JP6253140B2 - Method for producing hexagonal tungsten nitride sintered body - Google Patents
Method for producing hexagonal tungsten nitride sintered body Download PDFInfo
- Publication number
- JP6253140B2 JP6253140B2 JP2013223694A JP2013223694A JP6253140B2 JP 6253140 B2 JP6253140 B2 JP 6253140B2 JP 2013223694 A JP2013223694 A JP 2013223694A JP 2013223694 A JP2013223694 A JP 2013223694A JP 6253140 B2 JP6253140 B2 JP 6253140B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tungsten nitride
- sintered body
- hexagonal tungsten
- powder
- capsule
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Description
本発明は、六方晶窒化タングステン系焼結体の製造方法に関する。
The present invention relates to the production how the hexagonal tungsten nitride-based sintered body.
現在、研削・切削工具（例えば、ドリル、エンドミル、ホブ、フライス、旋盤ピニオンカッタ）等に使用する超硬質材料として、高硬度、耐熱性、化学的安定性に優れる炭化タングステン（ＷＣ）が広く用いられている。 Currently, tungsten carbide (WC), which has high hardness, heat resistance, and chemical stability, is widely used as an ultra-hard material for grinding and cutting tools (for example, drills, end mills, hobbings, milling machines, lathe pinion cutters). It has been.
しかし、近年、航空機機体等に炭素繊維複合材などの難削材が使用されるようになると、炭化タングステン製の工具を用いても工具の摩耗が激しくなった。また、炭化タングステンは、結晶中の炭素成分と鉄が反応しやすいので、鉄系材料を切削する際に、結晶中の炭素成分が鉄と反応して、工具の摩耗特性を劣化させた。そのため、炭化タングステンに代わる新規な高硬度材料及びその製造方法が求められるようになった。 However, in recent years, when difficult-to-cut materials such as carbon fiber composite materials have been used for aircraft bodies and the like, tool wear has become severe even when tungsten carbide tools are used. In addition, since tungsten carbide easily reacts with the carbon component in the crystal and iron, the carbon component in the crystal reacts with iron when the iron-based material is cut, which deteriorates the wear characteristics of the tool. Therefore, a new high-hardness material that replaces tungsten carbide and a method for producing the same have been demanded.
本発明者は、高窒素含有遷移金属窒化物の研究を行ってきたが（特許文献１）、理論計算予測から高硬度材料となりうる六方晶窒化タングステンに注目し（非特許文献１）、六方晶窒化タングステンを主成分として合成できる六方晶窒化タングステンの合成方法を開発した（非特許文献２）。この方法により、粒子径が５０μｍ程度の大きな六方晶窒化タングステン単結晶を合成できた。 The present inventor has conducted research on high nitrogen-containing transition metal nitrides (Patent Document 1), but paid attention to hexagonal tungsten nitride that can be a high-hardness material from theoretical calculation prediction (Non-Patent Document 1). A method of synthesizing hexagonal tungsten nitride that can be synthesized with tungsten nitride as a main component has been developed (Non-patent Document 2). By this method, a large hexagonal tungsten nitride single crystal having a particle diameter of about 50 μm could be synthesized.
本発明は、切削工具に加工できる大きさ（径０．５ｍｍ以上、厚さ０．１ｍｍ以上の板状体）であって、鉄と反応しにくく、炭化タングステンと同程度以上の硬度を有する、新規な超硬質材料の製造方法を提供することを課題とする。
The present invention is a size that can be processed into a cutting tool (a plate-like body having a diameter of 0.5 mm or more and a thickness of 0.1 mm or more), hardly reacts with iron, and has a hardness equal to or higher than that of tungsten carbide. and to provide a novel process for producing ultra-hard materials.
以上の事情を鑑みて、本発明者は、六方晶窒化タングステン粉末を焼結体とすることにより、切削工具に加工できる大きさ（径０．５ｍｍ以上、厚さ０．１ｍｍ以上の板状体）にできるのではないかと想到し、ＷＮ超硬合金を合成した。また、焼結助剤粉末を混入焼結して、Ｗ−Ｎ−Ｃｏ超硬合金とすることにより、硬度をより向上させることができた。 また、六方晶窒化タングステン粉末に炭化タングステン粉末を混合して焼結して、Ｗ−Ｎ−Ｃ超硬合金とすることにより、硬度を更に向上させることができた。これらのＷＮ系超硬合金からなる焼結体がいずれも炭化タングステンと同程度以上の硬度を有することを発見し、本発明を完成した。
本発明は、以下の構成を有する。
In view of the above circumstances, the present inventor has made a hexagonal tungsten nitride powder into a sintered body so that it can be processed into a cutting tool (diameter 0.5 mm or more and thickness 0.1 mm or more). The WN cemented carbide was synthesized. Moreover, the hardness could be further improved by mixing and sintering the sintering aid powder to obtain a W—N—Co cemented carbide. Further, the tungsten carbide powder was mixed with the hexagonal tungsten nitride powder and sintered to obtain a W—N—C cemented carbide, whereby the hardness could be further improved. It was discovered that all of the sintered bodies made of these WN-based cemented carbides have the same or higher hardness as tungsten carbide, and the present invention has been completed.
The present invention has the following configuration.
（１）六方晶窒化タングステン粉末からなる原料粉末を高圧装置内に配置する工程と、前記原料粉末に対して０．９８ＭＰａ以上７．７ＧＰａ以下の範囲での加圧と１２００℃以上２２００℃以下の範囲での加熱を同時に行う工程と、を有することを特徴とする六方晶窒化タングステン系焼結体の製造方法。
（２）前記原料粉末をカプセルに充填し、前記カプセルを高圧セル内に配置してから、前記高圧セルを前記高圧装置のガスケット内に配置することを特徴とする（１）に記載の六方晶窒化タングステン系焼結体の製造方法。
(1) placing a hexagonal material powder consisting of tungsten nitride powder into a high-pressure device, pressure and 1200 ° C. than the 2200 ° C. at 0.98MPa or more on 7.7GPa following range with respect to the raw material powder And a step of simultaneously performing heating in the following range . A method for producing a hexagonal tungsten nitride-based sintered body.
(2) The hexagonal crystal according to (1), wherein the raw material powder is filled in a capsule, the capsule is placed in a high pressure cell, and then the high pressure cell is placed in a gasket of the high pressure device. A method for producing a tungsten nitride sintered body.
（３）前記六方晶窒化タングステン粉末の粒径が２０μｍ以下であることを特徴とする（１）又は（２）に記載の六方晶窒化タングステン系焼結体の製造方法。
（４）前記カプセル内に炭化タングステン粉末からなる第２の原料粉末を添加することを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の六方晶窒化タングステン系焼結体の製造方法。
（５）前記カプセル内に焼結助剤粉末を添加することを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の六方晶窒化タングステン系焼結体の製造方法。
(3) The method for producing a hexagonal tungsten nitride-based sintered body according to (1) or (2), wherein the hexagonal tungsten nitride powder has a particle size of 20 μm or less.
(4) The method for producing a hexagonal tungsten nitride-based sintered body according to any one of (1) to (3), wherein a second raw material powder made of tungsten carbide powder is added into the capsule.
(5) The method for producing a hexagonal tungsten nitride-based sintered body according to any one of (1) to (4), wherein a sintering aid powder is added into the capsule.
