KR830000997B1 - Method for producing the sintered hard metal - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 절삭시험에 사용한 4홈재의 단면도.1 is a cross-sectional view of the four grooves used in the cutting test.
WC를 주성분으로 하고 원소주 기율표 IVa, Va및 VIa족금속의 1종 또는 2종 이상의 탄화물 또는 탄질화물을 철족금속의 1종 또는 2종 이상으로 결합한, 소위 초경합금부재는 이미 일반에 실용화되어 있다. 또 상기 초경합금 부재의 표면에 보다 내마모성이 있는 박층(薄層), 예를들면 Tic, TiCN, TiN, Al2O3등의 박층을 1층 또는 2층 이상을 피복한 피복초경합금 부재가 발명되어 있으며, 이 피복초경합금 부재는 모재의 강인성과 표면의 내마모성을 겸비한 우수한 절삭공구로서 널리 주목되어 있다. 또한 최근업계에서는 이 피복초경합금 부재보다 일층 우수한 재료를 제공하는 노력이 행하여 지고 있다.The so-called cemented carbide members, which contain WC as the main component and combine one or two or more carbides or carbonitrides of Group IV a , V a and VI a group metals with one or two or more of iron group metals, are already in general use. It is put to practical use. In a thin layer that is more abrasion resistance to the surface of said cemented carbide member (薄層), for example, T ic, T i CN, T i N, Al 2 O 3 , such as a thin layer covering the first layer or of two or more layers of the coated cemented carbide The member is invented, and this coated cemented carbide member is widely regarded as an excellent cutting tool having both the toughness of the base material and the wear resistance of the surface. In recent years, efforts have been made to provide materials that are superior to the coated cemented carbide members.
그 하나로서, 초경합금 모재의 표면에서 10-200μ의 표면층의 경도를 비커스(Vickers)경도로 타부분보다 2-20% 낮게한 피복초경합금 부재가 발명되어 있다(일본국 특개소 52-110209).As one of them, a coated cemented carbide member in which the hardness of the surface layer of 10 to 200 mu in the surface of the cemented carbide base material is 2-20% lower than that of other parts by Vickers hardness is invented (Japanese Patent Laid-Open No. 52-110209).
이 발명에 있어, 상기 부재를 제조하는 방법으로서In this invention, as a method of manufacturing the said member
(1) 모재의 조성 및, 성질에 대하여, 그 경도를 비커스 경도로 2-20% 저하시키도록 조절한 조성의 슬라리를 준비하고, 이어 상기 슬라리를 형성한 압분기체(壓粉基體)의 표면에 층 두께가 10-100μ가 되도록 아주작은 액적(液滴)의 상태로 N2가스중에서 고르게 분무하여 부착하고, 감압하여서 건조한 후, 소결하므로 서 성형한다.(1) A slurry of a composition in which the hardness was reduced to 2-20% by the Vickers hardness with respect to the composition and properties of the base material was prepared, and then the The surface is sprayed evenly in N 2 gas in the form of droplets so as to have a layer thickness of 10-100 μm, dried under reduced pressure, and then molded by sintering.
(2) 프레스 가공으로, 모재의 표면층으로서 바람직한 조성의 박층을 압분 기체로 성형하고, 통상의 분말 야금법에 의하여 소결하여 성형한다는 2방법이 표시되어 있다.(2) By press working, two methods are shown in which a thin layer having a composition preferable as a surface layer of the base material is molded from a compressed gas, and sintered and molded by a normal powder metallurgy method.
그러나 상기 2방법은 모두 제조비용이 많이들고 공업성의 면에서도 현실적이라고 할 수 없다.However, both methods are expensive to manufacture and cannot be said to be realistic in terms of industrial performance.
본 발명은 상기 문제점을 해결함과 동시에 보다 우수한 절삭공구를 제공하려는 것이며, 특히 초경합금 모재의 조성과 그 소결현상에 대하여 상세하게 검토를 하였다.The present invention is to solve the above problems and at the same time provide a better cutting tool, in particular, the composition of the cemented carbide base material and its sintering phenomenon have been examined in detail.
본원 발명자는 이전에 B-1형 결정구조를 가지는 경질상을 함유한 초경합금의 B-1형 경질상의 안정성과 소결분위기에 대하여 검토하였다.The inventors of the present invention previously examined the stability and sintering environment of the B-1 hard phase of a cemented carbide containing a hard phase having a B-1 crystal structure.
