JPS58151448A - 高温特性のすぐれた切削工具用焼結材料およびその製造法 - Google Patents
高温特性のすぐれた切削工具用焼結材料およびその製造法Info
- Publication number
- JPS58151448A JPS58151448A JP57032133A JP3213382A JPS58151448A JP S58151448 A JPS58151448 A JP S58151448A JP 57032133 A JP57032133 A JP 57032133A JP 3213382 A JP3213382 A JP 3213382A JP S58151448 A JPS58151448 A JP S58151448A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cutting
- powder
- compound
- phase
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C27/00—Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
- C22C27/04—Alloys based on tungsten or molybdenum
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、゛すぐれた高温特性を有し,特に高温特性
が要求され乞高速切削や窩送り切削に切削工具として使
用した場合にすぐれた切削性能を発揮する焼結材料およ
びその製造法に関するものである。
が要求され乞高速切削や窩送り切削に切削工具として使
用した場合にすぐれた切削性能を発揮する焼結材料およ
びその製造法に関するものである。
− 一般に、鋼の切削加工に際して、切削速度を速くし
たり、送シ量を多くしたシすると、切削工具の力先温度
が上昇し、刃先が摩耗よシは、むしろ高温に原因する塑
性変形によって使用寿命に至る場合が多く、この傾向は
、近年の高速切削化および高能率切削化によって増々強
くなシっつぁる。
たり、送シ量を多くしたシすると、切削工具の力先温度
が上昇し、刃先が摩耗よシは、むしろ高温に原因する塑
性変形によって使用寿命に至る場合が多く、この傾向は
、近年の高速切削化および高能率切削化によって増々強
くなシっつぁる。
しかしながら、現在実用に供されている、分散相が主と
してW炭化物やTi炭化物で構成され、一方結合相が主
として鉄一族金属で構成されてぃる超硬合金やサーメッ
トは、刃先温度が1″ooo’cを越えると急激に軟化
するようになるために、これらの超硬合金やサーメット
は勿論のこと、これらの表面に硬質被覆層を形成した表
面被覆超硬合金や表面被覆サーメットにおいても、その
使用条件は刃先温度が1000℃を若干上廻る程度に制
限されている。一方、M酸化物を主成分とするセラミッ
クは、高温において高硬度とすぐれた耐酸化性を示すこ
とから、高速切削用の切削工具として実用に供されては
いるが、その刃先は耐摩耗性に欠け、信頼性の不十分な
ものであるため、高速切削に際しては低い送シ量で使用
きれているのが現状である。
してW炭化物やTi炭化物で構成され、一方結合相が主
として鉄一族金属で構成されてぃる超硬合金やサーメッ
トは、刃先温度が1″ooo’cを越えると急激に軟化
するようになるために、これらの超硬合金やサーメット
は勿論のこと、これらの表面に硬質被覆層を形成した表
面被覆超硬合金や表面被覆サーメットにおいても、その
使用条件は刃先温度が1000℃を若干上廻る程度に制
限されている。一方、M酸化物を主成分とするセラミッ
クは、高温において高硬度とすぐれた耐酸化性を示すこ
とから、高速切削用の切削工具として実用に供されては
いるが、その刃先は耐摩耗性に欠け、信頼性の不十分な
ものであるため、高速切削に際しては低い送シ量で使用
きれているのが現状である。
また、近年、高速切削や高送り切削用の切削工具材料と
して、WあるいはMoなどの高融点金属からなるマトリ
ックス中に、Wお上びT1の炭化物を層状に分散させた
組織を有する鋳造合金(例えば米国特許第3,6 9
0.9 6’ 2号明細書参照)が提案され、注目され
たが、この鋳造合金は、融点が2700℃と著しく高く
、しかも鋳造合金であるために形状付与が困難であるば
かりでなく、耐酸化性および耐衝撃性も不十分であるこ
とから、広く実用化されるには至っていない。
して、WあるいはMoなどの高融点金属からなるマトリ
ックス中に、Wお上びT1の炭化物を層状に分散させた
組織を有する鋳造合金(例えば米国特許第3,6 9
0.9 6’ 2号明細書参照)が提案され、注目され
たが、この鋳造合金は、融点が2700℃と著しく高く
、しかも鋳造合金であるために形状付与が困難であるば
かりでなく、耐酸化性および耐衝撃性も不十分であるこ
とから、広く実用化されるには至っていない。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、高速切
削や高送シ切削が可能なすぐれた高温特性を有する切削
工具用材料、すなわち耐摩耗性,耐塑性変形性.耐酸化
性.および耐衝撃性にすぐれた切削工具を粉末冶金法を
用いて製造すべく研究を行なった結果、原料粉末として
、金属炭化物粉末,金属窒化物粉氷,金属炭窒化物粉末
,Ni−AJt合金粉末,およびW粉末を用意し、これ
ら原料粉末のうちの2種以上を用いて所定の配合組成に
配合し、通常の条件で混合し、プレス成形し、ついでこ
の結果の圧粉体を、非酸化性雰囲気中、温度: 200
0〜2700℃の高温、すなわち完全固溶体化温度で焼
結した後,非酸化性雰囲気中、前記焼結温度から冷却し
て1000〜1600℃の温度範囲内の所定温度に所定
時間保持の化合物析出処理を行ない、原子俤で、T1:
5〜25%, ZrおよびHfのうちの1種または2種
:5〜2 0.%’, NbおよびTaのうちの1種ま
たは2種:5〜20%,Ni5ー :0,5〜3. 0%,Al:0.5〜2、0%( A
Q/Ni = 0.2 5〜 0.5)、C 二
1 5 〜 4 0 % 、 N : 1 〜
15% を含有し、残りがWと不可避不純物(ただし
W:20〜55%含有)からなる組成を有し、かつ分散
相が、T1とCとNとを主成分とする化合物相と。
削や高送シ切削が可能なすぐれた高温特性を有する切削
