JP2948803B1 - サーメット工具及びその製造方法 - Google Patents
サーメット工具及びその製造方法Info
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Abstract
【要約】
【課題】 従来のサーメット工具における硬質被覆層と
同等又はそれ以上の役割を果たす表面被覆層を備え、し
かもその表面被覆層の形成にあっては、気相成膜法等を
別工程で実施する必要がなく経済的なサーメット工具を
提供する。 【解決手段】 サーメットの表層最外部に、内側の本体
部と同様の硬質相を主体として、結合金属相金属元素成
分の重量含有率を、該結合金属相金属元素成分のサーメ
ット全体における平均的な重量含有率（あるいは本体部
の重量含有率）よりも小さくした表面被覆層を形成し
た。このような表面被覆層は、結合金属相の含有率が本
体部よりは少くなるので、該本体部よりも硬度が高くな
る。その結果、工具の耐磨耗性を大幅に向上させること
ができる。また、該表面被覆層は、気相成膜法等の別工
程を採用しなくとも、サーメット自身の表面を改質する
ことにより容易に形成できる。
同等又はそれ以上の役割を果たす表面被覆層を備え、し
かもその表面被覆層の形成にあっては、気相成膜法等を
別工程で実施する必要がなく経済的なサーメット工具を
提供する。 【解決手段】 サーメットの表層最外部に、内側の本体
部と同様の硬質相を主体として、結合金属相金属元素成
分の重量含有率を、該結合金属相金属元素成分のサーメ
ット全体における平均的な重量含有率（あるいは本体部
の重量含有率）よりも小さくした表面被覆層を形成し
た。このような表面被覆層は、結合金属相の含有率が本
体部よりは少くなるので、該本体部よりも硬度が高くな
る。その結果、工具の耐磨耗性を大幅に向上させること
ができる。また、該表面被覆層は、気相成膜法等の別工
程を採用しなくとも、サーメット自身の表面を改質する
ことにより容易に形成できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、サーメット工具
及びその製造方法に関するものである。
及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】硬質相がＴｉと、Ｔｉ以外の（４ａ，５
ａ，６ａ）族元素成分（Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、
Ｈｆ、Ｔａ及びＷ）との炭窒化物を主体とし、この硬質
相がＮｉ及び／又はＣｏを主体とする結合金属相で結合
されたサーメット焼結体は、旧来汎用されてきた超硬合
金に比べて、耐塑性変形性等に優れることから切削工具
の主流となっている。このようなサーメット工具は、耐
摩耗性や耐塑性変形性をさらに向上させるため、表面に
Ｔｉの炭化物、窒化物、炭窒化物、あるいはアルミナ等
の硬質被覆層を形成した形で使用されることが多い。
ａ，６ａ）族元素成分（Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、
Ｈｆ、Ｔａ及びＷ）との炭窒化物を主体とし、この硬質
相がＮｉ及び／又はＣｏを主体とする結合金属相で結合
されたサーメット焼結体は、旧来汎用されてきた超硬合
金に比べて、耐塑性変形性等に優れることから切削工具
の主流となっている。このようなサーメット工具は、耐
摩耗性や耐塑性変形性をさらに向上させるため、表面に
Ｔｉの炭化物、窒化物、炭窒化物、あるいはアルミナ等
の硬質被覆層を形成した形で使用されることが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来、上記サーメット
工具への硬質層の形成は、専ら物理蒸着法や化学蒸着法
などの気相成膜法にて行われていた。しかしながらこの
方法では、サーメットを焼成後に、別工程で気相成膜法
を実施して硬質層を形成しなければならず、しかも成膜
に先立っては、表面研磨やそれに続く表面清浄化あるい
は改質等の前処理工程も必要となる。その結果、製造工
数が増加し、工具価格の高騰を招く欠点があった。
工具への硬質層の形成は、専ら物理蒸着法や化学蒸着法
などの気相成膜法にて行われていた。しかしながらこの
方法では、サーメットを焼成後に、別工程で気相成膜法
を実施して硬質層を形成しなければならず、しかも成膜
に先立っては、表面研磨やそれに続く表面清浄化あるい
は改質等の前処理工程も必要となる。その結果、製造工
数が増加し、工具価格の高騰を招く欠点があった。
【０００４】本発明の課題は、従来のサーメット工具に
おける硬質被覆層と同等又はそれ以上の役割を果たす表
面被覆層を備え、しかもその表面被覆層の形成にあって
は、気相成膜法等を別工程で実施する必要がなく経済的
であるサーメット工具と、その製造方法を提供すること
にある。
おける硬質被覆層と同等又はそれ以上の役割を果たす表
面被覆層を備え、しかもその表面被覆層の形成にあって
は、気相成膜法等を別工程で実施する必要がなく経済的
であるサーメット工具と、その製造方法を提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、その請求項に記載した下記サーメット工
具及びその製造方法を含む。 （請求項１） サーメットにより要部が構成されてな
り、そのサーメットは、Ｎｉ、又はＮｉ及びＣｏ（以
下、結合金属相形成成分という）を主体に構成される結
合金属相と、相の金属元素成分（以下、硬質相金属元素
成分という）として、主体をなすＴｉ成分と、Ｖ、Ｃ
ｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ及びＷから選ばれる
１種又は２種以上の添加金属元素成分Ｍとを含有し、そ
れら硬質相金属元素成分の炭窒化物を主体に構成される
硬質相と、により組織が主に構成され、かつ該サーメッ
トの表層最外部には、硬質相を主体として、結合金属相
形成成分の重量含有率が、該結合金属相形成成分のサー
メット全体における平均的な重量含有率よりも小さい表
面被覆層が形成され、かつその表面被覆層中における結
合金属相形成成分の重量含有率をＷB1、サーメットの該
表面被覆層を除いた残余の部分（以下、本体部という）
中の結合金属相形成成分の重量含有率をＷB2として、 ０．１≦ＷB1／ＷB2 ≦０．７ を満たすものとなっていることを特徴とするサーメット
工具。 （請求項２） サーメットにより要部が構成されてな
り、そのサーメットは、Ｎｉ、又はＮｉ及びＣｏ（以
下、結合金属相形成成分という）を主体に構成される結
合金属相と、相の金属元素成分（以下、硬質相金属元素
成分という）として、主体をなすＴｉ成分と、Ｖ、Ｃ
ｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ及びＷから選ばれる
１種又は２種以上の添加金属元素成分Ｍとを含有し、そ
れら硬質相金属元素成分の炭窒化物を主体に構成される
硬質相と、により組織が主に構成され、かつ該サーメッ
トの表層最外部には、硬質相を主体として、結合金属相
形成成分の重量含有率が、該結合金属相形成成分のサー
メット全体における平均的な重量含有率よりも小さい表
面被覆層が形成され、かつその表面被覆層中における硬
質相金属元素成分の重量含有率をＷR1、結合金属相形成
成分の重量含有率をＷB1とし、サーメットの該表面被覆
層を除いた残余の部分（以下、本体部という）中の硬質
相金属元素成分の重量含有率をＷR2、同じく結合金属相
形成成分の重量含有率をＷB2として、 ０．００５≦ＷB1／ＷR1≦０．１４ ０．０５≦ＷB2／ＷR2≦０．２ を満たすものとなっていることを特徴とするサーメット
工具。 （請求項３） ０．１≦ＷB1／ＷB2 ≦０．７を満たす
請求項２記載のサーメット工具。 （請求項４） 表面被覆層と本体部とにおいて、硬質相
金属元素成分を形成する個々の金属元素成分同士の相対
的な含有比率がほぼ等しくなっている請求項１ないし３
のいずれかに記載のサーメット工具。 （請求項５） 表面被覆層の厚さが０．５〜５μｍの範
囲で調整されている請求項１ないし４のいずれかに記載
のサーメット工具。 （請求項６）表面被覆層は、その外観色調が、ＪＩＳＺ
８７２１に規定された色相環上にて５ＰＢから５ＲＰを
経て５Ｙに至る色相範囲に属し、かつ明度Ｖｓが６以上
及び／又は彩度Ｃｓが４以上である有彩色、又はＪＩＳ
Ｚ８７２１に規定された明度Ｖｓが６以上の実質的な無
