JPH11335769A - 超硬合金、その製造方法および超硬工具 - Google Patents
超硬合金、その製造方法および超硬工具Info
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- JPH11335769A JPH11335769A JP10138417A JP13841798A JPH11335769A JP H11335769 A JPH11335769 A JP H11335769A JP 10138417 A JP10138417 A JP 10138417A JP 13841798 A JP13841798 A JP 13841798A JP H11335769 A JPH11335769 A JP H11335769A
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 硬度と靭性に優れた板状ＷＣ結晶粒が生成し
た超硬合金を提供する。 【解決手段】 超硬合金において、ＷＣ結晶粒１の少な
くとも一部の結晶粒内にＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族元素か
ら選ばれた少なくとも１種の酸化物、炭酸化物、窒酸化
物、炭窒酸化物もしくはそれらの固溶体からなる少なく
とも１種の化合物３を存在させる。化合物３は、Ｔｉ，
Ｚｒ，Ｈｆ，Ｗの酸化物、炭酸化物、窒酸化物、炭窒酸
化物もしくはそれらの固溶体からなる化合物であり、そ
の平均粒径は０．３μｍ未満である。
た超硬合金を提供する。 【解決手段】 超硬合金において、ＷＣ結晶粒１の少な
くとも一部の結晶粒内にＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族元素か
ら選ばれた少なくとも１種の酸化物、炭酸化物、窒酸化
物、炭窒酸化物もしくはそれらの固溶体からなる少なく
とも１種の化合物３を存在させる。化合物３は、Ｔｉ，
Ｚｒ，Ｈｆ，Ｗの酸化物、炭酸化物、窒酸化物、炭窒酸
化物もしくはそれらの固溶体からなる化合物であり、そ
の平均粒径は０．３μｍ未満である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、切削工具、ビッ
トなどの耐衝撃工具、ロールや製缶工具などの塑性加工
用工具に用いられる、硬度と靭性のバランスに優れた炭
化タングステン（以下「ＷＣ」と称する）基超硬合金に
関する。
トなどの耐衝撃工具、ロールや製缶工具などの塑性加工
用工具に用いられる、硬度と靭性のバランスに優れた炭
化タングステン（以下「ＷＣ」と称する）基超硬合金に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ＷＣを主体とした結晶粒と、
ＣｏあるいはＮｉのような鉄族金属を主体とする結合相
からなる超硬合金は、その優れた硬度、靭性、剛性率の
ため、各種の切削工具や耐摩工具などに用いられてき
た。しかし、近年、超硬合金の用途が拡大するにつれ
て、一段と優れた硬度、靭性を有するＷＣ超硬合金への
ニーズが高まってきた。
ＣｏあるいはＮｉのような鉄族金属を主体とする結合相
からなる超硬合金は、その優れた硬度、靭性、剛性率の
ため、各種の切削工具や耐摩工具などに用いられてき
た。しかし、近年、超硬合金の用途が拡大するにつれ
て、一段と優れた硬度、靭性を有するＷＣ超硬合金への
ニーズが高まってきた。
【０００３】このようなニーズに対して、特開平２−４
７２３９号公報、特開平２−１３８４３４号公報、特開
平２−２７４８２７号公報、特開平５−３３９６５９号
公報では、ＷＣ結晶粒の粒形状を板状とし、従来の超硬
合金よりもさらに硬度と靭性に優れたものとする提案が
なされている。
７２３９号公報、特開平２−１３８４３４号公報、特開
平２−２７４８２７号公報、特開平５−３３９６５９号
公報では、ＷＣ結晶粒の粒形状を板状とし、従来の超硬
合金よりもさらに硬度と靭性に優れたものとする提案が
なされている。
【０００４】上記特開平５−３３９６５９号公報には、
超硬合金中に存在するＷＣ結晶粒の１５％以上が１〜１
０μｍの最大寸法で最小寸法の２倍以上である板状のＷ
Ｃ結晶粒からなるものが開示されている。また、特開平
７−２７８７１９号公報、あるいは特開平８−１９９２
８５号公報には、最小寸法に対する最大寸法の比（以下
アスペクト比と称す。すなわち、ＷＣを主体とする結晶
粒と鉄族金属を主体とする結合相からなる超硬合金が板
状のＷＣ結晶粒を含有している場合、超硬合金の任意の
断面を走査型電子顕微鏡で観察したとき、該任意断面で
の個々の板状ＷＣ結晶粒の最大寸法の最小寸法に対する
比率をいう。）が、３〜２０である板状ＷＣ結晶粒を含
有しているものが開示されている。
超硬合金中に存在するＷＣ結晶粒の１５％以上が１〜１
０μｍの最大寸法で最小寸法の２倍以上である板状のＷ
Ｃ結晶粒からなるものが開示されている。また、特開平
７−２７８７１９号公報、あるいは特開平８−１９９２
８５号公報には、最小寸法に対する最大寸法の比（以下
アスペクト比と称す。すなわち、ＷＣを主体とする結晶
粒と鉄族金属を主体とする結合相からなる超硬合金が板
状のＷＣ結晶粒を含有している場合、超硬合金の任意の
断面を走査型電子顕微鏡で観察したとき、該任意断面で
の個々の板状ＷＣ結晶粒の最大寸法の最小寸法に対する
比率をいう。）が、３〜２０である板状ＷＣ結晶粒を含
有しているものが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のような提案で
は、合金の特性をある程度向上させることができたが、
特殊な原料粉末や製造方法を用いるため製造コストが増
大していた。また、板状ＷＣ結晶粒の生成量も不安定で
あり、その結果、合金特性が不安定なものであった。
は、合金の特性をある程度向上させることができたが、
特殊な原料粉末や製造方法を用いるため製造コストが増
大していた。また、板状ＷＣ結晶粒の生成量も不安定で
あり、その結果、合金特性が不安定なものであった。
【０００６】しかもこれらの板状ＷＣ結晶粒の生成で靭
性の改善はある程度達成されたが、一部の粗大化しすぎ
た板状ＷＣ結晶粒の強度は粗大化していないＷＣ結晶粒
と比較して必ずしも高くなく、超硬合金自体の強度のば
らつきを大きくする要因となっていた。また、ＷＣ結晶
粒が粗大化すると合金は低硬度となるため、さらに硬度
と靭性に優れたＷＣ超硬合金の開発が望まれていた。
性の改善はある程度達成されたが、一部の粗大化しすぎ
た板状ＷＣ結晶粒の強度は粗大化していないＷＣ結晶粒
と比較して必ずしも高くなく、超硬合金自体の強度のば
らつきを大きくする要因となっていた。また、ＷＣ結晶
粒が粗大化すると合金は低硬度となるため、さらに硬度
と靭性に優れたＷＣ超硬合金の開発が望まれていた。
【０００７】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものである。この発明の目的は、強度の
ばらつきが小さく、かつ硬度および靭性に優れた超硬合
金および超硬工具を提供することにある。
ためになされたものである。この発明の目的は、強度の
ばらつきが小さく、かつ硬度および靭性に優れた超硬合
金および超硬工具を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明に係る超硬合金
は、ＷＣを主体とする結晶粒と、鉄族金属を主体とする
結合相からなる。そして、ＷＣ結晶粒の少なくとも一部
の内部に、ＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族元素から選ばれた少
なくとも１種の酸化物、炭酸化物、窒酸化物、炭窒酸化
物もしくはそれらの固溶体からなる化合物（以下、単に
「上記化合物」と称した場合には本化合物のことを意味
する）が存在している。
は、ＷＣを主体とする結晶粒と、鉄族金属を主体とする
結合相からなる。そして、ＷＣ結晶粒の少なくとも一部
の内部に、ＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族元素から選ばれた少
なくとも１種の酸化物、炭酸化物、窒酸化物、炭窒酸化
物もしくはそれらの固溶体からなる化合物（以下、単に
「上記化合物」と称した場合には本化合物のことを意味
する）が存在している。
【０００９】本願の発明者らは、上記の目的を達成すべ
く種々の研究を行い、強度のばらつきが小さく、硬度お
よび靭性に優れた超硬合金を製造することに成功した。
具体的には、本願の発明者らは、板状ＷＣ結晶粒の少な
くとも一部に上述の化合物が存在することにより、ＷＣ
結晶粒内に歪みが生じ、この歪みがＷＣ結晶粒の強化に
役立つことを知得した。
く種々の研究を行い、強度のばらつきが小さく、硬度お
よび靭性に優れた超硬合金を製造することに成功した。
具体的には、本願の発明者らは、板状ＷＣ結晶粒の少な
くとも一部に上述の化合物が存在することにより、ＷＣ
結晶粒内に歪みが生じ、この歪みがＷＣ結晶粒の強化に
役立つことを知得した。
【００１０】なお、ＷＣ結晶粒内にＴｉの化合物を分散
させてＷＣ結晶粒に圧縮応力を生じさせた複合硬質セラ
ミックス粒子が、特開平５−８５０に開示されている。
しかし、この方法で作製された粉末は、固相焼結用原料
としては適するものの、本発明のような液相焼結では十
分その効果を発揮できない。これは、液相焼結中に原料
が溶解再析出するために効果が半減するものと考えられ
る。本発明では、特開平５−８５０の場合のように予め