工具用材料、すなわち耐摩耗性,耐塑性変形性.耐酸化
性.および耐衝撃性にすぐれた切削工具を粉末冶金法を
用いて製造すべく研究を行なった結果、原料粉末として
、金属炭化物粉末,金属窒化物粉氷,金属炭窒化物粉末
,Ni−AJt合金粉末,およびW粉末を用意し、これ
ら原料粉末のうちの2種以上を用いて所定の配合組成に
配合し、通常の条件で混合し、プレス成形し、ついでこ
の結果の圧粉体を、非酸化性雰囲気中、温度: 200
0〜2700℃の高温、すなわち完全固溶体化温度で焼
結した後,非酸化性雰囲気中、前記焼結温度から冷却し
て1000〜1600℃の温度範囲内の所定温度に所定
時間保持の化合物析出処理を行ない、原子俤で、T1:
5〜25%, ZrおよびHfのうちの1種または2種
:5〜2 0.%’, NbおよびTaのうちの1種ま
たは2種:5〜20%,Ni5ー :0,5〜3. 0%,Al:0.5〜2、0%( A
Q/Ni = 0.2 5〜 0.5)、C 二
1 5 〜 4 0 % 、 N : 1 〜
15% を含有し、残りがWと不可避不純物(ただし
W:20〜55%含有)からなる組成を有し、かつ分散
相が、T1とCとNとを主成分とする化合物相と。
ZrおよびHfのうちの1種または2種とCとNとを主
成分とする化合物相と、一方結合相がNi−At金属間
化合物とWを主成分とするW基合金からなる組織を有す
る焼結合金を製造すると,この結果の焼結材料は、すぐ
れた耐阜耗性.耐塑性変形性。
成分とする化合物相と、一方結合相がNi−At金属間
化合物とWを主成分とするW基合金からなる組織を有す
る焼結合金を製造すると,この結果の焼結材料は、すぐ
れた耐阜耗性.耐塑性変形性。
耐酸化性,および耐衝撃性を有し、したがってこれらの
高温特性が要求される高速切削や高送シ切削に切削工具
として使用した場合に著しくすぐれた切削性能を発揮す
るという知見を得たのである。
高温特性が要求される高速切削や高送シ切削に切削工具
として使用した場合に著しくすぐれた切削性能を発揮す
るという知見を得たのである。
この発明は上記知見にもとづいてなされたものであって
、以下に材料の成分組成範囲および焼結温度を上記の通
りに限定した理由を説明する。
、以下に材料の成分組成範囲および焼結温度を上記の通
りに限定した理由を説明する。
(a) Ti
T1成分は、素地中に微細な硬質相として分散するTi
とCとNを主成分とする化合物相を形成して 6 − 材料に高硬度を付与せしめ、もって材料の耐摩耗性を向
上させる作用をもつが、その含有量が5%未満では焼結
工程における固溶状態からの冷却過程における化合物析
出処理で所望の量の前記化合物を析出させることができ
ず、この結果所望の耐摩耗性を確保することができない
ものとなシ、一方25%を越えて含有させると相対的に
結合相に比して前記分散相を形成する化合物相が多くな
りすぎて材料の耐衝撃性が劣化するようになることから
、その含有量を5〜25%と定めた。
とCとNを主成分とする化合物相を形成して 6 − 材料に高硬度を付与せしめ、もって材料の耐摩耗性を向
上させる作用をもつが、その含有量が5%未満では焼結
工程における固溶状態からの冷却過程における化合物析
出処理で所望の量の前記化合物を析出させることができ
ず、この結果所望の耐摩耗性を確保することができない
ものとなシ、一方25%を越えて含有させると相対的に
結合相に比して前記分散相を形成する化合物相が多くな
りすぎて材料の耐衝撃性が劣化するようになることから
、その含有量を5〜25%と定めた。
(b) ZrおよびHf
この両成分もT1と同様にZrおよびHfのうちの1種
または2種とCとNとを主成分とし、かつ素地中に微細
な硬質相として分散する化合物相を形成して材料の耐摩
耗性を向上させる作用をもつが、その含有量が5チ未満
ではT1と同様に高硬度、すなわち高耐摩耗性を確保す
ることができず、一方20%を越えて含有させると同様
に前記分散相を形成する化合物相が多くなυすぎ、材料
の耐衝撃性が劣化するようになることから、その含有量
を5〜20チと定めた。
または2種とCとNとを主成分とし、かつ素地中に微細
な硬質相として分散する化合物相を形成して材料の耐摩
耗性を向上させる作用をもつが、その含有量が5チ未満
ではT1と同様に高硬度、すなわち高耐摩耗性を確保す
ることができず、一方20%を越えて含有させると同様
に前記分散相を形成する化合物相が多くなυすぎ、材料
の耐衝撃性が劣化するようになることから、その含有量
を5〜20チと定めた。
(c) NbおよびTa
この両成分には、上記の2種の化合物相中に拡散し、か
つ素地に固溶して材料の耐酸化性を向上さ、せる作用が
あるが、その含有量が5%未満では前記作用に所望の効
果が得られず、−1方20チを越えて含有させると、材
料の耐摩耗性が低下するようになることから、その含有
量を5〜20%と定めた。
つ素地に固溶して材料の耐酸化性を向上さ、せる作用が
あるが、その含有量が5%未満では前記作用に所望の効
果が得られず、−1方20チを越えて含有させると、材
料の耐摩耗性が低下するようになることから、その含有
量を5〜20%と定めた。
(d) NiおよびAt
これらの両成分には、結合相を構成するWの焼結性を向
上させると共に、 Ni3Affiからなる金属間化合
物を形成し、分散相を構成する化合物相と結合相との結
合強度を向上させ、もって材料の゛耐衝撃性を著しく向
上させる作用があるが、その含有量がNi:0.5%未
満および、M:0.5%未満では前記作用に所望の効果
が得られず、一方Ni:3.O%およびA1:2.0%
を越えて含有させると、材料の耐摩耗性が低下するよう
になることから、そめ含有量をNi:0.5〜3.0%
およびAt : 0.5〜2.0%と定めた。
上させると共に、 Ni3Affiからなる金属間化合
物を形成し、分散相を構成する化合物相と結合相との結
合強度を向上させ、もって材料の゛耐衝撃性を著しく向
上させる作用があるが、その含有量がNi:0.5%未
満および、M:0.5%未満では前記作用に所望の効果
が得られず、一方Ni:3.O%およびA1:2.0%
を越えて含有させると、材料の耐摩耗性が低下するよう
になることから、そめ含有量をNi:0.5〜3.0%
およびAt : 0.5〜2.0%と定めた。
(e) 、 C
C成分には、上記のように2種の化合物相を形成して材
料の耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含有量が
