TW202138580A - 超硬合金及具備其之切削工具 - Google Patents

超硬合金及具備其之切削工具 Download PDF

Info

Publication number
TW202138580A
TW202138580A TW109134615A TW109134615A TW202138580A TW 202138580 A TW202138580 A TW 202138580A TW 109134615 A TW109134615 A TW 109134615A TW 109134615 A TW109134615 A TW 109134615A TW 202138580 A TW202138580 A TW 202138580A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
less
range
tungsten carbide
cemented carbide
carbide particles
Prior art date
Application number
TW109134615A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI748676B (zh
Inventor
広瀬和弘
山川隆洋
Original Assignee
日商住友電工硬質合金股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商住友電工硬質合金股份有限公司 filed Critical 日商住友電工硬質合金股份有限公司
Publication of TW202138580A publication Critical patent/TW202138580A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI748676B publication Critical patent/TWI748676B/zh

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B41/00—Boring or drilling machines or devices specially adapted for particular work; Accessories specially adapted therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B51/00—Tools for drilling machines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • C22C29/06—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
    • C22C29/08—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds based on tungsten carbide

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Drilling Tools (AREA)
  • Drilling And Boring (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

本發明之超硬合金具備包含複數個碳化鎢粒子之第1相、以及包含鈷之第2相，且於藉由對利用掃描式電子顯微鏡拍攝超硬合金之圖像進行圖像處理，而算出碳化鎢粒子各者之圓相當徑之情形時，圓相當徑為0.3 μm以上1.0 μm以下之碳化鎢粒子之個數基準之比率為50%以上，於藉由以頻數為縱軸、以等級為橫軸之柱狀圖表示碳化鎢粒子之圓相當徑之分佈之情形時，頻數為碳化鎢粒子之個數，等級係上述圓相當徑以升序方式間隔0.1 μm分隔而成，於橫軸中，將超過0.3 μm且為0.6 μm以下之範圍規定為第1範圍，將超過0.6 μm且為1.0 μm以下之範圍規定為第2範圍，第1範圍及第2範圍分別具有至少一個極大頻數，第1範圍內存在之極大頻數中最大之第1極大頻數相對於碳化鎢粒子總數之比率為10%以上，第2範圍內存在之極大頻數中最大之第2極大頻數相對於碳化鎢粒子總數之比率為10%以上。

