JP3066571B2 - 鉄−炭素を結合材としたＷＣ−Ｆｅ系合金とその製造方法 - Google Patents
鉄−炭素を結合材としたＷＣ−Ｆｅ系合金とその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＷＣ−Ｃｏ系合金に代
わり、これと同等の特性を有する合金を得る手法に関す
るもので、特に超硬合金と鋼との複合化における中間層
素材として最適で廉価な合金を得る技術に関する。
わり、これと同等の特性を有する合金を得る手法に関す
るもので、特に超硬合金と鋼との複合化における中間層
素材として最適で廉価な合金を得る技術に関する。
【０００２】
【技術的背景】従来、耐摩工具や大型工具として有用な
ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金は高価であり、且つ、難溶接材で
あるため、使用用途が限定されてきた。そこで超硬合金
を必要最小限の部位に用い、それ以外は鋼などの汎用材
とする複合化が有効と考えられ、多くの複合化の方法が
提案されてきた。その一つの方法として、ろう付法が広
く一般的に用いられているが、中間層を設けないろう付
法では、超硬合金と鋼間の熱膨張係数の違いに起因する
熱応力を完全に緩和することが困難であり、場合によっ
ては超硬合金部に割れを生じることがある。また、接合
面積が広い場合、あるいは基材との濡れ性が悪い場合に
は、ろう切れを生じ、接合不良となることがしばしば認
められた。
ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金は高価であり、且つ、難溶接材で
あるため、使用用途が限定されてきた。そこで超硬合金
を必要最小限の部位に用い、それ以外は鋼などの汎用材
とする複合化が有効と考えられ、多くの複合化の方法が
提案されてきた。その一つの方法として、ろう付法が広
く一般的に用いられているが、中間層を設けないろう付
法では、超硬合金と鋼間の熱膨張係数の違いに起因する
熱応力を完全に緩和することが困難であり、場合によっ
ては超硬合金部に割れを生じることがある。また、接合
面積が広い場合、あるいは基材との濡れ性が悪い場合に
は、ろう切れを生じ、接合不良となることがしばしば認
められた。
【０００３】これらの欠点を解決するために、超硬合金
と鋼との間に中間的な熱膨張係数となる素材を介在させ
て複合化する方法が開発されている（例えば、特開平７
−３３０６）。この方法によると、熱応力の問題は解消
され、各界面も冶金学的に接合されるため強固な接合が
期待できる。しかし従来この方法における中間層素材に
は、超硬合金および鋼との接合性がよく、且つ、両者の
中間的な熱膨張係数となることを考慮したため、Ｃｏを
比較的多く含有した超硬合金と同種のＷＣ−Ｃｏ系合金
を主として用いてきた。そのため、接合体自体が高価な
ものとなっている。したがって、Ｃｏに代わる結合相成
分の中間層素材の開発は超硬合金の適用拡大の面からも
有力な解決策となる。
と鋼との間に中間的な熱膨張係数となる素材を介在させ
て複合化する方法が開発されている（例えば、特開平７
−３３０６）。この方法によると、熱応力の問題は解消
され、各界面も冶金学的に接合されるため強固な接合が
期待できる。しかし従来この方法における中間層素材に
は、超硬合金および鋼との接合性がよく、且つ、両者の
中間的な熱膨張係数となることを考慮したため、Ｃｏを
比較的多く含有した超硬合金と同種のＷＣ−Ｃｏ系合金
を主として用いてきた。そのため、接合体自体が高価な
