JPH09111391A - 金型用超硬合金 - Google Patents
金型用超硬合金Info
- Publication number
- JPH09111391A JPH09111391A JP28923295A JP28923295A JPH09111391A JP H09111391 A JPH09111391 A JP H09111391A JP 28923295 A JP28923295 A JP 28923295A JP 28923295 A JP28923295 A JP 28923295A JP H09111391 A JPH09111391 A JP H09111391A
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- cemented carbide
- pulverized
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、超微粒子超硬合金の欠点である破
壊靭性値及び弾性係数を高めた超硬合金を提供すること
を目的とする。 【構成】 鉄族金属が３〜２５重量％、Ｃｒ、Ｖ、Ｔａ
またはそれらの化合物の群から選ばれた１種または２種
以上がその金属成分が０．１〜３重量％、Ｓｉ、Ｚｒ及
び／又はその化合物がその金属成分において０．１〜２
重量％、および残りが平均粒径０．０５〜１．０ミクロ
ンのＷＣと不可避不純物より構成する。
壊靭性値及び弾性係数を高めた超硬合金を提供すること
を目的とする。 【構成】 鉄族金属が３〜２５重量％、Ｃｒ、Ｖ、Ｔａ
またはそれらの化合物の群から選ばれた１種または２種
以上がその金属成分が０．１〜３重量％、Ｓｉ、Ｚｒ及
び／又はその化合物がその金属成分において０．１〜２
重量％、および残りが平均粒径０．０５〜１．０ミクロ
ンのＷＣと不可避不純物より構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は、半導体分野、エレク
トロニクス分野などに使用される金型に使用する超微粒
子超硬合金に関する。
トロニクス分野などに使用される金型に使用する超微粒
子超硬合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】平均粒径がサブミクロン以下のＷＣで構
成される超微粒子超硬合金は、従来の中粒、粗粒の超硬
合金と比較して抗折力及び硬度が飛躍的に高くなるた
め、小径ドリルや多ピンのリ−ドフレ−ム打抜き用パン
チなどに多用されている。（例として、特公平６−３５
６３８号公報） しかしながら、このように長所の多い超微粒子超硬合金
ではあるが、欠点としては、超微粒子超硬合金は従来の
中粒、粗粒合金と比較して破壊靱性値（以後、Ｋ1Cと略
記する。）及び弾性係数（以後、Ｅと略記する。）が低
いことである。Ｋ1Cが低いことはと合金部材の内部また
は表面に存在するまたは発生したクラックが成長し易い
ことを意味し、一旦クラックが成長し始めると急激に破
壊まで至る可能性が高い。
成される超微粒子超硬合金は、従来の中粒、粗粒の超硬
合金と比較して抗折力及び硬度が飛躍的に高くなるた
め、小径ドリルや多ピンのリ−ドフレ−ム打抜き用パン
チなどに多用されている。（例として、特公平６−３５
６３８号公報） しかしながら、このように長所の多い超微粒子超硬合金
ではあるが、欠点としては、超微粒子超硬合金は従来の
中粒、粗粒合金と比較して破壊靱性値（以後、Ｋ1Cと略
記する。）及び弾性係数（以後、Ｅと略記する。）が低
いことである。Ｋ1Cが低いことはと合金部材の内部また
は表面に存在するまたは発生したクラックが成長し易い
ことを意味し、一旦クラックが成長し始めると急激に破
壊まで至る可能性が高い。
【０００３】超微粒子超硬合金はＷＣ粒子の粒径が小さ
いために総表面積が大きくなり、従って平均結合層厚み
（以下、ＭＦＰと略記する。）が薄くなり、その結果ク
ラックの進展を阻止できなくなり、Ｋ1Cが低くなる。Ｅ
に関しては、超硬合金においてＥを決定する第一因子は
結合金属の量である。超微粒子合金は前述したように、
ＷＣの総表面積が大きいため、その表面に見合う必要結
合金属量が必然的に多くなり、結果としてＥが低下する
ことになる。Ｅが低いと座屈による破壊や寸法精度不良
が発生することになる。
いために総表面積が大きくなり、従って平均結合層厚み
（以下、ＭＦＰと略記する。）が薄くなり、その結果ク