Description

超硬合金及具備其之切削工具
本發明係關於一種超硬合金及具備其之切削工具。
印刷電路基板之開孔中，ϕ1 mm以下之小徑開孔成為主流。因此，作為小徑鑽頭等工具所使用之超硬合金，使用硬質相包含平均粒徑1 μm以下之碳化鎢粒子之所謂之微粒超硬合金(例如日本專利特開2007-92090號公報(專利文獻1)、日本專利特開2012-52237號公報(專利文獻2)、日本專利特開2012-117100號公報(專利文獻3))。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2007-92090號公報 [專利文獻2]日本專利特開2012-52237號公報 [專利文獻3]日本專利特開2012-117100號公報
本發明之超硬合金具備包含複數個碳化鎢粒子之第1相、以及包含鈷之第2相，且 於藉由對利用掃描式電子顯微鏡拍攝之上述超硬合金之圖像進行圖像處理，而算出上述碳化鎢粒子各者之圓相當徑之情形時，上述圓相當徑為0.3 μm以上1.0 μm以下之上述碳化鎢粒子之個數基準之比率為50%以上， 於藉由以頻數為縱軸、以等級為橫軸之柱狀圖表示上述碳化鎢粒子之圓相當徑之分佈之情形時， 上述頻數為上述碳化鎢粒子之個數， 上述等級係上述圓相當徑以升序方式間隔0.1 μm分隔而成， 於上述橫軸中，將超過0.3 μm且為0.6 μm以下之範圍規定為第1範圍，將超過0.6 μm且為1.0 μm以下之範圍規定為第2範圍， 上述第1範圍及上述第2範圍分別具有至少一個極大頻數， 上述第1範圍內存在之極大頻數中最大之第1極大頻數相對於上述碳化鎢粒子總數之比率為10%以上， 上述第2範圍內存在之極大頻數中最大之第2極大頻數相對於上述碳化鎢粒子總數之比率為10%以上。
本發明之切削工具具備包含上述超硬合金之刀尖。
[本發明所欲解決之問題] 近年來，隨著5G(第5代移動通信系統)之擴大，資訊之高容量化進一步發展。因此，要求印刷電路基板具有更佳之耐熱性。為了提高印刷電路基板之耐熱性，對提高構成印刷電路基板之樹脂或玻璃填料之耐熱性的技術進行了開發。另一方面，印刷電路基板之難削程度由此變大。
因此，本發明之目的在於提供一種超硬合金及具備其之切削工具，上述超硬合金於用作工具材料之情形時，尤其是於印刷電路基板之微細加工時，亦能夠延長工具之壽命。
[本發明之效果] 本發明之超硬合金於用作工具材料之情形時，尤其是於印刷電路基板之微細加工時，亦能夠延長工具之壽命。
[本發明之實施方式之說明] 首先，列舉本發明之實施方式加以說明。 (1)本發明之超硬合金具備包含複數個碳化鎢粒子之第1相、以及包含鈷之第2相，且 於藉由對利用掃描式電子顯微鏡拍攝之上述超硬合金之圖像進行圖像處理，而算出上述碳化鎢粒子各者之圓相當徑之情形時，上述圓相當徑為0.3 μm以上1.0 μm以下之上述碳化鎢粒子之個數基準之比率為50%以上， 於藉由以頻數為縱軸、以等級為橫軸之柱狀圖表示上述碳化鎢粒子之圓相當徑之分佈之情形時， 上述頻數為上述碳化鎢粒子之個數， 上述等級係上述圓相當徑以升序方式間隔0.1 μm分隔而成， 於上述橫軸中，將超過0.3 μm且為0.6 μm以下之範圍規定為第1範圍，將超過0.6 μm且為1.0 μm以下之範圍規定為第2範圍， 上述第1範圍及上述第2範圍分別具有至少一個極大頻數， 上述第1範圍內存在之極大頻數中最大之第1極大頻數相對於上述碳化鎢粒子總數之比率為10%以上， 上述第2範圍內存在之極大頻數中最大之第2極大頻數相對於上述碳化鎢粒子總數之比率為10%以上。
本發明之超硬合金於用作工具材料之情形時，尤其是於印刷電路基板之微細加工時，亦能夠延長工具之壽命。
(2)上述超硬合金較佳為於利用掃描式電子顯微鏡拍攝之圖像中，包含75面積%以上且未達100面積%之上述第1相，且包含超過0體積%且為20面積%以下之上述第2相。藉此，工具壽命進一步延長。
(3)上述超硬合金較佳為於利用掃描式電子顯微鏡拍攝之圖像中，包含5面積%以上12面積%以下之上述第2相。藉此，工具壽命進一步延長。
(4)上述超硬合金較佳為包含鉻，且 上述鉻相對於上述鈷之質量基準之比率為5%以上10%以下。藉此，超硬合金之耐破損性提高，工具壽命進一步延長。
(5)於上述超硬合金包含釩之情形時，上述超硬合金之上述釩之質量基準之含有率較佳為未達100 ppm。藉此，超硬合金之強度提高。
(6)上述圓相當徑未達0.3 μm之上述碳化鎢粒子之個數基準之比率較佳為7%以下。藉此，工具壽命進一步延長。
(7)上述第2極大頻數相對於上述第1極大頻數之比率較佳為0.8以上1.2以下。藉此，工具壽命進一步延長。
(8)於在上述橫軸中將超過0.4 μm且為0.6 μm以下之範圍規定為第3範圍，將超過0.6 μm且為0.8 μm以下之範圍規定為第4範圍之情形時， 較佳為上述第3範圍具有上述第1極大頻數，且 上述第4範圍具有上述第2極大頻數。藉此，工具壽命進一步延長。
(9)本發明之切削工具具備包含上述超硬合金之刀尖。本發明之切削工具具有較長之工具壽命。
(10)上述切削工具較佳為印刷電路基板加工用旋轉工具。本發明之切削工具適合用於印刷電路基板之微細加工。
[本發明之實施方式之詳情] 以下，一面參照圖式一面對本發明之超硬合金及切削工具之具體例進行說明。於本發明之圖式中，相同之參照符號表示同一部分或相當部分。又，為了使圖式清晰簡單，長度、寬度、厚度、深度等尺寸關係進行了適當變更，未必表示實際之尺寸關係。
於本說明書中，「A～B」之形式之記載於無特殊定義之情形時意指範圍之上限下限(即A以上B以下)，於僅B記載了單位而A未記載單位之情形時，A之單位與B之單位相同。
於本說明書中，於藉由化學式表示化合物等之情形時，若未特別限定原子比，則視為包括先前公知之所有原子比，未必應僅限定於化學計量範圍內之原子比。例如，於記為「WC」之情形時，構成WC之原子數之比包括先前公知之所有原子比。
本發明人等為了獲得能夠延長工具之壽命之超硬合金，對使用包含先前之微粒超硬合金之工具對印刷電路基板進行微細加工之情形時之工具的損傷形態進行了研究，結果獲得下述見解。
使用令將玻璃纖維編織成布狀而成之玻璃織布含浸環氧樹脂而成之玻璃環氧基板、或令玻璃織布含浸聚醯亞胺樹脂而成之玻璃聚醯亞胺基板等作為印刷電路基板中使用之基板。
使用包含先前之微粒超硬合金之工具對印刷電路基板進行微細加工，結果確認到作為超硬合金之結合相之鈷因印刷電路基板中之樹脂或玻璃纖維而出現局部磨耗，碳化鎢粒子(以下亦記為「WC粒子」)露出，導致該WC粒子脫落。
因此，本發明人等推測為了實現較長之工具壽命，減少加工中工具表面露出之鈷(Co)之量、以及提高WC粒子彼此之結合力較為重要。又，本發明人等基於超硬合金中之WC粒子直接參與印刷電路基板之切削之情況，推測為了維持微細加工之精度，WC粒子連續且緻密地出現於工具表面亦較為重要。
為了減少存在Co之WC彼此之界面，減少加工中工具表面露出之鈷之量，考慮增大超硬合金中之WC粒子之粒徑，減少鈷量。然而，若增大WC粒子之粒徑，減少鈷量，則強度容易降低，從而容易於加工中產生破損。
基於上述見解，本發明人等進行了銳意研究，結果新發現藉由控制WC粒子之粒徑，可提高WC粒子間之結合力，從而完成了本發明之超硬合金。於下文對本發明之超硬合金及具備其之切削工具之詳情作出說明。
[實施方式1：超硬合金] 本發明之超硬合金具備包含複數個碳化鎢粒子之第1相、以及包含鈷之第2相，且 於藉由對利用掃描式電子顯微鏡拍攝超硬合金之圖像進行圖像處理，而算出碳化鎢粒子各者之圓相當徑之情形時，圓相當徑為0.3 μm以上1.0 μm以下之碳化鎢粒子之個數基準之比率為50%以上，於藉由以頻數為縱軸、以等級為橫軸之柱狀圖表示碳化鎢粒子之圓相當徑之分佈之情形時，頻數為碳化鎢粒子之個數，等級係上述圓相當徑以升序方式間隔0.1 μm分隔而成，於橫軸中，將超過0.3 μm且為0.6 μm以下之範圍規定為第1範圍，將超過0.6 μm且為1.0 μm以下之範圍規定為第2範圍，第1範圍及第2範圍分別具有至少一個極大頻數，第1範圍內存在之極大頻數中最大之第1極大頻數相對於碳化鎢粒子總數之比率為10%以上，第2範圍內存在之極大頻數中最大之第2極大頻數相對於碳化鎢粒子總數之比率為10%以上。
本發明之超硬合金於用作工具材料之情形時，尤其是於印刷電路基板之微細加工時，亦能夠延長工具之壽命。其原因尚不明確，但可作如下述(i)及(ii)之推測。
(i)本發明之超硬合金中，圓相當徑為0.3 μm以上1.0 μm以下之碳化鎢粒子之個數基準之比率為50%以上。藉此，超硬合金組織變得均質，可抑制微細加工之精度隨著使用而降低，從而使工具壽命變長。
(ii)本發明之超硬合金中，WC粒子之圓相當徑之分佈於粒徑超過0.3 μm且為0.6 μm以下之範圍(第1範圍)及超過0.6 μm且為1.0 μm以下之範圍(第2範圍)中分別具有至少一個極大頻數。第1範圍內最大之極大頻數(第1極大頻數)及第2範圍內最大之極大頻數(第2極大頻數)相對於超硬合金中之碳化鎢粒子總數之比率分別為10%以上。
