JPS6383236A - 熱伝導度の優れた高硬度、高靭性超硬合金の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は王として工具材料を対象とした超硬合金の製造
方法に関するものである。

（従来の技術） 代表的な工具用材料の高速度鋼及びステライトは−Ｃ、
Ｃｒ５Ｃｚ　ｌ　ｖｃ　ｌなどを含有する鉄系、　Ｃｏ
系の合金であるが、ＶＣ粉をバインダーを用いて焼結し
た超硬工具はそれら以上に優秀な性能をもつとして、最
近ではｌＩＣ−Ｃｏ系、　ＷＣ−Ｔｉｃ系、　ＷＣ−Ｔ
ｉｃ−Ｔａ　（Ｎｂ）Ｃ−Ｃｏ系が使用されて来た。

ところで、上記の如き従来の超硬合金はその焼結性の点
からＣｏ量が３％以上ないと困難とされており、Ｃｏ量
が４〜５％でも焼結後ＣＯのめぐりが悪くなり、多くの
孔（ボア）が存在するようになって工具の寿命を悪くす
る場合がある。

そのため通常、５００　ｋｇ／ｃｎ！以上の高圧にて熱
間静水圧加圧（以下、旧Ｐと略記する。）処理すること
が行われているが、近年、高速切削や難削材の切削など
の苛酷な条件下での切削が要求されており、これと共に
工具材料は熱伝導度の優れた高硬度、高靭性超硬合金が
要求されるようになって来た。特に熱伝導度は近年の工
具材料には不可欠の要件として、これが悪くなると工具
先端にかかる温度差によって熱歪、熱亀裂が生じその寿
命を著しく悪化すると云われている。

そこで、かかる熱伝導度を高めるべく種々の手段が考え
られて来たが、そのためにはＣｏ量を下げ、かつ微量添
加元素を減らずことがもっとも望ましい方法である。

一方、熱伝導度と共に高硬度、高靭性を得ることも重要
であり、このためにはＷＣの微粒化の方向が望ましく、
従って前述の熱伝導度を高め、高硬度、高靭性の特性を
確保しようとすれば、従来より微粒のものを使用し、か
つそのために生じる熱伝導度の低下を抑えるためにＣｏ
量を極端に下げる必要がある。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前述したようにＣｏｉが３％以下では焼
結性の面で問題が起る。

また現状においては一般的に前記の如く旧Ｐ処理を行な
っているが、このような方法では、ボア中にＣｏが流出
し、不均一組織が多くなり、工具材料の寿命を悪化させ
ることや品質の安定性を欠く問題がある。

本発明は叙上の如き実状に対処し、微量元素の添加及び
旧Ｐ、焼結の併用に着目して方法の改善を図り、もって
前記従来の問題を解消し熱伝導度のすぐれた高硬度、高
靭性超硬合金を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） しかして上記目的に適合する本発明方法の特徴とすると
ころは先ず、以下の組成の超硬合金粉末を原料とするこ
とからなる。

（イ）ＨＣの粒子径０．５μ以下の超微粒子を用いる。

（ｎ）　Ｃｏを粒子径の０．５〜５μでその量を０．５
〜３ＩＩＩｔ％に抑える。

（ハ）さらにＶＣ＋　Ｃｒ５Ｃｚ＋　ＴａＣ＋　１ｌｆ
ｃ＋　ＺｒＣから選ばれた粒子径０．５〜２μの粉末を
少なくとも１種以上、０．２〜２．０匈ｔ％添加する。

そして、次に上記超硬合金粉末にバインダーを混合し、
成形、次いで脱バインダー処理を施した後、真空炉にて
真空中（１×１０〜Ｉ　Ｘｌ０−’ｙｏｒｒ）で１３０
０〜１６００℃、１５〜９０分保持して高温焼結を行な
い、引続きそのまま温度は常温まで下げずに保持して直
ちに同一炉にて静あるいはＮ２ガスを圧力媒体として３
０〜５００　ｋｇ　／　ｃａの圧力で１５〜９０分加圧
保持し、低圧旧Ｐ処理（温度１２００−１６００℃）を
施し、その後、更に再度真空中（Ｉ　Ｘ　１０〜Ｉ　Ｘ
ｌ０−５ｔｏｒｒ）にて１３００〜１６００’Ｃの温度
下、再焼結を行なうことにある。

ここで前記ＷＣの粒子径を０．５μ以下の超微粒子とし
たことは高硬度、高靭性の特性を向上させるためであり
、Ｃｏ量を少なくしたことは熱伝導度を下げるためであ
る。また前記ＶＣ、Ｃｒ３Ｃ２＋　ＴａＣ＋ＨｆＣ，Ｚ
ｒＣを添加することはＷＣの粒成長を抑えるためで、特
にＶＣは粒成長抑制の効果が大であり、微量添加するこ
とは頗る好適である。

そして、所定の超硬合金粉末にバインダー混合、成形、
脱バインダー処理と、その後の真空中の高温焼結、低圧
ＨＩＰ処理、再焼結を行なうことば不均一組織を解消し
、健全組織および工具材料に有効な材質特性を得るのに
有効な手段である。

（作　用） 以上の如き本発明の方法によればＣｏ量を０．５〜３．
０％と低くしたことによりＣｏ量が４％以上では熱伝導
率が０．１７Ｃａｌ／’Ｃ，ｃｍ以下となり熱伝導度の
悪化が見られるのが０．２０Ｃａｌ／’Ｃ３ｃｍ以上と
改善される。

しかし靭性がＣｏ量の減少と共に低下してゆく傾向にあ
るが、前記０．５μ以下の超微粒子のＷＣを使用するこ
とにより靭性の改善が達成され、更に高い硬度が得られ
る。

しかも３０〜５００　ｋｇ　／　ｃＪの低圧焼結（低圧
旧Ｐ）によって従来高圧旧Ｐ処理で認められたＣｏ流出
等に起因する靭性の低下がなくなり、内部に存在するボ
アも完全に消滅される。