（６）前記焼結助剤粉末がコバルト粉末であることを特徴とする（５）に記載の六方晶窒化タングステン系焼結体の製造方法。
（７）前記高圧セル内で前記カプセルを充填用粉末で取り囲んで配置することを特徴とする（２）に記載の六方晶窒化タングステン系焼結体の製造方法。
(6) The method for producing a hexagonal tungsten nitride-based sintered body according to (5), wherein the sintering aid powder is a cobalt powder.
(7) The method for producing a hexagonal tungsten nitride-based sintered body according to (2) , wherein the capsule is surrounded by a filling powder in the high-pressure cell.
本発明の六方晶窒化タングステン系焼結体の製造方法は、六方晶窒化タングステン粉末からなる原料粉末を高圧装置内に配置する工程と、前記原料粉末に対して０．９８ＭＰａ以上での加圧と１２００℃以上での加熱を同時に行う工程と、を有する構成なので、切削工具に加工できる大きさ（径０．５ｍｍ以上、厚さ０．１ｍｍ以上の板状体）であって、鉄と反応しにくく、炭化タングステンと同程度以上の硬度を有する、超硬質材料を合成できる。 The method for producing a hexagonal tungsten nitride-based sintered body according to the present invention includes a step of placing raw material powder made of hexagonal tungsten nitride powder in a high-pressure apparatus, and pressurization of the raw material powder at 0.98 MPa or more. And a process of simultaneously heating at 1200 ° C. or higher, and is a size that can be processed into a cutting tool (a plate-like body having a diameter of 0.5 mm or more and a thickness of 0.1 mm or more), and reacts with iron. It is difficult to synthesize an ultra-hard material that has a hardness comparable to or higher than tungsten carbide.
本発明の六方晶窒化タングステン系焼結体は、六方晶窒化タングステン結晶が焼結された多結晶体である構成なので、切削工具に加工できる大きさ（径０．５ｍｍ以上、厚さ０．１ｍｍ以上の板状体）であって、鉄と反応しにくく、炭化タングステンと同程度以上の硬度を有する、超硬質材料として利用できる。 The hexagonal tungsten nitride sintered body of the present invention is a polycrystalline body obtained by sintering a hexagonal tungsten nitride crystal, so that it can be processed into a cutting tool (diameter 0.5 mm or more, thickness 0.1 mm). It can be used as an ultra-hard material that is hard to react with iron and has the same or higher hardness as tungsten carbide.
（本発明の実施形態）
＜六方晶窒化タングステン系焼結体＞
まず、本発明の実施形態である六方晶窒化タングステン系焼結体について説明する。
図１は、本発明の実施形態である六方晶窒化タングステン系焼結体の一例を示す模式図であって、平面図（ａ）と、（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図（ｂ）である。
図１に示すように、本発明の実施形態である六方晶窒化タングステン系焼結体１１は、平面視略円形状で板状体である。しかし、この平面視形状に限られず、平面視四角形状、平面視多角形状としてもよく、又、厚さを厚くして、例えば、立方体状としてもよい。
(Embodiment of the present invention)
<Hexagonal tungsten nitride sintered body>
First, a hexagonal tungsten nitride sintered body according to an embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a hexagonal tungsten nitride sintered body according to an embodiment of the present invention, and is a plan view (a) and a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. ).
As shown in FIG. 1, a hexagonal tungsten nitride-based sintered body 11 according to an embodiment of the present invention is a plate-like body having a substantially circular shape in plan view. However, the shape is not limited to the shape in plan view, and may be a quadrangular shape in plan view or a polygonal shape in plan view. Alternatively, the thickness may be increased, for example, a cube shape.
径ｄは０．５ｍｍ以上、厚さｔは０．１ｍｍ以上とすることが好ましい。これにより、この材料自体を容易に任意の形状、例えば、切削工具等に加工できる。 The diameter d is preferably 0.5 mm or more and the thickness t is preferably 0.1 mm or more. Thereby, this material itself can be easily processed into an arbitrary shape such as a cutting tool.
密度が８０ｖｏｌ．％以上であることが好ましい。これにより、空隙率を２０ｖｏｌ．％以下にして、硬度を高めることができる。８０ｖｏｌ％未満の場合には、空隙率が２０ｖｏｌ．％超、存在することとなり、力を加えることにより、容易に亀裂が生じる。 Density is 80 vol. % Or more is preferable. As a result, the porosity was reduced to 20 vol. % Or less, the hardness can be increased. In the case of less than 80 vol%, the porosity is 20 vol. More than%, it will exist, and cracks are easily generated by applying force.
図２は、図１のＢ部の一例を示す断面模式図である。
図２に示すように、本発明の実施形態である六方晶窒化タングステン系焼結体１１は、化学式ＷＮで表される六方晶窒化タングステン結晶１２が焼結された多結晶体である。これにより、切削工具に加工できる大きさ（径０．５ｍｍ以上、厚さ０．１ｍｍ以上の板状体）とすることができ、鉄と反応しにくくすることもでき、炭化タングステンと同程度以上の硬度を有するようにもできる。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a portion B in FIG.
As shown in FIG. 2, the hexagonal tungsten nitride-based sintered body 11 according to the embodiment of the present invention is a polycrystalline body obtained by sintering a hexagonal tungsten nitride crystal 12 represented by the chemical formula WN. Thereby, it can be set as the size which can be processed into a cutting tool (a plate-like body with a diameter of 0.5 mm or more and a thickness of 0.1 mm or more), can be made difficult to react with iron, and at least as much as tungsten carbide. It can also have the hardness of.
図２の例では、六方晶窒化タングステン結晶１２のみが焼結されてなる。
この六方晶窒化タングステン系焼結体１１は、原子比Ｗ：Ｎ＝１：１の化学式ＷＮで表すことができる。
前記六方晶窒化タングステン結晶に、ｈ−Ｗ２Ｎ３が含まれていてもよい。これでも、硬度を高め、鉄と反応しにくくすることもできる。
In the example of FIG. 2, only the hexagonal tungsten nitride crystal 12 is sintered.
The hexagonal tungsten nitride-based sintered body 11 can be represented by the chemical formula WN having an atomic ratio W: N = 1: 1.
The hexagonal tungsten nitride crystal may contain h-W 2 N 3 . This can also increase the hardness and make it difficult to react with iron.
図３は、図１のＢ部の別の一例を示す断面模式図である。
図３に示すように、本発明の実施形態である六方晶窒化タングステン系焼結体１１は、化学式ＷＮで表される六方晶窒化タングステン結晶１２のＮの一部がＣで置き換えられた固溶体１３が含まれていてもよい。これにより、ＷＮ結晶構造をほぼ維持したまま、ＷＣ構造を介在させて、焼結体の硬度を高めることができる。
この六方晶窒化タングステン系焼結体１１は、化学式ＷＮ（１−ｘ）Ｃｘ、式中０＜ｘ≦０．９９で表すことができる。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing another example of the portion B in FIG.
As shown in FIG. 3, a hexagonal tungsten nitride sintered body 11 according to an embodiment of the present invention is a solid solution 13 in which a part of N of a hexagonal tungsten nitride crystal 12 represented by the chemical formula WN is replaced with C. May be included. As a result, the hardness of the sintered body can be increased by interposing the WC structure while substantially maintaining the WN crystal structure.
The hexagonal tungsten nitride-based sintered body 11 can be represented by the chemical formula WN (1-x) C x , where 0 <x ≦ 0.99.
