JPS6035404B2 - 超硬合金製複合物品の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、２層以上の超硬合金層からなる超硬合金製複
合物品の製造法の改良に関するものである。

超硬合金製の圧延。

ールやガイドロールあるいはポリシングデスク等を製作
する際、外表面層つまり外側層と内側層にはそれぞれ異
なった性質が要求される。すなわち、外側層は耐摩耗性
、耐肌荒れ性、耐熱性に富んだ性質のものが好ましく、
また内側層は靭性に富む方がよい。従来、このような要
求に伴い、内側層と外側層を互いに性質の異なる超硬合
金により形成してなる超硬合金製複合物品が種々提案さ
れているが、いずれもその製造工程が煩雑であり、コス
ト高である等の欠点があった。そこで、本発明の出願人
は、先に特開昭５１一８１７１４（特願昭５０一６８９
０）で、圧粉体の段階で内側層と外側層を一体化した後
、焼結することより目的とする超硬合金製複合物品を製
造する方法を提案している。

この方法によれば、製造工程を簡略化でき、コストも安
くできるが、その後、種々の実験を試みた結果、次のよ
うな問題点があることが判明した。すなわち、第７，８
図に示す如く、特開昭５１−８１７１４の方法では、圧
粉体３０′の内側層３２′と外側層３３′の境界面３４
′の上下両端が線状に露呈しているため、この圧粉体３
０′がテーブル５上に敷設されたアルミナ粉末またはグ
ラフアィト粉末６上に軟遣して暁結すると、鱗結体が収
縮する際、該粉末６が上記境界面３４′の下端部に喰い
込み、これが焼結体３′の下端面すなわちロール等の場
合は製品側面にＶ溝状の傷痕３４″となつて表わされ、
商品価値を低下させる等の問題があった。

本発明は、このような真に鑑み、製造工程を簡略化して
、コストを安くできると同時に、暁結体下端面にＶ溝状
の傷痕が生じることを防止し、商品価値の高い製品を得
ることのできる超硬合金製複合物品の製造法を提供する
ことを目的とするものである。

本発明の特徴とするところは、圧粉体の段階で互いに性
質の異なる超硬合金原料粉末よりなる内側層と外側層と
を一体化し、さらに、そる下端部あるいは上下両端部に
超硬合金原料粉末よりなる下側層あるいは上側層と下側
層を一体に形成し、内側層と外側層の境界面が下端部あ
るいは上下両端部に露出しないようにした状態で暁結す
るようにした点にある。

以下、本発明の製造工程を図に示す実施例に基づき順を
追って説明する。

まず、圧縮成形用金型として上方に関口するラバープレ
ス用金型１を線立てる。

この金型１の具体的構造等は特に限定しないが、たとえ
ば第１図に示す如く、１乃至複数枚のシール兼型底面形
成用のゴムシート１１を下蓋１２上に敷設すると共に、
円筒状のシール兼型内周面形成用のゴム節１３を円筒状
周枠１４内に挿入してその上下両端を外方に折返して保
持させた状態で、上記ゴムシート１１上に戦暦し、リン
グ状の止め金具１５とボルト１６およびナット１７を介
して縦付け固定する。これによって、ゴムシート１１の
周辺部およびゴム筒１３の上下両端の折返し部をそれぞ
れ下蓋１２と周枠１４とりング状止め金具１５により侠
圧して固定し、上方に開口するラバープレス用金型１を
絹立てる。なお、下蓋１２と周枠１４にはそれぞれ液圧
供給穴１２ａ，１４ａを設けてある。次に、上員己金型
１内の中心部に円柱状の中芯２を装入配置し、この中芯
２の外周面と金型内面との間に形成された空間部Ｓ内の
底部の所定量のＡ超硬合金原料粉末（以下単にＡ粉末と
称す）を投入し、層厚ｔの下側層３１と形成する。

次に、上記下側層３１上において、残存する上記空間部
Ｓ内に、金属または合成樹脂等からなる薄板製の円筒状
セパレータ４を装入セットし、上記空間部Ｓを径万向に
２分割する。