彩色を呈するものである請求項１ないし５のいずれかに
記載のサーメット工具。 （請求項７） 表面被覆層は、その外観が実質的に金属
光沢を示さないものである請求項６記載のサーメット工
具。 （請求項８） 請求項１ないし７のいずれかに記載のサ
ーメット工具を製造する方法であって、金属元素成分
が、主体をなすＴｉ成分と、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍ
ｏ、Ｈｆ、Ｔａ及びＷから選ばれる１種又は２種以上の
添加金属元素成分Ｍとを含有し、それら金属元素成分の
炭化物、窒化物及び炭窒化物の少なくともいずれかを主
体に構成される硬質相原料粉末に対し、Ｎｉ、又はＮｉ
及びＣｏを主体とする金属からなる結合金属相原料粉末
を所定量配合して混合粉末を得る配合工程と、その混合
粉末を所定の形状に成形する成形工程と、得られた成形
体を１４５０〜１６５０℃の範囲で設定される焼成温度
で焼成する焼成工程と、成形体を焼成温度から冷却する
工程であって、少なくとも１４５０℃から１３００℃ま
での温度範囲における平均の冷却速度が７〜５０℃／分
となり、かつ少なくともその温度範囲における冷却雰囲
気として、５０ｔｏｒｒ以上の分圧の窒素及び／又は不
活性ガスを含有する雰囲気が使用される冷却工程と、を
含むことを特徴とするサーメット工具の製造方法。
に、本発明は、その請求項に記載した下記サーメット工
具及びその製造方法を含む。 （請求項１） サーメットにより要部が構成されてな
り、そのサーメットは、Ｎｉ、又はＮｉ及びＣｏ（以
下、結合金属相形成成分という）を主体に構成される結
合金属相と、相の金属元素成分（以下、硬質相金属元素
成分という）として、主体をなすＴｉ成分と、Ｖ、Ｃ
ｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ及びＷから選ばれる
１種又は２種以上の添加金属元素成分Ｍとを含有し、そ
れら硬質相金属元素成分の炭窒化物を主体に構成される
硬質相と、により組織が主に構成され、かつ該サーメッ
トの表層最外部には、硬質相を主体として、結合金属相
形成成分の重量含有率が、該結合金属相形成成分のサー
メット全体における平均的な重量含有率よりも小さい表
面被覆層が形成され、かつその表面被覆層中における結
合金属相形成成分の重量含有率をＷB1、サーメットの該
表面被覆層を除いた残余の部分（以下、本体部という）
中の結合金属相形成成分の重量含有率をＷB2として、 ０．１≦ＷB1／ＷB2 ≦０．７ を満たすものとなっていることを特徴とするサーメット
工具。 （請求項２） サーメットにより要部が構成されてな
り、そのサーメットは、Ｎｉ、又はＮｉ及びＣｏ（以
下、結合金属相形成成分という）を主体に構成される結
合金属相と、相の金属元素成分（以下、硬質相金属元素
成分という）として、主体をなすＴｉ成分と、Ｖ、Ｃ
ｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ及びＷから選ばれる
１種又は２種以上の添加金属元素成分Ｍとを含有し、そ
れら硬質相金属元素成分の炭窒化物を主体に構成される
硬質相と、により組織が主に構成され、かつ該サーメッ
トの表層最外部には、硬質相を主体として、結合金属相
形成成分の重量含有率が、該結合金属相形成成分のサー
メット全体における平均的な重量含有率よりも小さい表
面被覆層が形成され、かつその表面被覆層中における硬
質相金属元素成分の重量含有率をＷR1、結合金属相形成
成分の重量含有率をＷB1とし、サーメットの該表面被覆
層を除いた残余の部分（以下、本体部という）中の硬質
相金属元素成分の重量含有率をＷR2、同じく結合金属相
形成成分の重量含有率をＷB2として、 ０．００５≦ＷB1／ＷR1≦０．１４ ０．０５≦ＷB2／ＷR2≦０．２ を満たすものとなっていることを特徴とするサーメット
工具。 （請求項３） ０．１≦ＷB1／ＷB2 ≦０．７を満たす
請求項２記載のサーメット工具。 （請求項４） 表面被覆層と本体部とにおいて、硬質相
金属元素成分を形成する個々の金属元素成分同士の相対
的な含有比率がほぼ等しくなっている請求項１ないし３
のいずれかに記載のサーメット工具。 （請求項５） 表面被覆層の厚さが０．５〜５μｍの範
囲で調整されている請求項１ないし４のいずれかに記載
のサーメット工具。 （請求項６）表面被覆層は、その外観色調が、ＪＩＳＺ
８７２１に規定された色相環上にて５ＰＢから５ＲＰを
経て５Ｙに至る色相範囲に属し、かつ明度Ｖｓが６以上
及び／又は彩度Ｃｓが４以上である有彩色、又はＪＩＳ
Ｚ８７２１に規定された明度Ｖｓが６以上の実質的な無
彩色を呈するものである請求項１ないし５のいずれかに
記載のサーメット工具。 （請求項７） 表面被覆層は、その外観が実質的に金属
光沢を示さないものである請求項６記載のサーメット工
具。 （請求項８） 請求項１ないし７のいずれかに記載のサ
ーメット工具を製造する方法であって、金属元素成分
が、主体をなすＴｉ成分と、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍ
ｏ、Ｈｆ、Ｔａ及びＷから選ばれる１種又は２種以上の
添加金属元素成分Ｍとを含有し、それら金属元素成分の
炭化物、窒化物及び炭窒化物の少なくともいずれかを主
体に構成される硬質相原料粉末に対し、Ｎｉ、又はＮｉ
及びＣｏを主体とする金属からなる結合金属相原料粉末
を所定量配合して混合粉末を得る配合工程と、その混合
粉末を所定の形状に成形する成形工程と、得られた成形
体を１４５０〜１６５０℃の範囲で設定される焼成温度
で焼成する焼成工程と、成形体を焼成温度から冷却する
工程であって、少なくとも１４５０℃から１３００℃ま
での温度範囲における平均の冷却速度が７〜５０℃／分
となり、かつ少なくともその温度範囲における冷却雰囲
気として、５０ｔｏｒｒ以上の分圧の窒素及び／又は不
活性ガスを含有する雰囲気が使用される冷却工程と、を
含むことを特徴とするサーメット工具の製造方法。
【０００６】
【作用・効果】本発明のサーメット工具では、工具の要
部を構成するサーメットの表層最外部に、内側の本体部
と同様の硬質相を主体として、結合金属相形成成分の重
量含有率を、該結合金属相形成成分のサーメット全体に
おける平均的な重量含有率（あるいは本体部の重量含有
率）よりも小さくした表面被覆層を形成した。そして、
その請求項１の構成では、表面被覆層中の結合金属相形
成成分の重量含有率（表面被覆層中の結合金属相の量を
反映したものとなる）をＷB1、本体部中の結合金属相形
成成分の重量含有率（本体部中の結合金属相の量を反映
したものとなる）をＷB2として、０．１≦ＷB1／ＷB2
≦０．７となるように調整している。
部を構成するサーメットの表層最外部に、内側の本体部
と同様の硬質相を主体として、結合金属相形成成分の重
量含有率を、該結合金属相形成成分のサーメット全体に
おける平均的な重量含有率（あるいは本体部の重量含有
率）よりも小さくした表面被覆層を形成した。そして、
その請求項１の構成では、表面被覆層中の結合金属相形
成成分の重量含有率（表面被覆層中の結合金属相の量を
反映したものとなる）をＷB1、本体部中の結合金属相形
成成分の重量含有率（本体部中の結合金属相の量を反映
したものとなる）をＷB2として、０．１≦ＷB1／ＷB2
≦０．７となるように調整している。
【０００７】すなわち、上記表面被覆層は、結合金属相
の含有率が本体部よりは少くなるので、該本体部よりも
硬度が高くなる。他方、ＷB1／ＷB2 に換算した場合に
これが０．１以上となるよう、適量の結合金属相は存在
させる形としているから、硬質相の脱落等が生じにく
く、靱性にも優れた性状を有する。その結果、工具の耐
摩耗性を大幅に向上させることができる。また、上記の
ような表面被覆層は、従来の気相成膜法による硬質被覆
層のように、サーメットの構成成分には由来しない原料
を用いて別工程によりいわば後付け形成するタイプのも
のとは異なり、サーメット自身の表面を後述の方法によ
り改質することで容易に形成できる利点がある。
の含有率が本体部よりは少くなるので、該本体部よりも
硬度が高くなる。他方、ＷB1／ＷB2 に換算した場合に
これが０．１以上となるよう、適量の結合金属相は存在
させる形としているから、硬質相の脱落等が生じにく
く、靱性にも優れた性状を有する。その結果、工具の耐
摩耗性を大幅に向上させることができる。また、上記の
