KR100231267B1 - 경질합금 - Google Patents

Abstract

공구용으로서 절삭특성이 우수하고, 고경도, 고내마모, 고내식, 고강성이 있는 경질합금이다.

경질합금은, 평균입경 2㎛ 이하의 WC 80중량%이상, 0.2중량%이상, 2중량%이하의 Co, 나머지가 주기율표의 제 IVa, Va, VIa족 금속의 금속, 탄화물, 질화물 및 탄질화물의 1종 또는 2종이상을 함유하고, 이 주가율표의 제IVa, Va, VIa족 금속의 금속 탄화물, 질화물 및 탄질화물의 1종 또는 2종이상이 경질합금중에서 2.0 내지 7.0중량%의 Mo, Mo₂C의 1종이상이고, 또 경질합금은 소결체중에 Co_XW_YC_Z를 함유하고 있다.

Mo 또는 Mo₂C 및 VC를 첨가하므로써 경질상의 입자성장이 억제되는 동시에 WC-Co의 습윤성이 향상된다. 그 결과 고압수류노즐용, 절삭, 접동, 선긋기다이 등의 공구용합금으로서 절삭특성이 우수하고, 고경도, 고내마모, 고내식, 고강성의 초경합금을 얻을 수가 있다.

Description

[발명의 명칭]

경질합금

[기술분야]

이 발명은 고압수류(水流)노즐용, 절삭, 접동, 선긋기다이 등의 공구용으로서 절삭특성에 우수한 고경도, 고내마모, 고내식, 비자성, 고강성의 경질합금에 관한 것이다.

[배경기술]

고압수류 노즐용, 절삭, 접동, 선긋기다이 등의 공구용으로서 절삭특성이 우수한 고경도, 고내마모, 고내식, 고강성의 경질합금을 얻기 위해서는, 종래로부터 탄화규소나 질화규소 또는 탄화붕소 등의 세라믹을 개량한 것을 생각할 수 있다.

이들 세라믹은 원료분말을 최종형상으로 근사한 형으로 성형한 후에 소결하므로써 얻을 수 있다.

한편, 내마모성이 좋고, 절삭특성이 우수한 공구용 경질합금이 IVa, Va, VIa족 금속원소의 탄화물, 질화물등으로 이루어지는 경질상과 철족금속의 결합상으로부터 얻어지고 있는 것은 주지의 사실이다.

특히 WC-Co 계 초경합금은, 기계적성질이 가장 우수한 까닭에 절삭공구나 내마모공구분야에서는 유용하다.

이 WC-Co 계 초경합금은 WC 분말(경질상)과 Co 분말(결합상)으로 이루어지는 혼합분말을 건조, 조립한 것을 가압하여서 소결하므로써 얻어진다.

그러나 세라믹은 경도는 매우 높지만 인성이 낮아서, 충격을 받는다거나 하는 분야에의 응용은 매우 곤란하다.

또, IVa, Va, VIa족 금속원소의 탄화물, 질화물의 경질상과 철족금속의 결합상으로 이루어지는 초경합금이라도 그 경도에는 한계가 있다.

왜냐하면, 경도를 향상시키려고 결합상량을 감소시키면 역으로 합금의 인성이 저하되고, 특히 합금중에 결합상량이 2중량%미만인 경우에는 경질상인 WC입자의 표면에 결합상을 균일하게 분산시키는 것이 대단히 어렵고, 인성저하가 현저하게 되므로, 보통의 초경합금으로는 Co 등으로 이루어지는 결합상을 2중량% 미만으로 할 수 없기 때문이다.

그래서 이 발명의 출원인이 먼저 일본국에 출원한 특원평 3-250437호에 있어서는, WC-Co 혼합물에 Mo₂C 및 VC를 소정량 첨가하여 Co량을 감소시켜도 WC-Co의 습윤성이 저해되지 않도록 하고, 또 WC입도의 선택 및 소결 또는 소결 HIP의 조건을 이 결합상량의 재질에 있어서의 최적치로하므로써 결합상량이 소량의 WC-Mo₂C-VC-Co 로 이루어지는 경질합금을 가능하게 했다.