ものとなっている。したがって、Ｃｏに代わる結合相成
分の中間層素材の開発は超硬合金の適用拡大の面からも
有力な解決策となる。
【０００４】特公平３−７２１４８には、ＷＣ−Ｆｅ系
超硬合金とその製造方法に関する技術が提案されてい
る。当公告による超硬合金は、結合相部分にＦｅ系合金
を用いているが、耐摩耗性のみを重視して開発された合
金であるため、硬さは高いが、強度が低く、焼結温度も
極めて高いなど、本発明が意識している中間層素材に適
用するのは困難な材料である。いずれにしてもＦｅ以外
に他の成分元素を有した合金を原料粉末としたもので、
本発明とは目的、内容、その効果は明らかに異なるもの
である。
超硬合金とその製造方法に関する技術が提案されてい
る。当公告による超硬合金は、結合相部分にＦｅ系合金
を用いているが、耐摩耗性のみを重視して開発された合
金であるため、硬さは高いが、強度が低く、焼結温度も
極めて高いなど、本発明が意識している中間層素材に適
用するのは困難な材料である。いずれにしてもＦｅ以外
に他の成分元素を有した合金を原料粉末としたもので、
本発明とは目的、内容、その効果は明らかに異なるもの
である。
【０００５】特開昭５８−１１０６５５には、結合相部
分をＦｅ−Ｎｉ−Ｃ系合金に置き換えた超硬合金および
その製法に関する内容が開示されているが、この結合相
組成はオーステナイトにすることを目的としており、オ
ーステナイトが応力を受けてマルテンサイトに変態する
ことを特徴とすることが記載されている。すなわち、こ
の発明による超硬合金は、掘削工具のように使用中に大
きな外力を受け、且つ、耐摩耗性が必要な工具および部
品に適用することを目的として開発されており、本発明
とは原料、成分、製法が全く異なり、本発明が意識して
いる中間層素材に適用するのは困難である。
分をＦｅ−Ｎｉ−Ｃ系合金に置き換えた超硬合金および
その製法に関する内容が開示されているが、この結合相
組成はオーステナイトにすることを目的としており、オ
ーステナイトが応力を受けてマルテンサイトに変態する
ことを特徴とすることが記載されている。すなわち、こ
の発明による超硬合金は、掘削工具のように使用中に大
きな外力を受け、且つ、耐摩耗性が必要な工具および部
品に適用することを目的として開発されており、本発明
とは原料、成分、製法が全く異なり、本発明が意識して
いる中間層素材に適用するのは困難である。
【０００６】特公昭６１−２５５３７には、超硬合金と
鋼との複合化における応力緩和を目的として発明され
た、Ｆｅ−Ｃ系焼結体のスケルトンにＣｕを溶浸させた
素材について記載している。本発明による合金は、超硬
合金と鋼との中間的な熱膨張係数にすることで応力を緩
和するのに対し、この素材はＣｕの軟質な性質を利用し
て応力を緩和するものであり、根本的にその原理が違
う。一般に、軟質素材を中間層として用いた場合、接合
体の強度が低くくなる欠点がある。その点、特公昭６１
−２５５３７により示されている素材は、熱処理により
強度を高めているが、この処理により軟質素材を利用し
た応力緩和の効果が低減することが考えられ、必然的に
接合可能な超硬合金の材種および大きさが制約されてい
る。これに対し、本発明による合金は、熱膨張係数その
ものが中間的な値に設計されるため、接合可能な超硬合
金に対する自由度が大きいところに特徴がある。
鋼との複合化における応力緩和を目的として発明され
た、Ｆｅ−Ｃ系焼結体のスケルトンにＣｕを溶浸させた
素材について記載している。本発明による合金は、超硬
