JPH10298699A - 超硬合金 - Google Patents
超硬合金Info
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- JPH10298699A JPH10298699A JP9123323A JP12332397A JPH10298699A JP H10298699 A JPH10298699 A JP H10298699A JP 9123323 A JP9123323 A JP 9123323A JP 12332397 A JP12332397 A JP 12332397A JP H10298699 A JPH10298699 A JP H10298699A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 切削工具に好適な特性を有し且つ耐食性に優
れた新規な超硬合金。 【解決手段】３〜25重量％のCoおよびNiと、CoおよびNi
に対して 0.1〜３重量％の炭化クロムとを含み、残部が
炭化タングステンおよび不可避不純物からなる超硬合
金。
れた新規な超硬合金。 【解決手段】３〜25重量％のCoおよびNiと、CoおよびNi
に対して 0.1〜３重量％の炭化クロムとを含み、残部が
炭化タングステンおよび不可避不純物からなる超硬合
金。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超硬合金に関するもので
あり、特に硬度と耐蝕性に優れた切削加工工具をはじめ
として硬度と耐蝕性が求められる任意の部品、例えば構
造部品、機械部品、装飾品等に好適に使用できる新規な
超硬合金に関するものである。
あり、特に硬度と耐蝕性に優れた切削加工工具をはじめ
として硬度と耐蝕性が求められる任意の部品、例えば構
造部品、機械部品、装飾品等に好適に使用できる新規な
超硬合金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】被削材の難削化、加工の高速化に伴い、
切削加工用工具の材料として用いられる超硬合金には高
強度、高硬度への不断の要求がある。例えば、切削工具
の用途ではフランク摩耗に対する耐摩耗性の向上に加え
て、被削材の表面（いわゆる黒皮）が接触して進行する
境界摩耗に対して強いことが特に求められる。また、す
くい面に発生し易いクレータ摩耗に対する耐性も求めら
れる。更に、最近では、Ni合金、Ti合金、高硬度鋼など
の難削材の切削でしばしば発生する被削材の工具への溶
着に対する耐性も求められる。この溶着は構成刃先とな
って工具のチッピング等の原因となり、工具寿命を著し
く短くする。
切削加工用工具の材料として用いられる超硬合金には高
強度、高硬度への不断の要求がある。例えば、切削工具
の用途ではフランク摩耗に対する耐摩耗性の向上に加え
て、被削材の表面（いわゆる黒皮）が接触して進行する
境界摩耗に対して強いことが特に求められる。また、す
くい面に発生し易いクレータ摩耗に対する耐性も求めら
れる。更に、最近では、Ni合金、Ti合金、高硬度鋼など
の難削材の切削でしばしば発生する被削材の工具への溶
着に対する耐性も求められる。この溶着は構成刃先とな
って工具のチッピング等の原因となり、工具寿命を著し
く短くする。
【０００３】特開昭61-12847号公報には、上記の一連の
要求に対して、Ｖ（ヴァナジウム）およびCr（クロム）
の複合添加によってＷＣ（タングステンカーバイド）の
粒成長を抑制し、それによって耐蝕性を向上させられる
ことが記載されている。また特公昭４-31012号公報と
「粉体および粉末冶金」31（1984）56には、 Cr3Ｃ
2（炭化クロム）を添加することによって耐食性を向上
させ得ることが記載されている。
要求に対して、Ｖ（ヴァナジウム）およびCr（クロム）
の複合添加によってＷＣ（タングステンカーバイド）の
粒成長を抑制し、それによって耐蝕性を向上させられる
ことが記載されている。また特公昭４-31012号公報と
「粉体および粉末冶金」31（1984）56には、 Cr3Ｃ
2（炭化クロム）を添加することによって耐食性を向上
させ得ることが記載されている。
【０００４】このように、切削工具等の材料として用い
られる超硬合金では、主として硬度を上げるために微粒
のＷＣ原料を使用し、粒成長抑制と境界摩耗およびクレ