이 검토에 있어 본원 발명자는 경질상의 안정성을 생각하는 지표로서 외각전자수(Valane Electon Con Centration이하 VEC라고 기재한다)를 사용하는 것이 적당하다는 것을 발견하였는데 B-1형 경질상은 VECD일 때 불안정하나, VEDD일 때는 안정하다는 것을 발견하였다(D는 나중에 정의된다). 그리고 VECD일때 불안정하게 된 탄질화물(炭窒化物)결정에 W이 함유되었을 경우에는 WC이 석출한다는 것을 발견하였다.In this study, the inventors found that it is appropriate to use the outer electron number (hereinafter referred to as VEC) as an index for considering the stability of the hard phase. Unstable at D, but VED When D was found to be stable (D is defined later). And VEC It was found that WC precipitates when W is contained in a carbonitride crystal that becomes unstable at D.
또한 주지된 바와같이 B-1형 경질상의 분자식을 (MA, M'B, M"C)(CU, NV)로 하고, (M은 Ti, Zr, Hf같은 IVa족 금속의 1종 또는 2종 이상, M'는 V, Nb, Ta같은 Va족 금속의 1종 또는 2종 이상 M"는 Cr, Mo, W같은 Wla족 금속의 1종 또는 2종 이상, C는 탄소, N은 질소, X는 금속 구성원소에 대한 비금속 구성원소의 비를 나타낸다),Also, as is well known, the molecular formula of the B-1 hard phase is (M A , M ' B , M " C ) (C U , N V ), and (M is a group IV a such as T i , Z r , H f ). One or two or more kinds of metals, M 'is one or two or more kinds of Group V a metals such as V, N b , T a or M''is one or two of Group Wl a metals such as Cr, M o or W Species, at least C represents carbon, N represents nitrogen, X represents the ratio of the nonmetallic element to the metal element),
A+B+C=1,A + B + C = 1,
U+V=1로 했을 때, VEC는When U + V = 1, VEC
VEC=4A+5B+6C+4×U+5×VVEC = 4A + 5B + 6C + 4 × U + 5 × V
가 된다. 또 D는 소결분위기중의 질소분압의 함수이며, 대략소결분위기의 질소분압이 작을수록 크게된다.Becomes D is a function of nitrogen partial pressure in the sintering atmosphere, and becomes larger as the nitrogen partial pressure in the sintering atmosphere becomes smaller.
그러나 상기한 바에 따라, 각 가지의 조건으로 합금을 제작한 결과, 소결합금중의 WC사응량이 일정이상, 실용상은 50중량 % 이상의 합금에서는 소결분위기가 높은 진공(즉 D가 크다) 일때는, 소결합급의 표면층에는 B-1형 경질상이 풍부하게되는 현상을 발견하였다.As described above, however, as a result of producing the alloy under various conditions, the alloy has a high sintering atmosphere (that is, a large D) in the alloy having a certain amount of WC equivalent in a small amount of alloy and above 50% by weight in practical use. The surface layer of the binding grade was found to be rich in type B-1 hard phase.
이 현상이 생기는 이유는 다음과 같은 이유에 의한 것으로 추정된다. 즉 상기 소결합금중에는 WC상응량이 충분히 함유되어 있기때문에 B-1형 고용체가 (MA, M'B, MC")(CU, NV)―(MA',MB'M"C)(CU', NV')+(C'-c)단 CC'인 반응으로 WC이 석출되어도, 소결합금 총체로서는, 원래 WC상용량이 충분히 있기때문에, 다소 WC이 석출하여도 조직, 성능상 큰 영향은 없다.The reason for this phenomenon is assumed to be due to the following reasons. That is, since the small amount of WC equivalent is sufficiently contained in the small binder, the B-1 solid solution is (M A , M ' B , M C ") (C U , N V )-(M A ', M B 'M" C ) (C U ', N V ') + (C'-c) Even if WC is precipitated by the reaction of C ', since the total amount of the WC phase capacity is large enough as the small-bonded alloy total body, even if WC is precipitated somewhat, there is no significant effect on the structure and performance.
한편, 소결시, 소결합금 표면층의 B-1형 경질상은 소결분위기와 평형상태에 있기 때문에 소결분위기가 높은 진공 일때에는 탈질현상이 일어난다. 그리고 소결합금 중에는 WC상응량이 충분히 있기 때문에 즉 탄소 포텐샬이 충분하게 큰 상태에 있기 때문에 탈질된 양만틈 침탄현상이 진전되어, 소결합금 표면층의 B-1형 경질상중의 탄소량이 증가한다. 또 소결분위기가 분위기 일때에는 반대로 표면층의 B-1형경질상중의 탄소량은 감소한다.On the other hand, during sintering, since the B-1 type hard phase of the small alloy surface layer is in equilibrium with the sintering atmosphere, denitrification occurs when the sintering atmosphere is in a high vacuum. Since there is sufficient WC equivalent in the small binder, that is, the carbon potential is in a sufficiently large state, the carburizing phenomenon of denitrified amount advances, and the amount of carbon in the B-1 type hard phase of the surface layer of the small alloy increases. When the sintering atmosphere is in the atmosphere, on the contrary, the amount of carbon in the B-1 hard phase of the surface layer decreases.