図４は、図１のＢ部の別の一例を示す断面模式図である。
本発明の実施形態である六方晶窒化タングステン系焼結体１１は、結晶粒間に焼結助剤Ｃｏが介在されていてもよい。
図４に示す例は、化学式ＷＮで表される六方晶窒化タングステン結晶１２のみが焼結されてなる材料の結晶粒間に焼結助剤Ｃｏ１４が介在されている。焼結助剤としてＣｏを含有することにより、硬度を高めることができる。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing another example of the portion B in FIG.
In the hexagonal tungsten nitride-based sintered body 11 according to the embodiment of the present invention, a sintering aid Co may be interposed between crystal grains.
In the example shown in FIG. 4, a sintering aid Co14 is interposed between crystal grains of a material obtained by sintering only the hexagonal tungsten nitride crystal 12 represented by the chemical formula WN. By containing Co as a sintering aid, the hardness can be increased.
この六方晶窒化タングステン系焼結体１１は、化学式ＷＮ＋ｙＣｏ、式中０＜ｙ≦５０ｗｔ．％で表すことができる。
このように、Ｃｏの濃度は５０ｗｔ．％以下とすることが好ましい。５０ｗｔ．％超の場合には、結晶部の割合が少なくなり、硬度が低下する。
This hexagonal tungsten nitride sintered body 11 has a chemical formula WN + yCo, where 0 <y ≦ 50 wt. %.
Thus, the concentration of Co is 50 wt. % Or less is preferable. 50 wt. If it exceeds%, the proportion of the crystal part decreases and the hardness decreases.
図５は、図１のＢ部の更に別の一例を示す断面模式図である。
図５に示す例は、化学式ＷＮで表される六方晶窒化タングステン結晶１２のＮの一部がＣで置き換えられた固溶体１３が含まれて、焼結されてなる材料の結晶粒間に焼結助剤Ｃｏ１４が介在されている。
この六方晶窒化タングステン系焼結体１１は、化学式ＷＮ（１−ｘ）Ｃｘ＋ｙＣｏ、式中０＜ｘ≦０．９９、０＜ｙ≦５０ｗｔ．％で表すことができる。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing still another example of the portion B in FIG.
The example shown in FIG. 5 includes a solid solution 13 in which a part of N of the hexagonal tungsten nitride crystal 12 represented by the chemical formula WN is replaced with C, and is sintered between crystal grains of the sintered material. An auxiliary agent Co14 is interposed.
This hexagonal tungsten nitride-based sintered body 11 has a chemical formula WN (1-x) C x + yCo, where 0 <x ≦ 0.99 and 0 <y ≦ 50 wt. %.
＜六方晶窒化タングステン系焼結体の製造方法＞
次に、本発明の実施形態である六方晶窒化タングステン系焼結体の製造方法について説明する。
本発明の実施形態である六方晶窒化タングステン系焼結体の製造方法は、高圧セル配置工程Ｓ１と、加圧加熱工程Ｓ２と、を有する。
<Method for producing hexagonal tungsten nitride sintered body>
Next, a method for producing a hexagonal tungsten nitride sintered body according to an embodiment of the present invention will be described.
The method for manufacturing a hexagonal tungsten nitride-based sintered body according to an embodiment of the present invention includes a high-pressure cell placement step S1 and a pressure heating step S2.
（高圧セル配置工程Ｓ１）
高圧セル配置工程Ｓ１では、六方晶窒化タングステン粉末からなる原料粉末をカプセルに充填し、前記カプセルを高圧セル内に配置してから、前記高圧セルを高圧装置のガスケット内に配置する。
(High pressure cell placement step S1)
In the high-pressure cell placement step S1, raw material powder made of hexagonal tungsten nitride powder is filled in a capsule, the capsule is placed in a high-pressure cell, and then the high-pressure cell is placed in a gasket of a high-pressure device.
図６は、本発明の実施形態である六方晶窒化タングステン系焼結体の製造方法で用いる高圧加熱装置の一例を示す図であって、平面図（ａ）及び（ａ）のＣ−Ｃ’線における断面図（ｂ）である。
図６に示すように、本発明の実施形態である六方晶窒化タングステン系焼結体の製造方法で用いる高圧加熱装置２１は、高圧装置２５と高圧セル２６とから概略構成される。
FIG. 6 is a view showing an example of a high-pressure heating device used in the method for producing a hexagonal tungsten nitride sintered body according to an embodiment of the present invention, and is a plan view of CC ′ in FIGS. It is sectional drawing (b) in a line.
As shown in FIG. 6, the high-pressure heating device 21 used in the method for manufacturing a hexagonal tungsten nitride-based sintered body according to the embodiment of the present invention is roughly composed of a high-pressure device 25 and a high-pressure cell 26.
高圧装置２５は、平面視環状のシリンダー２２と、シリンダー２２の環内部分に配置されたガスケット２４と、２つのアンビル２３とから概略構成されている。
ガスケット２４中心に、高圧セル２６を配置することができる構成とされている。高圧セル２６は、略円柱状とされており、その軸方向をシリンダーの環の中心軸方向と重なるように環内に配置する。
２つのアンビル２３は、矢印Ｆ、Ｇで示すように、互いに、油圧機構により上下から環内中心に向けて押し付けあうことが可能とされており、ガスケット２４中心に配置した高圧セル２６に加圧可能とされている。
The high-pressure device 25 is generally composed of a circular cylinder 22 in plan view, a gasket 24 disposed in an inner ring portion of the cylinder 22, and two anvils 23.
The high-pressure cell 26 can be disposed at the center of the gasket 24. The high-pressure cell 26 has a substantially cylindrical shape, and is arranged in the ring so that its axial direction overlaps with the central axis direction of the cylinder ring.
As shown by arrows F and G, the two anvils 23 can be pressed against each other from above and below toward the center of the ring by a hydraulic mechanism, and pressurize the high pressure cell 26 disposed at the center of the gasket 24. It is possible.
図７は、本発明の実施形態である六方晶窒化タングステン系焼結体の製造方法で用いる高圧セルの一例を示す断面図である。
図７に示すように、本発明の実施形態である六方晶窒化タングステン系焼結体の製造方法で用いる高圧セル２６は、筒内にカプセルを配置可能なパイロフィライト円筒３６と、円筒３６の２つの開口部を塞ぐ２枚の第１の板３４と、第１の板３４にそれぞれ接面配置する２枚の第２の板３３と、第２の板３３をそれぞれ環内に嵌合可能な２つの環３２と、第２の板３３にそれぞれ接面配置する２枚の第３の板３１と、を有して、概略構成されている。これにより、内部に配置するカプセルに均一に加圧することができる。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of a high-pressure cell used in the method for producing a hexagonal tungsten nitride sintered body according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 7, the high-pressure cell 26 used in the method for manufacturing a hexagonal tungsten nitride sintered body according to the embodiment of the present invention includes a pyrophyllite cylinder 36 in which a capsule can be placed in a cylinder, The two first plates 34 closing the two openings, the two second plates 33 arranged in contact with the first plate 34, and the second plate 33 can be fitted into the ring, respectively. The two rings 32 and the two third plates 31 that are disposed in contact with the second plate 33, respectively, are schematically configured. Thereby, it can press uniformly to the capsule arrange | positioned inside.