なお、セパレータ４は均一断面形状で内外両面が滑らか
であると共に肉厚が極力薄く１柳以下のものを用いる。
次に、セパレ−夕４の内側に形成された空間部Ｓ，内に
Ｂ超硬合金原料粉末（以下Ｂ粉末と称す）を、外側に形
成された空間部Ｓ２内にＣ超硬合金原料粉末（以下Ｃ粉
末と称す）とそれぞれ中芯２の上端面と同一レベルまで
充填し、内側層３２と外側層３３を形成する。然る後、
セパレ−夕４を内側層３２および外側層３３を破壊しな
いように真上方向に抜き取る。次に、リング状止め金具
１５を取外し、上記金型１の上端に１乃至複数枚のシー
ル兼型上面形成用のゴムシ−ト１８を被せ、その上に上
蓋１９を敷遣して上記ボルト１６とナット１７にて締付
け固定することにより、この金型１を密閉する。

なお、上蓋１９にも下蓋１２や周枠１４と同様に液圧供
給穴１９ａを設けてある。上言己金型１の密閉時には、
ゴムシート１８の内面を中芯と内側層３２および外側層
３３の上端に密着させ、型内の残存空気をできるだけ少
なくした状態で密閉する。このとき、内側層３２と外側
層３３との間にセパレータ４の抜き取り跡として環状の
隙間Ｓが生じているが、セパレータ４の肉厚が薄く、従
って、この隙間Ｓは狭いものであり、後の圧縮成形なら
びに焼結によって簡単にかつ完全に消去できるものであ
る。次に、上記の如く密閉した金型１を所定の圧力で所
定時間加圧保持する。

その加圧手段としては、たとえば、上記金型１を静水圧
プレス機等の高圧筒（図示せず）内の中心部に設置し、
常温で静水圧等により１０００〜１５００ｋ９／地の圧
力をかけ、約５硯砂間加圧保持する。この所定圧力に達
するまでの時間は、プレス機の性能にもよるが約２〜７
分程度である。こうして所定圧力で所定時間加圧保持す
ることにより、上記各層３１，３２，３３を一体化して
圧粉体３０を形成する。然る後、上記高圧筒の減圧弁を
徐々に開き、排水量等を調整しながら、７〜８分程度の
時間をかけて完全に常圧に戻し、上記金型１を高圧筒に
より取出す。このとき、急に常圧に戻すと圧粉体３川こ
クラック等が生じるので、上記の如くある程度の時間を
かけて徐々に常圧に戻すようにする。次に、上記高圧筒
により取出した金型１を分解して、各層３１，３２，３
３を一体化してなる圧粉体３０を取出し、該圧粉体３０
を真空加熱炉（図示せず）内に装入し、６００〜７００
ｏｏで約１時間加熱して予備焼結する。然る後、必要に
応じてこの予備暁結体の余肉部分を機械加工により削り
落してその表面を所定形状に整形する。上記ラバープレ
ス金型１を用いて圧粉体を形成した場合、その全表面よ
り万遍なくかつ効率よく加圧できるが、反面圧粉体の表
面にいわゆるうねりが生じる場合があり、このような場
合に圧粉体３０を予備燐結した後、焼結（本焼給）する
前に予め機械加工によりうねり等を消去し、かつ必要に
応じて外周面に孔型等の溝を形成する等により所定形状
に整形するのである。上記整形は、後の暁精よる収縮量
および焼結後の仕上代等を加味して行なうものであり、
従って圧粉体３０の寸法は製品の仕上がり寸法よりある
程度大きくしておく。上記整形時には下側層３１の層厚
ｔが１伽以上残存するように注意する。なお、この整形
は予備競結の前に行なってもよいが、予備焼結後に行な
う方が圧粉体の強度がある程度高められているので、取
扱い上好都合である。また、上記うねり等が小さい場合
にはこの整形工程を省略して差支えない。次に、上記の
如く予備競結し整形した予備隣結体を、上記真空加熱炉
と同じ炉あるいは別の真空加熱炉（図示せず）内に袋入
し、１３５０〜１４００ｑ○で６０〜９０分間加熱して
焼結硬化させることにより、上記予備焼結体の各層３１
，３２，３３を完全に一体化してなる所定の超硬合金製
複合物品３ａの焼結体を成形するものである。上記予備
焼結および焼結時には、第２図に示す如く、テーブル５
上にアルミナ粉末またはグラフアィト粉末６を敷設し、
その上に上記圧粉体３０あるいは予備焼結体を、下側層
３１を下向きにして載遣した状態で行なう。

