特許 7127050 切削工具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-19

(45)【発行日】2022-08-29

(54)【発明の名称】切削工具

(51)【国際特許分類】

   B23B 27/14 20060101AFI20220822BHJP

   C22C 29/08 20060101ALN20220822BHJP

   C22C 1/05 20060101ALN20220822BHJP

【ＦＩ】

B23B27/14 B

B23B27/14 A

C22C29/08

C22C1/05 G

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019546800

(86)(22)【出願日】2018-02-27

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-05-21

(86)【国際出願番号】 EP2018054798

(87)【国際公開番号】W WO2018158243

(87)【国際公開日】2018-09-07

【審査請求日】2021-01-05

(31)【優先権主張番号】17158407.1

(32)【優先日】2017-02-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】507226695

【氏名又は名称】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

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】オーケソン， レイフ

(72)【発明者】

【氏名】ステンバーリ， アンデシュ

(72)【発明者】

【氏名】マデルード， カール－ユーアン

(72)【発明者】

【氏名】ノルグレン， スサン

(72)【発明者】

【氏名】フォッスベック ニロット， エリアス

【審査官】中川 康文

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－２０４４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００２－５２０４８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２０５４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１２６８２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１２９９１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５０３０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５１６００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／０２２４３４４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／１４８８８５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｂ ２７／００－２９／３４

Ｃ２２Ｃ ２９／０８

Ｃ２２Ｃ １／０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＷＣと金属結合相とガンマ相とを含む超硬合金基材を含む切削工具であって、超硬合金が、

でＮが８０μｍ^２未満であるほどうまく分布されたガンマ相を有し、上式中、Ｘ（μｍ^２）は、ガンマ相粒子の累積相対粒子面積（ｙ軸）が粒子面積（ｘ軸）に対してプロットされている相対累積プロットにおける累積相対粒子面積０．９０（ｙ軸）での粒子面積（ｘ軸）であり、且つ、
Ｙは補正因子

であり、
相対累積プロットと面積分率はＥＢＳＤ分析から取得され、

と定義され、前記ａＷＣ _ａｖ は前記ＷＣ粒の平均面積である、異常ＷＣ粒のＥＢＳＤ分析から得られる面積分率は０から０．０３の間である、
切削工具。

【請求項2】

ガンマ相の量が３から２５体積％の間である、請求項１に記載の切削工具。

【請求項3】

Ｎによって与えられるガンマ相分布が１５から７５μｍ^２の間である、請求項１又は２に記載の切削工具。

【請求項4】

異常ＷＣ粒の面積分率が０から０．０２５の間である、請求項１から３のいずれか一項に記載の切削工具。

【請求項5】

金属結合相の量が２から２０重量％である、請求項１から４のいずれか一項に記載の切削工具。

【請求項6】

金属結合相が４から１２重量％の量のＣｏである、請求項１から５のいずれか一項に記載の切削工具。

【請求項7】

超硬合金基材が、ガンマ相がない結合相富化表面ゾーンを含み、表面ゾーンの厚さが１０から３５μｍの間である、請求項１から６のいずれか一項に記載の切削工具。

【請求項8】

ガンマ相が立方晶炭化物及び／又は炭窒化物の固溶体、（Ｗ，Ｍ）Ｃ又は（Ｗ，Ｍ）（Ｃ，Ｎ）であり、ＭがＴｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｃｒ及びＶのうちの１つ以上である、請求項１から７のいずれか一項に記載の切削工具。

【請求項9】

超硬合金基材にコーティングが施されている、請求項１から８のいずれか一項に記載の切削工具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガンマ相を含有する超硬合金基材を含む切削工具に関し、該超硬合金は、均一に分布したガンマ相と、減少した量の異常ＷＣ粒とを有する。

【背景技術】

【0002】

ガンマ相を含有する超硬合金基材を含む切削工具は、当該技術分野では知られている。

【0003】

より耐摩耗性があり、したがってより長持ちする工具を入手しようとする取り組みが常に存在する。しかし、工具には予想工具寿命があること、すなわち、生産計画を容易にするためには工具が少なくとも一定時間持ちこたえると信じられることも重要である。切削作業を同時に実行している多数の機械の責任者が１名であることは普通である。

