KR101245499B1 - Cemented carbide - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고경도이고 강도 및 인성도 우수한 초경합금을 제공한다. 이 초경합금은, 경질상이 주로 WC의 입자로 구성되고, 결합상이 주로 CoxWyCz로 구성되는 초경합금이며, Co: 0.2∼0.9 질량%, Cr: 0.2∼1.5 질량% 함유하고, 잔부가 W과 C의 이원 화합물 및 불순물로 이루어진다. WC의 평균 입도가 0.2 ㎛ 이상 0.7 ㎛ 이하이고, WC의 입도의 표준 편차(σ)가 σ≤0.25이다. Co를 상기 범위로 함유함으로써 인성을 높일 수 있다. Co를 상기 범위로 함유함으로써 소결성을 높일 수 있고, 소결 온도를 낮게 할 수 있는데다가, Cr을 함유함으로써, WC의 성장을 효과적으로 억제하여, 미세하고 입도가 균일한 WC가 존재하는 초경합금으로 만들 수 있다. Cr이 금속 성분으로서 존재함으로써, Cr 탄화물의 존재에 따른 강도의 저하를 억제할 수 있다.The present invention provides a cemented carbide having high hardness and excellent strength and toughness. The cemented carbide is a cemented carbide composed mainly of particles of WC, and a bonded phase composed mainly of Co x W y C z , containing 0.2 to 0.9 mass% of Co and 0.2 to 1.5 mass of Cr, with the balance being W. And C binary compounds and impurities. The average particle size of the WC is 0.2 µm or more and 0.7 µm or less, and the standard deviation (σ) of the particle size of the WC is? Toughness can be improved by containing Co in the said range. By containing Co in the above range, the sinterability can be increased, the sintering temperature can be lowered, and by containing Cr, growth of the WC can be effectively suppressed, and the cemented carbide having a fine and uniform particle size can be formed. . When Cr exists as a metal component, the fall of the strength by presence of Cr carbide can be suppressed.
Description
본 발명은, 초경합금에 관한 것이다. 특히, 고경도이면서, 인성 및 강도가 우수한 초경합금에 관한 것이다.The present invention relates to a cemented carbide. In particular, it relates to a cemented carbide having high hardness and excellent toughness and strength.
고압 수류 가공(워터젯 가공)용 노즐, 카메라 등에 이용되는 유리렌즈용 금형과 같은 부재의 구성 재료로서, WC(탄화텅스텐)과 Co(코발트)를 혼합하고, 그리고 그 후 소결한 초경합금이 이용되고 있다(예컨대, 특허문헌 1∼3).As a constituent material of a member such as a glass lens mold used for a nozzle for high pressure water flow (water jet processing), a camera, and the like, a cemented carbide alloy mixed with WC (tungsten carbide) and Co (cobalt) and then sintered is used. (For example, patent documents 1-3).
상기 고압 수류 가공용 노즐 등의 부재에서는, 특히 내마모성이 우수한 것이 요구된다. 내마모성을 향상시키기 위해서는, 경도를 높이는 것이 효과적이다. 경도를 높이는 방법에는, WC보다 경도가 낮은 Co의 함유량을 저감하거나, WC를 미세하게 하는 것을 들 수 있다. WC를 미세하게 하기 위해서는, 특허문헌 1∼3에 기재되는 바와 같이, VC(탄화바나듐), Mo2C(탄화몰리브덴), Cr3C2와 같은 Cr(크롬)탄화물 등의 입성장(粒成長)에 대하여 억제 효과가 있는 금속탄화물을 첨가하는 것을 들 수 있다.Especially in the member, such as the said high pressure water flow nozzle, it is calculated | required which is excellent in abrasion resistance. In order to improve wear resistance, increasing the hardness is effective. As a method of increasing the hardness, the content of Co having a hardness lower than that of WC can be reduced or the WC can be made finer. In order to refine WC, as described in Patent Literatures 1 to 3, grain growth such as VC (vanadium carbide), Mo 2 C (molybdenum carbide), Cr (chromium) carbides such as Cr 3 C 2 , etc. The addition of the metal carbide which has an inhibitory effect with respect to) is mentioned.
최근, 상기 노즐이나 금형 등의 구성 재료로서, 고경도이며, 인성 및 강도도 우수한 결과, 내마모성과 내결손성(내치핑성)을 밸런스 좋게 구비하는 초경합금이 요구되고 있다. 그러나, 종래의 초경합금은 고경도, 고인성 및 고강도를 충분히, 또한 밸런스 좋게 구비하고 있다고 할 수 없다.In recent years, as a constituent material of the nozzle and the mold, a cemented carbide having a high hardness, excellent toughness and strength, and having a good balance of wear resistance and fracture resistance (chipping resistance) has been demanded. However, conventional cemented carbides cannot be said to have high hardness, high toughness and high strength sufficiently and well in balance.
특허문헌 1∼3에 기재된 바와 같이, 초경합금중의 WC의 미세화를 위해 입성장에 대한 억제 효과가 있는 금속탄화물을 원료로서 첨가하면, 얻어진 초경합금중에 상기 금속탄화물이 잔존하거나, 재석출됨으로써, 강도의 저하가 초래된다. 또한, 원료의 상기 금속탄화물 자체가 조대하면, 원료의 WC 분말에 균일하게 혼합하는 것이 어렵고, WC의 입성장에 대한 억제 효과에 변동이 생겨 버린다. 그 결과, 초경합금 안에 성장하여 조대해진 WC가 존재하거나, 초경합금 안에 조대한 금속탄화물이 존재하기 쉬워질 우려가 있다. 원료의 WC 분말 및 상기 금속탄화물을 충분히 혼합하기 위해, 원료의 혼합 시간을 길게 하면, 상기 WC 분말이 과잉으로 분쇄되고, 소결중의 오스트발트 성장에 의해 WC가 성장하기 쉬워져, 조대한 WC가 존재하는 초경합금이 될 우려가 있다. 국소적으로 조대한 WC가 존재함으로써, 강도의 저하가 초래된다.As described in Patent Literatures 1 to 3, when metal carbide having a suppressive effect on grain growth is added as a raw material for miniaturization of WC in a cemented carbide, the metal carbide remains in the obtained cemented carbide or is reprecipitated, thereby reducing its strength. Deterioration is caused. Moreover, when the said metal carbide itself of a raw material is coarse, it is difficult to mix uniformly with the WC powder of a raw material, and the fluctuation | variation will arise in the suppression effect to the grain growth of WC. As a result, there exists a possibility that the coarse WC which grows and coarsens in a cemented carbide exists, or a coarse metal carbide exists in a cemented carbide. In order to sufficiently mix the WC powder of the raw material and the metal carbide, if the mixing time of the raw material is lengthened, the WC powder is excessively pulverized, and the WC easily grows due to the Ostwald growth during sintering, so that the coarse WC There is a possibility of becoming a cemented carbide present. The presence of locally coarse WC results in a decrease in strength.
또한, 렌즈용 금형은, 내마모성이 우수한데다가, 금형에 의한 형성만으로 표면 품위가 높은 렌즈를 얻을 수 있는 것이 요망된다. 즉, 금형에 의해 형성된 렌즈에, 별도 연마 처리 등을 하지 않고 그대로의 상태로 사용 가능한 정도로 표면 성상이 우수한 렌즈를 형성할 수 있는 금형이 요망된다. 이러한 요망에 대응하기 위해서는, 금형을 구성하는 초경합금중의 WC가 미립이며 균질한 것이 요망된다.In addition, the lens die is excellent in wear resistance, and it is desired that a lens having a high surface quality can be obtained only by forming with the die. That is, a metal mold | die which can form the lens excellent in the surface property to the extent that it can be used as it is, without performing a separate grinding | polishing process etc. to the lens formed by the metal mold | die is desired. In order to respond to such a demand, it is desired that the WC in the cemented carbide constituting the mold is fine and homogeneous.
특허문헌 1에 기재된 경질합금중에는 W2C가 존재한다. W2C는, WC보다 입성장하기 쉽기 때문에, 초경합금 안에 조대한 W2C가 존재할 우려가 있다. 초경합금 안에 조대한 입자가 존재하면, 강도나 인성의 저하, 표면 품위의 저하를 초래한다.W 2 C is present in the hard alloy described in Patent Document 1. Since W 2 C is easier to grow than WC, coarse W 2 C may exist in the cemented carbide. The presence of coarse particles in the cemented carbide leads to a decrease in strength and toughness and a deterioration in surface quality.
특허문헌 2에 기재된 소결 경질재는, 고경도화를 목적으로 하여, 저경도인 Co를 매우 적게 첨가하고 있기 때문에, 강도나 인성이 낮다. 또한, Co가 너무 적어, W2C가 석출되기 쉽고 또한, 잘 소결되지 않기 때문에 치밀화를 위해 1700℃ 이상과 같은 매우 고온으로 소결해야 한다. 이러한 고온으로 소결하기 때문에, 석출된 W2C가 성장하기 쉽다. 이 때문에, 전술한 바와 같이 금속탄화물을 첨가하여도 입성장의 억제 효과에 한계가 있다. 그리고, 초경합금 안에 조대한 W2C가 존재하면, 강도나 인성의 저하, 표면 품위의 저하를 초래한다. 따라서, 이 소결 경질재에서는, 고경도, 고인성 및 고강도가 양립할 수 없다.Since the sintered hard material of patent document 2 adds very little Co which is low hardness for the purpose of high hardness, it is low in strength and toughness. In addition, since Co is so small that W 2 C is easy to precipitate and hardly sintered, it must be sintered at a very high temperature such as 1700 ° C. or higher for densification. Because such high temperature sintering, it is easy to precipitated W 2 C is grown. For this reason, even if metal carbide is added as mentioned above, there exists a limit to the effect of suppressing grain growth. If coarse W 2 C is present in the cemented carbide, it causes a decrease in strength and toughness and a deterioration in surface quality. Therefore, in this sintered hard material, high hardness, high toughness, and high strength are incompatible.
특허문헌 3에 기재된 소결체는, 내마멸마모성의 향상을 목적으로 하여, 고경도이지만 강도나 인성이 낮다. 특히, Co의 첨가가 적은 소결체에서는 저항력이 낮다. 또한, 특허문헌 3에서는, WC의 평균 입경을 단순히 작게 하는 것을 제안할 뿐이고, 입도 분포의 제어에 대해서 검토하고 있지 않다. 소결체중의 WC의 입경의 편차가 크면, 소결체중의 Co의 두께가 불균일해지고(국소적으로 두꺼워지거나 얇아지고), 편마모나 결손의 원인이 된다. 또한, 입성장을 억제하기 위해 원료에 이용한 복탄화물[이종(異種) 금속탄화물]이 석출되면, 이 복탄화물이 Co 등의 결합상(結合相)과의 젖음성이 좋지 않기 때문에 강도의 저하를 초래하거나, 석출된 복탄화물이 탈락하기 때문에 마모가 진행되기 쉬워진다. 따라서, 이 소결체에서는, 고경도, 고인성 및 고강도가 양립할 수 없다.The sintered compact of patent document 3 is high hardness but low in strength and toughness for the purpose of improving abrasion resistance. In particular, the resistance is low in the sintered compact with less Co addition. In addition, patent document 3 only proposes simply making the average particle diameter of WC small, and does not consider the control of particle size distribution. If the variation of the particle size of the WC in the sintered body is large, the thickness of Co in the sintered body becomes uneven (locally thickened or thinned), which causes uneven wear and defects. In addition, when complex carbides [different metal carbides] used in the raw materials are precipitated to suppress grain growth, the complex carbides have poor wettability with a bonding phase such as Co, leading to a decrease in strength. In addition, since the precipitated complex carbide falls off, wear is likely to proceed. Therefore, in this sintered compact, high hardness, high toughness, and high strength are incompatible.
