JP2006117974A

JP2006117974A - 超硬合金

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Publication number: JP2006117974A
Application number: JP2004304944A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Hirose; 和弘広瀬; Eiji Yamamoto; 英司山本
Original assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2004-10-19
Filing date: 2004-10-19
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2024-10-19
Also published as: EP1803830B1; US20080276544A1; TW200626731A; JP3762777B1; WO2006043421A1; KR20070060047A; TWI479027B; EP1803830A1; CN100460546C; EP1803830A4; KR101233474B1; CN1950529A; IL178268A; IL178268A0

Abstract

【課題】合金中のWCを均一的に微細化すると共に、粗大なWCに成長することを効果的に抑制して、強度と靭性との双方に優れる超硬合金を提供する。
【解決手段】平均粒径0.3μm以下のWCを硬質相とし、質量％で5.5％〜15％の少なくとも1種の鉄族金属元素を結合相とする超硬合金である。この超硬合金は、上記硬質相、結合相に加え、Tiを質量％で0.005％〜0.06％含み、Crを結合相に対する重量比で0.04以上0.2以下含み、残部が不可避的不純物からなる。特に、Taを含まない。
【選択図】なし

Description

本発明は、超硬合金及びこの超硬合金を利用した加工工具に関するものである。特に、切削工具や耐摩耗部材に用いた際、優れた強度を発揮することができる超硬合金に関する。

従来、平均粒径が1μm以下のWCを硬質相とする超硬合金、いわゆる微粒超硬合金は、強度や耐摩耗性に優れる材料として知られている(例えば、特許文献1参照)。超硬合金においてWCを微粒にするには、材料となるWC原料粉末として微粒のものを利用することが一般的である。しかし、微粒のWC原料粉末を利用して作製した超硬合金であっても、この超硬合金からなる工具の使用によっては、突発的な破損や欠損が発生することがある。この原因として、硬質相となるWCの粒度を極度に微小にして硬度を向上させることで、トレードオフの関係にある破壊靱性が低下することが知られている。また、別の原因として、顕微鏡断面組織観察で見られる2μm以上に粒成長した粗大なWCの存在が挙げられる。この粗大なWCは、破壊の起点となり易く、合金特性、工具とした場合、切削特性や耐摩耗性を著しく低下させる。超硬合金は、通常、液相焼結であるため、焼結中に結合相が液相状態になり、この液相中に固溶拡散した硬質相が冷却工程で粗大なWCとして再析出する、いわゆるオストワルド成長による粒成長を起こすことがある。この粒成長は、1μm未満といった超微粒の原料粉末を用いた場合に特に抑制が困難であり、微細組織の不均一性につながる。そこで、粒成長抑制の効果が大きいV,Cr,Taといった粒成長抑制剤を合金組成に添加して、WCの粒成長を抑えることが検討されている(特許文献2参照)。

特開昭61-195951号公報特開2001-115229号公報

V,Cr,Taの添加によりWCの粒成長を抑えて、平均粒径を微細化するができる。しかし、これら粒成長抑制剤の添加のみでは、粗大に粒成長することを完全に抑制することが困難であり、均一的な微細化に加えて、破壊や欠損の起点となり易い粗大粒子の低減が望まれている。

一方、超硬合金中のWCは微細であるほど、硬度及び強度が向上する傾向にある。そこで、硬度及び強度の向上を図るべく、超硬合金中のWCをより微細にする、具体的には平均粒径0.3μm以下にするために、より微細なWC原料粉末を利用することが考えられる。しかし、このような超微細な原料粉末を利用した場合、上記粒成長が起こり易く、欠陥となる粗大粒子が生じ易い。

