JPS6324032A - 傾斜バインダ相を有する超硬質合金とその製造方法 - Google Patents

傾斜バインダ相を有する超硬質合金とその製造方法

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JPS6324032A
JPS6324032A JP62112644A JP11264487A JPS6324032A JP S6324032 A JPS6324032 A JP S6324032A JP 62112644 A JP62112644 A JP 62112644A JP 11264487 A JP11264487 A JP 11264487A JP S6324032 A JPS6324032 A JP S6324032A
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Santrade Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はバインダ相の含有量に相違がある超硬質合金（
セメンテッドカーバイド）の焼結体とその製造方法に関
する。
〔従来技術〕
超硬質合金の良好な特性を得るためには耐摩耗性が一段
と高いカバー（低含有量のバインダ相を有する）によっ
て包囲された強靭なコア（高含有量のバインダ相を有す
る）を具備することがしばしば望まれる。
この効果を達成する１つの方法は、耐摩耗性が相対的に
高く且つタフネスが相対的に低いグレードによって包囲
された中心部がタフネスが相対的に高く且つ耐摩耗性が
相対的に低いグレードを有する焼結体を製造することで
ある。焼結工程で、通常はバインダ相含有量の地ならし
く均等化）が起き、これが多くの場合、最終結果として
殆んど均一なバインダ相含有量を有する焼結体をもたら
す。
超硬質合金の焼結体中のバインダ相の含有量を部分的に
変化させることは所謂「結合硬質金属法」によって実行
し得る。異なるグレンサイズ（例えばヨーロッパ特許Ｅ
Ｐ１１１６００）を有する超硬質合金粉末を用いること
により、或いは超硬質合金体を異なるグレンサイズを有
する領域に区分けする（例えば英国特許出願Ａ　８０６
４０６による）ことによ。
り超硬質合金体の異なる部分で夫々のバインダ相含有量
に相違を生せしめることが一般に可能である。しかし、
この場合、異なる部分間では耐摩耗性の相違は得られな
い。それは相対的に微細なグレン部分が相対的に粗いグ
レン部分よりも相対的に大きなバインダ相含有量を取得
することによる。
以下余白 〔発明の目的〕 本発明の目的は上記問題点に鑑み、表面部で耐摩耗性が
相対的に高く、中心部で強靭性が相対的に高くなる傾斜
バインダ相を有する超硬質合金体を提供することにある
。
〔発明の構成〕
本発明者は、異なるバインダ相含有量を有する焼結体が
、必須的に均質なパウダーから出発して、化学量論的含
有量より低い炭素の含有量、通常０．０５％〜０．５％
、好ましくは０．１％〜０．４％の炭素含有量を有する
焼結体を先ず作り、それによって焼結体が微細なグレン
状の均一に分布したβ−相、即ちα−（ＷＣ）−の金属
の炭化物相、及びしばしばＣｏ＝Ｗ＝Ｃと表現されるβ
−（バインダ）−相を具備するようにすることを基にし
て得られるという驚くべき事実を発見した。この焼結体
は次に全てのβ−相が消滅するまでの適宜の時間だけ浸
炭（カーバライズ）処理され之。炭素の供給は例えばメ
タン、−酸化炭素等々の凌炭雰囲気下で１２００℃〜１
５５０℃の温度で行われる。その時間は焼結体のサイズ
に依存するので経験的に決められる。
夕昼炭処理の結果として表面領域に含有量の相対的に低
いバインダ相（少量の自由グラファイトを有し得る）及
