JPH0860201A - タングステンを基にした浸炭処理された炭化物粉末混合物およびそれから製造される浸炭処理された炭化物生成物 - Google Patents

タングステンを基にした浸炭処理された炭化物粉末混合物およびそれから製造される浸炭処理された炭化物生成物

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JPH0860201A
JPH0860201A JP7182266A JP18226695A JPH0860201A JP H0860201 A JPH0860201 A JP H0860201A JP 7182266 A JP7182266 A JP 7182266A JP 18226695 A JP18226695 A JP 18226695A JP H0860201 A JPH0860201 A JP H0860201A
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carburized
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tungsten
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イラン・ガビシユ
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は前記の欠点のない改良された
タングステンを基にした浸炭処理された炭化物材料を提
供することである。本発明の別の目的は焼結して上記の
改良された浸炭処理された炭化物材料を生成できる焼結
可能な粉末混合物を提供することである。 【構成】 少なくとも７０重量％のＷＣ、約２〜約１５
重量％の鉄族金属結合剤、並びに場合により約１５重量
％までの１種もしくはそれ以上の周期表のIVｂ、Ｖｂお
よびVIｂ族金属の炭化物、窒化物および炭化窒化物を含
んでなるタングステンを基にした浸炭処理された炭化物
材料の製造用の焼結可能な粉末混合物において、該粉末
混合物が約１〜約８重量％の酸化Ｔａ(Ｎｂ)および反
応： Ｔａ(Ｎｂ)2Ｏ5＋７Ｃ→２Ｔａ(Ｎｂ)Ｃ＋５ＣＯ のために必要なほぼ化学量論的量の粉末化元素状炭素を
含んでなることを特徴とする粉末混合物。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は改良されたタングステンを基にし
た浸炭処理された炭化物材料および焼結によるこの改良
された材料の製造用の粉末混合物に関する。
【０００２】タングステンを基にした浸炭処理された炭
化物はいろいろな形状の機械工具として最も広く使用さ
れておりそして一般的には鉄族金属結合剤、主にコバル
ト、のマトリックス中に分散された硬質炭化タングステ
ン相の焼結された微粒子から主としてなっており、それ
はもろい炭化物に靭性を与えそして同時に炭化物粒子を
互いに浸炭処理するための焼結助剤としても作用する。
このＷＣ／Ｃｏ基本組成を有する浸炭処理された炭化物
材料は商業的には「純粋な(straight)」焼結合金と称さ
れておりそしてこの語をここでは使用する。これらの純
粋な合金とは対照的に、現在使用されている多くのタン
グステンを基にした浸炭処理された炭化物組成物は比較
的少量（約０.２５〜約３％）であるが重要な添加物、
主として他の耐火性金属、代表的にはチタン、タンタ
ル、ニオブ、クロム、バナジウム、モリブデン、ハフニ
ウムの炭化物もしくは窒化物、または他の炭化物により
改質されている。そのような浸炭処理された炭化物はこ
こでは「複合状態の(composite)炭化物」または「多重
(multi)」炭化物組成物と称される。上記の添加物の主
目的は炭化タングステン硬質相の粒子成長を抑制して材
料全体にわたり常に均質な微細構造を保ち、それにより
材料の機械的強度および他の性質を損なう可能性のある
不規則性、特に例えば切断用インサートの如き製品の角
における破壊をもたらす不規則性を防止する。