그러나 상기한 경질합금일지라도 조성이 WC-Mo₂C-CO 의 4상으로 되어있고, 이와 같이 합금중에서 Co가 금속으로서 존재하여 통상적인 결합상의 역할을 하고있는 한, 경도와 인성에는 종래와 마찬가지로 한계가 있다.

또 경질상과 결합상간의 영(young)율, 경도 등의 특성의 차가 큰 까닭에 계면에 큰 응력이 존재하여 합금의 인성을 손상하게 된다.

[발명의 개시]

그래서 이 발명의 제1목적은 적은 결합상량으로 종래이상으로 합금의 경도를 향상시키고 또 합금의 인성저하를 방지할 수 있는 경질합금을 제공하는데 있다.

이 발명의 제2목적은 WC를 주성분으로하는 경질상과 결합상의 습윤성을 향상시킬 수 있는 고밀도, 고강도의 초경합금을 제공하는데 있다.

이 발명의 제3목적은 상기한 고밀도, 고강도의 초경합금을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 이 발명의 일실시예로서 원료인 WC 입도와 합금밀도와의 관계도이다.

제2도는 이 발명의 일실시예를 종래예와 비교하기 위하여 표시한 결합상량과 경도와의 관계도이다.

제3도는 이 발명의 일실시예를 종래예와 비교하기 위하여 표시한 결합상량과 내마모성과의 관계도이다.

제4도는 이 발명의 일실시예를 종래예와 비교하기 위하여 표시한 결합상량과 파괴인성과의 관계도이다.

제5도는 이 발명의 실시예1의 시료 No.3의 경질합금을 X선 희절에 의하여 분포한 희절도이다.

[발명의 상세한 설명]

이 발명은, 고압수류노즐이나 절삭, 접동, 선긋기다이 등의 공구용 중에서도 특히 경도가 높고, 또 인성과 내마모성이 높은 재료를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

인성이 부족하므로 먼저 세라믹을 검토의 범위에서 제외하기로하고, 초경합금의 조성 등을 개량하므로써 전기한 목적을 달성하는 것에 대하여 검토하였다.

그리고 초경합금의 결합상의 양을 극단적으로 저감시키는 것에 대하여 검토하였다.

기본적으로는 인성, 강도 및 경도에 대하여 우수한 성질을 보유하는 WC를 경질상의 중심성분으로 사용했으므로, WC는 경질소결체 중에서 80중량% 이상이다.

80중량% 미만으로는 목적하는 바의 경도, 인성, 내마모성의 경질합금을 얻을 수는 없다.

종래의 초경합금에 관련되는 기술분야에 있어서는, 결합상의 양이 약 5중량% 미만의 것은 제조불능 또는 경도가 높아져도 인성이 낮다고하는 이유로 거의 실용화되어있지 않았다.

발명자들은 상기한 원인에 대하여 예의 검토를 하기로하고, 결합상으로서 기능한다로 생각되는 Co의 양을 2중량% 이하로 하는 것에 대하여 검토를 하였다. 결합상량이 적어서 경질합금중의 성분은 상호에 습윤성이 좋은재료인 것이 필요하다. 그 의미에서 Mo 또는 Mo₂C를 첨가하는 것을 생각하였다. 이들 첨가성분은 경질소결체중에서 어떤 형태로 존재하는가는 확인되어 있지 않다. 그러나 Mo₂C는 비교적 안정된 화합물인 까닭에 Mo₂C로 존재할 가능성이 높다.

이와 같이 하여 얻어진 경질합금은, 상기한 첨가물을 첨가하고 있지 않는 합금과 비교하면 소결체로서의 강도가 향상되는 것을 알 수 있었다. 그러나 2.0중량% 미만인 경우에는 그 효과가 적고, 또 7.0중량%를 초과하면 경도가 저하되는 것을 알 수 있었다. 이들 첨가물은 WC와 결합상의 습윤성의 향상에 효과가 있었던 것으로 생각된다.