ラックの進展を阻止できなくなり、Ｋ1Cが低くなる。Ｅ
に関しては、超硬合金においてＥを決定する第一因子は
結合金属の量である。超微粒子合金は前述したように、
ＷＣの総表面積が大きいため、その表面に見合う必要結
合金属量が必然的に多くなり、結果としてＥが低下する
ことになる。Ｅが低いと座屈による破壊や寸法精度不良
が発生することになる。
【０００４】
【本発明の目的】本願発明は、上記の超微粒子合金の欠
点であるＫ1C及びＥが低いことを改善し、衝撃的な力が
作用する打ち抜き型に使用できる超微粒子な超硬合金を
提供することを目的とする。
点であるＫ1C及びＥが低いことを改善し、衝撃的な力が
作用する打ち抜き型に使用できる超微粒子な超硬合金を
提供することを目的とする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記の様にＫ1Cを高め
るには金属結合量を多くすること、Ｅを高めるには金属
結合量を少くすることが必要である。従って、双方を改
善することは単に組成を変更することだけでは達成でき
ないため、以下の手法が挙げられる。 （１）ＷＣと結合金属との濡れ性を改善して必要Ｆｅ族
金属量を低減させる。 （２）外部から強制的に燒結を進行させる手段を用いて
Ｆｅ族金属量を低減する。 （３）結合金属を高合金化して強度を改善してＥを高め
る。 （４）ＷＣの形状を調整して局所的な応力集中を回避す
る。 （５）微量添加物を用いる。
るには金属結合量を多くすること、Ｅを高めるには金属
結合量を少くすることが必要である。従って、双方を改
善することは単に組成を変更することだけでは達成でき
ないため、以下の手法が挙げられる。 （１）ＷＣと結合金属との濡れ性を改善して必要Ｆｅ族
金属量を低減させる。 （２）外部から強制的に燒結を進行させる手段を用いて
Ｆｅ族金属量を低減する。 （３）結合金属を高合金化して強度を改善してＥを高め
る。 （４）ＷＣの形状を調整して局所的な応力集中を回避す
る。 （５）微量添加物を用いる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、（５）に
ついて様々な添加物について検討した結果、Ｓｉ化合
物、Ｚｒ化合物について顕著な効果を見出した。すなわ
ちＳｉ、Ｚｒ化合物は、（Ａ）同一ＷＣ粒径、同一結合
相量で硬度を高め、（Ｂ）同一ＷＣ粒径、同一結合相量
でＥを高め、（Ｃ）添加による抗折力の低下が少く、
（Ｄ）高温硬度、高温強度を高める、等の顕著な効果が
ある。
ついて様々な添加物について検討した結果、Ｓｉ化合
物、Ｚｒ化合物について顕著な効果を見出した。すなわ
ちＳｉ、Ｚｒ化合物は、（Ａ）同一ＷＣ粒径、同一結合
相量で硬度を高め、（Ｂ）同一ＷＣ粒径、同一結合相量
でＥを高め、（Ｃ）添加による抗折力の低下が少く、
（Ｄ）高温硬度、高温強度を高める、等の顕著な効果が
ある。
【０００７】
【作用】以下、数値限定した理由について説明する。本
願発明において、鉄族金属の含有量は３〜２５重量％と
する。３％未満では靱性が不足し、２５％を越えると強
度、硬さが不足し共に当該分野での適用には不適であ
る。鉄族金属としては、勿論Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅを意味
し、通常はＣｏが用いられる。その理由は靱性と強度の
バランスが実用に適するからである。Ｎｉは耐蝕、非磁
性が要求される場合に多く用いられる。ＣｏとＮｉの合
金とすることも勿論可能である。耐蝕、耐酸化および高
温強度のバランスのとれた合金が得られる。Ｆｅも時に
は使用して良い。Ｆｅ基合金多様性に富み目的に沿った
合金を得やすい。Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅの合金も可能であ
る。
願発明において、鉄族金属の含有量は３〜２５重量％と
する。３％未満では靱性が不足し、２５％を越えると強
度、硬さが不足し共に当該分野での適用には不適であ
る。鉄族金属としては、勿論Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅを意味
し、通常はＣｏが用いられる。その理由は靱性と強度の
バランスが実用に適するからである。Ｎｉは耐蝕、非磁
性が要求される場合に多く用いられる。ＣｏとＮｉの合
金とすることも勿論可能である。耐蝕、耐酸化および高
