JPH10317020A - メカノケミカル法による微粒WC/Co複合粉末の製造方法 - Google Patents
メカノケミカル法による微粒WC/Co複合粉末の製造方法Info
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- JPH10317020A JPH10317020A JP9202507A JP20250797A JPH10317020A JP H10317020 A JPH10317020 A JP H10317020A JP 9202507 A JP9202507 A JP 9202507A JP 20250797 A JP20250797 A JP 20250797A JP H10317020 A JPH10317020 A JP H10317020A
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- Y10S977/775—Nanosized powder or flake, e.g. nanosized catalyst
- Y10S977/776—Ceramic powder or flake
Abstract
きさ及びWCとCoとの分布度を小さくかつ均一になる
ように混合して、超硬合金の硬度、圧縮強度、TRS及
び耐摩耗性を向上させることが可能であり、生産原価の
面でも経済的であるメカノケミカル法による微粒WC/
Co複合粉末の製造方法を提供することである。 【解決手段】 AMT−Co(NO3)2溶液を噴霧乾燥
機を用いて球状体、又はー般の乾燥方法を用いてケーキ
状の開始粉末を製造し、前記開始粉末を空気中で熱処理
して、空気中の水分と反応しやすい塩を酸化除去させ、
塩が除去された前記開始粉末をカーボンブラックと混ぜ
合わせ、前記混合粉末を反応管状炉で還元/浸炭を同時
に行うことから構成される。
Description
(Mechanochemical Process)
による微粒炭化タングステン/コバルト(以下、WC/
Coという)複合粉末の製造方法に関するもので、詳し
くは化学的方法及び機械的方法を複合的に応用して、微
粒WC/Co複合粉末を製造する機械的/化学的複合製
造方法に関するものである。
性及び高温強度、弾性率等の機械的特性を有するので、
被切削用工具材料又は耐摩耗性部品として最も広く使用
されている。
的組成、WC粒子の粒度分布、合金中の炭素量、微細組
織、気孔、遊離炭素、異物のような欠陥等により影響を
受ける。このうち、特に、WC粒子の大きさとWC及び
Coの分布度(mean free path)は超硬
合金の特性を決定する最も重要なパラメータであり、W
C粒子の大きさが小さくなるほどWCとCoの分布度が
減少し、超硬合金の硬度、圧縮強度、TRS、耐摩耗性
等の機械的特性が向上するので、WC/Co系超硬合金
の特性を向上するためには、WC粒子の大きさを小さく
し、CoとWCとの混合の均一度を高めることが必要で
ある。
タングステン(以下、“W”と表示する)粉末にカーポ
ンブラックを添加し、ボールミル(Ball Mil
l)の中で十分に混合した後、炭素坩堝に満たし、これ
を1400℃〜1600℃の水素雰囲気で加熱してWC
を製造した後、これにバインダとして使用するCoをボ
ールミル方法で再混合することにより製造するものであ
る。
造方法は混合粉砕工程により製造されるので、有害な不
純物を含有しやすく、いくら強く粉砕しても粉末を微細
化するには限界がある。又、混合作業中、Wとカーボ
ン、WCとCoとの比重差のために、均一に混合するこ
とが難しく、このような傾向はそれぞれの粒子の大きさ
の差が大きくなるほど顕著になる。そして、炭化反応す
るには1400℃以上の高温が必要であるので、製造設
備又は所要エネルギー等の生産原価の面で不利である。
れた本発明は、不純物の含有を相当程度排除でき、各粒
子の混合作業においても、WCとCoとが均一に混合す
るようにして、超硬合金の機械的特性を決定するWC粒
子の大きさ及びWCとCoの分布度を小さくかつ均一に
して、超硬合金の硬度、圧縮強度、TRS及び耐摩耗性
等の機械的特性を向上させるとともに、生産原価の面で
も経済的な微粒超硬合金の製造方法を提供することを目
的とする。
T−Co(NO3)2溶液を噴霧乾燥機を用いて球状体、
又はー般の乾燥方法を用いてケーキ状の開始粉末を製造
する開始粉末製造工程と、前記開始粉末を空気中で熱処
理して、空気中の水分と塩とを除去して酸化させる塩の
除去工程と、塩が除去された前記開始粉末をカーボンプ
ラックと混合するミリング工程と、前記混合粉末を反応
管状炉で還元/浸炭を同時に行なう還元/浸炭工程とか
ら構成される本発明の微粒WC/Co複合粉末の製造方
法により達成し得る。