特殊な原料を作製することなく、液相焼結中に上記のよ
うな構造のＷＣ結晶粒を安価に作製することができる。
しかも、特開平５−８５０では、ＷＣ結晶粒の強化に体
積率で１０％以上７０％以下のＴｉの化合物の分散が必
要であるが、本発明では面積率で１０％以下の化合物の
分散量でも、ＷＣ結晶粒の強化が可能となった。また、
上記化合物が結晶粒内に存在するＷＣ結晶粒の面積率
は、すべてのＷＣ結晶粒面積の１０％以上が好ましく、
特に好ましいのは３０％を越える場合である。
させてＷＣ結晶粒に圧縮応力を生じさせた複合硬質セラ
ミックス粒子が、特開平５−８５０に開示されている。
しかし、この方法で作製された粉末は、固相焼結用原料
としては適するものの、本発明のような液相焼結では十
分その効果を発揮できない。これは、液相焼結中に原料
が溶解再析出するために効果が半減するものと考えられ
る。本発明では、特開平５−８５０の場合のように予め
特殊な原料を作製することなく、液相焼結中に上記のよ
うな構造のＷＣ結晶粒を安価に作製することができる。
しかも、特開平５−８５０では、ＷＣ結晶粒の強化に体
積率で１０％以上７０％以下のＴｉの化合物の分散が必
要であるが、本発明では面積率で１０％以下の化合物の
分散量でも、ＷＣ結晶粒の強化が可能となった。また、
上記化合物が結晶粒内に存在するＷＣ結晶粒の面積率
は、すべてのＷＣ結晶粒面積の１０％以上が好ましく、
特に好ましいのは３０％を越える場合である。
【００１１】上記化合物は、特に、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，
Ｗの酸化物、炭酸化物、窒酸化物、炭窒酸化物もしくは
それらの固溶体からなることが好ましい。なかでも、Ｚ
ｒおよびまたはＴｉの酸化物、炭酸化物、窒酸化物もし
くは炭窒酸化物であると、靭性および強度向上の効果が
大きい。
Ｗの酸化物、炭酸化物、窒酸化物、炭窒酸化物もしくは
それらの固溶体からなることが好ましい。なかでも、Ｚ
ｒおよびまたはＴｉの酸化物、炭酸化物、窒酸化物もし
くは炭窒酸化物であると、靭性および強度向上の効果が
大きい。
【００１２】これは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｗの酸化物、
炭酸化物、窒酸化物、炭窒酸化物もしくはそれらの固溶
体からなる化合物は、ＷＣ結晶粒内に取込まれやすく、
本発明の効果を発揮しやすいからである。さらに、Ｔ
ｉ，Ｚｒ，Ｈｆの超硬合金全体に対する含有量は、１０
重量％以下であることが好ましい。より好ましくは、上
記含有量は、５重量％以下である。これは、Ｔｉ，Ｚ
ｒ，Ｈｆの含有量が多すぎると焼結性が低下し、超硬合
金の強度が低下するためである。
炭酸化物、窒酸化物、炭窒酸化物もしくはそれらの固溶
体からなる化合物は、ＷＣ結晶粒内に取込まれやすく、
本発明の効果を発揮しやすいからである。さらに、Ｔ
ｉ，Ｚｒ，Ｈｆの超硬合金全体に対する含有量は、１０
重量％以下であることが好ましい。より好ましくは、上
記含有量は、５重量％以下である。これは、Ｔｉ，Ｚ
ｒ，Ｈｆの含有量が多すぎると焼結性が低下し、超硬合
金の強度が低下するためである。
【００１３】なお、上記化合物は、ＷＣ結晶粒内にのみ
存在する必要はなく、ＷＣ結晶粒内と結合相内の両方に
存在してもよい。また、上記化合物の粒径（多角形の場
合は対角線の最大長さで示し、三角形の場合は辺の最大
長さとした。ＷＣ結晶粒の粒径も同じ。）は、１μｍ未
満である場合にＷＣ結晶粒の強化が行われやすく、靭性
が大幅に向上する。特に好ましいのは、上記化合物の粒
径が０．３μｍ未満の場合である。
存在する必要はなく、ＷＣ結晶粒内と結合相内の両方に
存在してもよい。また、上記化合物の粒径（多角形の場
合は対角線の最大長さで示し、三角形の場合は辺の最大
長さとした。ＷＣ結晶粒の粒径も同じ。）は、１μｍ未
満である場合にＷＣ結晶粒の強化が行われやすく、靭性
が大幅に向上する。特に好ましいのは、上記化合物の粒
径が０．３μｍ未満の場合である。
【００１４】また、上記超硬合金におけるＶａ，ＶＩａ
族元素から選ばれた少なくとも１種の炭化物、窒化物、
酸化物もしくはそれらの固溶体の重量％をＷａとし、Ｉ
Ｖａ族元素から選ばれた少なくとも１種の炭化物、窒化
物、酸化物もしくはそれらの固溶体の重量％をＷｂとし
たときに、Ｗａ／Ｗｂの値が０〜０．２である場合には
特に優れた靭性と硬度のバランスを示す。
族元素から選ばれた少なくとも１種の炭化物、窒化物、
酸化物もしくはそれらの固溶体の重量％をＷａとし、Ｉ
Ｖａ族元素から選ばれた少なくとも１種の炭化物、窒化
物、酸化物もしくはそれらの固溶体の重量％をＷｂとし
たときに、Ｗａ／Ｗｂの値が０〜０．２である場合には
特に優れた靭性と硬度のバランスを示す。
【００１５】これは、Ｔｉ，Ｚｒ，ＨｆなどのＩＶａ族
元素の酸化物、炭酸化物、窒酸化物、炭窒酸化物若しく
はそれらの固溶体からなる化合物はＷＣ結晶粒内に取込
まれやすいのに対し、Ｖａ，ＶＩａ族元素から選ばれた
少なくとも１種の酸化物、炭酸化物、窒酸化物、炭窒酸
化物もしくはそれらの固溶体からなる化合物はＷＣ結晶
粒内に取込まれにくく、さらに焼結時のＷＣ結晶粒成長
を抑制する働きがあるからである。そこで、Ｗａ／Ｗｂ
の値を０〜０．２とした場合に、本発明の効果を発揮さ
せやすいためこのように限定した。
元素の酸化物、炭酸化物、窒酸化物、炭窒酸化物若しく
はそれらの固溶体からなる化合物はＷＣ結晶粒内に取込
まれやすいのに対し、Ｖａ，ＶＩａ族元素から選ばれた
少なくとも１種の酸化物、炭酸化物、窒酸化物、炭窒酸
化物もしくはそれらの固溶体からなる化合物はＷＣ結晶
粒内に取込まれにくく、さらに焼結時のＷＣ結晶粒成長
を抑制する働きがあるからである。そこで、Ｗａ／Ｗｂ
の値を０〜０．２とした場合に、本発明の効果を発揮さ
せやすいためこのように限定した。
【００１６】また、前述の理由で、Ｖａ，ＶＩａ族元素
から選ばれた少なくとも１種の炭化物、窒化物、酸化
物、もしくはそれらの１種の固溶体の含有量が結合相の
重量に対し１０重量％以下とした場合には、Ｖａ，ＶＩ
ａ族元素から選ばれた少なくとも１種の酸化物、炭酸化
物、窒酸化物、炭窒酸化物もしくはそれらの固溶体から
なる化合物のＷＣ結晶粒内への取込が行われやすくな
る。
から選ばれた少なくとも１種の炭化物、窒化物、酸化
物、もしくはそれらの１種の固溶体の含有量が結合相の
重量に対し１０重量％以下とした場合には、Ｖａ，ＶＩ
ａ族元素から選ばれた少なくとも１種の酸化物、炭酸化
物、窒酸化物、炭窒酸化物もしくはそれらの固溶体から
なる化合物のＷＣ結晶粒内への取込が行われやすくな
る。
【００１７】次に、超硬合金の断面組織において、粒径
が１μｍ以下のＷＣ結晶粒の面積率が、すべてのＷＣ結
晶粒面積の１０〜４０％で、粒径が１μｍを越えるＷＣ
結晶粒の面積率が６０〜９０％である場合、上記化合物
が１μｍを越える粒径のＷＣ結晶粒内に主に存在する
と、特に優れた硬度と靭性とを有する超硬合金が得られ
る。
が１μｍ以下のＷＣ結晶粒の面積率が、すべてのＷＣ結
晶粒面積の１０〜４０％で、粒径が１μｍを越えるＷＣ
結晶粒の面積率が６０〜９０％である場合、上記化合物
が１μｍを越える粒径のＷＣ結晶粒内に主に存在する
と、特に優れた硬度と靭性とを有する超硬合金が得られ
る。
【００１８】ここで、粒径が１μｍ以下のＷＣ結晶粒の
面積率をすべてのＷＣ結晶粒の面積の１０〜４０％と限
定したのは、１０％よりも少ないと硬度が低下し、４０
％よりも多いと靭性が低下するためである。また、粒径
が１μｍを越えるＷＣ結晶粒の面積率を６０〜９０％と
規定したのは、６０％よりも少ないと靭性が低下し、９
０％よりも多いと硬度が低下するためである。
面積率をすべてのＷＣ結晶粒の面積の１０〜４０％と限
定したのは、１０％よりも少ないと硬度が低下し、４０
％よりも多いと靭性が低下するためである。また、粒径
が１μｍを越えるＷＣ結晶粒の面積率を６０〜９０％と
規定したのは、６０％よりも少ないと靭性が低下し、９
０％よりも多いと硬度が低下するためである。
【００１９】また、断面組織上の形状がアスペクト比で
２以上のＷＣ結晶粒内に上記化合物が存在する場合に
は、特に優れた硬度と靭性とを示す。これは、ＷＣ結晶
粒が板状に粗粒化した場合に、通常生じる硬度の低下が
上記化合物がＷＣ結晶粒内に存在することによって緩和
されること、粗粒化による靭性向上効果、ＷＣ結晶粒の
強化が顕著になったこと等に起因するものと考えられ
る。
２以上のＷＣ結晶粒内に上記化合物が存在する場合に
は、特に優れた硬度と靭性とを示す。これは、ＷＣ結晶
粒が板状に粗粒化した場合に、通常生じる硬度の低下が
上記化合物がＷＣ結晶粒内に存在することによって緩和
されること、粗粒化による靭性向上効果、ＷＣ結晶粒の
強化が顕著になったこと等に起因するものと考えられ
る。
【００２０】また、上記粒径が１μｍを越えるＷＣ結晶
粒のうち、断面組織上の形状がアスペクト比で２以上の
ものを３０％以上含む場合には特に靭性が向上する。通
常、アスペクト比が２以上と大きくなると硬度が低下す
るが、上記化合物が粒内に存在している場合には、硬度
の低下が抑制される。そのため、靭性と硬度に特に優れ
た超硬合金を製造することができる。なお、ＷＣ結晶粒
内に上記化合物が存在する効果は、アスペクト比が１〜
２の場合でも期待できる。
粒のうち、断面組織上の形状がアスペクト比で２以上の
ものを３０％以上含む場合には特に靭性が向上する。通
常、アスペクト比が２以上と大きくなると硬度が低下す
るが、上記化合物が粒内に存在している場合には、硬度