【0004】

各機械は、運転中か否かに応じて、スクリーン上に緑色又は赤色のライトを表示する。切削工具は、生産を最大化するために、破損する前に交換される。これは、予期せぬ中断時間を回避するためである。したがって、予想される最小工具寿命があることにより、生産を最大化することが容易になる。予期せぬ早期の工具破損は、予期せぬ中断時間につながり、計画された工具交換まで常に緑色のライトが点いていることには大きな利点がある。

【0005】

工具寿命がより予想可能であり、したがって早期の破損がより少ない切削工具を得る方法の一つは、亀裂の形成を減らすことと、大きな欠陥の数を減らすことで亀裂の伝播速度を減らすことである。

【0006】

本発明の目的の一つは、超硬合金の早期破損の量が低減された切削工具を得ることである。

【0007】

本発明の別の目的は、機械加工作業で使用されるとき、塑性変形に対する改善された耐性を有する切削工具を得ることである。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】累積相対面積（ｙ軸）が粒子面積（ｘ軸）に対してプロットされた累積プロットを示す。

【図2】実施例５の靭性試験の結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明は、ＷＣ、金属結合相及びガンマ相を含む超硬合金基材を含む切削工具に関し、該超硬合金はうまく分布したガンマ相を有する。ガンマ相の分布は、

でＮが８０μｍ^２未満であるほどであり、
上式中、ガンマ相粒子の累積相対粒子面積（ｙ軸）が粒子面積（ｘ軸）に対してプロットされている累積プロット（０から１まで）において、Ｘ（μｍ^２）は累積相対面積０．９０（ｙ軸）での粒子面積（ｘ軸）であり、
Ｙは補正因子

であり、相対累積プロットと面積分率はＥＢＳＤ分析から取得される。

【0010】

さらに、超硬合金は異常ＷＣ粒の量が減少しているため、

と定義される、異常ＷＣ粒のＥＢＳＤ分析から取得される面積分率は０から０．０３の間である。

【0011】

本発明による超硬合金の特性評価は、電子線後方散乱回折（ＥＢＳＤ）を使用して実施される。ＥＢＳＤは、ビームを指定した距離（ステップ幅）ずつ試料表面上で移動させ、試料が水平に対して７０°傾いたときに生成される回折パターンから、各ステップにおける試料の位相及び結晶方位を測定するＳＥＭ法である。この情報は、試料の微細構造マップ（粒界、相及び粒の大きさ及び相対位置を測定するための結晶学的情報を使って試料を簡便に評価することができるもの）を作成するために使用することができる。

【0012】

超硬合金には、異常ＷＣ粒は可能な限り少ししか含まれていないようにするべきである。異常ＷＣ粒とは、通常、平均的なＷＣ粒径より数倍大きなＷＣ粒を意味する。本明細書における異常ＷＣ粒の量は、超硬合金材料のＥＢＳＤ分析から測定される。

【0013】

異常ＷＣ粒の面積分率は、ＷＣ粒の総面積に対する、ＷＣ粒の平均面積ａＷＣ_ａｖの１０倍よりも大きいＷＣ粒の面積分率として定義される。

【0014】

本発明によれば、異常粒の面積分率は、０から０．０３、好ましくは０から０．０２５、より好ましくは０から０．０２である。

【0015】

立方晶炭化物及び／又は炭窒化物の固溶体であるガンマ相は、立方晶炭化物及び／又は炭窒化物とＷＣから焼結中に形成され、（Ｗ，Ｍ）Ｃ又は（Ｗ，Ｍ）（Ｃ，Ｎ）（ここで、Ｍは、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｃｒ及びＶのうちの１つ以上である）と表すことができる。

【0016】

ガンマ相の量は、適切には３から２５体積％、好ましくは５から１７体積％である。これはさまざまな方法、例えば、基材の断面の光学顕微鏡（Light Optical Microscope）（ＬＯＭ）画像又は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡写真のいずれかの画像解析を行い、ガンマ相の平均分率を計算することによって測定可能である。超硬合金が表面ゾーンに勾配を伴う場合、本明細書で与えられるガンマ相の量はバルクで測定される。また、ガンマ相の量は、ＥＢＳＤ分析からも取得できる。

