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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】2024-03-11
(45)【発行日】2024-03-19
(54)【発明の名称】超硬合金およびそれを含む工具
(51)【国際特許分類】
C22C 29/08 20060101AFI20240312BHJP
B23B 27/14 20060101ALI20240312BHJP
C22C 1/051 20230101ALN20240312BHJP
【ＦＩ】
C22C29/08
B23B27/14 B
C22C1/051 G
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2023519341
(86)(22)【出願日】2022-11-18
(86)【国際出願番号】 JP2022042888
【審査請求日】2023-11-24
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000002130
【氏名又は名称】住友電気工業株式会社
(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】城戸 保樹
(72)【発明者】
【氏名】木村 好博
(72)【発明者】
【氏名】パサート アノンサック
【審査官】池田 安希子
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０２０／０９０２８０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００２－１３７１６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２１／２１０３５７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０２０／０７０９７８（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２２Ｃ ２９／０８
Ｂ２３Ｂ ２７／１４
Ｃ２２Ｃ １／０５１
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１硬質相と、第２硬質相と、結合相とからなる超硬合金であって、前記第１硬質相は、炭化タングステン粒子からなり、
前記第２硬質相は、ＴｉＮｂＣ、ＴｉＮｂＮおよびＴｉＮｂＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１化合物からなり、
前記第２硬質相の平均粒径は、０．２５μｍ以下であり、
前記第２硬質相の分散度は、０．７０超１７．０以下であり、
前記第２硬質相の含有率は、０．１体積％以上１５体積％以下であり、
前記結合相は鉄、コバルトおよびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１元素を含み、
前記結合相の含有率は、０．１体積％以上１９．０体積％以下である、超硬合金。
【請求項2】
前記超硬合金の断面を走査型電子顕微鏡で撮像して得られる反射電子像の二値化処理後の画像中に設定される１２．０μｍ×８．２μｍの矩形の測定視野において、前記第２硬質相の数は、３０個以上である、請求項１に記載の超硬合金。
【請求項3】
前記第２硬質相の平均粒径は、０．０１μｍ以上０．２μｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の超硬合金。
【請求項4】
前記第２硬質相の分散度は、０．７０超１５．０以下である、請求項１または請求項２に記載の超硬合金。
【請求項5】
前記分散度は、前記第２硬質相の重心を母点としてボロノイ分割を行って得られるボロノイ図における各ボロノイ領域の面積の標準偏差であり、前記ボロノイ図は、前記超硬合金の断面を走査型電子顕微鏡で撮像して得られる反射電子像において前記第２硬質相を抽出し、前記反射電子像の二値化処理後の画像中に１２．０μｍ×８．２μｍの矩形の測定視野を設定し、前記測定視野において、抽出された前記第２硬質相の重心を母点としてボロノイ分割を行って、全ての前記母点のボロノイ領域を算出することにより得られる、請求項１または請求項２に記載の超硬合金。
【請求項6】
第１硬質相と、第３硬質相と、結合相とからなる超硬合金であって、前記第１硬質相は、炭化タングステン粒子からなり、
前記第３硬質相は、ＴｉＴａＣ、ＴｉＴａＮおよびＴｉＴａＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第２化合物からなり、
前記第３硬質相の平均粒径は、０．２５μｍ以下であり、
前記第３硬質相の分散度は、０．７０超１７．０以下であり、
前記第３硬質相の含有率は、０．１体積％以上１５体積％以下であり、
前記結合相は鉄、コバルトおよびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１元素を含み、
前記結合相の含有率は、０．１体積％以上１９．０体積％以下である、超硬合金。
【請求項7】
請求項１または請求項６に記載の超硬合金を含む工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、超硬合金およびそれを含む工具に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、炭化タングステン（ＷＣ）を主成分とする相と、タングステン以外の金属元素を含む炭化物、窒化物および炭窒化物等からなる相と、鉄族元素を主成分とする結合相とを備える超硬合金が、切削工具の素材に利用されている（特許文献１～特許文献５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】国際公開第２０１７／１９１７４４号
【文献】特開２０１２－２５１２４２号公報
【文献】国際公開第２０１８／１９４０１８号
【文献】特開２０１６－９８３９３号公報
【文献】特開２０２１－１１００１０号公報
【発明の概要】
【0004】
本開示の超硬合金は、
第１硬質相と、第２硬質相と、結合相とからなる超硬合金であって、
前記第１硬質相は、炭化タングステン粒子からなり、
前記第２硬質相は、ＴｉＮｂＣ、ＴｉＮｂＮおよびＴｉＮｂＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１化合物からなり、
前記第２硬質相の平均粒径は、０．２５μｍ以下であり、
前記第２硬質相の分散度は、０．７０超１７．０以下であり、
前記第２硬質相の含有率は、０．１体積％以上１５体積％以下であり、
前記結合相は鉄、コバルトおよびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１元素を含み、
前記結合相の含有率は、０．１体積％以上１９．０体積％以下である、超硬合金である。
第１硬質相と、第２硬質相と、結合相とからなる超硬合金であって、
前記第１硬質相は、炭化タングステン粒子からなり、
前記第２硬質相は、ＴｉＮｂＣ、ＴｉＮｂＮおよびＴｉＮｂＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１化合物からなり、
前記第２硬質相の平均粒径は、０．２５μｍ以下であり、
前記第２硬質相の分散度は、０．７０超１７．０以下であり、
前記第２硬質相の含有率は、０．１体積％以上１５体積％以下であり、
前記結合相は鉄、コバルトおよびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１元素を含み、
前記結合相の含有率は、０．１体積％以上１９．０体積％以下である、超硬合金である。
【図面の簡単な説明】
【0005】
【発明を実施するための形態】
【0006】
［本開示が解決しようとする課題］
近年、コスト低減の要求がますます厳しくなり、例えば、耐熱合金の加工においても、長い寿命を有する工具が求められている。そこで本開示は、工具材料として用いた場合に、工具の長寿命化を可能とする超硬合金およびそれを含む工具を提供することを目的とする。
近年、コスト低減の要求がますます厳しくなり、例えば、耐熱合金の加工においても、長い寿命を有する工具が求められている。そこで本開示は、工具材料として用いた場合に、工具の長寿命化を可能とする超硬合金およびそれを含む工具を提供することを目的とする。
【0007】
［本開示の効果］
本開示の超硬合金を含む工具は、長い工具寿命を有することができる。
本開示の超硬合金を含む工具は、長い工具寿命を有することができる。
【0008】
［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、
第１硬質相と、第２硬質相と、結合相とからなる超硬合金であって、
前記第１硬質相は、炭化タングステン粒子からなり、
前記第２硬質相は、ＴｉＮｂＣ、ＴｉＮｂＮおよびＴｉＮｂＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１化合物からなり、
前記第２硬質相の平均粒径は、０．２５μｍ以下であり、
前記第２硬質相の分散度は、０．７０超１７．０以下であり、
前記第２硬質相の含有率は、０．１体積％以上１５体積％以下であり、
前記結合相は鉄、コバルトおよびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１元素を含み、
前記結合相の含有率は、０．１体積％以上１９．０体積％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、
第１硬質相と、第２硬質相と、結合相とからなる超硬合金であって、
前記第１硬質相は、炭化タングステン粒子からなり、
前記第２硬質相は、ＴｉＮｂＣ、ＴｉＮｂＮおよびＴｉＮｂＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１化合物からなり、
前記第２硬質相の平均粒径は、０．２５μｍ以下であり、
前記第２硬質相の分散度は、０．７０超１７．０以下であり、
前記第２硬質相の含有率は、０．１体積％以上１５体積％以下であり、
前記結合相は鉄、コバルトおよびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１元素を含み、
前記結合相の含有率は、０．１体積％以上１９．０体積％以下である、超硬合金である。
【0009】
本開示の超硬合金を含む工具は、長い工具寿命を有することができる。
【0010】
（２）上記（１）において、前記超硬合金の断面を走査型電子顕微鏡で撮像して得られる反射電子像の二値化処理後の画像中に設定される１２．０μｍ×８．２μｍの矩形の測定視野において、前記第２硬質相の数は、３０個以上でもよい。これによると、超硬合金の耐溶着性が向上する。
【0011】
（３）上記（１）または（２）において、前記第２硬質相の平均粒径は、０．０１μｍ以上０．２μｍ以下でもよい。これによると、超硬合金の耐溶着性が向上する。
【0012】
