JP2802596B2 - 板状晶ｗｃ含有超硬合金の製造方法 - Google Patents
板状晶ｗｃ含有超硬合金の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、炭化タングステン中に
板状晶炭化タングステン（以下、板状晶ＷＣという）を
多く含有してなる超硬合金の製造方法に関し、具体的に
は、例えばバイト，ドリル，エンドミル，カッターおよ
びこれらに用いるスローアウェイチップ，インサートチ
ップ，ロー付けチップ，ソリッドチップに代表される切
削工具、絞り型，しごき型，鍛造型などの塑性加工工具
や打抜き型，スリッターなどの剪断加工工具に代表され
る耐摩耗工具、道路工事，土建工事，トンネル工事に用
いられるビット，穿孔工具に代表される土木鉱山工具、
メカニカルシ−ル，軸受けに代表される摺動材料、時計
枠，釣具，タイピン，ノズルに代表される装飾・耐蝕材
料、および機械部品，化学工業用部品に用いられる各種
の構造用材料として適する板状晶ＷＣ含有超硬合金の製
造方法に関するものである。
板状晶炭化タングステン（以下、板状晶ＷＣという）を
多く含有してなる超硬合金の製造方法に関し、具体的に
は、例えばバイト，ドリル，エンドミル，カッターおよ
びこれらに用いるスローアウェイチップ，インサートチ
ップ，ロー付けチップ，ソリッドチップに代表される切
削工具、絞り型，しごき型，鍛造型などの塑性加工工具
や打抜き型，スリッターなどの剪断加工工具に代表され
る耐摩耗工具、道路工事，土建工事，トンネル工事に用
いられるビット，穿孔工具に代表される土木鉱山工具、
メカニカルシ−ル，軸受けに代表される摺動材料、時計
枠，釣具，タイピン，ノズルに代表される装飾・耐蝕材
料、および機械部品，化学工業用部品に用いられる各種
の構造用材料として適する板状晶ＷＣ含有超硬合金の製
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超硬合金は、炭化タングステン，または
炭化タングステンと立方晶系化合物とでなる硬質相をＣ
ｏおよび／またはＮｉを主成分とする結合相で結合した
焼結合金であり、優れた特性を有していることから、多
種多様の用途に広く実用されている。この超硬合金は、
主として炭化タングステンの粒度，結合相含有量，立方
晶系化合物含有量により、その特性を調整させることが
できる。しかしながら、一般に、超硬合金の特性は、硬
さ，耐摩耗性を高めると強度，靭性，耐欠損性が低下
し、逆に強度，靭性，耐欠損性を高めると硬さ，耐摩耗
性が低下するという二律背反的傾向を示すという問題が
ある。
炭化タングステンと立方晶系化合物とでなる硬質相をＣ
ｏおよび／またはＮｉを主成分とする結合相で結合した
焼結合金であり、優れた特性を有していることから、多
種多様の用途に広く実用されている。この超硬合金は、
主として炭化タングステンの粒度，結合相含有量，立方
晶系化合物含有量により、その特性を調整させることが
できる。しかしながら、一般に、超硬合金の特性は、硬
さ，耐摩耗性を高めると強度，靭性，耐欠損性が低下
し、逆に強度，靭性，耐欠損性を高めると硬さ，耐摩耗
性が低下するという二律背反的傾向を示すという問題が
ある。
【０００３】この問題を解決するために、一つの方向か
ら提案されているものとして、炭化タングステンの結晶
面による機械的特性の異方性について注目したもの、具
体的には、例えば、炭化タングステンの（００１）結晶
面が最高硬さで、（１００）結晶面が最高弾性率を示す
ことから、硬さの高い（００１）結晶面または或る結晶
面を成長させた炭化タングステン含有超硬合金もしくは
その製造方法に関するものがある。
ら提案されているものとして、炭化タングステンの結晶
面による機械的特性の異方性について注目したもの、具
体的には、例えば、炭化タングステンの（００１）結晶
面が最高硬さで、（１００）結晶面が最高弾性率を示す
ことから、硬さの高い（００１）結晶面または或る結晶
面を成長させた炭化タングステン含有超硬合金もしくは
その製造方法に関するものがある。
【０００４】板状晶ＷＣ含有超硬合金に関する先行技術
の代表的なものに、特公昭４７−２３０４９号公報，特
公昭４７−２３０５０号公報，特開昭５７−３４００８
号公報，特開平２−４７２３９号公報，特開平２−５１
４０８号公報，特開平２−１３８４３４号公報，特開平
２−２７４８２７号公報および特開平５−３３９６５９
号公報がある。
の代表的なものに、特公昭４７−２３０４９号公報，特
