(57)【要約】【課題】表面平滑性および内部充填度が向上する造粒体の製造方法を提供する。【解決手段】造粒体の製造方法は、複数の粉末と、アルコールを主成分とする溶媒とを混合することによりスラリーを調製する第１工程と、パラフィンと、乳化剤と、水とを含む液状のエマルジョンパラフィンを調製する第２工程と、前記スラリーと前記エマルジョンパラフィンとを混合することにより混合物を得る第３工程と、前記混合物を噴霧乾燥し、凝集させることにより造粒体を形成する第４工程と、を含み、前記複数の粉末は、超硬合金製造用に調製された粉末群またはサーメット製造用に調製された粉末群である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の粉末と、アルコールを主成分とする溶媒とを混合することによりスラリーを調製する第１工程と、
パラフィンと、乳化剤と、水とを含む液状のエマルジョンパラフィンを調製する第２工程と、
前記スラリーと前記エマルジョンパラフィンとを混合することにより混合物を得る第３工程と、
前記混合物を噴霧乾燥し、凝集させることにより造粒体を形成する第４工程と、を含み、
前記複数の粉末は、超硬合金製造用に調製された粉末群またはサーメット製造用に調製された粉末群である、造粒体の製造方法。
【請求項２】
前記超硬合金製造用に調製された粉末群は、炭化タングステンの粉末と、鉄族元素に含まれる１種以上の金属の粉末とを含む、請求項１に記載の造粒体の製造方法。
【請求項３】
前記超硬合金製造用に調製された粉末群は、周期律表の第４族元素、第５族元素、第６族元素、アルミニウムおよびケイ素からなる群より選ばれる１種以上の元素と、炭素、窒素、酸素および硼素からなる群より選ばれる１種以上の元素とで構成される化合物からなる１種以上の粉末をさらに含む、請求項２に記載の造粒体の製造方法。
【請求項４】
前記超硬合金製造用に調製された粉末群は、周期律表の第４族元素、第５族元素、第６族元素、アルミニウムおよびケイ素からなる群より選ばれる１種以上の元素の粉末をさらに含む、請求項２または請求項３に記載の造粒体の製造方法。
【請求項５】
前記超硬合金製造用に調製された粉末群は、炭素の粉末をさらに含む、請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の造粒体の製造方法。
【請求項６】
前記サーメット製造用に調製された粉末群は、周期律表の第４族元素、第５族元素および第６族元素からなる群より選ばれる１種以上の元素と、炭素、窒素、酸素および硼素からなる群より選ばれる１種以上の元素とを含み、かつＢ１型結晶構造を有する固溶体からなる１種以上の粉末と、鉄族元素に含まれる１種以上の金属の粉末とを含む、請求項１に記載の造粒体の製造方法。
【請求項７】
前記サーメット製造用に調製された粉末群は、周期律表の第４族元素、第５族元素、第６族元素、アルミニウムおよびケイ素からなる群より選ばれる１種以上の元素の粉末をさらに含む、請求項６に記載の造粒体の製造方法。
【請求項８】
前記サーメット製造用に調製された粉末群は、炭素の粉末をさらに含む、請求項６または請求項７に記載の造粒体の製造方法。
【請求項９】
前記アルコールは、エタノールである、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の造粒体の製造方法。
【請求項１０】
前記混合物における前記複数の粉末に対する前記パラフィンの質量割合は０．１質量％以上６質量％以下である、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の造粒体の製造方法。
【請求項１１】
超硬合金の原料となる粒体またはサーメットの原料となる粒体と、パラフィンとを含む造粒体であって、
レーザー回折散乱法によって測定される体積基準の粒度分布において、その累積値がｎ％となるときの前記造粒体の粒径をＤｎで表すとき、０．２＜Ｄ１０／Ｄ９０＜０．７の関係を満たし、かつ、
前記粒径を０μｍから１０μｍ単位で区分けすることで構築されるとともに、それぞれが前記造粒体から算出される固有の平均真円度を有する複数の群において、Ｄ０５が含まれる前記群の前記平均真円度をＣD05で表し、Ｄ１０が含まれる前記群の前記平均真円度をＣD10で表し、Ｄ５０が含まれる前記群の前記平均真円度をＣD50で表すとき、ＣD05／ＣD50＞０．９およびＣD10／ＣD50＞０．９５の少なくとも一方または両方の関係を満たす、造粒体。
【請求項１２】
前記造粒体は、前記超硬合金の原料となる粒体として、炭化タングステンと、鉄族元素に含まれる１種以上の金属とを含む、請求項１１に記載の造粒体。
【請求項１３】
前記造粒体は、前記超硬合金の原料となる粒体として、周期律表の第４族元素、第５族元素、第６族元素、アルミニウムおよびケイ素からなる群より選ばれる１種以上の元素と、炭素、窒素、酸素および硼素からなる群より選ばれる１種以上の元素とで構成される化合物の１種以上をさらに含む、請求項１２に記載の造粒体。
【請求項１４】
前記造粒体は、前記超硬合金の原料となる粒体として、周期律表の第４族元素、第５族元素、第６族元素、アルミニウムおよびケイ素からなる群より選ばれる１種以上の元素をさらに含む、請求項１２または請求項１３に記載の造粒体。
【請求項１５】
前記造粒体は、前記超硬合金の原料となる粒体として、遊離の炭素をさらに含む、請求項１２〜請求項１４のいずれか１項に記載の造粒体。
【請求項１６】
前記造粒体は、前記サーメットの原料となる粒体として、周期律表の第４族元素、第５族元素および第６族元素からなる群より選ばれる１種以上の元素と、炭素、窒素、酸素および硼素からなる群より選ばれる１種以上の元素とを含み、かつＢ１型結晶構造を有する固溶体の１種以上と、鉄族元素に含まれる１種以上の金属とを含む、請求項１１に記載の造粒体。
【請求項１７】
前記造粒体は、前記サーメットの原料となる粒体として、周期律表の第４族元素、第５族元素、第６族元素、アルミニウムおよびケイ素からなる群より選ばれる１種以上の元素をさらに含む、請求項１６に記載の造粒体。
【請求項１８】
