JPH1161315A - 粒内分散強化ｗｃ含有超硬合金およびその製法 - Google Patents
粒内分散強化ｗｃ含有超硬合金およびその製法Info
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- JPH1161315A JPH1161315A JP9246148A JP24614897A JPH1161315A JP H1161315 A JPH1161315 A JP H1161315A JP 9246148 A JP9246148 A JP 9246148A JP 24614897 A JP24614897 A JP 24614897A JP H1161315 A JPH1161315 A JP H1161315A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の超硬合金のうち、板状晶ＷＣ含有超硬
合金は、硬さおよび靭性の両方が向上したものであるも
のの、本発明者らは、これらの板状晶ＷＣ含有超硬合金
に満足できなく、さらなる超硬合金の特性の向上を課題
としていたものである。また、ナノコンポジット材料と
してのセラミックス焼結体は、セラミックス焼結体とし
ては硬さおよび靭性の両方を向上する方向にあるもも
の、超硬合金の領域に応用することができないという課
題がある。 【解決手段】 鉄族金属を主成分とする結合相を３〜３
０体積％と、周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化
物，炭窒化物，炭酸化物，炭窒酸化物およびこれらの相
互固溶体の中の１種以上からなる立方晶系化合物相を６
０体積％以下（０を含む）と、残りが炭化タングステン
と不可避不純物からなる超硬合金であって、該炭化タン
グステンは、該炭化タングステンの粒内に該炭化タング
ステンとは異質の無機物質からなる粒内分散物が分散さ
れた粒内分散強化炭化タングステンを含有していること
を特徴とする粒内分散強化ＷＣ含有超硬合金。
合金は、硬さおよび靭性の両方が向上したものであるも
のの、本発明者らは、これらの板状晶ＷＣ含有超硬合金
に満足できなく、さらなる超硬合金の特性の向上を課題
としていたものである。また、ナノコンポジット材料と
してのセラミックス焼結体は、セラミックス焼結体とし
ては硬さおよび靭性の両方を向上する方向にあるもも
の、超硬合金の領域に応用することができないという課
題がある。 【解決手段】 鉄族金属を主成分とする結合相を３〜３
０体積％と、周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化
物，炭窒化物，炭酸化物，炭窒酸化物およびこれらの相
互固溶体の中の１種以上からなる立方晶系化合物相を６
０体積％以下（０を含む）と、残りが炭化タングステン
と不可避不純物からなる超硬合金であって、該炭化タン
グステンは、該炭化タングステンの粒内に該炭化タング
ステンとは異質の無機物質からなる粒内分散物が分散さ
れた粒内分散強化炭化タングステンを含有していること
を特徴とする粒内分散強化ＷＣ含有超硬合金。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭化タングステン
の結晶粒内に異質の無機物質でなる微粒子を分散させた
粒内分散強化炭化タングステンを含有した粒内分散強化
ＷＣ超硬合金およびその製法に関し、具体的には、炭化
タングステンの結晶粒内に炭化タングステンより微細
で、かつ異質の無機物質を均一に分散させることによ
り、炭化タングステン結晶粒内に残留応力を付加させ
て、得られる超硬合金の硬さ、靱性、耐摩耗性、耐欠損
性、耐塑性変形性、耐熱亀裂性などをさらに改善させ
て、フライスや旋削用のチップ，ドリル，エンドミルに
代表される切削工具、ダイス，パンチなどの型工具，ス
リッターなどの裁断工具，切断工具，ノズル，メカニカ
ルシールに代表される耐摩耗工具・部品、または穿孔，
破砕などに用いる各種ビットに代表される土木建設用工
具として最適な粒内分散強化ＷＣ含有超硬合金およびそ
の製法に関するものである。
の結晶粒内に異質の無機物質でなる微粒子を分散させた
粒内分散強化炭化タングステンを含有した粒内分散強化
ＷＣ超硬合金およびその製法に関し、具体的には、炭化
タングステンの結晶粒内に炭化タングステンより微細
で、かつ異質の無機物質を均一に分散させることによ
り、炭化タングステン結晶粒内に残留応力を付加させ
て、得られる超硬合金の硬さ、靱性、耐摩耗性、耐欠損
性、耐塑性変形性、耐熱亀裂性などをさらに改善させ
て、フライスや旋削用のチップ，ドリル，エンドミルに
代表される切削工具、ダイス，パンチなどの型工具，ス
リッターなどの裁断工具，切断工具，ノズル，メカニカ
ルシールに代表される耐摩耗工具・部品、または穿孔，
破砕などに用いる各種ビットに代表される土木建設用工
具として最適な粒内分散強化ＷＣ含有超硬合金およびそ
の製法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、超硬合金の硬さと靱性に代表さ
れる材料特性は、一方を向上させると他方が低下すると
いう二律背反的傾向にある。硬さと靭性の両特性を同時
に改善するものとして板状晶ＷＣを含有させた超硬合金
およびその製造方法が多数提案されている。この板状晶
ＷＣを含有させた超硬合金に関する代表的な先行技術と
して、本願発明者らによる特開平７−２５８７８５号公
報，特開平７ー２９２４２６号公報および特開平７ー３
１６６８８号公報がある。また、液相焼結である超硬合
金とは異なるが、材料特性を同時に改善することにより
性能を向上させるものとして、マトリックス粒子内に他
成分の超微粒子を分散させたナノコンポジット材料と呼
ばれるセラミックス焼結体が多数提案されている。この
セラミックス焼結体に関するナノコンポジット材料の代
表的な先行技術として、特開平２−２２９７５６号公
報，特開平２−２２９７５７号公報，特開平６−１１６
０３８号公報および特開平６−１１６０７２号公報があ
る。
れる材料特性は、一方を向上させると他方が低下すると
いう二律背反的傾向にある。硬さと靭性の両特性を同時
に改善するものとして板状晶ＷＣを含有させた超硬合金
およびその製造方法が多数提案されている。この板状晶
ＷＣを含有させた超硬合金に関する代表的な先行技術と
して、本願発明者らによる特開平７−２５８７８５号公
報，特開平７ー２９２４２６号公報および特開平７ー３
１６６８８号公報がある。また、液相焼結である超硬合
金とは異なるが、材料特性を同時に改善することにより
性能を向上させるものとして、マトリックス粒子内に他
成分の超微粒子を分散させたナノコンポジット材料と呼
