TW200909592A - Cemented carbide, cutting tool, and cutting device - Google Patents

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TW200909592A
TW200909592A TW097124372A TW97124372A TW200909592A TW 200909592 A TW200909592 A TW 200909592A TW 097124372 A TW097124372 A TW 097124372A TW 97124372 A TW97124372 A TW 97124372A TW 200909592 A TW200909592 A TW 200909592A
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Isamu Tanaka
Takeshi Ohkuma
Shintaro Kubo
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Kyocera Corp
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Description

200909592 九、發明說明: 【'發明所屬之技術領域】 轉明係關於超硬合金、切削工具及切削加工裝置之發 明’特別是關於小徑端銑刀(end mill)、小徑鑽孔機 • (drU1)、小徑打孔機(punch)等切削工具,特別是袖珍鑽 . 孔機,暨切削加工裝置。 / 【先前技術】 石厌化鵁(WC) /始(Co)系超硬合金係耐磨耗性、高、w強产 ί)及高彈性率優異,所以被採用作為金屬之切削加=或印ς 基板加工用之材料。尤其是廣泛採用以wc粒子為主體, 添加鈦、鈮、锆、鉻、釩及鈕等碳化物,且含有鈷作為結 合相之超硬合金。 … 關於上述WC/Co系超硬合金,屬於結合相之c〇相的量、 WC粒子之粒度’還有因…粒子間之距離而機械特性會受 到影響,一般係WC粒子越細微,則機械特性(特別是硬度 G及強度)增加。伴隨此現象,於wc/c◦系超硬合金之 ^時’碳化#1⑽、碳化鉻⑹⑺、碳化组(TaG)及碳減 (NbC)中之至少一種會當作粒子成長抑制劑而添加。 另方面,於WC/c〇系超硬合金中,合金中之碳量係為 ^幅影響合金整體之特性的要因,所以會進行製造上之細 微控希JI。此碳量-般係以成為當作各金屬元素之礙化物的 化學!論組成之量而添加。於該碳量多 <情形下,合金中 ^析出游離碳,反之,當在碳量少之情形下,則合金中之 反夕的銘鎢石厌化物(例如,CO·。CO·。、c〇W4C、—μ《以 97124372 200909592 下,亦通稱為77相h』 -般使用不含上述游離=通:由合金特性方面來看, 因為考慮到游離碳或/ 77相之所謂健全合金。此係 超硬合金之切削特性降低:容易成為破壞的起源’而會使 相對於此,亦接宏古. 不鏽鋼等難切削性被削#積極促進GQ3W3G析出,藉以提升 專利文獻於切f時之耐磨耗性(例如參照 以提高耐磨耗性*特微里析出^相並使分散,藉 、獻2)。 、、貝性之超硬合金(例如參照專利文 另外,作為袖珍鑽孔機用之 利文獻3、4、5中所載者。 ㈣係已知有專 「[::文f 1]曰本專利特公昭63-27421號公報 「f獻2]日本專利特開平6-65671號公報 專利文獻3]日本專利㈣平5_1 17799號公報 專利文獻4]日本專利特開2GG4-19G118號公報 [專利文獻5]日本專利特開2{)()7_2624 【發明内容】 報 (發明所欲解決之問題) 然而’ _專敎獻丨中所記狀超硬合金,係 又之β相的比例多,而有強度變小的問題。“ _ 二關於專利文獻Η所記載之超硬合金, 金’強度低約左右之問題。此係 = 獻2中所記載之超硬合金’即使在“目微 】文 因為WC粒子之粒徑大,所以強度降低。 η 乂 ’ 97U4372 6 200909592 子:二Γ文獻η中所記载之超硬合金係因貌粒 而無法直接使用在印刷基板加工用之袖_ 持如專利文獻3〜5所示,近年來袖珍鑽孔機的開發 刃;吉Γ袖珍鑽孔機之小徑化係進展著’於近年中,切 徠二广已小徑化到3〇〇/zm以下’甚至是100"以下, K者袖珍鑽孔機之小徑化’袖珍鑽孔機用之超硬合金之 鋏:子:亦成為0.5/zm以下(甚至是ο,3#01以下)的微粒。 。後i著wc粒子的微粒化,則存在有超過wc粒子粒徑 $ π相粒子,並以低強度之相粒子為起點,而有袖珍 鑽孔機容易毀損之問題。 本發明之目的在於提供一種具有高強度與高硬度,且能 夠抑制毁損之超硬合金、切削工具及切削加工裝置。 (解決問題之手段) 本發明者等人係針對上述問題而進行重複檢討,結果發 現,滿足下述式0<Il/Id0.05,且wc_c〇系超硬合金之 WC粒子之平均粒徑為〇3# m以下,並使平均粒徑小於贶 粒子之々相粒子進行微量分散析出,藉此可獲得具有優 越之機械強度與高硬度,且能夠抑制毁損之超硬合金,進 而完成本發明。 亦即,本發明之超硬合金係分別含有作為硬質相之wc 粒子、作為結合相之C〇,且含有從、c〇6W6C、hie 及CoaWgC所選出之至少一種的鈷鎢碳化物粒子。其中,其 特徵在於:在將採用Cuk α射線之X射線繞射測定之上述 97124372 7 200909592 C〇3m之波峰、上述c〇6W6C之波峰、上述c〇2W4c之波峰及 上述c〇3w9c之波峰中最大的波導強度當作h,將上述 之最大的波峰強度當作12時,係滿足同 時上述WC粒子之平均粒徑為〇·3㈣以下,且上述始鶴碳 化物粒子之平均粒徑小於上$ wc粒子之平均粒徑。 Γ 又’本發明之超硬合金之特徵在於:於其剖面之3咖 倍電子顯微鏡照片之40㈣方塊的視野中,粒徑^以 上之上述鈷鎢碳化物粒子係存在丨個或未存在。 又,本發明之超硬合金之特徵在於:碳粒子存在於上述 WC粒子内部,且該杨子外周部的格子面與上述wc粒子 之格子面連續。 於此,其特徵在於:碳粒子之平均粒徑為50nm以下。 又’其特徵在於:結合相中之氧量為3質量%以下。 又,本發明之超硬合金之特徵在於:上述wc粒子為柱 狀粒子,且上述WC粒子之四角形剖面多數出現在超硬合 至之任思剖面上’ M WC粒子之四角形剖面中 2以上之剖面係以面積比計存在⑽以上。 〃為 分於此其特欲在於.上述wc粒子之四角形剖面中,縱 橫比為2以上之剖面的長邊平均長度為以下。 