이 탄소량의 증감은 소결시 발생하는 액상의 유성(濡性)에 큰 영향을 준다. 즉 B-1형 경질상중의 탄소량과 소결시 발생하는 액상의 유성가는 상관관계가 있고, 탄소함유량이 많을수록, 유성이 나빠진다는 관계가 있다. 따라서 소결분위기가 고진공일 경우에는 B-1형 경질상은 액상에 젖지 않기 때문에 합금내부에 밀려 흘러 버리고, 표면층에는 B-1형 경질상이 빈화(貧化)한다. 반대로 소결분위기가 N2분위기일 경우에는, 유성이 좋기 때문에 표면층에는 B-1형 경질상이 부화(富化)한다.This increase or decrease in the amount of carbon has a great influence on the oiliness of the liquid phase generated during sintering. That is, there is a correlation between the amount of carbon in the B-1 hard phase and the oil value of the liquid phase generated during sintering, and the higher the carbon content, the worse the oiliness. Therefore, when the sintering atmosphere is high vacuum, the B-1 type hard phase does not get wet in the liquid phase, so it is pushed into the alloy, and the B-1 type hard phase becomes poor in the surface layer. On the contrary, when the sintering atmosphere is in an N 2 atmosphere, since the oily property is good, the B-1 type hard phase is enriched in the surface layer.
이상과같은 이유로서, 소결분위기가 고진공일 때에는 표면층에 B-1형 경질상이 변화하며, N2분위기때에는 부화하는 것으로 생각된다.For the reason mentioned above, when the sintering atmosphere is high vacuum, the B-1 type hard phase changes in the surface layer, and it is considered to hatch in the N 2 atmosphere.
발명자들은 상기한 바에 따라, 종래의 초경합금에 비하여, 극히 우수한 초경합금을 제조할 수 있는 제법을 발명하였다.As described above, the inventors have invented a method for producing a cemented carbide that is extremely superior to conventional cemented carbides.
즉 분자식이 (MA, M'B, MC")(CU, NV)×로 표시되고, 구성원소의 일부로서 W를 함유한 B-1형 결정구조를 가지는 상과, 초경합금 총량의 50%중량 이상의 WC상을, 경질상으로서 가지며, 철족 금속을 결합금속으로 가지며, 또한 일정의 표면층은 B-1형 결정구조를 가지는 상의 비율이, 타부분보다 적은 것을 특징으로하는 초경합금의 제조법이다.That is, the molecular formula is represented by (M A , M ' B , M C ") (C U , N V ) x, and has a B-1 type crystal structure containing W as part of the element and the total amount of cemented carbide. A cemented carbide alloy comprising at least 50% by weight of a WC phase as a hard phase, having an iron group metal as a binding metal, and a constant surface layer having a proportion of a phase having a B-1 type crystal structure less than the other parts. .
본 발명에 있어 WC상응량은 초경합금 총량의 50 중량 % 이상이어야 할 필요가 있고, 50 중량 % 미만인 경우에는 B-1형 경질상의 분해에 의한 석출 WC량의 영향이 크게되어, 본 발명의 효과가 나타나지 않는다.In the present invention, the WC equivalent amount needs to be 50% by weight or more of the total amount of cemented carbide, and when the amount is less than 50% by weight, the influence of the amount of precipitated WC due to decomposition of the B-1 type hard phase is increased, and the effect of the present invention is increased. Does not appear
또 일본국 특개소 52-110209에 제안된 발명과 같이, 소정폭의 표면층을 타부분보다 일정의 경도를 낮은 초경합금에 있어, 인성, 내마모성, 내열성을 향상시키기 위한 실험의 결과, 5-200μ의 의초경합금 표면층에 B-1형 경질상이 타부분보다 적으면 좋다는 것이 판면되었다. 그리고, 이것을 달성하기 위하여는 VEC가 10.0VEC8.4이며 소결분위기가 온도 1300℃-1500℃, 진공도 1torr 이하의 조건으로할 필요가 있음을 알았다.In addition, as invented in Japanese Patent Application Laid-Open No. 52-110209, as a result of an experiment for improving toughness, abrasion resistance, and heat resistance in a cemented carbide having a predetermined width of a surface layer having a predetermined hardness lower than that of other parts, a difference of It was found that the cemented carbide surface layer should have less B-1 type hard phase than the other parts. And, to achieve this, VEC is 10.0 VEC 8.4 and the sintering atmosphere was found to be required to be at a temperature of 1300 ° C-1500 ° C and a vacuum of 1torr or less.