（４）上記（１）から（３）のいずれかにおいて、前記第２硬質相の分散度は、０．７０超１５．０以下でもよい。これによると、超硬合金の耐溶着性、耐熱性および耐摩耗性が向上する。
【0013】
（５）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、前記分散度は、前記第２硬質相の重心を母点としてボロノイ分割を行って得られるボロノイ図における各ボロノイ領域の面積の標準偏差であり、
前記ボロノイ図は、前記超硬合金の断面を走査型電子顕微鏡で撮像して得られる反射電子像において前記第２硬質相を抽出し、前記反射電子像の二値化処理後の画像中に１２．０μｍ×８．２μｍの矩形の測定視野を設定し、前記測定視野において、抽出された前記第２硬質相の重心を母点としてボロノイ分割を行って、全ての前記母点のボロノイ領域を算出することにより得られる。
前記ボロノイ図は、前記超硬合金の断面を走査型電子顕微鏡で撮像して得られる反射電子像において前記第２硬質相を抽出し、前記反射電子像の二値化処理後の画像中に１２．０μｍ×８．２μｍの矩形の測定視野を設定し、前記測定視野において、抽出された前記第２硬質相の重心を母点としてボロノイ分割を行って、全ての前記母点のボロノイ領域を算出することにより得られる。
【0014】
（６）本開示の超硬合金は、
第１硬質相と、第３硬質相と、結合相とからなる超硬合金であって、
前記第１硬質相は、炭化タングステン粒子からなり、
前記第３硬質相は、ＴｉＴａＣ、ＴｉＴａＮおよびＴｉＴａＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第２化合物からなり、
前記第３硬質相の平均粒径は、０．２５μｍ以下であり、
前記第３硬質相の分散度は、０．７０超１７．０以下であり、
前記第３硬質相の含有率は、０．１体積％以上１５体積％以下であり、
前記結合相は鉄、コバルトおよびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１元素を含み、
前記結合相の含有率は、０．１体積％以上１９．０体積％以下である、超硬合金である。
第１硬質相と、第３硬質相と、結合相とからなる超硬合金であって、
前記第１硬質相は、炭化タングステン粒子からなり、
前記第３硬質相は、ＴｉＴａＣ、ＴｉＴａＮおよびＴｉＴａＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第２化合物からなり、
前記第３硬質相の平均粒径は、０．２５μｍ以下であり、
前記第３硬質相の分散度は、０．７０超１７．０以下であり、
前記第３硬質相の含有率は、０．１体積％以上１５体積％以下であり、
前記結合相は鉄、コバルトおよびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１元素を含み、
前記結合相の含有率は、０．１体積％以上１９．０体積％以下である、超硬合金である。
【0015】
本開示の超硬合金を含む工具は、長い工具寿命を有することができる。
【0016】
（７）本開示の工具は、上記（１）から（６）のいずれかの超硬合金を含む工具である。本開示の工具は、長い工具寿命を有することができる。
【0017】
［本開示の実施形態の詳細］
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。
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。
【0018】
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。たとえば「ＴｉＮｂＣ」と記載されている場合、ＴｉＮｂＣを構成する原子数の比は、従来公知のあらゆる原子比が含まれる。
【0019】
本開示において、圧力を示す場合は、特に限定しないときは大気圧基準の圧力を意味する。
【0020】
本発明者等は、耐熱合金の加工においても、長い寿命を有する工具を開発するにあたり、従来の超硬合金を用いた工具を作製して、耐熱合金の加工を行った。耐熱合金の加工条件は加工中に工具に熱がこもりやすいため、加工速度は低くならざる得ない。その結果、従来の超硬合金を用いた工具では、熱的摩耗が生じやすく、工具寿命が短くなることを知見した。更に、加工に伴う被削材の工具への溶着によっても、工具寿命が短くなることを知見した。溶着により、耐欠損性の低下や寸法精度の低下も生じると推察される。そこで、本発明者等は、特に工具の耐摩耗性および耐溶着性に着目して超硬合金を開発し、本開示の超硬合金およびそれを含む工具を得た。
【0021】
本開示の超硬合金およびそれを含む工具の具体例を、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。
【0022】
［実施形態１：超硬合金（１）］
本開示の一実施形態（以下、「実施形態１」とも記す。）の超硬合金は、第１硬質相と、第２硬質相と、結合相とからなる超硬合金であって、
該第１硬質相は、炭化タングステン粒子からなり、
該第２硬質相は、ＴｉＮｂＣ、ＴｉＮｂＮおよびＴｉＮｂＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１化合物からなり、
該第２硬質相の平均粒径は、０．２５μｍ以下であり、
該第２硬質相の分散度は、０．７０超１７．０以下であり、
該第２硬質相の含有率は、０．１体積％以上１５体積％以下であり、
該結合相は鉄、コバルトおよびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１元素を含み、
該結合相の含有率は、０．１体積％以上１９．０体積％以下である、超硬合金である。
本開示の一実施形態（以下、「実施形態１」とも記す。）の超硬合金は、第１硬質相と、第２硬質相と、結合相とからなる超硬合金であって、
該第１硬質相は、炭化タングステン粒子からなり、
該第２硬質相は、ＴｉＮｂＣ、ＴｉＮｂＮおよびＴｉＮｂＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１化合物からなり、
該第２硬質相の平均粒径は、０．２５μｍ以下であり、
該第２硬質相の分散度は、０．７０超１７．０以下であり、
該第２硬質相の含有率は、０．１体積％以上１５体積％以下であり、
該結合相は鉄、コバルトおよびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１元素を含み、
該結合相の含有率は、０．１体積％以上１９．０体積％以下である、超硬合金である。
【0023】
本開示の超硬合金を含む工具は、長い工具寿命を有することができる。これは、超硬合金が優れた耐溶着性、耐熱性および耐摩耗性を有するためと推察される。
【0024】
＜超硬合金の組成＞
実施形態１の超硬合金は第１硬質相と、第２硬質相と、結合相とからなる。該超硬合金は、本開示の効果を損なわない限りにおいて、不純物を含むこともできる。すなわち、超硬合金は、第１硬質相と、第２硬質相と、結合相と、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（Ｆｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、カルシウム（Ｃａ）、珪素（Ｓｉ）、硫黄（Ｓ）が挙げられる。超硬合金の不純物の含有率（不純物が２種類以上の場合は、これらの含有率の合計）は、０質量％以上０．１質量％未満が好ましい。超硬合金の不純物の含有率は、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。
実施形態１の超硬合金は第１硬質相と、第２硬質相と、結合相とからなる。該超硬合金は、本開示の効果を損なわない限りにおいて、不純物を含むこともできる。すなわち、超硬合金は、第１硬質相と、第２硬質相と、結合相と、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（Ｆｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、カルシウム（Ｃａ）、珪素（Ｓｉ）、硫黄（Ｓ）が挙げられる。超硬合金の不純物の含有率（不純物が２種類以上の場合は、これらの含有率の合計）は、０質量％以上０．１質量％未満が好ましい。超硬合金の不純物の含有率は、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。
【0025】
実施形態１において、超硬合金の第１硬質相の含有率の下限は、６６体積％以上とすることができ、７０体積％以上でもよく、７５体積％以上でもよく、８０体積％以上でもよい。超硬合金の第１硬質相の含有率の上限は、９９．８体積％以下とすることができ、９９体積％以下でもよく、９８体積％以下でもよく、９７体積％以下でもよい。超硬合金の第１硬質相の含有率は、６６体積％以上９９．８体積％以下とすることができ、７０体積％以上９９体積％以下でもよく、７５体積％以上９８体積％以下でもよく、８０体積％以上９７体積％以下でもよい。
【0026】
実施形態１において、超硬合金の第２硬質相の含有率は、０．１体積％以上１５体積％以下である。これによると、超硬合金の耐溶着性、耐熱性および耐摩耗性が向上する。超硬合金の第２硬質相の含有率の下限は、０．１０体積％以上とすることができ、０．２体積％以上でもよく、０．５体積％以上でもよく、１体積％以上でもよい。該超硬合金の第２硬質相の含有率の上限は、１５体積％以下とすることができ、１４体積％以下でもよく、１２体積％以下でもよく、１０体積％以下でもよい。超硬合金の第２硬質相の含有率は、０．１０体積％以上１５体積％以下でもよく、０．２体積％以上１４体積％以下でもよく、０．５体積％以上１２体積％以下でもよく、１体積％以上１０体積％以下でもよい。
【0027】
実施形態１において、超硬合金の結合相の含有率は、０．１体積％以上１９．０体積％以下である。これによると、超硬合金の強度が向上する。超硬合金の結合相の含有率の下限は、０．１０体積％以上とすることができ、０．３体積％以上でもよく、０．５体積％以上でもよく、１体積％以上でもよい。超硬合金の結合相の含有率の上限は、１９．０体積％以下とすることができ、１８体積％以下でもよく、１６体積％以下でもよく、１４体積％以下でもよい。該超硬合金の結合相の含有率は、０．１０体積％以上１９．０体積％以下でもよく、０．３体積％以上１８体積％以下でもよく、０．５体積％以上１６体積％以下でもよく、１体積％以上１４体積％以下でもよい。
【0028】
超硬合金の第１硬質相の含有率、第２硬質相の含有率および結合相の含有率の測定方法は以下の通りである。
【0029】
（Ａ１）超硬合金の任意の位置を切り出して断面を露出させる。該断面をクロスセクションポリッシャ（日本電子社製）により鏡面加工する。
【0030】
（Ｂ１）超硬合金の鏡面加工面に対して、走査電子顕微鏡－エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＳＥＭ－ＥＤＸ）を用いて分析を行い（装置：Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ社製 Ｇｅｍｉｎｉ４５０（商標））、超硬合金に含まれる元素を特定する。
