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発明の名称 硬装用超硬合金及びその製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−258390
公開日 平成10年(1998)9月29日
出願番号 特願平9−82311
出願日 平成9年(1997)3月14日
代理人
発明者 鷲見 暁夫
要約 目的
肉盛用溶接棒に用いる超硬粒子の状態を改善することにより、マトリックス中によく分散し、かつ、強固に溶着されて、耐摩耗性を改善することを目的とする。

構成
肉盛用溶接棒に用いる超硬合金に於いて、前記超硬合金はWC−Co系からなり、かつ、結合金属が2〜5重量%でると共に、相対密度を98%未満とした粒状から成り、更に造粒状態のまま焼結した粒状である製造方法により構成する。
特許請求の範囲
【請求項1】 肉盛用溶接棒に用いる超硬合金に於いて、前記超硬合金はWC−Co系からなり、かつ、結合金属が2〜5重量%でると共に、相対密度を98%未満とした粒状から成ることを特徴とする硬装用超硬合金。
【請求項2】 肉盛用溶接棒に用いる超硬合金に於いて、前記超硬合金はWC−Co系からなり、かつ、結合金属が2〜5重量%でると共に、造粒状態のまま焼結した粒状で、かつ、その相対密度が98%未満であることを特徴とする硬装用超硬合金の製造方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本願発明は肉盛用溶接棒に用いる超硬合金及びその製造方法に係わる。より詳細には、鉱山工具等の耐摩耗性が要求される工具の刃先近傍に肉盛する硬装用溶接棒に用いる超硬合金に関する。
【0002】
【従来の技術】硬装用溶接棒に関しては、大別して2種類の超硬質材料が用いられている。1つは、W2C−WC共晶合金で、他は超硬合金そのものである。W2C−WC共晶合金は、その高硬度ゆえ、耐摩耗性が要求される箇所に適するが、製造に特別な高温処理を要するため特殊な用途にしか用いられていない。超硬合金は、広く実用化されている切削工具や耐摩用工具と同じ製法で製造でき、軟鋼パイプ内に充填したかたちで溶接棒として市販されており、硬さは上記共晶合金よりは低いが、耐摩耗性を付与する用途に用いられている。
【0003】本願発明は後者の超硬合金を用いた硬装用溶接棒に使用する超硬合金であり、、特開平6−269987号に記載されているように、超硬合金を粒子状として用いた例、及び超硬合金を焼結棒又は半焼結棒として用いた例がある。粒子として用いた場合には、その粒の大きさ、充填量を調整することにより、硬装溶接後の硬さを調整できるが、焼結棒又は半焼結棒として用いた場合のほうがWCの含有量を高く高硬度な硬装ができると記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、粒状、棒状の如何を問わず、溶接後は超硬合金の粒子を軟鋼パイプ等のFe系合金が包み込んだ状態となるため、その境界の反応が十分に進まずに溶着せず、使用中に粒子そのものが脱落したり、また、溶接の熱の影響により超硬合金中にFe系合金が侵入し結合金属量が多くなるため硬さが低下し、十分な耐摩耗性を付与できないという課題があった。更に、半焼結棒を用いた場合には、半焼結体自体が脆いため、粒の大きさが小さく成りすぎて硬さが十分に得られないという課題があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】そのため、本願発明では、肉盛用溶接棒に用いる超硬合金に於いて、前記超硬合金はWC−Co系からなり、かつ、結合金属が2〜5重量%でると共に、相対密度を98%未満とした粒状から成ることを特徴とするもので、その製法としては造粒状態のまま焼結し、篩により分級し所定粒度とした、相対密度が98%未満の超硬合金の製造方法により達成したものでる。
【0006】
【作用】肉盛用溶接棒に用いる超硬合金をWC−Co系としたのは、耐摩耗性を付与するには最も良い材料であり、更に、結合金属の含有量を2〜5%としたのは、溶接後のパイプ及び/又は台金から入ってくるFe系合金が結合金属として作用するため、そのFe系合金の量を考慮して、2〜5%とした。また、TiC、TaC等の超硬合金に使用されるWC以外の炭化物等は添加してもよい。また、結合金属を少なめると、焼結体を製造するさい緻密な焼結体が得られなくなるが、本願発明では超硬合金等を製作する際に用いるプレス成形を省くことにより、意図的にポーラスな状態のまま製作し、そのポーラスな部分に溶接時、Fe系合金を侵入させ、粒−Fe系合金の境界をより強固とすることができ、更に、結合金属の量も増加するが、もとの粒子は結合金属含有量が少ないため、硬度は十分に保つことができる。
【0007】本願発明ではポーラスな状態のままの超硬を用いるが、その製造方法は、超硬合金のプロセス同様、造粒し、造粒粉末をそのまま用いる特徴がある。そのことにより、造粒粉末の粒度を調整することによって粒度調整ができ、粉砕等の行程を簡略することができる。焼結後の粒度はその使用目的により様々に調整することができる。耐摩耗性が要求され、かつ、広い面積に硬装する場合には、例えば50mesh以下80mesh以上の様に篩分をして粒度を調整する。次に、その相対密度を98%未満としたのは、通常の超硬合金焼結体は真密度(すなわち、相対密度が100%)であるのに対し、十分にポーラスであることを示すもので、好ましくは40〜80%の相対密度であれば良い。更に、焼結体としたのは造粒状態では崩れたり、つぶれたりして粒子の形状、粒度が保てず、また、粉末冶金的に製造する際の酸素等のガスを焼結により除去することができるためである。以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明する。
【0008】
【実施例】通常の超硬合金等の製造に用いるWC粉末(平均粒度2μm)、Co粉末(平均粒度1μm)を用い、Bal WC−3% Coの組成になるように配合、混合して、造粒した。造粒の際には焼結体の粒度を考慮して、+40mesh程度の造粒粉とした。その造粒粉を1500度で焼結して、粒状の粉末を得た。尚、比較のため超硬合金JISK10相当の一般的に切削工具等として用いられている焼結体(相対密度100%)を粉砕し、所定粒度に篩分したものも製作した。
【0009】上記の造粒粉の焼結体を所定篩にて篩分後、軟鋼のパイプに充填し、溶接棒を作成した。溶接棒は、パイプ重量に対し、粒子の重量を4倍として、溶接後の結合金属量を最適となるよう充填量により調整した。その溶接棒を用いて、ガス溶接により、鋼板上に肉盛溶接を行なった。溶接後、鋼板を研磨・ラップし、粒子の状態及びその硬さを測定した。
【0010】粒子の空隙部には溶接に伴い、Fe系合金が結合金属として侵入し、粒子のCoと融合し、マトリックス中に十分溶着されていることが分かる。また、その硬さはマイクロビッカース硬さ(荷重25g)でマトリックスから1つの粒子を横断するよう一定間隔で測定したところ、マトリックスではHV350、粒子中心付近ではHV1600程度と十分な硬さを保っていた。また、比較例も同様に溶接後、硬さはマイクロビッカース硬さ(荷重25g)でマトリックスから1つの粒子を横断するよう一定間隔で測定したところ、マトリックスではHV350と同じであったが、粒子中心付近ではHV900程度とFe系合金が結合金属としてCo中に拡散したため、硬さの低下が著しかった。
【0011】
【発明の効果】本願発明の硬装肉盛用溶接棒に用いる超硬質焼結体を用いることにより、十分な硬さの硬装をすることができ、また、それに用いる粒子は、ポーラスで超硬合金と同様な製造方法で製作することができるとともに、十分に溶着させることができ耐摩耗性を付与することができる。




 

 


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