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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-11
(45)【発行日】2023-12-19
(54)【発明の名称】超硬合金及びそれを用いた切削工具
(51)【国際特許分類】
C22C 29/08 20060101AFI20231212BHJP
B23B 27/14 20060101ALI20231212BHJP
C22C 1/051 20230101ALN20231212BHJP
B22F 1/00 20220101ALN20231212BHJP
B23B 51/00 20060101ALN20231212BHJP
【ＦＩ】
C22C29/08
B23B27/14 B
C22C1/051 G
B22F1/00 M
B23B51/00 M
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2022576875
(86)(22)【出願日】2022-05-25
(86)【国際出願番号】 JP2022021423
【審査請求日】2023-05-30
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】503212652
【氏名又は名称】住友電工ハードメタル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】宮坂 宣夫
(72)【発明者】
【氏名】山川 隆洋
(72)【発明者】
【氏名】広瀬 和弘
(72)【発明者】
【氏名】内野 克哉
(72)【発明者】
【氏名】山本 剛志
【審査官】藤長 千香子
(56)【参考文献】
【文献】特開２００６－１３１９７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－０３８２４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－２０８２６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－２３９４１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－２５５８２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－１６２０８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】KAWAKAMI Masaru, TERADA Osamu , HAYASHI Koji，Effect of Sintering Cooling Rate on V Segregation Amount at WC/Co Interface in VC-doped WC-Co Fine-Grained Hardmetal，粉体および粉末冶金，Vol.51 , No8，日本，2004年，p.576-585，https://doi.org/10.2497/jjspm.51.576
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２２Ｃ ９／０８
Ｂ２２Ｆ １／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
炭化タングステン粒子からなる第１相と、コバルトを主成分として含む第２相と、を備える超硬合金であって、前記超硬合金の前記第１相及び前記第２相の合計含有率は、９７体積％以上であり、
前記第２相は、タングステン、クロム、バナジウム及びコバルトを含み、タングステン、クロム、バナジウム及びコバルトの合計に対するコバルトの百分率が７０質量％以上であり、
前記炭化タングステン粒子の円相当径の平均値は、０．８μｍ以下であり、
前記超硬合金のコバルト含有率は、３質量％以上１０質量％以下であり、
前記超硬合金のバナジウム含有率は、０．０１質量％以上０．３０質量％以下であり、
前記超硬合金のクロム含有率は、０．２質量％以上０．８質量％以下であり、
前記炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、前記第２相との界面領域におけるバナジウム含有率の最大値は、１５原子％以下であり、
前記界面領域は、前記炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、前記第２相との界面から、前記炭化タングステン粒子側への距離が２０ｎｍ以内の領域、および、前記界面から前記第２相側への距離が２０ｎｍ以内の領域であり、
前記バナジウム含有率の最大値は、５つの異なる前記炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、前記第２相との界面領域である５つの界面領域のバナジウム含有率の最大値の平均値である、超硬合金。
【請求項2】
前記超硬合金は、バナジウムを１０原子％以上含む第３相粒子からなる第３相を備え、前記超硬合金の前記第３相の含有率は、０体積％超１体積％以下であり、
前記第３相粒子の円相当径の最大値は、０．５μｍ以下である、請求項１に記載の超硬合金。
【請求項3】
前記界面領域におけるクロム含有率の最大値は、２０原子％以下である、請求項１又は請求項２に記載の超硬合金。
【請求項4】
請求項１又は請求項２に記載の超硬合金からなる刃先を備える、切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、超硬合金及びそれを用いた切削工具に関する。
【背景技術】
【0002】
プリント回路基板の穴あけでは、φ１ｍｍ以下の小径の穴あけが主流である。このため、小径ドリル等の工具に用いられる超硬合金としては、硬質相が平均粒径１μｍ以下の炭化タングステン粒子からなる、いわゆる微粒超硬合金が用いられている（例えば、特許文献１～特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００７－９２０９０号公報
【文献】特開２０１２－５２２３７号公報
【文献】特開２０１２－１１７１００号公報
【発明の概要】
【0004】
本開示の超硬合金は、
炭化タングステン粒子からなる第１相と、コバルトを主成分として含む第２相と、を備える超硬合金であって、
前記超硬合金の前記第１相及び前記第２相の合計含有率は、９７体積％以上であり、
前記炭化タングステン粒子の円相当径の平均値は、０．８μｍ以下であり、
前記超硬合金のコバルト含有率は、３質量％以上１０質量％以下であり、
前記超硬合金のバナジウム含有率は、０．０１質量％以上０．３０質量％以下であり、
前記炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、前記第２相との界面領域におけるバナジウム含有率の最大値は、１５原子％以下である、超硬合金である。
炭化タングステン粒子からなる第１相と、コバルトを主成分として含む第２相と、を備える超硬合金であって、
前記超硬合金の前記第１相及び前記第２相の合計含有率は、９７体積％以上であり、
前記炭化タングステン粒子の円相当径の平均値は、０．８μｍ以下であり、
前記超硬合金のコバルト含有率は、３質量％以上１０質量％以下であり、
前記超硬合金のバナジウム含有率は、０．０１質量％以上０．３０質量％以下であり、
前記炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、前記第２相との界面領域におけるバナジウム含有率の最大値は、１５原子％以下である、超硬合金である。
【0005】
本開示の切削工具は、上記の超硬合金からなる刃先を備える、切削工具である。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【発明を実施するための形態】
【0007】
［本開示が解決しようとする課題］
近年、５Ｇ（第５世代移動通信システム）の拡大に伴い、情報の高容量化が進んでいる。このため、プリント回路基板には更なる耐熱性が求められている。プリント回路基板の耐熱性の向上のため、プリント回路基板を構成する樹脂やガラスフィラーの耐熱性を向上させる技術が開発されている。一方、これによりプリント回路基板の難削化が進んでいる。このため、プリント回路基板の微細加工において、切削工具の摩耗や折損が生じやすい傾向にある。
近年、５Ｇ（第５世代移動通信システム）の拡大に伴い、情報の高容量化が進んでいる。このため、プリント回路基板には更なる耐熱性が求められている。プリント回路基板の耐熱性の向上のため、プリント回路基板を構成する樹脂やガラスフィラーの耐熱性を向上させる技術が開発されている。一方、これによりプリント回路基板の難削化が進んでいる。このため、プリント回路基板の微細加工において、切削工具の摩耗や折損が生じやすい傾向にある。
【0008】
そこで、本開示は、特にプリント回路基板の微細加工に用いられる切削工具の材料として用いられた場合においても、長い工具寿命を有する切削工具を提供することのできる超硬合金及びそれを備える切削工具を提供することを目的とする。
【0009】
［本開示の効果］
本開示の超硬合金によれば、特にプリント回路基板の微細加工に用いた場合においても、長い工具寿命を有する切削工具を提供することが可能となる。
本開示の超硬合金によれば、特にプリント回路基板の微細加工に用いた場合においても、長い工具寿命を有する切削工具を提供することが可能となる。
【0010】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
（１）本開示の超硬合金は、
炭化タングステン粒子からなる第１相と、コバルトを主成分として含む第２相と、を備える超硬合金であって、
前記超硬合金の前記第１相及び前記第２相の合計含有率は、９７体積％以上であり、
前記炭化タングステン粒子の円相当径の平均値は、０．８μｍ以下であり、
前記超硬合金のコバルト含有率は、３質量％以上１０質量％以下であり、
前記超硬合金のバナジウム含有率は、０．０１質量％以上０．３０質量％以下であり、
前記炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、前記第２相との界面領域におけるバナジウム含有率の最大値は、１５原子％以下である、超硬合金である。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