前記造粒体は、前記サーメットの原料となる粒体として、遊離の炭素をさらに含む、請求項１６または請求項１７に記載の造粒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造粒体の製造方法および造粒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、超硬合金製の成形部品の寸法精度向上などを目的とした技術の改良において、原料となる金属粉末が注目されるとともに、成形部品製造用のプレス金型に充填する造粒体を上記原料から製造するプロセスも注目されている。たとえば、特開２０１２−１１７１０１号公報（特許文献１）には、超硬合金の硬質相を構成する粒子の粒径のバラツキを抑制するため、ＷＣ粉末をエタノール溶媒に混ぜてスラリーを作製し、このスラリーにパラフィンワックスを加え、スプレードライヤーで乾燥し、造粒することが提案されている。
【０００３】
特表２００４−５１８８２４号公報（特許文献２）には、超硬合金グレード粉末を製造するにあたって、Ｃｏ、ＶＣおよびＷＣの粉末を水で混合してスラリーを作製し、このスラリーにパラフィン乳化物を添加し、パラフィン乳化物を添加したスラリーを噴霧塔で噴霧乾燥し、顆粒化することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１１７１０１号公報
【特許文献２】特表２００４−５１８８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
超硬合金製またはサーメット製の成形部品は、金属粉末とバインダーとを溶媒中で混合し、スラリー状に調製した混合物を乾燥し、凝集させて造粒体とし（以下、「超硬合金製造用の造粒体」または「サーメット製造用の造粒体」とも称する）、これをプレス金型に充填して圧縮し、焼結することで製造される。このため、プレス金型に造粒体を均一に充填することが寸法精度向上に寄与する。プレス金型に造粒体を均一に充填するには、造粒体の表面平滑性を向上させることが必要であり、粒径のバラツキが小さく真円度の高い造粒体を得ることが望ましい。さらに、各造粒体に占める金属粉末とパラフィンの密度を高くし、内部充填度を向上させることも必要である。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１のように、バインダーとしてパラフィンワックスを使用すると、混合物中のパラフィンワックスの分散状態が不均一となって、造粒体の表面平滑性および内部充填度を向上させることが困難となる。上記特許文献２では、パラフィン乳化物とすることで混合物中のパラフィンの均一な分散状態を形成しようしているものの、Ｃｏ、ＶＣおよびＷＣの粉末を水で混合すると、水が有する水素結合の影響で混合性が悪化するため、所望の表面平滑性および内部充填度を得ることは困難であった。さらに、Ｃｏ、ＶＣおよびＷＣの粉末を水で混合すると、噴霧乾燥に要するエネルギーが大きく、設備（噴霧塔）が大型化するため、ランニングコストが増加するとともに環境負荷が大きくなった。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされ、粒径のバラツキを小さくし、かつ真円度を高くして、表面平滑性および内部充填度が向上する造粒体の製造方法および造粒体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】
【０００８】
本発明の一態様は、複数の粉末と、アルコールを主成分とする溶媒とを混合することによりスラリーを調製する第１工程と、パラフィンと、乳化剤と、水とを含む液状のエマルジョンパラフィンを調製する第２工程と、前記スラリーと前記エマルジョンパラフィンとを混合することにより混合物を得る第３工程と、前記混合物を噴霧乾燥し、凝集させることにより造粒体を形成する第４工程と、を含み、前記複数の粉末は、超硬合金製造用に調製された粉末群またはサーメット製造用に調製された粉末群である、造粒体の製造方法である。
【０００９】
また、本発明の一態様は、超硬合金の原料となる粒体またはサーメットの原料となる粒体と、パラフィンとを含む造粒体であって、レーザー回折散乱法によって測定される体積基準の粒度分布において、その累積値がｎ％となるときの前記造粒体の粒径をＤｎで表すとき、０．２＜Ｄ１０／Ｄ９０＜０．７の関係を満たし、かつ、前記粒径を０μｍから１０μｍ単位で区分けすることで構築されるとともに、それぞれが前記造粒体から算出される固有の平均真円度を有する複数の群において、Ｄ０５が含まれる前記群の前記平均真円度をＣD05で表し、Ｄ１０が含まれる前記群の前記平均真円度をＣD10で表し、Ｄ５０が含まれる前記群の前記平均真円度をＣD50で表すとき、ＣD05／ＣD50＞０．９およびＣD10／ＣD50＞０．９５の少なくとも一方または両方の関係を満たす、造粒体である。
【発明の効果】
【００１０】
上記によれば、粒径のバラツキを小さくし、かつ真円度を高くして、表面平滑性および内部充填度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に含まれる超硬合金製造用の造粒体の一例における粒径分布を表したグラフである。
【図２】図１の造粒体の例において、１０μｍ毎の粒径で区分けされた造粒体の複数の群と、該群に含まれる造粒体の平均真円度との関係を表したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
【００１３】
［１］本発明の一態様に係る造粒体の製造方法は、複数の粉末と、アルコールを主成分とする溶媒とを混合することによりスラリーを調製する第１工程と、パラフィンと、乳化剤と、水とを含む液状のエマルジョンパラフィンを調製する第２工程と、前記スラリーと前記エマルジョンパラフィンとを混合することにより混合物を得る第３工程と、前記混合物を噴霧乾燥し、凝集させることにより造粒体を形成する第４工程とを含み、前記複数の粉末は、超硬合金製造用に調製された粉末群またはサーメット製造用に調製された粉末群である。これにより、粒径のバラツキを小さくし、かつ真円度を高くして、表面平滑性および内部充填度が向上した造粒体を製造することができる。
【００１４】
［２］上記超硬合金製造用に調製された粉末群は、炭化タングステンの粉末と、鉄族元素に含まれる１種以上の金属の粉末とを含むことが好ましい。これにより、超硬合金としての優れた物理物性を有することが可能となる超硬合金製造用の造粒体を製造することができる。
【００１５】
