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JPH11193425A - 超硬合金チップ用粉末の再生方法および超硬合金チップの再生方法 - Google Patents

超硬合金チップ用粉末の再生方法および超硬合金チップの再生方法

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Publication number
JPH11193425A
JPH11193425A JP36957197A JP36957197A JPH11193425A JP H11193425 A JPH11193425 A JP H11193425A JP 36957197 A JP36957197 A JP 36957197A JP 36957197 A JP36957197 A JP 36957197A JP H11193425 A JPH11193425 A JP H11193425A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tungsten
powder
cemented carbide
heat
regenerating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP36957197A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaki Kobayashi
正樹 小林
Nobuo Hojo
伸夫 北条
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tungaloy Corp
Original Assignee
Toshiba Tungaloy Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Tungaloy Co Ltd filed Critical Toshiba Tungaloy Co Ltd
Priority to JP36957197A priority Critical patent/JPH11193425A/ja
Publication of JPH11193425A publication Critical patent/JPH11193425A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来から提案されてきた超硬合金の再生方法
は、全般的に工程コストが高くなること、ＪＩＳ規格に
規定されているような一級品の超硬合金チップに再生す
るのが困難であること、個別にはＷＣの粒度分布，不純
物，廃液処理などの課題がある。 【解決手段】 炭化タングステンを主成分とする硬質相
とコバルトおよび／またはニッケルを主成分とする結合
相とからなる超硬合金チップを粗粉砕して粗粉砕物とす
る第一工程と、該粗粉砕物にタングステン粉末を添加混
合してタングステン含有混合物とする第二工程と、該タ
ングステン含有混合物を真空中で加熱処理して、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と
を含む鉄族元素含有複合炭化物を含有させた加熱処理物
質とする第三工程とを含む超硬合金チップ用粉末の再生
方法、ならびにこの再生粉末を用いて作製する超硬合金
チップの再生方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、使用済みまたは焼
結後の製造工程から発生する不良品などの超硬合金チッ
プから良品の超硬合金チップを再生することが簡易であ
ること、得られる再生粉末が均一微細粉末であること、
かつ不純物の混入が少ない超硬合金チップ用粉末の再生
方法、ならびにこの方法により得られた再生粉末を用い
て作製した超硬合金チップはＪＩＳ規格に規定されてい
る一級品相当の品質を有し、孔などの欠陥が少なく、高
硬度，高強度および高靭性の再生超硬合金チップとなる
超硬合金チップの再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】超硬合金の主な出発原料であるＷやＣｏ
は、高価であることから、使用済みの超硬合金チップや
製造工程から発生する不良品の超硬合金チップを、良品
の超硬合金として再使用するための再生方法が従来から
検討および提案されており、その一部の方法は実用され
ている。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。
