ホーム > 特許ランキング > 三菱マテリアル株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024138924
(43)【公開日】2024-10-09
(54)【発明の名称】切削工具用超硬合金および該合金を用いた切削工具基体
(51)【国際特許分類】
C22C 29/08 20060101AFI20241002BHJP
C22C 27/04 20060101ALI20241002BHJP
B23B 27/14 20060101ALI20241002BHJP
C22C 1/051 20230101ALN20241002BHJP
【ＦＩ】
C22C29/08
C22C27/04 101
B23B27/14 B
C22C1/051 G
【審査請求】未請求
【請求項の数】2
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023049651
(22)【出願日】2023-03-27
(71)【出願人】
【識別番号】000006264
【氏名又は名称】三菱マテリアル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100208568
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 孔一
(72)【発明者】
【氏名】五十嵐 誠
(72)【発明者】
【氏名】山本 万梨子
【テーマコード（参考）】
3C046
4K018
【Ｆターム（参考）】
3C046FF32
3C046FF38
3C046FF39
3C046FF40
3C046FF43
3C046FF44
3C046FF48
3C046FF50
3C046FF51
3C046FF53
3C046FF57
4K018AB02
4K018AC01
4K018AD06
4K018BA04
4K018BB04
4K018BC12
4K018CA02
4K018CA11
4K018DA22
4K018DA32
4K018FA06
4K018FA24
4K018KA15
(57)【要約】
【課題】耐欠損性が向上した切削加工用超硬合金、および、該合金を用いた切削工具基体の提供
【解決手段】ＣｏとＮｉの１種以上を合計で４．０～１０．０質量％、
Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖから選ばれる１種以上を合計で４．０～１２．０質量％、
Ｃを６．０～６．５質量％、
選択成分としてＣｒを０．５質量以下含有し、
残部がＷおよび不可避不純物からなり、
結合相、硬質相およびγ相を有し、
結合相の主成分はＣｏであり、
硬質相の主成分はＷ炭化物であり、
γ相には、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖから選ばれる１種以上を含む立方晶構造の炭化物が主成分として含まれ、
硬質相において、（個数積算１０％以下の粒径の硬質相の平均ＧＡＭ値）／（個数積算９０％以上の粒径の硬質相の平均ＧＡＭ値）が１．３以上である、
切削工具用超硬合金
【選択図】なし
【解決手段】ＣｏとＮｉの１種以上を合計で４．０～１０．０質量％、
Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖから選ばれる１種以上を合計で４．０～１２．０質量％、
Ｃを６．０～６．５質量％、
選択成分としてＣｒを０．５質量以下含有し、
残部がＷおよび不可避不純物からなり、
結合相、硬質相およびγ相を有し、
結合相の主成分はＣｏであり、
硬質相の主成分はＷ炭化物であり、
γ相には、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖから選ばれる１種以上を含む立方晶構造の炭化物が主成分として含まれ、
硬質相において、（個数積算１０％以下の粒径の硬質相の平均ＧＡＭ値）／（個数積算９０％以上の粒径の硬質相の平均ＧＡＭ値）が１．３以上である、
切削工具用超硬合金
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＣｏとＮｉの１種以上を合計で４．０質量％以上、１０．０質量％以下、
Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖから選ばれる１種以上を合計で４．０質量％以上、１２．０質量％以下、
Ｃを６．０質量％以上、６．５質量％以下、
選択成分としてＣｒを０．５質量以下含有し、
残部がＷおよび不可避不純物からなり、
