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JP2017186624A - Hard metal alloy and manufacturing method therefor and carbide tool - Google Patents

Hard metal alloy and manufacturing method therefor and carbide tool Download PDF

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JP2017186624A
JP2017186624A JP2016076906A JP2016076906A JP2017186624A JP 2017186624 A JP2017186624 A JP 2017186624A JP 2016076906 A JP2016076906 A JP 2016076906A JP 2016076906 A JP2016076906 A JP 2016076906A JP 2017186624 A JP2017186624 A JP 2017186624A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hard metal alloy having high hardness and high deflective strength, excellent in fracture toughness and having enhanced oxidation resistance and corrosion resistance by achieving improvement of properties thereof.SOLUTION: A hard metal alloy has a hard phase mainly containing WC, a binding phase mainly containing at least one kind selected from a group consisting of Co, Ni and Fe and a dispersion phase consisting of fine particles of titanium-based carbonitride represented by general formula (1) and having a particle diameter generated by dispersion in the binding phase of 50-300 nm. (Ti,W)(C,N) (1), where X is 0.2-0.6 and Y is 0.2-0.6. At least a part of fine particles 3 of the titanium-based carbonitride generated by dispersion in the binding phase 2 adheres to a surface of WC particles 1 and fine irregularity 4 is formed on the surface of the WC particles.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、超硬合金及びその製造方法、さらにその超硬合金を用いた超硬工具に関し、特に、硬度、抗折力、破壊靱性等の機械的特性の改善を図った炭化タングステン系の超硬合金及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a cemented carbide and a method for manufacturing the same, and further to a cemented carbide tool using the cemented carbide, and in particular, a tungsten carbide-based superalloy that has improved mechanical properties such as hardness, bending strength, and fracture toughness. The present invention relates to a hard alloy and a manufacturing method thereof.

従来、各種の鋼や鋳鉄などの金属材料やその他の加工物に対し切削などの加工を施すため切削工具が用いられている。この種の切削工具にあっては、長期の使用に亘って優れた仕上げ面精度を維持し、しかも安定した切削性能を発揮することが望まれている。このような要求を満たすため、高い硬度を有しながら高い抗折力を有する素材として、炭化タングステン(WC)の微細粒子をCoにより液相焼結したWC基超硬合金が広く用いられている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a cutting tool has been used to perform processing such as cutting on various metal materials such as steel and cast iron and other workpieces. In this type of cutting tool, it is desired to maintain excellent finished surface accuracy over a long period of use and to exhibit stable cutting performance. In order to satisfy such a demand, a WC-based cemented carbide obtained by liquid phase sintering of tungsten carbide (WC) fine particles with Co is widely used as a material having high hardness while having high hardness. .

この種のWC基超硬合金は、焼結工程において、硬質相を構成するWC粒子の成長が進むと、WC粒子を粗大化させ、硬さや曲げ強度等の機械的特性を低下させてしまう。このような問題点を改善するため、WC粒子の粒成長を抑制し、微細な粒径のWC粒子を形成し、機械的特性の改善を図った超硬合金が提案されている(非特許文献1)。   In this type of WC-based cemented carbide, when the growth of the WC particles constituting the hard phase proceeds in the sintering process, the WC particles are coarsened and mechanical properties such as hardness and bending strength are reduced. In order to improve such a problem, a cemented carbide has been proposed in which grain growth of WC particles is suppressed, WC particles having a fine particle diameter are formed, and mechanical properties are improved (Non-Patent Document). 1).

非特許文献1には、WC−Co超微粒超硬合金において、Co相中に溶解しないTi(C,N)を添加することにより、液相焼結時においてWC粒子の粒成長抑制が実現できることが記載されている。さらに、非特許文献1には、WCの粉末とCoの粉末を混合した混合粉末にTi(C,N)とCrの粉末を所定量ずつ複合添加した原料粉末を用いて焼結されたWC−Co超微粒超硬合金は、高硬度で高抗折力が得られる旨が開示されている。 In Non-Patent Document 1, in WC-Co ultrafine cemented carbide, by adding Ti (C, N) that does not dissolve in the Co phase, it is possible to realize grain growth suppression of WC particles during liquid phase sintering. Is described. Further, in Non-Patent Document 1, sintering is performed using a raw material powder in which a predetermined amount of Ti (C, N) and Cr 3 C 2 powders are added to a mixed powder obtained by mixing WC powder and Co powder. Further, it is disclosed that WC-Co ultrafine cemented carbide can obtain high bending strength with high hardness.

高田直之、森吉弘、松田哲志、松原秀彰、「WC基超硬合金のTi(C,N)微粒子ピン止め効果による超微粒合金化について」、紛体粉末冶金協会、2015年度春季大会、大会概要集p.25Naoyuki Takada, Yoshihiro Mori, Satoshi Matsuda, Hideaki Matsubara, “On the ultrafine grain alloying of WC-based cemented carbide by the pinning effect of Ti (C, N) fine particles”, Powder Powder Metallurgy Association, 2015 Spring Meeting, Meeting Summary p.25

ところで、切削工具等の超硬工具に用いられる超硬合金にあっては、高硬度で高抗折力を有するのみならず、破壊靱性に優れていることが望まれている。さらに、超硬工具に用いられる超硬合金にあっては、耐酸化特性、耐食特性に優れていることが望まれている。   By the way, a cemented carbide used for a cemented carbide tool such as a cutting tool is desired not only to have a high hardness and a high bending strength but also to be excellent in fracture toughness. Furthermore, it is desired that cemented carbides used for cemented carbide tools are excellent in oxidation resistance and corrosion resistance.

そこで、本発明は、高硬度で高抗折力を有し、しかも破壊靱性に優れ、さらには耐酸化特性、耐食特性に優れた超硬合金及びその製造法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a cemented carbide having high hardness and high bending strength, excellent fracture toughness, and excellent oxidation resistance and corrosion resistance, and a method for producing the same.

さらに本発明は、長期の使用に亘って優れた仕上げ面精度を維持し、しかも安定した切削性能を発揮することができる切削工具等の超硬工具を提供することを目的とする。   A further object of the present invention is to provide a cemented carbide tool such as a cutting tool that can maintain excellent finished surface accuracy over a long period of use and can exhibit stable cutting performance.

本発明者等は、炭化タングステン(WC)を主体とする硬質相と、Co、Ni及びFeからなる群より選択された少なくとも一種を主体とする結合相とを有する超硬合金が有する硬度、抗折力、破壊靱性等の改善を図ることを目的に鋭意研究した結果、本発明を完成したものである。   The inventors have determined that the hardness, resistance, and resistance of a cemented carbide having a hard phase mainly composed of tungsten carbide (WC) and a binder phase mainly composed of at least one selected from the group consisting of Co, Ni and Fe. The present invention has been completed as a result of diligent research aimed at improving bending strength, fracture toughness, and the like.

すなわち、本発明は、炭化タングステン(WC)を主体とする硬質相と、Co、Ni及びFeから成る群より選択された少なくとも一種を主体とする結合相と、前記結合相中に分散生成された粒径を50〜300nmとする下記一般式(1)で示されるチタン系炭窒化物の微細粒子からなる分散相とを備え、
(Ti1−X,W)(C1−Y,N) ・・・(1)
(式中、Xは0.2〜0.6であり、Yは0.2〜0.6である。)
前記結合相中に分散生成された前記チタン系炭窒化物の微細粒子の少なくとも一部が前記硬質相を構成するWC粒子の表面に付着し、前記WC粒子の表面に微細凹凸が形成されていることを特徴とする。
That is, in the present invention, a hard phase mainly composed of tungsten carbide (WC), a binder phase mainly composed of at least one selected from the group consisting of Co, Ni, and Fe, and dispersedly formed in the binder phase. A dispersed phase composed of fine particles of titanium-based carbonitride represented by the following general formula (1) having a particle size of 50 to 300 nm,
(Ti 1-X , W X ) (C 1-Y , N Y ) (1)
(In the formula, X is 0.2 to 0.6, and Y is 0.2 to 0.6.)
At least a part of the fine particles of the titanium-based carbonitride dispersed and formed in the binder phase adheres to the surface of the WC particles constituting the hard phase, and fine irregularities are formed on the surface of the WC particles. It is characterized by that.

本発明に係る超硬合金は、全重量に対し5〜30重量%の結合相と、0.15〜15重量%の分散相を含有して構成されている。残部は、硬質相と不可避不純物を含む。なお、分散相は、結合相に対しは3〜50重量%の割合で含有されている。   The cemented carbide according to the present invention comprises 5 to 30% by weight of a binder phase and 0.15 to 15% by weight of a dispersed phase with respect to the total weight. The balance contains a hard phase and inevitable impurities. The dispersed phase is contained in a proportion of 3 to 50% by weight with respect to the binder phase.

また、本発明において、前記炭窒化物を構成するWの一部をTa,Nb,Mo,Zr,Hf,Cr,Vからなる群より選択された少なくとも1種で置き換えたものであってもよい。   In the present invention, a part of W constituting the carbonitride may be replaced with at least one selected from the group consisting of Ta, Nb, Mo, Zr, Hf, Cr, and V. .

さらに、本発明は、上述した超硬合金を用いて形成した超硬工具である。   Furthermore, this invention is the cemented carbide tool formed using the cemented carbide mentioned above.

また、本発明は、超硬合金の製造方法であって、まず、硬質相を構成する炭化タングステン(WC)を主体とする粉末と、結合相を構成するCo、Ni及びFeからなる群より選択された少なくとも一種を主体とする粉末と、分散相を構成する(Ti,W)C,(Ti,W)(C,N),TiC,TiN,Ti(C,N)から選ばれた少なくとも1種のTi化合物からなる粉末とを混合して作成した原料粉末を所定形状に圧縮成形して圧縮成形体を作成する。   The present invention is also a method for producing a cemented carbide, first selected from the group consisting of a powder mainly composed of tungsten carbide (WC) constituting the hard phase and Co, Ni and Fe constituting the binder phase. And at least one selected from (Ti, W) C, (Ti, W) (C, N), TiC, TiN, and Ti (C, N) constituting the dispersed phase. A raw material powder prepared by mixing a powder made of a seed Ti compound is compression-molded into a predetermined shape to produce a compression-molded body.

