(57)【要約】【課題】充分な耐欠損性および耐摩耗性を有するとともに、切削中の切屑によるチッピングや欠損を防止したスローアウェイチップを提供する。【解決手段】炭化タングステン粒子をコバルトからなる結合相にて焼結によって結合した超硬合金からなるスローアウェイチップを、磁気を帯びた部材に接触させて残留磁束密度を３０×１０−４Ｔより大きくした後、残留磁束密度を３０×１０−４Ｔ以下に消磁する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化タングステン粒子をコバルトからなる結合相にて焼結によって結合した超硬合金からなり、磁気を帯びた部材に接触させて残留磁束密度を３０×１０−４Ｔより大きくした後、残留磁束密度を３０×１０−４Ｔ以下に消磁することを特徴とするスローアウェイチップ。
【請求項２】
前記超硬合金中のコバルトの含有量が７〜１３質量％であることを特徴とする請求項１記載のスローアウェイチップ。
【請求項３】
前記超硬合金中のニッケルの含有量が０．１質量％以下であることを特徴とする請求項１または２記載のスローアウェイチップ。
【請求項４】
前記超硬合金を粉砕し、２０メッシュを通した粉砕粉末を５０℃の希塩酸（ＨＣｌ：Ｈ２Ｏ＝１：１）中で２４時間溶解してろ過したろ液中に、ろ液中の総金属量に対してタングステンを５〜１５質量％の割合で含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のスローアウェイチップ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製造時の取り扱いが容易であり、かつ長寿命なスローアウェイチップに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、超硬合金は切削工具や耐摩工具等に用いられており、例えば、特許文献１では、結合相としてニッケルを用いた透磁率の低い、いわゆる非磁性超硬合金を用いて磁性粉を成形するような金型として使用することが記載されている。
【０００３】
また、特許文献２では、結合相としてコバルト等の強磁性材料に磁化率の低い材料を含有せしめて非磁性または弱磁性ダイヤモンド焼結体を作製し、これを磁気を帯びた製品の運搬や搬送用部材や磁気テープのガイド等の耐摩工具として好適に使用できることが記載されている。
【０００４】
一方、超硬合金はスローアウェイチップを含む切削工具に使用されているが、一般的に炭化タングステン粒子とのなじみがよく、強度、靭性に優れることから結合相としてはコバルトが用いられており、チップ自体が磁気を帯びやすい性質となっている。そこで、この性質を利用して、チップ製造時の表面研磨工程やコーティング層を成膜する場合やチップを搬送する場合の製品固定のために、チップを磁石からなる台板上に置いたりして容易に固定することが行われていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１２０３７４号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平７−３３１３７６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の磁性を帯びた超硬合金からなるスローアウェイチップでは、鉄やステンレス等の切削中に切屑がチップ表面に磁力で引き寄せられてより激しく衝突しやすくなり、また、チップ表面にくっついて系外へ排出されにくく、結果的にチッピングや欠損を起こしやすくなるという問題があった。
【０００８】