［３］上記超硬合金製造用に調製された粉末群は、周期律表の第４族元素、第５族元素、第６族元素、アルミニウムおよびケイ素からなる群より選ばれる１種以上の元素と、炭素、窒素、酸素および硼素からなる群より選ばれる１種以上の元素とで構成される化合物からなる１種以上の粉末をさらに含むことが好ましい。これにより、用途によってさらに優れた性能を示す超硬合金製造用の造粒体を製造することができる。たとえば、切削工具として鋼加工に用いられた場合に、チタンの炭化物、タンタルの炭化物およびニオブの炭化物の少なくともいずれかを含有することにより、優れた耐摩耗性を示す超硬合金を構成することができる。さらにＰＣＢドリル穴開け工具として用いられた場合に、バナジウムの炭化物およびクロムの炭化物の少なくともいずれか一方を含有することにより、合金組織中の炭化タングステン相が微細化し、優れた曲げ強度を示す超硬合金を構成することができる。
【００１６】
［４］上記超硬合金製造用に調製された粉末群は、周期律表の第４族元素、第５族元素、第６族元素、アルミニウムおよびケイ素からなる群より選ばれる１種以上の元素の粉末をさらに含むことが好ましい。これにより、用途によってさらに優れた性能を示す超硬合金製造用の造粒体を製造することができる。たとえば、耐摩工具として用いられた場合にクロムを含有することにより、優れた耐食性を示す超硬合金を構成することができる。
【００１７】
［５］上記超硬合金製造用に調製された粉末群は、炭素の粉末をさらに含むことが好ましい。これにより超硬合金の合金組織を、脆弱相であるη相および遊離炭素を含まないように調整することができる超硬合金製造用の造粒体を製造することができる。
【００１８】
［６］上記サーメット製造用に調製された粉末群は、周期律表の第４族元素、第５族元素および第６族元素からなる群より選ばれる１種以上の元素と、炭素、窒素、酸素および硼素からなる群より選ばれる１種以上の元素とを含み、かつＢ１型結晶構造を有する固溶体からなる１種以上の粉末と、鉄族元素に含まれる１種以上の金属の粉末とを含むことが好ましい。これにより被削材との化学的反応性が低く、たとえば切削工具として用いられた場合に、優れた被削材加工面を得ることができるサーメット製造用の造粒体を製造することができる。
【００１９】
［７］上記サーメット製造用に調製された粉末群は、周期律表の第４族元素、第５族元素、第６族元素、アルミニウムおよびケイ素からなる群より選ばれる１種以上の元素の粉末をさらに含むことが好ましい。これにより、用途によってさらに優れた性能を示すサーメット製造用の造粒体を製造することができる。たとえば、タングステンおよびモリブデンを含有させることにより、曲げ強度を高めることができる。
【００２０】
［８］上記サーメット製造用に調製された粉末群は、炭素の粉末をさらに含むことが好ましい。これによりサーメットの合金組織を、脆弱相であるη相および遊離炭素を含まないように調整することができるサーメット製造用の造粒体を製造することができる。
【００２１】
［９］上記アルコールは、エタノールであることが好ましい。これにより、噴霧乾燥に要するエネルギーが小さくて済み、設備を小型化することができるので、ランニングコストとともに環境負荷を低減することができる。
【００２２】
［１０］上記混合物における上記複数の粉末に対する上記パラフィンの質量割合は０．１質量％以上６質量％以下であることが好ましい。これにより、表面平滑性および内部充填度をより効果的に向上させることができる。
【００２３】
［１１］本発明の一態様に係る造粒体は、超硬合金の原料となる粒体またはサーメットの原料となる粒体と、パラフィンとを含む造粒体であって、レーザー回折散乱法によって測定される体積基準の粒度分布において、その累積値がｎ％となるときの前記造粒体の粒径をＤｎで表すとき、０．２＜Ｄ１０／Ｄ９０＜０．７の関係を満たし、かつ、前記粒径を０μｍから１０μｍ単位で区分けすることで構築されるとともに、それぞれが前記造粒体から算出される固有の平均真円度を有する複数の群において、Ｄ０５が含まれる前記群の前記平均真円度をＣD05で表し、Ｄ１０が含まれる前記群の前記平均真円度をＣD10で表し、Ｄ５０が含まれる前記群の前記平均真円度をＣD50で表すとき、ＣD05／ＣD50＞０．９およびＣD10／ＣD50＞０．９５の少なくとも一方または両方の関係を満たす。これにより、粒径のバラツキが小さく、かつ真円度が高く、表面平滑性および内部充填度が向上した造粒体を提供することができる。
【００２４】
［１２］上記造粒体は、上記超硬合金の原料となる粒体として、炭化タングステンと、鉄族元素に含まれる１種以上の金属とを含むことが好ましい。これにより、超硬合金としての優れた物理物性を有することが可能となる超硬合金製造用の造粒体を提供することができる。
【００２５】
［１３］上記造粒体は、上記超硬合金の原料となる粒体として、周期律表の第４族元素、第５族元素、第６族元素、アルミニウムおよびケイ素からなる群より選ばれる１種以上の元素と、炭素、窒素、酸素および硼素からなる群より選ばれる１種以上の元素とで構成される化合物の１種以上をさらに含むことが好ましい。これにより、用途によってさらに優れた性能を示す超硬合金製造用の造粒体を提供することができる。たとえば、切削工具として鋼加工に用いられた場合に、チタンの炭化物、タンタルの炭化物およびニオブの炭化物の少なくともいずれかを含有することにより、優れた耐摩耗性を示す超硬合金を構成することができる。さらにＰＣＢドリル穴開け工具として用いられた場合に、バナジウムの炭化物およびクロムの炭化物の少なくともいずれか一方を含有することにより、合金組織中の炭化タングステン相が微細化し、優れた曲げ強度を示す超硬合金を構成することができる。
【００２６】
［１４］上記造粒体は、上記超硬合金の原料となる粒体として、周期律表の第４族元素、第５族元素、第６族元素、アルミニウムおよびケイ素からなる群より選ばれる１種以上の元素をさらに含むことが好ましい。これにより、用途によってさらに優れた性能を示す超硬合金製造用の造粒体を提供することができる。たとえば、耐摩工具として用いられた場合にクロムを含有することにより、優れた耐食性を示す超硬合金を構成することができる。
【００２７】
［１５］上記造粒体は、上記超硬合金の原料となる粒体として、遊離の炭素をさらに含むことが好ましい。これにより超硬合金の合金組織を、脆弱相であるη相および遊離炭素を含まないように調整することができる超硬合金製造用の造粒体を提供することができる。
【００２８】
