JP2012101288A - サーメットおよび被覆サーメット - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも耐欠損性を高め、切削工具の寿命を長くすることができるサーメットを提供することを目的とする。
【解決手段】表面から内部に向って２〜２００μｍの厚さで、板状炭化タングステンを主成分とする炭化タングステン相と、鉄族金属を主成分とする結合相とからなる表面領域が形成され、表面領域よりも内部に、粒状炭化タングステンを主成分とする炭化タングステン相と、Ｔｉ、Ｗの炭化物、窒化物、炭窒化物およびこれらの相互固溶体の中から選ばれた少なくとも１種からなる硬質相と、鉄族金属を主成分とする結合相とからなる内部領域が形成されたサーメット。
【選択図】なし

Description

本発明は、サーメットおよび被覆サーメットに関するものである。

サーメットの従来技術として、サーメット表面部の硬度を高めて耐摩耗性を向上させたサーメットがある（例えば、特許文献１参照。）。

特許第２６２８２００号公報

しかしながら、上記特許文献１の発明では、耐欠損性が不十分であり、切削工具として用いると工具寿命が短いという問題があった。本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、耐欠損性を高め、切削工具として用いると従来よりも切削工具の寿命を長くすることができるサーメットを提供することを目的とする。

本発明は上記の課題を解決するためになされ、その要旨は次のとおりである。
（１）表面から内部に向って２〜２００μｍの厚さで、板状炭化タングステンを主成分とする炭化タングステン相と、鉄族金属を主成分とする結合相とからなる表面領域が形成され、表面領域よりも内部に、粒状炭化タングステンを主成分とする炭化タングステン相と、Ｔｉ、Ｗの炭化物、窒化物、炭窒化物およびこれらの相互固溶体の中から選ばれた少なくとも１種からなる硬質相と、鉄族金属を主成分とする結合相とからなる内部領域が形成されたサーメット。
（２）硬質相がコアとリムからなる有芯構造のコアリム相を含む硬質相である（１）に記載のサーメット。
（３）表面領域の断面組織における、炭化タングステン相の面積率は７５〜９９面積％、結合相の面積率は１〜２５面積％、これらの合計は１００面積％であり、内部領域の断面組織における、炭化タングステン相の面積率は１０〜９０面積％、硬質相の面積率は５〜７５面積％、結合相の面積率は５〜２５面積％、これらの合計は１００面積％である（１）または（２）に記載のサーメット。
（４）表面領域と内部領域の間に、表面領域の直下から内部に向って２〜５００μｍの厚さがあり、炭化タングステン相と硬質相と結合相とからなり、サーメットの断面組織における、硬質相のコアリム相のリムの面積率が内部領域にある硬質相のコアリム相のリムの面積率よりも増加し、硬質相のコアリム相のコアの面積率が内部領域にある硬質相のコアリム相のコアの面積率よりも減少し、炭化タングステン相の面積率が内部領域にある炭化タングステン相の面積率よりも減少した中間領域が形成された（２）または（３）に記載のサーメット。
（５）中間領域の断面組織における、炭化タングステン相の面積率は０〜８０面積％、硬質相の面積率は２０〜８０面積％、結合相の面積率は０〜１５面積％、これらの合計は１００面積％である（１）〜（４）のいずれかに記載のサーメット。
（６）サーメットの表面からＸ線回折測定したときのＷＣ（００１）面のピーク強度ｈ（００１）とＷＣ（１００）面のピーク強度ｈ（１００）は、（ｈ（００１）／ｈ（１００））≧０．６を満足し、サーメットの内部領域をＸ線回折測定したときのＷＣ（００１）面のピーク強度ｈ（００１）とＷＣ（１００）面のピーク強度ｈ（１００）は（ｈ（００１）／ｈ（１００））＜０．６を満足する（１）〜（５）のいずれかに記載のサーメット。
（７）炭化タングステンの最長辺に平行な直線で炭化タングステンを横切る直線の最大長さをＡ（μｍ）と表し、炭化タングステンの最長辺に垂直な直線で炭化タングステンを横切る直線の最大長さをＢ（μｍ）と表したとき、Ｂに対するＡの比（Ａ／Ｂ）が２以上であり、かつ、ＡとＢとを乗じた値Ｃ（Ｃ＝Ａ×Ｂ）が２×１０^-12ｍ²以上である炭化タングステンが表面領域に含まれる（１）〜（６）のいずれかに記載のサーメット。
（８）（１）〜（７）のいずれかに記載のサーメットの表面に、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉの金属、炭化物、窒化物、酸化物およびこれらの相互固溶体の中から選ばれた少なくとも１種の被膜を被覆した被覆サーメット。