藉此，超硬合金具有如下形態之組織：圓相當徑較大之WC粒子成為骨架，於該WC粒子間，圓相當徑較小之WC粒子填充間隙。由於該超硬合金中WC粒子彼此結合，故WC粒子之脫落得到抑制，藉此使耐磨性提高。進而，藉由磨耗得到抑制，而切削阻力之增加得到抑制，從而耐破損性提高。因此工具壽命變長。
進而，該超硬合金中，加工中工具表面露出之鈷量低於先前之微粒超硬合金。因此，加工中不易產生鈷之磨耗，可抑制WC粒子之脫落，從而使工具壽命變長。
＜第1相＞ (第1相之組成) 第1相包含碳化鎢粒子。此處，碳化鎢不僅包括「純粹之WC(為不含任何雜質元素之WC，亦包括雜質元素未達檢測極限之WC)」，亦包括「在不損害本發明之效果之範圍內於其內部刻意或不可避免地含有其他雜質元素之WC」。碳化鎢中所含雜質之濃度(於構成雜質之元素為兩種以上之情形時，為其等之合計濃度)相對於上述碳化鎢及上述雜質之總量未達0.1質量%。第1相中之雜質元素之含量藉由ICP(Inductively Coupled Plasma，感應耦合電漿)發射光譜法(Emission Spectroscopy)(測定裝置：島津製作所製造之「ICPS-8100」(商標))進行測定。
(碳化鎢粒子之圓相當徑之分佈) 碳化鎢粒子中，圓相當徑為0.3 μm以上1.0 μm以下之碳化鎢粒子之個數基準之比率為50%以上。藉此，超硬合金組織變得均質，可抑制微細加工之精度隨著使用而降低，從而使工具壽命變長。
於超硬合金中之鈷量一定之情形時，若圓相當徑超過1 μm之粗粒碳化鎢粒子之比率增加，則有硬度降低而耐磨性降低之傾向，若圓相當徑未達0.3 μm之微粒碳化鎢粒子之比率增加，則有碳化鎢粒子之脫落變嚴重而耐磨性降低之傾向。本發明之超硬合金中，圓相當徑為0.3 μm以上1.0 μm以下之碳化鎢粒子之個數基準之比率為50%以上，因此能夠具有優異之耐磨性。
就提高超硬合金組織之均質性之觀點而言，圓相當徑為0.3 μm以上1.0 μm以下之碳化鎢粒子之個數基準之比率為50%以上，較佳為70%以上。圓相當徑為0.3 μm以上1.0 μm以下之碳化鎢粒子之個數基準之比率的上限並無特別限定，例如可設為100%以下、90%以下、80%以下。圓相當徑為0.3 μm以上1.0 μm以下之碳化鎢粒子之個數基準之比率可設為50%以上100%以下、60%以上90%以下、70%以上80%以下。
圓相當徑未達0.3 μm之碳化鎢粒子之個數基準之比率較佳為7%以下。圓相當徑未達0.3 μm之碳化鎢粒子對於提高超硬合金之強度、或減少加工中工具表面露出之鈷量的作用較小。因此，藉由降低圓相當徑未達0.3 μm之碳化鎢粒子之個數基準之比率，而使工具壽命變得更長。
圓相當徑未達0.3 μm之碳化鎢粒子之個數基準之比率較佳為0%以上7%以下，進而較佳為0%以上5%以下。又，圓相當徑未達0.2 μm之碳化鎢粒子之個數基準之比率較佳為0%以上3%以下。
按照下述(A1)～(C1)之步序測定碳化鎢粒子之圓相當徑。 (A1)對超硬合金之任意表面或任意截面進行鏡面加工。作為鏡面加工之方法，例如可列舉：利用鑽石膏進行研磨之方法、使用聚焦離子束裝置(FIB裝置)之方法、使用截面拋光儀裝置(CP裝置)之方法、及將該等方法加以組合之方法等。
(B1)利用掃描式電子顯微鏡拍攝超硬合金之加工面。觀察倍率設為5000倍。將利用掃描式電子顯微鏡拍攝本發明之超硬合金之圖像的一例示於圖1。於圖1右下方之標度中，1刻度表示1 μm。
(C1)將上述(B1)中所得之拍攝圖像輸入至電腦中，使用圖像解析軟體(ImageJ：https://imagej.nih.gov/ij/)進行圖像處理，算出碳化鎢粒子之圓相當徑(Heywood直徑：等面積圓直徑)。包含碳化鎢粒子之第1相及包含鈷之第2相可藉由上述拍攝圖像中之顏色深淺進行識別。將對圖1之拍攝圖像進行圖像處理所得之圖像示於圖2。圖2中，黑色區域為第1相，白色區域為第2相。白色之線表示晶界。於圖2右下方之標度中，1刻度表示1 μm。
於本說明書中，按照下述(D1)及(E1)之步序算出超硬合金中之圓相當徑為0.3 μm以上1.0 μm以下之碳化鎢粒子之個數基準的比率。 (D1)於三個測定視野中進行上述(C1)之圖像處理。一個測定視野之大小設為縱25.3 μm×寬17.6 μm之矩形。
(E1)於三個測定視野中分別算出圓相當徑為0.3 μm以上1.0 μm以下之碳化鎢粒子相對於測定視野中所有碳化鎢粒子之個數基準的比率。將其等之平均值作為超硬合金中之圓相當徑為0.3 μm以上1.0 μm以下之碳化鎢粒子之個數基準的比率。
根據申請人所進行之測定，確認到於同一試樣中進行測定之情形時，即便變更測定視野之選擇位置而測定複數次超硬合金中之圓相當徑為0.3 μm以上1.0 μm以下之碳化鎢粒子之個數基準的比率，測定結果之偏差亦較少，即便任意設定測定視野，結果亦不會變得隨意。
本發明之超硬合金所含之碳化鎢粒子之圓相當徑的分佈滿足下述(a)。進而，於藉由以頻數為縱軸、以等級為橫軸之柱狀圖表示本發明之超硬合金所含之碳化鎢粒子之圓相當徑之分佈的情形時，滿足下述(b)及(c)。此處，頻數為碳化鎢粒子之個數，等級係上述圓相當徑以升序方式間隔0.1 μm分隔而成。
(a)圓相當徑為0.3 μm以上1.0 μm以下之碳化鎢粒子之個數基準之比率為50%以上。
(b)於在橫軸中將超過0.3 μm且為0.6 μm以下之範圍規定為第1範圍，將超過0.6 μm且為1.0 μm以下之範圍規定為第2範圍之情形時，第1範圍及第2範圍分別具有至少一個極大頻數。
(c)第1範圍內存在之極大頻數中最大之第1極大頻數相對於碳化鎢粒子總數之比率為10%以上，第2範圍內存在之極大頻數中最大之第2極大頻數相對於碳化鎢粒子總數之比率為10%以上。
於本說明書中，按照下述(A2)及(B2)之步序製作柱狀圖。
(A2)藉由上述碳化鎢粒子之圓相當徑之測定方法中記載之(A1)～(C1)之步序算出碳化鎢粒子之圓相當徑。於三個測定視野中進行碳化鎢粒子之圓相當徑之測定。
(B2)基於三個測定視野中測得之所有碳化鎢粒子之圓相當徑，製作以頻數為縱軸、以等級為橫軸之柱狀圖。頻數為碳化鎢粒子之個數，等級係圓相當徑以升序方式間隔0.1 μm分隔而成。
於本說明書中，極大頻數意指該頻數大於該頻數所屬等級之下一(圓相當徑較小之側)等級之頻數、以及該頻數所屬等級之上一(圓相當徑較大之側)等級之頻數之任一者。
再者，極大頻數所屬等級之下一等級、以及極大頻數所屬等級之上一等級亦可為第1範圍外或第2範圍外之等級。具體而言，於第1範圍內之極大頻數所屬之等級為超過0.3 μm且為0.4 μm以下之情形時，下一等級為超過0.2 μm且為0.3 μm以下，其處於第1範圍外。於第2範圍內之極大頻數所屬之等級為超過0.9 μm且為1.0 μm以下之情形時，上一等級為超過1.0 μm且為1.1 μm以下，其處於第2範圍外。
藉由滿足上述(a)～(c)，可抑制微細加工之精度隨著使用而降低，使強度、耐破損性提高，可抑制WC粒子之脫落，從而使工具壽命變長。
使用圖3～圖6對上述(a)～(c)加以說明。圖3～圖6分別為表示本發明之超硬合金中之碳化鎢粒子之圓相當徑之分佈之圖的一例。圖3～圖6中，橫軸表示以升序方式間隔0.1 μm將圓相當徑分隔而成之等級，縱軸表示屬於各等級之鎢粒子相對於全部鎢粒子之個數基準之比率(%)。
圖3～圖6中，「C～D」之形式之記載意指超過C且為D以下。具體而言，圖3～圖6之橫軸之「0～0.1」之記載意指超過0 μm且為0.1 μm以下，「0.1～0.2」之記載意指超過0.1 μm且為0.2 μm以下。
圖3～圖6之形狀可視為橫軸之等級之規定相同，且將縱軸之頻數設為碳化鎢粒子之個數之情形時之柱狀圖的形狀。因此，可使用圖3～圖6之形狀對上述(a)～(c)進行說明。圖3～圖6中，縱軸表示屬於各等級之鎢粒子相對於全部鎢粒子之個數基準之比率(%)，以下，為了便於說明，有時將圖3～圖6之縱軸記為頻數。
(圖3) 圖3中，圓相當徑為0.3 μm以上1.0 μm以下之碳化鎢粒子之個數基準之比率為50%以上(約72%)。因此，圖3所示之碳化鎢粒子之圓相當徑之分佈滿足上述(a)。
圖3中，圓相當徑超過0.4 μm且為0.5 μm以下之等級之頻數大於該頻數所屬等級之下一等級(圓相當徑超過0.3 μm且為0.4 μm以下)之頻數、以及該頻數所屬等級之上一等級(圓相當徑超過0.5 μm且為0.6 μm以下)之頻數。即，圖3中，第1範圍(圓相當徑超過0.3 μm且為0.6 μm以下)具有一個極大頻數。
圖3中，圓相當徑超過0.7 μm且為0.8 μm以下之等級之頻數大於該頻數所屬等級之下一等級(圓相當徑超過0.6 μm且為0.7 μm以下)之頻數、以及該頻數所屬等級之上一等級(圓相當徑超過0.8 μm且為0.9 μm以下)之頻數。即，圖3中，第2範圍(圓相當徑超過0.6 μm且為1.0 μm以下)具有一個極大頻數。
由此可知，圖3所示之碳化鎢粒子之圓相當徑之分佈滿足上述(b)。