［１６］上記造粒体は、上記サーメットの原料となる粒体として、周期律表の第４族元素、第５族元素および第６族元素からなる群より選ばれる１種以上の元素と、炭素、窒素、酸素および硼素からなる群より選ばれる１種以上の元素とを含み、かつＢ１型結晶構造を有する固溶体の１種以上と、鉄族元素に含まれる１種以上の金属とを含むことが好ましい。これにより被削材との化学的反応性が低く、たとえば切削工具として用いられた場合に、優れた被削材加工面を得ることができるサーメット製造用の造粒体を提供することができる。
【００２９】
［１７］上記造粒体は、上記サーメットの原料となる粒体として、周期律表の第４族元素、第５族元素、第６族元素、アルミニウムおよびケイ素からなる群より選ばれる１種以上の元素をさらに含むことが好ましい。これにより、用途によってさらに優れた性能を示すサーメット製造用の造粒体を提供することができる。たとえば、タングステンおよびモリブデンを含有させることにより、曲げ強度を高めることができる。
【００３０】
［１８］上記造粒体は、上記サーメットの原料となる粒体として、遊離の炭素をさらに含むことが好ましい。これによりサーメットの合金組織を、脆弱相であるη相および遊離炭素を含まないように調整することができるサーメット製造用の造粒体を提供することができる。
【００３１】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の実施形態（以下、「本実施形態」とも記す）についてさらに詳細に説明する。本実施形態はこれらに限定されるものではない。
【００３２】
＜造粒体の製造方法＞
（第１工程）
本実施形態に係る造粒体の製造方法は、複数の粉末と、アルコールを主成分とする溶媒とを混合することによりスラリーを調製する第１工程を含む。
【００３３】
複数の粉末は、超硬合金製造用に調製された粉末群またはサーメット製造用に調製された粉末群である。
【００３４】
アルコールを主成分とする溶媒とは、アルコールに水分が含まれている溶媒であることを意味する。そして、アルコールに含まれる水分は、０．１質量％以上２５質量％以下であることが好ましい。アルコールに水分を含ませるのは、後述するエマルジョンパラフィンを添加する際に、パラフィンがアルコールによって析出されにくくするためである。アルコールに含まれる水分は、３質量％以上１８質量％以下であることがより好ましい。
【００３５】
アルコールは、エタノールであることが好ましい。エタノールを用いることによって水が溶媒である場合に比べて混合性が良化する。さらに、後述する噴霧乾燥に要するエネルギーが小さくて済み、これに必要な設備を小型化することができるので、ランニングコストとともに環境負荷を低減することができる。ただし、本実施形態においてエタノールに代えて、１−プロパノールを用いることができる。さらに、エタノールに代えて、メタノール、２-プロパノール、１−ブタノールなどのその他のアルコールを用いることでもよいし、これらから２種以上が混合された混合溶媒を用いることでもよい。
【００３６】
スラリーは、複数の粉末と、アルコールを主成分とする溶媒とを従来公知の方法を用いて湿式混合することにより調製される。スラリーに占める複数の粉末の濃度は、３０〜９０質量％（３０質量％以上９０質量％以下、本明細書において数値範囲を「〜」を用いて表わす場合、その範囲は上限および下限の数値を含むものとする）であることが好ましい。スラリーを調製するのに均一な攪拌を行ない易いからである。
【００３７】
（第２工程）
本実施形態に係る造粒体の製造方法は、パラフィンと、乳化剤と、水とを含む液状のエマルジョンパラフィンを調製する第２工程を含む。
【００３８】
パラフィンは、広義のワックスである天然ワックス、合成ワックスまたはこれらの混合物を示し、特に石油から得た炭化水素の混合物であるパラフィンワックスを用いることが好ましい。
【００３９】
乳化剤は、たとえば、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤または非イオン界面活性剤のいずれかを用いることができる。また、この第２工程または次の第３工程において、混合物の粘度調整、安定化、防腐などを目的とし、必要に応じて添加剤を加えてもよい。
【００４０】
エマルジョンパラフィンは、乳化剤が界面に凝集または吸着したパラフィンが微小油滴状で溶媒としての水に分散された状態に調製されたものである。エマルジョンパラフィンは、２０〜６０質量％のパラフィンと、このパラフィンに対して１〜１０質量％の乳化剤と、必要に応じて添加される微量の添加剤と、残部としての水とから合計１００質量％となるように調製される。
【００４１】
このエマルジョンパラフィン中の粒子状のパラフィンの粒径は、レーザー回折散乱法または動的光散乱法を測定原理とする粒子径分布測定装置で測定することができる。そして、測定される体積基準の粒度分布において、その累積値が５０％となるときのパラフィンの粒径（５０％粒径）は、０．０１〜１０μｍであることが好ましい。
【００４２】
（第３工程）
本実施形態に係る造粒体の製造方法は、上記スラリーと上記エマルジョンパラフィンとを混合することにより混合物を得る第３工程を含む。第３工程では、公知の混合装置を用いるなど従来公知の混合方法によって上記混合物を得ることができる。
【００４３】
この混合物における上記複数の粉末に対する上記パラフィンの質量割合は、０．１質量％以上６質量％以下であることが好ましい。すなわち、第３工程のスラリーとエマルジョンパラフィンとを混合する混合比として、スラリー中の複数の粉末に対し、パラフィンが０．１〜６質量％となる量のエマルジョンパラフィンを添加することが好ましい。これにより、造粒体の表面平滑性および内部充填度をより効果的に向上させることができる。混合物における複数の粉末に対するパラフィンの質量割合は、０．５質量％以上３質量％以下であることがより好ましい。
【００４４】
（第４工程）
本実施形態に係る造粒体の製造方法は、混合物を噴霧乾燥し、凝集させることにより造粒体を形成する第４工程を含む。
【００４５】
噴霧乾燥は、噴霧塔などの一般的な噴霧乾燥装置を用いることで行なうことができる。第４工程では、たとえば、スプレードライヤーを用いて混合物を噴霧乾燥し、凝集させることによって造粒体を形成することができる。
【００４６】
