JP2000265236A - 平滑性に優れた超硬合金、被覆超硬合金およびその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面の少なくとも一部に焼結肌面が残留する
超硬合金では、焼結肌面に合金内部よりも粗大な硬質相
粒子が存在して凹凸が激しいために、焼結肌面が残留す
る超硬合金をそもままの状態で使用した場合には、被加
工材が表面に凝着し易くて異常摩耗や仕上げ面の劣化を
引起こすという課題がある。 【解決手段】 炭化タングステンを主成分とする硬質相
と鉄族金属を主成分とする結合相とを含有する超硬合金
における少なくとも一部の表面が焼結肌面を有してお
り、該焼結肌面に存在する該硬質相の平均粒子径をＤｓ
と表し、該超硬合金の内部に存在する該硬質相の平均粒
子径をＤｉと表したときに、Ｄｓ≦Ｄｉからなる平滑性
に優れた超硬合金。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スローアウエイチ
ップ，ドリル，エンドミルに代表される切削工具や各種
の耐摩耗工具・部品に使用される平滑性に優れた超硬合
金、被覆超硬合金およびその製法に関し、具体的には、
少なくとも一部の表面が焼結肌面でなる超硬合金におけ
る焼結肌面を平滑な表面にすることにより、相手材料と
の接触時に生ずる摩擦抵抗を低減すること、例えば切削
工具として使用した場合に、切削工具の焼結肌面と切削
屑との摩擦低減を起こさせて、切削屑の排出性を改善
し、焼結肌面と切削屑との凝着、焼き付きを防止し、工
具寿命の向上した平滑性に優れた超硬合金、被覆超硬合
金およびその製法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、超硬合金は、精度の高い製品の
形状を形成するのに、主としてダイヤモンド砥粒による
研削加工が施されている。しかし、超硬合金は、難加工
材料であることから、研削加工により高価格となる。そ
こで、近年の低価格指向により、性能や寿命に関係ない
超硬合金の表面部は、研削加工などの機械加工をせず
に、焼結肌面のまま使用する傾向が多くなってきてい
る。しかしながら、超硬合金の焼結肌面は、超硬合金中
に含有している主として炭化タングステンの特定結晶面
が著しく粒成長した粗大で角張った硬質相粒子が残留し
ているために機械加工面に比べて凹凸が激しく、しかも
焼結肌面の組成が内部と異なるために、性能や寿命を低
下させる原因となっている。具体的な例示として、刃先
交換型チップ（スローアウエイチップ）の場合について
説明すると、切削屑をカールさせるブレーカが刃先近傍
に設けられている場合があり、このブレーカの表面は、
一般に焼結肌面であるために切削屑との摩擦抵抗が大き
くなって、ブレーカ部の異常摩耗や切削屑の排出性を阻
害するという問題がある。その他、ドリルの溝部が焼結
肌面でなる場合にも同様の問題が発生する。また、ダイ
ス、パンチ、切断刃などの耐摩耗工具においても、焼結
肌面が一部に残っていると、被加工材が凝着，焼付きを
起こして異常摩耗，破損，面精度低下などの問題が発生
する。さらに、超硬合金の焼結肌面と鋼などをにロー付
けして使用する場合には、焼結肌面の凹凸が激しいた
め、あるいは結合相が少なくてロー材の濡れ性が悪くな
るために、ロー付け強度の低下を招くという問題があ
る。

【０００３】これらの問題を解決する方法として、電解
研磨に関連する方法について開示されている代表的なも
のに、特開昭６３ー１３４６６０号公報，特開平８ー９
２７４１号公報，特開平１０ー１３００９２号公報およ
び特表平１０−５１０８７７号公報がある。また、その
他の方法について開示されている代表的なものに、特開
平１ー２８７２４６号公報、特開平６ー１０８２５３号
公報，特開平６ー２４０３０３号公報、特開平６ー２８
７６１１号公報，特開平７ー９７６０３号公報がある。

