超硬合金とは？超硬の定義と製造方法について EX062
配信日 2023/12/10
https://podcasters.spotify.com/pod/show/taisei117/episodes/EX062-e2d26k8
文字起こし https://bit.ly/3Rk1Gnw
超硬合金の定義と製造方法について、友人のtaichiに説明しました。
キーワード
Co コバルト/WC タングステンカーバイド/粉末/超硬合金/炭素量/焼結/刃物/プレス/寸法
Googleの生成 AIによる生成文
超硬合金（ちょうこうごうきん）とは、硬質の金属炭化物と鉄系金属を結合した合金です。超硬とも呼ばれます。超硬合金は、周期律表のⅣa、Ⅴa、Ⅵa族に属する9種類の金属の炭化物を対象としています。代表的な組成はWC-Co合金で、タングステンカーバイト（WC）とコバルト（Co）の粉末を約1,400℃の高温で焼結して生成します。
超硬合金の特徴は次のとおりです。
・硬度が非常に高い
・高温時の硬度低下が少ない
・熱伝導率が高い
・耐摩耗性が高い
・弾性変形しにくい
・熱変形が小さい
超硬合金は、ドリルやバイトなどの切削工具、プレス金型素材などに多く用いられています。
参考：
【ゆっくり】コバルトを圧倒的に産する国は？コバルト資源をゆっくり解説。 - YouTube
コバルトの原産地は中国ではなくコンゴ民主共和国でした。
【ゆっくり】タングステン資源をゆっくり解説。タングステンの資源となる鉱物とは？ - YouTube
audio2742167565
2023.12.10 日 午後 4:12 ・ 27分 37秒
伊勢大成
00:00
はい。それでは、ちょっと今回は、超高合金の話をしてみたいと思います。と、
00:08
はい、お願いします。はい。
00:10
まず、超硬合金って何。っていう
00:13
ことね。
00:15
今もまだちょっと勉強中ではあるんやけど。
00:18
はい、
00:20
硬い強金ですと、はい、略して超高と呼ばれます。
00:28
へえ、硬い
00:29
ゴキは消えるっていう。
00:31
へえ、知らんかった。
00:38
えーっと、まー、超硬いって言っても、何に対して硬いかっていう話で。
00:44
ほうほう。
00:45
まー、一般的に金属っていうのは、まーい、えーっと、1番使われてるのは鉄 の金属なので、まー、鉄より硬いっていう意味だと勝手に解釈してます。
で、兆候より固いのもあって、ま、ダイヤモンドとかあんだから、超高を加工する時のは、ま、ダイヤモンド
01:09
で削るか。うん、また、放電加工って、えっとー、ま、電圧をめっちゃ高くばって当てて、こう、 表面を削り取るみたいな、
01:20
擬音、擬音に頼ってます。オノバとか、頼ってます。
01:24
そういう、その、なんか、ま、電気的に、ちょっと溶かしながらというか、
01:29
はい、
01:30
そういった方法しかなくて、えーっと、まー、削るの大変ですと、はい、超硬いからね。
01:39
あ、硬いってすごいな。
01:42
で、ま、その、硬い金属と、何に使うのっていうと、はい、ま、えっと、鉄は、やっぱ、好きな形に 削りたいというか、好きな形にしたいから、うん、それも、えっと、特に、エンジンの内側とかだと、すごく精度よ。よく、 その、好きな形にしたいので、
02:04
はい、
02:04
ま、削りたいですと、高精度に削りたいですと、はい、でて、削るのに、ま、鉄使ってると、
02:14
えー
02:15
と、肌を、爪で削ってるような感じというか、
02:18
はい、
02:19
なんで、爪の方も、まあ、申していきますと いうことで、まー、もっと固い材料にしたいなっていうので、ま、色々、色んなメーカーが、色々やってるけど、 ま、その、固い材料の、ま、母材というか、として、超硬合金が、結構用いられてますと、
02:40
えー、
02:44