合金と鋼との中間的な熱膨張係数にすることで応力を緩
和するのに対し、この素材はＣｕの軟質な性質を利用し
て応力を緩和するものであり、根本的にその原理が違
う。一般に、軟質素材を中間層として用いた場合、接合
体の強度が低くくなる欠点がある。その点、特公昭６１
−２５５３７により示されている素材は、熱処理により
強度を高めているが、この処理により軟質素材を利用し
た応力緩和の効果が低減することが考えられ、必然的に
接合可能な超硬合金の材種および大きさが制約されてい
る。これに対し、本発明による合金は、熱膨張係数その
ものが中間的な値に設計されるため、接合可能な超硬合
金に対する自由度が大きいところに特徴がある。
【０００７】
【発明の目的】本発明は、上記、ＷＣ−Ｃｏ系に代わる
もので、その機械的特性を損なうことがない、中間層素
材となる合金を得るものである。
もので、その機械的特性を損なうことがない、中間層素
材となる合金を得るものである。
【０００８】
【発明の構成】本発明は、５０〜７０ｗｔ％のＷＣに対
し、５０〜３０ｗｔ％のＦｅ系結合相で構成され、且
つ、その結合相が残部のＦｅに対してＣ量が０．８ｗｔ
％より多く、２．０ｗｔ％より少なくなるように調整さ
れた粉末およびその焼結体に関するものであり、従来の
ＷＣ−Ｃｏ系中間層素材のＣｏ部分をＦｅ−Ｃ系合金に
置き換えたところが大きな特徴である。また、結合相の
組成を残部のＦｅに対しＣ量を０．８ｗｔ％より多く、
２．０ｗｔ％より少なくすることで、ＷＣの脱炭による
Ｆｅ３Ｗ３Ｃを主体とする複炭化物の形成や過飽和のＣ
による遊離黒鉛および粗大なセメンタイトの形成が抑制
され、結合相部分はフェライト＋パーライトの鋼と類似
の組織となり、硬さ、強度などの機械的性質の低下を防
止した。
し、５０〜３０ｗｔ％のＦｅ系結合相で構成され、且
つ、その結合相が残部のＦｅに対してＣ量が０．８ｗｔ
％より多く、２．０ｗｔ％より少なくなるように調整さ
れた粉末およびその焼結体に関するものであり、従来の
ＷＣ−Ｃｏ系中間層素材のＣｏ部分をＦｅ−Ｃ系合金に
置き換えたところが大きな特徴である。また、結合相の
組成を残部のＦｅに対しＣ量を０．８ｗｔ％より多く、
２．０ｗｔ％より少なくすることで、ＷＣの脱炭による
Ｆｅ３Ｗ３Ｃを主体とする複炭化物の形成や過飽和のＣ
による遊離黒鉛および粗大なセメンタイトの形成が抑制
され、結合相部分はフェライト＋パーライトの鋼と類似
の組織となり、硬さ、強度などの機械的性質の低下を防
止した。
【０００９】本発明による合金粉末は、例えば、平均粒
径０．５〜１０．０μｍのＷＣ粉末、カルボニールＦｅ
粉末に代表されるような純鉄に近い組成の平均粒径５μ
ｍ前後のＦｅ粉末、および平均粒径３．５μｍ前後のＣ
粉末を、各々所定量配合し、遊星ボールミルを用いた湿
式混合法などで容易に製造することができる。このよう
にして作製した粉末は、超硬合金と鋼との間に充填し、
焼結接合して利用してもよいし、一度、焼結体とした
後、拡散接合、ろう付あるいは溶射接合などを利用して
複合化する場合の応力緩和層として用いることができ
る。さらには、一般的な超硬合金と本発明による合金
を、焼結接合あるいは拡散接合などで複合化した２層構
造の複合材を作製すれば、溶接も可能となる。また、通
常の超硬合金よりもＮｉろうなどのろう材に対して濡れ
性が良好であるため、超硬合金の適用範囲を大幅に拡大
することができる。すなわち、本開発による合金は、超
硬合金と鋼とを複合化する際の中間層索材として最良の
ものである。
径０．５〜１０．０μｍのＷＣ粉末、カルボニールＦｅ