結合相、硬質相およびγ相を有し、
前記結合相の主成分はＣｏであり、
前記硬質相の主成分はＷ炭化物であり、
前記γ相には、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖから選ばれる１種以上を含む立方晶構造の炭化物が主成分として含まれ、
前記硬質相において、
（個数積算１０％以下の粒径の硬質相の平均ＧＡＭ値）／（個数積算９０％以上の粒径の硬質相の平均ＧＡＭ値）が１．３以上である、
ことを特徴とする切削工具用超硬合金。
Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖから選ばれる１種以上を合計で４．０質量％以上、１２．０質量％以下、
Ｃを６．０質量％以上、６．５質量％以下、
選択成分としてＣｒを０．５質量以下含有し、
残部がＷおよび不可避不純物からなり、
結合相、硬質相およびγ相を有し、
前記結合相の主成分はＣｏであり、
前記硬質相の主成分はＷ炭化物であり、
前記γ相には、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖから選ばれる１種以上を含む立方晶構造の炭化物が主成分として含まれ、
前記硬質相において、
（個数積算１０％以下の粒径の硬質相の平均ＧＡＭ値）／（個数積算９０％以上の粒径の硬質相の平均ＧＡＭ値）が１．３以上である、
ことを特徴とする切削工具用超硬合金。
【請求項2】
請求項１に記載の切削工具用超硬合金を用いた切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、切削工具用超硬合金と該切削工具用超硬合金を用いた切削工具基体（基体ということもある）に関する。
【背景技術】
【0002】
超硬合金は硬く、靭性を備えるため、切削工具として用いられている。そして、切削工具に求められる厳しい切削条件に対応すべく、切削工具用超硬合金およびこの超硬合金を用いた切削工具基体を改良する提案がなされている。
【0003】
例えば、特許文献１には、炭化タングステン粒子と、コバルト、ニッケルおよび鉄からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素を有する結合相とを含み、前記結合相を７質量％以上１３質量％以下の範囲で含有し、前記炭化タングステン粒子のうち、結晶粒内方位差が１．５°以上である炭化タングステン粒子の割合は、前記炭化タングステン粒子の全粒子数に対して６％以下である超硬合金が記載され、該超硬合金を切削工具基体として使用すると耐欠損性に優れるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１５－１０１７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、前記事情や提案を鑑みてなされたものであって、切削工具基体として用いたときに耐欠損性が向上した切削加工用超硬合金、および、該切削加工用超硬合金を用いた切削工具基体の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の実施形態に係る切削工具用超硬合金は、
ＣｏとＮｉの１種以上を合計で４．０質量％以上、１０．０質量％以下、
Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖから選ばれる１種以上を合計で４．０質量％以上、１２．０質量％以下、
Ｃを６．０質量％以上、６．５質量％以下、
選択成分としてＣｒを０．５質量以下含有し、
残部がＷおよび不可避不純物からなり、
結合相、硬質相およびγ相を有し、
前記結合相の主成分はＣｏであり、
前記硬質相の主成分はＷ炭化物であり、
前記γ相には、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖから選ばれる１種以上を含む立方晶構造の炭化物が主成分として含まれ、
前記硬質相において、
（個数積算１０％以下の粒径の硬質相の平均ＧＡＭ値）／（個数積算９０％以上の粒径の硬質相の平均ＧＡＭ値）が１．３以上である。
ＣｏとＮｉの１種以上を合計で４．０質量％以上、１０．０質量％以下、
Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖから選ばれる１種以上を合計で４．０質量％以上、１２．０質量％以下、
Ｃを６．０質量％以上、６．５質量％以下、
選択成分としてＣｒを０．５質量以下含有し、
残部がＷおよび不可避不純物からなり、