（１）本開示の超硬合金は、
炭化タングステン粒子からなる第１相と、コバルトを主成分として含む第２相と、を備える超硬合金であって、
前記超硬合金の前記第１相及び前記第２相の合計含有率は、９７体積％以上であり、
前記炭化タングステン粒子の円相当径の平均値は、０．８μｍ以下であり、
前記超硬合金のコバルト含有率は、３質量％以上１０質量％以下であり、
前記超硬合金のバナジウム含有率は、０．０１質量％以上０．３０質量％以下であり、
前記炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、前記第２相との界面領域におけるバナジウム含有率の最大値は、１５原子％以下である、超硬合金である。
【0011】
本開示の超硬合金によれば、特にプリント回路基板の微細加工に用いた場合においても、長い工具寿命を有する切削工具を提供することが可能となる。
【0012】
（２）上記（１）において、前記超硬合金は、バナジウムを１０原子％以上含む第３相粒子からなる第３相を備え、
前記超硬合金の前記第３相の含有率は、０体積％超１体積％以下であり、
前記第３相粒子の円相当径の最大値は、０．５μｍ以下であることが好ましい。
前記超硬合金の前記第３相の含有率は、０体積％超１体積％以下であり、
前記第３相粒子の円相当径の最大値は、０．５μｍ以下であることが好ましい。
【0013】
これによると、折損の起点となり得る、円相当径が０．５μｍ超の粗大な第３相粒子が存在しないため、該超硬合金を用いた切削工具の耐折損性が向上する。
【0014】
（３）上記（１）又は（２）において、前記界面領域におけるクロム含有率の最大値は、２０原子％以下であることが好ましい。
【0015】
これによると、界面領域にクロムが存在することに起因する、ＷＣ粒子とＣｏ粒子との界面強度の低下が抑制される。よって、該超硬合金では、界面強度の低下に伴うＷＣ粒子の脱落が生じ難く、該超硬合金を用いた切削工具は、優れた耐摩耗性及び耐折損性を有することができる。
【0016】
（４）本開示の切削工具は、上記（１）から（３）のいずれかの超硬合金からなる刃先を備える、切削工具である。
【0017】
本開示の切削工具は、特にプリント回路基板の微細加工に用いた場合においても、長い工具寿命を有することができる。
【0018】
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の超硬合金及び切削工具の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。本開示の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、必ずしも実際の寸法関係を表すものではない。
本開示の超硬合金及び切削工具の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。本開示の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、必ずしも実際の寸法関係を表すものではない。
【0019】
本開示において「Ａ～Ｂ」という形式の表記は、範囲の上限下限（すなわちＡ以上Ｂ以下）を意味し、Ａにおいて単位の記載がなく、Ｂにおいてのみ単位が記載されている場合、Ａの単位とＢの単位とは同じである。
【0020】
本開示において、数値範囲下限及び上限として、それぞれ１つ以上の数値が記載されている場合は、下限に記載されている任意の１つの数値と、上限に記載されている任意の１つの数値との組み合わせも開示されているものとする。例えば、下限として、ａ１以上、ｂ１以上、ｃ１以上が記載され、上限としてａ２以下、ｂ２以下、ｃ２以下が記載されている場合は、ａ１以上ａ２以下、ａ１以上ｂ２以下、ａ１以上ｃ２以下、ｂ１以上ａ２以下、ｂ１以上ｂ２以下、ｂ１以上ｃ２以下、ｃ１以上ａ２以下、ｃ１以上ｂ２以下、ｃ１以上ｃ２以下が開示されているものとする。
【0021】
本開示において化合物などを化学式で表す場合、原子比を特に限定しないときは従来公知のあらゆる原子比を含むものとし、必ずしも化学量論的範囲のもののみに限定されるべきではない。
【0022】
本開示中の結晶学的記載においては、個別方位を［］、集合方位を＜＞、個別面を（）、集合面を｛｝でそれぞれ示している。また結晶学上の指数が負であることは、通常、”－”（バー）を数字の上に付すことによって表現されるが、本開示中では数字の前に負の符号を付している。
【0023】
［実施形態１：超硬合金］
本開示の一実施形態（以下、「本実施形態」とも記す。）の超硬合金は、
炭化タングステン粒子からなる第１相と、コバルトを主成分として含む第２相と、を備える超硬合金であって、
該超硬合金の該第１相及び該第２相の合計含有率は、９７体積％以上であり、
該炭化タングステン粒子の円相当径の平均値は、０．８μｍ以下であり、
該超硬合金のコバルト含有率は、３質量％以上１０質量％以下であり、
該超硬合金のバナジウム含有率は、０．０１質量％以上０．３０質量％以下であり、
該炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、該第２相との界面領域におけるバナジウム含有率の最大値は、１５原子％以下である、超硬合金である。
本開示の一実施形態（以下、「本実施形態」とも記す。）の超硬合金は、
炭化タングステン粒子からなる第１相と、コバルトを主成分として含む第２相と、を備える超硬合金であって、
該超硬合金の該第１相及び該第２相の合計含有率は、９７体積％以上であり、
該炭化タングステン粒子の円相当径の平均値は、０．８μｍ以下であり、
該超硬合金のコバルト含有率は、３質量％以上１０質量％以下であり、
該超硬合金のバナジウム含有率は、０．０１質量％以上０．３０質量％以下であり、
該炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、該第２相との界面領域におけるバナジウム含有率の最大値は、１５原子％以下である、超硬合金である。
【0024】
本実施形態の超硬合金によれば、特にプリント回路基板の微細加工に用いた場合においても、長い工具寿命を有する切削工具を提供することが可能となる。この理由は明らかではないが、以下の（ｉ）～（ｖ）の通りと推察される。
【0025】
（ｉ）本実施形態の超硬合金は、複数の炭化タングステン粒子（以下、「ＷＣ粒子」とも記す。）からなる第１相と、コバルトを主成分として含む第２相と、を備え、該超硬合金の第１相及び第２相の合計含有率は、９７体積％以上である。これによると、超硬合金は高い硬度及び強度を有し、該超硬合金を用いた切削工具は、優れた耐摩耗性及び耐折損性を有することができる。
【0026】
（ｉｉ）本実施形態の超硬合金において、ＷＣ粒子の円相当径の平均値は、０．８μｍ以下である。これによると、超硬合金は高い硬度を有し、該超硬合金を用いた切削工具は、優れた耐摩耗性を有することができる。また、該超硬合金は優れた強度を有し、該超硬合金を用いた切削工具は、優れた耐折損性を有することができる。
【0027】
（ｉｉｉ）本実施形態の超硬合金のコバルト含有率は、３質量％以上１０質量％以下である。これによると、超硬合金は高い硬度及び強度を有する。該超硬合金を用いた切削工具は、優れた耐摩耗性及び耐折損性を有することができる。
【0028】
（ｉｖ）本実施形態の超硬合金のバナジウム含有率は、０．０１質量％以上０．３０質量％以下である。これによると、粗大なＷＣ粒子の発生が抑制され、超硬合金の組織が緻密化される。よって、該超硬合金は優れた硬度及び強度を有し、該超硬合金を用いた切削工具は、優れた耐摩耗性及び耐折損性を有することができる。
【0029】
（ｖ）本実施形態の超硬合金において、炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、第２相との界面領域におけるバナジウム含有率の最大値は、１５原子％以下である。これによると、該界面領域において、バナジウムが濃化して存在するバナジウム濃化層の形成が抑制されている。このため、バナジウム濃化層に起因するＷＣ粒子と第２相との界面強度の低下が抑制される。よって、該超硬合金では、界面強度の低下に伴うＷＣ粒子の脱落が生じ難く、該超硬合金を用いた切削工具は、優れた耐摩耗性及び耐折損性を有することができる。
【0030】
＜超硬合金の組成＞
≪第１相、第２相及び第３相の含有率≫
本実施形態の超硬合金は、炭化タングステン粒子からなる第１相と、コバルトを主成分として含む第２相と、を備える。該超硬合金の第１相及び第２相の合計含有率は、９７体積％以上である。これによると、超硬合金は高い硬度及び強度を有し、該超硬合金を用いた切削工具は、優れた耐摩耗性及び耐折損性を有することができる。
≪第１相、第２相及び第３相の含有率≫
本実施形態の超硬合金は、炭化タングステン粒子からなる第１相と、コバルトを主成分として含む第２相と、を備える。該超硬合金の第１相及び第２相の合計含有率は、９７体積％以上である。これによると、超硬合金は高い硬度及び強度を有し、該超硬合金を用いた切削工具は、優れた耐摩耗性及び耐折損性を有することができる。
【0031】
超硬合金の第１相及び第２相の合計含有率の下限は、９７体積％以上であり、９８体積％以上が好ましく、９９体積％以上がより好ましい。超硬合金の第１相及び第２相の合計含有率の上限は、１００体積％以下が好ましい。超硬合金の第１相及び第２相の合計含有率は、９７体積％以上１００体積％以下が好ましく、９８体積％以上１００体積％以下がより好ましく、９９体積％以上１００体積％以下が更に好ましい。超硬合金は、第１相と第２相とからなることが好ましい。
【0032】
超硬合金の第１相の含有率の下限は、硬度向上の観点から、８２体積％以上が好ましく、８５体積％以上がより好ましく、８７体積％以上が更に好ましい。超硬合金の第１相の含有率の上限は、１００体積％未満であり、耐折損性向上の観点から、９５体積％以下が好ましく、９４体積％以下がより好ましく、９３体積％以下が更に好ましく、９０体積％以下がより更に好ましい。超硬合金の第１相の含有率は、８２体積％以上９５体積％以下が好ましく、８５体積％以上９３体積％以下がより好ましく、８７体積％以上９０体積％以下が更に好ましい。
【0033】