【0031】
（Ｃ１）超硬合金の鏡面加工面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影して反射電子像を得る。撮影画像の撮影領域は、超硬合金の断面の中央部、すなわち、超硬合金の表面近傍などバルク部分とは明らかに性状が異なる部分を含まない位置（撮像領域がすべて超硬合金のバルク部分となる位置）に設定する。観察倍率は５０００倍である。測定条件は、加速電圧３ｋＶ、電流値２ｎＡ、ワーキングディスタンス（ＷＤ）５ｍｍである。
【0032】
（Ｄ１）上記（Ｃ１）の撮影領域に対して、ＳＥＭ付帯のエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＳＥＭ－ＥＤＸ）を用いて分析を行い、該撮影領域における上記（Ｂ１）で特定された元素の分布を特定し、元素マッピング像を得る。
【0033】
（Ｅ１）上記（Ｃ１）で得られた反射電子像をコンピュータに取り込み、画像解析ソフトウェア（ＯｐｅｎＣＶ、ＳｃｉＰｙ）を用いて二値化処理を行う。二値化処理は、反射電子像中の第１硬質相、第２硬質相および結合相のうち、第２硬質相のみが抽出されるように行う。二値化の閾値はコントラストにより変化するため、画像ごとに設定する。
【0034】
本実施形態の超硬合金の反射電子像の一例を図１に示す。図１において、白色領域が第１硬質相に相当し、灰色領域が結合相に相当し、黒色領域が第２硬質相に相当する。該反射電子像において、黒色領域のみが抽出されるように二値化の閾値を設定する。
【0035】
（Ｆ１）上記（Ｄ１）で得られた元素マッピング像と上記（Ｅ１）で得られた二値化処理後の画像とを重ねることにより、該二値化処理後の画像上で第１硬質相、第２硬質相および結合相のそれぞれの存在領域を特定する。具体的には、二値化処理後の画像において白色で示され、元素マッピング像においてタングステン（Ｗ）および炭素（Ｃ）の存在する領域が、第１硬質相の存在領域に該当する。二値化処理後の画像において黒色で示され、元素マッピング像においてチタン（Ｔｉ）とニオブ（Ｎｂ）と、炭素（Ｃ）および窒素（Ｎ）の一方または両方との存在する領域が、第２硬質相の存在領域に該当する。二値化処理後の画像において灰色で示され、元素マッピング像において鉄、コバルトおよびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素の存在する領域が、結合相の存在領域に該当する。
【0036】
（Ｇ１）上記二値化処理後の画像中に、１２．０μｍ×８．２μｍの矩形の１つの測定視野を設定する。上記画像解析ソフトウェアを用いて、該測定視野全体の面積を分母として第１硬質相、第２硬質相および結合相のそれぞれの面積百分率を測定する。
【0037】
（Ｈ１）上記（Ｇ１）の測定を、５つの互いに重複しない異なる測定視野において行う。本開示において、５つの測定視野における第１硬質相の面積百分率の平均が、超硬合金の第１硬質相の含有率（体積％）に相当する。本開示において、５つの測定視野における第２硬質相の面積百分率の平均が、超硬合金の第２硬質相の含有率（体積％）に相当する。本開示において、５つの測定視野における結合相の面積百分率の平均が、超硬合金の結合相の含有率（体積％）に相当する。
【0038】
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、超硬合金の断面の切り出し箇所を任意に設定して、該断面上に上記（Ｃ１）に記載される撮影領域を任意に設定して、上記（Ｈ１）に記載される５つの測定視野を任意に設定して、上記の手順に従い、超硬合金の第１硬質相の含有率、第２硬質相の含有率および結合相の含有率の測定を複数回行っても、測定結果のばらつきは少なく、超硬合金の断面の切り出し箇所を任意に設定し、反射電子像の撮影領域を任意に設定し、測定視野を任意に設定しても恣意的にはならないことが確認された。
【0039】
＜第１硬質相＞
≪組成≫
実施形態１において、第１硬質相は炭化タングステン粒子（以下「ＷＣ粒子」とも記す。）からなる。炭化タングステン粒子（以下「ＷＣ粒子」とも記す。）は、炭化タングステンからなる粒子である。第１硬質相は、本開示の効果を損なわない限りにおいて、ＷＣ粒子内またはＷＣ粒子とともに、鉄（Ｆｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、カルシウム（Ｃａ）、珪素（Ｓｉ）、硫黄（Ｓ）等を含むことができる。第１硬質相の鉄（Ｆｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、カルシウム（Ｃａ）、珪素（Ｓｉ）、硫黄（Ｓ）の含有率（２種類以上の場合は、これらの含有率の合計）は、０質量％以上０．１質量％未満が好ましい。第１硬質相の鉄（Ｆｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、カルシウム（Ｃａ）、珪素（Ｓｉ）、硫黄（Ｓ）の含有率は、ＩＣＰ発光分析により測定される。
≪組成≫
実施形態１において、第１硬質相は炭化タングステン粒子（以下「ＷＣ粒子」とも記す。）からなる。炭化タングステン粒子（以下「ＷＣ粒子」とも記す。）は、炭化タングステンからなる粒子である。第１硬質相は、本開示の効果を損なわない限りにおいて、ＷＣ粒子内またはＷＣ粒子とともに、鉄（Ｆｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、カルシウム（Ｃａ）、珪素（Ｓｉ）、硫黄（Ｓ）等を含むことができる。第１硬質相の鉄（Ｆｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、カルシウム（Ｃａ）、珪素（Ｓｉ）、硫黄（Ｓ）の含有率（２種類以上の場合は、これらの含有率の合計）は、０質量％以上０．１質量％未満が好ましい。第１硬質相の鉄（Ｆｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、カルシウム（Ｃａ）、珪素（Ｓｉ）、硫黄（Ｓ）の含有率は、ＩＣＰ発光分析により測定される。
【0040】
≪平均粒径≫
実施形態１における炭化タングステン粒子の平均粒径の下限は、０．２μｍ以上とすることができ、０．４μｍ以上でもよい。該炭化タングステン粒子の平均粒径の上限は、３．０μｍ以下とすることができ、２．５μｍ以下でもよい。炭化タングステン粒子の平均粒径は、０．２μｍ以上３．０μｍ以下とすることができ、０．４μｍ以上２．５μｍ以下でもよい。これによると、超硬合金は高い硬度を有し、該超硬合金を含む工具の耐摩耗性が向上する。また、該工具は優れた耐折損性を有することができる。
実施形態１における炭化タングステン粒子の平均粒径の下限は、０．２μｍ以上とすることができ、０．４μｍ以上でもよい。該炭化タングステン粒子の平均粒径の上限は、３．０μｍ以下とすることができ、２．５μｍ以下でもよい。炭化タングステン粒子の平均粒径は、０．２μｍ以上３．０μｍ以下とすることができ、０．４μｍ以上２．５μｍ以下でもよい。これによると、超硬合金は高い硬度を有し、該超硬合金を含む工具の耐摩耗性が向上する。また、該工具は優れた耐折損性を有することができる。
【0041】
本開示において、炭化タングステン粒子の平均粒径とは、炭化タングステン粒子の等面積円相当径（Ｈｅｙｗｏｏｄ径）のＤ５０（個数基準の頻度の累積が５０％となる円相当径、メジアン径Ｄ５０）を意味する。該炭化タングステン粒子の平均粒径の測定方法は以下の通りである。
【0042】
（Ａ２）上記の超硬合金の第１硬質相の含有率、第２硬質相の含有率および結合相の含有率の測定方法の（Ａ１）～（Ｆ１）と同様の方法で、二値化処理後の画像上で第１硬質相（炭化タングステン粒子に相当）の存在領域を特定する。
【0043】
（Ｂ２）上記二値化処理後の画像中に、１２．０μｍ×８．２μｍの矩形の１つの測定視野を設定する。上記画像解析ソフトウェアを用いて、該測定視野中の各炭化タングステン粒子の外縁を特定し、各炭化タングステン粒子の円相当径（Ｈｅｙｗｏｏｄ径：等面積円相当径）を算出する。
【0044】
（Ｃ２）上記測定視野中の全炭化タングステン粒子に基づき、炭化タングステン粒子の等面積円相当径のＤ５０を算出する。
【0045】
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、超硬合金の断面の切り出し箇所を任意に設定して、該断面上に上記（Ｃ１）に記載される撮影領域を任意に設定して、上記（Ｂ２）に記載される測定視野を任意に設定して、上記の手順に従い、炭化タングステン粒子の平均粒径の測定を複数回行っても、測定結果のばらつきは少なく、超硬合金の断面の切り出し箇所を任意に設定し、撮影画像の撮影領域を任意に設定し、測定視野を任意に設定しても恣意的にはならないことが確認された。
【0046】
＜第２硬質相＞
≪組成≫
実施形態１において、第２硬質相はＴｉＮｂＣ、ＴｉＮｂＮおよびＴｉＮｂＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１化合物からなる。これによると、超硬合金の耐溶着性、耐熱性および耐摩耗性が向上する。本開示において、ＴｉＮｂＣとは、ＴｉおよびＮｂの原子数の合計と、Ｃの原子数との比が１：１の場合に限定されず、本開示の効果を損なわない限りにおいて、従来公知の比を含むことができる。本開示において、ＴｉＮｂＮとは、ＴｉおよびＮｂの原子数の合計と、Ｎの原子数との比が１：１の場合に限定されず、本開示の効果を損なわない限りにおいて、従来公知の比を含むことができる。本開示において、ＴｉＮｂＣＮとは、ＴｉおよびＮｂの原子数の合計と、ＣおよびＮの原子数の合計との比が１：１の場合に限定されず、本開示の効果を損なわない限りにおいて、従来公知の比を含むことができる。
≪組成≫
実施形態１において、第２硬質相はＴｉＮｂＣ、ＴｉＮｂＮおよびＴｉＮｂＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１化合物からなる。これによると、超硬合金の耐溶着性、耐熱性および耐摩耗性が向上する。本開示において、ＴｉＮｂＣとは、ＴｉおよびＮｂの原子数の合計と、Ｃの原子数との比が１：１の場合に限定されず、本開示の効果を損なわない限りにおいて、従来公知の比を含むことができる。本開示において、ＴｉＮｂＮとは、ＴｉおよびＮｂの原子数の合計と、Ｎの原子数との比が１：１の場合に限定されず、本開示の効果を損なわない限りにおいて、従来公知の比を含むことができる。本開示において、ＴｉＮｂＣＮとは、ＴｉおよびＮｂの原子数の合計と、ＣおよびＮの原子数の合計との比が１：１の場合に限定されず、本開示の効果を損なわない限りにおいて、従来公知の比を含むことができる。
【0047】
第２硬質相は、純粋なＴｉＮｂＣ、ＴｉＮｂＮおよびＴｉＮｂＣＮに限定されず、これらが本開示の効果を損なわない範囲でタングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）などの金属元素を含んでいてもよい。第２硬質相中のＷ、ＣｒおよびＣｏの合計含有率は、０質量％以上０．１質量％未満が好ましい。第２硬質相中のＷ、ＣｒおよびＣｏの含有率は、ＩＣＰ発光分析により測定される。