第１の板３４としてはモリブデン円板を挙げることができ、第２の板３３としてはジルコニア円板を挙げることができ、第３の板３１としてはステンレス円板を挙げることができ、環３２としてはスチールリングを挙げることができる。
これらを用いることにより、パイロフィライト円筒３６内を所定の温度に正確に制御して加熱することができるとともに、パイロフィライト円筒３６内に上限方向から均一に、面内バラツキがないように、加圧することができる。
The first plate 34 can be a molybdenum disc, the second plate 33 can be a zirconia disc, the third plate 31 can be a stainless disc, and the ring 32. For example, a steel ring can be mentioned.
By using these, the inside of the pyrophyllite cylinder 36 can be accurately controlled and heated to a predetermined temperature, and in the pyrophyllite cylinder 36 uniformly from the upper limit direction, there is no in-plane variation. Can be pressurized.
パイロフィライト円筒３６内には、開口部側にそれぞれ環３５を配置する。パイロフィライト円筒３６内の中心部に、原料粉末４２を充填したカプセル４１を配置する。カプセル４１を覆うようにカーボンヒーター３９が配置する。カーボンヒーター３９を加熱することにより、カプセル４１を加熱し、原料粉末４２を加熱できる構成とされている。 In the pyrophyllite cylinder 36, rings 35 are arranged on the opening side. A capsule 41 filled with the raw material powder 42 is disposed in the center of the pyrophyllite cylinder 36. A carbon heater 39 is disposed so as to cover the capsule 41. By heating the carbon heater 39, the capsule 41 can be heated and the raw material powder 42 can be heated.
パイロフィライト円筒３６とカーボンヒーター３９の間及びカーボンヒーター３９とカプセル４１の間に、カプセル４１を取り囲むように充填用粉末３７を充填することが好ましい。これにより、カプセル４１への加熱加圧の均一性を高めることができる。
充填用粉末３７としては、ＮａＣｌ＋ｘｗｔ．％ＺｎＯ２粉末（０≦ｘ≦２０）を挙げることができる。
It is preferable to fill the filling powder 37 between the pyrophyllite cylinder 36 and the carbon heater 39 and between the carbon heater 39 and the capsule 41 so as to surround the capsule 41. Thereby, the uniformity of the heat pressurization to the capsule 41 can be improved.
As the filling powder 37, NaCl + xwt. % ZnO 2 powder (0 ≦ x ≦ 20).
カプセル４１は、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｕ、Ｐｔの群から選択されるいずれか１の材料からなることが好ましい。これにより、充填された原料粉末４２に上限方向から均一に、面内バラツキがないように、加圧することができるとともに、均一に加熱することができる。
カプセル４１としては、径０．５ｍｍ以上、厚さ０．１ｍｍ以上の空洞部を有する容器を用いることが好ましい。これにより、切削工具に加工できる大きさ（径０．５ｍｍ以上、厚さ０．１ｍｍ以上の板状体）の六方晶窒化タングステン系焼結体を合成できる。容器の形状・大きさを適宜設定することにより、六方晶窒化タングステン系焼結体の形状・大きさを設定できる。
The capsule 41 is preferably made of any one material selected from the group consisting of Ta, W, Mo, Au, and Pt. As a result, the filled raw material powder 42 can be pressurized uniformly from the upper limit direction so that there is no in-plane variation, and can be heated uniformly.
As the capsule 41, it is preferable to use a container having a hollow portion having a diameter of 0.5 mm or more and a thickness of 0.1 mm or more. Thereby, a hexagonal tungsten nitride sintered body having a size that can be processed into a cutting tool (a plate-like body having a diameter of 0.5 mm or more and a thickness of 0.1 mm or more) can be synthesized. By appropriately setting the shape and size of the container, the shape and size of the hexagonal tungsten nitride sintered body can be set.
カプセル４１内には、原料粉末４２を充填する。充填しなければ、形状を制御できない場合が生じる。
原料粉末４２に用いる六方晶窒化タングステン粉末の粒径は２０μｍ以下とすることが好ましい。例えば、篩を用いる。これにより、焼結体の硬度の均一性を高めることができるとともに、焼結体の表面をより平坦にすることができる。
A raw material powder 42 is filled in the capsule 41. If not filled, the shape may not be controlled.
The particle size of the hexagonal tungsten nitride powder used for the raw material powder 42 is preferably 20 μm or less. For example, a sieve is used. Thereby, while being able to improve the uniformity of the hardness of a sintered compact, the surface of a sintered compact can be made more flat.
カプセル４１内には、炭化タングステン粉末からなる第２の原料粉末を添加してもよい。
これにより、化学式ＷＮで表される六方晶窒化タングステン結晶１２のＮの一部がＣで置き換えられた固溶体を含む六方晶窒化タングステン系焼結体を合成できる。
Ｃの一部ないし、大半がＮと置換することにより、鉄と反応しにくい窒化タングステン系焼結体を合成できる。
In the capsule 41, a second raw material powder made of tungsten carbide powder may be added.
Thereby, a hexagonal tungsten nitride sintered body including a solid solution in which a part of N of the hexagonal tungsten nitride crystal 12 represented by the chemical formula WN is replaced with C can be synthesized.
By replacing some or most of C with N, it is possible to synthesize a tungsten nitride-based sintered body that hardly reacts with iron.
カプセル４１内に焼結助剤粉末を添加してもよい。これにより、焼結体の凝集性を高めることができる。焼結助剤粉末としては、コバルト粉末を挙げることができる。 A sintering aid powder may be added into the capsule 41. Thereby, the cohesiveness of a sintered compact can be improved. Examples of the sintering aid powder include cobalt powder.
（加圧加熱工程Ｓ２）
加圧加熱工程Ｓ２では、高圧セル２６を０．９８ＭＰａ以上での加圧と１２００℃以上での加熱を同時に行う。これにより、密度が８０ｖｏｌ％．以上の六方晶窒化タングステン系焼結体を合成することができる。密度が８０ｖｏｌ．％以上とすることにより、炭化タングステンと同程度以上の硬度を有する、超硬質材料を合成できる。
(Pressurization heating process S2)
In the pressurizing and heating step S2, the high-pressure cell 26 is pressurized at 0.98 MPa or more and heated at 1200 ° C. or more at the same time. Thereby, the density is 80 vol%. The above hexagonal tungsten nitride sintered body can be synthesized. Density is 80 vol. By setting the ratio to at least%, it is possible to synthesize an ultra-hard material having a hardness equal to or higher than that of tungsten carbide.
０．９８ＭＰａ未満では、密度が８０ｖｏｌ．％以上とすることができない。
また、１２００℃未満では完全に焼結させることができない。
Below 0.98 MPa, the density is 80 vol. % Cannot be exceeded.
Further, when the temperature is less than 1200 ° C., it cannot be completely sintered.
高圧セル２６を０．９８ＭＰａ以上での加圧と１２００℃以上での加熱を同時に行う時間は５分以上とすればよいが、１０分以上とすることがより好ましく、２０分以上とすることが更に好ましい。なお、６０分以上とした場合は、硬度はあまり変わらない。 The time during which the high-pressure cell 26 is pressurized at 0.98 MPa or more and heated at 1200 ° C. or more at the same time may be 5 minutes or more, more preferably 10 minutes or more, and more preferably 20 minutes or more. Further preferred. In addition, when it is 60 minutes or more, the hardness does not change much.