超硬合金の第２相の含有率の下限は、耐折損性向上の観点から、５体積％以上が好ましく、７体積％以上がより好ましく、９体積％以上が更に好ましい。超硬合金の第２相の含有率の上限は、硬度向上の観点から、１８体積％以下が好ましく、１６体積％以下がより好ましく、１４体積％以下が更に好ましい。超硬合金の第２相の含有率は、５体積％以上１８体積％以下が好ましく、７体積％以上１６体積％以下がより好ましく、９体積％以上１４体積％以下が更に好ましい。
【0034】
本実施形態の超硬合金は、第１相及び第２相に加えて、バナジウムを１０原子％以上含む第３相粒子からなる第３相を備えることができる。
【0035】
超硬合金が第３相を含む場合、超硬合金の第３相の含有率は、０体積％超１体積％以下が好ましい。これによると、第３相の存在に起因する超硬合金の耐折損性の低下が抑制される。超硬合金の第３相の含有率の下限は、０体積％超である。超硬合金の第３相の含有率の上限は、１体積％以下が好ましく、０．８体積以下がより好ましく、０．７体積％以下が更に好ましい。超硬合金が第３相を含む場合、超硬合金の第３相の含有率は、０体積％超１体積％以下が好ましく、０体積％超０．８体積％以下がより好ましく、０体積％超０．７体積％以下が更に好ましい。
【0036】
本実施形態の超硬合金は、本開示の効果を示す限り、第１相、第２相及び第３相に加えて、不可避不純物を含むことができる。該不可避不純物としては、例えば、鉄、モリブデン、硫黄が挙げられる。超硬合金の該不可避不純物の含有率は、０．１質量％未満が好ましい。超硬合金の該不可避不純物の含有率は、ＩＣＰ発光分析（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（測定装置：島津製作所「ＩＣＰＳ－８１００」（商標））により測定される。
【0037】
超硬合金の第１相、第２相及び第３相のそれぞれの含有率は、下記（Ａ１）～（Ｄ１）の手順で測定される。
【0038】
（Ａ１）超硬合金からイオンスライサーなどを用いて、厚さ５０ｎｍ以下の薄片サンプルを切り出し、該薄片サンプルの表面を鏡面加工する。鏡面加工の方法としては、例えば、ダイヤモンドペーストで研磨する方法、集束イオンビーム装置（ＦＩＢ装置）を用いる方法、クロスセクションポリッシャー装置（ＣＰ装置）を用いる方法、及びこれらを組み合わせる方法等が挙げられる。
【0039】
（Ｂ１）上記薄片サンプルの鏡面加工面に対して、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）付帯のＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、及び、バナジウム（Ｖ）の元素マッピングを行い、各元素のマッピング像を得る。測定条件は、観察倍率１０万倍、加速電圧２００ｋＶとする。元素マッピングの画素数は１２５×１２５とする。該元素マッピング像を５視野準備する。５視野の元素マッピング像の撮影領域は、それぞれ異なる。撮影領域は任意に設定することができる。
【0040】
上記元素マッピング像において、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）及びバナジウム（Ｖ）の原子数の合計に対して、タングステンを７０原子％以上含む領域が第１相の存在領域に該当する。上記元素マッピング像において、タングステン、コバルト、クロム及びバナジウムの原子数の合計に対して、コバルトを７０原子％以上含む領域が第２相の存在領域に該当する。上記元素マッピング像において、タングステン、コバルト、クロム及びバナジウムの原子数の合計に対して、バナジウムを１０原子％以上含む領域が第３相の存在領域に該当する。なお、炭化タングステン粒子と第２相との界面領域に存在するバナジウムの濃化層、及び、第２相同士の界面領域に存在するバナジウムの濃化層は数原子（例えば、１～５原子程度）レベルの一定の厚みを持った層状であるため、観察倍率１０万倍では検出されない。
【0041】
（Ｃ１）上記（Ｂ１）で得られた各元素の５視野の元素マッピング像について、画像解析ソフトウェア（ＩｍａｇｅＪ、ｖｅｒｓｉｏｎ １．５１ｊ８：https://imagej.nih.gov/ij/）を用いて、視野の全体を分母として第１相、第２相及び第３相のそれぞれの面積％を測定する。
【0042】
（Ｄ１）５視野で得られた第１相の面積％の平均値を算出する。該平均値が超硬合金の第１相の含有率（体積％）に該当する。５視野で得られた第２相の面積％の平均値を算出する。該平均値が超硬合金の第２相の含有率（体積％）に該当する。５視野で得られた第３相の面積％の平均値を算出する。該平均値が超硬合金の第３相の含有率（体積％）に該当する。
【0043】
出願人が測定した限りでは、同一の試料において測定する限りにおいては、上記測定を測定領域の選択個所を変更して複数回行っても、測定結果のばらつきは少なく、任意に測定視野を設定しても恣意的にはならないことが確認された。
【0044】
＜第１相＞
≪第１相の組成≫
第１相は、炭化タングステン粒子からなる。ここで、炭化タングステン粒子には、「純粋なＷＣ粒子（不純物元素が一切含有されないＷＣ、不純物元素の含有量が検出限界未満であるＷＣも含む。）」だけではなく、「本開示の効果を損なわない限りにおいて、その内部に不純物元素が意図的あるいは不可避的に含有されるＷＣ粒子」も含まれる。第１相の不純物の含有率（不純物を構成する元素が２種類以上の場合は、それらの合計濃度。）は、０．１質量％未満である。第１相の不純物元素の含有率は、ＩＣＰ発光分析により測定される。
≪第１相の組成≫
第１相は、炭化タングステン粒子からなる。ここで、炭化タングステン粒子には、「純粋なＷＣ粒子（不純物元素が一切含有されないＷＣ、不純物元素の含有量が検出限界未満であるＷＣも含む。）」だけではなく、「本開示の効果を損なわない限りにおいて、その内部に不純物元素が意図的あるいは不可避的に含有されるＷＣ粒子」も含まれる。第１相の不純物の含有率（不純物を構成する元素が２種類以上の場合は、それらの合計濃度。）は、０．１質量％未満である。第１相の不純物元素の含有率は、ＩＣＰ発光分析により測定される。
【0045】
≪炭化タングステン粒子の円相当径の平均値≫
本実施形態において、炭化タングステン粒子の円相当径の平均値（以下、「ＷＣ粒子の平均粒径」とも記す。）は、０．８μｍ以下である。これによると、超硬合金は高い硬度を有し、該超硬合金を用いた切削工具は、優れた耐摩耗性を有することができる。また、該超硬合金は優れた強度を有し、該超硬合金を用いた切削工具は、優れた耐折損性を有することができる。本開示において、炭化タングステン粒子の円相当径の平均値とは、超硬合金の断面で測定されるＷＣ粒子の円相当径の個数基準の算術平均を意味する。
本実施形態において、炭化タングステン粒子の円相当径の平均値（以下、「ＷＣ粒子の平均粒径」とも記す。）は、０．８μｍ以下である。これによると、超硬合金は高い硬度を有し、該超硬合金を用いた切削工具は、優れた耐摩耗性を有することができる。また、該超硬合金は優れた強度を有し、該超硬合金を用いた切削工具は、優れた耐折損性を有することができる。本開示において、炭化タングステン粒子の円相当径の平均値とは、超硬合金の断面で測定されるＷＣ粒子の円相当径の個数基準の算術平均を意味する。
【0046】
ＷＣ粒子の平均粒径の下限は、耐摩耗性向上の観点から、０．２μｍ以上が好ましく、０．３μｍ以上がより好ましく、０．４μｍ以上が更に好ましい。ＷＣ粒子の平均粒径の上限は、耐摩耗性及び耐折損性向上の観点から、０．８μｍ以下であり、０．５μｍ以下が好ましく、０．６μｍ以下がより好ましく、０．４μｍ以下が更に好ましい。ＷＣ粒子の平均粒径は、０．２μｍ以上０．８μｍ以下が好ましく、０．２μｍ以上０．６μｍ以下がより好ましく、０．２μｍ以上０．５μｍ以下が更に好ましい。
【0047】
炭化タングステン粒子の円相当径の平均値は、下記（Ａ２）～（Ｄ２）の手順で測定される。
（Ａ２）超硬合金の任意の断面を鏡面加工する。鏡面加工の方法としては、例えば、ダイヤモンドペーストで研磨する方法、集束イオンビーム装置（ＦＩＢ装置）を用いる方法、クロスセクションポリッシャー装置（ＣＰ装置）を用いる方法、及びこれらを組み合わせる方法等が挙げられる。
（Ａ２）超硬合金の任意の断面を鏡面加工する。鏡面加工の方法としては、例えば、ダイヤモンドペーストで研磨する方法、集束イオンビーム装置（ＦＩＢ装置）を用いる方法、クロスセクションポリッシャー装置（ＣＰ装置）を用いる方法、及びこれらを組み合わせる方法等が挙げられる。
【0048】
（Ｂ２）超硬合金の加工面を走査型電子顕微鏡（株式会社日立ハイテクノロジーズ製「Ｓ－３４００Ｎ」）で撮影する。撮影画像を３枚準備する。３枚の撮影画像のそれぞれの撮影領域は異なる。撮影領域は任意に設定することができる。条件は、観察倍率１００００倍、加速電圧１０ｋＶ、反射電子像とする。
【0049】
（Ｃ２）上記（Ｂ２）で得られた３枚の反射電子像を画像解析ソフトウェア（ＩｍａｇｅＪ、ｖｅｒｓｉｏｎ １．５１ｊ８：https://imagej.nih.gov/ij/）でコンピュータに取り込み、二値化処理を行う。二値化処理は、画像を取り込んだのちに、コンピュータ画面上の「Ｍａｋｅ Ｂｉｎａｒｙ」の表示を押すことにより、上記画像解析ソフトウェアに予め設定された条件で実行される。二値化処理後の画像において、第１相と第２相とは、色の濃淡で識別できる。例えば、二値化処理後の画像において、第１相は黒色領域で示され、第２相は白色領域で示される。なお、超硬合金が第３相を含む場合は、二値化処理後の画像において、第３相は第２相と同一の色調（白色）で示される。
【0050】
（Ｄ２）得られた３枚の撮影画像に対して上記画像解析ソフトウェアを用いて、３枚の撮影画像中の全ての炭化タングステン粒子（黒色領域）のそれぞれについて、円相当径（Ｈｅｙｗｏｏｄ径：等面積円相当径）を測定する。３つの測定視野中の全ての炭化タングステン粒子の円相当径の個数基準の算術平均値を算出する。本開示において、該算術平均値が、ＷＣ粒子の円相当径の平均値に該当する。
【0051】
出願人が測定した限りでは、同一の試料において測定する限りにおいては、上記測定を、測定領域の選択個所を変更して複数回行っても、測定結果のばらつきは少なく、任意に測定視野を設定しても恣意的にはならないことが確認された。
【0052】
＜第２相＞