公昭４７−２３０５０号公報，特開昭５７−３４００８
号公報，特開平２−４７２３９号公報，特開平２−５１
４０８号公報，特開平２−１３８４３４号公報，特開平
２−２７４８２７号公報および特開平５−３３９６５９
号公報がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】板状晶ＷＣ含有超硬合
金に関連した先行技術の内、特公昭４７−２３０４９号
公報および特公昭４７−２３０５０号公報には、０．１
〜５０μｍの最大寸法を有し、その最大寸法が最小寸法
の少なくとも３倍でなる板状晶ＷＣの含有した超硬合金
と、多孔性の凝集体でなるコロイド状炭化タングステン
粉末とＦｅ族金属またはこれらの合金の粉末からなる混
合粉末を用いて板状晶ＷＣの含有した超硬合金を作製す
る方法について記載されている。この超硬合金は、板状
晶ＷＣを含有していて、炭化タングステン全体の平均粒
径を１．０μｍ以下に抑制するのが非常に困難であるこ
と、または板状晶ＷＣの含有量が少なく、硬さ，耐摩耗
性，強度，靭性，耐欠損性に代表される超硬合金の諸特
性を向上する効果が弱く、特にこれらの諸特性全てを向
上させるに至らないという問題がある。一方、製造方法
は、使用するコロイド状炭化タングステン粉末の調整が
困難であり、これを用いて超硬合金を作製する場合に
は、加熱焼結時に起こる微細なコロイド状炭化タングス
テンの粒成長作用を利用した方法であるために、板状晶
ＷＣの粒径の制御が非常に困難であるという問題があ
る。
金に関連した先行技術の内、特公昭４７−２３０４９号
公報および特公昭４７−２３０５０号公報には、０．１
〜５０μｍの最大寸法を有し、その最大寸法が最小寸法
の少なくとも３倍でなる板状晶ＷＣの含有した超硬合金
と、多孔性の凝集体でなるコロイド状炭化タングステン
粉末とＦｅ族金属またはこれらの合金の粉末からなる混
合粉末を用いて板状晶ＷＣの含有した超硬合金を作製す
る方法について記載されている。この超硬合金は、板状
晶ＷＣを含有していて、炭化タングステン全体の平均粒
径を１．０μｍ以下に抑制するのが非常に困難であるこ
と、または板状晶ＷＣの含有量が少なく、硬さ，耐摩耗
性，強度，靭性，耐欠損性に代表される超硬合金の諸特
性を向上する効果が弱く、特にこれらの諸特性全てを向
上させるに至らないという問題がある。一方、製造方法
は、使用するコロイド状炭化タングステン粉末の調整が
困難であり、これを用いて超硬合金を作製する場合に
は、加熱焼結時に起こる微細なコロイド状炭化タングス
テンの粒成長作用を利用した方法であるために、板状晶
ＷＣの粒径の制御が非常に困難であるという問題があ
る。
【０００６】また、特開昭５７−３４００８号公報に
は、（００１）結晶面に成長させて、（００１）面で接
合させた双晶炭化タングステンの製造方法について記載
されている。同公報に記載されている双晶炭化タングス
テンは、生成し難く、かつ生成率も低いことから、これ
を用いて超硬合金を作製したとしても、上述の公報に記
載された超硬合金と同様に、その効果が弱いという問題
がある。
は、（００１）結晶面に成長させて、（００１）面で接
合させた双晶炭化タングステンの製造方法について記載
されている。同公報に記載されている双晶炭化タングス
テンは、生成し難く、かつ生成率も低いことから、これ
を用いて超硬合金を作製したとしても、上述の公報に記
載された超硬合金と同様に、その効果が弱いという問題
がある。
【０００７】さらに、特開平２−４７２３９号公報，特
開平２−５１４０８号公報および特開平２−１３８４３
４号公報には、（０００１）結晶面を成長させた炭化タ
ングステンの含有した超硬合金、またはその超硬合金を
得るための組成物について記載されている。これら３件
の公報に記載されている超硬合金またはその組成物から
得られる超硬合金には、（００１）結晶面を成長した炭
化タングステンの含有率が少なく、かつ炭化タングステ
ン全体の平均粒径を１．０μｍ以下に調整するのが非常
に困難でそのために、結局上述した公報に記載された超
硬合金と同様に、その効果が弱いという問題がある。
開平２−５１４０８号公報および特開平２−１３８４３
４号公報には、（０００１）結晶面を成長させた炭化タ
ングステンの含有した超硬合金、またはその超硬合金を
得るための組成物について記載されている。これら３件
の公報に記載されている超硬合金またはその組成物から
得られる超硬合金には、（００１）結晶面を成長した炭
化タングステンの含有率が少なく、かつ炭化タングステ