ばれるセラミックス焼結体が多数提案されている。この
セラミックス焼結体に関するナノコンポジット材料の代
表的な先行技術として、特開平２−２２９７５６号公
報，特開平２−２２９７５７号公報，特開平６−１１６
０３８号公報および特開平６−１１６０７２号公報があ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】硬さと靭性の両方を同
時に改善した代表的な超硬合金に関する先行技術のう
ち、特開平７−２５８７８５号公報には、超硬合金中に
含有する六方晶炭化タングステンのＸ線回折における
（１０１）結晶面に対する（００１）結晶面の比が０．
５０以上からなる板状晶ＷＣ含有超硬合金について開示
されている。また、特開平７−２９２４２６号公報に
は、Ｃｏ，Ｎｉ粉末と、炭素源と、Ｗ，またはＷとＷＣ
との混合粉末を加熱・焼結する際、Ｃｏ，Ｎｉ−Ｗ−Ｃ
系の複合炭化物が生成する第一過程と、該複合炭化物と
残留炭素との反応により板状晶ＷＣが生成する第二過程
とを含む板状晶ＷＣ含有超硬合金の製法が記載されてい
る。さらに、特開平７ー３１６６３８号公報には、Ｃ
ｏ，Ｎｉ粉末と、炭素源と、ＷＣと、４ａ，５ａ，６ａ
族金属の酸素含有化合物との混合粉末を加熱・焼結する
際、Ｃｏ，Ｎｉ−Ｗ−Ｃ系の複合炭化物が生成する第一
過程と、該複合炭化物と残留炭素との反応により板状晶
ＷＣが生成する第二過程とを含む板状晶ＷＣ含有超硬合
金の製法が記載されている。これら３件の公報に開示さ
れている板状晶ＷＣ含有超硬合金は、従来の超硬合金に
対比して硬さおよび靭性が向上したものである。しか
し、本発明者らは、これらの板状晶ＷＣ含有超硬合金に
満足できなく、さらなる超硬合金の特性の向上を課題と
していたものである。
時に改善した代表的な超硬合金に関する先行技術のう
ち、特開平７−２５８７８５号公報には、超硬合金中に
含有する六方晶炭化タングステンのＸ線回折における
（１０１）結晶面に対する（００１）結晶面の比が０．
５０以上からなる板状晶ＷＣ含有超硬合金について開示
されている。また、特開平７−２９２４２６号公報に
は、Ｃｏ，Ｎｉ粉末と、炭素源と、Ｗ，またはＷとＷＣ
との混合粉末を加熱・焼結する際、Ｃｏ，Ｎｉ−Ｗ−Ｃ
系の複合炭化物が生成する第一過程と、該複合炭化物と
残留炭素との反応により板状晶ＷＣが生成する第二過程
とを含む板状晶ＷＣ含有超硬合金の製法が記載されてい
る。さらに、特開平７ー３１６６３８号公報には、Ｃ
ｏ，Ｎｉ粉末と、炭素源と、ＷＣと、４ａ，５ａ，６ａ
族金属の酸素含有化合物との混合粉末を加熱・焼結する
際、Ｃｏ，Ｎｉ−Ｗ−Ｃ系の複合炭化物が生成する第一
過程と、該複合炭化物と残留炭素との反応により板状晶
ＷＣが生成する第二過程とを含む板状晶ＷＣ含有超硬合
金の製法が記載されている。これら３件の公報に開示さ
れている板状晶ＷＣ含有超硬合金は、従来の超硬合金に
対比して硬さおよび靭性が向上したものである。しか
し、本発明者らは、これらの板状晶ＷＣ含有超硬合金に
満足できなく、さらなる超硬合金の特性の向上を課題と
していたものである。
【０００４】材料特性を改善した代表的な先行技術のう
ち、特開平２−２２９７５６号公報および特開平２−２
２９７５７号公報には、アルミナの結晶粒内に窒化チタ
ンや炭化チタンのナノ粒子を分散させてアルミナ系セラ
ミックス焼結体の特性を向上させることが開示されてい
る。また、特開平６−１１６０３８号公報および特開平
６−１１６０７２号公報には、窒化珪素の結晶粒内に炭
化珪素のナノ粒子を分散させて窒化珪素−炭化珪素系セ
ラミックス焼結体の特性を向上させることが開示されて
いる。これらの公報に開示のセラミックス焼結体は、従
来のセラミックス焼結体と対比すると特性が向上してい
るが、超硬合金と対比すると靭性が劣り、超硬合金の使
用領域では実用できないという課題がある。
ち、特開平２−２２９７５６号公報および特開平２−２
２９７５７号公報には、アルミナの結晶粒内に窒化チタ
ンや炭化チタンのナノ粒子を分散させてアルミナ系セラ
ミックス焼結体の特性を向上させることが開示されてい
る。また、特開平６−１１６０３８号公報および特開平
６−１１６０７２号公報には、窒化珪素の結晶粒内に炭
化珪素のナノ粒子を分散させて窒化珪素−炭化珪素系セ
ラミックス焼結体の特性を向上させることが開示されて
いる。これらの公報に開示のセラミックス焼結体は、従
来のセラミックス焼結体と対比すると特性が向上してい
るが、超硬合金と対比すると靭性が劣り、超硬合金の使
用領域では実用できないという課題がある。
【０００５】本発明は、上記のような課題を解決したも
ので、具体的には、上記先行技術として詳述した本発明
者らの板状晶ＷＣ含有超硬合金およびその製法により得
られる超硬合金を、さらなる改良を加えること、主とし
て出発原料物質の選定および焼結工程における加熱途中
での炭化タングステンの析出時に、炭化タングステン結
晶中に微細な異質の無機物質を分散させることにより、
硬さ，靱性，耐摩耗性，耐欠損性、耐衝撃性などの特性
を向上させた粒内分散強化超硬合金およびその製法の提
供を目的とするものである
ので、具体的には、上記先行技術として詳述した本発明
者らの板状晶ＷＣ含有超硬合金およびその製法により得
られる超硬合金を、さらなる改良を加えること、主とし
て出発原料物質の選定および焼結工程における加熱途中
での炭化タングステンの析出時に、炭化タングステン結
晶中に微細な異質の無機物質を分散させることにより、
硬さ，靱性，耐摩耗性，耐欠損性、耐衝撃性などの特性
を向上させた粒内分散強化超硬合金およびその製法の提
供を目的とするものである
【０００６】
【課題を解決するための手段】ＷＣとＣｏの混合粉末を
焼結して得られる超硬合金では、ＷＣ結晶内に他成分の
微粒子を分散させることが困難であること、特に、Ｔｉ
ＣなどはＷＣ結晶中に固溶せず、焼結過程を経てもＷＣ
結晶に取込まれないために、ＷＣ粒子内にＴｉＣが分散
した炭化タングステン含有の超硬合金を製造すること
は、非常に困難なことであった。このような状況に対
し、本発明者らは、超硬合金の硬さと靱性を同時に向上
させる方法について、長年に亘り検討していたことか
ら、さらにＷと炭素とＣｏの混合粉末に微細なＴｉＣ粉
末を添加して焼結すると、焼結過程で生成・成長するＷ
Ｃ結晶内に微細なＴｉＣ粒子が取込まれて分散するこ
と、あるいはＴｉ−Ｗ系合金もしくはＴｉ−Ｗ−Ｃｏ系
の合金，化合物などＷとＴｉが均一に固溶した原料粉末
にＣｏと炭素粉末を添加して加熱焼結すると、焼結過程
で生成・成長するＷＣ結晶内に、同時に生成する微細な
ＴｉＣ粒子が取込まれて分散すること、このＴｉＣ粒子
分散ＷＣは結晶自身の硬さと靱性が高いこと、そしてＴ
ｉＣ分散強化ＷＣを含有する超硬合金は、硬さ，靱性，
