TW202244283A - 超硬合金及切削工具 - Google Patents
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Abstract
本發明係一種具備硬質相及結合相之超硬合金，且上述硬質相具有第1硬質相粒子及第2硬質相粒子，上述第1硬質相粒子實質上由碳化鎢組成，上述第2硬質相粒子包含核心部、及被覆上述核心部之至少一部分之輪緣部，上述核心部之組成由M1
x1W
1 － x1C
1 － y1N
y1表示，上述輪緣部之組成由M2
x2W
1 － x2C
1 － y2N
y2表示，上述M1及M2分別為選自由週期表4族元素、5族元素、鉻及鉬所組成之群中之至少一種金屬元素，上述x1為0.70以上1.00以下，上述y1為0以上0.90以下，上述x2為0.20以上且未達0.70，上述y2為0以上0.90以下，上述結合相包含選自由鐵、鈷及鎳所組成之群中之至少一種鐵族元素，上述第2硬質相粒子之50%累積個數粒徑為0.01 μm以上1.0 μm以下。
Description
本發明係關於一種超硬合金及切削工具。本申請主張基於2021年4月1日所申請之日本專利申請即特願2021-062900號的優先權。該日本專利申請中所記載之所有記載內容藉由參照援引至本說明書中。
先前，將具備以碳化鎢(WC)為主成分之硬質相、及以鐵族元素為主成分之結合相之超硬合金用作切削工具之素材。近年來，正在開發一種技術，其進而添加包含金屬氮化物之第2硬質相，而提高超硬合金之耐磨性或耐缺損性(例如國際公開第2017/191744號(專利文獻1))。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2017/191744號
本發明之超硬合金係如下一種超硬合金，
其係具備硬質相及結合相者，且
上述硬質相具有第1硬質相粒子及第2硬質相粒子，
上述第1硬質相粒子實質上由碳化鎢組成，
上述第2硬質相粒子包含核心部、及被覆上述核心部之至少一部分之輪緣部，
上述核心部之組成由M1
x1W
1 － x1C
1 － y1N
y1表示，
上述M1係選自由週期表4族元素、5族元素、鉻及鉬所組成之群中之至少一種金屬元素，
上述x1為0.70以上1.00以下，
上述y1為0以上0.90以下，
上述輪緣部之組成由M2
x2W
1 － x2C
1 － y2N
y2表示，
上述M2係選自由週期表4族元素、5族元素、鉻及鉬所組成之群中之至少一種金屬元素，
上述x2為0.20以上且未達0.70，
上述y2為0以上0.90以下，
上述結合相包含選自由鐵、鈷及鎳所組成之群中之至少一種鐵族元素，
上述第2硬質相粒子之50%累積個數粒徑為0.01 μm以上1.0 μm以下。
本發明之切削工具係包含上述超硬合金之切削工具。
[本發明所欲解決之問題]
近年來，於切削加工中，被削材不斷難削化，特別是於小徑鑽孔器之領域中，正在尋求一種即便於高速加工中亦具有優異之耐磨性之超硬合金。
因此，本發明之目的在於提供一種超硬合金，其於用作工具材料之情形時，即便於高速加工中亦具有優異之耐磨性。
[本發明之效果]
本發明之超硬合金用作工具材料之情形時，即便於高速加工中亦具有優異之耐磨性。
[本發明之實施方式之說明]
首先將本發明之實施方式列出並進行說明。
(1)本發明之超硬合金係如下一種超硬合金，
其係具備硬質相及結合相者，且
上述硬質相具有第1硬質相粒子及第2硬質相粒子，
上述第1硬質相粒子實質上由碳化鎢組成，
上述第2硬質相粒子包含核心部、及被覆上述核心部之至少一部分之輪緣部，
上述核心部之組成由M1
x1W
1 － x1C
1 － y1N