【０００４】先行技術のうち、電解研磨について開示さ
れている特開昭６３ー１３４６６０号公報には、炭化チ
タン基サーメットの表面を予めアルカリ処理（電解も含
む）した後、化学蒸着法により硬質膜を被覆した表面被
覆炭化チタン基サーメットの製造方法が開示されてい
る。同公報に開示されているアルカリ（ＮａＯＨ，ＫＯ
Ｈ）溶液を用いた電解処理は、サーメットの表面が活性
化されて、硬質膜との密着性の改善が期待できるが、水
酸化チタン，チタン酸ナトリウムなどの電解生成物が表
面を覆うために、電解研磨効果が弱く、かつ表面の平滑
化が困難であるという問題がある。

【０００５】また、特開平８ー０９２７４１号公報に
は、超硬合金の表面にセラミックス粒子を埋め込んだ
後、鉱酸を電解液とした電解エッチング処理をすること
により、三角錐状の突起からなる凹凸を形成したダイヤ
モンド堆積用超硬合金の表面処理方法が開示されてお
り、特開平１０ー１３００９２号公報には、超硬合金を
強アルカリ溶液で強く電解処理した後、酸処理で結合相
を除去することにより、大きな凹凸面を形成したダイヤ
モンド堆積用超硬合金の表面処理方法が開示されてい
る。これら両公報に開示されている電解処理は、ダイヤ
モンド膜との密着性を機械的保持力によって向上させる
ために、超硬合金の表面を平滑にするのではなく、逆に
電解研磨によって凹凸面を形成させることを目的として
おり、超硬合金と硬質膜との拡散による接着が困難なダ
イヤモンド膜に対しては有効な方法ではあるが、硬質膜
被覆後の表面も著しく粗くなるという問題がある。

【０００６】さらに、特表平１０−５１０８７７号公報
には、有機溶剤中に過塩素酸と硫酸を溶解した電解質に
浸漬して電解研磨することにより超硬合金製切削工具イ
ンサートの刃先を所定の半径に丸み形成する方法が開示
されている。同公報に開示されている電解研磨は、酸化
性の強酸と電気化学反応により超硬合金製工具のエッジ
部を急速に溶解除去するもので、機械的な研削除去法に
比べて量産性，コスト面などでは優れる。しかし、処理
表面の凹凸が激しく、かつ表面付近の結合相が優先的に
除去されるために、超硬合金の表面を平滑にすることが
困難であるという問題がある。

【０００７】電解研磨以外の先行技術のうち、特開平１
ー２８７２４６号公報には、炭素と窒素を含有したＴｉ
化合物基サーメットにおける焼肌面と内部との硬質相の
平均粒径を均一にすることが開示されている。同公報に
開示されているＴｉ化合物基サーメットは、焼結雰囲気
を主体とした焼結条件により調整しており、かつ超硬合
金とは異なり、Ｔｉ化合物基サーメットの焼結肌面にお
ける硬質相は粗大化されなく、焼結肌面の面粗さについ
て問題にされていないものである。また、特開平６ー１
０８２５３号公報には、超硬合金表面を例えばブラシ研
磨して平均表面粗さＲａが０．１５〜０．４μｍで、か
つランダムな方向に研磨傷が形成された表面に硬質膜を
被覆した被覆超硬合金が開示されている。同公報に開示
されている平滑化方法は、突出した粗大硬質相粒子を平
滑にすることが困難であること、研磨傷が残ること、複
雑形状品では未処理部が残ること、加工時間が長時間必
要であることなどの問題がある。

【０００８】また、特開平６ー２４０３０３号公報に
は、超硬合金の粉末成形体の表面を硬質粒子でショット
ピーニング処理して表面を緻密、かつ平滑化して耐摩耗
性と耐久性を向上させることを目的とする粉末合金の表
面層の処理法が開示されている。同公報に開示されてい
る方法は、投射材の硬質粒子を細かくしても表面粗さは
低下せず、傷や投射材が表面に残留するという問題があ
る。さらに、特開平６ー２８７６１１号公報には、焼結
肌面を除去後に低温で再焼結することにより、表面に結
合相を浸出させて結合相富化層を形成する超硬合金の接
合処理方法が開示されている。同公報に開示されている
方法は、結合相富化層の厚みや均一性を調整することが
困難であり、処理コストも高くなるという問題がある。