耐摩耗性，耐欠損性、耐衝撃性などに優れるという知見
を得て、本発明を完成するに至ったものである。
焼結して得られる超硬合金では、ＷＣ結晶内に他成分の
微粒子を分散させることが困難であること、特に、Ｔｉ
ＣなどはＷＣ結晶中に固溶せず、焼結過程を経てもＷＣ
結晶に取込まれないために、ＷＣ粒子内にＴｉＣが分散
した炭化タングステン含有の超硬合金を製造すること
は、非常に困難なことであった。このような状況に対
し、本発明者らは、超硬合金の硬さと靱性を同時に向上
させる方法について、長年に亘り検討していたことか
ら、さらにＷと炭素とＣｏの混合粉末に微細なＴｉＣ粉
末を添加して焼結すると、焼結過程で生成・成長するＷ
Ｃ結晶内に微細なＴｉＣ粒子が取込まれて分散するこ
と、あるいはＴｉ−Ｗ系合金もしくはＴｉ−Ｗ−Ｃｏ系
の合金，化合物などＷとＴｉが均一に固溶した原料粉末
にＣｏと炭素粉末を添加して加熱焼結すると、焼結過程
で生成・成長するＷＣ結晶内に、同時に生成する微細な
ＴｉＣ粒子が取込まれて分散すること、このＴｉＣ粒子
分散ＷＣは結晶自身の硬さと靱性が高いこと、そしてＴ
ｉＣ分散強化ＷＣを含有する超硬合金は、硬さ，靱性，
耐摩耗性，耐欠損性、耐衝撃性などに優れるという知見
を得て、本発明を完成するに至ったものである。
【０００７】本発明の粒内分散強化ＷＣ含有超硬合金
は、鉄族金属を主成分とする結合相を３〜３０体積％
と、周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化物，炭窒
化物，炭酸化物，炭窒酸化物およびこれらの相互固溶体
の中の１種以上からなる立方晶系化合物相を６０体積％
以下（０を含む）と、残りが炭化タングステンと不可避
不純物からなる超硬合金であって、該炭化タングステン
は、該炭化タングステンの粒内に該炭化タングステンと
は異質の無機物質からなる粒内分散物が分散されている
ことを特徴とするものである。
は、鉄族金属を主成分とする結合相を３〜３０体積％
と、周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化物，炭窒
化物，炭酸化物，炭窒酸化物およびこれらの相互固溶体
の中の１種以上からなる立方晶系化合物相を６０体積％
以下（０を含む）と、残りが炭化タングステンと不可避
不純物からなる超硬合金であって、該炭化タングステン
は、該炭化タングステンの粒内に該炭化タングステンと
は異質の無機物質からなる粒内分散物が分散されている
ことを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の態様】本発明の超硬合金における結合相
は、具体的には、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｏ−Ｎｉ合金，Ｆｅ−
Ｎｉ合金および２０重量％以下のＷ，Ｃｒ，Ｍｏを固溶
したＣｏ−Ｗ合金，Ｃｏ−Ｃｒ合金，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｗ合
金，Ｎｉ−Ｃｒ合金，Ｃｏ−Ｎｉ−Ｗ−Ｃｒ合金，Ｆｅ
−Ｎｉ−Ｃｏ−Ｗ−Ｃｒ−Ｍｏ合金などを代表例とし、
これらから選ばれた少なくとも１種からなるものであ
る。この結合相は、超硬合金全体に対する含有量が５体
積％未満では、超硬合金内に巣孔が残留して強度，靱
性，耐欠損性の低下が顕著となり、逆に３０体積％を超
えて多くなると、硬さ，耐摩耗性の低下が顕著となるた
めに、結合相量を５〜３０体積％と定めた。
は、具体的には、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｏ−Ｎｉ合金，Ｆｅ−
Ｎｉ合金および２０重量％以下のＷ，Ｃｒ，Ｍｏを固溶
したＣｏ−Ｗ合金，Ｃｏ−Ｃｒ合金，Ｃｏ−Ｃｒ−Ｗ合
金，Ｎｉ−Ｃｒ合金，Ｃｏ−Ｎｉ−Ｗ−Ｃｒ合金，Ｆｅ
−Ｎｉ−Ｃｏ−Ｗ−Ｃｒ−Ｍｏ合金などを代表例とし、
これらから選ばれた少なくとも１種からなるものであ
る。この結合相は、超硬合金全体に対する含有量が５体
積％未満では、超硬合金内に巣孔が残留して強度，靱
性，耐欠損性の低下が顕著となり、逆に３０体積％を超
えて多くなると、硬さ，耐摩耗性の低下が顕著となるた
めに、結合相量を５〜３０体積％と定めた。
【０００９】本発明の超硬合金における立方晶系化合物
相は、具体的には、ＴｉＣ，ＴｉＮ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，
ＴａＣ，ＮｂＣ，ＶＣ，ＨｆＮ，Ｔｉ（ＣＮ），Ｚｒ
（ＣＮ），（ＷＴｉ）Ｃ，（ＷＺｒ）Ｃ，（ＷＴｉＴ
ａ）Ｃ，（ＷＴｉＮｂＴａ）Ｃ，（ＷＴｉＴａ）（Ｃ
Ｎ），（ＷＺｒ）（Ｃ０），（ＷＨｆ）Ｃなどを代表例
とし、これらから選ばれた少なくとも１種からなるもの
である。この立方晶系化合物相は、超硬合金全体に対す
る含有量が６０体積％を超えて多くなると、残部の炭化
タングステンの含有量も相対的に減少し、かつ超硬合金
全体に占める粒内分散強化炭化タングステンの含有率も
相対的に少なくなるために、硬さと靱性の改善効果が発
現され難くなる。
相は、具体的には、ＴｉＣ，ＴｉＮ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，
ＴａＣ，ＮｂＣ，ＶＣ，ＨｆＮ，Ｔｉ（ＣＮ），Ｚｒ
（ＣＮ），（ＷＴｉ）Ｃ，（ＷＺｒ）Ｃ，（ＷＴｉＴ
ａ）Ｃ，（ＷＴｉＮｂＴａ）Ｃ，（ＷＴｉＴａ）（Ｃ
Ｎ），（ＷＺｒ）（Ｃ０），（ＷＨｆ）Ｃなどを代表例
とし、これらから選ばれた少なくとも１種からなるもの
である。この立方晶系化合物相は、超硬合金全体に対す
る含有量が６０体積％を超えて多くなると、残部の炭化
タングステンの含有量も相対的に減少し、かつ超硬合金
全体に占める粒内分散強化炭化タングステンの含有率も
相対的に少なくなるために、硬さと靱性の改善効果が発
現され難くなる。
【００１０】本発明の超硬合金は、実質的には、上述の
結合相と粒内分散強化炭化タングステンと従来の炭化タ
ングステンからなる場合、またはこれらに、さらに上述
の立方晶系化合物相が均一分散されている場合がある。
これらのうち、粒内分散強化炭化タングステンは、従来
の炭化タングステンの粒内に炭化タングステンとは異質
な無機物質からなる粒内分散物が均一に分散されている
ものである。
結合相と粒内分散強化炭化タングステンと従来の炭化タ
ングステンからなる場合、またはこれらに、さらに上述
の立方晶系化合物相が均一分散されている場合がある。
これらのうち、粒内分散強化炭化タングステンは、従来
の炭化タングステンの粒内に炭化タングステンとは異質
な無機物質からなる粒内分散物が均一に分散されている
ものである。
【００１１】この粒内分散物は、具体的には、Ｃｏ，Ｎ