圖3中，作為第1範圍內存在之最大之極大頻數之第1極大頻數為圓相當徑超過0.4 μm且為0.5 μm以下之等級之頻數。該第1極大頻數相對於碳化鎢粒子總數之比率為10%以上(約14.3%)。
圖3中，作為第2範圍內存在之最大之極大頻數之第2極大頻數為圓相當徑超過0.7 μm且為0.8 μm以下之等級之頻數。該第2極大頻數相對於碳化鎢粒子總數之比率為10%以上(約12.6%)。
由此可知，圖3所示之碳化鎢粒子之圓相當徑之分佈滿足上述(c)。
(圖4) 圖4中，圓相當徑為0.3 μm以上1.0 μm以下之碳化鎢粒子之個數基準之比率為50%以上(約72.1%)。因此，圖4所示之碳化鎢粒子之圓相當徑之分佈滿足上述(a)。
圖4中，圓相當徑超過0.5 μm且為0.6 μm以下之等級之頻數大於該頻數所屬等級之下一等級(圓相當徑超過0.4 μm且為0.5 μm以下)之頻數、以及該頻數所屬等級之上一等級(圓相當徑超過0.6 μm且為0.7 μm以下)之頻數。即，圖4中，第1範圍(圓相當徑超過0.3 μm且為0.6 μm以下)具有一個極大頻數。
圖4中，圓相當徑超過0.7 μm且為0.8 μm以下之等級之頻數大於該頻數所屬等級之下一等級(圓相當徑超過0.6 μm且為0.7 μm以下)之頻數、以及該頻數所屬等級之上一等級(圓相當徑超過0.8 μm且為0.9 μm以下)之頻數。又，圖4中，圓相當徑超過0.9 μm且為1.0 μm以下之等級之頻數大於該頻數所屬等級之下一等級(圓相當徑超過0.8 μm且為0.9 μm以下)之頻數、以及該頻數所屬等級之上一等級(圓相當徑超過1.0 μm且為1.1 μm以下)之頻數。即，圖4中，第2範圍(圓相當徑超過0.6 μm且為1.0 μm以下)具有兩個極大頻數。
由此可知，圖4所示之碳化鎢粒子之圓相當徑之分佈滿足上述(b)。
圖4中，作為第1範圍內存在之最大之極大頻數之第1極大頻數為圓相當徑超過0.5 μm且為0.6 μm以下之等級之頻數。該第1極大頻數相對於碳化鎢粒子總數之比率為10%以上(約13.4%)。
圖4中，作為第2範圍內存在之最大之極大頻數之第2極大頻數為圓相當徑超過0.7 μm且為0.8 μm以下之等級之頻數。該第2極大頻數相對於碳化鎢粒子總數之比率為10%以上(約12.7%)。
由此可知，圖4所示之碳化鎢粒子之圓相當徑之分佈滿足上述(c)。
(圖5) 圖5中，圓相當徑為0.3 μm以上1.0 μm以下之碳化鎢粒子之個數基準之比率為50%以上(約73.5%)。因此，圖5所示之碳化鎢粒子之圓相當徑之分佈滿足上述(a)。
圖5中，圓相當徑超過0.3 μm且為0.4 μm以下之等級之頻數大於該頻數所屬等級之下一等級(圓相當徑超過0.2 μm且為0.3 μm以下)之頻數、以及該頻數所屬等級之上一等級(圓相當徑超過0.4 μm且為0.5 μm以下)之頻數。即，圖5中，第1範圍(圓相當徑超過0.3 μm且為0.6 μm以下)具有一個極大頻數。
圖5中，圓相當徑超過0.7 μm且為0.8 μm以下之等級之頻數大於該頻數所屬等級之下一等級(圓相當徑超過0.6 μm且為0.7 μm以下)之頻數、以及該頻數所屬等級之上一等級(圓相當徑超過0.8 μm且為0.9 μm以下)之頻數。又，圖5中，圓相當徑超過0.9 μm且為1.0 μm以下之等級之頻數大於該頻數所屬等級之下一等級(圓相當徑超過0.8 μm且為0.9 μm以下)之頻數、以及該頻數所屬等級之上一等級(圓相當徑超過1.0 μm且為1.1 μm以下)之頻數。即，圖5中，第2範圍(圓相當徑超過0.6 μm且為1.0 μm以下)具有兩個極大頻數。
由此可知，圖5所示之碳化鎢粒子之圓相當徑之分佈滿足上述(b)。
圖5中，作為第1範圍內存在之最大之極大頻數之第1極大頻數為圓相當徑超過0.3 μm且為0.4 μm以下之等級之頻數。該第1極大頻數相對於碳化鎢粒子總數之比率為10%以上(約11.8%)。
圖5中，作為第2範圍內存在之最大之極大頻數之第2極大頻數為圓相當徑超過0.7 μm且為0.8 μm以下之等級之頻數。該第2極大頻數相對於碳化鎢粒子總數之比率為10%以上(約12.2%)。
由此可知，圖5所示之碳化鎢粒子之圓相當徑之分佈滿足上述(c)。
(圖6) 圖6中，圓相當徑為0.3 μm以上1.0 μm以下之碳化鎢粒子之個數基準之比率為50%以上(約72.6%)。因此，圖6所示之碳化鎢粒子之圓相當徑之分佈滿足上述(a)。
圖6中，圓相當徑超過0.4 μm且為0.5 μm以下之等級之頻數大於該頻數所屬等級之下一等級(圓相當徑超過0.3 μm且為0.4 μm以下)之頻數、以及該頻數所屬等級之上一等級(圓相當徑超過0.5 μm且為0.6 μm以下)之頻數。即，圖6中，第1範圍(圓相當徑超過0.3 μm且為0.6 μm以下)具有一個極大頻數。
圖6中，圓相當徑超過0.6 μm且為0.7 μm以下之等級之頻數大於該頻數所屬等級之下一等級(圓相當徑超過0.5 μm且為0.6 μm以下)之頻數、以及該頻數所屬等級之上一等級(圓相當徑超過0.7 μm且為0.8 μm以下)之頻數。即，圖6中，第2範圍(圓相當徑超過0.6 μm且為1.0 μm以下)具有一個極大頻數。
由此可知，圖6所示之碳化鎢粒子之圓相當徑之分佈滿足上述(b)。
圖6中，作為第1範圍內存在之最大之極大頻數之第1極大頻數為圓相當徑超過0.4 μm且為0.5 μm以下之等級之頻數。該第1極大頻數相對於碳化鎢粒子總數之比率為10%以上(約14.2%)。
圖6中，作為第2範圍內存在之最大之極大頻數之第2極大頻數為圓相當徑超過0.6 μm且為0.7 μm以下之等級之頻數。該第2極大頻數相對於碳化鎢粒子總數之比率為10%以上(約12.4%)。
由此可知，圖6所示之碳化鎢粒子之圓相當徑之分佈滿足上述(c)。
於在表示本發明之碳化鎢粒子之圓相當徑之分佈之柱狀圖的橫軸中，將超過0.4 μm且為0.6 μm以下之範圍規定為第3範圍，將超過0.6 μm且為0.8 μm以下之範圍規定為第4範圍之情形時，較佳為第3範圍具有第1極大頻數，第4範圍具有第2極大頻數。藉此，工具壽命進一步延長。
第2極大頻數相對於第1極大頻數之比率較佳為0.8以上1.2以下。藉此，工具壽命進一步延長。推測其原因在於：藉由碳化鎢粒子彼此之接觸之結合較為重要，若第1範圍內存在之極大頻數與第2範圍內存在之極大頻數的差變大，則結果超硬合金中之碳化鎢粒子彼此之接觸變少。
＜第2相＞ 第2相包含鈷。第2相係使構成第1相之碳化鎢粒子彼此結合之結合相。
此處，「第2相包含鈷(Co)」意指第2相之主成分為Co。「第2相之主成分為Co」意指第2相中之鈷之質量比率為90質量%以上100質量%以下。第2相中之鈷之質量比率可藉由ICP發射光譜分析法(所用機器：島津製作所製造之「ICPS-8100」(商標))進行測定。
第2相除鈷外亦可包含鎳等鐵族元素、合金中之溶解物(Cr、W等)。
＜超硬合金之組成＞ (組成) 超硬合金具備包含複數個碳化鎢粒子之第1相、以及包含鈷之第2相。超硬合金較佳為於利用掃描式電子顯微鏡拍攝之圖像中，包含75面積%以上且未達100面積%之第1相，且包含超過0面積%且為20面積%以下之第2相。
若超硬合金中之第2相之比率為20面積%以下，則可抑制圓相當徑為0.6 μm以下之微粒碳化鎢粒子溶解於第2相之鈷中，可抑制圓相當徑超過0.3 μm且為0.6 μm以下之碳化鎢粒子之減少。又，加工中工具表面露出之鈷量進一步減少。因此，工具壽命進一步延長。
超硬合金較佳為於利用掃描式電子顯微鏡拍攝之圖像中，包含5面積%以上12面積%以下之第2相。藉此，能夠發揮印刷電路基板之加工所必需之硬度及耐磨性，抑制工具壽命產生偏差。
超硬合金中之第1相之比率之下限可設為75面積%以上、85面積%以上。超硬合金中之第1相之比率之上限可設為未達100面積%、95面積%以下。超硬合金中之第1相之比率可設為75面積%以上且未達100面積%、85面積%以上95面積%以下。
超硬合金中之第2相之比率之下限可設為超過0面積%、5面積%以上。超硬合金中之第2相之比率之上限可設為20面積%以下、12面積%以下。超硬合金中之第2相之比率可設為超過0面積%且為20面積%以下、5面積%以上12面積%以下。
按照下述(A3)～(C3)之步序測定超硬合金中之第1相及第2相各者之面積比率。
(A3)按照與上述碳化鎢粒子之圓相當徑之測定方法中記載之(A1)及(B1)相同之步序，獲得超硬合金之截面之拍攝圖像。
(B3)將上述(A3)中所得之拍攝圖像輸入至電腦中，使用圖像解析軟體(ImageJ：https://imagej.nih.gov/ij/)進行圖像處理，將整個測定視野(縱25.3 μm×寬17.6 μm之矩形)作為分母而測定第1相及第2相各者之面積比率。第1相與第2相可藉由上述拍攝圖像中之顏色深淺進行識別。
(C3)於五個測定視野中進行上述(B3)之圖像處理。將五個測定視野中獲得之第1相之面積比率之平均值作為超硬合金中之第1相之面積比率。將五個測定視野中獲得之第2相之面積比率之平均值作為超硬合金中之第2相之面積比率。
