(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超硬合金の焼結体に加工を施し、その後更に一度以上、最初の焼結温度から２５０℃低い温度と最初の焼結温度から２５０℃高い温度との間の温度範囲まで加熱を行い、前記焼結体の自重または荷重を掛けることによって成形用治具に接触させて曲げ変形させることにより成形用治具の形状に倣った形状の焼結体を得る超硬合金の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一度焼結した超硬合金を加工し、その後更に一度以上焼結温度近辺まで加熱し曲げ変形させた超硬合金の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複雑な形状を持つ焼結体を製作する場合は、射出成形や鋳込み成形を行ったものを焼結させる方法、加工取りしろを多く設けた焼結体に焼結後に加工を行い所望の形状を得る方法などの方法が取られている。これらの方法は、湾曲部に対応できる特殊な加工機、成形装置を必要としたり、焼結後の加工に 時間がかかり非効率であるなどの欠点を有している。また、焼結前に中間加工を行い所望の寸法に近づける方法や、焼結時に治具を用いてそれに焼結体を倣わせることにより所望の形状を得る方法も取られている。しかしながらこれらの方法でも焼結時の変形や、荷重を掛けることによる割れ、形状の制約などがあり、また、刃物の場合は、中間加工で刃先加工を行っても焼結後にその鋭さを保つことはできず、焼結後に仕上げ加工をする必要が生じる。
【本発明が解決しようとする課題】
本発明は、複雑な曲げ部を有する超硬合金の製造方法を得ることを課題とした。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に示す本発明は一度焼結を行った後で加工を行い、少なくとも更に一度以上、最初の焼結温度から２５０℃低い温度と最初の 焼結温度から２５０℃高い温度との間の温度範囲（以下「最初の焼結温度±２５０℃」と表記する）まで加熱を行い、荷重もしくは自重にて曲げ変形させて得られることを特徴とする超硬合金の製造方法である。超硬合金は液相を生じる温度にて荷重もしくは自重で変形を起こす。本発明はこの現象を利用して得た曲げ変形部を有する超硬合金の製造方法である。この方法で製作された超硬合金は整形用治具にいわゆる半溶融状態で押し付けて再焼結するために、機械加工による残留応力がなく、また、焼結体内の部分差が少なく、ポアが少ない。そのために硬さ、強度、耐衝撃性などの物性が優れており、さらに、使用中の変形の少ない焼結体が得られる。一度完全、もしくは完全に近い状態にまで焼結を行い、冷却後に必要な加工を行い、その後に所望の形状にするためのカーボンや耐火煉瓦などの高融点材料の型を用いて２度目（またはそれ以降）の焼結を行うために、複雑な形状と曲面の複合した形状（例えば曲がった櫛のような形状）や鋭い先端を持つ形状と曲面の複合した形状（爪切りの刃先のような形状）や、底面がなだらかな形状（アイロンの低面のような形状）を得るのに適しており、形状を精度良く得ることができる。また、一度焼結した焼結体を再度加熱するために、通常の焼結時のように昇温時に収縮が起こらず、荷重を整形体に掛けることと比較して、破壊を心配せずに比較的自由に掛けることができる。さらにまた、刃先のような鋭い形状が必要で、かつ、刃先部が加工しにくい形状の場合は１度目の焼結後の加工で鋭い刃先を加工することで、刃先の形状（鋭さ）を維持したまま変形させ、所望の形状を低コストにて得ることができる。そのために従来どおりの製造方法で製作したものに対し大幅に加工時間が短縮され、同形状のものでも安価に提供することができる。本発明の製造方法では特に刃物、ガイドレール、ライニング、ファン、スクリューの羽根または粉砕羽根に有効である。刃物については、複雑な形状を有する、特にトムソン刃に代表される鋭い刃先を有する複雑な形状の刃物を得ることができる。また、ガイドレール、ライニングは、設備の湾曲に沿って製造することができ、焼結前に削り出して製造したものや、パーツごとに製造して接着やロー付けなどを施したもの、射出成形方で製造したものなどと比較して強度が強く、寿命も長い。ファン、スクリューの羽根または粉砕羽根については、通常取られる射出成形法により製造したファンまたはスクリューの羽根と比較して、射出むらやポアが焼結体中に無いために、破壊しにくく、高速回転させた際も信頼性が高い。また、特に粉砕羽根に使用した場合は、焼結体中の欠陥が少ないために、体衝撃抵抗が高く、高い耐欠損性と長寿命を得ることができる。
【０００４】
【発明の実施の形態】
ＷＣ粉末８５〜９５重量％とＣｏ粉末５〜１５重量％をボールミル、アトライター、ライカイ機などを用い混合後、乾式または湿式法で混合する。これらの粉末を調合後に所望の形に成形し、１２００℃〜１６００℃の温度、非酸化雰囲気中にて焼結を行い、焼結体を得る。焼結体を平面研削盤、マシニングセンタ、放電加工機などにより切れ刃を設けたり必要な形状に加工を行う。加工後に半溶融状態で自重または荷重を掛けて成形するための形状を有すカーボン治具上に乗せる、または前記同目的のためのカーボン治具にはさみ込み、焼結温度付近（一度目の焼結温度±２５０℃）まで昇温を行い、半溶融状態で塑性変形を利用して治具にならわせることにより、複雑形状の焼結体を得ることができる。前記はＣｏバインダーを含有する超硬合金について述べたものであるが、それ以外の超硬合金に対して本方法を用いる場合は、耐火煉瓦などを用いることにより、再焼結時の曲げ変形部を有する複雑形状の各種超硬合金の焼結体を得ることができる。