그러나 전기한 조성에서는 경질합금의 밀도가 안정되지 못하고, 따라서 경도합금의 특성은 불안정한 것으로 되었다. 이 원인을 해명하기 위하여 예비실험을 하였다. 예비실험에 의하면 WC의 입도와 소결체의 밀도간에는 밀접한 관련이 있는 것을 알 수 있었다. 또 이 효과에 대하여 상세히 검토한 바, 제1도에 표시하는 결과를 얻을 수 있었다. 즉 경질합금중 WC의 평균입도를 2㎛이하로 하므로써 높은 밀도의 경질 소결체를 얻을 수가 있다.

그리고, 약 1.0㎛의 WC의 평균입도로 했을 때에 밀도는 대략 100%에 달한다. 여기서 중요한 검은 소결체중 WC의 밀도를 2㎛이하로 유지하는 일인데, 일반적으로 소결의 조건에 따라서 WC입도는 변동된다.

소결온도가 높았거나, 또는 소결시간이 길어지면 WC입도는 커진다. 또 당연한 일이지만 원료분말중 WC의 밀도나 입도분포도 소결체중 WC의 입도에 영향을 준다.

따라서 소결체중 WC의 입도는 극히 불안정하여서 이 발명의 목적을 달성하려면 소결체중 WC의 입도를 어떻게 제어하는가하는 것이 한가지 중요한 요소인 것을 알 수 있었다.

실용화 되고있는 초경합금에 있어서는 VC나 크롬카바이드 WC의 입자성장억제재로서 잘 알려져 있다. 그러나 본 발명과 같이 미소량인 결합상의 초경합금인 경우에 있어서도 종래의 상식이 그대로 통용될지에 대해서는 분명하기 않다.

즉 종래의 초경합금에 있어서는 소결체 중에 Co가 용융되고 그 속에 WC가 용해되어서 재석출하는 과정을 거친다고 생각되고 있다. 이 과정에서 크롬카바이드나 VC는 WC의 입자성장을 억제하는 것이다. 본 발명과 같이 결합상의 Co가 2중량% 이하의 경우에는 소결기구가 어떠한 것인가 하는 것은 알려져 있지 않다.

본 발명자들은 어떠한 결과가 얻어질지는 불명확하지만 어쨌든 여러 양의 VC 및 크롬카바이드를 첨가하면 대단히 효과가 있다는 것을 알 수 있었다. 0.2중량% 미만에서는 그 효과는 없고 또 0.6중량%를 초가하면 극단적으로 소결성이 악화된다.

미소량의 결합상이기는 하지만 더욱 경도높은 경질합금을 얻기 위해서는, 결합상의 양이 0.2 내지 1.0중량%의 Co인 경우가 바람직하다. 그러나 결합상의 양이 적으므로 경질소결체중에는 적지않게 결함이 남는 경우도 있다. 공정내에서 합금결합을 없애기위해서는, HIP 처리 하면 효과가 있지만 HIP전의 합금이 정상(正常)에 가까운 상태가 아니면 HIP의 효과는 나타나지 않는다. HIP후에 정상적인 합금으로 되기위해서는, 적어도 HIP전에 밀도가 98% 이상이 되어있을 필요가 있다. 그 까닭은 밀도가 너무 낮으면 합금속의 기공(氣孔)은 어느정도 표면과 연결이 되어있다고 생각되며, HIP의 압력이 기공의 내부에도 미쳐서 기공을 소실시킬수가 없게되기 때문이라고 생각된다.

그 밖에 주기율표의 제 IVa, Va, VIa 족 금속의 탄화물, 질화물 및 탄질화물을 첨가하여도 본 발명과 동일한 효과가 있다. 경질소결체속의 탄소가 부족한 경우에는 W₂C가 발생되지만 특별히 나쁜영향을 미치는 것은 아니다.

이와 같이 하여 얻어진 경질합금은 제2도 내지 제4도에 표시하듯이 경도가 높고, 파괴인성치도 실용적으로 견딜수 있을 정도의 것이며, 또한 내마모성도 뛰어나다.

