JP2000514722A - 旋削加工、フライス加工及び穿孔加工用の超硬合金インサート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、鋼及びステンレス鋼の機械加工に対して優れた特性を備える超硬合金に関する。ＷＣ粒は、０．２〜３．５μｍの範囲の平均粒径及び０〜４．５μｍの範囲の粒径分布を有する。本発明の方法にしたがい、超硬合金切削工具インサートが、ＷＣ、ＴｉＣ、ＴａＣ及び／またはＮｂＣの粉末、バインダー金属及び加圧材を混合すること、スプレー乾燥によって好ましく乾燥すること、インサートの加圧成形すること及び焼結することによって、作成される。この方法は、狭い粒径分布を有する解凝集したＷＣ粉末を使用し、ＴｉＣ、ＴａＣ及び／またはＮｂＣの粉末は解凝集され、且つ混合が粒径または粒径分布に変化のない湿潤混合であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】 旋削加工、フライス加工及び穿孔加工用の超硬合金インサート 本発明は、超硬合金切削工具インサート、特に鋼及びステンレス鋼の旋削加工 、フライス加工及び穿孔加工の用途に関する。 慣用の超硬合金インサートは、硬質構成材及びバインダー相を形成する粉末混 合物の微粉砕工程、加圧成形工程及び焼結工程を備える粉末冶金法によって製造 される。微粉砕加工の作業は、種々の大きさの微粉砕機中で且つ粉砕物体の補助 でもって激しく微粉砕する。微粉砕時間は、数時間から数日程度である。このよ うな処理は、微粉砕された混合物中にバインダー相の均一分布を得るために必要 なことであると考えられていた。激しい微粉砕が、緻密な組織をさらに促進させ て混合物の反応性をさらに作りだすと考えられてきた。しかしながら、微粉砕は 欠点を備えたいた。長時間の微粉砕の際に、微扮する物体が摩耗して、微粉砕さ れた混合物を汚染する。さらに、長期間の微粉砕後であっても、理想的な均質よ りもランダムな混合が達成される。すなわち、２種またはさらに多くの構成材を 含有する焼結超硬合金の特性は、如何に焼結する材料が混合されるかに依存する 。 超硬合金の製造の激しい微粉砕に代る技術が存在し、例えば、バインダー相金 属で被覆した粒子を使用する。この被覆方法は、流動床法、ソルゲル技術、電解 被覆、ＰＶＤ被覆、または例えばイギリス特許第３４６，４７３号、米国特許第 ５，５２９，８０４号または米国特許第５，５０５，９０２号に開示されるよう な他の方法を含む。被覆された炭化物粒子は、追加量のコバルト及び他の炭化物 粉末と混合され、所望の最終材料組成が得られ、加圧成形され且つ 緻密な組織に焼結される。 旋削加工、フライス加工及び穿孔加工などの金属切削作業の際に、硬さ、塑性 変形に対する耐性、熱疲労割れの形成に対する耐性のような一般的な特性は、焼 結超硬合金物体中の硬質相及びバインダー相の体積分率に非常に関係する。バイ ンダー相の量の増加は、塑性変形に対する耐性を減少させることが知られている 。種々の切削条件は、種々の特性を備える切削インサートを必要とする。原材料 表面域が存在する鋼を切削する場合（例えば、圧延、鍛造または鋳造をしたもの ）、被覆された超硬合金インサートは、硬い超硬合金からなる必要があり、並び に非常に良好な被覆付着力を備える必要がある。低合金鋼またはステンレス鋼を 旋削加工、フライス加工または穿孔加工するとき、接着摩耗が、一般的に支配的 な摩耗タイプである。 大きさが、特定の摩耗タイプに関して切削性能を改良をすることができる。し かしながら、そのような非常に稀な作用は、別の摩耗特性にはマイナスの効果を 与える。 