粉末に代表されるような純鉄に近い組成の平均粒径５μ
ｍ前後のＦｅ粉末、および平均粒径３．５μｍ前後のＣ
粉末を、各々所定量配合し、遊星ボールミルを用いた湿
式混合法などで容易に製造することができる。このよう
にして作製した粉末は、超硬合金と鋼との間に充填し、
焼結接合して利用してもよいし、一度、焼結体とした
後、拡散接合、ろう付あるいは溶射接合などを利用して
複合化する場合の応力緩和層として用いることができ
る。さらには、一般的な超硬合金と本発明による合金
を、焼結接合あるいは拡散接合などで複合化した２層構
造の複合材を作製すれば、溶接も可能となる。また、通
常の超硬合金よりもＮｉろうなどのろう材に対して濡れ
性が良好であるため、超硬合金の適用範囲を大幅に拡大
することができる。すなわち、本開発による合金は、超
硬合金と鋼とを複合化する際の中間層索材として最良の
ものである。
【００１０】また、本発明による合金は、従来のＷＣ−
Ｃｏ系中間層素材に比べ焼結温度が低いため、いくつか
ある超硬合金と鋼との複合化方法のうち、特に、焼結接
合において接合温度を下げることができ、必然的に熱応
力が緩和される方向に働く利点がある。従来のＷＣ−Ｃ
ｏ系中間素材を用いて超硬合金と鋼とを複合化した場合
には、鋼のＣ濃度が低い条件では、中間層側から鋼側に
Ｃが拡散し、中間層と鋼との界面にη相（Ｃｏ３Ｗ
３Ｃ）を生じることがあったが、本発明による合金は、
ＷＣ−Ｃｏ系中間層素材に比べＣの拡散によるη相の形
成に対して鈍感であるため、このη相形成を抑制する効
果がある。さらに、中間層の強度を向上させたい場合に
は、通常の鋼と同様の焼入れを行うことで、結合相のフ
ェライト＋パーライト組織をマルテンサイト組織に変態
させることができ、これにより複合材を強化することも
可能となる。
Ｃｏ系中間層素材に比べ焼結温度が低いため、いくつか
ある超硬合金と鋼との複合化方法のうち、特に、焼結接
合において接合温度を下げることができ、必然的に熱応
力が緩和される方向に働く利点がある。従来のＷＣ−Ｃ
ｏ系中間素材を用いて超硬合金と鋼とを複合化した場合
には、鋼のＣ濃度が低い条件では、中間層側から鋼側に
Ｃが拡散し、中間層と鋼との界面にη相（Ｃｏ３Ｗ
３Ｃ）を生じることがあったが、本発明による合金は、
ＷＣ−Ｃｏ系中間層素材に比べＣの拡散によるη相の形
成に対して鈍感であるため、このη相形成を抑制する効
果がある。さらに、中間層の強度を向上させたい場合に
は、通常の鋼と同様の焼入れを行うことで、結合相のフ
ェライト＋パーライト組織をマルテンサイト組織に変態
させることができ、これにより複合材を強化することも
可能となる。
【００１１】
（実施例１）平均粒径８μｍのＷＣ粉末６３．０ｗｔ％
と結合相素材としての平均粒径５μｍのカルボニール鉄
粉末３６．５％および平均粒径３．５μｍのＣ粉末０．
５ｗｔ％（結合相の組成は、Ｃ：１．３ｗｔ％、Ｆｅ：
９８．７ｗｔ％）を各々配合し、メタノールを溶媒とし
てスラリー状とし、遊星ボールミルにて混合する。この
スラリー状粉末を、攪拌しながら乾燥させ、ふるいで粒
度調整し、合金粉末を得た。この粉末を２００ｋｇｆ／
ｃｍ２で圧縮成形し、φ４０×２０ｍｍの圧粉体とし、
１０−３Ｔｏｒｒ台の真空炉にて１２８０℃で１時間保
持して焼結体を作製した。
と結合相素材としての平均粒径５μｍのカルボニール鉄
粉末３６．５％および平均粒径３．５μｍのＣ粉末０．
５ｗｔ％（結合相の組成は、Ｃ：１．３ｗｔ％、Ｆｅ：
９８．７ｗｔ％）を各々配合し、メタノールを溶媒とし
てスラリー状とし、遊星ボールミルにて混合する。この