본 발명자들은 이와 같은 경질합금중에서도 특히 내마모성에 우수한 경질합금을 X선 희석분석에 의하여 조사하였다. 그 한가지예를 제5도에 표시한다. 여기서 명확한 것은 예상할 수 없었던 Co₂W₄C나, W₂C라고 생각되는 피이크를 WC의 피이크와 함계 볼수있다는 점이다.

이 발명의 경질합금에서는 전기한 바와 같이 통상의 액상소결이다. 따라서 한번 WC가 Co의 액상속에 용융되어서 재석출될 때에 C의 양이 부족한 경우, 남는 경우 등에 따라 석출물이 다르다. 그와 같은 관점에서 각종 소결체를 제작하고, 경질소결체속의 상(相)을 확인하였다.

그 결과, Co₃W₉C₄, Co₃W₃C_1,Co₆W₆C_1,Co₂W₄C₁라고 생각되는 각종 금속간 화합물이 존재하고 있는 놀라운 사실이 있었다.

금속간화합물 Co_XW_YC_Z는, 경도에 있어서 WC, Co 보다 높고 합금의 경로를 향상시키는 작용이 있지만, 한편으로는, 통상의 결합상인 Co보다 인성은 낮으며 단독으로는 저항력이 약하다. 이 금속간화합물 Co_XW_YC_Z는, 큰 조직에서는 인성이 작아지므로 미소하게 석출시키므로써 합금의 인성저하를 극히 억제할 수가 있다.

Co_XW_YC_Z의 (X,Y,Z)는 현재 알려져 있는 것으로서 (3,9,4), (3,3,1), (6,6,1), (2,4,1)이 있는데, 이들의 어느것도 상기한 작용을 보유한다.

합금중의 Mo₂C 또는 Mo는 원료 WC 분말중의 유리탄소(free carbon)와 반응하여서 (awc + bc + cMo₂C(또는 Mo) a'WC + dMo₂C + eMo). 경질상과 결합상의 습윤성을 향상시킨다. 또, 합금조성에 VC를 첨가하면, 액상소결과정에 있어서의 WC의 입자성장을 억제할 수 있고, 합금의 고밀도화를 달성할 수가 있다. 또 유리탄소가 존재하기않을 경우에 Mo를 첨가하면, WC의 일부가 분해되어서 W₂C와 Mo₂C가 생성되기도 한다.

합금중의 Co 함유량이 1중량% 미만인 소위 의(擬)바인더레스(binderless)초경합금으로 했을 경우, 전술한 Co_XW_YC_Z의 존재가 합금경도를 더욱 향상시키고, 또 Co_XW_YC_Z는 WC 경질상과의 습윤성이 양호하며 또, 이 Co_XW_YC_Z를 미소조직으로 석출시키므로써 합금인성의 저하를 방지할 수 있어서 정상적인 합금을 얻을 수 있게 된다.

원료인 WC입도에는 적절한 범위가 있어서, 입도가 너무 크면 입도간의 간격이 너무 커져서 기공이 없는 정상적인 합금이 되기위한 결합상량이 증대되고, 결합상량이 극히 적은 의바인더레스 초경합금에 있어서는 WC입자가 크면 합금 속에 기공이 많이 발생된다. 그래서 WC의 입도는 0.5 내지 3.0㎛ 정도가 바람직하다.

한편 소결체중의 기공을 소실시키기 위하여 HIP처리가 필요할 경우에는, HIP처리전의 합금의 기공이 많고, 밀도가 너무 낮으면 기공이 표면과 어느정도 연결되므로 HIP의 압력이 기공내부에도 파급되어서 소실시킬 수가 없게 된다. 따라서 HIP처리전의 상태에서 밀도가 어느 정도 높을 필요가 있다. 그러기위하여 얻어진 소결체는 HIP처리전에 있어서 이론밀도비 98%이상이 바람직하다.

이 발명은, 상기한 바와 같이 WC, Co, Mo 또는 Mo₂및 VC를 원료 분말로 한다.