ような表面被覆層は、従来の気相成膜法による硬質被覆
層のように、サーメットの構成成分には由来しない原料
を用いて別工程によりいわば後付け形成するタイプのも
のとは異なり、サーメット自身の表面を後述の方法によ
り改質することで容易に形成できる利点がある。
【０００８】ＷB1／ＷB2 が０．１未満になると、表面
被覆層中の結合金属相が不足して硬質相の脱落等が生じ
やすくなり、工具の耐摩耗性改善効果が不十分となる。
他方、ＷB1／ＷB2 が０．７を超えると、表面被覆層の
硬度が不足し、工具の耐摩耗性改善効果が同様に不十分
となる。なお、上記ＷB1／ＷB2 は、より望ましくは
０．２〜０．５の範囲で調整するのがよい。
被覆層中の結合金属相が不足して硬質相の脱落等が生じ
やすくなり、工具の耐摩耗性改善効果が不十分となる。
他方、ＷB1／ＷB2 が０．７を超えると、表面被覆層の
硬度が不足し、工具の耐摩耗性改善効果が同様に不十分
となる。なお、上記ＷB1／ＷB2 は、より望ましくは
０．２〜０．５の範囲で調整するのがよい。
【０００９】次に、請求項２は、表面被覆層と本体部と
のそれぞれにおける、硬質相と結合金属相との形成比率
の観点から発明を捕えたものである。すなわち、該構成
では、表面被覆層中の硬質相金属元素成分の重量含有率
（表面被覆層中の硬質相の量を反映したものとなる）を
ＷR1、結合金属相形成成分の重量含有率をＷB1とし、同
じく本体部中の硬質相金属元素成分の重量含有率（本体
部中の硬質相の量を反映したものとなる）をＷR2、結合
金属相形成成分の重量含有率をＷB2として、表面被覆層
側においては０．００５≦ＷB1／ＷR1≦０．１４とな
り、また本体部側においては０．０５≦ＷB2／ＷR2≦
０．２となるように調整している。
のそれぞれにおける、硬質相と結合金属相との形成比率
の観点から発明を捕えたものである。すなわち、該構成
では、表面被覆層中の硬質相金属元素成分の重量含有率
（表面被覆層中の硬質相の量を反映したものとなる）を
ＷR1、結合金属相形成成分の重量含有率をＷB1とし、同
じく本体部中の硬質相金属元素成分の重量含有率（本体
部中の硬質相の量を反映したものとなる）をＷR2、結合
金属相形成成分の重量含有率をＷB2として、表面被覆層
側においては０．００５≦ＷB1／ＷR1≦０．１４とな
り、また本体部側においては０．０５≦ＷB2／ＷR2≦
０．２となるように調整している。
【００１０】すなわち、この構成においても表面被覆層
は、結合金属相の含有率が本体部よりは少くなるので、
該本体部よりも硬度が高くなる。他方、ＷB1／ＷR1に換
算した場合にこれが０．００５以上となるよう、適量の
結合金属相は存在させる形としているから、硬質相の脱
落等が生じにくく、靱性にも優れた性状を有する。その
結果、工具の耐摩耗性を大幅に向上させることができ
る。また、請求項１の工具と同様の製法上の利点も享受
できる。
は、結合金属相の含有率が本体部よりは少くなるので、
該本体部よりも硬度が高くなる。他方、ＷB1／ＷR1に換
算した場合にこれが０．００５以上となるよう、適量の
結合金属相は存在させる形としているから、硬質相の脱
落等が生じにくく、靱性にも優れた性状を有する。その
結果、工具の耐摩耗性を大幅に向上させることができ
る。また、請求項１の工具と同様の製法上の利点も享受
できる。
【００１１】表面被覆層側においては、ＷB1／ＷR1が
０．００５未満になると、表面被覆層中の結合金属相が
不足して硬質相の脱落等が生じやすくなり、サーメット
の耐摩耗性改善効果が不十分となる。他方、ＷB1／ＷR1
が０．１４を超えると、表面被覆層中の結合金属相の量
が逆に過剰となり、硬度が不足して耐摩耗性改善効果が
同様に不十分となる。ＷB1／ＷR1は、望ましくは０．０
１〜０．１１となるように調整するのがよい。
０．００５未満になると、表面被覆層中の結合金属相が
不足して硬質相の脱落等が生じやすくなり、サーメット
の耐摩耗性改善効果が不十分となる。他方、ＷB1／ＷR1
が０．１４を超えると、表面被覆層中の結合金属相の量
が逆に過剰となり、硬度が不足して耐摩耗性改善効果が
同様に不十分となる。ＷB1／ＷR1は、望ましくは０．０
１〜０．１１となるように調整するのがよい。
【００１２】また、本体部側においては、ＷB2／ＷR2が
０．０５未満になると、結合金属相が不足して材料が脆
弱化し、サーメットの耐欠損性が悪化することにつなが
る。他方、ＷB2／ＷR2が０．２を超えると、硬質相の形
成量が不足して、サーメットの耐摩耗性が不十分とな
る。ＷB2／ＷR2は、望ましくは０．０７〜０．１６とな
るように調整するのがよい。
０．０５未満になると、結合金属相が不足して材料が脆
弱化し、サーメットの耐欠損性が悪化することにつなが
る。他方、ＷB2／ＷR2が０．２を超えると、硬質相の形
成量が不足して、サーメットの耐摩耗性が不十分とな
る。ＷB2／ＷR2は、望ましくは０．０７〜０．１６とな
るように調整するのがよい。
【００１３】なお、該請求項２の構成においても、請求
項１と同様に、０．１≦ＷB1／ＷB2≦０．７（望ましく
は０．２≦ＷB1／ＷB2 ≦０．５）とすれば、サーメッ
トの耐摩耗性を向上させる効果がさらに顕著に達成され
る（請求項３）。
項１と同様に、０．１≦ＷB1／ＷB2≦０．７（望ましく
は０．２≦ＷB1／ＷB2 ≦０．５）とすれば、サーメッ
トの耐摩耗性を向上させる効果がさらに顕著に達成され
る（請求項３）。
【００１４】上記本発明の工具に使用されるサーメット
は、請求項８の製造方法にて簡単に製造することができ
る。すなわち、該製造方法においては、硬質相原料粉末
と結合金属相原料粉末とを所定量配合した混合粉末を所
定の形状に成形し、得られた成形体を１４５０〜１６５
０℃の範囲で設定される焼成温度で焼成する。そして、
その焼成後において、少なくとも１４５０℃から１３０
０℃までの温度範囲における平均の冷却速度が７〜５０
℃／分となり、かつ少なくともその温度範囲における冷
却雰囲気として、５０ｔｏｒｒ以上の分圧の窒素及び／
又は不活性ガス（例えばアルゴン）を含有する雰囲気を
使用して冷却を行うことを要旨とする。成形体を焼成す
ることにより、硬質相原料粉末に基づいて硬質相が、ま
た結合金属相原料粉末に基づいて結合金属相が形成さ
れ、サーメット焼結体となる。そして、その焼成後の冷
却を上記冷却速度及び雰囲気で行うことにより、サーメ
ット表層部は結合金属相の量が減少し、硬質相の比率が
相対的に高められて、上記表面被覆層に改質されること
となる。
は、請求項８の製造方法にて簡単に製造することができ
る。すなわち、該製造方法においては、硬質相原料粉末
と結合金属相原料粉末とを所定量配合した混合粉末を所
定の形状に成形し、得られた成形体を１４５０〜１６５
０℃の範囲で設定される焼成温度で焼成する。そして、
その焼成後において、少なくとも１４５０℃から１３０
０℃までの温度範囲における平均の冷却速度が７〜５０
℃／分となり、かつ少なくともその温度範囲における冷
却雰囲気として、５０ｔｏｒｒ以上の分圧の窒素及び／
又は不活性ガス（例えばアルゴン）を含有する雰囲気を
使用して冷却を行うことを要旨とする。成形体を焼成す
ることにより、硬質相原料粉末に基づいて硬質相が、ま
た結合金属相原料粉末に基づいて結合金属相が形成さ
れ、サーメット焼結体となる。そして、その焼成後の冷
却を上記冷却速度及び雰囲気で行うことにより、サーメ
ット表層部は結合金属相の量が減少し、硬質相の比率が
相対的に高められて、上記表面被覆層に改質されること
となる。
【００１５】なお、熱処理後の冷却条件を上記のように
設定することで、サーメット表層部の結合金属相が減少
する機構として、下記のようなことが推定される。すな
わち、焼結中においては、被焼成物の中心部から外側に
向けて金属相の構成元素の拡散が生ずる。そして、焼結
完了後の冷却時においては、その初期段階で雰囲気中に
窒素及び／又は不活性ガスを所定値以上の圧力で導入す
ると、硬質相粒子の窒化もしくは炭化が促進されて表層
部の硬質相の粒成長が起こるとともに硬質相と結合金属
相との濡れ性が低下し、結合金属相の一部が外部にはじ
き出されやすくなる（あるいは揮発しやすくなる）結
果、該表層部の結合金属相が減少するものと考えられ
る。
設定することで、サーメット表層部の結合金属相が減少
する機構として、下記のようなことが推定される。すな
わち、焼結中においては、被焼成物の中心部から外側に
向けて金属相の構成元素の拡散が生ずる。そして、焼結