詳細に説明する。
る。本発明の製造方法は、WとCoとをそれぞれ備えて
いるメタタングステン酸アンモニウム(Ammoniu
mMetatungustate、AMT:(NH4)6
(H2W12O40)・4H2O)と硝酸コバルト(Coba
lt Nitrate、Co(NO3)2・6H2O)を
目的組成に合うように秤量してから水に溶かして溶液を
製造し、この水溶液を容器内の吸気温度250℃、排出
温度130℃、ノズル回転速度11,000rpm、溶
液供給量40ml/minの条件で噴霧乾燥するか、4
00℃の一般の乾燥装置を用いて乾燥する開始粉末の製
造工程と、前記乾燥された開始粉末を400℃以上の空
気中で熱処理して塩と水蒸気成分を除去してW/Co系
酸化物複合粉末を製造する塩の除去工程と、前記工程で
製造されたW/Co系酸化物複合粉末を炭素と混合する
ことにおいて、回転ボールミルを用いて大気中で乾式方
法でミリングし機械的に混合するミリング工程と、前記
ミリングしたW/Co系酸化物混合粉末を800℃〜9
50℃の水素雰囲気で水素の流量、温度、維持時間等を
調節して還元/浸炭する還元/浸炭工程とから構成され
る。
粉末は、WとCo成分を有する極微粒の粉末が均一に固
まって平均粒度30〜40μmの球状形態を有し、前記
塩の除去工程で塩を除去するため750℃の空気中で熱
処理される。
硬ボールを使用して空気中で1〜30時間行なわれ、前
記還元/浸炭工程は800℃〜950℃の温度で1〜6
時間行なわれ、この工程により製造されたWCの平均粒
度は約0.1μmである。
粒WC/Co複合合金の製造方法を工程別に具体的に説
明する。
開始原料として用いて化学的方法により均一に混合した
溶液を噴霧乾燥又はその他のー般の乾燥方法により、タ
ングステンとコバルトとが均一に混合したW/Co系の
開始混合粉末を製造した後、塩を除去し、W-Co酸化
物混合粉末を製造し、ボールミリングにより炭素と混合
した後、水素雰囲気で還元/浸炭処理して微粒WC/C
o複合粉末を製造する工程からなる。
を備えているメタタングステン酸アンモニウム(Amm
onium Metatungustate )と硝酸
コバルト(Cobalt Nitrate)を目的組成
に合うように秤量してから水に溶かして溶液を製造し、
この水溶液を乾燥して開始粉末を製造する。この際に、
超硬合金の機械的特性を向上させるため、粒子成長抑制
剤を溶液状態で添加することもできる。容器内の吸気温
度250℃、排出温度180℃、ノズル回転速度11,
000rpm、溶液供給量40ml/minの条件で開
始粉末を製造する。
粉末は、WとCo成分を有する極微粒粉末が均一に固ま
って平均粒度30〜40μmの球状になる。
い塩が含まれ、大気中で保管する場合は水分を急速に吸
収するため、水分との親和力が強い塩を除去して、酸化
物状態の開始粉末を作ることが好ましい。
から乾燥された開始粉末を400℃以上の空気中で熱処
理することにより、塩と水蒸気成分とを除去してW/C
o酸化物複合粉末を作る。これにより、前記開始粉末は
水分及びNH4、NO3のような塩が全て除去されて、重
量が約30%程度、粉末の大きさも20%程度減少する
ことになる。この粉末は大きい表面積を有する多孔質で
あり、微粒酸化物であるCoWO4、WO3及びCo3O4
が均一に混合されており、図2(a)に示すような丸い
形態の複合粉末として存在する。
質のW/Co系酸化物粉末は、ミリング工程で炭素と混
合される。塩が除去された多孔質のW/Co系酸化物粉
末と炭素を混合するためにボールミリングをする場合、
多孔質の酸化物粉末は粒子と粒子との間の境界で壊れな
がら炭素と混合され、微細に粉砕された炭素は多孔質の
W/Co系酸化物粉末の内部に入ることになる。
りW/Coと炭素との内部エネルギーが増大して活性化
するので、浸炭反応が促進される効果がある。
ング工程で炭素と混合した多孔質の微粒CoWO4/W
O3/Co3O4粉末が、水素雰囲気で還元及び浸炭され
る。重量%で10%のCoを含有するW/Co粉末に炭
素を化学量論値の2.0〜2.5倍添加する場合、80
0℃の温度で1〜6時間維持することにより、Wがすべ
て浸炭された純粋な化学量論のWC/Co複合粉末を製
造することができる。図2(b)は、本発明の製造方法
により製造したWC/Co超硬合金の電子顕微鏡写真で
あり、この写真から既存の超硬合金に比べてかなり微細
であることが分かり、WC粒子の大きさは約100nm
(0.1μm)である。
合金を1400℃の真空雰囲気で焼結した超硬合金焼結
体の密度を、理論密度に対する相対密度として示すもの
である。
と平均粒度1.0μmのCoとをボールミリングで混合
した後、成形した成形体も同時に焼結した。図3から分
かるように、メカノケミカル法で製造された微粒超硬合
