(57)【要約】      （修正有）【課題】硬質構成物を形成する粉末とバインダ相を形成する粉末とを圧縮剤で互いに湿式混練した超硬合金を製造する方法の提供。【解決手段】スラリは、乾燥好ましくはスプレー乾燥され、所望の形状の物体に成形され且つ焼結される。１８％の収縮率に所定の秤量での減圧成形圧力備えた超硬合金粉末は、次に示す組成と共に１〜３ｗｔ％の圧縮剤を使用することによって達成することができ、組成は、＜＝９０ｗｔ％のＰＥＧ、及び＞＝１０ｗｔ％の長鎖Ｃ≧２０脂肪酸、それらのエステル、及び塩であり、特に、エスカ酸及び／またはベヘン酸である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の組成、＜＝９０ｗｔ％のＰＥＧ及び＞＝１０ｗｔ％の長鎖Ｃ≧２０の脂肪酸、それらのエステル及び塩、を有する１〜３ｗｔ％の圧縮剤を使用することを特徴とする低成形圧力を有する超硬合金粉末を製造する方法。
【請求項２】
前記脂肪酸が、飽和、ポリ不飽和、特にモノ不飽和の脂肪酸であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記脂肪酸が、エスカ酸及び／またはベヘン酸であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
二酸基で長鎖の脂肪酸を使用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記粉末が、さらにＷＣ、及び通常コバルト可能ならばニッケルまたは鉄のような合金添加物を有する２〜２０ｗｔ％のバインダ、好ましくは特に＜１ｗｔ％のＣｒ及び＜１ｗｔ％のＶの粒成長抑制剤を含む６〜１２ｗｔ％のバインダ、を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記ＷＣの粒が、０．１〜１．０μｍ好ましくは０．２〜０．６μｍの範囲の平均粒径を有することを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
次の組成、＜＝９０ｗｔ％のＰＥＧ及び＞＝１０ｗｔ％の長鎖Ｃ≧２０の脂肪酸、それらのエステル及び塩、を有する１〜３ｗｔ％の圧縮剤を含むことを特徴とする低成形圧力で簡単に圧縮できる超硬合金粉末。
【請求項８】
前記脂肪酸が、エスカ酸及び／またはベヘン酸であることを特徴とする請求項７に記載の超硬合金粉末。
【請求項９】
前記粉末が、さらにＷＣ、及び通常コバルト可能ならばニッケルまたは鉄のような合金添加物を有する２〜０ｗｔ％のバインダ、好ましくは特に＜１ｗｔ％のＣｒ及び＜１ｗｔ％のＶの粒成長抑制剤を含む６〜１２ｗｔ％のバインダ、を含むことを特徴とする請求項７または８に記載の超硬合金粉末。
【請求項１０】
前記ＷＣの粒が、０．１〜１．０μｍ好ましくは０．２〜０．６μｍの範囲の平均粒径を有することを特徴とする請求項９に記載の超硬合金粉末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低成形圧力で、特にサブミクロン及びナノの大きさの粉末である超硬合金の粉末を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超硬合金粉末は、硬質構成物を形成する粉末、バインダ相を形成する粉末、及び圧縮剤（一般的にＰＥＧ（ポリエチレングリコール））、をスラリへと湿式混練することにより製造され、このスラリは一般的にスプレー乾燥法によって乾燥され、工具でこの乾燥した粉末を所望の形状の物体に圧縮して且つ焼結する。焼結の際に、この物体は、約１６〜２０％の線形的収縮をする。この収縮率は、グリーン物体（＝「グリーン密度」）を生成するための粉末成形の際に達成される理論的密度の％に依存していて、これは順次圧縮圧力、ＷＣ粒径、グリー粒分布、Ｃｏ含有量、及び圧縮剤に依存する。圧縮工具は製造が高価であるので、１８％のような標準収縮率で製造される。この収縮率は、所望のグリーン密度を得られるように、十分な成形圧力を成形体に加えることにより達成される。研削加工のような高価な焼結後処理を避けるために、所望の物体が、所望とする大きさに可能な限り近い大きさであることがきわめて重要である。しかしながら、粒径が微細である場合、例えば１μｍまたはそれ以下である場合、かなり高い圧縮圧力が、必要とする収縮率を達成するために必要である。粒径が減少した炭化物粉末内の内部の摩擦の増加は、成形のための大きな抵抗に起因することがこの業界では考えられる。高い圧縮圧力は、圧縮された物体内の割れまたは細孔のような圧縮欠陥の大きな危険、圧縮工具の異常な摩耗、及び人間に危険をもたらす圧縮工具の破損のために、望ましくない。さらに、焼結部品の寸法制御は、圧縮圧力が所定の所望の実施しうる範囲内に保持される場合、容易になる。