【０００９】その他、特開平７ー９７６０３号公報に
は、超硬合金チップの刃先にＲ＝０．０３ｍｍの円弧ホ
ーニング加工を施した後、１％Ｎ₂−９９％Ａｒの雰囲
気中で再焼結し、表面に窒素含有の凹凸層を形成したダ
イヤモンド被覆用セラミックス基材および被覆用基材の
製造方法が開示されている。同公報に開示されている再
焼結表面は、再焼結表面を平滑にするのではなく、逆に
祖面にすることによりダイヤモンド膜と基材との密着性
向上を目的としており、かつ再焼結表面における結合相
が殆ど除去されているという問題がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、長年に
亘り、焼結肌面を有する超硬合金製工具における焼結肌
面を微細かつ平滑化することより、工具寿命や被加工材
の仕上げ面粗さを大幅に改善させることにについて検討
していた所、超硬合金の焼結肌面には内部よりも粗大で
角張った硬質粒子が多量に存在するために面粗さが大き
く、場合によっては結合相金属が不均一に厚く表面を覆
っていること、粗大粒子や結合相金属の存在が被加工材
の凝着を引き起こして異常摩耗や被加工材の仕上げ面精
度の劣化原因となること、並びに、粗大粒子の突出部分
や不均一結合相金属を除去して焼結肌面を平滑にするに
は、周期律表の１ａ族金属の水酸化物，亜硝酸塩，亜硫
酸塩，亜燐酸塩，炭酸塩の中から選ばれた少なくとも１
種を必須成分とする水溶液中で電解処理することが最適
であること、電解処理すると粗大硬質相粒子の凸部が除
去されて微粒かつ平滑で、適度な結合相量を持つ焼結肌
面が得られるという知見を得て、本発明を完成するに至
ったものである。

【００１１】本発明の平滑性に優れた超硬合金は、炭化
タングステンを主成分とする硬質相と鉄族金属を主成分
とする結合相とを含有する超硬合金における少なくとも
一部の表面が焼結肌面を有しており、該焼結肌面に存在
する該硬質相の平均粒子径をＤｓと表し、該超硬合金の
内部に存在する該硬質相の平均粒子径をＤｉと表したと
きに、Ｄｓ≦Ｄｉからなるものである。

【００１２】

【発明の実施態様】この本発明の平滑性に優れた超硬合
金を構成する組成成分は、コバルトおよび／またはニッ
ケルを主成分とする結合相を２〜２０重量％と、残りが
炭化タングステンからなる硬質相、具体的には、炭化タ
ングステンのみからなる硬質相と、Ｃｏおよび／または
Ｎｉを主成分とする結合相とからなる、例えばＷＣ−Ｃ
ｏ系合金，ＷＣ−Ｎｉ系合金，ＷＣ−（Ｃｏ，Ｎｉ）系
合金，ＷＣ−（Ｎｉ−Ｃｒ）系合金，ＷＣ−（Ｃｏ，Ｃ
ｒ）系合金，ＷＣ−（Ｃｏ，Ｃｒ，Ｖ）系合金でなる場
合、または炭化タングステンと立方晶構造化合物とから
なる硬質相と、Ｃｏを主成分とする結合相とからなる、
例えばＷＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系合金，ＷＣ−（Ｗ，Ｔｉ，
Ｔａ）Ｃ−Ｃｏ系合金，ＷＣ−（Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｎ
ｂ）（Ｃ，Ｎ）−Ｃｏ系合金でなる場合を代表例として
挙げることができる。

【００１３】これらのうち、炭化タングステンと立方晶
構造化合物とからなる硬質相と、Ｃｏおよび／またはＮ
ｉを主成分とする結合相とからなる超硬合金の場合は、
母材の強度、靱性および硬さなどの特性と、母材と硬質
膜との密着性および両者のバランスに優れていること、
硬質膜の磨滅後の母材の急激な損傷が少ないなどから好
ましいことである。

