KR20100134781A

KR20100134781A - 초경합금

Info

Publication number: KR20100134781A
Application number: KR1020107026230A
Authority: KR
Inventors: 가츠야 우치노; 에이지 야마모토
Original assignee: 스미또모 덴꼬오 하드메탈 가부시끼가이샤
Priority date: 2009-04-14
Filing date: 2010-04-07
Publication date: 2010-12-23
Also published as: WO2010119795A1; KR101245499B1; JP5309394B2; JP2010248560A; CN102057069B; TW201042055A; TWI506144B; CN102057069A

Abstract

본 발명은 고경도이고 강도 및 인성도 우수한 초경합금을 제공한다. 이 초경합금은, 경질상이 주로 WC의 입자로 구성되고, 결합상이 주로 Co_xW_yC_z로 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.

Description

초경합금{CEMENTED CARBIDE}

본 발명은, 초경합금에 관한 것이다. 특히, 고경도이면서, 인성 및 강도가 우수한 초경합금에 관한 것이다.

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).

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.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 평성05-230588호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 평성09-025535호 공보 특허문헌 3: 일본 특허 공개 평성04-348873호 공보

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.

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.

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.

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.

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.

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.

그래서, 본 발명의 목적은 고경도, 고인성 및 고강도를 밸런스 좋게 구비하는 초경합금을 제공하는 것에 있다.

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.

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, Co_xW_yC_z의 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.

본 발명의 초경합금은, 금속 Co에 비해 고경도인 Co 화합물(Co_xW_yC_z)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 Co_xW_yC_z)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 Co_xW_yC_z)이 존재함으로써, 결합상의 두께도 균일하기 때문에, 본 발명의 초경합금은, 편마모나 결손이 생기기 어렵고, 내마모성이나 내결손성이 우수하다.

전술한 바와 같이 본 발명의 초경합금은 고경도, 고인성 및 고강도를 밸런스 좋게 구비하고, 내마모성 및 내결손성 모두가 우수하다. 또한, 저Co 조성이며, Co가 Co_xW_yC_z의 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 Co_xW_yC_z)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.

<초경합금>

《조성》

본 발명의 초경합금은, 경질상(硬質相)이 주로 WC의 입자로 구성된다. 또한, 결합상이 주로 Co 화합물(Co_xW_yC_z)로 구성되는 WC- Co_xW_yC_z계 초경합금이다. 그리고 Co_xW_yC_z 및 후술하는 Cr을 제외하는 잔부가 W과 C의 이원화합물과 불가피 불순물에 의해 구성된다. 또한, 후술하는 V을 포함하는 경우는, Co_xW_yC_z, Cr 및 V을 제외하는 잔부가 W과 C의 이원화합물과 불가피 불순물에 의해 구성된다. W과 C의 이원화합물로는 WC, W₂C를 들 수 있다.

[Co]

본 발명의 초경합금중에서의 Co는, Co_xW_yC_z와 같은 Co와 W의 화합물의 상태로 존재한다. 후술하는 실시예에 있어서 본 발명의 초경합금을 X선 회절에 의해 분석한 결과, Co를 포함하는 성분의 피크파형은, Co_xW_yC_z의 피크파형을 얻을 수 있고, 금속 Co의 피크파형은 검출 한계에 의해 얻어지지 않았다. 또한, Co_xW_yC_z중에 Cr이나 V이 고용(固溶)되어 있는 경우, Co_xW_yC_z의 피크파형으로부터 피크 위치가 약간 벗어난 피크파형이 얻어진다고 고려된다. 따라서, 초경합금을 X선 회절에 의해 분석한 경우에, Cr이나 V을 고용하는 것에 의해 Co_xW_yC_z의 피크파형이 약간 벗어난 경우라도, 금속 Co의 피크파형이 얻어지지 않는 초경합금은, 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석한다. 후술하는 제조방법에 의하면, 초경합금중 Co의 실질적으로 전부가 Co_xW_yC_z로서 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.

본 발명의 초경합금은, 상기 초경합금에 대하여 Co를 0.2 질량% 이상 함유함으로써 Co_xW_yC_z을 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, Co_xW_yC_z에 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-Co_xW_yC_z계 초경합금으로 만들 수 있다. 또한, 본 발명의 초경합금은, 미세한 조직을 갖기 때문에 표면 성상이 우수하다. 특히 Co의 성분을 줄이고 그 존재 상태를 Co_xW_yC_z로 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.

[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.

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 Co_xW_yC_z의 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.

상기 Cr이나 상기 V은, 실질적으로 모두가 Co_xW_yC_z중이나 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, Co_xW_yC_z중이나 WC중에 고용되어 있는 것으로 고려된다. 따라서, 초경합금을 X선 회절에 의해 분석한 경우에 순수한 Co_xW_yC_z의 피크파형으로부터 벗어난 피크파형을 갖는 초경합금은, 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석한다. 후술하는 제조방법에 의하면, 초경합금중의 Cr이나 V의 실질적으로 전부가 Co_xW_yC_z중이나 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.