また、これらの他に板状ＷＣ結晶を含有した超硬合金の
再生方法として、特開平２−２７４８２７号公報および
特開平８−１４３９８７号公報がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来から提案されてき
た超硬合金の再生方法は、全般的に工程コストが高くな
ること、ＪＩＳ規格に規定されているような一級品の超
硬合金チップに再生するのが困難であること、個別には
ＷＣの粒度分布，不純物，廃液処理などの問題がある。
【０００４】また、板状ＷＣ結晶を含有した超硬合金と
して再生しようとする方法のうち、特開平２−２７４８
２７号公報には、焼結済みの超硬合金チップを酸化し、
還元し、次いで炭化して板状ＷＣ結晶を多く含有した超
硬合金組成粉末、ならびにこの粉末を成形後減圧ガス，
大気圧ガス，加圧ガスの雰囲気中で焼結する方法、また
はプレス加圧焼結であるホットプレス焼結により超硬合
金チップを製作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て
板状ＷＣ結晶を形成させ、異方性結晶ＷＣを含有した超
硬合金として再生するものであるが、再生工程が複雑で
高価になること、ＷＣの粒度調整が困難であること、結
晶構造および形態の調整も困難であるという問題があ
る。
【０００５】さらに、本発明者らによる特開平８−１４
３９８７号公報には、超硬合金チップまたは超硬合金組
成物を酸化雰囲気中、加熱処理して脱炭することによ
り、あるいはタングステン，コバルトの金属または酸化
物を添加・混合して不活性ガス中で加熱処理することに
より、コバルトとタングステンと炭素からなる鉄族元素
含有複合炭化物を２０重量％以上含有させた後、粉砕お
よびカーボン添加して得た混合物を成形，焼結して、板
状ＷＣ結晶を多量に含有した超硬合金チップとして再生
する方法が記載されている。
【０００６】しかし、同公報に記載されている方法のう
ち、超硬合金チップを酸化雰囲気中で加熱処理した場合
には、鉄族元素含有複合炭化物が表面に部分的に形成さ
れるもののその生成量に満足できなく、酸素が残留する
場合も起こり得るという問題がある。
【０００７】また、同公報に記載の方法のうち、タング
ステン，コバルトの金属または酸化物を添加・混合して
不活性ガス中で加熱処理した場合には、酸化雰囲気で加
熱処理した場合よりは高収率で鉄族元素含有複合炭化物
粉末を得ることができるが、上述と同様のことから満足
するに至っていないという問題がある。
【０００８】本発明は、上記のようなコスト問題と従来
法の技術問題を解決した再生方法で、具体的には、使用
済みまたは不良品の超硬合金チップを粗粉砕し、タング
ステン粉末を添加・混合後、非酸化性および非浸炭性の
雰囲気中で加熱処理することによりＪＩＳ規格に規定さ
れているような一級品の超硬合金チップを得ることが可
能な超硬合金チップ用粉末の再生方法およびこの再生粉
末を用いて作製する超硬合金チップの再生方法の提供を
目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、使用済み
または不良品の超硬合金チップを再生する方法につい
て、長年に亘って検討していたところ、超硬合金の結合
相成分を減少させる処理を行えば微粉砕が容易となるこ
と、結合相成分を脆弱な化合物に変換して結合相を減少
させると粉砕が容易になること、そのためには超硬合金
チップを粗粉砕し、タングステンを添加し、真空中で加
熱処理すると、粗粉砕物の粒子の芯部に存在する結合相
を表面部に移動することが容易になること、芯部は結合
相が減少して脆弱となると共に、粒子の表面部に移動し
た結合相をタングステンと反応させて結合相とタングス
テンを含有する複合炭化物の脆弱な化合物に変換するこ
とにより、容易に微粉砕されるという第１の知見と、こ
うして得た微粉砕の再生粉末は、不純物が混在され難
く、ＪＩＳ規格に規定されている一級品の超硬合金を得
ることが可能であるという第２の知見とを得ることによ
り、本発明を完成するに至ったものである。
【００１０】本発明の超硬合金チップ用粉末の再生方法
は、炭化タングステンを主成分とする硬質相とコバルト
および／またはニッケルを主成分とする結合相とからな
る超硬合金チップを粗粉砕して粗粉砕物とする第一工程
と、該粗粉砕物にタングステン粉末を添加混合してタン
グステン含有混合物とする第二工程と、該タングステン
含有混合物を非酸化性であり、かつ非浸炭性である雰囲
気中で加熱処理して、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とを含む鉄族元素含有複合炭