【００１４】この本発明の超硬合金は、超硬合金の内部
に存在する平均結合相量（以下、「Ｂｉ」と表す）に対
する焼結肌面に存在する平均結合相量（以下、「Ｂｓ」
と表す）の比が０．５〜２．０（Ｂｓ／Ｂｉ＝０．５〜
２．０）からなる場合には、焼結肌面における結合相が
合金内部と同様に硬質相粒子を取り囲む形で均一に分散
することになり、好ましいことである。この場合に、Ｂ
ｓ／Ｂｉ＜０．５では、硬質相粒子の脱落による摩耗が
増大する傾向となり、Ｂｓ／Ｂｉ＞２．０になると被加
工材との凝着が増大する傾向となる。

【００１５】この本発明の超硬合金における焼結肌面
は、焼結後研磨加工されていない面、焼結後の面を除去
されていない面、または焼結後の面を研磨加工などの機
械加工により除去し、さらにその合金組成の固液共存領
域以上の温度で再焼結した後の面状態を表し、具体的に
は、ブレーカ面あるいは逃げ面などが焼結肌面の刃先交
換型チップ，溝面あるいは２段マージン部が焼結肌面の
ドリル，切れ刃以外が焼結肌面のロータリーカッター，
ロー付け部が焼結肌面のプレス金型，内面が焼結肌面の
ネジ穴付き部品などを挙げることができる。

【００１６】この焼結肌面に存在する硬質相は、この硬
質相の個々の粒子形態を具体的に表現すると、粗大で角
張った三角柱，三角板，直方体，多面体からなるＷＣあ
るいは粗大な球，多面体からなる（Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ）Ｃ
の上部（最表面の凸部）が削除されてなる半多面体状，
半球状の粒子を挙げることができる。別の表現で、この
焼結肌面に存在する硬質相の粒子形態を表すと、焼結肌
面上から観察したときに半球状または多面体における面
と面で形成される稜線部が削除された丸味状の形態でな
る粗大硬質粒子の凸部が除去されたことにより微粒化さ
れ、焼結肌面に存在する硬質相の平均粒子径が合金内部
に存在する硬質相の平均粒子径と同等以下でなるもので
ある。硬質相粒子の形状と平均粒子径は、焼結肌面組織
と合金断面組織を走査電子顕微鏡などにより観察，測定
することができる。

【００１７】この焼結肌面に存在する硬質相は、焼結肌
面を基準にしたときの垂直断面組織により観察した場合
に、凹凸の最大差が２．０μｍ以下からなる平滑性でな
ることが好ましいことである。具体的な観察状態に基づ
いて、代表例として表現すると、走査型電子顕微鏡観察
による表面部観察において、２０μｍの範囲おける任意
界面の平均水準に対して２．０μｍ以上の凹凸を生じさ
せないようにすることが好ましいことである。

【００１８】この焼結肌面の表面粗さは、ＪＩＳ規格の
Ｂ０６０１に規定されているＲａおよびＲｍａｘにおい
て、Ｒａが０．７μｍ以下、かつＲｍａｘが４．０μｍ
以下であることが好ましい。この表面粗さがＲａで０．
７μｍを越える場合、またはＲｍａｘで４．０μｍを超
える場合には、粗大な硬質相粒子の上部が除去されてい
ても、全体に凹凸が大きくなり、その結果被加工材との
摩擦が増大し、寿命低下となる傾向になる。

【００１９】以上のような実施態様からなる本発明の超
硬合金を母材とし、この母材の表面に周期律表の４ａ，
５ａ，６ａ族元素，アルミニウム，シリコン，の炭化
物，窒化物，酸化物、およびこれらの相互固溶体の中か
ら選ばれた１種の単層または２層以上の積層でなる硬質
膜を被覆すると、焼結肌面と硬質膜との密着性が一層改
善されて工具寿命のさらなる向上をもたらすことから好
ましいことである。この硬質膜の膜厚さは、膜質、用途
または形状などにより異なるが、工具として使用する場
合には、０．５〜２０μｍの総膜厚とすることが好まし
く、工具の中でも、回転切削工具または断続切削工具と
して使用する場合には０．５〜１５μｍの総膜厚とする
ことが好ましいことである。

