JP2021085052A - 超硬合金及びそれを基材として含む切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｃｏの含有割合が低くても靱性及び硬度に優れる超硬合金、並びに、それを基材として含む切削工具を提供すること。【解決手段】第一硬質相と結合相とを含む超硬合金であって、上記第一硬質相は、炭化タングステン粒子からなり、上記結合相は、構成元素としてＣｏ及びＮｉを含み、上記超硬合金の任意の表面又は任意の断面における、上記炭化タングステン粒子と上記結合相との界面と、上記界面から上記結合相の側に向かって５ｎｍ離れた地点を示す仮想線Ａとに挟まれた領域を領域Ｒ１とし、上記仮想線Ａと、上記界面から上記結合相の側に向かって２０ｎｍ離れた地点を示す仮想線Ｂとに挟まれた領域を領域Ｒ２とし、上記結合相における上記領域Ｒ１及び上記領域Ｒ２以外の領域を領域Ｒ３とした場合、上記領域Ｒ１におけるＣｏの最大原子濃度Ｃ５ａｔ％と、上記領域Ｒ３におけるＣｏの最大原子濃度Ｃ２０ａｔ％との比Ｃ５／Ｃ２０は、１を超える超硬合金。【選択図】なし

Description

本開示は、超硬合金及びそれを基材として含む切削工具に関する。

従来から、炭化タングステン（ＷＣ）を主成分とする硬質相と、鉄族元素（例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ）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。切削工具に求められる特性には、強度（例えば、抗折力）、靱性（例えば、破壊靭性）、硬度（例えば、ビッカース硬さ）、耐塑性変形性、耐摩耗性等がある。

特開２０１２−０７７３５２号公報

従来から、結合相にＣｏを多く含む超硬合金が強度、靱性に優れていることが知られている。一方で、Ｃｏは希少資源であるため、Ｃｏを原料に用いない超硬合金が検討されている。例えば、特開２０１２−０７７３５２号公報（特許文献１）には、炭化タングステン（ＷＣ）を含有する金属元素セラミックス粒子を分散させ、結合相が鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）、及び不可避不純物から組成される超硬合金であって、前記結合相中のＢの含有量が０．０７質量％以上かつ０．２８質量％以下であることを特徴とする超硬合金が開示されている。

近年、切削加工において被削材の難削化が進み、加工形状もより複雑化する等、切削工具の使用条件は過酷になっている。このため、切削工具の基材として用いられる超硬合金に対しても種々の特性の向上が求められており、とりわけ高い靱性及び高い硬度を備える超硬合金が望まれている。
また、上述したようにＣｏは希少資源であるため、Ｃｏの含有割合が抑えられた超硬合金が望まれている。

本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、Ｃｏの含有割合が低くても靱性及び硬度に優れる超硬合金、並びに、それを基材として含む切削工具を提供することを目的とする。

本開示に係る超硬合金は、
第一硬質相と結合相とを含む超硬合金であって、
上記第一硬質相は、炭化タングステン粒子からなり、
上記結合相は、構成元素としてＣｏ及びＮｉを含み、
上記超硬合金の任意の表面又は任意の断面における、
上記炭化タングステン粒子と上記結合相との界面と、上記界面から上記結合相の側に向かって５ｎｍ離れた地点を示す仮想線Ａとに挟まれた領域を領域Ｒ１とし、
上記仮想線Ａと、上記界面から上記結合相の側に向かって２０ｎｍ離れた地点を示す仮想線Ｂとに挟まれた領域を領域Ｒ２とし、
上記結合相における上記領域Ｒ１及び上記領域Ｒ２以外の領域を領域Ｒ３とした場合、
上記領域Ｒ１におけるＣｏの最大原子濃度Ｃ_５ａｔ％と、上記領域Ｒ３におけるＣｏの最大原子濃度Ｃ_２０ａｔ％との比Ｃ_５／Ｃ_２０は、１を超える。

本開示に係る切削工具は、上記本開示に係る超硬合金を基材として含む。

本開示によれば、Ｃｏの含有割合が低くても靱性及び硬度に優れる超硬合金、並びに、それを基材として含む切削工具を提供することが可能になる。

図１は、本実施形態に係る超硬合金の構造を示す模式断面図である。 図２は、本実施形態に係る超硬合金の構造を示す他の模式断面図である。 図３は、本実施形態に係る超硬合金の断面におけるＳＥＭ画像を示す写真である。 図４は、図３における領域４の拡大写真である。 図５は、実施例における切削試験１の結果と切削試験２の結果との相関関係を示すグラフである。

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の一態様の内容を列記して説明する。
［１］本開示の一態様に係る超硬合金は、
第一硬質相と結合相とを含む超硬合金であって、
上記第一硬質相は、炭化タングステン粒子からなり、
上記結合相は、構成元素としてＣｏ及びＮｉを含み、
上記超硬合金の任意の表面又は任意の断面における、
上記炭化タングステン粒子と上記結合相との界面と、上記界面から上記結合相の側に向かって５ｎｍ離れた地点を示す仮想線Ａとに挟まれた領域を領域Ｒ１とし、
上記仮想線Ａと、上記界面から上記結合相の側に向かって２０ｎｍ離れた地点を示す仮想線Ｂとに挟まれた領域を領域Ｒ２とし、
上記結合相における上記領域Ｒ１及び上記領域Ｒ２以外の領域を領域Ｒ３とした場合、
上記領域Ｒ１におけるＣｏの最大原子濃度Ｃ_５ａｔ％と、上記領域Ｒ３におけるＣｏの最大原子濃度Ｃ_２０ａｔ％との比Ｃ_５／Ｃ_２０は、１を超える。

上記超硬合金は、上述のような構成を備えることによって、炭化タングステン粒子近傍の結合相（すなわち、領域Ｒ１）にＣｏが局在する。その結果、上記超硬合金は、炭化タングステン粒子と結合相との密着力が向上し、Ｃｏの含有割合が低くてもＣｏを結合相とする超硬合金と同等の靱性及び硬度を有する超硬合金となる。

［２］上記比Ｃ_５／Ｃ_２０は、１．１以上２以下である。このように規定することで、更に靱性及び硬度に優れる超硬合金となる。

［３］上記超硬合金におけるＣｏの重量比率Ｃ_Ｃｏｗｔ％と、上記超硬合金における上記結合相の重量比率Ｃ_ｂｄｒｗｔ％との比Ｃ_Ｃｏ／Ｃ_ｂｄｒは、０．１以上０．５以下である。このように規定することで、Ｃｏの含有割合がより低い超硬合金となる。