幾つかの可能な大きさの影響を次ぎに示す。 １．高切削速度及び高切削刃温度での旋削加工、フライス加工または穿孔加工 は、むしろ大量の立方炭化物を有する超硬合金を必要とする（ＷＣ−ＴｉＣ−Ｔ ａＣ−ＮｂＣの固溶体）。熱疲労割れはこのような炭化物中では益々容易に発達 する。 ２．熱疲労割れの形成は、バインダー相含有量を減量することによって少なく することが可能である。しかしながら、このような行動は、このような切削イン サートの靭性特性を低下させ望ましくない。 ３．改良された付着摩耗は、被覆厚さを増加することによって達成することが できる。しかしながら、厚い被膜は剥離の危険を増加 させ、付着摩耗に関する耐性を低下させる。 驚くべきことには、慣用の微粉砕でなくて、狭い粒子径分布の硬質構成材の粉 末混合物で製造される超硬合金インサートが、乾燥及び湿潤条件の旋削加工、フ ライス加工または穿孔加工において、原材料表面が有る無しに係わらず、鋼及び ステンレス鋼に優れた切削性のを備えることが判明した。 図１に１２００Ｘの本発明にしたがう超硬合金インサートの顕微鏡写真を示す 。 図２に１２００Ｘの先行技術にしたがい製造された超硬合金インサートの顕微 鏡写真を示す。 本発明にしたがい、ＷＣと、４〜２０ｗｔ％のＣｏ好ましくは５〜１２ｗｔ％ のＣｏと、ＴｉＣ、ＴａＣ、ＮｂＣまたはそれらの混合物のような０〜３０ｗｔ ％の立方炭化物好ましくは０〜１５ｗｔ％の立方炭化物最好ましくは０〜１０ｗ ｔ％の立方炭化物と、を含み、鋼及びステンレス鋼の機械加工に優れた特性を備 える超硬合金インサートを提供する。ＷＣ粒は０．８〜３．５μｍ好ましくは１ ．０〜３．０μｍの範囲の平均粒径を有する。本発明にしたがう超硬合金の顕微 鏡組織は、０．５〜４．５μｍの範囲のＷＣの狭い粒径分布と、存在する場合は 、長い範囲のスケルトンを形成するために、慣用の超硬合金に比較して少ない立 方炭化物粒子傾向とをさらに特徴とする。 さらに別の実施態様において、ＷＣと、１０〜２５ｗｔ％のＣｏ好ましくは１ ５〜２０ｗｔ％のＣｏと、粒成長抑制剤として添加されたＣｒ₃Ｃ₂及び／または ＶＣのような＜２ｗｔ％好ましくは＜１ｗｔ％の立方炭化物と、を含んでなる超 硬合金インサートを提供する。ＷＣ粒は０．２〜１．０μｍの範囲の平均粒径を 有する。本発明にしたがう超硬合金の顕微鏡組織は、０〜１．５μｍの範囲の ＷＣの狭い粒径分布をさらに特徴とする。 バインダー相に溶解したＷ量は、カーボンブラックまたは純タングステン粉末 の少量添加による炭素含有量調整によって制御される。バインダー相中のＷ含有 量は次式で定義されるようなＣＷ比で表すことができる。すなわち、 ＣＷ比＝Ｍ_s／（ｗｔ％Ｃｏ＊０．０１６１） Ｍ_sは、ｋＡ／ｍで示す焼結超硬合金物体中の測定飽和磁化であり、且つｗｔ ％Ｃｏは超硬合金中のＣｏの重量パーセントである。本発明に従うＣＷ比は、０ ．８２〜１．０好ましくは０．８６〜０．９６である。 本発明にしたがう焼結インサートは被覆または無被覆が使用され、好ましくは ＭＴＣＶＤ、慣用のＣＶＤまたはＰＶＤでＡｌ₂Ｏ₃とまたは無しで被覆される。 特に、柱状粒のＴｉＣ_xＮ_vＯ_zに続いてα−Ａｌ₂Ｏ₃、κ−Ａｌ₂Ｏ₃またはα− 及びκ−のＡｌ₂Ｏ₃の混合物を含んでいるムライト層被膜が優れた結果を示した 。別の好ましい実施態様において、上記被覆は、ブラシ掛けできるかまたはブラ シ掛けする必要のないＴｉＮ層で完了する。 本発明の方法にしたがい、狭い粒径分布を有するＷＣ粉末は、他の炭化物一般 的にＴｉＣ、ＴａＣ及び／またはＮｂＣの解凝集した粉末と、バインダー金属と 、加圧剤を微粉砕することなく混合し、好ましくはスプレー乾燥法で乾燥し、イ ンサートに加圧成形し、そして焼結する。 ４．５μｍ以上の粗粒端を削除し且つ０．５μｍ以下の微細粒端を削除した本 発明にしたがう狭い粒径分布のＷＣ粉末が、ジェット粉砕選別機のようなふるい 分けによって用意される。混合は微粉砕をすることなく行われる本発明に実質的 にしたがい、すなわち、混合の結果として粒径または粒径分布の変化が有っては ならない。 ＞１．５μｍの粗粒径端を削除した別の実施態様にしたがう狭い粒径分布を有 する硬質構成材は、ジェット粉砕選別機のようなふるい分けによって用意される 。混合は微粉砕をすることなく行われる本発明に実質的にしたがい、すなわち、 混合の結果として粒径または粒径分布の変化が有ってはならない。 好ましい実施態様においては、少なくとも狭い粒径分布を有する硬質構成材が 、慎重な解凝集した後、米国特許第５，５０５，９０２号または米国特許第５， ５２９０，８０４号に開示さる方法を使用してバインダー金属で被覆する。この ような場合、本発明にしたがう超硬合金粉末は、好ましくはＣｏ被覆ＷＣとＣｏ バインダーからなり、被覆または被覆なしの立方炭化物すなわＴｉＣ、ＴａＣ、 ＮｂＣ、（Ｔｉ、Ｗ）Ｃ、（Ｔａ、Ｎｂ）Ｃ、（Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ）Ｃ、（Ｗ、 Ｔａ、Ｎｂ）Ｃ、（Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ）Ｃ及びＣｒ₃Ｃ₂及び／またはＶＣを 添加をするかまたは添加せずに、さらに所望の最終組成をうるために可能ならば Ｃｏ粉末を添加する。実施例１ Ａ．タイプＳＥＭＮ１２０４ＡＺの超硬合金工具インサートすなわちフライス 加工用インサートは、９．１ｗｔ％のＣｏと、１．２３ｗｔ％のＴａＣと、０． ３０ｗｔ％のＮｂＣと、残部ＷＣとを含み、１．６μｍの粒径を有し、本発明に したがって製造される。コバルトを被覆したＷＣ、すなわち米国特許５，５０５ ，９０２号にしたがい準備されたＷＣ−２ｗｔ％Ｃｏが、実験室用ジェット粉砕 装置で慎重に解凝集され、粉末追加量Ｃｏと混合され且つ非被覆（Ｔａ、Ｎｂ） ＣとＴａＣと解凝集し、所望の材料組成を得た。この混合は、実験室用混合機で ２時間エタノールと水の溶液（ｋｇ超硬合金粉末当たり０．２５ｌの液体）中で 行われ、浴の大きさは１０ ｋｇであった。さらにその上に、２ｗｔ％の潤滑材がこのスラリーに添加された 。炭素含有量は、ＣＷ比が０．８９に相当するＷで高合金化されたバインダー相 をボンブラックで調整した。スプレー乾燥後、インサートは、従来方法にしたが い加圧成形され且つ焼結され、そして図１に示されるように多孔質でない緻密な 組織が得られた。 被覆前に、２０°の負の角度の面取り部(negative chamfer)が全インサート周 辺に研作された。 インサートは０．５μｍの等軸のＴｉＣＮ層（０．０５の見積もりＣＷ比に相 当する高窒素含有量で）で被覆され、引き続きＭＴＣＶＤ技術（温度８８５〜８ ５０℃で炭素と窒素との源としてＣＨ₃ＣＮ）を用いて柱状粒を有する４μｍ厚 さのＴｉＣＮを被覆した。その後の工程において、同一被覆サイクルの際に、１ ．０μｍの厚さのＡｌ₂Ｏ₃層がヨーロッパ特許Ａ−５２３０２１号に開示するよ うに温度９７０℃で０．４％のＨ₂Ｓのドーパント濃度で蒸着された。ＴｉＮの 薄い層（０．３μｍ）が既知のＣＶＤ技術にしたがって頂部に蒸着された。ＸＲ Ｄ測定は、このＡｌ₂Ｏ₃層が１００％κ Ａｌ₂Ｏ₃からなることを示した。 被覆されたインサートはＳｉＣ粒を含むナイロンストローブラシでブラシ掛け された。