JPS61147841A - 超微粒子超硬合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鋼の転削加工用の工具、特にソリッドエンド
ミルに好適なＷＣ基焼結合金に関するものである。

〔従来の技術〕

ＷＣ基焼結合金は、この合金にＴｉＣ基焼結合金（以下
サーメットと記す）、Ａｔ’ｚＯ＊焼結合金（以下セラ
ミックスと記す）ＴｉＣ，ＴｉＮ。

Ｔ　ｉＮ　Ｃ、Ａ　ｌｚｏ　ｓ等の被覆層を施した表面
被覆合金（以下コーティング合金と記す）に比し、８！
械的強度、耐熱疲労性等に優れるため、サーメット、セ
ラミックス、コーティング合金では特に回転工具のよう
に繰り返し応力を受け、かつ熱変動が工具の刃先にかか
るような加工分野では大いにその特徴を発揮している。

しかし最近はこれらの分野においても、作業条件の高能
率化が進み、さらに工具寿命改善の要求が高まりつつあ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ＷＣ基焼結合金の硬質相中のＷＣは、機械的強度が高（
熱伝導率が大きい特徴を有するが、高温での鉄との反応
に対する安定性や耐酸化性等の特性が劣るため、これら
の特性に優れたＴｉＣと組み合わせることにより、切削
時の耐摩耗性を改善することは周知である。しかしなが
ら、　ＴｉＣは機械的強度が低くまた熱伝導率も低いた
め、添加量の増大により切削靭性が低下するという問題
がある。

本発明は、ソリッドエンドミル、ドリル等に広範囲に使
用されている題微粒子合金（以下マイクロアロイと記す
）のように、ＷＣ粒子を微細１化することにより分散強
化を図って強度を増加させる手段を複合炭窒化物に応用
し、マイクロアロイの強度の低下を最小限に抑えるとと
もに、組成を最適にして耐熱疲労性、耐溶着性、靭性等
に優れ、工具寿命を長く保つことができるマイクロアロ
イを提供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、ＷＣとＢ−１型の結晶構造を有する（ＴｉＷ
）ＣＮからなる硬質相と、Ｃｏを主体とするＦｅ族金属
からなる結合相で構成された題硬合金において、硬質相
の成分の内Ｔｉおよび／またはＷの炭化物および／また
は窒化物の部分における（ＴｉＣ＋ＴｉＮ）／　（Ｔｉ
Ｃ＋ＴｉＮ＋ＷＣ）の比（モル比）が５／１００〜１５
／１００の範囲にあり、またＴｉＮ／（ＴｉＣ十Ｔ　ｉ
Ｎ　）の比（モル比）が１０／１００〜５０／１００の
範囲にあるＮを含有し、それら硬質相が合金全量の７５
〜９０重量％を占めるとともに、前記Ｃｏを主体とする
結合相が１０〜２５重量％を占めることを特徴とするも
のである。

〔作　用〕

ＴｉＮを添加すると、添加時の形態によらず、ＴｉＣ，
ＷＣと固溶反応を生じてＢ−１型固溶体（ＴｉＷ）ＣＮ
粒子を微細化する。さらに、結晶相中へのＷの固溶が着
しく進み、耐熱疲労性、靭性等を顕著に増大させる。

本発明合金において、（Ｔ　ｉＣ十Ｔ　ｉＮ　）　／（
ＴｉＣ＋ＴｉＮ＋ＷＣ）の比（モル比）を５／１００〜
ｉ　５／１００の範囲に限定した理由は、この比が５／
１００未満では添加による効果が見られず、１５／１０
０を超えて添加すると実質的にＢ−１型固溶体が多（な
り、合金の強度低下が着しいからである。

またＴｉＮ／　（ＴｉＣ＋ＴｉＮ）の比（モル比）を　
１０／１００〜５０／１００の範囲に限定した理由は、
１０／１００未満では添加による効果が見られず、５０
／１００を超えて添加すると、焼結性が悪くなり合金の
強度が劣化するか１らで訊る− さらに、本発明合金の硬質相の一部をＴａＣ。

ＮｂＣの１種または２種で０．５〜１５％置換するとＴ
ｉＮの添加による実用上の効果をさらに助長し、Ｂ−１
型固溶体相の強度上昇、粒子の粗大化抑制効果に寄与す
る。しかし置換量が１５重量％を超えると強度が低下す
るので実用には供し得ない。

なお、一般のマイクロアロイには粒子の粗大化抑制のた
めＶ、Ｃｒ等が添加されているが、Ｂ−１型固溶相と併
用しても問題はない。

〔実施例〕

次に本発明のマイクロアロイについて実施例により説明
する。

（実施例１） 市販のＷＣ粉末（平均粒径０．７μｍ）、Ｔ１ＣＮ粉末
（ＴｉＮ／（ＴｉＣ＋ＴｉＮ）比１／１０゜２／１０．
３／１０．４／１０．５／１０．６／１０）（平均粒径
１．Ｏ＃ａ＋）、Ｃｏ粉末（同１゜３μｍ）を用い、第
１表に示す組成で混合後、成型し、１３５０℃で１時間
焼結を行なった。