【0017】

本発明の一実施態様では、超硬合金の総量に対して、Ｎｂの量は０．２から１重量％の間であり、Ｔａの量は２から３重量％の間であり、Ｔｉの量は１．６から２．１重量％の間である。

【0018】

ガンマ相の分布は、可能な限り均一でなければならない。ガンマ相のＥＢＳＤ分析は、ガンマ相粒子で実施されており、すなわちガンマ相粒では実施されていない。ＥＢＳＤデータを処理することにより、粒子又は粒を測定するかどうか選択できる。粒とは、本明細書では単結晶を意味するのに対し、粒子は、互いに直接接触する２つ以上の粒を含有する。

【0019】

本発明によれば、ガンマ相は、制御された粒子径でうまく分布している。

【0020】

ガンマ相の分布はＥＢＳＤ分析によって測定され、下記式の値Ｎ（μｍ^２）によって与えられる。

【0021】

ＥＢＳＤ分析からのガンマ相粒子の累積相対粒子面積（ｙ軸）は、粒子面積（ｘ軸）に対してプロットされる。図１を参照されたい。累積プロットから、該累積相対面積０．９０（ｙ軸）での粒子面積（ｘ軸）、すなわち値Ｘ（μｍ^２）が得られる。０．９０に正確に一致する値がない場合、０．９０の上下２つの値の平均がＸとして使われる。

【0022】

値Ｙは、超硬合金中の様々な量のガンマ相に相関する補正因子である。Ｙは、立方晶炭化物と立方晶炭窒化物（ガンマ相）を炭化物と炭窒化物の合計量、すなわちＷＣ（六方晶）とガンマ相（立方晶）の両方で割った面積分率の比率である。面積分率は、ＥＢＳＤデータから取得される。

【0023】

本発明によれば、ガンマ相分布Ｎは、好適には８０μｍ^２未満、好ましくは１５から７５μｍ^２、より好ましくは３５から７０μｍ^２である。

【0024】

本発明の一実施態様では、超硬合金基材は、ガンマ相がない、結合相富化表面ゾーンを含む。

【0025】

表面ゾーンの厚さは、好適には１０から３５μｍである。この厚さは、ガンマ相を含有するバルクとガンマ相がない表面ゾーンの境界と、基材の表面との間で測定される。ＳＥＭ又はＬＯＭ画像では、この境界は非常に明確であるため、簡単に識別できる。表面ゾーンの厚さの測定は、刃先に近すぎないように、平らな表面、好ましくは逃げ面で行われる必要がある。それは、本明細書では、測定が刃先から少なくとも０．３ｍｍのところで実施される必要があることを意味する。

【0026】

結合相富化（binder enriched）とは、本明細書では、表面ゾーンの結合相含有量がバルクの結合相含有量の少なくとも１．３倍であることを意味する。表面ゾーンの結合相含有量は、好適には表面ゾーンの総厚さ／全深さの半分で測定される。バルクとは、本明細書では、表面ゾーンではない領域と定義される。バルクに対して実施されるすべての測定は、表面ゾーンに近すぎない領域で実施される必要がある。それは、本明細書では、バルクの微細構造に対して実施される測定が表面から少なくとも２００μｍの深さで実施される必要があることを意味する。

【0027】

ガンマ相がないというのは、本明細書では、表面ゾーンがガンマ相粒子を全く含有しないか、又は非常に少量（すなわち０．５面積％未満）しか含有しないことを意味する。

【0028】

結合相は好適には、焼結体の２から２０重量％、好ましくは焼結体の４から１２重量％の量のＦｅ、Ｃｏ及びＮｉのうちの１つ以上、好ましくはＣｏから選択される。

【0029】

本発明の一実施態様では、Ｃｏ含有量は、焼結体の４から９重量％の間、好ましくは４．５から８重量％の間である。

【0030】

本発明の一実施態様では、Ｃｒが超硬合金中に存在する場合、Ｃｒの一部は結合相に溶解している。

【0031】

該超硬合金は、超硬合金の分野で一般的な他の構成成分も含むことができる。リサイクル材（ＰＲＺ）を使用する場合、そのＺｒ、Ｖ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｎｉ及びＡｌも少量存在し得る。