ータ摩耗の抑制のために Cr3Ｃ2 を添加して耐食性を向
上させている。
られる超硬合金では、主として硬度を上げるために微粒
のＷＣ原料を使用し、粒成長抑制と境界摩耗およびクレ
ータ摩耗の抑制のために Cr3Ｃ2 を添加して耐食性を向
上させている。
【０００５】しかし、粒子を微細化した微粒の超硬合金
ではクラックの伝播抵抗が低下する場合がある。事実、
クラックの進行に対しては粗粒の方がエネルギーを多く
要するので、粗粒の方がクラック進行阻止には寄与す
る。
ではクラックの伝播抵抗が低下する場合がある。事実、
クラックの進行に対しては粗粒の方がエネルギーを多く
要するので、粗粒の方がクラック進行阻止には寄与す
る。
【０００６】また、切削工具として使用した場合には、
加工時の高温によって結合相の硬質粒子のグリップ力が
低下する傾向がある。そして、この場合、粗粒よりも微
粒の方が粒子脱落が起こり易く、擦過摩耗の進行が早く
なる。
加工時の高温によって結合相の硬質粒子のグリップ力が
低下する傾向がある。そして、この場合、粗粒よりも微
粒の方が粒子脱落が起こり易く、擦過摩耗の進行が早く
なる。
【０００７】また、この種の超硬合金では不可避的不純
物の含有量が多いと、 Cr3Ｃ2 の添加で合金中に脆化相
が形成され、その結果、超硬合金のクラック伝播抵抗が
著しく低下し、強度の劣化を招く。
物の含有量が多いと、 Cr3Ｃ2 の添加で合金中に脆化相
が形成され、その結果、超硬合金のクラック伝播抵抗が
著しく低下し、強度の劣化を招く。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来法の問題点を解決して、切削工具等に好適な特性を
有し、しかも耐食性に優れた新規な超硬合金を提供する
ことにある。
従来法の問題点を解決して、切削工具等に好適な特性を
有し、しかも耐食性に優れた新規な超硬合金を提供する
ことにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は３〜25重量％の
CoおよびNiと、CoおよびNiに対して 0.1〜３重量％の炭
化クロムとを含み、残部が炭化タングステンおよび不可
避不純物からなる超硬合金を提供する。
CoおよびNiと、CoおよびNiに対して 0.1〜３重量％の炭
化クロムとを含み、残部が炭化タングステンおよび不可
避不純物からなる超硬合金を提供する。
【００１０】
【実施の態様】本発明の好ましい実施例では、Niの比率
はCoおよびNiの総量に対して 0.4〜80重量％である。本
発明の別の好まし実施例では、炭化タングステンの平均
粒度は 0.3〜５μｍである。本発明のさらに別の実施例
では、炭化タングステンは平均粒度が 0.3〜1.1 μｍの
微粒子群と、1.2 〜５μｍの粗粒子群とからなり、炭化
タングステン全体量に対する粗粒子群炭化タングステン
量の比が 0.1〜 0.9である。
はCoおよびNiの総量に対して 0.4〜80重量％である。本
発明の別の好まし実施例では、炭化タングステンの平均
粒度は 0.3〜５μｍである。本発明のさらに別の実施例
では、炭化タングステンは平均粒度が 0.3〜1.1 μｍの
微粒子群と、1.2 〜５μｍの粗粒子群とからなり、炭化
タングステン全体量に対する粗粒子群炭化タングステン
量の比が 0.1〜 0.9である。
【００１１】本発明の超硬合金は従来の超硬合金に比べ
て Cr3Ｃ2(炭化クロム）を格段に少なくした領域で特定
量の Cr3Ｃ2 を含有させた点にその主要な特徴がある。
すなわち、３〜25重量％のCoおよびNiと、CoおよびNiに
対して 0.1〜３重量％の炭化クロムとを含み、残部が炭
化タングステンおよび不可避不純物からなる本発明の超
硬合金は、従来のＷＣ−Co系超硬合金、ＷＣ−微量 Cr3
Ｃ2-Co系超硬合金、ＷＣ−微量 Cr3Ｃ2-Co−微量Ni系超
硬合金に比べて、切削用途、特にインコネル、ナイモニ
ックなどのNi合金の切削で格段の寿命延長が可能にな
る。Niの比率がCoおよびNiに対して 0.4〜80重量％であ
る超硬合金はこの特性が一層向上する。
て Cr3Ｃ2(炭化クロム）を格段に少なくした領域で特定
量の Cr3Ｃ2 を含有させた点にその主要な特徴がある。
すなわち、３〜25重量％のCoおよびNiと、CoおよびNiに
対して 0.1〜３重量％の炭化クロムとを含み、残部が炭
化タングステンおよび不可避不純物からなる本発明の超
