JPH10273701A - 高強度を有する炭化タングステン基超硬合金の製造方法 - Google Patents
高強度を有する炭化タングステン基超硬合金の製造方法Info
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- JPH10273701A JPH10273701A JP8347445A JP34744596A JPH10273701A JP H10273701 A JPH10273701 A JP H10273701A JP 8347445 A JP8347445 A JP 8347445A JP 34744596 A JP34744596 A JP 34744596A JP H10273701 A JPH10273701 A JP H10273701A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 高強度を有するＷＣ基超硬合金を製造する。
【解決手段】 金属Ｗ粉末、酸化コバルト粉末、炭素粉
末、ＴｉＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＺｒＣ粉末、ＮｂＣ粉
末、Ｃｒ3Ｃ2粉末、Ｃｒ2Ｏ3粉末、ＶＣ粉末、Ｖ2Ｏ5粉
末を用い、これら原料粉末を混合した後、還元性または
不活性ガス雰囲気中で還元処理して、ＷＣ粉末の表面
に、Ｃｏ層またはＣｏ基合金層が全面的または部分的に
融着した構造のＷＣ／Ｃｏ複合粉末またはＷＣ／Ｃｏ基
合金複合粉末を形成し、これから通常の粉末冶金法にて
ＷＣ基超硬合金を製造する。
末、ＴｉＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＺｒＣ粉末、ＮｂＣ粉
末、Ｃｒ3Ｃ2粉末、Ｃｒ2Ｏ3粉末、ＶＣ粉末、Ｖ2Ｏ5粉
末を用い、これら原料粉末を混合した後、還元性または
不活性ガス雰囲気中で還元処理して、ＷＣ粉末の表面
に、Ｃｏ層またはＣｏ基合金層が全面的または部分的に
融着した構造のＷＣ／Ｃｏ複合粉末またはＷＣ／Ｃｏ基
合金複合粉末を形成し、これから通常の粉末冶金法にて
ＷＣ基超硬合金を製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、結合相形成成分
としてのＣｏが組織全体に亘って分散性よく分布し、こ
れによって高強度を具備するようになる炭化タングステ
ン基超硬合金（以下、超硬合金と云う）の製造方法に関
するものである。
としてのＣｏが組織全体に亘って分散性よく分布し、こ
れによって高強度を具備するようになる炭化タングステ
ン基超硬合金（以下、超硬合金と云う）の製造方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般に、超硬合金が、基本的に原
料粉末として、所定の粒度を有する炭化タングステン
（以下、ＷＣで示す）粉末およびＣｏ粉末を用い、さら
に必要に応じてＣｒおよびＶの炭化物（以下、それぞれ
Ｃｒ3 Ｃ2 およびＶＣで示す）粉末および酸化物（以
下、それぞれＣｒ2 Ｏ3 およびＶ2 Ｏ5 で示す）粉末、
並びに耐熱性炭化物粉末としてのＴｉ、Ｔａ、Ｚｒおよ
びＮｂの炭化物（以下、それぞれＴｉＣ、ＴａＣ、Ｚｒ
Ｃ、およびＮｂＣで示す）粉末を用い、これら原料粉末
を所定の配合組成に配合し、混合した後、通常の粉末冶
金法にて焼結することにより製造され、この結果の超硬
合金が、重量％で（以下、％は重量％を示す）、 Ｃｏ：２〜２０％、 を含有し、さらに必要に応じて、 （ａ） Ｃｒおよび／またはＶ：０．１〜２％、 （ｂ） ＴｉＣ、ＴａＣ、ＺｒＣ、およびＮｂＣのうち
の１種または２種以上からなる耐熱性炭化物：０．１〜
２％、以上（ａ）および（ｂ）のいずれか、または両方
を含有し、残りが分散相形成成分としてのＷＣと不可避
不純物からなる組成を有し、かつこれの結合相が、Ｃ
ｏ、あるいはＣｒおよび／またはＶを固溶含有したＣｏ
基合金、Ｃｏの素地に上記耐熱性炭化物が分散分布した
した組織を有するＣｏ基合金、またはＣｒおよび／また
はＶを固溶含有したＣｏ基合金の素地に上記耐熱性炭化
物が分散分布したした組織を有するＣｏ基合金からなる
ことも広く知られており、また、これらの超硬合金が切
削工具や耐摩耗工具などとして実用に供されていること
も良く知られるところである。
料粉末として、所定の粒度を有する炭化タングステン
（以下、ＷＣで示す）粉末およびＣｏ粉末を用い、さら
に必要に応じてＣｒおよびＶの炭化物（以下、それぞれ
Ｃｒ3 Ｃ2 およびＶＣで示す）粉末および酸化物（以
下、それぞれＣｒ2 Ｏ3 およびＶ2 Ｏ5 で示す）粉末、
並びに耐熱性炭化物粉末としてのＴｉ、Ｔａ、Ｚｒおよ
びＮｂの炭化物（以下、それぞれＴｉＣ、ＴａＣ、Ｚｒ
Ｃ、およびＮｂＣで示す）粉末を用い、これら原料粉末
を所定の配合組成に配合し、混合した後、通常の粉末冶
金法にて焼結することにより製造され、この結果の超硬
合金が、重量％で（以下、％は重量％を示す）、 Ｃｏ：２〜２０％、 を含有し、さらに必要に応じて、 （ａ） Ｃｒおよび／またはＶ：０．１〜２％、 （ｂ） ＴｉＣ、ＴａＣ、ＺｒＣ、およびＮｂＣのうち
の１種または２種以上からなる耐熱性炭化物：０．１〜
２％、以上（ａ）および（ｂ）のいずれか、または両方
を含有し、残りが分散相形成成分としてのＷＣと不可避
不純物からなる組成を有し、かつこれの結合相が、Ｃ
ｏ、あるいはＣｒおよび／またはＶを固溶含有したＣｏ
基合金、Ｃｏの素地に上記耐熱性炭化物が分散分布した
した組織を有するＣｏ基合金、またはＣｒおよび／また