ｉ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，Ｃ
ｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｂ，Ｓｉ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｐ
ｄ，Ｒｈ，Ｒｕに代表される金属、これらの合金、Ｔｉ
Ａｌ，Ｔｉ3Ａｌ，ＴｉＡｌ3，ＮｉＡｌ，Ｎｉ3Ａｌ，
ＮｉＡｌ3，（ＴｉＮｉ）Ａｌ，（ＴｉＮｉ）3Ａｌ，
（ＴｉＮｉ）Ａｌ3に代表される金属間化合物、周期律
表の４ａ，５ａ，６ａ族金属，Ａｌ，Ｓｉ，Ｂの炭化
物，窒化物，酸化物およびこれらの相互固溶体に代表さ
れる金属化合物などを挙げることができ、これらの金
属，合金，金属間化合物，金属化合物の中から選ばれた
少なくとも１種からなるものである。
ｉ，Ｆｅ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，Ｃ
ｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｂ，Ｓｉ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｐ
ｄ，Ｒｈ，Ｒｕに代表される金属、これらの合金、Ｔｉ
Ａｌ，Ｔｉ3Ａｌ，ＴｉＡｌ3，ＮｉＡｌ，Ｎｉ3Ａｌ，
ＮｉＡｌ3，（ＴｉＮｉ）Ａｌ，（ＴｉＮｉ）3Ａｌ，
（ＴｉＮｉ）Ａｌ3に代表される金属間化合物、周期律
表の４ａ，５ａ，６ａ族金属，Ａｌ，Ｓｉ，Ｂの炭化
物，窒化物，酸化物およびこれらの相互固溶体に代表さ
れる金属化合物などを挙げることができ、これらの金
属，合金，金属間化合物，金属化合物の中から選ばれた
少なくとも１種からなるものである。
【００１２】これらの粒内分散物のうち、周期律表の４
ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化物，炭窒化物，炭酸化物，
炭窒酸化物およびこれれらの相互固溶体の中から選ばれ
た１種以上の立方晶系化合物でなる場合、上述の立方晶
系化合物相とほぼ同一組成でなる場合には、粒内分散強
化炭化タングステンの製造が割合に簡易であること、お
よびその調整も容易であることから好ましいことであ
る。また、周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化
物，炭窒化物，炭酸化物，炭窒酸化物およびこれらの相
互固溶体の中から選ばれた１種以上の立方晶系化合物
と、鉄族金属の中から選ばれた１種以上の金属とからな
る粒内分散物の場合には、上述の効果と、さらに靭性を
高める効果が顕著となることから好ましいことである。
ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化物，炭窒化物，炭酸化物，
炭窒酸化物およびこれれらの相互固溶体の中から選ばれ
た１種以上の立方晶系化合物でなる場合、上述の立方晶
系化合物相とほぼ同一組成でなる場合には、粒内分散強
化炭化タングステンの製造が割合に簡易であること、お
よびその調整も容易であることから好ましいことであ
る。また、周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化
物，炭窒化物，炭酸化物，炭窒酸化物およびこれらの相
互固溶体の中から選ばれた１種以上の立方晶系化合物
と、鉄族金属の中から選ばれた１種以上の金属とからな
る粒内分散物の場合には、上述の効果と、さらに靭性を
高める効果が顕著となることから好ましいことである。
【００１３】この粒内分散物は、当然粒内分散強化炭化
タングステンの粒径よりも小さい粒子からなっており、
その平均粒径が１．０μｍを超えて大きくなると、ＷＣ
結晶中に取込まれ難くなることから１．０μｍ以下の平
均粒径が好ましく、分散強化による硬さと靱性の向上効
果を一層高めるために０．２μｍ以下の平均粒径である
ことが好ましいことである。この粒内分散物の粒径と粒
内分散強化炭化タングステンの粒径との関係は、粒内分
散強化炭化タングステンの平均粒径が粒内分散物の平均
径の３倍以上でなることが好ましく、特に３〜３００倍
からなるとより一層その効果を高めることがことができ
ることから好ましいことである。また、粒内分散物の含
有量は、粒内分散物の効果を発現させるために炭化タン
グステン全体に対して０．０１体積％以上含有させるこ
とが好ましく、より一層その効果を高めるために０．０
５体積％以上含有していることが好ましいことである。
タングステンの粒径よりも小さい粒子からなっており、
その平均粒径が１．０μｍを超えて大きくなると、ＷＣ
結晶中に取込まれ難くなることから１．０μｍ以下の平
均粒径が好ましく、分散強化による硬さと靱性の向上効
果を一層高めるために０．２μｍ以下の平均粒径である
ことが好ましいことである。この粒内分散物の粒径と粒
内分散強化炭化タングステンの粒径との関係は、粒内分
散強化炭化タングステンの平均粒径が粒内分散物の平均
径の３倍以上でなることが好ましく、特に３〜３００倍
からなるとより一層その効果を高めることがことができ
ることから好ましいことである。また、粒内分散物の含
有量は、粒内分散物の効果を発現させるために炭化タン
グステン全体に対して０．０１体積％以上含有させるこ
とが好ましく、より一層その効果を高めるために０．０
５体積％以上含有していることが好ましいことである。
【００１４】本発明の超硬合金における炭化タングステ
ンは、六方晶系のＷＣ結晶であり、その中でも粒内分散
強化炭化タングステンの形状が板状結晶でなることが好
ましいことである。板状結晶でなる粒内分散強化炭化タ
ングステンは、通常は三角柱状の外観を呈するが、（０
０１）面の発達した三角あるいは六角板状の結晶にする
と、さらに硬さと靱性が同時に向上するので好ましいこ
とである。この粒内分散強化炭化タングステンは、粒内
分散物の効果を高めるために超硬合金全体に対して２０
体積％以上含有していることが好ましいことである。
ンは、六方晶系のＷＣ結晶であり、その中でも粒内分散
強化炭化タングステンの形状が板状結晶でなることが好
ましいことである。板状結晶でなる粒内分散強化炭化タ
ングステンは、通常は三角柱状の外観を呈するが、（０
０１）面の発達した三角あるいは六角板状の結晶にする
と、さらに硬さと靱性が同時に向上するので好ましいこ
とである。この粒内分散強化炭化タングステンは、粒内
分散物の効果を高めるために超硬合金全体に対して２０
体積％以上含有していることが好ましいことである。
【００１５】以上に詳述してきた本発明の超硬合金は、
従来からの被覆超硬合金と同様に、その一部または全部