상기 한정은 VEC가 10.0이상이면 B-1형 경질상의 소멸폭이 200μ을 넘어, VEC가 8.4미만이 되면 5μ미만이 되는데 의존한다.The above limitation depends on the extinction width of the B-1 type hard phase exceeding 200 mu when the VEC is 10.0 or more and less than 5 mu when the VEC is less than 8.4.
다시금 VEC의 값의 제한(8.44A+5B+6C+(4U+5V)×10.0)에 대하여 상세하게 설명한다.Again, limiting the value of VEC (8.4) 4A + 5B + 6C + (4U + 5V) × 10.0) is demonstrated in detail.
B-1형 경질상의 구성성분에 대해도는, 상기 범위내에서 자유이나, 분자식(MA, M'B, MC")(CU, NV)×로 표시되는 B-1형 경질상에 대해서는 0.10.9, 0.01B0.5, 0.1C0.9,0.01∨0.5, 0.60×1.0인 것이 바람직하다.The constituents of the B-1 hard phase are free within the above ranges, but the B-1 hard phase represented by the molecular formula (M A , M ' B , M C ") (C U , N V ) × About 0.1 0.9, 0.01 B 0.5, 0.1 C 0.9, 0.01 ∨ 0.5, 0.60 × It is preferable that it is 1.0.
VEC는 IVa족 금속으로 4, Va족 금속으로 5, VIa족 금속으로 9, 탄소로 4, 질소로 5이다. 먼저 이 경질상의 비금속 구성원소에 대하여, 질소는 탄소에 비하여 VEC가 크기 때문에, VEC를 일정치 이상으로 안정하게 보존하기가 유효하고, 또한 본 발명은 B-1형 경질상과 소결분위기에 탈질 및 질화현상을 이용한 것이므로 질소는 필요불 가결하며, 탈질 및 질화현상의 효과를 증진시키기 위해서는 V가 0.01 이상이여야 한다. 한편, V가 0.5를 넘으면, 합금의 소결성이 악화되기 때문에 0.5 이하인 것이 바람직하다. 또 X가 0.6미만이 되면 A-1형 경질상의 조성이 화학량론적 조성에서의 차이가 지나치게 커서 강도가 저하하여 바람직하지 못하다. 또 X의 값이 너무작으면, VEC의 값이 작아지므로 이것도 또한 적당하지 않다. 다음에 그 경질상의 금속구성원소에 대하여 Vla족 금속은 VEC가 6으로 크고, 또 IVa족 원소는, 그 경질상의 강도를 높이므로 바람직하고, 0.1C0.9인 것이 바람직하다. 0.1 미만에서는 효과가 빈약하고, 0.9 이상이면, 그 경질상의 소멸폭이 200μ를 넘어 바람직하지 못하다. 또한 Vla족 원소가운데서도, 특히 W는 그 경질상의 소결성 향상에 현저한 효과가 있어 바람직하나 W의 량은 원자비로 0.1-0.5인 것이 바람직하다. 이것은 0.1 미만에서는 강도가 저하하고 0.5를 넘으면 효과가 포화하기 때문이다.VEC is Group IV a metal 4, Group V a metal 5, Group VI a metal 9, carbon 4 and nitrogen 5. First, with respect to this hard-phase nonmetallic element, nitrogen has a larger VEC than carbon, and thus, it is effective to stably store VEC above a certain value, and the present invention also denitrates the B-1 type hard phase and the sintering atmosphere. Nitrogen is indispensable because it uses nitriding phenomena, and V should be 0.01 or more to enhance the effect of denitrification and nitriding. On the other hand, when V exceeds 0.5, since the sinterability of an alloy deteriorates, it is preferable that it is 0.5 or less. In addition, when X is less than 0.6, the composition of the A-1 type hard phase is so large that the difference in stoichiometric composition is so large that the strength is lowered, which is not preferable. If the value of X is too small, the value of VEC becomes small, which is also not suitable. Subsequently, the Vla group metal has a VEC of 6 with respect to the hard metal component, and the Group IV a element is preferable because it increases the strength of the hard phase. C It is preferable that it is 0.9. If it is less than 0.1, the effect is poor, and if it is 0.9 or more, the hard phase extinction width exceeds 200 micrometers, and it is unpreferable. Also in the group Vl a element, W is particularly effective in improving the sinterability of the hard phase, but the amount of W is preferably 0.1-0.5 in atomic ratio. This is because the strength decreases below 0.1 and the effect saturates above 0.5.