スラリー状粉末を、攪拌しながら乾燥させ、ふるいで粒
度調整し、合金粉末を得た。この粉末を２００ｋｇｆ／
ｃｍ２で圧縮成形し、φ４０×２０ｍｍの圧粉体とし、
１０−３Ｔｏｒｒ台の真空炉にて１２８０℃で１時間保
持して焼結体を作製した。
【００１２】得られた焼結体は、ＷＣの周りをフェライ
ト＋パーライトからなる結合相で取り囲んだ組織を呈
し、ＷＣの脱炭によるＦｅ３Ｗ３Ｃおよび過飽和のＣに
よる遊離黒鉛、粗大なセメンタイトなどの欠陥相が認め
られない、健全な組織となった。本焼結体の硬さはＨＲ
Ａ＝７７で、三点曲げ試験による抗折力は２３１ｋｇｆ
／ｃｍ２となり、本焼結体とＷＣと結合相との体積比を
等しくしたＷＣ−Ｃｏ系合金の硬さ（ＨＲＡ＝７７）お
よび抗折力（２３０ｋｇｆ／ｃｍ２）とほぼ同様の値が
得られた。また、中間層素材として用いる場合に重要な
因子となる熱膨張係数は、本発明による合金では９．０
×１０−６／℃となり、同じ比率としたＷＣ−Ｃｏ系合
金における９．４×１０−６／℃とほぼ同様の値を示し
た。
ト＋パーライトからなる結合相で取り囲んだ組織を呈
し、ＷＣの脱炭によるＦｅ３Ｗ３Ｃおよび過飽和のＣに
よる遊離黒鉛、粗大なセメンタイトなどの欠陥相が認め
られない、健全な組織となった。本焼結体の硬さはＨＲ
Ａ＝７７で、三点曲げ試験による抗折力は２３１ｋｇｆ
／ｃｍ２となり、本焼結体とＷＣと結合相との体積比を
等しくしたＷＣ−Ｃｏ系合金の硬さ（ＨＲＡ＝７７）お
よび抗折力（２３０ｋｇｆ／ｃｍ２）とほぼ同様の値が
得られた。また、中間層素材として用いる場合に重要な
因子となる熱膨張係数は、本発明による合金では９．０
×１０−６／℃となり、同じ比率としたＷＣ−Ｃｏ系合
金における９．４×１０−６／℃とほぼ同様の値を示し
た。
【００１３】（実施例２）本発明による合金が、結合相
におけるＣ量を０．８ｗｔ％より多く、２．０ｗｔ％よ
り少ない範囲に限定している根拠を確認するために、以
下の実験を実施し、以下のような確実な知見を得た。
におけるＣ量を０．８ｗｔ％より多く、２．０ｗｔ％よ
り少ない範囲に限定している根拠を確認するために、以
下の実験を実施し、以下のような確実な知見を得た。
【００１４】平均粒径８μｍのＷＣ粉末６３．０ｗｔ％
と結合相素材としての平均粒径５μｍのカルボニール鉄
粉末３６．７％および平均粒径３．５μｍのＣ粉末０．
３ｗｔ％（結合相の組成は、Ｃ：０．８ｗｔ％、Ｆｅ：
９９．２ｗｔ％）を各々配合した混合粉末、並びに、平
均粒径８μｍｎＷＣ粉末６３．１ｗｔ％と結合相素材と
しての平均粒径５μｍのカルボニール鉄粉末３６．１％
および平均粒径３．５μｍのＣ粉末０．８ｗｔ％（結合
相の組成は、Ｃ：２．０ｗｔ％、Ｆｅ：９８．０ｗｔ
％）を各々配合した混合粉末を、各々メタノールを溶媒
としてスラリー状とし、遊星ボールミルにて混合する。
このスラリー状粉末を、攪拌しながら乾燥させ、ふるい
で粒度調整し、２種類の合金粉末を得た。これらの粉末
を２００ｋｇｆ／ｃｍ２で圧縮成形し、φ４０×２０ｍ
ｍの圧粉体とし、１０−３Ｔｏｒｒ台の真空炉にて、１
２８０℃および１３００℃で１時間保持して焼結体を作
製した。
と結合相素材としての平均粒径５μｍのカルボニール鉄
粉末３６．７％および平均粒径３．５μｍのＣ粉末０．
３ｗｔ％（結合相の組成は、Ｃ：０．８ｗｔ％、Ｆｅ：
９９．２ｗｔ％）を各々配合した混合粉末、並びに、平
均粒径８μｍｎＷＣ粉末６３．１ｗｔ％と結合相素材と
しての平均粒径５μｍのカルボニール鉄粉末３６．１％
および平均粒径３．５μｍのＣ粉末０．８ｗｔ％（結合