いうので、まー、その、切削工具というか、その、も、えっと、接続が、削る、えっと、はさ、刃物の、その、先端の、 はい、と、歯の部分だけ、その、兆候合機にして、えっと、ま、兆候、後、き、ちょっと、普通の金属より高いから、 取り替えれるように、その、和も、押したりかけたりしたら、取り替えて、新しいのに、交換できるようになってます。
03:08
えー、なんか、スローウェイチップって名前がついてそう、
03:11
あ、そうそうそう、そういう、スローアウェイっていう、その、ステレル っていう名前で、その、しかも、ま、それも、1個で、えーっと、ま、三角形の形とかしてると、 はいはい、表面で、1、2、3か所で、メン、ひっくり返しても、さらに、3か所とか、
03:33
6回、その、1つのは、先交換するやつで、えっと、削れたり、
03:40
はいはい、
03:41
という風にして、まー、経済的に使おうということになってます。
03:50
ま、あとは、まあ、固いから、そのーなんていうかな、プレス加工と言って、はい。あ、こう、なんていうかな、押して伸ばして、 なんか箱みたいな形にするとか、穴開けたりするとか、うん、そういったのにも使われます。
04:13
という感じです。 用途としては、その辺。うんうん。あと、みな、身の回りのものとしては、はい。ラーツの確か先端が 長稿やったり、
04:30
重いからね。比重が。そう、重くて、鉄の2倍ぐらいなので。
04:34
はい。固さの問題じゃなくて、密度の。
04:40
密度の問題。
04:42
ええ。
04:44
または、固いから、そのボールペンの先端も超こ、あの、ボールね
04:52
こ、工具工に。はいよ。工合金を用いた場合には、
04:58
はい。
04:59
他に出てくるような金属材料に比べて、高温で軟化したりとか 変質したりっていうことが少なくて。そうだね。おさき側のワークの速度なり、工具の速度なりを上げて 経済性が増すっていう理由があって、超硬合金の採用に至るっていったことは理解できるんだが。
05:26
突然専門的になってきたけど、
05:29
プレスの場合になぜ超硬合金が使われるんだろう。
わかんないです。
05:40
はい。
05:41
まー、あの、えーっと、刃物の時と同じような理由ではあるけど。ああ、やっぱりどうしても、えーっと、まー、プレスとかでも、その、 こうがっちゃんがちゃんと、なんていうかな、まあ、その、名前の通り、パンチとか、いわゆる、こう、形状の丸棒みたいなので押してく のがあって、その、何回も、こう、同じとこを当たるから、やっていきますよ、
06:05
はい。
06:07
で、その、減りが少ない課題表は、基本的には少ない、あ、
06:14
理解。で、その、
06:15
超硬い合金が使われます。まただ、固すぎると、かけるから、 その、かけないギリギリの柔らかさを保ちながら、みたいなのも、兆候は、その、なんていうかな、 成分の調整によって、そういうのがやりやすくなってるから、
06:34
はい、
06:35
いろんなバリエーションを作れますよ、と。
06:44
はい
06:45
はい、超合金なんなの。っていう、
06:49
あー、聞きたいです、はい。
06:53
と、まあ、多いのは、えっと、コバルトとタングステン、 まあ、一緒に焼いたやつ。
07:03
タングステンと、コバと、両方とも金属なんですか。
07:07
両方とも金属ですね。 南足の原元素っていうか、金属やったかちょっと忘れたけど。
07:15
はいはい、
07:17
コバルトの縦のやつと、その周辺の縦のやつと、 タングステン周辺の、その、ま、原始、あの、配列の表で。
07:29
はい、はい、
07:29
あの、周辺のやつを、まあ、混ぜて焼いたのが、超高合金と言われてます。
07:35
えー、
07:37
なので、ま、コバルトじゃなくて、えっと、錆びにくくしたい用途とか、その、じょ、磁石ひっつかない 方がいいとかいう場合は、ニッケル系のホバートじゃなくて、ニッケルを使うと。
