JPH09111391A - 金型用超硬合金 - Google Patents
金型用超硬合金Info
- Publication number
- JPH09111391A JPH09111391A JP28923295A JP28923295A JPH09111391A JP H09111391 A JPH09111391 A JP H09111391A JP 28923295 A JP28923295 A JP 28923295A JP 28923295 A JP28923295 A JP 28923295A JP H09111391 A JPH09111391 A JP H09111391A
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- Japan
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- powder
- cemented carbide
- pulverized
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- sintering
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、超微粒子超硬合金の欠点である破
壊靭性値及び弾性係数を高めた超硬合金を提供すること
を目的とする。 【構成】 鉄族金属が3〜25重量%、Cr、V、Ta
またはそれらの化合物の群から選ばれた1種または2種
以上がその金属成分が0.1〜3重量%、Si、Zr及
び/又はその化合物がその金属成分において0.1〜2
重量%、および残りが平均粒径0.05〜1.0ミクロ
ンのWCと不可避不純物より構成する。
壊靭性値及び弾性係数を高めた超硬合金を提供すること
を目的とする。 【構成】 鉄族金属が3〜25重量%、Cr、V、Ta
またはそれらの化合物の群から選ばれた1種または2種
以上がその金属成分が0.1〜3重量%、Si、Zr及
び/又はその化合物がその金属成分において0.1〜2
重量%、および残りが平均粒径0.05〜1.0ミクロ
ンのWCと不可避不純物より構成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本願発明は、半導体分野、エレク
トロニクス分野などに使用される金型に使用する超微粒
子超硬合金に関する。
トロニクス分野などに使用される金型に使用する超微粒
子超硬合金に関する。
【0002】
【従来の技術】平均粒径がサブミクロン以下のWCで構
成される超微粒子超硬合金は、従来の中粒、粗粒の超硬
合金と比較して抗折力及び硬度が飛躍的に高くなるた
め、小径ドリルや多ピンのリ−ドフレ−ム打抜き用パン
チなどに多用されている。(例として、特公平6−35
638号公報) しかしながら、このように長所の多い超微粒子超硬合金
ではあるが、欠点としては、超微粒子超硬合金は従来の
中粒、粗粒合金と比較して破壊靱性値(以後、K1Cと略
記する。)及び弾性係数(以後、Eと略記する。)が低
いことである。K1Cが低いことはと合金部材の内部また
は表面に存在するまたは発生したクラックが成長し易い
ことを意味し、一旦クラックが成長し始めると急激に破
壊まで至る可能性が高い。
成される超微粒子超硬合金は、従来の中粒、粗粒の超硬
合金と比較して抗折力及び硬度が飛躍的に高くなるた
め、小径ドリルや多ピンのリ−ドフレ−ム打抜き用パン
チなどに多用されている。(例として、特公平6−35
638号公報) しかしながら、このように長所の多い超微粒子超硬合金
ではあるが、欠点としては、超微粒子超硬合金は従来の
中粒、粗粒合金と比較して破壊靱性値(以後、K1Cと略
記する。)及び弾性係数(以後、Eと略記する。)が低
いことである。K1Cが低いことはと合金部材の内部また
は表面に存在するまたは発生したクラックが成長し易い
ことを意味し、一旦クラックが成長し始めると急激に破
壊まで至る可能性が高い。
【0003】超微粒子超硬合金はWC粒子の粒径が小さ
いために総表面積が大きくなり、従って平均結合層厚み
(以下、MFPと略記する。)が薄くなり、その結果ク
ラックの進展を阻止できなくなり、K1Cが低くなる。E
に関しては、超硬合金においてEを決定する第一因子は
結合金属の量である。超微粒子合金は前述したように、
WCの総表面積が大きいため、その表面に見合う必要結
合金属量が必然的に多くなり、結果としてEが低下する
ことになる。Eが低いと座屈による破壊や寸法精度不良
が発生することになる。
いために総表面積が大きくなり、従って平均結合層厚み
(以下、MFPと略記する。)が薄くなり、その結果ク
ラックの進展を阻止できなくなり、K1Cが低くなる。E
に関しては、超硬合金においてEを決定する第一因子は
結合金属の量である。超微粒子合金は前述したように、
WCの総表面積が大きいため、その表面に見合う必要結
合金属量が必然的に多くなり、結果としてEが低下する
ことになる。Eが低いと座屈による破壊や寸法精度不良
が発生することになる。
【0004】
【本発明の目的】本願発明は、上記の超微粒子合金の欠
点であるK1C及びEが低いことを改善し、衝撃的な力が
作用する打ち抜き型に使用できる超微粒子な超硬合金を
提供することを目的とする。
点であるK1C及びEが低いことを改善し、衝撃的な力が
作用する打ち抜き型に使用できる超微粒子な超硬合金を