［４］上記超硬合金は、タングステンを除く周期表４族元素、５族元素及び６族元素からなる群より選択される一種以上の金属元素と、Ｃ，Ｎ，Ｏ及びＢからなる群より選択される一種以上の元素と、を含む化合物からなる第二硬質相を更に含む。このように規定することによって、上記超硬合金を切削工具の材料として用いた場合、切削工具としての耐摩耗性及び耐欠損性のバランスを確保できる。

［５］本開示の一態様に係る切削工具は、上記［１］〜［４］のいずれかに記載の超硬合金を基材として含む。上記切削工具は、靱性及び硬度に優れる超硬合金を基材に備えることで、耐摩耗性及び耐欠損性のバランスを確保できる。

［６］上記切削工具は、上記基材上に設けられている被膜を更に備える。基材の表面に被膜を備えることで、切削工具の耐摩耗性等を改善できる。よって、上記切削工具は、更に厳しい切削条件への対応及び、更なる長寿命化等を実現できる。

［本開示の実施形態の詳細］
以下、本開示の一実施形態（以下「本実施形態」と記す。）について説明する。ただし、本実施形態はこれに限定されるものではない。本明細書において「Ｘ〜Ｙ」という形式の表記は、範囲の上限下限（すなわちＸ以上Ｙ以下）を意味し、Ｘにおいて単位の記載がなく、Ｙにおいてのみ単位が記載されている場合、Ｘの単位とＹの単位とは同じである。さらに、本明細書において、例えば「ＴｉＣ」等のように、構成元素の組成比が限定されていない化学式によって化合物が表された場合には、その化学式は従来公知のあらゆる組成比（元素比）を含むものとする。このとき上記化学式は、化学量論組成のみならず、非化学量論組成も含むものとする。例えば「ＴｉＣ」の化学式には、化学量論組成「Ｔｉ_１Ｃ_１」のみならず、例えば「Ｔｉ_１Ｃ_０．８」のような非化学量論組成も含まれる。このことは、「ＴｉＣ」以外の化合物の記載についても同様である。本明細書において、元素記号又は元素名が記載されている場合は、その元素の単体を意味している場合もあるし、化合物中の構成元素を意味している場合もある。

≪超硬合金≫
本実施形態の超硬合金は、
第一硬質相と結合相とを含む超硬合金であって、
上記第一硬質相は、炭化タングステン粒子からなり、
上記結合相は、構成元素としてＣｏ及びＮｉを含み、
上記超硬合金の任意の表面又は任意の断面における、
上記炭化タングステン粒子と上記結合相との界面と、上記界面から上記結合相の側に向かって５ｎｍ離れた地点を示す仮想線Ａとに挟まれた領域を領域Ｒ１とし、
上記仮想線Ａと、上記界面から上記結合相の側に向かって２０ｎｍ離れた地点を示す仮想線Ｂとに挟まれた領域を領域Ｒ２とし、
上記結合相における上記領域Ｒ１及び上記領域Ｒ２以外の領域を領域Ｒ３とした場合、
上記領域Ｒ１におけるＣｏの最大原子濃度Ｃ_５ａｔ％と、上記領域Ｒ３におけるＣｏの最大原子濃度Ｃ_２０ａｔ％との比Ｃ_５／Ｃ_２０は、１を超える。

＜第一硬質相＞
第一硬質相は、炭化タングステン（以下、「ＷＣ」と表記する場合がある。）粒子からなる。ここで、ＷＣには、「純粋なＷＣ（不純物元素が一切含有されないＷＣ、不純物元素が検出限界未満となる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、その内部に他の不純物元素が意図的又は不可避的に含有されるＷＣ」も含まれる。ＷＣに含有される不純物の濃度（不純物を構成する元素が二種類以上の場合は、それらの合計濃度）は、上記ＷＣ及び上記不純物の総量に対して５質量％以下である。

（ＷＣ粒子の平均粒径）
超硬合金中における上記ＷＣ粒子の平均粒径は、０．１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、０．５μｍ以上３μｍ以下であることがより好ましい。超硬合金中における上記ＷＣ粒子の平均粒径は、０．１μｍ以上であることで上記超硬合金の靱性が高くなる傾向がある。そのため、上記超硬合金を基材として含む切削工具は、機械的及び熱的な衝撃によるチッピング又は欠損を抑制できる。また、上記切削工具は耐亀裂伝播性が向上することから、亀裂の伝播が抑制され、チッピング又は欠損を抑制できる。一方、上記平均粒径は、１０μｍ以下であることで上記超硬合金の硬度が高くなる傾向がある。そのため、上記超硬合金を基材として含む切削工具は、切削時の変形が抑制され、摩耗又は欠損を抑制できる。

ここで超硬合金中における上記ＷＣ粒子の平均粒径は、超硬合金の任意の表面又は任意の断面を鏡面加工し、その加工面を顕微鏡で撮影し、その撮影画像を画像解析することによって求められる。具体的には撮影画像から、個々のＷＣ粒子の粒径（Ｈｅｙｗｏｏｄ径：等面積円相当径）を算出し、その平均値をＷＣ粒子の平均粒径とする。測定するＷＣ粒子の数は、少なくとも１００個以上とし、更に２００個以上とすることが好ましい。また、同一の超硬合金において、複数の視野で上記画像解析を行い、その平均値をＷＣ粒子の平均粒径とすることが好ましい。画像解析を行う視野の数は、５視野以上であることが好ましく、７視野以上であることがより好ましく、１０視野以上であることが更に好ましく、２０視野以上であることが更により好ましい。１つの視野は、例えば縦２０μｍ×幅２０μｍの正方形であってもよい。

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。加工面を金属顕微鏡で撮影する場合には、加工面を村上試薬でエッチングすることが好ましい。顕微鏡の種類としては、金属顕微鏡、走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）等が挙げられる。

（第一硬質相の面積比率）
本実施形態に係る超硬合金は、上記超硬合金の任意の表面又は任意の断面に対する、上記第一硬質相の面積比率が７０％以上９５％以下であることが好ましい。この場合、上記第一硬質相の面積比率及び後述する結合相の面積比率の和は、１００％である（超硬合金が第二硬質相を含む場合は、後述する。）。上記第一硬質相の面積比率は、例えば、上述したＷＣ粒子の平均粒径を求めるときと同様に、超硬合金の任意の加工面を顕微鏡で撮影し、その撮影画像を画像解析することによって求められる。すなわち、所定の視野中のＷＣ粒子を特定し、画像処理により特定されたＷＣ粒子の面積の和を算出し、これを視野の面積で割ることにより算出することが可能である。また、同一の超硬合金において、複数の視野（例えば、５視野以上）で上記画像解析を行い、その平均値を第一硬質相の面積比率とすることが好ましい。上記画像処理には、画像解析式粒度分布ソフトウェア（株式会社マウンテック社製「Ｍａｃ−Ｖｉｅｗ」）を好適に用いることができる。