그래서, 본 발명의 목적은 고경도, 고인성 및 고강도를 밸런스 좋게 구비하는 초경합금을 제공하는 것에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a cemented carbide having a good balance of high hardness, high toughness and high strength.
본 발명자 등은, 특정한 조성으로 하고, 원료의 조정 및 제조방법을 고안함으로써, 고경도이고 내마모성이 우수하며, 고인성 및 고강도이고 내결손성도 우수한 초경합금을 얻을 수 있다는 지견을 얻었다. 본 발명은, 상기 지견에 기초하는 것이다. The inventors have found that cemented carbides having a specific composition and devising a method for adjusting and producing raw materials can provide a cemented carbide having high hardness, excellent wear resistance, high toughness, high strength and excellent fracture resistance. This invention is based on the said knowledge.
본 발명의 초경합금은, Co 및 Cr을 함유하고, 잔부가 W과 C의 이원화합물 및 불순물로 구성된다. 상기 Co는, 상기 초경합금에 대하여 0.2 질량% 이상 0.9 질량% 이하 함유한다. Co는, CoxWyCz의 상태로 존재한다. 상기 Cr은, 상기 초경합금에 대하여 0.2 질량% 이상 1.5 질량% 이하 함유한다. 그리고, 상기 W과 C의 이원화합물은, 주로 WC이고, 상기 초경합금중 WC의 평균 입도가 0.2 ㎛ 이상 0.7 ㎛ 이하이며, WC의 입도의 표준 편차(σ)가 σ≤0.25를 만족시킨다.The cemented carbide of the present invention contains Co and Cr, with the balance being composed of W and C binary compounds and impurities. The said Co contains 0.2 mass% or more and 0.9 mass% or less with respect to the said cemented carbide. Co exists in the state of Co x W y C z . The said Cr contains 0.2 mass% or more and 1.5 mass% or less with respect to the said cemented carbide. The binary compounds of W and C are mainly WC, and the average particle size of WC in the cemented carbide is 0.2 µm or more and 0.7 µm or less, and the standard deviation (σ) of the grain size of WC satisfies?
본 발명의 초경합금은, 금속 Co에 비해 고경도인 Co 화합물(CoxWyCz)을 주된 결합상으로 하고, WC가 미세하여 경도가 높고, 내마모성이 우수하다. 특히, 본 발명의 초경합금은 Cr을 함유함으로써, WC의 입성장을 효과적으로 억제하여 미세한 WC로 할 수 있고, 경도를 향상시킬 수 있는데다가, 조대한 WC의 존재에 따른 강도의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 본 발명의 초경합금에서는, 결합상(주로 CoxWyCz)에 의해 WC 주위를 충분히 덮는 것이 가능한 정도로 Co 성분을 함유하고 있기 때문에 소결되기 쉽다. 이 때문에, 본 발명의 초경합금의 제조에서는, 특허문헌 2, 3과 비교하여, 소결 온도를 낮게 할 수 있기 때문에, 국소적인 WC 등의 입성장을 억제하여, 초경합금 안에 조대한 WC 등이 존재하기 어려워진다. 또한, 본 발명의 초경합금중 Cr은, 주로 금속 성분으로 존재하고, 탄화물과 같은 화합물의 상태로 거의 존재하지 않는다. 이 때문에, 본 발명의 초경합금에서는, 입성장을 억제하기 위해 원료에 금속탄화물을 이용한 경우와 같이 금속탄화물이 잔류하거나, 재석출되는 것에 의한 강도의 저하가 실질적으로 일어날 수 없다. 또한, 본 발명의 초경합금은, 상기 특정한 범위에서 Co 성분을 함유함으로써, Co가 너무 적은 초경합금과 같은 인성 및 강도의 극단적인 저하를 저감할 수 있어, 강도 및 인성도 높다. 또한, 전술한 바와 같이 미세하고 균일한 WC의 주위를 덮도록 결합상(주로 CoxWyCz)이 존재함으로써, 결합상의 두께도 균일하기 때문에, 본 발명의 초경합금은, 편마모나 결손이 생기기 어렵고, 내마모성이나 내결손성이 우수하다.The cemented carbide of the present invention has a Co compound (Co x W y C z ) that is harder than metal Co as a main bonding phase, has a fine WC, high hardness, and excellent wear resistance. In particular, the cemented carbide of the present invention can effectively inhibit grain growth of WC, thereby making it fine WC, and improve hardness, while suppressing a decrease in strength due to the presence of coarse WC. . In the cemented carbide of the present invention, since the Co component is contained to such an extent that it is possible to sufficiently cover the WC circumference by the bonding phase (mainly Co x W y C z ), it is easy to sinter. For this reason, in manufacture of the cemented carbide of this invention, compared with patent documents 2 and 3, since sintering temperature can be made low, grain growth, such as local WC, is suppressed and coarse WC etc. are hard to exist in a cemented carbide. Lose. In the cemented carbide of the present invention, Cr is mainly present as a metal component and is hardly present in the form of a compound such as carbide. For this reason, in the cemented carbide of the present invention, as in the case where metal carbide is used as the raw material for suppressing grain growth, the reduction in strength due to residual or reprecipitation of metal carbide can not occur substantially. Further, the cemented carbide of the present invention can reduce the extreme deterioration of toughness and strength such as cemented carbide with too little Co by containing the Co component in the specific range, and the strength and toughness are also high. In addition, since the bonding phase (mainly Co x W y C z ) exists so as to cover the circumference of the fine and uniform WC as described above, the thickness of the bonding phase is also uniform, so that the cemented carbide of the present invention may have uneven wear and defects. It is difficult and excellent in abrasion resistance and defect resistance.
전술한 바와 같이 본 발명의 초경합금은 고경도, 고인성 및 고강도를 밸런스 좋게 구비하고, 내마모성 및 내결손성 모두가 우수하다. 또한, 저Co 조성이며, Co가 CoxWyCz의 상태로 존재하는 본 발명의 초경합금은, 실온뿐만 아니라 고온, 예컨대 500℃∼800℃와 같은 온도역에서도 경도의 저하가 적어 고경도이며, 실온에서 고온에 걸친 넓은 범위에서도 내마모성이 우수하다. 따라서, 본 발명의 초경합금은, 예컨대 내마모성이 우수한 것이 요망되는 부재, 예컨대 고압 수류 가공용 노즐의 구성 재료에 적합하게 이용할 수 있다. 또한, 본 발명의 초경합금은 WC가 미세하고 균일하며, 결합상(주로 CoxWyCz)의 두께도 균일하다. 즉, 본 발명의 초경합금은 조직이 균일하고, Co 성분이 비교적 적기 때문에, 내마모성에 추가로, 경면 마무리와 같은 양호한 마무리 표면 품위가 요망되는 부재, 예컨대 유리렌즈의 금형의 구성 재료에도 적합하게 이용할 수 있다. 그리고, 본 발명의 초경합금은, 고인성이며 고강도이기 때문에, 상기 노즐이나 금형 등을 제조할 때에 연삭, 와이어 가공, 또는 방전 가공 등이 실시되어도, 이들 가공에 수반되는 가공 균열이나 치핑을 저감할 수 있다. 이 때문에, 상기 노즐 등의 부재를 생산성 좋게 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 초경합금은, 전술한 바와 같이 고강도이며 고인성이기 때문에, 상기 각종 부재의 사용시에 균열이나 치핑이 발생하기 어렵고, 내결손성도 우수하다. 이하, 본 발명을 상세히 설명한다. As described above, the cemented carbide of the present invention has a good balance of high hardness, high toughness and high strength, and is excellent in both wear resistance and fracture resistance. In addition, the cemented carbide of the present invention, which has a low Co composition and Co is present in the state of Co x W y C z , has a low hardness and high hardness not only at room temperature but also at a high temperature such as 500 ° C. to 800 ° C. Excellent wear resistance even in a wide range from room temperature to high temperature. Therefore, the cemented carbide of the present invention can be suitably used, for example, as a constituent material of a member which is desired to be excellent in wear resistance, such as a nozzle for high pressure water flow processing. In addition, the cemented carbide of the present invention has a fine and uniform WC and a uniform thickness of the bonding phase (mainly Co x W y C z ). That is, since the cemented carbide of the present invention has a uniform structure and a relatively small Co component, the cemented carbide can be suitably used also as a member for which a good finish surface quality, such as mirror finish, is desired, in addition to wear resistance. have. In addition, since the cemented carbide of the present invention has high toughness and high strength, it is possible to reduce processing cracks and chipping associated with these processes even when grinding, wire machining, or electric discharge machining, etc., are performed during the manufacture of the nozzle, mold, and the like. have. For this reason, members, such as said nozzle, can be manufactured efficiently. In addition, since the cemented carbide of the present invention has high strength and high toughness as described above, cracks and chipping hardly occur during use of the various members, and the fracture resistance is also excellent. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
<초경합금>Cemented Carbide
《조성》"Furtherance"
본 발명의 초경합금은, 경질상(硬質相)이 주로 WC의 입자로 구성된다. 또한, 결합상이 주로 Co 화합물(CoxWyCz)로 구성되는 WC- CoxWyCz계 초경합금이다. 그리고 CoxWyCz 및 후술하는 Cr을 제외하는 잔부가 W과 C의 이원화합물과 불가피 불순물에 의해 구성된다. 또한, 후술하는 V을 포함하는 경우는, CoxWyCz, Cr 및 V을 제외하는 잔부가 W과 C의 이원화합물과 불가피 불순물에 의해 구성된다. W과 C의 이원화합물로는 WC, W2C를 들 수 있다.In the cemented carbide of the present invention, the hard phase is mainly composed of particles of WC. In addition, the bonded phase is a WC-Co x W y C z- based cemented carbide mainly composed of Co compounds (Co x W y C z ). And the remainder except Co x W y C z and Cr mentioned later is comprised by the binary compound of W and C, and an unavoidable impurity. In addition, when it mentions V mentioned later, remainder except Co x W y C z , Cr, and V is comprised by the binary compound of W and C, and an unavoidable impurity. Examples of the binary compounds of W and C include WC and W 2 C.