結合相、硬質相およびγ相を有し、
前記結合相の主成分はＣｏであり、
前記硬質相の主成分はＷ炭化物であり、
前記γ相には、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖから選ばれる１種以上を含む立方晶構造の炭化物が主成分として含まれ、
前記硬質相において、
（個数積算１０％以下の粒径の硬質相の平均ＧＡＭ値）／（個数積算９０％以上の粒径の硬質相の平均ＧＡＭ値）が１．３以上である。
【0007】
本発明の実施形態に係る切削工具基体は、前記切削工具用超硬合金を用いたものである。
【発明の効果】
【0008】
前記切削工具用超硬合金は切削工具基体として用いたときに耐欠損性に優れ、前記切削工具基体は耐欠損性が向上するため耐久性を有する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の実施形態に係る硬質相のＧＡＭ値の測定方法について概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明者は、前記目的を達成する超硬合金を得るために鋭意検討を行った。その結果、組成を所定のものとし、「（個数積算１０％以下の粒径の硬質相の平均ＧＡＭ値）／（個数積算９０％以上の粒径の硬質相の平均ＧＡＭ値）」が所定の値である切削工具用超硬合金であれば、前記目的を達成できるという知見を得た。
【0011】
以下、本発明の切削工具用超硬合金および該合金を用いた切削工具基体、特に、切削工具基体としてインサートとして用いられる実施形態を中心にして説明する。
【0012】
なお、本明細書、特許請求の範囲において、数値範囲を「Ｍ～Ｎ」（Ｍ、Ｎは共に数値）を用いて表現する場合、「Ｍ以上、Ｎ以下」と同義であって、その範囲は上限（Ｎ）および下限（Ｍ）の数値を含むものとし、上限値（Ｎ）のみに単位が記載されているときは、下限値（Ｍ）の単位も上限値（Ｎ）と同じ単位である。
【0013】
１．切削工具用超硬合金の組成と組織
本実施形態に係る切削工具用超硬合金の組成と組織の詳細は、次のとおりである。
本実施形態に係る切削工具用超硬合金の組成と組織の詳細は、次のとおりである。
【0014】
（１）ＣｏとＮｉ
ＣｏとＮｉは、一方または両方が含有されていることが好ましい。そして、ＣｏとＮｉの１種以上の合計含有量は、４．０質量％以上、１０．０質量％以下であることが好ましい。
その理由は、この含有量を満足すると切削工具基体として使用した際に、耐塑性変形性が優れるためである。
ＣｏとＮｉは、一方または両方が含有されていることが好ましい。そして、ＣｏとＮｉの１種以上の合計含有量は、４．０質量％以上、１０．０質量％以下であることが好ましい。
その理由は、この含有量を満足すると切削工具基体として使用した際に、耐塑性変形性が優れるためである。
【0015】
ここで、ＣｏとＮｉは、主に結合相（ＦＣＣ構造を有する結晶粒を有する）に存在し、結合相の主成分、すなわち、結合相を構成する全ての成分に対して、ＣｏとＮｉの合計が５０原子％以上を占めている。
【0016】
結合相中には、硬質相の成分であるＷやＣ、γ相に含まれるＣｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖの１種以上および不可避不純物を含んでいてもよい。これら元素が結合相中に存在するときは、結合相に固溶した状態であると推定される。
なお、結合相の鑑別方法は後述する。
なお、結合相の鑑別方法は後述する。
【0017】
（２）、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ
Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖから選ばれる１種以上は、合計で４．０質量％以上、１２．０質量％以下で含有することが好ましい。これらを４．０質量％未満含有する場合、耐酸化性が十分ではなく、切削時に硬質相の酸化により大きな摩耗を生じ、寿命に至り、これらを１２．０質量％を超えて含有する場合、靭性が不足し、欠損を生じやすくなる。
Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖから選ばれる１種以上は、合計で４．０質量％以上、１２．０質量％以下で含有することが好ましい。これらを４．０質量％未満含有する場合、耐酸化性が十分ではなく、切削時に硬質相の酸化により大きな摩耗を生じ、寿命に至り、これらを１２．０質量％を超えて含有する場合、靭性が不足し、欠損を生じやすくなる。
【0018】