の低下が抑制される。そのため、靭性と硬度に特に優れ
た超硬合金を製造することができる。なお、ＷＣ結晶粒
内に上記化合物が存在する効果は、アスペクト比が１〜
２の場合でも期待できる。
【００２１】この発明に係る超硬合金の製造方法は、下
記の工程を備える。すなわち、平均粒径が０．６〜１μ
ｍのＷＣ粉末（原料Ａ）と、平均粒径が原料Ａの２倍以
上となるＷＣ粉末（原料Ｂ）と、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｆ
ｅ，Ｍｏから選ばれた少なくとも１種の金属の粉末（原
料Ｃ）と、ＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族元素から選ばれた少
なくとも１種の炭化物、窒化物、酸化物もしくはこれら
の固溶体であって平均粒径が０．０１〜０．５μｍのも
の（原料Ｄ）を各々原料粉末として用い、好ましくは１
５００℃以上の温度で焼結する。それにより本発明に係
る超硬合金を安定して製造することができる。なお、上
記原料Ａ，Ｂ，Ｄの平均粒径は、粉砕、混合工程で上記
の値となってもよい。
記の工程を備える。すなわち、平均粒径が０．６〜１μ
ｍのＷＣ粉末（原料Ａ）と、平均粒径が原料Ａの２倍以
上となるＷＣ粉末（原料Ｂ）と、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｆ
ｅ，Ｍｏから選ばれた少なくとも１種の金属の粉末（原
料Ｃ）と、ＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族元素から選ばれた少
なくとも１種の炭化物、窒化物、酸化物もしくはこれら
の固溶体であって平均粒径が０．０１〜０．５μｍのも
の（原料Ｄ）を各々原料粉末として用い、好ましくは１
５００℃以上の温度で焼結する。それにより本発明に係
る超硬合金を安定して製造することができる。なお、上
記原料Ａ，Ｂ，Ｄの平均粒径は、粉砕、混合工程で上記
の値となってもよい。
【００２２】また、上述の方法では、特開平２−４７２
３９号公報、特開平２−１３８４３４号公報、特開平２
−２７４８２７号公報のように特殊な原料粉末を用いる
必要がない。さらに、特開平５−３３９６５９号公報の
ようにＷＣ粉末を０．５μｍ以下まで粉砕する必要もな
い。それにより、市販されているＷＣ原料粒径に近いＷ
Ｃ粉末を過度に粉砕することなく利用でき、余分な粉砕
時の粉砕・混合装置（アトライタ）からの異物混入やＷ
Ｃ粉末の酸化現象を抑制できる。その結果、優れた特性
の超硬合金を安価に安定して製造することができる。
３９号公報、特開平２−１３８４３４号公報、特開平２
−２７４８２７号公報のように特殊な原料粉末を用いる
必要がない。さらに、特開平５−３３９６５９号公報の
ようにＷＣ粉末を０．５μｍ以下まで粉砕する必要もな
い。それにより、市販されているＷＣ原料粒径に近いＷ
Ｃ粉末を過度に粉砕することなく利用でき、余分な粉砕
時の粉砕・混合装置（アトライタ）からの異物混入やＷ
Ｃ粉末の酸化現象を抑制できる。その結果、優れた特性
の超硬合金を安価に安定して製造することができる。
【００２３】上記本方法により、安定して板状ＷＣ結晶
粒を含有する超硬合金を製造できる原因は、板状ＷＣ結
晶粒が成長する機構としてＷＣの液相への溶解再析出現
象（微粒ＷＣが液相中に溶解し、粗粒ＷＣ上に再析出す
る現象）が主であると考えられる。また、粉砕、混合後
の原料ＷＣ粉末の平均粒径（フィッシャーサブシーブサ
イザ粒径とも称され、ＪＩＳ Ｈ ２１１６による装置
で測定した平均粒径のことである。以下同じ。）が２倍
以上、好ましくは３倍以上異なる２種類のＷＣ粉末を原
料として用いることも寄与し得るものと考えられる。こ
のような平均粒径の異なる２種類のＷＣ粉末を原料とし
て用いることにより、ＷＣの溶解再析出のための駆動力
が向上し、板状ＷＣ結晶粒が生成しやすくなる。それば
かりでなく、原料Ｂとして添加した粗粒ＷＣが原料粉末
内に均一に存在し、粒成長の種結晶として作用する。そ
れにより、局所的な板状ＷＣの成長が抑制され、粉末ロ
ットや焼結ロットなどの違いに関係なく、板状ＷＣ結晶
粒が焼結体内で安定して生成され得る。
粒を含有する超硬合金を製造できる原因は、板状ＷＣ結
晶粒が成長する機構としてＷＣの液相への溶解再析出現
象（微粒ＷＣが液相中に溶解し、粗粒ＷＣ上に再析出す
る現象）が主であると考えられる。また、粉砕、混合後
の原料ＷＣ粉末の平均粒径（フィッシャーサブシーブサ
イザ粒径とも称され、ＪＩＳ Ｈ ２１１６による装置
で測定した平均粒径のことである。以下同じ。）が２倍
以上、好ましくは３倍以上異なる２種類のＷＣ粉末を原
料として用いることも寄与し得るものと考えられる。こ
のような平均粒径の異なる２種類のＷＣ粉末を原料とし
て用いることにより、ＷＣの溶解再析出のための駆動力
が向上し、板状ＷＣ結晶粒が生成しやすくなる。それば
かりでなく、原料Ｂとして添加した粗粒ＷＣが原料粉末
内に均一に存在し、粒成長の種結晶として作用する。そ
れにより、局所的な板状ＷＣの成長が抑制され、粉末ロ
ットや焼結ロットなどの違いに関係なく、板状ＷＣ結晶
粒が焼結体内で安定して生成され得る。
【００２４】従来の製造法でも何らかの問題で粉砕工程
で均一な粉砕が行われず、結果的にＷＣ粒度分布が大き
くなることで板状ＷＣ結晶粒の生成が促進され、α２と
呼ばれる異常に粗大なＷＣ結晶粒が生成されることは報
告されていた。しかし、粗粒側のＷＣの粒度管理がなさ
れていないため、安定した板状ＷＣ結晶粒の生成が行え
なかった。これに対し、本発明に係る方法では、原料Ａ
と原料Ｂの配合比および原料Ａと原料Ｂの平均粒度差を
管理することで、ＷＣ結晶粒の形状、粒度分布などの組
織制御が可能となる。また、本発明の方法では、欠陥の
少ない特性の優れた粗粒ＷＣを原料Ｂとして用いた場
合、このＷＣが種結晶となって溶解再析出現象により成
長する。それにより、半導体製造で有名なブリッジマン
法のように、欠陥の少ない特性の優れたＷＣを生成させ
ることができる。さらに、上記のように粒度の異なる２
種類のＷＣ粉末を使用することにより、原料ＤがＷＣ粒
内に取込まれやすくなる。
で均一な粉砕が行われず、結果的にＷＣ粒度分布が大き
くなることで板状ＷＣ結晶粒の生成が促進され、α２と
呼ばれる異常に粗大なＷＣ結晶粒が生成されることは報
告されていた。しかし、粗粒側のＷＣの粒度管理がなさ
れていないため、安定した板状ＷＣ結晶粒の生成が行え
なかった。これに対し、本発明に係る方法では、原料Ａ
と原料Ｂの配合比および原料Ａと原料Ｂの平均粒度差を
管理することで、ＷＣ結晶粒の形状、粒度分布などの組
織制御が可能となる。また、本発明の方法では、欠陥の
少ない特性の優れた粗粒ＷＣを原料Ｂとして用いた場
合、このＷＣが種結晶となって溶解再析出現象により成
長する。それにより、半導体製造で有名なブリッジマン
法のように、欠陥の少ない特性の優れたＷＣを生成させ
ることができる。さらに、上記のように粒度の異なる２
種類のＷＣ粉末を使用することにより、原料ＤがＷＣ粒
内に取込まれやすくなる。
【００２５】なお、原料Ａ、原料ＢのＷＣ粉末には、市
販のＷＣ原料をそのまま用いることもできる。また、予
備粉砕により、粒度調整（原料Ａは０．６〜１μm、原
料Ｂはその２倍以上の平均粒径）した粉末を用いて、ボ
ールミルなどにより軽混合して用いたり、混合、粉砕工
程で狙いとする粒度となるような平均粒径の異なる２種
類以上の市販ＷＣ粉末を用いてもよい。
販のＷＣ原料をそのまま用いることもできる。また、予
備粉砕により、粒度調整（原料Ａは０．６〜１μm、原
料Ｂはその２倍以上の平均粒径）した粉末を用いて、ボ
ールミルなどにより軽混合して用いたり、混合、粉砕工
程で狙いとする粒度となるような平均粒径の異なる２種
類以上の市販ＷＣ粉末を用いてもよい。
【００２６】また、平均粒径０．０１〜０．５μｍの原
料Ｄもしくは粉砕、混合工程で平均粒径が０．０１〜
０．５μｍとなる原料Ｄを原料粉末として用いることに
より、ＷＣの溶解再析出時に原料ＤがＷＣ結晶粒内に取
込まれやすくなる。それにより、安定して本発明の超硬
合金を作製することができる。このように平均粒径の小
さい原料を準備するには、通常の粉砕法以外にゾルゲル
法などの液相合成法やＰＶＤやＣＶＤなどの気相合成法
により作製された原料粉末を使用することもできる。な
お、ここで原料Ｄの平均粒径を０．０１〜０．５μｍと
したのは、０．０１μｍよりも小さくすることは工業的
に難しく、０．５μｍよりも大きくすると原料ＤをＷＣ
結晶粒へ取込みにくくなるためである。
料Ｄもしくは粉砕、混合工程で平均粒径が０．０１〜
０．５μｍとなる原料Ｄを原料粉末として用いることに
より、ＷＣの溶解再析出時に原料ＤがＷＣ結晶粒内に取
込まれやすくなる。それにより、安定して本発明の超硬
合金を作製することができる。このように平均粒径の小
さい原料を準備するには、通常の粉砕法以外にゾルゲル
法などの液相合成法やＰＶＤやＣＶＤなどの気相合成法
により作製された原料粉末を使用することもできる。な
お、ここで原料Ｄの平均粒径を０．０１〜０．５μｍと
したのは、０．０１μｍよりも小さくすることは工業的
に難しく、０．５μｍよりも大きくすると原料ＤをＷＣ
結晶粒へ取込みにくくなるためである。
【００２７】なお、原料Ａの重量ＷＡと原料Ｂの重量Ｗ
Ｂの比ＷＡ／ＷＢが０．５〜３０であるときに、特に優
れた性能の超硬合金を得ることができる。より好ましく
は、ＷＡ／ＷＢが１〜１０である。ＷＡ／ＷＢが０．５
より小さい場合にはアスペクト比が２より大きい板状Ｗ