び中心部分に相対的に高い含有量のバインダ相を具備し
た焼結体が得られる、η含存構遺体を３易炭処理するこ
とで焼結体中のバインダ相の含有量を部分的に異ならし
める方法の説明は理論的性質の幾つかの仮説によって与
えることが出来る。これらの仮説は必須的に仮定のもの
であり、それ故に結果は当業者にとっては大変驚くべき
ものと思えるに違いない。表面部分のバインダ相含有量
は名目的含有量の０．１〜０．９であり、好ましくは０
．４〜０．７である。中心部分のバインダ含有量は名目
的含有量の少くとも１．２、好ましくは１．４〜２．５
であり、これは均一なバインダ相含有量を有する領域で
あって、焼結体直径の０．０５〜０．５、好ましくは０
．１〜０．３の大きさの延長体の形状で以って出現する
。名目的パイン５ｚ相含有量は焼結体半径の０．１〜０
．８、好ましくは０．２〜０．６の範囲で得られる。
先行技術、特に異なるグレンサイズと異なるバインダ金
属含有量を有する超硬質合金の結合体との比較から、本
発明が基本的には唯一の単一超硬質合金グレードを用い
るだけで、バインダ相含有量の制御された異なる値を有
する傾斜バインダ相（ｇｒａｄｉｅｎｔ　ｂｉｎｄｅｒ
　ｐｈａｓｅ）に関して望ましい効果を達成出来るもの
であることが判明した。更に本発明は焼結体の異なる部
分で耐摩耗性とタフネス（強靭性）に著しい相違をもた
らすことを可能にした。耐摩耗性とタフネスの有益な効
果は、焼結体の外部分の内部分に較べ相対的に低いバイ
ンダ相含有量が焼結後の冷却期間に外部分に圧縮応力を
生成せしめることになるという事実に依存している。貧
バインダ相外部分は冨バインダ相内部分より熱膨張が小
さい。外部分における高含有の硬質要素が、これまた耐
摩耗性の増大をもたらす。
本発明は、鉄族金属、好ましくはコバルトに基づくバイ
ンダ相を有した０、　５〜８Ｊ１ｍ、好ましくは１〜６
趨のＷＣグレンサイズのＷＣに基づいた口ツクドリル用
と耐摩耗部品用の全ての種類の超硬質合金に適用される
。
適用対象は少ないとはいえ、本発明の別の採り得る方法
には、正常な構造の超硬質合金を一旦脱炭処理し、それ
を次に増炭処理するものである。
以上述べてきた本発明の構成はロッド形状の焼結体に関
して説明したものであるが、これは当然に四角形、多角
形、三角形等々の断面形状を有する焼結体にも適用し得
るものである。
〔実施例〕
炎上 ０．３％の準化学量論的炭素含有量（５，８％Ｃの代り
に５．５％Ｃ）ビ、ＷＣグレンサイズ２．５−のＷＣ６
％含有Ｃｏ粉末から１６１１高で直径１０ｍのボタン（
ｂｕｔｔｏｎ）を加圧成形した。このボタンを９００°
Ｃで１時間、Ｎ２ガス中で予備焼結し、次いで１４５０
℃で標準焼結した。その後、このボタンをグラファイト
の箱に入れた徽細へ１□０３粉末中に散在状に包み込め
、これをプッシャー型の炉において１４００℃で２時間
、浸炭雰囲気中で処理した。前述の焼結でα＋β相の均
一分布した微細グレン状η−相が形成された。上記熱処
理で、ボタンの表面に単なるα＋β構造の非常に狭い領
域が形成された。これは炭素がボタン中に拡散η相をα
＋β相に変換し始めるからである。４時間の焼結時間の
後、充分な量の炭素が拡散し、全てのη相が変換してい
た。表面におけるコバルト含有量は３．５％であり、約
３．５　ｗ径の中心領域では１０．０％であることが査
定された。低コバルト含有量を有する部分の幅は約３．
５Ｎであった。（第１図参照）。
下記仕様の４５１１径のロックトリルバイトを用いた地
下採掘試験− 岩石：小量のレブタイト（ｌｅｐｔｉｔｅ）を有する硬
質研摩開花こう岩、圧縮強度２８００〜３１００バ一機
械ニアトラスコブ：ｌ　（Ａｔｌａｓ　Ｃｏｐｃｏ）Ｃ
ＯＰ１０３８）ＩＤ、重ドリフタ装置のための油圧掘削