다음에 Va족 금속에 대하여는, 그 경질상의 내열성을 향상시켜서 바람직하고, 0.01B0.5인 것이 바람직하다. 0.01미만이면 효과가 빈약하고, 0.5이상에서는 효과가 포화하기 때문이다. 또 Va족 금속은 본 발명에서 꼭 필요한 것은 아니지만 효과를 보다 높이는 역할을 수행하고 있음은 말할것도 없다. IVa족 금속은 특히 Ti에 관하여는 VEC가 4로 작지만, 그 경질상의 경도를 높이는데 필요하고, 0.1A0.9인 것이 바람직하다. 0.1미만에서는 그 경질상을 포함하는 초경합급의 내마모성이 양호하지 못하고 0.9 이상이면 그 경질상의 소멸폭이 5μ미만이 되어버려 바람직하지 못하다.Next, with respect to a V-group metal, increase the heat resistance on the light by preferred, and 0.01 B It is preferable that it is 0.5. This is because the effect is poor at less than 0.01, and the effect is saturated at 0.5 or more. In addition, group V a metal is not necessary in the present invention, it goes without saying that it plays a role of enhancing the effect. Group IV a metals have a small VEC of 4, especially with respect to T i , but are required to increase their hardness in 0.1, A It is preferable that it is 0.9. If it is less than 0.1, the wear resistance of the cemented carbide containing the hard phase is not good, and if it is 0.9 or more, the extinction width of the hard phase is less than 5 µ, which is not preferable.
본 발명에 의한 초경합금은 인성, 내마모성 절삭공구에 요구되는 일반적 제성질을 가지고 있으나, 또한 다음과 같은 성질도 구비하고 있다.The cemented carbide according to the present invention has general general properties required for toughness and wear resistant cutting tools, but also has the following properties.
즉 강성(剛性)이 강하고, 열균열에 대하여 강한 성질을 가지고 있다. 초경합금에 있어 B-1형 경질상의 비율이 커지면 열전도율 및 탄성율이 작아진다.In other words, the rigidity is strong and has a strong property against thermal cracking. In the cemented carbide, the larger the B-1 type hard phase, the smaller the thermal conductivity and elastic modulus.
본 발명에 의한 초경합금은 표면층의 B-1형 경질상의 비율이 작아지기 때문에 표면층의 열전도율이나 탄성율이 동시에 커진다.In the cemented carbide according to the present invention, the ratio of the B-1 type hard phase in the surface layer decreases, so that the thermal conductivity and elastic modulus of the surface layer increase simultaneously.
그리고, 표면층의 열전도율이 크기 때문에, 예를들면 밀링과 같이 아주 격한 열응력층 공구표면에 발생하여도 열구배가 완화되고, 발생하는 열응력이 작아져, 열응력에 의한 결손이 현저하게 감소한다. 또 탄성율이 크기 때문에, 초경합금 전체의 강성이 좋아진다. 특히 W이 고가인 근래에는 본 발명과 같이 염가이며, 강성이 좋은 절삭공구가 공업성에 적합하다. 또 WC상의 비중이 15.6로 큰점에서 생각할때, 본 발명에 의한 초경합금은 강성면에서는 충분히 큰 것이며 또한 총체로서는 WC상이 적기 때문에 비중이 작아져, 기계설계상 바람직하다.In addition, since the thermal conductivity of the surface layer is large, thermal gradients are alleviated even when generated on a very intense thermal stress layer tool surface such as milling, and the thermal stress generated is small, and defects due to thermal stress are significantly reduced. In addition, since the elastic modulus is large, the rigidity of the whole cemented carbide is improved. In particular, in recent years when W is expensive, a cutting tool which is inexpensive and has good rigidity is suitable for industrial use as in the present invention. In view of the fact that the specific gravity of the WC phase is large at 15.6, the cemented carbide according to the present invention is sufficiently large in terms of rigidity, and since the WC phase is small as a whole, the specific gravity is small, which is preferable in mechanical design.
다시 본 발명에 의한 초경합금은 표면층의 인성이 우수하기 때문에, 소위 치핑(Chipping) 현상이 감소된다.The cemented carbide according to the present invention again has excellent toughness of the surface layer, so that the so-called chipping phenomenon is reduced.
본 발명에 의한 초경합금은 그대로 절삭공구로서 사용하여도 좋으나, 소위 피복 초경합금의 모재로서 사용하면 피복층과의 상승효과에 의하여 더한층 절삭공구를 얻을 수 있다.The cemented carbide according to the present invention may be used as a cutting tool as it is, but when used as a base material of the so-called coated cemented carbide, a further cutting tool can be obtained by synergy with the coating layer.