【0032】

本発明の一実施態様では、超硬合金の総量に対して、Ｎｂの量は０．２から１重量％の間であり、Ｔａの量は２から３重量％の間であり、Ｔｉの量は１．６から２．１重量％の間であり、Ｃｏ含有量は４．５から８重量％の間である。さらに、Ｎは８０μｍ^２未満であり、異常粒の面積分率は０から０．０３である。

【0033】

本発明の一実施態様では、超硬合金インサートは、耐摩耗性ＣＶＤ（化学蒸着）又はＰＶＤ（物理蒸着）コーティングが施されている。

【0034】

本発明のさらに別の実施態様では、超硬合金インサートは、耐摩耗性ＣＶＤコーティングが施されている。

【0035】

本発明のさらに別の実施態様では、超硬合金インサートは、複数の層、好適には少なくとも金属炭窒化物層及びＡｌ_２Ｏ_３層、好ましくは少なくとも１つのＴｉ（Ｃ，Ｎ）層及びα－Ａｌ_２Ｏ_３、並びに任意選択的に外側のＴｉＮ層を含む耐摩耗性ＣＶＤコーティングが施されている。

【0036】

該コーティングはまた、ブラッシング、ブラストなど、当該技術分野で知られている追加の処理に供され得る。

【0037】

切削工具とは、本明細書では、インサート、エンドミル又はドリルを意味する。

【0038】

本発明の一実施態様では、切削工具は、インサート、好ましくは旋削インサートである。

【0039】

本発明の一実施態様では、該超硬合金基材は、鋼、鋳鉄又はステンレス鋼の旋削のために使用される。

【実施例】

【0040】

実施例１
超硬合金基材は、エタノールと水（９重量％水）から成る粉砕液中で、（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）と共にリサイクル超硬合金材料（ＰＲＺ、Ｚｎプロセスを使用してリサイクル）を最初に予備粉砕することにより製造された。粉体と粉砕液の比率は、４５２４ｇ粉体／１Ｌ粉砕液であった。粉砕は、スラリーが粉砕チャンバーと保持タンクとの間を循環する水平撹拌ミルである、ＮｅｔｚｓｃｈのＬＡＢＳＴＡＲと呼ばれる撹拌ミルで実施された。１５００ｒｐｍで、蓄積エネルギー０．３６ｋＷｈまでスラリーを粉砕した。

【0041】

ＰＲＺ、すなわちリサイクルされた材料の量は、総粉体重量の４０重量％である。表２に、使用したＰＲＺの組成を重量％で示す。残りの原料は、表１の組成が得られるような量で加えられる。

【0042】

予備粉砕工程の後、ＷＣ、Ｃｏ粉体及びＰＥＧ（ポリエチレングリコール）をスラリーに加え、１０ｋｇ粉体／２．３Ｌ粉砕液になるようにスラリーに粉砕液を加え、その後１５００ｒｐｍで蓄積エネルギー１．１８ｋＷｈまで全ての粉体を一緒に粉砕した。ＰＥＧの量は、乾燥粉体の総重量の２重量％であった（ＰＥＧは、乾燥粉体の総重量に含まれない）。

【0043】

ＷＣ粉体は、高温浸炭WCである、Ｗｏｌｆｒａｍ Ｂｅｒｇｂａｕ ｕｎｄ Ｈｕｔｔｅｎ社のＨＴＷＣ０３０と呼ばれる市販のＷＣ粉体であった。ＡＳＴＭ粉砕後の平均粒径（ＦＳＳＳ）は、２．９μｍであった。

【0044】

その後、スラリーを噴霧乾燥させて凝集体にし、その後Ｆｅｔｔｅの液圧プレスで圧縮工程に供し、グリーン体を形成した。

【0045】

その後、最初にＨ_２中で４５０℃まで脱脂し１３５０℃以下で減圧加熱することにより、このグリーン体を焼結した。その後、２０ｍｂａｒ Ａｒと２０ｍｂａｒ ＣＯを流す保護雰囲気を導入し、その後１４５０℃の温度で１時間維持する。