(鉻含量) 超硬合金較佳為包含鉻(Cr)，且鉻相對於鈷之質量基準之比率為5%以上10%以下。鉻具有碳化鎢粒子之晶粒生長抑制作用。進而，藉由固溶於鈷中，而促進鈷產生晶格應變。因此，若超硬合金以上述比率包含鉻，則耐破損性進一步提高。
另一方面，若鉻之量過剩，則存在鉻以碳化物之形式析出而成為破損之源頭之情形。若鉻相對於鈷之質量基準之比率為5%以上10%以下，則不易發生鉻之碳化物之析出，可獲得提高耐破損性之效果。
又，若鉻相對於鈷之質量基準之比率為10%以下，則晶粒生長抑制作用之程度變得適度，可抑制超硬合金中之圓相當徑超過1.0 μm之碳化鎢粒子之量過剩。
鉻相對於鈷之質量基準之比率之下限較佳為5%以上，更佳為7%以上。鉻相對於鈷之質量基準之比率較佳為10%以下，更佳為9%以下。鉻相對於鈷之質量基準可設為5%以上10%以下、7%以上9%以下。
超硬合金中之鈷及鉻之含量藉由ICP發射光譜分析法進行測定。
(釩) 於超硬合金包含釩之情形時，超硬合金之釩之質量基準之含有率較佳為未達100 ppm。
由於釩具有晶粒生長抑制作用，故而於先前之超微粒超硬合金之製造時使用釩。認為若碳化鎢粒子之晶粒生長時存在釩，則碳化鎢粒子之表面會析出釩，或碳化鎢粒子之生長面於短期內介存有釩，藉此抑制碳化鎢粒子之生長。
因此，若添加釩，則可獲得晶粒生長抑制作用，但由於碳化鎢粒子與鈷之界面、或碳化鎢粒子彼此之界面上存在碳化鎢，故而有出現濕潤性降低或強度降低之傾向。因此，碳化鎢中之釩之含量越少，越可將碳化鎢粒子與鈷之親和性、或碳化鎢粒子彼此之親和性維持得較高，從而使超硬合金之強度提高。
超硬合金中之釩之含量較佳為100 ppm以下，更佳為10 ppm以下。超硬合金中之釩之含量越少越佳，因此其下限較佳為0 ppm。再者，存在非刻意地因製造步驟而檢測出數ppm之釩之情形。超硬合金中之釩之含量可設為0 ppm以上100 ppm以下、0 ppm以上10 ppm以下。
超硬合金中之釩之含量藉由ICP發射光譜分析法進行測定。
＜超硬合金之製造方法＞ 就代表性而言，本實施方式之超硬合金可藉由依序進行原料粉末之準備步驟、混合步驟、成形步驟、燒結步驟、冷卻步驟而製造。以下，對各步驟進行說明。
《準備步驟》 準備步驟係準備構成超硬合金之材料之所有原料粉末之步驟。作為原料粉末，可列舉作為第1相之原料之碳化鎢粉末、作為第2相之原料之鈷(Co)粉末作為必需之原料粉末。又，視需要可準備碳化鉻(Cr3 C2 )粉末作為晶粒生長抑制劑。又，只要發揮本發明之效果，則亦可準備碳化釩(VC)粉末。碳化鎢粉末、鈷粉末、碳化鉻粉末、碳化釩粉末可使用市售品。
關於碳化鎢粉末，準備(a)平均粒徑為0.4 μm以上1.2 μm以下之碳化鎢粉末(以下亦記為「第1碳化鎢粉末」)、以及(b)平均粒徑為0.8 μm以上1.2 μm以下之碳化鎢粉末(以下亦記為「第2碳化鎢粉末」)。關於第1碳化鎢粉末，準備平均粒徑小於第2碳化鎢粉末之平均粒徑者。於本說明書中，原料粉末之平均粒徑意指圓相當徑之中值粒徑d50。該平均粒徑使用Microtrac公司製造之粒度分佈測定裝置(商品名：MT3300EX)進行測定。
鈷粉末之平均粒徑可設為0.8 μm以上1.2 μm以下。碳化鉻粉末之平均粒徑可設為1.0 μm以上2.0 μm以下。碳化釩粉末之平均粒徑可設為0.5 μm以上1.0 μm以下。
《混合步驟》 混合步驟係將準備步驟中準備之各原料粉末加以混合之步驟。藉由混合步驟獲得各原料粉末混合而成之混合粉末。
混合粉末中之第1碳化鎢粉末之比率例如可設為30質量%以上94.6質量%以下。
混合粉末中之第2碳化鎢粉末之比率例如可設為30質量%以上64.6質量%以下。
第1碳化鎢粉末與第2碳化鎢粉末之混合比例如以質量基準計可設為第1碳化鎢粉末：第2碳化鎢粉末＝2：1～1：2。
混合粉末中之鈷粉末之比率例如可設為2.8質量%以上10質量%以下。
混合粉末中之碳化鉻粉末之比率例如可設為0.2質量%以上1.2質量%以下。
混合粉末中之碳化釩粉末之比率例如可設為0質量%以上0.2質量%以下。
使用球磨機將混合粉末加以混合。混合時間可設為20小時以上48小時以下。
混合步驟後，視需要亦可對混合粉末進行造粒。藉由對混合粉末進行造粒，於下述成形步驟時容易將混合粉末填充至模嘴或模具中。造粒時可應用公知之造粒方法，例如可使用噴霧乾燥器等市售之造粒機。
《成形步驟》 成形步驟係使藉由混合步驟所獲得之混合粉末成形為特定之形狀而獲得成形體之步驟。成形步驟中之成形方法及成形條件採用通常之方法及條件即可，並無特別限定。作為特定之形狀，例如可列舉切削工具形狀(例如小徑鑽頭之形狀)。
《燒結步驟》 燒結步驟係對藉由成形步驟所獲得之成形體進行燒結而獲得超硬合金之步驟。於本發明之超硬合金之製造方法中，燒結溫度可設為通常之超硬合金之燒結溫度(1350～1500℃)。
超硬合金通常於1350～1500℃下進行燒結，微粒碳化鎢粒子由於表面積較大，容易溶解於鈷，故而容易因溶解再析出而產生異常組織。因此，於微粒碳化鎢粒子之燒結中，為了抑制溶解再析出，於碳化鎢對鈷之固溶限較低之1350～1380℃之低溫度區域下進行燒結。然而，於低溫度區域下進行燒結而獲得之超硬合金中，碳化鎢粒子未進行晶粒生長，因此，碳化鎢粒子表面成為因之前步驟中之粉碎或混合而破碎之狀態。因此，成為碳化鎢粒子與鈷之界面、或碳化鎢粒子彼此之界面之結合力較低之狀態，有耐磨性及耐破損性降低之傾向。
另一方面，於本發明之超硬合金之製造方法中，抑制因原料之粉碎或混合而產生之超微細碳化鎢粒子之碎片的產生，並且最大限度地發揮鉻之晶粒生長抑制效果。進而發現，藉由使微細組織中具有粒度相近且具有波峰之粗粒子與微粒子之分佈，即便於通常會發生晶粒生長之溫度區域下，亦可抑制異常晶粒生長。因此，於本發明之超硬合金之製造方法中，即便於高於先前之溫度下對碳化鎢粒子進行燒結，亦能夠抑制異常組織之產生，藉由使碳化鎢粒子與鈷之界面、或碳化鎢粒子彼此之界面之結合力提高，可使超硬合金之耐磨性及耐破損性提高。此為本發明人等進行銳意研究後獲得之新發現。
《冷卻步驟》 冷卻步驟係使燒結完成後之超硬合金冷卻之步驟。冷卻條件採用通常之條件即可，並無特別限定。
[實施方式2：切削工具] 本發明之切削工具包括包含上述超硬合金之刀尖。於本說明書中，刀尖意指參與切削之部分，意指於超硬合金中，由刀尖稜線、以及自該刀尖稜線向超硬合金側沿該刀尖稜線之切線之垂線之距離為2 mm之假想面所包圍之區域。
作為切削工具，例如可例示：切削刀具、鑽頭、端銑刀、銑削加工用刀尖交換式切削刀片、車削加工用刀尖交換式切削刀片、金屬用鋸、齒輪切製工具、鉸刀或螺絲攻等。本發明之切削工具於為印刷電路基板加工用小徑鑽頭之情形時，尤其可發揮優異之效果。
本實施方式之超硬合金可構成該等工具整體，亦可構成其一部分。此處，「構成其一部分」表示將本實施方式之超硬合金硬焊於任意基材之特定位置而製成刀尖部之態樣等。
《硬質膜》 本實施方式之切削工具進而可具備被覆包含超硬合金之基材之表面之至少一部分的硬質膜。作為硬質膜，例如可使用類鑽碳或鑽石。 [實施例]
藉由實施例更加具體地對本實施方式進行說明。但是，並不藉由該等實施例限定本實施方式。
[實施例1] 於實施例1中，變更原料粉末之種類及調配比而製作試樣1～試樣24之超硬合金。製作具備包含該超硬合金之刀尖之小徑鑽頭，對其進行評估。
《試樣之製作》 (準備步驟) 準備表1之「原料」欄所示之組成之粉末作為原料粉末。關於碳化鎢(WC)粉末，準備複數種平均粒徑不同者。碳化WC粉末之平均粒徑如表1之「第1WC粉末」之「平均粒徑(μm)」欄所示。
鈷(Co)粉末之平均粒徑為1 μm，碳化釩(VC)粉末之平均粒徑為0.8 μm，碳化鉻(Cr3 C2 )粉末之平均粒徑為1 μm。Co粉末、VC粉末及Cr3 C2 粉末為市售品。原料粉末之平均粒徑為使用Microtrac公司製造之粒度分佈測定裝置(商品名：MT3300EX)測得之值。
(混合步驟) 按照表1所示之調配量將各原料粉末加以混合而製作混合粉末。表1之「原料」欄之「質量%」表示各原料粉末相對於原料粉末之合計質量之比率。混合係利用球磨機進行20小時。對所得之混合粉末進行噴霧乾燥而製成造粒粉末。
(成形步驟) 對所得之造粒粉末進行加壓成形而製作ϕ3.4 mm之圓桿形狀之成形體。
(燒結步驟) 將成形體放至燒結爐中，於真空中、1400℃下維持1小時而進行燒結。
(冷卻步驟) 燒結完成後，於氬氣(Ar)氛圍中緩慢冷卻而獲得超硬合金。
[表1] 表1
試樣 No. 原料 超硬合金 切削試驗
第1WC粉末 第2WC粉末 Co粉末 Cr3 C2 粉末 VC粉末 WC粒子 第1相 第2相 Cr/Co V 磨耗量 (μm) 刀尖狀態
平均粒徑 (μm) 質量% 平均粒徑 (μm) 質量% 質量% 質量% 質量% 圓相當徑0.3-1.0 μm 第1極大頻數 第2極大頻數 第2極大頻數/第1極大頻數 面積% 面積% % ppm
比率 (%) 等級 (μm) 比率 (%) 等級 (μm) 比率 (%)
1 0.5 94.6 - - 5 0.4 - 74 0.4-0.5 20.1 - - - 89.1 10.9 6.9 0 19.3 正常磨耗