Ｃ結晶粒を生成しにくくなる。また、ＷＡ／ＷＢが３０
よりも大きい場合には、板状ＷＣ結晶粒の生成が不安定
となり、局所的に粗大な板状ＷＣ結晶粒が生成しやすく
なる。その上、ＷＣ結晶粒内に上記化合物が取込まれに
くくなる。
Ｂの比ＷＡ／ＷＢが０．５〜３０であるときに、特に優
れた性能の超硬合金を得ることができる。より好ましく
は、ＷＡ／ＷＢが１〜１０である。ＷＡ／ＷＢが０．５
より小さい場合にはアスペクト比が２より大きい板状Ｗ
Ｃ結晶粒を生成しにくくなる。また、ＷＡ／ＷＢが３０
よりも大きい場合には、板状ＷＣ結晶粒の生成が不安定
となり、局所的に粗大な板状ＷＣ結晶粒が生成しやすく
なる。その上、ＷＣ結晶粒内に上記化合物が取込まれに
くくなる。
【００２８】また、原料Ａの少なくとも一部に使用済超
硬合金をリサイクル法（亜鉛処理法や高温処理法等によ
る）でリサイクルしたＷＣ粉末を使用することができ
る。それにより、安価に本発明の超硬合金が製造できる
ばかりでなく、地球環境保護の観点からタングステン
（Ｗ）鉱山の無益な採掘を抑制できる。従来より、超硬
合金のリサイクル粉末を使用することは試みられてきた
が、ごく一部に使用されるだけで全面的な採用はなされ
ていないのが現状であった。
硬合金をリサイクル法（亜鉛処理法や高温処理法等によ
る）でリサイクルしたＷＣ粉末を使用することができ
る。それにより、安価に本発明の超硬合金が製造できる
ばかりでなく、地球環境保護の観点からタングステン
（Ｗ）鉱山の無益な採掘を抑制できる。従来より、超硬
合金のリサイクル粉末を使用することは試みられてきた
が、ごく一部に使用されるだけで全面的な採用はなされ
ていないのが現状であった。
【００２９】リサイクルは、一般に亜鉛処理法で行われ
るが、リサイクルＷＣ粉末の粒度はリサイクルする使用
済超硬合金のＷＣ結晶粒度に依存するため、特定の粒度
のＷＣ原料を作製することはできない。高温処理法で
も、処理時にＷＣ結晶粒が部分的に粒成長するため、そ
の後粉砕したとしてもＷＣ粉末の粒度分布の幅が非常に
大きくなる。このため、これらのリサイクル粉末を使用
して超硬合金を作製すると、ＷＣ結晶粒度分布を管理す
ることができないため、性能のばらつきが大きくなると
いう問題があった。
るが、リサイクルＷＣ粉末の粒度はリサイクルする使用
済超硬合金のＷＣ結晶粒度に依存するため、特定の粒度
のＷＣ原料を作製することはできない。高温処理法で
も、処理時にＷＣ結晶粒が部分的に粒成長するため、そ
の後粉砕したとしてもＷＣ粉末の粒度分布の幅が非常に
大きくなる。このため、これらのリサイクル粉末を使用
して超硬合金を作製すると、ＷＣ結晶粒度分布を管理す
ることができないため、性能のばらつきが大きくなると
いう問題があった。
【００３０】これに対し、本発明に係る製造方法では、
リサイクル原料である使用済超硬合金から再生された粒
径０．６〜１μｍの範囲のリサイクル粉末を、焼結過程
で液相中に溶解させ、より平均粒径の大きい原料Ｂ上に
再析出させている。それにより、作製した焼結体の板状
ＷＣ結晶の粒径を原料ＢのＷＣ粉末粒度で制御すること
となる。そのため、リサイクル粉末の粒度が最終焼結体
の粒径を決定することにならず、前述の問題を回避でき
る。しかも、本方法では前述したように微粒原料Ａは、
液相に溶解後、粗粒原料Ｂ上に析出するので板状ＷＣの
特性は粗粒原料Ｂの特性に依存することとなる。そのた
め、特性が不安定なリサイクル原料を用いた場合でも、
優れた特性を有する焼結体を作製できる。
リサイクル原料である使用済超硬合金から再生された粒
径０．６〜１μｍの範囲のリサイクル粉末を、焼結過程
で液相中に溶解させ、より平均粒径の大きい原料Ｂ上に
再析出させている。それにより、作製した焼結体の板状
ＷＣ結晶の粒径を原料ＢのＷＣ粉末粒度で制御すること
となる。そのため、リサイクル粉末の粒度が最終焼結体
の粒径を決定することにならず、前述の問題を回避でき
る。しかも、本方法では前述したように微粒原料Ａは、
液相に溶解後、粗粒原料Ｂ上に析出するので板状ＷＣの
特性は粗粒原料Ｂの特性に依存することとなる。そのた
め、特性が不安定なリサイクル原料を用いた場合でも、
優れた特性を有する焼結体を作製できる。
【００３１】上記リサイクル原料である使用済超硬合金
を粉砕したリサイクル粉末から生じたＷＣ粉末の重量Ｗ
Ｒと原料Ａの重量ＷＡの比ＷＲ／ＷＡが０．３〜１（好
ましくは０．５〜１）である場合には、特に安価に本発
明の超硬合金を作製できるほか、地球環境保護の観点か
ら好ましい超硬合金が得られる。
を粉砕したリサイクル粉末から生じたＷＣ粉末の重量Ｗ
Ｒと原料Ａの重量ＷＡの比ＷＲ／ＷＡが０．３〜１（好
ましくは０．５〜１）である場合には、特に安価に本発
明の超硬合金を作製できるほか、地球環境保護の観点か
ら好ましい超硬合金が得られる。
【００３２】以上のような超硬合金からなる工具等の製
品の表面に、さらにＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族元素，Ａｌ
から選ばれた少なくとも１種の炭化物、窒化物、酸化
物、ホウ化物およびこれらの固溶体、あるいはダイヤモ
ンド、ＤＬＣ、ＣＢＮから選ばれた少なくとも１層以上
からなる被覆膜を設け、これらを切削工具や耐摩工具と
して用いた場合に、合金母材が優れた硬度と靭性のバラ
ンスを有するため、特に優れた性能を発揮する。
品の表面に、さらにＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族元素，Ａｌ
から選ばれた少なくとも１種の炭化物、窒化物、酸化
物、ホウ化物およびこれらの固溶体、あるいはダイヤモ
ンド、ＤＬＣ、ＣＢＮから選ばれた少なくとも１層以上
からなる被覆膜を設け、これらを切削工具や耐摩工具と
して用いた場合に、合金母材が優れた硬度と靭性のバラ
ンスを有するため、特に優れた性能を発揮する。
【００３３】特に、２０μｍ以上の被覆膜を従来のＷＣ
基超硬合金上に被覆した場合には、被覆膜が亀裂の発生
を助長（グリフィスの予亀裂の働き）すると考えられ
る。そのため、超硬合金における耐欠損性の低下が見ら
れた。しかし、本発明に係る超硬合金では、ＷＣ結晶粒
内に上記化合物が析出し、ＷＣ結晶粒が強化されている
ため、亀裂の進展が起こりにくく優れた耐欠損性が得ら
れることが判明した。
基超硬合金上に被覆した場合には、被覆膜が亀裂の発生
を助長（グリフィスの予亀裂の働き）すると考えられ
る。そのため、超硬合金における耐欠損性の低下が見ら
れた。しかし、本発明に係る超硬合金では、ＷＣ結晶粒
内に上記化合物が析出し、ＷＣ結晶粒が強化されている
ため、亀裂の進展が起こりにくく優れた耐欠損性が得ら
れることが判明した。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図１，図２および表１〜表１４を用いて説明す
る。
いて、図１，図２および表１〜表１４を用いて説明す
る。
【００３５】
【実施例】（実施例１） 原料粉末として粉砕効率の高
いアトライタを用いて粉砕した平均粒径０．７μｍのＷ
Ｃ粉末（原料Ａ）と、同様の粉砕により平均粒径２μｍ
のＷＣ粉末（原料Ｂ）を準備した。また、平均粒径１．
５μｍのＣｏ粉末、平均粒径１．３μｍのＮｉ粉末、平
均粒径２μｍのＺｒＣ粉末、平均粒径１．５μｍのＴｉ
Ｃ粉末、平均粒径２μｍのＺｒＣＮ粉末、平均粒径２μ
ｍのＮｂＣ粉末、平均粒径１．５μｍのＴａＣ粉末、平
均粒径２μｍのＣｒ3Ｃ2粉末、平均粒径２μｍのＭｏ2
Ｃ，ＶＣ粉末、平均粒径１．５μｍのＺｒＮ粉末、平均
粒径０．３μｍの（Ｗ，Ｔｉ）（Ｃ，Ｎ，Ｏ）固溶体粉
末、平均粒径０．３μｍの（Ｗ，Ｚｒ）（Ｃ，Ｏ）固溶
体粉末、平均粒径０．２μｍの（Ｔｉ，Ｚｒ）（Ｃ，
Ｏ）固溶体粉末、平均粒径０．３μｍのＺｒＣＯ，Ｔｉ
ＣＯ，ＨｆＯ2粉末、平均粒径０．４μｍのＷＯ3粉末、
平均粒径０．５μｍのＣｒ2Ｏ3粉末、平均粒径０．３μ
ｍのＶ2Ｏ5粉末を加えて、表１の組成に配合し、通常の
ボールミルを用いてアセトン溶媒中で２時間の混合を行
った。その後、スプレードライヤによって造粒を行っ
た。
いアトライタを用いて粉砕した平均粒径０．７μｍのＷ
Ｃ粉末（原料Ａ）と、同様の粉砕により平均粒径２μｍ
のＷＣ粉末（原料Ｂ）を準備した。また、平均粒径１．
５μｍのＣｏ粉末、平均粒径１．３μｍのＮｉ粉末、平
均粒径２μｍのＺｒＣ粉末、平均粒径１．５μｍのＴｉ
Ｃ粉末、平均粒径２μｍのＺｒＣＮ粉末、平均粒径２μ
ｍのＮｂＣ粉末、平均粒径１．５μｍのＴａＣ粉末、平
均粒径２μｍのＣｒ3Ｃ2粉末、平均粒径２μｍのＭｏ2
Ｃ，ＶＣ粉末、平均粒径１．５μｍのＺｒＮ粉末、平均
粒径０．３μｍの（Ｗ，Ｔｉ）（Ｃ，Ｎ，Ｏ）固溶体粉
末、平均粒径０．３μｍの（Ｗ，Ｚｒ）（Ｃ，Ｏ）固溶
体粉末、平均粒径０．２μｍの（Ｔｉ，Ｚｒ）（Ｃ，
Ｏ）固溶体粉末、平均粒径０．３μｍのＺｒＣＯ，Ｔｉ
ＣＯ，ＨｆＯ2粉末、平均粒径０．４μｍのＷＯ3粉末、
平均粒径０．５μｍのＣｒ2Ｏ3粉末、平均粒径０．３μ
ｍのＶ2Ｏ5粉末を加えて、表１の組成に配合し、通常の
ボールミルを用いてアセトン溶媒中で２時間の混合を行
った。その後、スプレードライヤによって造粒を行っ
た。
【００３６】
【表１】
【００３７】上記の表１において、原料ＮｏおよびＷａ
／Ｗｂの列の数字以外の数字は、ｗｔ％を示す。また、
表１には、Ｖａ，ＶＩａ族元素から選ばれた少なくとも
１種の炭化物、窒化物、酸化物もしくはそれらの固溶体
の重量％をＷａとし、ＩＶａ族元素から選ばれた少なく
とも１種の炭化物、窒化物、酸化物もしくはそれらの固