y1表示，
上述M1係選自由週期表4族元素、5族元素、鉻及鉬所組成之群中之至少一種金屬元素，
上述x1為0.70以上1.00以下，
上述y1為0以上0.90以下，
上述輪緣部之組成由M2
x2W
1 － x2C
1 － y2N
y2表示，
上述M2係選自由週期表4族元素、5族元素、鉻及鉬所組成之群中之至少一種金屬元素，
上述x2為0.20以上且未達0.70，
上述y2為0以上0.90以下，
上述結合相包含選自由鐵、鈷及鎳所組成之群中之至少一種鐵族元素，
上述第2硬質相粒子之50%累積個數粒徑為0.01 μm以上1.0 μm以下。
本發明之超硬合金用作工具材料之情形時，即便於高速加工中亦具有優異之耐磨性。
(2)較佳為，上述x1為0.80以上1.00以下，
上述x2為0.40以上且未達0.70，
上述第2硬質相粒子之50%累積個數粒徑為0.01 μm以上0.5 μm以下。
藉此，超硬合金之耐磨性進一步提高。
(3)較佳為，上述第1硬質相粒子之50%累積個數粒徑為0.1 μm以上1.5 μm以下。藉此，超硬合金之耐磨性進一步提高。
(4)較佳為，上述超硬合金不包含鉻及釩中之一者或兩者。藉此，超硬合金之耐磨性進一步提高。
(5)較佳為，上述第2硬質相粒子分散地存在。藉此，超硬合金之耐磨性提高。
(6)較佳為，於上述超硬合金中，合計48個單位區域R中，各個上述單位區域R之內部所存在之上述第2硬質相粒子之個數相對於上述合計48個單位區域之內部所存在之上述第2硬質相粒子之總數之百分率成為未達0.5%或超過5%的上述單位區域R之數量為14以下，
上述合計48個單位區域R係藉由在上述超硬合金之觀察倍率10000倍之電子顯微鏡圖像中，將一邊為1.5 μm之正方形之上述單位區域R於縱方向上排列6個，並於橫方向上排列8個而設置。
(7)較佳為，上述超硬合金之第1硬質相粒子之含有率為80體積%以上99體積%以下，
上述超硬合金之第2硬質相粒子之含有率為0.2體積%以上3.0體積%以下，
上述超硬合金之結合相之含有率為0.5體積%以上19.8體積%以下。
藉此，超硬合金之耐磨性提高。
(8)較佳為，上述超硬合金由硬質相、結合相及不可避免之雜質構成，
上述超硬合金之第1硬質相粒子之含有率為80體積%以上99體積%以下，
上述超硬合金之第2硬質相粒子之含有率為0.2體積%以上3.0體積%以下。藉此，超硬合金之耐磨性提高。
(9)本發明之超硬合金係包含上述超硬合金之切削工具。本發明之切削工具即便於高速加工中亦可具有優異之耐磨性。
[本發明之實施方式之詳情]
以下，參照圖式，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，相同之參照符號係表示相同部分或相當部分者。又，長度、寬度、厚度、深度等尺寸關係係為了圖式之明確化及簡化而適當進行了變更，未必表示實際之尺寸關係。
於本說明書中，「A～B」這一形式之記法意指範圍之上限下限(即A以上B以下)，於對A未記載單位而僅對B記載有單位之情形時，A之單位與B之單位相同。
於本說明書中，將「粒子之10%累積個數粒徑」表示為「D10」，將「粒子之50%累積個數粒徑」表示為「D50」，將「粒子之90%累積個數粒徑」表示為「D90」。
於本說明書中，「粒子之10%累積個數粒徑」意指晶粒之個數基準之累積粒度分佈中的從小徑側起之累積10%粒徑。於本說明書中，「粒子之50%累積個數粒徑」意指晶粒之個數基準之累積粒度分佈中的從小徑側起之累積50%粒徑。於本說明書中，「粒子之90%累積個數粒徑」意指晶粒之個數基準之累積粒度分佈中的從小徑側起之累積90%粒徑。
