[发明专利]超硬材料以及工具

说明书

技术领域

本发明涉及适合作为工具用原材料的超硬材料。

背景技术

工具，要求同时具有耐磨损性以及高韧性。其中的代表性产品滚刀，以往是用高速钢制成的，但有转向利用耐磨损性优异的超硬合金的趋势。但是，对于面向占超硬合金需求的大半的不重磨刀片的材料而言，具有适合利用滚刀进行加工的韧性的材料种类较少。

例如，作为滚刀用超硬材料，公开了一种由WC-βt-Co类的超硬合金制成的材料(例如，参照专利文献1)。

此外，作为强度和韧性都优异的硬质合金，提出了减小碳化钨(WC)的粒径而得到的超微粒硬质合金、以及在添加第二硬质物质等而得到的硬质合金。例如，作为碳化钨(WC)以外的硬质物质，公开了使用一种平均粒径在3μm以下，优选为1μm的碳化钒(VC)。如现有超硬合金中所公知的那样，此时的VC是为了改善硬度、耐腐蚀性、耐氧化性以及强度等目的而添加的，且不会对工具制造工艺中必要的烧结性产生阻碍(例如，参照专利文献2)。

专利文献1：日本特开2001-20029号公报

专利文献2：日本特开平7-138690号公报

发明内容

但是，近年来，已经促进了碳化钨(WC)的超微粒化，例如，已经可以将碳化钨超微粒化到0.2μm左右。通过这样的超微粒化，可以使碳化钒(VC)细细地分散在组织内，从而可以使由于磨损而导致的碳化钒(VC)粒子的脱落减小到最小值，由此可以改善产品的安全性和耐久性。但是，对于硬质合金的超微粒化而言，由于硬质材料的比表面积增大，因此一方面会产生烧结性不足，在容易受到间断切削等的冲击的使用条件下，硬质合金的粒子容易脱落，即容易产生碎屑(chipping)。

另一方面，在上述超硬材料领域中，已知碳化钒(VC)是一种可以维持超硬合金的高硬度且同时使耐热性提高的有效的添加剂。但是，对于VC而言，通过粉碎能够实现的微粒化的粒径，目前局限在2～3μm左右。因此，在以超微粒化后的WC为主成分的超硬材料的情况下，例如添加0.5％左右的VC粒子，由于其比WC的粒径大10倍左右，因此VC粒子在超硬材料粒子中的分散和分布不均匀。

如上所述，利用VC作为添加剂的以往的超硬材料，由于粒径大的VC难以均匀分散，因此烧结性差，产品的硬度产生波动，从而导致产品的稳定性欠缺这样的问题。

此外，对于以往的使用VC的超硬材料，还指出其存在以下问题：由于添加的VC的粒径不能变细，因此在材料中的分布个数减少，在切削性能方面容易产生不均。

本发明就是鉴于上述事实而进行的，其目的在于提供一种超合金材料及工具，所述超合金材料不会在产品硬度方面产生不均，其稳定性和耐久性增强，在间断切削和连续切削两种情况下都兼具耐磨损性和耐久性。

为了解决上述的问题，本发明采用了如下方案。

本发明涉及的超硬材料是作为滚刀等的工具用原材料的超硬材料，其特征在于，含有三氧化钒(V₂O₃)作为构成原料之一。

对于上述的超硬材料，由于使用三氧化钒(V2O3)作为构成原料之一，因此可以使三氧化钒(V₂O₃)均匀分散在超硬材料中。即，由于发现了三氧化钒(V₂O₃)容易粉碎为微粒，因此其在超硬材料中的均匀分散成为可能。

此外，在使用了超硬质合金球头的所有原料在球磨机中混合时，柔软的三氧化钒(V₂O₃)容易变形而均匀分散。

本发明涉及的超硬材料是作为滚刀等的工具用原材料的超硬材料，其特征在于，含有85～95重量％的硬质粒子、5～15重量％的Co或Ni、三氧化钒(V₂O₃)以及不可避免的杂质。

上述中的硬质粒子是例如WC、TiC、TiN、TaC等。

在上述超硬材料中，通过采用三氧化钒(V₂O₃)，且三氧化钒(V₂O₃)被均匀分散在超硬材料中，从而使成型、烧结而得到的烧结体的气孔率减少。即，通过提高烧结性而使硬度提高，且在间断切削等的容易受冲击的使用条件下，也可以防止碎屑，从而可以确认在工具的可靠性和寿命延长方面具有显著的效果。

此外，本发明对于三氧化钒的添加量没有限制，即使添加1重量％以下也可以得到充分的改善烧结性的效果，也能够提高作为工具的性能。三氧化钒优选的添加量为0.5重量％左右。