【００２０】このときの硬質膜は、具体的には、従来か
ら行われている化学蒸着法（以下、「ＣＶＤ法」とい
う）、プラズマＣＶＤ法あるいは物理蒸着法（以下、
［ＰＶＤ法」という）で作製される、例えばＴｉＣ、Ｔ
ｉＣＮ、ＴｉＮ、（Ｔｉ，Ｚｒ）、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ、
ＣｒＮなどの単層膜や、母材側から順次被覆されたＴｉ
Ｃ／ＴｉＮ／ＴｉＣＮ／ＴｉＮ、ＴｉＮ／ＴｉＣ／Ａｌ
₂Ｏ₃、ＴｉＮ／ＴｉＣＮ／ＴｉＣ／Ａｌ₂Ｏ₃／ＴｉＮ、
ＴｉＮ／（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ／ＴｉＮ、ＴｉＮ／Ｓｉ
₃Ｎ₄，ＣｒＮ／ＶＮなどの積層膜を挙げることができ
る。このときの硬質膜は、化学量論組成もしくは非化学
量論組成からなる場合でもよく、これらのうち、積層膜
の場合には、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法もしくはＰＶ
Ｄ法の１種の方法で各層の全部を処理すること、または
各層毎に異種の方法にすることも好ましいことである。

【００２１】これらの本発明の超硬合金および被覆超硬
合金は、従来から行われている粉末冶金の製法、焼結合
金の製法、湿式被覆法および乾式被覆法を駆使して作製
することが可能であるが、以下の方法で行うと、簡易な
方法であること、得られる製品の品質が安定しているこ
となどから、好ましいことである。

【００２２】本発明の超硬合金の製法は、炭化タングス
テンを主成分とする硬質相と鉄族金属を主成分とする結
合相とを含有する超硬合金における少なくとも一部の表
面が焼結肌面を有している超硬合金を準備し、該超硬合
金の少なくとも該焼結肌面を電解研磨処理し、該焼結肌
面に存在する該硬質相粒子の突部または面と面で形成さ
れる稜線部を優先的に除去する方法である。

【００２３】本発明の超硬合金の製法における電解液
は、具体的には、例えばアルカリ性を示すＮａＯＨ，Ｋ
ＯＨ，ＬｉＯＨ，ＮａＮＯ₂，ＫＮＯ₂，Ｎａ₂Ｓ０₃，Ｎ
ａ₂ＨＰＯ₃など周期律表の１ａ族金属の水酸化物，亜硝
酸塩，亜硫酸塩，亜燐酸塩，炭酸塩の中から選ばれた少
なくとも１種を必須成分とし、酒石酸ナトリウム，硝酸
カリウム，燐酸ナトリウム，硫酸ナトリウム，硼砂，ロ
ッシェル塩，タングステン酸ナトリウム，フェリシアン
化カリウムなどの塩類との水溶液やアミン類，アルコー
ル類などの有機溶媒液を代表例として挙げることができ
る。

【００２４】これらの電解質は、ナトリウムおよび／ま
たはカリウムの亜硝酸塩あるいは炭酸塩を主成分とする
溶液からなる場合には、硬質粒子の凸部のみの平滑化が
容易となること、結合相がやや富化された電解処理面が
得られることから好ましいことである。また、電解の電
流密度が０．０１〜０．２Ａ／ｃｍ²であると、より平
滑な面が得られることから好ましいことである。