一般に、超硬合金のグリーン体および仮焼結体は強度および硬さが低く、比較的簡単に加工を行うことができるが、その反面壊れやすく、精密な加工や負荷のかかる加工を行うことはできず、取り扱いにも注意を要する。逆に一旦焼結を行った超硬合金は、硬さおよび強度が大きくなるために破壊しにくく、加工をする際も時間、コストがかかる。そのために、実際の製造工程では、プレス成形体や射出成形体などのいわゆるグリーン体や、グリーン体を焼結温度より低い温度で加熱し構成粒子間に結合が生じるいわゆる仮焼結体で最終形状に近い形状まで加工をしておき、焼結後にはできるだけ加工を少なくする方法が取られている。しかし、上記方法では製造できないか、または製造できても製造効率が悪い場合がある。これらを実際に製造する際は、上記の工程では焼結前加工の難しさや焼結時の変形の問題により上記方法にて焼結体を得るのは難しく、そのために、大きな取りしろを設けて焼結を行い、その後に焼結体を加工することによって最終形状 に仕上げる方法が取られている。この方法では焼結後の加工に多大なコストを要することになり、製造上望ましくない。これを解決する手段として、特開平１０−９６００２号公報のように一度仮焼結 （該公報には「半焼結」と記されている）を行い、その後の本焼結時に荷重を掛け、変形をさせることにより、所望の形状に近い焼結体を得る方法が発明されている。ところが、この方法では仮焼結体の形状により荷重を掛ける場所、荷重の大きさに制約がある。形状によっては仮焼結体に荷重を掛けること自体が難しい（例えば、仮焼結体上部が尖っている形状のもの）形状もある。また、この方法では焼結前加工での形状が反映されるために例えば刃先などの鋭い形状を得ることは難しい。本発明は上記問題を解決するために有効な製造方法である。以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
【０００５】
【実施例】
（実施例１）平均粒径が０．８μｍのＷＣの粉末を９５重量％と、平均粒径が０．６μｍのＣｏ粉末を５重量％にメタノールを加え、ボールミル中で４８時間混合粉砕を行い、２重量％のパラフィンを加えた後にスプレードライヤーにて乾燥、造粒を行い超硬合金の粉末を得た。 粉末をプレス成形し、１４００℃、真空雰囲気にて焼結を行った。焼結体を平面研削盤、ワイヤー放電加工機およびマシニングセンタにて図１に示す形状に加工した。次に、加工した焼結体を図２に示す２枚のカーボン治具１にてはさみ込み、１３５０℃まで昇温を行った。その結果、所望どおりに、焼結体は破損や欠陥が無く、図３に示すような複雑形状の複数の突起を持つ湾曲した部品を得ることができた。
（比較例１）実施例１と同様にしてプレス成形したプレス成形体(いわゆるグリーン体)の突起部分をマシニングセンタにて整形を行い、その後に従前のカーボン治具にて焼結を行おうとしたが、整形体は自重にて図３中記号部４にクラックを生じ、良好な焼結体を得ることはできなかった。また、完成予定の形状を含む大きさの直方体などの金型にてプレス成形し、それからダイヤモンドホイールやエンドミル等で整形して必要な形状を作り焼結する方法、また、そのままの形状で焼結後に加工にて所望の形状を得る方法、いずれの方法も可能であるが、焼結時の変形により所望の形状を得るのは難しく、また、所望形状が得られたとしても、本発明の方法と比較してコスト高になるために、本発明の製造方法が優れていることがわかる。
（実施例２）平均粒径が ０．８μｍのＷＣの粉末を９５重量％と、平均粒径が０．６μｍのＣｏ粉末を５重量％にメタノールを加え、ボールミル中で４８時間混合粉砕を行い、２重量％ のパラフィンを加えた後にスプレードライヤーにて乾燥、造粒を行い超硬合金の粉末を得た。粉末をプレス成形し、１４００℃、真空雰囲気にて焼結を行った。 焼結体を平面研削盤にて５ｍｍ×４０ｍｍ×１０００ｍｍのサイズに加工を行った。次に、加工した焼結体を湾曲部を持つ２枚のカーボン治具にてはさみ込み、１３５０℃まで昇温を行った。その結果、所望どおりの形状を持つガイドレールを製作することができた。このガイドレールを使用したところ、ガイドレールは 強度、耐摩耗性ともに優れており、長時間に渡り正常に使用することができた。
（実施例３）実施例１と同様にして一度焼結を行い、その後に刃先加工を行った超硬合金の刃物を、もう一度自重または荷重をかけた状態で焼結温度近辺（一度目の焼結温度±２５０℃）まで加熱したところ、所望の湾曲部と鋭い刃先形状を有する刃物を得ることができた。本発明の方法により得られた刃物は残留応力が除去され、使用してもひずみが生じずに、グリーン体を成形して焼結したものよりも寿命が長くなった。
（比較例２）比較例１と同様にして、いわゆるグリーン体を整形して作製した刃物は残留応力のために使用によりひずみが生じ、寿命が本発明の刃物よりも短かくなった。
【０００６】
【発明の効果】
本発明の超硬合金の製造方法では残留応力が無く、使用しても歪まず、従来のものより長寿命の焼結体を得ることができ、従来製造が困難であった複雑な曲面を持った形状、その他の製造しにくい面形状を持った焼結体を低コストで製造することが可能となった。
以上
【図１】
0004169515.tif 000002
【図２】
0004169515.tif 000003
【図３】
0004169515.tif 000004
【図４】
0004169515.tif 000005
【図５】
0004169515.tif 000006
【図６】
0004169515.tif 000007
【図７】
0004169515.tif 000008