07:49
へー、タングステンとニッケルの組み合わせ。
07:57
あと、まあ、実際はタングステン団体だと柔らかい。
08:01
はい。で、
08:02
タングステンに炭素がひっついたタングステンカーバイトはいいとコバルトの組み合わせになりますと。
08:11
へえ、面白い。
08:15
で、基本的にはタングステンのタングステンカーバイトwc、タングステンドの原則以降がwで、
08:23
はい、
08:23
炭素がcなので、
08:25
はい
08:26
wcと、うんうん読んでるんやけど、
08:31
ウォークインクローズ。
08:32
あ、そうです。
08:34
ウォータークローゼットみたいな。あ、
08:35
ウォータークローって。
08:40
で、タングステンとコバルトに比べると、えっと、コバルトの方がちょっと柔らかい。
ま、鉄よりは固いんかな。小原はい。 で、えーっと、その、タングステンのコバルトの割合で、その、固さを調整できますよと、
09:00
はい、はいはい
09:02
いうのがあって、どの、
09:04
ま、パンチみたいに、その、ガッシャンガッシャンと、結構衝撃が加わるようなところだと困ると、多めにしたりと、
09:16
えっとー、
09:18
なんていうか、その、比較的こう、優しくゆっくり当てて削るような、その、
09:23
えっと、
09:25
工作機械の、その、刃物に使う場合だと、
09:28
えー、はいと、
09:29
ちょっと片目にしたりというか、コバルト少なめにしたりと。
09:32
へえ、面白いな。
09:39
あとは、その、もう1個、固さ変える方法があって、
09:44
はい、
09:44
えっと、タングステンカーバイトwcの。
09:50
はい、大きさ
09:51
を変えられると。
09:55
あー、粉末の粒子
09:58
は、いま、コンクリートの、あの、砂利と、なんていうか、モルタルというか、
10:02
はいはい、
10:03
あれの感じに近いんやけど。
10:07
はい、はい、はい、
10:08
砂利の方が、まあ、硬くて、で、砂利も、あの、粉させれば、さらに細かくなると。
10:12
うんうん。
10:13
でま、その、砂利の方が、えっと、タグ線の方なんやけど、それが、細かい方が、えっと、コバルトの量が同じでも、固くなる
10:29
という傾向が。
10:31
ああ、え。質問なんですが。はい、ハングステンカーバイド自体は、もう、化合物の状態、 粉末にするんです。
10:45
ま、えっとー、
10:48
ま、あとから、その、炭素入れて、その、ちょうどいい塩梅な量に調整したりもしてます。
10:58
で、その、炭素量が微妙にずれるだけで、その、うまく焼けないっていうか、なんか変な組織に、 タンクステと、その、炭素、wcの状態じゃなくて、その、cが多すぎると、 溢れてくると、c単体のやつが出てきて、それが、その、えっと、なんていうかな、血管になって、その、
11:25
た、単純に、炭素ますみたいな状態だから、強度にしなくて、そうそう、間があるのと同様な ことになるから、破壊の起点になりうると、そうです、いうことを言いたいのかなあ、そういうことです、はい。
11:40
で、逆に、炭素少なすぎても、同じことになると、なんか別の組織が出てくると、
11:47
あーあ、タングステンカーバイド自体はな、な、なんなんだ。雇用体だとかなんか、
11:56
なんなんやろ。詳しく勉強できてないけど、
12:00
何かその、金属結合的な状態なのか、そうでなくして、 なんか共有結合したりイオン結合したりのような状態なのか。
12:16
まあ、ちょっとまた勉強してさい。
12:18
どういう科学的結合が主で、そうで、結晶化してるのかしてないのか、してそうだけど、 化してて、炭素と共有して、知りたいな、そこがわからん。とか、わからんな言ってるけど、あの