경질상의 주체가 되는 WC는 불순물 정도의 Cr, V를 함유하고, 예를 들어, 93.87중량%W 분말에 6.13중량%C 분말을 혼합하고, 탄화로(爐)에서 비산화성분위기로 탄화하여 얻어지는 입경 2㎛이하의 WC분말을 사용한다.

결합금속으로서의 Co는 0.4중량%의 낮은 비율로 배합된다. 상기한 WC분말중의 Cr,V는 불순물정도이므로 안정산화물의 양이 적어지는 까닭에, 이와 같이 Co량을 감소시켜도 WC-Co 의 습윤성이 저해되지 않는다.

그런데 상기한 Co를 감소시키면, 합금속에 WC(α상)-γ(W를 포함한 Co상)외에 유리탄소(Free Carbon)가 출현하기 쉬워진다. 이것이 출현하면 합금경도, 강도가 저하되는 원인이 된다. 이것을 방지하기 위하여 Mo 또는 Mo₂C를 5.5중량%의 비율로 배합한다. 이 Mo 또는 Mo₂C는, 주로 원료분말중의 유리탄소와 결합한다.

또 상기한 WC분말제조시에 Cr, V량을 WC분말중에서 불순물정도가 되도록 첨가하기 위하여 안정산화물의 발생방지를 도모할 수 있는 반면, 액상소결하에서 경질상(WC)이 입자성장하기 쉬어진다. 이것을 방지하기 위하여 0.4중량%의 VC를 배합한다. 이 VC에 의하여 입자성장을 억제할 수 있고, 합금의 고밀도화를 달성할 수 있다.

이 발명의 초경합금의 제조의 일예에 대하여 설명하면, 상기한 WC, Co, Mo 또는 Mo₂C, VC로 이루어지는 원료분말을 시판되는 보울밀습식혼합기(ballmill wet mixer)로 배합하고, 그 혼합물을 건조, 조립한 후에 가압성형하고 소정조건으로 예비 소결한 후에 다시 액상출현온도보다 낮은 온도 이상의 온도로 50kg/㎠이상의 고압불활성가스중에서 열간정수압프레스 소결(HIP)하므로써 얻어지는 것이다.

이 발명에 있어서의 예비소결조건은 진공 도는 특수분위기중에서 1300℃ - 1600℃×1시간이 적당하며, 열간정수압프레스에 의한 소결은 아르곤 등의 불활성가스분위기중 80kg/㎠이상의 압력하에서 1300℃ - 1600℃×1시간이 적당하다. 이 예비소결과 열간정수압프레스소결은 동일한 공정으로 실시된다. 즉 동일 노(爐)내에서 예비소결과 열간정수압프레스소결을 연속적으로 실시하므로써 제조공정을 간략화할 수 있음과 아울러 소결체표면이 노(爐)에서 넣고 빼고하는 과정에서 변형되는 것을 방지할 수 있다고 하는 이점을 얻을 수 있다.

상기한 제조법에 의하여 얻어진 합금은, 초경합금의 조성범위는 0.2 내지 1.0중량% Co, 2.0 내지 7.0중량% Mo 또는 Mo₂C, 0.2 내지 0.6중량% VC, 나머지가 WC이다. 여기에서 상기한 Co가 0.2중량%미만일 경우, Co가 경질상의 표면에 균일하게 습윤되지 않고, 현저한 편석(偏析)이 발생된다. 결과적으로 합금적 특성이 저하된다. 이것에 대하여 Co가 2.0중량%를 초과하면 Co 상이 대략 균일하게 경질상의 표면에 습윤되지만 합금으로서 Co상 특성의 영향이 나타난다. 또, 상기한 Mo 또는 Mo₂C가 2.0중량% 미만인 경우, 사용하는 WC분말중의 유리탄소(F.C)와 반응하여서 Mo₂C생성 또는/ 및 aWc + bC + CMo ---＞ a'WC + dMo₂C + eMo 반응에 따르는 Co 상이 경질상으로의 습윤성이 촉진되지 않고, 힙금중의 Co는 편석이 발생한다. 이것에 대하여 Mo 또는 Mo₂C 가 7.0중량%를 초과하면, Mo 또는 Mo₂C 특성의 영향이 합금특성으로서 크게 나타나서 경도나 낮아진다. 또 상기한 VC가 0.2중량% 미만일 경우, VC와 Co, 경질상과의 습윤성이 나쁘게 편석하여서 WC의 입자성장억제효과가 저하되고, WC가 성장한다. 이것에 대하여 VC가 0.6중량%를 초과하면, VC의 특성이 합금특성으로서 크게 영향을 미치게하거나(합금경도가 낮아지는 것 등), 다른 원소와의 금속간화합물의 생성, 석출 등에 의하여 합금특성의 인성저하를 초래한다.

