超硬合金の焼結プロセスについて知らないこと

超硬合金は、さまざまな炭化物と鉄元素で構成されています。これらの材料の典型的な特徴は、液相焼結によって理論密度のほぼ 100% に達することです。焼結後、残留気孔率が低いことが、金属切削、石油掘削ビット、金属成形金型などの高応力作業条件で超硬合金をうまく適用するための鍵となります。

超硬合金の焼結は、所望の微細構造と化学組成を得るために注意深く制御されなければならない。多くの用途では、超硬合金は焼結状態で使用されている。焼結合金の表面は、しばしば激しい摩擦と応力にさらされる。ほとんどの金属切削用途では、工具ヘッド表面の摩耗深さが {{0}}.2~0.4mm を超え、工具は廃棄されたと判断される。したがって、超硬合金の表面性能を向上させることは非常に重要です。超硬合金の焼結には、2 つの基本的な方法があります。1 つは水素焼結で、水素および常圧での相反応速度論により部品の組成を制御し、もう 1 つは真空焼結で、真空環境を使用するか、周囲のガス圧を下げて反応速度論を遅くすることで超硬合金の組成を制御します。

真空焼結は、より広範囲の産業用途があります。焼結には、熱間等方圧加圧法や熱間等方圧加圧法も使用されることがあります。これらの技術は、超硬合金の製造に重要な影響を及ぼします。水素焼結：水素は還元雰囲気ですが、水素が焼結炉の壁やキャリアと反応すると、他の成分が変化し、超硬合金との熱力学的平衡を維持するのに適した炭化ポテンシャルが提供されます。水素焼結と比較して、真空焼結には次の利点があります。

まず、真空焼結は製品の組成を非常によく制御できます。1.3〜133paの圧力では、大気と合金の間の炭素と酸素の交換率は非常に低くなります。組成の変化に影響を与える主な要因は、炭化物粒子中の酸素含有量です。したがって、真空焼結は焼結超硬合金の工業生産において有利です。水素焼結中、炉内の雰囲気ガスの酸化電位は、水素の浸潤と水素とセラミック炉部品との反応により上昇します。真空焼結ではこれらの問題はありません。炉内の酸化電位は、水素焼結よりも低くなります。したがって、真空焼結は、酸化に非常に敏感なチタンカーバイド、タンタルカーバイド、ニオブカーバイドを含む合金に適しています。

第二に、真空焼結は焼結システム、特に加熱段階での加熱速度を柔軟に制御して、生産のニーズを満たすことができます。真空焼結は断続的な操作であるため、必要な焼結システムを柔軟に調整できますが、水素焼結は主に連続焼結プロセスであり、各焼結段階の温度を正確に制御できます。

焼結熱間静水圧プレス：焼結熱間静水圧プレスは、過圧焼結や加圧焼結とも呼ばれます。焼結炉は、実際には加圧可能な真空焼結炉です。残留空隙を減らすか排除するために、焼結温度で部品に閉気孔が形成されると、炉内に不活性ガスを充填して静水圧をかけます。アルゴン圧力は1.5〜10Mpaで、通常の意味での熱間静水圧よりもはるかに低いです。具体的な焼結プロセスには、潤滑剤の除去、酸化物の還元、炭化物合金の焼結が含まれます。炭化物の焼結で閉気孔が発生すると、炉内の低圧熱間静水圧がより高いレベルに引き上げられます。熱間静水圧プレスは、特別に設計された高圧容器で行われ、アルゴンを使用して100Mpaに加圧され、温度は従来の焼結温度とほぼ同じです。通常、最初に焼結を行い、次に等方圧プレスを行って、通常の焼結プロセスでは除去できない少量の残留ボイドを除去します。熱間等方圧プレスは主なキー投資です。焼結の後処理ステップとして、運用コスト、エネルギーとガスの消費量、および生産サイクルが増加します。熱間等方圧プレスで製造された超硬合金は、粒子が細かく、含有量が少ないという特徴があるため、強度が高くなります。ただし、焼結熱間等方圧プレスを使用する場合でも、後熱間等方圧プレスを使用する場合でも、時間、温度、圧力の適切な関係を確立することによってのみ、水素焼結および真空焼結製品よりも高い強度を得ることができます。