[Co][Co]
본 발명의 초경합금중에서의 Co는, CoxWyCz와 같은 Co와 W의 화합물의 상태로 존재한다. 후술하는 실시예에 있어서 본 발명의 초경합금을 X선 회절에 의해 분석한 결과, Co를 포함하는 성분의 피크파형은, CoxWyCz의 피크파형을 얻을 수 있고, 금속 Co의 피크파형은 검출 한계에 의해 얻어지지 않았다. 또한, CoxWyCz중에 Cr이나 V이 고용(固溶)되어 있는 경우, CoxWyCz의 피크파형으로부터 피크 위치가 약간 벗어난 피크파형이 얻어진다고 고려된다. 따라서, 초경합금을 X선 회절에 의해 분석한 경우에, Cr이나 V을 고용하는 것에 의해 CoxWyCz의 피크파형이 약간 벗어난 경우라도, 금속 Co의 피크파형이 얻어지지 않는 초경합금은, 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석한다. 후술하는 제조방법에 의하면, 초경합금중 Co의 실질적으로 전부가 CoxWyCz로서 존재하고, 금속 Co가 존재하지 않는(금속 Co의 X선 회절에 의한 피크파형이 검출 한계에 의해 얻어지지 않는) 초경합금을 제조할 수 있다. x, y, z는, 모두 플러스의 값을 취하고, x+y>z를 만족시킨다.Co in the cemented carbide of the present invention exists in the state of a compound of Co and W such as Co x W y C z . As a result of analyzing the cemented carbide of the present invention in the following examples by X-ray diffraction, the peak waveform of the Co-containing component can obtain the peak waveform of Co x W y C z, and the peak waveform of the metal Co is It was not obtained by the limit of detection. In addition, it is considered Co x W y C z is Cr or V in this case, which is employed (固溶), the peak waveform from the peak waveform of the Co x W y C z is the peak position just off the jindago obtained. Therefore, when the cemented carbide is analyzed by X-ray diffraction, even when the peak waveform of Co x W y C z is slightly deviated by the solid solution of Cr or V, the cemented carbide cannot be obtained. It is interpreted as being included in the scope of the invention. According to the production method described later, substantially all of Co in the cemented carbide is present as Co x W y C z , and metal Co is not present (a peak waveform by X-ray diffraction of metal Co is not obtained due to the detection limit. Cemented carbide can be produced. x, y, z all take a positive value and satisfy x + y> z.
본 발명의 초경합금은, 상기 초경합금에 대하여 Co를 0.2 질량% 이상 함유함으로써 CoxWyCz을 충분히 생성하고, WC 주위를 덮을 수 있어, 소결되기 쉽다. 이 때문에, 본 발명의 초경합금을 제조함에 있어서, 소결 온도를 통상의 초경합금과 같은 정도, 예컨대 통상의 감압 소결과 같은 정도의 소결 조건으로 소결하여도 치밀한 초경합금으로 만들 수 있다. Co가 0.2 질량% 미만이면, CoxWyCz에 의해 WC 주위를 충분히 덮지 못해 잘 소결되지 않게 되기 때문에, 소결 온도를 높여야 한다. 소결 온도의 고온화에 의해, 소결시에 WC의 입성장이 촉진되어 조대한 WC의 발생이 초래된다. 그리고, 조대한 입자의 존재에 따른 강도의 저하가 초래된다. 또한, Co가 너무 적으면 인성(예컨대 파괴 인성)도 극단적으로 저하된다. Co가 많을수록 인성의 향상, 소결되기 쉬워지는 효과가 있지만, 0.9 질량%를 초과하면, WC의 입성장이 발생하기 쉬워지기 때문에 경도(실온에서 고온에 걸쳐서의 경도)가 저하되고, 특히 600℃ 이상의 고온역에서의 경도의 저하가 현저하다. 또한, WC의 입성장에 의해, 초경합금의 조직의 균일성도 저하되기 때문에, 강도의 저하도 초래된다. Co의 함유량을 0.2 질량% 이상 0.9 질량% 이하로 함으로써, 소결 온도의 고온화에 의한 WC의 오스트발트 성장을 억제할 수 있다. 그 결과, 초경합금 안에서의 조대한 WC의 발생을 저감하여, WC의 입도가 미립이며 균일한 WC-CoxWyCz계 초경합금으로 만들 수 있다. 또한, 본 발명의 초경합금은, 미세한 조직을 갖기 때문에 표면 성상이 우수하다. 특히 Co의 성분을 줄이고 그 존재 상태를 CoxWyCz로 함으로써, 고온에서 사용되는 경우라도, 초경합금의 표면으로부터 Co가 용출(溶出)되기 어려워, 초경합금 표면의 경면 상태를 길게 유지할 수 있다. Co의 함유량은 0.2 질량% 이상 0.6 질량% 이하가 보다 바람직하다.The cemented carbide of the present invention sufficiently contains Co x W y C z by containing Co by 0.2 mass% or more relative to the cemented carbide, can cover the WC, and is easy to sinter. For this reason, in producing the cemented carbide of the present invention, it is possible to produce a dense cemented carbide even if the sintering temperature is sintered under the same sintering conditions as those of ordinary cemented carbide, for example, the same as that of ordinary vacuum sintering. If Co is less than 0.2 mass%, the sintering temperature must be increased because Co x W y C z is not sufficiently covered around WC and sintered poorly. Due to the high temperature of the sintering temperature, grain growth of WC is promoted at the time of sintering, and coarse WC is generated. Then, a decrease in strength due to the presence of coarse particles is caused. In addition, when Co is too small, toughness (for example, fracture toughness) also decreases extremely. The more Co, the better the toughness and the easier the sintering. However, if the content of Co exceeds 0.9% by mass, the grain growth of WC tends to occur. Therefore, the hardness (hardness from room temperature to high temperature) is lowered, and especially high temperature of 600 ° C or higher The decrease in hardness at the station is remarkable. In addition, since the uniformity of the structure of the cemented carbide also decreases due to grain growth of WC, a decrease in strength is also caused. By making Co content into 0.2 mass% or more and 0.9 mass% or less, the Ostwald growth of WC by the high temperature of sintering temperature can be suppressed. As a result, the generation of coarse WC in the cemented carbide can be reduced, and the grain size of the WC can be made to be fine and uniform to the WC-Co x W y C z- based cemented carbide. Moreover, since the cemented carbide of the present invention has a fine structure, it is excellent in surface properties. In particular, by reducing the component of Co and making the presence state Co x W y C z , even when used at a high temperature, Co is hardly eluted from the surface of the cemented carbide, and the mirror surface state of the cemented carbide surface can be maintained for a long time. As for content of Co, 0.2 mass% or more and 0.6 mass% or less are more preferable.
[Cr][Cr]
Cr을 초경합금에 대하여 0.2 질량% 이상 함유함으로써, WC의 입성장을 효과적으로 억제하여 조대한 WC의 발생을 저감하고, 미세하고 균일한 크기의 WC가 균일하게 존재하는 초경합금을 안정적으로 제조할 수 있다. 또한, Cr을 함유함으로써, 초경합금의 내산화성을 향상시킬 수 있다. Cr이 많을수록, 입성장의 억제 효과가 높아진다. 그러나, Cr이 너무 많으면, Cr 탄화물로서 석출되기 쉬워져, Cr 탄화물의 존재에 따른 강도 저하의 요인이 된다. 그래서, 본 발명의 초경합금은 Cr의 함유량을 0.2 질량% 이상 1.5 질량% 이하로 한다. 보다 바람직한 Cr의 함유량은 0.2 질량% 이상 0.9 질량% 이하이다.By containing 0.2 mass% or more of Cr with respect to the cemented carbide, the grain growth of the WC can be effectively suppressed to reduce the occurrence of coarse WC, and the cemented carbide with the uniformity of fine and uniform sized WC can be stably produced. In addition, by containing Cr, the oxidation resistance of the cemented carbide can be improved. The more Cr, the higher the effect of suppressing grain growth. However, when there is too much Cr, it will become easy to precipitate as Cr carbide, and it will become a factor of the strength fall by presence of Cr carbide. Therefore, the cemented carbide of the present invention has a Cr content of not less than 0.2 mass% and not greater than 1.5 mass%. More preferable content of Cr is 0.2 mass% or more and 0.9 mass% or less.
또한, 본 발명의 초경합금은, Cr에 추가하여 V을 함유하고 있어도 좋다. V도 Cr과 마찬가지로 WC의 입성장에 대한 억제 효과가 높다. Cr과 V 모두를 함유함으로써, WC의 입성장을 더 효과적으로 억제할 수 있다. V의 함유량이 너무 많으면, WC나 W2C와 CoxWyCz의 젖음성이 좋지 않게 되고, 잘 소결되지 않게 된다. 이 때문에, 초경합금의 강도가 저하되거나, V 탄화물로서 석출되기 쉬워져, V 탄화물의 존재에 따른 강도 저하의 요인이 된다. 이 때문에, V의 함유량은, 초경합금에 대하여 0.2 질량% 이하(0 질량%를 포함)가 바람직하다.In addition, the cemented carbide of the present invention may contain V in addition to Cr. Like Cr, V also has a high inhibitory effect on grain growth of WC. By containing both Cr and V, grain growth of WC can be suppressed more effectively. When the content of V is too high, the wetting of WC and W 2 C with x W y C z is no Co is not good, no longer it is well sintered. For this reason, the strength of the cemented carbide is reduced, or is easily precipitated as V carbide, which causes a decrease in strength due to the presence of V carbide. For this reason, as for content of V, 0.2 mass% or less (including 0 mass%) is preferable with respect to a cemented carbide.
상기 Cr이나 상기 V은, 실질적으로 모두가 CoxWyCz중이나 WC중에 고용되어, 금속 성분으로서 존재하는 것이 바람직하다. 후술하는 실시예에서 본 발명의 초경합금을 X선 회절에 의해 분석한 결과, Cr 탄화물의 피크파형이나 V 탄화물의 피크파형은 검출 한계에 의해 얻어지지 않는 범위에 있다. 이것으로부터, 초경합금중의 Cr이나 V은, CoxWyCz중이나 WC중에 고용되어 있는 것으로 고려된다. 따라서, 초경합금을 X선 회절에 의해 분석한 경우에 순수한 CoxWyCz의 피크파형으로부터 벗어난 피크파형을 갖는 초경합금은, 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석한다. 후술하는 제조방법에 의하면, 초경합금중의 Cr이나 V의 실질적으로 전부가 CoxWyCz중이나 WC중에 고용된 금속 성분으로서 존재하고, Cr이나 V의 금속 단체(單體), 및 Cr 탄화물이나 V 탄화물이 존재하지 않는(Cr 탄화물이나 V 탄화물의 X선 회절의 피크파형이 검출 한계에 의해 얻어지지 않는) 초경합금을 제조할 수 있다.It is preferable that substantially all of Cr and said V are solid-solution in Co x W y C z or WC, and exist as a metal component. As a result of analyzing the cemented carbide of the present invention by the X-ray diffraction in Examples described later, the peak waveform of Cr carbide and the peak waveform of V carbide are in a range not obtained by the detection limit. From this, it is considered that Cr and V in the cemented carbide are dissolved in Co x W y C z or WC. Therefore, when the cemented carbide is analyzed by X-ray diffraction, the cemented carbide having a peak waveform deviating from the peak waveform of pure Co x W y C z is interpreted as being included in the scope of the present invention. According to the production method described later, substantially all of Cr and V in the cemented carbide are present as a metal component dissolved in Co x W y C z or WC, and a single metal of Cr or V, Cr carbide and A cemented carbide can be produced in which no V carbide is present (where the peak waveform of X-ray diffraction of Cr carbide or V carbide is not obtained due to the detection limit).