ン全体の平均粒径を１．０μｍ以下に調整するのが非常
に困難でそのために、結局上述した公報に記載された超
硬合金と同様に、その効果が弱いという問題がある。
【０００８】次に、特開平２−２７４８２７号公報に
は、使用済みの超硬合金を酸化し、還元した後、炭化し
て得られた粉末を用いて異方性超硬合金を作製する方法
が記載されている。同公報に記載されている方法は、還
元と炭化によって生成した炭化タングステン粉末の粒成
長作用を利用した方法であるために、炭化タングステ
ン、特に板状晶ＷＣの粒径の制御が困難であり、炭化タ
ングステン全体の平均粒径を１μｍ以下にすることが非
常に困難であるという問題がある。
は、使用済みの超硬合金を酸化し、還元した後、炭化し
て得られた粉末を用いて異方性超硬合金を作製する方法
が記載されている。同公報に記載されている方法は、還
元と炭化によって生成した炭化タングステン粉末の粒成
長作用を利用した方法であるために、炭化タングステ
ン、特に板状晶ＷＣの粒径の制御が困難であり、炭化タ
ングステン全体の平均粒径を１μｍ以下にすることが非
常に困難であるという問題がある。
【０００９】その他、特開平５−３３９６５９号公報に
は、０．５μｍ以下のＷＣと、３〜４０重量％の立方晶
系化合物と、１〜２５重量％のＣｏおよび／Ｎｉからな
る混合粉末を長時間混合粉砕し、１４５０℃以上で焼結
して板状晶ＷＣ含有超硬合金を作製する方法が記載され
ている。同公報に記載されている方法は、長時間混合粉
砕により、微細で、かつ高歪量の炭化タングステンの含
有した粉末とするために、不純物量が多くなること、製
造工程が長くなること、得られる超硬合金中の板状晶Ｗ
Ｃの粒径および含有量が制御し難く、板状晶ＷＣ含有量
が少なく、その効果が弱いという問題がある。
は、０．５μｍ以下のＷＣと、３〜４０重量％の立方晶
系化合物と、１〜２５重量％のＣｏおよび／Ｎｉからな
る混合粉末を長時間混合粉砕し、１４５０℃以上で焼結
して板状晶ＷＣ含有超硬合金を作製する方法が記載され
ている。同公報に記載されている方法は、長時間混合粉
砕により、微細で、かつ高歪量の炭化タングステンの含
有した粉末とするために、不純物量が多くなること、製
造工程が長くなること、得られる超硬合金中の板状晶Ｗ
Ｃの粒径および含有量が制御し難く、板状晶ＷＣ含有量
が少なく、その効果が弱いという問題がある。
【００１０】本発明は、上述のような問題点を解決した
ものでは、具体的には、超硬合金を作製するにあたり、
焼結時に板状晶ＷＣ，特に粗粒の板状晶ＷＣを容易に晶
出させることができる特徴のある出発物質を用いて、板
状晶ＷＣの含有量の制御およびその粒径の制御を容易に
し、高硬度、耐摩耗性に優れ、かつ高靭性、耐欠損性、
耐衝撃性、耐塑性変形性に優れる超硬合金を得ることが
できる方法であり、従来の方法で得られる超硬合金では
考えられない高硬度、高靱性、高強度耐衝撃性によるシ
ナジ効果を発揮し、長寿命となる板状晶ＷＣ含有超硬合
金の製造方法の提供を目的とするものである。
ものでは、具体的には、超硬合金を作製するにあたり、
焼結時に板状晶ＷＣ，特に粗粒の板状晶ＷＣを容易に晶
出させることができる特徴のある出発物質を用いて、板
状晶ＷＣの含有量の制御およびその粒径の制御を容易に
し、高硬度、耐摩耗性に優れ、かつ高靭性、耐欠損性、
耐衝撃性、耐塑性変形性に優れる超硬合金を得ることが
できる方法であり、従来の方法で得られる超硬合金では
考えられない高硬度、高靱性、高強度耐衝撃性によるシ
ナジ効果を発揮し、長寿命となる板状晶ＷＣ含有超硬合
金の製造方法の提供を目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、長年に亘
り、超硬合金の硬さ、耐摩耗性を低下させずに、強度、
靭性、耐欠損性を向上させるための検討を行っていた
所、板状晶ＷＣを含有した超硬合金にするとその目的が
達成される傾向にあること、粗粒の板状晶ＷＣにすると
より優れた上述の特性が得られること、この超硬合金を
得るためには、ＣｏとＷとのＷ合金粉末にカーボンおよ
び／またはグラファイトを添加した粉末を用いることに
より容易に達成できるという知見を得て、本発明を完成
するに至ったものである。
り、超硬合金の硬さ、耐摩耗性を低下させずに、強度、
靭性、耐欠損性を向上させるための検討を行っていた
所、板状晶ＷＣを含有した超硬合金にするとその目的が
達成される傾向にあること、粗粒の板状晶ＷＣにすると
より優れた上述の特性が得られること、この超硬合金を
得るためには、ＣｏとＷとのＷ合金粉末にカーボンおよ