又’本發明之超硬合金之特徵在於:上述wc粒子之四 角形剖面中,縱橫比為2以上之剖面的面積比率為 下。 明 本發明之切削工具係由上 之切削加工裝置係具備有 述超硬合金所構成。又,本發 :上述切削工具;及用以保持 97124372 200909592 藉由該切削工具而被加工之被切削材的保持台。 (發明效果) 關於本發明之超硬合金,藉由將wc粒子之平均粒徑設 為〇.3em以下,主要係可提高合金強度,另外,使滿足 以上述式〇 < ί!/12 $ 0. 0 5所示之關係,並使高硬度”相 •粒子微量分散於結合相中,主要係可將結合相進行高硬度 化,並藉以提高耐磨耗性。另外,藉由將々相粒子之平 ^均粒徑设為小於WC粒子之平均粒徑,則可減少超過wc粒 子粒徑之77相粒子,並能夠抑制以此類低強度粗粒之” 相粒子為起點的毁損。 透過將此類超硬合金使用在切削工具上,則能夠得到強 度與硬度優異,可抑制毁損,能提高切削能力,並同時達 成長壽命之切削工具(例如,印刷佈線基板加工方面優显 之袖珍鑽孔機)。 【實施方式】 ® 1係表示超硬合金之實施形g,超硬合金係以硬質相 3與結合相5所構成。硬質相3係由WG粒子所構成,結 合相5係以Co為主要成分者,c〇係以總量中5〜15質量% 之比例而含有。WC係以合金總量中8卜95質量%之比例而 含有。 又,由結合相5之強化方面觀之,較佳係超硬合金中所 含有之釩以碳化物⑽換算為含有〇.卜15質量%,鉻以 碳化物(CrL)換算為含有〇1〜2 5質量%。 該等叙(v)及鉻(Cr)係當作WC與Co之界面之中間體而 97124372 200909592 作用’具有可以強化%與c〇之結合的作用 係也具備相對於駝與 ,鈒及鉻 專粒成長抑制劑係固溶於 4 亦存在於局部WU。 ^目5中之G。。關於銳(Ό, 此外,圖1係超硬合金剖面之3〇〇〇〇倍 微鏡(SEM)照片。屬於麻趙4 ,知描型電子顯 •3"以下,特別由高強度化之觀點而言,較 : = 以下。wc.子之平均粒徑從原料粉末進 丁;「之觀點而言,較佳係以上。耽粒子係三角 :二因所見角度而異,亦可見到三角形或四角形。此類 —之平均粒徑係在掃描型電子顯微鏡(SEM)照片十測 粒子所佔有之總面積,並用WG粒子個 =平均值’換算成假…子為球形時之直徑,= 獲传平均粒徑。WC粒子所佔有之面積係例如透過影像軟 體(NIPPON ROPER : Image pro plus)來進行測定。 接著,本實施形態之超硬合金係如圖i所示,其顯著特 徵為:除上述硬質相3、結合相5以外,尚存在有相7、。 β相7在圖1中係顯示為略黑。作為々相7,係有從 CoWC、C〇6W6C、C〇2W4C及C〇3W9C所選出之録鶴碳化物。此 外 ’ β 相 7 亦包含於 C〇3W3C、C〇eW6C、c〇2W4C 及 c〇3W9c 之 中固/谷有V、Cr者。該等?7相7之X射線繞射圖案(Cuka 射線)之最大波峰係CosWsC之(333)與(511)之合成波峰、 C〇6W6C 之(333)與(511)之合成波峰、c〇2lc 之(333)與(511) 之合成波峰及CosWgC之(301)之波峰。 97124372 10 200909592 根據本發明的話,在將該# α相7之波峰中之強度最 大之波峰高度設為丨1,且將屬於wc之最大波峰之wc(f〇1) 之波峰商度設為l2時,α Ii/h所表示之波峰強度比 於〇且0.05以下。圖2中表示x射線繞射圖案,此外, 於圖2中’於2Θ =40°附近與42· 5。附近處,出現有^相 之波峰,此時之LA係0.03。另外,圖2之4〇。附近之 波峰係ColC之(422)之波峰。波峰強度係採用χ射線繞 射測定之計數值。 透過將波峰強度比h/h設定為〇<Ii/Id〇 〇5,並使 7?相微量存在於合金中,則主要可達成結合相之高硬度 化。另一方面,當該強度比為0,則合金中沒有々相ς 出,而不能達成伴隨著結合相高硬度化之合金的高硬度 化,且耐磨耗性降低,工具磨耗量增加,同時因為硬質ς 與結合相之結合變弱,而導致抗折強度降低。又,當丨l/h 超過0. 05時,由於過多的π相析出,而抗折強度降低。 從抗折強度提高之觀點而言,Il/h係以〇 〇〇5〜〇.〇3為 佳,以0. 005〜0· 02為更佳。 此外,關於CoJaC之(333)與(511)之合成波峰,係在採 用Cuk α射線之X射線繞射測定中,產生於2 0 = 42 5。 附近,而C〇6W6C之(333)與(511)之合成波峰產生於20 = 43°附近’ C〇2W4C之(333)與(511)之合成波峰產生於2<9 = 42。附近,C〇3W9C之(301)之波峰產生於2Θ = 41。附近。 上述相7之平均粒徑係小於WC粒子之平均粒徑,亦 即’ 相之平均粒控設為小於〇. 3 # πι。由防止毁損之觀 97124372 11 200909592 點而言,?7相之平均粒徑係 平均粒徑亦能以與粒子 得。 以0.2“以下為佳。"目之 之平均粒徑相同之方式而求 〇5之同時,將 使平均粒徑小 藉此具有高強 關於此類超硬合金,係滿足〇< h/l2S 〇 WC粒子之平均粒徑微粒化至〇 3#m以下, 於WC粒子之77相粒子進行微量分散分布, 度與高硬度,且能夠抑制毁損。 此係藉由將WC粒子之平均粒徑設為〇 3㈣ =高合金強度,又’透過使滿足0<ί1/Ι_·05: 向硬度Η目微量分散於結合相中,則能具有主要將Μ 相面硬度化之功能,藉此可提升耐磨耗性。此外,藉由 π相之平均粒徑設為小於^粒子之平 超過WC粒子之粒徑的η相物;土丨、 則此減夕 粗粒的7/相粒子為起點之毁損。卩1以此類低強度之 t實施形態中,於燒結體剖面之義Q倍掃描型電子 =照片之40…塊視野中’較佳係粒徑i㈣以上 化物U相粒子)存在1個或不存在。特別以不 二此類超硬合金係可防止以巨大“目粒子為起 ^之W °又’亦具有可防Α π相粒子脫粒,能抑制毀 貝之效果。在計算粒徑1❹以上之铦鶴碳化物粒子u相 =子)之個數的情形下’係於掃描型電子顯微鏡照片上計 异C相粒子之最大寬度為1//01以上者。 ^製k本Λ施形態之超硬合金時,原料係使用微粒wc ;C〇叙末,而粒成長抑制劑係例如使用VC粉末與Cr3C2 97124372 12 200909592 勒末’為了調整碳量,例如可使用碳黑⑹。另 粒成長抑制劑,係可採用VC粉末及Cr3C2粉末之任一者: 其中,粉末、粉末係最好是使用:為了 微粒化與 广,均勻分散’將w與c〇之水溶性鹽溶於水中,並進疒 j、熱處理及其後之碳化處理,藉以所生成之WC-Co複 合碳化物粉末。 