JPH04157132A - 高強度サーメット工具部材およびその製造法 - Google Patents
高強度サーメット工具部材およびその製造法Info
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- JPH04157132A JPH04157132A JP2277967A JP27796790A JPH04157132A JP H04157132 A JPH04157132 A JP H04157132A JP 2277967 A JP2277967 A JP 2277967A JP 27796790 A JP27796790 A JP 27796790A JP H04157132 A JPH04157132 A JP H04157132A
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、特に苛酷な条件下で鋼などの継続切削や、
高送りおよび高切込み等の重切削に用いた場合に、優れ
た耐欠損性を示す高強度サーメット工具部材およびその
製造法に関するものである。
高送りおよび高切込み等の重切削に用いた場合に、優れ
た耐欠損性を示す高強度サーメット工具部材およびその
製造法に関するものである。
一般に、サーメットは、硬質分散相形成成分となる硬質
原料粉末と結合相形成成分となるCoおよびNiのうち
の1種または2種の粉末を所定の割合に配合し、混合し
て混合粉末を作成し、得られた混合粉末をプレス成形し
たのち真空あるいは窒素雰囲気中で焼結することにより
製造されている。
原料粉末と結合相形成成分となるCoおよびNiのうち
の1種または2種の粉末を所定の割合に配合し、混合し
て混合粉末を作成し、得られた混合粉末をプレス成形し
たのち真空あるいは窒素雰囲気中で焼結することにより
製造されている。
しかし、この製造方法では結合相形成成分粉末の偏在は
避けがたく、そのため、例えば、特開昭54−2381
0号公報にも記載の如く、結合相形成成分としてCoお
よびNjのうちの1種または2種を、周期律表の4a、
5aもしくは6a族金属の炭化物粉末または窒化チタン
粉末などの各種硬質原料粉末の表面にメツキしてなる被
覆原料粉末なども提案されている。
避けがたく、そのため、例えば、特開昭54−2381
0号公報にも記載の如く、結合相形成成分としてCoお
よびNjのうちの1種または2種を、周期律表の4a、
5aもしくは6a族金属の炭化物粉末または窒化チタン
粉末などの各種硬質原料粉末の表面にメツキしてなる被
覆原料粉末なども提案されている。
上記被覆原料粉末も、それぞれ所定の配合組成となるよ
うに配合され、混合されたのち、プレス成形され、つい
で真空あるいは窒素雰囲気中で焼結されてサーメット工
具部材に製造されるものであるが、通常の方法では結合
相形成成分が不均一に偏在するために、硬質分散相であ
るTiの炭化物、窒化物、炭窒化物の粒子同士が連続的
に繋がり、いわゆる硬質分散相の骨格構造(スケルトン
構造)を形成する。この骨格構造は、硬質分散相の粒子
間に結合相を介しないためにクラックの伝播に対して抵
抗力がなく脆いために、苛酷な条件下での鋼などの連続
切削や高送り切削などに用いた場合、欠損の問題が生じ
ていた。
うに配合され、混合されたのち、プレス成形され、つい
で真空あるいは窒素雰囲気中で焼結されてサーメット工
具部材に製造されるものであるが、通常の方法では結合
相形成成分が不均一に偏在するために、硬質分散相であ
るTiの炭化物、窒化物、炭窒化物の粒子同士が連続的
に繋がり、いわゆる硬質分散相の骨格構造(スケルトン
構造)を形成する。この骨格構造は、硬質分散相の粒子
間に結合相を介しないためにクラックの伝播に対して抵
抗力がなく脆いために、苛酷な条件下での鋼などの連続
切削や高送り切削などに用いた場合、欠損の問題が生じ
ていた。
そこで本発明者らは、かかる課題を解決すべく研究を行
った結果、 焼結して得られたサーメット工具部材の組織を観察して
見られる硬質分散相の粒子間で接着している場合の数お
よび硬質分散相の粒子が結合相と接着している場合の数
を定量組織学法(Quantative Micros
copy Method)により−1定して得られた値
を計算して得られた接着度が25%以下であると欠損に
対する抵抗が大幅に向上する、という知見を得たのであ
る。
った結果、 焼結して得られたサーメット工具部材の組織を観察して
見られる硬質分散相の粒子間で接着している場合の数お
よび硬質分散相の粒子が結合相と接着している場合の数
を定量組織学法(Quantative Micros
copy Method)により−1定して得られた値
