JPS636601B2 - - Google Patents

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JPS636601B2
JPS636601B2 JP58060295A JP6029583A JPS636601B2 JP S636601 B2 JPS636601 B2 JP S636601B2 JP 58060295 A JP58060295 A JP 58060295A JP 6029583 A JP6029583 A JP 6029583A JP S636601 B2 JPS636601 B2 JP S636601B2
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JP
Japan
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powder
compound
cemented carbide
temperature
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JP58060295A
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Teruyoshi Tanase
Michihiro Wakamatsu
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Mitsubishi Metal Corp
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Mitsubishi Metal Corp
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【発明の詳細な説明】 この発明は、微粉砕化がきわめて容易で、しか
も超硬合金の製造に用いた場合、著しい合金特性
向上をはかることができる複合原料粉末およびそ
の製造法に関するものである。
一般に、硬質分散相が主として炭化タングステ
ン(以下WCで示す)で構成され、一方結合相が
主として鉄族金属で構成された超硬合金が粉末冶
金法にて製造されていることはよく知られるとこ
ろである。
従来、この超硬合金の製造に際して、原料粉末
として用いられているWC−Co複合粉末の製造法
として、酸化タングステン(以下WO3で示す)
粉末、酸化コバルト(以下CoOで示す)粉末、お
よび炭素(以下Cで示す)粉末からなる混合粉末
を、700〜750℃の範囲内の温度に加熱保持して還
元処理を行なつた後、ついで炭化反応を行なわし
めて、0.8μm以下の平均粒径を有するWC相と、
金属Co相との複合組織を有するWC−Co複合粉
末とする方法(特公昭56−52851号公報参照)が
提案されている。
しかし、この方法によつて製造されたWC−Co
複合粉末においては、金属Coの一部に上記の炭
化反応中に焼結現象が生じ、この結果WC粒子の
凝集体が存在するようになり、したがつて、この
WC−Co複合粉末を超硬合金の製造に原料粉末と
して使用した場合、きわめて長時間に亘つて、そ
れも苛酷な条件で混合を行なわない限り、所望の
合金組織、硬さ、および抗折力をもつた超硬合金
を製造することができず、きわめて非実用的なも
のである。
本発明者等は、上述のような観点から、微細化
が容易にして、かつすぐれた特性を有する超硬合
金を製造することのできる原料粉末を得べく研究
を行なつた結果、WO3粉末、CoO粉末、および
C粉末からなる混合粉末を、700〜750℃の範囲内
の温度に加熱保持して還元処理を行なつた後、引
続いて所定の温度範囲内の温度、望ましくは780
〜880℃の範囲内の温度に加熱保持の化合物形成
処理を行なわしめて、WC相とCo−W−C化合物
相との複合組織を有する複合粉末とすると、この
結果の複合粉末においては、前記Co−W−C化
合物相が著しく脆い性質をもつので、平均粒径:
0.8μm以下の微細なWC相の存在と合まつて、き
わめて容易に微粉化することができ、さらにこの
複合粉末は、化合物形Co:0.4〜20重量%および
WCで換算した結合C量:4.90〜6.12重量%を含
有するので、そのまま超硬合金製造用原料粉末と
して使用することができ、しかも製造された超硬
合金はすぐれた特性をもつようになるという知見
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
のであつて、 (a) WC相と、Co−W−C化合物相との複合組織
を有し、かつ前記WC相の平均粒径が0.8μm以
下にして、化合物形Co:0.4〜2重量%および
WCで換算した結合C:4.90〜6.12重量%を含
有する超硬合金製造用原料粉末、並びに、 (b) WO3粉末と、CoO粉末と、C粉末とからな
る混合粉末を、700〜750℃の範囲内の温度に加
熱保持して還元処理を行なつた後、さらに所定
の温度範囲内の温度、望ましくは780〜880℃の
範囲内の温度で化合物形成反応を行なわしめ
て、WC相と、Co−W−C化合物相との複合組
織を有し、かつWC相の平均粒径が0.8μm以下
にして、化合物形Co:0.4〜20重量%および