[W과 C의 이원화합물][W and C Binary Compounds]
본 발명의 초경합금은 CoxWyCz, Cr, (V)을 제외하는 잔부가 W과 C의 이원화합물 및 불가피 불순물에 의해 구성된다. W과 C의 이원화합물 중, 특히 WC의 함유량이 상기 초경합금에 대하여 97 질량% 이상이다. 이 WC는 초경합금중에 입상으로 존재하여, 경질상으로서 기능한다. 특히, WC는 미립이고 균일한 크기이다. 구체적으로는, WC의 평균 입도가 0.2 ㎛ 이상 0.7㎛ 이하이고, 입도의 표준 편차(σ)가 0.25 이하이다. 평균 입도가 상기 범위를 만족시키고, 표준 편차가 상기 범위를 만족시킴으로써, 미세한 WC에 의해 경도를 높일 수 있으며, 조대한 WC가 적은 것에 의해 강도의 저하를 저감할 수 있다. 평균 입도가 0.2 ㎛ 미만으로 너무 적으면, 균열이 진전되기 쉽고, 인성의 저하를 초래하며, 평균 입도가 0.7 ㎛를 초과이면, 경도의 저하를 초래한다. 보다 바람직한 평균 입도는 0.2 ㎛ 이상 0.4 ㎛ 이하이다. 표준 편차(σ)는 작은 편이 바람직하고, 특별히 하한을 설정하지 않는다.In the cemented carbide of the present invention, the balance excluding Co x W y C z , Cr, (V) is composed of binary compounds of W and C and unavoidable impurities. Among the binary compounds of W and C, in particular, the content of WC is 97% by mass or more with respect to the cemented carbide. This WC exists as a grain in a cemented carbide and functions as a hard phase. In particular, WC is particulate and uniform in size. Specifically, the average particle size of the WC is 0.2 µm or more and 0.7 µm or less, and the standard deviation (σ) of the particle size is 0.25 or less. When the average particle size satisfies the above range and the standard deviation satisfies the above range, the hardness can be increased by fine WC, and the decrease in strength can be reduced by the small coarse WC. If the average particle size is too small, less than 0.2 µm, cracks tend to develop, leading to a decrease in toughness, and when the average particle size exceeds 0.7 µm, a decrease in hardness is caused. More preferable average particle size is 0.2 micrometer or more and 0.4 micrometer or less. The smaller the standard deviation σ is, the lower the limit is not particularly set.
초경합금 안에 조대한 WC가 적은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 입도(입경)가 1.0 ㎛ 이상인 WC의 면적 비율이, 상기 초경합금에 대하여 5% 이하이면, 전술한 바와 같이 조대한 WC의 존재에 따른 강도의 저하를 억제하여, 고강도인 초경합금이 될 수 있다. 상기 조대한 WC의 면적 비율은, 작은 편이 바람직하고, 4% 이하가 보다 바람직하다.Less coarse WC in the cemented carbide is desirable. Specifically, if the area ratio of WC having a particle size (particle size) of 1.0 µm or more is 5% or less with respect to the cemented carbide, as described above, the decrease in strength due to the presence of coarse WC is suppressed, resulting in a high strength cemented carbide. Can be. The smaller the area ratio of the coarse WC is, the more preferable is 4% or less.
초경합금중에 존재하는 W 및 C는, 그 대부분이 WC으로 존재하고, W2C가 적은 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이 W2C는 WC보다 입성장하기 쉽기 때문에, 조대한 입자가 존재하는 초경합금이 될 수 있다. 구체적으로는, 체적 비율로 W2C/(WC+W2C)≤0.005 이하를 만족시키는 것이 바람직하다. 상기 W2C의 체적 비율은, 작은 편이 바람직하고, 존재하지 않는, 즉 W과 C의 이원화합물이 WC뿐인 것이 바람직하다.W and C are present in the cemented carbide, and the majority is present in the WC, W 2 C is preferably small. As described above, since W 2 C is more easily grained than WC, it may be a cemented carbide containing coarse particles. Specifically, it is preferable to satisfy W 2 C / (WC + W 2 C) ≦ 0.005 by volume ratio. The volume ratio of the W 2 C is preferably not present the smaller preferably, and, that is, only a WC two won a compound of W and C.
전술한 WC의 평균 입도, 입도의 표준 편차, 및 조대한 WC의 면적 비율은, 예컨대 EBSD법을 이용함으로써 구할 수 있다. W2C의 체적 비율은, X선 회절을 이용함으로써 구할 수 있다. 이러한 측정 방법의 세부 사항은 후술한다.The average particle size of the above-mentioned WC, the standard deviation of the particle size, and the area ratio of the coarse WC can be obtained by using the EBSD method, for example. The volume ratio of W 2 C can be obtained by using X-ray diffraction. The detail of this measuring method is mentioned later.
[특성][characteristic]
본 발명의 초경합금은 고경도, 고인성 및 고강도이다. 구체적으로는, HRA 경도가 94 이상 96 이하, 파괴 인성이 4 MPa·m1/2 이상, 항절력이 1 GPa 이상인 것이 바람직하다. HRA 경도가 94 이상이면, 내마모성이 우수하다. HRA 경도를 96이하로 함으로써, 과도한 고경도화에 의한 인성의 저하를 저감할 수 있다. 또한, 파괴 인성을 4 MPa·m1/2 이상 및 항절력이 1 GPa 이상으로 함으로써, 각종 부재의 제조에 있어서, 가공시의 균열이나 치핑을 효과적으로 억제할 수 있고, 고경도일 뿐만 아니라, 고인성 및 고강도인 초경합금 본래의 우수한 성능을 구비하는 부재를 제공할 수 있다.The cemented carbide of the present invention is high hardness, high toughness and high strength. Specifically, the HRA hardness is preferably 94 or more and 96 or less, fracture toughness of 4 MPa · m 1/2 or more, and break strength of 1 GPa or more. If HRA hardness is 94 or more, it is excellent in abrasion resistance. By setting the HRA hardness to 96 or less, the decrease in toughness due to excessive high hardness can be reduced. In addition, when the fracture toughness is 4 MPa · m 1/2 or more and the cut strength is 1 GPa or more, in the manufacture of various members, cracks and chipping during processing can be effectively suppressed, and not only high hardness but also high The member which has the outstanding outstanding performance of the cemented carbide which is toughness and high strength can be provided.
<제조방법><Manufacturing Method>
초경합금은, 일반적으로, 원료의 준비-원료의 혼합·분쇄-건조-성형-소결과 같은 공정으로 제조된다. 본 발명의 초경합금은, 상기 소결 후에, HIP(열간 정수압 소결)를 더 행하고, 특정한 원료의 이용 및 특정한 조건에서의 혼합·분쇄를 행한다.The cemented carbide is generally produced by the same process as the preparation of the raw material, the mixing, grinding, drying, forming and burning of the raw material. The cemented carbide of the present invention is further subjected to HIP (hot hydrostatic sintering) after the sintering, using a specific raw material and mixing and grinding under specific conditions.
[원료 WC][Raw material WC]
원료의 WC 분말은, 초경합금중의 WC가 미세한 상태가 되기 쉽도록, 미세한 것을 이용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 평균 입도가 0.1 ㎛ 이상 0.5 ㎛ 이하인 WC 분말이 바람직하다. 0.1 ㎛ 미만 혹은 0.5 ㎛ 초과이어도, 입성장하여 조대한 WC가 존재하는 초경합금이 형성되기 쉽다.As the WC powder of the raw material, it is preferable to use a fine one so that the WC in the cemented carbide tends to be in a fine state. Specifically, WC powders having an average particle size of 0.1 µm or more and 0.5 µm or less are preferable. Even if it is less than 0.1 micrometer or more than 0.5 micrometer, it is easy to form a cemented carbide and coarse WC exists.
특히, 원료의 WC 분말은, Cr을 함유한 것을 사용하면, 초경합금중에 Cr 탄화물이 생성되기 어렵다. Cr 및 V을 함유하는 초경합금을 제조하는 경우, 원료로서, Cr 및 V을 함유하는 WC 분말을 사용하면, 초경합금중에 Cr 탄화물이나 V 탄화물이 생성되기 어렵다. 본 발명자 등은, 원료에 Cr 탄화물이나 V 탄화물의 분말, 금속 Cr이나 금속 V의 분말을 이용하면, Cr 탄화물이나 V 탄화물이 잔존하거나 석출·재석출되어, 강도의 저하가 초래된다는 지견을 얻었다. 한편, WC 분말 자체에 Cr이나 V을 함유하고 있는 경우, Cr 탄화물이나 V 탄화물이 석출되기 어렵거나, 또는 실질적으로 생성되지 않는데다가, 원료 전체에 걸쳐 Cr이나 V을 균일적으로 존재시킬(분산시킬) 수 있다. 이 때문에, 소결시의 WC의 입성장이 초경합금 전체에 걸쳐 균일하게 억제되고, 미립이며 입도가 균일한 WC가 균일하게 존재하는 조직의 초경합금을 안정적으로 제조할 수 있다는 지견을 얻었다. 또한, WC 분말 자체가 Cr이나 V을 함유하고 있음으로써, WC중에 Cr이나 V이 고용된 상태의 초경합금이 얻어지기 쉽다는 지견을 얻었다. 또한, VC와 같은 잘 소결되지 않게 하는 화합물을 원료에 이용하지 않음으로써, 잘 소결되지 않게 되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 지견에 기초하여, Cr이나 V을 함유한 WC 분말을 이용하는 것을 제안한다. 또한, 원료의 WC 분말중에 포함되어 첨가된 Cr이나 V의 함유량은, 초경합금중의 함유량과 실질적으로 같다. In particular, when the Cr-containing WC powder is used, Cr carbide is hardly formed in the cemented carbide. When producing a cemented carbide containing Cr and V, Cr carbide and V carbide are hardly produced in the cemented carbide when WC powders containing Cr and V are used as raw materials. The present inventors have found that when Cr powder or V carbide powder, metal Cr or metal V powder is used as a raw material, Cr carbide and V carbide remain or are precipitated and reprecipitated, resulting in a decrease in strength. On the other hand, when Cr or V is contained in the WC powder itself, Cr carbide or V carbide is difficult to precipitate or is not substantially produced, and Cr or V is uniformly present (dispersed) throughout the raw material. Can be. For this reason, the knowledge that grain growth of WC at the time of sintering is suppressed uniformly over the whole cemented carbide, and the cemented carbide of the structure in which WC with a fine and uniform particle size exist uniformly can be manufactured stably is obtained. Moreover, since WC powder itself contains Cr or V, the knowledge that a cemented carbide in which Cr or V was dissolved in WC is easy to be obtained is obtained. In addition, by not using a compound which does not sinter well, such as VC, as a raw material, it can prevent that it does not sinter well. Based on this knowledge, it is proposed to use WC powder containing Cr or V. In addition, content of Cr and V contained and added in WC powder of a raw material is substantially the same as content in a cemented carbide.
