JPS6357732A - サ−メツト焼結法 - Google Patents

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】 く産業上の利用分野〉 この発明は靭性、信頼性にすぐれたサーメット切削工具
用のサーメットの焼結法に関するものである。

〈従来の技術〉 チタンとタンタル、ニオブ、モリブデン、タングステン
などの複炭窒化物を鉄、ニッケル、コバルト、クロム、
モリブデン、タングステンからなる群より選んだ１種以
上の金属で結合した硬質合金を焼結したいわゆるサーメ
ットよりなる切削工具は超硬合金製切削工具に比べて鉄
との溶着性にすぐれていることから、仕上り切削、さら
にはフライス加工などに広く実用化されている。

特に型押し、焼結しただけで研削加工をしない焼結肌チ
ップは、従来の焼結後ダイヤモンド砥石にて研削加工し
た研削肌チップに比べ、精度上は何ら遜色がないことに
加え、安価であることから最近特にその使用量が増大し
つつある。

サーメットの焼結方法としては、従来から種々の技術が
提案されており、特に焼結中に脱窒現象が生じないよう
、窒素雰囲気中で焼結するということは、当業者におい
て周知の技術である。

〈発明が解決しようとする問題点〉 従来の窒素雰囲気下での焼結法をサーメットに実施する
と、たしかに脱窒現象は防止できるものの、焼結後得ら
れたサーメットの表面部が内部に比べてビッカース硬度
で１００〜４００程度硬化するという現象が生じる。

サーメットにおいて、硬さと靭性とは相反するため、表
面部が硬いと靭性が低下する。

特にサーメットのように仕上げ加工でよく使用される工
具では、使用時の切込みが０．５市以下と通常の２〜５
闇の切込みに比べて著しく小さいため、殆んど表面の硬
化部のみで切削していることになり、確かに耐摩耗性は
すぐれるものの、靭性に欠けるため使用中欠損に至るこ
とが多々あり、サーメット工具の信頼性を損ねていた。

〈問題点を解決するための手段〉 この発明は上記した従来技術によるサーメットの表面硬
化層の欠陥を解消するべく検討の結果得られたものであ
る。

即ち、この発明はサーメットを従来技術によって窒素雰
囲気中１３５０〜１５５０℃で焼結したのち、焼結温度
より１２００℃までを５０℃／分以上、好ましくは１０
０℃／分以上の冷却速度で冷却することを特徴とするサ
ーメット焼結法を提供するものである。

〈作用〉 この発明において、上記の冷却速度を実施するためには
種々の方法が考えられるが、なかでも工業的には熱伝導
率の高い気体によってガス冷却する方法が最も好ましい
。

熱伝導率の高い気体とは、例えば水素、ヘリウム、−酸
化炭素、窒素ガスなどである。

サーメットの表面硬化層がなぜ生じるかについては種々
異論のあるところであるが、チタンとタンタル、ニオブ
、モリブデン、タングステンなどの複炭窒化物を鉄、ニ
ッケル、コバルト、クロム、モリブデン、タングステン
などの金属で結合した焼結硬質合金であるサーメットが
、焼結温度において生じる液相から冷却中に硬質分散相
が生じる際に、焼結体と焼結雰囲気とが非平衡な状態と
なり、その結果、焼結体内に組成の不均一が生じるため
、と考えられる。そのため、この焼結体に生じだ液相か
ら硬質分散相が冷却中に生じる際に、１１成の不均一が
生じない、もしくはたとえ生じても無視しうる程度に抑
えるためには、焼結温度から該サーメットの液相出現温
度までを十分なる速度で急速冷却してやればよい。

具体的には焼結温度より１２００℃までを急速冷却して
やればよい。この際、１２００℃以下・まで急速冷却し
ても効果に変りはなく、１２００℃以上で急速冷却を中
止すると、表面硬質層が完全になくならないため好まし
くない。

急冷速度としては、５０℃／分以上、好ましくは１００
℃／分以上が必要である。また急冷する方法としては、
種々考えられるが、工業的にはさきに記したように、水
素、ヘリウム、−酸化炭素、窒素ガスなど熱伝導率の高
いガスを用いるガス冷却が適当である。具体的には３０
０″Ｋに８３ける熱伝導率が２．５ｘ　ｉｏ−’ｗ＋・
ｄｅｇ以上のものであれば、はぼ冷却速度が７０℃／分
以上になることがわかった。

〈実施例〉 以下、この発明を実施例により詳細に説明する。

実施例１ 市販のＴ＝　（ＣＮ　）　、ＴａＣ，ｈｚ２Ｃ、ト１１
、Ｃｏ粉末を混合し、プレス成型したのち、真空焼結炉
にて１２００℃までを１　ｘ　１０’Ｔｏｒｒの真空で
、１２００℃以上、１４００℃までを４０ＴＯ「ｒの窒
素雰囲気中で昇温し、１４００℃で２０ＴＯｒｒの窒素
雰囲気中で１時間焼結した。