相の組成は、Ｃ：２．０ｗｔ％、Ｆｅ：９８．０ｗｔ
％）を各々配合した混合粉末を、各々メタノールを溶媒
としてスラリー状とし、遊星ボールミルにて混合する。
このスラリー状粉末を、攪拌しながら乾燥させ、ふるい
で粒度調整し、２種類の合金粉末を得た。これらの粉末
を２００ｋｇｆ／ｃｍ２で圧縮成形し、φ４０×２０ｍ
ｍの圧粉体とし、１０−３Ｔｏｒｒ台の真空炉にて、１
２８０℃および１３００℃で１時間保持して焼結体を作
製した。
【００１５】得られた焼結体の組織は、１２８０℃で焼
結した場合、前者は不完全焼結によるポアが存在し、後
者は粗大なセメンタイトが樹枝状に析出した組織とな
り、ともに良好な焼結体にはならなかった。これら焼結
体の抗折力は、前者が１６５ｋｇｆ／ｃｍ２、後者が１
５０ｋｇｆ／ｃｍ２となり、実施例１で示した焼結体よ
りも著しく低い値を示した。また、１３００℃で焼結し
た場合の両者の組織は、前者がＦｅ３Ｗ３Ｃを主体とす
る脆弱な相が分散した組織となり、後者は上記同様、粗
大なセメンタイトが樹枝状に析出した組織となり、とも
に良好な焼結体にはならなかった。これら焼結体の抗折
力は、前者が１５５ｋｇｆ／ｃｍ２、後者が１６０ｋｇ
ｆ／ｃｍ２となり、実施例１で示した焼結体よりも著し
く低い値を示した。これらのことから、結合相の組成
は、残部のＦｅに対してＣ量が０．８ｗｔ％より多く、
且つ、２．０ｗｔ％より少なくなるように調整されてい
ることが望ましいとの知見を得た。
結した場合、前者は不完全焼結によるポアが存在し、後
者は粗大なセメンタイトが樹枝状に析出した組織とな
り、ともに良好な焼結体にはならなかった。これら焼結
体の抗折力は、前者が１６５ｋｇｆ／ｃｍ２、後者が１
５０ｋｇｆ／ｃｍ２となり、実施例１で示した焼結体よ
りも著しく低い値を示した。また、１３００℃で焼結し
た場合の両者の組織は、前者がＦｅ３Ｗ３Ｃを主体とす
る脆弱な相が分散した組織となり、後者は上記同様、粗
大なセメンタイトが樹枝状に析出した組織となり、とも
に良好な焼結体にはならなかった。これら焼結体の抗折
力は、前者が１５５ｋｇｆ／ｃｍ２、後者が１６０ｋｇ
ｆ／ｃｍ２となり、実施例１で示した焼結体よりも著し
く低い値を示した。これらのことから、結合相の組成
は、残部のＦｅに対してＣ量が０．８ｗｔ％より多く、
且つ、２．０ｗｔ％より少なくなるように調整されてい
ることが望ましいとの知見を得た。
【００１６】（実施例３）耐摩耗、耐衝撃用工具の素材
として一般に広く使われているＷＣ−１０ｗｔ％Ｃｏ超
硬合金（φ１０×８ｍｍ）をステンレス鋼製パイプ中に
設置し、その上に平均粒径８μｍのＷＣ粉末６３．０ｗ
ｔ％と平均粒径５μｍのカルボニールＦｅ粉末３６．５
ｗｔ％および平均粒径３．５μｍのＣ粉末０．５ｗｔ％
からなる合金粉末を６ｇ充填し、さらにＳＫ４相当の工
具鋼（φ１０×２５ｍｍ）をその上に重ね、１０−３Ｔ
ｏｒｒ台の真空ホットプレス装置にて、試料への加圧１
５ｋｇｆ／ｃｍ２、温度１２５０℃、保持時間１時間の
条件で接合体を得た。
として一般に広く使われているＷＣ−１０ｗｔ％Ｃｏ超
硬合金（φ１０×８ｍｍ）をステンレス鋼製パイプ中に
設置し、その上に平均粒径８μｍのＷＣ粉末６３．０ｗ
ｔ％と平均粒径５μｍのカルボニールＦｅ粉末３６．５
ｗｔ％および平均粒径３．５μｍのＣ粉末０．５ｗｔ％
からなる合金粉末を６ｇ充填し、さらにＳＫ４相当の工
具鋼（φ１０×２５ｍｍ）をその上に重ね、１０−３Ｔ
ｏｒｒ台の真空ホットプレス装置にて、試料への加圧１
５ｋｇｆ／ｃｍ２、温度１２５０℃、保持時間１時間の