これら成分は炭化物としてγ相に主成分として含まれる。主成分とは、γ相を構成する全ての成分に対してこれら成分の炭化物が５０原子％以上を占めていることをいう。γ相には、この炭化物の他に、硬質相に含まれるＷやＣ、結合相に含まれるＣｏ、Ｎｉや不可避的不純物を含んでいてもよい。
なお、γ相の鑑別方法は後述する。
なお、γ相の鑑別方法は後述する。
【0019】
γ相の平均粒径は、特に制約がないが、１．０μｍ以上、３．０μｍ以下が好ましい。
その理由は、平均粒径が１．０μｍ未満では、切削加工中にγ相同士の滑りが生じやすく、耐塑性変形性や耐欠損性が十分ではなくなり、一方、平均粒径が３．０μｍを超えると、十分な耐摩耗性が得られなくなるためである。
なお、γ相の平均粒径は、円相当径、すなわち、γ相に等しい面積を有する円の直径をいい、その測定方法は後述する。
その理由は、平均粒径が１．０μｍ未満では、切削加工中にγ相同士の滑りが生じやすく、耐塑性変形性や耐欠損性が十分ではなくなり、一方、平均粒径が３．０μｍを超えると、十分な耐摩耗性が得られなくなるためである。
なお、γ相の平均粒径は、円相当径、すなわち、γ相に等しい面積を有する円の直径をいい、その測定方法は後述する。
【0020】
（３）Ｃ
Ｃは炭化物を形成するために含有され、硬質相、γ相に主に含まれる。その含有量は６．０質量％以上６．５質量％以下が好ましく、この含有量範囲であれば、硬質相およびγ相において、十分な量の炭化物を形成することができる。
Ｃは炭化物を形成するために含有され、硬質相、γ相に主に含まれる。その含有量は６．０質量％以上６．５質量％以下が好ましく、この含有量範囲であれば、硬質相およびγ相において、十分な量の炭化物を形成することができる。
【0021】
（４）Ｃｒ
Ｃｒは、選択成分であり０．５質量％以下で含有してもよい。すなわち、Ｃｒの含有は必須ではなく含有しなくてもよい。
Ｃｒは結合相中にＣｒに固溶し、硬質相に含まれるＷ炭化物の成長を抑制し、Ｗ炭化物を微細化させ、超硬合金を微粒・均粒組織とし、靭性を高め、耐塑性変形性を向上させる働きがある。この働きは、Ｃｒの含有量が０．５質量％を超えると損なわれ、ＣｒとＷの複合炭化物を結合相に析出させ、靭性を低下させ、また、欠損の発生の起点となるおそれがある。
Ｃｒは、選択成分であり０．５質量％以下で含有してもよい。すなわち、Ｃｒの含有は必須ではなく含有しなくてもよい。
Ｃｒは結合相中にＣｒに固溶し、硬質相に含まれるＷ炭化物の成長を抑制し、Ｗ炭化物を微細化させ、超硬合金を微粒・均粒組織とし、靭性を高め、耐塑性変形性を向上させる働きがある。この働きは、Ｃｒの含有量が０．５質量％を超えると損なわれ、ＣｒとＷの複合炭化物を結合相に析出させ、靭性を低下させ、また、欠損の発生の起点となるおそれがある。
【0022】
（５）Ｗ
Ｗは硬質相の主成分、すなわち、硬質相を構成する全ての成分に対してＷの炭化物（ＷＣがほとんどであるが化学量論的組成に限定されない）が５０原子％以上を占めている。硬質相には、結合相の成分、γ相の成分、Ｃｒ、製造過程で不可避的に混入する不可避的不純物が含まれていてもよい。また、硬質相の結晶構造はＨＣＰ構造であるため、ＦＣＣの結晶構造を有するγ相とは結晶構造が異なる。
なお、硬質相の鑑別方法は後述する。
Ｗは硬質相の主成分、すなわち、硬質相を構成する全ての成分に対してＷの炭化物（ＷＣがほとんどであるが化学量論的組成に限定されない）が５０原子％以上を占めている。硬質相には、結合相の成分、γ相の成分、Ｃｒ、製造過程で不可避的に混入する不可避的不純物が含まれていてもよい。また、硬質相の結晶構造はＨＣＰ構造であるため、ＦＣＣの結晶構造を有するγ相とは結晶構造が異なる。
なお、硬質相の鑑別方法は後述する。
【0023】
硬質相の平均粒径は、１．０μｍ以上、６．０μｍ以下が好ましい。平均粒径が１．０μｍ未満であると切削加工時の亀裂の伝播が十分に抑制できず、一方、６．０μｍ以下であれば耐塑性変形性を確保することができ、十分な耐塑性変形性を発揮する。
ここで、硬質相の平均粒径は、円相当径、すなわち、硬質相に等しい面積を有する円の直径をいい、その測定方法は後述する。
ここで、硬質相の平均粒径は、円相当径、すなわち、硬質相に等しい面積を有する円の直径をいい、その測定方法は後述する。
【0024】
硬質相のＧＡＭ値の比について、
（個数積算１０％以下の粒径の硬質相の平均ＧＡＭ値）／（個数積算９０％以上の粒径の硬質相の平均ＧＡＭ値）が１．３以上である
ことが好ましい。
（個数積算１０％以下の粒径の硬質相の平均ＧＡＭ値）／（個数積算９０％以上の粒径の硬質相の平均ＧＡＭ値）が１．３以上である