【0046】

得られた超硬合金を、以下、本発明１とする。

【0047】

比較のために、超硬合金基材を、予備粉砕工程中の粉体重量が４４２５ｇであったこと、２回目の粉砕工程が蓄積エネルギー１．０２ｋＷｈまで実施されたこと、及びＡＳＴＭ粉砕後の平均粒径（ＦＳＳＳ）７．１５μｍを有する一般的な（高温浸炭されたものではない）ＷＣが使用されたことの相違点を有するものの、本発明１と同じ方法で製造した。得られた超硬合金を、以下、比較例１とする。

【0048】

得られた材料である本発明１及び比較例１はいずれも、それぞれ厚さが１９．８μｍと２２．３μｍの、ガンマ相がない結合相富化表面ゾーンを有する。
表１

表２

ＰＲＺ－粉体（最大１００％）の残りは、微量のＦｅ、Ｎｉ及びＡｌである。

【0049】

実施例２（微細構造）
焼結材料の微細構造もＥＢＳＤで分析した。６０^＊１００μｍの４つの画像を使用した。

【0050】

バルク材料の断面を、ダイヤモンドスラリーを使用してダイヤモンドサイズ１μｍまで機械研磨し、次に日立製Ｅ３５００でイオン研磨ステップを行うことにより、電子後方散乱回折（ＥＢＳＤ）特性評価用にインサートを作製した。

【0051】

作製した試料を試料ホルダーに取り付け、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）に挿入した。試料を、ＥＢＳＤ検出器に向かって水平面に対し７０°傾斜させた。特性評価に使用したＳＥＭは、Ｚｅｉｓｓ Ｓｕｐｒａ ５５ ＶＰで、２４０μｍの対物絞りを使用し、「高電流」モードを適用し、高真空（ＨＶ）モードで動作させた。使用したＥＢＳＤ検出器はＯｘｆｏｒｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製Ｎｏｒｄｌｙｓ Ｄｅｔｅｃｔｏｒであり、Ｏｘｆｏｒｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製「ＡＺｔｅｃ」ソフトウェア バージョン３．１を使用して動作させた。ＥＢＳＤデータの取得は、研磨された表面に集束電子ビームを当て、１０００ｘ６００μｍの測定ポイントに対して０．１μｍのステップサイズを使用してＥＢＳＤデータを連続的に取得することによって行われた。この目的でＥＢＳＤ分析を行う場合、ＥＢＳＤデータの取得元の総面積が少なくとも１２０００μｍ^２になるように画像の数を選択する必要がある。

【0052】

ＳＥＭの設定

【0053】

基準相は、
ＷＣ（六方晶），５９の反射体，Ａｃｔａ Ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒ．，［ＡＣＣＲＡ９］，（１９６１），ｖｏｌ．１４，ｐ２００－２０１
Ｃｏ（立方晶），６８の反射体，Ｚ．Ａｎｇｅｗ．Ｐｈｙｓ．，［ＺＡＰＨＡＸ］，（１９６７），ｖｏｌ．２３，ｐ２４５－２４９
Ｃｏ（六方晶），５０の反射体，Ｆｉｚ．Ｍｅｔ．Ｍｅｔａｌｌｏｖｅｄ，［ＦＭＭＴＡＫ］，（１９６８），ｖｏｌ．２６，ｐ１４０－１４３
立方晶炭化物相，ＴｉＣ，７７の反射体，Ｊ．Ｍａｔｔｅｒ．Ｃｈｅｍ．［ＪＭＡＣＥＰ］，（２００１），ｖｏｌ．１１，ｐ２３３５－２３３９の反射体であった。

【0054】

これらの超硬合金は、Ｃｏ結合相とガンマ相の２つの立方晶相を含むため、相が正しく識別されるように、つまりインデックス化が正確であるように注意する必要がある。それにはいくつか方法があるが、その一つは、同じ試料上で、ＥＤＳ又は後方散乱画像化を行うことであって、これは、相の化学組成に依存し、それによって結合相とガンマ相の違いが比較のために示される。