化物を含有させた加熱処理物質とする第三工程と、該加
熱処理物質を粉砕して中間粉砕物とする第四工程と、該
第三工程と該第四工程との各工程を少なくとも２回繰り
返して処理することを含む方法である。
【００１１】また、本発明の超硬合金チップ用粉末の再
生方法は、炭化タングステンを主成分とする硬質相とコ
バルトおよび／またはニッケルを主成分とする結合相と
からなる超硬合金チップを粗粉砕して粗粉砕物とする第
一工程と、該粗粉砕物にタングステン粉末を添加混合し
てタングステン含有混合物とする第二工程と、該タング
ステン含有混合物を真空中で加熱処理して、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とを含
む鉄族元素含有複合炭化物を含有させた加熱処理物質と
する第三工程とを含む方法である。
【００１２】さらに、本発明の超硬合金チップの再生方
法は、上述のようにして得られた再生粉末に、カーボ
ン，グラファイト，炭素前駆体の中の少なくとも１種か
らなる炭素源を含む添加物を添加，混合，粉砕して微粉
砕粉末とすること、または炭素源の他に、周期律表の４
ａ，５ａ，６ａ族元素の炭化物，炭窒化物，炭酸化物お
よびこれらの相互固溶体、ならびにコバルト，ニッケ
ル，クロム，タングステンの中から選ばれた少なくとも
１種の成分調整物質を含む添加物を添加，混合，粉砕し
て微粉砕粉末とする第四工程と、該微粉砕粉末を加圧成
形した後、非酸化性雰囲気中で１２００〜１６００℃に
加熱焼結して再生超硬合金チップとする第五工程とを含
む方法である。
【００１３】
【発明の実施の態様】本発明の再生方法において用いる
超硬合金チップは、具体的には、例えばＷＣ−Ｃｏ系，
ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系，ＷＣ−Ｃｒ−Ｎｉ系の
超硬合金で、使用済みの切削用チップ，ドリル，エンド
ミル，耐摩耗用チップ，機械部品用チップ、土木鉱山用
チップおよび焼結後に不良となったこれらの従来からの
組成成分からなる超硬合金チップの全てを挙げることが
できる。
【００１４】本発明の再生方法における第一工程中の粗
粉砕物は、その最大粉砕物の最大長さが３ｍｍ以下にす
ることが、後工程の微粉砕粉末とするために好ましく、
３．０ｍｍを超えて大きくなると、加熱処理による粗粉
砕物の内部の結合相を表面部へ移動させ得る効果が弱く
なり、後工程における微粉砕が困難となる。この粗粉砕
物にするための方法は、限定されなく、機械的な粉砕お
よび／または物理的な粉砕を行うことが可能であり、機
械的な粉砕として、具体的には、ジョークラッシャー，
スタンブミル，ロールクラッシャー，コーンクラッシャ
ーなどの粉砕機を用いる方法を挙げることができる。
【００１５】この第一工程で得た粗粉砕物に添加混合さ
れる第二工程におけるタングステンは、金属タングステ
ンが好ましく、その添加量は、未反応のタングステンの
残留を抑制し、超硬合金の再生方法のときに使用する成
分調整物質を少なくするためには、粗粉砕物に対するタ
ングステン粉末の混合比率が１２０重量％以下であるこ
とが好ましく、鉄族元素含有複合炭化物の生成量を高め
ること、および粗粉砕物の内部の結合相を移動容易とす
ることから、特に１０〜１２０重量％の範囲が好ましい
ことである。また、この添加混合されるタングステンの
粒度は、市販されている０．５〜１０μｍ程度のもので
十分である。この第二工程において使用される混合機
は、具体的には、Ｖブレンダー，ロッキングミキサー，
ヘンシェルミキサーなどを挙げることができる。
【００１６】第二工程により得たタングステン含有混合
物を加熱処理する第三工程における加熱処理時の雰囲気
は、具体的には、不活性ガス，水素ガス，窒素ガスまた
はこれらの混合ガス，もしくは真空中を代表例として挙
げることができる。これらのうち、真空中で加熱処理す
ると、加熱処理物質中には後述する有芯構造の粒子を多
く含有すること、有芯構造の表面部を増加させる傾向が
あることから、微粉砕粉末とするのが容易となり好まし
く、特に１００Ｐａ以下の真空中で加熱処理すると、酸
化と浸炭を防止し、加熱処理物質中の有芯構造粒子に対
し、鉄族元素含有複合炭化物の生成反応と粗粉砕物中の
結合相を内部から表面部への移動促進となることから好
ましく、特に１０Ｐａ以下の真空が好ましいことであ
る。
【００１７】この第三工程における加熱処理時の温度
は、鉄族元素含有複合炭化物が生成され得る温度であれ
ばよく、具体的には、タングステンと粗粉砕物中の結合
相との反応が有る程度の速度で生ずる温度であること、
粗粉砕物中の結合相が飛散して炉を汚染するなどの装置