はＶを固溶含有したＣｏ基合金の素地に上記耐熱性炭化
物が分散分布したした組織を有するＣｏ基合金からなる
ことも広く知られており、また、これらの超硬合金が切
削工具や耐摩耗工具などとして実用に供されていること
も良く知られるところである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
や塑性加工などの高速化および高精密化はめざましく、
これに伴い、これらに用いられる超硬合金製の切削工具
や耐摩耗工具などには、一段の強度向上が求められてい
るのが現状である。
や塑性加工などの高速化および高精密化はめざましく、
これに伴い、これらに用いられる超硬合金製の切削工具
や耐摩耗工具などには、一段の強度向上が求められてい
るのが現状である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、高強度を有する超硬合金を製造
すべく、特に上記の従来超硬合金の製造に着目し研究を
行った結果、上記の従来超硬合金の製造における基本的
にＷＣ粉末とＣｏ粉末からなる混合粉末に代わって、予
め所定の割合に配合した、１〜５μｍの平均粒径を有す
る金属タングステン（以下、Ｗで示す）粉末と、いずれ
も０．１〜１μｍの平均粒径を有するが、前記Ｗ粉末の
平均粒径に比して相対的に細粒の、酸化コバルト（以
下、ＣｏxＯy で示す）粉末と炭素（Ｃ）粉末、さらに
必要に応じて（ａ）上記の耐熱性炭化物粉末のうちの１
種または２種以上、並びに（ｂ）Ｃｒ3 Ｃ2 粉末、ＶＣ
粉末、Ｃｒ2 Ｏ3 粉末、およびＶ2 Ｏ5 粉末のうちの１
種または２種以上、これら（ａ）および（ｂ）のうちの
いずれか、あるいは両方からなる混合粉末に還元性また
は不活性ガス雰囲気中で還元処理を施すことにより得ら
れたＷＣ／Ｃｏ複合粉末およびＷＣ／Ｃｏ基合金複合粉
末、すなわちＷＣ粉末の表面に、Ｃｏ層、あるいはＣｏ
の素地に上記耐熱性炭化物が分散分布したした組織を有
するＣｏ基合金層、Ｃｒおよび／またはＶを固溶含有し
たＣｏ基合金層、またはＣｒおよび／またはＶを固溶含
有したＣｏ基合金の素地に上記耐熱性炭化物が分散分布
した組織を有するＣｏ基合金層が全面的または部分的に
融着してなるＷＣ／Ｃｏ複合粉末およびＷＣ／Ｃｏ基合
金複合粉末を原料粉末として用い、これら原料粉末から
通常の粉末冶金法にて焼結して超硬合金を製造すると、
製造された超硬合金は、特に結合相形成成分としてのＣ
ｏが組織全体に亘って分散性よく分布するようになるこ
とから、上記の従来方法によって製造された超硬合金に
比して一段と高強度を具備するようになるという研究結
果を得たのである。
上述のような観点から、高強度を有する超硬合金を製造
すべく、特に上記の従来超硬合金の製造に着目し研究を
行った結果、上記の従来超硬合金の製造における基本的
にＷＣ粉末とＣｏ粉末からなる混合粉末に代わって、予
め所定の割合に配合した、１〜５μｍの平均粒径を有す
る金属タングステン（以下、Ｗで示す）粉末と、いずれ
も０．１〜１μｍの平均粒径を有するが、前記Ｗ粉末の
平均粒径に比して相対的に細粒の、酸化コバルト（以
下、ＣｏxＯy で示す）粉末と炭素（Ｃ）粉末、さらに
必要に応じて（ａ）上記の耐熱性炭化物粉末のうちの１
種または２種以上、並びに（ｂ）Ｃｒ3 Ｃ2 粉末、ＶＣ
粉末、Ｃｒ2 Ｏ3 粉末、およびＶ2 Ｏ5 粉末のうちの１
種または２種以上、これら（ａ）および（ｂ）のうちの
いずれか、あるいは両方からなる混合粉末に還元性また
は不活性ガス雰囲気中で還元処理を施すことにより得ら
れたＷＣ／Ｃｏ複合粉末およびＷＣ／Ｃｏ基合金複合粉
末、すなわちＷＣ粉末の表面に、Ｃｏ層、あるいはＣｏ
の素地に上記耐熱性炭化物が分散分布したした組織を有
するＣｏ基合金層、Ｃｒおよび／またはＶを固溶含有し
たＣｏ基合金層、またはＣｒおよび／またはＶを固溶含
有したＣｏ基合金の素地に上記耐熱性炭化物が分散分布
した組織を有するＣｏ基合金層が全面的または部分的に
融着してなるＷＣ／Ｃｏ複合粉末およびＷＣ／Ｃｏ基合
金複合粉末を原料粉末として用い、これら原料粉末から
通常の粉末冶金法にて焼結して超硬合金を製造すると、
製造された超硬合金は、特に結合相形成成分としてのＣ
ｏが組織全体に亘って分散性よく分布するようになるこ
とから、上記の従来方法によって製造された超硬合金に
比して一段と高強度を具備するようになるという研究結
果を得たのである。
【０００５】この発明は、上記の研究結果に基づいてな
されたものであって、原料粉末として、１〜５μｍの平
均粒径を有するＷ粉末、いずれも０．１〜１μｍの平均
粒径を有するが、前記Ｗ粉末の平均粒径に比して相対的
に細粒の、Ｃｏx Ｏy 粉末および炭素粉末、さらに必要
に応じてＴｉＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＺｒＣ粉末、および
ＮｂＣ粉末のうちの１種または２種以上からなる耐熱性
炭化物粉末、並びにＣｒ3 Ｃ2 粉末、Ｃｒ2 Ｏ3 粉末、
ＶＣ粉末、およびＶ2 Ｏ5 のうちの１種または２種以上
を用い、これら原料粉末を、（ａ） Ｃｏx Ｏy 粉末：
６〜２５％、炭素粉末：０．５〜４％、Ｗ粉末：残り、
からなる配合組成、（ｂ） Ｃｏx Ｏy 粉末：６〜２５
％、炭素粉末：０．５〜４％、ＴｉＣ粉末、ＴａＣ粉
末、ＺｒＣ粉末、およびＮｂＣ粉末のうちの１種または
２種以上からなる耐熱性炭化物粉末：０．１〜２％、Ｗ
粉末：残り、からなる配合組成、（ｃ） Ｃｏx Ｏy 粉
末：６〜２５％、炭素粉末：０．５〜４％、Ｃｒ3 Ｃ2
粉末、Ｃｒ2 Ｏ3 粉末、ＶＣ粉末、およびＶ2 Ｏ5 粉末