そこで、本発明の主目的は、WCが均一的に微細であると共に粗大なWC数が少なく、強度と靭性との双方に優れる超硬合金を提供することにある。また、本発明の別の目的は、この超硬合金を利用した加工工具を提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成するべく、材料粉末としてより微細なものを利用して、合金組織の微細化を図ることを検討した。硬質相が微粒である超硬合金では、一般に、WCの粒径が小さいほど強度(例えば、抗折力)が向上すると考えられている。しかし、1μm以下といった超微粒のWCを得ようとすると、逆にWCが粒成長してしまい、強度の低下を招く。そこで、WCの粒成長を抑制するために様々な粒成長抑制剤、及びその組合せと結合相量との関係について検討を繰り返した結果、従来、WCの粒成長抑制剤として利用されてきた元素(具体的にはTa)であっても、この元素を含有する相が粒成長することがあり、これが欠陥となることを見出した。また、従来、粒成長抑制剤としてほとんど利用されていなかった元素(具体的にはTi)であっても、特定量添加することでWCの成長を抑えることに非常に効果があることを見出した。かつ、この元素と結合相の元素との間には相関関係があり、WCの成長抑制には、この元素が特定量含有されると共に、結合相の元素も特定量含有される必要があることを見出した。更に、従来、粒成長抑制剤と利用されてきた元素(具体的にはCr)の含有量は、結合相量と特定の関係となるように制御することが好ましいとの知見も得た。これらの知見に基づき、本発明は、硬質相であるWCの平均粒径を規定する。かつ、硬質相となるWCの微細化を促す元素として、Cr及びTiを含有することを規定すると共に、Tiの含有量、Crと結合相量との関係、及び結合相の含有量を規定する。

即ち、本発明超硬合金は、平均粒径0.3μm以下のWCを硬質相とし、質量％で5.5％〜15％の少なくとも1種の鉄族金属元素を結合相とし、Tiを質量％で0.005％〜0.06％含み、Crを結合相に対する重量比で0.04以上0.2以下含み、残部が不可避的不純物からなることを特徴とする。特に、Taを質量％で0.005％未満とする。以下、本発明をより詳しく説明する。

本発明超硬合金は、WCを硬質相とし、Co,Ni,Feなどといった鉄族金属元素を結合相とする焼結体である。特に、焼結体における硬質相(WC)の平均粒径を0.3μm以下とする。WCの平均粒径が0.3μm超であると、硬度(耐摩耗性)の低下と強度(抗折力)の低下を引き起こすためである。より好ましい平均粒径は、0.1μm以下である。WCの平均粒径は、小さいほど硬度、強度を高めることができるため特に下限を設けないが、実質的な製造工程から考えると限度がある。WCの平均粒径は、顕微鏡による観察(例えば、SEM(走査電子顕微鏡)で8000〜10000倍)で行い、フルマン(Fullman)の式(dm=4N_L/πN_S dm:平均粒度、N_L:顕微鏡面上の任意の直線において単位長さ当たりに存在する硬質相(WC)の数、N_S:顕微鏡面上の任意の単位面積当たりに存在する硬質相(WC)の数)を用いて算出する。測定長さは、任意であり、最終的に単位長さ(1μm)あたりの粒径を算出する。また、超硬合金の表面をSEMにて高倍率(例えば、8000〜10000倍)で観察し、その観察画像をコンピュータに取り込み、画像解析装置にて解析して、一定の面積(例えば、20〜30mm²)の範囲に存在するWCの粒径(μm)を測定し、これらの平均値をフルマンの式により適宜修正してもよい。本発明品は焼結体中の硬質相の粒径が極微小であるため、単位面積が1μm²という微小範囲であっても、粒径測定が充分可能であると判断できる。従来の組織制御法では、焼結体中のWCの平均粒径を0.3μm以下といった超微細にすることが困難であるとされていた。しかし、本発明では、後述するようにTiの極微量添加及びCrの添加制御に加え、Taを含まないことで、平均粒径0.3μm以下を実現する。また、原料となるWC粉末も、粒成長による粗大化を低減するために、平均粒径がより小さいものを用いることが好ましい。