ことが好ましい。
【0025】
この比が、１．３未満であると、微粒な硬質相の内部で転位の移動を妨げる切削加工前からに既に存在する転位量が十分でないため、大きな塑性変形を伴う切削加工を行ったときに転位が容易に移動し、転位の蓄積が起こって硬質相の破砕が起こりやすくなる。すなわち、大きな塑性変形を伴う切削加工では耐久性がない。この比は、１．４以上がより好ましい。
【0026】
ここで、ＧＡＭ値とは、Ｇｒａｉｎ Ａｖｅｒａｇｅ Ｍｉｓｏｒｉｅｎａｔｉｏｎ値（結晶粒内局所方位差平均）のことであり、硬質相を構成する結晶粒内の全てのピクセルの方位差の平均値をいう。ＧＡＭ値の測定方法は後述する。
【0027】
（５）不可避的不純物
前記のように、硬質相、γ相、および、結合相は、製造工程で不可避的（意図せずに）に混入する不純物を含んでいてもよく、その量は超硬合金全体を１００質量％として外数として０．３質量％以下が好ましい。
前記のように、硬質相、γ相、および、結合相は、製造工程で不可避的（意図せずに）に混入する不純物を含んでいてもよく、その量は超硬合金全体を１００質量％として外数として０．３質量％以下が好ましい。
【0028】
２．結合相、硬質相およびγ相の鑑別方法と平均粒径の測定
以下のようにして、結合相、γ相、硬質相の鑑別し平均粒径を測定する。
（１）超硬合金の任意の表面または断面をＥＢＳＤ測定に支障とならないよう微細な凹凸を削って平滑になるように加工し、その加工面に１視野が、例えば、２４μｍ（縦）×７２μｍ（横）の大きさの複数視野（例えば、５視野）を設定し、エネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＳ）と後方散乱電子回折装置（ＥＢＳＤ測定装置（例えば、ＥＤＡＸ／ＴＳＬ社（現ＡＭＥＴＥＫ社）製ＯＩＭ Ｄａｔａ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ））を搭載したフィールドエミッション走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で加速電圧１５ｋＶにて測定点間隔を０．１μｍとして観察し、ＥＢＳＤパターンの取込みとＥＤＳデータの同時取込みを行う。
以下のようにして、結合相、γ相、硬質相の鑑別し平均粒径を測定する。
（１）超硬合金の任意の表面または断面をＥＢＳＤ測定に支障とならないよう微細な凹凸を削って平滑になるように加工し、その加工面に１視野が、例えば、２４μｍ（縦）×７２μｍ（横）の大きさの複数視野（例えば、５視野）を設定し、エネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＳ）と後方散乱電子回折装置（ＥＢＳＤ測定装置（例えば、ＥＤＡＸ／ＴＳＬ社（現ＡＭＥＴＥＫ社）製ＯＩＭ Ｄａｔａ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ））を搭載したフィールドエミッション走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で加速電圧１５ｋＶにて測定点間隔を０．１μｍとして観察し、ＥＢＳＤパターンの取込みとＥＤＳデータの同時取込みを行う。
【0029】
観察する相の個数は、結合相、γ相、硬質相の鑑別において同じであってもよい。
また、表面または断面の加工は、例えば、集束イオンビーム装置（ＦＩＢ装置）、クロスセクションポリッシャー装置（ＣＰ装置）を用いる。
また、表面または断面の加工は、例えば、集束イオンビーム装置（ＦＩＢ装置）、クロスセクションポリッシャー装置（ＣＰ装置）を用いる。
【0030】
（２）続いて、ＥＢＳＤ測定結果の解析用ソフトウェア、例えば、ＥＤＡＸ／ＴＳＬ社製ＯＩＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｖｅｒ．７．３．１にて測定データを読み込み、各結晶粒について、各元素に対応する結晶粒内部の各測定点から得られたＥＤＳカウント値を平均し、各結晶粒の各元素ＥＤＳ測定値とし、得られた測定値から各結晶粒の組成を導出する。
【0031】
（３）前記した結晶粒の定義に従って、各相を同定する。すなわち、ＥＢＳＤパターンからＨＣＰ構造を有する硬質相と同定された結晶粒を硬質相とする。続いて、ＦＣＣ相と同定された全ての測定点から、検出されたＣｏおよびＮｉのＥＤＳカウント値の平均値を算出し、平均値より高いＣｏとＮｉのＥＤＳカウント値を有するＦＣＣ相と同定された測定点を結合相とし、ＦＣＣ相の残部をγ相とする。
【0032】