を計算して得られた接着度が25%以下であると欠損に
対する抵抗が大幅に向上する、という知見を得たのであ
る。
上記定量組織学法による測定方法およびその計算式は、
次のようにして求める。まず、サーメット工具部材の断
面を鏡面研磨し、そのサーメット工具部材の組織の50
00倍の写真を用意し、その写真上に直線を引き、硬質
分散相の粒子と直線の交点を調べた。上記硬質分散相の
粒子と直線の交点が硬質分散相の粒子間である場合の数
の合計をSp/pとし、硬質分散相の粒子が結合相と接
着している場合の数の合計を5p111、とすると、接
着度は、 で求められる。
次のようにして求める。まず、サーメット工具部材の断
面を鏡面研磨し、そのサーメット工具部材の組織の50
00倍の写真を用意し、その写真上に直線を引き、硬質
分散相の粒子と直線の交点を調べた。上記硬質分散相の
粒子と直線の交点が硬質分散相の粒子間である場合の数
の合計をSp/pとし、硬質分散相の粒子が結合相と接
着している場合の数の合計を5p111、とすると、接
着度は、 で求められる。
この発明において、結合相形成成分がCoおよびNiの
うち1種または2種=2〜27%重量%、硬質分散相形
成成分がTi 、 W、 Mo 、 Ta 。
うち1種または2種=2〜27%重量%、硬質分散相形
成成分がTi 、 W、 Mo 、 Ta 。
Nb、Zr、Hf’の炭化物、窒化物、炭窒化物のうち
1種または2種以上:残部、からなる組成を有し、かつ
接着度25%以下であることにより初めて所定の耐欠損
性に優れたサーメット工具部材が得られるのである。
1種または2種以上:残部、からなる組成を有し、かつ
接着度25%以下であることにより初めて所定の耐欠損
性に優れたサーメット工具部材が得られるのである。
上記のように接着度が25%以下であるサーメット焼結
体を得るために例えば以下のような方法がとられた。
体を得るために例えば以下のような方法がとられた。
すなわち周期律表の4a、5aもしくは6a族金属の炭
化物粉末、窒化物粉末、炭窒化物粉末などの各種硬質原
料粉末をあらかじめ所定の配合組成となるように配合し
、混合して硬質混合粉末を作成し、この硬質混合原料粉
末の表面に結合相形成成分を被覆し、このようにして得
られた結合相形成成分被覆硬質混合粉末を原料粉末とし
て用い、その後の混合工程を経ることなく静水圧法(C
I P法)を、または加圧速度を遅くしたり、上下パン
チの変位量及び圧力差を厳密にコントロールするなど方
向性の少い一軸機械プレス法を採用して圧粉体を作成し
た。かかる製造法を採用すると被覆された結合相形成成
分が硬質混合原料粉末から剥離することかなく圧粉体を
作製することかでき、この圧粉体を焼結することにより
優れた耐欠損性を示すサーメット工具部材を製造するこ
とができたのである。一方、はじめに結合相形成成分が
被覆された2種以上の原料粉末を所定の配合組成になる
ように混合工程を経たり、方向性の強いプレス成形を用
いた場合には、被!された結合相形成成分が硬質混合原
料粉末から剥離し、上記剥離した結合相形成成分がかえ
って不均一に偏在するため、硬質分散相粒子同士が連続
的に繋がる骨格構造を形成し、耐欠損性に劣る結果とな
った。
化物粉末、窒化物粉末、炭窒化物粉末などの各種硬質原
料粉末をあらかじめ所定の配合組成となるように配合し
、混合して硬質混合粉末を作成し、この硬質混合原料粉
末の表面に結合相形成成分を被覆し、このようにして得
られた結合相形成成分被覆硬質混合粉末を原料粉末とし
て用い、その後の混合工程を経ることなく静水圧法(C
I P法)を、または加圧速度を遅くしたり、上下パン
チの変位量及び圧力差を厳密にコントロールするなど方
向性の少い一軸機械プレス法を採用して圧粉体を作成し
た。かかる製造法を採用すると被覆された結合相形成成
分が硬質混合原料粉末から剥離することかなく圧粉体を
作製することかでき、この圧粉体を焼結することにより
優れた耐欠損性を示すサーメット工具部材を製造するこ
とができたのである。一方、はじめに結合相形成成分が
被覆された2種以上の原料粉末を所定の配合組成になる
ように混合工程を経たり、方向性の強いプレス成形を用
いた場合には、被!された結合相形成成分が硬質混合原
料粉末から剥離し、上記剥離した結合相形成成分がかえ
って不均一に偏在するため、硬質分散相粒子同士が連続
的に繋がる骨格構造を形成し、耐欠損性に劣る結果とな
った。
W、Mo、Ta、Nb、Ti 、Zr、Hfの炭化物粉
末、窒化物粉末または炭窒化物粉末の1種または2種以
上およびこれらの固溶体粉末を所定量配合し混合して硬
質分散相形成成分混合粉末とし、この硬質分散相形成成