条件で接合体を得た。
【００１７】得られた接合体は、超硬合金部の割れ、各
界面での空隙、中間層部分のポアなどは観察されず、極
めて良好な接合組織を呈した。
界面での空隙、中間層部分のポアなどは観察されず、極
めて良好な接合組織を呈した。
【００１８】（実施例４）実施例３と同様の実験を、Ｓ
Ｋ４相当の工具鋼の代わりに機械構造用炭素鋼Ｓ５５Ｃ
を用いて行った。その結果、得られた接合体は、実施例
３の場合と同様に、超硬合金部の割れ、各界面での空
隙、中間層部分のポアなどは観察されず、極めて良好な
接合組織を呈した。
Ｋ４相当の工具鋼の代わりに機械構造用炭素鋼Ｓ５５Ｃ
を用いて行った。その結果、得られた接合体は、実施例
３の場合と同様に、超硬合金部の割れ、各界面での空
隙、中間層部分のポアなどは観察されず、極めて良好な
接合組織を呈した。
【００１９】これに対し、上記と同様の実験をＷＣ−Ｃ
ｏ系の中間層素材を用いて行ったところ、中間層とＳ５
５Ｃとの界面に数μｍオーダーのη相が形成された。η
相は脆弱な性質を有するため、接合体中に存在すること
は好ましくない。このことからも、本発明による合金
が、中間層素材として優れていることが認められた。
ｏ系の中間層素材を用いて行ったところ、中間層とＳ５
５Ｃとの界面に数μｍオーダーのη相が形成された。η
相は脆弱な性質を有するため、接合体中に存在すること
は好ましくない。このことからも、本発明による合金
が、中間層素材として優れていることが認められた。
【００２０】
【発明の効果】本発明では、入手が極めて容易なＦｅ粉
末およびＣ粉末を用いることで、ＷＣ−Ｃｏ系に代わる
中間層素材となる合金を得ることができる。また、有害
に作用する可能性がある他の元素を含有しないか、ある
いは含んでも極めて少ないＦｅ粉末を用いるため、品質
が高く、その安定が図られる。これにより、超硬合金を
鋼と複合化して利用する機会を飛躍的に増加させること
となり、超硬合金の使用用途が大幅に拡大する。また、
超硬合金を鋼と接合（主に、ろう付）する場合におい
て、性能の良い中間層素材が開発されたことにより、製
品の歩留まりが大幅に改善され、信頼性の向上を図るこ
とができる。
末およびＣ粉末を用いることで、ＷＣ−Ｃｏ系に代わる
中間層素材となる合金を得ることができる。また、有害
に作用する可能性がある他の元素を含有しないか、ある
いは含んでも極めて少ないＦｅ粉末を用いるため、品質
が高く、その安定が図られる。これにより、超硬合金を
鋼と複合化して利用する機会を飛躍的に増加させること
となり、超硬合金の使用用途が大幅に拡大する。また、
超硬合金を鋼と接合（主に、ろう付）する場合におい
て、性能の良い中間層素材が開発されたことにより、製
品の歩留まりが大幅に改善され、信頼性の向上を図るこ
とができる。
【図１】本図は、結合相におけるＣ量が０．８、１．
３、２．０ｗｔ％で残部がＦｅになるように調整した３
種類の合金を用意し、焼結温度と抗折力との関係につい
て調べたものである。
３、２．０ｗｔ％で残部がＦｅになるように調整した３
種類の合金を用意し、焼結温度と抗折力との関係につい
て調べたものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 小柳 健悟 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 29/08 B22F 7/00 C22C 1/05
Claims (2)
- 【請求項１】Ｃ量が０．８ｗｔ％より多く２．０ｗｔ％