於本說明書中以化學式表示化合物等之情形時，在不特別限定原子比時，為包含先前公知之所有原子比，不應一定僅限定為化學計量範圍者。例如於記載為「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。
於本說明書中，在分別記載有1個以上之數值作為數值範圍下限及上限之情形時，亦揭示了下限所記載之任意1個數值與上限所記載之任意1個數值的組合。例如於記載有a1以上、b1以上、c1以上作為下限，記載有a2以下、b2以下、c2以下作為上限之情形時，係揭示了a1以上a2以下、a1以上b2以下、a1以上c2以下、b1以上a2以下、b1以上b2以下、b1以上c2以下、c1以上a2以下、c1以上b2以下、c1以上c2以下。
[實施方式1：超硬合金]
＜超硬合金＞
使用圖1，對本發明之一實施方式(以下亦記為「本實施方式」)之超硬合金進行說明。圖1係模式性地表示本實施方式之超硬合金的一剖面之圖。
本實施方式之超硬合金係如下一種超硬合金，
其係具備硬質相及結合相3者，且
硬質相具有第1硬質相粒子1及第2硬質相粒子2，
該第1硬質相粒子1實質上由碳化鎢組成，
該第2硬質相粒子包含核心部21、及被覆該核心部之至少一部分之輪緣部22，
該核心部21之組成由M1
x1W
1 － x1C
1 － y1N
y1表示，
該M1係選自由週期表4族元素、5族元素、鉻及鉬所組成之群中之至少一種金屬元素，
該x1為0.70以上1.00以下，
該y1為0以上0.90以下，
該輪緣部22之組成由M2
x2W
1 － x2C
1 － y2N
y2表示，
該M2係選自由週期表4族元素、5族元素、鉻及鉬所組成之群中之至少一種金屬元素，
該x2為0.20以上且未達0.70，
該y2為0以上0.90以下，
該結合相3包含選自由鐵、鈷及鎳所組成之群中之至少一種鐵族元素，
該第2硬質相粒子2之50%累積個數粒徑為0.01 μm以上1.0 μm以下。
本發明之超硬合金用作工具材料之情形時，即便於高速加工中亦具有優異之耐磨性。
＜硬質相＞
於本實施方式之超硬合金中，硬質相具有第1硬質相粒子及第2硬質相粒子。該硬質相較佳為由第1硬質相粒子及第2硬質相粒子構成。該硬質相較佳為由第1硬質相粒子、第2硬質相粒子、及不可避免之雜質構成。
＜第1硬質相粒子＞
(第1硬質相粒子之組成)
第1硬質相粒子實質上由碳化鎢(WC)組成。此處，第1硬質相粒子實質上由碳化鎢組成意指第1硬質相粒子實質上由碳化鎢組成。具體而言，第1硬質相粒子較佳為包含99.9質量%以上之碳化鎢。
第1硬質相粒子除包含碳化鎢以外，於展現本發明之效果之前提下，亦可包含WC之製造過程中所混入之不可避免之雜質元素及微量之雜質元素等。作為該等雜質元素，例如可例舉鉬(Mo)及鉻(Cr)。第1硬質相粒子中之雜質元素之含有率(於雜質元素為兩種以上之情形時，為合計含有率)較佳為未達0.1質量%。第1硬質相粒子中之雜質元素之含有率係藉由ICP(Inductively Coupled Plasma，電感耦合電漿)發光分析(測定裝置：島津製作所製造之「ICPS-8100」(商標))進行測定。
(第1硬質相粒子之D50)
第1硬質相粒子之50%累積個數粒徑(D50)較佳為0.1 μm以上1.5 μm以下。藉此，超硬合金之耐磨性提高。
第1硬質相粒子之D50之下限較佳為0.1 μm以上，更佳為0.2 μm以上。就提高耐缺損性及耐破損性之觀點而言，第1硬質相粒子之D50之上限較佳為1.5 μm以下，更佳為1.2 μm以下，進而較佳為1.0 μm以下。第1硬質相粒子之D50較佳為0.1 μm以上1.5 μm以下，更佳為0.2 μm以上1.2 μm以下，進而較佳為0.2 μm以上1.0 μm以下。