［ｍられた合金の組成はモル比で（Ｔｊ　　　　Ｔａ０
．８５ ０．０５　　０．０５　　０．０５　）（ＣＯ，８８Ｎ
　Ｏ，１２）比 一８重量％Ｃｏ−４重量％Ｎ（である。］然るのち、焼
結炉を排気してから水素ガスを１気圧導入（水素ガスは
熱交ｊｆｊ１橢を用いて焼結炉内を循環している）して
ガス冷却を行なった。

１４００℃から１２００℃まで冷却するのに１．５分間
かかった。

かくして得られたチップをＡとし、従来通り焼結完了後
炉内を真空に保ち、炉冷したチップ（１４００℃から１
２００　”Ｃまで冷却するのに１５分かかった）を８と
した。

これらチップＡおよびＢを切断し、表面から内部までの
硬さを測定したところ、第１図に示す結果が得られた。

また、このチップＡおよびＢについて下記の切削条件で
切削テストを行なった。

切削条件 被削材　　　　　　５４５Ｃ（ＨＢ　＝２２０１＞５０
１１、ＩＸ　　１００４１角 切削速度　　　　　１５０ｍ　／ｌ１ｉｎ送り　　　　
　　　　　０．０５鎖／ｒｅｖ切り込み　　　　　０．
２韻 カッター　　　　　ＦＰＧ　　４１００Ｒチツプ形状　
　　　Ｓ　Ｄ　Ｋ　Ｎ　　４２Ｍ　Ｔ上記条件にて１０
分間切削し、Ａが最大フランク摩耗０．０４ｆｆｉｌで
あったのに対し、Ｂはチッピングが生じ、最大フランク
摩耗は０．３１ｍｙ＋であった。

実施例２ 実施例１と同じ組成のサーメットを同様の工程にて１４
５０℃で焼結したのち、Ｎ２、）４ａ、Ｎ２、ｋの４種
類のガスを夫々３００Ｔｏｒｒにてガス冷却を行なった
。夫々のガス３００″′にでの熱伝導率と１２００’Ｃ
までの冷却時間、冷却速度を第１表に示した。

第　　　　１　　　　表 次にこれらのチップＣ，Ｄ、Ｅ、Ｆを用いて、下記の切
削条件で切削テストを行なった。

切削条件 被削材　　　　　　Ｓ　ＣＭ　４１５　（ＨＢ　＝　２
２０１）φ３０頭ディスク端面 切削速度　　　　　３００ｍ　／ｌｉｎ送り　　　　　
　　　０．１ｚ＃Ｉ／ｒｅｖ切り込み　　　　　０．１
２ｒＲｍ ホルダー　　　　　Ｐ　ＣＬ　Ｎ　Ｒ２５２５−４３チ
ツプ形状　　　　ＣＮ　Ｍ　Ｇ　１２０４０８Ｎ　−Ｓ
　Ｋ切削個数　　　　　各コーナ１０００ピース上記条
件にて各チップ１０００コーナーづつ切削したところ、
チップＣは欠損率が２％、Ｄは３％、Ｅは０％であった
のに対し、Ｆは２９％、ちなみに従来技術になるチップ
では４３％ものコーナが欠損した。

〈発明の効果〉 以上説明したように、この発明によれば欠損の少ない、
靭性に冨む高信頼性のサーメット切削工具が得られるこ
とが認められた。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明になるサーメットＡと従来技術によるサ
ーメットＢの表面より内部への硬度分布を示す線図であ
る。 出願人代理人　　弁理士　　和　１）昭破さくｍＨｖ） 表　　　　　　　　　　　　　　　　シｌ：（ｍｍ）面 手続補正害（自発） 昭和６１年１０月４日 １、事件の表示 昭和６１年特許願第２００５１９号 ２、発明の名称 サーメット焼結法 ３、補正をする者 名　称　（２１３）住友電気工業株式会社４、代理人

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）チタンとタンタル、ニオブ、モリブデン、タング
   ステンなどの複炭窒化物を鉄、ニッケル、コバルト、ク
   ロム、モリブデン、タングステンからなる群より選んだ
   １種以上の金属で結合した硬質合金を焼結するに当り、
   窒素雰囲気中１３５０℃〜１５５０℃で焼結したのち、
   該焼結温度より１２００℃までを５０℃／分以上の冷却
   速度で冷却することを特徴とするサーメット焼結法。
2. （２）焼結温度より１２００℃までを５０℃／分以上の
   冷却速度で冷却するに際し、熱伝導率が３００°Ｋにお
   いて２．５×１０＾−＾４Ｗ／ｃｍ・ｄｅｇ以上のガス
   を冷却媒体とするガス冷却を用いることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のサーメット焼結法。