光学顕微鏡におけるブラシ掛けしたインサートの検査は、滑らかなＡｌ₂ Ｏ₃層の表面をそこに残して、切削刃に沿ってのみ薄いＴｉＮ層がブラシ除去さ れたことを示した。 ブラシ掛けした試料横断面上の被膜厚さの測定は、取り除かれた外側ＴｉＮ層 を除き、刃線に沿って被膜減少を示さなかった。 Ｂ．同一の化学組成、平均ＷＣ粒径、面取り部及びＣＶＤ被膜をそれぞれ有し 、しかし、慣用のボール微粉砕技術で製造された粉末から作成されたタイプＳＥ ＭＮ１２０４ＡＺ超硬合金工具インサー トは、図２に示され、且つ次のように使用された。 Ａのインサートが、熱間加工され錆びた表面の中合金鋼（ＨＢ１０）の湿潤フ ライス加工試験において、Ｂのインサートと比較された。各々の太さが３３ｍｍ の二つの平行な棒が、カッターの間に１０ｍｍの空気ギャップを備え、カッター 本体（直径１００ｍｍ）に対して中央に配置された。 切削データーは次のとおりである。 速度＝１６０ｍ／ｍｉｎ 送り＝０．２０ｍｍ／回転 切り込み深さ＝２ｍｍ、冷却剤を用い単一刃フライス加工 本発明にしたがう種類Ａ変種の延長寿命は、３６００ｍｍであり、標準種類Ｂ では２４００ｍｍにすぎない。ＣＷ比、負の面取り部面及び被膜は、種類Ａ及び Ｂとも同一であり、切削性能の相違は、本発明により得られた改良特性に依存す るものである。実施例２ Ａ．実施例１の本発明の試験片（Ａ）と同一の本発明に従うタイプＳＥＭＮ１ ２０４ＡＺ超硬合金工具インサート。 Ｂ．実施例１の参照試験片（Ｂ）と同一のタイプＳＥＭＮ１２０４ＡＺ超硬合 金工具インサート。 Ｃ．外部炭化物製造業者から購入した非常に競合するタイプＳＥＭＮ１２０４ ＡＺ超硬合金工具インサートは、７．５ｗｔ％のＣｏと、０．４ｗｔ％のＴａＣ と、０．１ｗｔ％のＮｂＣと、０．３ｗｔ％のＴｉＣと、残部ＷＣとの組成を有 し、且つ０．９５のＣＷ比を有する。このインサートは、０．５μｍの等軸のＴ ｉＣＮ層と、２．１μｍの柱状のＴｉＣＮ層と、２．２μｍのκ−Ａｌ₂Ｏ₃の層 と、及び０．３μｍのＴｉＮ層からなる被膜を備えた。 あらかじめ機械加工した表面を備えた低合金鋼（ＨＢ−３００） の乾式フライス加工試験において、ＡのインサートをＢ及びＣのインサートと比 較した。１８０ｍｍの太さの棒が、カッター本体（直径２５０ｍｍ）に対して中 央に配置された。 切削データーは次のとおりである。 速度＝１５０ｍ／ｍｉｎ 送り＝０．２３ｍｍ／回転 切り込み深さ＝２ｍｍ、乾式条件の単一刃フライス加工 インサートＢは、６０００ｍｍの後、櫛状割れ形成及びチッピングの後破壊し 、そしてインサートＣは、４８００ｍｍの後、同様の様式で破壊した。最後に、 本発明にしたがう、インサートＡは、８０００ｍｍの後破壊した。実施例３ Ａ．タイプＣＮＭＧ１２０４０８−ＱＭ超硬合金工具インサート、すなわち旋 削用インサートは、８．０ｗｔ％のＣｏ及び残部ＷＣの組成で３．０μｍの粒径 を有し、本発明にしたがい製造された。コバルトで被覆したＷＣであり、すなわ ち米国特許第５，５０５，９０２号にしたがい準備されたＷＣ−８ｗｔ％Ｃｏが 、実験用ジェット粉砕装置で慎重に解凝集された。混合は、エタノール及び水溶 液（ｋｇ超硬合金粉末あたり０．２５ｆ液体）中で、実験用混合機で２時間行わ れ、浴の大きさは１０ｋｇであった。さらに、２ｗｔ％の潤滑剤がスラリーに添 加された。炭素含有量は、０．９３のＣＷ比に相当するＷで合金化したバインダ ー相に対してカーボンブラックで調整を行った。スプレー乾燥後、インサートは 従来の技術にしたがい加圧成形を行い且つ焼結され、そして多孔質でない緻密な 組織が得られた。 このインサートは、従来のＣＶＤで、１＋１μｍのＴｉＮ＋ＴｉＣＮで被覆さ れた。 Ｂ．