（４）隣接する測定点が同一の相と判断される場合、互いの測定点から得られた方位の差が５度以上であったときに、それら測定点２点の間の境界を相の界面とする。
（５）各相の平均粒径は、少なくとも３００個（３００～１０００個が好ましい）の面積を求め、その面積に等しい円の直径を算出して平均することにより行う。
（５）各相の平均粒径は、少なくとも３００個（３００～１０００個が好ましい）の面積を求め、その面積に等しい円の直径を算出して平均することにより行う。
【0033】
（６）前記（３）において硬質相、γ相、結合相と同定された各相について、改めてＥＤＳ測定を行い、硬質相と同定された粒子はＷＣが５０原子％以上を占めていること、γ相と同定された粒子はＭの炭化物（ＭはＴｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖから選ばれる１種以上）が５０質量％以上を占めていること、結合相と同定された粒子はＣｏとＮｉの合計が５０原子％以上を占めていることを確認する。
【0034】
（７）前記（６）の結果を基に、硬質相の粒径に対し、横軸に粒径をとり、縦軸に横軸の各粒径に対応する硬質相の積算個数割合（（各粒径までの硬質相の数の積算数）／（硬質相の全数）×１００）を表すグラフを作成する。
【0035】
３．各成分の含有量の測定
Ｗ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、ＣｒおよびＣ等の含有量は、電子線マイクロアナライザーを用いて測定する。電子線マイクロアナライザーに挿入した試料の鏡面加工面（電子線マイクロアナライザー測定に支障がないように微細な凹凸を削って平滑になるように、超硬合金の任意の表面または断面を加工した面）に電子線を照射し、それぞれ、１００μｍ（縦）×１００μｍ（横）の大きさを持つ３箇所の観察視野から得られた特性Ｘ線から含有される成分とその量を測定し、測定結果の平均値を求めることで算出することができる。
Ｗ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、ＣｒおよびＣ等の含有量は、電子線マイクロアナライザーを用いて測定する。電子線マイクロアナライザーに挿入した試料の鏡面加工面（電子線マイクロアナライザー測定に支障がないように微細な凹凸を削って平滑になるように、超硬合金の任意の表面または断面を加工した面）に電子線を照射し、それぞれ、１００μｍ（縦）×１００μｍ（横）の大きさを持つ３箇所の観察視野から得られた特性Ｘ線から含有される成分とその量を測定し、測定結果の平均値を求めることで算出することができる。
【0036】
４．ＧＡＭ値の測定
本実施形態においては、前述のＥＢＳＤ装置を用いて、結合相、硬質相、γ相の鑑別した視野と同じ視野において、硬質相を縦横方向に０．１μｍ間隔の測定点で解析する。そして、隣接する測定点（以下、ピクセルという）Ｐ間で５度以上の方位差があるとき、そこを結晶粒界Ｂと定義する（図１を参照）。
そして、粒界で囲まれた領域を１つの結晶粒と定義する。ただし、隣接するピクセル全てと５度以上の方位差がある単独に存在するピクセルは結晶粒とせず、２ピクセル以上が連結しているものを結晶粒として取り扱う。単独に存在するピクセルは、前述の解析用ソフトウェアのＣｌｅａｎｕｐ機能を用い隣接するピクセルのうち最もＣＩ（Ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅ Ｉｎｄｅｘ）値が高いピクセルの方位情報に置き換える。
なお、図１ではピクセルの形状を正六角形としているが、他の形状であってもかまわない。
本実施形態においては、前述のＥＢＳＤ装置を用いて、結合相、硬質相、γ相の鑑別した視野と同じ視野において、硬質相を縦横方向に０．１μｍ間隔の測定点で解析する。そして、隣接する測定点（以下、ピクセルという）Ｐ間で５度以上の方位差があるとき、そこを結晶粒界Ｂと定義する（図１を参照）。
そして、粒界で囲まれた領域を１つの結晶粒と定義する。ただし、隣接するピクセル全てと５度以上の方位差がある単独に存在するピクセルは結晶粒とせず、２ピクセル以上が連結しているものを結晶粒として取り扱う。単独に存在するピクセルは、前述の解析用ソフトウェアのＣｌｅａｎｕｐ機能を用い隣接するピクセルのうち最もＣＩ（Ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅ Ｉｎｄｅｘ）値が高いピクセルの方位情報に置き換える。
なお、図１ではピクセルの形状を正六角形としているが、他の形状であってもかまわない。
【0037】
