硬质合金及切削工具制造技术

本发明专利技术的课题在于，提供降低WC的含有比例，并且使耐缺损性提高的硬质合金及切削工具。解决上述问题的该硬质合金，其含有硬质相和结合相，所述硬质相含有50～70质量%的WC、15～30质量%的TiCN、和0～10质量%的W和Ti以外的元素周期表第4、5及6族金属中的1种以上元素的碳化物、氮化物及碳氮化物中的至少1种作为主体，含有WC相和复合硬质相的硬质相，所述结合相以6～12质量%的Co和Ni中的至少1种以上为主体的结合相，在该硬质合金的表面，存在WC的含有比例相比硬质合金的内部区域更低的表面区域，并且表面区域中的WC相的平均粒径相对内部区域中的WC相的平均粒径更大。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硬质合金及切削工具
本专利技术涉及硬质合金及切削工具。
技术介绍
目前，作为切削工具，而使用含有多于70质量％的WC的超硬合金或以Ti为主成分的金属陶瓷。超硬合金的耐磨损性和耐缺损性强，被作为切削工具广泛使用，但是，由于WC原料的价格上涨，因此正在研究用其他的材料代替WC，以减少WC的使用量。另一方面，金属陶瓷具有比超硬合金强的耐磨损性，但其耐缺损性比超硬合金差，存在可用用途受限的问题。例如，专利文献I中，公开了含有规定比例的WC、Ti (C，N)、(Ta，Nb) C的3种硬质相的金属陶瓷。并且，非专利文献I中，公开了通过向金属陶瓷中添加20~50体积％的WC原料，并在调整氮气流气氛和真空气氛的同时进行烧成，从而在烧结体的表面形成规定厚度的表面区域(WC以外的元素周期表4、5和6族金属的碳化物、氮化物、碳氮化物的存在比例低、WC的存在比例高的区域)的方案。在先技术文献专利文献专利文献1:日本特开2009-275237号公报非专利文献非专利文献1:竹泽大辅，其他4人，“ W C相残存寸一 ^ 卜O表面領域形成(二及ff + WC添加量b J: t/焼成雰囲気O影響”，2010年度粉体粉末冶金秋季大会讲演集，P105。
技术实现思路
专利技术所要解决的问题但是，对于像专利文献I这样分散有3种硬质相的金属陶瓷(硬质合金)而言，虽然合金的硬度变强、工具的耐磨损性提高，但合金的耐缺损性并不充分。并且，对于像非专利文献I这样在合金的表面形成有表面区域的硬质合金而言，也存在合金的耐缺损性相对于超硬质合金更差的问题。本专利技术的目的在于，提供降低WC的含有比例、并且提高耐缺损性的硬质合金及切削工具。用于解决问题的手段本专利技术的硬质合金，其含有硬质相和结合相，所述硬质相含有50~70质量％的WC、15~30质量％的TiCNJP 0~10质量％的W和Ti以外的元素周期表第4、5及6族金属中的I种以上元素的碳化物、氮化物及碳氮化物中的至少I种作为主体，含有WC相和复合硬质相，所述结合相以6~12质量％的Co和Ni中的至少I种以上为主体，在该硬质合金的表面，存在WC的 含有比例高于所述硬质合金的内部区域的表面区域，并且该表面区域中的WC相的平均粒径相对于所述内部区域中的WC相的平均粒径更大。专利技术的效果 根据本专利技术的硬质合金及切削工具，虽然相对于超硬合金，WC的含有比例更低，但能够相对于以往的金属陶瓷而改善耐缺损性。【附图说明】图1涉及本专利技术的硬质合金的一例，图1 (a)是表面附近的截面的扫描型电子显微镜照片，图1 (b)是内部区域的截面的扫描型电子显微镜照片，图1 (c)是表示表面附近的维氏硬度的分布的图。图2 (a)是图1的硬质合金的表面附近的扫描型电子显微镜照片，图2 (b)是图1的硬质合金的表面附近的、由波长色散型X射线分光分析(WDS)得到的Co分布图；图2 (c)是图1的硬质合金的表面附近的、由波长色散型X射线分光分析(WDS)得到的N (氮)分布图。图3是图1、2的硬质合金的表面附近的电子背散射衍射(EBSD)数据。【具体实施方式】基于图1的(a)表面附近的截面的扫描型电子显微镜照片、(b)内部区域的截面的扫描型电子显微镜照片、(c)表示表面附近的维氏硬度Hv的图，图2的硬质合金的表面附近的(a)扫描型电子显微镜照片、(b)由波长色散型X射线分光分析(WDS)得到的Co分布图、(c)由波长色散型X射线分光分析(WDS)得到的N (氮)分布图，以及图1、2的硬质合金的表面附近的电子背散射衍射(EBSD)数据、即图3，对本专利技术的硬质合金的一例进行说明。图1的硬质合金I含有以下整体组成:以50~70质量％的比例含有WC，以15~30质量％的比例含有TiCN，以0~10质量％的比例含有W和Ti以外的元素周期表第4、5及6族金属中的I种以上的碳化物、氮化物和碳氮化物中的至少I种，以6~12质量％的比例含有Co和Ni中的至少I种以上。并且，硬质合金I如图1 (a) (b)所示含有以下组织，该组织含有复合硬质相(图中被观察到呈灰色。也称为P相。)2、WC相3 (图中被观察到呈白色。)、及以Co和Ni中的至少I种以上作为主体的结合相4(图中被观察到呈黑色。)