分混合粉末を結合相形成成分で被覆するが、この被覆方
法は、湿式無電解メツキ法、PVD法、CVD法などの
任意の方法により、配合組成に相当する量の結合相形成
成分を硬質分散相形成成分混合粉末の外側に均一に被覆
する。この方法により得られた被覆混合粉末は、すでに
混合工程が終了しているので、その後の混合、粉砕工程
を経ることなくプレス成形を行い、焼結することができ
る。
末、窒化物粉末または炭窒化物粉末の1種または2種以
上およびこれらの固溶体粉末を所定量配合し混合して硬
質分散相形成成分混合粉末とし、この硬質分散相形成成
分混合粉末を結合相形成成分で被覆するが、この被覆方
法は、湿式無電解メツキ法、PVD法、CVD法などの
任意の方法により、配合組成に相当する量の結合相形成
成分を硬質分散相形成成分混合粉末の外側に均一に被覆
する。この方法により得られた被覆混合粉末は、すでに
混合工程が終了しているので、その後の混合、粉砕工程
を経ることなくプレス成形を行い、焼結することができ
る。
結合相形成成分がCoおよびN1のうち1種または2種
を2〜27重量%に限定する理由は、その含有量が2重
量%未満では硬質分散相形成成分の粒子が骨格構造を形
成するのを抑えることができても結合相量が不足して十
分な強度が得られず、また27重量%を越えると硬さが
低くなりすぎて耐摩耗性が得られず工具の寿命が短くな
ることによるためである。
を2〜27重量%に限定する理由は、その含有量が2重
量%未満では硬質分散相形成成分の粒子が骨格構造を形
成するのを抑えることができても結合相量が不足して十
分な強度が得られず、また27重量%を越えると硬さが
低くなりすぎて耐摩耗性が得られず工具の寿命が短くな
ることによるためである。
上記硬質分散相形成成分であるTiの炭化物、窒化物、
炭窒化物のうち1種または2種以上の一部をW、Mo、
Ta、Nb、Ti 、Zr、Hrの炭化物、窒化物また
は炭窒化物の1種または2種以上およびこれらの固溶体
で置換し、全体に対する割合で0.01〜45重量%含
むサーメット工具部材は、耐熱性、耐衝撃性などが向上
するが、45重量%を越えると耐摩耗性が低下するため
に45重量%以下とした。
炭窒化物のうち1種または2種以上の一部をW、Mo、
Ta、Nb、Ti 、Zr、Hrの炭化物、窒化物また
は炭窒化物の1種または2種以上およびこれらの固溶体
で置換し、全体に対する割合で0.01〜45重量%含
むサーメット工具部材は、耐熱性、耐衝撃性などが向上
するが、45重量%を越えると耐摩耗性が低下するため
に45重量%以下とした。
この発明のサーメット工具部材の組織において、接着度
が25%を越えると、欠損しやすくなるので好ましくな
い。
が25%を越えると、欠損しやすくなるので好ましくな
い。
つぎに、この発明を実施例に基づいて具体的に説明する
。
。
原料粉末としていずれも平均粒径:1.5−のTic粉
末、TiN粉末、T1CN粉末、いずれも平均粒径:1
4のTaC粉末、NbC粉末、wc粉末、M O2C粉
末、ZrC粉末、平均粒径:2.0虜のT1CN粉末、 を用意し、これら原料粉末をそれぞれ第1表に示される
配合組成に配合し、ボールミルにて湿式混合し、乾燥し
、硬質混合粉末を作成した。
末、TiN粉末、T1CN粉末、いずれも平均粒径:1
4のTaC粉末、NbC粉末、wc粉末、M O2C粉
末、ZrC粉末、平均粒径:2.0虜のT1CN粉末、 を用意し、これら原料粉末をそれぞれ第1表に示される
配合組成に配合し、ボールミルにて湿式混合し、乾燥し
、硬質混合粉末を作成した。
これら硬質混合粉末に触媒活性化を付与したのち、上記
硬質混合粉末を通常用いられるCOまたはNiの無電解
メツキ法によりCoまたは/およびNiの被覆層を形成
し、Co被覆原料混合粉末、Ni被覆原料混合粉末また
はCoおよびNi被覆原料混合粉末を作成した。
硬質混合粉末を通常用いられるCOまたはNiの無電解
メツキ法によりCoまたは/およびNiの被覆層を形成
し、Co被覆原料混合粉末、Ni被覆原料混合粉末また
はCoおよびNi被覆原料混合粉末を作成した。
これらCo被覆原料混合粉末、Ni被覆原料混合粉末ま
たはCoおよびNi被覆原料混合粉末をそのままプレス
金型に充填し、静水圧に近い加圧法とするために、プレ
ス加圧速度を12kg / cj秒で、上下パンチの圧
力差を5%以内にし、かつフローティングダイ方式で、
到達圧力1.0ton/c−でプレス成形して圧粉体と
したのち第1表に示される条件で焼結し、本発明サーメ
ット工具部材1〜11を製造した。
たはCoおよびNi被覆原料混合粉末をそのままプレス
金型に充填し、静水圧に近い加圧法とするために、プレ