【０００３】
脂肪酸、それらの塩及びエステルは、それらの潤滑特性については長い間業界では知られている。それらはその炭素の鎖の長さによって特徴づけされる。オレイン酸及びステアリン酸は、双方が１８個の炭素鎖同等物であり、Ｃ−１８のエスカ酸及びベヘン酸が、通常生じる脂肪酸において最も長い炭素鎖（Ｃ−２２）の一つであるとしてしばしば言及される。
【０００４】
サブミクロンの超硬合金に対して成形圧力を低下させる方法が、欧州特許出願Ａ−１０４３４１３号に開示される。この方法は、ＷＣを除き全ての構成材を約３時間予備混練して、且つＷＣ粉末を添加し、その後約１０時間最終的に混練することからなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、微細粒である超硬合金を製造するとき、圧縮圧力を減少する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の方法にしたがい、超硬合金粉末は、硬質構成材を形成する粉末、及びバインダ相を形成する粉末ならびに特別な圧縮剤、を湿式混練することによって製造され、その後このスラリは、乾燥好ましくはスプレー乾燥され、良好な流動特性を備える凝集体を形成する。
【０００７】
驚くべきことに、１８％の収縮率の所定秤量における減圧成形圧力を備える超硬合金粉末は、次に示す組成と共に１〜３ｗｔ％の圧縮剤を使用することによって入手できことが判明した。この組成は、＜＝９０ｗｔ％のＰＥＧ及び＞＝１０ｗｔ％の長鎖Ｃ≧２０脂肪酸、それらのエステル及び塩であり、好ましくは９０〜６０ｗｔ％最も好ましくは９０〜６５ｗｔ％のＰＥＧ及び好ましくは１０〜４０ｗｔ％最も好ましくは１０〜３５ｗｔ％の脂肪酸、それらのエステル及び塩である。
【０００８】
一つの実施態様において、飽和、ポリ不飽和、特にモノ不飽和の脂肪酸が使用され、且つ、別に二酸基(dioic, two acid groups)で長鎖の脂肪酸が使用される。
【０００９】
好ましい実施態様において、この脂肪酸は、エスカ酸及び／またはベヘン酸である。
【００１０】
本発明の方法は、いずれの超硬合金組成に対して適用できるが、好ましくはＷＣ、及び通常コバルト可能ならばニッケルまたは鉄のような合金添加物を有する２〜０ｗｔ％のバインダ、好ましくは特に＜１ｗｔ％のＣｒ及び＜１ｗｔ％のＶの粒成長抑制剤を含む６〜１２ｗｔ％のバインダ、を含む超硬合金に適用することが可能である。このＷＣの粒が、本質的に＞１．５μｍのＷＣの粒含まない、０．１〜１．０μｍ好ましくは０．２〜０．６μｍの範囲の平均粒径を有する。
【００１１】
本発明は、次の組成とともに１〜３ｗｔ％の圧縮剤を含む低成形圧力を備えすぐに圧縮できる超硬合金粉末に関し、次の組成は、＜＝９０ｗｔ％のＰＥＧ及び＞＝１０ｗｔ％の長鎖Ｃ≧２０の脂肪酸、それらのエステル及び塩を有し、好ましくは９０〜６０ｗｔ％最も好ましくは９０〜６５ｗｔ％のＰＥＧ及び好ましくは１０〜４０ｗｔ％最も好ましくは１０〜３５ｗｔ％の脂肪酸、それらのエステル及び塩である。エスカ酸及び／またはベヘン酸は、好ましい脂肪酸である。この超硬合金粉末は、ＷＣ、及び通常コバルト可能ならばニッケルまたは鉄のような合金添加物を有する２〜０ｗｔ％のバインダを含み、特に＜１ｗｔ％のＣｒ及び＜１ｗｔ％のＶの粒成長抑制剤を含む好ましくは６〜１２ｗｔ％のバインダ、から成る組成を有する超硬合金である。このＷＣの粒が、本質的に１．５μｍより大きいＷＣの粒含まない、０．１〜１．０μｍ好ましくは０．２〜０．６μｍの範囲の平均粒径を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施例１
１０ｗｔ％のコバルト、１ｗｔ％未満のクロム、及び残部０．４μｍのタングステン炭化物（ＷＣ）の粉末の組成を有するサブミクロンの超硬合金混合物が、本発明にしたがいＰＥＧ及びエスカ酸の種々の混合物とともに製造され、それらの個々の混合物は合計でこの粉末重量の２ｗｔ％である。この混練は、エタノールなどの中で行われた。