≪結合相≫
結合相は、第一硬質相を構成するＷＣ粒子同士、後述する第二硬質相を構成する化合物同士、又は第一硬質相を構成するＷＣ粒子と第二硬質相を構成する化合物と、を結合させる相である。結合相は、構成元素としてコバルト（Ｃｏ）及びニッケル（Ｎｉ）を含む。

結合相中に含まれるＮｉ又はＣｏの重量比率は、ＳＴＥＭに付帯するエネルギー分散型Ｘ線分光分析（ＥＤＳ）装置により測定することができる。結合相中に含まれるＮｉの重量比率は、本開示の効果が奏される限りにおいて特に制限されないが、例えば、５０ｗｔ％以上９５ｗｔ％以下であってもよい。なお、結合相中に含まれるＣｏの重量比率は、「比Ｃ_Ｃｏ／Ｃ_ｂｄｒ」として後述する。

（結合相の面積比率）
本実施形態に係る超硬合金の任意の表面又は任意の断面に対する、上記結合相の面積比率は、５％以上３０％以下であることが好ましい。上記結合相の面積比率を上述の範囲とし、かつ後述する比Ｃ_５／Ｃ_２０を所定の範囲とすることにより、超硬合金に占める第一硬質相（結合相よりも高硬度の相）の体積比率を上昇させて超硬合金全体としての硬度を高くし、かつ、第一硬質相と結合相との密着強度を上昇させることができる。そのため、更に靱性に優れる超硬合金となる。

なお、上記結合相の面積比率は、第一硬質相の面積比率の測定と同様、所定の視野中の結合相を特定し、その結合相の面積の和を算出し、これを所定の視野の面積で割ることにより算出することが可能である。また、同一の超硬合金において、複数の視野（例えば、５視野以上）で上記画像解析を行い、その平均値を結合相の面積比率とすることが好ましい。

上記結合相を構成するその他の元素としては、例えば、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）等が挙げられる。上記その他の元素は単独で用いてもよいし、複数を組み合わせて用いてもよい。また、結合相は、第一硬質相の成分元素であるタングステン、炭素、その他の不可避的な成分元素を含んでいてもよい。上記結合相を構成するその他の元素は、上記結合相としての機能（第一硬質相を構成するＷＣ粒子同士、第二硬質相を構成する化合物同士、又は第一硬質相を構成するＷＣ粒子と第二硬質相を構成する化合物と、を結合させる機能）を損なわない範囲において、結合相に含まれることが許容される。本実施形態の一側面において、上記第一硬質相及び後述する第二硬質相以外の成分元素は、結合相に含まれると把握することができる。

（領域Ｒ１、領域Ｒ２及び領域Ｒ３）
本実施形態において、上記結合相は領域Ｒ１、領域Ｒ２及び領域Ｒ３からなる。すなわち、上記結合相は領域Ｒ１、領域Ｒ２及び領域Ｒ３に区分される。以下、図１を用いて詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る超硬合金の構造を示す模式断面図である。上記模式断面図は、上記超硬合金１の任意の表面を表していてもよい。大部分の炭化タングステン粒子２は、結合相３に囲まれている。本実施形態において、上記結合相３は領域Ｒ１、領域Ｒ２及び領域Ｒ３に区分される。上記領域Ｒ１は、上記炭化タングステン粒子２と上記結合相３との界面Ｓと、上記界面Ｓから上記結合相３の側に向かって５ｎｍ離れた地点を示す仮想線Ａとに挟まれた領域である。上記仮想線Ａは、上記界面Ｓから上記結合相３の側に向かって５ｎｍ離れた点の集合によって構成されていると把握することもできる。上記領域Ｒ２は、上記仮想線Ａと、上記界面Ｓから上記結合相３の側に向かって２０ｎｍ離れた地点を示す仮想線Ｂとに挟まれた領域である。上記仮想線Ｂは、上記界面Ｓから上記結合相３の側に向かって２０ｎｍ離れた点の集合によって構成されていると把握することもできる。上記領域Ｒ３は、上記結合相３における上記領域Ｒ１及び上記領域Ｒ２以外の領域である。

上記結合相が上記領域Ｒ１、上記領域Ｒ２及び上記領域Ｒ３のいずれに区分されるかは、結合相に囲まれている複数の炭化タングステン粒子のうち最も近い炭化タングステン粒子を基準に、判断する。例えば、図２における点Ｐは、炭化タングステン粒子ＷＣ１を基準にすると領域Ｒ３に該当するが、炭化タングステン粒子ＷＣ３を基準にすると領域Ｒ２に該当する。点Ｐに最も近いのは炭化タングステン粒子ＷＣ３であるので、点Ｐは領域Ｒ２に含まれると判断できる。また、点Ｑは、炭化タングステン粒子ＷＣ１、ＷＣ２及びＷＣ３のいずれを基準にしても領域Ｒ３に該当すると判断できる。

上記領域Ｒ１、上記領域Ｒ２及び上記領域Ｒ３は、以下の方法で求められる。
まず、上記超硬合金の任意の表面又は任意の断面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて低倍率で観察する（例えば、図３）。ＳＥＭの倍率は、例えば３０００倍である。ここで、上記断面は、上記超硬合金の任意の位置を切断して、切断面に上述の鏡面加工を施すことで形成できる。低倍率の観察において、ＷＣ粒子、並びに、結合相の領域Ｒ１、領域Ｒ２及び領域Ｒ３のすべてが含まれる視野（例えば、図３における視野４）を選定する。選定した視野の１つに着目し、高倍率（例えば、２００００００倍）で観察する（例えば、図４）。次に、観察したＳＥＭ像に基づいて第一硬質相と結合相との界面を特定する。ＳＥＭ像においてＷＣからなる第一硬質相は白く観察され、結合相は黒く観察される。そのため、第一硬質相と結合相との界面は、明確に特定が可能であると本発明者らは考えている。さらに、特定した界面に基づいて、仮想線Ａ及び仮想線Ｂを設定する。そして、上記界面、上記仮想線Ａ及び上記仮想線Ｂに基づいて、結合相を領域Ｒ１、領域Ｒ２及び領域Ｒ３に区分する。