15チ未満では硬質分散相の量が相対的に少なすぎて所
望の耐摩耗性を確保することができず、一方40チを越
えて含有させると、結合相に対する前記化合物相の割合
が多くなシすぎて材料の耐衝撃性が劣化するようになる
ことから、その含有量を15〜40%と定めた。
料の耐摩耗性を向上させる作用があるが、その含有量が
15チ未満では硬質分散相の量が相対的に少なすぎて所
望の耐摩耗性を確保することができず、一方40チを越
えて含有させると、結合相に対する前記化合物相の割合
が多くなシすぎて材料の耐衝撃性が劣化するようになる
ことから、その含有量を15〜40%と定めた。
(f) N
N成分には、上記化合物相を微細化して材料の耐衝撃性
を一段と向上させる作用があるが、その含有量が1%未
満では所望の耐衝撃性を確保することができず、一方1
5チを越えて含有させると、焼結時にNの分解量が多く
なって材料中に巣が形成されるようになシ、この結果耐
衝撃性が劣化するようになることから、その含有量を1
〜15チと定めた。
を一段と向上させる作用があるが、その含有量が1%未
満では所望の耐衝撃性を確保することができず、一方1
5チを越えて含有させると、焼結時にNの分解量が多く
なって材料中に巣が形成されるようになシ、この結果耐
衝撃性が劣化するようになることから、その含有量を1
〜15チと定めた。
(g)W
9−
W成分は、その一部が上記の化合物相中に拡散するが、
残シの大部分は素地の結合相を構成し、この結合相は他
の合金成分が固溶したW基合金からなるので、材料はす
ぐれた耐塑性変形性、および耐衝撃性をもったものにな
る。しかし、その含有量が20%未満では、相対的に上
記結合相の量が少なすぎて、特に耐衝撃性が劣化するよ
うになり、一方55%を越えて含有させると相対的に分
散相が少なくなりすぎて材料の耐摩耗性が低下するよう
になることから、その含有量を20〜55チと定めた。
残シの大部分は素地の結合相を構成し、この結合相は他
の合金成分が固溶したW基合金からなるので、材料はす
ぐれた耐塑性変形性、および耐衝撃性をもったものにな
る。しかし、その含有量が20%未満では、相対的に上
記結合相の量が少なすぎて、特に耐衝撃性が劣化するよ
うになり、一方55%を越えて含有させると相対的に分
散相が少なくなりすぎて材料の耐摩耗性が低下するよう
になることから、その含有量を20〜55チと定めた。
なお、この発明の焼結材料は、不可避不純物として、F
e、 Co、 Cr、 Mo、 Si、および白金族金
属(Pt、 Pd 、 Rh、 Ru、 Ir、 Os
)のうちの1種または2種以上を含有しても、その合
計含有量が2%以下であれば、この焼結材料のもつ特性
が何ら損なわれるものではない。
e、 Co、 Cr、 Mo、 Si、および白金族金
属(Pt、 Pd 、 Rh、 Ru、 Ir、 Os
)のうちの1種または2種以上を含有しても、その合
計含有量が2%以下であれば、この焼結材料のもつ特性
が何ら損なわれるものではない。
(h) 焼結温度
2000℃未満の焼結温度では焼結時の組織が完全固溶
体とならず、この結果焼結後の化合物析10− 比処理工程で、W基合金素地に微細な硬質化合物相が均
一に分散した組織を得ることができないので、所望の耐
摩耗性および耐衝撃性を確保することができず、一方2
7001:を越えた焼結温度にすると、液相が出現する
ようになって形状保持が困難となることから、焼結温度
を2000〜2700℃と定めた。
体とならず、この結果焼結後の化合物析10− 比処理工程で、W基合金素地に微細な硬質化合物相が均
一に分散した組織を得ることができないので、所望の耐
摩耗性および耐衝撃性を確保することができず、一方2
7001:を越えた焼結温度にすると、液相が出現する
ようになって形状保持が困難となることから、焼結温度
を2000〜2700℃と定めた。
(i) 化合物析出処理温度
その温度が1000℃未満では分解析出する化合物の量
が少なすぎて、微細な硬質化合物が均一に分散した組織
を得ることができず、この結果材料は耐摩耗性および耐
衝撃性の劣ったものとなシ、一方その温度が1000℃
を越えても同様に所望の量の化合物および金属間化合物
の分解析出を行なわしめることができないことがら、そ
の温度を1000〜1600℃と定めた。
が少なすぎて、微細な硬質化合物が均一に分散した組織
を得ることができず、この結果材料は耐摩耗性および耐
衝撃性の劣ったものとなシ、一方その温度が1000℃
を越えても同様に所望の量の化合物および金属間化合物
の分解析出を行なわしめることができないことがら、そ
の温度を1000〜1600℃と定めた。
なお、この発明の切削工具用焼結材料は、それ自体単独
で用いることができるが;これを、結合相形成成分とし
てのN1およびMのうちの1種ま゛たは2種:25〜6
0%、同じ(MoおよびWのうち11− 01種または2種:5〜20%を含有し、残りが硬質分
散相形成成分としての周期律表の4a、5a。
で用いることができるが;これを、結合相形成成分とし
てのN1およびMのうちの1種ま゛たは2種:25〜6
0%、同じ(MoおよびWのうち11− 01種または2種:5〜20%を含有し、残りが硬質分
散相形成成分としての周期律表の4a、5a。
および6a族の金属の炭化物および窒化物のうちの1種
または2種以上と不可避不純物からなる組成(以上原子
%)を有するサーメット基体上に重ね合わせ、この状態
で、例えば10torrの真空中、温度:1370℃に
30分間保持して両者を接合し、複合材として使用して
もよく、この場合は一段と耐衝撃性が増大するようにな
る。
または2種以上と不可避不純物からなる組成(以上原子
%)を有するサーメット基体上に重ね合わせ、この状態
で、例えば10torrの真空中、温度:1370℃に
30分間保持して両者を接合し、複合材として使用して
もよく、この場合は一段と耐衝撃性が増大するようにな
る。
また、上記の本発明焼結材料の単体あるいは複合材の表
面に、化学蒸着法を用いて、周期律表の4a、5a、お
よび6a族金属の炭化物、窒化物。
面に、化学蒸着法を用いて、周期律表の4a、5a、お
よび6a族金属の炭化物、窒化物。
および酸化物、並びにこれらの2種以上の固溶体。
さらに酸化アルミニウム(以下Atto、で示す)。
酸化ジルコニウム(以下ZrO2で示す)のうちの1種
の単層または2種以上の複層からなる硬質被覆層を0.