、又、’關於VC粉末與Cr3(:2粉末,係以平均粒徑為1. 0/zm 以下為佳,氧含量係分別以〇. 5質量%以下為佳。耽粉 係以平均粒徑〇.25"以下、氧含量係分別以q. 2質77量% 以下為佳。在使氧含量降低方面,係針對wc粉末、跖粉 末、CrA粉末,例如藉由增強碳化處理時之碳化環境而^ 達成。氧含量係透過紅外線吸收法來測定。 此外,作為粒成長抑制劑,係也可取代VC粉末、cr3c2 粉末,轉而使用碳化鈕(Tac)及/或碳化鈮(Nbc)。此情形2 下亦是以平均粒徑為lOym以下、氧含量為0.5 以下為佳。 里0 、1秤上述粉末,並使用丙酮或丙醇等有機溶劑來進行濕 式混合粉碎,於乾燥後,藉由壓製成形等公知成形方法= 進行成形之後,予以煅燒,再於其後施加壓力,進行埶間 靜水壓(HIP)煅燒。另外’關於有機溶劑,較佳係氧 少之丙_或丙醇。X ’較佳的是使用有機溶劑之濕式混合 粉碎次數亦設最小限度,浸潰於有機溶劑之時間也設為最 小。煅燒係將煅燒爐内之真空度設為 0.133〜maUO-1 〜l(T3Torr)之真空’並於 13〇〇〜139〇& 97124372 13 200909592 燒,接著,將煅燒爐内 並於1290〜138(TC下進 之範圍内進行10分鐘〜2小時之锻 之壓力在Ar環境下設為1〜10MPa, 行锻燒。 另外,作為wc_c〇複合碳化物粉末,係在使用將⑻愈 ^之水溶轉於水巾,進行乾燥、熱處理之後,再 错由碳化處理而生成之粉末的情形下,儘可能於快要進行 锻燒,加VC、Cr3C2粉末,即便是添加有機溶劑而進 仃混“分碎’選擇0H基少之溶劑,縮短混合粉碎時間, 且極=減少對VC肖Cr3C2之有機溶劑添加錢,藉以能夠 減低氧含量。 如此一來,因為VC粉末、CnC2粉末、wc粉末之氧量減 少,而且選擇0H基少之溶劑來進行濕式混合粉碎,故而 锻燒前之氧量變少’藉以可利用碳黑⑹之添加量來控制
=於上述VC粉末、CrsC2粉末之氧含量多於〇·5質量災 h幵/下在氣燒日年會谷易析出粗大的々相粒子。此係 因為VC、CrA較WC容易氧化,所以於煅燒中與吸附在原 料表面之0H等進行反應而使表面被氧化。再來,因為於 ,k最後又中’ 《Cr3c2粉末表面之氧會與周圍的碳 或WC之C進行反應而變成為c〇跑掉,因此,周邊碳量不 足’而形成偏大α相。 相同地,當VC粉末、CrsC2粉末之粒徑變大時,則易於 生成粗大的;7相粒子。另一方面,於將wc粒子設為〇. 3从爪 以下之情形,原料粒徑係約〇 25/ζπ1以下,伴隨此現象, 97124372 14 200909592 麟加之VC #末、Cr3C2粉末等之粒成長抑制劑之原料粒 徑亦因分散性提升而變小,由於粒成長抑制劑之表面積增 加,故而氧的吸附量增加,而且在粒成長 氧量會變得更多’尤其是在將扣粒子微粒化之,二集二 會析出粗大?7相粒子,而導致々相粒子之平均粒徑大於 WC粒子之平均粒徑。 、 亦即’於WC粒子大於〇. 5 // m以上之情形下,即使^ 相粒子存在,77相粒子亦很少會大於WC粒子,例如,雖 未給予袖珍鑽孔機之特性多少影響,然而,隨著袖珍鑽孔 機之日益小徑化,當粒子微粒至G. 3"以下時,超過 WC粒子之粒徑的β相粒子存在,而有以強度低於心立 子之々相粒子為起點,而使袖珍鑽孔機容易毀損之問題。 當變成如此狀態時,於超硬合金剖面之3〇〇〇〇倍掃描 電子顯微鏡照片之40" m方塊視野中,粒徑_以上之 ”相粒子多數存在,而有以該低強度^
Cj 易於毁損的問題。 々t"·,占之 f本實施形態中,即便是將wc粒子進行微粉化,將% 七CnC2粉末等之粒成長抑制劑進行微粉化,亦如上 Ιί間=等原料粉末之氧量減少,而且混合粉碎步驟次數、 火…a)j添加I,錯以能夠確實控制滿足的 下同時可做成如下組織:…平均粒徑設為 a且使77相粒子之平均粒徑小於WC之平均 "位,i是於超硬合金剖面之3咖倍電子顯微鏡照片 97124372 15 200909592 之40# m方塊視野中,粒徑^
個或未存在。 上之"目粒子存在J 本:施形態之切削工具係由上述超硬合金所構成 :’可適用於小徑端銑刀、小徑鑽孔機(包含袖珍鑽孔 )小么打孔機等尚硬度且高強度之要求 削工具,特別是袖珍鑽孔機。尤其於切刃部直徑為_的二 以下(較佳為200…下,更佳為100…下)之情形 ^因為容易毁損’故可適合❹本發明之超硬合金。再 來疋切削工具之小徑棒狀部份(直徑為繼㈣以下),例 如’袖珍鑽孔機之切刃邱太且# 1 。卩在長度1mm以上時,能夠適用本 發明。 Ο 所謂袖_孔機係指包含極小魏機者,可適用於對基 ^特別是印刷基板)進行開孔,但並非限定於基板開孔 2 ’所,胃袖珍鐵孔機特料指切刀部直徑為以下 者。此類袖珍鑽孔機—般係如圖3(a-l)、3(a-2)所示, 將剖面圓形之小徑棒狀超硬合金21之長度方向χ的一端 部進行研磨削去,形成螺旋狀溝而製作切刃部,又如圖 3(b)所,,形成圓柱狀柄(处8111〇部25、在其長度方向χ 體认置於„亥柄。卩25之剖面圓形狀的切刀部2了及於柄 P 5 ”切刀σρ 27之間的階梯部29而製作。柄部25長度 為1〇〜3〇咖,切刃部27長度為1〜3腿。另外,階梯部29 係未必需要形成。於此,圖3U-1)係小徑棒狀超硬合金 21之側視圖,圖3(a—2)係圖3(^)之前視圖。 接下來,切削加工裝置係具備下述零件而構成:上述切 97124372 16 200909592 及::保持藉由該切削工具而被加工之被切削材 :保持:。作為切削加工裝置,係可列舉出有具備上述切 工之如碇盤的旋削加工裝置、如綜合切削機 ^chlning center)之研磨加工襄置等。關於此類切削加 裝:’係可長時間不替換切削工具而進行切削,切削工 一之替換次數減少,而能夠降低成本。 =使用袖珍鑽孔機之切削加工裝置,係具備下述零件 =成:上述袖珍鑽孔機;保持該袖珍鑽孔機之柄部的保 持4 ’及固定基板之固定部。 又’於本實施形態中,較佳的是碳粒子存在於wc粒子 内部,同時該碳粒子外周部之格子面與wc粒子之格子面 連續。 :即’如圖4(a)、4(b)所示般,碳粒子9存在於屬於 ^相3之WC粒子中’該碳粒子9之外周部^之格子面 a與wc粒子之格子面llb呈直線狀連續。換言之,碳 丨=9之外周部9&具有與wc粒子之結晶構造相同之結晶 L此係著WC之結晶化,而碳粒子9之外周部9a被 拖拉,使得碳粒子9之外周部9&之格子面ιι&與wc粒子 之格子面llb連續。因此,可以說是碳粒子9之外周部 9a係於碳粒子9中具有與WC粒子之格子面llb連續之格 子面11 a的^份。另一方面’碳粒子9之中央部9b係非 晶相。 此類碳粒子9之外周部9a係接近鑽石之構造,硬度高, 故而可提高作為超硬合金之硬度。因此,於將本形態之超 97124372 17 200909592 硬合金當作切以具(例如,袖珍鐵孔機) π粒子逐漸隸掉,W(:粒子内之硬碳粒子9 = ’ =更 會切削被切削材,而使連續切削成周= 壽命化。 上此夠謀求長 碳粒子9之平均粒徑係以5〇nm以下為佳。 平均粒徑係測定剖面照片上之個別碳粒子9 度’而做成該等之平均值。 取大寬