【０００３】「純粋な」および複合状態の両者の浸炭処
理された炭化物び中で伝統的に使用されているより有効
な粒子−成長抑制用添加物の１つは炭化タンタルであ
り、それは従来は合計粉末混合物の約２〜１４重量％
の、より頻繁には約６〜８重量％の割合で使用されてい
る。最終的な焼結された材料の中では、炭化タンタルは
炭化タングステンを有する固溶体であり、そして特に工
具に相当な衝撃がかけられた場合には、高い切断端部温
度において改良された性質を与える。
【０００４】既知の如く、商業用の炭化タンタルはほと
んど常に炭化ニオブを含有しており、その理由はこれら
の二元素間の高い化学的類似性のために相互間の完全な
分離が困難であり且つ費用がかかるからである。しかし
ながら、そのような分離は浸炭処理された炭化物材料の
製造においては不必要であり、その理由はニオブは程度
は幾分少ないがタンタルと同様な有利な影響を有するか
らである。上記の点では、炭化タンタルおよびニオブの
混合物並びに酸化物はここではそれぞれ「Ｔａ(Ｎｂ)
Ｃ」および「Ｔａ(Ｎｂ)2Ｏ5」と称される。種々の商業
的等級の「炭化タンタル」中のＴａ／Ｎｂ比は３：１〜
１０：１の範囲でかなり変動することができ、そして高
い切断端部温度における性質の改良においてはニオブは
タンタルより効果が少ないが、含有されるタンタルの割
合として１０〜３０％のニオブが安全限度として一般的
に許容される。
【０００５】進歩したタンタル含有多重炭化物は一般的
により良好な切断性能を有する工具を与えるが、それら
は炭化タンタルの高価格のためにどちらかといえばかな
り高価となるという商業的に重要な欠点を有する。炭化
タンタルが補充されている「純粋な」ＷＣ／Ｃｏ浸炭処
理された炭化物組成物で見られる他の欠点は、浸炭処理
された炭化物材料のかさ全体にわたる炭化タンタルの不
均一な分布による炭化タンタルの比較的大きいクラスタ
ー（いわゆるフラワー）の出現である。
【０００６】本発明の目的は上記の欠点のない改良され
たタングステンを基にした浸炭処理された炭化物材料を
提供することである。本発明の別の目的は焼結して上記
の改良された浸炭処理された炭化物材料を生成できる焼
結可能な粉末混合物を提供することである。
【０００７】
【発明の記述】上記の目的は本発明により、純粋なおよ
び複合状態の両者の浸炭処理された炭化物粉末混合物に
おいてこの粉末混合物の焼結により得られる最終的な浸
炭処理された炭化物生成物の機械的性質および耐性に対
して必然的な負の影響なしに炭化Ｔａ(Ｎｂ)をそれより
かなり安価な酸化Ｔａ(Ｎｂ)により置換できるという驚
異的な発見により達せられた。それと反対に、本発明に
従う新規な粉末混合物から製造される最終的な焼結され
た生成物は多くの場合従来通り炭化Ｔａ(Ｎｂ)を含んで
なる粉末混合物から製造される対応する生成物より良好
な性質さえ示す。
【０００８】本発明は従って、その第一の特徴による
と、少なくとも７０重量％のＷＣ、約２〜約１５重量％
の鉄族金属結合剤、並びに場合により約１５重量％まで
の１種もしくはそれ以上の周期表のIVｂ、ＶｂおよびVI
ｂ族金属の炭化物、窒化物および炭化窒化物を含んでな
るタングステンを基にした浸炭処理された炭化物材料の
製造用の焼結可能な粉末混合物を提供し、ここで該粉末
混合物は約１〜約８重量％の酸化Ｔａ(Ｎｂ)および反
応： Ｔａ(Ｎｂ)2Ｏ5＋７Ｃ→２Ｔａ(Ｎｂ)Ｃ＋５ＣＯ のために必要なほぼ化学量論的量の粉末化された元素状
炭素を含んでなることを特徴とする。
【０００９】本発明の第二の特徴によると、上記の本発
明に従う粉末混合物を既知の工程に従い焼結することに
より得られるタングステンを基にした浸炭処理された炭
化物材料が提供される。
【００１０】純粋な浸炭処理された炭化物粉末混合物の
場合には、本発明に従うと、従来の粉末混合物中で使用
される炭化タンタルがほぼ等量（重量による）の酸化タ
ンタルにより置換されており、より均質な微細構造を有
し且つ顕微鏡により並びにビッカーズ硬さおよび破壊靭
性（ＫIC）試験における標準偏差の顕著な減少により、