に負担が掛からないこと、粗粉砕物相互の固着・焼結が
発生しないこと、粗粉砕物中の硬質相の粗粒化を防止す
る温度であることから、１１００〜１７００℃が好まし
い温度である。この加熱処理時の温度は、超硬合金チッ
プのＷＣ粒度，粗粉砕粉の粒度や添加タングステン量に
もよるが、１３００〜１５５０℃の範囲が特に好まし
い。
【００１８】この第三工程において形成される加熱処理
物質は、鉄族元素含有複合炭化物と、前工程で添加した
タングステンおよび／または処理前の超硬合金チップに
含有している物質からなるものである。この加熱処理物
質は、特に５〜３０重量％の鉄族元素含有複合炭化物
と、残りが周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族元素の炭化
物，炭窒化物，炭酸化物およびこれらの相互固溶体、な
らびにコバルト，ニッケル，タングステンの中の少なく
とも１種を含有している場合が好ましいことである。
【００１９】この加熱処理物質中に含有している鉄族元
素含有複合炭化物は、具体的には、Ｃｏ3Ｗ9Ｃ4，Ｃｏ2
Ｗ4Ｃ，Ｃｏ3Ｗ3Ｃ，Ｃｏ6Ｗ6Ｃ，Ｎｉ2Ｗ4Ｃおよびこ
れらの相互固溶体の中の少なくとも１種からなるもので
ある。従来の組成成分の超硬合金チップを最適な加熱温
度で処理すると、Ｍ6Ｃで示されるＣｏ3Ｗ3Ｃが主に形
成される。
【００２０】この加熱処理物質は、芯部とこの芯部の周
辺を構成する表面部とからなる有芯構造粉末を含有し、
芯部が硬質相と結合相との含有した組織であり、表面部
が鉄族元素含有複合炭化物の組織からなるものである。
このときの有芯構造粉末は、芯部の結合相を表面部へ移
動させたことから、芯部全体に対する芯部の結合相含有
量が３．０重量％以下になることが好ましく、特に０．
５重量％以下が好ましいことである。
【００２１】この加熱処理物質を使用して再度超硬合金
チップを作製する場合は、加熱処理物質にカーボン，グ
ラファイト，炭素前駆体の中の少なくとも１種からなる
炭素源を含む添加物を添加，混合，粉砕して微粉砕粉末
とすることが重要である。このときの炭素前駆体は、具
体的には、樹脂などの有機物質，特に後工程である加熱
焼結時の保持温度よりも低温で炭素に変換し、かつ超硬
合金チップの形成に有害となる物質を生成させないよう
な有機物質からなるものである。
【００２２】上述してきた加熱処理物質を使用して超硬
合金チップを再生する場合に、加熱処理物質に炭素源の
みを添加すると、従来の使用済みまたは不良品の超硬合
金チップの中の各種の組成成分と同等にすることがほと
んど不可能である。再生超硬合金チップとする場合に組
成成分の調整が重要になる。そこで、必要な組成成分に
調整する場合、具体的には、ＪＩＳ規格に規定されてい
る主としてＰ系列，Ｍ系列の切削材種用超硬合金を作製
するには、加熱処理物質に炭素源と、他に周期律表の４
ａ，５ａ，６ａ族元素の炭化物，炭窒化物，炭酸化物お
よびこれらの相互固溶体、ならびにコバルト，ニッケ
ル，クロム，タングステンの中から選ばれた少なくとも
１種の成分調整物質とを含有させることが好ましいこと
である。この成分調整物質は、具体的には、ＷＣ，Ｔｉ
Ｃ，ＴｉＮ，ＴａＣ，Ｔｉ（ＣＮ），（Ｗ，Ｔｉ）Ｃ，
（Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ）Ｃ，ＮｂＣ，Ｃｒ3Ｃ2，Ｎｉ，Ｃ
ｏ，Ｖ，Ｃｒ，Ｗの中の少なくとも１種の粉末を挙げる
ことができる。
【００２３】加熱処理物質に炭素源の添加物を添加．混
合、または加熱処理物質に炭素源と成分調整物質との添
加物を添加．混合して微粉砕粉末とする第四工程で使用
する粉砕機は、具体的には、超硬合金製ボールによる湿
式でのボールミルやアトライターを挙げることができ
る。このときに得られる微粉砕粉末は、加熱処理物質と
添加物が数μ程度に粉砕されていること、および均一に
混合されていることが好ましいことである。このときに
添加される炭素源は、後工程である加熱焼結時に鉄族元
素含有複合炭化物と相互反応し、ＷＣとＣｏ，Ｎｉを生
成する。このときの炭素源の添加量は、第二工程で添加
したタングステンがＷＣとなる量に酸素増加による脱炭
分を加算した程度が最適である。
【００２４】本発明の超硬合金チップの再生方法は、上
述の第一工程〜第四工程と、さらに上述の微粉砕粉末
を、従来から行われている加圧成形および加熱焼結して
各種の組成成分からなる再生超硬合金チップとする第五
工程を含むことにより完成することができる。この再生
超硬合金チップの平均粒径が１．０μｍ以下の炭化タン
グステンでなるように作製する場合には、上述の第三工
程における加熱処理温度を１４００℃以下とすると、加