溶体の重量％をＷｂとしたときのＷａ／Ｗｂの値が示さ
れている。
／Ｗｂの列の数字以外の数字は、ｗｔ％を示す。また、
表１には、Ｖａ，ＶＩａ族元素から選ばれた少なくとも
１種の炭化物、窒化物、酸化物もしくはそれらの固溶体
の重量％をＷａとし、ＩＶａ族元素から選ばれた少なく
とも１種の炭化物、窒化物、酸化物もしくはそれらの固
溶体の重量％をＷｂとしたときのＷａ／Ｗｂの値が示さ
れている。
【００３８】これらの粉末を１ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力で
金型を用いてプレスし、真空中で１５００℃で１時間保
持して焼結を行う。それにより、ＩＳＯ型番ＣＮＭＧ１
２０４０８の形状（ＪＩＳ Ｇ ４０５３に準拠した菱
形スローアウェイチップ）の焼結体を作製した。焼結体
は、＃２００のダイヤモンド砥石で研削加工され、ダイ
ヤモンドペーストを用いてラッピング処理が施される。
その後、ダイヤモンド製のビッカース圧子を用いて５０
ｋｇ荷重で硬度と、同圧子の圧痕隅に生じる亀裂長より
求めるIndentation Fracture法による破壊靭性の値Ｋ
IC（ＭＰａｍ1/2）を測定した。
金型を用いてプレスし、真空中で１５００℃で１時間保
持して焼結を行う。それにより、ＩＳＯ型番ＣＮＭＧ１
２０４０８の形状（ＪＩＳ Ｇ ４０５３に準拠した菱
形スローアウェイチップ）の焼結体を作製した。焼結体
は、＃２００のダイヤモンド砥石で研削加工され、ダイ
ヤモンドペーストを用いてラッピング処理が施される。
その後、ダイヤモンド製のビッカース圧子を用いて５０
ｋｇ荷重で硬度と、同圧子の圧痕隅に生じる亀裂長より
求めるIndentation Fracture法による破壊靭性の値Ｋ
IC（ＭＰａｍ1/2）を測定した。
【００３９】また、本発明との比較のために従来例によ
る平均粒径６μｍのＷＣ粉末と、平均粒径１．５μｍの
Ｃｏ粉末、平均粒径１．３μｍのＮｉ粉末、平均粒径２
μｍのＺｒＣ粉末、平均粒径１．５μｍのＴｉＣ粉末、
平均粒径２μｍのＺｒＣＮ粉末、平均粒径２μｍのＮｂ
Ｃ粉末、平均粒径１．５μｍのＴａＣ粉末、平均粒径２
μｍのＣｒ3Ｃ2粉末、平均粒径２μｍのＭｏ2Ｃ，ＶＣ
粉末、平均粒径１．５μｍのＺｒＮ粉末、平均粒径２μ
ｍの（Ｗ，Ｔｉ）（Ｃ，Ｎ，Ｏ）固溶体粉末、平均粒径
１．５μｍの（Ｗ，Ｚｒ）（Ｃ，Ｏ）固溶体粉末、平均
粒径１．８μｍの（Ｔｉ，Ｚｒ）（Ｃ，Ｏ）固溶体粉
末、平均粒径２μｍのＺｒＣＯ，ＴｉＣＯ，ＨｆＯ2粉
末、平均粒径１．５μｍのＷＯ2粉末をアトライタで５
時間混合し、同様にして造粒した粉末も作製した。この
粉末を１ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力で金型を用いてプレス
し、真空中で１４００℃で１時間保持して焼結を行っ
た。そして、焼結体の硬度、破壊靭性を同様の方法で測
定した。
る平均粒径６μｍのＷＣ粉末と、平均粒径１．５μｍの
Ｃｏ粉末、平均粒径１．３μｍのＮｉ粉末、平均粒径２
μｍのＺｒＣ粉末、平均粒径１．５μｍのＴｉＣ粉末、
平均粒径２μｍのＺｒＣＮ粉末、平均粒径２μｍのＮｂ
Ｃ粉末、平均粒径１．５μｍのＴａＣ粉末、平均粒径２
μｍのＣｒ3Ｃ2粉末、平均粒径２μｍのＭｏ2Ｃ，ＶＣ
粉末、平均粒径１．５μｍのＺｒＮ粉末、平均粒径２μ
ｍの（Ｗ，Ｔｉ）（Ｃ，Ｎ，Ｏ）固溶体粉末、平均粒径
１．５μｍの（Ｗ，Ｚｒ）（Ｃ，Ｏ）固溶体粉末、平均
粒径１．８μｍの（Ｔｉ，Ｚｒ）（Ｃ，Ｏ）固溶体粉
末、平均粒径２μｍのＺｒＣＯ，ＴｉＣＯ，ＨｆＯ2粉
末、平均粒径１．５μｍのＷＯ2粉末をアトライタで５
時間混合し、同様にして造粒した粉末も作製した。この
粉末を１ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力で金型を用いてプレス
し、真空中で１４００℃で１時間保持して焼結を行っ
た。そして、焼結体の硬度、破壊靭性を同様の方法で測
定した。
【００４０】また、ＷＣ結晶粒内にＩＶａ，Ｖａ，ＶＩ
ａ族元素から選ばれた少なくとも１種の酸化物、炭酸化
物、窒酸化物、炭窒酸化物もしくはそれらの固溶体から
なる化合物が存在しているかどうかを測定した。すなわ
ち、走査型電子顕微鏡もしくは透過電子顕微鏡用の試料
を作製し、ＥＤＸ（Energy dispersive X-Spectromet
erの略称であって、半導体検出器を用いて電気的に分光
選別するエネルギー分散型の蛍光Ｘ線分析）にて元素分
析した。そして、ＺｒとＯが検出された際には、その物
質はＺｒの酸化物であるとした。これらの測定結果を表
２に示す。なお、表２の試料番号において、Ｎｏ．１−
１〜１０が本発明に係る方法により作製された焼結体を
示し、Ｎｏ．２−１〜１０が従来のＷＣ粉末により作製
された焼結体を示している。
ａ族元素から選ばれた少なくとも１種の酸化物、炭酸化
物、窒酸化物、炭窒酸化物もしくはそれらの固溶体から
なる化合物が存在しているかどうかを測定した。すなわ
ち、走査型電子顕微鏡もしくは透過電子顕微鏡用の試料
を作製し、ＥＤＸ（Energy dispersive X-Spectromet
erの略称であって、半導体検出器を用いて電気的に分光
選別するエネルギー分散型の蛍光Ｘ線分析）にて元素分
析した。そして、ＺｒとＯが検出された際には、その物
質はＺｒの酸化物であるとした。これらの測定結果を表
２に示す。なお、表２の試料番号において、Ｎｏ．１−
１〜１０が本発明に係る方法により作製された焼結体を
示し、Ｎｏ．２−１〜１０が従来のＷＣ粉末により作製
された焼結体を示している。
【００４１】
【表２】
【００４２】表２において、○印は、本発明に該当して
いることを示している。表２の結果より、本発明の方法
で作製した試料には、ＷＣ結晶粒内にＩＶａ，Ｖａ，Ｖ
Ｉａ族元素から選ばれた少なくとも１種の酸化物、炭酸
化物、窒酸化物、炭窒酸化物もしくはそれらの固溶体か
らなる化合物が存在し、これらの試料の硬度、破壊靭性
は従来の方法で作製した試料と比較して優れた値を示し
ていることがわかる。
いることを示している。表２の結果より、本発明の方法
で作製した試料には、ＷＣ結晶粒内にＩＶａ，Ｖａ，Ｖ
Ｉａ族元素から選ばれた少なくとも１種の酸化物、炭酸
化物、窒酸化物、炭窒酸化物もしくはそれらの固溶体か
らなる化合物が存在し、これらの試料の硬度、破壊靭性
は従来の方法で作製した試料と比較して優れた値を示し
ていることがわかる。
【００４３】図１に示される写真は、試料１−１の透過
電子顕微鏡写真である。図１において、中央に四角形状
に見える結晶がＷＣ結晶粒１であり、ＷＣ結晶粒内に白
色に見える析出物（化合物２）はＺｒの炭酸化物で、そ
の周りに歪３、結合相４が見える。この写真より、試料
１−１のＷＣ結晶粒１内に存在する上記化合物２の粒径
は約０．２μｍであって、０．３μｍ未満であることが
わかる。また、上記化合物２を内部に有するＷＣ結晶粒
の面積に対する上記化合物２の面積が１０％以下である
こともわかる。本発明では、このような断面組織を用い
て、ＷＣ結晶粒内の化合物の存在の有無を判定した。
電子顕微鏡写真である。図１において、中央に四角形状
に見える結晶がＷＣ結晶粒１であり、ＷＣ結晶粒内に白
色に見える析出物（化合物２）はＺｒの炭酸化物で、そ
の周りに歪３、結合相４が見える。この写真より、試料
１−１のＷＣ結晶粒１内に存在する上記化合物２の粒径
は約０．２μｍであって、０．３μｍ未満であることが
わかる。また、上記化合物２を内部に有するＷＣ結晶粒
の面積に対する上記化合物２の面積が１０％以下である
こともわかる。本発明では、このような断面組織を用い
て、ＷＣ結晶粒内の化合物の存在の有無を判定した。
【００４４】同様にして、表２の１−２〜１−８の試料
には、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｗの酸化物、炭酸化物、窒酸
化物、炭窒酸化物もしくはそれらの固溶体からなる化合
物がＷＣ結晶粒内に存在していることが確認できた。１
−９、１−１０の試料には、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｗの酸
化物、炭酸化物、窒酸化物、炭窒酸化物もしくはそれら
の固溶体以外のＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族元素から選ばれ
た少なくとも１種の酸化物、炭酸化物、窒酸化物、炭窒
酸化物もしくはそれらの固溶体からなる化合物が存在し
ていることが確認できた。
には、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｗの酸化物、炭酸化物、窒酸
化物、炭窒酸化物もしくはそれらの固溶体からなる化合
物がＷＣ結晶粒内に存在していることが確認できた。１
−９、１−１０の試料には、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｗの酸
化物、炭酸化物、窒酸化物、炭窒酸化物もしくはそれら
の固溶体以外のＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族元素から選ばれ
た少なくとも１種の酸化物、炭酸化物、窒酸化物、炭窒
酸化物もしくはそれらの固溶体からなる化合物が存在し
ていることが確認できた。
【００４５】１−１〜１−８までの試料の特性値は従来
の方法による２−１〜２−８の試料の特性値と比較して
優れた値を示し、その向上割合は１−９〜１−１０の本
発明の試料が従来の方法による試料２−９〜２−１０の