こうすることにより、内側層３２と外側層３３の境界面
３４の下端部が下側層３１にて隠蔽され、従って、この
境界面３４の下端部にアルミナ粉末またはグラファィト
粉末６が喰い込むことを防止でき、Ｖ溝状の傷痕が生じ
ることを防止できる。なお、上記実施例では、内側層３
２と外側層３３の境界面３４の下端部のみを下側層３１
にて隠蔽するようにしたが、第４図に示す如く、境界面
３４の上端部をも上側層３５にて隠蔽するようにしても
よい。

この場合には、上述した超硬合金原料粉末の充填工程中
、とくに第１図ハの工程において、内側層３２を形成す
るＢ粉末と、外側層３３を形成するＣ粉末を、それらの
上端レベルが中芯２の上端部より梢下方に位置するよう
に充填し、次いで、セパレータ４を抜き取った後、内側
層３２と外側層３３の上部に、Ｄ超硬合金粉末と中芯２
の上端部と面一となるように充填して上側層３５を形成
し、以下、前記同様の工程を経て複合超硬合金３ｂを製
作する。こうすれば、内側層３２と外側層３３の境界面
３４の上下両端部を上側層３５と下側層３１にて完全に
隠蔽でき、一層高品質の製品を提供できると共に、方向
性がなくなり、従って、暁結ならびに製品としての使用
時等の取扱に上非常に好都合である。ところで、上記実
施例において、一般的には、外側層３３にて製品の主要
部を形成するので、この外側層３３を形成するＣ粉末に
耐摩耗性、耐肌荒れ性、耐熱性に富むＷｃ−ＴａＣ−Ｃ
ｒ−Ｎｊ−Ｃｏ等の高級材種を用い、内側層３２を形成
するＢ粉末には上記Ｃ粉末より安価で靭性に富むＷｃ−
Ｃｏ系の材種を用いる。

なお、下側層３１および上側層３５を形成するＡ粉末お
よびＤ粉末は、上記Ｂ粉末あるいはＣ粉末と同一材種の
ものを用いてもよいが、内側層３２と外側層３３の境界
面３４の端部を隠蔽することを主目的とするものである
から、さほど高級な材質のものを用いる必要はなく、超
硬合金の廃棄物を特珠処理により再生してなる再生粉末
を用いてもよい。またＢ粉末に再生粉末を用いることも
できる。上記各層３１，３２，３３および３５を形成す
るＡ，Ｂ，ＣおよびＤの各原料粉末の材種は、上記以外
に目的とする製品すなわち超硬合金製複合物品３ａまた
は３ｂの用途、仕様条件等によって任意に決定し得るも
のである。

さらに、上記各原料粉末の組合わせを考察すると、３層
からなる超硬合金製複合物品３ａにおいては、第５図イ
〜ハに示す如く、イ各層３１，３２，３３を互いに異な
った材種の原料粉末にて形成する、口下側層３１と内側
層３２を同一材種の原料粉末にて形成し外側層３３をそ
れとは別の材種の原料粉末にて形成する、ハ下側層３１
と外側層３３を同一材種の原料粉末にて形成し内側層３
２をそれとは別の材質の原料粉末にて形成する、等が想
到られる。

また、４層からなる超硬合金製複合物品３ｂにおいては
、第６図イ〜二に示す如く、イ各層３１，３２，３３，
３５を互いに異なった材種の原料粉末にて形成する、口
下側層３２と内側層３２と上側層３５を同一材種の原料
粉末にて形成し外側層３３をそれとは別の村種の原料粉
末にて形成する、ハ下側層３１と外側属３３と上側層３
５を同一材種の原料粉末にて形成し内側層３２をそれと
は別の材種の原料粉末にて形成する、ニ下側層３１を内
側層３２（または外側層３３）と、上側層３５を外側層
３３（または内側層３２）とそれぞれ同一材種の原料粉
末にて形成する、等が想到される。また、上記実施例で
は蓬方向に対し内側層３２と外側層３３の２層にて形成
しているが、両層３２，３３の間に中間層を設けて蚤方
向に３層以上に形成してもよい。