次に、圧縮成形体を真空雰囲気若しくは不活性雰囲気とされた加熱炉内で600〜900℃に加熱して予備焼結体を作成する。   Next, the compression molded body is heated to 600 to 900 ° C. in a heating furnace having a vacuum atmosphere or an inert atmosphere to prepare a pre-sintered body.

その後、前記予備焼結体を弱酸化雰囲気中で約1000℃に加熱して、前記原料粉末に混合されたTi化合物を酸化し、次いで、この酸化されたTi化合物を前記原料粉末に含まれるCにより還元、炭化してTi炭酸化物若しくはTi複炭酸化物を生成する。   Thereafter, the pre-sintered body is heated to about 1000 ° C. in a weakly oxidizing atmosphere to oxidize the Ti compound mixed in the raw material powder, and then the oxidized Ti compound is contained in the raw material powder. To reduce and carbonize to produce Ti carbonate or Ti double carbonate.

さらに次いで、前記予備焼結体を窒素雰囲気中で約1000℃以上に加熱して窒化処理し、前記還元、炭化の工程で生成されたTi炭酸化物若しくはTi複炭酸化物を還元、窒化し、Ti(C,N)若しくはTi複炭窒化物を生成する。   Next, the pre-sintered body is heated to about 1000 ° C. or more in a nitrogen atmosphere and subjected to nitriding treatment, and the Ti carbonate or Ti double carbonate generated in the reduction and carbonization steps is reduced and nitrided. (C, N) or Ti double carbonitride is produced.

さらに次いで、前記予備焼結体を前記結合相を構成する金属が溶融して液相となる液相温度以上の温度である1350〜1500℃にて60〜120分間加熱処理し、焼結体としての超硬合金を得る。   Next, the pre-sintered body is heat-treated at 1350-1500 ° C. for 60 to 120 minutes, which is a temperature equal to or higher than the liquid phase temperature at which the metal constituting the binder phase melts to form a liquid phase. The cemented carbide is obtained.

そして、前記焼結体を生成する工程において、前記Ti(C,N)若しくはTi複炭窒化物に前記圧縮成形体中に含まれるWCを拡散させ、粒径を50〜300nmとする下記一般式(1)で示されるチタン系炭窒化物の微細粒子からなる分散相を前記結合相中に分散生成する。
(Ti1−X,W)(C1−Y,N) ・・・(1)
(式中、Xは0.2〜0.6であり、Yは0.2〜0.6である。)
このとき、分散相を構成するチタン系炭窒化物の微細粒子の少なくとも一部が、前記硬質相を構成するWC粒子の表面に付着し前記WC粒子の表面に微細凹凸を形成する。
And in the process of producing | generating the said sintered compact, WC contained in the said compression molding body is diffused in the said Ti (C, N) or Ti double carbonitride, and the following general formula which makes a particle size 50-300 nm A dispersed phase composed of fine titanium-carbonitride particles represented by (1) is dispersedly formed in the binder phase.
(Ti 1-X , W X ) (C 1-Y , N Y ) (1)
(In the formula, X is 0.2 to 0.6, and Y is 0.2 to 0.6.)
At this time, at least a part of the fine particles of titanium-based carbonitride constituting the dispersed phase adhere to the surface of the WC particles constituting the hard phase and form fine irregularities on the surface of the WC particles.

なお、本発明方法において、Ti化合物としてTiOを用いたときには、原料粉末に含有されたTiOを直ちに前記原料粉末に含有されたCによりを還元し炭化してTi炭酸化物を生成するようにしてもよい。 In the present invention method, when using TiO 2 as a Ti compound, so as to generate a Ti carbonate the by C contained in the immediately the raw material powder of TiO 2 contained in the raw material powder reduced by carbonizing May be.

本発明方法において、チタン系炭窒化物の微粒子は、Ti化合物を還元、炭化して生成されたTi炭酸化物若しくはTi複炭酸化物に窒化処理を施して生成されたTi(C,N)にWCを拡散させて生成したものを用いることができる。   In the method of the present invention, fine particles of titanium-based carbonitride are WC to Ti (C, N) produced by nitriding a Ti carbonate or Ti double carbonate produced by reducing and carbonizing a Ti compound. Those produced by diffusing can be used.

本発明方法において、原料粉末に混合される分散相を構成するTi化合物は、TiC換算で、結合相を構成する金属粉末に対し2〜20重量%の範囲で添加されることが望ましい。   In the method of the present invention, the Ti compound constituting the dispersed phase mixed with the raw material powder is desirably added in a range of 2 to 20% by weight in terms of TiC with respect to the metal powder constituting the binder phase.

本発明に係る超硬合金は、結合相中に微細なチタン系炭窒化物の微細粒子が分散生成され、その一部がWC粒子の表面に付着することにより、WC粒子の粒成長が抑制され、WC粒子の表面に微細凹凸が形成される。そして、本発明に係る超硬合金は、結合相の硬質相に対する密着性が改善され、破壊靱性に優れ、所望の硬度、抗折力を有し、さらには耐酸化特性、耐食特性に優れた特性を有する。   In the cemented carbide according to the present invention, fine titanium-based carbonitride fine particles are dispersed and formed in the binder phase, and a part of the fine particles adheres to the surface of the WC particles, thereby suppressing grain growth of the WC particles. , Fine irregularities are formed on the surface of the WC particles. The cemented carbide according to the present invention has improved adhesion to the hard phase of the binder phase, excellent fracture toughness, desired hardness and bending strength, and excellent oxidation resistance and corrosion resistance. Has characteristics.

そして、本発明に係る超硬工具は、硬度、抗折力、破壊靱性が改善された超硬合金により形成されたことにより、長期の使用に亘って優れた仕上げ面精度を維持し、しかも安定した切削性能を発揮することができる。   The cemented carbide tool according to the present invention is formed of a cemented carbide having improved hardness, bending strength, and fracture toughness, so that excellent finished surface accuracy can be maintained over a long period of use and stable. Cutting performance can be exhibited.

本発明に係る方法を採用することにより、焼結時にWC粒子の粒子成長を抑制した超硬合金を製造することができる。   By adopting the method according to the present invention, it is possible to produce a cemented carbide in which the growth of WC particles is suppressed during sintering.

本発明の実施例1に係る超硬合金の結合相中に(Ti,W)(C,N)の微粒子が生成された状態を示す断面組織の一例を示す走査型電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph which shows an example of the cross-sectional structure | tissue which shows the state in which the fine particle of (Ti, W) (C, N) was produced | generated in the binder phase of the cemented carbide which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る超硬合金において、硬質相を構成するWC粒子の表面に微細凹凸が形成されている状態の一例を示す走査型電子顕微鏡写真である。In the cemented carbide alloy which concerns on Example 1 of this invention, it is a scanning electron micrograph which shows an example of the state in which the fine unevenness | corrugation is formed in the surface of the WC particle which comprises a hard phase. 本発明の実施例2に係る超硬合金の結合相中に(Ti,W)(C,N)の微粒子が生成された状態を示す断面組織の一例を示す走査型電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph which shows an example of the cross-sectional structure | tissue which shows the state in which the fine particle of (Ti, W) (C, N) was produced | generated in the binder phase of the cemented carbide which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係る超硬合金において、硬質相を構成するWC粒子の表面に微細凹凸が形成されている状態の一例を示す走査型電子顕微鏡写真である。In the cemented carbide alloy which concerns on Example 2 of this invention, it is a scanning electron micrograph which shows an example of the state with which the fine unevenness | corrugation is formed in the surface of the WC particle which comprises a hard phase. 本発明の実施例3に係る超硬合金の結合相中に(Ti,W)(C,N)の微粒子が生成された状態を示す断面組織の一例を示す走査型電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph which shows an example of the cross-sectional structure | tissue which shows the state in which the fine particle of (Ti, W) (C, N) was produced | generated in the binder phase of the cemented carbide alloy which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例3に係る超硬合金において、硬質相を構成するWC粒子の表面に微細凹凸が形成されている状態の一例を示す走査型電子顕微鏡写真である。In the cemented carbide alloy which concerns on Example 3 of this invention, it is a scanning electron micrograph which shows an example of the state in which the fine unevenness | corrugation is formed in the surface of the WC particle which comprises a hard phase. 本発明の実施例4に係る超硬合金の結合相中に(Ti,W)(C,N)の微粒子が生成された状態を示す断面組織の一例を示す走査型電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph which shows an example of the cross-sectional structure | tissue which shows the state in which the fine particle of (Ti, W) (C, N) was produced | generated in the binder phase of the cemented carbide alloy which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例4に係る超硬合金において、硬質相を構成するWC粒子の表面に微細凹凸が形成されている状態の一例を示す走査型電子顕微鏡写真である。In the cemented carbide alloy which concerns on Example 4 of this invention, it is a scanning electron micrograph which shows an example of the state in which the fine unevenness | corrugation is formed in the surface of the WC particle which comprises a hard phase. 本発明の実施例5に係る超硬合金の結合相中に(Ti,W)(C,N)の微粒子が生成された状態を示す断面組織の一例を示す走査型電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph which shows an example of the cross-sectional structure | tissue which shows the state in which the fine particle of (Ti, W) (C, N) was produced | generated in the binder phase of the cemented carbide which concerns on Example 5 of this invention. 本発明の実施例5に係る超硬合金において、硬質相を構成するWC粒子の表面に微細凹凸が形成されている状態の一例を示す走査型電子顕微鏡写真である。In the cemented carbide alloy which concerns on Example 5 of this invention, it is a scanning electron micrograph which shows an example of the state in which the fine unevenness | corrugation is formed in the surface of the WC particle which comprises a hard phase.