のうちの１種または２種以上：０．１〜２．５％、Ｗ粉
末：残り、からなる配合組成、（ｄ） Ｃｏx Ｏy 粉
末：６〜２５％、炭素粉末：０．５〜４％、ＴｉＣ粉
末、ＴａＣ粉末、ＺｒＣ粉末、およびＮｂＣ粉末のうち
の１種または２種以上からなる耐熱性炭化物粉末：０．
１〜２％、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末、Ｃｒ2 Ｏ3 粉末、ＶＣ粉
末、およびＶ2 Ｏ5 粉末のうちの１種または２種以上：
０．１〜２．５％、Ｗ粉末：残り、からなる配合組成、
以上（ａ）〜（ｄ）のいずれかの配合組成に配合し、混
合した後、還元性または不活性ガス雰囲気中で還元処理
して、Ｃｏ：５〜２０％、を含有し、さらに必要に応じ
て、（Ａ） ＴｉＣ、ＴａＣ、ＺｒＣ、およびＮｂＣの
うちの１種または２種以上からなる耐熱性炭化物：０．
１〜２％、（Ｂ） Ｃｒおよび／またはＶ：０．１〜２
％、以上（Ａ）および／または（Ｂ）を含有し、残りが
ＷＣと不可避不純物からなる組成を有し、かつＷＣ粉末
の表面上に、Ｃｏ層、あるいはＣｏの素地に上記耐熱性
炭化物が分散分布したした組織を有するＣｏ基合金層、
Ｃｒおよび／またはＶを固溶含有したＣｏ基合金層、ま
たはＣｒおよび／またはＶを固溶含有したＣｏ基合金の
素地に上記耐熱性炭化物が分散分布したした組織を有す
るＣｏ基合金層が全面的または部分的に融着してなる、
ＷＣ／Ｃｏ複合粉末およびＷＣ／Ｃｏ基合金複合粉末を
原料粉末を形成し、これらのＷＣ／Ｃｏ複合粉末および
ＷＣ／Ｃｏ基合金複合粉末から通常の粉末冶金法にて、
結合相形成成分としてのＣｏの組織上分散性にすぐれ、
これによって高強度をもつようになる超硬合金を製造す
る方法に特徴を有するものである。
されたものであって、原料粉末として、１〜５μｍの平
均粒径を有するＷ粉末、いずれも０．１〜１μｍの平均
粒径を有するが、前記Ｗ粉末の平均粒径に比して相対的
に細粒の、Ｃｏx Ｏy 粉末および炭素粉末、さらに必要
に応じてＴｉＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＺｒＣ粉末、および
ＮｂＣ粉末のうちの１種または２種以上からなる耐熱性
炭化物粉末、並びにＣｒ3 Ｃ2 粉末、Ｃｒ2 Ｏ3 粉末、
ＶＣ粉末、およびＶ2 Ｏ5 のうちの１種または２種以上
を用い、これら原料粉末を、（ａ） Ｃｏx Ｏy 粉末：
６〜２５％、炭素粉末：０．５〜４％、Ｗ粉末：残り、
からなる配合組成、（ｂ） Ｃｏx Ｏy 粉末：６〜２５
％、炭素粉末：０．５〜４％、ＴｉＣ粉末、ＴａＣ粉
末、ＺｒＣ粉末、およびＮｂＣ粉末のうちの１種または
２種以上からなる耐熱性炭化物粉末：０．１〜２％、Ｗ
粉末：残り、からなる配合組成、（ｃ） Ｃｏx Ｏy 粉
末：６〜２５％、炭素粉末：０．５〜４％、Ｃｒ3 Ｃ2
粉末、Ｃｒ2 Ｏ3 粉末、ＶＣ粉末、およびＶ2 Ｏ5 粉末
のうちの１種または２種以上：０．１〜２．５％、Ｗ粉
末：残り、からなる配合組成、（ｄ） Ｃｏx Ｏy 粉
末：６〜２５％、炭素粉末：０．５〜４％、ＴｉＣ粉
末、ＴａＣ粉末、ＺｒＣ粉末、およびＮｂＣ粉末のうち
の１種または２種以上からなる耐熱性炭化物粉末：０．
１〜２％、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末、Ｃｒ2 Ｏ3 粉末、ＶＣ粉
末、およびＶ2 Ｏ5 粉末のうちの１種または２種以上：
０．１〜２．５％、Ｗ粉末：残り、からなる配合組成、
以上（ａ）〜（ｄ）のいずれかの配合組成に配合し、混
合した後、還元性または不活性ガス雰囲気中で還元処理
して、Ｃｏ：５〜２０％、を含有し、さらに必要に応じ
て、（Ａ） ＴｉＣ、ＴａＣ、ＺｒＣ、およびＮｂＣの
うちの１種または２種以上からなる耐熱性炭化物：０．
１〜２％、（Ｂ） Ｃｒおよび／またはＶ：０．１〜２
％、以上（Ａ）および／または（Ｂ）を含有し、残りが
ＷＣと不可避不純物からなる組成を有し、かつＷＣ粉末
の表面上に、Ｃｏ層、あるいはＣｏの素地に上記耐熱性
炭化物が分散分布したした組織を有するＣｏ基合金層、
Ｃｒおよび／またはＶを固溶含有したＣｏ基合金層、ま
たはＣｒおよび／またはＶを固溶含有したＣｏ基合金の
素地に上記耐熱性炭化物が分散分布したした組織を有す
るＣｏ基合金層が全面的または部分的に融着してなる、
ＷＣ／Ｃｏ複合粉末およびＷＣ／Ｃｏ基合金複合粉末を
原料粉末を形成し、これらのＷＣ／Ｃｏ複合粉末および
ＷＣ／Ｃｏ基合金複合粉末から通常の粉末冶金法にて、
結合相形成成分としてのＣｏの組織上分散性にすぐれ、
これによって高強度をもつようになる超硬合金を製造す
る方法に特徴を有するものである。
【０００６】つぎに、この発明の方法において、製造条
件を上記の通りに限定した理由を説明する。 （ａ）原料粉末の平均粒径 Ｗ粉末の平均粒径を１〜５μｍとしてのは、その平均粒
径が１μｍ未満では、製造された超硬合金の耐クリープ
変形性が低下するようになり、一方その平均粒径が５μ
ｍを越えると、製造された超硬合金の強度が急激に低下
するようになるという理由によるものである。また、Ｃ
ｏx Ｏy 粉末の平均粒径を０．１〜１μｍとしたのは、
その平均粒径を０．１μｍ未満にしても還元反応上効果
は現れず、むしろ細粉化の面で経済的でなく、一方その
平均粒径が１μｍを越えると、未還元Ｃｏx Ｏy が存在
するようになり、この結果超硬合金中に巣が発生し、所
望の高強度を確保することができなくなるという理由か
らである。さらに、炭素粉末の平均粒径は還元性の面か