[원료 Co]Raw Material Co
원료의 Co 분말은, 미세한 WC 분말과 균일하게 혼합되기 쉽도록, WC 분말과 같은 정도의 미세한 것을 이용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 평균 입도가 0.2 ㎛ 이상 0.6 ㎛ 이하인 Co 분말이 바람직하다. 0.2 ㎛ 미만이면, Co가 너무 작아 재응집하기 쉬워져 Co가 균일하게 분산되지 않고, 잘 소결되지 않게 되거나, 잘 소결되지 않게 되는 것에 수반되는 소결 온도의 고온화에 의해 WC의 입성장이 촉진되어, 균일한 입도 분포가 얻어지기 어려워진다. 0.6 ㎛를 초과이면, 미세한 WC 분말과 균일하게 혼합되기 어려워지고, 전술한 바와 같이 Co가 불균일하게 존재함에 따라 잘 소결되지 않게 되거나 입도 분포의 불균일이 초래된다.As the Co powder of the raw material, it is preferable to use a fine fine as the WC powder so as to be easily mixed with the fine WC powder uniformly. Specifically, Co powder having an average particle size of 0.2 µm or more and 0.6 µm or less is preferable. If the thickness is less than 0.2 µm, the Co is too small to easily reaggregate and the Co is not uniformly dispersed and the sintering temperature is increased due to the high temperature of the sintering temperature accompanying the poor sintering or poor sintering. It is difficult to obtain a particle size distribution. If it exceeds 0.6 µm, it becomes difficult to mix uniformly with the fine WC powder, and as described above, Co is not uniformly sintered, resulting in non-sintering or non-uniformity of the particle size distribution.
[원료 카본][Raw carbon]
전술한 Cr이나 V 함유의 WC 분말 및 Co 분말에 추가로, 적절하게 카본 분말을 첨가하는 것 등에 의해, 초경합금중에서의 탄소(C)의 총량을 조정한다. 초경합금중 탄소의 총량을 조정하고, 후술하는 제조 조건으로 제조함으로써, Co 분말의 실질적으로 전부를 CoxWyCz로 할 수 있는데다가, 얻어진 초경합금중의 탄소는 WC, CoxWyCz로서 존재하기 쉽다. 초경합금중 탄소의 총량이 너무 많으면, 금속 Co가 존재하기 쉬워진다. 또한, 초경합금중 탄소의 총량이 너무 많으면, 프리카본으로서 초경합금중에 존재하거나, Cr 탄화물 등이 석출됨으로써 강도의 저하가 초래된다.In addition to the above-mentioned Cr and V-containing WC powder and Co powder, carbon powder is appropriately added to adjust the total amount of carbon (C) in the cemented carbide. By adjusting the total amount of carbon in the cemented carbide and producing it under the production conditions described below, substantially all of the Co powder can be made Co x W y C z , and the carbon in the cemented carbide obtained is WC, Co x W y C z It is easy to exist as. If the total amount of carbon in the cemented carbide is too large, the metal Co tends to exist. In addition, when the total amount of carbon in the cemented carbide is too large, the carbon is present in the cemented carbide as free carbon or precipitation of Cr carbide or the like causes a decrease in strength.
[혼합·분쇄][Mixing and grinding]
전술한 원료가 되는 분말을 준비하고, 아트라이터, 볼밀, 비드밀과 같은 회전 날개를 갖는 분쇄 분산기에 의해, 혼합·분쇄를 행한다. 혼합·분쇄의 시간은 10시간 이상 20 시간 이하가 바람직하다. 특히, 혼합·분쇄의 시작부터 5시간까지의 초기 공정을 고속 회전(25 rpm 이상)으로 행하고, 이후의 혼합·분쇄(이하, 후속 공정이라 함)를 저속 회전(25 rpm 미만)으로 행하는 것이 바람직하다. 초기 공정에서 대략 혼합·분쇄를 완료하고, 후속 공정에서는, 주로 분산을 행한다. 이와 같이 혼합·분쇄 공정을 다단으로 함으로써, 균일한 혼합, 분산을 실현하기 쉽다. 혼합·분쇄 공정의 전체에 걸쳐 고속 회전으로 행하면, Co의 응집이 생겨 분산 상태가 나빠지고, WC가 성장하기 쉬워지는 등, 조직의 불균일화가 초래된다. 한편, 혼합·분쇄 공정의 전체에 걸쳐 저속 회전으로 행하면, 분쇄나 혼합이 불충분하여 조직의 불균일화가 초래된다.The powder used as a raw material mentioned above is prepared, and it mixes and grinds by the grinding | dispersing disperser which has rotary blades, such as an attritor, a ball mill, and a bead mill. The mixing and grinding time is preferably 10 hours or more and 20 hours or less. In particular, it is preferable to perform the initial process from the start of mixing and grinding to 5 hours at high speed (25 rpm or more), and to carry out subsequent mixing and grinding (hereinafter referred to as subsequent step) at low speed (less than 25 rpm). Do. In the initial step, the mixing and grinding are substantially completed, and in the subsequent step, dispersion is mainly performed. By making the mixing and grinding step into multiple stages as described above, it is easy to realize uniform mixing and dispersion. Performing at high speed rotation throughout the mixing and pulverizing process results in cohesion of Co, resulting in poor dispersion, and easy growth of WC, resulting in uneven structure. On the other hand, when it is performed at low speed rotation throughout the mixing and grinding | pulverization process, grinding | pulverization and mixing are inadequate, and nonuniformity of a structure will be caused.
상기 건조, 성형, 소결 등은, 일반적인 조건과 동등 정도의 조건을 이용할 수 있다. 예컨대 소결 조건은, 소결 온도: 1450℃∼1550℃에서의 감압 소결(진공 소결, Ar 분위기 소결, CO 분위기 소결 등)을 들 수 있다. 본 발명의 초경합금은, 전술한 바와 같이 원료에 미립의 WC 분말 및 Co 분말을 이용하여 전술한 조성으로 배합하고, 또한 전술한 바와 같이 특정한 조건으로 혼합·분쇄를 행하여 적절히 분산시킨다. 이 때문에, WC의 주위를 CoxWyCz가 충분히 덮을 수 있기 때문에, 소결 온도를 상기와 같이 비교적 낮게 할 수 있다. 소결 온도가 낮아, WC(W2C)의 입성장을 억제할 수 있다.As for the drying, molding, sintering, and the like, conditions similar to those of general conditions can be used. For example, sintering conditions can be sintered under reduced pressure (vacuum sintering, Ar atmosphere sintering, CO atmosphere sintering, etc.) at a sintering temperature of 1450 ° C to 1550 ° C. As described above, the cemented carbide of the present invention is blended into the raw material by using the finely divided WC powder and Co powder in the above-described composition, and further mixed and pulverized under specific conditions as described above to disperse them properly. For this reason, it can be relatively low, as the sintering temperature of the above, since the periphery of the WC Co x W y C z to fully cover. The sintering temperature is low, and the grain growth of WC (W 2 C) can be suppressed.
본 발명의 초경합금의 제조에서는, 상기 소결 후에 HIP를 행한다. 여기서, 일반적으로, Co가 비교적 적은 초경합금에서는, WC의 주위에 Co가 충분히 둘러지지 못하기 때문에, 소결되기 쉽게 하기 위해 고온으로 소결하는(특허문헌 2: 1700℃ 이상, 특허문헌 3: 1600℃ 이상) 것이 필요해진다. 이에 비하여, 본 발명의 초경합금의 제조에서는, 전술한 바와 같이 저온에서도 충분히 소결되기 쉽고, 균일한 조직의 초경합금이 얻어진다. 또한, 소결 후에 HIP를 행함으로써, 소결 후의 초경합금중에 잔존하는 미세한 구멍(포어)을 소멸할 수 있어, 치밀한 초경합금으로 만들 수 있다. 특히, 소결 온도를 전술한 바와 같이 비교적 낮게 함으로써, 균일한 조직의 초경합금을 제조하기 쉽다.In the manufacture of the cemented carbide of the present invention, HIP is performed after the sintering. In general, in a cemented carbide having relatively low Co, Co cannot be sufficiently enclosed around the WC, so that it is sintered at high temperature in order to be easily sintered (Patent Document 2: 1700 ° C or higher, Patent Document 3: 1600 ° C or higher). It becomes necessary. On the other hand, in the manufacture of the cemented carbide of the present invention, as described above, the cemented carbide is easily sintered even at low temperatures, and a uniform cemented carbide is obtained. Further, by performing HIP after sintering, fine pores (pores) remaining in the cemented carbide after sintering can be eliminated, and a fine cemented carbide can be made. In particular, by making the sintering temperature relatively low as described above, it is easy to produce a cemented carbide having a uniform structure.
전술한 바와 같이, 입성장의 억제를 위해 금속탄화물을 이용하지 않고, WC 분말 자체에 Cr이나 V을 함유한 것을 이용하며, Co의 함유량을 최적화하고, 미세한 Co 분말을 이용하며, 상기 제조 조건으로 제조함으로써, 초경합금중의 WC를 미세하고, 균일한 입도 분포로 할 수 있어, 조대한 입자의 존재에 따른 강도의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 초경합금중의 Co를 CoxWyCz로서 존재시킬 수 있다.As described above, without using a metal carbide to suppress grain growth, the one containing Cr or V in the WC powder itself is used, the content of Co is optimized, and the fine Co powder is used. By manufacturing, WC in a cemented carbide can be made fine and uniform particle size distribution, and the fall of the strength by presence of coarse particle can be suppressed. As described above, Co in the cemented carbide can be present as Co x W y C z .
본 발명의 초경합금은, 고경도, 고인성 및 고강도를 밸런스 좋게 구비하기 때문에, 우수한 내마모성 및 우수한 내결손성이 양립할 수 있다. Since the cemented carbide of the present invention has high hardness, high toughness and high strength in a good balance, excellent wear resistance and excellent fracture resistance can be achieved.
도 1은 EBSD법을 이용하여 관찰한 시료 No.2의 매핑상이다.
도 2는 시료 No.2의 초경합금중의 WC의 입도 분포를 도시하는 그래프이다.
도 3은 EBSD법을 이용하여 관찰한 시료 No.106의 매핑상이다.
도 4는 시료 No.106의 초경합금중 WC의 입도 분포를 도시하는 그래프이다.1 is a mapping image of Sample No. 2 observed using the EBSD method.
FIG. 2 is a graph showing the particle size distribution of WC in the cemented carbide of Sample No. 2. FIG.
3 is a mapping image of Sample No. 106 observed using the EBSD method.
4 is a graph showing the particle size distribution of WC in the cemented carbide of Sample No. 106. FIG.
(시험예)(Test example)
여러 원료 분말을 준비하여 초경합금을 제작하고, 얻어진 초경합금의 조성, 조직, 기계적 특성을 조사하였다. 또한, 이 초경합금으로부터 고압 수류 가공용 노즐을 제작하여, 노즐의 수명을 조사하였다.Various raw powders were prepared to prepare cemented carbide, and the composition, structure, and mechanical properties of the cemented carbide were examined. Moreover, the nozzle for high pressure water flow processing was produced from this cemented carbide, and the lifetime of the nozzle was investigated.