【0055】

ＥＢＳＤデータは、ＡＺｔｅｃで収集され、Ｏｘｆｏｒｄ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製ＨＫＬ チャネル５（ＨＫＬ Ｔａｎｇｏ バージョン５．１１．２０２０１．０）で分析された。ノイズの低減は、大きなスパイクを除去し、ゼロ解外挿レベル５を実施することにより行われた。ＷＣ粒は、５度の臨界誤配向角で測定された。ガンマ相粒間の粒界が除去され、ガンマ相粒子のみが分析された。これは、チャネル５で、臨界誤配向を９０度に設定することで行われた。４ピクセル（０．０４μｍ^２）未満の粒子は、全てノイズとして除去された。

【0056】

ガンマ相の分布はＥＢＳＤ分析によって測定され、下記式の値Ｎ（μｍ^２）によって与えられる。

【0057】

ＥＢＳＤ分析からのガンマ相粒子の累積相対粒子面積（ｙ軸）は、粒子面積（ｘ軸）に対してプロットされる。累積プロットから、累積相対面積０．９０（ｙ軸）での粒子面積（ｘ軸）、すなわち値Ｘ（μｍ^２）が得られる。０．９０に正確に一致する値がない場合、０．９０の上下２つの値の平均がＸとして使われる。

【0058】

値Ｙは、超硬合金中の様々な量のガンマ相に相関する補正因子である。Ｙは、立方晶炭化物と立方晶炭窒化物（ガンマ相）を炭化物と炭窒化物の合計量、すなわちＷＣ（六方晶）とガンマ相（立方晶）の両方で割った面積分率の比率である。面積分率は、ＥＢＳＤデータから取得される。

【0059】

異常ＷＣ粒の面積分率は、ＷＣ粒の総面積に対する、ＷＣ粒の平均面積ａＷＣ_ａｖの１０倍よりも大きいＷＣ粒の面積分率として定義される。

【0060】

結果を表３に示す。

【0061】

表３には、保磁力（Ｈｃ）及び重量比磁気飽和磁性（weight specific magnetic saturation magnetism）を示す。

【0062】

保磁力と重量比磁気飽和磁性は、Ｆｏｅｒｓｔｅｒ Ｋｏｅｒｚｉｍａｔ ＣＳ１．０９６を使用して測定された。
表３

【0063】

実施例３
超硬合金基材は、エタノールと水（９重量％水）から成る粉砕液中で、（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）及びＰＥＧ（ポリエチレングリコール）と共にリサイクル超硬合金材料（ＰＲＺ）を最初に予備粉砕することにより製造された。粉体と粉砕液の比率は、５４８１ｇ粉体／１．３５Ｌ粉砕液であった。粉砕は、スラリーが粉砕チャンバーと保持タンクとの間を循環する水平撹拌ミルである、ＮｅｔｚｓｃｈのＬＡＢＳＴＡＲと呼ばれる撹拌ミルで実施された。１５００ｒｐｍで、蓄積エネルギー０．５６ｋＷｈまでスラリーを粉砕した。

【0064】

ＰＥＧの量は、乾燥粉体の総重量の２重量％であった（ＰＥＧは、乾燥粉体の総重量に含まれない）。

【0065】

予備粉砕工程の後、ＷＣ粉体及びＣｏ粉体をスラリーに加え、１０ｋｇ粉体／２．３Ｌ粉砕液になるようにスラリーに粉砕液を加え、その後１１５０ｒｐｍで蓄積エネルギー１．１５ｋＷｈまで全ての粉体を一緒に粉砕した。

【0066】

その後、スラリーを噴霧乾燥させて凝集体にし、その後Ｆｅｔｔｅの液圧プレスで圧縮工程に供し、グリーン体を形成した。

【0067】

ＰＲＺ、すなわちリサイクルされた材料の量は、総粉体重量の５０重量％であった。表５に、使用したＰＲＺバッチ６１１の組成を重量％で示す。残りの原料は、表４の組成が得られるような量で加えられる。

【0068】

その後、最初にＨ_２中で４５０℃まで脱脂し、１３５０℃以下で減圧加熱することにより、このグリーン体を焼結した。その後、２０ｍｂａｒ Ａｒと２０ｍｂａｒ ＣＯを流す保護雰囲気を導入し、その後１４５０℃の温度で１時間維持する。