【００２５】

【作用】本発明の超硬合金は、合金内部に存在する硬質
相の平均粒子径に対比して、焼結肌面に存在する硬質相
の平均粒子径を同一もしくは微細にすることにより、焼
結肌面の平滑性および平坦性の向上作用、焼結肌面精度
の向上作用、被加工材（焼結肌面に接触する相手材）と
の摩擦抵抗の低下作用を惹起させているものである。ま
た、本発明の超硬合金の製法は、超硬合金の焼結肌面に
存在する硬質相の凸部が優先的に除去されて、その面に
存在する硬質相の微細化作用と焼結肌面の平滑化作用を
惹起させるという表面組成調整作用となっているもので
ある。さらに、本発明の被覆超硬合金は、母材である超
硬合金の焼結肌面が平坦で、かつ平滑になっていること
により、その上に被覆される硬質膜表面においても平坦
性と平滑性を保持することになり、硬質膜と被加工材と
の摩擦抵抗の低下作用を惹起させるとともに、母材と硬
質膜との耐剥離性を向上させる作用となっているもので
ある。これらの作用が総合されて、本発明の超硬合金お
よび被覆超硬合金は、被加工材との摩擦，凝着，焼付
き，異常摩耗などを防止して工具寿命や仕上げ面精度を
向上させる作用をし、組成調整された焼結肌面がロー付
不具合の防止や被覆硬質膜との密着性を改善する作用を
しているものである。

【００２６】

【実施試験１】９２．０％ＷＣ−２．０％ＴａＣ−６．
０％Ｃｏ（重量）の組成からなるＩＳＯ規格でＳＮＭＧ
１２０４０８のハイレーキタイプのブレーカ付きチップ
素材（全面が焼結肌面）を用い、逃げ面となるチップ外
周とすくい面となる上下面を２７０＃のダイヤモンド砥
石で研削加工（但し、ブレーカ面は焼結肌面として残
る）した後、表１に示した電解液，電圧，電流値，処理
時間でもって室温で電解処理を施し、本発明品１〜５を
得た。また、比較として、電解処理を施してしないチッ
プ、主にブレーカ部を３２０＃の炭化けい素砥粒を含有
したナイロン製ブラシで研磨したチップ、主にブレーカ
部を６００＃のガラス製ビーズでブラスト処理したチッ
プも別に用意し、比較品１〜３とした。

【００２７】

【表１】

【００２８】こうして得た工具チップの各１個をアセト
ン中で超音波洗浄した後、電界放射型の走査型電子顕微
鏡を用いてブレーカ部の焼結肌面を観察した。また、ブ
レーカ部を垂直に切断し、切断面を研削加工と０．３μ
ｍのダイヤモンドペーストでラップ加工した後、同様に
観察した。焼結肌面と内部の硬質相（ＷＣ）の平均粒子
径および結合相（Ｃｏ）の焼結肌面と内部との割合は、
焼結肌面と断面観察での表面から約１０μｍ内部を写真
撮影し、画像処理装置により求めた。表２に、ＷＣ粒子
径，表面ＷＣの形状，２．０μｍ以上の表面凸部の有無
などの測定および観察し、その結果を示した。

【００２９】

【表２】

【００３０】次に、工具チップの各１個を用いて、被削
材：アルミニウム合金，切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ，
切込み：３．０ｍｍ，送り：０．３０ｍｍ／ｒｅｖ，乾
式の条件で外周連続旋削試験を行った。１０分間切削し
た時点で被削材の表面粗さとチップブレーカ面での被削
材の凝着状態を観察し、その結果を表３に示した。

【００３１】

【表３】

【００３２】

【実施試験２】８６．０％ＷＣ−１．５％ＴｉＣ−０．
５％ＴｉＮ−４．０％ＴａＣ−８．０％Ｃｏ（重量）の
組成からなるＩＳＯ規格でＣＮＭＧ１２０４０８のブレ
ーカ付きチップ素材を用い、ボス面を２７０＃のダイヤ
モンド砥石で研削加工し、刃先部を３２０＃の炭化けい
素砥粒を含有したナイロン製ブラシで半径０．０４ｍｍ
のホーニング加工した。そして、表１の本発明品１と同
一条件で電解処理を施した本発明品６〜８と、電解処理
を施していない比較品４および主にブレーカ部を８００
＃のアルミナ粉末を３０体積％分散させたスラリーでブ
ラスト処理した比較品５のチップを得た。実施試験１と
同様の方法で測定と観察を行った結果とブレーカ部の表
面粗さの測定結果を表４と表５に示した。