用以算出第1硬質相粒子之D50的各第1硬質相粒子之粒徑之測定方法如下所述。首先，使用氬之離子束，對超硬合金進行CP(Cross Section Polisher，離子束剖面研磨)加工，藉此獲得具有平滑之剖面之試樣。針對該剖面，使用場發射型掃描電子顯微鏡(FE-SEM)(測定裝置：日本電子股份有限公司製造之「JSM-7000F」(商標))，以10000倍進行拍攝，藉此獲得上述剖面之電子顯微鏡圖像(SEM-BSE圖像)。
針對上述電子顯微鏡圖像(SEM-BSE圖像)，利用上述場發射型掃描電子顯微鏡(FE-SEM)所附帶之能量色散X射線光譜裝置(EDX)進行EDX映射，藉此特定出第1硬質相粒子、第2硬質相粒子及結合相。於EDX映射圖像中，存在鎢之區域相當於第1硬質相粒子。於EDX映射圖像中，存在選自由週期表4族元素、5族元素、鉻及鉬所組成之群中之至少一種金屬元素之區域相當於第2硬質相粒子。於本說明書中，週期表4族元素包含鈦(Ti)、鋯(Zr)及鉿(Hf)，週期表5族元素包含釩(V)、鈮(Nb)及鉭(Ta)。於EDX映射圖像中，包含選自由鐵、鈷及鎳所組成之群中之至少一種鐵族元素之區域相當於結合相。
將上述電子顯微鏡圖像導入至電腦，使用圖像解析軟體(Mountech股份有限公司製造之「Mac-View」(商標))進行圖像處理，算出上述電子顯微鏡圖像(SEM-BSE圖像)中觀察到之所有第1硬質相粒子各自之圓相當徑(Heywood徑：等面積圓相當徑)。該圓相當徑相當於第1硬質相粒子之粒徑。圖像處理條件如下所述。
(圖像處理條件)
粒子形狀：非球狀
檢測感度：5
檢測角度：0.7
掃描密度：7×1次
高切：無效
低切：反轉
於上述第1硬質相粒子之D50之計算中，針對超硬合金之一剖面，以不使重複之拍攝部分出現之方式準備任意10張(10個視野之)電子顯微鏡圖像。將10個視野中之第1硬質相粒子之D50之平均作為上述超硬合金中之第1硬質相粒子之D50。
再者，確認到於申請人所測定之範圍內，即便任意地設定測定視野，結果上亦沒有差異。
下述第2硬質相粒子之D10、D50及D90亦可藉由在上述電子顯微鏡圖像中將第2硬質相粒子設為測定對象而以與上述相同之方法算出。
(第1硬質相粒子之含有率)
本實施方式之超硬合金中之第1硬質相粒子之含有率較佳為80體積%以上99體積%以下。當超硬合金中之第1硬質相粒子之含有率為80體積%以上時，超硬合金之機械強度提高。此處，「機械強度」意指包括超硬合金之耐磨性、耐缺損性、耐破損性及撓曲強度等各特性之機械性強度。當超硬合金中之第1硬質相粒子之含有率為99體積%以下時，超硬合金之韌性提高。超硬合金中之第1硬質相粒子之含有率之下限較佳為80體積%以上、83體積%以上、85體積%以上、88體積%以上。超硬合金之第1硬質相粒子之含有率之上限較佳為99體積%以下、97體積%以下、95體積%以下。超硬合金之第1硬質相粒子之含有率較佳為80體積%以上99體積%以下、83體積%以上97體積%以下、85體積%以上95體積%以下、88體積%以上95體積%以下。
超硬合金中之第1硬質相粒子之含有率(體積%)之測定方法如下所述。以與上述第1硬質相粒子之粒徑之測定方法相同之方法，對包含超硬合金之試樣之剖面之電子顯微鏡圖像(SEM-BSE圖像)進行EDX映射，藉此特定出第1硬質相粒子、第2硬質相粒子及結合相。
將上述電子顯微鏡圖像導入至電腦，使用圖像解析軟體(Mountech股份有限公司製造之「Mac-View」(商標))進行圖像處理，以整個測定視野(縱9 μm×寬度12 μm)為分母，測定藉由上述EDX映射所特定出之第1硬質相粒子之面積比率。圖像處理條件設為與上述第1硬質相粒子之粒徑之測定方法相同之測定條件。藉由視為第1硬質相粒子之面積於上述剖面之深度方向上連續，可將上述面積比率視為該測定視野中之第1硬質相粒子之含有率(體積%)。