本実施の形態に係る超硬合金は、WC粒子を主体とする硬質相と、Co、Ni、Co−Ni合金、Co−Fe合金、Fe−Ni合金から選択された1種以上、若しくはこれら金属の少なくとも1種と、20重量%以下のW、CrとMoとVを固溶したCo−W合金、Ni−Cr合金、Co−Cr−V合金、Co−Ni−Cr合金、Co−Ni−W−Cr合金、Fe−Ni−Co−W−Cr−Mo合金のいずれか1種以上を含む結合相と、結合相中に分散生成されたチタン系炭窒化物の微細粒子からなる分散相とから構成されている。   The cemented carbide according to the present embodiment includes at least one selected from a hard phase mainly composed of WC particles and Co, Ni, Co—Ni alloy, Co—Fe alloy, and Fe—Ni alloy, or these metals. Co-W alloy, Ni-Cr alloy, Co-Cr-V alloy, Co-Ni-Cr alloy, Co-Ni-, which is a solid solution of at least one of W and Cr, Mo and V of 20 wt% or less A binder phase containing at least one of W-Cr alloy and Fe-Ni-Co-W-Cr-Mo alloy, and a dispersed phase composed of fine particles of titanium-based carbonitride dispersed in the binder phase; It is composed of

この超硬合金において、結合相は、超硬合金の強度と靱性を維持するため、全重量に対し5重量%以上含有することが望ましく、超硬合金の硬度を維持するため全重量に対し30重量%以下であることが望ましい。そして、分散相は、WC粒子の表面に付着し、WC粒子の表面に微細凹凸を形成するため全重量に対し0.15〜15重量%の範囲で含有することが望ましい。分散相が、超硬合金の全重量に対し15重量%以上含有すると、分散相が凝集してWC粒子の表面に形成される微細凹凸の微細化が阻害される。この分散相は、結合相に対しては3〜50重量%の範囲で含有する。なお、超硬合金の残部は、硬質相を構成するWCと不可避不純物を含む。   In this cemented carbide, the binder phase is desirably 5% by weight or more based on the total weight in order to maintain the strength and toughness of the cemented carbide, and 30% based on the total weight in order to maintain the hardness of the cemented carbide. It is desirable that the amount is not more than% by weight. The dispersed phase is preferably contained in the range of 0.15 to 15% by weight with respect to the total weight in order to adhere to the surface of the WC particle and form fine irregularities on the surface of the WC particle. When the dispersed phase is contained in an amount of 15% by weight or more with respect to the total weight of the cemented carbide, the dispersed phase is aggregated to inhibit the fine irregularities formed on the surface of the WC particles. This dispersed phase is contained in the range of 3 to 50% by weight with respect to the binder phase. Note that the balance of the cemented carbide includes WC and inevitable impurities constituting the hard phase.

そして、硬質相は、粒度を0.5〜30μmとするWC粉末により構成されている。結合相は、Co、Ni、Co−Ni合金、Fe−Ni合金から選択された1種以上、若しくはこれら金属の少なくとも1種と、20重量%以下のW、CrとMoとVを固溶したCo−W合金、Co−Cr合金、Co−Cr−V合金、Co−Ni−Cr合金、Co−Ni−W−Cr合金、Fe−Ni−Co−W−Cr−Mo合金のいずれか1種以上を含む金属により構成されている。   And the hard phase is comprised with the WC powder which makes a particle size 0.5-30 micrometers. The binder phase was a solid solution of at least one selected from Co, Ni, Co—Ni alloy, and Fe—Ni alloy, or at least one of these metals, and 20 wt% or less of W, Cr, Mo, and V. Any one of Co-W alloy, Co-Cr alloy, Co-Cr-V alloy, Co-Ni-Cr alloy, Co-Ni-W-Cr alloy, Fe-Ni-Co-W-Cr-Mo alloy It is comprised with the metal containing the above.

本実施の形態に係る超硬合金は、結合相中に分散されたチタン系炭窒化物の微細粒子からなる分散相を有する。この分散相は、下記一般式(1)で示されるチタン系炭窒化物であって、粒径を50〜300nm以下とする微細粒子からなる。
(Ti1−X,W)(C1−Y,N) ・・・(1)
(式中、Xは0.2〜0.6であり、Yは0.2〜0.6である。)
上記式(1)で示されるチタン系炭窒化物の微細粒子は、結合相中に生成され、その少なくとも一部は、硬質相を構成するWC粒子の表面に付着し、WC粒子の表面に微細凹凸を形成する。
The cemented carbide according to the present embodiment has a dispersed phase composed of fine particles of titanium-based carbonitride dispersed in a binder phase. This dispersed phase is a titanium-based carbonitride represented by the following general formula (1), and is composed of fine particles having a particle size of 50 to 300 nm or less.
(Ti 1-X , W X ) (C 1-Y , N Y ) (1)
(In the formula, X is 0.2 to 0.6, and Y is 0.2 to 0.6.)
The fine particles of titanium-based carbonitride represented by the above formula (1) are generated in the binder phase, and at least a part of the fine particles adheres to the surface of the WC particles constituting the hard phase, and the fine particles are formed on the surface of the WC particles. Unevenness is formed.

本実施の形態に係る超硬合金において、WC粒子の表面のチタン系炭窒化物の微細粒子が付着した部分は、焼結過程において粒成長が阻害され、粒成長が抑制される。WC粒子の粒成長が抑制されることにより、WC粒子は、初期の粒度を維持することができ、所期の目的とする機械的な特性を有する超硬合金を得ることができる。   In the cemented carbide according to the present embodiment, the portion of the WC particles to which the fine particles of titanium carbonitride are attached is inhibited from grain growth during the sintering process, and grain growth is suppressed. By suppressing the grain growth of the WC particles, the WC particles can maintain the initial particle size, and a cemented carbide having the intended mechanical properties can be obtained.

さらに、本実施の形態に係る超硬合金は、WC粒子の表面に微細凹凸が形成され、WC粒子の表面積が拡大することにより、WC粒子と結合相を構成する結合金属との密着性が向上する。さらに、WC粒子の表面積が増大することにより、WC粒子間を結合する結合金属の膜厚が小さくなり、当該超硬合金の硬度が上昇すると判断される。   Furthermore, in the cemented carbide according to the present embodiment, fine irregularities are formed on the surface of the WC particles, and the surface area of the WC particles is increased, thereby improving the adhesion between the WC particles and the binding metal constituting the binder phase. To do. Furthermore, it is determined that the surface area of the WC particles increases, the thickness of the bonding metal that bonds the WC particles decreases, and the hardness of the cemented carbide increases.

このように、本実施の形態に係る超硬合金は、結合相中に微細なチタン系炭窒化物の微細粒子が分散生成され、その一部がWC粒子の表面に付着することにより、WC粒子の表面に微細凹凸が形成されWC粒子の粒成長が抑制される。その結果、本実施の形態に係る超硬合金は、結合相の硬質相に対する密着性が改善され、破壊靱性に優れ、所望の硬度、抗折力を有し、さらには耐酸化特性、耐食特性に優れた特性を有するものとなる。   Thus, in the cemented carbide according to the present embodiment, fine titanium-based carbonitride fine particles are dispersed and generated in the binder phase, and a part of the fine particles adheres to the surface of the WC particles. As a result, fine irregularities are formed on the surface of the WC particles, and grain growth of the WC particles is suppressed. As a result, the cemented carbide according to the present embodiment has improved adhesion to the hard phase of the binder phase, excellent fracture toughness, desired hardness and bending strength, and further has oxidation resistance and corrosion resistance. It has excellent characteristics.

また、本実施の形態に係る超硬合金は、結合相中に分散生成される微細粒子を構成するチタン系炭窒化物を構成するWの一部を、Ta,Nb,Mo,Zr,Hf,Cr,Vからなる群より選択された少なくとも1種で置き換えたものであってもよい。Wの一部と置き換えられる金属材料は、原料粉末中に予め添加される。なお、上記金属によるWの一部の置き換えは、本実施の形態に係る超硬合金を焼結する工程中で行われる。   In addition, the cemented carbide according to the present embodiment, a part of W constituting the titanium-based carbonitride constituting the fine particles dispersed and generated in the binder phase, Ta, Nb, Mo, Zr, Hf, It may be replaced with at least one selected from the group consisting of Cr and V. A metal material to be replaced with a part of W is added in advance to the raw material powder. The replacement of a part of W by the metal is performed during the process of sintering the cemented carbide according to the present embodiment.

上述した本実施の形態に係る超硬合金は、切削工具等の超硬工具に加工される。この超硬工具は、本実施の形態に係る超硬合金を基材とし、既知の製造方法を採用して製造される。   The cemented carbide according to the present embodiment described above is processed into a cemented carbide tool such as a cutting tool. This cemented carbide tool is manufactured using a cemented carbide according to the present embodiment as a base material and employing a known manufacturing method.

次に、本実施の形態に係る超硬合金の製造方法について説明する。
まず、本実施の形態に係る超硬合金を製造するために必要な原料粉末を準備する。この原料粉末は、硬質相を構成する金属粉末と、結合相を構成する金属粉末と、分散相を構成する金属粉末からなる。
Next, a method for manufacturing the cemented carbide according to the present embodiment will be described.
First, raw material powder necessary for manufacturing the cemented carbide according to the present embodiment is prepared. This raw material powder is composed of a metal powder constituting a hard phase, a metal powder constituting a binder phase, and a metal powder constituting a dispersed phase.

硬質相を構成する金属粉末には、粒度(平均粒径)を0.5〜30μmとするWC粉末が用いられる。結合相を構成する金属粉末には、Co、Ni及びFeからなる群より選択された少なくとも一種を主体とする金属粉末が用いられる。結合相を構成する金属粉末には、さらに、Ta,Nb,Mo,Zr,Hf,Cr,Vからなる群より選択された少なくとも1種を添加するようにしてもよい。この結合相を構成する金属粉末には、粒度(平均粒径)を0.5〜3μmとするものが用いられる。そして、分散相を構成する金属粉末には、(Ti,W)C,(Ti,W)(C,N),TiC,TiN,Ti(C,N),TiOから選ばれた少なくとも1種を含むTi化合物からなる粉末が用いられる。ここで用いられるTi化合物の粉末は、粒度(平均粒径)を0.5〜3.0μmとするものが用いられる。これら金属粉末は、いずれも市販されているものを用いることができる。 As the metal powder constituting the hard phase, WC powder having a particle size (average particle size) of 0.5 to 30 μm is used. As the metal powder constituting the binder phase, a metal powder mainly composed of at least one selected from the group consisting of Co, Ni and Fe is used. You may make it add at least 1 sort (s) selected from the group which consists of Ta, Nb, Mo, Zr, Hf, Cr, and V further to the metal powder which comprises a binder phase. As the metal powder constituting the binder phase, one having a particle size (average particle size) of 0.5 to 3 μm is used. The metal powder constituting the dispersed phase is at least one selected from (Ti, W) C, (Ti, W) (C, N), TiC, TiN, Ti (C, N), and TiO 2. The powder which consists of Ti compound containing is used. The Ti compound powder used here has a particle size (average particle size) of 0.5 to 3.0 μm. As these metal powders, commercially available products can be used.