[시료 No.1∼5][Samples No. 1 to 5]
원료로서, 평균 입도가 0.5 ㎛인 WC 분말, 평균 입도가 0.2 ㎛ 및 0.6 ㎛인 Co 분말 및 카본 분말을 준비하였다. 상기 WC 분말에 대하여, Cr을 0.2∼1.5 질량% 함유하는 것, 또는 Cr을 0.2∼1.5 질량%, V을 0.2 질량% 함유하는 것을 상기 WC 분말로서 준비하였다. 상기 Cr이나 V을 함유하는 WC 분말, Co 분말 및 카본 분말의 합계 질량에 대하여, Co의 함유량이 0.2∼0.9 질량%가 되도록 Co 분말의 첨가량을 조정하였다. 또한, 탄소의 함유량은, 제조되는 각 조성의 초경합금의 이론 탄소량에 대하여 플러스 0.05 질량% 이상 0.1 질량% 미만이 되도록 카본 분말의 첨가량을 조정하고, 잔부를 WC 분말로 하였다. 이들 원료 분말은, 모두 시판되는 것을 이용할 수 있다. 또한, 시료 No.1, 2에는 평균 입경이 0.2 ㎛인 Co 분말, 시료 No.3∼5에는 평균 입경이 0.6 ㎛인 Co 분말을 이용하였다.As raw materials, WC powder having an average particle size of 0.5 mu m, Co powder and carbon powder having an average particle size of 0.2 mu m and 0.6 mu m were prepared. The WC powder was prepared with 0.2 to 1.5 mass% of Cr or 0.2 to 1.5 mass% of Cr and 0.2 mass% of V as the WC powder. The addition amount of Co powder was adjusted so that content of Co might be 0.2-0.9 mass% with respect to the total mass of the said WC powder, Co powder, and carbon powder containing Cr and V. In addition, the content of carbon adjusted the addition amount of carbon powder so that it might become plus 0.05 mass% or more and less than 0.1 mass% with respect to the theoretical carbon amount of the cemented carbide of each composition manufactured, and made remainder WC powder. As these raw material powders, all commercially available ones can be used. In addition, Co powder with an average particle diameter of 0.2 micrometer was used for sample No. 1, 2, and Co powder with an average particle diameter of 0.6 micrometer was used for samples No. 3-5.
상기 원료 분말에, 분말상의 파라핀(원료 분말에 대하여 1 질량%)을 더하고, 분쇄 분산기로서 아트라이터 또는 볼밀을 이용하여, 혼합·분쇄를 행하였다. 아트라이터, 볼밀 모두, 직경 φ5 ㎜의 초경합금제 볼을 매체로 이용하였다. 표 1에, 이용한 분쇄 분산기의 종별, 혼합·분쇄 시간을 나타낸다. 특히 시료 No.1∼5에서는, 혼합·분쇄 시작에서부터 5시간을 고속 회전(25 rpm 이상)으로 행하고, 5시간 이후의 나머지 시간을 저속(5 rpm)으로 행하였다.Powdery paraffin (1 mass% relative to the raw material powder) was added to the raw material powder, and mixed and pulverized using an attritor or a ball mill as a pulverizing disperser. Both the attritor and the ball mill used a cemented carbide ball having a diameter of 5 mm as a medium. In Table 1, the type and mixing and grinding time of the used pulverizing disperser are shown. In particular, in Sample Nos. 1 to 5, five hours were performed at high speed (25 rpm or more) from the start of mixing and grinding, and the remaining time after 5 hours was performed at low speed (5 rpm).
상기 혼합·분쇄 후, 조립(造粒) 건조기를 이용하여 원료 분말을 과립상으로 조립(造粒)한 후 건조하였다. 얻어진 조립 분말을 고무틀에 소정 양만 투입하여, 정수압 프레스를 행한 후, 얻어진 프레스체의 외주에 기계 가공을 실시하여, 직경 φ8 ㎜×길이(L): 80 ㎜인 둥근 봉재를 제작하였다. 얻어진 둥근 봉재를 소결로 안에 배치하고, 1450℃∼1550℃×1시간, 진공중에서 유지하는 것에 의해 소결하며, 상기 가열 온도로부터 냉각한 후, 소결로에서 꺼냈다. 얻어진 소결체에 1320℃, 1000기압(약 101 MPa)의 Ar 분위기중에서 HIP를 행하여, 초경합금을 얻었다.After the mixing and grinding, the raw material powder was granulated into granules using a granulation dryer and then dried. After the obtained granulated powder was poured into the rubber mold only in a predetermined amount, hydrostatic pressing was performed, and the outer periphery of the obtained press body was machined to produce a round rod having a diameter of 8 mm x length (L): 80 mm. The obtained round bar was placed in a sintering furnace, sintered by holding at 1450 ° C to 1550 ° C for 1 hour in vacuum, cooled from the heating temperature, and then taken out of the sintering furnace. HIP was performed to the obtained sintered compact in Ar atmosphere of 1320 degreeC and 1000 atmospheres (about 101 MPa), and the cemented carbide was obtained.
얻어진 초경합금에, 연삭 가공 및 방전 가공을 실시하고, 외주 형상의 형성, 물을 도입하는 지점의 테이퍼부의 형성을 행하며, 초경합금의 중앙에, 그 길이 방향으로 연장되는 관통 구멍(직경 φ0.5 ㎜)을 형성하고, 고압 수류 가공용 노즐을 제작하였다.The obtained cemented carbide is subjected to grinding and discharging, forming an outer circumferential shape, forming a tapered portion at the point where water is introduced, and a through hole (diameter φ0.5 mm) extending in the longitudinal direction in the center of the cemented carbide. Was formed and the nozzle for high pressure water flow was produced.
[시료 No.101∼106][Samples No. 101 to 106]
비교를 목적으로, 원료에 Cr3C2, VC, Mo2C를 이용한 시료, Cr3C2, VC, Mo2C를 이용하지 않는 시료를 제작하였다. 구체적으로는, 원료로서 평균 입도가 0.7 ㎛인 WC 분말(Cr이나 V을 함유하지 않는 것)과, Co 분말, Mo2C 분말, VC 분말, Cr3C2 분말(모두 평균 입도: 0.7 ㎛∼1.5 ㎛), 그리고 카본 분말을 준비하였다. 이들 원료 분말의 첨가량을 적절하게 조정하고, 시료 No.1∼5와 마찬가지로, 혼합·분쇄-조립-건조-정수압 프레스-둥근 봉재의 제작-소결-HIP와 같은 공정을 거쳐, 초경합금을 얻었다. 시료 No.101∼106에서는, 혼합·분쇄의 전체 시간에 걸쳐, 고속 회전(25 rpm 이상)으로 혼합·분쇄를 행하고, 소결 조건이나 HIP 조건은, 시료 No.1∼5와 마찬가지로 하였다. 얻어진 초경합금에 시료 No.1∼5와 같은 가공을 실시하여, 고압 수류 가공용 노즐을 제작하였다.For the purpose of comparison, a sample was prepared, Cr 3 C 2, VC, a sample which does not use the Mo 2 C with a Cr 3 C 2, VC, Mo 2 C in the raw material. Specifically, as a raw material, WC powder (without Cr or V) having an average particle size of 0.7 µm, Co powder, Mo 2 C powder, VC powder, Cr 3 C 2 Powders (all average particle sizes: 0.7 µm to 1.5 µm) and carbon powders were prepared. The addition amount of these raw material powders was suitably adjusted, and the cemented carbide was obtained through the process similar to sample Nos. In Sample Nos. 101 to 106, mixing and grinding were performed at high speed (25 rpm or more) over the entire time of mixing and grinding, and sintering conditions and HIP conditions were the same as those of Samples No. 1 to 5. The obtained cemented carbide was subjected to the same processing as Sample Nos. 1 to 5 to produce a nozzle for high pressure water flow.
[조성 및 조직][Composition and Organization]
얻어진 각 초경합금에 대해서, ICP(inductively-coupled plasma) 분광 분석 및 X선 회절을 행하여, 조성 및 조직을 조사하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다. 모든 시료의 Co의 함유량, 시료 No.1∼5에서의 Cr 및 V의 함유량, 및 시료 No.101∼106에서의 Cr, V, Mo의 함유량은, 초경합금에 대한 질량 비율이다. X선 회절에 의해 WC, W2C 및 CoxWyCz의 피크파형만이 얻어지고, Cr 탄화물, V 탄화물의 피크파형이 검출 한계에 의해 얻어지지 않는 경우, Cr, V은 WC, W2C, CoxWyCz중에 고용된 상태로 존재하는 것으로 판단한다. 또한, X선 회절에 의해, WC의 피크파형이 얻어지고, W2C의 피크파형이 검출 한계에 의해 얻어지지 않는 경우, W과 C의 이원화합물은 모두 WC으로서 존재하는 것으로 판단한다. 또한, X선 회절에 의해, CoxWyCz의 피크파형(Cr 등의 고용에 의해 순수한 CoxWyCz의 피크파형으로부터 약간 벗어난 피크파형인 경우를 포함함)이 얻어지고, 금속 Co의 피크파형이 검출 한계에 의해 얻어지지 않는 경우, Co는 CoxWyCz로서 존재하는 것으로 판단한다. 또한, 초경합금의 조성의 분석은, 상기 ICP 분광 분석 외, Co 적정(適定) 등을 이용할 수 있다. 또한, 배합 원료의 조성은, 초경합금의 조성과 실질적으로 같다.Each obtained cemented carbide was subjected to inductively-coupled plasma (ICP) spectroscopy and X-ray diffraction to investigate composition and structure. The results are shown in Table 1. Content of Co of all the samples, content of Cr and V in sample Nos. 1-5, and content of Cr, V, Mo in sample Nos. 101-106 are mass ratio with respect to cemented carbide. When only the peak waveforms of WC, W 2 C and Co x W y C z are obtained by X-ray diffraction, and the peak waveforms of Cr carbide and V carbide are not obtained by the detection limit, Cr and V are WC, W 2 C, Co x and y C z is determined to exist in the solid solution state. In addition, when the peak waveform of WC is obtained by X-ray diffraction and the peak waveform of W 2 C is not obtained by the detection limit, it is determined that both W and C binary compounds exist as WC. Further, by X-ray diffraction, a peak waveform of Co x W y C z (including a case where the peak waveform slightly deviates from the peak waveform of pure Co x W y C z by solid solution such as Cr) is obtained, and the metal If the peak waveform of Co is not obtained by the detection limit, Co is judged to exist as Co x W y C z . In addition, Co titration etc. can be used for the analysis of the composition of a cemented carbide, in addition to the said ICP spectroscopic analysis. The composition of the blended raw material is substantially the same as that of the cemented carbide.