第２相は、コバルトを主成分として含む。第２相は、第１相の炭化タングステン粒子同士を結合させる結合相である。
第２相は、コバルトを主成分として含む。第２相は、第１相の炭化タングステン粒子同士を結合させる結合相である。
【0053】
本開示において、「コバルトを主成分として含む第２相」とは、第２相において、タングステン、クロム、バナジウム及びコバルトの合計に対するコバルトの百分率が７０質量％以上であることを意味する。第２相において、タングステン、クロム、バナジウム及びコバルトの合計に対するコバルトの百分率の下限は、７０質量％以上、８０質量％以上、又は、９０質量％以上とすることができる。該百分率の上限は、１００質量％未満とすることができる。該百分率は、７０質量％以上１００質量％未満、８０質量％以上１００質量％未満、又は、９０質量％以上１００質量％未満とすることができる。
【0054】
本開示の超硬合金の第２相において、タングステン、クロム、バナジウム及びコバルトの合計に対するコバルトの百分率が７０質量％以上である限り、第２相は結合相としての機能を奏し、本開示の効果が損なわれないことが確認されている。
【0055】
第２相における、タングステン、クロム、バナジウム及びコバルトの合計に対するコバルトの百分率は、ＩＣＰ発光分光分析法（使用機器：島津製作所製「ＩＣＰＳ－８１００」（商標））により測定することができる。
【0056】
第２相は、コバルトに加えて、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、バナジウム（Ｖ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、炭素（Ｃ）等を含むことができる。第２相は、コバルトと、クロム、タングステン、バナジウム、鉄、ニッケル及び炭素からなる群より選ばれる少なくとも１種と、からなることができる。第２相は、コバルトと、クロム、タングステン、バナジウム、鉄、ニッケル及び炭素からなる群より選ばれる少なくとも１種と、不純物と、からなることができる。該不純物としては、例えば、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、モリブデン（Ｍｏ）、硫黄（Ｓ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）などが挙げられる。第２相がバナジウムを含む場合、第２相のバナジウム含有率は５原子％を超えることはないと想定される。すなわち、第２相のバナジウム含有率は５原子％以下とすることができる。
【0057】
＜第３相＞
≪第３相の組成≫
本実施形態の超硬合金は、バナジウムを１０原子％以上含む第３相粒子からなる第３相を備え、該硬合金の該第３相の含有率は、０体積％超１体積％以下であり、該第３相粒子の円相当径の最大値は、０．５μｍ以下であることが好ましい。これによると、折損の起点となり得る、円相当径が０．５μｍ超の粗大な第３相粒子が存在しないため、該超硬合金を用いた切削工具の耐折損性が向上する。
≪第３相の組成≫
本実施形態の超硬合金は、バナジウムを１０原子％以上含む第３相粒子からなる第３相を備え、該硬合金の該第３相の含有率は、０体積％超１体積％以下であり、該第３相粒子の円相当径の最大値は、０．５μｍ以下であることが好ましい。これによると、折損の起点となり得る、円相当径が０．５μｍ超の粗大な第３相粒子が存在しないため、該超硬合金を用いた切削工具の耐折損性が向上する。
【0058】
第３相は、バナジウムを１０原子％以上含む第３相粒子からなる。第３相は、超硬合金の製造工程において、粒成長抑制剤として添加される炭化バナジウム（ＶＣ）に由来するバナジウム（Ｖ）の微細析出相と推察される。本開示において、数原子レベルの一定の厚みを持ったバナジウム濃化層は、第３相に該当しない。
【0059】
本開示において、「バナジウムを１０原子％以上含む第３相粒子」とは、第３相粒子において、タングステン、クロム、バナジウム及びコバルトの合計に対するバナジウムの百分率が１０原子％以上であることを意味する。
【0060】
第３相粒子は、バナジウムに加えて、タングステン、コバルト、クロム、炭素等を含むことができる。第３相粒子は、バナジウムと、タングステン、コバルト、クロム、及び、炭素からなる群より選ばれる少なくとも１種と、からなることができる。第３相粒子は、バナジウムと、タングステン、コバルト、クロム、及び、炭素からなる群より選ばれる少なくとも１種と、不純物と、からなることができる。該不純物としては、例えば、鉄、ニッケル、マンガン、ニオブ、マグネシウム、カルシウム、モリブデン、硫黄、チタン、アルミニウム等が挙げられる。
【0061】
第３相粒子において、タングステン、クロム、バナジウム及びコバルトの合計に対するバナジウムの百分率の下限は１０原子％以上であり、２０原子％以上、又は、３０原子％以上とすることができる。該百分率の上限は、１００原子％以下とすることができる。該百分率は、１０原子％以上１００原子％以下、２０原子％以上１００原子％以下、又は、３０原子％以上１００原子％以下とすることができる。
【0062】
第３相粒子における、タングステン、クロム、バナジウム及びコバルトの合計に対するバナジウムの百分率の測定方法は以下の通りである。
【0063】
まず、超硬合金の第１相、第２相及び第３相のそれぞれの含有率の測定方法の（Ａ１）～（Ｂ１）と同一の手順で元素マッピング分析を行い、５視野の元素マッピング像を得る。各元素マッピング像において、タングステン、コバルト、クロム及びバナジウムの原子数の合計に対して、バナジウムを１０原子％以上含む領域を特定する。該領域が第３相粒子に相当する。
【0064】
特定された第３相粒子を観察倍率２００万倍に拡大し、ＥＤＸ点分析で第３相粒子におけるタングステン、コバルト、クロム及びバナジウムの原子数の合計に対するバナジウムの原子数の百分率（以下、「第３相粒子のバナジウム含有率」とも記す。）を測定する。該測定を５つの第３相粒子に対して行う。５つの第３相粒子のバナジウム含有率の平均値を算出する。該平均値が、本開示における、第３相粒子における、タングステン、クロム、バナジウム及びコバルトの合計に対するバナジウムの百分率に該当する。
【0065】
出願人が測定した限りでは、同一の試料において測定する限りにおいては、上記測定を、測定領域の選択個所を変更して複数回行っても、測定結果のばらつきは少なく、任意に測定視野を設定しても恣意的にはならないことが確認された。
【0066】
≪第３相粒子の円相当径の最大値≫
本実施形態において、第３相粒子の円相当径の最大値（以下、「第３相粒子の最大値」とも記す。）は０．５μｍ以下であることが好ましい。
本実施形態において、第３相粒子の円相当径の最大値（以下、「第３相粒子の最大値」とも記す。）は０．５μｍ以下であることが好ましい。
【0067】
超硬合金が第３相を備える場合、第３相粒子の最大値の上限は０．５μｍ以下が好ましく、０．４μｍ以下が好ましく、０．３μｍ以下が好ましく、０．２μｍ以下がより好ましく、０．１μｍ以下が更に好ましい。第３相粒子の円相当径の最大値の下限は特に限定されず、０μｍ超とすることができる。第３相の円相当径の最大値は、０μｍ超０．５μｍ以下が好ましく、０μｍ超０．４μｍ以下が好ましく、０μｍ超０．３μｍ以下が好ましく、０μｍ超０．２μｍ以下がより好ましく、０μｍ超０．１μｍ以下が更に好ましい。
【0068】
第３相粒子の円相当径の最大値は、下記（Ａ３）～（Ｂ３）の手順で測定される。
【0069】
（Ａ３）上記の超硬合金の第１相、第２相及び第３相のそれぞれの含有率の測定方法の（Ａ１）～（Ｃ１）と同一の手順で、５視野の元素マッピング像について、上記画像解析ソフトウェア（ＩｍａｇｅＪ）を用いて分析し、第３相を特定する。
【0070】
（Ｂ３）上記画像解析ソフトウェアを用いて、５つの測定領域中の全ての第３相粒子のそれぞれについて、円相当径（Ｈｅｙｗｏｏｄ径：等面積円相当径）を測定する。５つの測定視野中の全ての第３相粒子の円相当径の最大値が、本開示における第３相粒子の円相当径の最大値に該当する。
【0071】
出願人が測定した限りでは、同一の試料において測定する限りにおいては、上記測定を、測定領域の選択個所を変更して複数回行っても、測定結果のばらつきは少なく、任意に測定視野を設定しても恣意的にはならないことが確認された。
【0072】
≪コバルト含有率≫
本実施形態の超硬合金のコバルト含有率は、３質量％以上１０質量％以下である。これによると、超硬合金は高い硬度及び強度を有する。該超硬合金を用いた切削工具は、優れた耐摩耗性及び耐折損性を有することができる。
本実施形態の超硬合金のコバルト含有率は、３質量％以上１０質量％以下である。これによると、超硬合金は高い硬度及び強度を有する。該超硬合金を用いた切削工具は、優れた耐摩耗性及び耐折損性を有することができる。
【0073】
超硬合金のコバルト含有率の下限は、耐折損性向上の観点から、３質量％以上であり、４質量％以上が好ましい。超硬合金のコバルト含有率の上限は、硬度向上の観点から、１０質量％以下であり、９質量％以下が好ましく、８質量％以下がより好ましい。超硬合金のコバルト含有率は、４質量％以上１０質量％以下が好ましく、３質量％以上９質量％以下がより好ましく、３質量％以上８質量％以下が更に好ましい。
【0074】
超硬合金中のコバルト含有量は、ＩＣＰ発光分光分析法により測定される。
【0075】
≪バナジウム含有率≫
本実施形態の超硬合金のバナジウム含有率は０．０１質量％以上０．３０質量％以下である。これによると、粗大なＷＣ粒子の発生が抑制され、超硬合金の組織が緻密化される。よって、該超硬合金は優れた硬度及び強度を有し、該超硬合金を用いた切削工具は、優れた耐摩耗性及び耐折損性を有することができる。
本実施形態の超硬合金のバナジウム含有率は０．０１質量％以上０．３０質量％以下である。これによると、粗大なＷＣ粒子の発生が抑制され、超硬合金の組織が緻密化される。よって、該超硬合金は優れた硬度及び強度を有し、該超硬合金を用いた切削工具は、優れた耐摩耗性及び耐折損性を有することができる。
【0076】
超硬合金のバナジウム含有率の下限は、粗大なＷＣ粒子の発生抑制の観点から、０．０１質量％以上であり、０．０５質量％以上が好ましく、０．１０質量％以上がより好ましい。超硬合金のバナジウム含有率の上限は、界面強度低下の抑制の観点から、０．３０質量％以下であり、０．２０質量％以下が好ましい。超硬合金のバナジウム含有率は、０．０１質量％以上０．２０質量％以下が好ましく、０．１０質量％以上０．２０質量％以下が更に好ましい。