【0069】

ＷＣ粉体は、高温浸炭である、Ｗｏｌｆｒａｍ Ｂｅｒｇｂａｕ ｕｎｄ Ｈｕｔｔｅｎ社のＨＴＷＣ０４０と呼ばれる市販のＷＣ粉体であった。ＡＳＴＭ粉砕後の平均粒径（ＦＳＳＳ）は、３．９μｍであった。

【0070】

この超硬合金基材を、本発明２とする。

【0071】

比較のために、基材（比較例２）を、最初に全ての原材料粉体を一般的なボールミルで１４時間粉砕することによって、すなわち予備粉砕を行わずに、製造した。

【0072】

原料は本発明２と同じだが、ＰＲＺの別のバッチであるバッチ５７６（表５参照）を使用したことと、ＡＳＴＭ粉砕後の平均粒径（ＦＳＳＳ）４．８０μｍを有する従来の（高温浸炭されたものではない）ＷＣを使用したことが相違点である。残りの原料は、表４の組成が得られるような量で加えられる。

【0073】

その後、スラリーを噴霧乾燥させて凝集体にし、その後Ｆｅｔｔｅの液圧プレスで圧縮工程に供し、グリーン体を形成し、続いてそれを本発明２と同じ方法で焼結した。この切削工具を比較例２とする。

【0074】

その後、本発明２及び比較例２の両方の基材に、従来の技術を使用して堆積されたＴｉＣＮ層とα－Ａｌ_２Ｏ_３層とを含む同じＣＶＤコーティングを施した。

【0075】

得られた基材、本発明２及び比較例２はいずれも、コーティングされたインサートで測定した場合にそれぞれ２３μｍと２５μｍの厚さを有する、ガンマ相がない結合相富化表面ゾーンを有する。
表４

表５

ＰＲＺ－粉体（最大１００％）の残りは、微量のＦｅ、Ｎｉ及びＡｌである。

【0076】

実施例４（微細構造）
実施例３の焼結材料の微細構造は、実施例２と同じ方法で分析されたが、６０^＊４０μｍの６つの画像が使用されたというのが相違点である。

【0077】

測定結果は以下の表６で見ることができる。

【0078】

表６には、保磁力（Ｈｃ）及び重量比磁気飽和磁性も記載している。
表６

【0079】

実施例５（実動例）
実施例３及び４の切削工具は、切削液を使用する、鋼、ＳＳ１３１２での長手方向の旋削作業でも試験された。以下のパラメーターが使用された。
Ｖ_ｃ＝８０ｍ／分ｆ＝０．１５ｍｍ／ｒ、Ｉ＝１．０で増加
ａ_ｐ＝１．５ｍｍ

【0080】

試験された刃先の数は、１５であった。
工具寿命の判断基準は刃の破損とした。

【0081】

結果を表７に示す。
表７

【0082】

結果から、（試験した１５本の刃のうち）刃先の最初の破断までの時間が増加していることがわかる。１５本全ての結果を示す図２において、本発明２の場合多数の刃先が数秒以内の間隔で破断しているのに対し、比較例２の工具寿命はよりばらつきがあることが見て取れる。

【0083】

実施例６（実動例）
実施例３及び４の切削工具は、切削液を使用する、鋼、ＳＳ１６７２での断続旋削作業でも試験された。以下のパラメーターが使用された。
Ｖ_ｃ＝２２０ｍ／分
ｆ＝０．３ｍｍ／ｒ
ａ_ｐ＝３ｍｍ

【0084】

試験された刃先の数は、３であった。刃先はそれぞれ７、８、９サイクル後に調べられ、摩耗は良好（すなわち、あまり摩耗していない）、刃先のわずかなフリッタリング（frittering）、そしてチッピングに分類された。

【0085】

結果を表８に示す。
表８

本発明２は、比較例２よりも耐チッピング性が向上していることが明らかに分かる。

【0086】

実施例７
エタノールと水（９重量％水）から成る粉砕液中で、（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）と共にリサイクル超硬合金材料（ＰＲＺ）を最初に予備粉砕することにより、超硬合金基材が製造された。粉体と粉砕液の比率は、２３２ｋｇ粉体／８０Ｌ粉砕液であった。粉砕は、粉砕チャンバーと保持タンクとの間をスラリーが循環する水平撹拌ミルであるＮｅｔｚｓｃｈのＬＭＺ１０と呼ばれる攪拌ミル内で行われた。６５０ｒｐｍで、蓄積エネルギー３０ｋＷｈまでスラリーを粉砕した。