於上述第1硬質相粒子之含有率之測定方法中，針對超硬合金之一剖面，以不使重複之拍攝部分出現之方式準備5張(5個視野之)電子顯微鏡圖像。該5個視野設為上述一剖面之中央部分之1個視野、及相對於該1個視野位於上下及左右之4個視野。將5個視野之第1硬質相粒子之含有率之平均作為上述超硬合金中之第1硬質相粒子之含有率(體積%)。
再者，確認到於申請人所測定之範圍內，即便任意地設定測定視野，結果上亦沒有差異。
下述超硬合金中之第2硬質相粒子之含有率(體積%)及結合相之含有率(體積%)亦可藉由在上述測定視野中將第2硬質相粒子及結合相設為測定對象，而以與上述相同之方法進行測定。
＜第2硬質相粒子＞
(第2硬質相粒子之形態)
第2硬質相粒子包含核心部、及被覆該核心部之至少一部分之輪緣部。即，第2硬質相粒子具有包含核心部、及被覆該核心部之至少一部分之輪緣部的雙重結構。該核心部之組成由M1
x1W
1 － x1C
1 － y1N
y1表示。此處，M1係選自由週期表4族元素、5族元素、鉻及鉬所組成之群中之至少一種金屬元素，x1為0.70以上1.00以下，y1為0以上0.90以下。該輪緣部之組成由M2
x2W
1 － x2C
1 － y2N
y2表示。此處，M2係選自由週期表4族元素、5族元素、鉻及鉬所組成之群中之至少一種金屬元素，x2為0.20以上且未達0.70，y2為0以上0.90以下。當超硬合金包含第2硬質相粒子，且x1、y1、x2及y2處於上述範圍內時，可呈現第2硬質相粒子之優異之硬度，故超硬合金可具有優異之耐磨性。
(核心部)
核心部之組成由M1
x1W
1 － x1C
1 － y1N
y1表示。此處，M1係選自由週期表4族元素(鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉿(Hf))、5族元素(釩(V)、鈮(Nb)、鉭(Ta))、鉻(Cr)及鉬(Mo)所組成之群中之至少一種金屬元素，x1為0.70以上1.00以下，y1為0以上0.90以下。
上述M1較佳為選自由Ti、Zr、Hf、Nb、Ta及Mo所組成之群中之至少一種金屬元素。上述M1更佳為選自由Ti、Zr及Nb所組成之群中之至少一種金屬元素。
上述x1較佳為0.80以上1.00以下。藉此，超硬合金之耐磨性進一步提高。上述x1更佳為0.83以上1.00以下，進而較佳為0.90以上1.00以下。
就第2硬質相粒子之微細化之觀點而言，上述y1為0以上0.90以下，較佳為0.20以上0.80以下，更佳為0.30以上0.70以下。
核心部之組成並無特別限定，例如可例舉：TiWC、TiWCN、ZrWC、ZrWCN、NbWC、NbWCN、TiNbWC、TiNbWCN。
(輪緣部)
輪緣部之組成由M2
x2W
1 － x2C
1 － y2N
y2表示。此處，M2係選自由週期表4族元素(鈦(Ti)、鋯(Zr)、鉿(Hf))、5族元素(釩(V)、鈮(Nb)、鉭(Ta))、鉻(Cr)及鉬(Mo)所組成之群中之至少一種金屬元素，x2為0.20以上且未達0.70，y2為0以上0.90以下。
上述M2較佳為選自由Ti、Zr、Hf、Nb、Ta及Mo所組成之群中之至少一種金屬元素。上述M2更佳為選自由Ti、Zr及Nb所組成之群中之至少一種金屬元素。
上述x2較佳為0.40以上且未達0.70。藉此，超硬合金之耐磨性進一步提高。上述x2更佳為0.50以上且未達0.70，進而較佳為0.60以上且未達0.70。