【0077】
超硬合金のバナジウムの含有率は、ＩＣＰ発光分光分析法により測定される。
【0078】
≪クロム含有率≫
本実施形態の超硬合金はクロム（Ｃｒ）を含むことができる。本実施形態の超硬合金のクロム含有率は、０．２質量％以上０．８質量％以下であることが好ましい。クロムは炭化タングステン粒子の粒成長抑制作用を有する。超硬合金のクロム含有率が前記の範囲の場合、得られた超硬合金中に、原料の微粒炭化タングステン粒子がそのまま残存することを効果的に抑制でき、かつ、粗大粒の発生を効果的に抑制でき、工具寿命が向上する。
本実施形態の超硬合金はクロム（Ｃｒ）を含むことができる。本実施形態の超硬合金のクロム含有率は、０．２質量％以上０．８質量％以下であることが好ましい。クロムは炭化タングステン粒子の粒成長抑制作用を有する。超硬合金のクロム含有率が前記の範囲の場合、得られた超硬合金中に、原料の微粒炭化タングステン粒子がそのまま残存することを効果的に抑制でき、かつ、粗大粒の発生を効果的に抑制でき、工具寿命が向上する。
【0079】
超硬合金のクロム含有率の下限は、０．２質量％以上が好ましく、０．３質量％以上がより好ましい。超硬合金のクロム含有率の上限は、０．８質量％以下が好ましく、０．５質量％以下がより好ましい。超硬合金のクロム含有率は、０．２質量％以上０．８質量％以下が好ましく、０．３質量％以上０．５質量％以下が更に好ましい。
【0080】
超硬合金のクロム含有率は、ＩＣＰ発光分光分析法により測定される。
【0081】
＜界面領域におけるバナジウム含有率＞
本実施形態の超硬合金において、炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、第２相との界面領域（以下、「ＷＣ／第２相界面領域」とも記す。）におけるバナジウム含有率の最大値は、１５原子％以下である。これによると、該界面領域において、バナジウムが濃化して存在するバナジウム濃化層の形成が抑制されている。このため、バナジウム濃化層に起因するＷＣ粒子と第２相との界面強度の低下が抑制される。よって、該超硬合金では、界面強度の低下に伴うＷＣ粒子の脱落が生じ難く、該超硬合金を用いた切削工具は、優れた耐摩耗性及び耐折損性を有することができる。なお、従来の超硬合金は、上記界面におけるバナジウム濃化層の量が多く、界面強度が低下する傾向があった。
本実施形態の超硬合金において、炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、第２相との界面領域（以下、「ＷＣ／第２相界面領域」とも記す。）におけるバナジウム含有率の最大値は、１５原子％以下である。これによると、該界面領域において、バナジウムが濃化して存在するバナジウム濃化層の形成が抑制されている。このため、バナジウム濃化層に起因するＷＣ粒子と第２相との界面強度の低下が抑制される。よって、該超硬合金では、界面強度の低下に伴うＷＣ粒子の脱落が生じ難く、該超硬合金を用いた切削工具は、優れた耐摩耗性及び耐折損性を有することができる。なお、従来の超硬合金は、上記界面におけるバナジウム濃化層の量が多く、界面強度が低下する傾向があった。
【0082】
超硬合金において、ＷＣ／第２相界面領域にバナジウム濃化層が存在する場合、ＷＣ粒子の（０００１）の結晶面と、該ＷＣ粒子の（０００１）の結晶面に隣接する他のＷＣ粒子との界面領域（以下、「ＷＣ／ＷＣ界面領域」とも記す。）にもバナジウム濃化層が存在する可能性がある。本実施形態の超硬合金において、ＷＣ／第２相界面領域におけるバナジウム含有率の最大値が１５原子％以下の場合、ＷＣ／ＷＣ界面領域におけるバナジウム含有率の最大値も１５原子％以下であることが確認されている。よって、ＷＣ／第２相界面領域におけるバナジウム含有率の最大値が１５原子％以下であれば、ＷＣ／ＷＣ界面領域におけるバナジウム含有率の最大値も１５原子％以下であり、ＷＣ／ＷＣ界面領域においてバナジウム濃化層の形成が抑制されている。このため、バナジウム濃化層に起因するＷＣ粒子同士の界面強度の低下も抑制される。
【0083】
ＷＣ／第２相界面領域におけるバナジウム含有率の最大値の上限は１５原子％以下が好ましく、１４原子％以下が好ましく、１３原子％以下がより好ましく、１２原子％以下が更に好ましく、１１原子％以下がより更に好ましい。ＷＣ／第２相界面領域におけるバナジウム含有率の最大値の下限は特に限定されないが、例えば１原子％以上、又は、２原子％以上とすることができる。ＷＣ／第２相界面領域におけるバナジウム含有率の最大値は、１原子％以上１５原子％以下が好ましく、１原子％以上１２原子％以下がより好ましく、２原子％以上１５原子％以下が更に好ましく、２原子％以上１２原子％以下がより更に好ましい。
【0084】
ＷＣ／第２相界面領域におけるバナジウム含有率の最大値は、下記（Ａ４）～（Ｄ４）の手順で測定される。
【0085】
（Ａ４）超硬合金からイオンスライサーなどを用いて、厚さ５０ｎｍ以下の薄片サンプルを切り出す。該薄片サンプルの表面を鏡面加工する。鏡面加工の方法としては、例えば、ダイヤモンドペーストで研磨する方法、集束イオンビーム装置（ＦＩＢ装置）を用いる方法、クロスセクションポリッシャー装置（ＣＰ装置）を用いる方法、及びこれらを組み合わせる方法等が挙げられる。
【0086】
（Ｂ４）上記薄片サンプルの鏡面加工面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察し、ＷＣ粒子の電子回折像を得る。観察倍率は２００万倍とする。
【0087】
（Ｃ４）電子回折像において、ＷＣ粒子の（０００１）の結晶面を同定する。（０００１）の結晶面が同定された該ＷＣ粒子の［１１－２０］又は［１０－１０］の方位から観察した場合の、該ＷＣ粒子の（０００１）の結晶面と、該ＷＣ粒子に隣接する第２相との界面領域に対して、ＴＥＭ付帯のＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）によりライン分析を行う。ライン分析では、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）及びバナジウム（Ｖ）のそれぞれについて、原子数の百分率（原子％）を測定する。該原子数の百分率は、Ｗ、Ｃｏ、Ｃｒ及びＶの原子数の合計を１００原子％とした場合の各元素の原子数の百分率を意味する。
【0088】
【0089】
図１に示されるように、ＷＣ粒子１の（０００１）の結晶面と、該ＷＣ粒子１の（０００１）の結晶面に隣接する第２相２との界面のうち、略直線であり、かつ、該略直線部分の長さが２５ｎｍ以上の部分を選択する。ライン分析は略直線部分に対し垂直方向（図１の矢印Ｂ方向）に行う。ライン分析の距離は該略直線部分を中心にＷＣ粒子側及び第２相側にそれぞれ２０ｎｍとする。ライン分析の幅は２５ｎｍ、ステップ間隔は０．４ｎｍである。なお、図１に示されるように、ライン分析の測定領域Ｒは、第３相粒子３が含まれないように設定される。
【0090】
ライン分析結果に基づき、Ｗ、Ｃｒ、Ｖ及びＣｏの原子数の合計を１００原子％とした場合のバナジウムの百分率（原子％）の最大値を算出する。該最大値を、ＷＣ粒子の（０００１）の結晶面と、第２相との界面領域のバナジウム含有率の最大値とする。
【0091】
（Ｄ４）上記（Ｃ４）の測定を、５つの異なるＷＣ粒子の（０００１）の結晶面と、第２相との界面領域において行う。５つの界面領域のバナジウム含有率の最大値の平均値を算出する。該平均値が、本開示の超硬合金における炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、第２相との界面領域におけるバナジウム含有率の最大値に該当する。従って、超硬合金において、上記５つの界面領域のバナジウム含有率の最大値の平均値が１５原子％以下の場合、該超硬合金は、炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、第２相との界面領域におけるバナジウム含有率の最大値が１５原子％以下である。
【0092】
出願人が測定した限りでは、同一の試料において測定する限りにおいては、上記測定を測定領域の選択個所を変更して複数回行っても、測定結果のばらつきは少なく、任意に測定視野を設定しても恣意的にはならないことが確認された。
【0093】
本開示の超硬合金の炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、第２相との界面領域において、タングステン、クロム、バナジウム及びコバルトの合計に対するバナジウムの百分率の最大値が１５原子％以下である限り、界面強度の低下が抑制され、本開示の効果が損なわれないことが確認されている。
【0094】
＜界面領域におけるクロム含有率＞
本実施形態の超硬合金において、炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、第２相との界面領域におけるクロム含有率の最大値は、２０原子％以下であることが好ましい。これによると、該界面領域において、クロムが濃化して存在するクロム濃化層の形成が抑制されている。このため、クロム濃化層に起因するＷＣ粒子と第２相との界面強度の低下が抑制される。よって、該超硬合金では、界面強度の低下に伴うＷＣ粒子の脱落が生じ難く、該超硬合金を用いた切削工具は、優れた耐摩耗性及び耐折損性を有することができる。
本実施形態の超硬合金において、炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、第２相との界面領域におけるクロム含有率の最大値は、２０原子％以下であることが好ましい。これによると、該界面領域において、クロムが濃化して存在するクロム濃化層の形成が抑制されている。このため、クロム濃化層に起因するＷＣ粒子と第２相との界面強度の低下が抑制される。よって、該超硬合金では、界面強度の低下に伴うＷＣ粒子の脱落が生じ難く、該超硬合金を用いた切削工具は、優れた耐摩耗性及び耐折損性を有することができる。
【0095】