【００３３】

【表４】

【００３４】

【表５】

【００３５】これらのチップをアセトン中で超音波洗浄
した後、ＣＶＤコーティング装置を用いて、母材側から
１．０μｍのＴｉＮ，８．０μｍの柱状晶ＴｉＣＮ，
１．５μｍのＡｌ₂Ｏ₃，０．５μｍのＴｉＮの計１１．
０μｍを被覆し、本発明の被覆超硬工具チップ６〜８と
比較の被覆超硬工具チップ４および５を得た。これらの
本発明品６〜８と比較品４および５を用いて、被削材：
Ｓ４８Ｃ，切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ，切込み：３．
０ｍｍ，送り：０．３０ｍｍ／ｒｅｖ，乾式の条件で外
周連続旋削試験を行った。試験結果は、３分間毎にチッ
プ刃先を観察することより、ブレーカ部に膜剥離による
クレータ摩耗が発生するまでの切削可能時間と、クレー
タ摩耗の進行により刃先が摩滅するまでの切削可能時間
を測定した。この結果を表６に示した。

【００３６】

【表６】

【００３７】

【実施試験３】全面が焼結肌面でなる約３．０×３．０
×５．０ｍｍの超硬合金製素材チップ（ＪＩＳ規格のＢ
４１０４に記載されているＶ１０相当）を表７に示した
条件で焼結肌面を処理した後、３．０×５．０ｍｍの面
を鋼製ブロック上に乗せ、高周波加熱しながら銀ローを
用いてロー付けした。ここで、電解処理とガラスビーズ
処理は実施試験１と同様に行い、またＳｉＣブラスト処
理は６０＃のＳｉＣ粉末を空気圧：５ｋｇ／ｃｍ²で噴
射して行った。そして、剪断強度測定用の冶具とアムス
ラー試験機を用いてロー付け強度を測定した。測定結果
およびロー付け前の表面諸特性を表７と表８に示した。

【００３８】

【表７】

【００３９】

【表８】

【００４０】

【実施試験４】ＪＩＳ規格のＢ４１０４に記載されてい
るＶ３０相当の焼結肌面付超硬合金で制作された製紙用
ロータリーカッター（ロール面に帯状突起の切れ刃があ
る）を実施試験１の表１に記載した本発明品２の条件で
電解処理を施して本発明品１２とした。これを用いて、
厚み：０．２ｍｍの型紙を切断した。比較として、電解
処理していない焼結肌面付比較品９の従来カッターで
は、ロール面に切屑が付着堆積するために１日１回の清
掃が必要であったが、本発明品１２は全く清掃せずに連
続運転が可能であった。