特性値に対して向上した値と比較して大きいことも判明
した。すなわち、ＷＣ結晶粒内に存在する化合物として
は、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｗの酸化物、炭酸化物、窒酸化
物、炭窒酸化物もしくはそれらの固溶体からなる化合物
が好ましく、特にＺｒの炭酸化物がＷＣ結晶粒内に存在
していた試料１−１とＺｒとＴｉの炭酸化物がＷＣ結晶
粒内に存在していた１−２は非常に優れた合金特性を示
すことも確認できた。
の方法による２−１〜２−８の試料の特性値と比較して
優れた値を示し、その向上割合は１−９〜１−１０の本
発明の試料が従来の方法による試料２−９〜２−１０の
特性値に対して向上した値と比較して大きいことも判明
した。すなわち、ＷＣ結晶粒内に存在する化合物として
は、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｗの酸化物、炭酸化物、窒酸化
物、炭窒酸化物もしくはそれらの固溶体からなる化合物
が好ましく、特にＺｒの炭酸化物がＷＣ結晶粒内に存在
していた試料１−１とＺｒとＴｉの炭酸化物がＷＣ結晶
粒内に存在していた１−２は非常に優れた合金特性を示
すことも確認できた。
【００４６】中でも、Ｖａ，ＶＩａ族元素から選ばれた
少なくとも１種の炭化物、窒化物、酸化物もしくはそれ
らの固溶体の重量％をＷａとし、ＩＶａ族元素から選ば
れた少なくとも１種の炭化物、窒化物、酸化物もしくは
それらの固溶体の重量％をＷｂとしたときにＷａ／Ｗｂ
の値が０〜０．２の範囲にある１−１〜１−６の試料
が、従来の方法による試料２−１〜２−６と比較して特
に優れた特性を示すことも確認できた。
少なくとも１種の炭化物、窒化物、酸化物もしくはそれ
らの固溶体の重量％をＷａとし、ＩＶａ族元素から選ば
れた少なくとも１種の炭化物、窒化物、酸化物もしくは
それらの固溶体の重量％をＷｂとしたときにＷａ／Ｗｂ
の値が０〜０．２の範囲にある１−１〜１−６の試料
が、従来の方法による試料２−１〜２−６と比較して特
に優れた特性を示すことも確認できた。
【００４７】（実施例２） 実施例１で作製した原料Ｎ
ｏ．８とＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族元素の炭化物であるＴ
ｉＣＯ，ＴａＣ，Ｍｏ2Ｃの量が異なる原料Ｎｏ．１１
〜１５を準備し（表３）、実施例１と同様にして焼結体
を作製し、硬度および破壊靭性の測定を行った。その結
果を表４に示す。また、ＷＣ結晶粒内の上記化合物の有
無について、実施例１と同様に調べたところ、いずれの
試料にもＷＣ結晶粒内に上記化合物が存在することが確
認できた。
ｏ．８とＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族元素の炭化物であるＴ
ｉＣＯ，ＴａＣ，Ｍｏ2Ｃの量が異なる原料Ｎｏ．１１
〜１５を準備し（表３）、実施例１と同様にして焼結体
を作製し、硬度および破壊靭性の測定を行った。その結
果を表４に示す。また、ＷＣ結晶粒内の上記化合物の有
無について、実施例１と同様に調べたところ、いずれの
試料にもＷＣ結晶粒内に上記化合物が存在することが確
認できた。
【００４８】
【表３】
【００４９】表３の割合（％）は、Ｖａ，ＶＩａ族元素
の炭化物、窒化物、炭窒化物もしくはそれらの固溶体
（ＷＣを除く）の含有量の、結合相の重量に対する割合
（％）である。なお、原料Ｎｏ．割合およびＷａ／Ｗｂ
の列の数字以外の数字は、ｗｔ％を示す。
の炭化物、窒化物、炭窒化物もしくはそれらの固溶体
（ＷＣを除く）の含有量の、結合相の重量に対する割合
（％）である。なお、原料Ｎｏ．割合およびＷａ／Ｗｂ
の列の数字以外の数字は、ｗｔ％を示す。
【００５０】
【表４】
【００５１】表４の結果より、ＴａＣ，Ｍｏ2Ｃの合計
添加量が結合相の量に対して１０ｗｔ％以下である試料
Ｎｏ．１−１２〜１−１５の合金特性は優れており、中
でもＴａＣ，Ｍｏ2Ｃの添加量が結合相に固溶できる量
より少ない試料１−１４、１−１５は特に優れた合金特
性を示すことが確認できた。
添加量が結合相の量に対して１０ｗｔ％以下である試料
Ｎｏ．１−１２〜１−１５の合金特性は優れており、中
でもＴａＣ，Ｍｏ2Ｃの添加量が結合相に固溶できる量
より少ない試料１−１４、１−１５は特に優れた合金特
性を示すことが確認できた。
【００５２】（実施例３） 実施例１と同様にして、原
料Ａと原料Ｂの配合比の異なる原料Ｎｏ.１６〜２３を
表５に示す組成で準備した。これらの粉末を１ｔｏｎ／
ｃｍ2の圧力で金型を用いてプレスし、真空中で１５５
０℃で１時間保持して焼結を行った。それにより、ＩＳ
Ｏ型番ＣＮＭＧ１２０４０８の焼結体を作製した。
料Ａと原料Ｂの配合比の異なる原料Ｎｏ.１６〜２３を
表５に示す組成で準備した。これらの粉末を１ｔｏｎ／
ｃｍ2の圧力で金型を用いてプレスし、真空中で１５５
０℃で１時間保持して焼結を行った。それにより、ＩＳ
Ｏ型番ＣＮＭＧ１２０４０８の焼結体を作製した。
【００５３】
【表５】
【００５４】表５の原料Ｎｏ．およびＷＡ／ＷＢの列の
数字以外の数字は、ｗｔ％を示す。次に、これらの試料
の硬度および破壊靭性を、実施の形態１の場合と同様の
方法で測定した。その測定結果を表６に示す。また、こ
れらの試料を平面研削、鏡面研磨後に走査電子顕微鏡で
５０００倍にて写真撮影した。この写真を画像処理装置
を用いて粒径が１μｍを越えるＷＣ結晶粒と粒径が１μ
ｍ以下のＷＣ結晶粒に分類し、それぞれの面積率を測定
した結果についても表６中に記載した。さらに、これら
のＷＣ結晶粒のうち、粒径が１μｍを越えるＷＣ結晶粒
のうちのアスペクト比が２以上であるものの面積割合を
同様にして測定し、その結果についても表６中に記載し
た。なお、ＷＣ結晶粒内へのＺｒＣＯ，ＴｉＣＯ化合物
の有無については実施例１と同様にして調べた。その結
果、３−１６、３−２３以外の試料については、いずれ
もＷＣ結晶粒内に上記化合物が存在していることが確認
できた。
数字以外の数字は、ｗｔ％を示す。次に、これらの試料
の硬度および破壊靭性を、実施の形態１の場合と同様の
方法で測定した。その測定結果を表６に示す。また、こ
れらの試料を平面研削、鏡面研磨後に走査電子顕微鏡で
５０００倍にて写真撮影した。この写真を画像処理装置
を用いて粒径が１μｍを越えるＷＣ結晶粒と粒径が１μ
ｍ以下のＷＣ結晶粒に分類し、それぞれの面積率を測定
した結果についても表６中に記載した。さらに、これら
のＷＣ結晶粒のうち、粒径が１μｍを越えるＷＣ結晶粒
のうちのアスペクト比が２以上であるものの面積割合を
同様にして測定し、その結果についても表６中に記載し
た。なお、ＷＣ結晶粒内へのＺｒＣＯ，ＴｉＣＯ化合物
の有無については実施例１と同様にして調べた。その結
果、３−１６、３−２３以外の試料については、いずれ
もＷＣ結晶粒内に上記化合物が存在していることが確認
できた。
【００５５】
【表６】
【００５６】表６の結果より、原料Ａの重量ＷＡと原料
Ｂの重量ＷＢの比ＷＡ／ＷＢが０．５〜３０の範囲にあ
る３−１８〜３−２１の試料は、粒径が１μｍ以下のＷ
Ｃ結晶粒の面積率が１０〜４０％の範囲内にあり、優れ
た硬度と破壊靭性のバランスを有している。中でも、粒
径が１μｍを越えるＷＣ結晶粒のうちのアスペクト比が
２以上であるＷＣ結晶粒を、面積率で３０％以上を有す
る試料３−２０と３−２１は、特に優れた合金特性を示
すことがわかる。
Ｂの重量ＷＢの比ＷＡ／ＷＢが０．５〜３０の範囲にあ
る３−１８〜３−２１の試料は、粒径が１μｍ以下のＷ
Ｃ結晶粒の面積率が１０〜４０％の範囲内にあり、優れ
た硬度と破壊靭性のバランスを有している。中でも、粒
径が１μｍを越えるＷＣ結晶粒のうちのアスペクト比が
２以上であるＷＣ結晶粒を、面積率で３０％以上を有す
る試料３−２０と３−２１は、特に優れた合金特性を示
すことがわかる。
【００５７】（実施例４） 実施例１で作製した試料１
−１〜１−１０および試料２−１〜２−１０のＣＮＭＧ
１２０４０８形状のチップに０．０５Ｒのホーニング処
理を行った後、表７に示す被覆膜を形成した。そして、
丸棒材の円周方向に４本の溝を設けた図２に示す形状の
ＳＣＭ４３５製被削材３を下記条件で切削テストし、欠
損するまでの時間を測定した。その結果を表７に示す。
なお、表７の被覆膜中のＤＬＣはダイヤモンドライクカ
ーボン、ＣＶＤは化学蒸着法、ＰＶＤは物理蒸着法を示
す。
−１〜１−１０および試料２−１〜２−１０のＣＮＭＧ
１２０４０８形状のチップに０．０５Ｒのホーニング処
理を行った後、表７に示す被覆膜を形成した。そして、
丸棒材の円周方向に４本の溝を設けた図２に示す形状の
ＳＣＭ４３５製被削材３を下記条件で切削テストし、欠
損するまでの時間を測定した。その結果を表７に示す。
なお、表７の被覆膜中のＤＬＣはダイヤモンドライクカ
ーボン、ＣＶＤは化学蒸着法、ＰＶＤは物理蒸着法を示
す。
【００５８】
【００５９】
【表７】
【００６０】表７の欠損に至るまでの時間を測定した結
果より、本発明の試料Ｎｏ．１−１〜１−５に被覆膜を
形成した工具は従来の方法の試料Ｎｏ．２−１〜２−５
に被覆膜を形成した工具よりも優れた性能を示すことが
わかる。なお、表７中のダイヤモンドを立方晶窒化ホウ
素（ＣＢＮ）にしても同様の優れた結果を得ることがで
きた。このように、本発明の超硬合金に被覆膜を形成し
た試料は優れた特性を発揮できることがわかる。
果より、本発明の試料Ｎｏ．１−１〜１−５に被覆膜を
形成した工具は従来の方法の試料Ｎｏ．２−１〜２−５
に被覆膜を形成した工具よりも優れた性能を示すことが