本発明のサーメットは、サーメットの表面側に形成された表面領域と、その表面領域よりも内部に形成された内部領域とを含む。本発明のサーメットは、表面領域と内部領域との間に中間領域が形成されてもよい。

本発明の内部領域は、粒状炭化タングステンを主成分とする炭化タングステン相と、Ｔｉ、Ｗの炭化物、窒化物、炭窒化物およびこれらの相互固溶体の中から選ばれた少なくとも１種からなる硬質相と、鉄族金属を主成分とする結合相とからなる。

本発明において粒状炭化タングステンとは、断面組織における、炭化タングステンの最長辺に平行な直線で炭化タングステンを横切る直線の最大長さをＡ（μｍ）と表し、炭化タングステン相の最長辺に垂直な直線で炭化タングステン相を横切る直線の最大長さをＢ（μｍ）と表したとき、Ｂに対するＡの比（Ａ／Ｂ）が２未満の炭化タングステンを意味する。なお、本発明において、粒状炭化タングステンを主成分とする炭化タングステン相とは、断面組織において、炭化タングステン全体の面積に対する粒状炭化タングステンの面積の割合が５１面積％以上である炭化タングステン相を意味する。

本発明の硬質相は、Ｔｉ、Ｗの炭化物、窒化物、炭窒化物およびこれらの相互固溶体の中から選ばれた少なくとも１種からなる。具体的には、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、（ＴｉＷ）Ｃ、（ＴｉＷ）Ｎ、（ＴｉＷ）ＣＮなどを挙げることができる。硬質相は、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、（ＴｉＷ）Ｃ、（ＴｉＷ）Ｎ、（ＴｉＷ）ＣＮなどの単一相のみからなる場合よりも、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮなどのコアと（ＴｉＷ）Ｃ、（ＴｉＷ）Ｎ、（ＴｉＷ）ＣＮなどのリムとから構成された有芯構造のコアリム相を含むと、耐摩耗性および耐欠損性が向上するため、さらに好ましい。

本発明において鉄族金属を主成分とする結合相とは、Ｃｏ、ＮｉおよびＦｅの少なくとも１種、または、Ｃｏ、ＮｉおよびＦｅの少なくとも１種にＴｉおよびＷの少なくとも１種を３０質量％未満固溶させたものである。その中でも、ＣｏおよびＮｉの１種または２種を主成分とする結合相であると、機械的強度が向上するのでさらに好ましく、その中でもＣｏを主成分とする結合相であると、サーメットと被膜との密着性が向上するのでさらに好ましい。

本発明の表面領域は、表面から内部に向って２〜２００μｍの厚さがあり、板状炭化タングステンを主成分とする炭化タングステン相と、鉄族金属を主成分とする結合相とからなる。

本発明において板状炭化タングステンとは、断面組織における、炭化タングステンの最長辺に平行な直線で炭化タングステンを横切る直線の最大長さをＡ（μｍ）と表し、炭化タングステン相の最長辺に垂直な直線で炭化タングステン相を横切る直線の最大長さをＢ（μｍ）と表したとき、Ｂに対するＡの比（Ａ／Ｂ）が２以上の炭化タングステンを意味する。なお、本発明において板状炭化タングステンを主成分とする炭化タングステン相とは、断面組織において、炭化タングステン全体の面積に対する板状炭化タングステンの面積の割合が５１面積％以上である炭化タングステン相を意味する。具体的には、炭化タングステンのＡとＢは、断面組織を走査型電子顕微鏡で３０００倍に拡大し、３４μｍ×２４μｍの長方形の断面組織写真から測定することができる。