【００４１】

【発明の効果】本発明の超硬合金は、従来の焼結肌面付
超硬合金に対比し、焼結肌面の凹凸が除去されて微細か
つ平滑になると共に結合相量が調整されることにより、
切削加工，塑性加工における工具寿命や仕上げ面粗さが
顕著に向上し、またロー付け強度が改善されるという効
果がある。さらに、本発明の被覆超硬合金は、母材であ
る超硬合金の焼結肌面の平滑性、および平坦性がそのま
ま硬質膜の表面に転写された状態となり、結局上述の超
硬合金と同様な効果が発揮されるとともに、硬質膜表面
における摩擦抵抗が低減されることにより、母材と硬質
膜との耐剥離性が顕著に向上するという効果が付与され
る。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炭化タングステンを主成分とする硬質相と
   鉄族金属を主成分とする結合相とを含有する超硬合金に
   おける少なくとも一部の表面が焼結肌面を有しており、
   該焼結肌面に存在する該硬質相の平均粒子径をＤｓと表
   し、該超硬合金の内部に存在する該硬質相の平均粒子径
   をＤｉと表したときに、Ｄｓ≦Ｄｉからなる平滑性に優
   れた超硬合金。
2. 【請求項２】上記超硬合金は、コバルトおよび／または
   ニッケルを主成分とする結合相を２〜２０重量％と、残
   りが炭化タングステンからなる硬質相、または炭化タン
   グステンと周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化
   物，窒化物，炭窒化物およびこれらの相互固溶体の中の
   １種以上の立方晶構造化合物の硬質相とからなる請求項
   １に記載の平滑性に優れた超硬合金。
3. 【請求項３】上記超硬合金は、該超硬合金の内部に存在
   する平均結合相量（「Ｂｉ」と表す）に対する上記焼結
   肌面に存在する平均結合相量（「Ｂｓ」と表す）の比が
   ０．５〜２．０（Ｂｓ／Ｂｉ＝０．５〜２．０）からな
   る請求項１または２に記載の平滑性に優れた超硬合金。
4. 【請求項４】上記焼結肌面は、表面粗さがＪＩＳ規格Ｂ
   ０６０１の規定によるＲａで０．７μｍ以下、かつＲｍ
   ａｘで４．０μｍ以下である請求項１〜３のいずれか１
   項に記載の平滑性に優れた超硬合金。
5. 【請求項５】上記焼結肌面に存在する硬質相は、該焼結
   肌面上から観察したときに半球状または多面体における
   面と面で形成される稜線部が削除された丸味状の形態で
   なる請求項１〜４のいずれか１項に記載の平滑性に優れ
   た超硬合金。
6. 【請求項６】上記焼結肌面に存在する硬質相は、該焼結
   肌面に対する垂直断面組織により観察したときに、凹凸
   の最大差が２．０μｍ以下からなる請求項１〜５のいず
   れか１項に記載の平滑性に優れた超硬合金。
7. 【請求項７】上記請求項１〜６のいずれか１項に記載の
   超硬合金を母材とし、該母材の表面に該母材よりも高硬
   度の硬質膜が被覆されている平滑性に優れた被覆超硬合
   金。
8. 【請求項８】上記硬質膜は、周期律表の４ａ，５ａ，６
   ａ族元素、アルミニウム、シリコンの炭化物、窒化物、
   酸化物およびこれらの相互固溶体から選ばれた１種の単
   層または２種以上の積層でなる請求項７に記載の平滑性
   に優れた被覆超硬合金。
9. 【請求項９】上記硬質膜は、膜厚さが０．５〜２０μｍ
   からなる請求項７または８に記載の平滑性に優れた被覆
   超硬合金。
10. 【請求項１０】炭化タングステンを主成分とする硬質相
    と鉄族金属を主成分とする結合相とを含有する超硬合金
    における少なくとも一部の表面が焼結肌面を有している
    超硬合金を準備し、該超硬合金の少なくとも該焼結肌面
    を電解研磨処理し、該焼結肌面に存在する該硬質相粒子
    の突部または面と面で形成される稜線部を優先的に除去
    して平坦面とする平滑性に優れた超硬合金の製法。
11. 【請求項１１】上記電解研磨処理は、周期律表の１ａ族
    元素の水酸化物、亜硝酸塩、亜硫酸塩、亜燐酸塩、炭酸
    塩から選ばれた少なくとも１種を必須成分として含有す
    るアルカリ性の電解液を使用して行う請求項１０に記載
    の平滑性に優れた超硬合金の製法。
12. 【請求項１２】上記電解研磨処理は、ナトリウム、カリ
    ウムの亜硝酸塩、炭酸塩の中の少なくとも１種を主成分
    とするアルカリ性の電解液を使用して行う請求項１０に
    記載の平滑性に優れた超硬合金の製法。
13. 【請求項１３】上記電解研磨処理は、電流密度が０．０
    １〜０．２Ａ／ｃｍ²により行う請求項１０〜１２のい
    ずれか１項に記載の平滑性に優れた超硬合金の製法。
14. 【請求項１４】上記請求項１０〜１３のいずれか１項に
    記載の製法により得られた超硬合金を母材とし、該母材
    表面を洗浄および乾燥後、化学蒸着法、物理蒸着法、プ
    ラズマ化学蒸着法の中の少なくとも１種の方法により、
    該母材表面に硬質膜を被覆する平滑性に優れた被覆超硬
    合金の製法。