JPH08120352A - 超硬合金組成物の再生方法および超硬合金の製造方法 - Google Patents

超硬合金組成物の再生方法および超硬合金の製造方法

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JPH08120352A
JPH08120352A JP27992094A JP27992094A JPH08120352A JP H08120352 A JPH08120352 A JP H08120352A JP 27992094 A JP27992094 A JP 27992094A JP 27992094 A JP27992094 A JP 27992094A JP H08120352 A JPH08120352 A JP H08120352A
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Masaki Kobayashi
正樹 小林
Nobuo Hojo
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    • Y02P10/20Recycling

Abstract

(57)【要約】 【目的】 使用済みの超硬合金、不良品の超硬合金また
は不良品の超硬合金組成物から実用可能な超硬合金組成
物粉末を再生する方法、およびこの再生方法により得た
超硬合金組成物粉末を用いて板状のWC結晶を多量に含
有した超硬合金を作製する方法を提供する。 【構成】 超硬合金または超硬合金組成物を酸化性雰囲
気中で1000℃以上に加熱し、コバルトおよび/また
はニッケルとタングステンとカーボンからなる複合炭化
物を20重量%以上生成させた後、粉砕する再生方法。 【効果】 従来から超硬合金の製造装置をそのまま使用
できて、非常に簡便で、低コストな再生方法であり、ま
た、この再生方法で得られた超硬合金組成物粉末を用い
て新たな超硬合金を作製すると板状のWC結晶を多量に
含有した超硬合金となり、この超硬合金の強度,靭性お
よび耐摩耗性が顕著に優れるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、使用済みの超硬合金ま
たは製造時の焼結工程後に生じる不良品の超硬合金や焼
結工程前に生じる不良品の超硬合金組成物から良品の超
硬合金組成物に再生する方法および良品の超硬合金にす
るための製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】超硬合金の主な出発物質であるWやCo
は、高価であることから、使用済みの超硬合金や不良品
の超硬合金を良品の超硬合金として使用出来るようにす
るための再生方法が従来から検討されており、その代表
的な方法としては超高温処理後の粉砕法、Znアマ
ルガム処理法、酸または塩化鉄によるリーチング処理
法、焙焼後の湿式精練法がある。
【0003】一方、超硬合金の再生を目的としたもので
はないが、異方性結晶比率の高いWC含有超硬合金の製
法について開示されているものに、特開平2−2748
27号公報がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来から検討されてき
た超硬合金の再生方法は、不純物が多くなること、高価
になること、または再生方法により得た超硬合金組成物
を用いて新たに超硬合金を作製したとしても強度,靭性
および耐摩耗性の全てを向上させた超硬合金を得るのが
困難であるという問題がある。
【0005】また、異方性結晶比率の高いWC含有超硬
合金の製法について開示されている特開平2−2748
27号公報には、焼結済みの超硬合金を酸化し、還元
し、次いで炭化して異方性結晶比率の高いWC含有の超
硬合金組成物粉末、並びにこの粉末を成形後焼結する
か、ホットプレスして超硬合金を作製する方法について
記載されている。同公報に記載されている方法は、還
元、炭化によって生成した微細な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が、異方性結晶WC
の生成割合が少なく、粒子径の制御が困難であり、製造
工程が複雑で高価になるという問題がある。
【0006】本発明は、上述のような問題点を解決した
もので、具体的には、使用済みの超硬合金、不良品の超
硬合金または焼結前の不良品の超硬合金組成物を酸化性
雰囲気中で加熱し、含有炭素量が少なくFe族金属とW
との複合炭化物の混在した超硬合金組成物粉末とする方
法、並びに該超硬合金組成物粉末にカーボンおよび/ま
たはグラファイトを添加,混合した後、非酸化性雰囲気
中で加熱焼結し、板状のWC結晶を含有した超硬合金の
製法の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、使用済み
の超硬合金、不良品の超硬合金または製造工程時に生じ
る焼結前の不良品の超硬合金組成物を再生し、しかも再
生して得られた超硬合金組成物粉末をより有効に利用す
ることについて検討していたところ、再生して得られた
超硬合金組成物粉末中に含有炭素量が少なくFe族金属
とWとの複合炭化物を所定量以上混在させて、これを用
いて超硬合金を作製すると、板状のWC結晶を含有した
超硬合金が容易に得られること、この板状のWC結晶を
含有した超硬合金が高硬度で耐摩耗性に優れ、かつ高靭