，其中，所述复合硬质相含有W和T1、及除它们以外的元素周期表第4、5及6族金属中的I种以上金属的碳化物、氮化物和碳氮化物中的至少I种。需要说明的是，就WC以外的元素周期表第4、5及6族金属而言，除上述碳氮化物外，其一部分也可以碳化物或氮化物的形式存在。而且，根据本实施方式，如图1 (a)所示的，在硬质合金I的表面侧，存在WC相3的含有比例相高于硬质合金I的内部区域的表面区域6。在表面区域6中，WC以外的元素周期表第4、5及6族金属的碳化物、氮化物和碳氮化物中的至少I种的含有比例与硬质合金I的内部区域7相比而变低。而且，表面区域6中的WC相的平均粒径相对于内部区域7中的WC相3的平均粒径增大。由此，表面区域6中，与围绕WC相3的结合相4的厚度相当的WC相3，3间的平均自由程变长(变厚)，从而WC相3的脱粒受到抑制，其结果是能够使硬质合金I的表面的耐缺损性提高。需要说明的是，在表面区域6中，就WC以外的元素周期表第4、5及6族金属而言，除上述碳氮化物外，其一部分也可以碳化物或氮化物的形式存在。并且，如图1 (a) (C)所示，在表面区域6的正下方，存在相对于硬质合金I的内部区域7硬度更高的高硬度区域8。由此，能够抑制硬质合金I的塑性变形并且提高耐磨损性的效果显著。即，在本实施方式中，硬质合金I中，从表面起，存在表面区域6、高硬度区域8、内部区域7这3个区域。需要说明的是，根据图1可知，组织明显不同，它们的边界也是明显的。假设，在表面区域6和高硬度区域8的边界不清楚的情况下，可划分为:WC相占硬质相的总量的比例为80面积％以上的区域为表面区域6，将WC相占硬质相的总量的比例小于80面积％的区域作为高硬度区域8。此外，即使在不存在高硬度区域8的情况下，表面区域6和内部区域7在组织上也明显不同，它们的边界明显。假设，在表面区域6和内部区域7的边界不清楚的情况下，可划分为:WC相占硬质相的总量的比例为80面积％以上的区域为表面区域6，将WC相占硬质相的总量的比例为小于80面积％的区域作为内部区域7。另一方面，在存在高硬度区域8的情况下，由于高硬度区域8和内部区域7之间作为硬质合金I的整体而连续地变化，因此难以通过目视准确地判别边界，从而可由将图1的各测定点的硬度连结而成的硬度分布的结果来确定边界。即，内部区域7是指，在硬度分布中，硬度在偏差范围内不发生变化的区域，高硬度区域8和内部区域7的边界是，内部区域7内的硬度偏差的范围的中间值与高硬度区域8的硬度曲线相交的点。需要说明的是，在分析内部区域7的组成、组织等的性状时，在远离内部区域7与高硬度区域8的边界的、距离硬质合金1表面1000 u m的深度的位置进行分析。在此，如果表面区域6中的WC相3的平均粒径相对于内部区域7中的WC相3的平均粒径为1.1~1.5倍，则能够更加平衡良好地维持硬质合金I的耐缺损性和耐磨损性。需要说明的是，在本实施方式中，内部区域7中的WC相3的平均粒径为1.5~4.0 y m，特别优选的平均粒径为2.7~本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硬质合金，其含有硬质相和结合相，所述硬质相含有50～70质量%的WC、15～30质量%的TiCN、和0～10质量%的W和Ti以外的元素周期表第4、5及6族金属中的1种以上元素的碳化物、氮化物及碳氮化物中的至少1种作为主体，含有WC相和复合硬质相，所述结合相以6～12质量%的Co和Ni中的至少1种以上为主体，在该硬质合金的表面，存在WC的含有比例高于所述硬质合金的内部区域的表面区域，并且该表面区域中的WC相的平均粒径相对所述内部区域中的WC相的平均粒径更大。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.27 JP 2011-141916;2011.09.20 JP 2011-20471.一种硬质合金,其含有硬质相和结合相,所述硬质相含有50~70质量％的WC、15~30质量和0~10质量％的W和Ti以外的元素周期表第4、5及6族金属中的I种以上元素的碳化物、氮化物及碳氮化物中的至少I种作为主体，含有WC相和复合硬质相，所述结合相以6~12质量％的Co和Ni中的至少I种以上为主体，在该硬质合金的表面，存在WC的含有比例高于所述硬质合金的内部区域的表面区域，并且该表面区域中的WC相的平均粒径相对所述内部区域中的WC相的平均粒径更大。2.根据权利要求1所述的硬质合金，其中，所述表面区域中的WC相的平均粒径相对于所述内部区域中的WC相的平均粒径为1.1~1.5倍。3.根据权利要求1或2所述的硬质合金，其中，所述表面区域的厚度为5~20y m。4.根据权利要求1至3中任一项所述的硬质合金，其中，在所述表面区域的正下方，存在相对于所述硬质合金的内部区域而硬度更高的高硬度区域。5.根据权利要求4所述的硬质合金，其中，在所述高硬度区域中，相对于所述内部...

【专利技术属性】
技术研发人员：木下秀吉，花木胜弘，广崎浩司，
申请(专利权)人：京瓷株式会社，
类型：
国别省市：