本発明超硬合金は、結合相として鉄族金属から選択される少なくとも1種の元素を含有する。特にCoが好ましく、結合相をCoのみとしてもよいが、その一部をNiに置換してもよい。結合相の含有量(複数の元素とする場合は合計含有量)は、5.5質量％以上15質量％以下とする。5.5質量％未満であると、後述するTiやCrが適切な含有であっても、抗折力が低くなるためである。15質量％超であると、結合相が多過ぎることで結合相中にW(タングステン)が多分に固溶し、再析出現象を引き起こすと考えられる。このため、粗大な硬質相(WC)の発生頻度を低下させにくく、粗大な硬質相の存在低減の効果が小さいからである。より好ましい含有量は、7.0質量％以上12.0質量％以下である。

本発明超硬合金では、合金組織中におけるWCの粒成長の抑制を図るべく、粒成長抑制剤としてCrを含有する。特に、Crの含有量は、上記結合相である鉄族金属元素の重量(質量％)に対して特定の割合とする。具体的には、結合相に対してCrの重量比を0.04以上0.2以下とする。重量比で0.04以上とすると、後述する極少量のTiとの共存による相乗効果によって粒成長抑制効果が大きくなって好ましい。しかし、重量比で0.2よりも大きいと、Crが多すぎることで脆性相(例えば、Crの炭化物など)が合金組織中に析出し、この析出物を起点として強度低下を引き起こし易い。より好ましい重量比は、0.08以上0.14以下である。

上記Crに加えて、本発明では、Tiを極微量、具体的には、0.005質量％以上0.06質量％以下含有する。Tiは、粒成長抑制効果が少ないとされており、従来技術において組織制御のために積極的にTiを添加することはほとんどなかった。しかし、本発明者らが検討したところ、WCを0.3μm以下といった超微粒に制御する場合において、極微量のTiが粒成長の抑制に非常に貢献することを見出した。このとき、単にTiを極微量とするだけでなく、上記のように結合相となる鉄族金属元素の含有量を合わせて制御する、具体的には、結合相を5.5質量％以上含有させた場合に粒成長抑制効果による抗折強度の向上が望めることを見出した。超硬合金組成としてTiを微量添加すると、結合相となる元素とWCとの濡れ性を若干悪くする効果がある。そのため、液相出現時に結合相中にWCが拡散固溶することを抑制し、WCのオストワルド成長を抑制すると考えられる。そこで、本発明では、Tiの含有量と共に、結合相の含有量を特定する。Tiの含有量が0.005質量％未満であると、不純物レベルの含有率となり、粒成長抑制効果が小さい。0.06質量％超であると、強度の低下を引き起こす。特に好ましいTiの含有量は、0.01質量％以上0.04質量％以下である。本発明では、このようにCrに加えてTiを微量添加することで、WCを均一的に微細化すると共に、2μmを超えるような粗大な粒子の生成を極力抑制し、優れた抗折力を有することができる。なお、各成分の含有量は、例えば、ICP(誘導結合プラズマ発光分析)にて分析することで求めることができる。

そして、本発明超硬合金では、Taの含有量を0.005質量％未満とする。本発明では、Taを有意的に含有させない。従って、本発明では、Taを含まない、即ち、Taの含有量が0であることが最も好ましく、不可避的に混入される場合を考慮すると、0.003質量％以下が好ましく、0.005質量％を上限とする。従来、Taは、粒成長抑制剤として知られており、積極的に添加することが行われていたが、本発明者らが検討した結果、特に、WCを0.3μm以下といった超微粒に制御するには、好ましくないとの知見を得た。具体的には、液相焼結中にTaを含む複炭化物相((W,Ta)C)やTaの炭化物が生成されて、硬質相が大きく成長する場合があることがわかった。そして、これらTaを含む析出物は、Ti、Crといった元素を添加していても、粒成長を抑制して微細化することが困難であることがわかった。そこで、本発明では、Taを含まないものとする。