タイプＣＮＭＧ１２０４０８−ＱＭ超硬合金工具インサート、すなわち旋 削用インサートは、同一化学組成、平均ＷＣ粒径、ＣＷ比及び同一ＣＶＤ被膜を それぞれ有するが、しかし慣用のボール粉砕機で製造された粉末から作成され、 次のように使用された。 ＡとＢとのインサートが、面旋削試験で比較され、塑性変形に対する耐性は逃 げ面摩耗として測定された。加工材料は、かなり高合金鋼であり１８０ｍｍの太 さの棒（ＨＢ３１０）である。切削データーは次のとおりである。 速度＝２９０ｍ／ｍｉｎ 送り＝０．３０ｍｍ／回転 切り込み深さ＝２ｍｍ ２工程後の逃げ面摩耗（バリアントあたり３つの刃の平均）は、本発明のバリ アントＡに対しては０．２７ｍｍになることが、及びバリアントＢに対しては０ ．３０になることが判明した。実施例４ Ａ．タイプＣＮＭＧ１２０４０８−ＭＭ超硬合金工具インサート、すなわち旋 削用インサートは、１．６μｍの粒径で、１０．５ｗｔ％のＣｏと、１．１６ｗ ｔ％のＴａと、０．２８ｗｔ％のＮｂと、残部ＷＣとの組成を有し、本発明にし たがい製造された。コバルトで被覆したＷＣであり、すなわち米国特許第５，５ ０５，９０２号にしたがい準備されたＷＣ−８ｗｔ％Ｃｏが、実験用ジェット粉 砕装置で慎重に解凝集され、且つＣｏと、解凝集し被覆してない（Ｔａ、Ｎｂ） Ｃと、ＴａＣとの追加粉末量と混合され、そして所望の材料組成を得た。混合は 、エタノール及び水溶液（ｋｇ超硬合金粉末あたり０．２５ｌ液体）中で、実験 用混合機で２時間行われ、浴の大きさは１０ｋｇであった。さらに、２ｗｔ％の 潤滑剤がスラリーに添加された。炭素含有量は、０．８７のＣＷ比に相当するＷ で非常に合金化したバインダー相に対して、カーボンブラックで調整を行った。 スプレー乾燥後、インサートは従来の技術にしたがい加圧成形を行い且つ焼結さ れ、そして多孔質でない緻密な組織が得られた。 このインサートは、０．０５の見積もりＣ／Ｎ比に相当する高窒素含有量で等 軸ＴｉＣＮ層と、引き続きＭＴ−ＣＶＤ装置を使用して蒸着された柱状ＴｉＣＮ の４．２μｍ厚みの層との０．５μｍの最外層で被覆された。その後の工程にお いて、同一被覆工程の際に、１．０μｍのＡｌ₂Ｏ₃層は、ヨーロッパ特許Ａ−５ ２３０２１号に開示するように方法にしたがう純κ相からなる。ＴｉＮが、同一 サイクルの際に、このＡｌ₂Ｏ₃層の頂部に蒸着された。 被覆されたインサートは、被覆後にＳｉＣを含むナイロンストローブラシでブ ラシ掛けされ、刃の上の外側ＴｉＮ層を除去した。 Ｂ．同一の化学組成、平均ＷＣ粒径、ＣＷ比及び同一ＣＶＤ被覆をそれぞれ有 し、しかし、慣用のボール微粉砕技術で製造された粉末から作成されたタイプＳ ＥＭＮ１２０４ＡＺ超硬合金工具インサートは、次のように使用された。 ＡとＢのインサートが、４ＬＲ６０材料（ステンレス鋼）の対面する２側面を 有する直径１８０ｍｍの棒の正面削りで比較した。 切削データーは次のとおりである。 送り＝０．２５ｍｍ／回転、 速度＝１８０ｍ／ｍｉｎ、及び 切り込み深さ＝２．０ｍｍ この試験の摩耗機構は、刃のチッピングであった。 結果 インサート 切削回数 Ａ、本発明 １９ Ｂ １５実施例５ Ａ．タイプＣＮＭＧ１２０４０８−ＰＭ超硬合金工具インサートは、５．４８ ｗｔ％のＣｏと、３．３０ｗｔ％のＴａと、２．０６ｗｔ％のＮｂと、２．０４ ｗｔ％のＴｉと、残部ＷＣとの組成を有し且つ１．６μｍの粒径を有し、本発明 にしたがい製造された。コバルトで被覆したＷＣであり、すなわち米国特許第５ ，５０５，９０２号にしたがい準備されたＷＣ−５ｗｔ％Ｃｏが、実験用ジェッ ト粉砕装置で慎重に解凝集され、Ｃｏと、解凝集した非被覆（Ｔａ、Ｎｂ）Ｃと 、ＴａＣと、（Ｔｉ、Ｗ）Ｃとの粉末追加量と混合され、所望の材料組成を得た 。