硬合金は、従来のＷＣ−Co系超硬合金、ＷＣ−微量 Cr3
Ｃ2-Co系超硬合金、ＷＣ−微量 Cr3Ｃ2-Co−微量Ni系超
硬合金に比べて、切削用途、特にインコネル、ナイモニ
ックなどのNi合金の切削で格段の寿命延長が可能にな
る。Niの比率がCoおよびNiに対して 0.4〜80重量％であ
る超硬合金はこの特性が一層向上する。
【００１２】1) CoおよびNi量 CoおよびNiの含有量が３重量％未満になると靭性が著し
く低下するので好ましくない。一方、CoおよびNiの含有
量が25重量％以上になると耐塑性変形性および耐摩耗性
が低下するので好ましくない。従って、CoおよびNiの含
有量は３重量％以上で25重量％を超えないようにする。 2) Cr3 Ｃ2 量 Cr3 Ｃ 2 量がCoおよびNiに対して 0.1重量％以下では耐
酸化性および耐境界摩耗性が不十分になる。一方、３重
量％を超えると脆化相が析出し、靭性が激減する。Coお
よびNiに対する炭化クロム(Cr3Ｃ2)の重量比は３重量％
を越えないのが好ましい。 3) Ni量 Niの量がCoおよびNiに対して 0.4重量％未満では所望の
耐摩耗性および耐境界摩耗性が発揮されない。一方、80
重量％を超えると焼結不足で靭性が低下するか高温で焼
結せざるを得ず、耐摩耗性が劣化する。 4) 炭化タングステンの平均粒度 炭化タングステンの平均粒度が 0.3μｍ未満では十分焼
結できず、強度不足になる。一方、５μｍを超えると耐
摩耗性が不足する。 5) 炭化タングステン全体量に対する粗粒子群炭化タン
グステン量の比 炭化タングステン全体量に対する粗粒子群炭化タングス
テン量の比が 0.1未満では強度が不足し、 0.9を超える
と耐摩性が不足する。
く低下するので好ましくない。一方、CoおよびNiの含有
量が25重量％以上になると耐塑性変形性および耐摩耗性
が低下するので好ましくない。従って、CoおよびNiの含
有量は３重量％以上で25重量％を超えないようにする。 2) Cr3 Ｃ2 量 Cr3 Ｃ 2 量がCoおよびNiに対して 0.1重量％以下では耐
酸化性および耐境界摩耗性が不十分になる。一方、３重
量％を超えると脆化相が析出し、靭性が激減する。Coお
よびNiに対する炭化クロム(Cr3Ｃ2)の重量比は３重量％
を越えないのが好ましい。 3) Ni量 Niの量がCoおよびNiに対して 0.4重量％未満では所望の
耐摩耗性および耐境界摩耗性が発揮されない。一方、80
重量％を超えると焼結不足で靭性が低下するか高温で焼
結せざるを得ず、耐摩耗性が劣化する。 4) 炭化タングステンの平均粒度 炭化タングステンの平均粒度が 0.3μｍ未満では十分焼
結できず、強度不足になる。一方、５μｍを超えると耐
摩耗性が不足する。 5) 炭化タングステン全体量に対する粗粒子群炭化タン
グステン量の比 炭化タングステン全体量に対する粗粒子群炭化タングス
テン量の比が 0.1未満では強度が不足し、 0.9を超える
と耐摩性が不足する。
【００１３】切削の耐摩耗性を向上させるために、本発
明の超硬合金上にＣＶＤ、ＰＶＤ等を用いてTiＣＮ、Ti
Ｃ、TiＮ等のTi化合物やアルミナ等の酸化物を被覆して
もよい。以下、本発明の実施例を説明するが、以下の開
示は本発明の特殊な実施例に過ぎず、本発明の技術的範
囲を何等限定するものではない。
明の超硬合金上にＣＶＤ、ＰＶＤ等を用いてTiＣＮ、Ti
Ｃ、TiＮ等のTi化合物やアルミナ等の酸化物を被覆して
もよい。以下、本発明の実施例を説明するが、以下の開
示は本発明の特殊な実施例に過ぎず、本発明の技術的範
囲を何等限定するものではない。
【００１４】
【実施例】実施例１ 下記成分を湿式混合して原料粉末１を調製した： 平均粒径が２μｍのＷＣ粉末 ： 28 重量％ 平均粒径が0.7 μｍのＷＣ粉末 ： 64 重量％ 平均粒径が２μｍの Cr3Ｃ2 粉末： 0.2 重量％ 平均粒径が 1.5μｍの Ni 粉末 ： 0.5 重量％ 平均粒径が 1.5μｍの Co 粉末 ： 7.3 重量％ この原料粉末１を型押し成形した後、10-2Torrの真空中
で1,400 ℃で真空焼結して試料１とした。この試料１で
のCoおよびNiに対する Cr3Ｃ2 の比率は 2.6重量％であ
り、CoおよびNiに対するNiの比率は 6.4重量％である。
また、ＷＣ全体の平均粒径は 1.1μｍであり、全ＷＣ量
に対する平均粒径２μｍのＷＣの粗粒子群の比は 0.3で