（比Ｃ_５／Ｃ_２０）
本実施形態において、上記領域Ｒ１と、上記領域Ｒ２を介して上記領域Ｒ１と隣接している上記領域Ｒ３とを含む範囲で線分析を行った場合、上記領域Ｒ１におけるＣｏの最大原子濃度Ｃ_５ａｔ％と、上記領域Ｒ３におけるＣｏの最大原子濃度Ｃ_２０ａｔ％との比Ｃ_５／Ｃ_２０は、１を超える。比Ｃ_５／Ｃ_２０は、１．１以上２以下であることが好ましく、１．２以上１．９以下であることがより好ましく、１．３以上１．８以下であることが更に好ましい。比Ｃ_５／Ｃ_２０は、以下のようにして求めることができる。

まず、上述したＳＥＭによる超硬合金の断面観察で結合相の領域Ｒ１、領域Ｒ２及び領域Ｒ３のすべてが含まれる視野（例えば、図３における視野４）を選定する。このとき、上記領域Ｒ３は、上記領域Ｒ２を介して上記領域Ｒ１と隣接している。次に選定した視野について、界面Ｓ、仮想線Ａ及び仮想線Ｂを通る方向に沿って、エネルギー分散分光分析法（ＥＤＳ法）を用いて線分析を行う。上述の「界面Ｓ、仮想線Ａ及び仮想線Ｂを通る方向」は、更に界面Ｓに対して垂直となる方向であることが好ましい。

上述の線分析の結果から上記領域Ｒ１に対応する範囲におけるＣｏの原子濃度の最大値を上記最大原子濃度Ｃ_５とする。また、上記領域Ｒ３に対応する範囲におけるＣｏの原子濃度の最大値を上記最大原子濃度Ｃ_２０とする。なお、Ｃｏの最大原子濃度を求めるにあたっては、一見して異常値と思われる点は選択しないことにする。そして、得られた上記最大原子濃度Ｃ_５と上記最大原子濃度Ｃ_２０とに基づいて、比Ｃ_５／Ｃ_２０を算出する。このような操作を少なくとも５視野について行い、各視野において求められた比Ｃ_５／Ｃ_２０の平均値を上記超硬合金における比Ｃ_５／Ｃ_２０とする。

（比Ｃ_Ｃｏ／Ｃ_ｂｄｒ）
本実施形態において、上記超硬合金におけるＣｏの重量比率Ｃ_Ｃｏｗｔ％と、上記超硬合金における上記結合相の重量比率Ｃ_ｂｄｒｗｔ％との比Ｃ_Ｃｏ／Ｃ_ｂｄｒは、０．５以下であることが好ましく、０．２以下であることがより好ましい。上述の比Ｃ_Ｃｏ／Ｃ_ｂｄｒの下限は、特に制限されないが例えば、０．０５以上であってもよいし、０．１以上であってもよい。上記Ｃ_Ｃｏは、超硬合金の原料全体に対する原料として用いたＣｏの重量比率（ｗｔ％）を算出することで得られる。上記Ｃ_ｂｄｒは、超硬合金の原料全体に対する結合相の原料の重量比率（ｗｔ％）を算出することで得られる。

≪第二硬質相≫
本実施形態に係る超硬合金は、上記第一硬質相とは組成が異なる第二硬質相を更に有していてもよい。第二硬質相は、「タングステンを除く周期表４族元素、５族元素及び６族元素からなる群より選択される一種以上の金属元素」と、「Ｃ，Ｎ，Ｏ及びＢからなる群より選択される一種以上の元素」とを含む化合物（複合化合物）からなることが好ましい。周期表４族元素としては、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）等が挙げられる。周期表５族元素としては、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）等が挙げられる。周期表６族元素としては、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）等が挙げられる。化合物とは、主として、上述の金属元素の炭化物、窒化物、炭窒化物、酸化物、硼化物等である。

上記第二硬質相は上述の化合物の粒子からなっていてもよい。当該粒子の平均粒径は、０．０５μｍ以上２μｍ以下であることが好ましく、０．１μｍ以上０．５μｍ以下であることがより好ましい。

第二硬質相は、上記化合物の一種以上からなる化合物相又は固溶体相である。ここで「化合物相又は固溶体相」とは、かかる相を構成する化合物が固溶体を形成していてもよいし、固溶体を形成せず個々の化合物として存在していてもよいことを示す。本実施形態の一側面において、上記第二硬質相を囲む結合相は、Ｃｏを多く含んでいてもよい。すなわち、上記第二硬質相と上記結合相との界面を基準に、上述の領域Ｒ１、領域Ｒ２及び領域Ｒ３を設定した場合、上記領域Ｒ１におけるＣｏの最大原子濃度Ｃ_５ａｔ％と、上記領域Ｒ３におけるＣｏの最大原子濃度Ｃ_２０ａｔ％との比Ｃ_５／Ｃ_２０が、１を超えていてもよい。

具体的な第二硬質相としては、例えば、ＴａＣ、ＮｂＣ、ＴｉＣ等が挙げられる。

上記超硬合金が第二硬質相を更に有する場合、上述の第一硬質相の面積比率は、第一硬質相（炭化タングステン粒子）と第二硬質相とを合わせた面積比率として設定される。すなわち、上記超硬合金が第二硬質相を更に有する場合、上記超硬合金の任意の表面又は任意の断面に対する、上記第一硬質相の面積比率及び第二硬質相の面積比率の和は、７０％以上９５％以下であることが好ましい。この場合、上記第一硬質相の面積比率、上記第二硬質相の面積比率及び上記結合相の面積比率の和は１００％である。第二硬質相の面積比率は、第一硬質相の面積比率の測定と同様、所定の視野中の「第二硬質相」を特定し、その「第二硬質相」の面積の和を算出し、これを所定の視野の面積で割ることにより算出することが可能である。また、同一の超硬合金において、複数の視野（例えば、５視野以上）で上記画像解析を行い、その平均値を第二硬質相の面積比率とすることが好ましい。

超硬合金の任意の表面又は任意の断面に対する、第二硬質相の面積比率は、１％以上１０％以下であることが好ましく、２％以上５％以下であることがより好ましい。第二硬質相の面積比率をこの範囲に収めることにより、超硬合金の硬度を維持しつつ、熱的又は機械的衝撃による亀裂の発生を抑制し且つ耐酸化性及び被削材との耐反応性を向上することができる。なお、第二硬質相の面積比率が上限値より大きくなった場合、超硬合金の強度が下がり、靭性が低下する。