典型的にはＫIC試験における２.８〜２.１％の減少およ
びビッカーズ硬さ試験における１.２〜０.４％の減少に
より両方で示されている通り上記の炭化タンタルクラス
ター（フラワー）が実質的に含まれない最終的な焼結さ
れた生成物が得られる。本発明に従い改良される浸炭処
理された炭化物は、炭化タンタルが補充されている従来
の純粋な浸炭処理された炭化物と比べて、匹敵するか時
にはそれより高い硬度および破壊靭性を示す。
【００１１】本発明を明白にしている概念を複合状態の
浸炭処理された炭化物粉末混合物に適用する時には、す
なわちそのような混合物に約４.５〜７重量％の量で従
来は加えられる炭化タンタルが酸化タンタルにより完全
にまたは部分的に置換されている時には、従来方法で炭
化タンタルの使用により得られる同様な生成物と比べて
同等またはより良好な機械的性質を有する浸炭処理され
た炭化物生成物が焼結により得られる。この事実は以上
で説明されているように酸化タンタルのはるかに低い価
格から生ずる経済的利点をそれ自体ですでに有する。し
かしながら、炭化タンタル原料価格における実際的な節
約は約２〜５倍というかなり高いものであることが証さ
れている。その理由は、本発明に従うと、粉末混合物中
の炭化タンタルをはるかに少割合の−ある場合には（重
量対重量基準で）約２０％程度の低い割合の−酸化タン
タルにより全部または部分的に置換することにより実質
的に同じ優れた性質を有する焼結された炭化物生成物が
得られるということが大変驚異的なことであるが見いだ
されたことである。それに伴い、複合状態の浸炭処理さ
れた炭化物生成物の場合における価格の実際的な節約は
純粋な浸炭処理された炭化物材料に対する本発明の適用
により得られる上記の節約と比べて５倍程度増加する。
【００１２】本発明に従う焼結可能な粉末混合物の製造
およびそこからの最終的な焼結された炭化物生成物の製
造に含まれる全ての操作段階、すなわち混合、粉砕、潤
滑剤の添加、加圧、潤滑剤の除去、いわゆる「生の」中
間生成物を製造するための予備−焼結および最終的焼
結、並びに化学的蒸気沈着法もしくは同等な方法による
最終的生成物の任意のコーテイングは、浸炭処理された
炭化物製造分野で既知の従来の操作と実質的に同じであ
る。
【００１３】本発明を下記の非−限定的な実施例により
さらに詳細に記述する。
【００１４】
【実施例】実施例１−「純粋な」浸炭処理された炭化物生成物の製
造 ８重量％のＣｏ粉末を１.１５〜２.３重量％の範囲の量
の粉末化されたＴａ(Ｎｂ)2Ｏ5および表１に示されてい
るものに対応する量の炭素粉末および（１００重量％に
するための）残り量の１.８μの平均粒子寸法を有する
ＷＣ粉末と配合することにより、一連の粉末混合物のバ
ッチを製造した。１.９重量％のパラフィンおよび０.４
ｍｌ／ｇｒのアセトンを加え、そして配合物を実験用ボ
ールミルの中で３３時間にわたり粉砕した。この粉末混
合物を切断用インサートの空白部に１２トン／平方イン
チの圧力下で押し入れそして空白部を１４２０℃におい
て真空下で９０分間焼結しそして次に周囲炉条件下で冷
却した。
【００１５】得られたインサートの磁気的および機械的
性質を、８％のＣｏ、２％のＴａ(Ｎｂ)Ｃ、残りのＷＣ
を含有する粉末混合物から製造されたイスカー(Iscar)
「ＩＣ１０」シリーズの標準的な純粋な浸炭処理された
炭化物インサートと比較した。結果を表１に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】実施例２−複合状態の浸炭処理された炭化
物インサートの製造 ９０.０５重量％の微細に粉末化されたＷＣ、６重量％
のＣｏ粉末、２.６５重量％のＴｉＣ、１.３重量％のＴ
ａ(Ｎｂ)2Ｏ5および０.１８重量％の炭素粉末を配合す
ることにより、粉末混合物を製造した。２.１重量％の
パラフィンおよび０.４ｍｌ／ｇｒのアセトンを加え、
そして配合物を実験用ボールミル（媒体比５：１Ｋｇ／
Ｋｇ）の中で４０時間にわたり粉砕した（１２０,００