本発明の表面領域の厚さが２μｍ未満になると、サーメットの耐欠損性を高める効果が十分に得られず、本発明の表面領域の厚さが２００μｍを超えて厚くなるとサーメットの耐摩耗性が低下するので、本発明の表面領域の厚さを２〜２００μｍの範囲とした。

本発明の表面領域の断面組織における、炭化タングステン相の面積率は７５〜９９面積％、結合相の面積率は１〜２５面積％であって、これらの合計は１００面積％であり、内部領域の断面組織における、炭化タングステン相の面積率は１０〜９０面積％、硬質相の面積率は５〜７５面積％、結合相の面積率は５〜２５面積％であって、これらの合計は１００面積％であると好ましい。これは、表面領域の断面組織における、炭化タングステン相の面積率が７５面積％未満になり結合相の面積率が２５面積％を超えて多くなるとサーメットの耐摩耗性が低下し、炭化タングステン相の面積率が９９面積％を超えて多くなり結合相の面積率が１面積％未満になると耐欠損性が低下するためである。また、内部領域の断面組織における、炭化タングステン相の面積率が１０面積％未満になると耐欠損性が低下し、炭化タングステン相の面積率が９０面積％を超えて多くなると耐摩耗性が低下し、硬質相の面積率が５面積％未満になると耐摩耗性が低下し、硬質相の面積率が７５面積％を超えて多くなると耐欠損性が低下し、結合相の面積率が５面積％未満になると耐欠損性が低下し、結合相の面積率が２５面積％を超えて多くなると耐摩耗性が低下するためである。

本発明のサーメットにおいて、表面領域と内部領域の間に、表面領域の直下から内部に向って２〜５００μｍの厚さがあり、炭化タングステン相と硬質相と結合相とからなり、サーメットの断面組織における、硬質相のコアリム相のリムの面積率が内部領域にある硬質相のリムの面積率よりも増加し、硬質相のコアリム相のコアの面積率が内部領域にある硬質相のコアリム相のコアの面積率よりも減少し、炭化タングステン相の面積率が内部領域にある炭化タングステン相の面積率よりも減少した中間領域が形成されると、耐摩耗性が向上するので、さらに好ましい。中間領域の厚さが２μｍ以上になるとさらに耐摩耗性を向上させる効果が得られるが、中間領域の厚さが５００μｍを超えて厚くなると耐欠損性が低下する傾向を示す。

本発明の中間領域の断面組織における、炭化タングステン相の面積率は０〜８０面積％、硬質相の面積率は２０〜１００面積％、結合相の面積率は０〜１５面積％であり、これらの合計は１００面積％であると耐摩耗性が向上するので、さらに好ましい。これは、中間領域の断面組織における、炭化タングステン相の面積率は８０面積％が超えて多くなると耐摩耗性が低下し、硬質相の面積率が２０面積％未満になると耐摩耗性が低下し、結合相の面積率が１５面積％を超えて多くなると耐摩耗性が低下するためである。

本発明のサーメットの表面をＸ線回折測定したときのＷＣ（００１）面のピーク強度ｈ（００１）とＷＣ（１００）面のピーク強度ｈ（１００）は、（ｈ（００１）／ｈ（１００））≧０．６を満足し、本発明のサーメットの内部領域をＸ線回折測定したときのＷＣ（００１）面のピーク強度ｈ（００１）とＷＣ（１００）面のピーク強度ｈ（１００）は（ｈ（００１）／ｈ（１００））＜０．６を満足すると、耐欠損性が向上するので、さらに好ましい。本発明の表面領域に多く含まれる板状炭化タングステンは、（００１）面が優先的に成長したもので、表面領域の（ｈ（００１）／ｈ（１００））の比は、粒状炭化タングステンを多く含む内部領域の（ｈ（００１）／ｈ（１００））の比よりも高くなる。具体的には、サーメットの表面にＣｕ−Ｋα線を照射して、２θ／θ法により表面をＸ線回折測定したときのＷＣ（００１）面のピーク強度ｈ（００１）およびＷＣ（１００）面のピーク強度ｈ（１００）を測定して、表面領域の（ｈ（００１）／ｈ（１００））の比を求めることができる。また、表面領域および中間領域を研削や鏡面研磨などで除去して得られた内部領域にＣｕ−Ｋα線を照射して、２θ／θ法により内部領域をＸ線回折測定したときのＷＣ（００１）面のピーク強度ｈ（００１）およびＷＣ（１００）面のピーク強度ｈ（１００）を測定して、内部領域の（ｈ（００１）／ｈ（１００））の比を求めることができる。

