[发明专利]硬质烧结体

说明书

本发明提供一种高硬度及高强度优异的硬质烧结体，含有5～55质量％的W，且余量由WC及不可避免的杂质构成。

技术领域

本申请发明涉及一种烧结体，该烧结体以作为高硬度、高强度且高熔点的陶瓷已知的WC(碳化钨)粒子为硬质相，并且以与所述WC亲和性优异且与WC同样为高强度及高熔点的金属钨(W)为结合相。并且，本申请发明所涉及的烧结体的高温硬度及高温强度优异，并且致密性也优异，因此也作为切削工具的刀尖材料或高温下使用的金属模具等的耐磨性工具材料也优异。

本申请基于2016年6月30日在日本申请的专利申请2016-130613号要求优先权，并且在此援引其内容。

背景技术

作为使用WC的硬质材料，已知以Co为金属结合相的硬质合金。

在由陶瓷硬质相和金属结合相构成的复合材料中，期待基于硬质相的高硬度和基于金属相的高强度的兼顾，但通常陶瓷材料与金属之间的湿润性较差，因此难以显现高强度。包含WC和Co的硬质合金具有在Co熔化的高温下两者的润湿角几乎为零的极其罕见的特性。由于该特性，包含WC和Co的硬质合金示出高强度，并且成为在切削工具等残酷的使用条件下也能耐受的材料。

然而，就包含WC和Co的硬质合金而言，在常温区域下，WC和Co不具有充分的结合力。因此，包含WC和Co的硬质合金在WC与Co的边界成为破坏的起点等的脆弱性方面存在问题。

另外，关于具有金属相的硬质合金，在切削时的刀尖温度成为更高温的淬火钢的切削或重切削的用途、或者在化学装置等中要求耐腐蚀性的密封圈等的用途中，还产生高温下的硬度或耐蚀性不充分的问题。

为此，例如在专利文献1中提出了如下的内容：通过将由碳化钨系烧结体构成的硬质材料作为未具有结合相的材料，排除以往成为硬度下降的原因的、由Co和W₂C形成的脆弱的η相或由Co和WC形成的β相的生成，并且将硬质材料作为实质上由WC和W₂C构成的材料，从而得到高硬度的碳化钨系硬质材料。

并且，在专利文献2中提出了以碳化钨硬质粒子为主体的几乎不包含金属结合相的硬质烧结体。在专利文献2所提出的硬质烧结体中，为了应对进一步要求耐蚀性及耐磨损性的机械密封、喷嘴、金属模具或难削材的切削等用途，相对于WC及W₂C含有Cr或V的碳化物的同时，将WC的平均粒径设为1.5μm以下，并且以X射线衍射强度比I_W2C(101)/I_WC(101)为0.01以上且0.15以下的方式规定W₂C的含量。通过满足这些条件，在专利文献2中得到耐缺损性及耐磨损性优异的硬质烧结体。

另外，对于以W为粘合剂相且以WC为硬质相的硬质合金而言，根据专利文献3，以往从英国专利第504,522号中已知其制造方法。具体而言，通过在16.5MPa的压力下在1750～1900℃烧结由60～80％的WC、15～35％的W和/或7～23％的Mo以及微量的Co、Si及B构成的混合粉末，从而得到以W为粘合剂相且以WC为硬质相的硬质合金。

然而，专利文献3中，在此得到的硬质合金为低硬度且脆弱，认为其原因为大部分W转变为W₂C。作为用于解决该问题的具体制造方法，在专利文献3中提出了如下的方法。在该方法中，首先，对由18质量％或10体积％的W及基于费希尔法(FSSS)的粒度试验方法下的FSSS粒径为0.25μm的余量WC构成的粉末混合物进行湿式粉碎。干燥经湿式粉碎的粉末混合物之后，在1800℃下以30MPa进行热压。然后，通过在氩气中以1200℃进行8小时处理，从而制造解决上述问题的硬质合金。

就通过该专利文献3所记载的制造方法来得到的硬质材料而言，室温下的硬度(Hv)优异，以X射线衍射图案中的峰值比计W₂C(101)/W(110)小于0.3。在专利文献3中提出了能够将该硬质材料用作具有优异的切削性的切削工具刀片。