０回転）。粉末混合物を１２トン／平方インチの圧力下
で幾何学的寸法ＣＮＭＧ−４３２を有する切断用インサ
ートの空白部に押し込みそして空白部を下記の工程に従
い焼結した：２トルの圧力下で１−５℃／分の速度で１
２００℃まで加熱した。１２００℃において１時間焼結
し、その後、炉に窒素気体を１０トルの圧力下で充填し
た時に温度が１２９０℃に達するまで２トルの圧力下で
温度を４℃／分の速度で１４６３℃に高めた。焼結を窒
素圧力下で１４７０℃において７０−９０分にわたり続
け、その後、炉を１０℃／分の速度でそして次に５℃／
分の速度で完全真空下で８００℃の温度まで冷却した。
冷却を窒素雰囲気下で５℃／分の速度で室温まで続け
た。
【００１８】焼結されたインサートはＨＶ２０＝１５０
６−１５４８（Ｋｇ／ｍｍ2）のビッカース硬さおよび
ＫIC＝１２.５−１３.２（Ｍｐａ＊ｍ0.5）の破壊靭性
を示した。
【００１９】それらの磁気的性質に関すると、インサー
トはＳＭＳ＝１３０−１３８（Ｇｃｍ3／ｇｒ）の比磁
気飽和およびＨＣ＝１８０−１９９（Ｏｅ）の抗磁力を
示した。
【００２０】インサートをサンドブラストによるホーニ
ングにかけそしてその後ＣＶＤコーテイング用に製造し
た。ＴｉＣ−ＴｉＮコーテイングを８−９μｍの厚さで
適用した。
【００２１】上記の如く製造された２つのインサートの
金属切断性能を以下の通り試験した：１.炭素鋼ＡＩＳＩ１０４５に関する機械加工試験 機械加工条件は以下の通りであった： 速度：Ｖ＝２６０ｍ／分 供給量：ｆ＝０.２５ｍ
ｍ／回転 切断の深さ：ａ＝２ｍｍ ホーニング＝０.０４ｍ
ｍ 結果を下記の表２に示す。
【００２２】 加工片は７００ｍｍの長さおよび６０ｍｍの幅を有して
いた。条件は、線状速度：Ｖ＝８８ｍ／分およびｎ＝２
８０ｒｐｍであった。
【００２３】結果を下記の表３に示す。
【００２４】 表３ 番号 ｍｍ／分 １個の歯当たりの供給量 註 １ ８０ ０.２８５ 合格 ２ １００ ０.３５７ 合格 ３ １６０ ０.５７１ 合格 ４ １６０ ０.５７１ 合格 ５ ２００ ０.７１４ 合格 ６ ２００ ０.７１４ 合 格７ ２００ ０.７１４ 合格 ８ ２５０ ０.８９ 合格 ９ ２５０ ０.８９ 合格 実施例３−複合状態の浸炭処理された炭化物生成物 ７４.８重量％の微細に粉末化されたＷＣ（１.４μ）、
１１重量％のＣｏ粉末、７重量％のＴｉＣ、７.２重量
％のＴａ(Ｎｂ)2Ｏ5および１重量％の炭素粉末を配合す
ることにより粉末混合物を製造した。２.４重量％のパ
ラフィンおよび０.４ｍｌ／ｇｒのアセトンを加え、そ
して配合物を実験用ボールミル（媒体比５：１Ｋｇ／Ｋ
ｇ）の中で３８時間にわたり粉砕した（１１４,０００
回転）。粉末混合物を１２トン／平方インチの圧力下で
Ｔ.Ｒ.Ｓ.サンプルの中に押し込みそしてサンプルを１
４２０°で真空下で９０分間そして次に周囲炉条件下で
焼結した。焼結されたサンプルは１２.５２（ｇｒ／ｃ
ｍ3）の密度、Ｔ.Ｒ.Ｓ.＝３００（ｋｓｉ）の横ラプチ
ャー強さおよびＨＲａ＝９１.８のロックウェルＡ硬さ
を示した。
【００２５】それらの磁気的性質に関しては、それらは
ＳＭＳ＝２２８（Ｇｃｍ3／ｇｒ）の比磁気飽和および
ＨＣ＝２０６（Ｏｅ）の抗磁力を示した。
【００２６】本発明の主なる特徴および態様は以下のと
おりである。
【００２７】１.少なくとも７０重量％のＷＣ、約２〜
約１５重量％の鉄族金属結合剤、並びに場合により約１
５重量％までの１種もしくはそれ以上の周期表のIVｂ、
ＶｂおよびVIｂ族金属の炭化物、窒化物および炭化窒化
物を含んでなるタングステンを基にした浸炭処理された
炭化物材料の製造用の焼結可能な粉末混合物において、
該粉末混合物が約１〜約８重量％の酸化Ｔａ(Ｎｂ)およ
び反応： Ｔａ(Ｎｂ)2Ｏ5＋７Ｃ→２Ｔａ(Ｎｂ)Ｃ＋５ＣＯ のために必要なほぼ化学量論的量の粉末化された元素状
炭素を含んでなることを特徴とする焼結可能な粉末混合
物。
【００２８】２.粉末混合物が約６〜約８重量％のコバ
ルト結合剤、約１〜約３重量％の酸化Ｔａ(Ｎｂ)および