또 얻어진 초경합금은, 밀도가 14.8g/㎠이상, 비커어스경도(Vickers hardness)가 2300kg/㎠이상이고 또한 파괴인성치가 3.0이상이다. 또 상기한 황금의 유공도(有孔度)는, ASTM 규격으로 A06 이하, B06 이하, 혹은 C02 이하이다. 이 ASTM 규격은, 기공의 크기가 A형은 10㎛미만, B형은 10㎛이상 25㎛미만, C형은 유리탄소에 기인하는 것이고, A06은 200배로 확대한 현미경조직에 의거하여 0.2%(부피), B06은 100배로 확대한 현미경조직에 의거하여 0.2%(부피)(1300 pores/㎠)가 된다.

[실시예]

다음에 이 발명의 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.

[실시예1]

표 1에서 표시하는 배합조성(중량%)의 것을 각각 보올밀로 약 8시간 혼합하여 원료분을 작성하였다. 여기에서 사용한 WC의 평균입도는 1.5㎛였다. 이들 원료분을 건조, 조립한 후에, 1.0T/㎠로 가압성형하고, 약 1시간 1470℃로 예비소결을 실시한 후에 아르곤가스 분위기하에서 1000kg/㎠의 고압력에서 1320℃, 1시간의 열간정수압프레스소결(HIP)을 실시하여서 경질합금을 얻었다.

이들 합금의 특성을 같은 표1에 표시한다. 또 시료번호 6 및 7은 이 발명의 범위의 비교예이다.

[표 1]

[실시예 2]

이 발명의 경질합금에 있어서 사용하는 WC입도를 0.7㎛, 1.0㎛, 2㎛, 3㎛, 4㎛의 5종류의 WC입도의 원료를 사용하여 결합상량이 0.8중량% 미만의 소위 의바이더레스초경합금을 실시예 1과 동일하게 하여 제작하였다.

얻어진 합금의 각각의 WC입도에 있어서의 합금밀도를 제1도에 표시한다. 합금밀도는 WC입자에 따라 변화되고, 1.0㎛ 부근에서 합금밀도가 제일 향상되어 있는 것을 알 수 있다.

제2도는 실시예의 의바인더레스합금의 경로를 통상적인 WC-Co 합금의 결합상량을 변화시킨 특성과 비교한 것으로서, A는 이 발명의 실시예에 관계되는 의바인더레스 초경합금의 특성을 표시하는 점이고, B는 조립(粗粒) WC-Co 합금, C는 중립(中粒) WC-Co 합금 및 D는 초미립(超微粒) WC-Co 합금의 결합상량과 경도의 관계를 표시하는 곡선이다.

제2도에서 명확하듯이 이 발명의 의바인더레스합금은, 초미립재질의 각결합상량에 있어서의 경도의 연장선상에 있다. 이것은 조립의 WC를 보유하는 재질에서는 결합상량이 적어져도 WC 입자의 간극을 매우고있는 결합상량의 체적이 많고, 결합상의 특성에 의존하는 비율이 높은 것에 대하여, 초미립재질에서는 결합상의 특성에의 의존성이 적기 때문이며, 이 연장선상에 이 발명의 의바인더레스합금이 있다는 것을 알 수 있다.

제3도는 실시예의 합금을 사용하여 CCPA 에 의한 내마모성의 평가를 하고, 그 결과를 결합상량에 대하여 표시한 것이 제3도이다 (단, A는 밀도 99%의 의바인더레스합금이고, A'는 밀도 93%의 의바인더레스합금이다).