ら定めたものであり、０．１〜１μｍの平均粒径をを有
するＣｏx Ｏy 粉末の還元には同様の粒度の炭素粉末を
用いるのがよく、なぜならその平均粒径が０．１μｍ未
満では還元反応が強力で、残留炭素の存在は避けられ
ず、一方その平均粒径が１μｍを越えると、逆に還元反
応が緩慢となり、Ｃｏx Ｏy が残留するようになるから
である。同じく、耐熱性炭化物粉末の平均粒径を０．１
〜１μｍとしたのは、その平均粒径が０．１μｍ未満に
なると細粉化の面で経済的でなく、一方その平均粒径が
１μｍを越えると、超硬合金の強度が低下するようにな
るという理由によるものである。さらに、またＣｒ3 Ｃ
2 粉末、Ｃｒ2 Ｏ3 粉末、ＶＣ粉末、およびＶ2 Ｏ5 粉
末は、還元処理で結合相形成成分であるＣｏ中に固溶さ
せ、Ｃｏ基合金の素地を形成して前記結合相の強度およ
び耐熱性を向上させる目的で必要に応じて配合されるも
のであるが、これのもつ平均粒径を０．１〜１μｍとし
たのは、その平均粒径を０．１μｍ未満にすることは細
粒化の面で経済的でなく、一方その平均粒径が１μｍを
越えると、Ｃｏ中への固溶が完全に行われない場合が生
じ、この場合には超硬合金の強度低下の原因となるとい
う理由によるものである。
件を上記の通りに限定した理由を説明する。 （ａ）原料粉末の平均粒径 Ｗ粉末の平均粒径を１〜５μｍとしてのは、その平均粒
径が１μｍ未満では、製造された超硬合金の耐クリープ
変形性が低下するようになり、一方その平均粒径が５μ
ｍを越えると、製造された超硬合金の強度が急激に低下
するようになるという理由によるものである。また、Ｃ
ｏx Ｏy 粉末の平均粒径を０．１〜１μｍとしたのは、
その平均粒径を０．１μｍ未満にしても還元反応上効果
は現れず、むしろ細粉化の面で経済的でなく、一方その
平均粒径が１μｍを越えると、未還元Ｃｏx Ｏy が存在
するようになり、この結果超硬合金中に巣が発生し、所
望の高強度を確保することができなくなるという理由か
らである。さらに、炭素粉末の平均粒径は還元性の面か
ら定めたものであり、０．１〜１μｍの平均粒径をを有
するＣｏx Ｏy 粉末の還元には同様の粒度の炭素粉末を
用いるのがよく、なぜならその平均粒径が０．１μｍ未
満では還元反応が強力で、残留炭素の存在は避けられ
ず、一方その平均粒径が１μｍを越えると、逆に還元反
応が緩慢となり、Ｃｏx Ｏy が残留するようになるから
である。同じく、耐熱性炭化物粉末の平均粒径を０．１
〜１μｍとしたのは、その平均粒径が０．１μｍ未満に
なると細粉化の面で経済的でなく、一方その平均粒径が
１μｍを越えると、超硬合金の強度が低下するようにな
るという理由によるものである。さらに、またＣｒ3 Ｃ
2 粉末、Ｃｒ2 Ｏ3 粉末、ＶＣ粉末、およびＶ2 Ｏ5 粉
末は、還元処理で結合相形成成分であるＣｏ中に固溶さ
せ、Ｃｏ基合金の素地を形成して前記結合相の強度およ
び耐熱性を向上させる目的で必要に応じて配合されるも
のであるが、これのもつ平均粒径を０．１〜１μｍとし
たのは、その平均粒径を０．１μｍ未満にすることは細
粒化の面で経済的でなく、一方その平均粒径が１μｍを
越えると、Ｃｏ中への固溶が完全に行われない場合が生
じ、この場合には超硬合金の強度低下の原因となるとい
う理由によるものである。
【０００７】（ｂ）配合組成および成分組成 Ｃｏx Ｏy 粉末の配合割合が６％未満では、還元処理で
生成されたＷＣ／Ｃｏ複合粉末およびＷＣ／Ｃｏ合金複
合粉末におけるＣｏ含有割合が５％未満となってしま
い、これを用いて超硬合金を製造した場合、所望の強度
を確保することができず、一方その配合割合が２５％を
越えると、同様に製造された超硬合金のＣｏ含有量が２
０％を越えて多くなってしまい、耐摩耗性が低下するよ
うになるばかりでなく、超硬合金でのＣｏの分散性も低
下し、強度低下が避けられないことから、Ｃｏx Ｏy 粉
末の配合割合を６〜２５％、ＷＣ／Ｃｏ複合粉末および
ＷＣ／Ｃｏ合金複合粉末におけるＣｏ含有割合を５〜２
０％と定めたのである。また、炭素粉末の配合割合：
０．５〜４％は、Ｃｏx Ｏy 粉末の配合割合：６〜２５
％、さらに必要に応じて配合されたＣｒ2 Ｏ3 粉末およ
び／またはＶ2 Ｏ 5 粉末の配合割合に対応して定めたも
のであり、したがって、所望の配合割合のＣｏx Ｏy 粉
末、あるいはＣｏx Ｏy 粉末とＣｒ2 Ｏ3 粉末および／
またはＶ2Ｏ5 粉末を残留炭素の発生なく、Ｃｏあるい
はＣｏ基合金に還元するのに必要な炭素粉末の配合割合
として０．５〜４％を定めたのである。さらに、耐熱性
炭化物粉末の配合割合、および耐熱性炭化物のＷＣ／Ｃ
ｏ合金複合粉末における含有割合を０．１〜２％とした
のは、その割合が０．１％未満では所望の耐熱性を確保
することができず、一方その割合が２％を越えると超硬
合金の強度が低下するようになるという理由によるもの
である。また、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末、Ｃｒ2 Ｏ3 粉末、ＶＣ
粉末、およびＶ2 Ｏ5 粉末の配合割合については、その
配合割合が０．１％未満では、Ｃｏ基合金素地中のＣｒ
および／またはＶの含有量が全体に占める割合で０．１
未満になってしまい、上記の通り結合相の強度および耐
熱性に向上効果が得られず、一方その配合割合が２．５
％を越えると、Ｃｏ基合金素地中のＣｒおよび／または
Ｖの含有量が同じく全体に占める割合で２％を越えて高
くなりすぎ、超硬合金の強度が低下するようになること
から、その配合割合を０．１〜２．５％、Ｃｏ基合金素
地中のＣｒおよび／またはＶの含含有量を０．１〜２％