ス加圧速度を12kg / cj秒で、上下パンチの圧
力差を5%以内にし、かつフローティングダイ方式で、
到達圧力1.0ton/c−でプレス成形して圧粉体と
したのち第1表に示される条件で焼結し、本発明サーメ
ット工具部材1〜11を製造した。
一方、比較の目的で、原料粉末として、予めCoまたは
/およびNIを被覆した いずれも平均粒径:1.5t1mのTic粉末、TiN
粉末、T1CN粉末、 いずれも平均粒径:l、cirsのTaC粉末、NbC
粉末、wc粉末、M O2C粉末、ZrC粉末、平均粒
径:2.Ozs+のT1CN粉末、を用意し、これら結
合相形成成分被覆原料粉末をそれぞれ第2表に示される
成分組成となるように配合し、ボールミルにて湿式混合
し、乾燥し、被覆原料混合粉末を作成した。
/およびNIを被覆した いずれも平均粒径:1.5t1mのTic粉末、TiN
粉末、T1CN粉末、 いずれも平均粒径:l、cirsのTaC粉末、NbC
粉末、wc粉末、M O2C粉末、ZrC粉末、平均粒
径:2.Ozs+のT1CN粉末、を用意し、これら結
合相形成成分被覆原料粉末をそれぞれ第2表に示される
成分組成となるように配合し、ボールミルにて湿式混合
し、乾燥し、被覆原料混合粉末を作成した。
これら被覆原料混合粉末をプレス金型に充填し、通常の
一軸ブレス法で、1 ton/cシの圧力でプレス成形
して圧粉体としたのち第2表に示される条件で焼結し、
従来サーメット工興部材1〜11を製造した。
一軸ブレス法で、1 ton/cシの圧力でプレス成形
して圧粉体としたのち第2表に示される条件で焼結し、
従来サーメット工興部材1〜11を製造した。
このようにして得られた本発明サーメット工具部材1〜
11および従来サーメット工具部材l〜11を5000
倍の顕微鏡写真にとり、顕微鏡写真上に直線を引き、こ
の直線が硬質相粒子と硬質相粒子との接触粒界と交差す
る交点の数の合計S p/pおよびこの直線が硬質相粒
子と結合相の界面と交差する交点の数の合計Sp/II
!を求めて接着度を求め、その結果を第1表および第2
表に示した。
11および従来サーメット工具部材l〜11を5000
倍の顕微鏡写真にとり、顕微鏡写真上に直線を引き、こ
の直線が硬質相粒子と硬質相粒子との接触粒界と交差す
る交点の数の合計S p/pおよびこの直線が硬質相粒
子と結合相の界面と交差する交点の数の合計Sp/II
!を求めて接着度を求め、その結果を第1表および第2
表に示した。
さらに、本発明サーメット工具部材1〜11および従来
サーメット工具部材1〜11から8X4X25關のJI
S抗折力片およびJIS規格でSNGN12040gの
切削試験片を切出し、抗折試験および切削試験を行い、
これらの測定結果も第1表および第2表に示した。
サーメット工具部材1〜11から8X4X25關のJI
S抗折力片およびJIS規格でSNGN12040gの
切削試験片を切出し、抗折試験および切削試験を行い、
これらの測定結果も第1表および第2表に示した。
上記切削試験は、外周の中心軸方向に6本の溝の入った
円柱状の鋼(S CM440)の被削材を使用し、上記
切削試験片を切削工具として、切削速度: 280m/
+++in、、送り速度: 0.3m+*/ rev、
、切込み:1.5111% の条件で継続切削を行い、切削試験片工具の摩耗および
欠損による寿命に至るまでの時間を測定した。
円柱状の鋼(S CM440)の被削材を使用し、上記
切削試験片を切削工具として、切削速度: 280m/
+++in、、送り速度: 0.3m+*/ rev、
、切込み:1.5111% の条件で継続切削を行い、切削試験片工具の摩耗および
欠損による寿命に至るまでの時間を測定した。
第1表および第2表に示された結果から、硬質分散相形
成成分混合粉末を通常用いられる無電解メツキ法により
結合相形成成分被覆層を形成して得られた被覆原料混合
粉末を混合することなく焼結した本発明サーメット工具
部材1〜11は、予め結合相形成成分被覆層を形成した
被覆原料混合粉末を混合したのち焼結した従来サーメッ
ト工具部材1〜11に比べて成分組成および焼結条件が
同一であるにもかかわらずいずれも接着度が小さく、抗
折力および継続切削による工具寿命が共に優れているこ
とがわかる。したがって、この発明によると、従来より
も優れたサーメット工具部材を提供することができ、産
業上優れた効果を奏することがわかる。
成成分混合粉末を通常用いられる無電解メツキ法により
結合相形成成分被覆層を形成して得られた被覆原料混合
粉末を混合することなく焼結した本発明サーメット工具
部材1〜11は、予め結合相形成成分被覆層を形成した