の表面に、従来からの被膜を被覆して被覆超硬合金とし
て使用することができる。具体的には、被膜は、周期律
表の４ａ，５ａ，６ａ族金属，Ａｌ，Ｓｉの炭化物，窒
化物，酸化物，およびこれらの相互固溶体、ダイヤモン
ド，ダイヤモンド状カーボン，立方晶窒化硼素，硬質窒
化硼素，炭素と窒素との化合物，炭素と窒素と硼素との
化合物の中の１種の単層または２種以上の積層でなる場
合を代表例として挙げることができる。
従来からの被覆超硬合金と同様に、その一部または全部
の表面に、従来からの被膜を被覆して被覆超硬合金とし
て使用することができる。具体的には、被膜は、周期律
表の４ａ，５ａ，６ａ族金属，Ａｌ，Ｓｉの炭化物，窒
化物，酸化物，およびこれらの相互固溶体、ダイヤモン
ド，ダイヤモンド状カーボン，立方晶窒化硼素，硬質窒
化硼素，炭素と窒素との化合物，炭素と窒素と硼素との
化合物の中の１種の単層または２種以上の積層でなる場
合を代表例として挙げることができる。
【００１６】本発明の超硬合金は、出発原料物質である
タングステンまたは炭化タングステンに、粒内分散物と
なる無機物質をドープまたはイオン注入し、ドープまた
はイオン注入された出発原料物質を用いて従来の粉末冶
金の製造方法を応用して作製するなども考えられる。し
かし、このような方法では、粒内分散物の選定が制限さ
れること、製造工程が付加されることなどから以下の本
発明の製造方法が好ましいことである。
タングステンまたは炭化タングステンに、粒内分散物と
なる無機物質をドープまたはイオン注入し、ドープまた
はイオン注入された出発原料物質を用いて従来の粉末冶
金の製造方法を応用して作製するなども考えられる。し
かし、このような方法では、粒内分散物の選定が制限さ
れること、製造工程が付加されることなどから以下の本
発明の製造方法が好ましいことである。
【００１７】本発明の超硬合金の製法は、超硬合金を作
製するための出発原料物質を混合・粉砕して混合粉末と
する第１工程、該混合粉末を成形して粉末成形体とする
第２工程、該粉末成形体を非酸化性雰囲気または真空中
で１２００〜１６００℃に加熱焼結する第３工程を含む
超硬合金の製造方法であって、該出発原料物質は、鉄族
金属を主成分とする結合相形成粉末と、Ｗ粉末と、カー
ボンおよび／または黒鉛の炭素源粉末と、粒内分散物を
形成するための無機物質の粉末とを含有することを特徴
とする方法である。
製するための出発原料物質を混合・粉砕して混合粉末と
する第１工程、該混合粉末を成形して粉末成形体とする
第２工程、該粉末成形体を非酸化性雰囲気または真空中
で１２００〜１６００℃に加熱焼結する第３工程を含む
超硬合金の製造方法であって、該出発原料物質は、鉄族
金属を主成分とする結合相形成粉末と、Ｗ粉末と、カー
ボンおよび／または黒鉛の炭素源粉末と、粒内分散物を
形成するための無機物質の粉末とを含有することを特徴
とする方法である。
【００１８】この本発明の製法における第１工程，第２
工程および第３工程は、従来の超硬合金の製造方法およ
び従来の粉末冶金の製造方法による各工程を応用するこ
とにより行うことができる。この製法における出発原料
物質のうち、結合相形成粉末は、前述した結合相でなる
粉末または焼結後に結合相となる結合相前駆体物質、例
えば酸化コバルト，酸化ニッケルなどを用いることがで
きる。また、無機物質の粉末は、前述した粒内分散物か
らなる粉末を用いることができる。これらのうち、無機
物質の粉末が周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化
物，窒化物，酸化物，炭窒化物，炭酸化物，窒酸化物，
炭窒酸化物およびこれらの相互固溶体の中の１種以上の
金属化合物粉末からなる場合には、焼結後に粒内分散物
が形成されると共に、立方晶系化合物相も形成すること
もできることから好ましいことである。
工程および第３工程は、従来の超硬合金の製造方法およ
び従来の粉末冶金の製造方法による各工程を応用するこ
とにより行うことができる。この製法における出発原料
物質のうち、結合相形成粉末は、前述した結合相でなる
粉末または焼結後に結合相となる結合相前駆体物質、例
えば酸化コバルト，酸化ニッケルなどを用いることがで
きる。また、無機物質の粉末は、前述した粒内分散物か
らなる粉末を用いることができる。これらのうち、無機
物質の粉末が周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化
物，窒化物，酸化物，炭窒化物，炭酸化物，窒酸化物，
炭窒酸化物およびこれらの相互固溶体の中の１種以上の
金属化合物粉末からなる場合には、焼結後に粒内分散物
が形成されると共に、立方晶系化合物相も形成すること
もできることから好ましいことである。
【００１９】本発明の製法における無機物質の粉末とし
て立方晶系化合物相の形成粉末を用いる場合には、具体
的には、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴｉＮ，ＺｒＮ，Ｈ
ｆＮ，ＶＣ，ＮｂＮ，ＴａＣ，，ＴｉＯ2，Ｚｒ０2，Ｈ
ｆ（ＣＮ），Ｚｒ（ＣＯ），（ＷＴｉ）Ｃ，（ＷＺｒ）
（ＣＯ），（ＷＴｉＴａ）Ｃ，（ＷＴｉＴａ）ＣＮなど
を代表例として挙げることができる。これらのうち、Ｔ
ｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮなどの窒化物は、焼結時の侵炭作
用によりＴｉ（ＣＮ），Ｚｒ（ＣＮ），Ｈｆ（ＣＮ）な
どの炭窒化物を形成し、また、ＴｉＯ2，Ｚｒ０2などの
酸化物は、還元・炭化とＷＣ固溶により、（ＷＴｉ）
Ｃ，（ＷＺｒ）（ＣＯ）などを形成する。これらの立方
晶系化合物相の形成粉末は微粒子になるほどＷＣ結晶中
に取込まれ易くなるため、平均粒径で０．５μｍ以下で
なる粉末を用いることが好ましい。
て立方晶系化合物相の形成粉末を用いる場合には、具体
的には、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴｉＮ，ＺｒＮ，Ｈ
ｆＮ，ＶＣ，ＮｂＮ，ＴａＣ，，ＴｉＯ2，Ｚｒ０2，Ｈ
ｆ（ＣＮ），Ｚｒ（ＣＯ），（ＷＴｉ）Ｃ，（ＷＺｒ）
（ＣＯ），（ＷＴｉＴａ）Ｃ，（ＷＴｉＴａ）ＣＮなど
を代表例として挙げることができる。これらのうち、Ｔ
ｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮなどの窒化物は、焼結時の侵炭作
用によりＴｉ（ＣＮ），Ｚｒ（ＣＮ），Ｈｆ（ＣＮ）な
どの炭窒化物を形成し、また、ＴｉＯ2，Ｚｒ０2などの
酸化物は、還元・炭化とＷＣ固溶により、（ＷＴｉ）
Ｃ，（ＷＺｒ）（ＣＯ）などを形成する。これらの立方
晶系化合物相の形成粉末は微粒子になるほどＷＣ結晶中