機、給送圧８５バー、回転圧４５バー、回転数２００ｐ
ｍ バイト：４５ｍｍ径ボタンバイト、１６鶴高、１０鶴径
ボタンの二翼式、１タイプ品当り １０バイト、 超硬質合金： 試験１−（標準品）、６％Ｃｏ、９４％ｗｃ、ｗｃグレ
ンサイズ２．５源 試験２−（本発明品）、３％Ｃｏ（表面領域）、１０％
Ｃｏ（中心）、ｃｏの名目的含有量は表面から３１１、
Ｃｏの領域は３ｍｌ径、 掘削手順： 「回転法」により５ｍ穴をバイトで掘削、第３５番掘削
メータ（３５ｔｈ　ｄｒｉｌｌｅｄ　ｍｅｔｅｒ）毎に
損耗を査定、バイトを第１のボタン損傷の時点でドリル
作業から取外し、掘削メータの数に注目した。
結果： 掘削メータ、Ｙ 標準タイプ品　　　　　　　１７７ 本発明タイプ品　　　　　２０４ 五上 自動溶接ワイヤ（グレード３ＲＳ１７）の引抜き成形に
おいて、孔径１．７５　、１．５７及び１．４７　ｍの
絞り（引抜き）ダイスを夫々使用した。引抜き速度は６
ｍ／Ｓであった。冷却液として水を使用した（向流冷却
）。標準品のダイスは６．０％Ｃｏ　、残部ＷＣ、グレ
ンサイズＩＩｎａ、硬度１７５０ＨＶの超硬質合金で製
造した。本発明のダイス用超硬質合金はその出発材料が
６％Ｃｏ、残部ＷＣとＷであり、絞りチアネルに近い領
域ではその硬度は１９８０ＨＶ、内部領域では１３４０
ＨＶであった。標準品ダイスと本発明品ダイスを試験し
た結果は次の通りであった。
トン（ｔｏｎｓ） １、標準品ダイス引抜き　　　　２．１２、本発明品ダ
イス引抜き　　　７１．０３、標準品ダイス引抜き　　
　　２．２４、本発明品ダイス引抜き　　　３．９５、
標準品ダイス引抜き　　　　１．９６、本発明品ダイス
引抜き　　　３．８゜標準品ダイスの引抜ｆｆ　　　　
　２．１トン本発明品ダイスの引抜１　　　３．９トン
本発明品ダイスは平均８６％寿命の増加を示していた。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例１に係わるボタンの断面におけ
るＣｏとＷの含有量の変化を示すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、ＷＣ（α相）と少くともＣｏ、Ｆｅ及びＮｉの１つ
    に基づいたバインダ相を含有するロックドリル、鉱物切
    削、耐摩耗部品等に使用して有利な超硬質合金体におい
    て、表面ではバインダ相含有量がバインダ相の名目的含
    有量の０．１〜０．９であり、中心においては当該名目
    的含有量の少くとも１．２であり、α相のグレンサイズ
    は合金全体に均一であることを特徴とする超硬質合金体
    。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の超硬質合金体におい
    て、合金体がロッド形状であり、その中心部には均一含
    有量のバインダ相を有する合金体直径の０．０５〜０．
    ５の延長体であるα＋β相の領域があることを特徴とす
    る超硬質合金体。 ３、α−相とβ−相の金属の炭化物の均一分布相を有す
    る焼結超硬質合金体を必須的に均質な粉末から出発して
    焼結調製し、次いでこの焼結体を浸炭処理して、その中
    のη−相の全てをα−相とβ−相に変換するようにした
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の超硬質
    合金体を製造する方法。
JP62112644A 1986-05-12 1987-05-11 傾斜バインダ相を有する超硬質合金とその製造方法 Pending JPS6324032A (ja)

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