[發明專利]WC系超硬合金粉末、WC系超硬合金構件、WC系超硬合金構件的制造方法

在審

• 申請號: 202080059893.0
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN114302780A
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 白鳥浩史;品川一矢;小關秀峰;桑原孝介;大坪靖彥;岡本晉哉
• 申請（專利權）人: 日立金屬株式會社
• 主分類號: B22F1/12
• 分類號: B22F1/12;C22C1/05;C22C29/08;B33Y70/10;C22C32/00;B22F10/20;B22F10/64;B33Y10/00;B33Y40/20;B33Y80/00
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 鐘晶;陳彥

本發明提供一種能夠制造高導熱性和高耐磨損性優異的WC系超硬合金構件的WC系超硬合金粉末、WC系超硬合金構件以及WC系超硬合金構件的制造方法。本發明的WC系超硬合金粉末的特征在于，包含Co、Fe和Cr中的至少1種以及WC和Cu，WC為40質量％以上，Co、Fe和Cr中的至少1種的含量為25質量％以上且小于60質量％，Cu的含量a與Co、Fe和Cr中的至少1種的含量b的比例a/b滿足0.070≤a/b≤1.000。

技術領域

本發明涉及WC系超硬合金粉末、WC系超硬合金構件、WC系超硬合金構件的制造方法。

背景技術

熱沖壓制法是通過在對加熱至高溫的被加工材料進行沖壓成型的同時在模具內進行冷卻來進行淬火的制法。在熱沖壓模具中，為了實現淬火性的提高、生產的高效率化，期望模具材料的導熱系數的提高。另外，為了減小附著于被加熱至高溫的被加工材料的氧化皮所引起的模具的損傷，需要耐磨損性。

例如，專利文獻1公開了兼具導熱性和耐磨損性的以Fe為主成分的模具用鋼。作為熱沖壓用模具材料，主要使用硬度與韌性的平衡優異的熱作工具鋼、硬度非常高的冷作工具鋼，工具鋼的耐磨損性優異，但另一方面，由于添加了多種元素，因此導熱系數的提高受到限制，期望導熱系數的進一步提高。

作為兼顧導熱性和耐磨損性的材料之一，可舉出在Co等金屬結合相中分散有硬質的WC的復合材料即超硬合金(以下，稱為WC系超硬合金)。WC系超硬合金由于耐磨損性優異而被用于切削工具等。另一方面，導熱性也優異，WC系超硬合金的導熱系數比工具鋼高。

作為WC系超硬合金的例子，專利文獻2公開了硬度和韌性優異的WC-Co超硬合金及其制造方法。在WC系超硬合金中，增加金屬結合相的含量對于提高WC系超硬合金的韌性是有效的(參照專利文獻2)。

在熱沖壓模具中使用WC系超硬合金的情況下，若硬度過高，則會產生裂紋，因此需要增加金屬結合相的量而提高韌性。但是，若增加金屬結合相的量，則會產生導熱系數降低的問題。另外，若想要通過作為超硬合金的一般的成形方法的液相燒結法來造型模具，則內部的復雜的冷卻水路構造的成形困難，進而在燒結時產生由自重引起的變形，存在冷卻水路變形這樣的問題。

近年來，增材制造法(Additive Manufacturing：AM法)受到關注，其通過使金屬粉末原料局部地熔融、凝固并重復該熔融、凝固來制造三維形狀的造型物。通過使用增材制造法(在本發明中稱為層疊造型法)，能夠進行中空形狀等復雜形狀的造型，因此能夠進行具有復雜的冷卻水路的模具的造型。

非專利文獻1中記載了與WC-Co系超硬合金的激光層疊造型相關的技術。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2017-43814號公報

專利文獻2：日本特開2016-160500號公報

非專利文獻

非專利文獻1：京極秀樹、生田明彥、上森武、白地貴之、吉川研一、大森整著，“超硬合金的激光層疊造型(超硬合金のレーザ積層造形)”，近畿大學下一代基盤技術研究所報告Vol.2(2011)95-100

發明內容

發明所要解決的課題

如上所述，通過使用WC系超硬合金粉末并利用層疊造型法制造模具，能夠抑制制造時的變形。然而，因增加金屬結合相的量而導致的導熱系數的降低作為課題而殘留。因此，在應用層疊造型法的情況下，高導熱性和高耐磨損性的兼顧成為課題。

因此，本發明的目的在于提供一種WC系超硬合金粉末、WC系超硬合金構件及WC系超硬合金構件的制造方法，其能夠提高金屬結合相的含量多的WC系超硬合金的導熱系數，由此能夠通過層疊造型法制造高導熱性和高耐磨損性優異的WC系超硬合金構件。