に取込まれ易くなるため、平均粒径で０．５μｍ以下で
なる粉末を用いることが好ましい。
【００２０】この本発明の超硬合金の製法における出発
原料物質は、Ｗと周期律表の４ａ，５ａ族金属，鉄族金
属の中の少なくとも１種とからなるＷ含有物質の粉末
と、鉄族金属粉末と、カーボンおよび／または黒鉛の炭
素源粉末と、周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化
物，窒化物，酸化物，炭窒化物，炭酸化物，窒酸化物，
炭窒酸化物およびこれらの相互固溶体の中の１種以上の
金属化合物粉末とを含有していることも好ましいことで
ある。この出発原料物質におけるＷ含有物質の粉末は、
具体的には、Ｗ−Ｔｉ，Ｗ−Ｚｒ，Ｗ−Ｈｆ，Ｗ−Ｎ
ｂ，Ｗ−Ｔａ，Ｗ−Ｔｉ−Ｃｏ，Ｗ−Ｚｒ−Ｎｉ，Ｗ−
Ｔａ−Ｆｅなどの合金またはＺｒＷ2，ＨｆＷ2などの化
合物の１種以上からなる場合を代表例として挙げること
ができる。これらのＷ含有物質の粉末は、Ｗ中に４ａ，
５ａ族金属が均一に固溶していることが好ましい。ま
た、出発原料物質は、４ａ，５ａ族の金属または水素化
物として用いると活性化にすぐれており、反応性を高め
る効果があることから好ましいことである。
原料物質は、Ｗと周期律表の４ａ，５ａ族金属，鉄族金
属の中の少なくとも１種とからなるＷ含有物質の粉末
と、鉄族金属粉末と、カーボンおよび／または黒鉛の炭
素源粉末と、周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化
物，窒化物，酸化物，炭窒化物，炭酸化物，窒酸化物，
炭窒酸化物およびこれらの相互固溶体の中の１種以上の
金属化合物粉末とを含有していることも好ましいことで
ある。この出発原料物質におけるＷ含有物質の粉末は、
具体的には、Ｗ−Ｔｉ，Ｗ−Ｚｒ，Ｗ−Ｈｆ，Ｗ−Ｎ
ｂ，Ｗ−Ｔａ，Ｗ−Ｔｉ−Ｃｏ，Ｗ−Ｚｒ−Ｎｉ，Ｗ−
Ｔａ−Ｆｅなどの合金またはＺｒＷ2，ＨｆＷ2などの化
合物の１種以上からなる場合を代表例として挙げること
ができる。これらのＷ含有物質の粉末は、Ｗ中に４ａ，
５ａ族金属が均一に固溶していることが好ましい。ま
た、出発原料物質は、４ａ，５ａ族の金属または水素化
物として用いると活性化にすぐれており、反応性を高め
る効果があることから好ましいことである。
【００２１】
【作用】本発明の粒内分散強化ＷＣ含有超硬合金は、無
機物質からなる粒内分散物が炭化タングステンの粒内に
均一に分散されることにより炭化タングステン粒内に残
留応力を付与する作用をし、かつ焼結時に再結晶化され
る炭化タングステンの欠陥を減少させる作用および炭化
タングステンの粒内の強化作用をしており、この粒内分
散強化炭化タングステンが超硬合金内で均一に分散され
ることにより超硬合金の硬さ，強度および靭性を高める
作用をしているものである。また、本発明の粒内分散強
化ＷＣ含有超硬合金の製法は、Ｗと炭素とＣｏの混合粉
末に添加された微細な粒内分散物の粒子が焼結過程で生
成・成長するＷＣ結晶内に取込まれて分散すること、ま
たはＷ−Ｔｉ系，Ｗ−Ｔｉ−Ｃｏ系の合金，化合物など
と炭素との加熱反応により生成・成長するＷＣ結晶内
に、同時に生成する微細な粒内分散物、例えばＴｉＣの
粒子が取込まれて分散する作用をし、分散した粒内分散
物粒子がＷＣ結晶の硬さと靱性を同時に改善する作用を
し、ＴｉＣ分散強化ＷＣが超硬合金の硬さ，靱性，耐摩
耗性，耐欠損性、耐衝撃性などを向上させる作用をして
いるものである。
機物質からなる粒内分散物が炭化タングステンの粒内に
均一に分散されることにより炭化タングステン粒内に残
留応力を付与する作用をし、かつ焼結時に再結晶化され
る炭化タングステンの欠陥を減少させる作用および炭化
タングステンの粒内の強化作用をしており、この粒内分
散強化炭化タングステンが超硬合金内で均一に分散され
ることにより超硬合金の硬さ，強度および靭性を高める
作用をしているものである。また、本発明の粒内分散強
化ＷＣ含有超硬合金の製法は、Ｗと炭素とＣｏの混合粉
末に添加された微細な粒内分散物の粒子が焼結過程で生
成・成長するＷＣ結晶内に取込まれて分散すること、ま
たはＷ−Ｔｉ系，Ｗ−Ｔｉ−Ｃｏ系の合金，化合物など
と炭素との加熱反応により生成・成長するＷＣ結晶内
に、同時に生成する微細な粒内分散物、例えばＴｉＣの
粒子が取込まれて分散する作用をし、分散した粒内分散
物粒子がＷＣ結晶の硬さと靱性を同時に改善する作用を
し、ＴｉＣ分散強化ＷＣが超硬合金の硬さ，靱性，耐摩
耗性，耐欠損性、耐衝撃性などを向上させる作用をして
いるものである。
【００２２】
【実施試験１】まず、市販されている平均粒子径が１．
５μｍのＷ，２．５μｍのＴｉＨ2，ＺｒＨ2，Ｈｆ
Ｈ2，１．２μｍのＣｏ，１．７μｍのＮｉ，０．５μ
ｍのＦｅの各粉末を用い、表１に示した配合組成に秤量
し、ステンレス製ポットにアセトン溶媒と超硬合金製ボ
ールと共に挿入して４８時間混合粉砕後、乾燥して得た
混合粉末を黒鉛製ルツボに挿入し、雰囲気圧力０．１Ｐ
ａの真空中で１４００℃×１時間の加熱処理を施して、
出発原料物質としての合金粉末を得た。得られた合金粉
末Ａ1〜Ａ6のＸ線回折結果と平均粒径を表１に併記し
た。
５μｍのＷ，２．５μｍのＴｉＨ2，ＺｒＨ2，Ｈｆ
Ｈ2，１．２μｍのＣｏ，１．７μｍのＮｉ，０．５μ
ｍのＦｅの各粉末を用い、表１に示した配合組成に秤量
し、ステンレス製ポットにアセトン溶媒と超硬合金製ボ
ールと共に挿入して４８時間混合粉砕後、乾燥して得た
混合粉末を黒鉛製ルツボに挿入し、雰囲気圧力０．１Ｐ
ａの真空中で１４００℃×１時間の加熱処理を施して、
出発原料物質としての合金粉末を得た。得られた合金粉
末Ａ1〜Ａ6のＸ線回折結果と平均粒径を表１に併記し
た。
【００２３】さらに、市販されている平均粒子径が２．
５μｍのＺｒＮ，１．５μｍの（ＷＴｉＴａ）Ｃの複合
炭化物（重量比でＷＣ／ＴｉＣ／ＴａＣ＝５０／２０／
３０）の各粉末を用い、ステンレス製ポットにアセトン
溶媒と超硬合金製ボールと共に挿入して７２時間粉砕
し、０．２重量％のパラフィンワックスを添加した後、
乾燥して出発原料物質としての予備粉砕粉末を得た。得
られた予備粉砕粉末の平均粒径は、ＺｒＮが０．３２μ
ｍ、（ＷＴｉＴａ）Ｃが０．２８μｍであった。
５μｍのＺｒＮ，１．５μｍの（ＷＴｉＴａ）Ｃの複合
炭化物（重量比でＷＣ／ＴｉＣ／ＴａＣ＝５０／２０／
３０）の各粉末を用い、ステンレス製ポットにアセトン
溶媒と超硬合金製ボールと共に挿入して７２時間粉砕
し、０．２重量％のパラフィンワックスを添加した後、
乾燥して出発原料物質としての予備粉砕粉末を得た。得
られた予備粉砕粉末の平均粒径は、ＺｒＮが０．３２μ
ｍ、（ＷＴｉＴａ）Ｃが０．２８μｍであった。