完了後の冷却時においては、その初期段階で雰囲気中に
窒素及び／又は不活性ガスを所定値以上の圧力で導入す
ると、硬質相粒子の窒化もしくは炭化が促進されて表層
部の硬質相の粒成長が起こるとともに硬質相と結合金属
相との濡れ性が低下し、結合金属相の一部が外部にはじ
き出されやすくなる（あるいは揮発しやすくなる）結
果、該表層部の結合金属相が減少するものと考えられ
る。
【００１６】いずれにしろ上記方法によれば、サーメッ
ト表面に表面被覆層が形成された本発明の工具を、サー
メット自身の表面改質により容易に形成することができ
る。しかも、その表面改質処理が、焼成後の冷却時に行
われる形となるので、表面被覆層形成のための別工程を
実施しなくともよく、成膜に先立つ表面研磨等の前処理
工程も不要となる。その結果、工具の製造工数を効果的
に削減でき、工具価格を低廉なものとすることが可能と
なる。
ト表面に表面被覆層が形成された本発明の工具を、サー
メット自身の表面改質により容易に形成することができ
る。しかも、その表面改質処理が、焼成後の冷却時に行
われる形となるので、表面被覆層形成のための別工程を
実施しなくともよく、成膜に先立つ表面研磨等の前処理
工程も不要となる。その結果、工具の製造工数を効果的
に削減でき、工具価格を低廉なものとすることが可能と
なる。
【００１７】上記製造方法においては、焼成温度が１６
５０℃を超えると結晶粒成長が過度に進行するので必要
な強度が確保できなくなる。一方、焼成温度が１４５０
℃未満の場合は材料の緻密化が不十分となり、同様に強
度が不足する結果につながる。なお、焼成温度は、望ま
しくは１５００〜１６５０℃の範囲とするのがよい。
５０℃を超えると結晶粒成長が過度に進行するので必要
な強度が確保できなくなる。一方、焼成温度が１４５０
℃未満の場合は材料の緻密化が不十分となり、同様に強
度が不足する結果につながる。なお、焼成温度は、望ま
しくは１５００〜１６５０℃の範囲とするのがよい。
【００１８】他方、１４５０℃から１３００℃までの温
度範囲における冷却速度が７℃／分未満になると、工具
の耐摩耗性が損なわれることにつながる。これは、表面
被覆層中の金属相の含有量が過剰となるためであると考
えられる。また、５０℃／分を超えると、冷却時の熱衝
撃で焼結体にクラック等の欠陥が生じやすくなる。それ
故、冷却速度は７〜５０℃／分とするのがよく、望まし
くは１０〜３０℃／分とするのがよい。なお、上記範囲
の冷却速度を維持する温度区間は、１４５０℃よりも高
温側（例えば焼成温度まで）に拡張すること、あるいは
１３００℃よりも低温側に拡張することが可能である。
度範囲における冷却速度が７℃／分未満になると、工具
の耐摩耗性が損なわれることにつながる。これは、表面
被覆層中の金属相の含有量が過剰となるためであると考
えられる。また、５０℃／分を超えると、冷却時の熱衝
撃で焼結体にクラック等の欠陥が生じやすくなる。それ
故、冷却速度は７〜５０℃／分とするのがよく、望まし
くは１０〜３０℃／分とするのがよい。なお、上記範囲
の冷却速度を維持する温度区間は、１４５０℃よりも高
温側（例えば焼成温度まで）に拡張すること、あるいは
１３００℃よりも低温側に拡張することが可能である。
【００１９】また、冷却雰囲気中の窒素及び／又は不活
性ガスの分圧が５０ｔｏｒｒ未満になると、表面被覆層
の形成が不十分となり、工具の耐摩耗性が不足すること
につながる。窒素及び／又は不活性ガスの分圧は、より
望ましくは１００ｔｏｒｒ以上とするのがよい。なお、
窒素と不活性ガスとは、各々単独で使用しても、混合し
て使用してもいずれでもよい。
性ガスの分圧が５０ｔｏｒｒ未満になると、表面被覆層
の形成が不十分となり、工具の耐摩耗性が不足すること
につながる。窒素及び／又は不活性ガスの分圧は、より
望ましくは１００ｔｏｒｒ以上とするのがよい。なお、
窒素と不活性ガスとは、各々単独で使用しても、混合し
て使用してもいずれでもよい。
【００２０】なお、サーメットの本体部の硬質相金属元
素成分の重量含有率ＷR2、及び結合金属相形成成分の重
量含有率ＷB2は、硬質相原料粉末と結合金属相原料粉末
との配合比率により調整できる。また、表面被覆層中に
おける硬質相金属元素成分の重量含有率ＷR1、及び結合
金属相形成成分の重量含有率ＷB1は、上記配合比率のほ
か、焼成後の冷却における雰囲気ガスの圧力及び／又は
冷却速度に応じて調整できる。例えば、ＷB1（すなわ
ち、結合金属相の量）を減少させたい場合は、比較的高
圧の雰囲気中で急速冷却を行うようにし、増加させたい
場合はこの逆とする。
素成分の重量含有率ＷR2、及び結合金属相形成成分の重
量含有率ＷB2は、硬質相原料粉末と結合金属相原料粉末
との配合比率により調整できる。また、表面被覆層中に
おける硬質相金属元素成分の重量含有率ＷR1、及び結合
金属相形成成分の重量含有率ＷB1は、上記配合比率のほ
か、焼成後の冷却における雰囲気ガスの圧力及び／又は
冷却速度に応じて調整できる。例えば、ＷB1（すなわ
ち、結合金属相の量）を減少させたい場合は、比較的高
圧の雰囲気中で急速冷却を行うようにし、増加させたい
場合はこの逆とする。
【００２１】次に、上記方法にて製造されるサーメット
においては、サーメット表層部が、結合金属相を減少さ
せる形で変質して生ずるものであり、その硬質相の組成
のみで比較した場合に、表面被覆層と本体部とでは、硬
質相金属元素成分を形成する個々の金属元素成分同士の
相対的な含有比率はほぼ等しくなる形となる（請求項
４）。すなわち、表面被覆層は、基本的には本体部と同
様の組成の硬質相を本体部よりは多く含む形となるの
で、良好な耐摩耗性を確保することが可能となる。
においては、サーメット表層部が、結合金属相を減少さ
せる形で変質して生ずるものであり、その硬質相の組成
のみで比較した場合に、表面被覆層と本体部とでは、硬
質相金属元素成分を形成する個々の金属元素成分同士の
相対的な含有比率はほぼ等しくなる形となる（請求項
４）。すなわち、表面被覆層は、基本的には本体部と同
様の組成の硬質相を本体部よりは多く含む形となるの
で、良好な耐摩耗性を確保することが可能となる。
【００２２】上記表面被覆層の厚さは、０．５〜５μｍ
の範囲で調整するのがよい（請求項５）。表面被覆層の
厚さが０．５μｍ未満になると、該表面被覆層形成によ
る耐摩耗性向上の効果が不十分となる場合がある。他
方、表面被覆層は本体部よりも脆いため、その厚さを５
μｍ以上にすると、表面被覆層にチッピングを生じやす
くなる不具合につながる。それ故、表面被覆層の厚さは
上記範囲で調整するのがよく、望ましくは２〜４μｍ、
より望ましくは２．５〜３μｍとするのがよい。
の範囲で調整するのがよい（請求項５）。表面被覆層の
厚さが０．５μｍ未満になると、該表面被覆層形成によ
る耐摩耗性向上の効果が不十分となる場合がある。他
方、表面被覆層は本体部よりも脆いため、その厚さを５
μｍ以上にすると、表面被覆層にチッピングを生じやす
くなる不具合につながる。それ故、表面被覆層の厚さは
上記範囲で調整するのがよく、望ましくは２〜４μｍ、
より望ましくは２．５〜３μｍとするのがよい。
【００２３】また、硬質相金属成分全体に対するＴｉ成
分の含有率は５０〜８０重量％となっているのがよい。
Ｔｉ成分の含有率が５０重量％未満になると、サーメッ
トの耐塑性変形性あるいは耐摩耗性が損なわれることに
つながる。一方、Ｔｉ成分の含有率が８０重量％を超え
ると、サーメットの靱性が損なわれる場合がある。な
お、Ｔｉ成分の含有率は、より望ましくは６０〜７０重
量％となっているのがよい。
分の含有率は５０〜８０重量％となっているのがよい。
Ｔｉ成分の含有率が５０重量％未満になると、サーメッ
トの耐塑性変形性あるいは耐摩耗性が損なわれることに
つながる。一方、Ｔｉ成分の含有率が８０重量％を超え
ると、サーメットの靱性が損なわれる場合がある。な
お、Ｔｉ成分の含有率は、より望ましくは６０〜７０重
量％となっているのがよい。
【００２４】さらに、硬質相金属成分全体に対する添加
金属元素成分Ｍ（以下、Ｍ成分という）の含有率は２０
〜５０重量％となっているのがよい。Ｍ成分の含有率が
５０重量％を超えるとＴｉ成分が相対的に不足してサー
メットの耐塑性変形性あるいは耐摩耗性が損なわれるこ
とにつながる。一方、Ｍ成分の含有率が２０重量％未満
になると、Ｔｉ成分が相対的に過剰となってサーメット
の靱性が損なわれる場合がある。なお、Ｍ成分の含有率
は、より望ましくは３０〜４０重量％となっているのが