≪超硬合金の製造方法≫
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⇒冷却工程という工程を経て製造することができる。以下、各工程について説明する。

＜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、例えば、第一硬質相となるＷＣ粒子、結合相となるＣｏを含む粒子及びＮｉを含む粒子が挙げられる。本実施形態の一側面において、上記ＷＣ粒子及び上記Ｃｏを含む粒子を用いる代わりに、Ｃｏがめっきされた炭化タングステン粒子（以下、「ＣｏめっきＷＣ粒子」という場合がある。）を原料粉末として用いてもよい。なお、ＣｏめっきＷＣ粒子におけるＣｏめっき部分は、結合相の原料の一部であると本発明者らは考えている。また、必要に応じて第二硬質相となる化合物構成粉末、粒成長抑制剤等を準備してもよい。

（ＷＣ粒子）
原料としての上記ＷＣ粒子は、特に制限はなく、超硬合金の製造に通常用いられるＷＣ粒子を用いればよい。上記ＷＣ粒子は、市販品を用いてもよい。市販されているＷＣ粒子としては、例えばアライドマテリアル社製の「均粒タングステンカーバイド粉」シリーズ等が挙げられる。

原料としての上記ＷＣ粒子のメジアン径（Ｄ５０）は、０．３μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、０．３μｍ以上５μｍ以下であることがより好ましい。原料としての上記ＷＣ粒子のメジアン径は、０．３μｍ以上であることで、超硬合金にした際、靱性が高くなる傾向がある。そのため上記超硬合金を基材として含む切削工具は、機械的及び熱的な衝撃によるチッピング及び欠損を抑制できる。また、上記切削工具は耐亀裂伝播性が向上することから、亀裂の伝播が抑制され、チッピング及び欠損を抑制できる。一方、上記メジアン径は、１０μｍ以下であることで、超硬合金にした際、硬度が高くなる傾向がある。そのため上記超硬合金を基材として含む切削工具は、切削時の変形が抑制され、摩耗及び欠損を抑制できる。

原料としてＣｏめっきＷＣ粒子を用いる場合、上記ＣｏめっきＷＣ粒子は、例えば以下のようにして製造することができる。まず、以下の組成を有するＣｏめっきをするための無電解めっき浴を調製する。上記無電解めっき浴は、４０℃においてｐＨが９であることが好ましい。
無電解めっき浴（水溶液）の組成
クエン酸三ナトリウム・二水和物 ０．３〜０．４ｍｏｌ％
三塩化チタン ０．０８〜０．０９ｍｏｌ％
塩化コバルト六水和物 ０．０４〜０．０５ｍｏｌ％

調製された無電解めっき浴（４０℃、ｐＨ９）に、ＷＣ粒子の原料粉末を０．１ｋｇ／Ｌとなるように投入する。その後、所定のめっき時間の間当該無電解めっき浴を攪拌し、無電解めっきによってＷＣ粒子の表面にＣｏをめっきする。めっき時間は、例えば、１０分間以上３０分間以下である。次に、濾過によって当該ＷＣ粒子を回収して、水洗することで当該ＷＣ粒子に付着した無電解めっき浴を除去する。当該ＷＣ粒子を乾燥して、ＣｏめっきＷＣ粒子を得る。ここで、ＣｏめっきＷＣ粒子中のＣｏの重量比率（ｗｔ％）は、滴定法で測定できる。ＣｏめっきＷＣ粒子中のＣｏの重量比率は、特に制限は無いが、例えば１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下であってもよい。

（Ｎｉを含む粒子）
原料としての上記Ｎｉを含む粒子（以下、「Ｎｉ含有粒子」という場合がある。）は、特に制限無く、超硬合金の製造に通常用いられるＮｉ含有粒子を用いればよい。上記Ｎｉ含有粒子としては、例えば、Ｎｉ単体からなる粒子、Ｎｉ合金からなる粒子が挙げられる。上記Ｎｉ合金としては、一般的に知られているもの（例えば、インコネル（登録商標）、ハステロイ等）ならいずれのＮｉ合金も用いることができる。上記Ｎｉ含有粒子は、市販品を用いてもよい。

（化合物構成粉末）
化合物構成粉末は、特に制限無く、超硬合金の製造に第二硬質相の原料として通常用いられる化合物構成粉末を用いればよい。そのような化合物構成粉末としては、例えば、ＴａＣ、ＴｉＣ、ＮｂＣ、Ｃｒ_３Ｃ_２、ＺｒＣ、ＴｉＮ等が挙げられる。

超硬合金中に粒度が均質な第二硬質相を均一的に分散する条件の一つとして、化合物構成粉末は、微粒、かつ粒度が均質な粉末を用いることが挙げられる。そうすることで、後述する焼結工程において、第二硬質相を微細かつ分散化できる。原料に用いる化合物構成粉末の平均粒径が小さい程、最終的に得られる超硬合金中の第二硬質相の平均粒径が小さくなり、原料に用いる化合物構成粉末の平均粒径が大きい程、最終的に得られる超硬合金中の第二硬質相の平均粒径が大きくなる。化合物構成粉末は、市販品を粉砕／分級することで、微粒かつ粒度が均質なものが得られる。

上記化合物構成粉末は、その粒子の表面にＣｏをめっきしていてもよい。Ｃｏをめっきする方法としては、上述した無電解めっき等が挙げられる。

＜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。なお、混合する際の原料粉末（例えば、ＷＣ粒子、ＣｏめっきＷＣ粒子、Ｎｉを含む粒子等）の重量比率は、上述した第一硬質相の面積比率、第二硬質相の面積比率及び結合相の面積比率に対応する比率となっている。原料としてＣｏめっきＷＣ粒子を用いる場合、混合工程に用いる装置はカルマンミキサであることが好ましい。カルマンミキサで混合すれば、混合中にＣｏめっきＷＣ粒子からＣｏめっきが脱落することを抑制することができる。カルマンミキサを用いる場合の混合条件の一例は、流速：１ｍ／ｓ以上２ｍ／ｓ以下、混合時間：１０時間以上１２時間以下とすることが挙げられる。カルマンミキサによる混合は、湿式混合で、エタノール、アセトン、イソプロピルアルコール等の溶媒中で行う。混合は、ポリエチレングリコール、パラフィンワックス等のバインダーと共に行ってもよい。