【００２４】次に、上述のＣｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｚｒ
Ｈ2，ＨｆＨ2，合金粉末Ａ1〜Ａ6，予備粉砕したＺｒＮ
と（ＷＴｉＴａ）Ｃ、および市販されている平均粒径が
２．０μｍのＷ，２．３μｍのＷＣ，０．０２μｍのカ
ーボン（表中では「Ｃ」と記す），４．５μｍの黒鉛
（表中では「Ｇ」と記す），０．０６μｍのＴｉＯ2，
１．０μｍのＴａＣ，１．７μｍのＣｒ3Ｃ2，１．０μ
ｍのＴｉＣ，１．０μｍの（ＷＴｉ）Ｃの複合炭化物
（重量比でＷＣ／ＴｉＣ＝７０／３０），１．７μｍの
ＮｂＣの各出発原料物質の粉末を用いて、表２に示す配
合組成に秤量し、ステンレス製ポットにアセトン溶媒と
超硬合金製ボールと共に挿入し、４８時間混合粉砕後、
乾燥して混合粉末を得た。これらの混合粉末を金型に充
填し、２ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力でもって約５．５×９．
５×２９ｍｍの粉末成形体を作製し、アルミナとカーボ
ン繊維からなるシート上に設置し、雰囲気圧力１０Ｐａ
の真空中で、表２に併記した温度でもって１時間加熱保
持して、本発明品１〜１０および比較品１〜１０を得
た。
Ｈ2，ＨｆＨ2，合金粉末Ａ1〜Ａ6，予備粉砕したＺｒＮ
と（ＷＴｉＴａ）Ｃ、および市販されている平均粒径が
２．０μｍのＷ，２．３μｍのＷＣ，０．０２μｍのカ
ーボン（表中では「Ｃ」と記す），４．５μｍの黒鉛
（表中では「Ｇ」と記す），０．０６μｍのＴｉＯ2，
１．０μｍのＴａＣ，１．７μｍのＣｒ3Ｃ2，１．０μ
ｍのＴｉＣ，１．０μｍの（ＷＴｉ）Ｃの複合炭化物
（重量比でＷＣ／ＴｉＣ＝７０／３０），１．７μｍの
ＮｂＣの各出発原料物質の粉末を用いて、表２に示す配
合組成に秤量し、ステンレス製ポットにアセトン溶媒と
超硬合金製ボールと共に挿入し、４８時間混合粉砕後、
乾燥して混合粉末を得た。これらの混合粉末を金型に充
填し、２ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力でもって約５．５×９．
５×２９ｍｍの粉末成形体を作製し、アルミナとカーボ
ン繊維からなるシート上に設置し、雰囲気圧力１０Ｐａ
の真空中で、表２に併記した温度でもって１時間加熱保
持して、本発明品１〜１０および比較品１〜１０を得
た。
【００２５】こうして得た本発明品１〜１０および比較
品１〜１０の超硬合金を＃２３０のダイヤモンド砥石で
湿式研削加工し、４．０×８．０×２５．０ｍｍの形状
に作製し、ＪＩＳ法による抗折力を測定して、その結果
を表３に示した。また、同試料の１面を０．３μｍのダ
イヤモンドペーストでラップ加工した後、ビッカース圧
子を用いた荷重：１９６Ｎでの硬さおよび破壊靱性値Ｋ
1c（ＩＭ法）を測定し、その結果を表３に併記した。
品１〜１０の超硬合金を＃２３０のダイヤモンド砥石で
湿式研削加工し、４．０×８．０×２５．０ｍｍの形状
に作製し、ＪＩＳ法による抗折力を測定して、その結果
を表３に示した。また、同試料の１面を０．３μｍのダ
イヤモンドペーストでラップ加工した後、ビッカース圧
子を用いた荷重：１９６Ｎでの硬さおよび破壊靱性値Ｋ
1c（ＩＭ法）を測定し、その結果を表３に併記した。
【００２６】さらに、各試料のラップ面について電子顕
微鏡にて組織写真を撮り、画像処理装置にて、結合相，
立方晶系化合物相，全ＷＣの体積割合およびＷＣの平均
粒径を求め、その結果を表３に併記した。また、ＷＣ結
晶内に分散している粒内分散物である炭化物粒子と金属
粒子の大きさ、全ＷＣに対する各粒内分散物の体積割
合、および全ＷＣに対する粒内分散強化炭化タングステ
ンである板状ＷＣ結晶（最長径／最短径が３以上）の体
積割合を測定し、それらの結果を表４に示した。
微鏡にて組織写真を撮り、画像処理装置にて、結合相，
立方晶系化合物相，全ＷＣの体積割合およびＷＣの平均
粒径を求め、その結果を表３に併記した。また、ＷＣ結
晶内に分散している粒内分散物である炭化物粒子と金属
粒子の大きさ、全ＷＣに対する各粒内分散物の体積割
合、および全ＷＣに対する粒内分散強化炭化タングステ
ンである板状ＷＣ結晶（最長径／最短径が３以上）の体
積割合を測定し、それらの結果を表４に示した。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】
【表３】
【００３０】
【表４】
【００３１】
【実施試験２】実施試験１で得た、本発明品１および比
較品１について、それぞれの混合粉末を用いて、ＪＩＳ
−Ｂ４１２０に記載のＳＮＧＮ１２０４０８形状用の金
型でもって、実施試験１と同様の方法および条件でプレ
ス成形、加熱焼結、湿式研削加工により、ＳＮＧＮ１２
０４０８形状の切削工具用チップを得た。
較品１について、それぞれの混合粉末を用いて、ＪＩＳ
−Ｂ４１２０に記載のＳＮＧＮ１２０４０８形状用の金
型でもって、実施試験１と同様の方法および条件でプレ
ス成形、加熱焼結、湿式研削加工により、ＳＮＧＮ１２
０４０８形状の切削工具用チップを得た。
【００３２】こうして得たチップを用いて、被削材：チ
ルドロール（ＨＲＣ＝６０），切削速度：１５ｍ／ｍｉ
ｎ，切込み：１．５ｍｍ，送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖの
条件で乾式旋削試験を行い、欠損時までの切削時間また
は平均逃げ面摩耗幅が０．４５ｍｍ時までの切削時間を
寿命時間として求めた。その結果、本発明品１の寿命時
間は２３ｍｉｎであったのに対し、比較品１の寿命時間
は１５ｍｉｎであった。
ルドロール（ＨＲＣ＝６０），切削速度：１５ｍ／ｍｉ
ｎ，切込み：１．５ｍｍ，送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖの
条件で乾式旋削試験を行い、欠損時までの切削時間また
は平均逃げ面摩耗幅が０．４５ｍｍ時までの切削時間を
寿命時間として求めた。その結果、本発明品１の寿命時
間は２３ｍｉｎであったのに対し、比較品１の寿命時間
は１５ｍｉｎであった。
【００３３】
【実施試験３】実施試験１で得た本発明品３，６および
比較品３，６について、それぞれの混合粉末を用いて、
ＪＩＳ−Ｂ４２１０に記載のＳＰＧＮ１２０３０２形状
用の金型でもって２ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力プレス成形し
た後、実施試験１と同様の方法および条件で焼結した。
得られた超硬合金製チップ素材を２３０＃のダイヤモン
ド砥石を用いて研削加工し、ＳＰＧＮ１２０３０８の切
削用チップを製作した。
比較品３，６について、それぞれの混合粉末を用いて、
ＪＩＳ−Ｂ４２１０に記載のＳＰＧＮ１２０３０２形状