本発明の実施形態である六方晶窒化タングステン系焼結体１１の製造方法は、六方晶窒化タングステン粉末からなる原料粉末４２を高圧装置２１内に配置する工程と、原料粉末４２に対して０．９８ＭＰａ以上での加圧と１２００℃以上での加熱を同時に行う工程と、を有する構成なので、切削工具に加工できる大きさ（径０．５ｍｍ以上、厚さ０．１ｍｍ以上の板状体）であって、鉄と反応しにくく、炭化タングステンと同程度以上の硬度を有する、超硬質材料を合成できる。 The method of manufacturing the hexagonal tungsten nitride sintered body 11 according to the embodiment of the present invention includes a step of placing the raw material powder 42 made of hexagonal tungsten nitride powder in the high-pressure apparatus 21, Since it has a step of simultaneously performing pressurization at 98 MPa or more and heating at 1200 ° C. or more, it has a size that can be processed into a cutting tool (a plate-like body having a diameter of 0.5 mm or more and a thickness of 0.1 mm or more). Therefore, it is possible to synthesize an ultra-hard material that hardly reacts with iron and has a hardness equal to or higher than that of tungsten carbide.
本発明の実施形態である六方晶窒化タングステン系焼結体１１の製造方法は、原料粉末４２をカプセル４１に充填し、カプセル４１を高圧セル２６内に配置してから、高圧セル２６を高圧装置２１のガスケット２４内に配置する構成なので、切削工具に加工できる大きさ（径０．５ｍｍ以上、厚さ０．１ｍｍ以上の板状体）であって、鉄と反応しにくく、炭化タングステンと同程度以上の硬度を有する、超硬質材料を合成できる。 In the method of manufacturing the hexagonal tungsten nitride sintered body 11 according to the embodiment of the present invention, the raw material powder 42 is filled in the capsule 41, the capsule 41 is placed in the high pressure cell 26, and then the high pressure cell 26 is placed in the high pressure apparatus. 21 is a size that can be processed into a cutting tool (a plate-like body having a diameter of 0.5 mm or more and a thickness of 0.1 mm or more), hardly reacts with iron, and is the same as tungsten carbide. It is possible to synthesize an ultra-hard material having a hardness of a degree or more.
本発明の実施形態である六方晶窒化タングステン系焼結体１１の製造方法は、前記六方晶窒化タングステン粉末の粒径が２０μｍ以下である構成なので、焼結体の硬度の均一性を高めることができるとともに、焼結体の表面をより平坦にすることができる。 Since the method of manufacturing the hexagonal tungsten nitride sintered body 11 according to the embodiment of the present invention has a structure in which the particle size of the hexagonal tungsten nitride powder is 20 μm or less, the uniformity of the hardness of the sintered body can be improved. In addition, the surface of the sintered body can be made flatter.
本発明の実施形態である六方晶窒化タングステン系焼結体１１の製造方法は、カプセル４１内に炭化タングステン粉末からなる第２の原料粉末を添加する構成なので、窒化タングステン粉末との混合焼結の際に、ＷＮにおける窒素を炭素と置き換えることができ、Ｗ−Ｃ−Ｎ系材料を容易に作製することができる。 Since the manufacturing method of the hexagonal tungsten nitride sintered body 11 according to the embodiment of the present invention is configured to add the second raw material powder made of tungsten carbide powder to the capsule 41, the mixed sintering with the tungsten nitride powder is performed. In this case, nitrogen in WN can be replaced with carbon, and a W—C—N-based material can be easily manufactured.
本発明の実施形態である六方晶窒化タングステン系焼結体１１の製造方法は、カプセル４１内に焼結助剤粉末を添加する構成なので、ＷＮにコバルトを添加して焼結させて、Ｗ−Ｎ−Ｃｏ系の超硬合金を作製できる。 Since the method of manufacturing the hexagonal tungsten nitride sintered body 11 according to the embodiment of the present invention is configured to add the sintering aid powder into the capsule 41, cobalt is added to WN and sintered. An N—Co cemented carbide can be produced.
本発明の実施形態である六方晶窒化タングステン系焼結体１１の製造方法は、焼結助剤粉末がコバルト粉末１４である構成なので、ＷＮにコバルトを添加して焼結させることで、Ｗ−Ｎ−Ｃｏ系の超硬合金を作製できる。 Since the method of manufacturing the hexagonal tungsten nitride sintered body 11 according to the embodiment of the present invention has a configuration in which the sintering aid powder is cobalt powder 14, by adding cobalt to WN and sintering, W− An N—Co cemented carbide can be produced.
本発明の実施形態である六方晶窒化タングステン系焼結体の製造方法は、高圧セル２６内でカプセル４１を充填用粉末３７で取り囲んで配置する構成なので、カプセル４１への加熱加圧の均一性を高めることができる。 Since the method for manufacturing a hexagonal tungsten nitride sintered body according to an embodiment of the present invention has a configuration in which the capsule 41 is surrounded by the filling powder 37 in the high-pressure cell 26, the heating and pressurization uniformity to the capsule 41 is uniform. Can be increased.
本発明の実施形態である六方晶窒化タングステン系焼結体１１は、六方晶窒化タングステン結晶が焼結された多結晶体である構成なので、切削工具に加工できる大きさ（径０．５ｍｍ以上、厚さ０．１ｍｍ以上の板状体）とすることができ、鉄と反応しにくくすることもでき、炭化タングステンと同程度以上の硬度を有するようにもできる。 Since the hexagonal tungsten nitride-based sintered body 11 according to the embodiment of the present invention is a polycrystalline body obtained by sintering a hexagonal tungsten nitride crystal, the size can be processed into a cutting tool (diameter 0.5 mm or more, A plate-like body having a thickness of 0.1 mm or more), can be made difficult to react with iron, and can have a hardness equal to or higher than that of tungsten carbide.
本発明の実施形態である六方晶窒化タングステン系焼結体１１は、化学式ＷＮで表される六方晶窒化タングステン結晶のＮの一部がＣで置き換えられた固溶体が含まれている構成なので、硬度を高めることができる。 The hexagonal tungsten nitride sintered body 11 according to the embodiment of the present invention includes a solid solution in which a part of N of the hexagonal tungsten nitride crystal represented by the chemical formula WN is replaced with C. Can be increased.
本発明の実施形態である六方晶窒化タングステン系焼結体１１は、結晶粒間に焼結助剤Ｃｏが介在されている構成なので、焼結度合いを高めて、切削工具に加工できる大きさ（径０．５ｍｍ以上、厚さ０．１ｍｍ以上の板状体）とすることができる。 Since the hexagonal tungsten nitride-based sintered body 11 according to the embodiment of the present invention has a configuration in which a sintering aid Co is interposed between crystal grains, the size can be increased to a degree of sintering and can be processed into a cutting tool ( A plate-like body having a diameter of 0.5 mm or more and a thickness of 0.1 mm or more).
本発明の実施形態である六方晶窒化タングステン系焼結体１１は、化学式ＷＮで表される構成なので、鉄と反応しにくくすることもでき、炭化タングステンと同程度以上の硬度を有するようにもできる。 Since the hexagonal tungsten nitride-based sintered body 11 according to the embodiment of the present invention has a structure represented by the chemical formula WN, the hexagonal tungsten nitride-based sintered body 11 can be made difficult to react with iron and can have a hardness equal to or higher than that of tungsten carbide. it can.