5〜15μmの平均層厚で被覆した状態で使用すると一
段とすぐれた耐酸化性を示すようになる。 一 つぎに、この発明の焼結材料およびその製造法12− を実施例によシ具体的に説明する。
の単層または2種以上の複層からなる硬質被覆層を0.
5〜15μmの平均層厚で被覆した状態で使用すると一
段とすぐれた耐酸化性を示すようになる。 一 つぎに、この発明の焼結材料およびその製造法12− を実施例によシ具体的に説明する。
実施例 l
原料粉末として、平均粒径:1.0μmを有するTiC
粉末、同1.2μmめ(”TiO,5gWO,4g)
C粉末。
粉末、同1.2μmめ(”TiO,5gWO,4g)
C粉末。
同1.5/jiEのZrC粉末、同1.0μmの(’H
f O,45Nb055)C粉末、同L’2pmのTa
C粉末、同1.571 mのTiN粉末、同1.マpm
のNi−Al合金(At:31.5重量%含有)粉末、
同2.5μmのN1粉末、および同1.2μmのW粉末
を用意し、これら原料粉末の2種以上を適宜組合せて所
定の配合組成に配合し、ボールミルにて72時時間式混
合し、乾燥した後、15に9/−の圧力にてプレス成形
しゼ圧粉体とし、ついで、との圧粉体をH2気流中、温
度=800℃に1時間保持して予備焼結処理した蝋、1
01torrの真空中、温度:2600℃に1時間保持
の条件で焼結・し、焼結終了後、この焼結温度から15
00℃までの温度範囲を7C)O℃/hrの冷却速度で
冷却し、この1500℃に3時間保持の条件で化合物析
出処理を施すどとによって第1表に示される成分組成を
もった本発明焼結材料1〜6および比13− 較焼結材料1〜7をそれぞれ製造した。
f O,45Nb055)C粉末、同L’2pmのTa
C粉末、同1.571 mのTiN粉末、同1.マpm
のNi−Al合金(At:31.5重量%含有)粉末、
同2.5μmのN1粉末、および同1.2μmのW粉末
を用意し、これら原料粉末の2種以上を適宜組合せて所
定の配合組成に配合し、ボールミルにて72時時間式混
合し、乾燥した後、15に9/−の圧力にてプレス成形
しゼ圧粉体とし、ついで、との圧粉体をH2気流中、温
度=800℃に1時間保持して予備焼結処理した蝋、1
01torrの真空中、温度:2600℃に1時間保持
の条件で焼結・し、焼結終了後、この焼結温度から15
00℃までの温度範囲を7C)O℃/hrの冷却速度で
冷却し、この1500℃に3時間保持の条件で化合物析
出処理を施すどとによって第1表に示される成分組成を
もった本発明焼結材料1〜6および比13− 較焼結材料1〜7をそれぞれ製造した。
なお、比較焼結材料1〜7は、いずれも構成成分のうち
のいずれかの成分含有量(第1表に※印を付したもの)
がこの発明の範囲から外れた組成をもつものである。
のいずれかの成分含有量(第1表に※印を付したもの)
がこの発明の範囲から外れた組成をもつものである。
ついで、この結果得られた本発明焼結材料1〜6および
比較焼結合金1〜7のそれぞれから、SNP 432の
形状をもった切削チップを作製し、被剛材: JIS−
8NCM−8(硬さ:HB260)。
比較焼結合金1〜7のそれぞれから、SNP 432の
形状をもった切削チップを作製し、被剛材: JIS−
8NCM−8(硬さ:HB260)。
切削速度:230m/mm、送り: 0.4 am/r
ev *切込み:2+i、切削時間:10分の条件での
連続高速切削試験、並びに被削材: JIS−8NCM
−8(硬さ:HB280)、切削速度: 140 m1
m1n 。
ev *切込み:2+i、切削時間:10分の条件での
連続高速切削試験、並びに被削材: JIS−8NCM
−8(硬さ:HB280)、切削速度: 140 m1
m1n 。
送り:0.275u、切込み:2mm、切削時間:3分
の条件での断続切削試験を行ない、連続高速切削試験で
は、チップ切刃におけるフランク摩耗深さとクレータ摩
耗深さを測定し、また断続切削試験では、試験切刃数1
0個のうちの欠損発生切□刃数を測定した。これらの測
定結果を第1表に合せて示した。なお、第1表には、比
較の目的でAg#l14− 化物を主成分とするセラミックス切削チップ、およびW
炭化物を主成分とする超硬合金基体の表面に化学蒸着法
によ、6’ri炭化物(TiC)およびM酸化物(Al
tos)を7μmの合計平均層厚で被覆してなる表面被
覆超硬合金切削チップ(従来切削チップ1.2という)
の同一条件での切削試験結果も示した。
の条件での断続切削試験を行ない、連続高速切削試験で
は、チップ切刃におけるフランク摩耗深さとクレータ摩
耗深さを測定し、また断続切削試験では、試験切刃数1
0個のうちの欠損発生切□刃数を測定した。これらの測
定結果を第1表に合せて示した。なお、第1表には、比
較の目的でAg#l14− 化物を主成分とするセラミックス切削チップ、およびW
炭化物を主成分とする超硬合金基体の表面に化学蒸着法
によ、6’ri炭化物(TiC)およびM酸化物(Al
tos)を7μmの合計平均層厚で被覆してなる表面被
覆超硬合金切削チップ(従来切削チップ1.2という)
の同一条件での切削試験結果も示した。
第1表に示される結果から明らかなように、従来切削テ
ップ1は、特に耐衝撃性に劣るために試験切刃全数に欠
損が発生し、また従来切削チップ2はすぐれた耐衝撃性
をもつので断続切削試験では本発明焼結材料と同等のす