超硬合金において、ＷＣ／第２相界面領域にクロムの濃化層が存在する場合、ＷＣ粒子の（０００１）の結晶面と、該ＷＣ粒子の（０００１）の結晶面に隣接する他のＷＣ粒子との界面領域（ＷＣ／ＷＣ界面領域）にもクロムの濃化層が存在する可能性がある。本実施形態の超硬合金において、ＷＣ／第２相界面領域におけるクロム含有率の最大値が２０原子％以下の場合、ＷＣ／ＷＣ界面領域におけるクロム含有率の最大値も２０原子％以下であることが確認されている。よって、ＷＣ／第２相界面領域におけるクロム含有率の最大値が２０原子％以下であれば、ＷＣ／ＷＣ界面領域におけるクロム含有率の最大値も２０原子％以下であり、ＷＣ／ＷＣ界面領域において、クロムが濃化して存在するクロム濃化層の形成が抑制されている。このため、クロム濃化層に起因するＷＣ粒子同士の界面強度の低下も抑制される。
【0096】
ＷＣ／第２相界面領域におけるクロム含有率の最大値の上限は２０原子％以下が好ましく、１８原子％以下が好ましく、１６原子％以下がより好ましく、１５原子％以下が更に好ましく、１４原子％以下がより更に好ましい。ＷＣ／第２相界面領域におけるクロム含有率の最大値の下限は特に限定されないが、例えば１原子％以上、又は、２原子％以上とすることができる。ＷＣ／第２相界面領域におけるクロム含有率の最大値は、１原子％以上２０原子％以下が好ましく、１原子％以上１５原子％以下がより好ましく、２原子％以上２０原子％以下が更に好ましく、２原子％以上１５原子％以下がより更に好ましい。
【0097】
ＷＣ／第２相界面領域におけるクロム含有率の最大値は、上記ＷＣ／第２相界面領域におけるバナジウム含有率の測定方法（Ａ４）～（Ｄ４）において、Ｗ、Ｃｒ、Ｖ及びＣｏの原子数の合計を１００原子％とした場合のバナジウムの百分率（原子％）に代えて、Ｗ、Ｃｒ、Ｖ及びＣｏの原子数の合計を１００原子％とした場合のクロムの百分率（原子％）を算出することにより得られる。
【0098】
出願人が測定した限りでは、同一の試料において測定する限りにおいては、上記測定を測定領域の選択個所を変更して複数回行っても、測定結果のばらつきは少なく、任意に測定視野を設定しても恣意的にはならないことが確認された。
【0099】
本開示の超硬合金の炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、第２相との界面領域において、タングステン、クロム、バナジウム及びコバルトの合計に対するクロムの百分率の最大値が２０原子％以下である限り、界面強度の低下が抑制され、本開示の効果が損なわれないことが確認されている。
【0100】
＜超硬合金の製造方法＞
超硬合金の炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、第２相との界面領域におけるバナジウム含有率を低減するためには、粒成長抑制剤として添加されるバナジウムの量を少なくすることが考えられる。しかし、バナジウムの添加量を少なくすると、粒成長抑制効果が不足して、ＷＣ粒子が異常粒成長する。これは、超硬合金の強度低下の要因となる。本発明者らは、鋭意検討の結果、粗大なＷＣ粒子の発生を抑えるため、バナジウムを十分な量で添加しつつ、上記界面領域でのバナジウム含有率を低減させることのできる超硬合金の製造方法を新たに見出した。本実施形態の超硬合金の製造方法の詳細について、以下に説明する。
超硬合金の炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、第２相との界面領域におけるバナジウム含有率を低減するためには、粒成長抑制剤として添加されるバナジウムの量を少なくすることが考えられる。しかし、バナジウムの添加量を少なくすると、粒成長抑制効果が不足して、ＷＣ粒子が異常粒成長する。これは、超硬合金の強度低下の要因となる。本発明者らは、鋭意検討の結果、粗大なＷＣ粒子の発生を抑えるため、バナジウムを十分な量で添加しつつ、上記界面領域でのバナジウム含有率を低減させることのできる超硬合金の製造方法を新たに見出した。本実施形態の超硬合金の製造方法の詳細について、以下に説明する。
【0101】
本実施形態の超硬合金は、代表的には、原料粉末の準備工程、混合工程、成形工程、焼結工程（予備焼結工程及び本焼結工程を含む）、繰り返し熱処理工程、冷却工程を前記の順で行うことにより製造することができる。以下、各工程について説明する。
【0102】
≪準備工程≫
準備工程は、超硬合金を構成する材料の全ての原料粉末を準備する工程である。原料粉末としては、第１相の原料である炭化タングステン粉末（以下「ＷＣ粉末」とも記す。）、第２相の原料であるコバルト粉末（以下「Ｃｏ粉末」とも記す。）、粒成長抑制剤である炭化バナジウム粉末（以下「ＶＣ粉末」とも記す。）が挙げられる。また、必要に応じて、粒成長抑制剤である炭化クロム粉末（以下「Ｃｒ３Ｃ２粉末」とも記す。）を準備することができる。炭化タングステン粉末、コバルト粉末、炭化バナジウム粉末及び炭化クロム粉末は、市販のものを用いることができる。
準備工程は、超硬合金を構成する材料の全ての原料粉末を準備する工程である。原料粉末としては、第１相の原料である炭化タングステン粉末（以下「ＷＣ粉末」とも記す。）、第２相の原料であるコバルト粉末（以下「Ｃｏ粉末」とも記す。）、粒成長抑制剤である炭化バナジウム粉末（以下「ＶＣ粉末」とも記す。）が挙げられる。また、必要に応じて、粒成長抑制剤である炭化クロム粉末（以下「Ｃｒ３Ｃ２粉末」とも記す。）を準備することができる。炭化タングステン粉末、コバルト粉末、炭化バナジウム粉末及び炭化クロム粉末は、市販のものを用いることができる。
【0103】
炭化タングステン粉末の平均粒径は、０．２μｍ以上１．０μｍ以下とすることができる。ＷＣ粉末は、その２０％累積体積粒子径ｄ２０と、その８０％累積体積粒子径ｄ８０との比ｄ２０／ｄ８０が０．２以上１以下であることが好ましい。このようなＷＣ粉末は粒径が均質であり、微粒ＷＣ粒子の含有量が少ない。このため、該ＷＣ粉末を用いて超硬合金を作製すると、焼結工程において、溶解再析出による粗大ＷＣ粒子の発生が抑制される。上記「２０％累積体積粒子径ｄ２０」とは、結晶粒の体積基準の累積粒度分布における、小径側からの累積２０％粒子径を意味する。上記「８０％累積体積粒子径ｄ８０」とは、結晶粒の体積基準の累積粒度分布における、小径側からの累積８０％粒子径を意味する。
【0104】
コバルト粉末の平均粒径は、０．５μｍ以上１．５μｍ以下とすることができる。炭化バナジウム粉末の平均粒径は、０．１μｍ以上０．５μｍ以下とすることができる。微細なＶＣ粉末を用いることで、後の予備焼結工程において、ＶＣ粉末を混合粉末中に十分に拡散させることができる。炭化クロム粉末の平均粒径は、１．０μｍ以上２．０μｍ以下とすることができる。
【0105】
本開示において、上記の原料粉末の平均粒径とは、ＦＳＳＳ（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｕｂ－Ｓｉｅｖｅ Ｓｉｚｅｒ）法により測定される平均粒径を意味する。該平均粒径は、Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社製の「Ｓｕｂ－Ｓｉｅｖｅ Ｓｉｚｅｒ モデル９５」（商標）を用いて測定される。上記ＷＣ粉末の粒径の分布は、マイクロトラック社製の粒度分布測定装置（商品名：ＭＴ３３００ＥＸ）を用いて測定される。
【0106】
≪混合工程≫
混合工程は、準備工程で準備した各原料粉末を混合する工程である。混合工程により、各原料粉末が混合された混合粉末が得られる。混合粉末の各原料粉末の含有率は、超硬合金の第１相、第２相及び第３相などの各成分の含有率を考慮して、適宜調整される。
混合工程は、準備工程で準備した各原料粉末を混合する工程である。混合工程により、各原料粉末が混合された混合粉末が得られる。混合粉末の各原料粉末の含有率は、超硬合金の第１相、第２相及び第３相などの各成分の含有率を考慮して、適宜調整される。
【0107】
混合粉末の炭化タングステン粉末の含有率は、例えば、８８．８５質量％以上９９．８３質量％以下とすることができる。
【0108】
混合粉末のコバルト粉末の含有率は、例えば、３質量％以上１０質量％以下とすることができる。
【0109】
混合粉末の炭化バナジウム粉末の含有率は、例えば、０．０１質量％以上０．３７質量％以下とすることができる。
【0110】
混合粉末の炭化クロム粉末の含有率は、例えば、０．２０質量％以上０．９２質量％以下とすることができる。
【0111】
混合には、ボールミルを用いる。混合時間は１５時間以上３６時間以下とすることができる。これによると、原料粉末の粉砕を抑制でき、原料粉末の粒径を維持しながら、十分にＶＣ粉末を混合粉末中に分散させることができる。
【0112】
混合工程の後、必要に応じて混合粉末を造粒してもよい。混合粉末を造粒することで、後述する成形工程の際にダイ又は金型へ混合粉末を充填し易い。造粒には、公知の造粒方法が適用でき、例えば、スプレードライヤー等の市販の造粒機を用いることができる。
【0113】
≪成形工程≫
成形工程は、混合工程で得られた混合粉末を所定の形状に成形して、成形体を得る工程である。成形工程における成形方法及び成形条件は、一般的な方法及び条件を採用すればよく、特に問わない。所定の形状としては、例えば、切削工具形状（例えば、小径ドリルの形状）とすることが挙げられる。
成形工程は、混合工程で得られた混合粉末を所定の形状に成形して、成形体を得る工程である。成形工程における成形方法及び成形条件は、一般的な方法及び条件を採用すればよく、特に問わない。所定の形状としては、例えば、切削工具形状（例えば、小径ドリルの形状）とすることが挙げられる。
【0114】
≪焼結工程≫
焼結工程は、予備焼結工程及び本焼結工程を含む。予備焼結工程では、成形体を焼結温度８００～１０００℃で２時間保持する。雰囲気は真空とする。焼結温度８００～１０００℃は、ＷＣの粒成長が生じない温度領域である。ＷＣの粒成長が生じない温度領域で２時間保持することにより、混合粉末中のＶＣをコバルト全体に拡散させることができる。これにより、本焼結工程において、ＶＣは、超硬合金全体で均一な粒成長抑制効果を発揮し、粗大ＷＣ粒子の発生が抑制される。
焼結工程は、予備焼結工程及び本焼結工程を含む。予備焼結工程では、成形体を焼結温度８００～１０００℃で２時間保持する。雰囲気は真空とする。焼結温度８００～１０００℃は、ＷＣの粒成長が生じない温度領域である。ＷＣの粒成長が生じない温度領域で２時間保持することにより、混合粉末中のＶＣをコバルト全体に拡散させることができる。これにより、本焼結工程において、ＶＣは、超硬合金全体で均一な粒成長抑制効果を発揮し、粗大ＷＣ粒子の発生が抑制される。