と定めたのである。なお、この発明の方法における還元
処理は、通常の金属酸化物粉末の還元に採用されている
条件、すなわち水素気流などの還元性雰囲気中、あるい
は窒素気流またはＡｒ気流などの不活性ガス雰囲気中、
８００〜１１００℃に１〜５時間保持の条件で行なわれ
る。
生成されたＷＣ／Ｃｏ複合粉末およびＷＣ／Ｃｏ合金複
合粉末におけるＣｏ含有割合が５％未満となってしま
い、これを用いて超硬合金を製造した場合、所望の強度
を確保することができず、一方その配合割合が２５％を
越えると、同様に製造された超硬合金のＣｏ含有量が２
０％を越えて多くなってしまい、耐摩耗性が低下するよ
うになるばかりでなく、超硬合金でのＣｏの分散性も低
下し、強度低下が避けられないことから、Ｃｏx Ｏy 粉
末の配合割合を６〜２５％、ＷＣ／Ｃｏ複合粉末および
ＷＣ／Ｃｏ合金複合粉末におけるＣｏ含有割合を５〜２
０％と定めたのである。また、炭素粉末の配合割合：
０．５〜４％は、Ｃｏx Ｏy 粉末の配合割合：６〜２５
％、さらに必要に応じて配合されたＣｒ2 Ｏ3 粉末およ
び／またはＶ2 Ｏ 5 粉末の配合割合に対応して定めたも
のであり、したがって、所望の配合割合のＣｏx Ｏy 粉
末、あるいはＣｏx Ｏy 粉末とＣｒ2 Ｏ3 粉末および／
またはＶ2Ｏ5 粉末を残留炭素の発生なく、Ｃｏあるい
はＣｏ基合金に還元するのに必要な炭素粉末の配合割合
として０．５〜４％を定めたのである。さらに、耐熱性
炭化物粉末の配合割合、および耐熱性炭化物のＷＣ／Ｃ
ｏ合金複合粉末における含有割合を０．１〜２％とした
のは、その割合が０．１％未満では所望の耐熱性を確保
することができず、一方その割合が２％を越えると超硬
合金の強度が低下するようになるという理由によるもの
である。また、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末、Ｃｒ2 Ｏ3 粉末、ＶＣ
粉末、およびＶ2 Ｏ5 粉末の配合割合については、その
配合割合が０．１％未満では、Ｃｏ基合金素地中のＣｒ
および／またはＶの含有量が全体に占める割合で０．１
未満になってしまい、上記の通り結合相の強度および耐
熱性に向上効果が得られず、一方その配合割合が２．５
％を越えると、Ｃｏ基合金素地中のＣｒおよび／または
Ｖの含有量が同じく全体に占める割合で２％を越えて高
くなりすぎ、超硬合金の強度が低下するようになること
から、その配合割合を０．１〜２．５％、Ｃｏ基合金素
地中のＣｒおよび／またはＶの含含有量を０．１〜２％
と定めたのである。なお、この発明の方法における還元
処理は、通常の金属酸化物粉末の還元に採用されている
条件、すなわち水素気流などの還元性雰囲気中、あるい
は窒素気流またはＡｒ気流などの不活性ガス雰囲気中、
８００〜１１００℃に１〜５時間保持の条件で行なわれ
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】この発明の方法を実施例により具
体的に説明する。原料粉末として、それぞれ表１〜４に
示される平均粒径を有するＷ粉末、Ｃｏ x Ｏy 粉末、炭
素（Ｃ）粉末、ＴｉＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＺｒＣ粉末、
ＮｂＣ粉末、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末、Ｃｒ2 Ｏ3 粉末、ＶＣ粉
末、およびＶ2 Ｏ5 粉末を用意し、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４〜６に示され
る条件で還元処理して、同じく表５〜７に示される成分
組成をもったＷＣ／Ｃｏ複合粉末およびＷＣ／Ｃｏ基合
金複合粉末を形成し、引続いてこれらＷＣ／Ｃｏ複合粉
末およびＷＣ／Ｃｏ基合金複合粉末を、それぞれ１ｔｏ
ｎ／ｃｍ2 の圧力で圧粉体にプレス成形し、これら圧粉
体を、真空雰囲気中、１３５０〜１４５０℃の範囲内の
所定の温度に１時間保持の条件で焼結し、さらに温度：
１３２０℃、圧力：９００ｋｇｆ／ｃｍ2 、保持時間：
１時間の条件でＨＩＰ処理を施すことにより本発明方法
１〜４２を実施し、強度を評価する目的で、８ｍｍ×４
ｍｍ×２５ｍｍの抗折力試験片形状をもった超硬合金を
それぞれ製造した。
体的に説明する。原料粉末として、それぞれ表１〜４に
示される平均粒径を有するＷ粉末、Ｃｏ x Ｏy 粉末、炭
素（Ｃ）粉末、ＴｉＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＺｒＣ粉末、
ＮｂＣ粉末、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末、Ｃｒ2 Ｏ3 粉末、ＶＣ粉
末、およびＶ2 Ｏ5 粉末を用意し、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４〜６に示され
る条件で還元処理して、同じく表５〜７に示される成分
組成をもったＷＣ／Ｃｏ複合粉末およびＷＣ／Ｃｏ基合
金複合粉末を形成し、引続いてこれらＷＣ／Ｃｏ複合粉
末およびＷＣ／Ｃｏ基合金複合粉末を、それぞれ１ｔｏ
ｎ／ｃｍ2 の圧力で圧粉体にプレス成形し、これら圧粉
体を、真空雰囲気中、１３５０〜１４５０℃の範囲内の
所定の温度に１時間保持の条件で焼結し、さらに温度：
１３２０℃、圧力：９００ｋｇｆ／ｃｍ2 、保持時間：
１時間の条件でＨＩＰ処理を施すことにより本発明方法
１〜４２を実施し、強度を評価する目的で、８ｍｍ×４
ｍｍ×２５ｍｍの抗折力試験片形状をもった超硬合金を