更に、V(バナジウム)を特定量添加することで、粒成長をより効果的に抑制して微細化を安定させることができて好ましい。具体的には、結合相である鉄族金属元素の重量(質量％)に対するVの重量(質量％)の比(重量比)が0.01以上0.1以下となるようにVを含有させる。重量比が0.01より小さいと、微粒組織の安定性が不十分となり、Vを添加したことによる効果を十分に得ることができない。重量比が0.1より大きいと、硬質相と結合相との濡れ性の劣化を引き起こし、破壊靭性が低下する傾向がある。特に好ましい重量比は、0.01以上0.06以下である。

上記WCが0.3μm以下といった超微粒である本発明超硬合金を製造するには、例えば、材料粉末の用意→材料粉末の混合粉砕→プレス成形→焼結→熱間静水圧プレス(HIP)を行うことが挙げられる。材料粉末においてWC粉末は、超微粒のもの、具体的には、0.5μm以下、特に0.2μm以下のものを利用することが好ましい。このような超微粒のWC粉末は、酸化タングステンを直接炭化する直接炭化法により、WCを微細かつ均一な粒子に調整することで得られる。また、材料粉末を混合粉砕することでWC粒子をより小さくすることができる。WC粉末の他、結合相となる鉄族金属粉末、粒成長抑制を目的としたCr,Ti,適宜Vを含む粉末を用意する。Cr,Ti,Vは、金属単体、化合物、複合化合物、固溶体のいずれの形態で添加してもよい。化合物又は複合化合物は、例えば、炭素,窒素,酸素,硼素から選択される1種以上と上記元素とが化合されたものが挙げられる。市販の粉末を利用してもよい。これらの粉末が予め混合されたものを利用して更に混合粉砕してもよいし、それぞれの粉末を別個に用意して混合粉砕時に混合させてもよい。ここで、Tiの含有量の調整は、計測により行ってもよいが、例えば、Ti被膜を施したボールを使用して、混合時間を調整することにより行ってもよい。上記混合粉砕した材料は、所定の圧力、例えば、500〜2000kg/cm²でプレス成形し、真空中にて焼結する。焼結温度としては、WCの粒成長を抑制するべく、低温とすることが好ましい。具体的には、1300〜1350℃が好ましい。そして、本発明では、硬度、抗折力、靭性といった特性をより向上するべく、焼結後、HIPを施す。具体的なHIP条件は、温度を焼結温度と同一程度(1300〜1350℃)とし、圧力を10〜100MPa、特に約100MPa(1000気圧)程度とすることが好ましい。このようなHIP処理を施すことで、低温焼結であっても、上記特性により優れた超硬合金とすることができる。

上記本発明超硬合金は、切削工具や耐摩耗工具といった加工工具の母材材料に用いることが好適である。切削工具としては、例えば、ドリル、エンドミル、ルーター、リーマーなどの回転工具、マイクロドリルなどのプリント基板加工用回転工具、アルミニウムや鋳鉄鋼などの旋削加工、特に仕上げ加工を行うスローアウェイチップなどの旋削加工用工具が挙げられる。また、刃立ち性が要求される電気・電子機器などの高精度加工用途でも効果が発揮される。耐摩耗工具としては、例えば、ロータリーナイフなどの切断用工具、打ち抜き金型などの打ち抜き用工具が挙げられる。本発明超硬合金を母材全体に用いた加工工具は、母材の部分的にではなく全体において粗大なWCが低減されることで破壊の起点が少なく、耐折損性、耐欠損性の向上が望まれると共に、母材全体に亘るWCの均一的な微細化により、強度の向上をも望まれるため、良好な加工性能を発揮する。