金の場合、一般に常用する超硬合金に比べて急速に高密
度化が起こる。メカノケミカル法で製造した複合粉末を
1400℃で1時間焼結した超硬合金の場合、硬度が1
900kgf/mm2であり、一般の超硬合金の165
0kgf/mm2より優れていた。
/Co合金において利用可能であり、その他にもWC/
Coを基本組成とし、粒子成長抑制剤又は他の炭化物が
添加される全ての超硬合金系にも適用可能である。
当程度排除し、各粒子の混合作業においても、WCとC
oとが均一に混ざるようにして、超硬合金の機械的特性
を決定するWC粒子の大きさ及びWCとCoとの分布度
を小さくかつ均一にして、超硬合金の硬度、圧縮強度、
TRS、耐摩耗性が優れるとともに、製造設備又は所要
エネルギー等の生産原価の面でも経済的に卓越した効果
がある。
電子顕微鏡写真であり、(b)は本発明により製造され
た超硬粉末の電子顕微鏡写真である。
する相対密度変化を示すグラフである。
を備えているメタタングステン酸アンモニウム(Amm
onium Metatungustate )と硝酸
コバルト(Cobalt Nitrate)を目的組成
に合うように秤量してから水に溶かして溶液を製造し、
この水溶液を乾燥して開始粉末を製造する。この際に、
超硬合金の機械的特性を向上させるため、粒子成長抑制
剤を溶液状態で添加することもできる。容器内の吸気温
度250℃、排出温度130℃、ノズル回転速度11,
000rpm、溶液供給量40ml/minの条件で開
始粉末を製造する。
Claims (1)
- 【請求項1】 メタタングステン酸アンモニウム(Am
monium Metatungustate)と硝酸
コバルト(Cobalt Nitrate)として代表
される、WとCoがそれぞれ入っている水溶性塩を目的
組成に合うように秤量してから水に溶かして溶液を製造
し、この水溶液を噴霧乾燥又はその他のー般の乾燥方法
で乾燥して開始粉末を製造する開始粉末の製造工程と、 前記噴霧乾燥された開始粉末を400℃以上の空気中で
熱処理して塩と水蒸気成分を除去してW/Co系酸化物
複合粉末に製造する塩の除去工程と、 前記工程で製造されたW/Co系酸化物複合粉末を機械
的に炭素と混合するミリング工程と、 前記ミリングしたW/Co系酸化物混合粉末を800〜
950℃の水素雰囲気で還元/浸炭熱処理する還元/浸
炭工程とから構成されることを特徴とするメカノケミカ
ル法による微粒WC/Co複合粉末の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1997-19051 | 1997-05-16 | ||
KR1019970019051A KR100213683B1 (en) | 1997-05-16 | 1997-05-16 | Method of manufacturing wc/co powder |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10317020A true JPH10317020A (ja) | 1998-12-02 |
JP3634578B2 JP3634578B2 (ja) | 2005-03-30 |
JP3634578B6 JP3634578B6 (ja) | 2005-06-15 |
Family
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CN111020333A (zh) * | 2019-12-28 | 2020-04-17 | 天津大学 | 一种细化氧化钇弥散强化钨基合金中晶界处氧化钇尺寸的方法 |
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CN111020333A (zh) * | 2019-12-28 | 2020-04-17 | 天津大学 | 一种细化氧化钇弥散强化钨基合金中晶界处氧化钇尺寸的方法 |
CN111020333B (zh) * | 2019-12-28 | 2021-06-08 | 天津大学 | 一种细化氧化钇弥散强化钨基合金中晶界处氧化钇尺寸的方法 |
Also Published As
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---|---|
KR100213683B1 (en) | 1999-08-02 |
US5882376A (en) | 1999-03-16 |
JP3634578B2 (ja) | 2005-03-30 |
KR19980083671A (ko) | 1998-12-05 |
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