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。

＜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、刃先交換型切削チップの形状）とすることが挙げられる。

＜焼結工程＞
焼結工程は、成形工程で得られた成形体を焼結して、焼結体を得る工程である。原料としてＣｏめっきＷＣ粒子を用いる場合、上記焼結工程は通常採用される焼結温度より低い温度で、上記成形体を焼結することが好ましい。焼結温度が高いと、成形体を焼結する過程でＷＣ粒子近傍に局在しているＣｏが熱拡散によって、結合相に均一に分布する傾向がある。言い換えると、通常採用される焼結温度より低い温度で上記成形体を焼結することで、上述の比Ｃ_５／Ｃ_２０を満たす超硬合金（焼結体）を得ることが可能になる。具体的には、焼結温度は、１３００℃以上１４００℃以下であることが好ましい。焼結時間は、３０分間以上１２０分間以下であることが好ましい。

焼結時の雰囲気は、特に限定されず、Ｎ_２ガス雰囲気又はＡｒ等の不活性ガス雰囲気とすることが挙げられる。また、焼結時の真空度（圧力）は、好ましくは１０ｋＰａ以下、より好ましくは５ｋＰａ以下、更に好ましくは３ｋＰａ以下とすることが挙げられる。

なお、焼結工程は、焼結時に加圧できる焼結ＨＩＰ（シンターヒップ）処理を行ってもよい。ＨＩＰ条件は、例えば、Ｎ_２ガス雰囲気やＡｒ等の不活性ガス雰囲気中、温度：１３００℃以上１３５０℃以下、圧力：５ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下とすることが挙げられる。

＜冷却工程＞
冷却工程は、焼結完了後の焼結体を常温まで冷却する工程である。上記冷却工程は、特に制限されない。冷却時の雰囲気は、特に限定されず、Ｎ_２ガス雰囲気又はＡｒ等の不活性ガス雰囲気とすることが挙げられる。冷却時の圧力は、特に限定されず、加圧してもよいし減圧してもよい。上記加圧のときの圧力は、例えば、４００ｋＰａ以上５００ｋＰａ以下とすることが挙げられる。また、上記減圧のときの圧力は、例えば、１００ｋＰａ以下とし、好ましくは１０ｋＰａ以上５０ｋＰａ以下とすることが挙げられる。本実施形態の一側面において、上記冷却工程は、Ａｒガス雰囲気中で、上記焼結体を常温にまで冷却することが挙げられる。

≪切削工具、耐摩工具及び研削工具≫
本実施形態の超硬合金は、前述のように優れた靱性及び硬度を有するため、切削工具、耐摩工具及び研削工具の基材として利用できる。すなわち、本実施形態の切削工具は、上記超硬合金を基材として含む。また、本実施形態の耐摩工具及び研削工具は、上記超硬合金を基材として含む。

本実施形態の超硬合金は、従来公知の切削工具、耐摩工具及び研削工具に幅広く適用可能である。こうした工具としては次のようなものを例示できる。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。また耐摩工具としては、例えば、ダイス、スクライバー、スクライビングホイール又はドレッサー等を例示できる。さらに研削工具としては、例えば研削砥石等を例示できる。

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。上記超硬合金は、これらの工具の一部を構成していてもよい。ここで「一部を構成する」とは、例えば切削工具の場合に、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。

＜被膜＞
本実施形態に係る切削工具は、上記基材上に設けられている被膜を更に備えてもよい。本実施形態に係る耐摩工具及び研削工具は、上記基材上に設けられている被膜を更に備えてもよい。上記被膜の組成は、周期表４族の金属元素、周期表５族の金属元素、周期表６族の金属元素、アルミニウム（Ａｌ）及びシリコン（Ｓｉ）からなる群より選択される一種以上の元素と、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）及びホウ素（Ｂ）からなる群より選択される一種以上の元素との化合物が挙げられる。例えば、ＴｉＣＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＡｌＣｒＮ等が挙げられる。本実施形態において、上記被膜は金属単体であってもよい。その他、立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）、ダイヤモンドライクカーボン等も、被膜の組成として好適である。このような被膜は、化学的蒸着（ＣＶＤ）法、物理的蒸着（ＰＶＤ）法等の気相法により形成することができる。被膜がＣＶＤ法により形成されていると、基材との密着性に優れる被膜が得られ易い。ＣＶＤ法としては、例えば、熱ＣＶＤ法等が挙げられる。被膜がＰＶＤ法により形成されていると、圧縮残留応力が付与され、切削工具等の靱性を高め易い。

本実施形態に係る切削工具における被膜は、基材における刃先となる部分とその近傍に設けられていることが好ましい。上記被膜は、基材の表面全体に設けられていてもよい。また、被膜は、単層でも多層でもよい。被膜の厚みは、１μｍ以上２０μｍ以下であってもよいし、１．５μｍ以上１５μｍ以下であってもよい。

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

≪超硬合金の作製≫
＜原料粉末の準備＞
（ＣｏめっきＷＣ粒子の作製）
第一硬質相の原料である、Ｃｏがめっきされた炭化タングステン粒子（以下、「ＣｏめっきＷＣ粒子」という場合がある。）を以下の方法で作製した。まず、以下の組成を有するＣｏめっきをするための無電解めっき浴を調製した。調製された無電解めっき浴は、４０℃においてｐＨが９であった。
無電解めっき浴（水溶液）の組成
クエン酸三ナトリウム・二水和物 ０．３ｍｏｌ％
三塩化チタン ０．０８ｍｏｌ％
塩化コバルト六水和物 ０．０４ｍｏｌ％

調製された無電解めっき浴（４０℃、ｐＨ９）に、表１に記載の原料粉末を０．１ｋｇ／Ｌとなるように投入した。原料粉末には、アライドマテリアル社製の炭化タングステン粒子（ＷＣ粒子）（製品名：「均粒タングステンカーバイド粉」シリーズ）を用いた。その後、表１に記載の成膜時間の間当該無電解めっき浴を攪拌し、無電解めっきによってＷＣ粒子の表面にＣｏをめっきした。濾過によって当該ＷＣ粒子を回収して、水洗することで当該ＷＣ粒子に付着した無電解めっき浴を除去した。当該ＷＣ粒子を乾燥して、ＣｏめっきＷＣ粒子を得た。ＣｏめっきＷＣ粒子中のＣｏの重量比率（ｗｔ％）は、滴定法で測定した。結果を表１に示す。