2 0.3 47.3 0.8 47.3 5 0.4 - 76 (0.2-0.3) 10.1 0.6-0.7 12.1 1.20 89.3 10.7 6.9 0 18.3 正常磨耗
3 0.6 47.3 1.2 47.3 5 0.4 - 76 0.5-0.6 14 0.9-1.0 11.8 0.84 89.1 10.9 6.9 0 14.3 正常磨耗
4 0.7 94.6 - - 5 0.4 - 75 0.5-0.6 18.4 - - - 89.3 10.7 6.9 0 18.9 正常磨耗
5 0.6 64.6 0.8 30.0 5 0.4 - 72 0.4-0.5 14.3 0.6-0.7 10.8 0.76 89.5 10.5 6.9 0 13.2 正常磨耗
6 0.6 47.3 0.8 47.3 5 0.4 - 70 0.4-0.5 13.2 0.6-0.7 12.1 0.92 89.5 10.5 6.9 0 12.8 正常磨耗
7 0.4 47.3 1.0 47.3 5 0.4 - 73 0.3-0.4 11.2 0.8-0.9 14.3 1.28 89.1 10.9 6.9 0 15.1 正常磨耗
8 0.6 30 0.8 64.6 5 0.4 - 75 0.4-0.5 10.3 0.6-0.7 13.4 1.30 89.5 10.5 6.9 2 13.8 正常磨耗
9 0.7 47.3 1.2 47.3 5 0.4 - 76 0.5-0.6 13.4 0.7-0.8 12.3 0.92 88.9 11.1 6.9 1 12.4 正常磨耗
10 0.8 94.6 - - 5 0.4 - 73 - - 0.6-0.7 18.5 - 89.3 10.7 6.9 0 17.8 正常磨耗
11 1.2 94.6 - - 5 0.4 - 43 - - 0.9-1.0 19.3 - 89.2 10.8 6.9 0 - 3根破損
12 0.6 47.3 1.5 47.3 5 0.4 - 72 0.4-0.5 11.8 (1.0-1.1) - - 89.2 10.8 6.9 2 18.1 1根破損
13 0.6 48.5 0.8 48.5 2.8 0.2 - 75 0.4-0.5 13.4 0.6-0.7 12.4 0.93 94.5 5.5 6.2 0 13.2 微小碎屑
14 0.6 48.4 0.8 48.5 3.0 0.3 - 75 0.4-0.5 14.2 0.6-0.7 12.3 0.87 93.8 6.2 8.7 0 14.2 正常磨耗
15 0.6 46.7 0.8 46.8 6.0 0.5 - 74 0.4-0.5 13.8 0.7-0.8 12.5 0.91 87.1 12.9 7.2 0 13.5 正常磨耗
16 0.6 46.2 0.8 46.2 7 0.6 - 72 0.5-0.6 14.1 0.7-0.8 13 0.92 85.0 15.0 7.4 1 14.5 正常磨耗
17 0.6 45.1 0.8 45.2 9 0.7 - 73 0.5-0.6 13.8 0.7-0.8 12.2 0.88 80.2 19.8 6.7 0 15.2 正常磨耗
18 0.6 44.6 0.8 44.6 10 0.8 - 72 0.5-0.6 11.4 0.7-0.8 10.8 0.95 78.5 21.5 6.9 0 17.2 正常磨耗
19 0.6 47.4 0.8 47.4 5 0.2 - 72 0.5-0.6 12.2 0.7-0.8 14.5 1.19 89.2 10.8 3.5 1 16.8 正常磨耗
20 0.6 47.4 0.8 47.3 5 0.3 - 71 0.4-0.5 14.8 0.6-0.7 11.9 0.80 89.1 10.9 5.2 0 14.5 正常磨耗
21 0.6 47.2 0.8 47.3 5 0.5 - 70 0.4-0.5 14.2 0.6-0.7 12.5 0.88 88.9 11.1 8.7 0 13.8 正常磨耗
22 0.6 47.2 0.8 47.2 5 0.6 - 74 0.4-0.5 13.9 0.6-0.7 12.8 0.92 89.5 10.5 10.4 0 14.8 微小碎屑
23 0.6 47.3 0.8 47.3 5 0.4 0.1 75 0.4-0.5 12.1 0.6-0.7 11 0.91 89.6 10.4 6.9 100 13.8 微小碎屑
24 0.6 47.3 0.8 47.3 5 0.4 0.2 76 0.3-0.4 16.6 0.6-0.7 10.3 0.62 89.6 10.4 6.9 200 16.7 微小碎屑
＜評估＞ 對於各試樣之超硬合金，測定碳化鎢粒子之圓相當徑之分佈、第1相及第2相之面積比率、鉻相對於鈷之質量基準之比率、釩之質量基準之含量。
(碳化鎢粒子之圓相當徑之分佈) 對於各試樣之超硬合金，測定碳化鎢粒子之圓相當徑之分佈，算出圓相當徑為0.3 μm以上1.0 μm以下之碳化鎢粒子之個數基準之比率、存在第1極大頻數之等級、第1極大頻數相對於碳化鎢粒子總數之比率、存在第2極大頻數之等級、第2極大頻數相對於碳化鎢粒子總數之比率、第2極大頻數相對於第1極大頻數之比率。具體之測定方法及算出方法記載於實施方式1中，因此不重複進行其說明。
將結果分別示於表1之「圓相當徑0.3-1.0 μm比率(%)」、「第1極大頻數」之「等級(μm)」及「比率(%)」、「第2極大頻數」之「等級(μm)」及「比率(%)」、「第2極大頻數/第1極大頻數」欄。
於極大頻數不存在於第1範圍(超過0.3 μm且為0.6 μm以下)內、或第2範圍(超過0.6 μm且為1.0 μm以下)內之情形時，記為「-」。又，於極大頻數存在於第1範圍(超過0.3 μm且為0.6 μm以下)外、或第2範圍(超過0.6 μm且為1.0 μm以下)外之情形時，將該極大頻數之等級示於括號()內。
(第1相及第2相之體積比率) 對於各試樣之超硬合金，測定利用掃描式電子顯微鏡拍攝之圖像中之第1相及第2相之面積比率。具體之測定方法記載於實施方式1中，因此不重複進行其說明。將結果示於表1之「第1相(面積%)」及「第2相(面積%)」欄。
(鉻相對於鈷之質量基準之比率、釩之質量基準之含量) 對於各試樣之超硬合金，測定鉻相對於鈷之質量基準之比率、及釩之質量基準之含量。具體之測定方法記載於實施方式1中，因此不重複進行其說明。將結果示於表1之「Cr/Co(%)」及「V(ppm)」欄。
＜切削試驗＞ 對各試樣之圓桿進行加工而製作刃徑ϕ0.35 mm之小徑鑽頭。目前的主流為僅將刃部壓入至不鏽鋼柄中而形成鑽頭，為了進行評估，藉由對ϕ3.4 mm之圓桿之前端進行開刃加工而製作鑽頭。使用該鑽頭進行市售之車輛用印刷電路基板之開孔加工。開孔加工之條件設為轉速155 krpm、進給速度2.5 m/min。根據鑽頭直徑之減少量算出開10000個孔後之鑽頭之磨耗量。利用3根鑽頭進行開孔加工。將3根鑽頭之磨耗量之平均值示於表1之「磨耗量(μm)」欄。又，觀察開孔加工後之刀尖狀態。將其結果示於表1之「刀尖狀態」欄。
磨耗量越小，表示鑽頭之工具壽命越長。於「磨耗量(μm)」欄記為「-」之情形時，表示3根鑽頭均於剛開始加工後產生破損，而無法測定磨耗量。又，於「刀尖狀態」欄記為「1根破損」之情形時，將未破損之2根鑽頭之磨耗量之平均值示於表1之「磨耗量(μm)」欄。於「刀尖狀態」欄記為「微小碎屑」之情形時，表示刀尖產生微小碎屑。
＜探討＞ 試樣3、5～9、13～24相當於實施例。
試樣1、4、12於第2範圍內不存在極大頻數(第2極大頻數)，相當於比較例。再者，試樣12中，於超過1.0 μm且為1.1 μm以下之等級中存在極大頻數。
試樣2、10、11於第1範圍內不存在極大頻數(第1極大頻數)，相當於比較例。試樣2於超過0.2 μm且為0.3 μm以下之等級中存在極大頻數，該極大頻數之個數基準之比率為10.1%。
確認到試樣3、5～9、13～24(實施例)之磨耗量小於試樣1、2、4、10、12(比較例)，而工具壽命較長。再者，試樣11(比較例)中，3根鑽頭均於剛開始後產生破損，而無法測定磨耗量。
如上所述，對本發明之實施方式及實施例進行了說明，但起初亦規定可將上述各實施方式及實施例之構成進行適當組合或各種變形。
應當認為文中揭示之實施方式及實施例於所有方面均為例示，並非限制性者。本發明之範圍由申請專利範圍揭示，而非由上述實施方式及實施例揭示，且意欲包含與申請專利範圍均等之含義、及範圍內之所有變更。
圖1係利用掃描式電子顯微鏡拍攝之本發明之超硬合金之圖像之一例。 圖2係對圖1之拍攝圖像進行圖像處理所得之圖像。 圖3係表示本發明之超硬合金中之碳化鎢粒子之圓相當徑之分佈之一例的圖。 圖4係表示本發明之超硬合金中之碳化鎢粒子之圓相當徑之分佈之另一例的圖。 圖5係表示本發明之超硬合金中之碳化鎢粒子之圓相當徑之分佈之另一例的圖。 圖6係表示本發明之超硬合金中之碳化鎢粒子之圓相當徑之分佈之另一例的圖。