【0087】

ＰＲＺ、すなわちリサイクルされた材料の量は、総粉体重量の２０重量％である。表１０に、使用したＰＲＺ（バッチｎｏ．８２８）の組成を重量％で示す。残りの原料は、表９の組成が得られるような量で加えられる。

【0088】

予備粉砕工程の後、ＷＣ、Ｃｏ粉体及びＰＥＧ（ポリエチレングリコール）をスラリーに加え、８００ｋｇ粉体／１６０Ｌ粉砕液になるようにスラリーに粉砕液を加え、その後６５０ｒｐｍで蓄積エネルギー９０ｋＷｈまで全ての粉体を一緒に粉砕した。

【0089】

ＰＥＧの量は、乾燥粉体の総重量の２重量％であった（ＰＥＧは、乾燥粉体の総重量に含まれない）。

【0090】

ＷＣ粉体は、Ｗｏｌｆｒａｍ Ｂｅｒｇｂａｕ ｕｎｄ Ｈｕｔｔｅｎ社から購入したＨＴＷＣ０４０と呼ばれる高温浸炭ＷＣであった。ＡＳＴＭ粉砕後の平均粒径（ＦＳＳＳ）は、３．９μｍであった。

【0091】

その後、スラリーを噴霧乾燥させて凝集体にし、その後Ｆｅｔｔｅの液圧プレスで圧縮工程に供し、グリーン体を形成した。

【0092】

その後、最初にＨ_２中で４５０℃まで脱脂し、１３５０℃以下で減圧加熱することにより、このグリーン体を焼結した。その後、２０ｍｂａｒ Ａｒと２０ｍｂａｒ ＣＯを流す保護雰囲気を導入し、その後１４５０℃の温度で１時間維持する。

【0093】

得られた超硬合金を、以下、本発明３とする。

【0094】

比較のために、全ての原材料粉体を一般的なボールミルで１１時間粉砕することによって（すなわち予備粉砕を行わずに）まず超硬合金基材を製造することによって、基材（比較例３）を製造した。

【0095】

原料は本発明３と同じだが、ＰＲＺの別のバッチの総粉体重量の１５重量％を使用したこと（バッチ７５７、表１０参照）と、ＡＳＴＭ粉砕後の平均粒径（ＦＳＳＳ）７．０μｍを有する従来の（高温浸炭されたものではない）ＷＣを使用したことが相違点である。

【0096】

他の原料の量は、表９の組成が達成されるようにした。

【0097】

得られた超硬合金を、以下、比較例３とする。
表９

表１０

ＰＲＺ－粉体（最大１００％）の残りは、微量のＦｅ、Ｎｉ及びＡｌである。

【0098】

その後、スラリーを噴霧乾燥させて凝集体にし、その後Ｆｅｔｔｅの液圧プレスで圧縮工程に供し、グリーン体を形成した。

【0099】

得られた材料である本発明３及び比較例３はいずれも、それぞれ厚さが２２μｍと２２．３μｍである、ガンマ相がない結合相富化表面ゾーンを有する。

【0100】

実施例８（微細構造）
実施例７の焼結材料の微細構造は、実施例２と同じ方法で分析された。

【0101】

測定結果は以下の表１１で見ることができる。

【0102】

表１１には、保磁力（Ｈｃ）及び重量比磁気飽和磁性も記載している。
表１１

【0103】

実施例９（実動例）
実施例７、本発明３及び比較例３に従って作製されたインサートを、従来の技術を使用して堆積されたＴｉＣＮ層とα－Ａｌ_２Ｏ_３層とを含む同じＣＶＤコーティングでコーティングした。コーティングされたインサートは、乾燥条件下で正面削り作業（facing operation）で試験された。被削材は鋼（ＳＳ２５４１）で、条件は以下の通りであった。

工具寿命の判断基準：メイン刃先でＶｂ≧０．５ｍｍ
結果を表１２に示す。
表１２

【図1】

【図2】