12:37
ネット鉄とあの炭素の、あの二元、2元図というか、
12:44
あー、雇用体なん
12:46
いな感じなんじゃないかな。多分、ご容態だと思います。うん。
で、そう、鉄の話をすると、鉄も基本的には炭素量が多い方が硬い。
13:03
あれ。鉄も、えーっと、何パーセントだっけ。0.えっと、48とかやったっけ。
13:10
えっとね、0.2パーセントまでがて、まー純鉄的な呼び方をして、0.2から2パーセン とぐらいの幅まではって言って、2.11パーセント超えたら、もうネズミ中鉄な、微妙な中鉄、 微妙、どっから中鉄かかわからんけど、2.11パーセントでネズミ中鉄だったりするな。
13:35
その中鉄を超えると、なんかあの炭素の塊みたいなのが出てくるみたいな、
13:47
フェフェライトと セライト、セメンタイトみたいな。それが交互に積み重なると、パーライト組織とか。
14:02
もうそこは置いといて。
14:04
はい、ごめんなさい。
14:11
えー、まー、タングステンカーバイトとコバルト
14:15
を、え
14:16
と、ま、1、300度ぐらいで焼くと、コバルトの方がちょっと溶けて、 粉末として、はい。で、えっと、なんか、その、塊になりますと、金属の塊に
14:36
コバルトが遂げるんだ。
14:38
うん。
14:38
えそ、焼結という。へえ。で、その、ちょっと液体になって、とげる。
14:45
あ、そうなんや。こう、個体、両方、2層とが 個体の状態で拡散によって結合してくんじゃなくて、そっちのコバルト側が液体の方になって、 拡散が促進するか、なんだか知らんけど、
15:05
うん、うん。
15:06
じゃ、き、均質になるんですか。それで、
15:10
うーと、
15:11
形状とかによっては、ならないことも、 まだ、まー、基本的には、ある程度均質になります。
15:22
なんていうか、その、ふ、粉末状態で混合するときの、なんか、混合に濃淡があると、うまくできん。そうやね、それが、
15:32
まあ、その辺の話をすると、まあ、兆候の作り方という話をすると、あ、まあ、原料、 その、タングステンというか、まあ、レアメタルで、中国に返在して、ま、地球上には、存在してると。
15:50
大陸、大陸。さすが大陸で、
15:53
確か、コバルトか、中国やったような気がするけど、
15:57
中国最強や、中国最強
16:00
チーム、イオン電池とかにもコバルトが使われてて、どんどん価格が上がっていくと、
16:05
はい、はい、
16:07
ま、中国から、な、何らかの方法で、その、粉末を買ってきます。
16:15
で、え
16:16
と、その、粉末を、
16:18
えーっと、
16:20
ま、混ぜます、はい、で、その、 えっと、ま、タングステンの方の、あのー、大きさとか、コバルトの量とかによって、その、あ、た、炭素の量 よって、その、えーっと、いろんな材種があるので、うん、いろんな種類があるから、その、どの種類を作ろうかなっていうのを決めて、
16:43
え
16:44
と、どういう、はい、配合の調整にして、みたいな。
16:47
はい、
16:48
で、粉をこう混ぜて混ぜて、粉をこう集めて、それをかき混ぜると、 書き混ぜる時に、その、えーっと、ま、各社、色々やられてると思うけど、はい、般的には、その、
17:09
えっとー、
17:12
今ね、その、えっと、容器の中に、はい、エト系の、ま、ドラム化みたいな、容器の中に、ボールを、ガーって入れて、 はい、超硬合金で作ったボールが、照れて、それを、
17:26
えっと、なんだかな、こう、えっとー、
17:34
ま、上から、棒を突っ込んで、かき混ぜるみたいな、そんな感じ。
17:38
へえ、
17:42
が、まあ、その、容器ごと、回転させるっていうのも、ある。
17:45
うん、うん、うん、
17:47