び／またはグラファイトを添加した粉末を用いることに
より容易に達成できるという知見を得て、本発明を完成
するに至ったものである。
【００１２】すなわち、本発明の板状晶ＷＣ含有超硬合
金の製造方法は、Ｃｏおよび／またはＮｉを２〜３０重
量％と残りＷとからなるＷ合金粉末と、カーボンおよび
／またはグラファイト粉末とでなる第１配合粉末、もし
くは該第１配合粉末にＣｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｗ，Ｗ2Ｃ，
ＷＣ，またはＷとＣｏおよび／またはＮｉとカーボンと
でなる複合炭化物の中の少なくとも１種を添加してなる
第２配合粉末を、混合および成形後、真空中あるいは非
酸化性ガス雰囲気中で加熱焼結し、Ｃｏおよび／または
Ｎｉを主成分とする結合相３〜４０体積％と、残りが炭
化タングステンでなる超硬合金を作製する方法であっ
て、該超硬合金中の炭化タングステンの１０体積％以上
が板状晶炭化タングステンでなることを特徴とする方法
である。
金の製造方法は、Ｃｏおよび／またはＮｉを２〜３０重
量％と残りＷとからなるＷ合金粉末と、カーボンおよび
／またはグラファイト粉末とでなる第１配合粉末、もし
くは該第１配合粉末にＣｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｗ，Ｗ2Ｃ，
ＷＣ，またはＷとＣｏおよび／またはＮｉとカーボンと
でなる複合炭化物の中の少なくとも１種を添加してなる
第２配合粉末を、混合および成形後、真空中あるいは非
酸化性ガス雰囲気中で加熱焼結し、Ｃｏおよび／または
Ｎｉを主成分とする結合相３〜４０体積％と、残りが炭
化タングステンでなる超硬合金を作製する方法であっ
て、該超硬合金中の炭化タングステンの１０体積％以上
が板状晶炭化タングステンでなることを特徴とする方法
である。
【００１３】本発明の板状晶ＷＣ含有超硬合金の製造方
法におけるＷ合金粉末中のＣｏおよび／またはＮｉ量
は、２重量％未満では焼結によって生じる結合相量が３
体積％以下となって焼結が困難となること、および板状
晶ＷＣの生成割合が減少することにより、強度と硬さの
低下が著しく、逆に３０重量％超えて多くなると、結合
相量が４０体積％以上となって硬さや耐摩耗性、耐塑性
変形性の低下が顕著になる。また、該合金粉末の組成
は、１重量％以下のＣｏおよび／またはＮｉを固溶する
Ｗと、Ｗ6Ｃｏ7，ＷＣｏ3，ＷＮｉ4および２０重量％以
上のＷを固溶するＣｏおよび／またはＮｉの中の少なく
とも一種からなる均一に固溶した合金であっても良い。
さらに、後述する立方晶系化合物を含有させる場合に、
例えばＷーＣｏーＴｉ，ＷーＣｏーＣｒーＴａ合金など
の周期律表４ａ，５ａ，６ａ族金属を添加したＷ合金粉
末を用いても良い。
法におけるＷ合金粉末中のＣｏおよび／またはＮｉ量
は、２重量％未満では焼結によって生じる結合相量が３
体積％以下となって焼結が困難となること、および板状
晶ＷＣの生成割合が減少することにより、強度と硬さの
低下が著しく、逆に３０重量％超えて多くなると、結合
相量が４０体積％以上となって硬さや耐摩耗性、耐塑性
変形性の低下が顕著になる。また、該合金粉末の組成
は、１重量％以下のＣｏおよび／またはＮｉを固溶する
Ｗと、Ｗ6Ｃｏ7，ＷＣｏ3，ＷＮｉ4および２０重量％以
上のＷを固溶するＣｏおよび／またはＮｉの中の少なく
とも一種からなる均一に固溶した合金であっても良い。
さらに、後述する立方晶系化合物を含有させる場合に、
例えばＷーＣｏーＴｉ，ＷーＣｏーＣｒーＴａ合金など
の周期律表４ａ，５ａ，６ａ族金属を添加したＷ合金粉
末を用いても良い。
【００１４】本発明の板状晶ＷＣ含有超硬合金の製造方
法におけるカーボンおよび／またはグラファイト粉末
は、具体的には、例えばグラファイト，カーボンまたは
石油ピッチ、熱硬化性樹脂などの炭素前駆体物質の粉末
も挙げることができる。特に、平均粒子径２〜２０μｍ
のグラファイトである場合には、板状晶ＷＣの生成割合
が増加し、かつ粗粒で均一な合金組織となって、硬さと
靭性が大きく向上するので好ましい。カーボンおよび／
またはグラファイト粉末の添加量は、焼結によって得ら
れる超硬合金中にη相（Ｃｏ3Ｗ3Ｃ）あるいは遊離炭素
が多量に折出しない範囲であれば良い。
法におけるカーボンおよび／またはグラファイト粉末
は、具体的には、例えばグラファイト，カーボンまたは
石油ピッチ、熱硬化性樹脂などの炭素前駆体物質の粉末
も挙げることができる。特に、平均粒子径２〜２０μｍ