（その他の原料粉末の準備）
原料粉末として、表２及び表３に示す組成及びメジアン径（Ｄ５０）の粉末を準備した。表２及び表３中、第一硬質相の「組成」の欄のアルファベット表記は、表１に記載の識別記号に対応している。なお、「ＷＣ」と記載されている場合は、Ｃｏめっきを施していない炭化タングステン粒子を用いたことを意味する。なお、結合相の欄における括弧書きは、用いた原料粉末の重量比を示している。

＜原料粉末の混合＞
準備した各原料粉末を表４及び表５に記載の配合割合で加えて、表４及び表５に記載の混合手法で混合し、混合粉末を作製した。各混合手法における混合条件を以下に示す。混合後、混合粉末をスプレードライ乾燥して造粒粉末とした。
カルマンミキサの混合条件
流速 ：２．０ｍ／ｓ
処理時間 ：１２時間
溶媒 ：エタノール
アトライタの混合条件
攪拌子の回転速度：１００ｒｐｍ
処理時間 ：１２時間

＜成形体の作製＞
得られた造粒粉末をプレス成形して、型番ＣＮＭＧ１２０４０８（住友電工ハードメタル株式会社製）（刃先交換型切削チップ）の形状の成形体を作製した。

＜成形体の焼結＞
得られた成形体を焼結炉に入れ、Ａｒガス雰囲気中（０．５ｋＰａ）、表４及び表５に記載の焼結温度及び焼結時間で焼結した。

焼結完了後、Ａｒガス雰囲気中で常温にまで冷却した。以上より、試料Ｎｏ．１〜２４の超硬合金及び試料Ｎｏ．１０１〜１０７の超硬合金を作製した。試料Ｎｏ．１〜２４の超硬合金は、実施例に対応する。試料Ｎｏ．１０１〜１０３の超硬合金は、参考例に対応する。試料Ｎｏ．１０４〜１０７の超硬合金は、比較例に対応する。

≪試料の観察≫
＜炭化タングステン粒子の平均粒径の算出＞
作製した試料Ｎｏ．１〜２４及び試料Ｎｏ．１０１〜１０７の超硬合金を切断して切断面を鏡面加工した。その後、鏡面加工した切断面をアルゴンイオンビームによってイオンミリング加工し、これらの断面を顕微鏡用観察試料とした。

この観察試料の加工面を、走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）（日本電子社製）により２０００倍程度の倍率で撮影した。この撮影は、各試料に対して、上記加工面の外側及び上記加工面の中心のそれぞれを１０視野ずつ行った。

各試料において、１視野につき、炭化タングステン粒子３００個以上について、画像解析式粒度分布ソフトウェア（株式会社マウンテック社製「Ｍａｃ−Ｖｉｅｗ」）を用いて、個々の粒子の粒径（Ｈｅｙｗｏｏｄ径）を求め、計１０視野における焼結後の炭化タングステン粒子の平均粒径を算出した。その結果、焼結後の炭化タングステン粒子の平均粒径は、原料として用いたＣｏめっきＷＣ粒子又はＣｏめっきを施していないＷＣ粒子のメジアン径にほぼ等しいことが分かった。

＜第一硬質相、第二硬質相及び結合相それぞれの面積比率の算出＞
画像解析式粒度分布ソフトウェア（株式会社マウンテック社製「Ｍａｃ−Ｖｉｅｗ」）を用いて、上記各試料の加工面における第一硬質相、第二硬質相及び結合相それぞれの面積比率を求めた。その結果、第一硬質相、第二硬質相及び結合相それぞれの面積比率は、第一硬質相、第二硬質相及び結合相それぞれに対応する原料粉末の混合比率に対応することが分かった。

＜結合相におけるＣｏの原子濃度及び比Ｃ_５／Ｃ_２０の算出＞
まず、上記各試料の加工面を、ＳＥＭ（日本電子社製）を用いて３０００倍の倍率で観察した（例えば、図３）。このとき縦４μｍ×幅４μｍの正方形を１視野とした。また１視野内に第一硬質相と結合相（領域Ｒ１、領域Ｒ２及び領域Ｒ３）とが共に含まれるように視野を選択した（例えば、図４）。このときの倍率は２００００００倍とした。選択した１視野において、第一硬質相と結合相との界面を特定した。さらに、特定した界面に基づいて、仮想線Ａ及び仮想線Ｂを設定した。ここで、仮想線Ａは、界面から上記結合相の側に向かって５ｎｍ離れた地点を示す線である。仮想線Ｂは、界面から上記結合相の側に向かって２０ｎｍ離れた地点を示す線である。そして、上記界面、上記仮想線Ａ及び上記仮想線Ｂに基づいて、結合相を領域Ｒ１、領域Ｒ２及び領域Ｒ３に区分した。

次に、上述の第一硬質相、並びに、上述の結合相の領域Ｒ１、領域Ｒ２及び領域Ｒ３の全てを通る方向に沿って、エネルギー分散分光分析法（ＥＤＳ法）を用いて線分析を行った。線分析には、日本電子社製のＳＥＭを用いた。

上述の線分析の結果から領域Ｒ１におけるＣｏの最大原子濃度Ｃ_５（ａｔ％）と、領域Ｒ３におけるＣｏの最大原子濃度Ｃ_２０（ａｔ％）とを求めた。さらに、上記Ｃ_５と、上記Ｃ_２０との比Ｃ_５／Ｃ_２０を算出した。このような操作を５視野について行い、各視野において求められた比Ｃ_５／Ｃ_２０の平均値を当該試料における比Ｃ_５／Ｃ_２０とした。その結果を表６及び表７に示す。なお、Ｃｏの最大原子濃度を求めるにあたっては、一見して異常値と思われる点は選択しないことにした。

＜比Ｃ_Ｃｏ／Ｃ_ｂｄｒの算出＞
表２及び表３に記載の「Ｃｏ重量比率」並びに表４及び表５の原料粉末の配合割合に基づいて、超硬合金におけるＣｏの重量比率Ｃ_Ｃｏ（ｗｔ％）と、超硬合金における結合相の重量比率Ｃ_ｂｄｒ（ｗｔ％）との比Ｃ_Ｃｏ／Ｃ_ｂｄｒを算出した。その結果を表６及び表７に示す。

≪切削試験≫
各試料の表面に、公知のＰＶＤ法の一種であるイオンプレーティング法で被膜を形成して切削試験用の切削工具を作製した。被膜は、厚み１μｍのＴｉＣＮからなる膜とした。以下、試料Ｎｏ．１の超硬合金を基材として用いた切削工具を「試料Ｎｏ．１の切削工具」等と表記する。試料Ｎｏ．１以外の試料についても同様である。