容器ごと回転させるより、その、棒を突っ込んで回す方が、粉砕のエネルギーが大きいとされて、 その、兆候。金というか、タングステンの方も、その、
18:00
え
18:00
と、ま、ちょっと、大きい粒子とかがあると、あの、良くないというか、
18:06
うん、
18:07
強度が下がるので、ま、そういうのも、ちょっと、砕いてあげるというか、その、えっと、 粉末と、あとは、まあ、その、液体にした方が、その、えっと、運んだりしやすいというか、均一に 粉砕されたりするから、ま、何らかの液体を入れて、こう、回してます。
18:33
で、えー
18:34
と、その、なんてかな、金属と液体が、こう、均一になったやつ。
18:39
うんうん。
18:43
ま、いっか。その、金属の粉末が均一になったやつを、ま、液体、取り除かないといけないから、
18:51
乾かしますと、
18:54
真空を引きながら、
18:56
えー
18:56
と、あめて、回しながら、はい、かき混ぜながら、こう、粉末だけにす。
19:05
面白いよ。その、液体も、できることなら、粒子と 似たような密度の液体使いたいけど、実際は叶わないから、
19:16
そんな思いのないから
19:20
面白いな。
19:24
で、あとは、まあ、えっと、粒の中になんか変なの混ざってたら嫌だなっていうので、古い湯を通す。
19:33
はい。こと申しますと。え、はい。
19:39
ま、どうしても人がやる作業だから、なんか入っちゃったりとか。まあ、多少はあると思うけど、作り方的に
19:49
書類の目開きってどんなもんな。
19:52
まあ、それは、まあ、確信は色々あると思います。
19:56
わかりました。
20:01
で、粉になったら、えーっと、まー、その、を、まあ、形にして焼くっていう流れになるんやけど。
はい。最初の方に言ったように、ちょっと兆候を。ちょっと固すぎてあんま削りたくないです。
20:17
はい、はい、
20:18
なるべく、その、
20:19
えー
20:19
と、最終的な、使う時の形に近い状態にして、焼きたい。
20:24
はい、
20:26
で、ただ、えっと、
20:28
なんていうな
20:31
と、まあ、いいか、その、最終形状に近い形にして焼きたいと、うんうん、いうことで、 まあ、それを、ニアネットシェイプという風に言ったり、
20:44
えー、正味の形に近いって、い、
20:51
だから、えっと、ま、これも、
20:53
えーっと、
20:54
各社違うと思うけど、例えば、その、大量に使われる、その刃物の、刃物の先端みたいなやつ、うんうん、 で、もう形が決まってて、うん、えっと、焼いた時に、結構収縮するんやけど、はい、収縮も見越した、 えーっと、1.2倍ぐらい、あの、縦横、高さ、大きいサイズにして。はい。形して焼くと、
21:18
その、どう。焼いた時にちっちゃくなるの。は、その、粒子間の空撃が埋まってくから。
そうね。例えば、コバルトが溶けて。うん、
21:29
コバルトとタングステンの間に微小に隙間があるから、うん。それを、えっと、コバルトが溶けて埋めると。
21:37
うん。
21:38
そん時に、ま、1.2倍ぐらいちっちゃくなるというか、80倍ぐらい
21:45
やっていくんですか。まあ、でも、そっか、粒子の重点率か。74パー
21:50
で、その時に寸法がちょっとずれるっていう。
21:52
はいはい。さ、採点。ま、休憩の採点準備しようと思った時の重点率分、下がるイメージだね。
22:04
で、えーっと、それで、
22:08
その、形が決まっとれば、その、なんていうかな、大量に使うものであれば、その、えっと、はさ、の形にも、型を作っといて、
22:19
はい、
22:20
粉をそこに詰めて、あのー、プレスして、というか、その、何十トンとかの力で、こう、ぎゅって押して、 で、その粉が、えーっと、塊になりました、と。で、そのまま焼けば、その、えっと、決まった形になる。
22:37