就第2硬質相粒子之微細化之觀點而言，上述y2為0以上0.90以下，較佳為0.20以上0.80以下，更佳為0.30以上0.70以下。
輪緣部之組成並無特別限定，例如可例舉：WTiC、WTiCN、WZrC、WZrCN、WNbC、WNbCN、WTiNbC、WTiNbCN。
第2硬質相粒子之形態、核心部及輪緣部之組成及原子比之測定方法如以下(A1)～(H1)所述。
(A1)以與上述第1硬質相粒子之粒徑之測定方法相同之方法，對包含超硬合金之試樣之剖面之電子顯微鏡圖像(SEM-BSE圖像)進行EDX映射，藉此特定出第1硬質相粒子、第2硬質相粒子及結合相。
(B1)針對上述中所特定出之第2硬質相粒子，使用場發射型掃描電子顯微鏡(FE-SEM)所附帶之能量色散X射線光譜裝置(EDX)進行線分析。關於線分析，使用圖2進行具體說明。
(C1)圖2係表示第2硬質相粒子之線分析之方法之圖。於圖2中，X表示第2硬質相粒子之重心，a1～a8表示測定點。首先，將上述電子顯微鏡圖像導入至電腦，使用圖像解析軟體(Mountech股份有限公司製造之「Mac-View」(商標))進行圖像處理，特定出任意1個第2硬質相粒子之重心X。圖像處理條件設為與上述第1硬質相粒子之粒徑之測定方法中之圖像處理條件相同。此處，重心X係基於上述電子顯微鏡圖像中之第2硬質相粒子之形狀而被特定出。畫出通過重心X之任意之線L1。特定出第2硬質相粒子之外緣與線L1之交點(測定點)a1及a8。特定出將連接a1與a8之線段七等分之位置(測定點)a2～a7。
(D1)於各測定點a1～a8，進行EDX分析，算出各測定點上之第2硬質相粒子之組成及各元素之比率(原子%)。
(E1)針對8個測定點a1～a8，選自由週期表4族元素、5族元素、鉻及鉬所組成之群中之至少一種金屬元素(相當於M1
x1W
1 － x1C
1 － y1N
y1中之M1、及M2
x2W
1 － x2C
1 － y2N
y2中之M2)之比率之最大值M
max(原子%)與最小值M
min(原子%)之差M
max－M
min超過40原子%的情形時，判定該第2硬質相粒子之形態為雙重結構。
(F1)對任意10個第2硬質相粒子進行上述(E1)之判定。於本說明書中，在10個第2硬質相粒子中之5個以上被判定為雙重結構之情形時，判定「於超硬合金中，第2硬質相粒子之形態為雙重結構」，即，「於超硬合金中，第2硬質相粒子包含核心部、及被覆該核心部之至少一部分之輪緣部」。於本說明書中，「於超硬合金中，第2硬質相粒子包含核心部、及被覆該核心部之至少一部分之輪緣部」意指「超硬合金中之包含雙重結構之第2硬質相粒子之個數相對於第2硬質相粒子之總個數的百分率為50%以上」。
(G1)將上述(D1)中所獲得之8個測定點中的金屬元素之比率為70原子%以上之測定點上之各元素之比率之平均值設為核心部之各元素之比率。又，將8個測定點中的金屬元素之比率未達70原子%之測定點上之各元素之比率之平均值設為輪緣部之各元素之比率。藉此，特定出上述第2硬質相粒子中之核心部及輪緣部之組成及各元素之比率。
(H1)對任意10個第2硬質相粒子進行上述(G1)之核心部及輪緣部之組成及各元素之比率之特定。於本說明書中，將10個第2硬質相粒子之核心部及輪緣部之各元素之比率之平均值設為上述超硬合金中之第2硬質相粒子之核心部及輪緣部各元素之比率。藉此，特定出上述超硬合金中之第2硬質相粒子之核心部及輪緣部之組成及各元素之比率。
再者，確認到於申請人所測定之範圍內，即便任意地設定測定視野，結果上亦沒有差異。
第1硬質相粒子中之碳化鎢之組成、及下述結合相之組成亦可藉由在上述電子顯微鏡圖像中將第1硬質相粒子及結合相設為測定對象，而以與上述相同之方法進行測定。