＜切削試験１：耐摩耗性試験＞
上述のようにして作製した試料Ｎｏ．１〜２４及び試料Ｎｏ．１０１〜１０７の切削工具を用いて、以下の切削条件により、逃げ面摩耗量Ｖｂが０．２ｍｍになるまでの切削時間（分）を測定した。その結果を表６及び表７に示す。切削時間が長い程、耐摩耗性に優れる切削工具として評価できる。
耐摩耗性試験の条件
被削材 ：Ｓ５０Ｃ丸棒
切削速度 ：２５０ｍ／ｍｉｎ
送り量 ：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ
切込み量 ：１．０ｍｍ
切削油： 有り

＜切削試験２：耐欠損性試験＞
上述のようにして作製した試料Ｎｏ．１〜２４及び試料Ｎｏ．１０１〜１０７の切削工具を用いて、以下の切削条件により、切れ刃に欠損が発生するまでの切削時間（分）を測定した。その結果を表６及び表７に示す。切削時間が長い程、耐欠損性に優れる切削工具として評価することができる。
耐欠損性試験の条件
被削材： ＳＣＭ４３５溝材
切削速度： ３００ｍ／ｍｉｎ
送り量： ０．３ｍｍ／ｒｅｖ、
切込み量： １．５ｍｍ、
切削油： 有り

上記切削試験１の結果と上記切削試験２の結果との相関関係をグラフにして検討した（図５）。上記グラフにおいて、白丸で示されている点は試料Ｎｏ．１〜２４（実施例）の評価結果を示している。白三角で示されている点は試料Ｎｏ．１０１〜１０３（参考例）の評価結果を示している。黒四角で示されている点は試料Ｎｏ．１０４〜１０７（比較例）の評価結果を示している。

試料Ｎｏ．１と試料Ｎｏ．１０５とを比較すると、超硬合金中のＣｏ重量比率はほぼ同一である。しかし、比Ｃ_５／Ｃ_２０が１を超える試料Ｎｏ．１の切削工具は、比Ｃ_５／Ｃ_２０が１未満である試料Ｎｏ．１０５の切削工具よりも、耐摩耗性及び耐欠損性に優れることが分かった。すなわち、比Ｃ_５／Ｃ_２０が１を超える試料Ｎｏ．１の超硬合金は、比Ｃ_５／Ｃ_２０が１未満である試料Ｎｏ．１０５の超硬合金よりも、硬度及び靱性に優れることが分かった。また、試料Ｎｏ．１〜２４の超硬合金（実施例のグループ、図５の白丸）と、試料Ｎｏ．１０４〜１０７の超硬合金（比較例のグループ、図５の黒四角）とを比較すると、図５において実施例のグループは比較例のグループよりも右上に位置する傾向が見られた。このことは、実施例に係る超硬合金は、第一硬質相である炭化タングステン粒子の近傍に結合相の構成成分であるＣｏが局在することによって、比較例に係る超硬合金よりも、硬度及び靱性に優れることを示唆している。

試料Ｎｏ．１０１〜１０３の超硬合金は、従来と同程度のＣｏを結合相に含む超硬合金である。試料Ｎｏ．１〜２４（実施例のグループ、白丸）の超硬合金は、結合相中に含まれるＣｏが、従来の１／２〜１／１０であるにも関わらず、切削工具の基材として用いて切削試験を行うと、試料Ｎｏ．１０１〜１０３（参考例のグループ、白三角）の切削試験の結果と同程度かそれ以上であった（図５）。言い換えると、図５において、実施例のグループは、参考例を示すプロットから導き出せる近似直線の近傍または上記近似直線よりも右上に位置していた。このことは、実施例に係る超硬合金は、第一硬質相である炭化タングステン粒子の近傍に結合相の構成成分であるＣｏが局在することによって、Ｃｏの含有割合が低くても靱性及び硬度に優れることを示唆している。

以上のように本発明の実施形態及び実施例について説明を行なったが、上述の各実施形態及び各実施例の構成を適宜組み合わせ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及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及び実施例ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及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。

１ 超硬合金
２ 炭化タングステン粒子
３ 結合相
４ 図４の写真に対応する領域
Ａ 仮想線Ａ
Ｂ 仮想線Ｂ
Ｓ 炭化タングステン粒子と結合相との界面
Ｒ１ 領域Ｒ１
Ｒ２ 領域Ｒ２
Ｒ３ 領域Ｒ３

Claims (6)

1. 第一硬質相と結合相とを含む超硬合金であって、
   前記第一硬質相は、炭化タングステン粒子からなり、
   前記結合相は、構成元素としてＣｏ及びＮｉを含み、
   前記超硬合金の任意の表面又は任意の断面における、
   前記炭化タングステン粒子と前記結合相との界面と、前記界面から前記結合相の側に向かって５ｎｍ離れた地点を示す仮想線Ａとに挟まれた領域を領域Ｒ１とし、
   前記仮想線Ａと、前記界面から前記結合相の側に向かって２０ｎｍ離れた地点を示す仮想線Ｂとに挟まれた領域を領域Ｒ２とし、
   前記結合相における前記領域Ｒ１及び前記領域Ｒ２以外の領域を領域Ｒ３とした場合、
   前記領域Ｒ１におけるＣｏの最大原子濃度Ｃ_５ａｔ％と、前記領域Ｒ３におけるＣｏの最大原子濃度Ｃ_２０ａｔ％との比Ｃ_５／Ｃ_２０は、１を超える、超硬合金。
2. 前記比Ｃ_５／Ｃ_２０は、１．１以上２以下である、請求項１に記載の超硬合金。
3. 前記超硬合金におけるＣｏの重量比率Ｃ_Ｃｏｗｔ％と、前記超硬合金における前記結合相の重量比率Ｃ_ｂｄｒｗｔ％との比Ｃ_Ｃｏ／Ｃ_ｂｄｒは、０．５以下である、請求項１又は請求項２に記載の超硬合金。
4. タングステンを除く周期表４族元素、５族元素及び６族元素からなる群より選択される一種以上の金属元素と、Ｃ，Ｎ，Ｏ及びＢからなる群より選択される一種以上の元素と、を含む化合物からなる第二硬質相を更に含む、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の超硬合金。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の超硬合金を基材として含む切削工具。
6. 前記基材上に設けられている被膜を更に備える請求項５に記載の切削工具。

Images