マイクロドリルは、プリント基板の穴あけなどに用いられる工具であり、ドリル径：φ0.1〜0.3mmといった極小径のものが主流になりつつある。このように極小径であることで、母材全体の合金組織が微細でかつ均質でないと、組織中の粗大な硬質相を起点とした破壊や折損が生じ易い。従って、マイクロドリルの母材材料として本発明微粒超硬合金を用いると、本発明超硬合金の性能が活かされ、従来と比較して良好な切削性能が期待される。また、本発明超硬合金は、耐摩耗性だけでなく、強度、靭性にも優れることから、従来のマイクロドリルでは折損してしまったステンレス板などの材料に対しても穴開け加工を行うことができる。更に、本発明超硬合金を利用した場合、ドリル径：φ0.05mm(50μm)といった超微細のドリルを作製することができる。

本発明超硬合金を用いた旋削加工用工具も、突発的な刃先の飛びなどを防止することで耐チッピング性の向上が望まれると共に、高硬度化による耐摩耗性の向上も望まれるため、優れた切削性能を発揮する。

以上のように本発明超硬合金では、従来粒成長抑制剤としてほとんど利用されていないTiを含有すると共に、粒成長抑制剤として利用されていたTaを含有させない。そして、本発明超硬合金は、結合相の含有量と共にCrの含有量、Tiの含有量を特定することで、硬質相の粒成長を効果的に抑制して、硬質相の均一的な微細化を図ると共に、粗大な粒子数を低減することができるという優れた効果を奏し得る。そのため、本発明超硬合金を用いた各種の加工工具では、合金組織中に粗大な硬質相が存在することで発生していた突発的な破壊や欠損が抑制されると共に、硬質相の均一的な微細化によって強度を向上させることができ、高強度と高靭性とを両立する。従って、本発明超硬合金は、回転切削加工、精密加工、旋削加工、耐摩耗性を要求される加工などの各種加工分野において有用である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
(実施例1)
平均粒径0.5μmのWC原料粉末、平均粒径1μmのCo原料粉末、表1に示す組成のCr,V,Ti,Taの化合物粉末、及び適当量の粉末C(カーボン)をそれぞれ用意して、表1に示す添加量(質量％＝mass％)で配合し、ボールミルで48時間粉砕、混合した。それから、スプレードライヤーを用いて乾燥、造粒を行った後、1000kg/cm²の圧力にてプレス成形し、真空中で焼結温度1350℃まで昇温し、その焼結温度で1時間焼結を行った。その後、1320℃、100MPa、1時間の条件でHIP処理を施して、試料No.1〜27の超硬合金を作製した。ここでは、試料ごとに20mmスパンのJIS試験片、ビッカース硬度Hv評価用サンプル、組織観察用サンプル、成分測定用サンプルをそれぞれ作製した。

その他、試料No.6と同じ組成で、WCの平均粒径が異なるもの(試料No.50)、Coの一部をNiに置換したもの(試料No.51)、予め混合された材料粉末を用いたもの(試料No.52)、HIPを施さないもの(試料No.53)を作製してみた。試料No.50は、平均粒径1.0μmのWC原料粉末、平均粒径1μmのCo原料粉末、表1に示す組成のCr,Tiの化合物粉末、及び適当量の粉末Cをそれぞれ用意して、表1に示す添加量で配合し、ボールミルで24時間粉砕、混合した後、上記と同様に乾燥、造粒、プレス形成を行い、焼結温度を1400℃として焼結して得た。試料No.51は、平均粒径1μmのNi原料粉末及びCo原料粉末を用いた以外は、上記試料No.1〜27と同様の条件で作製した。試料No.52は、表1に示す組成の材料粉末が予め混合されているものを用いた以外は、上記試料No.1〜27と同様の条件で作製した。試料No.53は、表1に示す組成の材料粉末をそれぞれ用意して、表1に示す添加量で配合し、ボールミルで24時間粉砕、混合した後、上記と同様に乾燥、造粒、プレス形成を行い、焼結温度を1450℃として焼結して得た。