熱処理による粒子成長が抑制されて、微細粒子の超硬合
金チップとして再生できるので好ましいことである。
【００２５】また、超硬合金チップが平均粒径３．０μ
ｍ以上の炭化タングステンでなるように作製する場合に
は、上述の第三工程における加熱処理温度を１５００℃
以上とすると、添加したタングステンと結合相成分との
反応が活発となり、粗粉砕物の内部から表面部への結合
相の移動速度が高まって、より微粉砕が容易となると共
に第五工程における加熱焼結において板状結晶の粗粒炭
化タングステンが多量に形成されることから好ましいこ
とである。
【００２６】
【作用】本発明の超硬合金チップ用粉末の再生方法は、
第一工程における粗粉砕により表面積が大きくなり、反
応性を高める作用をし、第二工程における粗粉砕物に添
加したタングステンが加熱処理により粗粉砕物の表面で
結合相成分とタングステンと炭素からなる鉄族元素含有
複合炭化物を形成する作用をし、第二工程における加熱
処理時の真空雰囲気が鉄族元素含有複合炭化物を有する
有芯構造粒子の形成を促進する作用をし、有芯構造粒子
の表面部に形成される鉄族元素含有複合炭化物が芯部か
ら表面部へ結合相成分を移動させる作用をし、結合相成
分が減少した有芯構造粒子の芯部と表面部に形成された
鉄族元素含有複合炭化物が微粉砕を容易にする作用をし
ているものである。また、本発明の超硬合金チップの再
生方法は、第四工程における炭素源を含む添加物と鉄族
元素含有複合炭化物との微粉砕粉末が第五工程における
加熱焼結により、板状晶の炭化タングステンの析出を容
易にする作用をしているものである。
【００２７】
【実施試験１】市販後に回収された使用済みのコーティ
ング超硬合金チップ（切削用刃先交換型チップ）をジョ
ークラッシャーとロールクラッシャーで粉砕しながら、
ＪＩＳ規格に規定されている５，９．２，１６，３２，
１００，３２５および１，０００メッシュの各フルイを
それぞれ通過させることにより、最大粒径がフルイの目
開き寸法に相当する各種粒度の粗粉砕物を得た。これら
の粒度別の粗粉砕物を１ｋｇに対し、平均粒径が１．５
μｍのＷ粉末を所定量添加し、小型Ｖブレンダーを用い
て１時間混合した。次に、これらの混合粉末をアルミナ
製ルツボに詰めて蓋をし、真空炉に挿入して雰囲気圧力
１０Ｐａの真空中でそれぞれの所定温度に１時間保持し
た後、冷却した。真空炉から取出したそれぞれの加熱処
理物質から１０ｇの検査用サンプルを抜き取った後、残
りをステンレス製の６インチポットに１５φｍｍで１０
ｋｇの超硬合金製ボールと共に挿入して１２時間粉砕
し、表１に示した本発明の粉末再生方法による試料番号
１〜８（以下、「本発明法１〜８」と記す）の微粉砕加
熱処理物質粉末を得た。また、本発明法１〜８と粗粉
砕，加熱処理条件が異なる比較の粉末再生方法として試
料番号１〜４（以下、「比較法１〜４」と記す）の再生
粉末を得て、表１に併記した。
【００２８】次に、本発明法１〜８および比較法１〜４
のそれぞれについて、検査用サンプルを樹脂と共に乳鉢
で解砕・混合した後、加熱・加圧して観察・分析用試料
を作製した。これを研磨した後、加熱処理物質の粒子表
面に形成された鉄族元素含有複合炭化物層の平均厚み
を、光学顕微鏡により観察し、加熱処理物質の粒子内部
の結合相量（Ｃｏ）を、Ｘ線マイクロアナライザーによ
り測定し、この結果を表２に示した。表２から、比較法
１〜４に対比して本発明法１〜８は、表面部の厚みが増
加し、かつ芯部の結合相量が減少していることから明ら
かに脆性化されており、再生超硬合金チップを作製する
ことが可能な微細粉末となっていることが確認された。
【００２９】また、ボールミル後の加熱処理物質のう
ち、フルイ試験で全量通過した本発明法２〜８について
は、Ｘ線回折の内部添加法による複合炭化物（Ｍ6Ｃ）
と残留Ｗの定量分析を行った後、蛍光Ｘ線分析と炭素
量，窒素量分析装置により含有元素を定量することによ
り、組成成分を算出し、この結果を表３に示した。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【表２】
【００３２】
【表３】
【００３３】
【実施試験２】実施試験１において得た比較法１〜４の
加熱処理物質を用いて、比較法１から表４に示す２回目
の加熱処理および実施試験１と同様のボールミル粉砕を
行って本発明法９とし、同様に、比較法１から本発明法
１０を、比較法２から本発明法１１を、比較法３から本
発明法１２を、比較法４から本発明法１３を作製した。
このときのそれぞれの加熱処理条件は、表４に示した通
りである。こうして得た本発明法９〜１３について、実