提供することを目的とする。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記の様にK1Cを高め
るには金属結合量を多くすること、Eを高めるには金属
結合量を少くすることが必要である。従って、双方を改
善することは単に組成を変更することだけでは達成でき
ないため、以下の手法が挙げられる。 (1)WCと結合金属との濡れ性を改善して必要Fe族
金属量を低減させる。 (2)外部から強制的に燒結を進行させる手段を用いて
Fe族金属量を低減する。 (3)結合金属を高合金化して強度を改善してEを高め
る。 (4)WCの形状を調整して局所的な応力集中を回避す
る。 (5)微量添加物を用いる。
るには金属結合量を多くすること、Eを高めるには金属
結合量を少くすることが必要である。従って、双方を改
善することは単に組成を変更することだけでは達成でき
ないため、以下の手法が挙げられる。 (1)WCと結合金属との濡れ性を改善して必要Fe族
金属量を低減させる。 (2)外部から強制的に燒結を進行させる手段を用いて
Fe族金属量を低減する。 (3)結合金属を高合金化して強度を改善してEを高め
る。 (4)WCの形状を調整して局所的な応力集中を回避す
る。 (5)微量添加物を用いる。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、(5)に
ついて様々な添加物について検討した結果、Si化合
物、Zr化合物について顕著な効果を見出した。すなわ
ちSi、Zr化合物は、(A)同一WC粒径、同一結合
相量で硬度を高め、(B)同一WC粒径、同一結合相量
でEを高め、(C)添加による抗折力の低下が少く、
(D)高温硬度、高温強度を高める、等の顕著な効果が
ある。
ついて様々な添加物について検討した結果、Si化合
物、Zr化合物について顕著な効果を見出した。すなわ
ちSi、Zr化合物は、(A)同一WC粒径、同一結合
相量で硬度を高め、(B)同一WC粒径、同一結合相量
でEを高め、(C)添加による抗折力の低下が少く、
(D)高温硬度、高温強度を高める、等の顕著な効果が
ある。
【0007】
【作用】以下、数値限定した理由について説明する。本
願発明において、鉄族金属の含有量は3〜25重量%と
する。3%未満では靱性が不足し、25%を越えると強
度、硬さが不足し共に当該分野での適用には不適であ
る。鉄族金属としては、勿論Co、Ni、Feを意味
し、通常はCoが用いられる。その理由は靱性と強度の
バランスが実用に適するからである。Niは耐蝕、非磁
性が要求される場合に多く用いられる。CoとNiの合
金とすることも勿論可能である。耐蝕、耐酸化および高
温強度のバランスのとれた合金が得られる。Feも時に
は使用して良い。Fe基合金多様性に富み目的に沿った
合金を得やすい。Co−Ni−Feの合金も可能であ
る。
願発明において、鉄族金属の含有量は3〜25重量%と
する。3%未満では靱性が不足し、25%を越えると強
度、硬さが不足し共に当該分野での適用には不適であ
る。鉄族金属としては、勿論Co、Ni、Feを意味
し、通常はCoが用いられる。その理由は靱性と強度の
バランスが実用に適するからである。Niは耐蝕、非磁
性が要求される場合に多く用いられる。CoとNiの合
金とすることも勿論可能である。耐蝕、耐酸化および高
温強度のバランスのとれた合金が得られる。Feも時に
は使用して良い。Fe基合金多様性に富み目的に沿った
合金を得やすい。Co−Ni−Feの合金も可能であ
る。
【0008】Cr、V、Ta、Moは粒成長抑制剤とし
て添加される。これらの元素は基本的には金属結合相に
溶けこむことでWCが結合相へ固溶するのを阻止し、結
果として燒結中にWCが粒成長をするのを抑止する。従
って、燒結過程中に当該元素が結合相中に溶込むことが
要件で、そのため当該元素を含んだ化合物でも良い。こ
の場合金属成分として0.1〜3重量%の範囲で添加す
る。0.1未満では粒成長抑制の効果が不十分であり、
3%を越えると靱性が低下し、いずれの場合も実用上か
ら不適である。Cr、V、Taの群のうち2種以上の複
数添加も勿論可能である。この場合当該元素の合計量が
請求範囲内であることが上記と同様の理由で望ましい。
て添加される。これらの元素は基本的には金属結合相に
溶けこむことでWCが結合相へ固溶するのを阻止し、結
果として燒結中にWCが粒成長をするのを抑止する。従
って、燒結過程中に当該元素が結合相中に溶込むことが
要件で、そのため当該元素を含んだ化合物でも良い。こ
の場合金属成分として0.1〜3重量%の範囲で添加す
る。0.1未満では粒成長抑制の効果が不十分であり、
3%を越えると靱性が低下し、いずれの場合も実用上か
ら不適である。Cr、V、Taの群のうち2種以上の複
数添加も勿論可能である。この場合当該元素の合計量が
請求範囲内であることが上記と同様の理由で望ましい。
【0009】WCの平均粒径は、0.05ミクロン〜
1.0ミクロンとする。0.05ミクロン未満は本発明
の出願時点の技術では製造が困難であるので除いた。
1.0ミクロンを越えると超微粒超硬としての性質が消
失するので本発明の目的に反する。Si、Zr化合物は
WCの一部を置換するかたちで添加し、その量は合金全
体に対して0.2〜3重量%の範囲とする。0.2%未
満では添加の効果が不明瞭で3%を越えると靱性が低下
しいずれも本発明の主旨に反する。化合物としては炭化
物、炭窒化物、窒化物等で同様の効果が得られる。