なお、Ti化合物は、粒径の小さいチタン系炭窒化物が生成されるように、より粒径の小さい粉末を用いることが望ましく、0.5〜1.0μmのものが用いられる。   As the Ti compound, it is desirable to use a powder having a smaller particle diameter so that a titanium-based carbonitride having a smaller particle diameter is produced, and a Ti compound having a particle diameter of 0.5 to 1.0 μm is used.

そして、原料粉末は、結合相を構成する金属粉末を5〜30重量%を含有し、分散相を構成するTi化合物をTiC換算で2〜20重量%を含有し、残部に硬質相を構成するWC粉末と不可避不純物を含有して構成されている。   And raw material powder contains 5-30 weight% of the metal powder which comprises a binder phase, contains 2-20 weight% of Ti compounds which comprise a dispersed phase in conversion of TiC, and comprises a hard phase in the remainder. It is composed of WC powder and inevitable impurities.

原料粉末は、アトライターや転動ボールミルなどを用いて混合される。原料粉末は混合処理されることにより、各材料が均等に配合された状態となる。   The raw material powder is mixed using an attritor or a rolling ball mill. By mixing the raw material powder, the respective materials are uniformly mixed.

原料粉末には、所定形状に成形する際の成形性を考慮し、パラフィンワックスなどの油脂成分が添加される。   An oil and fat component such as paraffin wax is added to the raw material powder in consideration of moldability when forming into a predetermined shape.

そして、混合処理された原料粉末は、乾式加圧成形法、冷間静水圧成形法、射出成形法などの成形法を用いて所定形状の圧縮成形体に成形される。この圧縮成形体は、例えば切削工具などの超硬工具の所定形状に成形される。   The mixed raw material powder is molded into a compression-molded body having a predetermined shape using a molding method such as a dry pressure molding method, a cold isostatic pressing method, or an injection molding method. This compression molded body is formed into a predetermined shape of a carbide tool such as a cutting tool, for example.

パラフィンワックスなど油脂成分を添加した原料粉末を用いたときには、所定形状に圧縮成形された圧縮成形体に脱脂処理が施される。この脱脂処理は、圧縮成形体を、水素雰囲気あるいは不活性ガス雰囲気、又は真空雰囲気とされた加熱炉中で約300〜500℃まで加熱して行われる。   When a raw material powder to which an oil and fat component such as paraffin wax is added is used, a degreasing treatment is performed on a compression molded body that has been compression molded into a predetermined shape. This degreasing treatment is performed by heating the compression molded body to about 300 to 500 ° C. in a heating furnace having a hydrogen atmosphere, an inert gas atmosphere, or a vacuum atmosphere.

次に、脱脂処理が施された圧縮成形体は、真空雰囲気若しくは不活性ガス雰囲気とされた加熱炉中で約600〜900℃の温度で予備焼結され予備焼結体とされる。予備焼結体は、必要があれば切削工具などの所望の工具形状に機械加工される。   Next, the compression molded body subjected to the degreasing treatment is pre-sintered at a temperature of about 600 to 900 ° C. in a heating furnace having a vacuum atmosphere or an inert gas atmosphere to obtain a pre-sintered body. If necessary, the pre-sintered body is machined into a desired tool shape such as a cutting tool.

圧縮成形体を予備焼結して得られた予備焼結体は、本焼結の工程を経て焼結体としての超硬合金とされる。予備焼結体の本焼結は、次のような工程を経て行われる。   The pre-sintered body obtained by pre-sintering the compression-molded body is a cemented carbide as a sintered body through the main sintering step. The main sintering of the pre-sintered body is performed through the following steps.

本実施の形態において、予備焼結体の本焼結を行うには、まず、弱酸化雰囲気とされた加熱炉内で、予備焼結体を約1000℃となるまで加熱処理する。予備焼結体が弱酸化雰囲気中で約1000℃まで加熱されると、原料粉末に混合されたTi化合物が酸化される。次いで、酸化されたTi化合物が、原料粉末に含まれるCにより還元され、さらに炭化されてTi炭酸化物あるいはTi複炭酸化物を生成する。   In the present embodiment, in order to perform the main sintering of the pre-sintered body, first, the pre-sintered body is heat-treated in a heating furnace having a weak oxidizing atmosphere until the temperature becomes about 1000 ° C. When the pre-sintered body is heated to about 1000 ° C. in a weak oxidizing atmosphere, the Ti compound mixed in the raw material powder is oxidized. Next, the oxidized Ti compound is reduced by C contained in the raw material powder and further carbonized to produce Ti carbonate or Ti double carbonate.

なお、Ti化合物として予め酸化されたTiOを用いた場合には、炉内を弱酸化雰囲気とすることなく真空雰囲気中で予備焼結体を約1000℃となるまで加熱処理し、酸化工程を経ることなく、TiOに対し直接原料粉末に含まれるCによる還元と炭化処理を施し、Ti炭酸化物を生成するようにしてもよい。 When TiO 2 previously oxidized as the Ti compound is used, the pre-sintered body is heat-treated in a vacuum atmosphere to about 1000 ° C. without making the inside of the furnace a weak oxidizing atmosphere, and the oxidation step is performed. Without passing, TiO 2 may be directly reduced and carbonized by C contained in the raw material powder to produce Ti carbonate.

Ti化合物を還元し炭化する処理に続いて、予備焼結体を窒化処理する。予備焼結体の窒化処理は、還元、炭化処理を行った加熱炉内に窒素ガスを導入し、この炉内を窒素雰囲気として行われる。このとき、加熱炉内は、約1000℃以上とされている。また、加熱炉内の窒素圧は、約1kPa程度とされる。この予備焼結体を窒素雰囲気にて焼結する加熱処理工程において、Ti化合物が還元され炭化されることにより生成されたTi炭酸化物あるいはTi複炭酸化物が、還元、窒化され、Ti(C,N)あるいはTi複炭窒化物が生成される。   Following the process of reducing and carbonizing the Ti compound, the pre-sintered body is nitrided. The nitriding treatment of the pre-sintered body is performed by introducing nitrogen gas into a heating furnace that has been subjected to reduction and carbonization treatment, and the furnace is filled with a nitrogen atmosphere. At this time, the inside of the heating furnace is about 1000 ° C. or higher. The nitrogen pressure in the heating furnace is about 1 kPa. In the heat treatment step of sintering the pre-sintered body in a nitrogen atmosphere, Ti carbonate or Ti double carbonate produced by reducing and carbonizing the Ti compound is reduced, nitrided, and Ti (C, N) or Ti double carbonitride is produced.

次に、予備焼結体を焼結体としての超硬合金とする焼結処理を行う。この焼結処理は、結合相を構成する結合金属が溶融して液相となる液相温度以上の温度域の1350〜1500℃程度の温度にて予備焼結体を60〜120分間保持することにより行われる。この焼結工程は、焼結炉を用いて行われる。この焼結炉は、前述の工程で用いた加熱炉を用いるようにしてもよい。   Next, the sintering process which makes a pre-sintered body the cemented carbide as a sintered compact is performed. In this sintering treatment, the pre-sintered body is held for 60 to 120 minutes at a temperature of about 1350 to 1500 ° C. in a temperature range equal to or higher than the liquid phase temperature at which the binder metal constituting the binder phase melts to become a liquid phase. Is done. This sintering process is performed using a sintering furnace. As the sintering furnace, the heating furnace used in the above-described steps may be used.

ところで、予備焼結体が焼結され、焼結体である超硬合金が作成される過程で、上述した焼結の過程で生成されたTi(C,N)あるいはTi複炭窒化物に、焼結体中に含まれるWCが拡散し(Ti,W)(C,N)で示されるチタン系炭窒化物が生成される。ここで生成されるチタン系炭窒化物である(Ti,W)(C,N)は、下記一般式(1)で示される。
(Ti1−X,W)(C1−Y,N) ・・・(1)
(式中、Xは0.2〜0.6であり、Yは0.2〜0.6である。)
上記式(1)で示されるチタン系炭窒化物の微細粒子は、結合相中に生成され、その少なくとも一部は、硬質相を構成するWC粒子の表面に付着し、WC粒子の表面に微細凹凸を形成する
By the way, in the process in which the pre-sintered body is sintered and the cemented carbide that is the sintered body is created, the Ti (C, N) or Ti double carbonitride generated in the above-described sintering process, WC contained in the sintered body diffuses to produce a titanium-based carbonitride represented by (Ti, W) (C, N). The titanium-based carbonitride generated here (Ti, W) (C, N) is represented by the following general formula (1).
(Ti 1-X , W X ) (C 1-Y , N Y ) (1)
(In the formula, X is 0.2 to 0.6, and Y is 0.2 to 0.6.)
The fine particles of titanium-based carbonitride represented by the above formula (1) are generated in the binder phase, and at least a part of the fine particles adheres to the surface of the WC particles constituting the hard phase, and the fine particles are formed on the surface of the WC particles. Form irregularities

ところで、圧縮成形体を焼結処理する過程を経て(Ti,W)(C,N)とされるTi化合物は、上述した各温度範囲で、酸化処理され、Cにより還元、炭化された後、窒化処理され、その後WがTiに拡散され固溶する過程を経ることにより微細化される。この焼結処理工程を経ることにより、粒径を0.5〜3.0μmとするTi化合物は、粒径を50〜300nmとする微細粒子とされる。   By the way, the Ti compound which is made into (Ti, W) (C, N) through the process of sintering the compression molded body is oxidized in each temperature range described above, and after being reduced and carbonized by C, Nitriding is performed, and then W is diffused into Ti to be dissolved, and then refined. By passing through this sintering treatment step, the Ti compound having a particle size of 0.5 to 3.0 μm is made into fine particles having a particle size of 50 to 300 nm.

本発明に係る方法により、結合相中に、チタン系炭窒化物の微細粒子からなる分散相が生成され、分散相を構成するチタン系炭窒化物の微細粒子の少なくとも一部が硬質相を構成するWC粒子の表面に付着し、WC粒子の表面に微細凹凸を形成した超硬合金が得られる。   By the method according to the present invention, a dispersed phase composed of fine particles of titanium carbonitride is generated in the binder phase, and at least some of the fine particles of titanium carbonitride constituting the dispersed phase constitute a hard phase. A cemented carbide that adheres to the surface of the WC particles and has fine irregularities formed on the surface of the WC particles is obtained.