温強度のバランスのとれた合金が得られる。Ｆｅも時に
は使用して良い。Ｆｅ基合金多様性に富み目的に沿った
合金を得やすい。Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅの合金も可能であ
る。
【０００８】Ｃｒ、Ｖ、Ｔａ、Ｍｏは粒成長抑制剤とし
て添加される。これらの元素は基本的には金属結合相に
溶けこむことでＷＣが結合相へ固溶するのを阻止し、結
果として燒結中にＷＣが粒成長をするのを抑止する。従
って、燒結過程中に当該元素が結合相中に溶込むことが
要件で、そのため当該元素を含んだ化合物でも良い。こ
の場合金属成分として０．１〜３重量％の範囲で添加す
る。０．１未満では粒成長抑制の効果が不十分であり、
３％を越えると靱性が低下し、いずれの場合も実用上か
ら不適である。Ｃｒ、Ｖ、Ｔａの群のうち２種以上の複
数添加も勿論可能である。この場合当該元素の合計量が
請求範囲内であることが上記と同様の理由で望ましい。
て添加される。これらの元素は基本的には金属結合相に
溶けこむことでＷＣが結合相へ固溶するのを阻止し、結
果として燒結中にＷＣが粒成長をするのを抑止する。従
って、燒結過程中に当該元素が結合相中に溶込むことが
要件で、そのため当該元素を含んだ化合物でも良い。こ
の場合金属成分として０．１〜３重量％の範囲で添加す
る。０．１未満では粒成長抑制の効果が不十分であり、
３％を越えると靱性が低下し、いずれの場合も実用上か
ら不適である。Ｃｒ、Ｖ、Ｔａの群のうち２種以上の複
数添加も勿論可能である。この場合当該元素の合計量が
請求範囲内であることが上記と同様の理由で望ましい。
【０００９】ＷＣの平均粒径は、０．０５ミクロン〜
１．０ミクロンとする。０．０５ミクロン未満は本発明
の出願時点の技術では製造が困難であるので除いた。
１．０ミクロンを越えると超微粒超硬としての性質が消
失するので本発明の目的に反する。Ｓｉ、Ｚｒ化合物は
ＷＣの一部を置換するかたちで添加し、その量は合金全
体に対して０．２〜３重量％の範囲とする。０．２％未
満では添加の効果が不明瞭で３％を越えると靱性が低下
しいずれも本発明の主旨に反する。化合物としては炭化
物、炭窒化物、窒化物等で同様の効果が得られる。
１．０ミクロンとする。０．０５ミクロン未満は本発明
の出願時点の技術では製造が困難であるので除いた。
１．０ミクロンを越えると超微粒超硬としての性質が消
失するので本発明の目的に反する。Ｓｉ、Ｚｒ化合物は
ＷＣの一部を置換するかたちで添加し、その量は合金全
体に対して０．２〜３重量％の範囲とする。０．２％未
満では添加の効果が不明瞭で３％を越えると靱性が低下
しいずれも本発明の主旨に反する。化合物としては炭化
物、炭窒化物、窒化物等で同様の効果が得られる。
【００１０】
【実施例】市販のＷＣ粉末（平均粒径０．５、０．８μ
ｍ）、Ｃｏ粉末（同１μｍ）、Ｎｉ粉末（同１μｍ）、
Ｆｅ粉末（同０．６μｍ）、ＳｉＣ粉末（同１μｍ）、
ＳｉＮ粉末（同１μｍ）、ＭｏＣ粉末（同１．２μ
ｍ）、ＴａＣ粉末（同１．２μｍ）を用いて、表１に示
す所定の比に配合し、混合後、乾燥し、プレス成型し
た。尚、Ｖ、Ｃｒ等の粒抑制剤はＷＣ粉末製造時に添加
して製作した。
ｍ）、Ｃｏ粉末（同１μｍ）、Ｎｉ粉末（同１μｍ）、
Ｆｅ粉末（同０．６μｍ）、ＳｉＣ粉末（同１μｍ）、
ＳｉＮ粉末（同１μｍ）、ＭｏＣ粉末（同１．２μ
ｍ）、ＴａＣ粉末（同１．２μｍ）を用いて、表１に示
す所定の比に配合し、混合後、乾燥し、プレス成型し
た。尚、Ｖ、Ｃｒ等の粒抑制剤はＷＣ粉末製造時に添加
して製作した。
【００１１】
【表１】
【００１２】それらを、所定温度で燒結後各物性を測定
した結果を表２に示す。
した結果を表２に示す。
【００１３】
【表２】
【００１４】表１、２より、高いヤング率を得ると同時
に、抗折力を高めた超微粒子超硬合金が得られた。これ
らの合金より、番号２、８、１２及び１５、比較例より
１９を用いて、打抜き加工用パンチとダイを試作し折損
頻度、耐摩耗性を調査した。耐摩耗性は折損しない場合
の打ち抜きショット回数の多少、折損頻度は剛性の低下
や作業部位の摩滅のためパンチの軸がずれたり摩擦抵抗
が増えたりするなどにより増加するため、本発明の信頼
性評価の目安とした。その結果、本発明例２、８のＳｉ
化合物を添加した場合では、打ち抜きショット数（X100
万回）は２０程度であり、折損頻度（ケ／100,000ショッ