それぞれ製造した。
【０００９】また、比較の目的で、原料粉末として、表
８〜１０に示される平均粒径をもったＷＣ粉末、Ｃｏ粉
末、ＴｉＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＺｒＣ粉末、ＮｂＣ粉
末、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末、およびＶＣ粉末を用意し、これら
原料粉末を同じく表８〜１０に示される配合組成（本発
明方法１〜４２によって製造された超硬合金の組成にそ
れぞれ対応）に配合し、ボールミルで７２時間湿式混合
し、乾燥した後、この混合粉末を、以下いずれも本発明
方法１〜４２におけると同一の条件で、圧粉体にプレス
成形し、焼結し、さらにＨＩＰ処理を施すことにより従
来方法１〜４２を行い、実質的に配合組成と同一な成分
組成をもった超硬合金をそれぞれ製造した。この結果得
られた各種の超硬合金について、抗折力を測定し、この
測定結果をそれぞれ表４〜９に示した。
８〜１０に示される平均粒径をもったＷＣ粉末、Ｃｏ粉
末、ＴｉＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＺｒＣ粉末、ＮｂＣ粉
末、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末、およびＶＣ粉末を用意し、これら
原料粉末を同じく表８〜１０に示される配合組成（本発
明方法１〜４２によって製造された超硬合金の組成にそ
れぞれ対応）に配合し、ボールミルで７２時間湿式混合
し、乾燥した後、この混合粉末を、以下いずれも本発明
方法１〜４２におけると同一の条件で、圧粉体にプレス
成形し、焼結し、さらにＨＩＰ処理を施すことにより従
来方法１〜４２を行い、実質的に配合組成と同一な成分
組成をもった超硬合金をそれぞれ製造した。この結果得
られた各種の超硬合金について、抗折力を測定し、この
測定結果をそれぞれ表４〜９に示した。
【００１０】
【表１】
【００１１】
【表２】
【００１２】
【表３】
【００１３】
【表４】
【００１４】
【表５】
【００１５】
【表６】
【００１６】
【表７】
【００１７】
【表８】
【００１８】
【表９】
【００１９】
【表１０】
【００２０】
【発明の効果】表５〜１０に示される結果から、本発明
方法１〜４２においては、原料粉末としてＷＣ粉末の表
面に、Ｃｏ層、あるいはＣｏの素地に耐熱性炭化物が分
散分布したした組織を有するＣｏ基合金層、Ｃｒおよび
／またはＶを固溶含有したＣｏ基合金層、またはＣｒお
よび／またはＶを固溶含有したＣｏ基合金の素地に耐熱
性炭化物が分散分布したした組織を有するＣｏ基合金層
が全面的または部分的に融着した構造のＷＣ／Ｃｏ複合
粉末およびＷＣ／Ｃｏ基合金複合粉末を使用することに
よって、要素粉末の混合粉末を用いる従来方法１〜４２
によって製造された超硬合金に比して、いずれも結合相
形成成分としてのＣｏの分散性が一段と向上した超硬合
金を製造することができ、このＣｏ分散性の向上によっ
てそれぞれの抗折力の相対比較で強度が著しく向上して
いることが明らかである。上述のように、この発明の方
法によれば、高強度を有する超硬合金を製造することが
でき、したがって超硬合金が適用される切削工具や各種
対摩耗工具などに対する要求に十分満足に対応すること
がでるのである。
方法１〜４２においては、原料粉末としてＷＣ粉末の表
面に、Ｃｏ層、あるいはＣｏの素地に耐熱性炭化物が分
散分布したした組織を有するＣｏ基合金層、Ｃｒおよび
／またはＶを固溶含有したＣｏ基合金層、またはＣｒお
よび／またはＶを固溶含有したＣｏ基合金の素地に耐熱
性炭化物が分散分布したした組織を有するＣｏ基合金層
が全面的または部分的に融着した構造のＷＣ／Ｃｏ複合
粉末およびＷＣ／Ｃｏ基合金複合粉末を使用することに
よって、要素粉末の混合粉末を用いる従来方法１〜４２
によって製造された超硬合金に比して、いずれも結合相
形成成分としてのＣｏの分散性が一段と向上した超硬合
金を製造することができ、このＣｏ分散性の向上によっ
てそれぞれの抗折力の相対比較で強度が著しく向上して
いることが明らかである。上述のように、この発明の方
法によれば、高強度を有する超硬合金を製造することが
でき、したがって超硬合金が適用される切削工具や各種
対摩耗工具などに対する要求に十分満足に対応すること
がでるのである。
Claims (4)
- 【請求項１】 原料粉末として、１〜５μｍの平均粒径
を有する金属タングステン粉末、いずれも０．１〜１μ
ｍの平均粒径を有するが、前記金属タングステン粉末に
比して相対的に細粒の、酸化コバルト粉末、および炭素
粉末を用い、これら原料粉末を、以下いずれも重量％
で、 酸化コバルト粉末：６〜２５％、 炭素粉末：０．５〜４％、 金属タングステン粉末：残り、からなる配合組成に配合
し、混合した後、還元性または不活性ガス雰囲気中で還
元処理して、 Ｃｏ：５〜２０％、 炭化タングステンおよび不可避不純物：残り、からなる
組成を有し、かつ炭化タングステン粉末の表面に、Ｃｏ
層が全面的または部分的に融着してなる炭化タングステ
ン／Ｃｏ複合粉末を形成し、この炭化タングステン／Ｃ
ｏ複合粉末から通常の粉末冶金法にて炭化タングステン
基超硬合金を製造することを特徴とする高強度を有する
炭化タングステン基超硬合金の製造方法。 - 【請求項２】 原料粉末として、１〜５μｍの平均粒径
を有する金属タングステン粉末、いずれも０．１〜１μ
ｍの平均粒径を有するが、前記金属タングステン粉末に