また、上記特許文献１、２に記載されるように、結合相としてニッケルまたはその他の材料を含有せしめた非磁性超硬合金では、超硬合金の焼結性が低下して、ボイド等の不均質部が生じたり、炭化タングステン粒子が粒成長する結果、硬度や強度が低下するという問題があった。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、充分な耐欠損性および耐摩耗性を有するとともに、切削中の切屑によるチッピングや欠損を防止したスローアウェイチップを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記不具合を解消すべく、炭化タングステン粒子をコバルトからなる結合相にて焼結によって結合した超硬合金からなり、磁気を帯びた部材に接触させて残留磁束密度を３０×１０−４Ｔより大きくした後、チップの残存する磁化を消磁する脱磁工程をチップ製造の最終段階に設けてスローアウェイチップの残留磁束密度を３０×１０−４Ｔ以下に確実に制御することによって、切削工具として充分な性能を有するとともに、切削中に強磁性体である被削材の切屑が、チップ表面に磁力で引き寄せられてより激しく衝突しやすい、または系外へ排出されにくい、等の不具合を生じることなく、良好な切削が可能となることを要旨とするものである。
【００１１】
ここで、前記超硬合金中のコバルトの含有量が７〜１３質量％であること、前記超硬合金中のニッケルの含有量が０．１質量％以下であることが超硬合金の強度を高めてチップの耐欠損性および耐摩耗性を高める点で望ましい。
【００１２】
また、前記超硬合金を粉砕し、２０メッシュを通した粉砕粉末を５０℃の希塩酸（ＨＣｌ：Ｈ２Ｏ＝１：１）中で２４時間溶解してろ過したろ液中に、ろ液中の総金属量に対してタングステンを５〜１５質量％の割合で含有することが、残留磁束密度を確実に制御できる点で望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明のスローアウェイチップは、炭化タングステン粒子をコバルトからなる結合相にて焼結によって結合した超硬合金からなる。
【００１４】
本発明によれば、スローアウェイチップは、磁気を帯びた部材に接触させて残留磁束密度を３０×１０−４Ｔより大きくした後、チップの残存する残留磁化を消磁する脱磁工程をチップ製造の最終段階に設けてスローアウェイチップの残留磁束密度を３０×１０−４Ｔ以下に確実に制御していることが大きな特徴であり、これによって、切削中に生成する強磁性体材料からなる切屑がチップ表面に磁力で引き寄せられてより激しく衝突したり、切刃部に付着した切屑が磁力によって捕獲されたまま系外へ排出されにくくなることを防止して、良好な切屑排出状態とすることができる。
【００１５】
ここで、前記超硬合金中のコバルトの含有量が７〜１３質量％、特に８〜１２質量％であること、および前記超硬合金中のニッケルの含有量が０．１質量％以下であることが超硬合金の残留磁束密度を容易に所望の値に変化させることができるとともに、硬度および強度を高めてチップの耐欠損性、および耐摩耗性を高める点で望ましい。
【００１６】
また、前記超硬合金を粉砕し、２０メッシュを通した粉砕粉末を５０℃の希塩酸（ＨＣｌ：Ｈ２Ｏ＝１：１）中で２４時間溶解してろ過したろ液中に、ろ液中の総金属量に対してタングステンを５〜１５質量％の割合で含有することが、残留磁束密度を確実に制御できる点で望ましい。すなわち、結合相およびその周囲に含有されるタングステン量を上記範囲に制御することにより、最低限必要な一定の脱磁条件によってもより確実な脱磁処理を行うことができる。
【００１７】
また、本発明によれば、炭化タングステン粒子の平均粒径は０．１〜１．５μｍ、特に０．２〜０．８μｍであることが、硬度および強度を高める点で望ましく、炭化タングステン粒子の含有量は耐チッピング性および耐摩耗性の点で７０〜９２体積％であることが望ましい。
【００１８】
また、上記超硬合金中には炭化タングステン粒子以外に、周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族金属の少なくとも１種の炭化物、窒化物または炭窒化物粒子（以下、β相粒子と称す。ただし、ＷＣ粒子は除く。）が存在していてもよい。この時、合金の耐熱衝撃性を高める点で、β相粒子中に、Ｗを周期律表第４ａ，５ａ，６ａ族金属の総量に対して金属換算で３０質量％以上、特に４０〜６０質量％の割合で含有することが望ましい。