のグラファイトである場合には、板状晶ＷＣの生成割合
が増加し、かつ粗粒で均一な合金組織となって、硬さと
靭性が大きく向上するので好ましい。カーボンおよび／
またはグラファイト粉末の添加量は、焼結によって得ら
れる超硬合金中にη相（Ｃｏ3Ｗ3Ｃ）あるいは遊離炭素
が多量に折出しない範囲であれば良い。
【００１５】本発明の板状晶ＷＣ含有超硬合金の製造方
法における板状晶ＷＣは、得られる超硬合金中のＷＣ全
体量に対して１０体積％未満では、板状晶ＷＣによる硬
さと靭性の向上効果が少ない。また、断面組織における
板状晶ＷＣの最大寸法と最小寸法との比が３．０以上で
あると、靭性向上が著しいので好ましい。さらに、該板
状晶ＷＣの平均粒子径が２．０〜１０μｍであると、硬
さ低下が少ない割に靭性が増大するので好ましい。
法における板状晶ＷＣは、得られる超硬合金中のＷＣ全
体量に対して１０体積％未満では、板状晶ＷＣによる硬
さと靭性の向上効果が少ない。また、断面組織における
板状晶ＷＣの最大寸法と最小寸法との比が３．０以上で
あると、靭性向上が著しいので好ましい。さらに、該板
状晶ＷＣの平均粒子径が２．０〜１０μｍであると、硬
さ低下が少ない割に靭性が増大するので好ましい。
【００１６】本発明の板状晶ＷＣ含有超硬合金の製造方
法において、場合によっては、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｗの
中の少なくとも一種の金属、ＷとＣｏおよび／またはＮ
ｉとでなる複合炭化物、周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族
金属の炭化物、窒化物およびこれらの相互固溶体の中の
少なくとも一種の化合物、の中から選ばれた一種以上の
粉末を添加すると好ましい。
法において、場合によっては、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｗの
中の少なくとも一種の金属、ＷとＣｏおよび／またはＮ
ｉとでなる複合炭化物、周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族
金属の炭化物、窒化物およびこれらの相互固溶体の中の
少なくとも一種の化合物、の中から選ばれた一種以上の
粉末を添加すると好ましい。
【００１７】該複合炭化物として、具体的には、例えば
Ｃｏ3Ｗ9Ｃ4，Ｃｏ2Ｗ4Ｃ，Ｃｏ3Ｗ3Ｃ，Ｃｏ6Ｗ6Ｃ，
Ｎｉ2Ｗ4Ｃなどを、該化合物としては、例えばＷＣ，Ｗ
2Ｃ，ＴａＣ，ＮｂＣ，ＴｉＣ，（Ｗ，Ｔｉ）Ｃ，
（Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ）Ｃ，ＴｉＮ，ＺｒＮ，Ｔｉ（Ｃ
Ｎ），（Ｗ，Ｎｂ，Ｚｒ）ＣＮなどを挙げることができ
る。ここで、該複合炭化物とＷ2Ｃは、いずれも板状晶
ＷＣの生成割合を増加させて、硬さと靭性を向上させる
効果が大きい。
Ｃｏ3Ｗ9Ｃ4，Ｃｏ2Ｗ4Ｃ，Ｃｏ3Ｗ3Ｃ，Ｃｏ6Ｗ6Ｃ，
Ｎｉ2Ｗ4Ｃなどを、該化合物としては、例えばＷＣ，Ｗ
2Ｃ，ＴａＣ，ＮｂＣ，ＴｉＣ，（Ｗ，Ｔｉ）Ｃ，
（Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ）Ｃ，ＴｉＮ，ＺｒＮ，Ｔｉ（Ｃ
Ｎ），（Ｗ，Ｎｂ，Ｚｒ）ＣＮなどを挙げることができ
る。ここで、該複合炭化物とＷ2Ｃは、いずれも板状晶
ＷＣの生成割合を増加させて、硬さと靭性を向上させる
効果が大きい。
【００１８】該金属，該複合炭化物、該化合物からえら
ばれた一種以上の粉末を添加して得られる超硬合金にお
いて、Ｃｏおよび／またはＮｉを主成分とする結合相と
して、具体的には、Ｗ，Ｃｒを２０重量％以下含有する
ＣｏーＷ，ＣーＷーＣｒ，ＮｉーＣｒーＷなどの合金を
挙げることができ、この量が３体積％未満になると、焼
結が困難となって内部に巣孔が残留し、かつ板状晶ＷＣ
結晶の生成割合が低下して強度および硬さの低下が著し
く、逆に４０重量％超えて多くなると、硬さと耐摩耗性
の低下が顕著になる。また、立方晶系化合物として、具
体的には、例えば（Ｗ，Ｔｉ）Ｃ，（Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ）
Ｃ，（Ｗ，Ｔｉ）（Ｃ，Ｎ）などを挙げることができ、
この量が５０重量％超えて多くなると、相対的に板状晶
ＷＣも含むＷＣ量が減少するために、強度、靭性の低下
が著しい。
ばれた一種以上の粉末を添加して得られる超硬合金にお
いて、Ｃｏおよび／またはＮｉを主成分とする結合相と