ト）は４程度であった。またＺｒ化合物を添加した本発
明例１２、１５では、同様に２２、５程度であった。更
に、比較例１９では、同様に１７、８程度であった。
に、抗折力を高めた超微粒子超硬合金が得られた。これ
らの合金より、番号２、８、１２及び１５、比較例より
１９を用いて、打抜き加工用パンチとダイを試作し折損
頻度、耐摩耗性を調査した。耐摩耗性は折損しない場合
の打ち抜きショット回数の多少、折損頻度は剛性の低下
や作業部位の摩滅のためパンチの軸がずれたり摩擦抵抗
が増えたりするなどにより増加するため、本発明の信頼
性評価の目安とした。その結果、本発明例２、８のＳｉ
化合物を添加した場合では、打ち抜きショット数（X100
万回）は２０程度であり、折損頻度（ケ／100,000ショッ
ト）は４程度であった。またＺｒ化合物を添加した本発
明例１２、１５では、同様に２２、５程度であった。更
に、比較例１９では、同様に１７、８程度であった。
【００１５】
【発明の効果】以上のように、他炭化物を添加すること
により、高いヤング率と抗折力を高めた超微粒子超硬合
を得ることが出来、これらの超硬合金は、打ち抜き等の
型材として使用した場合には、耐摩耗性、高精度な加工
に優れたものとなる。
により、高いヤング率と抗折力を高めた超微粒子超硬合
を得ることが出来、これらの超硬合金は、打ち抜き等の
型材として使用した場合には、耐摩耗性、高精度な加工
に優れたものとなる。
Claims (4)
- 【請求項１】 鉄族金属が３〜２５重量％，Ｃｒ，Ｖ，
Ｔａまたはそれらの化合物の群から選ばれた１種または
２種以上がその当該金属成分が０．１〜３重量％，Ｓｉ
及び／又はその化合物がその当該Ｓｉ成分が０．１〜２
重量％，および残りが平均粒径０．０５ミクロンから
１．０ミクロンのＷＣと不可避不純物よりなる金型用超
硬合金。 - 【請求項２】 請求項１記載の金型用超硬合金におい
て、Ｓｉ及び／またはその化合物の一部または全部をＺ
ｒに置換し、その金属成分において０．１〜２重量％と
したことを特徴とする金型用超硬合金。 - 【請求項３】 請求項１〜２記載の金型用超硬合金にお
いて、ＳｉＣの一部または全部をＳｉＮで置換えたこと
を特徴とする金型用超硬合金。 - 【請求項４】 請求項１〜３記載の金型用超硬合金にお
いて、Ｃｒの一部または全部をもＭｏで置換えたことを
特徴とする金型用超硬合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28923295A JPH09111391A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 金型用超硬合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28923295A JPH09111391A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 金型用超硬合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09111391A true JPH09111391A (ja) | 1997-04-28 |
Family
ID=17740501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28923295A Withdrawn JPH09111391A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 金型用超硬合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09111391A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001514326A (ja) * | 1997-08-27 | 2001-09-11 | ケンナメタル インコーポレイテッド | 改善された塑性を有するバインダを有するサーメット、同製造方法及び同使用 |
| JP2002302731A (ja) * | 2001-02-08 | 2002-10-18 | Sandvik Ab | 超硬合金シールリング |