被覆原料混合粉末を混合したのち焼結した従来サーメッ
ト工具部材1〜11に比べて成分組成および焼結条件が
同一であるにもかかわらずいずれも接着度が小さく、抗
折力および継続切削による工具寿命が共に優れているこ
とがわかる。したがって、この発明によると、従来より
も優れたサーメット工具部材を提供することができ、産
業上優れた効果を奏することがわかる。
Claims (3)
- (1)結合相形成成分がCoおよびNiのうち1種また
は2種:2〜27重量%、硬質分散相形成成分がTiの
炭化物、窒化物、炭窒化物のうち1種または2種以上:
残部、からなる組成を有する高強度サーメット工具部材
において、 上記高強度サーメット工具部材の組織を定量組織学法に
より測定して得られた、 硬質分散相の粒子間で接着している場合の数をSp/p
、硬質分散相の粒子が結合相と接着している場合の数を
Sp/m、 とすると、下記の式で表される接着度が25%以下であ
ることを特徴とする高強度サーメット工具部接着度=(
2Sp/p)/(2Sp/p+Sp/m)×100、 - (2)上記高強度サーメット工具部材は、上記Tiの炭
化物、窒化物、炭窒化物のうち1種または2種以上の硬
質分散相形成成分の一部をW,Mo,Ta,Nb,Zr
,Hfの炭化物、窒化物または炭窒化物の1種または2
種以上およびこれらの固溶体からなる硬質分散相形成成
分:0.01〜45重量%で置換したことを特徴とする
請求項1記載の高強度サーメット工具部材。 - (3)硬質分散相形成成分となる硬質原料粉末を所定の
割合に配合し、混合して硬質混合粉末を作成し、得られ
た硬質混合粉末の表面にCoおよびNiのうち1種また
は2種の結合相形成成分を被覆して被覆原料混合粉末を
作成し、この被覆原料混合粉末をプレス成形したのち通
常の雰囲気中で焼結することを特徴とする高強度サーメ
ット工具部材の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2277967A JPH04157132A (ja) | 1990-10-17 | 1990-10-17 | 高強度サーメット工具部材およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2277967A JPH04157132A (ja) | 1990-10-17 | 1990-10-17 | 高強度サーメット工具部材およびその製造法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04157132A true JPH04157132A (ja) | 1992-05-29 |
Family
ID=17590767
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2277967A Pending JPH04157132A (ja) | 1990-10-17 | 1990-10-17 | 高強度サーメット工具部材およびその製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04157132A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008146856A1 (ja) * | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Kyocera Corporation | サーメット |
JP2010121192A (ja) * | 2008-11-21 | 2010-06-03 | Japan New Metals Co Ltd | 複合粉末及びその製造方法 |
-
1990
- 1990-10-17 JP JP2277967A patent/JPH04157132A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008146856A1 (ja) * | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Kyocera Corporation | サーメット |
JP5132678B2 (ja) * | 2007-05-28 | 2013-01-30 | 京セラ株式会社 | サーメット |
JP2010121192A (ja) * | 2008-11-21 | 2010-06-03 | Japan New Metals Co Ltd | 複合粉末及びその製造方法 |
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