比して相対的に細粒の、酸化コバルト粉末、Ｃｒおよび
Ｖの炭化物粉末および酸化物粉末のうちの１種または２
種以上、および炭素粉末を用い、これら原料粉末を、以
下いずれも重量％で、 酸化コバルト粉末：６〜２５％、 ＣｒおよびＶの炭化物粉末および酸化物粉末のうちの１
種または２種以上：０．１〜２．５％、 炭素粉末：０．５〜４％、 金属タングステン粉末：残り、からなる配合組成に配合
し、混合した後、還元性または不活性ガス雰囲気中で還
元処理して、 Ｃｏ：５〜２０％、 Ｃｒおよび／またはＶ：０．１〜２％、 炭化タングステンおよび不可避不純物：残り、からなる
組成を有し、かつ炭化タングステン粉末の表面に、Ｃｒ
および／またはＶを固溶含有したＣｏ基合金層が全面的
または部分的に融着してなる炭化タングステン／Ｃｏ基
合金複合粉末を形成し、この炭化タングステン／Ｃｏ合
金基複合粉末から通常の粉末冶金法にて炭化タングステ
ン基超硬合金を製造することを特徴とする高強度を有す
る炭化タングステン基超硬合金の製造方法。 - 【請求項３】 原料粉末として、１〜５μｍの平均粒径
を有する金属タングステン粉末、いずれも０．１〜１μ
ｍの平均粒径を有するが、前記金属タングステン粉末に
比して相対的に細粒の、酸化コバルト粉末、Ｔｉ、Ｔ
ａ、ＺｒおよびＮｂの炭化物粉末のうちの１種または２
種以上からなる耐熱性炭化物粉末、および炭素粉末を用
い、これら原料粉末を、以下いずれも重量％で、 酸化コバルト粉末：６〜２５％、 Ｔｉ、Ｔａ、ＺｒおよびＮｂの炭化物粉末のうちの１種
または２種以上からなる耐熱性炭化物粉末：０．１〜２
％、 炭素粉末：０．５〜４％、 金属タングステン粉末：残り、からなる配合組成に配合
し、混合した後、還元性または不活性ガス雰囲気中で還
元処理して、 Ｃｏ：５〜２０％、 Ｔｉ、Ｔａ、ＺｒおよびＮｂの炭化物のうちの１種また
は２種以上からなる耐熱性炭化物：０．１〜２％、 炭化タングステンおよび不可避不純物：残り、からなる
組成を有し、かつ炭化タングステン粉末の表面に、Ｃｏ
の素地に上記耐熱性炭化物が分散分布したした組織を有
するＣｏ基合金層が全面的または部分的に融着してなる
炭化タングステン／Ｃｏ基合金複合粉末を形成し、この
炭化タングステン／Ｃｏ基合金複合粉末から通常の粉末
冶金法にて炭化タングステン基超硬合金を製造すること
を特徴とする高強度を有する炭化タングステン基超硬合
金の製造方法。 - 【請求項４】 原料粉末として、１〜５μｍの平均粒径
を有する金属タングステン粉末、いずれも０．１〜１μ
ｍの平均粒径を有するが、前記炭化タングステン粉末に
比して相対的に細粒の、酸化コバルト粉末、Ｔｉ、Ｔ
ａ、ＺｒおよびＮｂの炭化物粉末のうちの１種または２
種以上からなる耐熱性炭化物粉末、ＣｒおよびＶの炭化
物粉末および酸化物粉末のうちの１種または２種以上、
および炭素粉末を用い、これら原料粉末を、以下いずれ
も重量％で、 酸化コバルト粉末：６〜２５％、 Ｔｉ、Ｔａ、ＺｒおよびＮｂの炭化物粉末のうちの１種
または２種以上からなる耐熱性炭化物粉末：０．１〜２
％、 ＣｒおよびＶの炭化物粉末および酸化物粉末のうちの１
種または２種以上：０．１〜２．５％、 炭素粉末：０．５〜４％、 金属タングステン粉末：残り、からなる配合組成に配合
し、混合した後、還元性または不活性ガス雰囲気中で還
元処理して、 Ｃｏ：５〜２０％、 Ｔｉ、Ｔａ、ＺｒおよびＮｂの炭化物のうちの１種また
は２種以上からなる耐熱性炭化物：０．１〜２％、 Ｃｒおよび／またはＶ：０．１〜２％、 炭化タングステンおよび不可避不純物：残り、からなる
組成を有し、かつ炭化タングステン粉末の表面に、Ｃｒ
および／またはＶを固溶含有したＣｏ基合金の素地に上
記耐熱性炭化物が分散分布したした組織を有するＣｏ基
合金層が全面的または部分的に融着してなる炭化タング
ステン／Ｃｏ基合金複合粉末を形成し、この炭化タング
ステン／Ｃｏ基合金複合粉末から通常の粉末冶金法にて
炭化タングステン基超硬合金を製造することを特徴とす
る高強度を有する炭化タングステン基超硬合金の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34744596A JP3303187B2 (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 高強度を有する炭化タングステン基超硬合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34744596A JP3303187B2 (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 高強度を有する炭化タングステン基超硬合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10273701A true JPH10273701A (ja) | 1998-10-13 |
| JP3303187B2 JP3303187B2 (ja) | 2002-07-15 |
Family
ID=18390291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34744596A Expired - Fee Related JP3303187B2 (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 高強度を有する炭化タングステン基超硬合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3303187B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003073766A (ja) * | 2001-08-28 | 2003-03-12 | Kyocera Corp | 高硬度焼結合金及びこれを用いたアルミニウム加工部材 |