混合は、エタノール及び水溶液（ｋｇ超硬合金粉末あたり０．２５ｌ液体）中 で、実験用混合機で２時間行われ、浴の大きさは１０ｋｇであった。さらに、２ ｗｔ％の潤滑剤がスラリーに添加された。炭素含有量は、０．９５のＣＷ比に相 当するＷで合金化したバインダー相に対してタングステン粉末で調整を行った。 スプレー乾燥後、インサートは従来の技術にしたがい加圧成形を行い且つ焼結さ れ、そして多孔質でない緻密な組織が得られた。 このインサートは、ＴｉＣＮと、引き続き同一被覆過程の際のその後の工程で ６μｍのＡｌ₂Ｏ₃層と、の５μｍの最外層で被覆された。 Ｂ．タイプＣＮＭＧ１２０４０８−ＰＭ超硬合金工具インサートは、５．４８ ｗｔ％のＣｏと、３．３０ｗｔ％のＴａと、２．０６ｗｔ％のＮｂと、２．０４ ｗｔ％のＴｉと、残部ＷＣとの組成を有し且つ１．６μｍの粒径を有し、本発明 にしたがい製造された。非被覆の解凝集したＷＣが、Ｃｏと、解凝集した非被覆 （Ｔａ、Ｎｂ）Ｃと、ＴａＣと、（Ｔｉ、Ｗ）Ｃとの粉末追加量と混合され、所 望の材料組成を得た。混合は、エタノール及び水溶液（ｋｇ超硬合金粉末あたり ０．２５ｌ液体）中で、実験用混合機で２時間行われ、浴の大きさは１０ｋｇで あった。さらに、２ｗｔ％の潤滑剤がスラリーに添加された。炭素含有量は、０ ．９５のＣＷ比に相当するＷで合金化したバインダー相に対してタングステン粉 末で調整を行った。スプレー乾燥後、インサートは従来の技術にしたがい加圧成 形を行い且つ焼結され、そして多孔質でない緻密な組織が得られた。 このインサートは、ＴｉＣＮと、引き続き同一被覆過程の際のその後の工程で ６μｍのＡｌ₂Ｏ₃層と、の５μｍの最外層で被覆された。 Ｃ．同一ＣＷ比と、インサートＡ及びＢのようなほとんど同一の平均ＷＣ粒径 と、を有する寛容のボール粉砕技術で製造された５．４８ｗｔ％のＣｏと、３． ３０ｗｔ％のＴａと、２．０６ｗｔ％のＮｂと、２．０４ｗｔ％のＴｉと、残部 ＷＣとの組成を有するタイプＣＮＭＧ１２０４０８−ＰＭ超硬合金工具インサー トは、インサートＡ及びＢのような同一被膜で被覆された。 Ａ、Ｂ及びＣのインサートは、それぞれ２２０ｍ／ｍｉｎ及び１９０ｍ／ｍｉ ｎの切削速度と、２ｍｍの切り込み深さ、及び０．７ｍｍ／回転に等しい一刃あ たりの送りで、外面長手方向旋削加工試験において比較された。加工部品材料は 、３００ＨＢの型さ及び１６０ｍｍの直径のＳＳ２５４１であった。この試験の 摩耗判定基準は、μｍで示した刃の窪みの測定であり、これは塑性変形に対する 逆抵抗を表す。刃の窪みの低い値は塑性変形に対して大きな抵抗を示す。 次の結果が得られた。 ｖ＝１９０ｍ／ｍｉｎ ｖ＝２２０ｍ．ｍｉｎ 刃の窪み、μｍ 刃の窪み、μｍ Ａ ５９ ８５ Ｂ ５６ ９３ Ｃ ８９ １１６ 一般的な靭性挙動は同じであるので、本発明にしたがいＣｏ被覆ＷＣで作成さ れたインサートＡ及び被覆無しのＷＣで作成されたインサートＢの双方は、従来 技術で作成されたインサートＣより良い性能であることは明らかである。実施例６ Ａ．タイプＣＮＭＧ１２０４０８−ＰＭ超硬合金工具インサートは、５．４８ ｗｔ％のＣｏと、３．３０ｗｔ％のＴａと、２．０６ｗｔ％のＮｂと、２．０４ ｗｔ％のＴｉと、残部ＷＣとの組成を有し且つ１．６μｍの粒径を有し、本発明 にしたがい製造された。コバルトで被覆したＷＣであり、すなわち米国特許第５ ，５０５，９０２号にしたがい準備されたＷＣ−５ｗｔ％Ｃｏが、実験用ジェッ ト粉砕装置で慎重に解凝集され、Ｃｏと、解凝集した非被覆（Ｔａ、Ｎｂ）Ｃと 、ＴａＣと、（Ｔｉ、Ｗ）Ｃとの粉末追加量と混合され、所望の材料組成を得た 。