【００１９】
さらに、本発明によれば、合金の組織を上記のように制御することによって、粒径が０．３μｍ以上、特に０．５μｍ以上の結合相が凝集した結合相プールを組織中に含有せしめて、超硬合金の残留磁束密度の制御を容易に行うこともできる。ただし、超硬合金の高強度を維持する点では、結合相プールの最大粒径は３μｍ以下、特に２μｍ以下であることが望ましい。
【００２０】
なお、上記本発明のスローアウェイチップは、それ単独でもよいが、この超硬合金母材の表面に、周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＺｒＮ、ＴｉＣｒＮ、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）およびＡｌ２Ｏ３の群から選ばれる少なくとも１種の被覆層を単層または複数層形成することによって、さらに耐酸化性、耐摩耗性に優れた切削工具等の高硬度材とすることができる。なお、この場合でも、被覆層の膜厚が１０μｍ以下であれば、残留磁束密度の制御は硬質相を被覆しないスローアウェイチップと同様に制御することができる。
【００２１】
（製造方法）
次に、上述したスローアウェイチップを製造する方法について説明すると、まず、例えば、平均粒径０．１〜１．５μｍ、特に０．１〜０．８μｍのＷＣ粉末を７０〜９２質量％、平均粒径１〜１．３μｍの周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属、特に、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗの群から選ばれる少なくとも１種の金属の炭化物、窒化物および炭窒化物粉末もしくは前記金属２種以上の固溶体粉末を総量で０〜１５質量％、平均粒径０．１〜１μｍの鉄族金属粉末を８〜１２質量％、さらには所望により、金属Ｗ（Ｗ）粉末、あるいはカーボンブラック（Ｃ）を調合して、混合、粉砕する。混合、粉砕は、アトライタミルを用いて１８〜３５時間混合、粉砕することが、残留磁束密度の制御および硬度、強度および靭性の向上の点で望ましい。
【００２２】
その後、上記混合、粉砕粉末を金型プレス等の成形方法によって所定のチップ形状にプレス成形した後に焼成する。焼成にあたっては、まず、この成形体を、１４００〜１４５０℃にて１〜２時間真空焼成する。この真空焼成によって、相対密度９８％以上にち密化する。そして、この後、前記焼成温度より２０〜５０℃低い温度にて０．５〜１時間、５０〜１００ＭＰａの圧力で熱間静水圧処理を施す。なお、真空焼成時の真空度は、０．１〜１００Ｐａであることが適当である。
【００２３】
ここで、上記焼成条件において、焼成後の冷却速度は１〜４℃／分であることが脱磁の均一性の点で望ましい。
【００２４】
そして、本発明によれば、上記方法によって得られた超硬合金に対して、表面研磨（すくい面、すくい面と着座面（両頭研磨）、逃げ面（外周研磨））を施した後にチップを表面研磨時に使用した枠体状の冶具（研磨された超硬合金は冶具内に埋没した状態となる）から取り出す際、またはイオンプレーティング法のような物理蒸着（ＰＶＤ）法にてチップ表面に硬質被覆層を成膜する際に、磁化率が１０００×１０−４Ｔ以上の磁石からなる固定冶具を用いて前記超硬合金の残留磁束密度を３０×１０−４Ｔより大きくすることが大きな特徴であり、これによって、製造時のチップの取り扱いが容易、かつ確実に行えることから、製造の歩留まり、信頼性が向上する。
【００２５】
なお、上記の超硬合金に、前述したような被覆層を形成するには、所望により、上記超硬合金の表面を研削、研磨、洗浄した後、従来公知のＰＶＤ法やＣＶＤ法等の薄膜形成法によって形成することができるが、本発明によれば、イオンプレーティング法によって被覆層を成膜する際、磁石からなる冶具にチップを載置して固定した状態で成膜すると製造が容易となる。また、被覆層の厚みは、耐衝撃性、耐摩耗性の点で１〜１０μｍであることが望ましい。