本実施の形態に係る製造方法により作成された超硬合金は、結合相中に分散生成された微細なチタン系炭窒化物からなる微細粒子の一部がWC粒子の表面に付着することによりWC粒子の表面に微細凹凸を形成し、WC粒子の粒成長を抑制する。その結果、結合相の硬質相に対する密着性が改善され、破壊靱性に優れ、所望の硬度、抗折力を有し、さらには耐酸化特性、耐食特性に優れた特性を有するものとなる。   The cemented carbide produced by the manufacturing method according to the present embodiment is such that a part of fine particles made of fine titanium carbonitride dispersed and produced in the binder phase adheres to the surface of the WC particles. Fine irregularities are formed on the surface of the particles to suppress grain growth of the WC particles. As a result, the adhesiveness of the binder phase to the hard phase is improved, the fracture toughness is excellent, the desired hardness and the bending strength, and the oxidation resistance and corrosion resistance are excellent.

次に、本発明方法により製造される超硬合金の具体的な実施例を説明する。   Next, specific examples of the cemented carbide manufactured by the method of the present invention will be described.

〔実施例1〕
実施例1の超硬合金は、硬質相を構成する粒度を1.5μmとするWC粉末と、結合相を構成する粒度を1.1μmとするCo粉末と、分散相を構成するTi化合物として粒度を1.0μmとするTiO粉末を混合した原料粉末を用いて作成した。
[Example 1]
The cemented carbide of Example 1 has a WC powder having a particle size of 1.5 μm constituting a hard phase, a Co powder having a particle size constituting a binder phase of 1.1 μm, and a Ti compound constituting a dispersed phase. It was prepared using a raw material powder mixed with TiO 2 powder having a thickness of 1.0 μm.

ここで、原料粉末は、Co粉末を10重量%と、TiO粉末を1.3重量%含有し、残部をWC粉末と不可避不純物とから構成されている。 Here, the raw material powder contains 10% by weight of Co powder and 1.3% by weight of TiO 2 powder, and the balance is composed of WC powder and inevitable impurities.

この原料粉末は、エタノール溶媒が添加され、ボールミルを用いて粉砕混合される。混合粉砕された原料粉末は、ボールミルから取り出され乾燥される。この粉砕乾燥された原料粉末には、成形工程での成形性を向上するため、パラフィンワックスが添加される。   This raw material powder is added with an ethanol solvent and pulverized and mixed using a ball mill. The mixed and pulverized raw material powder is taken out from the ball mill and dried. Paraffin wax is added to the pulverized and dried raw material powder in order to improve moldability in the molding process.

パラフィンワックスが添加された原料粉末は、乾式加圧成形法を用いて所定形状の圧縮成形体に成形される。   The raw material powder to which the paraffin wax is added is molded into a compression-molded body having a predetermined shape using a dry pressure molding method.

次に、圧縮成形体は、水素雰囲気とされた加熱炉中で約500℃まで加熱され、脱脂処理される。脱脂処理が施された圧縮成形体は、真空雰囲気とされた加熱炉中で約900℃まで加熱され予備焼結される。   Next, the compression molded body is heated to about 500 ° C. in a heating furnace having a hydrogen atmosphere, and degreased. The compression molded body that has been subjected to the degreasing treatment is heated to about 900 ° C. and pre-sintered in a heating furnace in a vacuum atmosphere.

この圧縮成形体を予備焼結して得られた予備焼結体は、次に示す焼結工程を経て焼結され、焼結体としての超硬合金とされる。   A pre-sintered body obtained by pre-sintering this compression-molded body is sintered through the following sintering process to obtain a cemented carbide as a sintered body.

まず、予備焼結体は、真空雰囲気とされた加熱炉中で約1000℃となるまで加熱処理される。この加熱処理の工程で、原料粉末に混合されたTiOが原料粉末に含まれるCにより還元、炭化されてTi炭酸化物とされる。 First, the pre-sintered body is heat-treated in a heating furnace in a vacuum atmosphere until it reaches about 1000 ° C. In this heat treatment step, TiO 2 mixed in the raw material powder is reduced and carbonized by C contained in the raw material powder to form Ti carbonate.

次に、Ti化合物を還元、炭化する処理に続いて、予備焼結体を窒化処理する。予備焼結体の窒化処理は、還元、炭化処理を行った加熱炉内に窒素ガスを導入して行う。このとき、加熱炉内の窒素圧は、約1kPaとされる。そして、加熱炉内を約1000℃以上として予備焼結体を加熱処理する。予備焼結体を窒素雰囲気中で約1000℃以上に加熱し、前記還元、炭化の工程で生成されたTi炭酸化物を還元、窒化し、Ti(C,N)若しくはTi複炭窒化物を生成する。   Next, following the process of reducing and carbonizing the Ti compound, the pre-sintered body is nitrided. Nitriding treatment of the pre-sintered body is performed by introducing nitrogen gas into a heating furnace subjected to reduction and carbonization treatment. At this time, the nitrogen pressure in the heating furnace is about 1 kPa. Then, the pre-sintered body is heat-treated with the inside of the heating furnace being about 1000 ° C. or higher. The pre-sintered body is heated to about 1000 ° C. or higher in a nitrogen atmosphere, and Ti carbonate produced in the reduction and carbonization steps is reduced and nitrided to produce Ti (C, N) or Ti double carbonitride. To do.

次に、加熱炉内をさらに昇温し、予備焼結体を、結合相を構成する結合金属が溶融して液相となる液相温度以上の1400℃まで加熱する。予備焼結体は、1400℃に加熱された状態で120分間保持されることにより、硬質相と結合相が焼結結合された焼結体である超硬合金とされる。   Next, the temperature inside the heating furnace is further raised, and the pre-sintered body is heated to 1400 ° C., which is equal to or higher than the liquid phase temperature at which the binder metal constituting the binder phase melts to become a liquid phase. The pre-sintered body is held for 120 minutes in a state of being heated to 1400 ° C., thereby forming a cemented carbide that is a sintered body in which the hard phase and the binder phase are sinter-bonded.

ここで作成された超硬合金は、その後冷却され、試験片として用いた。ここで得られた試験片は、中央で切断される。切断された試験片の切断面に、ダイヤモンド砥石にて研削加工を施した後、ダイヤモンドペーストにて鏡面加工を施し、走査型電子顕微鏡を用いて組織観察を行った。観察した結果を図1、図2に示す。これら図1、図2に示すように、硬質相を構成するWC粒子1を結合した結合相2中に粒径を50〜300nmとする多数の微細粒子3が分散生成されている。これら分散相を構成する微細粒子3の一部は、図2に示すように、硬質相を構成するWC粒子1の表面に付着し、WC粒子1の表面に微細凹凸4を形成しWC粒子1の粒成長を抑制している。   The cemented carbide prepared here was then cooled and used as a test piece. The test piece obtained here is cut at the center. The cut surface of the cut specimen was ground with a diamond grindstone, then mirror-finished with diamond paste, and the structure was observed using a scanning electron microscope. The observation results are shown in FIGS. As shown in FIGS. 1 and 2, a large number of fine particles 3 having a particle size of 50 to 300 nm are dispersed and generated in a binder phase 2 in which WC particles 1 constituting a hard phase are bonded. As shown in FIG. 2, some of these fine particles 3 constituting the dispersed phase adhere to the surface of the WC particles 1 constituting the hard phase, and form fine irregularities 4 on the surface of the WC particles 1 to form the WC particles 1. Suppresses grain growth.

そして、結合相2中に生成された微粒子3は、エネルギー分散型X線分析装置で分析したところ、(Ti0.54,W0.46)(C0.75,N0.25)で示されるチタン系炭窒化物であることが確認された。 The fine particles 3 produced in the binder phase 2 are analyzed by an energy dispersive X-ray analyzer and are represented by (Ti 0.54 , W 0.46 ) (C 0.75 , N 0.25 ). It was confirmed that this was a titanium-based carbonitride.

〔実施例2〕
実施例2の超硬合金は、硬質相を構成する粒度を1.5μmとするWC粉末と、結合相を構成する粒度を1.1μmとするCo粉末と、分散相を構成するTi化合物として粒度を1.0μmとするTiO粉末を混合した原料粉末を用いて作成した。
[Example 2]
The cemented carbide of Example 2 has a WC powder having a particle size of 1.5 μm constituting the hard phase, a Co powder having a particle size constituting the binder phase of 1.1 μm, and a Ti compound constituting the dispersed phase. It was prepared using a raw material powder mixed with TiO 2 powder having a thickness of 1.0 μm.

ここで、原料粉末は、Co粉末を20重量%と、TiO粉末を1.3重量%含有し、残部をWC粉末と不可避不純物とから構成されている。 Here, the raw material powder contains 20% by weight of Co powder and 1.3% by weight of TiO 2 powder, and the remainder is composed of WC powder and inevitable impurities.

本実施例も、上述した実施例1と同様に、上記原料粉末を粉砕混合し、この粉砕混合した原料粉末を所定の形状の圧縮成形体に成形される。   In this example, as in Example 1 described above, the raw material powder is pulverized and mixed, and the pulverized raw material powder is formed into a compression-molded body having a predetermined shape.

次に、圧縮成形体は、水素雰囲気とされた加熱炉中で約500℃まで加熱され、脱脂処理される。脱脂処理が施された圧縮成形体は、真空雰囲気とされた加熱炉中で約900℃まで加熱され予備焼結される。   Next, the compression molded body is heated to about 500 ° C. in a heating furnace having a hydrogen atmosphere, and degreased. The compression molded body that has been subjected to the degreasing treatment is heated to about 900 ° C. and pre-sintered in a heating furnace in a vacuum atmosphere.