【0048】
第２硬質相は複数の結晶粒からなることが好ましい。第２硬質相に含まれる結晶粒としては、ＴｉＮｂＣ粒子、ＴｉＮｂＮ粒子、ＴｉＮｂＣＮ粒子、および、ＴｉＮｂＣ、ＴｉＮｂＮおよびＴｉＮｂＣＮからなる群より選ばれる２種類以上の第１化合物からなる粒子が挙げられる。
【0049】
第２硬質相は、全て同一の組成の結晶粒からなることができる。例えば、第２硬質相は、ＴｉＮｂＣ粒子からなることができる。第２硬質相は、ＴｉＮｂＮ粒子からなることができる。第２硬質相は、ＴｉＮｂＣＮ粒子からなることができる。第２硬質相は、ＴｉＮｂＣ、ＴｉＮｂＮおよびＴｉＮｂＣＮからなる群より選ばれる２種類以上の第１化合物からなる粒子からなることができる。
【0050】
第２硬質相は、２種類以上の異なる組成の結晶粒からなることができる。例えば、第２硬質相は、ＴｉＮｂＣ粒子、ＴｉＮｂＮ粒子、ＴｉＮｂＣＮ粒子、並びに、ＴｉＮｂＣ、ＴｉＮｂＮおよびＴｉＮｂＣＮからなる群より選ばれる２種類以上の第１化合物からなる粒子、からなる群より選ばれる２種類以上の結晶粒からなることができる。第２硬質相は、ＴｉＮｂＣ粒子、ＴｉＮｂＮ粒子およびＴｉＮｂＣＮ粒子からなることができる。
【0051】
第２硬質相の組成の測定方法は以下の通りである。
【0052】
（Ａ３）超硬合金の任意の位置をイオンスライサ（装置：日本電子社製 ＩＢ０９０６０ＣＩＳ（商標））を用いて薄片化し、厚さ３０～１００ｎｍのサンプルを作製する。イオンスライサの加速電圧は、薄片化加工では６ｋＶ、仕上加工では２ｋＶである。
【0053】
（Ｂ３）上記サンプルを走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）（装置：日本電子社製のＪＦＭ－ＡＲＭ３００Ｆ（商標））にて５００００倍で観察することによってＳＴＥＭ－ＨＡＡＤＦ（ｈｉｇｈ－ａｎｇｌｅ ａｎｎｕｌａｒ ｄａｒｋ ｆｉｅｌｄ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）像を得る。ＳＴＥＭ－ＨＡＡＤＦ像の撮影領域は、サンプルの中央部、すなわち、超硬合金の表面近傍などバルク部分とは明らかに性状が異なる部分を含まない位置（撮像領域がすべて超硬合金のバルク部分となる位置）に設定する。測定条件は、加速電圧２００ｋＶである。図２は、超硬合金のＳＴＥＭ－ＨＡＡＤＦ像の一例である。図２は、超硬合金のＳＴＥＭ－ＨＡＡＤＦ像での見え方を説明するための画像であり、必ずしも本実施形態の超硬合金の画像ではない。
【0054】
（Ｃ３）次に、ＳＴＥＭ－ＨＡＡＤＦ像に対してＳＴＥＭに付属するＥＤＸにより、元素マッピング分析を実行し、元素マッピング像を得る。元素マッピング像においてチタン（Ｔｉ）とニオブ（Ｎｂ）と、炭素（Ｃ）および窒素（Ｎ）の一方または両方との存在する領域を第２硬質相と特定し、該第２硬質相の組成を特定する。該第２硬質相が複数の結晶粒からなる場合は、結晶粒毎に組成を特定する。図３は、超硬合金の元素マッピング像の一例である。図３は、超硬合金の元素マッピング像での見え方を説明するための画像であり、必ずしも本実施形態の超硬合金の画像ではない。図３の左下には、ＴｉＮｂＮからなる２つの第２硬質相（結晶粒）が確認される。図３の中央よりやや右上には、ＴｉＮｂＮおよびＴｉＮｂＣからなる１つの第２硬質相（結晶粒）が確認される。図３の中央よりやや下には、ＴｉＮｂＣＮからなる１つの第２硬質相（結晶粒）が確認される。
【0055】
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、超硬合金の断面の切り出し箇所を任意に設定して、上記サンプル上でＳＴＥＭ－ＨＡＡＤＦ像の撮影領域を任意に設定して、上記の手順に従い、第２硬質相の組成の測定を複数回行っても、測定結果のばらつきは少なく、超硬合金の断面の切り出し箇所を任意に設定し、かつ、ＳＴＥＭ－ＨＡＡＤＦ像の撮影領域を任意に設定しても恣意的にはならないことが確認された。
【0056】
第２硬質相において、チタンとニオブの合計に対するニオブの原子数基準の割合（以下、「Ｎｂ割合」とも記す。）の下限は、０．０３以上とすることができ、０．０４以上であってもよく、０．０５以上であってもよい。該Ｎｂ割合の上限は、０．４８以下とすることができ、０．４６以下であってもよく、０．４４以下であってもよく、０．４２以下であってもよい。該Ｎｂ割合は、０．０３以上０．４８以下とすることができ、０．０４以上０．４６以下であってもよく、０．０５以上０．４４以下であってもよく、０．０５以上０．４２以下であっても良い。これによると、超硬合金において第２硬質相を微細に分散でき、超硬合金の耐溶着性が向上する。
【0057】
本開示において、第２硬質相におけるチタンとニオブの合計に対するニオブの原子数基準の割合とは、超硬合金に含まれる第２硬質相全体におけるチタンとニオブの合計に対するニオブの原子数基準の割合（Ｎｂ割合）の平均を意味する。該Ｎｂ割合は、以下の手順で求められる。上記（Ｃ３）の元素マッピング像中に、１２．０μｍ×８．２μｍの矩形の測定視野を設定する。該測定視野中に観察される全ての第２硬質相に基づき、第２硬質相全体の組成を測定し、チタンとニオブの合計に対するニオブの原子数基準の割合（Ｎｂ割合）を算出する。５つの互いに重複しない異なる測定視野において、Ｎｂ割合を求める。本開示において、５つの測定視野における第２硬質相全体の組成の平均が、超硬合金における第２硬質相全体の組成に相当する。本開示において、５つの測定視野におけるＮｂ割合の平均が、超硬合金におけるＮｂ割合に相当する。
【0058】
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、超硬合金の断面の切り出し箇所を任意に設定して、上記サンプル上でＳＴＥＭ－ＨＡＡＤＦ像の撮影領域を任意に設定して、上記の手順に従い、第２硬質相全体におけるＮｂ割合の平均の測定を複数回行っても、測定結果のばらつきは少なく、超硬合金の断面の切り出し箇所を任意に設定し、かつ、ＳＴＥＭ－ＨＡＡＤＦ像の撮影領域を任意に設定しても恣意的にはならないことが確認された。
【0059】
≪平均粒径≫
実施形態１における第２硬質相の平均粒径は、０．２５μｍ以下である。これによると、超硬合金の耐溶着性が向上する。また、第２硬質相が破壊の起点となりにくく、該超硬合金を含む工具の耐折損性が向上する。第２硬質相の平均粒径の下限は、０．００２μｍ以上とすることができ、０．０１μｍ以上であってもよく、０．０２μｍ以上であってもよく、０．０３μｍ以上であってもよい。第２硬質相の平均粒径の上限は、０．２５μｍ以下であり、０．２３μｍ以下であってもよく、０．２μｍ以下であってもよく、０．１９μｍ以下であってもよく、０．１８μｍ以下であってもよい。第２硬質相の平均粒径は、０．０１μｍ以上０．２５μｍ以下とすることができ、０．０１μｍ以上０．２３μｍ以下であってもよく、０．０１μｍ以上０．２０μｍ以下であってもよく、０．０２μｍ以上０．１９μｍ以下であってもよく、０．０２μｍ以上０．１８μｍ以下であってもよい。これによると、工具寿命が更に向上する。
実施形態１における第２硬質相の平均粒径は、０．２５μｍ以下である。これによると、超硬合金の耐溶着性が向上する。また、第２硬質相が破壊の起点となりにくく、該超硬合金を含む工具の耐折損性が向上する。第２硬質相の平均粒径の下限は、０．００２μｍ以上とすることができ、０．０１μｍ以上であってもよく、０．０２μｍ以上であってもよく、０．０３μｍ以上であってもよい。第２硬質相の平均粒径の上限は、０．２５μｍ以下であり、０．２３μｍ以下であってもよく、０．２μｍ以下であってもよく、０．１９μｍ以下であってもよく、０．１８μｍ以下であってもよい。第２硬質相の平均粒径は、０．０１μｍ以上０．２５μｍ以下とすることができ、０．０１μｍ以上０．２３μｍ以下であってもよく、０．０１μｍ以上０．２０μｍ以下であってもよく、０．０２μｍ以上０．１９μｍ以下であってもよく、０．０２μｍ以上０．１８μｍ以下であってもよい。これによると、工具寿命が更に向上する。
【0060】
本開示において、第２硬質相の平均粒径とは、第２硬質相に含まれる複数の結晶粒の等面積円相当径（Ｈｅｙｗｏｏｄ径）のＤ５０（個数基準の頻度の累積が５０％となる円相当径、メジアン径Ｄ５０）を意味する。第２硬質相の平均粒径の測定方法は以下の通りである。
【0061】
（Ａ４）上記の超硬合金の第１硬質相の含有率、第２硬質相の含有率および結合相の含有率の測定方法の（Ａ１）～（Ｆ１）と同様の方法で、二値化処理後の画像上で第２硬質相の存在領域を特定する。
【0062】
（Ｂ４）上記二値化処理後の画像中に、１２．０μｍ×８．２μｍの矩形の１つの測定視野を設定する。上記画像解析ソフトウェアを用いて、該測定視野中の各第２硬質相の外縁を特定し、各第２硬質相の円相当径（Ｈｅｙｗｏｏｄ径：等面積円相当径）を算出する。
【0063】
（Ｃ４）上記測定視野中の全第２硬質相に基づき、第２硬質相の等面積円相当径のＤ５０を算出する。
【0064】
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、超硬合金の断面の切り出し箇所を任意に設定して、該断面上に上記（Ｃ１）に記載される撮影領域を任意に設定して、上記（Ｂ４）に記載される測定視野を任意に設定して、上記の手順に従い、第２硬質相の平均粒径の測定を複数回行っても、測定結果のばらつきは少なく、超硬合金の断面の切り出し箇所を任意に設定し、撮影画像の撮影領域を任意に設定し、測定視野を任意に設定してもても恣意的にはならないことが確認された。
【0065】
≪第２硬質相の個数≫
実施形態１の超硬合金の断面を走査型電子顕微鏡で撮像して得られる反射電子像の二値化処理後の画像中に設定される１２．０μｍ×８．２μｍの矩形の測定視野において、第２硬質相の数は、３０個以上であってもよい。これによると、超硬合金の耐溶着性が向上する。該第２硬質相の数の下限は、３０個以上であってもよく、３２個以上であってもよく、３５個以上であってもよい。該第２硬質相の数の上限は、３００個以下とすることができ、２５０個以下であってもよく、２００個以下であってもよい。該第２硬質相の数は、３０個以上３００個以下とすることができ、３２個以上２５０個以下であってもよく、３５個以上２００個以下であってもよい。
実施形態１の超硬合金の断面を走査型電子顕微鏡で撮像して得られる反射電子像の二値化処理後の画像中に設定される１２．０μｍ×８．２μｍの矩形の測定視野において、第２硬質相の数は、３０個以上であってもよい。これによると、超硬合金の耐溶着性が向上する。該第２硬質相の数の下限は、３０個以上であってもよく、３２個以上であってもよく、３５個以上であってもよい。該第２硬質相の数の上限は、３００個以下とすることができ、２５０個以下であってもよく、２００個以下であってもよい。該第２硬質相の数は、３０個以上３００個以下とすることができ、３２個以上２５０個以下であってもよく、３５個以上２００個以下であってもよい。
【0066】
上記第２硬質相の数は、上記の第２硬質相の平均粒径の測定方法の（Ａ４）～（Ｂ４）と同一の方法で測定視野中の各第２硬質相の外縁を特定し、測定視野中の第２硬質相の数を数えることにより得ることができる。