本実施形態では、スラリーとエマルジョンパラフィンとを混合することにより、パラフィンが均一に分散された混合物として噴霧乾燥され、凝集されるため、粉末同士が均質に結合することとなる。このため、内部充填度が向上した造粒体を得ることができる。したがって、内部充填度が向上することにより、造粒体の球状が維持されて粒径のバラツキが小さく、かつ真円度が高くなって表面平滑性が向上し、プレス金型への均一な充填を達成するのに有利となる。なお、内部充填度とは、各造粒体に占める複数の粉末とパラフィンの密度の多寡を表す。この密度が高いほど「内部充填度が高い」こととなる。
【００４７】
以上より、本実施形態では、粒径のバラツキを小さくし、かつ真円度を高くして、表面平滑性および内部充填度を向上させた造粒体を製造することができる。
【００４８】
ここで本実施形態に係る造粒体の製造方法において、超硬合金製造用に調製された粉末群は、炭化タングステン（ＷＣ）の粉末と、鉄族元素に含まれる１種以上の金属の粉末とを含むことが好ましい。なお、鉄族元素に含まれる金属とは、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）およびニッケル（Ｎｉ）をいう。これにより、超硬合金としての優れた物理物性を有することが可能となる超硬合金製造用の造粒体を製造することができる。
【００４９】
たとえば、超硬合金製造用に調製された粉末群が、ＷＣの粉末と、Ｃｏの粉末とからなる場合、８５〜９５質量％のＷＣの粉末と５〜１５質量％のＣｏの粉末とから全量で１００質量％となるように上記粉末群を調製することが好ましい。さらに、超硬合金製造用に調製された粉末群として、ＷＣの粉末およびＣｏの粉末の他に、後述する化合物または元素の粉末などを含む場合には、上記Ｃｏの粉末などの鉄族元素に含まれる１種以上の金属の粉末と、後述する化合物または元素の粉末との合計で５〜１５質量％の配合量とすればよい。
【００５０】
本実施形態において超硬合金製造用に調製された粉末群は、上記ＷＣの粉末と、上記鉄族元素に含まれる１種以上の金属の粉末に加え、周期律表の第４族元素（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆなど）、第５族元素（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａなど）、第６族元素（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗなど）、アルミニウムおよびケイ素からなる群より選ばれる１種以上の元素と、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）および硼素（Ｂ）からなる群より選ばれる１種以上の元素とで構成される化合物からなる１種以上の粉末をさらに含むことができる。これにより、上記効果を具備し、かつ用途によってさらに優れた性能を示す超硬合金製造用の造粒体を製造することができる。たとえば、切削工具として鋼加工に用いられた場合に、Ｔｉの炭化物、Ｔａの炭化物およびＮｂの炭化物の少なくともいずれかを含有することにより、優れた耐摩耗性を示す超硬合金を構成することができる。さらにＰＣＢドリル穴開け工具として用いられた場合に、Ｖの炭化物およびＣｒの炭化物の少なくともいずれか一方を含有することにより、合金組織中のＷＣ相が微細化し、優れた曲げ強度を示す超硬合金を構成することができる。
【００５１】
さらに、上記超硬合金製造用に調製された粉末群は、周期律表の第４族元素（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆなど）、第５族元素（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａなど）、第６族元素（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗなど）、アルミニウムおよびケイ素からなる群より選ばれる１種以上の元素の粉末をさらに含むことができる。これにより、上記効果を具備し、かつ用途によってさらに優れた性能を示す超硬合金製造用の造粒体を製造することができる。たとえば、耐摩工具として用いられた場合にＣｒを含有することにより、優れた耐食性を示す超硬合金を構成することができる。
【００５２】
さらに、上記超硬合金製造用に調製された粉末群は、炭素（Ｃ）の粉末をさらに含むことができる。これにより超硬合金の合金組織を、脆弱相であるη相および遊離炭素を含まないように調整することができる超硬合金製造用の造粒体を製造することができる。
【００５３】
一方、本実施形態に係る造粒体の製造方法において、サーメット製造用に調製された粉末群は、周期律表の第４族元素（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆなど）、第５族元素（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａなど）、第６族元素（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗなど）からなる群より選ばれる１種以上の元素と、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）および硼素（Ｂ）からなる群より選ばれる１種以上の元素とを含み、かつＢ１型結晶構造を有する固溶体からなる１種以上の粉末と、鉄族元素に含まれる１種以上の金属の粉末とを含むことが好ましい。これにより被削材との化学的反応性が低く、たとえば切削工具として用いられた場合に、優れた被削材加工面を得ることができるサーメット製造用の造粒体を製造することができる。
【００５４】
さらに、サーメット製造用に調製された粉末群は、周期律表の第４族元素（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆなど）、第５族元素（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａなど）、第６族元素（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗなど）、アルミニウムおよびケイ素からなる群より選ばれる１種以上の元素の粉末をさらに含むことができる。これにより、上記効果を具備し、かつ用途によってさらに優れた性能を示すサーメット製造用の造粒体を製造することができる。たとえば、ＷおよびＭｏを含有させることにより、曲げ強度を高めることができる。
【００５５】