炭化タングステンの最長辺に平行な直線で炭化タングステンを横切る直線の最大長さをＡ（μｍ）と表し、炭化タングステンの最長辺に垂直な直線で炭化タングステンを横切る直線の最大長さをＢ（μｍ）と表したとき、Ｂに対するＡの比（Ａ／Ｂ）が２以上であり、かつ、ＡとＢとを乗じた値Ｃ（Ｃ＝Ａ×Ｂ）が２×１０^-12ｍ²以上である炭化タングステンが表面領域に含まれると、耐欠損性が向上するので、さらに好ましい。

本発明のサーメットの表面に、ＰＶＤ法やＣＶＤ法によりＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉの金属、炭化物、窒化物、酸化物およびこれらの相互固溶体の中から選ばれた少なくとも１種の被膜を被覆した被覆サーメットは耐摩耗性に優れる。本発明の被膜としては、具体的に、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣＮＯ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＳｉＮ、ＡｌＣｒＮ、Ａｌ₂Ｏ₃などを挙げることができる。被膜の総膜厚の平均値は０．１μｍ以上になると耐摩耗性が向上し、３０μｍを超えて厚くなると耐欠損性が低下する傾向が見られるので、０．１〜３０μｍが好ましい。

本発明のサーメットを製造する方法としては、
（Ａ）ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、金属元素がＴｉおよびＷである炭化物、窒化物、炭窒化物およびこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種：５０〜８０体積％と、ＷＣ：１５〜３０体積％と、鉄族金属：５〜２０体積％とからなり合計で１００体積％となる混合物を準備する混合工程と、
（Ｂ）混合物を非酸化雰囲気中で常温から１１５０〜１３５０℃の第１加熱温度まで昇温させる第１昇温工程と、
（Ｃ）混合物を窒素雰囲気中で１１５０〜１３５０℃の第１加熱温度から１４５０〜１６５０℃の第２加熱温度まで圧力２ｋＰａ以上の窒素雰囲気中で昇温させる第２昇温工程と、
（Ｄ）混合物を１４５０〜１６５０℃の第２加熱温度にて第２昇温工程よりも低い圧力の窒素雰囲気中または真空中で保持する保持工程と、
（Ｅ）混合物を１４５０〜１６５０℃の第２加熱温度から１０００〜１３００℃の第１冷却温度まで保持工程よりも低い圧力の窒素雰囲気中または真空中で冷却する第１冷却工程と、
（Ｆ）混合物を１０００〜１３００℃の第１冷却温度から常温に冷却する第２冷却工程と
を含むサーメットの製造方法により得ることができる。

第１昇温工程において、混合物を非酸化雰囲気中で昇温させることにより混合物の酸化を防いでいる。非酸化雰囲気として具体的には、真空、窒素雰囲気、不活性雰囲気、水素雰囲気などを挙げることができる。第２昇温工程における窒素雰囲気の圧力は２ｋＰａ以上であるが、窒素雰囲気の圧力が１００ｋＰａを超えて高くなるとサーメットの焼結性が低下する傾向を示すので、第２昇温工程における窒素雰囲気の圧力は２〜１００ｋＰａであると好ましい。