は、ええ。型にはめたまま加熱するんではなくて、いや、
22:43
1回取り出して、が基本か。
22:45
えー、えー、
22:46
で、型にはめた場合、と、型の方が解けるというか、そんな型ないから、1300度でいける方がほとんどない。
22:54
面白え。1300度の雰囲気は、 やっぱり還元雰囲気なんです。
23:07
えっと、まあ、その辺も、隠しやられてると思うけど、教科書に書かれてる感じだと、ま、真空とか、
23:15
はあ、はあ、は、
23:17
そう、流したりとか、はあ、はあ、はい、ええ、そういうのが多いかな。
23:24
えー、面白い。ま、参加雰囲気だと、タングステンカーバイドの、その、カーバイド君が参加されて、失われそうや、
23:33
待機中というか、その、真空引かないと、多分、一気に錆びるというか、
23:38
あー、ま、近年では、になる。そもそも、参加しやすいや、面白いな。
23:51
で、で、そういう、えっと、
23:54
なんだかな、大量に生産するものじゃない場合は、
24:01
その、1回、えーっと、その、最終形状に近いというか、 ま、ちょっと、おきい、なんか、丸とか四角とかの形にプレスしますと、はい。で、それを、なんか、
24:17
ええ
24:18
と、500度から600度か、なんか、700度か800度か忘れたけど、その、1300度より結構低い温度で1回焼くと、 なんか、チョークみたいな感じで、あの、削れる。
24:35
ま、チョークのように、その、それ持って壁とかにこすりつけると、黒くなるけど、
24:41
はあ、はあ、
24:42
だから、その、えっと、ま、頑張れば、削れる固さで一応焼ける。
だから、その粉末を、1回、その、円投とか、資格とか、そういった形に焼いてから、えっと、それを、
24:59
えーっと、
25:01
ま、工作機械とかで求める形に削ります。 で、それを、えっと、もう1回、その、1300度とかで焼きます。
そしたら、まあ、えっと、ま、1個とか、2個とかの単位でも、えっと、まあ、えーっと、望んだ形の兆候が得られると、
25:27
1度、余裕状態を作って、その、空撃を、まあ、ある程度読めて、寸法変化が少ない状態、かつ、焼結があまり進んでない、 その、ま、あまり高度が上がってない状態で、もう一度加工して、その後、もっと、焼結を進めるっていう感じ。
25:45
そういう感じやけど、ま、ほとんど、余裕はしてなくてます。間だらけ。
25:49
そう、
25:51
びしびしか。細かく見たら、隙間だらけの状態。
25:55
へえ、あ、そうなんや。だから、でも、その、変化はそんなにせん
26:01
ま、えーっと、20パーぐらい
26:08
から、まず削って、そっから0番ぐらい、
26:12
あ、そっから、そうね。ああ、ごめん。
26:15
だから、その、
26:17
えっとー、
26:18
粉をプレスして、四角とか丸とか形に した状態と、その、1回、その、削れる方様で焼く状態は、ほとんど寸法変化はない。
26:31
ま、ここがの、拡散で、ある程度くっついた状態
26:38
で、まー、そっから削って、えっと、求める形にしてから焼くけど、その、焼く時に、その、ま、粉の状態の、 あのー、ばらつきというか、酸素とかコバルトの量も、微妙にさ、あの、全部一緒にはならんから、
26:54
はい、
26:55
微妙にばらついたりとか、
26:57
はい、
26:58
するので、その、収縮の度合いもばらつくから、
27:03
はいはい、
27:04
狙った寸法の、びだっとくる感じではない。
27:08
あー、ちょっと休憩。はい、レコーディングストップ。
27:13
今回は超硬合金の基本的な性質
27:17
実際に役までの工程についてえ確認しました。次回は 超硬合金を焼いた後について話したいと思いますが、更新の時期は未定です。
それでは、お聞きいただきありがとうございました。
clovanote.line.me