Claims (10)

  1. 一種超硬合金，其具備包含複數個碳化鎢粒子之第1相、以及包含鈷之第2相，且 於藉由對利用掃描式電子顯微鏡拍攝上述超硬合金之圖像進行圖像處理，而算出上述碳化鎢粒子各者之圓相當徑之情形時，上述圓相當徑為0.3 μm以上1.0 μm以下之上述碳化鎢粒子之個數基準之比率為50%以上， 於藉由以頻數為縱軸、以等級為橫軸之柱狀圖表示上述碳化鎢粒子之圓相當徑之分佈之情形時， 上述頻數為上述碳化鎢粒子之個數， 上述等級係上述圓相當徑以升序方式間隔0.1 μm分隔而成， 於上述橫軸中，將超過0.3 μm且為0.6 μm以下之範圍規定為第1範圍，將超過0.6 μm且為1.0 μm以下之範圍規定為第2範圍， 上述第1範圍及上述第2範圍分別具有至少一個極大頻數， 上述第1範圍內存在之極大頻數中最大之第1極大頻數相對於上述碳化鎢粒子總數之比率為10%以上， 上述第2範圍內存在之極大頻數中最大之第2極大頻數相對於上述碳化鎢粒子總數之比率為10%以上。
  2. 如請求項1之超硬合金，其中上述超硬合金於利用掃描式電子顯微鏡拍攝之圖像中，包含75面積%以上且未達100面積%之上述第1相，且包含超過0面積%且為20面積%以下之上述第2相。
  3. 如請求項1或2之超硬合金，其中上述超硬合金於利用掃描式電子顯微鏡拍攝之圖像中，包含5面積%以上12面積%以下之上述第2相。
  4. 如請求項1或2之超硬合金，其中上述超硬合金包含鉻，且 上述鉻相對於上述鈷之質量基準之比率為5%以上10%以下。
  5. 如請求項1或2之超硬合金，其中於上述超硬合金包含釩之情形時，上述超硬合金之上述釩之質量基準之含有率未達100 ppm。
  6. 如請求項1或2之超硬合金，其中上述圓相當徑為0.3 μm以下之上述碳化鎢粒子之個數基準之比率為7%以下。
  7. 如請求項1或2之超硬合金，其中上述第2極大頻數相對於上述第1極大頻數之比率為0.8以上1.2以下。
  8. 如請求項1或2之超硬合金，其中於在上述橫軸中將超過0.4 μm且為0.6 μm以下之範圍規定為第3範圍，將超過0.6 μm且為0.8 μm以下之範圍規定為第4範圍之情形時， 上述第3範圍具有上述第1極大頻數，且 上述第4範圍具有上述第2極大頻數。
  9. 一種切削工具，其具備包含如請求項1至8中任一項之超硬合金之刀尖。
  10. 如請求項9之切削工具，其中上述切削工具為印刷電路基板加工用旋轉工具。
TW109134615A 2020-03-31 2020-10-06 超硬合金及具備其之切削工具 TWI748676B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2020/014778 WO2021199260A1 (ja) 2020-03-31 2020-03-31 超硬合金及びそれを備える切削工具
WOPCT/JP2020/014778 2020-03-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202138580A true TW202138580A (zh) 2021-10-16
TWI748676B TWI748676B (zh) 2021-12-01