本発明のサーメットの具体的な製造方法としては、以下の方法が挙げられる。ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、金属元素がＴｉおよびＷである炭化物、窒化物、炭窒化物およびこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種の粉末と、ＷＣ粉と、鉄族金属の粉末を用意する。これらの粉末は、市販のものまたは固溶化高温熱処理により調製されたものであり、その平均粒径等は特に制限されないが、例えば、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）規格Ｂ３３０に記載のフィッシャー法（Fisher Sub-Sieve Sizer（FSSS））により測定した平均粒径が０．１〜１０μｍであることが好ましく、さらに好ましくは０．５〜８μｍである。これらの粉末を所定比率に秤量し、溶媒とともに湿式ボールミルにて混合し、混合後に溶媒を蒸発させて混合物を得る。得られた混合物にパラフィン等の成形用ワックスを添加して所定の形状に成形する。なお、所定の形状に成形する方法としては、プレス成形、押出成形、射出成形などを挙げることができる。成形した混合物を焼結炉に入れて、真空中で３５０〜５００℃まで昇温してワックスを除去させた後、真空中または窒素雰囲気で３５０〜５００℃から１１５０〜１３５０℃の第１加熱温度まで昇温させる。さらに、混合物を１１５０〜１３５０℃の第１加熱温度から１４５０〜１６５０℃の第２加熱温度まで圧力２ｋＰａ以上の窒素雰囲気中で昇温させ、１４５０〜１６５０℃の第２加熱温度にて、第２加熱温度まで昇温させる昇温工程よりも低い圧力の窒素雰囲気中または真空中で１０〜６０分間保持する。その後、第２加熱温度まで昇温させる工程よりも低い圧力の窒素雰囲気中または真空中で１０００〜１３００℃の第１冷却温度まで冷却し、その後、常温まで冷却すると本発明のサーメットを製造することができる。

本発明のサーメットおよび被覆サーメットは耐摩耗性と耐欠損性に優れる。本発明のサーメットおよび被覆サーメットは、切削工具として用いると切削工具の寿命を長くするという効果を奏する。

サーメットの原料粉末として、平均粒径４．３μｍのＴｉ（Ｃ_0.5Ｎ_0.5）粉、平均粒径３．２μｍのＴｉ（Ｃ_0.3Ｎ_0.7）粉、平均粒径１．５μｍのＴｉＮ粉、平均粒径１．５μｍの（Ｔｉ_0.9Ｗ_0.1）（Ｃ_0.5Ｎ_0.5）粉、平均粒径１．５μｍのＷＣ粉、平均粒径２．０μｍのＷ粉、平均粒径６μｍの黒鉛粉（Ｇと記す）、平均粒径１．０μｍの（Ｗ，Ｔｉ）Ｃ粉（重量比でＷＣ：ＴｉＣ＝７０：３０）、平均粒径３．２μｍのＭｏ₂Ｃ粉、平均粒径１．５μｍのＴａＣ粉、平均粒径１．１μｍのＮｂＣ粉、平均粒径３．１μｍのＺｒＣ粉、平均粒径１．４μｍのＣｒ₃Ｃ₂粉、平均粒径１．４μｍのＣｏ粉、平均粒径１．３μｍのＮｉ粉を用意した。これらを用いて表１に示す配合組成に秤量した。

秤量した原料粉末を溶媒とともに湿式ボールミルにより混合した。なお、スラリー状の混合物の総重量に対して１〜２重量％のパラフィンを混合時に入れた。湿式ボールミル後に溶媒を蒸発させた混合物を、焼結後の大きさがＩＳＯ規格ＴＮＭＧ１６０４０８のインサート形状になるようにプレス成形した。

発明品１〜５および比較品１については、プレス成形した混合物を焼結炉に入れて、真空中で常温から４５０℃まで徐々に昇温してパラフィンを蒸発させた後、真空中で４５０℃から１２２０℃の第１加熱温度まで昇温させた。さらに、混合物を１２２０℃の第１加熱温度から１５３０℃の第２加熱温度まで圧力１０ｋＰａの窒素雰囲気中にて昇温させ、さらに１５３０℃の第２加熱温度にて圧力１０．０Ｐａの真空中で６０分間保持した後、１５３０℃の第２加熱温度から１２００℃の第１冷却温度まで圧力１０．０Ｐａの真空雰囲気中にて冷却させ、さらに１２００℃の第１冷却温度から常温まで圧力２５０ｋＰａのアルゴン雰囲気中にて冷却した。