施試験１と同様にフルイ処理を行って、その結果を表４
に併記した。
【００３４】
【表４】
【００３５】
【実施試験３】市販後に回収されたＪＩＳ Ｈ５５０１
に規定されている切削用で使用済みのＧ級チップ（中粒
ＷＣ−Ｃｏ系），Ｓ級チップ（中粒ＷＣ−ＴｉＣ−Ｔａ
Ｃ−Ｃｏ系）、および製造工程で不良となったＷＣ平均
粒子径が０．５μｍのドリル（微粒ＷＣ−Ｃｏ系），Ｗ
Ｃ平均粒子径が４．５μｍの土木鉱山用工具チップ（粗
粒ＷＣ−Ｃｏ系）について、実施試験１と同様な方法で
粗粉砕し、３２メッシュフルイを通過したそれぞれの粉
砕粉を得た。そして、実施試験１と同様な方法でＷ混
合、加熱処理、ボールミル、篩試験を行って本発明の方
法による試料番号１４〜１７（以下、「本発明法１４〜
１７」と記す）の処理粉末を得た。こうして得た本発明
法１４〜１７について、具体的な作製条件と１００＃フ
ルイの通過結果を表５に示し、これらの組成成分につい
て、実施試験１と同様に調査して得た結果を表６に示し
た。
【００３６】比較として、上述の本発明法１４〜１７と
同様にＧ級チップとＳ級チップ、およびこれらの粉砕粉
末（３２メッシュ通過粉）とＷ粉末との混合粉末を雰囲
気炉に挿入し、表５に示した雰囲気と温度で１時間の加
熱処理を行った後、取出して実施試験１と同様な粉砕を
行って比較の方法による試料番号５〜９（以下、「比較
法５〜９」と記す）による処理粉末を得て、１００＃フ
ルイでの通過結果を表５に併記した。
【００３７】表５から加熱処理の雰囲気が異なる比較の
方法では、複合炭化物が形成されるものの、粒子内部の
結合相量減少が少ないために、微粉砕が困難となってい
る。粉砕と篩別を行えば、通過粉末となる再生粉末中に
複合炭化物は多く含まれるものの、収率が低いために、
フルイ上に未反応粒子が残存していることが明らかにな
った。
【００３８】
【表５】
【００３９】
【表６】
【００４０】
【実施例４】実施試験３において得た比較法５〜９の加
熱処理物質を用いて、比較法７から表７に示す２回目の
加熱処理および実施試験１と同様のボールミル粉砕を行
って本発明法１８とし、同様に、比較法８から本発明法
１９を、比較法９から本発明法２０を、比較法５から比
較法１０を、比較法６から比較法１１を作製した。この
ときのそれぞれの加熱処理条件は、表７に示した通りで
ある。こうして得た本発明法１８〜２０および比較法１
０，１１について、実施試験１と同様にフルイ処理を行
って、その結果を表７に併記した。
【００４１】
【表７】
【００４２】
【実施試験５】実施試験１および３で得た１００＃フル
イを通過した本発明法４，１４，１５，１６，１７の各
処理粉末（表中、各々「Ｒ」，「Ｓ」，「Ｔ」，「Ｕ」
と記す）、および市販されている平均粒子径が０．５μ
ｍのＷＣ（表中には「ＷＣ／Ｆ」と記す）、１．５μｍ
のＷＣ（表中には「ＷＣ／Ｓ」と記す）、３．０μｍの
ＷＣ（表中には「ＷＣ／Ｍ」と記す）、４．５μｍのＷ
Ｃ（表中には「ＷＣ／Ｌ」と記す）、１〜２μｍの（Ｗ
Ｔｉ）Ｃの複合炭化物（ＷＣ／ＴｉＣ＝７０／３０），
ＴｉＮ，ＴａＣ，ＮｂＣ，Ｃｒ3Ｃ2，Ｃｏ、０．０３μ
ｍのカーボンブラック（表中では「ｇｒ」と記す）の各
粉末を用いて、表８に示す配合組成割合で各２００ｇを
秤量し、ステンレス製の４インチポットにアセトン溶媒
の１００ｃｃと超硬合金製６φｍｍボールの２ｋｇと共
に挿入し、４８時間混合粉砕後、乾燥しながら外掛けで
１．５重量％のパラフィンワックスを添加して、本発明
の再生方法による超硬合金チップの再生粉末２１〜２６
（以下、「本発明法２１〜２６」と記す）と比較用粉末
１２〜１７（以下、「比較法１２〜１７」と記す）を得
た。
【００４３】これらの粉末を金型に充填し、２ｔｏｎ／
ｃｍ2の圧力でもって約５．５×９．５×２９ｍｍの圧
粉成形体を作製し、カーボンブラックの粉末を塗布した
炭素板上に設置して雰囲気圧力１０Ｐａの真空中で加熱
し、４００℃の１時間保持でパラフィンワックスを飛散
させた後、表８に併記した温度でもって１時間保持した
後、冷却して本発明方法による再生超硬合金チップとし
て、表９に示した本発明法２１〜２６と比較用超硬合金
チップとして、表９に示した比較法１２〜１７をそれぞ
れ得た。
【００４４】こうして得られたそれぞれの超硬合金試片
を＃２３０のダイヤモンド砥石で湿式研削加工して４．
０×８．０×２５．０ｍｍの形状に作製した。同試片の
１面を０．３μｍのダイヤモンドペーストでラップ加工
した後、蛍光Ｘ線と炭素量，窒素の各分析装置により得
られた分析値からる組成成分を算出し、その結果を表９
に示した。
【００４５】また、走査型電子顕微鏡にて組織写真を撮