して、具体的には、Ｗ，Ｃｒを２０重量％以下含有する
ＣｏーＷ，ＣーＷーＣｒ，ＮｉーＣｒーＷなどの合金を
挙げることができ、この量が３体積％未満になると、焼
結が困難となって内部に巣孔が残留し、かつ板状晶ＷＣ
結晶の生成割合が低下して強度および硬さの低下が著し
く、逆に４０重量％超えて多くなると、硬さと耐摩耗性
の低下が顕著になる。また、立方晶系化合物として、具
体的には、例えば（Ｗ，Ｔｉ）Ｃ，（Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ）
Ｃ，（Ｗ，Ｔｉ）（Ｃ，Ｎ）などを挙げることができ、
この量が５０重量％超えて多くなると、相対的に板状晶
ＷＣも含むＷＣ量が減少するために、強度、靭性の低下
が著しい。
【００１９】本発明の板状晶ＷＣ含有超硬合金の製造方
法において加熱・焼結時において、炭素とＷとＣｏおよ
び／またはＮｉとでなる複合炭化物を生成させる第一過
程と、該複合炭化物から板状晶ＷＣを生成させる第二過
程、とを含んでいると板状晶ＷＣ結晶の割合が増加し、
硬さと靭性を向上させるので好ましい。
法において加熱・焼結時において、炭素とＷとＣｏおよ
び／またはＮｉとでなる複合炭化物を生成させる第一過
程と、該複合炭化物から板状晶ＷＣを生成させる第二過
程、とを含んでいると板状晶ＷＣ結晶の割合が増加し、
硬さと靭性を向上させるので好ましい。
【００２０】
【作用】本発明の板状晶ＷＣ含有超硬合金の製造方法
は、Ｃｏを含有するＷ合金粉末が炭素粉末と加熱・焼結
時に反応して、粗粒の板状晶ＷＣを晶出させる作用を
し、粗粒の板状晶ＷＣが超硬合金の靭性、耐塑性変形性
を高める作用をしているものである。
は、Ｃｏを含有するＷ合金粉末が炭素粉末と加熱・焼結
時に反応して、粗粒の板状晶ＷＣを晶出させる作用を
し、粗粒の板状晶ＷＣが超硬合金の靭性、耐塑性変形性
を高める作用をしているものである。
【００２１】
【実施例】まず、市販されている平均粒径、が２．３μ
ｍと６．０のＷ（それぞれ、Ｗ／Ｍ，Ｗ／Ｃと略す）、
０．１μｍのＣｏ ，１．３μｍのＮｉ粉末、２〜４μｍ
のＴｉＨ2，ＴａＨ2粉末を用い、表１に示す配合組成に
秤量してボールミル混合した後、真空中で１３００℃ー
１時間の加熱処理を行って、Ａ〜ＥのＷ合金粉末を得
た。Ｘ線会回折により同定した組成・成分を表１に併記
した。
ｍと６．０のＷ（それぞれ、Ｗ／Ｍ，Ｗ／Ｃと略す）、
０．１μｍのＣｏ ，１．３μｍのＮｉ粉末、２〜４μｍ
のＴｉＨ2，ＴａＨ2粉末を用い、表１に示す配合組成に
秤量してボールミル混合した後、真空中で１３００℃ー
１時間の加熱処理を行って、Ａ〜ＥのＷ合金粉末を得
た。Ｘ線会回折により同定した組成・成分を表１に併記
した。
【００２２】
【表１】 次に、得られたＡ〜ＥのＷ合金粉末および６μｍのグラ
ファイト（Ｇと略す），０．０２μｍのカーボンブラッ
ク（Ｃと略す），１．２μｍのＣｏ，５．３μｍのＷ，
２．７μｍのＣｒ3Ｃ2，４．５μｍのＷＣ，２．２μｍ
のＴａＣ，１．５μｍの（Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ）Ｃ固溶体
（重量比でＷＣ／ＴｉＣ／ＴａＣ＝５０／２０／３０、
ＷＴＴと略す），３．５μｍのＣｏ3Ｗ3Ｃの各粉末を用
いて、表２に示す配合組成に秤量し、ステンレス製ポッ
トにアクセント溶媒と超硬合金製ポールと共に挿入し、
４８時間の混合・粉砕後、乾燥して混合粉末を得た。そ
して、これらの混合粉末を金型に充填して２ｔｏｎ／ｃ
ｍ2の加圧でもって約５．５×９．５×２９ｍｍの圧粉
成形体を作成し、アルミナとカーボンの繊維からなるシ
ート上に設置して雰囲気圧力１０-2Ｔｏｒｒの真空中で
加熱し、表２に併記する温度に１時間保持する本発明の
方法１〜７および比較の方法１〜５により、それぞれの
超硬合金を得た。
ファイト（Ｇと略す），０．０２μｍのカーボンブラッ
ク（Ｃと略す），１．２μｍのＣｏ，５．３μｍのＷ，
２．７μｍのＣｒ3Ｃ2，４．５μｍのＷＣ，２．２μｍ
のＴａＣ，１．５μｍの（Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ）Ｃ固溶体
（重量比でＷＣ／ＴｉＣ／ＴａＣ＝５０／２０／３０、
ＷＴＴと略す），３．５μｍのＣｏ3Ｗ3Ｃの各粉末を用
いて、表２に示す配合組成に秤量し、ステンレス製ポッ
トにアクセント溶媒と超硬合金製ポールと共に挿入し、
４８時間の混合・粉砕後、乾燥して混合粉末を得た。そ
して、これらの混合粉末を金型に充填して２ｔｏｎ／ｃ