本発明の実施形態である六方晶窒化タングステン系焼結体１１は、化学式ＷＮ（１−ｘ）Ｃｘで表され、式中０＜ｘ≦０．９９である構成なので、鉄と反応しにくくすることもでき、硬度をより高めることができる。 The hexagonal tungsten nitride-based sintered body 11 according to the embodiment of the present invention is represented by the chemical formula WN (1-x) C x, where 0 <x ≦ 0.99, and thus hardly reacts with iron. It is also possible to increase the hardness.
本発明の実施形態である六方晶窒化タングステン系焼結体１１は、化学式ＷＮ＋ｙＣｏで表され、式中０＜ｙ≦５０ｗｔ．％である構成なので、焼結度合いを高めて、切削工具に加工できる大きさ（径０．５ｍｍ以上、厚さ０．１ｍｍ以上の板状体）とすることができ、鉄と反応しにくくすることもできる。 The hexagonal tungsten nitride sintered body 11 according to an embodiment of the present invention is represented by the chemical formula WN + yCo, where 0 <y ≦ 50 wt. %, The degree of sintering can be increased to a size that can be processed into a cutting tool (a plate-like body having a diameter of 0.5 mm or more and a thickness of 0.1 mm or more), and is less likely to react with iron. You can also.
本発明の実施形態である六方晶窒化タングステン系焼結体１１は、化学式ＷＮ（１−ｘ）Ｃｘ＋Ｃｏで表され、式中０＜ｘ≦０．９９、０＜ｙ≦５０ｗｔ．％である構成なので、焼結度合いを高めて、切削工具に加工できる大きさ（径０．５ｍｍ以上、厚さ０．１ｍｍ以上の板状体）とすることができ、鉄と反応しにくくすることもでき、硬度をより高めることができる。 The hexagonal tungsten nitride-based sintered body 11 according to an embodiment of the present invention is represented by the chemical formula WN (1-x) C x + Co, where 0 <x ≦ 0.99 and 0 <y ≦ 50 wt. %, The degree of sintering can be increased to a size that can be processed into a cutting tool (a plate-like body having a diameter of 0.5 mm or more and a thickness of 0.1 mm or more), and is less likely to react with iron. Can also increase the hardness.
本発明の実施形態である六方晶窒化タングステン系焼結体１１は、径０．５ｍｍ以上、厚さ０．１ｍｍ以上の板状体である構成なので、切削工具に加工できる大きさ（径０．５ｍｍ以上、厚さ０．１ｍｍ以上の板状体）とすることができる。 The hexagonal tungsten nitride-based sintered body 11 according to the embodiment of the present invention is a plate-like body having a diameter of 0.5 mm or more and a thickness of 0.1 mm or more. A plate-like body having a thickness of 5 mm or more and a thickness of 0.1 mm or more.
本発明の実施形態である六方晶窒化タングステン系焼結体１１は、密度が８０ｖｏｌ．％以上である構成なので、硬度を高めることができる。 The hexagonal tungsten nitride-based sintered body 11 according to the embodiment of the present invention has a density of 80 vol. %, The hardness can be increased.
本発明の実施形態である六方晶窒化タングステン系焼結体及びその製造方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で、種々変更して実施することができる。本実施形態の具体例を以下の実施例で示す。しかし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 The hexagonal tungsten nitride sintered body and the method for producing the same according to the embodiment of the present invention are not limited to the above embodiment, and various modifications are made within the scope of the technical idea of the present invention. Can do. Specific examples of this embodiment are shown in the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.
（実施例１：ＷＮ焼結体）
まず、原料粉末に用いる六方晶窒化タングステン粉末は、篩を用いて、粒径を２０μｍ以下とした。
次に、この原料粉末を、径５ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの略円板状の空洞部を有するＴａ製の容器からなるカプセル内に充填した。
(Example 1: WN sintered body)
First, the hexagonal tungsten nitride powder used for the raw material powder had a particle size of 20 μm or less using a sieve.
Next, this raw material powder was filled into a capsule made of a Ta container having a substantially disk-shaped cavity having a diameter of 5 mm and a thickness of 1.0 mm.
次に、カプセルを高圧セル内に配置した。高圧セルは、筒内にカプセルを配置可能なパイロフィライト円筒と、円筒の２つの開口部を塞ぐモリブデン円板からなる第１の板と、第１の板にそれぞれ接面配置するジルコニア円板からなる第２の板と、第２の板をそれぞれ環内に嵌合可能なスチールリングからなる環と、第２の板にそれぞれ接面配置するステンレス円板からなる第３の板と、を有するものを用いた。 The capsule was then placed in a high pressure cell. The high-pressure cell includes a pyrophyllite cylinder in which a capsule can be placed in a cylinder, a first plate made of a molybdenum disk that closes two openings of the cylinder, and a zirconia disk that is disposed in contact with the first plate. A second plate made of a ring, a ring made of a steel ring that can fit the second plate into the ring, and a third plate made of a stainless steel disk that is disposed in contact with the second plate, respectively. What I have was used.
次に、パイロフィライト円筒内には、開口部側にそれぞれ環を配置した。パイロフィライト円筒内の中心部に、原料粉末を充填したカプセルを配置した。カプセルを覆うようにカーボンヒーターを配置した。 Next, in the pyrophyllite cylinder, rings were respectively arranged on the opening side. In the center of the pyrophyllite cylinder, a capsule filled with the raw material powder was placed. A carbon heater was placed to cover the capsule.
次に、パイロフィライト円筒とカーボンヒーターの間及びカーボンヒーターとカプセルの間に、カプセルを取り囲むようにＮａＣｌ＋ｘｗｔ％ＺｎＯ２粉末（０≦ｘ≦２０）からなる充填用粉末を充填した。 Next, a filling powder made of NaCl + xwt% ZnO 2 powder (0 ≦ x ≦ 20) was filled between the pyrophyllite cylinder and the carbon heater and between the carbon heater and the capsule so as to surround the capsule.
次に、高圧セルを、平面視環状のシリンダーと、シリンダーの環内部分に配置されたガスケットと、２つのアンビルとからなる高圧装置のガスケット中心に、略円柱状の高圧セルを、その軸方向をシリンダーの環の中心軸方向と重なるように環内に配置した。 Next, the high-pressure cell is arranged in the axial direction in the center of the gasket of a high-pressure device consisting of an annular cylinder in plan view, a gasket arranged in the inner ring portion of the cylinder, and two anvils. Was placed in the ring so as to overlap the direction of the central axis of the ring of the cylinder.
次に、２つのアンビルを油圧機構により上下から環内中心に向けて押し付けて、高圧セルに０．９８ＭＰａ以上での加圧を行った。この状態を維持したまま、１４００℃（焼結温度）に加熱を行い、この状態を２０分保持して、焼結した。
次に、常温常圧に戻してから、カプセル内から実施例１のサンプルである焼結体（ＷＮ、１４００℃）を取り出した。
Next, the two anvils were pressed from above and below toward the center of the ring by a hydraulic mechanism to pressurize the high pressure cell at 0.98 MPa or more. While maintaining this state, heating was performed to 1400 ° C. (sintering temperature), and this state was maintained for 20 minutes for sintering.
Next, after returning to normal temperature and normal pressure, the sintered body (WN, 1400 ° C.) as the sample of Example 1 was taken out from the capsule.