わかる。なお、表７中のダイヤモンドを立方晶窒化ホウ
素（ＣＢＮ）にしても同様の優れた結果を得ることがで
きた。このように、本発明の超硬合金に被覆膜を形成し
た試料は優れた特性を発揮できることがわかる。
【００６１】（実施例５） 実施例１で作製したＮｏ．
１の原料粉末と同一の組成で、原料Ａの一部に使用済超
硬合金を亜鉛処理法もしくは高温処理法で処理したリサ
イクルＷＣ粉末を使用した原料Ｎｏ．２４〜２８（表
８）を作製した。これらを実施例１と同一の方法で焼結
し、硬度、破壊靱性、ＷＣ結晶粒内の上記化合物の有無
を実施例１と同様の方法で測定した。その結果を表９に
示す。
１の原料粉末と同一の組成で、原料Ａの一部に使用済超
硬合金を亜鉛処理法もしくは高温処理法で処理したリサ
イクルＷＣ粉末を使用した原料Ｎｏ．２４〜２８（表
８）を作製した。これらを実施例１と同一の方法で焼結
し、硬度、破壊靱性、ＷＣ結晶粒内の上記化合物の有無
を実施例１と同様の方法で測定した。その結果を表９に
示す。
【００６２】
【表８】
【００６３】
【表９】
【００６４】表９の結果より、亜鉛処理法、高温処理法
でリサイクルした粉末を使用した試料２４〜２８の合金
特性は、リサイクル粉末を用いない試料１と同等の優れ
た特性を示していることがわかる。このように、本発明
の方法では、従来、合金特性が劣るため少量しか使用で
きなかったリサイクル粉末をＷＣ粉末の主成分として使
用できる。それにより、これまでの超硬合金の製造法と
比較して低コストで地球環境保護に好ましい超硬合金が
得られる。
でリサイクルした粉末を使用した試料２４〜２８の合金
特性は、リサイクル粉末を用いない試料１と同等の優れ
た特性を示していることがわかる。このように、本発明
の方法では、従来、合金特性が劣るため少量しか使用で
きなかったリサイクル粉末をＷＣ粉末の主成分として使
用できる。それにより、これまでの超硬合金の製造法と
比較して低コストで地球環境保護に好ましい超硬合金が
得られる。
【００６５】（実施例６） 原料Ａとして平均粒径０．
９μｍのＷＣ粉末、原料Ｂとして平均粒径４μｍのＷＣ
粉末、原料Ｃとして平均粒径１．５μｍのＣｏ粉末、平
均１．８μｍのＣｒ粉末、原料Ｄとして平均粒径０．１
μｍ、０．５μｍ、０．９μｍのＺｒＣＮＯ粉末を用い
て、表１０の組成に配合した原料Ｎｏ．２９〜３２を作
製した。
９μｍのＷＣ粉末、原料Ｂとして平均粒径４μｍのＷＣ
粉末、原料Ｃとして平均粒径１．５μｍのＣｏ粉末、平
均１．８μｍのＣｒ粉末、原料Ｄとして平均粒径０．１
μｍ、０．５μｍ、０．９μｍのＺｒＣＮＯ粉末を用い
て、表１０の組成に配合した原料Ｎｏ．２９〜３２を作
製した。
【００６６】
【表１０】
【００６７】表１０の原料Ｎｏ．の列の数字以外の数字
は、ｗｔ％を示す。原料Ｎｏ．２９〜３２の粉末を用い
て、実施例１と同様にして、プレス、焼結を行い、ＩＳ
Ｏ型番ＣＮＭＧ１２０４０８の形状の焼結体を作製し
た。次に、実施例４と同様の手法で、これらの試料の切
削テストを行ない、欠損するまでの時間の測定を行っ
た。測定結果を表１１中に示す。また、これらの試料を
平面研削、鏡面研磨後に、走査電子顕微鏡で５０００倍
にて写真撮影したところ、ＷＣ結晶粒に０．３μｍ未満
のサイズの化合物が存在していることが確認できた。ま
た、この化合物の組成は、ＥＤＸ分析により、Ｚｒの炭
窒酸化物であることも確認できた。さらに、この写真を
用いて、画像処理装置により、写真内のＷＣ結晶粒の総
面積とそれらの中で結晶粒内に上記化合物の存在が認め
られる結晶粒の面積を測定し、結晶粒内に上記化合物が
存在するＷＣ結晶粒の面積率を算出した。その結果を表
１１に示す。
は、ｗｔ％を示す。原料Ｎｏ．２９〜３２の粉末を用い
て、実施例１と同様にして、プレス、焼結を行い、ＩＳ
Ｏ型番ＣＮＭＧ１２０４０８の形状の焼結体を作製し
た。次に、実施例４と同様の手法で、これらの試料の切
削テストを行ない、欠損するまでの時間の測定を行っ
た。測定結果を表１１中に示す。また、これらの試料を
平面研削、鏡面研磨後に、走査電子顕微鏡で５０００倍
にて写真撮影したところ、ＷＣ結晶粒に０．３μｍ未満
のサイズの化合物が存在していることが確認できた。ま
た、この化合物の組成は、ＥＤＸ分析により、Ｚｒの炭
窒酸化物であることも確認できた。さらに、この写真を
用いて、画像処理装置により、写真内のＷＣ結晶粒の総
面積とそれらの中で結晶粒内に上記化合物の存在が認め
られる結晶粒の面積を測定し、結晶粒内に上記化合物が
存在するＷＣ結晶粒の面積率を算出した。その結果を表
１１に示す。
【００６８】
【表１１】
【００６９】表１１の結果より、ＺｒＣＮＯ粉末には微
粒原料を用いた方が、ＺｒＣＮＯを結晶粒内に取込むＷ
Ｃ結晶粒の面積率が高くなり、結晶粒内に上記化合物が
存在するＷＣ結晶粒の面積率が多いほど耐欠損性も向上
することがわかる。中でも、結晶粒内に上記化合物が存
在するＷＣ結晶粒の面積率が１０％を超えると急激に耐
欠損性が向上することも確認できた。
粒原料を用いた方が、ＺｒＣＮＯを結晶粒内に取込むＷ
Ｃ結晶粒の面積率が高くなり、結晶粒内に上記化合物が
存在するＷＣ結晶粒の面積率が多いほど耐欠損性も向上
することがわかる。中でも、結晶粒内に上記化合物が存
在するＷＣ結晶粒の面積率が１０％を超えると急激に耐
欠損性が向上することも確認できた。
【００７０】（実施例７） 表１２に示す組成の粉末を
用いて、ボールミルによりアセトン溶媒中で２時間の混
合を行った。その後、この粉末を乾燥させ１ｔｏｎ／ｃ
ｍ2の圧力で金型を用いてプレスし、真空中で１５００
℃の温度下で１時間保持して焼結を行なった。それによ
り実施例１と同じＣＮＭＧ１２０４０８の形状の焼結体
Ｎｏ．３−１〜３−６を作製した。なお、これらの焼結
体にはＷＣ結晶粒内に表１３に示す化合物が存在するこ
とが、透過型電子顕微鏡でＥＤＸもしくはＸ線定性分析
を行うことで確認できた。次に、これらの試料の硬度お
よび破壊靭性を実施例１と同様の方法で測定した。その
結果を表１４に示す。
用いて、ボールミルによりアセトン溶媒中で２時間の混
合を行った。その後、この粉末を乾燥させ１ｔｏｎ／ｃ
ｍ2の圧力で金型を用いてプレスし、真空中で１５００
℃の温度下で１時間保持して焼結を行なった。それによ
り実施例１と同じＣＮＭＧ１２０４０８の形状の焼結体
Ｎｏ．３−１〜３−６を作製した。なお、これらの焼結
体にはＷＣ結晶粒内に表１３に示す化合物が存在するこ
とが、透過型電子顕微鏡でＥＤＸもしくはＸ線定性分析
を行うことで確認できた。次に、これらの試料の硬度お
よび破壊靭性を実施例１と同様の方法で測定した。その
結果を表１４に示す。
【００７１】
【表１２】
【００７２】
【表１３】
【００７３】
【表１４】
【００７４】表１４の結果より、Ｚｒ化合物がＷＣ結晶
粒内に析出した試料Ｎｏ．３−４〜３−６の試料は、Ｔ
ｉ化合物がＷＣ結晶粒内に析出した試料Ｎｏ．３−１〜
３−３の試料よりも優れた硬度と破壊靱性のバランスを
有することが確認できた。さらに、この焼結体を平面研
削、外周研削し、さらに０．０５Ｒのホーニング処理を
行なった後、下層から順に０．５μｍＴｉＮ、５μｍＴ
ｉＣＮ、３μｍＴｉＣ、２μｍアルミナ０．５μｍＴｉ
Ｎの被覆膜をＣＶＤ法でコーティングした。これらの試
料を用いて、実施例４で用いた被削材を下記の条件で切
削し、欠損するまでの時間を測定した。その結果を表１
４に示す。
粒内に析出した試料Ｎｏ．３−４〜３−６の試料は、Ｔ
ｉ化合物がＷＣ結晶粒内に析出した試料Ｎｏ．３−１〜
３−３の試料よりも優れた硬度と破壊靱性のバランスを
有することが確認できた。さらに、この焼結体を平面研
削、外周研削し、さらに０．０５Ｒのホーニング処理を
行なった後、下層から順に０．５μｍＴｉＮ、５μｍＴ
ｉＣＮ、３μｍＴｉＣ、２μｍアルミナ０．５μｍＴｉ
Ｎの被覆膜をＣＶＤ法でコーティングした。これらの試
料を用いて、実施例４で用いた被削材を下記の条件で切
削し、欠損するまでの時間を測定した。その結果を表１
４に示す。
【００７５】 表１４に記載した結果より、Ｚｒ化合物がＷＣ結晶粒内
に析出した試料Ｎｏ．３−４〜３−６の試料は、Ｔｉ化
合物がＷＣ結晶粒内に析出した試料Ｎｏ．３−１〜３−
３の試料よりも優れた耐欠損性を示すことが確認でき
た。
に析出した試料Ｎｏ．３−４〜３−６の試料は、Ｔｉ化
合物がＷＣ結晶粒内に析出した試料Ｎｏ．３−１〜３−
３の試料よりも優れた耐欠損性を示すことが確認でき
た。
【００７６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族の元素から選ばれた少なくとも
１種の酸化物、炭酸化物、窒酸化物、炭窒酸化物もしく
はそれらの固溶体からなる化合物がＷＣ結晶粒の中に生
成されることにより、強度に優れたＷＣ結晶となり、特
にその効果はＷＣ結晶粒が板状である場合に顕著とな
る。その結果、強度と靱性に優れた超硬合金を提供する
ことができる。
ＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族の元素から選ばれた少なくとも
１種の酸化物、炭酸化物、窒酸化物、炭窒酸化物もしく
はそれらの固溶体からなる化合物がＷＣ結晶粒の中に生
成されることにより、強度に優れたＷＣ結晶となり、特
にその効果はＷＣ結晶粒が板状である場合に顕著とな
る。その結果、強度と靱性に優れた超硬合金を提供する
ことができる。
【図１】超硬合金の透過型電子顕微鏡写真を示す図（複
写）である。
写）である。
【図２】切削試験に用いた被削材の断面形状を示す図で
ある。