なお、Ｃｏ量の少ないものはＩＩＩＰ処理後の再焼結を
行なうことにより組織が均一になり抗折力、硬度の改善
も図られる。

（実施例） 以下、更番こ本発明の実施例を述べる。

第１表は本発明方法による場合、第２表及び第３表は夫
々比較対照例で、第２表は従来の製造方法による超硬合
金の組成、材質特性を示しＣｏ量は４％以上である。又
第３表は超微粒子を使用し、Ｃｏ量を３％以下であるが
従来の高圧旧Ｐを適用した場合の例である。

なお、本発明方法による焼結、低圧旧Ｐ、再焼結の各条
件は下記の条件による。

（イ）焼結条件 １３００〜１６００℃、１５〜９０分保持高真空（１×
１０〜Ｉ　Ｘｌ０−５ｔｏｒｒ）（ロ）低圧ＨＩＰ条件 １２００〜１６００℃、１５〜９０分保持Ａｒ又はＮ２
低圧（３０〜５００ｋｇ／ｃｒＡ）（ハ）再焼結条件 １３００〜１６００’Ｃ，１５〜９０分保持高真空（Ｉ
ＸＩＯ〜Ｉ　Ｘｌ０−５Ｔｏｒｒ）又、本発明方法と従
来方法における処理パターンを添付図面に示す、第１図
は本発明方法の処理パターン、第２図は従来方法の処理
パターンである。

以下余白 上記各表において従来方法による比較例１　（試料阻７
〜１２）ではＣｏ量が４％以」二になると熱伝導率が０
．１８Ｃａｌ／’ｃ・σ以下と低い値を示していること
が理解され、また抗折力もいずれも１５０　ｋｇ／　ｍ
２以下となり靭性に劣っていることが理解される。

又、第３表の比較例２　（試料隘１３〜１７）では超微
粒子を使用し、さらにＣｏ量を３％以下と下げているた
め熱伝導度、硬度が改善されているが、靭性の点では１
５０’　ｋｇ　／　ｖｔｐ　２以下と劣っている。これ
は不均一組織が起因しているものと推測される。

これに対し試料Ｎｏ、　１〜６は本発明方法で得られた
超複合金の組成と材質特性を示しているが、Ｃ。

量が３％以下となっているため熱伝導率が０．２０Ｃａ
１／’ｃ・ｃｍ以上の値を示し優れた熱伝導度を有して
いることが分かる。そして更に高硬度および１６０ｋｇ
　／　ｉｎ　２以上の高い抗折力を示しおりエンドミル
。

ドリル、デツプ等の切削工具用超硬合金として有望であ
るとことが知見される。

（発明の効果） 本発明は以上のように粒径０．５μ以下の讐Ｃ超微−１
２＝ 粒子を使用し、Ｃｏ量を０．５〜３ｗｔ％に押えた範囲
でＶＣ，Ｃｒ、、Ｃ２、Ｔａｃ　、　ＨｆＣ、Ｚｒｃの
粉末を１種以上添加した超硬合金粉末を原料として、こ
れにバインダーを混合、成形、脱バインダー処理を行な
い、その後、真空炉にて１３００〜１５００℃の範囲内
温度で高温焼結を行ないそのままの温度で低圧ＨＩＰ処
理し、更に再度、真空中にて焼結を行なって超硬合金を
製造する方法であり、Ｃｏ量を０．５〜３．０％と下げ
ることにより熱伝導度を改善することができると共に０
．５μ以下の一〇超微粒子を使用することによって靭性
の改善、さらに高い硬度を得ることができる。しかもＶ
Ｃなどを添加することにより粒成長抑制の効果も大でそ
の後の処理を円滑となし、低圧旧Ｐによって高圧旧Ｐ処
理時、認められたＣＯ液流出に起因する靭性の低下を解
消し、内部に存在するボアを消失させ、更にＨＩＰ後の
再焼結により不均一組織を解消し抗折力、硬度の改善を
図り健全ｍ織および工具材料に有効な材質特性を得るこ
とができるなど、種々の効果を奏し、かつ一連のこれら
各効果の相乗によって工具材料を対象とした超硬合金の
製造において熱伝導度の優れた高硬度、高靭性超硬合金
を得る顕著な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

添付図面は超硬合金製造における各処理パターンを示し
、第１図は本発明方法の処理パターン、第２図は従来方
法の処理パターンである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ＷＣの粒子径が０．５μ以下の超微粒子を使用し、
   粒子径０．５〜５μのＣｏ量を０．５〜３ｗｔ％に抑え
   た成分範囲で、さらにＶＣ、Ｃｒ＿３Ｃ＿２、ＴａＣ、
   ＨｆＣ、ＺｒＣから選ばれた粒子径０．５〜２μの粉末
   を少なくとも１種、０．２〜２．０ｗｔ％添加した超硬
   合金粉末を原料粉末とし、これにバインダーを混合し、
   成形、次いで脱バインダー処理を行なった後、真空炉に
   て１×１０〜１×１０＾−＾５＿Ｔ＿ｏ＿ｒ＿ｒの真空
   中、１３００〜１６００℃の温度で高温焼結を行ない、
   引続き、そのままの温度を保持してＡｒなどの不活性ガ
   スを圧力媒体として３０〜５００ｋｇ／ｃｍ＾２の圧力
   により熱間静水圧加圧処理を施し、その後、再び前記と
   略同じ条件で真空中にて再焼結を行なうことを特徴とす
   る熱伝導度の優れた高硬度、高靭性超硬合金の製造方法
   。