[W과 C의 이원화합물]

본 발명의 초경합금은 Co_xW_yC_z, 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.

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.

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.

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.

[특성]

본 발명의 초경합금은 고경도, 고인성 및 고강도이다. 구체적으로는, HRA 경도가 94 이상 96 이하, 파괴 인성이 4 MPa·m^1/2 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·m^1/2이상 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.

<제조방법>

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.

[원료 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.

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.

[원료 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.

[원료 카본]

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 Co_xW_yC_z로 할 수 있는데다가, 얻어진 초경합금중의 탄소는 WC, Co_xW_yC_z로서 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.

[혼합·분쇄]

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.

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 Co_xW_yC_z가 충분히 덮을 수 있기 때문에, 소결 온도를 상기와 같이 비교적 낮게 할 수 있다. 소결 온도가 낮아, WC(W₂C)의 입성장을 억제할 수 있다.

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.

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 Co_xW_yC_z로서 존재시킬 수 있다.

본 발명의 초경합금은, 고경도, 고인성 및 고강도를 밸런스 좋게 구비하기 때문에, 우수한 내마모성 및 우수한 내결손성이 양립할 수 있다.

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.

(시험예)

여러 원료 분말을 준비하여 초경합금을 제작하고, 얻어진 초경합금의 조성, 조직, 기계적 특성을 조사하였다. 또한, 이 초경합금으로부터 고압 수류 가공용 노즐을 제작하여, 노즐의 수명을 조사하였다.

[시료 No.1∼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.

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.

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.

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.

[시료 No.101∼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.

[조성 및 조직]

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 Co_xW_yC_z의 피크파형만이 얻어지고, Cr 탄화물, V 탄화물의 피크파형이 검출 한계에 의해 얻어지지 않는 경우, Cr, V은 WC, W₂C, Co_xW_yC_z중에 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, Co_xW_yC_z의 피크파형(Cr 등의 고용에 의해 순수한 Co_xW_yC_z의 피크파형으로부터 약간 벗어난 피크파형인 경우를 포함함)이 얻어지고, 금속 Co의 피크파형이 검출 한계에 의해 얻어지지 않는 경우, Co는 Co_xW_yC_z로서 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.

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 Cr₃C₂분말 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 Co_xW_yC_z중이나 WC중에 고용되어 있는 것으로 고려된다. 시료 No.1∼5에서 Co_xW_yC_z의 x, y, z의 값은 초경합금중의 탄소의 함유량이 달라서 변화하였다.

또한, 시료 No.1∼5는 모두, 금속 Co가 X선 회절에 의해 검출되지 않았기 때문에, 시료 No.1∼5의 초경합금중 Co 성분은, Co_xW_yC_z의 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.

[WC의 입도]

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(S_f)에 대한 면적 비율 R(%)=(S1.0 WC/S_f)×100을 구하며, 이 비율(R)을 초경합금에서의 WC의 면적 비율(R)로 한다.

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 Co_xW_yC_z이며, 도 3에서 검은 덩어리는 금속 Co이다.

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 Co_xW_yC_z가 균일하게 분산되어 있는 것을 알 수 있다.

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.

또한, 시료 No.105의 조직 관찰을 행한 바, 구멍(포어)이 많이 존재했다.

[기계적 특성]

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.

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·m^1/2이상으로 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.

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.

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.

[노즐의 수명]

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.

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.

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.

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.

Claims

Co를 0.2 질량% 이상 0.9 질량% 이하, Cr을 0.2 질량% 이상 1.5 질량% 이하 함유하고, 잔부가 W과 C의 이원 화합물 및 불순물을 포함하며,
상기 Co는 Co_xW_yC_z의 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.
제1항에 있어서, 입도가 1.0 ㎛ 이상인 WC의 면적 비율이 상기 초경합금에 대하여 5% 이하인 것을 특징으로 하는 초경합금.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 W과 C의 이원 화합물은, 주로 WC이고,
W₂C를 포함하는 경우, 체적 비율로, W₂C/(WC+W₂C)≤0.005 이하인 것을 특징으로 하는 초경합금.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 초경합금의 HRA 경도가 94 이상 96 이하, 파괴 인성(KIC)이 4 MPa·m^1/2이상, 항절력이 1 GPa 이상인 것을 특징으로 하는 초경합금.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 0.2 질량% 이하의 V을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 초경합금.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, Cr 탄화물 및 V 탄화물이, X선 회절에 의해 검출되지 않는 것을 특징으로 하는 초경합금.