本発明でいうＧＡＭ値とは、ＨＣＰ構造を有する結晶粒内の全ての隣接するピクセルの方位差の平均値を求めたものである。ＧＡＭ値を数式で表す場合、下記式［数１］によって表現できる。ここで、ｍは結晶粒内のピクセル同士の境界の数を表し、αiは隣接測定点の境界iにおける方位差を表す。
【0038】
【数1】
【0039】
次に、前述の硬質相の積算個数割合のグラフにおいて、縦軸が１０％となる結晶粒径を求め、１０％粒径とする。結晶粒径が１０％粒径以下である硬質相を抽出し、各結晶粒のＧＡＭ値の算術平均することにより個数積算１０％以下の粒径の硬質相の平均ＧＡＭ値を得ることができる。同様に積算個数割合のグラフにおいて、縦軸が９０％となる結晶粒径を求め、９０％粒径とする。結晶粒径が９０％粒径以上である硬質相を抽出し、各結晶粒のＧＡＭ値の算術平均することにより個数積算９０％以上の粒径の硬質相の平均ＧＡＭ値を得ることができる。
【実施例0040】
本発明の切削工具用超硬合金を切削工具基体として用いた場合について実施例により具体的に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【0041】
１．実施例の製造
（１）原料粉末と配合工程
まず、焼結用の粉末として、ＷＣ粉末、Ｃｏ粉末、Ｎｉ粉末、Ｃｒ３Ｃ２粉末、ＴｉＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、ＺｒＣ粉末、ＨｆＣ粉末、および、ＶＣ粉末を用意した。
（１）原料粉末と配合工程
まず、焼結用の粉末として、ＷＣ粉末、Ｃｏ粉末、Ｎｉ粉末、Ｃｒ３Ｃ２粉末、ＴｉＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、ＺｒＣ粉末、ＨｆＣ粉末、および、ＶＣ粉末を用意した。
【0042】
ＷＣ粉末は、粒径範囲が２～３μｍでＸ線源としてＣｕ－Ｋα線を用い、ｏｕｔ－ｏｆ－ｐｌａｎｅの条件でθ／２θ測定を行った際に２θが７７．１～７７．４度の範囲に現れるＷＣ（１０２）面のピークについて半値幅を求め、この半値幅が０．８度以下の結晶性の高い微粒のＷＣ粉末（表１では、微粒と表記している）と、粒径範囲が５～９μｍで前記ＷＣ（１０２）面のＸＲＤ半値幅が０．８度以下の結晶性の高い粗粒のＷＣ粉末（表１では、粗粒と表記している）とを、質量比で１：９～９：１で混合し、他の原料粉末と更に混合して、サージング状態となる回転数のボールミルを使って２４時間混合した。
【0043】
ここで、サージング状態とは、臨界回転数（Ｎｃ：ミルの回転数を増加させていくと粉砕媒体が遠心力でミル壁に圧着され、内容物が落下しなくなるときの回転数）に対して回転数（Ｎ）が小さい、すなわち、Ｎ＜Ｎｃである回転数をいう。
【0044】
（２）焼結工程
得られた粉末を乾燥して、切削工程後にＣＮＭＧ１２０４０８－ＭＡ（三菱マテリアル株式会社製の工具形状）となるように所定の形状に１００ＭＰａの圧力でプレス成形し、真空下１１８０℃まで１０℃／分で昇温し、１１８０℃から１３５０℃までは２℃／分で昇温し、１３５０℃で３０分保持し、１１８０℃まで５℃／分で降温（冷却）し、１１８０℃になった時点から空冷して室温まで冷却した。
得られた粉末を乾燥して、切削工程後にＣＮＭＧ１２０４０８－ＭＡ（三菱マテリアル株式会社製の工具形状）となるように所定の形状に１００ＭＰａの圧力でプレス成形し、真空下１１８０℃まで１０℃／分で昇温し、１１８０℃から１３５０℃までは２℃／分で昇温し、１３５０℃で３０分保持し、１１８０℃まで５℃／分で降温（冷却）し、１１８０℃になった時点から空冷して室温まで冷却した。
【0045】
（３）切削工程
焼結工程に続いて、焼結体を機械加工、研削加工し、ＣＮＭＧ１２０４０８－ＭＡの形状に整え、表１に示す実施例の超硬合金製切削基体１～１０（以下、実施例工具基体１～１０という）を作製した。
焼結工程に続いて、焼結体を機械加工、研削加工し、ＣＮＭＧ１２０４０８－ＭＡの形状に整え、表１に示す実施例の超硬合金製切削基体１～１０（以下、実施例工具基体１～１０という）を作製した。
【0046】
２．比較例の製造
これに対して、比較のために比較例の超硬合金製切削基体１～１０（以下、比較例工具基体１’～１０’という）を以下の手順にて作製した。
これに対して、比較のために比較例の超硬合金製切削基体１～１０（以下、比較例工具基体１’～１０’という）を以下の手順にて作製した。
【0047】
（１）原料粉末と配合工程