【0067】
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、超硬合金の断面の切り出し箇所を任意に設定して、該断面上に上記（Ｃ１）に記載される撮影領域を任意に設定して、上記（Ｂ４）に記載される測定視野を任意に設定して、上記の手順に従い、第２硬質相の平均粒径の測定を複数回行っても、測定結果のばらつきは少なく、超硬合金の断面の切り出し箇所を任意に設定し、撮影画像の撮影領域を任意に設定し、測定視野を任意に設定してもても恣意的にはならないことが確認された。
【0068】
≪分散度≫
実施形態１における第２硬質相の分散度は、０．７０超１７．０以下である。第２硬質相の分散度が０．７０超であると、超硬合金中で第２硬質相同士の接触点が増加し、超硬合金の放熱性が向上し、熱的摩耗が抑制され、超硬合金は優れた耐摩耗性を有することができる。第２硬質相の分散度が１７．０以下であると、超硬合金組織が均質となり、超硬合金は優れた耐溶着性を有することができる。該第２硬質相の分散度の下限は０．７０超であり、０．７１以上であってもよく、０．７２以上であってもよく、０．７３以上であってもよい。第２硬質相の分散度の上限は、１７．０以下であり、１６．０以下であってもよく、１５．０以下であってもよい。第２硬質相の分散度は、０．７０超１７．０以下であり、０．７１以上１７．０以下であってもよく、０．７０超１６．０以下であってもよく、０．７１以上１６．０以下であってよく、０．７０超１５．０以下であってもよく、０．７１以上１５．０以下であってよく、０．７２以上１６．０以下であってもよく、０．７３以上１５．０以下であってもよい。
実施形態１における第２硬質相の分散度は、０．７０超１７．０以下である。第２硬質相の分散度が０．７０超であると、超硬合金中で第２硬質相同士の接触点が増加し、超硬合金の放熱性が向上し、熱的摩耗が抑制され、超硬合金は優れた耐摩耗性を有することができる。第２硬質相の分散度が１７．０以下であると、超硬合金組織が均質となり、超硬合金は優れた耐溶着性を有することができる。該第２硬質相の分散度の下限は０．７０超であり、０．７１以上であってもよく、０．７２以上であってもよく、０．７３以上であってもよい。第２硬質相の分散度の上限は、１７．０以下であり、１６．０以下であってもよく、１５．０以下であってもよい。第２硬質相の分散度は、０．７０超１７．０以下であり、０．７１以上１７．０以下であってもよく、０．７０超１６．０以下であってもよく、０．７１以上１６．０以下であってよく、０．７０超１５．０以下であってもよく、０．７１以上１５．０以下であってよく、０．７２以上１６．０以下であってもよく、０．７３以上１５．０以下であってもよい。
【0069】
本開示において、第２硬質相の分散度はボロノイ図を用いて測定される。具体的な測定方法は以下の通りである。
【0070】
（Ａ５）上記の超硬合金の第１硬質相の含有率、第２硬質相の含有率および結合相の含有率の測定方法の（Ａ１）～（Ｆ１）と同様の方法で、超硬合金の鏡面加工面の反射電子像に対して二値化処理を行い、第２硬質相のみを抽出した二値化処理後の画像を得る。
【0071】
（Ｂ５）上記の二値化処理後の画像中に、１２．０μｍ×８．２μｍの矩形の１つの測定領域を設定する。該測定領域において、上記画像処理ソフトを用いて各第２硬質相の重心位置を導出する。求めた重心座標を母点とみなし、ボロノイ分割を行って、全ての母点のボロノイ領域を算出してボロノイ図を作成する。ボロノイ領域とは、同一平面上に複数の母点を配置したとき、近接する２つの母点間を垂直二等分線によって分割してできるボロノイ境界に囲まれる領域である。
【0072】
【0073】
（Ｃ５）上記画像処理ソフトを用いて、上記測定領域内のボロノイ領域の全てについて、それぞれのボロノイ面積（μｍ２）を算出する。ここで、上記測定領域内のボロノイ領域とは、ボロノイ領域の全てが測定領域内に存在するボロノイ領域を意味する。従って、ボロノイ領域の一部が上記測定領域の外側に存在する場合は、該ボロノイ領域は、上記測定領域内のボロノイ領域には含まれない。
【0074】
上記測定領域内の全てのボロノイ面積の標準偏差σを算出する。
【0075】
（Ｄ５）上記の標準偏差σの算出を、５つの互いに重複しない異なる測定領域において行う。本開示において、５つの測定領域における標準偏差σの平均が、超硬合金の第２硬質相の分散度に該当する。
【0076】
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、超硬合金の断面の切り出し箇所を任意に設定して、上記（Ｂ５）に記載される測定領域を任意に設定して、上記の手順に従い、第２硬質相の分散度の測定を複数回行っても、測定結果のばらつきは少なく、超硬合金の断面の切り出し箇所を任意に設定し、かつ、撮影画像の撮影領域を任意に設定しても恣意的にはならないことが確認された。
【0077】
＜結合相＞
≪組成≫
実施形態１において、結合相は鉄、コバルトおよびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１元素を含む。結合相の第１元素の含有率（第１元素が２種類以上の元素からなる場合は、これらの含有率の合計）は、９０質量％以上１００質量％以下とすることができ、９５質量％以上１００質量％以下であってもよく、９８質量％以上１００質量％以下であってもよく、１００質量％であってもよい。結合相の第１元素の含有率は、ＩＣＰ発光分析により測定される。
≪組成≫
実施形態１において、結合相は鉄、コバルトおよびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１元素を含む。結合相の第１元素の含有率（第１元素が２種類以上の元素からなる場合は、これらの含有率の合計）は、９０質量％以上１００質量％以下とすることができ、９５質量％以上１００質量％以下であってもよく、９８質量％以上１００質量％以下であってもよく、１００質量％であってもよい。結合相の第１元素の含有率は、ＩＣＰ発光分析により測定される。
【0078】
結合相は、本開示の効果を損なわない範囲において、第１元素に加えて、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、バナジウム（Ｖ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）等を含むことができる。
【0079】
＜製造方法＞
実施形態１の超硬合金は、例えば以下の方法で作製することができる。原料粉末を準備する。第１硬質相および第２硬質相の原料として、炭化タングステン（ＷＣ）粉末、三酸化タングステン（ＷＯ３）粉末、酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末および酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）粉末を準備する。三酸化タングステン（ＷＯ３）粉末を用いることにより、超硬合金中のＷＣ粒子を微粒にすることができる。結合相の原料としては、鉄（Ｆｅ）粉末、コバルト（Ｃｏ）粉末、ニッケル（Ｎｉ）粉末が挙げられる。粒成長抑制剤としては、炭化クロム（Ｃｒ３Ｃ２）粉末、炭化バナジウム（ＶＣ）粉末が挙げられる。
実施形態１の超硬合金は、例えば以下の方法で作製することができる。原料粉末を準備する。第１硬質相および第２硬質相の原料として、炭化タングステン（ＷＣ）粉末、三酸化タングステン（ＷＯ３）粉末、酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末および酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）粉末を準備する。三酸化タングステン（ＷＯ３）粉末を用いることにより、超硬合金中のＷＣ粒子を微粒にすることができる。結合相の原料としては、鉄（Ｆｅ）粉末、コバルト（Ｃｏ）粉末、ニッケル（Ｎｉ）粉末が挙げられる。粒成長抑制剤としては、炭化クロム（Ｃｒ３Ｃ２）粉末、炭化バナジウム（ＶＣ）粉末が挙げられる。
【0080】
炭化タングステン（ＷＣ）粉末の平均粒径は、０．１μｍ以上３．５μｍ以下とすることができる。ＷＣ粉末の平均粒径は、フィッシャー法またはＢＥＴ法により測定される。
【0081】
三酸化タングステン（ＷＯ３）粉末の平均粒径は、０．１μｍ以上３μｍ以下とすることができる。酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末の平均粒径は、０．００１μｍ以上１μｍ以下とすることができる。酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）粉末の平均粒径は、０．００１μｍ以上１μｍ以下とすることができる。鉄（Ｆｅ）粉末の平均粒径は、０．１μｍ以上５μｍ以下とすることができる。コバルト（Ｃｏ）粉末の平均粒径は、０．１μｍ以上５μｍ以下とすることができる。ニッケル（Ｎｉ）粉末の平均粒径は、０．１μｍ以上５μｍ以下とすることができる。上記原料粉末の平均粒径とは、原料粉末の球相当径の個数基準のメジアン径ｄ５０を意味する。原料粉末の平均粒径は、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。
【0082】
次に、原料粉末を混合して混合粉末を得る。混合にはアトライターを用いることができる。アトライターでの混合時間は、２０時間超３０時間以下とすることができる。
【0083】
次に、混合粉末を所望の形状に成形して、成形体を得る。成形方法および成形条件は、一般的な方法および条件を採用すればよく、特に問わない。
【0084】
次に、成形体を焼結炉に入れ、真空中で１２００℃まで昇温する。続いて、Ｎ２ガス雰囲気下、圧力８～４０ｋＰａで、１２００℃から１３５０℃まで昇温する。続いて、Ｎ２ガス雰囲気下、圧力１２～４０ｋＰａかつ１３５０℃で３０～６０分保持して成形体を焼結して焼結体を得る。
【0085】
次に、上記焼結体に対して焼結後ＨＩＰ処理（Ｈｏｔ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ、熱間等方圧加圧法）を行う。例えば、焼結体に対して、Ａｒガスを圧力媒体として、温度１３００℃かつ圧力１０ＭＰａを６０分間加える。
【0086】
次に、焼結後ＨＩＰ処理後の焼結体をＡｒガス中、圧力４００ｋＰａＧで室温まで急冷して、超硬合金を得る。
【0087】
［実施形態２：超硬合金（２）］
本開示の一実施形態（以下、「実施形態２」とも記す。）の超硬合金は、第１硬質相と、第３硬質相と、結合相とからなる超硬合金であって、
該第１硬質相は、炭化タングステン粒子からなり、
該第３硬質相は、ＴｉＴａＣ、ＴｉＴａＮおよびＴｉＴａＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第２化合物からなり、
該第３硬質相の平均粒径は、０．２５μｍ以下であり、
該第３硬質相の分散度は、０．７０超１７．０以下であり、
該第３硬質相の含有率は、０．１体積％以上１５体積％以下であり、