ぐれた切削性能を示すものの、耐摩耗性に劣るために連
続高速切削試験では摩耗の大きなものとなっている。こ
れに対して、本発明焼結材料1〜6は、断続および連続
高速切削試験のいずれにおいてもすぐれた切削性能を発
揮することが明らかである。さらに比較焼結材料1〜7
に見られるように、構成成分のうちのいずれかの成分含
有量がこの発明の範囲から外れると、連続および断続切
削試験の少なくともい16− ずれかにおいて劣った切削試験結果を示すようになるの
である。
ップ1は、特に耐衝撃性に劣るために試験切刃全数に欠
損が発生し、また従来切削チップ2はすぐれた耐衝撃性
をもつので断続切削試験では本発明焼結材料と同等のす
ぐれた切削性能を示すものの、耐摩耗性に劣るために連
続高速切削試験では摩耗の大きなものとなっている。こ
れに対して、本発明焼結材料1〜6は、断続および連続
高速切削試験のいずれにおいてもすぐれた切削性能を発
揮することが明らかである。さらに比較焼結材料1〜7
に見られるように、構成成分のうちのいずれかの成分含
有量がこの発明の範囲から外れると、連続および断続切
削試験の少なくともい16− ずれかにおいて劣った切削試験結果を示すようになるの
である。
実施例 2
実施例1で用いた原料粉末に加えて、さらに平均粒径:
1.2μmの(T1o58Wo42)Co95粉末、お
よび同1.0μmのT1Co、r+No5粉末を用°意
し、これら原料粉末を適宜組合せて用いて所定の配合組
成に配合し、この配合粉末を実施例1におけると同一の
条件で混合し、プレス成形し、さらに予備焼結処理した
後、l Otorrの真空中、温度:2100℃に1時
間保持して焼結し、焼結後、固溶体組織を保持している
前記焼結温度から1200℃までの温度範囲を700℃
/hrの冷却速度で冷却し、この1200℃に5時間保
持の条件で化合物析出処理を施すことによって第2表に
示される成分組成をもった本発明焼結材料7〜10.お
よび同じく構成成分のうちのいずれかの成分含有量(第
2表に※印を付したもの)がこの発明の範囲から外れた
組成を有する比較焼結材料8〜13をそれぞれ製造した
。
1.2μmの(T1o58Wo42)Co95粉末、お
よび同1.0μmのT1Co、r+No5粉末を用°意
し、これら原料粉末を適宜組合せて用いて所定の配合組
成に配合し、この配合粉末を実施例1におけると同一の
条件で混合し、プレス成形し、さらに予備焼結処理した
後、l Otorrの真空中、温度:2100℃に1時
間保持して焼結し、焼結後、固溶体組織を保持している
前記焼結温度から1200℃までの温度範囲を700℃
/hrの冷却速度で冷却し、この1200℃に5時間保
持の条件で化合物析出処理を施すことによって第2表に
示される成分組成をもった本発明焼結材料7〜10.お
よび同じく構成成分のうちのいずれかの成分含有量(第
2表に※印を付したもの)がこの発明の範囲から外れた
組成を有する比較焼結材料8〜13をそれぞれ製造した
。
17−
ついで、上記本発明焼結材料7〜10および比較焼結材
料8〜13から、それぞれ5NP432の形状をもった
切削チップを作製し、被削材:JIS・SNCM−8(
硬さ:HB250)、切削速度:115 m1m 、送
f) : 0.80 B@/rev、、切込み:5龍、
切削時間:10分の条件で連続高速り切削試験を行ない
、フランク摩耗深さとクレータ摩耗深さを測定すると共
に、被剛材: SNCM−8(硬さ:HB280)、切
削速度: l OOm/mm、送#):0、3 m1r
ev−*切込み:2sn、切削時間:3分の条件で断続
切削試験を行ない、10個の試験切刃のうちの欠損切刃
数を測定した。この測定結果を第2表に示した。
料8〜13から、それぞれ5NP432の形状をもった
切削チップを作製し、被削材:JIS・SNCM−8(
硬さ:HB250)、切削速度:115 m1m 、送
f) : 0.80 B@/rev、、切込み:5龍、
切削時間:10分の条件で連続高速り切削試験を行ない
、フランク摩耗深さとクレータ摩耗深さを測定すると共
に、被剛材: SNCM−8(硬さ:HB280)、切
削速度: l OOm/mm、送#):0、3 m1r
ev−*切込み:2sn、切削時間:3分の条件で断続
切削試験を行ない、10個の試験切刃のうちの欠損切刃
数を測定した。この測定結果を第2表に示した。
また、第2表には、比較の目的で、いずれも市販のW炭
化物を主成分とする超硬合金基体の表面に化学蒸着法に
よシロμmの平均層厚でT1炭化物の硬質層を被覆した
ものからなる表面被覆超硬合金切削チップ、およびP2
OのW炭化物を主成分とする超硬合金切削チップ(以下
従来切削チップ3.4という)の同一条件での切削試験
結果も示19− した。
化物を主成分とする超硬合金基体の表面に化学蒸着法に
よシロμmの平均層厚でT1炭化物の硬質層を被覆した
ものからなる表面被覆超硬合金切削チップ、およびP2
OのW炭化物を主成分とする超硬合金切削チップ(以下
従来切削チップ3.4という)の同一条件での切削試験
結果も示19− した。
第2表に示されるように、実施例1におけると同様の結
果を示し、本発明焼結材料7〜10で作製された切削チ
ップは、いずれも従来切削テップ3.4および比較焼結
合金8〜13で作製された切削テップに比して一段とす
ぐれた切削性能を発揮することが明らかである。
果を示し、本発明焼結材料7〜10で作製された切削チ