性で耐欠損性にも優れ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。
【0008】すなわち、本発明の再生方法は、超硬合金
または超硬合金組成物を酸化性雰囲気中で1000℃以
上に加熱し、コバルトおよび/またはニッケルとタング
ステンとカーボンからなる複合炭化物を20重量%以上
生成させた後、粉砕することを特徴とする方法である。
【0009】本発明の再生方法において用いる超硬合金
または超硬合金組成物は、具体的には、例えばWC−C
o系,WC−TaC−Co系,WC−(W,Ti,T
a,Nb)C−Co系,WC−Cr−Ni系の超硬合金
で、使用済みの超硬合金,製造工程の焼結後に不良品と
なった超硬合金等全ての超硬合金が使用可能であり、ま
た、超硬合金組成物とは、製造工程の焼結前に不良品と
なった圧粉成形体でなる場合または粉末でなる場合を挙
げることが出来る。
【0010】この超硬合金または超硬合金組成物をその
まま酸化性雰囲気中で加熱する場合には、具体的には、
例えば空気,酸素ガス,二酸化炭素ガス中で大気圧,減
圧または加圧状態とし、1000℃以上で加熱すること
であり、1000℃未満では脱炭速度が遅く後述の複合
炭化物を生じ難い。
【0011】また、さらに好ましい方法としては、超硬
合金または超硬合金組成物に、Co,Ni,Wの中の1
種以上の金属およびこれらの酸化物、並びにこれらの前
駆体から選ばれた少なくとも1種の添加物、具体的に
は、例えばCo,Ni,W,Co−Ni合金Co−W合
金,CoO,Co34,NiO,WO3,WO2,または
加熱により酸化物が生じる塩類の前駆体でなる添加物を
添加し、不活性雰囲気中で1000℃以上で加熱すれば
よい。このときの添加物は、外掛けで70重量%以下添
加されていることが好ましい。
【0012】以上の処理方法により生成されるコバルト
および/またはニッケルとタングステンとカーボンから
なる複合炭化物は、具体的には、例えばCo394
Co24 ,Co33 ,Co66 ,Ni24Cおよ
びこれらの相互固溶体からなり、また出発物質の超硬合
金や超硬合金組成物に不純物または微量添加物として含
有されているFeやCrが複合炭化物中に微量固溶され
てくることもある。この複合炭化物は、生成量が20重
量%未満になると、後工程である粉砕が困難になるこ
と、および粉砕して得られた超硬合金組成物を用いて新
たに超硬合金を作製した場合に、その超硬合金中に生じ
る板状のWC結晶の含有量が少なく、硬さ,強度および
靭性の向上が顕著でなくなる。
【0013】以上のような再生方法により得た再生の超
硬合金組成物粉末に、カーボンおよび/またはグラファ
イトを添加、混合した後、非酸化性雰囲気中1200〜
1600℃で焼結し、板状のWC結晶を含有した超硬合
金とする。勿論、この再生の超硬合金組成物粉末に、従
来から超硬合金の出発物質として用いられ、市販されて
いる各種の粉末、具体的には、例えばWC,Co,N
i,(W,Ti)C,(W,Ta,Ti)Cの粉末を添
加し、最終製品としての板状のWC結晶を含有した超硬
合金の組成成分を制御することも可能であり、必要なこ
とでもある。このときの再生の超硬合金組成物粉末は、
5重量%以下の含有酸素量に調整されていることが好ま
しく、含有酸素量が5重量%を超えると、得られる板状
のWC結晶を含有した超硬合金に巣孔が発生し易く、強
度も低下する。
【0014】
【作用】本発明の再生方法は、酸化性雰囲気中における
加熱、または添加物を添加して加熱することにより、出
発物質としての超硬合金や超硬合金組成物の脱炭作用を
して、コバルトおよび/またはニッケルとタングステン
とカーボンからなる複合炭化物の生成の促進作用をして
いるものである。
【0015】また、本発明の超硬合金の製造方法は、こ
の再生方法により得られた超硬合金組成物粉末中の複合
炭化物と新たに添加したカーボンおよび/またはグラフ
ァイトとの相互反応により、板状のWC結晶の生成促進
作用をしており、この板状のWC結晶が生成されること
による強度,靭性および耐摩耗性の全てを向上させてい
るものである。
【0016】
【実施例1】市販後に回収された使用済みのWC−Co
系(G級)の超硬合金チップの約10kgをジルコニア
製の耐火ルツボに詰めて蓋をし、高温大気炉中に挿入・
加熱して1500℃で1時間保持した後、冷却した。取
出した処理塊をステンレス製のポットに15φmmの超
硬合金製ボールと共に挿入して12時間粉砕した後、4
0#の篩作業を行い、通過粉として本発明の方法1によ
る超硬合金組成物粉末を得た。
【0017】WC−TiC−TaC−Co(S級)の超
硬合金チップについても、同様の処理を行って本発明の
方法2による超硬合金組成物粉末を得た。得られた本発
明の方法1,2により得た粉末特性を表1に示す。ここ
で、組成は蛍光X線分析とX線回折により定量化し、平
均粒子径はフイッシャー法で測定した。
【0018】次いで、超硬合金の製造過程で排出された
4種類の不良品の粉末A〜Dに、市販のWO3,Co
O,NiO粉末を添加した後、鋼ボールと共にステンレ
ス製容器に挿入し、3時間の振動ボールミルを行った。
取出した各混合粉末をアルミナボートに詰めて蓋をし、
真空・ガス雰囲気の兼用炉中に挿入して加熱し、所定温
度で1時間保持した。冷却・取出してそれぞれ本発明の
方法3による超硬合金組成物粉末を得た。不良品の粉末
A〜Dの組成、WO3,CoO粉末の添加量、加熱雰囲