즉 상기 초경합금 표면에 원소주기율표 lVa족, Va족, Vla족의 금속의 탄화물, 질화물 및 산화물과 Al의 산화물로 되는 그룹에서 선택한 1종 또는 2종 이상을 1층 혹은 그 이상 피복하여 사용하면 보다 우수한 절삭공구로서 사용된다.That is, one or two or more selected from the group consisting of carbides, nitrides and oxides of metals of the Periodic Tables lV a , V a and Vl a of the Periodic Table of the Carbide are coated with one or more layers. The lower surface is used as a better cutting tool.
본 발명에 의한 극히 용이한 방법에 의하여 인성, 내마모성, 내열성, 기타 절삭공구로서 필요로하는 저성질에 대하여 종래의 초경합금에 비하여 극히 우수하며, 또한 염가인 초경합금을 제공하는 것이 가능하게 되었다.By the extremely easy method according to the present invention, it is possible to provide a cemented carbide, which is extremely excellent and inexpensive compared to the conventional cemented carbide, with respect to toughness, abrasion resistance, heat resistance, and other properties required as cutting tools.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[실시예 1]Example 1
TiN 9.6 중량 %, TiC 14.1 중량 %, WC 76.3 중량 %를 혼합하고 1,800℃로 1시간 열간 압축을 한 후, 분쇄하여 복합탄질화물을 만들었다.9.6 weight% of T i N, 14.1 weight% of T i C, and 76.3 weight% of WC were mixed and hot-pressed at 1,800 ° C. for 1 hour, and then pulverized to form a composite carbonitride.
분석결과 복합탄질화물의 조성은(Ti 0.75 W 0.25)(C 0.68 N 0.32)이며, x선회절의 결과로는 B-1형의 결정구조를 가지고 있는 것을 알았다.The results showed that the composite carbonitrides had a composition of (Ti 0.75 W 0.25) (C 0.68 N 0.32), and the X-ray diffraction showed a B-1 type crystal structure.
상기 복합탄질화물을 4.0 중량 %, WC 85.5 중량 %, Ta 0.75 Nb 0.25 C를 5.0 중량 %, Co를 5.5 중량 %계취하고, 아세톤을 가하여 초경금속밀을 사용하여 스텐레스 제블밀에 의하여 습식혼합하였다. 이혼합분말에 대하여 캄퍼(compher)를 3중량% 가하고 2ton/㎠로 프레스 가공하였다. (형번 SNV 432)이 프레스 가공한 것을 1,450℃로서 10-3torr하에서 소결하였다.4.0 wt% of the composite carbonitride, 85.5 wt% of WC, 5.0 wt% of Ta 0.75 Nb 0.25 C, and 5.5 wt% of Co were added thereto, and acetone was added thereto, followed by wet mixing with a stainless zebble mill using a cemented carbide mill. 3 weight% of camphor was added to the di-mixed powder, and pressed at 2 ton /
얻어진 합금을 현미경으로 조사한 결과 표면에서 10μ까지는 완전히 B-1형 경질상이 소멸되어 있었다.The obtained alloy was examined under a microscope. As a result, the B-1 hard phase completely disappeared from the surface to 10 mu.
이 합금에 공지의 화학중착법으로 TiC를 6μ피복한 것을 A라고 한다. 비교하기 위하여 상술의 프레스 가공한 것을 N2분압 10torr의 분위기로서 소결한 후 상기와 같이 TiC를 6μ피복한 것을 B라고 한다.A chakbeop of known chemistry for this alloy is referred to as the A coated with T i C 6μ. For comparison, the above-mentioned press work was sintered in an atmosphere of N 2 partial pressure 10torr, and then 6B coated with T i C as described above is referred to as B.
본 발명의 합금과 W, Ti, Ta, Nb, Co의 조성비는 같으나, 출발원료로서 사용한 B-1형 경질상의 함유질소량이 원자비로서 0.01이하의 것을 같은 공정으로 혼합, 프레스 가공하고, 소결한 것을 C라고 한다.The alloy of the present invention and the composition ratio of W, T i , T a , Nb, Co are the same, but the content of nitrogen in the B-1 type hard phase used as starting materials is mixed and pressed in the same process with an atomic ratio of 0.01 or less, Sintered thing is called C.
(A,B,C는 어느 것이나 형번은 SNU 432형)이 3자로서 이하의 조건으로 절삭시험을 하였다.(A, B, and C are all SNU 432 types) and the cutting test was performed under the following conditions.