원료에 Cr이나 V을 함유하는 WC 분말을 이용하여 제작한 시료 No.1∼5에서는, 표 1에 나타내는 바와 같이 시료 No.4를 제외하고, 초경합금중에 Cr 탄화물이나 V 탄화물이 X선 회절에 의해 검출되지 않으며, Cr 탄화물이나 V 탄화물이 존재하지 않는다고 할 수 있다. 시료 No.4도, Cr3C2가 약간 검출된 것에 불과하다. 시료 No.4에 있어서, Cr3C2가 약간 검출된 이유의 하나로서, Cr에 추가로 V을 함유함으로써, 결합상 등에 고용하지 못하고 석출되었기 때문으로 고려된다. 한편, 원료에 Cr3C2 분말 등의 탄화물 분말을 이용하여 제작한 시료 No.102∼104, 106은 Cr 탄화물(Cr3C2), V 탄화물(VC), Mo 탄화물(Mo2C)이 검출되고, 탄화물이 존재한다고 할 수 있다. 따라서, 원료에 Cr이나 V을 함유한 WC 분말을 이용함으로써, 초경합금 안에 Cr 등이 탄화물의 상태로 존재하지 않도록 할 수 있다고 할 수 있다. 또한, 시료 No.1∼3, 5의 Cr, 시료 No.4의 대부분의 Cr 및 V은 CoxWyCz중이나 WC중에 고용되어 있는 것으로 고려된다. 시료 No.1∼5에서 CoxWyCz의 x, y, z의 값은 초경합금중의 탄소의 함유량이 달라서 변화하였다.In samples Nos. 1 to 5 produced using WC powders containing Cr or V as the raw materials, except for sample No. 4 as shown in Table 1, Cr carbides and V carbides in the cemented carbide were subjected to X-ray diffraction. It is not detected and it can be said that Cr carbide and V carbide do not exist. Sample No. 4 also merely detects Cr 3 C 2 slightly. In Sample No. 4, one of the reasons why Cr 3 C 2 was slightly detected is considered to be that V is further contained in Cr and precipitated without solid solution in a bonding phase or the like. On the other hand, Sample Nos. 102 to 104 and 106 prepared by using carbide powder such as Cr 3 C 2 powder as the raw material are Cr carbide (Cr 3 C 2 ), V carbide (VC), and Mo carbide (Mo 2 C). It can be said that it is detected and carbide exists. Therefore, by using WC powder containing Cr or V as a raw material, it can be said that Cr etc. do not exist in a carbide state in a cemented carbide. In addition, it is considered that Cr of Sample Nos. 1 to 3 and 5 and most of Cr and V of Sample No. 4 are dissolved in Co x W y C z or WC. The values of x, y and z of Co x W y C z in Sample Nos. 1 to 5 were different because the content of carbon in the cemented carbide was different.
또한, 시료 No.1∼5는 모두, 금속 Co가 X선 회절에 의해 검출되지 않았기 때문에, 시료 No.1∼5의 초경합금중 Co 성분은, CoxWyCz의 상태로 존재하고 있다고 할 수 있다. 또한, 시료 No.1∼4는 모두 W2C가 X선 회절에 의해 검출되지 않고, X선 회절의 검출 한계를 고려하면, 체적 비율로 W2C/(WC+W2C)≤0.005인 것으로 고려된다. 시료 No.5는, 배합시의 카본 분말의 첨가량을 시료 No.3보다 적게 설정함으로써 초경합금중의 탄소량이 낮은 합금이 되었기 때문에, W2C가 약간 검출되었지만, W2C/(WC+W2C)가 0.01 이하인 것으로 고려된다.In addition, since the metal Co was not detected by X-ray diffraction in all of samples No. 1-5, the Co component in the cemented carbide of samples No. 1-5 is said to exist in the state of Co x W y C z . Can be. Further, in all samples No. 1 to 4, W 2 C was not detected by X-ray diffraction, and considering the detection limit of X-ray diffraction, W 2 C / (WC + W 2 C) ≦ 0.005 in volume ratio. It is considered to be. Sample No. 5 had a small amount of carbon in the cemented carbide by setting the amount of carbon powder added at the time of blending less than sample No. 3. Thus, W 2 C was slightly detected, but W 2 C / (WC + W 2 C) is considered to be 0.01 or less.
[WC의 입도][WC particle size]
얻어진 각 초경합금에 대해서, 조직 관찰을 행하여, WC의 평균 입도, 입도의 표준 편차(σ), 입도(입경)가 1.0 ㎛ 이상인 WC의 면적 비율을 구했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다. 조직 관찰은, 이하와 같이 행하였다. 각 초경합금을 임의로 절단하여 단면을 취하고, 이 단면을 연삭한 후, #3000까지의 버프 연마를 실시하였다. 연마한 면을 약 5000배의 배율로, FESEM(Field Emission Scanning Electron Microscope)에 의한 EBSD(Electron Back-Scatter Diffraction)법을 이용하여 관찰하였다. 관찰은, 연마한 면에 대하여 임의의 복수의 시야(여기서는, 1시야: 180 ㎛2로 3시야)를 선택하여, 시야마다 행하였다. 각 시야중에 존재하는 모든 WC의 결정립에 대해서, 결정 방위마다 색별(매핑)을 행하고, 결정입경을 시각적으로 파악할 수 있도록 하였다. 얻어진 매핑상에 화상 해석을 행하고, 3개의 시야에 존재하는 모든 WC에 대해서 각각의 면적의 원상당 직경을 구하며, 이 원상당 직경을 WC의 입도(직경)로 하고, 3개의 시야에 존재하는 모든 WC의 입도 평균을 초경합금의 평균 입도로 한다. 상기 입도의 측정에는, 시판되는 EBSD 장치를 이용할 수 있다. 또한, 3개의 시야에 존재하는 모든 WC에 대해서 입도의 표준 편차를 구하고, 이 표준 편차를 초경합금의 표준 편차(σ)로 한다. 또한, 3개의 시야에 존재하는 모든 WC에 대해서, 입도가 1.0 ㎛ 이상인 WC의 합계 면적 S1.0WC를 구하고, 3개의 시야의 합계 면적(Sf)에 대한 면적 비율 R(%)=(S1.0 WC/Sf)×100을 구하며, 이 비율(R)을 초경합금에서의 WC의 면적 비율(R)로 한다.About each obtained cemented carbide, the structure was observed and the area ratio of WC whose average particle size, standard deviation ((sigma)) of particle size, and particle size (particle size) is 1.0 micrometer or more was calculated | required. The results are shown in Table 2. Tissue observation was performed as follows. Each cemented carbide was arbitrarily cut to take a cross section, and after grinding the cross section, buff polishing up to # 3000 was performed. The polished surface was observed at a magnification of about 5000 times using the EBSD (Electron Back-Scatter Diffraction) method by the Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM). Observation was performed for every visual field by selecting arbitrary several visual fields (here, 1 visual field: 180 micrometer <2> and 3 visual field) with respect to the polished surface. All the WC crystal grains present in each field of view were color-coded (mapping) for each crystal orientation to visually grasp the grain size. The image analysis is performed on the obtained mapping, and the circular equivalent diameter of each area is calculated | required about all WC which exists in three visual fields, and this circular equivalent diameter is made into the particle size (diameter) of WC, and it exists in all three visual fields. The mean particle size of the WC is the mean particle size of the cemented carbide. A commercially available EBSD device can be used for measuring the particle size. In addition, the standard deviation of particle size is calculated | required about all WC which exists in three visual fields, and this standard deviation is made into the standard deviation ((sigma)) of a cemented carbide. Further, for all WCs present in the three fields of view, the total area S1.0WC of the WC having a particle size of 1.0 µm or more is obtained, and the area ratio R (%) to the total area (S f ) of the three fields of view is (S1. 0 WC / S f ) × 100 is obtained, and this ratio R is defined as the area ratio R of the WC in the cemented carbide.
제작한 시료를 대표하여, 시료 No.2 및 시료 No.106에 대해서, EBSD법을 이용하여 관찰한 매핑상, 및 WC의 입도 분포를 도 1∼도 4에 도시한다. 도 1은 시료 No.2의 매핑상, 도 2는 시료 No.2의 입도 분포, 도 3은 시료 No.106의 매핑상, 도 4는 시료 No.106의 입도 분포이다. 도 1, 도 3에서는, 그레이 스케일로 도시하고 있지만, 실제로는, 각 WC에 각각, 적∼청∼녹이 칠해져 있다. 도 1, 도 3에 있어서, 백색 내지 회색의 각 덩어리는 WC이고, 도 1에서 검은 덩어리는 CoxWyCz이며, 도 3에서 검은 덩어리는 금속 Co이다.Representative samples produced are shown in FIGS. 1 to 4 of mapping images observed using EBSD method and sample particle size distribution of WC. 1 is a mapping image of sample No. 2, FIG. 2 is a particle size distribution of sample No. 2, FIG. 3 is a mapping image of sample No. 106, and FIG. 4 is a particle size distribution of sample No. 106. FIG. In FIG. 1 and FIG. 3, although shown in gray scale, red, blue, and green are respectively coat | covered with each WC. In Figs. 1 and 3, each chunk of white to gray is WC, the black chunk in Fig. 1 is Co x W y C z and the black chunk in Fig. 3 is Metal Co.
표 2에 나타내는 바와 같이, 시료 No.1∼5는 모두, WC가 평균 입도: 0.2 ㎛∼0.7 ㎛의 범위로 미립인데다가, WC의 입도의 표준 편차(σ)가 0.25 이하이며, 입도의 편차가 작고, 균일하다. 특히, 시료 No.1∼5는 모두, 1.0 ㎛ 이상의 조대한 WC가 적다. 또한, 도 1에서도 초경합금 안의 WC는 모두 미세하고 균일한 크기인 것을 알 수 있다. 또한, 도 1에 도시하는 초경합금은, 상기 초경합금 안에 미세한 CoxWyCz가 균일하게 분산되어 있는 것을 알 수 있다.As shown in Table 2, all samples Nos. 1 to 5 had fine grains in the range of WC of average particle size: 0.2 µm to 0.7 µm, and standard deviation (?) Of the particle size of WC was 0.25 or less, and the variation in particle size. Is small and uniform. In particular, samples No. 1 to 5 all have a coarse WC of 1.0 µm or more. In addition, it can be seen from FIG. 1 that the WCs in the cemented carbide are all fine and uniform in size. In the cemented carbide shown in FIG. 1, it can be seen that fine Co x W y C z is uniformly dispersed in the cemented carbide.
이에 비하여, 도 3에 도시하는 바와 같이 시료 No.106은, 원료에 Cr3C2를 이용하고 있어도, 조대한 WC의 입자가 국소적으로 존재하고 있다. 이것은, 도 4의 그래프로도 뒷받침된다. 또한, 시료 No.106은 도 3에 도시하는 바와 같이 국소적으로 Co가 굳어져 존재하고, 초경합금중 Co의 두께가 불균일하게 되어 있다.In contrast, as shown in FIG. 3, even when Cr 3 C 2 is used as the raw material, coarse WC particles are present locally. This is also supported by the graph of FIG. As shown in Fig. 3, sample No. 106 was locally hardened by Co, and the thickness of Co in the cemented carbide was uneven.
또한, 시료 No.105의 조직 관찰을 행한 바, 구멍(포어)이 많이 존재했다.Moreover, when the structure observation of sample No. 105 was performed, many holes (pores) existed.