気、保持温度を表2に、また得られた本発明の方法3〜
6により得た粉末特性を表1に併記した。
【0019】
【表1】
【0020】
【表2】
【0021】
【実施例2】実施例1で得られた本発明の方法1〜6に
より得たそれぞれの粉末に0.05μmのカーボン
(C)粉末を、表3に示す配合組成に秤量し、ステンレ
ス製ポットにアセトン溶媒と超硬合金製ボールと共に挿
入し、48時間の混合粉砕後、乾燥して混合粉末を得
た。次に、これらの混合粉末を金型に充填し、2ton
/cm2の加圧でもって約5.5×9.5×29mmの
圧粉成形体を作製し、アルミナとカーボンの繊維からな
るシート上に設置し、雰囲気圧力10-2Torrの真空
中で表3に併記する温度で1時間加熱・保持して超硬合
金を再生した。こうして得た超硬合金を#230のダイ
ヤモンド砥石で湿式研削加工し、4.0×8.0×2
5.0mmの試料を作製した。
【0022】この試料を用いて、抗折力(JIS法)を
測定した。そして、試料の一面を1μmのダイヤモンド
ペーストでラップ加工した後、ビッカース硬さ(荷重:
20kgf)と破壊靭性値:K1c(IM法,荷重:2
0kgf)を測定した。また、ラップ加工面について電
子顕微鏡にて組織写真を撮り、画像処理装置にて平均粒
子径およびWC粒子の最大径と最小径との比(アスペク
ト比)が2.0以上である板状WCのWC全体に対する
体積割合を求めた。これらの結果を表4に示す。また、
蛍光X線分析により各試料の組成を定量し、その結果を
表3に併記した。
【0023】一方、本発明の方法1および2で得た粉末
組成にほぼ相当する市販の回収粉末EおよびFと、0.
3μmおよび2.5μmのWC、1〜2μmCo,N
i,Cr32,(W,Ti,Ta)Cの炭化物(重量比
でWC/TiC/TaC=50/20/30をWTTと
略す)を用い、表3に併記した配合組成に秤量し、同様
の方法で比較の方法1〜6を作製し、その結果を表3お
よび表4に併記した。
【0024】
【表3】
【0025】
【表4】
【0026】
【発明の効果】本発明の再生方法は、特別な装置を使用
することなく、従来から超硬合金の製造装置をそのまま
使用できて、非常に簡便で、低コストな方法である。ま
た、この再生方法で得た超硬合金組成物粉末を用いて新
たな超硬合金を作製すると、この超硬合金は、板状のW
C結晶を多量に生成させることが可能となり、同一組成
成分で対比した場合に、硬さ,靭性および強度の全てが
顕著に高いという優れた効果がある。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超硬合金または超硬合金組成物を酸化性
    雰囲気中で1000℃以上に加熱し、コバルトおよび/
    またはニッケルとタングステンとカーボンからなる複合
    炭化物を20重量%以上生成させた後、粉砕することを
    特徴とする超硬合金組成物の再生方法。
  2. 【請求項2】 超硬合金または超硬合金組成物にCo,
    Ni,Wの中の1種以上の金属およびこれらの酸化物並
    びにこれらの前駆体から選ばれた少なくとも1種の添加
    物を添加および混合した後、不活性雰囲気中で1000
    ℃以上に加熱し、コバルトおよび/またはニッケルとタ
    ングステンとカーボンからなる複合炭化物を20重量%
    以上生成させた後、粉砕することを特徴とする超硬合金
    組成物の再生方法。
  3. 【請求項3】 上記添加物が外掛けで70重量%以下添
    加されることを特徴とする請求項2記載の超硬合金組成
    物の再生方法。
  4. 【請求項4】 上記複合炭化物がCo394,Co2
    4 ,Co33 ,Co66 ,Ni24Cおよびこれ
    らの相互固溶体の中の少なくとも1種でなることを特徴
    とする請求項1,2または3記載の超硬合金組成物の再
    生方法。
  5. 【請求項5】 請求項1,2,3または4記載の超硬合
    金組成物の再生方法により得た粉末に、カーボンおよび
    /またはグラファイトを添加および混合した後、非酸化
    性雰囲気中1200〜1600℃で焼結し、板状のWC
    結晶を含有した超硬合金にすることを特徴とする超硬合
    金の製造方法。
  6. 【請求項6】 上記再生方法により得た粉末が5重量%
    以下の含有酸素量に調整されていることを特徴とする請
    求項5記載の超硬合金の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000024552A (ko) * 2000-02-21 2000-05-06 박영효 텅스텐산화물의 열처리에 의한 특성 개선방법
JP2006503177A (ja) * 2002-07-22 2006-01-26 タイタノックス・ディベロップメント・リミテッド 分離方法
KR100700197B1 (ko) * 2005-07-30 2007-03-27 한국기계연구원 탈황용 코발트 성분을 함유하는 촉매 스크랩을 재활용하여코발트 함유된 소결 합금 제조 방법
KR101007155B1 (ko) * 2008-10-29 2011-01-12 한국기계연구원 철-니켈 합금 스크랩의 열환원 공정에 의한 철-니켈 미립 합금분말 제조방법

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