| WO2008123268A1 (ja) | 2007-03-26 | 2008-10-16 | Jfe Mineral Company, Ltd. | 遷移金属の炭化物および/または複合炭化物の製造方法 |
| CN103602907A (zh) * | 2013-10-10 | 2014-02-26 | 铜陵新创流体科技有限公司 | 一种粉末冶金回转支承及其制备方法 |
| CN103909274A (zh) * | 2014-04-25 | 2014-07-09 | 湖南顶立科技有限公司 | 一种制备钴包覆纳米wc晶体复合粉末及超细晶硬质合金的方法 |
| CN106077621A (zh) * | 2016-06-09 | 2016-11-09 | 武汉理工大学 | 钨粉的微量表面改性与碳钨化合物包覆钨复合粉体的制备方法 |
| US9687963B2 (en) | 2010-05-20 | 2017-06-27 | Baker Hughes Incorporated | Articles comprising metal, hard material, and an inoculant |
| US9790745B2 (en) | 2010-05-20 | 2017-10-17 | Baker Hughes Incorporated | Earth-boring tools comprising eutectic or near-eutectic compositions |
| US10167673B2 (en) | 2004-04-28 | 2019-01-01 | Baker Hughes Incorporated | Earth-boring tools and methods of forming tools including hard particles in a binder |
-
1996
- 1996-12-26 JP JP34744596A patent/JP3303187B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003073766A (ja) * | 2001-08-28 | 2003-03-12 | Kyocera Corp | 高硬度焼結合金及びこれを用いたアルミニウム加工部材 |
| US10167673B2 (en) | 2004-04-28 | 2019-01-01 | Baker Hughes Incorporated | Earth-boring tools and methods of forming tools including hard particles in a binder |
| WO2008123268A1 (ja) | 2007-03-26 | 2008-10-16 | Jfe Mineral Company, Ltd. | 遷移金属の炭化物および/または複合炭化物の製造方法 |
| US9687963B2 (en) | 2010-05-20 | 2017-06-27 | Baker Hughes Incorporated | Articles comprising metal, hard material, and an inoculant |
| US9790745B2 (en) | 2010-05-20 | 2017-10-17 | Baker Hughes Incorporated | Earth-boring tools comprising eutectic or near-eutectic compositions |
| US10603765B2 (en) | 2010-05-20 | 2020-03-31 | Baker Hughes, a GE company, LLC. | Articles comprising metal, hard material, and an inoculant, and related methods |
| CN103602907A (zh) * | 2013-10-10 | 2014-02-26 | 铜陵新创流体科技有限公司 | 一种粉末冶金回转支承及其制备方法 |
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| CN103909274A (zh) * | 2014-04-25 | 2014-07-09 | 湖南顶立科技有限公司 | 一种制备钴包覆纳米wc晶体复合粉末及超细晶硬质合金的方法 |
| CN103909274B (zh) * | 2014-04-25 | 2016-06-15 | 湖南顶立科技有限公司 | 一种制备钴包覆纳米wc晶体复合粉末及超细晶硬质合金的方法 |
| CN106077621A (zh) * | 2016-06-09 | 2016-11-09 | 武汉理工大学 | 钨粉的微量表面改性与碳钨化合物包覆钨复合粉体的制备方法 |
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| JP3303187B2 (ja) | 2002-07-15 |
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