り、画像処理装置を用いてＷＣの平均粒子径およびＷ
Ｃ，（ＷＴｉＴａ）Ｃ相，結合相の体積割合を求めて、
これらの結果を表１０に示した。次いで、同試片にてビ
ッカース圧子を用いた荷重：１９６Ｎでの硬さおよび破
壊靱性値Ｋ1c（ＩＭ法）を測定し、これらの結果を表１
０に併記した。さらに、湿式研削加工で４．０×８．０
×２５．０ｍｍの形状にした残りの試験片について、Ｊ
ＩＳ法による抗折力を測定し、その結果を表１０に併記
した。表１０から、本発明法によって得られる再生超硬
合金チップは、新規配合によって得られる比較超硬合金
チップと比べ、強度は同等で、硬さと靱性がやや高い傾
向を示した。
【００４６】
【表８】
【００４７】
【表９】
【００４８】
【表１０】
【００４９】
【発明の効果】本発明の超硬合金チップ用粉末の再生方
法は、従来の代表的な超硬合金チップ用粉末の再生方法
である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
後の湿式精練法などに対比して、簡易な設備により再生
が可能であること、短時間により再生可能であること、
再生工程からの不純物の混入が少ないこと、再生される
粉末が容易に微粉末となり、後工程である再生超硬合金
チップにする場合に実用しやすいという効果がある。ま
た、本発明者らが提案した従来の超硬合金チップ用粉末
の再生方法に対比して、本発明の超硬合金チップ用粉末
の再生方法は、粗粉砕されることにより表面が活性化さ
れること、活性化された表面にタングステンが接触し、
反応することにより脆性な表面部と、結合相の移動減少
した芯部とからなる有芯構造の粒子が生成されて、より
微粉砕されやすくなっているという効果がある。
【００５０】また、本発明の超硬合金チップの再生方法
は、不純物の混入が非常に少ない再生粉末を使用するこ
とから、最大の欠陥となる巣孔が非常に少なく、強度お
よび靭性が優れること、得られる超硬合金チップに含有
している炭化タングステンが板状晶の炭化タングステン
を多量に含有する傾向を示し、その結果、再生粉末でな
く市販の原料粉末から作製した同一組成成分の超硬合金
チップと対比して、強度が同等であるが、硬さおよび靭
性が向上するという効果を有し、ＪＩＳ規格に規定され
ている高品質の超硬合金チップが得られるという優れた
効果がある。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 炭化タングステンを主成分とする硬質相
    とコバルトおよび／またはニッケルを主成分とする結合
    相とからなる超硬合金チップを粗粉砕して粗粉砕物とす
    る第一工程と、該粗粉砕物にタングステン粉末を添加混
    合してタングステン含有混合物とする第二工程と、該タ
    ングステン含有混合物を非酸化性であり、かつ非浸炭性
    である雰囲気中で加熱処理して、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とを含む鉄族元素
    含有複合炭化物を含有させた加熱処理物質とする第三工
    程と、該加熱処理物質を粉砕して中間粉砕物とする第四
    工程と、該第三工程と該第四工程との各工程を少なくと
    も２回繰り返して処理することを含む超硬合金チップ用
    粉末の再生方法。
  2. 【請求項２】 炭化タングステンを主成分とする硬質相
    とコバルトおよび／またはニッケルを主成分とする結合
    相とからなる超硬合金チップを粗粉砕して粗粉砕物とす
    る第一工程と、該粗粉砕物にタングステン粉末を添加混
    合してタングステン含有混合物とする第二工程と、該タ
    ングステン含有混合物を真空中で加熱処理して、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と
    を含む鉄族元素含有複合炭化物を含有させた加熱処理物
    質とする第三工程とを含む超硬合金チップ用粉末の再生
    方法。
  3. 【請求項３】 第一工程における粗粉砕物は、最大粉砕
    物の一片の最大長さが３ｍｍ以下である請求項１または
    ２に記載の超硬合金チップ用粉末の再生方法。
  4. 【請求項４】 第二工程における粗粉砕物に対するタン
    グステン粉末の混合比率は、１０〜１２０重量％である
    請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の超硬合金チ
    ップ用粉末の再生方法。
  5. 【請求項５】 第三工程における加熱処理は、１００Ｐ
    ａ以下の真空である請求項１〜４のうちのいずれか１項