該結合相は鉄、コバルトおよびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１元素を含み、
該結合相の含有率は、０．１体積％以上１９．０体積％以下である、超硬合金である。
本開示の一実施形態（以下、「実施形態２」とも記す。）の超硬合金は、第１硬質相と、第３硬質相と、結合相とからなる超硬合金であって、
該第１硬質相は、炭化タングステン粒子からなり、
該第３硬質相は、ＴｉＴａＣ、ＴｉＴａＮおよびＴｉＴａＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第２化合物からなり、
該第３硬質相の平均粒径は、０．２５μｍ以下であり、
該第３硬質相の分散度は、０．７０超１７．０以下であり、
該第３硬質相の含有率は、０．１体積％以上１５体積％以下であり、
該結合相は鉄、コバルトおよびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１元素を含み、
該結合相の含有率は、０．１体積％以上１９．０体積％以下である、超硬合金である。
【0088】
実施形態２の超硬合金は、実施形態１の超硬合金の第２硬質相を、第３硬質相に変更する以外は、実施形態１の超硬合金と同一の構成とすることができる。以下では、第３硬質相および製造方法について説明する。
【0089】
＜第３硬質相＞
≪組成≫
実施形態２において、第３硬質相はＴｉＴａＣ、ＴｉＴａＮおよびＴｉＴａＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第２化合物からなる。これによると、超硬合金の耐溶着性および耐摩耗性が向上する。本開示において、ＴｉＴａＣとは、ＴｉおよびＴａの原子数の合計と、Ｃの原子数との比が１：１の場合に限定されず、本開示の効果を損なわない限りにおいて、従来公知の比を含むことができる。本開示において、ＴｉＴａＮとは、ＴｉおよびＴａの原子数の合計と、Ｎの原子数との比が１：１の場合に限定されず、本開示の効果を損なわない限りにおいて、従来公知の比を含むことができる。本開示において、ＴｉＴａＣＮとは、ＴｉおよびＴａの原子数の合計と、ＣおよびＮの原子数の合計との比が１：１の場合に限定されず、本開示の効果を損なわない限りにおいて、従来公知の比を含むことができる。
≪組成≫
実施形態２において、第３硬質相はＴｉＴａＣ、ＴｉＴａＮおよびＴｉＴａＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第２化合物からなる。これによると、超硬合金の耐溶着性および耐摩耗性が向上する。本開示において、ＴｉＴａＣとは、ＴｉおよびＴａの原子数の合計と、Ｃの原子数との比が１：１の場合に限定されず、本開示の効果を損なわない限りにおいて、従来公知の比を含むことができる。本開示において、ＴｉＴａＮとは、ＴｉおよびＴａの原子数の合計と、Ｎの原子数との比が１：１の場合に限定されず、本開示の効果を損なわない限りにおいて、従来公知の比を含むことができる。本開示において、ＴｉＴａＣＮとは、ＴｉおよびＴａの原子数の合計と、ＣおよびＮの原子数の合計との比が１：１の場合に限定されず、本開示の効果を損なわない限りにおいて、従来公知の比を含むことができる。
【0090】
第３硬質相は、純粋なＴｉＴａＣ、ＴｉＴａＮおよびＴｉＴａＣＮに限定されず、これらに本開示の効果を損なわない範囲でタングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）などの金属元素を含んでいてもよい。第３硬質相中のＷ、ＣｒおよびＣｏの合計含有率は、０質量％以上０．１質量％未満が好ましい。第３硬質相中のＷ、ＣｒおよびＣｏの含有率は、ＩＣＰ発光分析により測定される。
【0091】
第３硬質相は複数の結晶粒からなることが好ましい。第３硬質相に含まれる結晶粒としては、ＴｉＴａＣ粒子、ＴｉＴａＮ粒子、ＴｉＴａＣＮ粒子、および、ＴｉＴａＣ、ＴｉＴａＮおよびＴｉＴａＣＮからなる群より選ばれる２種類以上の第２化合物からなる粒子が挙げられる。
【0092】
第３硬質相は、全て同一の組成の結晶粒からなることができる。例えば、第３硬質相は、ＴｉＴａＣ粒子からなることができる。第３硬質相は、ＴｉＴａＮ粒子からなることができる。第３硬質相は、ＴｉＴａＣＮ粒子からなることができる。第３硬質相は、ＴｉＴａＣ、ＴｉＴａＮおよびＴｉＴａＣＮからなる群より選ばれる２種類以上の第２化合物からなる粒子からなることができる。
【0093】
第３硬質相は、２種類以上の異なる組成の結晶粒からなることができる。例えば、第３硬質相は、ＴｉＴａＣ粒子、ＴｉＴａＮ粒子、ＴｉＴａＣＮ粒子、並びに、ＴｉＴａＣ、ＴｉＴａＮおよびＴｉＴａＣＮからなる群より選ばれる２種類以上の第２化合物からなる粒子、からなる群より選ばれる２種類以上の結晶粒からなることができる。第３硬質相は、ＴｉＴａＣ粒子、ＴｉＴａＮ粒子およびＴｉＴａＣＮ粒子からなることができる。
【0094】
第３硬質相の組成の測定方法は、実施形態１に記載の第２硬質相の組成の測定方法に準じて行うことができるため、その説明は繰り返さない。
【0095】
図５は、超硬合金のＳＴＥＭ－ＨＡＡＤＦ像の一例である。図６は、図５と同一の測定視野における超硬合金の元素マッピング像である。図５および図６は、超硬合金のＳＴＥＭ－ＨＡＡＤＦ像および元素マッピング像での見え方を説明するための画像であり、必ずしも本実施形態の超硬合金の画像ではない。図６の中央やや右には、ＴｉＴａＣおよびＴｉＴａＣＮからなる１つの第３硬質相（結晶粒）が確認される。図６の下部には、ＴｉＴａＮからなる１つの第３硬質相（結晶粒）が確認される。
【0096】
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、超硬合金の断面の切り出し箇所を任意に設定して、上記サンプル上でＳＴＥＭ－ＨＡＡＤＦ像の撮影領域を任意に設定して、実施形態１に記載の第２硬質相の組成の測定方法の手順に準じて、第３硬質相の組成の測定を複数回行っても、測定結果のばらつきは少なく、超硬合金の断面の切り出し箇所を任意に設定し、かつ、ＳＴＥＭ－ＨＡＡＤＦ像の撮影領域を任意に設定しても恣意的にはならないことが確認された。
【0097】
第３硬質相において、チタンとタンタルの合計に対するタンタルの原子数基準の割合（以下、「Ｔａ割合」とも記す。）の下限は、０．０３以上とすることができ、０．０４以上であってもよく、０．０５以上であってもよい。該Ｔａ割合の上限は、０．４８以下とすることができ、０．４６以下であってもよく、０．４４以下であってもよく、０．４２以下であってもよい。該Ｔａ割合は、０．０３以上０．４８以下とすることができ、０．０４以上０．４６以下であってもよく、０．０５以上０．４４以下であってもよく、０．０５以上０．４２以下であっても良い。これによると、超硬合金において第３硬質相を微細に分散でき、超硬合金の耐溶着性が向上する。
【0098】
本開示において、第３硬質相におけるチタンとタンタルの合計に対するタンタルの原子数基準の割合とは、超硬合金に含まれる第３硬質相全体におけるチタンとタンタルの合計に対するタンタルの原子数基準の割合（Ｔａ割合）の平均を意味する。該Ｔａ割合は、以下の手順で求められる。上記（Ｃ３）の元素マッピング像中に、１２．０μｍ×８．２μｍの矩形の測定視野を設定する。該測定視野中に観察される全ての第３硬質相に基づき、第３硬質相全体の組成を測定し、チタンとタンタルの合計に対するタンタルの原子数基準の割合（Ｔａ割合）を算出する。５つの互いに重複しない異なる測定視野において、Ｔａ割合を求める。本開示において、５つの測定視野における第３硬質相全体の組成の平均が、超硬合金における第３硬質相全体の組成に相当する。本開示において、５つの測定視野におけるＴａ割合の平均が、超硬合金におけるＴａ割合に相当する。
【0099】
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、超硬合金の断面の切り出し箇所を任意に設定して、上記サンプル上でＳＴＥＭ－ＨＡＡＤＦ像の撮影領域を任意に設定して、上記の手順に従い、第３硬質相全体におけるＴａ割合の平均の測定を複数回行っても、測定結果のばらつきは少なく、超硬合金の断面の切り出し箇所を任意に設定し、かつ、ＳＴＥＭ－ＨＡＡＤＦ像の撮影領域を任意に設定しても恣意的にはならないことが確認された。
【0100】
≪平均粒径≫
実施形態２における第３硬質相の平均粒径は、０．２５μｍ以下である。これによると、超硬合金の耐溶着性が向上する。また、第３硬質相が破壊の起点となりにくく、該超硬合金を含む工具の耐折損性が向上する。第３硬質相の平均粒径の下限は、０．００２μｍ以上とすることができ、０．０１μｍ以上であってもよく、０．０２μｍ以上であってもよく、０．０３μｍ以上であってもよい。第３硬質相の平均粒径の上限は、０．２５μｍ以下であり、０．２３μｍ以下であってもよく、０．２μｍ以下であってもよく、０．１９μｍ以下であってもよく、０．１８μｍ以下であってもよい。第３硬質相の平均粒径は、０．０１μｍ以上０．２５μｍ以下とすることができ、０．０１μｍ以上０．２３μｍ以下であってもよく、０．０１μｍ以上０．２０μｍ以下であってもよく、０．０２μｍ以上０．１９μｍ以下であってもよく、０．０２μｍ以上０．１８μｍ以下であってもよい。これによると、工具寿命が更に向上する。第３硬質相の平均粒径は、第２硬質相の平均粒径の測定方法に準拠して測定することができる。
実施形態２における第３硬質相の平均粒径は、０．２５μｍ以下である。これによると、超硬合金の耐溶着性が向上する。また、第３硬質相が破壊の起点となりにくく、該超硬合金を含む工具の耐折損性が向上する。第３硬質相の平均粒径の下限は、０．００２μｍ以上とすることができ、０．０１μｍ以上であってもよく、０．０２μｍ以上であってもよく、０．０３μｍ以上であってもよい。第３硬質相の平均粒径の上限は、０．２５μｍ以下であり、０．２３μｍ以下であってもよく、０．２μｍ以下であってもよく、０．１９μｍ以下であってもよく、０．１８μｍ以下であってもよい。第３硬質相の平均粒径は、０．０１μｍ以上０．２５μｍ以下とすることができ、０．０１μｍ以上０．２３μｍ以下であってもよく、０．０１μｍ以上０．２０μｍ以下であってもよく、０．０２μｍ以上０．１９μｍ以下であってもよく、０．０２μｍ以上０．１８μｍ以下であってもよい。これによると、工具寿命が更に向上する。第３硬質相の平均粒径は、第２硬質相の平均粒径の測定方法に準拠して測定することができる。
【0101】
≪第３硬質相の個数≫
実施形態２の超硬合金の断面を走査型電子顕微鏡で撮像して得られる反射電子像の二値化処理後の画像中に設定される１２．０μｍ×８．２μｍの矩形の測定視野において、第３硬質相の数は、３０個以上であってもよい。これによると、超硬合金の耐溶着性が向上する。該第３硬質相の数の下限は、３０個以上であってもよく、３２個以上であってもよく、３５個以上であってもよい。該第３硬質相の数の上限は、３００個以下とすることができ、２５０個以下であってもよく、２００個以下であってもよい。該第３硬質相の数は、３０個以上３００個以下とすることができ、３２個以上２５０個以下であってもよく、３５個以上２００個以下であってもよい。該第３硬質相の数は、第２硬質相の数の測定方法に準拠して測定することができる。