（実施例２）
焼結温度を１６００℃とした他は実施例１と同様にして、実施例２のサンプルである焼結体（ＷＮ、１６００℃）を製造した。
(Example 2)
A sintered body (WN, 1600 ° C.) as a sample of Example 2 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the sintering temperature was 1600 ° C.
（実施例３）
焼結温度を２０００℃とした他は実施例１と同様にして、実施例３のサンプルである焼結体（ＷＮ、２０００℃）を製造した。
(Example 3)
A sintered body (WN, 2000 ° C.) as a sample of Example 3 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the sintering temperature was 2000 ° C.
（実施例４）
焼結温度を２２００℃とした他は実施例１と同様にして、実施例４のサンプルである焼結体（ＷＮ、２２００℃）を製造した。
Example 4
A sintered body (WN, 2200 ° C.) as a sample of Example 4 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the sintering temperature was 2200 ° C.
（実施例５）
原料粉末に焼結助剤としてコバルト粉末を１０ｗｔ．％添加した他は実施例１と同様にして、実施例５のサンプルである焼結体（ＷＮ＋１０ｗｔ．％Ｃｏ）を製造した。
図８は、化学式ＷＮ＋１０ｗｔ．％Ｃｏサンプルの外観・大きさを示す写真である。
径が５ｍｍ、厚さが１ｍｍの円板状体が得られた。密度は９０ｖｏｌ．％であった。
(Example 5)
10 wt. Of cobalt powder as a sintering aid is added to the raw material powder. A sintered body (WN + 10 wt.% Co) as a sample of Example 5 was manufactured in the same manner as Example 1 except that% was added.
FIG. 8 shows the chemical formula WN + 10 wt. It is a photograph which shows the external appearance and size of a% Co sample.
A disk-like body having a diameter of 5 mm and a thickness of 1 mm was obtained. The density is 90 vol. %Met.
（実施例６）
原料粉末に第２の原料粉末としてＷＣ粉末を８０ｗｔ．％添加した他は実施例１と同様にして、実施例６のサンプルである焼結体（２０ＷＮ−８０ＷＣ、１４００℃）を製造した。
これは、炭化タングステン（ＷＣ）と窒化タングステン（ＷＮ）を４：１（ｍｏｌ）で混合焼結したサンプルである。
(Example 6)
WC powder as the second raw material powder is 80 wt. A sintered body (20 WN-80WC, 1400 ° C.) as a sample of Example 6 was manufactured in the same manner as Example 1 except that% was added.
This is a sample in which tungsten carbide (WC) and tungsten nitride (WN) are mixed and sintered at 4: 1 (mol).
（実施例７）
原料粉末に第２の原料粉末としてＷＣ粉末を８０ｗｔ．％添加し、焼結温度を１６００℃とした他は実施例１と同様にして、実施例７のサンプルである焼結体（２０ＷＮ−８０ＷＣ、１６００℃）を製造した。
(Example 7)
WC powder as the second raw material powder is 80 wt. The sintered body (20 WN-80WC, 1600 ° C.) as a sample of Example 7 was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the sintering temperature was 1600 ° C.
（実施例８）
原料粉末に第２の原料粉末としてＷＣ粉末を８０ｗｔ．％添加し、焼結温度を１８００℃とした他は実施例１と同様にして、実施例８のサンプルである焼結体（２０ＷＮ−８０ＷＣ、１８００℃）を製造した。
(Example 8)
WC powder as the second raw material powder is 80 wt. The sintered body (20 WN-80WC, 1800 ° C.) as a sample of Example 8 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the sintering temperature was 1800 ° C.
（実施例９）
原料粉末に第２の原料粉末としてＷＣ粉末を８０ｗｔ．％添加し、焼結温度を２０００℃とした他は実施例１と同様にして、実施例９のサンプルである焼結体（２０ＷＮ−８０ＷＣ、２０００℃）を製造した。
Example 9
WC powder as the second raw material powder is 80 wt. The sintered body (20 WN-80WC, 2000 ° C.) as a sample of Example 9 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the sintering temperature was 2000 ° C.
（比較例１）
原料粉末としてＷＮの代わりにＷＣを用いた他は実施例１と同様にして、比較例１のサンプルである焼結体（ＷＣ、１４００℃）を製造した。
(Comparative Example 1)
A sintered body (WC, 1400 ° C.) as a sample of Comparative Example 1 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that WC was used instead of WN as a raw material powder.
次に、各サンプルのビッカース硬度の評価を行った。ビッカース硬度は、ダイヤモンドを一定圧力で押し付け、形成される圧痕の形状・大きさ・深さから算出する公知の方法を用いた。
図９は、化学式ＷＮサンプルのビッカース硬度の焼結温度依存性を示すグラフである（実施例１〜４）。ＷＮ系では、２０００℃で焼結した実施例３サンプルの硬度が約９．８ＧＰａと最も高くなった。
Next, the Vickers hardness of each sample was evaluated. For Vickers hardness, a known method was used in which diamond was pressed at a constant pressure and calculated from the shape, size, and depth of the indentation formed.
FIG. 9 is a graph showing the sintering temperature dependence of the Vickers hardness of the chemical formula WN sample (Examples 1 to 4). In the WN system, the hardness of the sample of Example 3 sintered at 2000 ° C. was the highest at about 9.8 GPa.
また、化学式ＷＮ＋１０ｗｔ．％Ｃｏサンプルであって、１４００℃で焼結した実施例５サンプルのビッカース硬度も合わせて示した。実施例１サンプルと比較すると、１．３倍程度硬度が向上した。 Further, the chemical formula WN + 10 wt. The Vickers hardness of the Example 5 sample which was a% Co sample sintered at 1400 ° C. is also shown. Compared with the sample of Example 1, the hardness was improved about 1.3 times.
図１０は、７．７ＧＰａ、１４００℃、２０分の条件で焼結したサンプルであって、化学式ＷＮ（実施例１）、２０ＷＮ−８０ＷＣ（実施例６）、ＷＣ（比較例１）の各サンプルのＸＲＤスペクトルを示す図である。
図１０から、ＷＣとＷＮの混合焼結体である２０ＷＮ−８０ＷＣ（実施例６）のＸＲＤプロファイルから、実施例６サンプルではＷＣとＷＮは相分離しておらず、固溶体として焼結していることが判明した。
FIG. 10 is a sample sintered under conditions of 7.7 GPa and 1400 ° C. for 20 minutes, and each sample of chemical formula WN (Example 1), 20WN-80WC (Example 6), and WC (Comparative Example 1). It is a figure which shows the XRD spectrum of.
From FIG. 10, from the XRD profile of 20WN-80WC (Example 6) which is a mixed sintered body of WC and WN, WC and WN are not phase-separated in the sample of Example 6, and are sintered as a solid solution. It has been found.
図１１は、化学式２０ＷＮ−８０ＷＣサンプルのビッカース硬度の焼結温度依存性を示すグラフである（実施例６〜９）。
１４００℃と２０００℃の温度範囲では、ビッカース硬度と焼結温度との間に、焼結温度の上昇と共に、線形で単純増加する比例関係が見られた。
２０ＷＮ−８０ＷＣ系では、２０００℃で焼結した実施例９サンプルの硬度が、約２１ＧＰａと最も高くなった。
FIG. 11 is a graph showing the sintering temperature dependence of Vickers hardness of a chemical formula 20WN-80WC sample (Examples 6 to 9).