【００１３】
１８％の焼結収縮率のための圧縮圧力が測定された。すなわち、
ＰＥＧ（ｗｔ％）    エスカ酸（ｗｔ％）    １８％収縮率圧力（ＭＰａ）
２．０              ０                    １３５、先行技術        
１．９              ０．１                １１８、発明外          
１．８              ０．２                  ９８、発明            
１．６              ０．４                  ７８、発明            
１．５              ０．５                  ７９、発明            
このＷＣの粒径に対し、エスカ酸を有する０．４ｗｔ％ＰＥＧの最適交換は、１８％収縮率圧力を達成するため、圧縮圧力において４２％の圧下で達成された。
【００１４】
実施例２
実施例１と同じ組成を有するが０．２μｍの粒径の微細ＷＣを使用したサブミクロンの超硬合金粉末混合物が、本発明にしたがい製造された。再度この混練は、エタノールなどの中で行われた。合計がこの粉末重量の＋１．５〜＋２ｗｔ％の間にあるＰＥＧ及び他の脂肪酸の種々の混合物が、試験された。４０００ｋｇの一定最大圧縮荷重は、これらの非常に微細な炭化物粉末のＰＳ２１の試験片を１９％の標的収縮率に圧縮するために不十分であった（すなわち＞１９０ＭＰａ）。したがって、プレス高さと収縮率は、１変種に付き２つの試料について測定をした（小さな開きで）。
【００１５】
次の圧縮剤が使用された。
ＰＥＧ（ｗｔ％）    脂肪酸（ｗｔ％）        圧縮高さ（ｍｍ）    収縮率（％）  
２．０              −                      ７．３４            ２３．４      
１．５              ０．５、オレイン酸      ７．２２            ２３．０      
１．５              ０．５、ステアリン酸    ７．２２            ２３．１      
１．５              ０．５、エルカ酸        ７．１５            ２２．８      
１．５              ０．５、ベヘン酸        ７．１５            ２２．８      
１．５              −                      ７．２９            ２３．３      
１．０              ０．５、エルカ酸        ６．９２            ２１．９      
１．０              ０．７、エルカ酸        ６．８１            ２１．４      
０．５              １．０、エルカ酸        ６．６７            ２０．９      
−                  １．５、エルカ酸        ６．５９            ２０．７      
【００１６】
長鎖（＞または＝Ｃ２０）脂肪酸が、０．２μｍの炭化物粉末を圧縮するのに、潤滑剤として最も効果的であることが判明し、ＰＥＧ無しのものについて最も効果的に使用できる。しかし、ＰＥＧは、成形体に優れたグリーン強度を与え、この理由のために、ある程度のＰＥＧを残しておくことも必要である。
【００１７】
実施例３
７．０ｗｔ％のコバルト、＜１．０ｗｔ％のクロム、＜１．０ｗｔ％のバナジウム、及び残部０．３μｍのＷＣ粉末の組成である超硬合金粉末混合物が、本発明にしたがい製造された。１．５ｗｔ％のＰＥＧ、または１．０ｗｔ％のＰＥＧ＋０．５ｗｔ％のエルカ酸のいずれか一方を混合した二つの変種が、試験された。
ＰＥＧ（ｗｔ％）    エルカ酸（ｗｔ％）    圧縮圧力（ＭＰａ）    収縮率（％）  
１．５              −                    ＞１９０              ２０．７      
１．０              ０．５                ９３                  ２０．１、発明
【外国語明細書】
2007084916000001.pdf