超硬合金とは

超硬合金は、特に硬い金属であり、丈夫な材料、高速の機械速度、高温に対応できることが知られています。 この素材は、harmetal、Widia™、またはタングステンカーバイドコバルトとも呼ばれます。 多くの場合、ステンレス鋼や炭素鋼などの品目の生産に使用されます。

現代の超硬合金は、通常、タングステンカーバイドと金属コバルトまたはタンタルカーバイドと金属ニッケルとコバルトの粒子の組み合わせです。 これらの材料は、焼結、またはあまり一般的ではないが、溶融コバルトを炭化タングステンの固体粒子と混合する熱間静水圧プレス（HIP）として知られるプロセスで結合されます。 最終製品の強度と耐久性は、ミックスの各成分の量に応じて大きく異なります。

超硬合金の最も明確な2つの弱点は、その固有の脆性と材料の製造コストが高いことです。 コバルトは追加の耐久性を提供しますが、この材料で作られたツールはまだ破損または欠けがちです。 多くの場合、炭素工具鋼などの頑丈な金属が、炭化物の先端を挿入できるシャンクとして使用されます。 これにより、ツールの総コストと超硬部品の交換コストの両方を削減することで、コストを削減できます。

超硬合金インサートは、炭化チタン窒化物、チタンアルミニウム窒化物、またはダイヤモンドライクカーボンなどの特別なコーティングで補強することもできます。 これらのコーティングは、ツールの潤滑性を高めるのに役立ちます。 コーティングは、切削中の温度を下げることにより、インサートの寿命を延ばすこともできます。そのため、摩耗や引き裂きを減らすことができます。

最初の超硬合金は、1800年代後半にフランスの化学者アンリモワサンによって開発されました。 モイサンはダイヤモンドの製造に着手しましたが、彼の実験は、現代のタングステンカーバイドの多孔質で脆いバージョンの開発につながりました。 ドイツ人のカール・シュローターとハインリッヒ・バウムハウフは、コバルトを追加することで、材料を切断などの産業用途により強く、より適切にすることができることを発見しました。

超硬合金の商用利用は、1920年代後半にドイツで開始されました。 先駆的なブランドはWidia™で、これはwie diamentのバージョンで、ドイツ語で「ダイアモンドのような」という意味です。このブランド名は超硬合金の総称です。

1930年代には、タングステンカーバイドをタンタルカーバイドと金属ニッケルの結合混合物に置き換えることで、超硬合金のより耐久性のある形状を作ることができました。 現在、この素材は、伝統的混合物と現代的混合物のさまざまなバリエーションで作られています。 1つの定数は、混合物は通常、別の要素の粒子と結合した一部が溶融した材料で構成されていることです。