ップは、いずれも従来切削テップ3.4および比較焼結
合金8〜13で作製された切削テップに比して一段とす
ぐれた切削性能を発揮することが明らかである。
実施例 3
実施例2で製造した本発明焼結材料8を5NP523の
形状をもった切削チップに研磨し、この切削チップを、
平均粒径:2.0μmを有するT1(CO,?N0.3
)粉末、同0.8μmのMo粉末、同2,5pmのNi
粉末、および同L7pmのNi−A1合金(At :
31.5%含有)粉末を原料粉末として用いて 、 T
i (Co、tNo、s ): 4 5 % 、
Mo:10 % 、Ni:43%、At:2−%の配
合組成(以上原子%)に配合し、ボールミルにて60時
時間式混合し、乾燥した後、15kg/−の圧力でプレ
ス成形して圧粉体とし、この圧粉体を10torrの真
空中、温度:140CICに1時間保持して焼結し、つ
いで研磨−20= 加工を施すことによって製造した。上記配合組成と実質
的に同一の最終成分組成を有し、かつ5NP523の形
状をもったサーメットチップの上に重ね合わせ、この状
態で10 torrの真空中、温度:13’i’Onに
30分間保持して両者を接合した。
形状をもった切削チップに研磨し、この切削チップを、
平均粒径:2.0μmを有するT1(CO,?N0.3
)粉末、同0.8μmのMo粉末、同2,5pmのNi
粉末、および同L7pmのNi−A1合金(At :
31.5%含有)粉末を原料粉末として用いて 、 T
i (Co、tNo、s ): 4 5 % 、
Mo:10 % 、Ni:43%、At:2−%の配
合組成(以上原子%)に配合し、ボールミルにて60時
時間式混合し、乾燥した後、15kg/−の圧力でプレ
ス成形して圧粉体とし、この圧粉体を10torrの真
空中、温度:140CICに1時間保持して焼結し、つ
いで研磨−20= 加工を施すことによって製造した。上記配合組成と実質
的に同一の最終成分組成を有し、かつ5NP523の形
状をもったサーメットチップの上に重ね合わせ、この状
態で10 torrの真空中、温度:13’i’Onに
30分間保持して両者を接合した。
この結果得られた本発明複合切削チップを、被削材:
JIS−8NC’M−8(硬さ:HB260)、切削速
度:120m/m、送り: 0.80 xi/rev、
、切込み:51m、切削時間:10分の条件での連続高
速り切削試験、および被削材: JIS−8NCM−8
(硬さ:HB280)、切削速度二l 20 m 71
11111゜送り: 0.35 ms+/rev、+切
込み:3mm、切削時間:3分の条件での断続切削試験
に供したところ、連続高速切削試験では、チップ切刃に
おけるフランク摩耗深さ:0.13...同クレータ摩
耗深さ1302mを示し、また断続切削試験では、試験
切刃数10個のうち欠損の生じた切刃は皆無であった。
JIS−8NC’M−8(硬さ:HB260)、切削速
度:120m/m、送り: 0.80 xi/rev、
、切込み:51m、切削時間:10分の条件での連続高
速り切削試験、および被削材: JIS−8NCM−8
(硬さ:HB280)、切削速度二l 20 m 71
11111゜送り: 0.35 ms+/rev、+切
込み:3mm、切削時間:3分の条件での断続切削試験
に供したところ、連続高速切削試験では、チップ切刃に
おけるフランク摩耗深さ:0.13...同クレータ摩
耗深さ1302mを示し、また断続切削試験では、試験
切刃数10個のうち欠損の生じた切刃は皆無であった。
実施例 4
実施例1で製造した本発明焼結材料2の切削チップを用
い、この切削チップを公知の化学蒸着装置にそう人し、
その表面に、まず反応温度:1020℃2反応ガス組成
:H2:96%、 TiCl2: 2%。
い、この切削チップを公知の化学蒸着装置にそう人し、
その表面に、まず反応温度:1020℃2反応ガス組成
:H2:96%、 TiCl2: 2%。
OH4: 2%(以上容量%)1反応時間:150分の
条件で処理して平均層厚:6μmを有するTiCを被覆
し、ついで同じ温度で、H,: 96%、TiC4:2
チ、 CH4: 1.95%、CO:0.05%(以
上容量%)からなる組成を有する反応ガスを100分間
流して平均層厚:1μmを有するTi (C0,700
,3)を被覆し、さらに引続いて、残留ガスを完全に除
去した後、反応温度: 1000℃1反応ガス組成;H
,:93チ、 AtC4,: 3%、Co、:4%(以
上容量%)9反応時間: 100分の条件で処理して平
均層厚:1μmのAt203を被覆した。
条件で処理して平均層厚:6μmを有するTiCを被覆
し、ついで同じ温度で、H,: 96%、TiC4:2
チ、 CH4: 1.95%、CO:0.05%(以
上容量%)からなる組成を有する反応ガスを100分間
流して平均層厚:1μmを有するTi (C0,700
,3)を被覆し、さらに引続いて、残留ガスを完全に除
去した後、反応温度: 1000℃1反応ガス組成;H
,:93チ、 AtC4,: 3%、Co、:4%(以
上容量%)9反応時間: 100分の条件で処理して平
均層厚:1μmのAt203を被覆した。
この結果得られた3層被覆の本発明表面被覆チップを、
実施例1と同様の切削条件で連続高速切削試験と断続切
削試験に供したところ、連続高速切削試験では、チップ
切刃におけるフランク摩耗深さ二〇、 08 mN +