混合は、エタノール及び水溶液（ｋｇ超硬合金粉末あたり０．２５ｌ液体）中 で、実験用混合機で２時間行われ、浴の大きさは１０ｋｇであった。さらに、２ ｗｔ％の潤滑剤がスラリーに添加された。炭素含有量は、０．９５のＣＷ比に相 当するＷで合金化したバインダー相に対してタングステン粉末で調整を行った。 スプレー乾燥後、インサートは従来の技術にしたがい加圧成形を行い且つ焼結さ れ、そして多孔質でない緻密な組織が得られた。 このインサートは、ＴｉＣＮと、引き続き同一被覆過程の際のその後の工程で ６μｍのＡｌ₂Ｏ₃層と、の５μｍの最外層で被覆さ れた。 Ｂ．タイプＣＮＭＧ１２０４０８−ＰＭ超硬合金工具インサートは、５．４８ ｗｔ％のＣｏと、３．３０ｗｔ％のＴａと、２．０６ｗｔ％のＮｂと、２．０４ ｗｔ％のＴｉと、残部ＷＣとの組成を有し且つ１．６μｍの粒径を有し、本発明 にしたがい製造された。非被覆の解凝集したＷＣが、Ｃｏと、解凝集した非被覆 （Ｔａ、Ｎｂ）Ｃと、ＴａＣと、（Ｔｉ、Ｗ）Ｃとの粉末追加量と混合され、所 望の材料組成を得た。混合は、エタノール及び水溶液（ｋｇ超硬合金粉末あたり ０．２５ｌ液体）中で、実験用混合機で２時間行われ、浴の大きさは１０ｋｇで あった。さらに、２ｗｔ％の潤滑剤がスラリーに添加された。炭素含有量は、０ ．９５のＣＷ比に相当するＷで合金化したバインダー相に対してタングステン粉 末で調整を行った。スプレー乾燥後、インサートは従来の技術にしたがい加圧成 形を行い且つ焼結され、そして多孔質でない緻密な組織が得られた。 このインサートは、ＴｉＣＮと、引き続き同一被覆過程の際のその後の工程で ６μｍのＡｌ₂Ｏ₃層と、の５μｍの最外層で被覆された。 Ｃ．同一ＣＷ比と、インサートＡ及びＢのようなほとんど同一の平均ＷＣ粒径 と、を有する寛容のボール粉砕技術で製造された５．４８ｗｔ％のＣｏと、３． ３０ｗｔ％のＴａと、２．０６ｗｔ％のＮｂと、２．０４ｗｔ％のＴｉと、残部 ＷＣとの組成を有するタイプＣＮＭＧＩ２０４０８−ＰＭ超硬合金工具インサー トは、インサートＡ及びＢのような同一被膜で被覆された。 Ａ、Ｂ及びＣのインサートは、２４０ｍ／ｍｉｎの切削資料と、２ｍｍの切り 込み深さ、及び０．７ｍｍ／回転に等しい一刃あたりの送りで、外面長手方向旋 削加工試験において比較された。加工部 品材料は、３００ＨＢの型さ及び１６０ｍｍの直径のＳＳ２５４１であった。こ の試験の摩耗判定基準は、切削時間５分後の最大逃げ面摩耗の測定であり、これ は塑性変形に対する抵抗を表す。 次の結果が得られた。 最大逃げ面摩耗、μｍ Ａ ２８ Ｂ ３５ Ｃ ３８ 一般的な靭性挙動は同じであるので、本発明にしたがいＣｏ被覆ＷＣで作成さ れたインサートＡ及び被覆無しのＷＣで作成されたインサートＢの双方は、従来 技術で作成されたインサートＣより良い性能であることは明らかである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年８月２５日（１９９８．８．２５） 【補正内容】 請求の範囲 １．鋼及びステンレス鋼の機械加工に対して優れた特性を備えた薄い耐摩耗性 被膜を有し、ＷＣと、５〜１２．５ｗｔ％Ｃｏと、ＴｉＣ、ＴａＣ、ＮｂＣまた はそれらの混合物のような０〜１０ｗｔ％の立方晶炭化物とを含んでなり、ＷＣ 粒が０．５〜４．５μｍの範囲の平均粒径であり、且つ バインダー相中のＷ含有量が、次に定義されたＣＷ比で表せ、 ＣＷ比＝Ｍ_s／（ｗｔ％Ｃｏ＊０．０１６１） ここで、Ｍ_sは、ｋＡ／ｍで示す焼結超硬合金インサートの測定飽和磁化であ り、且つｗｔ％Ｃｏは、超硬合金中のＣｏの重量パーセントであり、 ０．８６〜０．