C 關於如此形成碳粒子9方面,係如後所述 燒:夺在下保持—定時間。因 = 連,子面的比例(外周…比例)增加, 步“硬度。為了得到更細微之碳粒子9,需將煅 保持溫度設定於更低溫。 寻之 另-方面,於碳粒子9之平均粒徑大於5〇_以 =,具有與WC粒子之格子面連續之格子面的二 =子^外周部之:匕例)減少,硬度提升效果減低^粒 、之平均粒徑係就提升硬度之觀點而言,以4〇nm以下 為佳’更以35nm以下為佳。此外’就抑制碳粒子9之脫 粒:點而言,以1〇11111以上為佳,更以15nm以上為佳。 石反粒子9係認為是每i個wc粒子則存在i個以上。另 外,λ際係為了確認超硬合金之任意剖面,於其剖面上, 亦存在有未確認碳粒子9之wc粒子,在此情形下,若改 麦剖面位置,則可確認到碳粒子g。 圖5係本形態之超硬合金剖面之5〇萬倍穿透型電子顯 97124372 18 200909592 微鏡(TEM)照片。於續昭y a 5 ^照片上’屬於可確認到碳粒子9之 又一田為00萬倍以上之照片時,則如圖4(b)之 圖所示般,在屬於硬曾相q + “久… 之^粒子内可見到條狀模樣 \ ,亚可確認到該條狀模樣(格子面lib)呈直缘狀 =子_係與WC粒子的格子面爪呈直線Si 採用能量分散型分光計⑽)來對結合相部進行 疋:,可檢測出。0、[。、〇及4等微量添加物。、 ^形態之超硬合金係因碳粒子之外周部之格子面盘舵 粒子之格子面呈直線狀連續,換句話 粒 r具有外周部具猶粒子之結晶構造相同之= =碳粒子’所以碳粒子之外周部就像是具有如鑽石般的 ^,可“硬度。關於此類超硬合金,係以總 石反化釩0. 01〜〇. 5質量%為佳。 有 形態:超硬合金係於碳粒子之平均粒徑為— j下之情形’關於碳粒子’係具有與wc粒子之格子面連 、,之格子面的外周部比例增加,而可進—步提升硬产。 又,本形態之超硬合金細結合相中之氧量為 =下T了:類Γ合金’因為結合相中之氧量為; ^里/=下’故可W因結合相所造成之wc粒子的接合強 又,亚旎夠提升作為超硬合金之機械性強度。 接下來,針對圖5之WC粒子中具有碳粒又子 金之製造方法來加以說明。 超更口 關於本形態之超硬合金製造方面,係如上述般,在㈣ 97124372 19 200909592 各原料粉末等之氧量的 結合相之c。、屬於粒成::;τ:::二及使屬於 co及卜之水溶性鹽溶Cr均句分散’使w、 獲得粉末。係使用如下 二’再使之乾燥,而可 .c小·於例如氮、 °,:化物粉末(含有卜 .所得粉末予以熱分解處二2',在彻〜下將 有甲统、乙焼之環境中,/、/;:列如於C0/H2環境或含 碳化而生成者。另外 〇之度度下’進仃 (、之情形下,於經過碟二:二溶性鹽 關於WC-Co複合碳化物粉 乍為Cr3C2而添加。 時固溶於Γη由 /末,V、Cr係固溶在WC内,同 物而存^中’而進一步作為V、Cr之氧化物及/或碳化 氧=使ί; ,則可提升切削工具於進行切削時之耐 此日士 V,夠防止因為材料氧化所導致之強度降低。又, 此=〇猶粒子表面處均句分散為ι〇〜5〇 。 U /有讀用以控制上述㈣Q複合碳化物粉末盥 或異丙醇等有機溶劑來進行濕式混合 :卒:乾無後,藉由壓製成形等公知成形方法 ^ 以锻燒,再於其後施加壓力,锻燒熱間靜水厂堅 於此’減少WC—C〇複合碳化物粉末之氧量,採用 基〉之有機溶劑來進行濕式混合,而將锻燒前
- 減少。 I 真空度設為 並於900〜110(Tc之 锻燒係將锻燒爐内之 133〜13. SPaUO'1〜l(T3T〇rr)之環境, 97124372 20 200909592 下保持0. 5〜5小時,在煅燒後,於13〇〇〜139(rc之範圍内 進行10分鐘〜2小時之烺燒’接著,將煅燒爐内之壓力在 Ar環境下設為卜lOMPa,並於1290〜1380°C下進行H)分 鐘〜2小時之HIP煅燒。藉此,滿足〇<Ii/Id〇 〇5,同; WC粒子之平均粒徑為〇 3# m以下,且鈷鎢碳化物粒子之 平均粒徑小於WC粒子之平均粒徑。 於此,透過在 丨不何 疋吋間來進行煅 燒,Co會與液相化(12〇(TC左右)前即吸附在wc表面之氧 〇進行反應或水會與WC中之碳進行反應,而能促進作為⑶ 脫離之反應,可減少結合相t之氧量。又,藉由在 rC:下保持一定時間’則v、d WC跑出而容易固溶在 〇中二同時請〜110(rc之溫度下,因為wc開始結晶化, =存在於π中之碳會凝集至v、Cr跑出之部份,而步 成石反粒子。然後,透過煅燒,所凝隹k 夕 至WC之格子面而進行社曰/疑巿之石反之外周部被拖拉 ^ ? 進仃、、、口日日化,碳粒子之外周部成為盥wr
G粒子之格子面連續之格子面。 I或為與WC 又於WC-Co複合粉末合成時,利 =之4來作成水溶液,則:微::^ 純,因為v、Cr對於wc、 η刀放VC、 以WC粒子之粒成長抑制效果大。藉此/二進行’所 發生,可以獲得細微組織。 θ月匕卩1粗大粒之 此外’在本實施形態中’wc 金之任意剖面上多數出現有^粒子,超硬合 WC粒子之四备 ;' 四角形剖面,於今 97124372 子之四角形剖面中,較佳的是縱橫比為2以上= 21 200909592 面係以面積比計而存在10%以上。 掃二二V係本形態之超硬合金之任意剖面的麵倍 =j電子顯微鏡(SEM)照月。在s 6之超硬合金剖面 狀,二-:有wc粒子之四角形剖面。wc粒子是否為柱 粒子子 敛離子光束(⑽裝置來將燒結體之結晶 分析影二:::方Γ度係可透過在掃描型電子顯微鏡 確度方向形狀的確認而重複進行,藉此即可 开μΓ面粒t係成形為三角柱狀,而具有三角形底面及四角 ^比歧二角形底面之—邊長度更A。本發明之縱 係於超硬合金之任意剖面上所出現之WC粒子之四角 :剖面:狀中’定義為將長邊(長度)除以短邊(寬度)之數 t 粒子之四角形剖面中’有兩個長邊跟兩個短邊, 求取縱橫比時之長邊、短邊係採用較長之長邊、較長之短 邊來加以計算。 ϋ 然後,本形態之超硬合金係如圖6所示,wc粒子為柱 狀粒子’同時超硬合金之任意剖面上多數出現有wc粒子 之四角形剖面’於該WC粒子之四角形剖面中,較佳的是 縱橫比為2以上之剖面係以面積比計而存在1〇%以上。透 過如此將縱橫比為2以上之剖面係以面積比計而設定在 10 %以上,則柱狀粒子進行三維相互纏繞,於施加重量時, 藉由妨礙柱狀粒子龜裂之忐J Γ、佳βT _ 丁m农之成長(進展)而得以提升破壞 性。 另外’在本發明之超硬合金之任意剖面上,縱橫比為 97124372 22 200909592 1〜2之WC粒子剖面係以面積比 又,於本形態中,在? °存在未滿90%。 是縱橫比為2以上之立,】面夕 四角形剖面中,較佳的 下。如此一來,因為縱樺比 長又為以 -長度為以下,所以可^ 亡之剖面之長邊的平均 .而能夠提高抗折強度。尤其曰在:壞起源之粗大粒減少, 出現之縱橫比為2以上之剖疋面时 任意剖面上所 下為佳。另外,於t粒子之四角形H係以以 〇般,有長邊與短邊,所 处,係如上所述 之平均。 所明長邊之平均長度,係指較長長邊 的橫之:::::之,較佳 此類超硬合金,因為縱橫於 絲子之間隙係由縱橫比小之比大之柱 υ :化:能β提高抗折強度。縱橫比為2以上之:二 係就提升強度及韌性之觀點而言 : ;=,上之剖面面積係較長長邊與較二 用行製造。係使 =而使[…之水溶性鹽溶解 I十對所獲得之粉末進行熱處理(亦稱為熱分解處理) 97124372 23 200909592 而進行脫鹽,製作複合氧化物粉末,並將其進行碳化處理 而生成。 藉由熱處理,則能使少量添加之屬於粒成長抑制劑之v 均勻吸附在作為氧化物或碳化物之WC上。v之氧化物係 以下述煅燒步驟,與周圍碳進行反應而轉變成VC。亦固 溶在WC内。 Μ
量秤既定量之用以控制上述複合碳化物粉末與C量之C ,料、CnC2粉末,並予以添加,採用丙酮或異丙醇等有機 洛劑來進行濕式混合粉碎,在乾燥之後,透過壓製成形等 公知成形方法來加以成形後,進行煅燒,並於其後施加壓 =而進行(HIP)煅燒。於此,WC_c〇複合碳化物粉末之氧 置減少’使用0H基少之有機溶劑來進行濕式混合,而 少煅燒前之氧量。 '
煅燒係將煅燒爐内之真空度設為〇133〜133pa之真 ,,並於130(M390t:之範圍内進行1〇分鐘〜2小時,接 者,將煅燒爐内之壓力在Ar環境下設為卜1〇Μρ&,並於 1290〜138(TC下進行⑽)煅燒。藉此,能夠滿足ο。"。 so山· 05之同時,WC粒子之平均粒徑為〇 以下,且鈷 鎢碳化物粒子之平均粒徑小於wc粒子之平均粒徑。 特別是在本形態卡,主要係使w、⑺及v之水溶性鹽溶 解在水中,並以喷霧式乾燥來均勻分散屬㈣成長抑ς劑 之ν,=及於真空環境下之緞燒中,溶解之溫度 92〇 970 C保持指定時間,藉此,將存在於wc粉末周圍之 V的氧化物溶解,而覆蓋住^粉末周圍,則可使^在長 97124372 24 200909592 行粒成長°亦即’透過於920〜97〇°c之〜 使保持時間變動,則可以控制I粒子在長卢方= 成長。若為同-溫度,則在保持時間短之;:粒 = 物f未充分分散,而無法得到柱狀粒子之:: 的充刀效果。當保持時間過長 、,成長 大粒’因此,保持時間係以卜2小時為佳。、’亚生成粗 溶=合二由提覆高燒溫度來進行锻燒,… ,^ 覆a wc粒子,而能夠抑制WC粒子之粒忐 長(亦包含於長度方向上之粒成長)。 子之粒成 亦即,在複合氧化物粉末合 之V當作水溶性/于將屬於粒成長抑制劑 而V對==藉以可細微地均勻分散V,故 果大。Μ 之固办快速進行,所以粒成長 ”猎此,可獲得粗大粒之發生或細微組織。 ^後’於使ν含有於複合氧化物 複合碳化物粉末(濕式混合時)之情形下將口至 920〜970。(:下佯捭少—„ , 在舞又時於 …毒甘 則能強力抑制在特定方向上 之粒成長’其結果係形成柱狀粒子 係主要抑制牯宁士二L /、i由尚未明確,v 微均匂八吟、 之粒成長’而透過嘴霧式乾燥所細 ,:勻刀放之V係藉由在煅燒時於92 時間,而交屆下保持指定 效果之ΐ wr , 溶在C〇 ’於Cr發揮粒成長抑制 之^如 wc在特定方向上_柄_ :、e 子。再來H么 而形成桂狀粒 再來於其之後,cr發揮粒成長抑制效果,敕 肢/午制粒成長,並提升機械強度與破壞韌性。 正 另方面’與v相同的,在將Cr於複合氧化物粉末合 97124372 25 200909592 溶性液而添加之情形下,因為Cr同於v而細 ^ 11進行著與V相同程度之Cr朝Co中之固溶, ' 相同粒成長抑制效果,而以同樣理由難以形成 往狀粒子。—叔脸 ,θ 將V、Cr添加至複合碳化物粉末之情形, 疋--的以同樣理由難以形成柱狀粒子。 —以下歹舉實施例來詳細說明本發明。 [實施例1 ] 、、曰人 之鎢原料(鎢酸銨)、鈷原料(硝酸鈷)以相對於
燥中逸:::,之水500ml的比例進行溶解’於喷霧式乾 中°將所獲得喷霧式乾燥粉末_於氮環境 於末二2熱分解處理,而得到w〇3_co0複合氧化物 二、w ; 复合氧化物粉末於C0/H2環境中700〜90(TC f ψΤ'1 WC'C〇 附在wet、末㈣複合碳化物粉末係』〇吸
L 取構造’透過sem影像之影像解析來求 之千均粒徑,並記载於表丨^。 vc:L'cV复合碳化物100質量份、平均粒徑〇.5"m之 份予以混合,再㈣之㈣粉末〇.6質量 她石户旦…: 之碳量’以使混合粉末中之 成為如表Η所示之量,於添加微量碳漿料之後, σ表1-1所示之有機溶劑,利用球 之濕式混合處理。另外,關_νΓ、Γ Γ尸選订72小日守 理’準備數種碳量不同之原料。Γ3 2,糸進行碳化處 利用球磨機所混合之原料漿料係於添加石蠟(卯姻η 97124372 26 200909592 wax)之後,利用喷霧式乾燥 ,,# ^ κ 進仃以粒乾燥,在壓製成形 後,進仃真空煅燒’再進行埶門 π 熱間静水壓處理(HIP),而獲 付起硬合金。另外,直至真空锻燒為止之升溫速度:5〇c /nun,真空煅燒條件係在時間:i小時、溫度:13抓之 條件下進行,㈣靜水壓處理係於溫度:13 6MPa之條件下進行。 选孔 將所獲得超硬合金之表㈣行研錢,進行採用C心 射線之X射線繞射測定,計算出π相之波峰高度w _)之波峰高A l2(產生於2Θ,。附近處)的強度 比,透過掃描型電子顯微鏡(SEM)i 3〇〇〇〇倍照片來評估 超硬合金中之WC粒徑、”相之平均粒徑。評估係藉由影 像解析軟體⑻膽_ER製:image PrQ Plus)來進行。 接下來,以施加重量9·8Ν之條件來評估畢式硬度,抗折 強度係於跨度(span)2Qmm、3點彎曲下進行評估。將試料 形狀做成直徑2顏、長度30mm之圓柱形狀。 在超硬合金之某任意剖面之3〇〇〇〇倍電子顯微鏡照片 的40/ζιη方塊之視野中,計算粒徑1/zm以上之π相粒子 數目。 接著,將各試料前端加工成直徑〇. 12〇_、長度2. 〇_ 之鑽孔機形狀,並以下述條件進行耐磨耗性與耐毁損性之 评估。另外,關於耐磨耗性,係以孔位置精度為指標。關 於孔位置精度,係以將4000處開孔時之χ+3σ之數值為 指標’朝向基板厚度方向之送料速度設為3m/mill。關於 耐毁損性’係以於逐漸提高每個孔朝向基板厚度方向之送 97124372 27 200909592 料速度時,鑽孔機毀損之最大送料速度之數值為指標,記 载於表1 -2。亦記载加工條件。 鑽孔機迴轉速度 300krpm 送料速度 2〜20m/min 評估基板 於日立679G(0. 4mm,重疊3片)上積 層有進料片(entry sheet)(LE 800 — 片)者
[表 1 -1 ]
記號係表示本發日日4 。, + %明之範圍外的試料 97124372 28 200909592
根據表l-;l、表1-2可知道,試料N〇. 1-5係因為wc原 料粒徑粗大,而^與π相之平均粒徑變大,畢式硬度低, 耐磨耗性不良。又,可知道試料Ν〇1_6係總碳量少,導 致C相比率(h/I2)高至0.08,而呈現β相過剩之狀態, G抗折強度低,且耐毁損性差。此外,關於試料Ν〇.卜^, 可知道因為設定多量添加碳量,而未存在C相,由於碳 過剩,故可見到游離碳的析出,畢式硬度、抗折強度低, 耐磨耗性、耐毁損性不佳。另外,關於試料Ν〇.丨_^,#可 知道7?相粒子之平均粒徑大於WC·子之平均粒徑,抗折 強度低,而耐毁損性不良。 相對於此,關於本發明之試料,可知道顯示下述優越特 性.畢式硬度為19.8GPa以上、抗折強度為398〇MPa以上、 97124372 29 200909592 表,耐磨耗性之孔位置精度為3〇 # m以下、表示耐毁損性 之表大送料速度為3. 5m/min以上。 [實施例2] f 使水/合性之鎢原料(鎢酸銨)、鈷原料(硝酸鈷)、v原料 (釩齩銨)、Cr原料(醋酸鉻)以相對於混合原料之水 50 0ml㈤比例進行溶解,於喷霧式乾燥中進行乾燥。將所 獲得喷霧式乾燥粉末100g於氮環境中5〇代下進行熱分 解处理❿知到w〇3_c〇〇_V2〇5_Cr2〇3複合氧化物粉末。 —,該複合氧化物粉末於c〇/H2環境中8〇〇它之溫度下進 二炭化處理,得到複合碳化物粉末。複合碳化物粉末係分 如^^於試料Nq.2 —刚心,設為9ΐ·2質量%之
wc、8 貝! %之 c〇、〇 3 皙景 0/ V 關於試料N。· 2-4,設為91 5質量%之⑽; 9〇質量〇/之《 關於試料如.2一5’設為
Cr3C2 〇 里0之 C0、1· 5 备量%之 VC、0.5 質量 =後’添加複合碳化物粉末、碳漿料 於球磨機中進行濕式混合處理7心广有機 VC f、末Γγ試料N〇.2—7,係對WC粉末添加⑽粉末、 貝里/〇之 經過球磨機所混 #里/°之CnC2。 喷霧式乾燥進行造㈣加石蝶之後’利用 燒,再進行埶間 /、 堅衣成形後,進行真空煅 …、’水壓⑽)锻燒,而獲得超硬合金。另 97124372 30 200909592 外’直至真空煅燒為止之升溫速度:5〇c/min,真空煅燒 條件係於表2-1之锻燒溫度_〜11〇代下保持1小時後 (1階段锻燒),在1350°c下保持1小時(2階段烺燒),而 2成圖表(pwue) ’其後,進行熱間靜水壓锻燒。係於 /皿度.134(TC、氬氣6MPa之條件下進行。 透過燒結體之任意剖面之穿透型電子顯微鏡(則之 =照片來求得碳粒子是否存在於所得超硬合金之t粒 :中’ X,分別測定存在於5張5〇萬倍照片(i2〇xi〇〇nm) :之奴粒子粒徑’再用碳粒子個數來除,而計算出平均 ’作為平均粒徑記載於表2一2。碳 取碳粒子之最大寬度。 f隹…、月上 丄藉由掃描型電子顯微鏡(SEM)之3萬倍照片,並使 用衫像解析軟體_ER製:Image Pr〇 pius)來 2 Wc粒子所佔面積,計算出平均值,再將wc粒子之平 =粒徑換算成假設粒子為球狀時之直徑,而求取平均 粒徑,記载於表2-1。 卞] i 此外’利用穿透型電子顯微鏡(ΤΕΜ)之 :,察碳粒子外周部是否與WC粒子之袼子 連續性之有無記載於表2_2。 f面連續,將
於:二獲传之燒結體施以薄型加工,透過穿透型電子顯微 釦(TEM)及能量分散型分 电于』U 氧量,記载於表2-2先计之測疋,來評估結合相中之 此外&折強度係於跨度 將試料形狀做成直栌9 弓m卜進仃评估。 工2_、長度30_之圓柱形狀。在施 97124372 31 200909592 加重量9. 8N之條件下求取畢式硬度 [表 2-1 ]
*記號表示本發明之範圍外的試料 [表 2-2]
*記號係表示本發明之範 的^ 根據表2 —丨、 礼固外的5式枓 υ 方面,係碳教;、I 2可知道,本發明之試料No.2 — 1〜2〜6 部則具有肖Wr之平均粒徑為50nm以下’碳粒子之外周 、 粒子之格子面連續之格子面,硬度高至 97124372 32 200909592 21. 5Gpa以上。又, 係結合相中可以知道本發明之試料No. 2-卜2-6, 於此,可知比ΚΙ:,以下,抗折強度大。相對 度亦小。 1 ' 〇. 2 7係未形成碳粒子,且硬 另外’將本發明之与! 4 機形狀,並針對重最有3 〇.2—3之超硬合金加工成鑽孔 開孔(鑽孔機之旋日立製造之679FG的基板進行 結果係即便進行2〇〇〇〇 =’送^速度1〇m/min),其 射绫罅二、、丨&料N〇.2-1〜2~6方面,採用Cuka射線之X ==之C*之波峰讀之波峰二之 波峰強度l2之比1 Λι 強度11與ι最大的 平均粒徑為〇 16〜〇 23#值’係〇.02〜0.04,WC粒子之 徑為….二】/且料^^ # m以上之々相為〇個。
C 卜將各個試料前端加工成直徑0·120_、長产2 〇 :鐵Ζ形狀,以下述條件進行耐磨耗性與耐毁“之; 另卜關於耐磨耗性,係將孔位置精度當作指俨 二置精度係將已開孔4_處時之χ+3σ的數- :損:向I板厚度方向之送料速度設為一。關於: 』於逐漸提南每個孔朝向基板厚度方向之送料 :時,孔機毀損之最大送料速度之數值 = ^在概.2州方面,孔位置精度為 :: 最大运料速度為51„/_以上。亦記載加工條件。 鑽孔機迴轉速度 300krpm 97124372 33 200909592 送料速度 s平估基板 [實施例3] 2~20m/min 於曰立679G(0. 4mm,重疊3片)上積 層有進料片(LE 800 —片)者 :酸原料(鶴酸銨)、㈣料(石胸)、v原料 例進行溶解目=:'等之混合原料_之水的比 Γ 於賀務式乾燥中進行乾燥,獲得噴霧式乾焊 粉末1所獲得料式賴粉末_於氮環境 下Ϊ 1解處理’而得到W〇3_C〇〇_V2°5複合氧化物粉末。 了、〃之W〇3-Co0-V2〇5複合氧化物粉末進行碳化處 、,’侍到硬合碳化物粉末。針對該複合碳化物粉末,量秤 ::加入用以控制C量之c漿料與Cr3C2粉末’並添加由 醇所構成之有機溶劑,於球磨機中進行濕式混合處理 72小時。 =用球磨機所混合之原料漿料係於添加石蠟之後,利用 喷霧式乾燥進行造粒乾燥,在壓製成形後,進行真空煅 燒,再進行熱間靜水壓處理(HIP),而獲得表3_丨之超硬 合金。另外,真空煅燒係升溫速度:5π/πΰη,於95(rc J保持1〜6小時,並在1350〇C下進行煅燒1小時。熱間 靜水壓處理係於溫度:134(TC、氬氣6MPa之條件下進行。 將所獲得超硬合金之表面進行研磨後’透過掃描型電子 顯微鏡(SEM)之30000倍照片來評估超硬合金中之任意剖 面之WC粒子的剖面尺寸、縱橫比。評估係在燒結體之某 任意剖面上之30000倍SEM照片2張中,於呈現為四角形 97124372 34 200909592 =:=描緣縱橫比為2以上之剖面,測定其 值,將之當作 二度與趙邊尺寸(寬度)’求取平均 乍十均長度、平均寬度記载於表。 又,關於縱橫比為2以上 邊尺寸來炎彳曰而# ,上之王口彳面,根據長邊尺寸X短 邊尺寸來“面積,求取縱橫_ 積’並求取相對於昭片9租a 上之王面的面 比為2以…丨、…、片2張之面積的比率,將之當作縱橫 比為2以上之剖面的面積比率 與短邊尺寸(寬度)俜接爾心 Μ尺寸(長度) 、短邊尺寸。)糸知用』面之較長的長邊尺寸、較長的 板狀利:FIB裝置之細微加工,來確認WC粒子為 板狀或柱狀之結果,Wc粒子将古择〇 形狀底邊之一邊長度,而確切到度)長於三角 狀。 確-到本發明乾圍内之試料係柱 此外,以施加重量9 .之條件來评估破壞韌性值,抗 跨度2〇,3”曲下進行評估,將其結果記 】載在表3+將試料形狀做成直徑2_、長度3〇匪之圓柱 :狀:二強度係未滿4.0GPa時為χ,4〜㈣時為△, 大於5GPa時為〇,記载於表3-1。 97124372 35 200909592 [表 3-Π 煅燒條件 950°C下之 保持時間 ------- 燒結體組成(質量%) V VC __換算量 V 添加 .時期 Cr CrsCz 換算量 0. 025 A 0.6 〇. 075 ΓΤ 0. 6 0.6 了 ΤΓ' 1 ..............乳化物合成時 Β係添加於複合碳化物粉末
破壞韌性值 (MPa .瓜1/z) 試 料
No. 平均長度、平均寬度係彳壬音 Φ Α 〇 ,、 w 〇J面之WC粒子之四角形剖面 二,=比為2以上的剖面長度、寬度 面積比率係WC粒子之四条彬A丨二山 剖面的面積比 W拍中之縱橫比為2以上之 c 進:ί力3 1所f載之結果可以知道:於複合氧化物合成時 將二V二 計而含有0.025〜1質量,藉由 可使縱橫則_子成為柱狀, 收士广Λ 上之σ]面的面積比率在10%以上,並能 將破壞:性值定在8梟·,以上,可提高勃性。 在二:;知ί當將縱横比為2以上之剖面的面積比率設 在3(U以下,則可增加抗折強度。 關於試料〜3_4方面,採用⑷射線之 繞射測UCq3W3C之波峰、⑽eC之波峰、㈤ = 及C〇3W9C之波痊φ旧丄,丄々 皮峰中取大的波峰強度^與wc之最大的波峰 97124372 36 200909592 強度12之比ι丨/τ ΑΑ把从 以 粒徑為0.15〜〇的數值’係〇.02〜〇.〇4,WC粒子之平均 0.10〜0.15“ :又'm,且鈷嫣碳化物粒子之平均粒徑為 為2〇GPa以上。^以上之77相為0個’畢式硬度 此外,將試料N〇. 3 —丨〜3 0.120麵、長度9 Λ 飞才叶則编加工成直徑 磨耗性與耐毁·;生Ζ之鑽孔機形狀,以下述條件進行耐 位置精产合料 平估。另外,關於耐磨耗性,係將孔 χ + 3 曰標。孔位置精度係將已開孔4000處時之 為L、.值做為指標,朝向基板厚度方向之送料速度設 =二關於耐毁損性,係以於逐漸提高每個孔朝向 之數之:料速度時’鑽孔機毁損之最大送料速度 。其結果係在試料n〇 3 + 3_4方面,孔位 ^月度為15〜30/Zra,最大送料速度為5咖 載加工條件。 丄力纪 鑽孔機迴轉速度 送料速度 評估基板 Ο 300krpm 2~20m/min 於日立679G(0. 4mm,重疊3片)上 積層有進料片(LE 800 —片)去 【圖式簡單說明】 圖1係本實施形態之超硬合金的SEM照片。 圖2係本實施形態之超硬合金的線繞射圖案。 圖3(a-l)係小徑棒狀超硬合金之側視圖,圖係 超硬合金之前視圖,圖3⑻係表示袖珍鑽孔機 祝圖。 97124372 37 200909592 圖4(a)係於WC粒子内具有碳粒子 圖,圖4(b)係擴大表示其局部之示意圖超硬合金的示意 圖5係於ITC粒子内具有碳粒子之超硬合金的選照片。 圖6係具有四角形剖面之超硬合金的sem照片。 【主要元件符號說明】 3 硬質相 5 結合相 7 β相 9 石厌粒子 9a 碳粒子之外周部 9b 碳粒子之中央部 11a 格子面 lib 格子面 21 超硬合金 25 柄(shank)部 27 切刀部 29 階梯部 97124372 38

Claims (1)

  1. 200909592 十、申請專利範圍: 1.種超硬合金,係分別含有作為硬質相之wo粒子、 作^結合相之C〇,且含有從c〇3W3C、c〇6WeC、c〇2W4C及c〇3WgC 所選出之至少一種的鈷鎢碳化物粒子者,其特徵在於: Γ Ο 在將採用Cuka射線之X射線繞射測定之上述c〇3W3C 波峰、上述C〇6W6C之波峰、上述c〇2W4C之波缘及上述—μ ^波學中最大的波峰強度當作h,將上述wc之最大的波 強度當作12時,係滿足0<Ii/Id〇 〇5,同時上述wc 二立:之平均粒徑為0.3㈣以下,且上述始鎢碳化物粒子 平均粒徑小於上述WC粒子之平均粒徑。 =如申請專·圍第丨項之超硬合金,其巾,於超硬合 中^面=3_0倍電子顯微鏡照片之· m方塊的視野 未存^ 1/zm以上之上述銘鎢碳化物粒子係存在1個或 專·圍第i項之超硬合金,其中,碳粒子存 在於上述WC粒子之内邱,日兮山士 上述WC粒子之格子面連續。厌粒子外周部的格子面與 子專利範圍第3項之超硬合金,其申,上述碳粒 子之千均粒徑為50nm以下。 如申4專利範m第3項之超硬合 相中之氧量為3質量%以下。 中上述結合 ^如申請專利範圍第】項之超硬合金, 拉子為柱狀粒子,且上述f 上述WC 在超硬合金之任意剖面上,粒子之四角形剖面^ 97124372 39 200909592 縱橫比為2以上之剖面係以面積比計存在1〇%以上。 7.如申請專利範圍第6項之超硬合金,其中,上述wc 粒子之四角形剖面中’縱橫比為2以上之剖面 均長度為1/ζιη以下。 透之十 /如申請專利範圍第6項之超硬合金,其中,上 粒子之四角形剖面中,縱橫士或9 ,、,L 為繼以下。 社比為2以上之剖面的面積比率 2 = 具,其特徵在於:為由申請專利範圍第! 項之超硬合金所構成。 固弟i 10.-種切削加工裝置,其特徵在於 Ip Ifl ^ Q jS ^ -fc77 -t- « ^ ^ ^ 5月專利 祀圍第9項之切削卫具;及用以保持藉由該切削卫 加工之被切削材的保持台。 八而被
    97124372
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI748676B (zh) * 2020-03-31 2021-12-01 日商住友電工硬質合金股份有限公司 超硬合金及具備其之切削工具

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5348537B2 (ja) * 2009-04-14 2013-11-20 住友電工ハードメタル株式会社 超硬合金
JP5309394B2 (ja) 2009-04-14 2013-10-09 住友電工ハードメタル株式会社 超硬合金
GB0919857D0 (en) * 2009-11-13 2009-12-30 Element Six Holding Gmbh Near-nano cemented carbides and process for production thereof
US8769833B2 (en) * 2010-09-10 2014-07-08 Stanley Black & Decker, Inc. Utility knife blade
GB201105150D0 (en) * 2011-03-28 2011-05-11 Element Six Holding Gmbh Cemented carbide material and tools comprising same
JP5900800B2 (ja) * 2012-06-06 2016-04-06 住友電工ハードメタル株式会社 切削工具用の基材およびそれを含む表面被覆切削工具
DE102012213869A1 (de) 2012-08-06 2014-02-06 Wacker Chemie Ag Polykristalline Siliciumbruchstücke und Verfahren zu deren Herstellung
BR112016024706A2 (pt) * 2014-04-24 2017-08-15 Sandvik Intellectual Property método de fabricação de pó de cermet ou metal duro
CN103909274B (zh) * 2014-04-25 2016-06-15 湖南顶立科技有限公司 一种制备钴包覆纳米wc晶体复合粉末及超细晶硬质合金的方法
CN105458291A (zh) * 2015-12-09 2016-04-06 株洲硬质合金集团有限公司 一种复合钨钴氧化物粉末的制备方法
CN108367357B (zh) 2015-12-21 2020-11-06 山特维克知识产权股份有限公司 切削工具
JP6898450B2 (ja) 2016-12-20 2021-07-07 サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ 切削工具
CN110300817B (zh) * 2017-03-09 2021-11-30 山特维克知识产权股份有限公司 涂布的切削工具
CN107557637B (zh) * 2017-08-11 2019-04-16 武汉新锐合金工具有限公司 一种聚晶金刚石复合体的硬质合金基体材料
WO2019123764A1 (ja) 2017-12-18 2019-06-27 住友電気工業株式会社 タングステン炭化物粉末、タングステン炭化物-コバルト金属複合粉末、および超硬合金
WO2022230110A1 (ja) * 2021-04-28 2022-11-03 住友電工ハードメタル株式会社 超硬合金及びそれを用いた超高圧発生装置用金型
JP7131738B1 (ja) * 2021-04-28 2022-09-06 住友電工ハードメタル株式会社 超硬合金及びそれを用いた超高圧発生装置用金型
CN114561564B (zh) * 2022-02-28 2023-04-07 北京工业大学 一种具有高比例、大长径比板条状wc的硬质合金制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2801484B2 (ja) * 1992-06-15 1998-09-21 京セラ株式会社 切削工具用超硬合金
JP2004076049A (ja) * 2002-08-13 2004-03-11 Hitachi Tool Engineering Ltd 超微粒超硬合金
JP4331958B2 (ja) * 2003-02-25 2009-09-16 京セラ株式会社 超硬合金の製造方法
JP3762777B1 (ja) * 2004-10-19 2006-04-05 住友電気工業株式会社 超硬合金

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI748676B (zh) * 2020-03-31 2021-12-01 日商住友電工硬質合金股份有限公司 超硬合金及具備其之切削工具

Also Published As

Publication number Publication date
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