よい。
金属元素成分Ｍ（以下、Ｍ成分という）の含有率は２０
〜５０重量％となっているのがよい。Ｍ成分の含有率が
５０重量％を超えるとＴｉ成分が相対的に不足してサー
メットの耐塑性変形性あるいは耐摩耗性が損なわれるこ
とにつながる。一方、Ｍ成分の含有率が２０重量％未満
になると、Ｔｉ成分が相対的に過剰となってサーメット
の靱性が損なわれる場合がある。なお、Ｍ成分の含有率
は、より望ましくは３０〜４０重量％となっているのが
よい。
【００２５】さらに、上記Ｔｉ成分及びＭ成分が、炭窒
化物相の構成元素として有効に取り込まれるためには、
サーメット中のＣ成分の含有率を７〜１２重量％とする
のがよく、望ましくは８〜１０重量％とするのがよい。
また、同様の理由により、サーメット中のＮ成分の含有
率は３〜８重量％、望ましくは５〜６重量％とするのが
よい。さらに、サーメット中のＣ成分の含有率をｘ、同
じくＮ成分の含有率をｙとしたときに、ｙ／（ｘ＋ｙ）
の値は０．３より大きく０．５未満となる範囲で調整す
るのがよい。
化物相の構成元素として有効に取り込まれるためには、
サーメット中のＣ成分の含有率を７〜１２重量％とする
のがよく、望ましくは８〜１０重量％とするのがよい。
また、同様の理由により、サーメット中のＮ成分の含有
率は３〜８重量％、望ましくは５〜６重量％とするのが
よい。さらに、サーメット中のＣ成分の含有率をｘ、同
じくＮ成分の含有率をｙとしたときに、ｙ／（ｘ＋ｙ）
の値は０．３より大きく０．５未満となる範囲で調整す
るのがよい。
【００２６】上記サーメット工具において、そのサーメ
ットの使用済コーナー部は一般に、比較的暗い色調、具
体的にはＪＩＳＺ８７２１に規定された明度Ｖｓが４以
下、彩度Ｃｓが３以下の色調を示すものとなる。この場
合、表面被覆層は、その外観色調が、ＪＩＳＺ８７２１
に規定された色相環上にて５ＰＢから５ＲＰを経て５Ｙ
に至る色相範囲に属し、かつ明度Ｖｓが６以上及び／又
は彩度Ｃｓが４以上である有彩色、又はＪＩＳＺ８７２
１の規定に従う明度Ｖｓが６以上の実質的な無彩色を呈
するものであるのがよい（請求項６）。このようにする
ことで、使用済コーナー部と表面被覆層との間の明度あ
るいは色彩の違いに基づいて、目視によりこれを容易に
識別することができる。その結果、使用済工具の判別や
工具寿命の到来確認等を簡単に行うことができるように
なる。なお、ここでいう「実質的な無彩色」とは、ＪＩ
ＳＺ８７２１に規定された彩度Ｃｓが１以下の色彩をい
う。
ットの使用済コーナー部は一般に、比較的暗い色調、具
体的にはＪＩＳＺ８７２１に規定された明度Ｖｓが４以
下、彩度Ｃｓが３以下の色調を示すものとなる。この場
合、表面被覆層は、その外観色調が、ＪＩＳＺ８７２１
に規定された色相環上にて５ＰＢから５ＲＰを経て５Ｙ
に至る色相範囲に属し、かつ明度Ｖｓが６以上及び／又
は彩度Ｃｓが４以上である有彩色、又はＪＩＳＺ８７２
１の規定に従う明度Ｖｓが６以上の実質的な無彩色を呈
するものであるのがよい（請求項６）。このようにする
ことで、使用済コーナー部と表面被覆層との間の明度あ
るいは色彩の違いに基づいて、目視によりこれを容易に
識別することができる。その結果、使用済工具の判別や
工具寿命の到来確認等を簡単に行うことができるように
なる。なお、ここでいう「実質的な無彩色」とは、ＪＩ
ＳＺ８７２１に規定された彩度Ｃｓが１以下の色彩をい
う。
【００２７】なお、表面被覆層の外観の明度Ｖｓが６未
満になると、露出した本体部と表面被覆層との識別が困
難になる。表面被覆層の外観の明度Ｖｓは、望ましくは
７以上の範囲のものとするのがよい。他方、表面被覆層
の外観の明度Ｖｓが８を超えると、表面被覆層中の結合
金属相金属成分の含有率が過剰となり、耐摩耗性が損な
われることも多くなるので、該明度Ｖｓは８以下に設定
することが望ましい。
満になると、露出した本体部と表面被覆層との識別が困
難になる。表面被覆層の外観の明度Ｖｓは、望ましくは
７以上の範囲のものとするのがよい。他方、表面被覆層
の外観の明度Ｖｓが８を超えると、表面被覆層中の結合
金属相金属成分の含有率が過剰となり、耐摩耗性が損な
われることも多くなるので、該明度Ｖｓは８以下に設定
することが望ましい。
【００２８】この場合、表面被覆層の形成条件を適宜調
整することにより、表面被覆層の色彩を、１より大きい
彩度を示す有彩色とすることもできる（なお、彩度Ｃｓ
は、ＪＩＳに規定された最大値（１４）まで大きくなっ
てもよい）。これにより、工具の摩耗の目視確認が一層
容易となる。また、表面被覆層の明度が使用済コーナー
部のそれとほぼ同程度であっても、前述の通り使用済コ
ーナー部の彩度Ｃｓが３以下となるので、この場合は表
面被覆層の彩度Ｃｓが４以上となっていることで識別が
可能となる。
整することにより、表面被覆層の色彩を、１より大きい
彩度を示す有彩色とすることもできる（なお、彩度Ｃｓ
は、ＪＩＳに規定された最大値（１４）まで大きくなっ
てもよい）。これにより、工具の摩耗の目視確認が一層
容易となる。また、表面被覆層の明度が使用済コーナー
部のそれとほぼ同程度であっても、前述の通り使用済コ
ーナー部の彩度Ｃｓが３以下となるので、この場合は表
面被覆層の彩度Ｃｓが４以上となっていることで識別が
可能となる。
【００２９】なお、本発明の製造方法によりサーメット
表層部を改質する形で表面被覆層を形成する場合、その
色彩が上記色相範囲から外れた有彩色になると、該表面
被覆層が、耐摩耗性を十分に備えたものにならないこと
が多くなる。それ故、表面被覆層の外観色彩は上記色相
範囲に属するものとなるのがよく、より望ましくは５Ｐ
Ｂから５ＲＰを経て、５Ｙに至る色相範囲に属するもの
とするのがよい。また、逆に言えば、表面被覆層の色彩
を測定することにより、その明度あるいは色相が上記範
囲に属しているか否かに基づいて、正常な表面被覆層が
形成されているかどうかを判別することができる。
表層部を改質する形で表面被覆層を形成する場合、その
色彩が上記色相範囲から外れた有彩色になると、該表面
被覆層が、耐摩耗性を十分に備えたものにならないこと
が多くなる。それ故、表面被覆層の外観色彩は上記色相
範囲に属するものとなるのがよく、より望ましくは５Ｐ
Ｂから５ＲＰを経て、５Ｙに至る色相範囲に属するもの
とするのがよい。また、逆に言えば、表面被覆層の色彩
を測定することにより、その明度あるいは色相が上記範
囲に属しているか否かに基づいて、正常な表面被覆層が
形成されているかどうかを判別することができる。
【００３０】この場合、表面被覆層は、その外観が実質
的に金属光沢を示さないものとなっていることが望まし
い（請求項７）。表面被覆層が金属光沢を呈する外観の
ものになると、目視での識別は容易であるが、表面被覆
層中の結合金属相金属成分の含有率が過剰となり、耐摩
耗性が損なわれることが多くなる。
的に金属光沢を示さないものとなっていることが望まし
い（請求項７）。表面被覆層が金属光沢を呈する外観の
ものになると、目視での識別は容易であるが、表面被覆
層中の結合金属相金属成分の含有率が過剰となり、耐摩
耗性が損なわれることが多くなる。
【００３１】なお、焼結後のサーメットの表面を酸処理
することにより、表面被覆層を改質することができる。
この改質により、例えば表面被覆層の外観色調を調整す
る（例えば彩度を高くする）ことが可能となり、使用済
コーナー部を一層容易に識別できるようになる場合があ
る。使用できる酸としては、塩酸、硝酸、あるいは王水
（例えば硝酸と塩酸の混合体積比が硝酸：塩酸＝１：３
程度のもの）などがある。
することにより、表面被覆層を改質することができる。
この改質により、例えば表面被覆層の外観色調を調整す
る（例えば彩度を高くする）ことが可能となり、使用済
コーナー部を一層容易に識別できるようになる場合があ
る。使用できる酸としては、塩酸、硝酸、あるいは王水
（例えば硝酸と塩酸の混合体積比が硝酸：塩酸＝１：３
程度のもの）などがある。
【００３２】
【実施例】以下、本発明のサーメット工具を実施例によ
り具体的に説明する。まず、原料粉末として使用したの
は、平均粒径１．５μｍの炭窒化チタン粉末（炭化チタ
ン／窒化チタン＝５０／５０）、平均粒径１．０μｍの
炭化チタン粉末、平均粒径１．４μｍの窒化チタン粉
末、平均粒径１．４μｍの炭化ニオブ粉末、平均粒径
１．６μｍの炭化タンタル粉末、平均粒径３．３μｍの
炭化モリブデン（Ｍｏ2Ｃ）粉末、平均粒径１．６μｍ
の炭化タングステン粉末、平均粒径３．０μｍのニッケ