In the temperature range of 1400 ° C. and 2000 ° C., a linear and simple proportional relationship was observed between the Vickers hardness and the sintering temperature as the sintering temperature increased.
In the 20WN-80WC system, the hardness of the sample of Example 9 sintered at 2000 ° C. was the highest at about 21 GPa.
本発明の六方晶窒化タングステン系焼結体の製造方法は、六方晶窒化タングステン粉末からなる原料粉末をカプセルに充填し、前記カプセルを高圧セル内に配置してから、前記高圧セルを高圧装置のガスケット内に配置する工程と、前記高圧セルを０．９８ＭＰａ以上での加圧と１４００℃以上での加熱を同時に行う工程と、を有するので、ドリルの刃等に加工できる大きさ（径０．５ｍｍ以上、厚さ０．１ｍｍ以上の板状体）であって、鉄と反応しにくく、炭化タングステンと同程度以上の硬度を有する、超硬質材料を合成でき、これを研削・切削工具（例えば、ドリル、エンドミル、ホブ、フライス、旋盤ピニオンカッタ）等に使用する超硬質材料としても用いることができ、超硬質材料産業、研削・切削工具産業等において利用可能性がある。 In the method for producing a hexagonal tungsten nitride sintered body of the present invention, a raw material powder made of hexagonal tungsten nitride powder is filled in a capsule, the capsule is placed in a high-pressure cell, and then the high-pressure cell is placed in a high-pressure apparatus. Since it has the process of arrange | positioning in a gasket, and the process of performing the pressurization at 0.98 Mpa or more and heating at 1400 degreeC or more simultaneously, the magnitude | size (diameter 0. 5 mm or more and a thickness of 0.1 mm or more plate-like body, which is hard to react with iron and has a hardness equal to or higher than that of tungsten carbide. , Drill, end mill, hob, milling machine, lathe pinion cutter, etc.) and can be used in the super hard material industry, grinding / cutting tool industry, etc. A.
１１…六方晶窒化タングステン系焼結体、１２…六方晶窒化タングステン結晶、１３…固溶体、１４…焼結助剤Ｃｏ、２１…高圧加熱装置、２２…シリンダー、２３…アンビル、２４…ガスケット、２５…高圧装置、２６…高圧セル、３１…第３の板、３２…環、３３…第２の板、３４…第１の板、３５…環、３６…パイロフィライト円筒、３７…充填用粉末（ＮａＣｌ＋１０ｗｔ．％ＺｒＯ２）、３９…カーボンヒーター、４１…カプセル、４２…原料粉末。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Hexagonal tungsten nitride type sintered body, 12 ... Hexagonal tungsten nitride crystal, 13 ... Solid solution, 14 ... Sintering aid Co, 21 ... High pressure heating device, 22 ... Cylinder, 23 ... Anvil, 24 ... Gasket, 25 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... High pressure apparatus, 26 ... High pressure cell, 31 ... Third plate, 32 ... Ring, 33 ... Second plate, 34 ... First plate, 35 ... Ring, 36 ... Pyrophyllite cylinder, 37 ... Filling powder (NaCl + 10 wt.% ZrO 2 ), 39... Carbon heater, 41... Capsule, 42.
Claims (7)
The method for producing a hexagonal tungsten nitride-based sintered body according to claim 2 , wherein the capsule is surrounded by a filling powder in the high-pressure cell.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013223694A JP6253140B2 (en) | 2013-10-28 | 2013-10-28 | Method for producing hexagonal tungsten nitride sintered body |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013223694A JP6253140B2 (en) | 2013-10-28 | 2013-10-28 | Method for producing hexagonal tungsten nitride sintered body |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015086086A JP2015086086A (en) | 2015-05-07 |
| JP6253140B2 true JP6253140B2 (en) | 2017-12-27 |
Family
ID=53049272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013223694A Active JP6253140B2 (en) | 2013-10-28 | 2013-10-28 | Method for producing hexagonal tungsten nitride sintered body |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6253140B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104985181B (en) * | 2015-08-05 | 2017-07-28 | 湖南华曙高科技有限责任公司 | Laser Scanning for manufacturing three-dimensional body |
| CN114318040B (en) * | 2021-12-29 | 2023-04-07 | 江西理工大学 | Rare earth-added hard alloy and preparation method thereof |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3448840B2 (en) * | 1997-07-18 | 2003-09-22 | 宏爾 林 | Tungsten carbonitride and method for producing the same |
| JP5867801B2 (en) * | 2011-07-13 | 2016-02-24 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | Method for producing high nitrogen content transition metal nitride and high nitrogen content transition metal nitride |
| JP6028945B2 (en) * | 2012-10-12 | 2016-11-24 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | Method for synthesizing hexagonal tungsten nitride and hexagonal tungsten nitride |
| JP6061338B2 (en) * | 2013-02-12 | 2017-01-18 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | Synthesis method of hexagonal tungsten nitride |
-
2013
- 2013-10-28 JP JP2013223694A patent/JP6253140B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2015086086A (en) | 2015-05-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4394170A (en) | Composite sintered compact containing high density boron nitride and a method of producing the same | |
| US8522900B2 (en) | High toughness thermally stable polycrystalline diamond | |
| CN101588877B (en) | Wire drawing die | |
| EP3514123B1 (en) | Method for making a superabrasive compact | |
| EP3266756B1 (en) | Polycrystalline diamond body, cutting tool, wear-resistant tool, and grinding tool | |
| KR20220143772A (en) | Sintered polycrystalline cubic boron nitride material | |
| GB2514894A (en) | Superhard constructions & methods of making same | |
| JPH0848585A (en) | Supported polycrystalline molding having improved physical property and its production | |
| CN105088339B (en) | Polycrystalline diamond body, cutting element, wear resistant tools, grinding tool and the method for manufacturing polycrystalline diamond body | |
| US20170297960A1 (en) | Cutters comprising polycrystalline diamond attached to a hard metal carbide substrate | |
| CN102606082A (en) | Diamond compact and manufacturing process for same | |
| CN105019026A (en) | Cubic boron nitride polycrystal, cutting tool, wear-resistant tool, grinding tool, and method of producing cubic boron nitride polycrystal | |
| EP3197844A1 (en) | Substrates for polycrystalline diamond cutters with unique properties | |
| JP6253140B2 (en) | Method for producing hexagonal tungsten nitride sintered body | |
| CN105408287A (en) | Super-hard constructions, method for making same and method for processing same | |
| US12024470B2 (en) | Fabrication of downhole drilling tools | |
| US10328550B2 (en) | Superhard constructions and methods of making same | |
| CN101263083A (en) | Sintered polycrystalline diamond material with extremely fine microstructures | |
| JP6528516B2 (en) | Method of manufacturing diamond-metal carbide composite sintered body | |
| JP6390152B2 (en) | Composite sintered body | |
| KR20190116377A (en) | Tungsten Tetraboride Composite Matrix and Use thereof | |
| JP6355252B2 (en) | Method for producing high-pressure phase WC type TaN sintered body | |
| US20160312542A1 (en) | Polycrystalline super hard construction & method of making | |
| PL229677B1 (en) | Diamond composite with binding phase in the form of ceramic metal and method for producing it |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20161007 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170628 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170801 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170828 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171010 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171011 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171031 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171124 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6253140 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |