範囲内
温度で高温焼結を行ないそのままの温度で低圧HIP処理
し、更に常温にすることなしに再度、真空中にて焼結を
行なって超硬合金を製造する方法であり、Co量を0.5〜
3.0％と下げることにより熱伝導度を改善することがで
きると共に0.5μ以下のWC超微粒子を使用することによ
って靭性の改善、さらに高い硬度を得ることができる。
しかもVCなどを添加することにより粒成長抑制の効果も
大でその後の処理を円滑となし、低圧HIPによって高圧H
IP処理時、認められたCo流出等に起因する靭性の低下を
解消し、内部に存在するポアを消失させ、更にHIP後の
再焼結により不均一組織を解消し抗折力、硬度の改善を
図り健全組織および工具材料に有効な材質特性を得るこ
とができるなど、種々の効果を奏し、かつ一連のこれら
各効果の相乗によって工具材料を対象とした超硬合金の
製造において熱伝導度の優れた高硬度、高靭性超硬合金
を得る顕著な効果を有する。
用し、Co量を0.5〜3wt％に押えた範囲でVC,Cr3C2,Tac,H
fC,Zrcの粉末を１種以上添加した超硬合金粉末を原料と
して、これにバインダーを混合，成形，脱バインダー処
理を行ない、その後、真空炉にて1300〜1500℃の範囲内
温度で高温焼結を行ないそのままの温度で低圧HIP処理
し、更に常温にすることなしに再度、真空中にて焼結を
行なって超硬合金を製造する方法であり、Co量を0.5〜
3.0％と下げることにより熱伝導度を改善することがで
きると共に0.5μ以下のWC超微粒子を使用することによ
って靭性の改善、さらに高い硬度を得ることができる。
しかもVCなどを添加することにより粒成長抑制の効果も
大でその後の処理を円滑となし、低圧HIPによって高圧H
IP処理時、認められたCo流出等に起因する靭性の低下を
解消し、内部に存在するポアを消失させ、更にHIP後の
再焼結により不均一組織を解消し抗折力、硬度の改善を
図り健全組織および工具材料に有効な材質特性を得るこ
とができるなど、種々の効果を奏し、かつ一連のこれら
各効果の相乗によって工具材料を対象とした超硬合金の
製造において熱伝導度の優れた高硬度、高靭性超硬合金
を得る顕著な効果を有する。
添付図面は超硬合金製造における各処理パターンを示
し、第１図は本発明方法の処理パターン、第２図は従来
方法の処理パターンである。
し、第１図は本発明方法の処理パターン、第２図は従来
方法の処理パターンである。
Claims (1)
- 【請求項１】WCの粒子径が0.5μ以下の超微粒子を使用
し、粒子径0.5〜５μのCo量を0.5〜3wt％に抑えた成分
範囲で、さらにVC,Cr3C2,TaC,HfC,ZrCから選ばれた粒子
径0.5〜２μの粉末を少なくとも１種、0.2〜2.0wt％添
加した超硬合金粉末を原料粉末として、これにバインダ
ーを混合し、成形、継いで脱バインダー処理を行なった
後、真空炉にて１×10〜１×10-5 Torrの真空中、1300〜
1600℃の温度で高温焼結を行ない、引続き、そのままの
温度を保持してArなどの不活性ガスを圧力媒体として30
〜500kg/cm2の圧力により熱間静水圧加圧処理を施し、
その後、常温にすることなく前記と略同じ条件で真空中
にて再焼結を行なうことを特徴とする熱伝導度の優れた
高硬度、高靭性超硬合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61227566A JPH076011B2 (ja) | 1986-09-25 | 1986-09-25 | 熱伝導度の優れた高硬度、高靭性超硬合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61227566A JPH076011B2 (ja) | 1986-09-25 | 1986-09-25 | 熱伝導度の優れた高硬度、高靭性超硬合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6383236A JPS6383236A (ja) | 1988-04-13 |
| JPH076011B2 true JPH076011B2 (ja) | 1995-01-25 |
Family
ID=16862922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61227566A Expired - Fee Related JPH076011B2 (ja) | 1986-09-25 | 1986-09-25 | 熱伝導度の優れた高硬度、高靭性超硬合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH076011B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101302374B1 (ko) * | 2010-11-22 | 2013-09-06 | 한국야금 주식회사 | 내마모성과 내치핑성이 우수한 초경합금 |
| CN105057673A (zh) * | 2015-07-27 | 2015-11-18 | 常州西利合金工具有限公司 | 一种高温导电专用硬质合金工具的加工方法 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6452043A (en) * | 1987-08-21 | 1989-02-28 | Nachi Fujikoshi Corp | Sintered hard alloy containing superfine grain of tungsten carbide |
| EP0559901B1 (en) * | 1991-09-02 | 1998-11-04 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Hard alloy and production thereof |
| SE514574C2 (sv) * | 1994-12-12 | 2001-03-12 | Sandvik Ab | Bindefasfria korrosionsbeständiga hårdmetaller för tribologiska tillämpningar |
| JP2007131505A (ja) * | 2005-11-14 | 2007-05-31 | Sanalloy Industry Co Ltd | 超高硬度焼結工具用の焼結素材およびその製造方法 |
| CN109852832A (zh) * | 2019-01-18 | 2019-06-07 | 株洲金佰利硬质合金有限公司 | 一种梯度硬质合金模压成型工艺 |
| DE102019110950A1 (de) | 2019-04-29 | 2020-10-29 | Kennametal Inc. | Hartmetallzusammensetzungen und deren Anwendungen |
| CN115041690B (zh) * | 2022-06-13 | 2023-08-04 | 中机新材料研究院(郑州)有限公司 | 一种刀具高速钢的制备方法及配套的雾化装置 |
| CN115491536A (zh) * | 2022-09-20 | 2022-12-20 | 重庆长安汽车股份有限公司 | 一种碳纳米管增强的硬质合金及其制备方法 |
-
1986
- 1986-09-25 JP JP61227566A patent/JPH076011B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101302374B1 (ko) * | 2010-11-22 | 2013-09-06 | 한국야금 주식회사 | 내마모성과 내치핑성이 우수한 초경합금 |
| CN105057673A (zh) * | 2015-07-27 | 2015-11-18 | 常州西利合金工具有限公司 | 一种高温导电专用硬质合金工具的加工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6383236A (ja) | 1988-04-13 |
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