WCで換算した結合C:4.90〜6.12重量%を含
有する複合粉末を形成することからなる超硬合
金製造用原料粉末の製造法に特徴を有するもの
である。
つぎに、この発明の複合粉末およびその製造法
において、上記の通り数値限定した理由を説明す
る。
(a) 複合粉末における化合物形Coの含有量 化合物形Coは、出発原料としてのCoO粉末か
ら、還元反応および化合物形成反応によつて形成
されるものであつて、上記のようにCo−W−C
化合物の形で存在して、低温でWC相の生成を促
進する作用があるが、その含有量が0.4%未満で
はWCの生成温度が高くなつて、WC相の平均粒
径を0.8μm以下にすることが困難であり、一方20
%を越えて含有させると結合C量の調整が困難と
なることから、その含有量を0.4〜20重量%とし
なければならない。
(b) 複合粉末における結合Cの含有量 WCの結合C量は、WC全体に対する割合で
6.13重量%を占め、したがつてWCで換算した結
合C量はWCおよびCo−W−C化合物の生成量の
目安となるが、その値が4.90重量%未満では、酸
化物の還元が十分でなく、この結果の複合粉末を
用いた場合には製造された超硬合金中に巣が発生
しやすくなり、一方その値が6.12重量%を越える
と、複合粉末中に金属Coが生成するようになつ
て、上記のように微細化が困難になるばかりでな
く、超硬合金の特性劣化を招くようになることか
ら、その含有量を4.90〜6.12重量%としなければ
ならない。
なお、上記のCo−W−C化合物相としては、
Co3W3C,Co2W4C、およびCo3W9C4などの組成
式をもつものが知られており、通常の超硬合金の
製造に際しては、合金中の全C量が所定の値より
低くなると前記の化合物相が生成し、しかもこの
化合物相は非常に脆い性質をもつので、これが生
成すると合金強度を著しく低下させることから、
一般に有害相として、その出現防止に注意が払わ
れているものである。一方、この発明において
は、これら化合物相のもつ脆性を逆に利用して複
合粉末の微粉砕化を容易にしたものであり、ま
た、このように複合粉末中に化合物を含有してい
ても、超硬合金製造に際して、この複合粉末にC
粉末を添加してやれば、焼結時に、例えば、 Co3W3C+2C→3Co+3WC の反応が起つて、WCとCoに分解し、製造された
超硬合金中には、これらの有害化合物は全く残留
しないようになるのである。
また、上記のCo−W−C化合物相が、上記の
すでに知られている化合物以外の化合物、例えば
上記組成式を有する化合物の中間的な化合物で構
成されている場合にも同様の結果が得られる。
(c) 還元温度 その温度が700℃未満では、酸化物の還元が十
分進行せず、一方750℃を越えると、その後の化
合物形成反応時に生成するWC粒子の平均粒径が
0.8μmを越えて粗くなることから、その温度を
700〜750℃と定めた。
なお、この発明の方法を実施するに際しては、
2通りのプロセスが考えられ、その1つは、全C
量をWC生成のための化学量論的必要量より低く
する場合であり、この場合には最終の化合物形成
処理温度が880℃を越えると、生成するWC粒子
の平均粒径が0.8μmを越えて粗大化するようにな
り、また、もう1つは、全C量をWC生成のため
の化学量論的必要量より多くする場合であり、こ
の場合は、化合物形成処理温度が880℃を越える
と、金属Coが生成するようになり、一方、化合
物形成処理温度が780℃未満では、化合物形成反
応が十分に進行しないために、WC相とCo−W−
C化合物相との複合組織を形成することができな
いことから、化合物形成処理温度を780〜880℃と
定めた。
なお、化合物形成処理時間としては、1〜3時
間で十分であり、これは1時間未満では反応が完
了しない場合があり、一方3時間を越えると、生
成WCの平均粒径が0.8μmを越えて粗くなるとい
う理由によるものである。
つぎに、この発明を実施例により具体的に説明
する。
実施例 1 WO3粉末:197.8g,CoO粉末:2.2g、および
カーボンブラツク:12.2gからなる配合粉末をボ
ールミル中にて48時間湿式混合し、乾燥して混合
粉末とした後、この混合粉末の50gを充填したボ
ートを内径:9cmの還元反応炉に入れ、これに3
/minのH2ガスを流しながら、温度:750℃に
1時間保持の条件で還元処理を施し、さらに炉内
温度を875℃に昇温し、この温度に2時間保持の
条件で化合物形成処理を施すことによつて、本発
明複合粉末を製造した。この結果得られた本発明
複合粉末は、WC相と組成式:Co3W3Cを有する
Co−W−C化合物相との複合組織を有し、かつ
WC相とCo3W3C相を含めて平均粒径:0.52μmを
有し、きわめて微細なものであり、さらに化合物
形Co:1%,WCで換算した結合C:6.12%、お
よび遊離C:0.05%を含有した。
また、比較の目的で、化合物形成処理温度を
950℃とする以外は、上記本発明複合粉末の製造
条件と同一の条件で比較複合粉末を製造した。こ
の結果得られた比較複合粉末は、Co−W−C化
合物相の形成がなく、WC相と金属Co相との複合
組織を有し、かつWC相と金属Co相とを含めて平
均粒径:0.60μmを有し、きわめて微細なもので