ある。
で1,400 ℃で真空焼結して試料１とした。この試料１で
のCoおよびNiに対する Cr3Ｃ2 の比率は 2.6重量％であ
り、CoおよびNiに対するNiの比率は 6.4重量％である。
また、ＷＣ全体の平均粒径は 1.1μｍであり、全ＷＣ量
に対する平均粒径２μｍのＷＣの粗粒子群の比は 0.3で
ある。
【００１５】次に、下記成分を湿式混合して原料粉末２
を調製した： 平均粒径が１μｍのＷＣ粉末 ： 82.8 重量％ 平均粒径が２μｍの Cr3Ｃ2 粉末： 0.2 重量％ 平均粒径が 1.5μｍのNi粉末 ： 6 重量％ 平均粒径が 1.5μｍのCo粉末 ： 11 重量％ この原料粉末２を型押し成形した後、10-2Torrの真空中
で1400℃で真空焼結して試料２とした。この試料２での
CoおよびNiに対する Cr3Ｃ2 の量は 1.2重量％であり、
CoおよびNiに対するNiの量は35.3重量％である。
を調製した： 平均粒径が１μｍのＷＣ粉末 ： 82.8 重量％ 平均粒径が２μｍの Cr3Ｃ2 粉末： 0.2 重量％ 平均粒径が 1.5μｍのNi粉末 ： 6 重量％ 平均粒径が 1.5μｍのCo粉末 ： 11 重量％ この原料粉末２を型押し成形した後、10-2Torrの真空中
で1400℃で真空焼結して試料２とした。この試料２での
CoおよびNiに対する Cr3Ｃ2 の量は 1.2重量％であり、
CoおよびNiに対するNiの量は35.3重量％である。
【００１６】比較のために、本発明の範囲外の組成を有
する原料粉末３を調製した。すなわち、Cr3 Ｃ2 粉末を
0.3重量％とし、Co粉末を 7.2重量％としたこと以外は
試料１と同じ配合比で原料粉末３を調製し、試料１と同
じ条件で成形および焼結して試料３を作製した。この試
料３でのCoおよびNiに対する Cr3Ｃ2 の量は 3.9重量％
であり、CoおよびNiに対するNiの量は 6.5重量％であ
る。
する原料粉末３を調製した。すなわち、Cr3 Ｃ2 粉末を
0.3重量％とし、Co粉末を 7.2重量％としたこと以外は
試料１と同じ配合比で原料粉末３を調製し、試料１と同
じ条件で成形および焼結して試料３を作製した。この試
料３でのCoおよびNiに対する Cr3Ｃ2 の量は 3.9重量％
であり、CoおよびNiに対するNiの量は 6.5重量％であ
る。
【００１７】各試料１〜３の機械特性および耐食性を評
価した結果は〔表１〕にまとめて示してある。〔表１〕
において腐蝕減量は36％ＨCl中で50℃で８時間放置した
時の条件で評価した。また、酸化増量は大気中、1000℃
×30分の条件で評価した。
価した結果は〔表１〕にまとめて示してある。〔表１〕
において腐蝕減量は36％ＨCl中で50℃で８時間放置した
時の条件で評価した。また、酸化増量は大気中、1000℃
×30分の条件で評価した。
【００１８】
【表１】 (* ：本発明範囲外）
【００１９】本発明の試料１、２は比較例の試料３より
Cr3Ｃ2 が少ないため抗折力が大幅に高く、腐食減量、
酸化増量という耐食性では比較例の試料３と遜色が無
い。本発明の試料の中でも Cr3Ｃ2 の成分が多い試料１
の方が耐食性の観点ではやや優れている。
Cr3Ｃ2 が少ないため抗折力が大幅に高く、腐食減量、
酸化増量という耐食性では比較例の試料３と遜色が無
い。本発明の試料の中でも Cr3Ｃ2 の成分が多い試料１
の方が耐食性の観点ではやや優れている。
【００２０】実施例２ 実施例１で作製した試料１〜３を用いて切削工具を作
り、〔表２〕に示す条件で実際に切削加工を行ってその
性能を評価した。
り、〔表２〕に示す条件で実際に切削加工を行ってその
性能を評価した。
【００２１】各試料１〜３を第２表の切削条件１〜３で
実施し、併記した判定による結果を第３表に示す。
実施し、併記した判定による結果を第３表に示す。
【表２】
【００２２】上記切削条件で、切削条件１では最大摩耗
幅で品質を評価し、切削条件２では20個の切刃で発生し
た欠損切刃数で評価し、切削条件３では平均摩耗幅で評
価した。評価結果は〔表３〕にまとめて示してある。
幅で品質を評価し、切削条件２では20個の切刃で発生し
た欠損切刃数で評価し、切削条件３では平均摩耗幅で評
価した。評価結果は〔表３〕にまとめて示してある。
【００２３】
【表３】
【００２４】〔表３〕から分かるように、本発明の超硬
合金を用いた切削工具は特に耐欠損性において著しく高