未満で残部がＦｅの結合相５０〜３０ｗｔ％とＷＣ５０
〜７０ｗｔ％からなる鉄−炭素を結合材としたＷＣ−Ｆ
ｅ系合金。 - 【請求項２】Ｃ量が０．８ｗｔ％より多く２．０ｗｔ％
未満で残部がＦｅの結合相５０〜３０ｗｔ％とＷＣ５０
〜７０ｗｔ％からなる鉄−炭素を結合材としたＷＣ−Ｆ
ｅ系合金粉末を、２００〜１０００ｋｇｆ／ｃｍ ２ で圧
縮成型し、真空中または不活性ガス雰囲気中で、１２５
０〜１３００℃の温度で、η相（Ｆｅ ３ Ｗ ３ Ｃ）、遊離
黒鉛および粗大セメンタイトなどの機械的性質を低下さ
せる欠陥相が存在せず、ＷＣの周りをフェライト＋バー
ライトの結合相が取り囲んだ組織となるように焼結す
る、鉄−炭素を結合材としたＷＣ−Ｆｅ系合金の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8239652A JP3066571B2 (ja) | 1996-08-07 | 1996-08-07 | 鉄−炭素を結合材としたＷＣ−Ｆｅ系合金とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8239652A JP3066571B2 (ja) | 1996-08-07 | 1996-08-07 | 鉄−炭素を結合材としたＷＣ−Ｆｅ系合金とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1053832A JPH1053832A (ja) | 1998-02-24 |
| JP3066571B2 true JP3066571B2 (ja) | 2000-07-17 |
Family
ID=17047896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8239652A Expired - Fee Related JP3066571B2 (ja) | 1996-08-07 | 1996-08-07 | 鉄−炭素を結合材としたＷＣ−Ｆｅ系合金とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3066571B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010036588A2 (en) * | 2008-09-25 | 2010-04-01 | Borgwarner Inc. | Turbocharger and holding disk therefor |
| KR101141263B1 (ko) * | 2009-10-07 | 2012-05-08 | 김기열 | ＷＣ?Ｆｅ계 초경합금 접합재료 및 이의 제조방법 |
| CN101928939B (zh) * | 2010-08-24 | 2012-07-18 | 上海工程技术大学 | 一种FenWnC-Co(Y)合金纳米涂层及其制备方法和应用 |
| TWI724218B (zh) | 2016-08-01 | 2021-04-11 | 日商日立金屬股份有限公司 | 超硬合金及其製造方法、以及軋輥 |
-
1996
- 1996-08-07 JP JP8239652A patent/JP3066571B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1053832A (ja) | 1998-02-24 |
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