実施形態２の超硬合金の断面を走査型電子顕微鏡で撮像して得られる反射電子像の二値化処理後の画像中に設定される１２．０μｍ×８．２μｍの矩形の測定視野において、第３硬質相の数は、３０個以上であってもよい。これによると、超硬合金の耐溶着性が向上する。該第３硬質相の数の下限は、３０個以上であってもよく、３２個以上であってもよく、３５個以上であってもよい。該第３硬質相の数の上限は、３００個以下とすることができ、２５０個以下であってもよく、２００個以下であってもよい。該第３硬質相の数は、３０個以上３００個以下とすることができ、３２個以上２５０個以下であってもよく、３５個以上２００個以下であってもよい。該第３硬質相の数は、第２硬質相の数の測定方法に準拠して測定することができる。
【0102】
≪分散度≫
実施形態２における第３硬質相の分散度は、０．７０超１７．０以下である。第３硬質相の分散度が０．７０超であると、超硬合金中で第３硬質相同士の接触点が増加し、超硬合金の放熱性が向上し、熱的摩耗が抑制され、超硬合金は優れた耐摩耗性を有することができる。第３硬質相の分散度が１７．０以下であると、超硬合金組織が均質となり、超硬合金は優れた耐溶着性を有することができる。該第３硬質相の分散度の下限は０．７０超であり、０．７１以上であってもよく、０．７２以上であってもよく、０．７３以上であってもよい。第３硬質相の分散度の上限は、１７．０以下であり、１６．０以下であってもよく、１５．０以下であってもよい。第３硬質相の分散度は、０．７０超１７．０以下であり、０．７１以上１７．０以下であってもよく、０．７０超１６．０以下であってもよく、０．７１以上１６．０以下であってよく、０．７０超１５．０以下であってもよく、０．７１以上１５．０以下であってよく、０．７２以上１６．０以下であってもよく、０．７３以上１５．０以下であってもよい。第３硬質相の分散度は、第２硬質相の分散度の測定方法に準拠して測定することができる。
実施形態２における第３硬質相の分散度は、０．７０超１７．０以下である。第３硬質相の分散度が０．７０超であると、超硬合金中で第３硬質相同士の接触点が増加し、超硬合金の放熱性が向上し、熱的摩耗が抑制され、超硬合金は優れた耐摩耗性を有することができる。第３硬質相の分散度が１７．０以下であると、超硬合金組織が均質となり、超硬合金は優れた耐溶着性を有することができる。該第３硬質相の分散度の下限は０．７０超であり、０．７１以上であってもよく、０．７２以上であってもよく、０．７３以上であってもよい。第３硬質相の分散度の上限は、１７．０以下であり、１６．０以下であってもよく、１５．０以下であってもよい。第３硬質相の分散度は、０．７０超１７．０以下であり、０．７１以上１７．０以下であってもよく、０．７０超１６．０以下であってもよく、０．７１以上１６．０以下であってよく、０．７０超１５．０以下であってもよく、０．７１以上１５．０以下であってよく、０．７２以上１６．０以下であってもよく、０．７３以上１５．０以下であってもよい。第３硬質相の分散度は、第２硬質相の分散度の測定方法に準拠して測定することができる。
【0103】
＜製造方法＞
実施形態２の超硬合金の製造方法は、実施形態１の超硬合金の製造方法において、原料粉末として酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）粉末を酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）粉末に変更する以外は、実施形態１の超硬合金の製造方法と同一とすることができる。
実施形態２の超硬合金の製造方法は、実施形態１の超硬合金の製造方法において、原料粉末として酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）粉末を酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）粉末に変更する以外は、実施形態１の超硬合金の製造方法と同一とすることができる。
【0104】
［実施形態３：工具］
本開示の一実施形態（以下、「実施形態３」とも記す。）の工具は、実施形態１または実施形態２に記載の超硬合金を含む切削工具である。該工具は、超硬合金が元来有する優れた機械的強度に加え、優れた耐溶着性および耐摩耗性も備えることができる。該工具は、少なくとも切削に関与する部分が実施形態１または実施形態２の超硬合金を含むことが好ましい。切削に関与する部分とは、刃先からの距離が１．０μｍ以下の領域を意味する。
本開示の一実施形態（以下、「実施形態３」とも記す。）の工具は、実施形態１または実施形態２に記載の超硬合金を含む切削工具である。該工具は、超硬合金が元来有する優れた機械的強度に加え、優れた耐溶着性および耐摩耗性も備えることができる。該工具は、少なくとも切削に関与する部分が実施形態１または実施形態２の超硬合金を含むことが好ましい。切削に関与する部分とは、刃先からの距離が１．０μｍ以下の領域を意味する。
【0105】
上記工具としては、ドリル、マイクロドリル、エンドミル、ドリル用刃先交換型切削チップ、エンドミル用刃先交換型チップ、フライス加工用スローアウェイチップ、旋削加工用スローアウェイチップ、メタルソー、歯切工具、リーマ、タップ、切削バイト、耐摩工具、摩擦撹拌接合用ツールなどを挙げることができる。
【0106】
［付記１］
実施形態２の超硬合金において、超硬合金の断面を走査型電子顕微鏡で撮像して得られる反射電子像の二値化処理後の画像中に設定される１２．０μｍ×８．２μｍの矩形の測定視野において、第３硬質相の数は、３０個以上であってもよい。これによると、超硬合金の耐溶着性が向上する。
実施形態２の超硬合金において、超硬合金の断面を走査型電子顕微鏡で撮像して得られる反射電子像の二値化処理後の画像中に設定される１２．０μｍ×８．２μｍの矩形の測定視野において、第３硬質相の数は、３０個以上であってもよい。これによると、超硬合金の耐溶着性が向上する。
【0107】
［付記２］
実施形態２の超硬合金において、第３硬質相の平均粒径は、０．０１μｍ以上０．２μｍ以下であってもよい。これによると、超硬合金の耐溶着性が向上する。
実施形態２の超硬合金において、第３硬質相の平均粒径は、０．０１μｍ以上０．２μｍ以下であってもよい。これによると、超硬合金の耐溶着性が向上する。
【0108】
［付記３］
実施形態２の超硬合金において、第３硬質相の分散度は、０．７０超１５．０以下であってもよい。これによると、超硬合金の耐溶着性、耐熱性および耐摩耗性が向上する。
実施形態２の超硬合金において、第３硬質相の分散度は、０．７０超１５．０以下であってもよい。これによると、超硬合金の耐溶着性、耐熱性および耐摩耗性が向上する。
【0109】
［付記４］
実施形態２の超硬合金において、分散度は、第３硬質相の重心を母点としてボロノイ分割を行って得られるボロノイ図における各ボロノイ領域の面積の標準偏差であり、
前記ボロノイ図は、前記超硬合金の断面を走査型電子顕微鏡で撮像して得られる反射電子像において前記第３硬質相を抽出し、前記反射電子像の二値化処理後の画像中に１２．０μｍ×８．２μｍの矩形の測定視野を設定し、前記測定視野において、抽出された前記第３硬質相の重心を母点としてボロノイ分割を行って、全ての前記母点のボロノイ領域を算出することにより得られる。
実施形態２の超硬合金において、分散度は、第３硬質相の重心を母点としてボロノイ分割を行って得られるボロノイ図における各ボロノイ領域の面積の標準偏差であり、
前記ボロノイ図は、前記超硬合金の断面を走査型電子顕微鏡で撮像して得られる反射電子像において前記第３硬質相を抽出し、前記反射電子像の二値化処理後の画像中に１２．０μｍ×８．２μｍの矩形の測定視野を設定し、前記測定視野において、抽出された前記第３硬質相の重心を母点としてボロノイ分割を行って、全ての前記母点のボロノイ領域を算出することにより得られる。
【実施例】
【0110】
本実施の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の形態が限定されるものではない。
【0111】
［超硬合金の作製］
＜試料１～試料６６、試料１－１～試料１－３０＞
原料粉末として、炭化タングステン（ＷＣ）粉末、三酸化タングステン（ＷＯ３）粉末、炭化クロム（Ｃｒ３Ｃ２）粉末、酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）粉末、酸化タンタル粉末（Ｔａ２Ｏ５）、コバルト（Ｃｏ）粉末、ニッケル（Ｎｉ）粉末、鉄（Ｆｅ）粉末を準備する。
＜試料１～試料６６、試料１－１～試料１－３０＞
原料粉末として、炭化タングステン（ＷＣ）粉末、三酸化タングステン（ＷＯ３）粉末、炭化クロム（Ｃｒ３Ｃ２）粉末、酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）粉末、酸化タンタル粉末（Ｔａ２Ｏ５）、コバルト（Ｃｏ）粉末、ニッケル（Ｎｉ）粉末、鉄（Ｆｅ）粉末を準備する。
【0112】
ＷＣ粉末としては、アライドマテリアル社製のタングステンカーバイド粉「ＷＣ０４ＮＲ」（平均粒径０．４５～０．４９μｍ、フィッシャー法による平均粒径）、「ＷＣ０２ＮＲ」（平均粒径０．１０～０．１４μｍ、ＢＥＴ法による換算粒径）、「ＷＣ２５Ｓ」（平均粒径２．４～３．２μｍ、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）を用いた。
【0113】
ＷＯ３粉末の平均粒径は１．５μｍであり、Ｃｒ３Ｃ２粉末の平均粒径は１．５μｍであり、ＴｉＯ２粉末の平均粒径は０．０１μｍであり、Ｎｂ２Ｏ５粉末の平均粒径は０．０５μｍであり、Ｔａ２Ｏ５粉末の平均粒径は０．０５μｍであり、Ｃｏ粉末の平均粒径は１μｍであり、Ｎｉ粉末の平均粒径は１μｍであり、Ｆｅ粉末の平均粒径は１μｍである。原料粉末の平均粒径は、マイクロトラック社製の粒度分布測定装置（商品名：ＭＴ３３００ＥＸ）を用いて測定した値である。
【0114】
原料粉末を表１～表５の「原料粉末」欄に記載の比率で混合し、混合粉末を得た。混合はアトライターを用いた。アトライターでの混合時間は、表１～表５の「混合」の「時間」欄に示される通りである。
【0115】
得られた混合粉末をプレス成形して、φ６．５ｍｍの丸棒形状の成形体を得た。
【0116】
試料１－１以外は以下の方法で焼結体を得た。上記成形体を焼結炉に入れ、真空中で１２００℃まで昇温した。昇温速度は、１０℃／分とした。続いて、Ｎ２ガス雰囲気下、表１～表５の「工程１」の「圧力」欄に記載の圧力で、１２００℃から１３５０℃まで昇温した。続いて、Ｎ２ガス雰囲気下、表１～表５の「工程２」の「圧力」欄に記載の圧力かつ温度１３５０℃で、「工程２」の「時間」欄に記載の時間保持して成形体を焼結して焼結体を得た。
【0117】
試料１－１は以下の方法で焼結体を得た。上記成形体を焼結炉に入れ、真空中で１２００℃まで昇温した。昇温速度は、１０℃／分とした。続いて、真空中で、１２００℃から１３５０℃まで昇温した（表４において「ｖａｃ焼結」と記す。）。続いて、真空中で、かつ温度１３５０℃で、「工程２」の「時間」欄に記載の時間保持して成形体を焼結して（表４において「ｖａｃ焼結」と記す。）焼結体を得た。