予備焼結された予備焼結体は、実施例1と同様に、真空雰囲気とされた加熱炉中で約1000℃となるまで加熱処理され、原料粉末に混合されたTiOを原料粉末に含まれるCにより還元、炭化されてTi炭酸化物とする。次に、Ti化合物を還元、炭化する処理に続いて、予備焼結体を窒化処理し、還元、炭化の工程で生成されたTi炭酸化物を還元、窒化し、Ti(C,N)若しくはTi複炭窒化物を生成する。 The pre-sintered pre-sintered body is heat-treated in a heating furnace in a vacuum atmosphere until it reaches about 1000 ° C., and TiO 2 mixed with the raw material powder is contained in the raw material powder as in Example 1. It is reduced and carbonized by C to obtain Ti carbonate. Next, following the treatment of reducing and carbonizing the Ti compound, the pre-sintered body is subjected to nitriding treatment, and the Ti carbonate produced in the reduction and carbonization steps is reduced and nitrided to obtain Ti (C, N) or Ti Double carbonitride is produced.

次に、実施例1と同様に、加熱炉内をさらに昇温し、予備焼結体を、結合相を構成する結合金属が溶融して液相となる液相温度以上の1400℃まで加熱し、この加熱された状態を120分間保持することにより、硬質相と結合相と焼結結合した焼結体である超硬合金を作成する。   Next, as in Example 1, the temperature inside the heating furnace is further raised, and the pre-sintered body is heated to 1400 ° C., which is equal to or higher than the liquid phase temperature at which the binder metal constituting the binder phase melts to become a liquid phase. By holding this heated state for 120 minutes, a cemented carbide which is a sintered body in which the hard phase and the binder phase are sinter-bonded is produced.

ここで作成された超硬合金を冷却し試験片とし、この試験片の切断面に実施例1と同様の鏡面加工を施し、走査型電子顕微鏡を用いて組織観察を行った。観察した結果を図3、図4に示す。これら図3、図4に示すように、硬質相を構成するWC粒子1を結合した結合相2中に粒径を50〜300nmとする多数の微細粒子3が分散生成されている。   The cemented carbide prepared here was cooled to obtain a test piece, and the cut surface of the test piece was subjected to mirror finishing similar to that in Example 1, and the structure was observed using a scanning electron microscope. The observation results are shown in FIGS. As shown in FIGS. 3 and 4, a large number of fine particles 3 having a particle size of 50 to 300 nm are dispersed and generated in the binder phase 2 in which the WC particles 1 constituting the hard phase are bonded.

本実施例2においては、前記実施例1の超硬合金に比し結合相の割合を大きくしているが、実施例1と同様に、結合相中に分散形成された分散相を構成する微細粒子3の一部は、図4に示すように、硬質相を構成するWC粒子1の表面に付着し、WC粒子1の表面に微細凹凸4を形成しWC粒子1の粒成長を抑制している。   In Example 2, the proportion of the binder phase is made larger than that of the cemented carbide of Example 1, but as in Example 1, the fine particles constituting the dispersed phase formed in the binder phase are dispersed. As shown in FIG. 4, some of the particles 3 adhere to the surface of the WC particles 1 constituting the hard phase, and form fine irregularities 4 on the surface of the WC particles 1 to suppress the grain growth of the WC particles 1. Yes.

本実施例2の結合相2中に生成された微粒子3は、エネルギー分散型X線分析装置で分析したところ、(Ti0.52,W0.48)(C0.6,N0.4)で示されるチタン系炭窒化物であることが確認された。 The fine particles 3 produced in the binder phase 2 of Example 2 were analyzed by an energy dispersive X-ray analyzer, and (Ti 0.52 , W 0.48 ) (C 0.6 , N 0.4 ) Was confirmed to be a titanium-based carbonitride.

〔実施例3〕
実施例3の超硬合金は、硬質相を構成する粒度を6.0μmとするWC粉末と、結合相を構成する粒度を1.1μmとするCo粉末と、分散相を構成するTi化合物として粒度を1.0μmとするTiO粉末を混合した原料粉末を用いて作成した。
Example 3
The cemented carbide of Example 3 has a WC powder having a particle size constituting a hard phase of 6.0 μm, a Co powder having a particle size constituting a binder phase of 1.1 μm, and a Ti compound constituting a dispersed phase. It was prepared using a raw material powder mixed with TiO 2 powder having a thickness of 1.0 μm.

ここで、原料粉末は、Co粉末を10重量%と、TiO粉末を2.7重量%含有し、残部をWC粉末と不可避不純物とから構成されている。 Here, the raw material powder contains 10% by weight of Co powder and 2.7% by weight of TiO 2 powder, and the balance is composed of WC powder and inevitable impurities.

本実施例も、上述した各実施例と同様に、粉砕混合した原料粉末を圧縮成形して圧縮成形体を形成し、この圧縮成形体を予備焼結し、次いで焼結処理を行うことにより超硬合金を作成する。   In this example, as in each of the examples described above, the raw material powder that had been pulverized and mixed was compression-molded to form a compression-molded body, and this compression-molded body was pre-sintered, and then subjected to a sintering process. Create a hard alloy.

ここで作成された超硬合金を試験片とし、この試験片の切断面に実施例1、2と同様の鏡面加工を施し、走査型電子顕微鏡を用いて組織観察を行った。観察した結果を図5、図6に示す。これら図5、図6に示すように、硬質相を構成するWC粒子1を結合した結合相2中に粒径を50〜300nmとする多数の微細粒子3が分散生成されている。   The cemented carbide prepared here was used as a test piece, and the cut surface of this test piece was mirror-finished in the same manner as in Examples 1 and 2, and the structure was observed using a scanning electron microscope. The observation results are shown in FIGS. As shown in FIGS. 5 and 6, a large number of fine particles 3 having a particle size of 50 to 300 nm are dispersed and generated in the binder phase 2 in which the WC particles 1 constituting the hard phase are bonded.

本実施例3に係る超硬合金は、粒度を6.0μmとするWC粉末を用いて作成されているので、硬質相を構成するWC粒子1の粒径は、実施例1、2に係る超硬合金のWC粒子1より大きなものとなっている。   Since the cemented carbide according to the third embodiment is made using WC powder having a particle size of 6.0 μm, the particle size of the WC particles 1 constituting the hard phase is the same as that of the first and second embodiments. It is larger than the hard alloy WC particles 1.

本実施例3に係る超硬合金も、結合相中に分散形成された分散相を構成する微細粒子3の一部が、図6に示すように、硬質相を構成するWC粒子1の表面に付着し、WC粒子1の表面に微細凹凸4を形成しWC粒子1の粒成長を抑制している。   Also in the cemented carbide according to the third embodiment, a part of the fine particles 3 constituting the dispersed phase dispersed and formed in the binder phase are formed on the surface of the WC particles 1 constituting the hard phase as shown in FIG. It adheres and forms fine irregularities 4 on the surface of the WC particles 1 to suppress the grain growth of the WC particles 1.

本実施例3の結合相2中に生成された微粒子3は、エネルギー分散型X線分析装置で分析したところ、(Ti0.63,W0.37)(C0.56,N0.44)で示されるチタン系炭窒化物であることが確認された。 The fine particles 3 produced in the binder phase 2 of Example 3 were analyzed by an energy dispersive X-ray analyzer, and (Ti 0.63 , W 0.37 ) (C 0.56 , N 0.44). ) Was confirmed to be a titanium-based carbonitride.

〔実施例4〕
実施例4の超硬合金は、硬質相を構成する粒度を6.0μmとするWC粉末と、結合相を構成する粒度を1.1μmとするCo粉末と、分散相を構成するTi化合物として粒度を1.0μmとするTiO粉末を混合した原料粉末を用いて作成した。
Example 4
The cemented carbide of Example 4 has a WC powder having a particle size of 6.0 μm constituting a hard phase, a Co powder having a particle size constituting a binder phase of 1.1 μm, and a Ti compound constituting a dispersed phase. It was prepared using a raw material powder mixed with TiO 2 powder having a thickness of 1.0 μm.

ここで、原料粉末は、Co粉末を20重量%と、TiO粉末を1.3重量%含有し、残部をWC粉末と不可避不純物とから構成されている。 Here, the raw material powder contains 20% by weight of Co powder and 1.3% by weight of TiO 2 powder, and the remainder is composed of WC powder and inevitable impurities.

本実施例4も、上述した各実施例と同様に、粉砕混合した原料粉末を圧縮成形して圧縮成形体を形成し、この圧縮成形体を予備焼結し、次いで焼結処理を行うことにより超硬合金を作成する。   In the fourth embodiment, similarly to the above-described embodiments, the raw material powder that has been pulverized and mixed is compression-molded to form a compression-molded body, the compression-molded body is pre-sintered, and then subjected to a sintering process. Create cemented carbide.

ここで作成された超硬合金を試験片とし、この試験片の切断面に各実施例と同様の鏡面加工を施し、走査型電子顕微鏡を用いて組織観察を行った。観察した結果を図7、図8に示す。これら図7、図8に示すように、硬質相を構成するWC粒子1を結合した結合相2中に粒径を50〜300nmとする多数の微細粒子3が分散生成されている。   The cemented carbide prepared here was used as a test piece, and the cut surface of the test piece was subjected to mirror finishing similar to each example, and the structure was observed using a scanning electron microscope. The observation results are shown in FIGS. As shown in FIGS. 7 and 8, a large number of fine particles 3 having a particle size of 50 to 300 nm are dispersed and generated in the binder phase 2 in which the WC particles 1 constituting the hard phase are bonded.

本実施例4に係る超硬合金は、粒度を6.0μmとするWC粉末を用いて作成されているので、硬質相を構成するWC粒子1の粒径は、実施例1、2に係る超硬合金のWC粒子1より大きなものとなっている。   Since the cemented carbide according to the fourth embodiment is made using WC powder having a particle size of 6.0 μm, the particle size of the WC particles 1 constituting the hard phase is the same as that of the first and second embodiments. It is larger than the hard alloy WC particles 1.

本実施例4に係る超硬合金は、前記実施例3の超硬合金に比し結合相の割合を大きくしているが、実施例3と同様に、結合相中に分散形成された分散相を構成する微細粒子3の一部は、図8に示すように、硬質相を構成するWC粒子1の表面に付着し、WC粒子1の表面に微細凹凸4を形成しWC粒子1の粒成長を抑制している。   The cemented carbide according to Example 4 has a larger proportion of the binder phase than the cemented carbide of Example 3, but as in Example 3, the dispersed phase formed dispersed in the binder phase. As shown in FIG. 8, a part of the fine particles 3 constituting the particles adheres to the surface of the WC particles 1 constituting the hard phase, and the fine irregularities 4 are formed on the surface of the WC particles 1 to grow the particles of the WC particles 1. Is suppressed.