ｍ2の加圧でもって約５．５×９．５×２９ｍｍの圧粉
成形体を作成し、アルミナとカーボンの繊維からなるシ
ート上に設置して雰囲気圧力１０-2Ｔｏｒｒの真空中で
加熱し、表２に併記する温度に１時間保持する本発明の
方法１〜７および比較の方法１〜５により、それぞれの
超硬合金を得た。
【００２３】こうして得た超硬合金試料を、＃２３０の
ダイヤモンド砥石で湿式研削加工し、４．０×８．０×
２５．０ｍｍの試料を作成して抗折力（ＪＩＳ法）を測
定した。また、試料の一面を１μｍのダイヤモンドペー
スでラップ加工した後、荷重：１９６Ｎでビッカース硬
さ、４９０Ｎで壊靭性値：Ｋ1ｃ（ＩＭ法）を測定し
た。さらに、ラップ加工面については電子顕微鏡にて組
織写真を取り、画像処理装置にてＷＣの平均粒子径およ
びその最大径と最小径との比（アスペクト比）が３．０
以上である板状晶ＷＣの体積割合（ＷＣ全体に対する）
を求めた。これらの結果を表３に示す。また、おおよそ
の組成を表３に併記した。
ダイヤモンド砥石で湿式研削加工し、４．０×８．０×
２５．０ｍｍの試料を作成して抗折力（ＪＩＳ法）を測
定した。また、試料の一面を１μｍのダイヤモンドペー
スでラップ加工した後、荷重：１９６Ｎでビッカース硬
さ、４９０Ｎで壊靭性値：Ｋ1ｃ（ＩＭ法）を測定し
た。さらに、ラップ加工面については電子顕微鏡にて組
織写真を取り、画像処理装置にてＷＣの平均粒子径およ
びその最大径と最小径との比（アスペクト比）が３．０
以上である板状晶ＷＣの体積割合（ＷＣ全体に対する）
を求めた。これらの結果を表３に示す。また、おおよそ
の組成を表３に併記した。
【００２４】尚、比較の方法１で得た超硬合金には１〜
５μｍの巣孔が約２体積％存在していた。
５μｍの巣孔が約２体積％存在していた。
【００２５】
【表２】
【表３】
【００２６】
【発明の効果】本発明の粗粒の板状晶ＷＣを含有する超
硬合金は、同一の組成及び粒子径の従来超硬合金に比較
して、硬さが、１．０ＧＰａ以上、および破壊靭性Ｋ１
ｃが１．５ＭＰａ・ｍ1/2以上と言う、顕著に優れた硬
さと靭性の改善効果を有する。
硬合金は、同一の組成及び粒子径の従来超硬合金に比較
して、硬さが、１．０ＧＰａ以上、および破壊靭性Ｋ１
ｃが１．５ＭＰａ・ｍ1/2以上と言う、顕著に優れた硬
さと靭性の改善効果を有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22C 1/05 C22C 29/08
Claims (8)
- 【請求項１】 Ｃｏおよび／またはＮｉを２〜３０重量
％と残りＷとからなるＷ合金粉末と、カーボンおよび／
またはグラファイト粉末とでなる第１配合粉末、もしく
は該第１配合粉末にＣｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｗ，Ｗ2Ｃ，Ｗ
Ｃ，またはＷとＣｏおよび／またはＮｉとカーボンとで
なる複合炭化物の中の少なくとも１種を添加してなる第
２配合粉末を、混合および成形後、真空中あるいは非酸
化性ガス雰囲気中で加熱焼結し、Ｃｏおよび／またはＮ
ｉを主成分とする結合相３〜４０体積％と、残りが炭化
タングステンでなる超硬合金を作製する方法であって、
該超硬合金中の炭化タングステンの１０体積％以上が板
状晶炭化タングステンでなることを特徴とする板状晶Ｗ
Ｃ含有超硬合金の製造方法。 - 【請求項２】 上記第１配合粉末は、平均径２〜２０μ
ｍのグラファイトを含むことを特徴とする請求項１記載
の板状晶ＷＣ含有超硬合金の製造方法。 - 【請求項３】 Ｃｏおよび／またはＮｉを２〜３０重量
％と残りＷとからなるＷ合金粉末と、カーボンおよび／
またはグラファイト粉末と、周期律表の４ａ，５ａ，６
ａ族金属の炭化物、窒化物およびこれらの相互固溶体の
中の少なくとも１種の化合物粉末とでなる第３配合粉
末、もしくは該第３配合粉末にＣｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｗ，
Ｗ2Ｃ，ＷＣ，またはＷとＣｏおよび／またはＮｉとカ
ーボンとでなる複合炭化物の中の少なくとも１種を添加
してなる第４配合粉末を、混合および成形後、真空中あ
るいは非酸化性ガス雰囲気中で加熱焼結し、Ｃｏおよび
／またはＮｉを主成分とする結合相３〜４０体積％と、
周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化物、窒化物お
よびこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種でなる立
方晶系化合物５０体積％以下と、残りが炭化タングステ
ンでなる超硬合金を作製する方法であって、該超硬合金
中の炭化タングステンの１０体積％以上が板状晶炭化タ
ングステンでなることを特徴とする板状晶ＷＣ含有超硬
合金の製造方方法。 - 【請求項４】 上記第３配合粉末は、平均径２〜２０μ
ｍのグラファイトを含むことを特徴とする請求項３記載
の板状晶ＷＣ含有超硬合金の製造方法。 - 【請求項５】 上記Ｗ合金粉末は、Ｗ6Ｃｏ7，ＷＣ
ｏ3，ＷＮｉ4，または１重量％以下のＣｏおよび／また
はＮｉを固溶したＷ，もしくは２０重量％以上のＷを固
溶したＣｏおよび／またはＮｉの中の少なくとも１種か
らなることを特徴とする請求項１，２，３，または４記
載の板状晶ＷＣ含有超硬合金の製造方法。 - 【請求項６】 上記板状晶炭化タングステンは、平均粒
子径が２．０〜１０μｍでなることを特徴とする請求項
１，２，３，４または５記載の板状晶ＷＣ含有超硬合金
の製造方法。 - 【請求項７】 上記板状晶炭化タングステンは、上記超
硬合金の断面組織における形状で、最大寸法と最小寸法
の比が３．０以上でなることを特徴とする請求項１，
２，３，４，５，または６記載の板状晶ＷＣ含有超硬合
金の製造方法。 - 【請求項８】 上記加熱焼結は、ＷとＣｏおよび／また
はＮｉとカーボンとでなる複合炭化物を生成させる第１
過程と、該複合炭化物から板状晶ＷＣを生成させる第２
過程が含まれていることを特徴とする請求項１，２，
３，４，５，６，または７記載の板状晶ＷＣ含有超硬合
金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6305365A JP2802596B2 (ja) | 1994-11-15 | 1994-11-15 | 板状晶ｗｃ含有超硬合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6305365A JP2802596B2 (ja) | 1994-11-15 | 1994-11-15 | 板状晶ｗｃ含有超硬合金の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08143987A JPH08143987A (ja) | 1996-06-04 |
| JP2802596B2 true JP2802596B2 (ja) | 1998-09-24 |
Family
ID=17944238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6305365A Expired - Lifetime JP2802596B2 (ja) | 1994-11-15 | 1994-11-15 | 板状晶ｗｃ含有超硬合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2802596B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4911937B2 (ja) * | 2004-12-09 | 2012-04-04 | サンアロイ工業株式会社 | 高強度超硬合金、その製造方法およびそれを用いる工具 |
| JP5522712B2 (ja) * | 2008-08-25 | 2014-06-18 | 公立大学法人兵庫県立大学 | 遷移金属内包タングステン炭化物、タングステン炭化物分散超硬合金及びそれらの製造方法 |
| CN103205589B (zh) * | 2013-04-25 | 2015-02-18 | 株洲硬质合金集团有限公司 | 一种以Ni-Al金属间化合物为粘结相的硬质合金及其制备方法 |
| JP6263725B2 (ja) * | 2013-07-26 | 2018-01-24 | 株式会社日進製作所 | 吸着テーブル |
| CN113976895B (zh) * | 2021-09-23 | 2023-09-15 | 崇义章源钨业股份有限公司 | 含板状晶碳化钨热喷涂粉末及其制备方法与应用 |
-
1994
- 1994-11-15 JP JP6305365A patent/JP2802596B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08143987A (ja) | 1996-06-04 |
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