1.0ミクロンとする。0.05ミクロン未満は本発明
の出願時点の技術では製造が困難であるので除いた。
1.0ミクロンを越えると超微粒超硬としての性質が消
失するので本発明の目的に反する。Si、Zr化合物は
WCの一部を置換するかたちで添加し、その量は合金全
体に対して0.2〜3重量%の範囲とする。0.2%未
満では添加の効果が不明瞭で3%を越えると靱性が低下
しいずれも本発明の主旨に反する。化合物としては炭化
物、炭窒化物、窒化物等で同様の効果が得られる。
【0010】
【実施例】市販のWC粉末(平均粒径0.5、0.8μ
m)、Co粉末(同1μm)、Ni粉末(同1μm)、
Fe粉末(同0.6μm)、SiC粉末(同1μm)、
SiN粉末(同1μm)、MoC粉末(同1.2μ
m)、TaC粉末(同1.2μm)を用いて、表1に示
す所定の比に配合し、混合後、乾燥し、プレス成型し
た。尚、V、Cr等の粒抑制剤はWC粉末製造時に添加
して製作した。
m)、Co粉末(同1μm)、Ni粉末(同1μm)、
Fe粉末(同0.6μm)、SiC粉末(同1μm)、
SiN粉末(同1μm)、MoC粉末(同1.2μ
m)、TaC粉末(同1.2μm)を用いて、表1に示
す所定の比に配合し、混合後、乾燥し、プレス成型し
た。尚、V、Cr等の粒抑制剤はWC粉末製造時に添加
して製作した。
【0011】
【表1】
【0012】それらを、所定温度で燒結後各物性を測定
した結果を表2に示す。
した結果を表2に示す。
【0013】
【表2】
【0014】表1、2より、高いヤング率を得ると同時
に、抗折力を高めた超微粒子超硬合金が得られた。これ
らの合金より、番号2、8、12及び15、比較例より
19を用いて、打抜き加工用パンチとダイを試作し折損
頻度、耐摩耗性を調査した。耐摩耗性は折損しない場合
の打ち抜きショット回数の多少、折損頻度は剛性の低下
や作業部位の摩滅のためパンチの軸がずれたり摩擦抵抗
が増えたりするなどにより増加するため、本発明の信頼
性評価の目安とした。その結果、本発明例2、8のSi
化合物を添加した場合では、打ち抜きショット数(X100
万回)は20程度であり、折損頻度(ケ/100,000ショッ
ト)は4程度であった。またZr化合物を添加した本発
明例12、15では、同様に22、5程度であった。更
に、比較例19では、同様に17、8程度であった。
に、抗折力を高めた超微粒子超硬合金が得られた。これ
らの合金より、番号2、8、12及び15、比較例より
19を用いて、打抜き加工用パンチとダイを試作し折損
頻度、耐摩耗性を調査した。耐摩耗性は折損しない場合
の打ち抜きショット回数の多少、折損頻度は剛性の低下
や作業部位の摩滅のためパンチの軸がずれたり摩擦抵抗
が増えたりするなどにより増加するため、本発明の信頼
性評価の目安とした。その結果、本発明例2、8のSi
化合物を添加した場合では、打ち抜きショット数(X100
万回)は20程度であり、折損頻度(ケ/100,000ショッ
ト)は4程度であった。またZr化合物を添加した本発
明例12、15では、同様に22、5程度であった。更
に、比較例19では、同様に17、8程度であった。
【0015】
【発明の効果】以上のように、他炭化物を添加すること
により、高いヤング率と抗折力を高めた超微粒子超硬合
を得ることが出来、これらの超硬合金は、打ち抜き等の
型材として使用した場合には、耐摩耗性、高精度な加工
に優れたものとなる。
により、高いヤング率と抗折力を高めた超微粒子超硬合
を得ることが出来、これらの超硬合金は、打ち抜き等の
型材として使用した場合には、耐摩耗性、高精度な加工
に優れたものとなる。
Claims (4)
- 【請求項1】 鉄族金属が3〜25重量%,Cr,V,
Taまたはそれらの化合物の群から選ばれた1種または
2種以上がその当該金属成分が0.1〜3重量%,Si
及び/又はその化合物がその当該Si成分が0.1〜2
重量%,および残りが平均粒径0.05ミクロンから
1.0ミクロンのWCと不可避不純物よりなる金型用超
硬合金。 - 【請求項2】 請求項1記載の金型用超硬合金におい
て、Si及び/またはその化合物の一部または全部をZ
rに置換し、その金属成分において0.1〜2重量%と
したことを特徴とする金型用超硬合金。 - 【請求項3】 請求項1〜2記載の金型用超硬合金にお
いて、SiCの一部または全部をSiNで置換えたこと
を特徴とする金型用超硬合金。 - 【請求項4】 請求項1〜3記載の金型用超硬合金にお
いて、Crの一部または全部をもMoで置換えたことを
特徴とする金型用超硬合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28923295A JPH09111391A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 金型用超硬合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28923295A JPH09111391A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 金型用超硬合金 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09111391A true JPH09111391A (ja) | 1997-04-28 |
Family
ID=17740501