９６である ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超硬合金インサート。 ２．前記被膜が、柱状粒のＴｉＣ_xＮ_vＯ_z、引き続きαＡｌ₂ Ｏ₃、κＡｌ₃Ｏ₃またはαＡｌ₂Ｏ₃及びκＡｌ₂Ｏ₃の混合物の層を含んでなるこ とを特徴とする請求項５記載の超硬合金インサート。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｃ 29/08 Ｃ２２Ｃ 29/08

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．鋼及びステンレス鋼の機械加工に対して優れた特性を備え、ＷＣと、４〜 ２５ｗｔ％Ｃｏと、を含んでなり、ＷＣ粒が０．２〜３．５μｍの範囲の平均粒 径である超硬合金インサートであって、 前記ＷＣ粒が、０〜４．５μｍの範囲の狭い粒径分布であることを特徴とする 超硬合金インサート。 ２．ＷＣと、５〜２０ｗｔ％Ｃｏと、ＴｉＣ、ＴａＣ、ＮｂＣまたはそれらの 混合物のような０〜３０ｗｔ％好ましくは０〜１５ｗｔ％もっとも好ましくは０ 〜１０ｗｔ％の立方晶炭化物と、を含んでなり、ＷＣ粒が０．８〜３．５μｍ好 ましくは１．０〜３．０μｍの範囲の平均粒径である超硬合金インサートであっ て、 前記ＷＣ粒が、０．５〜４．５μｍの範囲の狭い粒径分布であることを特徴と する請求項１記載の超硬合金インサート。 ３．ＷＣと、１０〜２５ｗｔ％のＣｏ好ましくは１５〜２０ｗｔ％のＣｏと、 を含んでなり、ＷＣ粒が０．２〜１．０μｍの範囲の平均粒径である超硬合金イ ンサートであって、 前記ＷＣ粒が、０〜１．５μｍの範囲の狭い粒径分布であることを特徴とする 請求項１記載の超硬合金インサート。 ４．バインダー相中のＣｏ含有量が次に定義されたＣＷ比で表せ、 ＣＷ比＝Ｍ_s／（ｗｔ％Ｃｏ＊０．０１６１） Ｍ_sは、ｋＡ／ｍで示す焼結超硬合金インサートの測定飽和磁化であり、ｗｔ ％Ｃｏは超硬合金中のＣｏの重量パーセントであり、 ０．８２〜１．０好ましくは０．８６〜０．９６であることを特徴とする請求 項１〜３のいずれか１項に記載の超硬合金インサート。 ５．前記インサートが薄い耐摩耗性被膜を備えることを特徴とする請求項１〜 ４のいずれか１項に記載の超硬合金インサート。 ６．前記被膜が、柱状粒のＴｉＣ_xＮ_vＯ_z、引き続きαＡｌ₂ Ｏ₃、κＡｌ₂Ｏ₃またはαＡｌ₂Ｏ₃及びκＡｌ₂Ｏ₃の混合物の層を含んでなるこ とを特徴とする請求項５記載の超硬合金インサート。 ７．ＷＣ、ＴｉＣ、ＴａＣ及び／またはＮｂＣの粉末、バインダー金属及び加 圧材を混合すること、スプレー乾燥によって好ましく乾燥すること、インサート を加圧成形すること及び焼結することによって超硬合金切削工具インサートの製 造方法であって、 狭い粒径分布の解凝集したＷＣ粉末を使用し、 ＴｉＣ、ＴａＣ及び／またはＮｂＣの粉末を解凝集し、且つ 前記混合が粒径または粒径分布に変化のない湿潤混合であることを特徴とする 超硬合金切削工具インサートの製造方法。 ８．狭い粒径分布のＷＣ粉末は、４．５μｍを越える粗粒端及び０．５μｍ未 満の微細粒端をジェット粉砕選別機のような篩わけによって、除くことを特徴と する請求項７記載の製造方法。 ９．狭い粒径分布のＷＣ粉末は、１．５μｍを越える粗粒端をジェット粉砕選 別機のような篩わけによって、除くことを特徴とする請求項７記載の製造方法。 １０．ＷＣ粉末がバインダー金属で被覆され且つ混合前に解凝集されることを 特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の製造方法。