각 칩 100칼날 절삭시험을 한 결과 A는 파손을 0%, B는 83%, C는 45%로 본 발명품은 내마모성을 손상하지 않고 인성이 상승된다는 것을 알았다.As a result of 100-blade cutting test for each chip, A showed 0% breakage, 83% for B, and 45% for C, indicating that the present invention had increased toughness without compromising wear resistance.
[실시예 2]Example 2
실시예 1과 같은 방법으로(Ti 0.75 W 0.25)(C 0.68 N 0.32)를 만들었다. 이 복탄질화물 6.3 중량 %, WC 75.7 중량 %, Ta0.75 Nb0.25 C 7.5 중량 %, Co10.5중량 %를 계취하고, 실시예 1과 같은 공정으로 프레스 가공체를 작성하고 1,380℃, 10-3torr하에서 소결하였다. 이칩(형번 sup422)에, 실시예 1과 같은 공정으로 TiC를 6μ피복하였다.In the same manner as in Example 1 (Ti 0.75 W 0.25) (C 0.68 N 0.32) was made. This complex carbonitride was 6.3% by weight, WC 75.7% by weight, T a 0.75 N b 0.25 C 7.5% by weight, Co10.5% by weight, and a press-formed product was prepared in the same manner as in Example 1 to prepare a press-worked product at 1,380 ° C and 10- . Sintered under 3 torr. On the chip (model number sup422), 6 µC of T i C was coated in the same manner as in Example 1.
이 칩으로서 실시예 1의 조건(2)으로 100칼날 시험을 한 결과 파손율이 3%인데 대하여 시판의 P-40 합금에 TiC를 6피복한 코팅칩은 파손율 86%였었다.When the 100 blade test was carried out under the condition (2) of Example 1 as this chip, the breakage rate was 3%, whereas the coating chip coated with 6 T i C on a commercial P-40 alloy had a breakage rate of 86%.
[실시예 3]Example 3
실시예 1과 같은 방법으로 WC 85.5 중량 %(Ti0.75 W 0.25)(C 0.68 N 0.32) 4.0 중량 %(Ta0.75 Nb0.25) C를 5 중량 %, Co 5.5 중량 %을 계취하고, 또한 함유탄소량을 적절히 조정하고, 실시예 1과 같은 공정으로 프레스 가공체(형법 SNU 432)를 작성 1,450℃, 10-3torr로서 소결하였다. 소결후 합금의 탄소분석을 하고, 유리탄소가 석출되지 않은 것을 D, 0.03 중량 % 석출한 것을 E, 0.15 중량 % 석출한 것을 F, 0.30 중량 % 석출한 것을 G, 0.45 중량 % 석출한 것을 H, 0.60 중량 % 석출한 것을 I로 한다. 이들의 집에 화학증착법에 의하여 TiC를 6μ, Al2O3를 1μ피복하였다. 이들의 칩을 피삭재 SCM3(HB=280) 절삭속도 170m/min, 공급 0.36mm/rev, 절삭깊이 1mm로서 프랑크 마모가 0.25mm가 되기까지의 절삭수명을 조사하였다. D는 37분간, E는 36분간, F는 29분간, G는 21분간, H는 16분간, 절삭 가능한 데 대하여 I는 2분간 밖에 절삭을 하지 못했다. 비교를 위하여, 시판의 Al2O3/TiC 2중 피복 초경합금 부재로는(이하 J라 함) 22분간 절삭이 가능하였다.In the same manner as in Example 1 WC 85.5 weight% (T i 0.75 W 0.25) (C 0.68 N 0.32) 4.0 weight% (T a 0.75 N b 0.25) C weight 5 weight%, Co 5.5 weight%, and The amount of carbon contained was appropriately adjusted, and the press-formed body (the mold method SNU 432) was sintered at 1,450 ° C and 10 -3 torr in the same process as in Example 1. After sintering, carbon analysis of the alloy was carried out, D, 0.03 wt% precipitated E, 0.15 wt% precipitated F, 0.30 wt% precipitated G, 0.45 wt% precipitated, and the free carbon was not precipitated H, What precipitated 0.60 weight% is set to I. By chemical vapor deposition in their home to T i C was coated 6μ, the Al 2 O 3 1μ. These chips were examined for cutting lifespan of workpiece SCM 3 (H B = 280) cutting speed of 170 m / min, feed 0.36 mm / rev, cutting depth of 1 mm, and abrasion wear of 0.25 mm. D cut for 37 minutes, E for 36 minutes, F for 29 minutes, G for 21 minutes, H for 16 minutes, and I could cut for only 2 minutes. For comparison, a commercially available Al 2 O 3 / T i C double coated cemented carbide member (hereinafter referred to as J) was capable of cutting for 22 minutes.