    に記載の超硬合金チップ用粉末の再生方法。
  6. 【請求項６】 第三工程における加熱処理は、１１００
    〜１７００℃である請求項１〜５のうちのいずれか１項
    に記載の超硬合金チップ用粉末の再生方法。
  7. 【請求項７】 第三工程において形成される鉄族元素含
    有複合炭化物は、Ｃｏ3Ｗ9Ｃ4，Ｃｏ2Ｗ4Ｃ，Ｃｏ3Ｗ3
    Ｃ，Ｃｏ6Ｗ6Ｃ，Ｎｉ2Ｗ4Ｃおよびこれらの相互固溶体
    の中の少なくとも１種である請求項１〜６のうちのいず
    れか１項に記載の超硬合金チップ用粉末の再生方法。
  8. 【請求項８】 第三工程において形成される加熱処理物
    質は、５〜３０重量％の鉄族元素含有複合炭化物と、残
    りが周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族元素の炭化物，炭窒
    化物，炭酸化物およびこれらの相互固溶体、ならびにコ
    バルト，ニッケル，タングステンの中の少なくとも１種
    を含有している請求項１〜７のうちのいずれか１項に記
    載の超硬合金チップ用粉末の再生方法。
  9. 【請求項９】 第三工程において形成される加熱処理物
    質は、芯部と該芯部の周辺を構成する表面部とからなる
    有芯構造粉末を含有し、該芯部が硬質相と結合相とを含
    有した組織であり、表面部が鉄族元素含有複合化合物の
    組織である請求項１〜８のうちのいずれか１項に記載の
    超硬合金チップ用粉末の再生方法。
  10. 【請求項１０】 芯部中に含有する結合相は、芯部全体
    に対して３重量％以下である請求項８に記載の超硬合金
    チップ用粉末の再生方法。
  11. 【請求項１１】 炭化タングステンを主成分とする硬質
    相とコバルトおよび／またはニッケルを主成分とする結
    合相とからなる超硬合金チップを粗粉砕して粗粉砕物と
    する第一工程と、該粗粉砕物にタングステン粉末を添加
    混合してタングステン含有混合物とする第二工程と、該
    タングステン含有混合物を非酸化性であり、かつ非浸炭
    性である雰囲気中で加熱処理して、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とを含む鉄族元
    素含有複合炭化物を含有させた加熱処理物質とする第三
    工程と、該加熱処理物質を粉砕して中間粉砕物とし、該
    中間粉砕物にカーボン，グラファイト，炭素前駆体の中
    の少なくとも１種からなる炭素源を含む添加物を添加，
    混合，粉砕して微粉砕粉末とする第四工程と、該第三工
    程と該第四工程との各工程を少なくとも２回繰り返して
    処理した微粉砕粉末を加圧成形した後、非酸化性雰囲気
    中で１２００〜１６００℃に加熱焼結して再生超硬合金
    チップとする第五工程とを含む超硬合金チップの再生方
    法。
  12. 【請求項１２】 炭化タングステンを主成分とする硬質
    相とコバルトおよび／またはニッケルを主成分とする結
    合相とからなる超硬合金チップを粗粉砕して粗粉砕物と
    する第一工程と、該粗粉砕物にタングステン粉末を添加
    混合してタングステン含有混合物とする第二工程と、該
    タングステン含有混合物を真空中で加熱処理して、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
    とを含む鉄族元素含有複合炭化物を含有させた加熱処理
    物質とする第三工程と、該加熱処理物質にカーボン，グ
    ラファイト，炭素前駆体の中の少なくとも１種からなる
    炭素源を含む添加物を添加，混合，粉砕して微粉砕粉末
    とする第四工程と、該微粉砕粉末を加圧成形した後、非
    酸化性雰囲気中で１２００〜１６００℃に加熱焼結して
    再生超硬合金チップとする第五工程とを含む超硬合金チ
    ップの再生方法。
  13. 【請求項１３】 第四工程における添加物は、炭素源の
    他に、周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族元素の炭化物，炭
    窒化物，炭酸化物およびこれらの相互固溶体、ならびに
    コバルト，ニッケル，クロム，タングステンの中から選
    ばれた少なくとも１種の成分調整物質を含む請求項１１
    または１２に記載の超硬合金チップの再生方法。
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