上記１で定義されたものに相当する量の粉末化された元
素状炭素を含んでおり、残りがＷＣである、純粋なタン
グステンを基にした浸炭処理された炭化物材料の製造用
の上記１に従う焼結可能な粉末混合物。
【００２９】３.約２.３重量％の酸化Ｔａ(Ｎｂ)、約
０.４重量％の炭素粉末および約８重量％のコバルト結
合剤を含んでなり、残りがＷＣである、上記２に従う焼
結可能な粉末混合物。
【００３０】４.約９０重量％のＷＣ、約６重量％のＣ
ｏ、約２.６５重量％のＴｉＣ、約１.３重量％のＴａ
(Ｎｂ)2Ｏ5および約０.１８重量％の元素状炭素を含ん
でなる、複合状態のタングステンを基にした浸炭処理さ
れた炭化物材料の製造用の上記１に従う焼結可能な粉末
混合物。
【００３１】５.上記１に従う粉末混合物を焼結するこ
とにより得られるタングステンを基にした浸炭処理され
た炭化物生成物。
【００３２】６.上記２または３に従う粉末混合物を焼
結することにより得られる、上記５に従う純粋な浸炭処
理された炭化物生成物。
【００３３】７.上記４に従う粉末混合物を焼結するこ
とにより得られる、上記５に従う複合状態の浸炭処理さ
れた炭化物生成物。
【００３４】８.金属切断用インサートである、上記５
に従う浸炭処理された炭化物生成物。
【００３５】９.実質的に明細書中に記載されそして例
示されている、タングステンを基にした浸炭処理された
炭化物材料の製造用の焼結可能な粉末混合物。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも７０重量％のＷＣ、約２〜約
    １５重量％の鉄族金属結合剤、並びに場合により約１５
    重量％までの１種もしくはそれ以上の周期表のIVｂ、Ｖ
    ｂおよびVIｂ族金属の炭化物、窒化物および炭化窒化物
    を含んでなるタングステンを基にした浸炭処理された炭
    化物材料の製造用の焼結可能な粉末混合物において、該
    粉末混合物が約１〜約８重量％の酸化Ｔａ(Ｎｂ)および
    反応： Ｔａ(Ｎｂ)2Ｏ5＋７Ｃ→２Ｔａ(Ｎｂ)Ｃ＋５ＣＯ のために必要なほぼ化学量論的量の粉末化された元素状
    炭素を含んでなることを特徴とする焼結可能な粉末混合
    物。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の粉末混合物を焼結する
    ことにより得られるタングステンを基にした浸炭処理さ
    れた炭化物生成物。
JP7182266A 1994-08-15 1995-06-27 タングステンを基にした浸炭処理された炭化物粉末混合物およびそれから製造される浸炭処理された炭化物生成物 Pending JPH0860201A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
IL110663 1994-08-15
IL110663A IL110663A (en) 1994-08-15 1994-08-15 Tungsten-based cemented carbide powder mix and cemented carbide products made therefrom

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ID=11066459

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7182266A Pending JPH0860201A (ja) 1994-08-15 1995-06-27 タングステンを基にした浸炭処理された炭化物粉末混合物およびそれから製造される浸炭処理された炭化物生成物

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US (1) US5500289A (ja)
EP (1) EP0697465A1 (ja)
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