本実施例4の結合相2中に生成された微粒子3は、エネルギー分散型X線分析装置で分析したところ、(Ti0.65,W0.35)(C0.46,N0.54)で示されるチタン系炭窒化物であることが確認された。 The fine particles 3 produced in the binder phase 2 of Example 4 were analyzed by an energy dispersive X-ray analyzer, and (Ti 0.65 , W 0.35 ) (C 0.46 , N 0.54). ) Was confirmed to be a titanium-based carbonitride.

〔実施例5〕
実施例5の超硬合金は、硬質相を構成するWC粉末として粒度を6.0μmとするものを用い、結合相をCo、Ni、Crにより構成し、分散相を(Ti,W)Cから生成した。
Example 5
The cemented carbide of Example 5 uses a WC powder constituting the hard phase with a particle size of 6.0 μm, the binder phase is composed of Co, Ni, Cr 3 C 2 and the dispersed phase is (Ti, W ) Generated from C.

本実施例5に係る超硬合金は、粒度を6.0μmとするWC粉末と、粒度を0.5〜3.0μmの範囲にあるCo、Ni、Crの粉末と、粒度を1.5μmとする(Ti,W)Cの粉末を混合した原料粉末を用いて作成した。ここで、原料粉末は、結合相を構成するCo粉末を6重量%と、Ni粉末を4重量%と、Cr粉末を0.7重量%と、分散相を構成する(Ti,W)C粉末を2重量%含有し、残部をWC粉末と不可避不純物とから構成されている。 The cemented carbide according to the fifth embodiment includes a WC powder having a particle size of 6.0 μm, a Co, Ni, and Cr powder having a particle size in the range of 0.5 to 3.0 μm, and a particle size of 1.5 μm. It was prepared using raw material powder mixed with (Ti, W) C powder. Here, the raw material powder comprises 6% by weight of Co powder constituting the binder phase, 4% by weight of Ni powder, 0.7% by weight of Cr 3 C 2 powder, and constitutes a dispersed phase (Ti, W ) Containing 2% by weight of C powder, and the balance is composed of WC powder and inevitable impurities.

本実施例5において、原料粉末は、前記各実施例と同様に、エタノール溶媒が添加され、ボールミルを用いて粉砕混合される。混合粉砕された原料粉末は、ボールミルから取り出され乾燥される。この粉砕乾燥された原料粉末には、成形工程での成形性を向上するため、パラフィンワックスが添加される。   In Example 5, the raw material powder is added with an ethanol solvent and pulverized and mixed using a ball mill in the same manner as in the above Examples. The mixed and pulverized raw material powder is taken out from the ball mill and dried. Paraffin wax is added to the pulverized and dried raw material powder in order to improve moldability in the molding process.

パラフィンワックスが添加された原料粉末は、冷間静水圧成形法を用いて所定形状の圧縮成形体に成形される。この圧縮成形体は、水素雰囲気とされた加熱炉中で約500℃まで加熱され、脱脂処理される。脱脂処理が施された圧縮成形体は、真空雰囲気とされた加熱炉中で約900℃まで加熱され予備焼結される。   The raw material powder to which the paraffin wax is added is formed into a compression-molded body having a predetermined shape using a cold isostatic pressing method. This compression-molded body is heated to about 500 ° C. in a heating furnace having a hydrogen atmosphere, and degreased. The compression molded body that has been subjected to the degreasing treatment is heated to about 900 ° C. and pre-sintered in a heating furnace in a vacuum atmosphere.

この圧縮成形体を予備焼結して得られた予備焼結は、次に示す焼結工程を経て焼結され、焼結体としての超硬合金とされる。   Pre-sintering obtained by pre-sintering this compression-molded body is sintered through the following sintering process to obtain a cemented carbide as a sintered body.

本実施例5は、分散相を構成するTi化合物として(Ti,W)C粉末を用いているので、(Ti,W)Cを酸化する酸化処理が行われる。この酸化処理は、弱酸化雰囲気とされた加熱炉内で、予備焼結体を約1000℃となるまで加熱処理することによって行われる。この加熱処理工程において、酸化された(Ti,W)Cは、原料粉末に含まれるCにより還元、炭化されてTi複炭酸化物とされる。   In Example 5, since (Ti, W) C powder is used as the Ti compound constituting the dispersed phase, oxidation treatment for oxidizing (Ti, W) C is performed. This oxidation treatment is performed by heat-treating the pre-sintered body to about 1000 ° C. in a heating furnace having a weak oxidation atmosphere. In this heat treatment step, oxidized (Ti, W) C is reduced and carbonized by C contained in the raw material powder to form a Ti double carbonate oxide.

次に、Ti化合物を還元、炭化する処理に続いて、予備焼結体を窒化処理する。予備焼結体の窒化処理は、還元、炭化処理を行った加熱炉内に窒素ガスを導入して行う。このとき、加熱炉内の窒素圧は、約1kPaとされる。そして、加熱炉内を約1000℃以上として予備焼結体を加熱処理する。予備焼結体を窒素雰囲気中で約1000℃以上に加熱し、前記還元、炭化の工程で生成されたTi複炭酸化物を還元、窒化し、(Ti,W)(C,N)を生成する。 Next, following the process of reducing and carbonizing the Ti compound, the pre-sintered body is nitrided. Nitriding treatment of the pre-sintered body is performed by introducing nitrogen gas into a heating furnace subjected to reduction and carbonization treatment. At this time, the nitrogen pressure in the heating furnace is about 1 kPa. Then, the pre-sintered body is heat-treated with the inside of the heating furnace being about 1000 ° C. or higher. The pre-sintered body is heated to about 1000 ° C. or higher in a nitrogen atmosphere, and the Ti double carbonate produced in the reduction and carbonization steps is reduced and nitrided to produce (Ti, W) (C, N). .

次に、予備焼結体を、結合相を構成する結合金属が溶融して液相となる液相温度以上の1400℃まで加熱する。予備焼結体は、1400℃に加熱された状態で120分間保持されることにより、硬質相と結合相が焼結結合された焼結体である超硬合金とされる。   Next, the pre-sintered body is heated to 1400 ° C., which is equal to or higher than the liquid phase temperature at which the binder metal constituting the binder phase melts to become a liquid phase. The pre-sintered body is held for 120 minutes in a state of being heated to 1400 ° C., thereby forming a cemented carbide that is a sintered body in which the hard phase and the binder phase are sinter-bonded.

ここで作成された超硬合金を試験片とし、この試験片の切断面に前述の各実施例と同様の鏡面加工を施し、走査型電子顕微鏡を用いて組織観察を行った。観察した結果を図9、図10に示す。これら図9、図10に示すように、硬質相を構成するWC粒子1を結合した結合相2中に粒径を50〜300nmとする多数の微細粒子3が分散生成されている。   The cemented carbide prepared here was used as a test piece, and the cut surface of the test piece was subjected to mirror finishing similar to each of the above-described examples, and the structure was observed using a scanning electron microscope. The observation results are shown in FIGS. As shown in FIGS. 9 and 10, a large number of fine particles 3 having a particle diameter of 50 to 300 nm are dispersed and generated in the binder phase 2 in which the WC particles 1 constituting the hard phase are bonded.

本実施例5に係る超硬合金は、粒度を6.0μmとするWC粉末を用いて作成されているので、硬質相を構成するWC粒子1は、実施例3、4と同様に、実施例1、2に係る超硬合金のWC粒子1に比し大きな粒度を有する。   Since the cemented carbide according to the fifth embodiment is made using WC powder having a particle size of 6.0 μm, the WC particles 1 constituting the hard phase are the same as in the third and fourth embodiments. Compared to the WC particles 1 of the cemented carbide according to 1 and 2, it has a larger particle size.

そして、本実施例5に係る超硬合金は、結合相にCo、Ni、Crを用いているが、実施例3、4と同様に、結合相中に分散形成された分散相を構成する微細粒子3の一部が、図10に示すように、硬質相を構成するWC粒子1の表面に付着して微細凹凸4を形成し、WC粒子1の粒成長を抑制している。   The cemented carbide according to the fifth embodiment uses Co, Ni, and Cr as the binder phase, but, as in the third and fourth embodiments, the fine particles constituting the dispersed phase dispersed in the binder phase are used. As shown in FIG. 10, a part of the particles 3 adheres to the surface of the WC particles 1 constituting the hard phase to form fine irregularities 4 and suppress the grain growth of the WC particles 1.

したがって、作成される超硬合金の機械的な特性を考慮して結合相を構成する金属を適宜選択した場合であっても、焼結により硬質相を構成するWC粒子1の表面に付着した微細粒子3により微細凹凸4を形成しWC粒子の粒成長を抑制することができる。   Therefore, even if the metal constituting the binder phase is appropriately selected in consideration of the mechanical properties of the cemented carbide to be produced, the fine particles adhered to the surface of the WC particles 1 constituting the hard phase by sintering Fine irregularities 4 can be formed by the particles 3 to suppress grain growth of the WC particles.

本実施例5の結合相2中に生成された微粒子3は、エネルギー分散型X線分析装置で分析したところ、(Ti0.41,W0.59)(C0.78,N0.22)で示されるチタン系炭窒化物であることが確認された。 The fine particles 3 produced in the binder phase 2 of Example 5 were analyzed by an energy dispersive X-ray analyzer, and (Ti 0.41 , W 0.59 ) (C 0.78 , N 0.22). ) Was confirmed to be a titanium-based carbonitride.