得られた各試料においてCr,Ti,Ta,Vの含有量を調べるべく、成分測定用サンプルを用いて、それぞれICPにて分析すると共に、結合相(Co又はCo+Ni)の重量(mass％)に対するCrの重量比、同Vの重量比を求めた。Tiの分析値、Coに対するCrの重量比、Coに対するVの重量比を表1に示す。なお、VCやTaCを添加しなかった試料(表1では「-(ハイフン)」が記載されている)では、VやTaが検出されなかった。

組織観察用サンプルを用いて、組織観察からフルマンの式により合金中の硬質相(WC)の平均粒径(μm)を求めた。観察は、SEM(3000倍)にて行い、単位長さ、単位面積は、それぞれ1μm、1μm²とした。また、ビッカース硬度用サンプルを用いて、ビッカース硬度Hvを測定した。更に、JIS試験片を用いて抗折力試験を行い、抗折力を求めてみた。この試験は、試料ごとに10本ずつ抗折力を測定し、10本の抗折力の平均値(GPa)と、10本のうちの最低値(GPa)を求めた。この抗折力試験における評価では、平均値と最低値との差が大きいほど、抗折力のばらつきが大きく、組織中に破壊や欠損の起点となり易い粗大な硬質相が存在しているといえる。これらの結果を表2に示す。

表2に示すように特定量の鉄族金属を結合相とし、極微量のTiを含有すると共に、結合相に対して特定量のCrを含有した試料No.4-7,10-11,15-18,23-27,51,52は、WCの平均粒径が0.3μm以下と微細であり、高硬度であることがわかる。また、これらの試料は、平均抗折力の平均値が高く、かつ抗折力のばらつきが小さいことがわかる。通常、硬質相の粒度が小さくなると、硬度が向上する反面、抗折力が低下する傾向にある。しかし、試料No.4-7,10,11,15-18,23-27,51,52では、硬度と抗折強度との双方に優れていることがわかる。特に、Vを特定量含有する試料No.23-27は、抗折力がより優れると共に、高硬度であることがわかる。

試料No.1〜8を比較することで、結合相の含有量が強度に影響することがわかる。試料No.6及び9〜13を比較することで、Tiの含有量がWCの粒成長抑制に影響することがわかる。試料No.6及び14〜19を比較することで、Crの含有量が抗折力のばらつきに影響することがわかる。試料No.14や試料No.19は、抗折力のばらつきが大きいことから、破壊や欠損の起点となる粗大な硬質相が存在したと考えられる。即ち、Crの含有量は、WCの粒成長抑制に寄与することがわかる。試料No.6及び20〜23を比較することで、Taの有無がWCの粒成長抑制に影響することがわかる。

試料No.6と50とを比較することで、原料粉末としてより微粒のものを利用することで、より微細なWCとなり、高強度で高硬度な超硬合金が得られることがわかる。試料No.6と51とを比較することで、結合相は、Coのみとすると、より優れた特性を有する超硬合金が得られることがわかる。試料No.6と52とを比較することで、種々の材料粉末が利用できることがわかる。試料No.6と53とを比較することで、低温焼結及びHIP処理により、優れた特性を有する微細超硬合金が得られることがわかる。

(実施例2)
実施例1の試料No.1〜27と同様の組成の原料粉末を用いて、φ0.3mmのマイクロドリルを作製した。マイクロドリルは、実施例1と同様に粉砕、混合した後、乾燥、造粒を行い、φ3.5mmの丸棒にプレス成形し、1350℃で焼結した後、1320℃でHIP処理を施し、外周加工(溝加工)を行うことで作製した。