【0118】
得られた焼結体に対して、焼結後ＨＩＰ処理を行った。具体的には、焼結体に対して、Ａｒガスを圧力媒体として、温度１３００℃および圧力１０ＭＰａを６０分間加えた。続いて、焼結後ＨＩＰ処理後の焼結体をＡｒガス中、圧力４００ｋＰａで室温まで急冷して、超硬合金を得た。
【0119】
【表1】
【0120】
【表2】
【0121】
【表3】
【0122】
【表4】
【0123】
【表5】
【0124】
［評価］
＜超硬合金＞
≪超硬合金の組成≫
各試料の超硬合金について、第１硬質相、第２硬質相または第３硬質相、並びに結合相の含有率（体積％）を測定した。具体的な測定方法は実施形態１に記載されている通りである。結果を表６～表１０の「超硬合金」の「第１硬質相」の「体積％」欄、「第２硬質相／第３硬質相」の「体積％」欄、「結合相」の「体積％」欄に示す。
＜超硬合金＞
≪超硬合金の組成≫
各試料の超硬合金について、第１硬質相、第２硬質相または第３硬質相、並びに結合相の含有率（体積％）を測定した。具体的な測定方法は実施形態１に記載されている通りである。結果を表６～表１０の「超硬合金」の「第１硬質相」の「体積％」欄、「第２硬質相／第３硬質相」の「体積％」欄、「結合相」の「体積％」欄に示す。
【0125】
≪炭化タングステン粒子の平均粒径≫
各試料の超硬合金について、第１硬質相中の炭化タングステン粒子の平均粒径を測定した。具体的な測定方法は実施形態１に記載されている通りである。結果を表６～表１０の「第１硬質相」の「平均粒径（μｍ）」欄に示す。
各試料の超硬合金について、第１硬質相中の炭化タングステン粒子の平均粒径を測定した。具体的な測定方法は実施形態１に記載されている通りである。結果を表６～表１０の「第１硬質相」の「平均粒径（μｍ）」欄に示す。
【0126】
≪第２硬質相または第３硬質相の組成≫
各試料の超硬合金について、第２硬質相または第３硬質相の組成を測定した。具体的な測定方法は実施形態１および実施形態２に記載されている通りである。結果を表６～表１０の「第２硬質相／第３硬質相」の「組成」欄に示す。
各試料の超硬合金について、第２硬質相または第３硬質相の組成を測定した。具体的な測定方法は実施形態１および実施形態２に記載されている通りである。結果を表６～表１０の「第２硬質相／第３硬質相」の「組成」欄に示す。
【0127】
「組成」欄に「ＴｉＮｂＣ，ＴｉＮｂＮ，ＴｉＮｂＣＮ」と記載されている場合は、超硬合金が第２硬質相を含み、該第２硬質相が、ＴｉＮｂＣ粒子、ＴｉＮｂＮ粒子、ＴｉＮｂＣＮ粒子、並びに、ＴｉＮｂＣ、ＴｉＮｂＮおよびＴｉＮｂＣＮからなる群より選ばれる２種類以上の第１化合物からなる粒子を含むことを示す。「組成」欄に「ＴｉＮｂＣ」と記載されている場合は、第２硬質相がＴｉＮｂＣ粒子からなることを示す。「組成」欄に「ＴｉＮｂＮ」と記載されている場合は、第２硬質相がＴｉＮｂＮ粒子からなることを示す。「組成」欄に「ＴｉＮｂＣＮ」と記載されている場合は、第２硬質相がＴｉＮｂＣＮ粒子からなることを示す。
【0128】
「組成」欄に「ＴｉＴａＣ，ＴｉＴａＮ，ＴｉＴａＣＮ」と記載されている場合は、超硬合金が第３硬質相を含み、該第３硬質相がＴｉＴａＣ粒子、ＴｉＴａＮ粒子、ＴｉＴａＣＮ粒子、並びに、ＴｉＴａＣ、ＴｉＴａＮおよびＴｉＴａＣＮからなる群より選ばれる２種類以上の第２化合物からなる粒子を含むことを示す。「組成」欄に「ＴｉＴａＣ」と記載されている場合は、第３硬質相がＴｉＴａＣ粒子からなることを示す。「組成」欄に「ＴｉＴａＮ」と記載されている場合は、第３硬質相がＴｉＴａＮ粒子からなることを示す。「組成」欄に「ＴｉＴａＣＮ」と記載されている場合は、第３硬質相がＴｉＴａＣＮ粒子からなることを示す。
【0129】
「組成」欄の「－」との記載は、第２硬質相および第３硬質相のいずれも存在しないことを示す。
【0130】
≪Ｎｂ割合、Ｔａ割合≫
各試料の超硬合金について、上記で測定された組成に基づき、第２硬質相におけるチタンとニオブの合計に対するニオブの原子数基準の割合（Ｎｂ割合）、または、第３硬質相におけるチタンとタンタルの合計に対するタンタルの原子数基準の割合（Ｔａ割合）を算出した。結果を表６～表１０の「第２硬質相／第３硬質相」の「Ｎｂ割合／Ｔａ割合」欄に示す。
各試料の超硬合金について、上記で測定された組成に基づき、第２硬質相におけるチタンとニオブの合計に対するニオブの原子数基準の割合（Ｎｂ割合）、または、第３硬質相におけるチタンとタンタルの合計に対するタンタルの原子数基準の割合（Ｔａ割合）を算出した。結果を表６～表１０の「第２硬質相／第３硬質相」の「Ｎｂ割合／Ｔａ割合」欄に示す。
【0131】
≪第２硬質相または第３硬質相の平均粒径≫
各試料の超硬合金について、第２硬質相または第３硬質相の平均粒径を測定した。具体的な測定方法は実施形態１に記載されている通りである。結果を表６～表１０の「第２硬質相／第３硬質相」の「平均粒径（μｍ）」欄に示す。
各試料の超硬合金について、第２硬質相または第３硬質相の平均粒径を測定した。具体的な測定方法は実施形態１に記載されている通りである。結果を表６～表１０の「第２硬質相／第３硬質相」の「平均粒径（μｍ）」欄に示す。
【0132】
≪第２硬質相または第３硬質相の分散度≫
各試料の超硬合金について、第２硬質相または第３硬質相の分散度を測定した。具体的な測定方法は実施形態１に記載されている通りである。結果を表６～表１０の「第２硬質相／第３硬質相」の「分散度」欄に示す。
各試料の超硬合金について、第２硬質相または第３硬質相の分散度を測定した。具体的な測定方法は実施形態１に記載されている通りである。結果を表６～表１０の「第２硬質相／第３硬質相」の「分散度」欄に示す。
【0133】
≪第２硬質相または第３硬質相の数≫
各試料の超硬合金について、第２硬質相または第３硬質相の１２．０μｍ×８．２μｍの矩形の測定視野における数を測定した。具体的な測定方法は実施形態１に記載されている通りである。結果を表６～表１０の「第２硬質相／第３硬質相」の「数」欄に示す。
各試料の超硬合金について、第２硬質相または第３硬質相の１２．０μｍ×８．２μｍの矩形の測定視野における数を測定した。具体的な測定方法は実施形態１に記載されている通りである。結果を表６～表１０の「第２硬質相／第３硬質相」の「数」欄に示す。
【0134】
＜工具＞
≪耐溶着性試験≫
各試料の超硬合金からなる丸棒を加工し、径φ６．０ｍｍのエンドミルを作製した。各試料のエンドミルを用いてインコネル７１８の側面加工を行った。インコネル７１８は耐熱合金である。加工条件は、切削速度Ｖｃ５０ｍ／ｍｉｎ、テーブル送りＦ１００ｍｍ／ｍｉｎ、切込み量（軸方向）ａｐ８ｍｍ、切込み量（半径方向）ａｅ０．３ｍｍとした。３本のエンドミルで加工を行った。
≪耐溶着性試験≫
各試料の超硬合金からなる丸棒を加工し、径φ６．０ｍｍのエンドミルを作製した。各試料のエンドミルを用いてインコネル７１８の側面加工を行った。インコネル７１８は耐熱合金である。加工条件は、切削速度Ｖｃ５０ｍ／ｍｉｎ、テーブル送りＦ１００ｍｍ／ｍｉｎ、切込み量（軸方向）ａｐ８ｍｍ、切込み量（半径方向）ａｅ０．３ｍｍとした。３本のエンドミルで加工を行った。
【0135】
切削長が１８０ｍとなった時点で、エンドミルの刃先を走査型電子顕微鏡で観察し、溶着物が付着した刃先の面積を画像解析で測定した。具体的には以下の手順で測定した。
【0136】
エンドミルの刃先をすくい面方向から走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影して反射電子像を得る。観察倍率は５０００倍である。測定条件は、加速電圧３ｋＶ、電流値２ｎＡ、ワーキングディスタンス（ＷＤ）５ｍｍである。超硬合金からなるエンドミルを用いて被削材の加工を行った場合の刃先の反射電子像の一例を図７に示す。図７は、溶着物の付着を説明するための画像であり、必ずしも本実施例の工具の画像ではない。図７において、刃先３に付着した符号５で示される濃い灰色領域が溶着物である。
【0137】
上記ＳＥＭでの撮影領域に対して、ＳＥＭ－ＥＤＸを用いて分析を行い、該撮影領域でチタンマッピングを行い、溶着物の成分を同定する。画像解析ソフトウェア（ＯｐｅｎＣＶ、ＳｃｉＰｙ）を用いて、溶着物が付着した刃先の面積（ｍｍ２）を測定する。
【0138】
３本のエンドミルにおける溶着物が付着した刃先の面積（ｍｍ２）の平均値を表６～表１０の「工具」の「切削試験」の「耐溶着性」欄に示す。該面積が小さいほど、耐溶着性が優れていることを示す。「耐溶着性」欄の「欠損」との記載は、切削長１８０ｍより前に工具の欠損が生じたことを示す。
【0139】
≪耐摩耗性試験≫
各試料のエンドミルを用いて、上記の耐溶着性試験と同一の条件で切削試験を行った。逃げ面摩耗量が０．２ｍｍとなった時点の切削長を測定した。３本のエンドミルにおける切削長（ｍ）の平均値を表６～表１０の「工具」の「切削試験」の「工具寿命」の「耐摩耗性」欄に示す。切削長が長いほど、工具寿命が長いことを示す。
各試料のエンドミルを用いて、上記の耐溶着性試験と同一の条件で切削試験を行った。逃げ面摩耗量が０．２ｍｍとなった時点の切削長を測定した。３本のエンドミルにおける切削長（ｍ）の平均値を表６～表１０の「工具」の「切削試験」の「工具寿命」の「耐摩耗性」欄に示す。切削長が長いほど、工具寿命が長いことを示す。
【0140】
【表6】
【0141】
【表7】
【0142】
【表8】
【0143】
【表9】
【0144】
【表10】
【0145】
＜考察＞
試料１～試料６６の超硬合金および工具は、実施例に該当する。試料１－１～試料１－３０の超硬合金および工具は比較例に該当する。試料１～試料６６の工具（実施例）は、試料１－１～試料１－３０の工具（比較例）に比べて、耐熱合金の加工において、耐溶着性および耐摩耗性に優れ、工具寿命が長いことが確認された。
試料１～試料６６の超硬合金および工具は、実施例に該当する。試料１－１～試料１－３０の超硬合金および工具は比較例に該当する。試料１～試料６６の工具（実施例）は、試料１－１～試料１－３０の工具（比較例）に比べて、耐熱合金の加工において、耐溶着性および耐摩耗性に優れ、工具寿命が長いことが確認された。
【0146】
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】
【0147】
３ 刃先、５ 溶着物
【要約】
第１硬質相と、第２硬質相と、結合相とからなる超硬合金であって、前記第１硬質相は、炭化タングステン粒子からなり、前記第２硬質相は、ＴｉＮｂＣ、ＴｉＮｂＮ及びＴｉＮｂＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１化合物からなり、前記第２硬質相の平均粒径は、０．２５μｍ以下であり、前記第２硬質相の分散度は、０．７０超１７．０以下であり、前記第２硬質相の含有率は、０．１体積％以上１５体積％以下であり、前記結合相は鉄、コバルト及びニッケルからなる群より選ばれる少なくとも１種の第１元素を含み、前記結合相の含有率は、０．１体積％以上１９．０体積％以下である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