比較品２については、プレス成形した混合物を焼結炉に入れて、真空中で常温から４５０℃まで徐々に昇温してパラフィンを蒸発させた後、真空中で４５０℃から１３００℃の第１加熱温度まで昇温させた。さらに、混合物を１３００℃の第１加熱温度から１４５０℃の第２加熱温度まで圧力１０ｋＰａのアルゴン雰囲気中で昇温させ、さらに１４５０℃の第２加熱温度にて圧力１０ｋＰａのアルゴン雰囲気中で６０分間保持した。その後、真空中で１４５０℃の第２加熱温度から常温まで冷却した。

比較品３については、プレス成形した混合物を焼結炉に入れて、真空中で常温から５００℃まで徐々に昇温してパラフィンを蒸発させた後、真空中で５００℃から１２００℃の第１加熱温度まで昇温させた。さらに、混合物を１２００℃の第１加熱温度から１５３０℃の第２加熱温度まで圧力０．１ｋＰａの窒素雰囲気中で昇温させ、さらに１５３０℃の第２加熱温度にて圧力０．１ｋＰａの窒素雰囲気中で６０分間保持した後、１５３０℃の第２加熱温度から１２００℃の第１冷却温度まで圧力０．１ｋＰａの窒素雰囲気中にて冷却させ、さらに真空中で１２００℃の第１冷却温度から常温まで冷却した。

比較品４については、プレス成形した混合物を焼結炉に入れて、真空中で常温から４５０℃まで徐々に昇温してパラフィンを蒸発させた後、真空中で４５０℃から１４２０℃まで昇温させ、さらに１４２０℃にて真空中で６０分間保持した後、真空中で１４２０℃から常温まで冷却した。

得られたサーメットの断面組織から走査型電子顕微鏡付属のＥＤＳおよび透過型電子顕微鏡付属のＥＤＳを用いて表面領域、中間領域および内部領域に含まれる各相の組成を分析した。また、サーメットの断面組織写真から画像処理ソフトＩｍａｇｅ Ｐｒｏ−Ｐｌｕｓを用いて表面領域、中間領域および内部領域に含まれる各相の面積率を測定した。さらに、サーメットの断面組織から走査型電子顕微鏡により表面領域、中間領域および内部領域に含まれる炭化タングステン相の形状を調べた。得られた結果は、表２〜１０に示した。ここで、表面領域とはサーメットの表面近傍にある、炭化タングステン相と結合相とからなる領域のことであり、内部領域とは、表面領域よりも内部にある、炭化タングステン相と硬質相と結合相とからなる領域のことである。また、表面領域と内部領域との間に中間領域が形成される場合がある。中間領域は、炭化タングステン相と硬質相と結合相とからなり、サーメットの断面組織における、硬質相のコアリム相のリムの面積率が内部領域にある硬質相のコアリム相のリムの面積率よりも増加し、硬質相のコアリム相のコアの面積率が内部領域にある硬質相のコアリム相のコアの面積率よりも減少し、炭化タングステン相の面積率が内部領域にある炭化タングステン相の面積率よりも減少した領域である。中間領域においては、表面側から内部側に向かって各相の組成と面積率が漸減または漸増しているので、中間領域の表面側と中間領域の内部側における各相の組成と面積率を表２〜７に示した。また、発明品１〜５、比較品１〜４に含まれる炭化タングステン相の組成はＷＣのみであったので、以下、発明品１〜５、比較品１〜４のサーメットに含まれる炭化タングステン相はＷＣ相と記載した。