[기계적 특성][Mechanical Properties]
얻어진 각 초경합금에 대해서, HRA 경도, 파괴 인성(KIC), 항절력을 측정하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다. HRA 경도 및 항절력은, 시판되는 장치를 이용하여 실온에서 측정하였다. 파괴 인성(KIC)은 비커스법에 기초하는 측정이 가능한 시판되는 장치를 이용하여 측정하였다.For each of the obtained cemented carbides, HRA hardness, fracture toughness (KIC), and tensile strength were measured. The results are shown in Table 2. HRA hardness and cut strength were measured at room temperature using a commercially available apparatus. Fracture toughness (KIC) was measured using a commercially available apparatus capable of measuring based on the Vickers method.
표 2에 나타내는 바와 같이 시료 No.1∼5는 모두, 시료 No.101∼106과 비교하여, 경도(HRA 경도), 인성(파괴 인성), 강도(항절력)를 밸런스 좋게 구비하고 있다. 특히, 시료 No.1∼3은 모두, HRA 경도가 94∼96로 고경도이고, 파괴 인성이 4 MPa·m1/2 이상으로 고인성이며, 항절력이 1 GPa 이상으로 고강도이다. Cr3C2가 약간 검출된 시료 No.4는, 시료 No.1∼3과 비교하여 인성 및 강도가 약간 작아졌지만, WC가 미세하고, 비교적 고경도이다. W2C가 약간 검출된 시료 No.5는, 시료 No.1∼3과 비교하여 경도가 약간 작아졌지만, 비교적 큰 WC가 존재함으로써, 고인성 및 고강도이다. 또한, 시료 No.1, 2는 시료 No.3∼5와 비교하여 Co가 적어, 소결중에서의 W의 Co로의 용해 및 WC의 재석출이 억제되었기 때문에, WC가 미립이 되고 고경도이다.As shown in Table 2, all of the samples No. 1 to 5 have a good balance of hardness (HRA hardness), toughness (breaking toughness) and strength (break strength) as compared with samples No. 101 to 106. In particular, all of the samples No. 1-3 were HRA hardness 94-96, high hardness, fracture toughness of 4 MPa * m 1/2 or more, high toughness, and breaking strength of 1 GPa or more, and high strength. Sample No. 4 in which Cr 3 C 2 was slightly detected, although the toughness and strength were slightly smaller than Sample Nos. 1 to 3, WC was fine and relatively high in hardness. Sample No. 5 in which W 2 C was slightly detected has a slightly smaller hardness compared to Samples Nos. 1 to 3, but it has high toughness and high strength due to the presence of relatively large WC. In addition, samples No. 1 and 2 had less Co than samples Nos. 3 to 5, and dissolution of W into Co and reprecipitation of WC during sintering were suppressed, so that WC became fine particles and high hardness.
한편, Cr3C2 등을 이용하지 않은 시료 No.101은, 입도가 1.0 ㎛ 이상인 큰 WC가 많이 존재하여서, 특히 경도가 낮다. 초경합금중에 Cr3C2가 존재한 시료 No.102는, 특히 인성 및 강도가 낮다. 시료 No.103, 104는 입도가 1.0 ㎛ 이상인 큰 WC가 많이 존재했지만, WC보다 고경도인 VC나 Mo2C가 존재하여서 경도가 높은 반면에, 인성이나 강도가 낮다. 시료 No.105는, Co가 너무 적어 소결중인 W의 Co에의 용해나 WC의 재석출이 억제되어 WC가 미립이지만, 합금 전체로서는 인성 및 강도가 낮다. 시료 No.106은 Co가 너무 많아, 특히 경도가 낮다.Meanwhile, Cr 3 C 2 In sample No. 101 without using a back or the like, many large WCs having a particle size of 1.0 µm or more exist, and the hardness is particularly low. Sample No. 102 in which Cr 3 C 2 was present in the cemented carbide was particularly low in toughness and strength. Sample Nos. 103 and 104 had many large WCs having a particle size of 1.0 µm or more. However, VC and Mo 2 C, which had higher hardness than WC, existed, and thus the hardness was high, while the toughness and strength were low. Sample No. 105 has too little Co, so that dissolution of Co in sintering Co and reprecipitation of WC are suppressed, and WC is fine, but the toughness and strength of the alloy are low. Sample No. 106 has too much Co, and the hardness is particularly low.
또한, 시료 No.2의 초경합금에 대해서, 실온(20℃)∼800℃까지의 온도역에 대해, 비커스 경도 Hv(GPa)를 측정하였다. 그 결과, 실온에서는 24.6 GPa이고, 600℃ 이상에서도 경도의 저하 정도가 적으며, 800℃에서도 15 GPa 정도를 갖고 있었다. 또한, 상기 600℃ 이상의 온도역에 노출된 초경합금의 표면을 관찰한 바, Co의 용출도 보이지 않고, 표면 성상이 우수했다. 이것으로부터, 시료 No.1∼5의 초경합금은, 고온역에서도, 고경도를 유지할 수 있는데다가 표면 성상이 우수하기 때문에, 고온역에서도 사용되고, 양호한 마무리 표면 품위가 요망되는 부재, 예컨대 유리렌즈용 금형의 구성 재료에 적합하게 이용할 수 있는 것으로 기대된다.Moreover, about the cemented carbide of sample No. 2, Vickers hardness Hv (GPa) was measured about the temperature range from room temperature (20 degreeC) to 800 degreeC. As a result, it was 24.6 GPa at room temperature, the degree of hardness fall was small at 600 degreeC or more, and it had about 15 GPa even at 800 degreeC. Moreover, when the surface of the cemented carbide exposed to the said temperature range of 600 degreeC or more was observed, Elution of Co was not seen but the surface property was excellent. As a result, the cemented carbides of Sample Nos. 1 to 5 can maintain high hardness even in a high temperature range and are excellent in surface properties, and therefore are also used in a high temperature range, and have a desired finish surface quality, for example, a mold for glass lenses. It is expected that it can be used suitably for the constituent material of.
[노즐의 수명][Nozzle Life]
제작한 노즐을 이용하여, 이하와 같이 하여 수명을 조사하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다. 지립(砥粒)에 #120의 가넷을 이용하여, 수압: 300 MPa로 철판을 절단한다. 일정 시간마다 노즐의 관통 구멍의 직경을 측정하고, 마모에 의한 상기 직경의 변화를 조사한다. 초기의 관통 구멍의 직경 φ0.5 ㎜에 대하여 0.1 ㎜ 증가할 때까지, 즉 관통 구멍의 직경이 0.6 ㎜가 될 때까지 철판을 절단하고, 직경(φ)이 0.6 ㎜가 된 시점의 시간을 수명으로서 평가하였다.Using the produced nozzle, life was investigated as follows. The results are shown in Table 2. Using a garnet of # 120 in the abrasive grains, the iron plate is cut at a water pressure of 300 MPa. The diameter of the through-hole of the nozzle is measured at regular intervals, and the change of the diameter due to abrasion is investigated. The steel sheet is cut until the diameter of the initial through hole increases by 0.1 mm, that is, until the diameter of the through hole reaches 0.6 mm, and the time at which the diameter φ reaches 0.6 mm is used. It was evaluated as.
표 2에 나타내는 바와 같이, 시료 No.1∼5는 모두, 시료 No.101∼106에 비교하여 수명이 매우 길다. 특히, Cr 탄화물이나 W2C가 검출되지 않은 시료 No.1∼3에서는, 매우 수명이 길다. 한편, 경도가 낮은 시료 No.101, 105, 106은 내마모성이 뒤떨어져 있었다. 금속탄화물이 존재한 시료 No.102∼104에서는, 수명 시험중에 이지러짐이 생겼다.As shown in Table 2, all of the samples No. 1 to 5 have a very long life compared to the samples No. 101 to 106. In particular, in samples Nos. 1 to 3 in which Cr carbide and W 2 C were not detected, the service life is very long. On the other hand, samples No. 101, 105, and 106 having low hardness were inferior in wear resistance. In samples Nos. 102 to 104 where metal carbides were present, distortion occurred during the life test.
또한, 전술한 실시형태는, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 적절하게 변경하는 것이 가능하며, 전술한 구성에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 초경합금의 조성이나, 원료 분말의 평균 입경 등을 적절하게 변경할 수 있다.In addition, embodiment mentioned above can be suitably changed without deviating from the summary of this invention, and is not limited to the structure mentioned above. For example, the composition of the cemented carbide, the average particle diameter of the raw material powder, and the like can be appropriately changed.
본 발명의 초경합금은, 내마모성이 우수한 것이 요망되는 각종 내마모 부품, 예컨대 고압 수류 가공용 노즐, 금형(펀치나 다이) 등의 구성 재료에 적합하게 이용할 수 있다. 또한, 본 발명의 초경합금은, 표면 성상이 우수하고, 고품위의 부재의 형성이 요망되는 카메라 등의 유리렌즈용 금형의 구성 재료에 적합하게 이용할 수 있다.The cemented carbide of the present invention can be suitably used for a variety of wear-resistant parts, such as nozzles for high-pressure water flow processing, molds (punches and dies), and the like that are excellent in wear resistance. In addition, the cemented carbide of the present invention can be suitably used for a constituent material of a mold for glass lenses such as a camera, which is excellent in surface properties and in which a high quality member is desired to be formed.
Claims (6)
상기 Co는 CoxWyCz(단, x, y, z > 0이고, x+y>z임)의 상태로 존재하고,
상기 W과 C의 이원 화합물 중, WC의 평균 입도가 0.2 ㎛ 이상 0.7 ㎛ 이하이며,
상기 WC의 입도의 표준 편차(σ)가 σ≤0.25인 것을 특징으로 하는 초경합금.It contains 0.2 mass% or more and 0.9 mass% or less of Co, Cr 0.2 mass% or more and 1.5 mass% or less, and remainder contains the binary compounds and impurities of W and C,
Co is present in the state of Co x W y C z (where x, y, z> 0, x + y> z),
Among the binary compounds of W and C, the average particle size of WC is 0.2 µm or more and 0.7 µm or less,
Cemented carbide, characterized in that the standard deviation (σ) of the particle size of the WC is σ≤0.25.
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CN113560582A (en) * | 2021-07-26 | 2021-10-29 | 河源帝诺新材料有限公司 | Tungsten carbide hard alloy grinding bead and titration forming preparation method thereof |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004076049A (en) | 2002-08-13 | 2004-03-11 | Hitachi Tool Engineering Ltd | Hard metal of ultra-fine particles |
JP2006037160A (en) | 2004-07-27 | 2006-02-09 | Tungaloy Corp | Sintered compact |
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Family Cites Families (4)
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---|---|---|---|---|
JP4480912B2 (en) * | 2001-03-15 | 2010-06-16 | 住友電工ハードメタル株式会社 | Cutting blade for semiconductor product processing and manufacturing method thereof |
US6843824B2 (en) * | 2001-11-06 | 2005-01-18 | Cerbide | Method of making a ceramic body of densified tungsten carbide |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004076049A (en) | 2002-08-13 | 2004-03-11 | Hitachi Tool Engineering Ltd | Hard metal of ultra-fine particles |
JP2006037160A (en) | 2004-07-27 | 2006-02-09 | Tungaloy Corp | Sintered compact |
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