得られた合金について、その硬さ、抗折力、破壊靭性値
（Ｋ　＋ｃ）を測定した。

また、８φ、２枚刃のソリッドエンドミルを製作し、下
記条件にて切削試験を行なった。その結果を第２表に示
す。

被　　削　　材　　ＳＣＭ４４０　　（Ｈｓ　　４０）
切削速度４５ｍ／ｗｉｎ 送　　　　　　　　　リ　　　０．０２ａ＋ｍ／刃　　
　　　　　　　。

切り込み深さ　８ｅｍｍ 切り込み中　４１ 切　削　油　油性 切削方式片削り 切削長さ　５輪 上記条件で切削した結果、Ｂ−１全固溶体を含まないも
の（ＮＯ，１）は境界摩耗で寿命となった。これに対し
、Ｂ−１全固溶体を含むもの（ＮＯ，２〜６）は境界摩
耗が少なく仕上面も良好であった。さらに、Ｂ−１全固
溶体を増やすと、強度不足のため定常部、境界部ともに
チッピングが増加した。

（実施例２） 実施例１と同様の粉末を用いて第３表に示す組成で混合
後成型し、１３５０℃で１時間焼結を行なった。

得られた合金について、その硬さ、抗折力、破壊靭性値
（Ｋ＋ｃ）を測定した。

また、８φ、２枚刃のソリッドエンドミルを製作し、実
施例１と同じ条件で切削試験を行なった。その結果を第
４表に示す。

以上のように、ＴｉＮを添加することにより粒子の粗大
化抑制効果が増し、合金の耐溶着性が良（なり、摩耗、
チッピングとも少なくなる。

しかし、ＴｉＮの比が高くなるにつれてＢ−１型固溶体
自体のｅｌｌ耗性が劣化するため合金自体の耐摩耗性も
悪くなる。

（実施例３） 実施例１と同様の粉末とさらにＴａ　（Ｎｂ）　Ｃ粉末
（平均粒径１μｌ１１）を用いて第５表に示す組成で混
合後成型し、１３５０℃で１時間焼結を１行なった。

得られた合金について物性を測定するとと（に、８φ２
枚刃のソリッドエンドミルを製作し、実施例１と同じ条
件で切削試験を行なった。その結果を第６表に示す。

以上のように、Ｔａ　（Ｎｂ）Ｃを添加することにより
合金の耐摩耗性、耐衝撃性、耐チッピング性が向上し、
ＴｉＮとの相乗効果がさらに顕著になる。

（実施例４） 実施例３の第５表に示す本発明合金ＮＯ，１４，１６な
らびに市販のマイクロアロイＡ　（ＢａｌＷｃ−２，０
％ＴａＣ−１４％Ｃｏ）お上りＢ（ＢａｌＷＣ−６，０
％ＴｉＣ−６％ＴａＣ−１４％Ｃｏ）について物性を測
定するとともに、これらの合金で製作した８φ２枚刃の
ソリッドエンドミルにより下記の条件で切削試験を行な
った。

その結果を第７表に示す。

第７表に見られるとおり、本発明合金を用いたものは耐
摩耗性、靭性ともに市販品より優れでいることがわかる
。

被　　削　　材　　８０Ｍ４４０　　（Ｈｓ　　４０）
切　削　条　件　（切削油使用） ■＝３０ＩＩｌ／ＩＩｉｎ Ａｄ＝８ｕｍ Ｒｄ＝０．５ａｉｍ ｆｚ＝０．０２ｍａ＋／刃 〔発明の効果〕 上述のように、本発明合金は、耐摩耗性、靭性等に優れ
、これによって製作したソリッドエンドミル等の工具は
長寿命を保つので、工業上“多大の効果を奏するもので
ある。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＷＣとＢ−１型の結晶構造を有する（ＴｉＷ）Ｃ
   Ｎからなる硬質相と、Ｃｏを主体とするＦｅ族金属から
   なる結合相で構成された超硬合金において、硬質相の成
   分の内Ｔｉおよび／またはＷの炭化物および／または窒
   化物の部分における（ＴｉＣ＋ＴｉＮ）／（ＴｉＣ＋Ｔ
   ｉＮ＋ＷＣ）の比（モル比）が５／１００〜１５／１０
   ０の範囲にあり、またＴｉＮ／（ＴｉＣ＋ＴｉＮ）の比
   （モル比）が１０／１００〜５０／１００の範囲にある
   Ｎを含有し、それら硬質相が合金全量の７５〜９０重量
   ％を占めるとともに、前記Ｃｏを主体とする結合相が１
   ０〜２５重量％を占めることを特徴とする超微粒子超硬
   合金。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、硬質相の一部を
   ＴａＣ、ＮｂＣの１種または２種で０．５〜１５重量％
   置換したことを特徴とする超微粒子超硬合金。
3. （３）特許請求の範囲第１項において、最終焼結体に存
   在するＷＣ相、Ｂ−１型固溶体硬質相とも平均粒径が１
   μｍ以下であることを特徴とする超微粒子超硬合金。