同りレータ摩耗深さ:10/j7nを示し、また断続
高速切削試験では、試験切刃数10個のうち1個に欠損
が生じただけであった。
実施例1と同様の切削条件で連続高速切削試験と断続切
削試験に供したところ、連続高速切削試験では、チップ
切刃におけるフランク摩耗深さ二〇、 08 mN +
同りレータ摩耗深さ:10/j7nを示し、また断続
高速切削試験では、試験切刃数10個のうち1個に欠損
が生じただけであった。
上述のように、この発明によれば、高温特性。
すなわち耐摩耗性、耐塑性変形性、耐酸化性、および耐
衝撃性にすぐれた焼結材料を通常の粉末冶金法を用いて
製造することができ、したがってこの結果の焼結材料を
、前記の高温特性が要求される高速切削や高速シ切削に
切削工具として用いた場合に著しくすぐれた切削性能を
発揮するのである。
衝撃性にすぐれた焼結材料を通常の粉末冶金法を用いて
製造することができ、したがってこの結果の焼結材料を
、前記の高温特性が要求される高速切削や高速シ切削に
切削工具として用いた場合に著しくすぐれた切削性能を
発揮するのである。
出願人 三菱金属株式会社
代理人 富 1) 和 夫
23−
手続補正書輸発)
昭和57年7月9日
特願昭57−32133 号
2、発明の名称
3、補正をする者
4、代 理 人
説明の欄
7、補正の内容 別紙の通り
(1) 明細書、第1頁〜第3頁、特許請求の範囲の
記載を以下に示す通りに訂正する。
記載を以下に示す通りに訂正する。
r (1) Ti: 5〜25 ’lr、 Zrおよ
びHfのうちの1種ま′苑は2種:5〜20m、Nbお
よびTaのうちの1種または2種:5〜20係、 Ni
: 0.5〜3.0係。
びHfのうちの1種ま′苑は2種:5〜20m、Nbお
よびTaのうちの1種または2種:5〜20係、 Ni
: 0.5〜3.0係。
Al:O,,5〜2.0 係 (AA/Ni= 0.2
5〜0.5)。
5〜0.5)。
C:15〜40チ、N:1〜15%を含有し、残りがW
と不可避不純物(ただしW:20〜55チ含有)からな
る組成(以上原子係)ヲ有し、かつ分散相が、 Tiと
CとNとを主成分とする化合物相と、 ZrおよびHf
のうちの1種または2種とCとNす、一方結合相がNi
−All金属間化合物と、Wを主成分とするW基合金
からなる組織を有することを特徴とする特許 料。
と不可避不純物(ただしW:20〜55チ含有)からな
る組成(以上原子係)ヲ有し、かつ分散相が、 Tiと
CとNとを主成分とする化合物相と、 ZrおよびHf
のうちの1種または2種とCとNす、一方結合相がNi
−All金属間化合物と、Wを主成分とするW基合金
からなる組織を有することを特徴とする特許 料。
(2)原料粉末として,金属炭化物粉末,金属窒化物粉
末,金属炭窒化物粉末,Ni−At合金粉末。
末,金属炭窒化物粉末,Ni−At合金粉末。
およびW粉末を用意し、これら原料粉末のうちの2種以
上を用いて所定配合組成に配合し,通常の条件で混合し
,プレス成形し、ついでこの結果の圧粉体を、非酸化性
雰囲気中,温度: 2000〜2700℃の温度で、完
全固溶体化焼結した後。
上を用いて所定配合組成に配合し,通常の条件で混合し
,プレス成形し、ついでこの結果の圧粉体を、非酸化性
雰囲気中,温度: 2000〜2700℃の温度で、完
全固溶体化焼結した後。
非酸化性雰囲気中,温度:1000〜1600℃で化合
物析出処理を行ない、T1:5〜2 5 % 、 Zr
およびHfのうちの1種または2種=5〜20チ。
物析出処理を行ない、T1:5〜2 5 % 、 Zr
およびHfのうちの1種または2種=5〜20チ。
NbおよびTaのうちの1種または2種=5〜20%。
Ni:0.5〜3.0係,An!:0.5〜2.0チ(
AA/’Ni=0、25〜0.5)、c:15〜40%
,N:1〜15%を含有し、残りがWと不可避不純物(
ただしW:20〜55憾含有)からなる組成(以上原子
係)ヲ有し,かつ分散相が%TiとCとNとを主成分と
する化合物相と、ZrおよびHfのうちの1種または2
種とCとNとを主成分とする化合物相との微細硬質相か
らなり、一方結合相がNi−All金属間化合物と、w
l主成分とするW基合金からなる組成を有する焼結材料
を製造することを特徴とする高温特性のすぐれた切削工
具用焼結材料の製造法。〕 (2) 明細書,第6頁、発明の詳細な説明の項、第
7行、 「化合物相と,」とあるを、 「化合物相との微細硬質相からなシ、」と訂正する。
AA/’Ni=0、25〜0.5)、c:15〜40%
,N:1〜15%を含有し、残りがWと不可避不純物(
ただしW:20〜55憾含有)からなる組成(以上原子
係)ヲ有し,かつ分散相が%TiとCとNとを主成分と
する化合物相と、ZrおよびHfのうちの1種または2
種とCとNとを主成分とする化合物相との微細硬質相か
らなり、一方結合相がNi−All金属間化合物と、w
l主成分とするW基合金からなる組成を有する焼結材料
を製造することを特徴とする高温特性のすぐれた切削工
具用焼結材料の製造法。〕 (2) 明細書,第6頁、発明の詳細な説明の項、第
7行、 「化合物相と,」とあるを、 「化合物相との微細硬質相からなシ、」と訂正する。
以上 −
3ー
Claims (2)
- (1) Ti: 5〜25%、 ZrおよびHfのう
ちの1種または2種:5〜20%、NbおよびTaのう
ちの1種または2種: 5〜20 %、 Ni: 0.