上記の如く形成された焼結体は、そのまま製品として用
い得ることはいうまでもないが、この隣結体をその後研
削等により仕上加工して製品化するのが好ましい。

上記方法によって製造された競結体において、時には各
層の境界部あるいは各層の内部に空洞等が残存する場合
がある。

このような場合には、上記焼緒体をさらに熱間静水圧プ
レス機（ＨＩＰ）等を用いて、アルゴンガスまたはヘリ
ウムガス等の所定の雰囲気ガス中で、１０００〜２００
ぴ気圧、１３００〜１３４０ｑｏの条件下で１０〜４０
分間保持することにより、上記空洞等を消去する。以上
説明した如く、本発明によるときは、２層以上の超硬合
金層からなる超硬合金製複合物品を簡単な製造工程で容
易に製作できる。

また、各超硬合金層をその用途や使用条件に適合した材
種の原料粉末にて形成でき、従って、製品の主要部に対
応する層部分のみを所定の高級材種の原料粉末にて形成
し、他の層をそれより安価な村種の原料粉末にて形成す
る等により製品コストを格安にできる利点がある。しか
も、各層を圧粉体を形成する段階で完全に一体化でき、
かつ、その焼結時において、従来のように境界部にアル
ミナ粉末またはゲラフアィト粉末等が喰い込むおそれが
なく、従って、Ｖ溝状の傷痕が生じるおそれもなく、非
常に高品質の超硬合金製複合物品を提供できるのである
。

【図面の簡単な説明】

第１図イ〜二は３層型の超硬合金製複合物品を製作する
場合の原料粉末の充填ならびに圧粉体を形成する工程の
実施例を示す縦断正面図、第２図はその焼縞時の状態を
示す縦断正面図、第３図はその製品の一例を示す斜視図
、第４図は４層型の超硬合金製複合物品を製作する場合
の圧粉体の形成工程の実施例を示す縦断正面図、第５図
イ〜ハはそれぞれ３層型の超硬合金製複合物品の各層の
原料粉末の組合わせ例を示す縦断正面図、第６図イ〜二
はそれぞれ４層型の複合超硬合金の各層の原料粉末の組
合わせ例を示す縦断正面図、第７図は従来の超硬合金製
複合物品の製法における蛭結状態を示す縦断正面図、第
８図はその製品の縦断正面図である。 １……ラバープレス用金型、２……中芯、３ａ，３ｂ・
・・・・・超硬合金製複合物品、３１・・・・・・下側
層、３２・・…・内側層、３３・・・・・・外側層、３
４・・・・・・境界面、３５・・・・・・上側層、Ｓ・
・・・・・空間部、Ｓ，…・・・内側空間部、Ｓ２・…
・・外側空間部。 第多図 第‘図 第ク図 第）図 第〆図 第ナ図 第〆図 第〆図 第ア図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧縮成形用金型内において、底部に超硬合金原料粉
   末を敷設して下側層を形成した後、該下側層上に薄板製
   の筒状セパレータを載置して金型内部空間を径方向に区
   画し、次いで、該セパレータの内外に形成された空間部
   にそれぞれ性質の異なる超硬合金原料粉末を充填して内
   側層と外側層を形成し、然る後、セパレータを抜き取り
   、金型を密閉して圧縮することにより上記各層を一体化
   して圧粉体を形成し、次いで、この圧粉体を金型より取
   出して焼結することを特徴とする超硬合金製複合物品の
   製造法。 ２ 圧縮成形用金型内において、底部に超硬合金原料粉
   末を敷設して下側層を形成した後、該下側層上に薄板製
   の筒状セパレータを載置して金型内部空間を径方向に区
   画し、次いで、該セパレータの内外に形成された空間部
   に互いに性質の異なる超硬合金原料粉末を充填して内側
   層と外側層を形成し、然る後、セパレータを抜き取り、
   上記内側層と外側層の上部に超硬合金原料粉末を充填し
   て上側層を形成し、金型を密閉して圧縮するとにより上
   記各層を一体化して圧粉体を形成し、次いで、この圧粉
   体を金型より取出して焼結することを特徴とする超硬合
   金製複合物品の製造法。