さらに、サーメット製造用に調製された粉末群は、炭素（Ｃ）の粉末をさらに含むことができる。これにより、上記効果を具備し、かつサーメットの合金組織を、脆弱相であるη相および遊離炭素を含まないように調整することができるサーメット製造用の造粒体を製造することができる。
【００５６】
＜超硬合金焼結体およびサーメット焼結体の製造＞
上記方法により製造した超硬合金製造用およびサーメット製造用の造粒体は、プレス金型に充填し、公知の方法によって所定の形状に成形することができる。続いて、得られた成形体を公知の方法で焼結することにより、成形部品として寸法精度に優れた超硬合金焼結体およびサーメット焼結体を得ることができる。
【００５７】
このようにして得た超硬合金焼結体およびサーメット焼結体は寸法精度に優れ、切削工具に用いることが好ましい。切削工具とは、具体的には、ドリル、エンドミル、フライス加工用刃先交換型切削チップ、旋削加工用刃先交換型切削チップ、メタルソー、歯切り工具、リーマまたはタップなどをいう。さらに、上記超硬合金焼結体およびサーメット焼結体を基材とし、この基材の表面の全部または一部を被膜により被覆した表面被覆切削工具に適用することも好ましい。
【００５８】
＜造粒体＞
本実施形態に係る造粒体は、超硬合金の原料となる粒体またはサーメットの原料となる粒体と、パラフィンとを含む。そして、たとえば、上記で説明した製造方法により製造することができる。なお、本実施形態に係る造粒体には、上記第２工程で調製したエマルジョンパラフィンに含まれる乳化剤が含まれる場合がある。また、「超硬合金の原料となる粒体」は、上記製造方法で製造された造粒体に含まれている粒体であって、超硬合金製造用に調製された粉末群由来のものを意味する。「サーメットの原料となる粒体」は、上記製造方法で製造された造粒体に含まれている粒体であって、サーメット製造用に調製された粉末群由来のものを意味する。
【００５９】
本実施形態に係る造粒体は、レーザー回折散乱法によって測定される体積基準の粒度分布において、その累積値がｎ％となるときの造粒体の粒径をＤｎで表すとき、０．２＜Ｄ１０／Ｄ９０＜０．７の関係を満たす。
【００６０】
造粒体の粒径は、たとえば、レーザー回折散乱法を測定原理とする粒子径分布測定装置を用いて乾式測定することができる。なお、レーザー回折散乱法は、直径１μｍの球と同じ回折散乱光のパターンを示す被測定粒子の粒径を、その形状に関わらず１μｍとみなす測定法である。
【００６１】
Ｄｎのｎは、Ｄｎで表される粒径以下の粒子量が全体量のｎ％であることを意味する。たとえば、Ｄ１０の１０は、Ｄ１０で表される粒径以下の粒子量が全体量の１０％であることを意味し、Ｄ９０の９０は、Ｄ９０で表される粒径以下の粒子量が全体量の９０％であることを意味する。したがって、０．２＜Ｄ１０／Ｄ９０＜０．７の関係を満たす本実施形態の造粒体は、少なくとも全体の８０％を占める粒子の粒径が、１．４〜５倍のバラツキの範囲内に収まっていることが理解される。
【００６２】
本実施形態に係る造粒体は、その粒径を０μｍから１０μｍ単位で区分けすることで構築されるとともに、それぞれが造粒体から算出される固有の平均真円度を有する複数の群において、Ｄ０５が含まれる群の平均真円度をＣD05で表し、Ｄ１０が含まれる群の平均真円度をＣD10で表し、Ｄ５０が含まれる群の平均真円度をＣD50で表すとき、ＣD05／ＣD50＞０．９およびＣD10／ＣD50＞０．９５の少なくとも一方または両方の関係を満たす。好ましくは、ＣD05／ＣD50＞０．９８およびＣD10／ＣD50＞０．９９の少なくとも一方または両方の関係を満たす。
【００６３】
造粒体の各々の真円度は、たとえば、画像粒子測定装置を用いて測定することができる。画像粒子測定装置のステージ上に粒子（造粒体）を分散させてこれらの画像を取得し、取得した画像に写るすべての造粒体を一つひとつ、「真円度＝（４π×粒子面積）／（粒子の周長）2」の式に基づいて算出することにより真円度を測定することができる。真円度の最大値は１である。さらに、造粒体の粒径を０μｍから１０μｍ単位で区分けすることで構築される群を設定することにより、各群において、それぞれ造粒体から算出された真円度の平均から固有の平均真円度を得ることができる。
【００６４】
本明細書でいう「真円度」は、造粒体を正射影した形状を元にして規定される。したがって、本明細書でいう「真円度が高い造粒体」という表現は、「真球度が高い造粒体」という表現と同じ意味となる。
【００６５】
たとえば、図１に示すグラフでは、Ｄ０５で表される造粒体の粒径が３１μｍとなるので、粒径が３０μｍより大きく４０μｍ以下である造粒体の集合が、Ｄ０５が含まれる群となる。Ｄ１０で表される造粒体の粒径が４４．４μｍとなるので、粒径が４０μｍより大きく５０μｍ以下である造粒体の集合が、Ｄ１０が含まれる群となる。Ｄ５０で表される造粒体の粒径が１０４．８μｍとなるので、粒径が１００μｍより大きく１１０μｍ以下である造粒体の集合が、Ｄ５０が含まれる群となる。
【００６６】
そして、図２に示すように、上述のとおりＤ０５が含まれる群（すなわち、粒径が３０μｍより大きく４０μｍ以下である造粒体の集合）の平均真円度をＣD05で表し、Ｄ１０が含まれる群（すなわち、粒径が４０μｍより大きく５０μｍ以下である造粒体の集合）の平均真円度をＣD10で表し、Ｄ５０が含まれる群（すなわち、粒径が１００μｍより大きく１１０μｍ以下である造粒体の集合）の平均真円度をＣD50で表す。このとき、ＣD05は０．９５３であり、ＣD10は０．９５５であり、ＣD50は０．９５であることから、ＣD05／ＣD50は１．００３となり、ＣD10／ＣD50は１．００５となる。したがって、図１〜２に示す造粒体の例では、ＣD05／ＣD50＞０．９およびＣD10／ＣD50＞０．９５の両方の関係を満たしている。図１〜２に示す造粒体は、Ｄ０５およびＤ１０が含まれるような粒径が小さい造粒体の群の平均真円度が、Ｄ５０が含まれる造粒体の群の平均真円度と同等以上であることが分かる。なお、Ｄ５０が含まれる造粒体の群の平均真円度は、０．９５前後またはそれ以上であることが好ましい。
【００６７】
ここで、Ｄ５０が含まれる造粒体の群の平均真円度である０．９５前後という値は、従来の造粒体においても得ることができた。しかしながら、ＣD05／ＣD50＞０．９、ＣD10／ＣD50＞０．９５の少なくとも一方を満たすように、粒径が小さい造粒体の群において平均真円度が高い造粒体を得ることはできなかった。このように粒径が小さい造粒体の群において真円度が低くなると、一般に表面平滑性が劣るため、プレス金型へ均一に充填するのに不利となる。