作製したマイクロドリルにより穴あけ試験(貫通穴)を行い、切削評価を行った。被削材は、ガラス層とエポキシ樹脂層との交互4層積層板(アメリカ規格協会が規定する銅張り積層板のグレード：FR-4)からなるプリント基板(厚さ1.6mm)を2枚重ねにしたもの(合計厚さ3.2mm)とし、切削条件は、回転数N＝150,000r.p.m、送り量f＝15μm/rev.、切削油不使用(乾式)とした。切削評価は、折損するまでの穴あけ加工数で行った。その結果を表3に示す。

表3に示すように、特定量の鉄族金属を結合相とし、極微量のTiを含有すると共に、結合相に対して特定量のCrを含有した試料No.4-7,10-11,15-18,23-27からなるマイクロドリルは、折損が生じにくく、耐折損性に優れる、即ち、靭性に優れるものであることがわかる。このような結果となったのは、これらのマイクロドリルには、粗大なWCがほとんど存在しなかったためであると推測される。このことから、本発明超硬合金からなる切削工具は、耐欠損性に優れ、工具寿命を向上することができる。

(実施例3)
実施例1の試料No.1〜27と同様の組成の原料粉末を用いて、TNGG160404R-UMブレーカのスローアウェイチップを同様の条件で作製して切削試験を行い、切削評価を行った。被削材は、アルミニウム材(ADC12)とし、切削条件は切削速度V=500m/min、送り量f＝0.1mm/rev.、切込み深さd=1.0mm、切削油使用(湿式)とした。切削評価は、15時間切削を行った後の逃げ面摩耗量(V_B摩耗量)で行った。その結果、特定量の鉄族金属を結合相とし、極微量のTiを含有すると共に、結合相に対して特定量のCrを含有した試料No.4-7,10-11,15-18,23-27からなるチップは、摩耗が少なく、優れた強度を有することが確認された。このような結果となったのは、これらのチップの硬質相が均一的に微細化されているためであると推測される。このことから、本発明超硬合金からなる切削工具は、耐摩耗性に優れ、工具寿命の向上を図ることができる。

(実施例4)
実施例1の試料No.1〜27と同様の組成の原料粉末を用いて、打ち抜き用金型を同様の条件で作製して耐摩耗試験を行い、耐摩耗性の評価を行った。試験は、厚さ0.2mmのステンレス板を打ち抜きパンチの径:1.0mmで打ち抜き、所定数の打ち抜きを行った後、金型の摩耗量を評価した。その結果、特定量の鉄族金属を結合相とし、極微量のTiを含有すると共に、結合相に対して特定量のCrを含有した試料No.4-7,10-11,15-18,23-27からなる金型は、摩耗が少なく、優れた強度を有することが確認された。

本発明超硬合金は、耐摩耗性、強度、靭性に優れることが望まれる種々の工具材料に適する。具体的には、回転工具、プリント基板加工用回転工具、旋削加工用工具、切断用工具、打ち抜き用工具といった切削工具や耐摩耗工具に好適に利用できる。特に、プリント基板などの穴開けに用いられる極小径ドリル(マイクロドリル)に代表される電子機器類の微細加工用工具、マイクロマシン製作の際に用いられる部品加工用工具などの微細加工用途の工具材料に最適である。また、本発明加工工具は、切削加工や耐摩耗加工に好適に利用できる。

Claims

平均粒径0.3μm以下のWCを硬質相とし、
質量％で5.5％〜15％の少なくとも1種の鉄族金属元素を結合相とし、
Tiを質量％で0.005％〜0.06％含み、
Crを結合相に対する重量比で0.04以上0.2以下含み、
Taが質量％で0.005％未満であり、
残部が不可避的不純物からなることを特徴とする超硬合金。
結合相は、Coのみであることを特徴とする請求項1に記載の超硬合金。
更に、Vを結合相に対する重量比で0.01以上0.1以下含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の超硬合金。
請求項1〜3のいずれかに記載の超硬合金により製造された加工工具であり、回転工具、プリント基板加工用回転工具、旋削加工用工具、切断用工具、打ち抜き用工具のいずれかであることを特徴とする加工工具。