ある。
１ ＷＣ結晶粒 ２ 化合物 ３ 歪 ４ 結合相 ５ 被削材
Claims (17)
- 【請求項１】 炭化タングステン（ＷＣ）を主体とする
結晶粒と鉄族金属を主体とする結合相からなる超硬合金
において、炭化タングステン結晶粒の少なくとも一部の
内部にＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族元素から選ばれた少なく
とも一種の酸化物、炭酸化物、窒酸化物、炭窒酸化物も
しくはそれらの固溶体からなる化合物が存在することを
特徴とする超硬合金。 - 【請求項２】 前記超硬合金の断面組織において、前記
化合物を内部に有する前記炭化タングステン結晶粒の面
積に対する前記化合物の面積が１０％以下であることを
特徴とする、請求項１に記載の超硬合金。 - 【請求項３】 前記超硬合金の断面組織において、結晶
粒内に前記化合物が存在する前記炭化タングステン結晶
粒の面積率が、すべての前記炭化タングステン結晶粒の
面積の１０％以上であることを特徴とする、請求項１ま
たは２に記載の超硬合金。 - 【請求項４】 前記化合物が、チタン（Ｔｉ）、ジルコ
ニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タングステン
（Ｗ）の少なくとも１種の酸化物、炭酸化物、窒酸化
物、炭窒酸化物もしくはそれらの固溶体からなることを
特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の超硬合
金。 - 【請求項５】 前記化合物がジルコニウムとチタンの酸
化物、炭酸化物、窒酸化物、炭窒酸化物の少なくとも１
種からなることを特徴とする請求項４に記載の超硬合
金。 - 【請求項６】 前記化合物が、ジルコニウム（Ｚｒ）の
酸化物、炭酸化物、窒酸化物、炭窒酸化物の少なくとも
１種からなることを特徴とする、請求項４に記載の超硬
合金。 - 【請求項７】 前記化合物の存在が、断面組織上の形状
がアスペクト比で２以上の前記炭化タングステン結晶粒
内で認められることを特徴とする、請求項１から６のい
ずれかに記載の超硬合金。 - 【請求項８】 前記化合物の平均粒径が０．３μｍ未満
であることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに
記載の超硬合金。 - 【請求項９】 Ｖａ，ＶＩａ族元素から選ばれた少なく
とも１種の炭化物、窒化物、酸化物もしくはそれらの固
溶体であって前記炭化タングステン以外のものからなる
化合物の重量％をＷａとし、ＩＶａ族元素もしくはタン
グステン（Ｗ）から選ばれた少なくとも１種の炭化物、
窒化物、酸化物もしくはそれらの固溶体であって前記炭
化タングステン以外のものからなる化合物の重量％をＷ
ｂとしたときに、Ｗａ／Ｗｂの値が０〜０．２であるこ
とを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の超
硬合金。 - 【請求項１０】 Ｖａ，ＶＩａ族元素から選ばれた少な
くとも１種の炭化物、窒化物、酸化物もしくはそれらの
固溶体であって前記炭化タングステン以外のものからな
る化合物の含有量が、結合相の重量に対して１０重量％
以下であることを特徴とする、請求項１から９のいずれ
かに記載の超硬合金。 - 【請求項１１】 前記超硬合金の断面組織において、粒
径が１μｍ以下の前記炭化タングステン結晶粒の面積率
が、すべての前記炭化タングステン結晶粒面積の１０〜
４０％で、粒径が１μｍを越える前記炭化タングステン
結晶粒の面積率が、すべての前記炭化タングステン結晶
粒面積の６０〜９０％であることを特徴とする、請求項
１から１０のいずれかに記載の超硬合金。 - 【請求項１２】 粒径が１μｍを越える前記炭化タング
ステン結晶粒のうち断面組織上の形状がアスペクト比で
２以上であるものを３０％以上含むことを特徴とする、
請求項１１に記載の超硬合金。 - 【請求項１３】 平均粒径が０．６〜１μｍの炭化タン
グステン（ＷＣ）粉末（原料Ａ）と、平均粒径が前記原
料Ａの２倍以上となる炭化タングステン粉末（原料Ｂ）
と、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃ
ｒ）、鉄（Ｆｅ）、モリブデン（Ｍｏ）から選ばれた少
なくとも１種の金属の粉末（原料Ｃ）と、平均粒径が
０．０１〜０．５μｍでありＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族元
素から選ばれた少なくとも１種の炭化物、窒化物、酸化
物もしくはそれらの固溶体であって前記炭化タングステ
ン以外のものからなる原料Ｄとを原料粉末として用いる
ことを特徴とする、請求項１〜１２に記載の超硬合金の
製造方法。 - 【請求項１４】 前記原料Ａの重量ＷＡと、前記原料Ｂ
の重量ＷＢの比ＷＡ／ＷＢが０．５〜３０であることを
特徴とする、請求項１３に記載の超硬合金の製造方法。 - 【請求項１５】 前記原料Ａの少なくとも一部に、超硬
合金のリサイクル粉末を用いることを特徴とする、請求
項１３または１４に記載の超硬合金の製造方法。 - 【請求項１６】 前記リサイクル粉末の粉砕で生じた前
記炭化タングステン粉末の重量ＷＲと前記原料Ａの重量
ＷＡの比ＷＲ／ＷＡが０．３〜１であることを特徴とす
る、請求項１５に記載の超硬合金の製造方法。 - 【請求項１７】 請求項１から１２のいずれか１項に記
載の超硬合金からなる工具表面に、ＩＶａ，Ｖａ，ＶＩ
ａ族元素，Ａｌから選ばれた少なくとも１種の炭化物、
窒化物、酸化物、ホウ化物、これらの固溶体、あるいは
ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬ
Ｃ）、立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）の少なくとも１層以
上からなる被覆膜を設けた、超硬工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13841798A JP3950229B2 (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | 超硬合金、その製造方法および超硬工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13841798A JP3950229B2 (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | 超硬合金、その製造方法および超硬工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11335769A true JPH11335769A (ja) | 1999-12-07 |
| JP3950229B2 JP3950229B2 (ja) | 2007-07-25 |
Family
ID=15221486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13841798A Expired - Fee Related JP3950229B2 (ja) | 1998-05-20 | 1998-05-20 | 超硬合金、その製造方法および超硬工具 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3950229B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007169697A (ja) * | 2005-12-21 | 2007-07-05 | Tungaloy Corp | 切削工具用サーメット |
| EP1840236A1 (en) * | 2006-03-28 | 2007-10-03 | Kyocera Corporation | Cutting tool |
| JP2015503034A (ja) * | 2011-12-21 | 2015-01-29 | サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ | 超硬合金の製造方法 |
| WO2016199686A1 (ja) * | 2015-06-12 | 2016-12-15 | 株式会社タンガロイ | 超硬合金および被覆超硬合金 |
| WO2023141411A1 (en) * | 2022-01-21 | 2023-07-27 | Hyperion Materials & Technologies, Inc. | Cemented carbide compositions |
-
1998
- 1998-05-20 JP JP13841798A patent/JP3950229B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2023141411A1 (en) * | 2022-01-21 | 2023-07-27 | Hyperion Materials & Technologies, Inc. | Cemented carbide compositions |
| JP2025503741A (ja) * | 2022-01-21 | 2025-02-04 | ハイペリオン マテリアルズ アンド テクノロジーズ インコーポレイテッド | 超硬合金組成物 |
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