| WO2003010350A1 (en) * | 2001-07-23 | 2003-02-06 | Kennametal Inc. | Fine grained sintered cemented carbide, process for manufacturing and use thereof |
| WO2005033348A3 (en) * | 2003-10-03 | 2006-01-19 | Kennametal Inc | Electric discharge machinable cemented carbide body |
| JP2013508546A (ja) * | 2009-11-13 | 2013-03-07 | エレメント、シックス、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツング | 超硬合金およびその製造方法 |
| CN106119656A (zh) * | 2016-08-11 | 2016-11-16 | 宁波市鄞州亚大汽车管件有限公司 | 一种刹车系统环眼接头 |
| CN114045423A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-02-15 | 河北鑫泰轴承锻造有限公司 | 一种热作合金锻造模具及其制造方法 |
| US11821062B2 (en) | 2019-04-29 | 2023-11-21 | Kennametal Inc. | Cemented carbide compositions and applications thereof |
-
1995
- 1995-10-11 JP JP28923295A patent/JPH09111391A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001514326A (ja) * | 1997-08-27 | 2001-09-11 | ケンナメタル インコーポレイテッド | 改善された塑性を有するバインダを有するサーメット、同製造方法及び同使用 |
| JP2002302731A (ja) * | 2001-02-08 | 2002-10-18 | Sandvik Ab | 超硬合金シールリング |
| JP4584530B2 (ja) * | 2001-02-08 | 2010-11-24 | サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ | 超硬合金シールリング |
| WO2003010350A1 (en) * | 2001-07-23 | 2003-02-06 | Kennametal Inc. | Fine grained sintered cemented carbide, process for manufacturing and use thereof |
| WO2005033348A3 (en) * | 2003-10-03 | 2006-01-19 | Kennametal Inc | Electric discharge machinable cemented carbide body |
| JP2013508546A (ja) * | 2009-11-13 | 2013-03-07 | エレメント、シックス、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツング | 超硬合金およびその製造方法 |
| CN106119656A (zh) * | 2016-08-11 | 2016-11-16 | 宁波市鄞州亚大汽车管件有限公司 | 一种刹车系统环眼接头 |
| US11821062B2 (en) | 2019-04-29 | 2023-11-21 | Kennametal Inc. | Cemented carbide compositions and applications thereof |
| CN114045423A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-02-15 | 河北鑫泰轴承锻造有限公司 | 一种热作合金锻造模具及其制造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060712 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20060810 |