제3도에서 명확하듯이 이 발명의 의바인더레스합금은 통상의 초경합금에 대하여 10배에서 100배 이상의 내마모성을 표시한다. 그것은, 마모는 기본적으로는 유연한 결합상으로부터 발생되는 것이므로, 결합상이 극도로 적은 이 실시예의 합금은 극히 내마모성이 우수한 것이다. 단 밀도가 낮은 합금 A'에서는 기공의 존재에 의하여 WC 입자끼리 결합상에 의해 충분히 결합되어 있지 않으므로 고 내마모성을 실현되지 않는다.

제3도는 비커어스법에 의하여 구한 실시예의 의바이더레스합금의 파괴인성을 통상의 초경합금과 비교한 것이다. 합금의 파괴인성(K_IC)은 결합상의 두께 및 WC와 결합상의 계면에 의하여 좌우되는 값이다. 결합상이 극미량인 본 실시예의 합금에서는 통상의 합금보다도 낮은 파괴인성치를 나타내지만, Co_XW_YC_Z의 존재에 의하여 대폭적인 인성저하를 방지하고 있다.

이 발명에 관계되는 고강도초경질합금은 내식성, 유공도, 내마모성, 내방전가공, 광택성, 비자성에도 우수하다고하는 점에서 일반적인 작업의 절삭공구(V_B,K_T마모), 마모성공구 외에 W-Ni 등, 난가공 작업의 분야에도 광범위하게 활용할 수 있다.

[발명의 효과]

이상 설명했듯이 이 발명에 의하면 WC-Co 혼합물에 Mo 또는 Mo₂C, 및 VC를 소정량 첨가하므로써, 소결절의 원료분말중의 Co량을 감소할 수 있고 아울러 WC-Co 의 습윤성을 향상시킬 수 있다. 그 결과 고압수류노즐용, 절삭, 접동, 선긋기다이 등의 공구용 합금으로서 절삭특성이 우수하여서 고경도, 고내마모, 고내식, 고강성의 초경합금을 얻을 수가 있다.

또 WC를 주성분으로 하는 경질상과, 결합상의 습윤성을 향상시켜서 합금인성의 저하를 방지할 수 있으며, 특히 Co가 미소하여 인성이 저하되기 쉬운 의바인더레스합금에 적용하면 경도향상과 인성저하방지에 효과가 있다.

Claims (4)

1. 평균입경 2㎛ 이하의 WC 80중량% 이상, 0.2중량% 이상, 2중량% 미만의 Co, 나머지가 주기율표의 제 IVa, Va, VIa족 금속의 금속, 탄화물, 질화물 및 탄질화물의 1종류 또는 2종류 이상을 함유하는 경질합금으로서, 그 소결체중에 W2C, Co_XW_YC_Z(x,y,z는 원자비를 표시한다)를 함유하는 것을 특징으로 하는 경질합금.
2. 제1항에 있어서, 주기율표의 제 IVa, Va, VIa족 금속의 금속, 탄화물, 질화물 및 탄질화물의 1종 또는 2종 이상이, 경질합금 중에서 2.0 내지 7.0중량%의 Mo, Mo2C의 1종이상이며, 0.2 내지 0.6중량%의 VC, 크롬카바이드의 1종이상인 것을 특징으로 하는 경질합금.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 얻어진 합금의 밀도가 14.8g/㎠ 이상, 비커어스경도가 2300kg/㎟ 이상이며, 또, 파괴인성치가 3MN/m^3/2이상이고, 유공도가 ASTM 규격으로 A06, B06, C02 이하인 것을 특징으로 하는 경질합금.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 평균입경 2㎛ 이하의 WC 분말에, Co, Mo, 또는 Mo2C 및 VC를 배합하고 있는 원료 분말을 형성한 후에, 소결 혹은 예비소결하고, 또, 고압의 불활성가스 분위기에서 열간 정수압 프레스 소결하는 것을 특징으로 하는 경질합금.