【0115】
続いて、本焼結工程が行われる。本焼結工程では、予備焼結工程後の成形体を、アルゴン（Ａｒ）雰囲気下、焼結温度１３５０～１４５０℃で１～２時間保持して超硬合金を得る。これによると、粗大ＷＣ粒子の発生が抑制される。また、得られた超硬合金中の微粒ＷＣ粒子の含有量を低減することができる。
【0116】
予備焼結工程及び本焼結工程を行うことにより、コバルト中にバナジウムを十分に固溶させることができる。
【0117】
≪繰り返し熱処理工程≫
続いて、焼結工程で得られた超硬合金を急冷する。本焼結工程での温度からＶＣが固相として析出する１１００℃まで、冷却速度－６０℃／分以上で急冷し、１１００℃で３０分間保持する。このような急冷により、冷却時に生じやすいコバルト中に固溶させたバナジウムの移動が抑制される。よって、超硬合金中に、ＷＣ粒子と第２相との界面領域（ＷＣ／第２相界面領域）、又は、ＷＣ粒子同士間の界面領域（ＷＣ／ＷＣ界面領域）中のバナジウム含有率の大きい領域（「バナジウム濃化層」に相当）、及び／又は、ＶＣの微細析出相（以下、「ＶＣ微細析出相」とも記す。）が均一に形成される。以下、超硬合金を１１００℃まで、冷却速度－６０℃／分以上で急冷し、１１００℃で３０分間保持する工程を、「急冷工程」とも記す。
続いて、焼結工程で得られた超硬合金を急冷する。本焼結工程での温度からＶＣが固相として析出する１１００℃まで、冷却速度－６０℃／分以上で急冷し、１１００℃で３０分間保持する。このような急冷により、冷却時に生じやすいコバルト中に固溶させたバナジウムの移動が抑制される。よって、超硬合金中に、ＷＣ粒子と第２相との界面領域（ＷＣ／第２相界面領域）、又は、ＷＣ粒子同士間の界面領域（ＷＣ／ＷＣ界面領域）中のバナジウム含有率の大きい領域（「バナジウム濃化層」に相当）、及び／又は、ＶＣの微細析出相（以下、「ＶＣ微細析出相」とも記す。）が均一に形成される。以下、超硬合金を１１００℃まで、冷却速度－６０℃／分以上で急冷し、１１００℃で３０分間保持する工程を、「急冷工程」とも記す。
【0118】
続いて、超硬合金を１２５０℃まで加熱し、１２５０℃で１０～２０分間保持する。１２５０℃での保持時間を２０分以下とすることにより、表面積の大きいバナジウム濃化層中のバナジウムをコバルト中に優先的に固溶させることができる。一方、ＶＣ微細析出相中のバナジウムのコバルト中への固溶は抑制され、ＶＣ微細析出相の少なくとも一部を合金中に残留させることができる。以下、超硬合金を１２５０℃まで加熱し、１２５０℃で１０～２０分間保持する工程を「熱処理工程」とも記す。
【0119】
続いて、超硬合金を１１００℃まで、冷却速度－６０℃／ｍｉｎ以上で急冷し、１１００℃で３０分間保持する（急冷工程に該当）。これにより、上記熱処理工程においてコバルト中に固溶させたバナジウムの移動が抑制される。よって、超硬合金中に、バナジウム濃化層、及び／又は、ＶＣ微細析出相が均一に形成される。
【0120】
上記の急冷工程及び熱処理工程を交互にそれぞれ２回以上繰り返す。これにより、最終的にＷＣ／第２相界面領域、及び、ＷＣ／ＷＣ界面領域に存在するバナジウム濃化層におけるバナジウム濃度の最大値が小さくなる。すなわち、超硬合金の炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、第２相との界面領域におけるバナジウム含有率、及び、ＷＣ粒子の（０００１）の結晶面と該ＷＣ粒子の（０００１）の結晶面に隣接するＷＣ粒子との界面領域におけるバナジウム含有率が低減される。更に、該超硬合金は、ＶＣ粒子を含む場合であっても、該ＶＣ粒子は微細であり、超硬合金中に均一に分散されている。
【0121】
≪冷却工程≫
続いて、繰り返し熱処理工程後の超硬合金を冷却する。冷却条件は一般的な条件を採用すればよく、特に問わない。
続いて、繰り返し熱処理工程後の超硬合金を冷却する。冷却条件は一般的な条件を採用すればよく、特に問わない。
【0122】
上記の超硬合金の製造方法によれば、ＷＣ粒子の異常粒成長が抑制されるため、粗大なＷＣ粒子を含まず、かつ、界面領域でのバナジウム含有率が低減された超硬合金が得られる。該超硬合金は、優れた耐摩耗性と耐折損性を有する。
【0123】
［実施形態２：切削工具］
本実施形態の切削工具は、実施形態１の超硬合金からなる刃先を含む。本開示において、刃先とは、切削に関与する部分を意味し、超硬合金において、その刃先稜線と、該刃先稜線から超硬合金側へ、該刃先稜線の接線の垂線に沿う距離が２ｍｍである仮想の面と、に囲まれる領域を意味する。
本実施形態の切削工具は、実施形態１の超硬合金からなる刃先を含む。本開示において、刃先とは、切削に関与する部分を意味し、超硬合金において、その刃先稜線と、該刃先稜線から超硬合金側へ、該刃先稜線の接線の垂線に沿う距離が２ｍｍである仮想の面と、に囲まれる領域を意味する。
【0124】
切削工具としては、例えば、切削バイト、ドリル、エンドミル、フライス加工用刃先交換型切削チップ、旋削加工用刃先交換型切削チップ、メタルソー、歯切り工具、リーマ又はタップ等を例示できる。特に、図２に示されるように、本実施形態の切削工具１０は、プリント回路基板加工用の小径ドリルの場合に、優れた効果を発揮することができる。図２に示される切削工具１０の刃先１１は、実施形態１の超硬合金からなる。
【0125】
本実施形態の超硬合金は、これらの工具の全体を構成していてもよいし、一部を構成するものであってもよい。ここで「一部を構成する」とは、任意の基材の所定位置に本実施形態の超硬合金をロウ付けして刃先部とする態様等を示している。
【0126】
≪硬質膜≫
本実施形態に係る切削工具は、超硬合金からなる基材の表面の少なくとも一部を被覆する硬質膜を更に備えてもよい。硬質膜としては、例えば、ダイヤモンドライクカーボンやダイヤモンドを用いることができる。
本実施形態に係る切削工具は、超硬合金からなる基材の表面の少なくとも一部を被覆する硬質膜を更に備えてもよい。硬質膜としては、例えば、ダイヤモンドライクカーボンやダイヤモンドを用いることができる。
【0127】
［付記１］
本開示の超硬合金の第１相及び第２相の合計含有率は、９７体積％以上１００体積％以下が好ましい。
本開示の超硬合金の第１相の含有率は、８２体積％以上９５体積％以下が好ましい。
本開示の超硬合金の第２相の含有率は、５体積％以上１８体積％以下が好ましい。
本開示の超硬合金の第３相の含有率は、０体積％超０．８体積％以下が好ましい。
本開示の超硬合金の第１相及び第２相の合計含有率は、９７体積％以上１００体積％以下が好ましい。
本開示の超硬合金の第１相の含有率は、８２体積％以上９５体積％以下が好ましい。
本開示の超硬合金の第２相の含有率は、５体積％以上１８体積％以下が好ましい。
本開示の超硬合金の第３相の含有率は、０体積％超０．８体積％以下が好ましい。
【0128】
［付記２］
本開示の超硬合金において、炭化タングステン粒子の円相当径の平均値は、０．２μｍ以上０．８μｍ以下が好ましい。
本開示の超硬合金において、炭化タングステン粒子の円相当径の平均値は、０．２μｍ以上０．６μｍ以下が好ましい。
本開示の超硬合金において、炭化タングステン粒子の円相当径の平均値は、０．２μｍ以上０．８μｍ以下が好ましい。
本開示の超硬合金において、炭化タングステン粒子の円相当径の平均値は、０．２μｍ以上０．６μｍ以下が好ましい。
【0129】
［付記３］
本開示の超硬合金の第２相において、タングステン、クロム、バナジウム及びコバルトの合計に対するコバルトの百分率が７０質量％以上であることが好ましい。
本開示の超硬合金の第２相において、タングステン、クロム、バナジウム及びコバルトの合計に対するコバルトの百分率が７０質量％以上であることが好ましい。
【0130】
［付記４］
本開示の超硬合金のコバルト含有率は、４質量％以上１０質量％以下が好ましい。
本開示の超硬合金の小アルト含有率は、３質量％以上９質量％以下が好ましい。
本開示の超硬合金のコバルト含有率は、４質量％以上１０質量％以下が好ましい。
本開示の超硬合金の小アルト含有率は、３質量％以上９質量％以下が好ましい。
【0131】
［付記５］
本開示の超硬合金のクロム含有率は、０．２質量％以上０．８質量％以下が好ましい。
本開示の超硬合金のクロム含有率は、０．３質量％以上０．５質量％以下が好ましい。
本開示の超硬合金のクロム含有率は、０．２質量％以上０．８質量％以下が好ましい。
本開示の超硬合金のクロム含有率は、０．３質量％以上０．５質量％以下が好ましい。
【0132】
［付記６］
本開示の超硬合金において、炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、第２相との界面領域におけるバナジウム含有率の最大値は、１原子％以上１５原子％以下が好ましい。
本開示の超硬合金において、炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、第２相との界面領域におけるバナジウム含有率の最大値は、１原子％以上１２原子％以下が好ましい。
本開示の超硬合金において、炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、第２相との界面領域におけるバナジウム含有率の最大値は、１原子％以上１５原子％以下が好ましい。
本開示の超硬合金において、炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、第２相との界面領域におけるバナジウム含有率の最大値は、１原子％以上１２原子％以下が好ましい。
【0133】
［付記７］
炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、第２相との界面領域におけるクロム含有率の最大値は、１原子％以上２０原子％以下が好ましい。
炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、第２相との界面領域におけるクロム含有率の最大値は、１原子％以上１５原子％以下が好ましい。
炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、第２相との界面領域におけるクロム含有率の最大値は、１原子％以上２０原子％以下が好ましい。
炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、第２相との界面領域におけるクロム含有率の最大値は、１原子％以上１５原子％以下が好ましい。
【実施例】
【0134】
本実施形態を実施例によりさらに具体的に説明する。ただし、これらの実施例により本実施形態が限定されるものではない。
【0135】
本実施例では、原料粉末の配合比、並びに、製造条件を変更して試料１～試料１２及び試料１－１～試料１－１０の超硬合金を作製した。該超硬合金からなる刃先を備える小径ドリルを作製し、その評価を行った。
【0136】
＜試料の作製＞
≪準備工程≫
原料粉末として、表１の「混合粉末」欄に示す組成の粉末を準備した。ＷＣ粉末の平均粒径は０．４μｍであり、ｄ２０／ｄ８０は０．３以上である。Ｃｏ粉末の平均粒径は１μｍであり、ＶＣ粉末の平均粒径は０．３μｍであり、Ｃｒ３Ｃ２粉末の平均粒径は１μｍである。ＷＣ粉末、Ｃｏ粉末、Ｃｒ３Ｃ２粉末及びＶＣ粉末は市販品である。
≪準備工程≫
原料粉末として、表１の「混合粉末」欄に示す組成の粉末を準備した。ＷＣ粉末の平均粒径は０．４μｍであり、ｄ２０／ｄ８０は０．３以上である。Ｃｏ粉末の平均粒径は１μｍであり、ＶＣ粉末の平均粒径は０．３μｍであり、Ｃｒ３Ｃ２粉末の平均粒径は１μｍである。ＷＣ粉末、Ｃｏ粉末、Ｃｒ３Ｃ２粉末及びＶＣ粉末は市販品である。
【0137】
≪混合工程≫
各原料粉末を表１の「混合粉末」の「質量％」に示される配合量で混合し、混合粉末を作製した。表１の「混合粉末」欄の「質量％」とは、原料粉末の合計質量に対する、各原料粉末の割合を示す。混合はボールミルで１５時間行った。得られた混合粉末をスプレードライヤーを用いて乾燥させて造粒粉末とした。
各原料粉末を表１の「混合粉末」の「質量％」に示される配合量で混合し、混合粉末を作製した。表１の「混合粉末」欄の「質量％」とは、原料粉末の合計質量に対する、各原料粉末の割合を示す。混合はボールミルで１５時間行った。得られた混合粉末をスプレードライヤーを用いて乾燥させて造粒粉末とした。
【0138】
≪成形工程≫
得られた造粒粉末をプレス成形して、φ３．４ｍｍの丸棒形状の成形体を作製した。
得られた造粒粉末をプレス成形して、φ３．４ｍｍの丸棒形状の成形体を作製した。
【0139】
≪焼結工程≫
続いて、成形体に対して予備焼結工程を行った。成形体を焼結炉に入れ、真空中で、表１の「予備焼結」の「温度」欄に記載の温度で２時間保持した。表１の「予備焼結」欄の「無」との記載は、予備焼結工程を行わなかったことを示す。
続いて、成形体に対して予備焼結工程を行った。成形体を焼結炉に入れ、真空中で、表１の「予備焼結」の「温度」欄に記載の温度で２時間保持した。表１の「予備焼結」欄の「無」との記載は、予備焼結工程を行わなかったことを示す。
【0140】
続いて、本焼結工程を行った。予備焼結工程後の成形体を、Ａｒ雰囲気下、表１の「本焼結」の「温度」欄に記載の温度で１時間保持して超硬合金を得た。
【0141】
≪繰り返し熱処理工程≫
続いて、焼結工程で得られた超硬合金に対して、急冷工程及び熱処理工程を交互にそれぞれ２回行った。すなわち、急冷工程、熱処理工程、急冷工程、熱処理工程を前記の順で行った。
続いて、焼結工程で得られた超硬合金に対して、急冷工程及び熱処理工程を交互にそれぞれ２回行った。すなわち、急冷工程、熱処理工程、急冷工程、熱処理工程を前記の順で行った。
【0142】
急冷工程では、超硬合金を１１００℃まで、冷却速度－６０℃／ｍｉｎ以上で急冷し、１１００℃で３０分間保持した。熱処理工程では、超硬合金を１２５０℃まで加熱し、１２５０℃で２０分間保持した。
【0143】
表１の「繰り返し熱処理」欄の「無」との記載は、繰り返し熱処理工程を行わなかったことを示す。
【0144】
≪冷却工程≫
続いて、繰り返し熱処理工程後の超硬合金を、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気中、徐冷して、各試料の超硬合金を得た。
続いて、繰り返し熱処理工程後の超硬合金を、アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気中、徐冷して、各試料の超硬合金を得た。
【0145】
【表1】
【0146】
＜超硬合金の評価＞
各試料の超硬合金について、超硬合金の第１相、第２相及び第３相の含有率（表２において「第１相（体積％）」、「第２相（体積％）」、「第３相（体積％）」欄に示される。）、超硬合金のコバルト含有率（表２において「Ｃｏ（質量％）」欄に示される。）、超硬合金のバナジウム含有率（表２において「Ｖ（質量％）」欄に示される。）、第２相におけるタングステン、クロム、バナジウム及びコバルトの合計に対するコバルトの百分率（表２において「Ｃｏ／第２相（質量％）」欄に示される。）、ＷＣ粒子の円相当径の平均値（表２において「ＷＣ粒子平均粒径（μｍ）」欄に示される。）、第３相粒子の円相当径の最大値（表２において「第３相最大粒径（μｍ）」欄に示される。）、炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、第２相との界面領域におけるバナジウム含有率の最大値（表２において「ＷＣ／第２相界面領域」の「Ｖ最大（原子％）」欄に示される。）、該界面領域におけるクロム含有率の最大値（表２において「界面領域」の「Ｃｒ最大（原子％）」欄に示される。）を測定した。各項目の測定方法は、実施形態１に示される通りである。結果を表２に示す。
各試料の超硬合金について、超硬合金の第１相、第２相及び第３相の含有率（表２において「第１相（体積％）」、「第２相（体積％）」、「第３相（体積％）」欄に示される。）、超硬合金のコバルト含有率（表２において「Ｃｏ（質量％）」欄に示される。）、超硬合金のバナジウム含有率（表２において「Ｖ（質量％）」欄に示される。）、第２相におけるタングステン、クロム、バナジウム及びコバルトの合計に対するコバルトの百分率（表２において「Ｃｏ／第２相（質量％）」欄に示される。）、ＷＣ粒子の円相当径の平均値（表２において「ＷＣ粒子平均粒径（μｍ）」欄に示される。）、第３相粒子の円相当径の最大値（表２において「第３相最大粒径（μｍ）」欄に示される。）、炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、第２相との界面領域におけるバナジウム含有率の最大値（表２において「ＷＣ／第２相界面領域」の「Ｖ最大（原子％）」欄に示される。）、該界面領域におけるクロム含有率の最大値（表２において「界面領域」の「Ｃｒ最大（原子％）」欄に示される。）を測定した。各項目の測定方法は、実施形態１に示される通りである。結果を表２に示す。
【0147】
＜切削試験＞
各試料の丸棒を加工し、刃径φ０．２ｍｍの小径ドリル（プリント回路基板加工用回転工具）を作製した。現在、刃部のみをステンレスシャンクに圧入してドリルを成形することが主流であるが、評価のためにφ３．４ｍｍの丸棒の先端を刃付け加工することでドリルの作製を行った。該ドリルを用いて市販の車載用プリント回線基板の穴開け加工を行った。
各試料の丸棒を加工し、刃径φ０．２ｍｍの小径ドリル（プリント回路基板加工用回転工具）を作製した。現在、刃部のみをステンレスシャンクに圧入してドリルを成形することが主流であるが、評価のためにφ３．４ｍｍの丸棒の先端を刃付け加工することでドリルの作製を行った。該ドリルを用いて市販の車載用プリント回線基板の穴開け加工を行った。
【0148】
耐摩耗性の評価試験では、穴開け加工の条件は、回転数１６０ｋｒｐｍ、送り速度２．７ｍ／ｍｉｎとした。１００００個の穴あけを行った後のドリルについて、摩耗痕の幅（μｍ）を測定した。本実施例における摩耗痕の幅について図３を用いて説明する。図３は、本実施例で作製された小径ドリルの先端側から見た図である。上記摩耗痕の幅とは、図３に示されるように、ドリル中心Ｃからの距離が０．０８ｍｍの箇所における摩耗痕Ｗの幅Ｌ１を意味する。結果を表２の「切削試験の耐摩耗性（μｍ）」欄に示す。本実施例では、摩耗痕の幅が２２μｍ以下の場合、耐摩耗性が良好であり、摩耗痕の幅が２０μｍ以下の場合、耐摩耗性がより良好であると判断される。
【0149】
耐折損性の評価試験では、穴開け加工の条件は、回転数１００ｋｒｐｍ、送り速度３．６ｍ／ｍｉｎとした。最大５０００個の穴あけを行い、折損するまでの穴開けの回数を測定した。結果を表２の「切削試験の耐折損性（回）」欄に示す。結果が５０００回とは、５０００回の穴開け時点で、折損が生じなかったことを意味する。本実施例では、折損するまでの穴開け回数が３０００回以上の場合、耐折損性が良好であり、穴開け回数が５０００回の場合、耐折損性がより良好であると判断される。
【0150】
【表2】
【0151】
＜考察＞
試料１～試料１２の超硬合金及び切削工具は実施例に該当する。これらの試料は、優れた耐摩耗性及び耐折損性を有することが確認された。
試料１～試料１２の超硬合金及び切削工具は実施例に該当する。これらの試料は、優れた耐摩耗性及び耐折損性を有することが確認された。
【0152】
試料１－１～試料１－１０の超硬合金及び切削工具は比較例に該当する。これらの試料は、耐摩耗性及び／又は耐折損性が不十分であることが確認された。
【0153】
以上のように本開示の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせたり、様々に変形することも当初から予定している。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0154】
１ 炭化タングステン粒子、２ 第２相、３ 第３相粒子、Ｒ 測定領域、１０ 切削工具、１１ 刃先、Ｃ ドリル中心、Ｗ 摩耗痕。
【要約】
本開示の超硬合金は、炭化タングステン粒子からなる第１相と、コバルトを主成分として含む第２相と、を備える超硬合金であって、前記超硬合金の前記第１相及び前記第２相の合計含有率は、９７体積％以上であり、前記炭化タングステン粒子の円相当径の平均値は、０．８μｍ以下であり、前記超硬合金のコバルト含有率は、３質量％以上１０質量％以下であり、前記超硬合金のバナジウム含有率は、０．０１質量％以上０．３０質量％以下であり、前記炭化タングステン粒子の（０００１）の結晶面と、前記第２相との界面領域におけるバナジウム含有率の最大値は、１５原子％以下である。
【図1】
【図2】
【図3】