Family

ID=76968040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109134615A TWI748676B (zh) 2020-03-31 2020-10-06 超硬合金及具備其之切削工具

Country Status (4)

Country Link
JP (2) JP6912033B1 (zh)
CN (1) CN113748222A (zh)
TW (1) TWI748676B (zh)
WO (1) WO2021199260A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115053004B (zh) * 2021-10-15 2023-07-18 住友电工硬质合金株式会社 硬质合金及使用该硬质合金的切削工具

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3127708B2 (ja) * 1994-03-11 2001-01-29 住友電気工業株式会社 切削工具用の被覆超硬合金
JP3353522B2 (ja) * 1995-02-09 2002-12-03 住友電気工業株式会社 木質系硬質材料を加工する工具のための超硬合金
JP3605740B2 (ja) * 1996-02-20 2004-12-22 株式会社アライドマテリアル エンドミル用超硬合金
US7972409B2 (en) * 2005-03-28 2011-07-05 Kyocera Corporation Cemented carbide and cutting tool
JP5393004B2 (ja) * 2007-06-27 2014-01-22 京セラ株式会社 超硬合金製小径棒状体および切削工具ならびにミニチュアドリル
WO2009001929A1 (ja) * 2007-06-27 2008-12-31 Kyocera Corporation 超硬合金、切削工具ならびに切削加工装置
CN101845579B (zh) * 2010-06-28 2013-03-13 株洲钻石切削刀具股份有限公司 非均匀硬质合金及其制备方法
CN102808096B (zh) * 2012-08-13 2014-04-30 厦门钨业股份有限公司 一种超粗晶WC-Co硬质合金的制备方法
JP5835306B2 (ja) * 2013-11-22 2015-12-24 住友電気工業株式会社 超硬合金およびこれを用いた表面被覆切削工具
EP3309268B1 (en) * 2015-06-15 2020-07-29 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Cemented carbide and cutting tool
JP7021528B2 (ja) * 2017-03-17 2022-02-17 株式会社Moldino 超硬合金及びその製造方法、並びにそれを用いた切削工具
WO2018180911A1 (ja) * 2017-03-30 2018-10-04 京セラ株式会社 切削インサート及び切削工具

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021199260A1 (ja) 2021-10-07
JP2021161539A (ja) 2021-10-11
JP6912033B1 (ja) 2021-07-28
TWI748676B (zh) 2021-12-01
JPWO2021199260A1 (zh) 2021-10-07
CN113748222A (zh) 2021-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6796266B2 (ja) 超硬合金、及び切削工具
JP6953674B2 (ja) 超硬合金及び切削工具
WO2018194018A1 (ja) 超硬合金、それを含む切削工具および超硬合金の製造方法
WO2019116614A1 (ja) 超硬合金及び切削工具
JP2017088917A (ja) 超硬合金及び切削工具
TWI748676B (zh) 超硬合金及具備其之切削工具
TW202346614A (zh) 超硬合金及使用其之切削工具
JP7173426B1 (ja) 超硬合金及び切削工具
US20240352561A1 (en) Cemented carbide and cutting tool using the same
JP6957828B1 (ja) 超硬合金及びそれを備える切削工具
JP7215806B1 (ja) 超硬合金及びそれを用いた切削工具
JP2022158173A (ja) 超硬合金及び切削工具
WO2022230364A1 (ja) 超硬合金及びそれを用いた超高圧発生装置用金型
JP2023134938A (ja) 切削工具用超硬合金および該合金を用いた切削工具基体
TW202346615A (zh) 超硬合金
JP2023134937A (ja) 切削工具用超硬合金および該合金を用いた切削工具基体
JP2023134939A (ja) 切削工具用超硬合金および該合金を用いた切削工具基体
JP2024138925A (ja) 切削工具用超硬合金および該合金を用いた切削工具基体
JP2023134936A (ja) 切削工具用超硬合金および該合金を用いた切削工具基体
JPWO2019116614A1 (ja) 超硬合金及び切削工具