ル粉末、及び平均粒径１．５μｍのコバルト粉末であ
る。まず、表１のＡ及びＢの各種成分比率となるように
上記原料粉末を配合し、アセトンを溶媒としてボールミ
ルにより７２ｈｒ混合した。混合後の粉末は乾燥後、マ
イクロワツクス系バインダーを添加して混練・乾燥後、
６０メッシュのふるいを通して造粒粉末とした。次い
で、その造粒粉末を１．５ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力でプレ
ス成形して所定の工具形状に成形し、脱ワックスを行っ
た（表３：試料番号１〜６、ただし番号５，６は本発明
の範囲外のものである）。
り具体的に説明する。まず、原料粉末として使用したの
は、平均粒径１．５μｍの炭窒化チタン粉末（炭化チタ
ン／窒化チタン＝５０／５０）、平均粒径１．０μｍの
炭化チタン粉末、平均粒径１．４μｍの窒化チタン粉
末、平均粒径１．４μｍの炭化ニオブ粉末、平均粒径
１．６μｍの炭化タンタル粉末、平均粒径３．３μｍの
炭化モリブデン（Ｍｏ2Ｃ）粉末、平均粒径１．６μｍ
の炭化タングステン粉末、平均粒径３．０μｍのニッケ
ル粉末、及び平均粒径１．５μｍのコバルト粉末であ
る。まず、表１のＡ及びＢの各種成分比率となるように
上記原料粉末を配合し、アセトンを溶媒としてボールミ
ルにより７２ｈｒ混合した。混合後の粉末は乾燥後、マ
イクロワツクス系バインダーを添加して混練・乾燥後、
６０メッシュのふるいを通して造粒粉末とした。次い
で、その造粒粉末を１．５ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力でプレ
ス成形して所定の工具形状に成形し、脱ワックスを行っ
た（表３：試料番号１〜６、ただし番号５，６は本発明
の範囲外のものである）。
【００３３】
【表１】
【００３４】これら成形体を焼成炉に装入し、焼成炉内
を１００Ｔｏｒｒ以下の各種分圧の窒素雰囲気に保ちつ
つ、図１に示すように、室温から１２００℃までは１０
℃／分の平均温度勾配により加熱し、該１２００℃で脱
ガスのため３０分保持した。その後、炉内に所定分圧の
窒素あるいはアルゴンを導入して表２に示す各種焼結雰
囲気とし、さらに５℃／分の昇温速度で昇温を続けて焼
成温度（最高温度１６００℃）にて１時間保持した。次
いで、焼成保持が終了すると、炉内に所定分圧の窒素あ
るいはアルゴンを導入して表２に示す各種冷却雰囲気と
し、１３００℃までの平均冷却速度が表２の各種値とな
るように冷却を行い、サーメット焼結体を製造した。
を１００Ｔｏｒｒ以下の各種分圧の窒素雰囲気に保ちつ
つ、図１に示すように、室温から１２００℃までは１０
℃／分の平均温度勾配により加熱し、該１２００℃で脱
ガスのため３０分保持した。その後、炉内に所定分圧の
窒素あるいはアルゴンを導入して表２に示す各種焼結雰
囲気とし、さらに５℃／分の昇温速度で昇温を続けて焼
成温度（最高温度１６００℃）にて１時間保持した。次
いで、焼成保持が終了すると、炉内に所定分圧の窒素あ
るいはアルゴンを導入して表２に示す各種冷却雰囲気と
し、１３００℃までの平均冷却速度が表２の各種値とな
るように冷却を行い、サーメット焼結体を製造した。
【００３５】
【表２】
【００３６】上記各サーメット焼結体は、後記切削性能
試験が終了した後に、中央部を切断して断面を鏡面研磨
した後、表面被覆層の厚さ及び組成と本体部の組成と
を、ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）付属のＥＰＭＡ（電子プ
ローブ微小分析；ただしエネルギー分散型Ｘ線分光方式
による）により、次のようにして測定した。まず、表面
被覆層の厚さについては、焼結体の断面を二次電子線像
によりＳＥＭ観察し（倍率５０００倍）、得られる組織
写真からこれを測定した。すなわち、二次電子線像にお
いては、導電率の高い結合金属相を多く含む本体部は、
該結合金属相の含有量が少ない表面被覆層よりも明るく
表れるので、そのコントラストから両者の境界を定める
ことができる。
試験が終了した後に、中央部を切断して断面を鏡面研磨
した後、表面被覆層の厚さ及び組成と本体部の組成と
を、ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）付属のＥＰＭＡ（電子プ
ローブ微小分析；ただしエネルギー分散型Ｘ線分光方式
による）により、次のようにして測定した。まず、表面
被覆層の厚さについては、焼結体の断面を二次電子線像
によりＳＥＭ観察し（倍率５０００倍）、得られる組織
写真からこれを測定した。すなわち、二次電子線像にお
いては、導電率の高い結合金属相を多く含む本体部は、
該結合金属相の含有量が少ない表面被覆層よりも明るく
表れるので、そのコントラストから両者の境界を定める
ことができる。
【００３７】他方、本体部の組成は、断面中央部をＳＥ
Ｍにより倍率５０００倍にて拡大するとともに、その視
野中に縦３０μｍ、横４０μｍの分析領域を設定し、該
領域内で電子線を走査して各成分の特性Ｘ線強度を測定
し、その強度比から組成を決定した。なお、分析領域は
異なる視野にて３ケ所設定し、それら３領域について得
られた組成値を平均化したものを、最終的に求める組成
値とした。他方、表面被覆層の組成も同様に、断面をＳ
ＥＭにより倍率５０００倍にて拡大し、その視野中に直
径１μｍの電子線プローブを照射して各成分の特性Ｘ線
強度を測定し、その強度比から組成を決定した（この場
合も組成は、３ケ所の平均値として算出している）。こ
の測定結果を表３に示す。
Ｍにより倍率５０００倍にて拡大するとともに、その視
野中に縦３０μｍ、横４０μｍの分析領域を設定し、該
領域内で電子線を走査して各成分の特性Ｘ線強度を測定
し、その強度比から組成を決定した。なお、分析領域は
異なる視野にて３ケ所設定し、それら３領域について得
られた組成値を平均化したものを、最終的に求める組成
値とした。他方、表面被覆層の組成も同様に、断面をＳ
ＥＭにより倍率５０００倍にて拡大し、その視野中に直
径１μｍの電子線プローブを照射して各成分の特性Ｘ線
強度を測定し、その強度比から組成を決定した（この場
合も組成は、３ケ所の平均値として算出している）。こ
の測定結果を表３に示す。
【００３８】
【表３】
【００３９】そして、この測定結果から算出した前述の
ＷB1、ＷR1、ＷB2、ＷR2、ＷB1／ＷB2、ＷB1／ＷR1及び
ＷB2／ＷR2の各値を表４に示している。また、各サーメ
ット焼結体に対しガス分析を行って測定したＣ及びＮの
各成分の含有量と、前述のｙ／（ｘ＋ｙ）の値も合わせ
て表４に示す。
ＷB1、ＷR1、ＷB2、ＷR2、ＷB1／ＷB2、ＷB1／ＷR1及び
ＷB2／ＷR2の各値を表４に示している。また、各サーメ
ット焼結体に対しガス分析を行って測定したＣ及びＮの
各成分の含有量と、前述のｙ／（ｘ＋ｙ）の値も合わせ
て表４に示す。
【００４０】
【表４】
【００４１】図２は、試料番号１の焼結体の走査型電子
顕微鏡写真である（各倍率５０００倍）。表面からおよ
そ５μｍまでの部分が、前述の測定により表面被覆層と
して特定された部分である。
顕微鏡写真である（各倍率５０００倍）。表面からおよ
そ５μｍまでの部分が、前述の測定により表面被覆層と
して特定された部分である。
【００４２】また、焼結体の表面被覆層の外観の色彩
を、前記ＪＩＳに定められた色相、明度、彩度により特
定するために、その外観色を、色相、明度及び彩度がそ
れぞれ既知の各種色見本と目視により比較することで決
定した。その結果を表５に示している。
を、前記ＪＩＳに定められた色相、明度、彩度により特
定するために、その外観色を、色相、明度及び彩度がそ
れぞれ既知の各種色見本と目視により比較することで決
定した。その結果を表５に示している。
【００４３】
【表５】
【００４４】次に、各サーメット焼結体を工具として使
用したときの切削性能評価試験を以下のようにして行っ
ている。まず、焼結体（以下、工具という）形状は、図
３に示す通りのものである（ｌＳＯ規格でＣＣＭＴ０６
０２０４ＥＮとして規定されているもの ）。すなわ
ち、工具１は、厚さＳが約２．３８ｍｍ、内接円ＣIの
直径が約６．３５ｍｍの略平行四辺形断面の偏平形状
（主面のコーナー部角度は１００°及び８０°）を有
し、各コーナー部に施されたアールの大きさｒεは約
０．４ｍｍとした。また、エッジ部１ｋに施された面取
り部（ホーニング）は、主面１ｃに対するホーニング