また、得られたサーメットの表面領域、中間領域および内部領域の断面組織を走査型電子顕微鏡にて観察し、３０００倍に拡大して長さ３４μｍ×幅２４μｍの長方形の断面組織写真を撮影し、画像処理ソフトＩｍａｇｅ Ｐｒｏ−Ｐｌｕｓを用いて、表面領域、中間領域および内部領域の断面組織を含まれるＷＣ相について、ＷＣ相全体の面積に対する、Ｂに対するＡの比（Ａ／Ｂ）が２以上である板状ＷＣの面積率と、ＷＣ相全体の面積に対する、Ｂに対するＡの比（Ａ／Ｂ）が２未満である粒状ＷＣの面積率とを測定した。その結果を表１１に示す。

得られたサーメットの逃げ面側の表面に対してＣｕ−Ｋα線を用いたＸ線回折測定を行って、ＷＣ（１００）面のピーク強度に対するＷＣ（００１）面のピーク強度比（ｈ（００１）／ｈ（１００））を測定した。また、得られたサーメットの表面から深さ方向に２ｍｍまで研削し、さらに鏡面研磨してサーメット内部領域の鏡面研磨面を得た。内部領域の鏡面研磨面に対してＣｕ−Ｋα線を用いたＸ線回折測定を行って、内部領域のＷＣ（１００）面のピーク強度に対するＷＣ（００１）面のピーク強度比（ｈ（００１）／ｈ（１００））を測定した。その結果を表１２に示す。

サーメットの表面領域と内部領域の断面組織を走査型電子顕微鏡により３０００倍に拡大した長さ３４μｍ×幅２４μｍの長方形の断面組織について、ＷＣ相の最も長い辺に平行な直線でＷＣ相を横切る直線の最大長さをＡ（μｍ）と表し、炭化タングステンの最長辺に垂直な直線で炭化タングステンを横切る直線の最大長さをＢ（μｍ）と表したとき、Ｂに対するＡの比（Ａ／Ｂ）が２以上であり、かつ、ＡとＢとを乗じた値Ｃ（Ｃ＝Ａ×Ｂ）が２×１０^-12ｍ²以上であるＷＣ相の有無を調べた。各試料の表面領域と内部領域の３４μｍ×２４μｍの断面組織写真中に、（Ａ／Ｂ）が２以上であり、かつ、Ｃが２×１０^-12ｍ²以上であるＷＣ相が含まれているときは表１３に○印で表し、写真の中に含まれていないときは表１３に×印で表した。

ＩＳＯ規格ＴＮＭＧ１６０４０８形状の発明品１〜５、比較品１〜４のサーメットの拘束面に研削を施し、刃先にホーニングを施した。さらに膜構成が、（基材側）平均膜厚１．０μｍＴｉＮ−平均膜厚８．０μｍＴｉ（Ｃ，Ｎ）−平均膜厚０．５μｍＴｉ（Ｃ，Ｎ，Ｏ）−平均膜厚１．５μｍＡｌ₂Ｏ₃−平均膜厚０．２μｍＴｉＮ（表面側）、総膜厚の平均値が１１．２μｍである被膜をＣＶＤ法により被覆した。ＣＶＤ被覆して得られた被覆サーメットを用いて切削試験１，２を行った。

[切削試験１]
耐欠損性評価試験
試料形状：ＴＮＭＧ１６０４０８
被削材：Ｓ４５Ｃ（形状：円柱に４本の溝を入れた略円柱状）
切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ
切り込み：２．０ｍｍ
送り量：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ
雰囲気：湿式切削
試験回数：３回
寿命の判定基準：欠損するまでの衝撃回数を寿命とする。なお、衝撃回数が２５０００回になるまでに欠損しない場合は、その時点で試験を終了する。

[切削試験２]
耐摩耗性評価試験
試料形状：ＴＮＭＧ１６０４０８
被削材：Ｓ４５Ｃ（形状：円柱）
切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ
切り込み：２．０ｍｍ
送り量：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ
雰囲気：湿式切削
寿命の判定基準：欠損したとき、または、最大逃げ面摩耗量Ｖ_Bmaxが０．３ｍｍ以上になったときを寿命とする。