あり、さらに金属Co:1%、WCで換算した結合
C:6.13%、および遊離C:0.01%を含有するも
のであつた。
ついで、この結果得られた本発明複合粉末およ
び比較複合粉末を用い、これにそれぞれ平均粒
径:1.2μmのCo粉末を配合して、Coの配合含有
量を13%とし、湿式ボールミルにて48時間混合
し、乾燥した後、この結果の混合粉末を、1ton/
cm2の圧力にて成形して圧粉体とし、ついでこの圧
粉体を、真空中、温度:1350℃に1時間保持の条
件で焼結することによつて、それぞれ本発明複合
粉末使用による超硬合金(以下本発明超硬合金と
いう)および比較複合粉末使用による超硬合金
(以下比較超硬合金という)を製造した。
この結果得られた本発明超硬合金においては、
WC相とCo相の分散が一様な組織となつており、
ロツクウエル硬さ(Aスケール):93.0、抗折
力:370Kg/mm2を示すのに対して、比較超硬合金
においては、WC相とCo相の分散が不均一で、ロ
ツクウエル硬さ(Aスケール):91.5、抗折力:
270Kg/mm2しか示さないものであつた。
実施例 2 WO3粉末:177.4g,Co3O4粉末:22.6g、カー
ボンブラツク:9.5gからなる配合粉末を出発原
料とし、これに実施例1におけると同一の条件で
混合、乾燥、および還元処理を施し、ついで温
度:860℃に2時間保持の条件で化合物形成処理
を施すことによつて本発明複合粉末を製造した。
この結果得られた本発明複合粉末は、WC相と、
組成式:Co3W3CおよびCo2W4C、さらに若干の
未知の化合物からなるCo−W−C化合物相とか
らなる複合組織を有し、かつWC相と前記化合物
相を含めて平均粒径:0.51μmを有し、きわめて
微細なものであり、さらに化合物形Co:10%、
WCで換算した結合C:6.0%を含有し、遊離炭素
は含有しないものであつた。
また、比較の目的で、出発原料中のカーボンブ
ラツクの配合量を11.3gとし、かつ化合物形成処
理温度を890℃とする以外は、上記本発明複合粉
末の製造条件と同一の条件で比較複合粉末を製造
した。この結果得られた比較複合粉末は、Co−
W−C化合物相の形成がなく、WC相と金属Co相
との複合組織を有し、かつWC相と金属Co相とを
含めて平均粒径:0.60μmを有し、さらに金属
Co:10%、WCで換算した結合C:6.13%、遊離
C:0.02%を含有するものであつた。
つぎに、この結果得られた本発明複合粉末およ
び比較複合粉末をそれぞれ原料粉末として用い、
これにそれぞれ平均粒径:1.2μmのCo粉末を配
合して、Coの配合含有量を18%とし、さらに本
発明複合粉末にだけカーボンブラツクを配合し
て、全C量がWCで換算して6.18%となるものと
し、ついで、これらの配合粉末をそれぞれ湿式ボ
ールミルにて48時間混合し、乾燥した後、1ton/
cm2の圧力にて圧粉体に成形し、この圧粉体を、真
空中、温度:1330℃に1時間保持の条件で焼結す
ることによつて、本発明超硬合金および比較超硬
合金をそれぞれ製造した。
この結果得られた本発明超硬合金は、WC相と
Co相が均一に分散した組織をもち、かつロツク
ウエル硬さ(Aスケール):92.5、抗折力:380
Kg/mm2を示した。これに対して、比較超硬合金
は、不均一組織に原因して、ロツクウエル硬さ
(Aスケール):89.9、抗折力:260Kg/mm2を示す
にすぎないものであつた。
上述のように、この発明の方法によつて製造さ
れた複合粉末は、平均粒径:0.8μm以下の微細な
WC相と、非常に脆いCo−W−C化合物相との複
合組織を有するので、これを超硬合金製造用原料
粉末として用いた場合には、きわめて短時間の混
合で微細均一な混合粉末とすることができ、しか
も前記のようにWC相の平均粒径が0.8μm以下と
非常に微細であることと合まつて、製造された超
硬合金は著しくすぐれた特性をもつようになるの
である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 炭化タングステン相と、Co−W−C化合物
    相との複合組織を有し、かつ前記炭化タングステ
    ン相の平均粒径が0.8μm以下にして、化合物形
    Co:0.4〜20重量%および炭化タングステンで換
    算した結合炭素量:4.90〜6.12重量%を含有する
    ことを特徴とする超硬合金製造用複合原料粉末。 2 酸化タングステン粉末、酸化コバルト粉末、
    および炭素粉末からなる混合粉末を、700〜750℃
    の範囲内の温度に加熱保持して還元処理を行なつ
    た後、さらに780〜880℃の範囲内の温度に加熱保
    持の化合物形成処理を行なつて、0.8μm以下の平
    均粒径を有する炭化タングステン相と、Co−W
    −C化合物相との複合組織とすることを特徴とす
    る超硬合金製造用複合原料粉末の製造法。
JP58060295A 1983-04-06 1983-04-06 超硬合金製造用複合原料粉末およびその製造法 Granted JPS59185702A (ja)

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