（Ｒ＝０．０５ｍｍ）となるように形成した。
用したときの切削性能評価試験を以下のようにして行っ
ている。まず、焼結体（以下、工具という）形状は、図
３に示す通りのものである（ｌＳＯ規格でＣＣＭＴ０６
０２０４ＥＮとして規定されているもの ）。すなわ
ち、工具１は、厚さＳが約２．３８ｍｍ、内接円ＣIの
直径が約６．３５ｍｍの略平行四辺形断面の偏平形状
（主面のコーナー部角度は１００°及び８０°）を有
し、各コーナー部に施されたアールの大きさｒεは約
０．４ｍｍとした。また、エッジ部１ｋに施された面取
り部（ホーニング）は、主面１ｃに対するホーニング
（Ｒ＝０．０５ｍｍ）となるように形成した。
【００４５】各工具の切削性能の評価条件は以下の通り
である。すなわち、図４（ａ）に示す形状の棒状の被削
材Ｗを軸線周りに回転させ、その外周面に対し図３に示
す工具１を、図４（ｂ）に示すように当接させ、主面１
ｃの一方をすくい面（以下、すくい面を１ｃ’で表
す）、側面１ｅ（図３）を逃げ面として用いることによ
り、以下の条件にて被削材Ｗの外周面を乾式で連続切削
した。被削材 ：機械構造用Ｍｎ鋼（ＳＮＣＭ４３
９）、丸棒形態（外径φ２４０ｍｍ、長さ２００ｍｍ、
硬度：ＨB３００） 切削速度Ｖ：３００ｍ／分 送り量 ｆ：０．１ｍｍ／１回転 切り込みｄ：１．５ｍｍ 切削油 ：なし 切削時間 ：４分工具１ と被削材Ｗとのより詳細な位置関係は、図５に示
す通りである。なお同図において、１ｇは横逃げ面、１
ｆは前逃げ面をそれぞれ示す。他の符号の意味は図面中
に示している。切削終了後、工具１の刃先の逃げ面摩耗
量 Ｖｎ（横逃げ面１ｇ側の旋削方向の摩耗高さ：図４
（ｃ）参照）を測定した。以上の結果を表５に示す。す
なわち、本発明の範囲に属するサーメット工具（試料番
号１〜４）は、いずれも良好な耐摩耗性を示しているこ
とがわかる。また、外観の色彩から使用済コーナー部の
識別も容易であった。
である。すなわち、図４（ａ）に示す形状の棒状の被削
材Ｗを軸線周りに回転させ、その外周面に対し図３に示
す工具１を、図４（ｂ）に示すように当接させ、主面１
ｃの一方をすくい面（以下、すくい面を１ｃ’で表
す）、側面１ｅ（図３）を逃げ面として用いることによ
り、以下の条件にて被削材Ｗの外周面を乾式で連続切削
した。被削材 ：機械構造用Ｍｎ鋼（ＳＮＣＭ４３
９）、丸棒形態（外径φ２４０ｍｍ、長さ２００ｍｍ、
硬度：ＨB３００） 切削速度Ｖ：３００ｍ／分 送り量 ｆ：０．１ｍｍ／１回転 切り込みｄ：１．５ｍｍ 切削油 ：なし 切削時間 ：４分工具１ と被削材Ｗとのより詳細な位置関係は、図５に示
す通りである。なお同図において、１ｇは横逃げ面、１
ｆは前逃げ面をそれぞれ示す。他の符号の意味は図面中
に示している。切削終了後、工具１の刃先の逃げ面摩耗
量 Ｖｎ（横逃げ面１ｇ側の旋削方向の摩耗高さ：図４
（ｃ）参照）を測定した。以上の結果を表５に示す。す
なわち、本発明の範囲に属するサーメット工具（試料番
号１〜４）は、いずれも良好な耐摩耗性を示しているこ
とがわかる。また、外観の色彩から使用済コーナー部の
識別も容易であった。
【図１】実施例で採用したサーメットの焼結パターンを
示す説明図。
示す説明図。
【図２】実施例における試料番号１のサーメット焼結体
の組織を示すＳＥＭ写真。
の組織を示すＳＥＭ写真。
【図３】実施例で使用したサーメット工具の平面図、側
面図及びそのエッジ部の側面拡大図。
面図及びそのエッジ部の側面拡大図。
【図４】切削試験の概要を示す説明図。
【図５】切削試験における試験片と被削材との位置関係
を示す説明図。
を示す説明図。
１ サーメット工具
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23B 27/14 B22F 5/00 C22C 1/05 C22C 29/02
Claims (9)
- 【請求項１】 サーメットにより要部が構成されてな
り、 そのサーメットは、 Ｎｉ、又はＮｉ及びＣｏ（以下、結合金属相形成成分と
いう）を主体に構成される結合金属相と、 相の金属元素成分（以下、硬質相金属元素成分という）
として、主体をなすＴｉ成分と、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎ
ｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ及びＷから選ばれる１種又は２種
以上の添加金属元素成分Ｍとを含有し、それら硬質相金
属元素成分の炭窒化物相を主体に構成される硬質相と、
により組織が主に構成され、 かつ該サーメットの表層最外部には、前記硬質相を主体
として、前記結合金属相形成成分の重量含有率が、該結
合金属相形成成分のサーメット全体における平均的な重
量含有率よりも小さい表面被覆層が形成され、かつその
表面被覆層中における結合金属相形成成分の重量含有率
をＷB1、サーメットの該表面被覆層を除いた残余の部分
（以下、本体部という）中の結合金属相形成成分の重量
含有率をＷB2として、 ０．１≦ＷB1／ＷB2 ≦０．７ を満たすものとなっていることを特徴とするサーメット
工具。 - 【請求項２】 サーメットにより要部が構成されてな
り、 そのサーメットは、 Ｎｉ、又はＮｉ及びＣｏ（以下、結合金属相形成成分と
いう）を主体に構成される結合金属相と、 相の金属元素成分（以下、硬質相金属元素成分という）
として、主体をなすＴｉ成分と、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎ
ｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ及びＷから選ばれる１種又は２種
以上の添加金属元素成分Ｍとを含有し、それら硬質相金
属元素成分の炭窒化物相を主体に構成される硬質相と、
により組織が主に構成され、 かつ該サーメットの表層最外部には、前記硬質相を主体
として前記結合金属相形成成分の重量含有率が、該結合
金属相形成成分のサーメット全体における平均的な重量
含有率よりも小さい表面被覆層が形成され、かつその表
面被覆層中における硬質相金属元素成分の重量含有率を
ＷR1、結合金属相形成成分の重量含有率をＷB1とし、サ
ーメットの該表面被覆層を除いた残余の部分（以下、本
体部という）中の硬質相金属元素成分の重量含有率をＷ
R2、同じく結合金属相形成成分の重量含有率をＷB2とし
て、 ０．００５≦ＷB1／ＷR1 ≦０．１４ ０．０５≦ＷB2／ＷR2 ≦０．２ を満たすものとなっていることを特徴とするサーメット
工具。 - 【請求項３】 ０．１≦ＷB1／ＷB2 ≦０．７を満たす
請求項２記載のサーメット工具。 - 【請求項４】 前記表面被覆層と前記本体部とにおい
て、前記硬質相金属元素成分を形成する個々の金属元素
成分同士の相対的な含有比率がほぼ等しくなっている請
求項１ないし３のいずれかに記載のサーメット工具。 - 【請求項５】 前記表面被覆層の厚さが０．５〜５μｍ
の範囲で調整されている請求項１ないし４のいずれかに
記載のサーメット工具。 - 【請求項６】 前記表面被覆層は、その外観色調が、Ｊ
ＩＳＺ８７２１に規定された色相環上にて５ＰＢから５
ＲＰを経て５Ｙに至る色相範囲に属し、かつ明度Ｖｓが
６以上及び／又は彩度Ｃｓが４以上である有彩色、又は
ＪＩＳＺ８７２１の規定に従う明度Ｖｓが６以上の実質
的な無彩色を呈するものである請求項１ないし５のいず
れかに記載のサーメット工具。 - 【請求項７】 前記表面被覆層は、その外観が実質的に
金属光沢を示さないものである請求項６記載のサーメッ
ト工具。 - 【請求項８】 前記サーメット工具は切削工具である請
求項１ないし７のいずれかに記載のサーメット工具。 - 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれかに記載のサ
ーメット工具を製造する方法であって、 金属元素成分が、主体をなすＴｉ成分と、Ｖ、Ｃｒ、Ｚ
ｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ及びＷから選ばれる１種又
は２種以上の添加金属元素成分Ｍとを含有し、それら金
属元素成分の炭化物、窒化物及び炭窒化物の少なくとも
いずれかを主体に構成される硬質相原料粉末に対し、Ｎ
ｉ、又はＮｉ及びＣｏを主体とする金属からなる結合金
属相原料粉末を所定量配合して混合粉末を得る配合工程
と、 その混合粉末を所定の形状に成形する成形工程と、 得られた成形体を１４５０〜１６５０℃の範囲で設定さ