【００２６】
その後、脱磁機にてチップの残留磁束密度を３０×１０−４Ｔ以下に脱磁することによって、切屑処理性に優れた長寿命のローアウェイチップを作製することができる。
【００２７】
脱磁条件としては、効率よく、かつ確実にスローアウェイチップの脱磁を行うために、スローアウェイチップを出荷ケースにいれた状態で、３〜５ｍ／分の通過速度で脱磁器の脱磁面上を通過させて脱磁面より２０ｃｍ以上離れた距離までチップを移動させる一連の動作を３〜１０回繰り返して、総脱磁時間が１０秒以上、特に１０〜３０秒となるように行うことが望ましい。
【００２８】
【実施例】
表１に示す平均粒径の炭化タングステン粉末、コバルト粉末、他の炭化物粉末を用いて表１の割合で添加し、アトライタミルにて表１に示す時間混合、粉砕し、乾燥した後、プレス成形により切削工具形状（ＶＰＧＴ１１０３０２）に成形し、表１に示す温度で１時間焼成した後、表１に示す冷却速度で冷却した。
【００２９】
得られた焼結体チップを超硬合金製の枠体からなる固定冶具内にセットして両頭研磨した後、フェライト製（残留磁束密度＝０．４Ｔ）の磁石からなる冶具にてチップをくっつけて取り出した。そして、フェライト製（残留磁束密度＝０．４Ｔ）製の磁石からなる固定冶具にくっつけて装置内にセットし、イオンプレーティング法にてＴｉＣＮ膜を２μｍ成膜して、ＶＰＧＴ形状のスローアウェイチップを作製した。
【００３０】
そして、スローアウェイチップを出荷ケースにいれた状態で、表１の通過速度で脱磁器の脱磁面上を通過させて脱磁面より２０ｃｍ以上離れた距離までチップを移動させる一連の動作を３〜１０回繰り返して行う。
【００３１】
得られたスローアウェイチップについて、ガウス計によりチップのすくい面表面に接触させた状態で残留磁束密度を測定し、５箇所での平均値を表１に記載した。また、下記の条件により切削試験を行い、被削材の算術平均表面粗さ（Ｒａ）が０．１０μｍを超えた時点を寿命としてワークの加工数を測定した。
【００３２】
切削条件
被削材    ＳＵＳ４３０Ｆ
加工形態  Φ８ｍｍ  外径端面仕上げ切削
切削速度  Ｖ＝１５０ｍ／ｍｉｎ
切り込み  ０．０３ｍｍ
送り      ０．０３ｍｍ／ｒｅｖ
切削状態  湿式
さらに、切削試験に用いたチップの断面ＳＥＭ観察から画像解析法にて炭化タングステン粒子の平均粒径を測定するとともに、結合相プールの最大粒径を測定した。また、チップの一部を粉砕し２０メッシュを通した粉砕粉末１ｇに塩酸（ＨＣｌ：Ｈ２Ｏ＝１：１）溶液を加え、スターラーにて攪拌し２４時間５０℃で加熱溶解した溶液をろ過した。この溶液に希塩酸（ＨＣｌ：Ｈ２Ｏ＝１：１）溶液を加えて５０ｍｌ定容とし、このろ液について、ＩＣＰ法によってろ液中のタングステンを含む各金属の含有量および含有比率を測定した。結果は表１に示した。
【００３３】
【表１】
2005040868.tif 000002
【００３４】
表１に示すように、残留磁束密度が３０×１０−４Ｔ以下の試料Ｎｏ．１〜４では、残留磁束密度が３０×１０−４Ｔより大きい試料Ｎｏ．５、６に比べて切削試験における切刃の欠損が少なく、切削寿命が長いものであった。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明のスローアウェイチップによれば、炭化タングステン粒子をコバルトからなる結合相にて焼結によって結合した超硬合金からなり、磁気を帯びた部材に接触させて残留磁束密度を３０×１０−４Ｔより大きくした後、チップの残存する磁化を消磁する脱磁工程をチップ製造の最終段階に設けてスローアウェイチップの残留磁束密度を３０×１０−４Ｔ以下に確実に制御することによって、切削工具として充分な性能を有するとともに、切削中に強磁性体である被削材の切屑がチップ表面に当たりやすく、また、系外へ排出されにくい等の不具合を生じることなく、良好な切削が可能となる結果、長寿命のスローアウェイチップを作製することができる。