原料粉末として、Ｃｏ粉末、Ｎｉ粉末、Ｃｒ３Ｃ２粉末、ＴｉＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、ＺｒＣ粉末、ＨｆＣ粉末、ＶＣ粉末、および、ＷＣ粉末を用意した。ＷＣ粉末は、実施例と異なり微粒・粗粒を混合せず、粒径範囲が３～４μｍであり、かつ前記ＷＣ（１０２）面のＸＲＤ半値幅が０．８度以下の結晶性の高いＷＣ粉末のみを使用した。
原料粉末として、Ｃｏ粉末、Ｎｉ粉末、Ｃｒ３Ｃ２粉末、ＴｉＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、ＺｒＣ粉末、ＨｆＣ粉末、ＶＣ粉末、および、ＷＣ粉末を用意した。ＷＣ粉末は、実施例と異なり微粒・粗粒を混合せず、粒径範囲が３～４μｍであり、かつ前記ＷＣ（１０２）面のＸＲＤ半値幅が０．８度以下の結晶性の高いＷＣ粉末のみを使用した。
【0048】
次いで、これらの粉末をサージング状態となる回転数のボールミルを使って２４時間混合した。
【0049】
（２）焼結工程
得られた粉末を乾燥し、切削工程後にＣＮＭＧ１２０４０８－ＭＡとなるように所定の形状に１００ＭＰａの圧力でプレス成形し、真空下１３５０℃まで２０℃／分で昇温し、１３５０℃で９０分保持し、その後空冷して室温まで冷却することで焼結体を作製した。
得られた粉末を乾燥し、切削工程後にＣＮＭＧ１２０４０８－ＭＡとなるように所定の形状に１００ＭＰａの圧力でプレス成形し、真空下１３５０℃まで２０℃／分で昇温し、１３５０℃で９０分保持し、その後空冷して室温まで冷却することで焼結体を作製した。
【0050】
（３）切削工程
焼結工程に続いて、焼結体を機械加工、研削加工し、ＣＮＭＧ１２０４０８－ＭＡの形状に整え、表１に示す比較例工具基体１’～１０’を作製した。
焼結工程に続いて、焼結体を機械加工、研削加工し、ＣＮＭＧ１２０４０８－ＭＡの形状に整え、表１に示す比較例工具基体１’～１０’を作製した。
【0051】
このようにして作成した実施例工具基体１～１０および比較例工具基体１’～１０’の断面を前述の方法で観察して成分の含有量、硬質相およびγ相の平均粒径、ＧＡＭ値の比を測定した。結果を表１に示す。
なお、実施例工具基体１～１０および比較例工具基体１’～１０’において、不可避的不純物の含有量はいずれも前述の好ましい範囲にあった。
なお、実施例工具基体１～１０および比較例工具基体１’～１０’において、不可避的不純物の含有量はいずれも前述の好ましい範囲にあった。
【0052】
前記実施例工具基体１～１０および比較例工具基体１’～１０’の表面に、平均層厚２．０μｍのＴｉ０．５Ａｌ０．５Ｎ層をＰＶＤ法で被覆形成し、実施例の表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具（以下、実施例被覆工具という）１～１０、比較例の表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具（以下、比較例被覆工具という）１’～１０’を作製した。
【0053】
【表1】
【0054】
表１において、「ＧＡＭ値比」とは、（個数積算１０％以下の粒径の硬質相の平均ＧＡＭ値）／（個数積算９０％以上の粒径の硬質相の平均ＧＡＭ値）をいう。
【0055】
実施例被覆工具１～１０および比較例被覆工具１’～ １０’に対し、以下の切削試験を行った。
【0056】
切削試験：長さ方向等間隔４本スリット入り合金鋼丸棒の断続旋削加工
被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０（ＨＢ３２５）の丸棒
（長さ方向に等間隔で４本のスリット入り）
切削速度：１００ｍ／ｍｉｎ
切り込み：２．０ｍｍ
送り：０．５ｍｍ／ｒｅｖ
切削時間：４分
被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０（ＨＢ３２５）の丸棒
（長さ方向に等間隔で４本のスリット入り）
切削速度：１００ｍ／ｍｉｎ
切り込み：２．０ｍｍ
送り：０．５ｍｍ／ｒｅｖ
切削時間：４分
【0057】
前記条件での切削加工を各実施例および各比較例に対しそれぞれ４回実施し、切削中に欠損を生じた回数を表２に示す。また実施例被覆工具の中には工具寿命には至らなかったが、切削加工後に逃げ面上での長辺長さ１０μｍ以下のチッピングが生じているものがあった。このチッピングを軽度のチッピングと称し、軽度のチッピングが生じていた回数を表２に示す。
【0058】
【表2】
【0059】
表２に示される切削試験結果によれば、実施例被覆工具は、いずれも欠損を発生することなく、優れた切削性能を発揮するのに対して、比較例被覆工具は、いずれも欠損により工具寿命が短命であることがわかる。
【図1】