【００６８】
従来の造粒体は、その内部でパラフィンが均一に分散していないため、混合物を噴霧乾燥し、凝集させる過程で粉末同士が均質に結合することができない。このため、凝集して球状の造粒体が一旦形成されても、これが維持されないで崩壊するので、粒径が小さい造粒体の群で特に平均真円度が低くなったことが考えられる。
【００６９】
一方で本実施形態は、造粒体の内部でパラフィンが均一に分散され、混合物を噴霧乾燥し、凝集させる過程で粉末同士が均質に結合するため、造粒体の内部充填度が向上する。このことによって凝集して形成される球状の造粒体が維持され、粒径が小さい造粒体の群であっても平均真円度を高くすることができる。そして、粒径が小さい造粒体の群の平均真円度が高いため、造粒体の表面平滑性が向上し、プレス金型への均一な充填を達成することができる。
【００７０】
ここで本実施形態に係る造粒体において、超硬合金の原料となる粒体は、炭化タングステン（ＷＣ）と、鉄族元素に含まれる１種以上の金属とを含むことが好ましい。上述のように、鉄族元素に含まれる金属とは、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）およびニッケル（Ｎｉ）をいう。このような造粒体は、超硬合金製造用の造粒体として、超硬合金としての優れた物理物性を有することが可能となる。
【００７１】
さらに、本実施形態において超硬合金の原料となる粒体は、上記ＷＣと、上記鉄族元素に含まれる１種以上の金属に加え、周期律表の第４族元素（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆなど）、第５族元素（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａなど）、第６族元素（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗなど）、アルミニウムおよびケイ素からなる群より選ばれる１種以上の元素と、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）および硼素（Ｂ）からなる群より選ばれる１種以上の元素とで構成される化合物の１種以上をさらに含むことができる。これにより、上記効果を具備し、かつ用途によってさらに優れた性能を示す超硬合金製造用の造粒体を提供することができる。たとえば、切削工具として鋼加工に用いられた場合に、Ｔｉの炭化物、Ｔａの炭化物およびＮｂの炭化物の少なくともいずれかを含有することにより、優れた耐摩耗性を示す超硬合金を構成することができる。さらにＰＣＢドリル穴開け工具として用いられた場合に、Ｖの炭化物およびＣｒの炭化物の少なくともいずれか一方を含有することにより、合金組織中のＷＣ相が微細化し、優れた曲げ強度を示す超硬合金を構成することができる。
【００７２】
さらに、超硬合金の原料となる粒体は、周期律表の第４族元素（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆなど）、第５族元素（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａなど）、第６族元素（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗなど）、アルミニウムおよびケイ素からなる群より選ばれる１種以上の元素をさらに含むことができる。これにより、上記効果を具備し、かつ用途によってさらに優れた性能を示す超硬合金製造用の造粒体を提供することができる。たとえば、耐摩工具として用いられた場合にＣｒを含有することにより、優れた耐食性を示す超硬合金を構成することができる。
【００７３】
さらに、超硬合金の原料となる粒体は、遊離の炭素（Ｃ）をさらに含むことができる。これにより、上記効果を具備し、かつ超硬合金の合金組織を、脆弱相であるη相および遊離炭素を含まないように調整することができる超硬合金製造用の造粒体を提供することができる。
【００７４】
一方、本実施形態に係る造粒体において、サーメットの原料となる粒体は、周期律表の第４族元素（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆなど）、第５族元素（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａなど）、第６族元素（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗなど）からなる群より選ばれる１種以上の元素と、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）および硼素（Ｂ）からなる群より選ばれる１種以上の元素とを含み、かつＢ１型結晶構造を有する固溶体の１種以上と、鉄族元素に含まれる１種以上の金属とを含むことが好ましい。このような造粒体は、サーメット製造用の造粒体として被削材との化学的反応性が低く、たとえば切削工具として用いられた場合に、優れた被削材加工面を得ることができる。
【００７５】
さらに、サーメットの原料となる粒体は、周期律表の第４族元素（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆなど）、第５族元素（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａなど）、第６族元素（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗなど）、アルミニウムおよびケイ素からなる群より選ばれる１種以上の元素をさらに含むことができる。これにより、上記効果を具備し、かつ用途によってさらに優れた性能を示すサーメット製造用の造粒体を提供することができる。たとえば、ＷおよびＭｏを含有させることにより、曲げ強度を高めることができる。
【００７６】
さらに、サーメットの原料となる粒体は、遊離の炭素（Ｃ）をさらに含むことができる。これにより、上記効果を具備し、かつサーメットの合金組織を、脆弱相であるη相および遊離炭素を含まないように調整することができるサーメット製造用の造粒体を提供することができる。
【００７７】