用の金型でもって２ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力プレス成形し
た後、実施試験１と同様の方法および条件で焼結した。
得られた超硬合金製チップ素材を２３０＃のダイヤモン
ド砥石を用いて研削加工し、ＳＰＧＮ１２０３０８の切
削用チップを製作した。
【００３４】このチップ３個を用いて、被削材：ＳＣＭ
４４０，切削速度：１００ｍ／ｍｉｎ，切込み：２．０
ｍｍ，送り：０．４０ｍｍ／刃，切削距離：２ｍの条件
で乾式フライス切削試験を行い、刃先が欠損，チッピン
グの発生または逃げ面摩耗量が０．２５に達するまでの
平均切削距離を求めた。その結果、本発明品３，６の平
均切削距離がそれぞれ１０．２ｍと９．６ｍであったの
に対し、比較品３，６の平均切削距離はそれぞれ５．９
ｍと７．４ｍであった。
４４０，切削速度：１００ｍ／ｍｉｎ，切込み：２．０
ｍｍ，送り：０．４０ｍｍ／刃，切削距離：２ｍの条件
で乾式フライス切削試験を行い、刃先が欠損，チッピン
グの発生または逃げ面摩耗量が０．２５に達するまでの
平均切削距離を求めた。その結果、本発明品３，６の平
均切削距離がそれぞれ１０．２ｍと９．６ｍであったの
に対し、比較品３，６の平均切削距離はそれぞれ５．９
ｍと７．４ｍであった。
【００３５】
【発明の効果】本発明の粒内分散強化ＷＣ超硬合金は、
同一組成成分でなる従来の超硬合金からなる比較品に対
比して、抗折力，硬さおよび破壊靭性値が全て顕著にす
ぐれているという効果、硬質ロールの切削およびフライ
ス用切削に代表される切削工具として実用した場合に、
工具寿命が顕著に向上するという効果を発揮するもので
ある。
同一組成成分でなる従来の超硬合金からなる比較品に対
比して、抗折力，硬さおよび破壊靭性値が全て顕著にす
ぐれているという効果、硬質ロールの切削およびフライ
ス用切削に代表される切削工具として実用した場合に、
工具寿命が顕著に向上するという効果を発揮するもので
ある。
Claims (10)
- 【請求項１】 鉄族金属を主成分とする結合相を３〜３
０体積％と、周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化
物，炭窒化物，炭酸化物，炭窒酸化物およびこれらの相
互固溶体の中の１種以上からなる立方晶系化合物相を６
０体積％以下（０を含む）と、残りが炭化タングステン
と不可避不純物からなる超硬合金であって、該炭化タン
グステンは、該炭化タングステンの粒内に該炭化タング
ステンとは異質の無機物質からなる粒内分散物が分散さ
れた粒内分散強化炭化タングステンを含有していること
を特徴とする粒内分散強化ＷＣ含有超硬合金。 - 【請求項２】 上記粒内分散物は、周期律表の４ａ，５
ａ，６ａ族金属の炭化物，炭窒化物，炭酸化物，炭窒酸
化物およびこれれらの相互固溶体の中から選ばれた１種
以上の立方晶系化合物であることを特徴とする請求項１
記載の粒内分散強化ＷＣ含有超硬合金。 - 【請求項３】 上記粒内分散物は、周期律表の４ａ，５
ａ，６ａ族金属の炭化物，炭窒化物，炭酸化物，炭窒酸
化物およびこれれらの相互固溶体の中から選ばれた１種
以上の立方晶系化合物と、鉄族金属の中から選ばれた１
種以上の金属とからなることを特徴とする請求項１記載
の粒内分散強化ＷＣ含有超硬合金。 - 【請求項４】 上記粒内分散物は、平均径が１．０μｍ
以下であることを特徴とする請求項１，２または３記載
の粒内分散強化ＷＣ含有超硬合金。 - 【請求項５】 上記粒内分散物は、上記炭化タングステ
ン全体に対して０．０１体積％以上含有されていること
を特徴とする請求項１，２，３または４記載の粒内分散
強化ＷＣ含有超硬合金。 - 【請求項６】 上記粒内分散強化炭化タングステンは、
板状結晶の炭化タングステンからなることを特徴とする
請求項１，２，３，４または５記載の粒内分散強化ＷＣ
含有超硬合金。 - 【請求項７】 上記粒内分散強化炭化タングステンは、
平均粒径が上記粒内分散物の平均粒径の３〜３００倍か
らなることを特徴とする請求項１，２，３，４，５また
は６記載の粒内分散強化ＷＣ含有超硬合金。 - 【請求項８】 上記粒内分散強化炭化タングステンは、
炭化タングステン全体に対し２０体積％以上含有してい
ることを特徴とする請求項１，２，３，４，５または６
記載の粒内分散強化ＷＣ含有超硬合金。 - 【請求項９】 超硬合金を作製するための出発原料物質
を混合・粉砕して混合粉末とする第１工程、該混合粉末
を成形して粉末成形体とする第２工程、該粉末成形体を
非酸化性雰囲気または真空中で１２００〜１６００℃に
加熱焼結する第３工程とを含む超硬合金の製造方法であ
って、該出発原料物質は、鉄族金属を主成分とする結合
相形成粉末と、Ｗ粉末と、カーボンおよび／または黒鉛
の炭素源粉末と、周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属の
炭化物，窒化物，酸化物，炭窒化物，炭酸化物，窒酸化
物，炭窒酸化物およびこれらの相互固溶体の中の１種以
上でなる金属化合物粉末とを含有することを特徴とする
粒内分散強化ＷＣ含有超硬合金の製法。 - 【請求項１０】 超硬合金を作製するための出発原料物
質を混合・粉砕して混合粉末とする第１工程、該混合粉
末を成形して粉末成形体とする第２工程、該粉末成形体
を非酸化性雰囲気または真空中で１２００〜１６００℃
に加熱焼結する第３工程とを含む超硬合金の製造方法で
あって、該出発原料物質は、Ｗと周期律表の４ａ，５ａ
族金属，鉄族金属の中の少なくとも１種とからなるＷ含
有物質の粉末と、鉄族金属粉末と、カーボンおよび／ま
たは黒鉛の炭素源粉末と、周期律表の４ａ，５ａ，６ａ
族金属の炭化物，窒化物，酸化物，炭窒化物，炭酸化
物，窒酸化物，炭窒酸化物およびこれらの相互固溶体の
中の１種以上でなる金属化合物粉末とを含有することを
特徴とする粒内分散強化ＷＣ含有超硬合金の製法。
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|---|---|---|---|---|
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| JP2006328529A (ja) * | 2005-04-20 | 2006-12-07 | Sandvik Intellectual Property Ab | バインダー相が富化された表面を備えた被覆超硬合金 |
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-
1997
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