れる焼成温度で焼成する焼成工程と、 前記成形体を前記焼成温度から冷却する工程であって、
少なくとも１４５０℃から１３００℃までの温度範囲に
おける平均の冷却速度が７〜５０℃／分となり、かつ少
なくともその温度範囲における冷却雰囲気として、５０
ｔｏｒｒ以上の分圧の窒素及び／又は不活性ガスを含有
する雰囲気が使用される冷却工程と、を含むことを特徴
とするサーメット工具の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10105670A JP2948803B1 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | サーメット工具及びその製造方法 |
| EP99302463A EP0947594A3 (en) | 1998-03-31 | 1999-03-30 | Cermet tool and process for producing the same |
| US09/282,197 US6235382B1 (en) | 1998-03-31 | 1999-03-31 | Cermet tool and process for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10105670A JP2948803B1 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | サーメット工具及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2948803B1 true JP2948803B1 (ja) | 1999-09-13 |
| JPH11285904A JPH11285904A (ja) | 1999-10-19 |
Family
ID=14413885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10105670A Expired - Fee Related JP2948803B1 (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | サーメット工具及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6235382B1 (ja) |
| EP (1) | EP0947594A3 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| SE530755C2 (sv) * | 2006-03-03 | 2008-09-02 | Sandvik Intellectual Property | Belagt cermetskär och användning därav |
| JP5188578B2 (ja) * | 2008-07-29 | 2013-04-24 | 京セラ株式会社 | 切削工具 |
| CN103282147B (zh) * | 2010-12-25 | 2014-10-08 | 京瓷株式会社 | 切削工具 |
| CN107116217A (zh) * | 2017-04-27 | 2017-09-01 | 哈尔滨理工大学 | 选择性激光熔化成形法制备TiC增强镍基复合材料的方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5352212A (en) | 1976-10-25 | 1978-05-12 | Mitsubishi Metal Corp | Cermet |
| US4746363A (en) * | 1982-12-30 | 1988-05-24 | Corning Glass Works | Reaction sintered cermet |
| US4769070A (en) * | 1986-09-05 | 1988-09-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | High toughness cermet and a process for the production of the same |
| JPH02131803A (ja) | 1988-11-11 | 1990-05-21 | Mitsubishi Metal Corp | 耐欠損性のすぐれた耐摩耗性サーメット製切削工具 |
| JPH0726173B2 (ja) * | 1991-02-13 | 1995-03-22 | 東芝タンガロイ株式会社 | 高靭性サーメット及びその製造方法 |
| JP2757580B2 (ja) | 1991-03-28 | 1998-05-25 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆切削工具およびその製造方法 |
| JPH0598383A (ja) | 1991-10-08 | 1993-04-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 硬質合金 |
| JP3254761B2 (ja) | 1992-10-02 | 2002-02-12 | 三菱マテリアル株式会社 | サーメット製切削工具および表面被覆サーメット製切削工具 |
| US5597272A (en) * | 1994-04-27 | 1997-01-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Coated hard alloy tool |
| US5856032A (en) * | 1994-05-03 | 1999-01-05 | Widia Gmbh | Cermet and process for producing it |
| US5945167A (en) * | 1994-10-27 | 1999-08-31 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing composite material |
| JPH08174310A (ja) * | 1994-12-26 | 1996-07-09 | Mitsubishi Materials Corp | サーメット製切削工具 |
| JPH09104943A (ja) | 1995-10-09 | 1997-04-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 焼結硬質合金 |
| JPH09300104A (ja) | 1996-05-10 | 1997-11-25 | Sumitomo Coal Mining Co Ltd | 超硬合金系複合工具材 |
| US6010777A (en) * | 1997-01-31 | 2000-01-04 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Titanium carbo-nitride complex silicon nitride tool |
-
1998
- 1998-03-31 JP JP10105670A patent/JP2948803B1/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-03-30 EP EP99302463A patent/EP0947594A3/en not_active Withdrawn
- 1999-03-31 US US09/282,197 patent/US6235382B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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|---|---|
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| EP0947594A3 (en) | 2002-08-14 |
| EP0947594A2 (en) | 1999-10-06 |
| JPH11285904A (ja) | 1999-10-19 |
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