切削試験１、２の結果を点数化した。すなわち、切削試験１の衝撃回数について、２５０００回以上を３点、２００００回以上２５０００回未満を２点、１５０００回以上２００００回未満を１点、１５０００回未満を０点とし、１回目から３回目までの結果を平均した。また、切削試験２の加工長について、４．５ｋｍ以上を３点、３．０ｋｍ以上４．５ｋｍ未満を２点、１．５ｋｍ以上３．０ｋｍ未満を１点、１．５ｋｍ未満を０点とした。切削試験１の点数の平均値と切削試験２の点数とを合計し、その値を総合評価の結果とした。点数が大きいほど切削性能に優れる。得られた総合評価の結果を表１６に示した。

発明品の総合評価はすべて５点以上となり、総合評価において比較品よりも優れることが分かる。

Claims (8)

1. 表面から内部に向って２〜２００μｍの厚さで、板状炭化タングステンを主成分とする炭化タングステン相と、鉄族金属を主成分とする結合相とからなる表面領域が形成され、表面領域よりも内部に、粒状炭化タングステンを主成分とする炭化タングステン相と、Ｔｉ、Ｗの炭化物、窒化物、炭窒化物およびこれらの相互固溶体の中から選ばれた少なくとも１種からなる硬質相と、鉄族金属を主成分とする結合相とからなる内部領域が形成されたサーメット。
2. 硬質相はコアとリムからなる有芯構造のコアリム相を含む請求項１に記載のサーメット。
3. 表面領域の断面組織における、炭化タングステン相の面積率は７５〜９９面積％、結合相の面積率は１〜２５面積％、これらの合計は１００面積％であり、内部領域の断面組織における、炭化タングステン相の面積率は１０〜９０面積％、硬質相の面積率は５〜７５面積％、結合相の面積率は５〜２５面積％、これらの合計は１００面積％である請求項１または２に記載のサーメット。
4. 表面領域と内部領域の間に、表面領域の直下から内部に向って２〜５００μｍの厚さがあり、炭化タングステン相と硬質相と結合相とからなり、サーメットの断面組織における、硬質相のコアリム相のリムの面積率が内部領域にある硬質相のコアリム相のリムの面積率よりも増加し、硬質相のコアリム相のコアの面積率が内部領域にある硬質相のコアリム相のコアの面積率よりも減少し、炭化タングステン相の面積率が内部領域にある炭化タングステン相の面積率よりも減少した中間領域が形成された請求項２または３に記載のサーメット。
5. 中間領域の断面組織における、炭化タングステン相の面積率は０〜８０面積％、硬質相の面積率は２０〜１００面積％、結合相の面積率は０〜１５面積％、これらの合計は１００面積％である請求項１〜４のいずれか１項に記載のサーメット。
6. サーメットの表面をＸ線回折測定したときのＷＣ（００１）面のピーク強度ｈ（００１）とＷＣ（１００）面のピーク強度ｈ（１００）は、（ｈ（００１）／ｈ（１００））≧０．６を満足し、サーメットの内部領域をＸ線回折測定したときのＷＣ（００１）面のピーク強度ｈ（００１）とＷＣ（１００）面のピーク強度ｈ（１００）は（ｈ（００１）／ｈ（１００））＜０．６を満足する請求項１〜５のいずれか１項に記載のサーメット。
7. 炭化タングステンの最長辺に平行な直線で炭化タングステンを横切る直線の最大長さをＡ（μｍ）と表し、炭化タングステンの最長辺に垂直な直線で炭化タングステンを横切る直線の最大長さをＢ（μｍ）と表したとき、Ｂに対するＡの比（Ａ／Ｂ）が２以上であり、かつ、ＡとＢとを乗じた値Ｃ（Ｃ＝Ａ×Ｂ）が２×１０^-12ｍ²以上である炭化タングステンが表面領域に含まれる請求項１〜６のいずれか１項に記載のサーメット。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のサーメットの表面に、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉの金属、炭化物、窒化物、酸化物およびこれらの相互固溶体の中から選ばれた少なくとも１種の被膜を被覆した被覆サーメット。