い性能を示す。
合金を用いた切削工具は特に耐欠損性において著しく高
い性能を示す。
【００２５】実施例３ 〔表４〕に示す組成を有する試料４〜14を作製した。
【００２６】
【表４】
【００２７】各試料について特性を測定した結果は〔表
５〕にまとめて示してある。なお、〔表５〕に示す酸化
増加量は実施例１と同じ方法で評価した。また、切削条
件３は実施例２と同じ方法で評価した。
５〕にまとめて示してある。なお、〔表５〕に示す酸化
増加量は実施例１と同じ方法で評価した。また、切削条
件３は実施例２と同じ方法で評価した。
【００２８】
【表５】
【００２９】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の超硬合金は
耐食性において優れた特性を示し、従って、単なる切削
工具材料としての用途に止まらず、各種工具や耐食性の
求められる分野、特に高硬度鋼、Ni基合金、Co基合金、
Ti基合金などの難削材切削の加工分野、例えば熱間官圧
延ロール、時計枠、海水用ポンプスリーブやネカニカル
シール、強腐食性高圧バルブシートやボール、硬質装飾
品等で極めて信頼性の高い超硬合金材料として使用する
ことができる。
耐食性において優れた特性を示し、従って、単なる切削
工具材料としての用途に止まらず、各種工具や耐食性の
求められる分野、特に高硬度鋼、Ni基合金、Co基合金、
Ti基合金などの難削材切削の加工分野、例えば熱間官圧
延ロール、時計枠、海水用ポンプスリーブやネカニカル
シール、強腐食性高圧バルブシートやボール、硬質装飾
品等で極めて信頼性の高い超硬合金材料として使用する
ことができる。
Claims (4)
- 【請求項１】 ３〜25重量％のCoおよびNiと、Coおよび
Niに対して 0.1〜３重量％の炭化クロムとを含み、残部
が炭化タングステンおよび不可避不純物からなる超硬合
金。 - 【請求項２】 Niの比率がCoとNiの総量に対してて 0.4
〜80重量％である請求項１に記載の超硬合金。 - 【請求項３】 炭化タングステンの平均粒度が 0.3〜５
μｍである請求項１または２に記載の超硬合金。 - 【請求項４】 炭化タングステンが、平均粒度が 0.3〜
1.1μｍの微粒子群と1.2 〜５μｍの粗粒子群とからな
り、炭化タングステンの全体量に対する粗粒子群炭化タ
ングステン量の比が 0.1〜 0.9である請求項１〜３のい
ずれか一項に記載の超硬合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9123323A JPH10298699A (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 超硬合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9123323A JPH10298699A (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 超硬合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10298699A true JPH10298699A (ja) | 1998-11-10 |
Family
ID=14857720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9123323A Pending JPH10298699A (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 超硬合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10298699A (ja) |
Cited By (6)
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|---|---|---|---|---|
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-
1997
- 1997-04-25 JP JP9123323A patent/JPH10298699A/ja active Pending
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