5〜3.0%。 At:0.5〜2.0 % (AI/Ni−〇、25〜
0.5)、 C: l 5〜40%、N:’1〜15
%を含有し、残りがWと不可避不純物(ただしW:20
〜55%含有)からなる組成(以上原子%)を有し、か
つ分散相が、T1とCとNとを主成分とする化合物相と
、ZrおよびHfのうちの1糧または2種とCとNとを
主成分とする化合物相と、一方結合相がNi−Al金属
間化合物と、Wを主成分とするW基合金からなる組織を
有することを特徴とする特許 1− 削工具用焼結材料。 - (2)原料粉末として、金属炭化物粉末,金属窒化物粉
末,金属炭窒化物粉末,Ni−A1合金粉末。 およびW粉末を用意し、これら原料粉末のうちの2種以
上を用いて所定配合組成に配合し、通常の条件で混合し
、プレス成形し、ついでこの結果の圧粉体を、非酸化性
雰囲気中、温度: 2000〜2700℃の温度で、完
全固溶体化焼結した後、非酸化性雰囲気中、温度: 1
000〜1600℃で化合物析出処理を行ない、T1:
5〜25%, ZrおよびHfのうちの1種または2種
:5〜20%.NbおよびTaのうちの1種または2種
:5〜20%。 Ni: 0.5 〜3.0 To, AH : 0.
5 〜2.0 %(Ai/Ni −0、25〜0.5−
)、 C : 1 5〜40%,N:1〜15%を含有
しJ残シがWと不可避不純物(ただしW:20〜55%
含有)からなる組成(以上原子%)を有し、かつ分散相
が、T1とCとNとを主成分とする化合物相と、Zrお
よびH.fのうちのIJJまたは2種とCとNとを主成
分とする化合物相と、一方結合相がNi−Al金属間化
合物と、Wを主成分とするW基合金からなる組成を有す
る焼結材料を製造することを特徴とする特許 削工具用焼結材料の製造法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57032133A JPS6023180B2 (ja) | 1982-03-01 | 1982-03-01 | 高温特性のすぐれた切削工具用焼結材料およびその製造法 |
KR8204739A KR890004489B1 (ko) | 1982-03-01 | 1982-10-22 | 고온특성이 우수한 절삭공구용 소결재료 및 그 제조법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57032133A JPS6023180B2 (ja) | 1982-03-01 | 1982-03-01 | 高温特性のすぐれた切削工具用焼結材料およびその製造法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58151448A true JPS58151448A (ja) | 1983-09-08 |
JPS6023180B2 JPS6023180B2 (ja) | 1985-06-06 |
Family
ID=12350390
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57032133A Expired JPS6023180B2 (ja) | 1982-03-01 | 1982-03-01 | 高温特性のすぐれた切削工具用焼結材料およびその製造法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6023180B2 (ja) |
KR (1) | KR890004489B1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4636252A (en) * | 1983-05-20 | 1987-01-13 | Mitsubishi Kinzoku Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing a high toughness cermet for use in cutting tools |
JP2007502367A (ja) * | 2003-08-15 | 2007-02-08 | インテル コーポレイション | ゲート電極として使用される遷移金属合金およびこれらの合金を取り入れた装置 |
-
1982
- 1982-03-01 JP JP57032133A patent/JPS6023180B2/ja not_active Expired
- 1982-10-22 KR KR8204739A patent/KR890004489B1/ko active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4636252A (en) * | 1983-05-20 | 1987-01-13 | Mitsubishi Kinzoku Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing a high toughness cermet for use in cutting tools |
JP2007502367A (ja) * | 2003-08-15 | 2007-02-08 | インテル コーポレイション | ゲート電極として使用される遷移金属合金およびこれらの合金を取り入れた装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6023180B2 (ja) | 1985-06-06 |
KR890004489B1 (ko) | 1989-11-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2710934B2 (ja) | サーメット合金 | |
JP4731645B2 (ja) | 超硬合金および被覆超硬合金とその製造方法 | |
JPS5985860A (ja) | 切削工具部品 | |
JPS6225631B2 (ja) | ||
JPS58151448A (ja) | 高温特性のすぐれた切削工具用焼結材料およびその製造法 | |
JPS5946907B2 (ja) | 耐摩耗材及び工具用焼結サ−メツト | |
JPH01183310A (ja) | フライス切削用表面被覆炭化タングステン基超硬合金製スローアウェイチップ | |
JP7035820B2 (ja) | 基材および切削工具 | |
JPS6299467A (ja) | 表面被覆超硬合金 | |
JPS607022B2 (ja) | 切削工具用立方晶窒化硼素基超高圧焼結材料 | |
JPS6059195B2 (ja) | すぐれた耐摩耗性と靭性を有する硬質焼結材料の製造法 | |
JPS6059085B2 (ja) | 被覆セラミツク工具 | |
JPS5861253A (ja) | 切削および耐摩耗工具用高靭性窒化硼素基超高圧焼結材料 | |
JP2982359B2 (ja) | 耐摩耗性および耐欠損性に優れた超硬合金 | |
JPS58130246A (ja) | 高温特性のすぐれた切削工具用焼結材料およびその製造法 | |
JPS58130247A (ja) | 高温特性のすぐれた切削工具用焼結材料およびその製造法 | |
JPS6245290B2 (ja) | ||
JPS6022057B2 (ja) | 高温特性のすぐれた切削工具用焼結材料およびその製造法 | |
JPS6021352A (ja) | 工具用サ−メット | |
JPS6067637A (ja) | 切削工具および熱間加工工具用サ−メツト | |
JPS6245291B2 (ja) | ||
JPS59129751A (ja) | 超耐熱焼結合金およびその製造法 | |
JPS6111724B2 (ja) | ||
JP3591858B2 (ja) | アルミ切削加工用超硬チップ | |
JPS602376B2 (ja) | 高温特性のすぐれた切削工具用焼結材料 |