1 WC粒子、2 結合相、3 微細粒子、4 微細凹凸



1 WC particles, 2 bonded phase, 3 fine particles, 4 fine irregularities



Claims (8)

炭化タングステン(WC)を主体とする硬質相と、Co、Ni及びFeからなる群より選択された少なくとも一種を主体とする結合相と、前記結合相中に分散生成された粒径を50〜300nmとする下記一般式(1)で示されるチタン系炭窒化物の微細粒子からなる分散相とを備え、
(Ti1−X,W)(C1−Y,N) ・・・(1)
(式中、Xは0.2〜0.6であり、Yは0.2〜0.6である。)
前記結合相中に分散生成された前記チタン系炭窒化物の微細粒子の少なくとも一部が前記硬質相を構成するWC粒子の表面に付着し、前記WC粒子の表面に微細凹凸が形成されていることを特徴とする超硬合金。
A hard phase mainly composed of tungsten carbide (WC), a binder phase mainly composed of at least one selected from the group consisting of Co, Ni and Fe, and a particle size dispersed and generated in the binder phase is 50 to 300 nm. And a dispersed phase composed of fine particles of titanium carbonitride represented by the following general formula (1):
(Ti 1-X , W X ) (C 1-Y , N Y ) (1)
(In the formula, X is 0.2 to 0.6, and Y is 0.2 to 0.6.)
At least a part of the fine particles of the titanium-based carbonitride dispersed and formed in the binder phase adheres to the surface of the WC particles constituting the hard phase, and fine irregularities are formed on the surface of the WC particles. Cemented carbide characterized by that.
前記炭窒化物を構成するWの一部がTa,Nb,Mo,Zr,Hf,Cr,Vからなる群より選択された少なくとも1種に置き換えられていることを特徴とする請求項1記載の超硬合金。   The part of W constituting the carbonitride is replaced with at least one selected from the group consisting of Ta, Nb, Mo, Zr, Hf, Cr, and V. Cemented carbide. 前記結合相を当該超硬合金の全重量に対し5〜30重量%の範囲で含有し、前記分散相を前記結合相に対し3〜50重量%含有していることを特徴とする請求項1又は2記載の超硬合金。   2. The binder phase is contained in a range of 5 to 30% by weight with respect to the total weight of the cemented carbide, and the dispersed phase is contained in an amount of 3 to 50% by weight based on the binder phase. Or the cemented carbide according to 2. 工具基体を請求項1〜3のいずれか1項記載の超硬合金により形成したことを特徴とする超硬工具。   A cemented carbide tool, wherein the tool base is formed of the cemented carbide according to any one of claims 1 to 3. 硬質相を構成する炭化タングステン(WC)を主体とする粉末と、結合相を構成するCo、Ni及びFeからなる群より選択された少なくとも一種を主体とする粉末と、分散相を構成する(Ti,W)C,(Ti,W)(C,N),TiC,TiN,Ti(C,N)から選ばれた少なくとも1種のTi化合物からなる粉末とを混合して作成した原料粉末を所定形状に圧縮成形して圧縮成形体を作成し、
前記圧縮成形体を真空雰囲気若しくは不活性雰囲気とされた加熱炉内で600〜900℃に加熱して予備焼結体を作成し、
次いで、前記予備焼結体を弱酸化雰囲気中で約1000℃に加熱して、前記原料粉末に混合されたTi化合物を酸化し、前記酸化されたTi化合物を前記原料粉末に含まれるCにより還元、炭化してTi炭酸化物若しくはTi複炭酸化物を生成し、
さらに次いで、前記予備焼結体を窒素雰囲気中で約1000℃以上に加熱して窒化処理し、前記Ti炭酸化物若しくはTi複炭酸化物を還元、窒化し、Ti(C,N)若しくはTi複炭窒化物を生成し、
さらに次いで、前記予備焼結体を窒素雰囲気中で前記結合相を構成する金属が溶融して液相となる液相温度以上の温度である1350〜1500℃にて60〜120分間加熱して焼結体を生成するとともに、
前記焼結体を生成する工程において、前記Ti(C,N)若しくはTi複炭窒化物に前記圧縮成形体中に含まれるWCを拡散させ、粒径を50〜300nmとする下記一般式(1)で示されるチタン系炭窒化物の微細粒子からなる分散相を前記結合相中に分散生成するとともに、前記チタン系炭窒化物の微細粒子の少なくとも一部を、前記硬質相を構成するWC粒子の表面に付着させ、前記WC粒子の表面に微細凹凸を形成したことを特徴とする超硬合金の製造方法。
(Ti1−X,W)(C1−Y,N) ・・・(1)
(式中、Xは0.2〜0.6であり、Yは0.2〜0.6である。)
A powder composed mainly of tungsten carbide (WC) constituting the hard phase, a powder mainly composed of at least one selected from the group consisting of Co, Ni and Fe constituting the binder phase, and constituting a dispersed phase (Ti , W) C, (Ti, W) (C, N), raw material powder prepared by mixing at least one Ti compound powder selected from TiC, TiN, and Ti (C, N) Create a compression molding by compression molding
The compression molded body is heated to 600 to 900 ° C. in a heating furnace having a vacuum atmosphere or an inert atmosphere to prepare a pre-sintered body,
Next, the pre-sintered body is heated to about 1000 ° C. in a weak oxidizing atmosphere to oxidize the Ti compound mixed in the raw material powder, and the oxidized Ti compound is reduced by C contained in the raw material powder. , Carbonized to produce Ti carbonate or Ti double carbonate,
Next, the pre-sintered body is heated to about 1000 ° C. or more in a nitrogen atmosphere and subjected to nitriding treatment, and the Ti carbonate or Ti double carbonate is reduced and nitrided to obtain Ti (C, N) or Ti double coal. Produce nitride,
Next, the pre-sintered body is heated in a nitrogen atmosphere at 1350 to 1500 ° C., which is equal to or higher than the liquid phase temperature at which the metal constituting the binder phase melts and becomes a liquid phase, and is sintered for 60 to 120 minutes. As well as generating a ligation,
In the step of producing the sintered body, the WC contained in the compression-molded body is diffused into the Ti (C, N) or Ti double carbonitride so that the particle size is 50 to 300 nm. WC particles constituting the hard phase with at least a part of the fine particles of the titanium-based carbonitride being dispersedly formed in the binder phase. A method for producing a cemented carbide characterized in that fine irregularities are formed on the surface of the WC particles.
(Ti 1-X , W X ) (C 1-Y , N Y ) (1)
(In the formula, X is 0.2 to 0.6, and Y is 0.2 to 0.6.)
前記Ti化合物がTiO であるとき、前記原料粉末に含有された前記Ti化合物を直ちに前記原料粉末に含有されたCによりを還元し炭化してTi炭酸化物を生成す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。 When the Ti compound is TiO 2 , the Ti compound contained in the raw material powder is immediately reduced by C contained in the raw material powder and carbonized to produce Ti carbonate. 5. A method for producing a cemented carbide according to 5. 前記結合相中に分散生成される前記式(1)で示されるチタン系炭窒化物は、前記Ti化合物を還元し炭化して生成された前記Ti炭酸化物若しくはTi複炭酸化物に窒化処理を施して生成されたTi(C,N)にWCを拡散させて生成されたことを特徴とする請求項5記載の超硬合金の製造方法。   The titanium-based carbonitride represented by the formula (1) dispersedly produced in the binder phase is obtained by nitriding the Ti carbonate or Ti double carbonate produced by reducing and carbonizing the Ti compound. 6. The method for producing a cemented carbide according to claim 5, wherein WC is produced by diffusing WC into Ti (C, N) produced by the above process. 前記分散相を構成するTi化合物は、前記結合相に対しTiC換算で2〜20重量%の範囲で添加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。   The method for producing a cemented carbide according to claim 5, wherein the Ti compound constituting the dispersed phase is added in a range of 2 to 20% by weight in terms of TiC with respect to the binder phase.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114786843A (en) * 2020-01-14 2022-07-22 日本特殊合金株式会社 Ultrafine cemented carbide, and cutting tool or wear-resistant tool using same
CN117051300A (en) * 2023-08-17 2023-11-14 岭南师范学院 Nitriding WC-Co-TiC-TiN hard alloy and preparation method and application thereof
JP7541423B1 (en) * 2023-10-20 2024-08-28 冨士ダイス株式会社 Cemented carbide and its processing method, dies and tools
CN120119138A (en) * 2025-05-14 2025-06-10 安徽和丰硬质合金有限公司 In-situ generated Ti3SiC2 reinforced YT15 cemented carbide and preparation method thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58199778A (en) * 1982-05-14 1983-11-21 富士ダイス株式会社 Manufacture of high abrasion resistance and tenacity hard sintering material
JPH1136022A (en) * 1997-07-16 1999-02-09 Toshiba Tungaloy Co Ltd Production of cemented carbide containing plate crystal wc
JP2004315903A (en) * 2003-04-16 2004-11-11 Sumitomo Electric Ind Ltd Fine-grain cemented carbide
JP2008075160A (en) * 2006-09-25 2008-04-03 Hitachi Tool Engineering Ltd Die member for forming glass optical element
WO2012153858A1 (en) * 2011-05-12 2012-11-15 株式会社タンガロイ Superhard alloy and coated superhard alloy

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58199778A (en) * 1982-05-14 1983-11-21 富士ダイス株式会社 Manufacture of high abrasion resistance and tenacity hard sintering material
JPH1136022A (en) * 1997-07-16 1999-02-09 Toshiba Tungaloy Co Ltd Production of cemented carbide containing plate crystal wc
JP2004315903A (en) * 2003-04-16 2004-11-11 Sumitomo Electric Ind Ltd Fine-grain cemented carbide
JP2008075160A (en) * 2006-09-25 2008-04-03 Hitachi Tool Engineering Ltd Die member for forming glass optical element
WO2012153858A1 (en) * 2011-05-12 2012-11-15 株式会社タンガロイ Superhard alloy and coated superhard alloy

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114786843A (en) * 2020-01-14 2022-07-22 日本特殊合金株式会社 Ultrafine cemented carbide, and cutting tool or wear-resistant tool using same
EP4091739A4 (en) * 2020-01-14 2024-01-24 Nippon Tokushu Goukin Co., Ltd. Ultrafine cemented carbide, and shearing tool, cutting tool, or abrasion-resistant tool using ultrafine cemented carbide
CN117051300A (en) * 2023-08-17 2023-11-14 岭南师范学院 Nitriding WC-Co-TiC-TiN hard alloy and preparation method and application thereof
JP7541423B1 (en) * 2023-10-20 2024-08-28 冨士ダイス株式会社 Cemented carbide and its processing method, dies and tools
WO2025083895A1 (en) * 2023-10-20 2025-04-24 冨士ダイス株式会社 Superhard alloy and method for processing same, die, and tool
CN120119138A (en) * 2025-05-14 2025-06-10 安徽和丰硬质合金有限公司 In-situ generated Ti3SiC2 reinforced YT15 cemented carbide and preparation method thereof

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