以上、上記実施形態において、超硬合金製造用またはサーメット製造用の造粒体の製造方法およびそれらの造粒体について説明したが、本実施形態は次のような造粒体の製造方法およびその造粒体にも適用可能である。たとえば、高速度鋼製造用の造粒体の製造方法とその造粒体、セラミックス製造用の造粒体の製造方法とその造粒体、立方晶型窒化硼素焼結体製造用の造粒体の製造方法とその造粒体、ダイヤモンド焼結体製造用の造粒体の製造方法とその造粒体および窒化珪素焼結体製造用の造粒体の製造方法とその造粒体などに適用することができる。
【実施例】
【００７８】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００７９】
＜実施例１：超硬合金製造用の造粒体＞
（第１工程）
９０質量％のＷＣ粉末と、１０質量％のＣｏ粉末とで全量で１００質量％となるように超硬合金製造用に調製された粉末群を調製した。この粉末群に対して０．４３質量倍のエタノール溶媒（１０質量％の水分を含む）をアルコールを主成分とする溶媒として準備した。そして、ＷＣ粉末と、Ｃｏ粉末と、エタノール溶媒とを公知の方法で湿式混合することによりスラリーを調製した。このスラリーに占める複数の粉末の濃度は、７０質量％である。
【００８０】
（第２工程）
５０質量％パラフィンと、このパラフィンに対して２質量％の乳化剤（非イオン界面活性剤）と、添加剤としての微量の安定剤と、分散媒となる水とで、全量で１００質量％となるようにして液状のエマルジョンパラフィンを調製した。
【００８１】
（第３工程）
スラリー中の粉末群に対し、パラフィンが１．５質量％添加されることとなるようにエマルジョンパラフィンを添加した。これを公知の混合装置で混合し、混合物を得た。
【００８２】
（第４工程）
上記混合物を、スプレードライヤーによって凝集させることにより実施例１の超硬合金製造用の造粒体を形成した。
【００８３】
＜実施例２：サーメット製造用の造粒体＞
１６質量％の炭化チタン粉末と、３６質量％の炭窒化チタン粉末と、７質量％の炭化モリブデン粉末と、１８質量％の炭化タングステン粉末と、３質量％の炭化タンタル粉末と、４質量％の炭化ニオブ粉末と、８質量％のコバルト粉末と、８質量％のニッケル粉末とから全量で１００質量％となるようにサーメット用に調製された粉末群を調製した。また、第３工程においてスラリー中の粉末群に対し、パラフィンが３．０質量％添加されることとなるようにエマルジョンパラフィンを添加した。それ以外は、実施例１と同様の製造方法により、実施例２のサーメット製造用の造粒体を形成した。
【００８４】
＜比較例＞
（粉末群の準備）
実施例１と同じ超硬合金製造用に調製された粉末群を準備した。
【００８５】
（粉末群、固体パラフィン、エタノール溶媒の混合）
上記超硬合金製造用に調製された粉末群と、この粉末群に対して２．０質量％の固体パラフィン（パラフィンワックス）と、上記粉末群に対して０．４３質量倍のエタノール溶媒（１０質量％の水分を含む）を湿式混合し、混合物を調製した。
【００８６】
（混合物の噴霧乾燥、および凝集）
上記混合物を、実施例１、２と同じスプレードライヤーにより凝集させて比較例の超硬合金製造用の造粒体を形成した。
【００８７】
＜評価＞
実施例１、２および比較例の造粒体の粒径を、レーザー回折散乱法を測定原理とする粒子径分布測定装置を用いて乾式測定した。このとき、実施例１の超硬合金製造用の造粒体のＤ１０／Ｄ９０は０．４５３だった。実施例２のサーメット製造用の造粒体のＤ１０／Ｄ９０は０．３８２だった。一方で、比較例の造粒体のＤ１０／Ｄ９０は０．３２３だった。したがって、実施例１、２の造粒体は、比較例の造粒体に比べて粒径のバラツキが小さく、かつ０．２＜Ｄ１０／Ｄ９０＜０．７の関係を満たしていることが分かる。
【００８８】
さらに、実施例１、２および比較例の造粒体の真円度を、画像粒子測定装置を用いて測定した。このとき、実施例１の超硬合金製造用の造粒体のＣD05は０．９３７であり、ＣD10は０．９４４であり、ＣD50は０．９５３であった。このことから、ＣD05／ＣD50は０．９８３となり、ＣD10／ＣD50は０．９９１となった。
【００８９】
さらに、実施例２のサーメット製造用の造粒体のＣD05は０．９２９であり、ＣD10は０．９３６であり、ＣD50は０．９４８であった。このことから、ＣD05／ＣD50は０．９８となり、ＣD10／ＣD50は０．９８７となった。
【００９０】
一方、比較例の造粒体のＣD05は０．８５４であり、ＣD10は０．８５５であり、ＣD50は０．９５１であった。このことから、ＣD05／ＣD50は０．８９８となり、ＣD10／ＣD50は０．９３１となった。
【００９１】
したがって、実施例１の超硬合金製造用の造粒体および実施例２のサーメット製造用の造粒体は、Ｄ０５およびＤ１０といった粒径が小さい造粒体の群の平均真円度がＤ５０が含まれる造粒体の群の平均真円度とほぼ同等または同等以上となり、全体として高い平均真円度を維持した。一方、比較例の造粒体は、Ｄ０５およびＤ１０といった粒径が小さい造粒体の群の平均真円度が、Ｄ５０が含まれる造粒体の群の平均真円度に比べて低く、全体として高い平均真円度を維持できなかった。すなわち、比較例の造粒体に比べ、実施例１、２の造粒体は真円度が高いので、表面平滑性が優れ、プレス金型へ均一に充填するのに有利であることが分かる。また、実施例１，２は、混合物を噴霧乾燥し、凝集させる過程で粉末同士が均質に結合した結果、内部充填度が向上したので、粒径が小さい造粒体の群で特に平均真円度が高く維持されたものと考えられる。
【００９２】
以上より、本実施形態および本実施例の超硬合金製造用の造粒体およびサーメット製造用の造粒体を用い、プレス金型に充填して圧縮し、焼結することで製造する超硬合金焼結体およびサーメット焼結体の成形部品は、寸法精度に優れている。
【００９３】
以上、本発明の実施形態および実施例について説明を行なったが、上述の実施形態および実施例の構成を適宜組み変えたり、様々に設計変形したりすることも当初から予定している。
【００９４】
今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施形態および実施例ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図１】
2017109189.tif 000002
【図２】
2017109189.tif 000003