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28923295A Withdrawn JPH09111391A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 金型用超硬合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09111391A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001514326A (ja) * | 1997-08-27 | 2001-09-11 | ケンナメタル インコーポレイテッド | 改善された塑性を有するバインダを有するサーメット、同製造方法及び同使用 |
JP2002302731A (ja) * | 2001-02-08 | 2002-10-18 | Sandvik Ab | 超硬合金シールリング |
WO2003010350A1 (en) * | 2001-07-23 | 2003-02-06 | Kennametal Inc. | Fine grained sintered cemented carbide, process for manufacturing and use thereof |
WO2005033348A3 (en) * | 2003-10-03 | 2006-01-19 | Kennametal Inc | Electric discharge machinable cemented carbide body |
JP2013508546A (ja) * | 2009-11-13 | 2013-03-07 | エレメント、シックス、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツング | 超硬合金およびその製造方法 |
CN106119656A (zh) * | 2016-08-11 | 2016-11-16 | 宁波市鄞州亚大汽车管件有限公司 | 一种刹车***环眼接头 |
CN114045423A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-02-15 | 河北鑫泰轴承锻造有限公司 | 一种热作合金锻造模具及其制造方法 |
US11821062B2 (en) | 2019-04-29 | 2023-11-21 | Kennametal Inc. | Cemented carbide compositions and applications thereof |
-
1995
- 1995-10-11 JP JP28923295A patent/JPH09111391A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001514326A (ja) * | 1997-08-27 | 2001-09-11 | ケンナメタル インコーポレイテッド | 改善された塑性を有するバインダを有するサーメット、同製造方法及び同使用 |
JP2002302731A (ja) * | 2001-02-08 | 2002-10-18 | Sandvik Ab | 超硬合金シールリング |
JP4584530B2 (ja) * | 2001-02-08 | 2010-11-24 | サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ | 超硬合金シールリング |
WO2003010350A1 (en) * | 2001-07-23 | 2003-02-06 | Kennametal Inc. | Fine grained sintered cemented carbide, process for manufacturing and use thereof |
WO2005033348A3 (en) * | 2003-10-03 | 2006-01-19 | Kennametal Inc | Electric discharge machinable cemented carbide body |
JP2013508546A (ja) * | 2009-11-13 | 2013-03-07 | エレメント、シックス、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツング | 超硬合金およびその製造方法 |
CN106119656A (zh) * | 2016-08-11 | 2016-11-16 | 宁波市鄞州亚大汽车管件有限公司 | 一种刹车***环眼接头 |
US11821062B2 (en) | 2019-04-29 | 2023-11-21 | Kennametal Inc. | Cemented carbide compositions and applications thereof |
CN114045423A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-02-15 | 河北鑫泰轴承锻造有限公司 | 一种热作合金锻造模具及其制造方法 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060712 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20060810 |