이들의 칩을 실시예 1의 조건(2)로서 각 칩 100칼날씩 시험을 한 결과 D는 24%, E는 12%, F는 6%, G는 0%, H는 0%, I도 0%의 파손율을 나타낸데 비하여 J는 49%의 파손율을 나타냈다.These chips were tested as 100 blades of each chip under the condition (2) of Example 1, and D was 24%, E was 12%, F was 6%, G was 0%, H was 0%, and I was 0. J showed 49% failure rate compared with% failure rate.
[실시예4]Example 4
실시예 1에 기재한 것과 같은 방법으로 각종 합금을 만들었다. 합금조성 및 그때의 소결분위기를 아래의 표1에 표시한다. (B-1형 경질상은 각각 원료의 조성, 형번은 모두 SNU 432)(소결온도는 1,380℃, 1시간, Co량은 10 중량 %)Various alloys were made in the same manner as described in Example 1. The alloy composition and the sintering atmosphere at that time are shown in Table 1 below. (The composition of the B-1 hard phase is the composition of the raw materials, and the model number is SNU 432). (Sintering temperature is 1,380 ℃, 1 hour, Co content is 10% by weight.)
[표 1]TABLE 1
표1에 표시한 각종 합금의 B-1형 경질상의 VEC는 i-m에서는 8.70, n은 9.02, o는 8.30, p는 10.0이다.The VEC-type hard phase VEC of various alloys shown in Table 1 is 8.70, i is 9.02, n is 8.30, and p is 10.0 in i-m.
소결후 칩을 절단하여 조사한 결과 i는 표면보다 20μ약간 B-1형 경질상이 내부보다 증가되었는데 대하여 j에서는 반대로 표면보다 20μ 약간 B-1형 경질상이 내부보다 감소되어 있고, K에서는 표면보다 20μ 완전히 B-1형 경질상이 소멸되어 있었다.After the sintering, the chip was cut and irradiated, i showed 20μ slightly B-1 type hard phase than the surface, whereas in j the type B-1 hard phase was slightly reduced than the inside, and in K, 20μ completely lower than the surface. Type B-1 hard phase disappeared.
I에서는 표면보다 10μ까지 완전히 B-1형 경질상이 소멸되어 있는데 대하여 m에서는 반대로 표면에서 5μ까지는 B-1형 경질상과 Co밖에 확인되지 않고, WC이 완전히 소멸되어 있었다.In I, type B-1 hard phase completely disappeared from the surface to 10μ, whereas in m, only B-1 type hard phase and Co were identified up to 5μ on the surface, and WC was completely extinguished.
n은 표면에서 내부까지 완전히 균일하며, O에서는 표면에서 100μ까지 B-1형 경질상이 소멸한데 대하여, P에서는 표면에서 200μ까지도 B-1형 경질상이 소멸되어 있었다.n was completely uniform from the surface to the inside, and in O, the B-1 hard phase disappeared from the surface to 100 µ, whereas in P, the B-1 hard phase disappeared from the surface to 200 µ.
이중 K, O, P에 공지의 방법으로 TiN을 6μ피복하고, 피삭재 SCM3(HB=280), 절삭속도 170mm/min, 공급 0.36mm/rev, 절삭깊이 2mm로서 절삭시험을 하고, 프랑크마모가 0.2mm를 수명으로한 바, K에서 36분간, O에서 31분간, P에서 21분간이 절삭가능하였다(시판의 TiN피복초경합금으로는 37분간 절삭가능하며, 그 모재만으로는 16분간 절삭 가능하였다).Among them, K, O, and P are coated with 6μ T i N by a known method, and the cutting test is performed with workpiece SCM 3 (H B = 280), cutting speed 170 mm / min, feed 0.36 mm / rev, depth of
다음에 O와 m와 k으로서 피삭재 SCM3(HB=280) 200×100의 관재를 절삭속도 108m/min, 공급 0.18mm/날, 절삭깊이 2mm로서 밀링을 하였다(절삭기는 NFL 06 R) 각각 5패스했을때의 칼날에 보이는 열균열의 수는 k가 1본에 대하여 O가 6본, m는 열균열 때문에 2패스한 시점에서 절삭불능이 되었다.Subsequently, a tube material of workpiece SCM 3 (H B = 280) 200 × 100 was milled at a cutting speed of 108 m / min, a supply of 0.18 mm / blade and a depth of cut of 2 mm as O, m and k (the cutting machine is NFL 06 R), respectively. The number of thermal cracks seen on the blade after five passes was not cut at the time of two passes due to thermal cracks in the case of k in one case and six in O.
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