(第2硬質相粒子之D50)
第2硬質相粒子之50%累積個數粒徑(D50)為0.01 μm以上1.0 μm以下。藉此，超硬合金之耐磨性提高。
第2硬質相粒子之D50之下限為0.01 μm以上，可設為0.1 μm以上、0.15 μm以上。就提高耐缺損性及耐破損性之觀點而言，第2硬質相粒子之D50為1.0 μm以下，較佳為0.5 μm以下，更佳為0.4 μm以下，進而較佳為0.3 μm以下。第2硬質相粒子之D50較佳為0.1 μm以上1.0 μm以下，較佳為0.1 μm以上0.5 μm以下，更佳為0.15 μm以上0.4 μm以下，進而較佳為0.15 μm以上0.3 μm以下。
(第2硬質相粒子之D10/D90)
第2硬質相粒子之10%累積個數粒徑(D10)與90%累積個數粒徑(D90)之比D10/D90較佳為0.1以上0.5以下。藉此，第2硬質相粒子之粒度分佈陡峭，第2硬質相粒子不凝聚而超硬合金之組織變得均質，因此耐缺損性及耐破損性提高。第2硬質相粒子之D10/D90更佳為0.1以上0.4以下。
第2硬質相粒子之D10、D50及D90可藉由在上述第1硬質相粒子之D50之測定方法中將電子顯微鏡圖像中之第2硬質相粒子設為測定對象，而以與上述第1硬質相粒子之D50之測定方法相同之方法算出。
(第2硬質相粒子之分散狀態)
於本實施方式之超硬合金中，較佳為第2硬質相粒子分散地存在。於本說明書中，「於超硬合金中，第2硬質相粒子分散地存在」意指第2硬質相粒子不偏集地均勻分散於超硬合金中。又，「於超硬合金中，第2硬質相粒子偏集存在」意指第2硬質相粒子偏集地存在於超硬合金中。以下，對在超硬合金中第2硬質相粒子是分散地存在抑或是偏集存在之判定方法進行說明。該判定方法如以下(A2)～(D2)所述。
(A2)以與上述第1硬質相粒子之粒徑之測定方法相同之方法，對包含超硬合金之試樣之剖面之電子顯微鏡圖像(SEM-BSE圖像)進行EDX映射，藉此特定出第1硬質相粒子、第2硬質相粒子及結合相。
(B2)其次如圖3所示，於上述電子顯微鏡圖像(9 μm×12 μm)中，將一邊為1.5 μm之正方形之單位區域R於縱方向上排列6個、於橫方向上排列8個，藉此設置合計48個單位區域R。
(C2)使用圖像解析軟體(Mountech股份有限公司製造之「Mac-View」(商標))進行圖像解析，藉此計數出各單位區域R之內部所存在之藉由上述EDX映射特定出之第2硬質相粒子之個數。圖像處理條件設為與上述第1硬質相粒子之粒徑之測定方法中之圖像處理條件相同。於第2硬質相粒子橫跨相鄰之2個以上之單位區域R而存在之情形時，該第2硬質相粒子視為包含於其所橫跨存在之單位區域R中的第2硬質相粒子之個數最少之單位區域R中而計數。又，於根據第2硬質相粒子之形狀而認為該第2硬質相粒子是2個第2硬質相粒子接合而形成之情形時，該第2硬質相粒子之個數計數為1個。
於圖3中，第1硬質相粒子以白色表示，第2硬質相粒子以黑色表示，結合相以灰色表示。圖3之各單位區域R內之數值表示各單位區域R之內部之第2硬質相粒子之個數。
(D2)繼而，於計數出合計48個單位區域R之內部所存在之第2硬質相粒子之總數之同時，如圖4所示，算出各個單位區域R之內部所存在之第2硬質相粒子之個數相對於該總數之百分率。
於上述電子顯微鏡圖像，設置有合計48個單位區域R，因此於第2硬質相粒子無偏集地均勻分散於超硬合金中之情形時，各單位區域R中之第2硬質相粒子之個數之百分率成為2.08%(1/48×100%)。於本說明書中，在合計48個單位區域R中，單位區域R中之第2硬質相粒子之個數之百分率成為未達0.5%或超過5%之單位區域R之數量為14以下的情形時，判定於超硬合金中第2硬質相粒子分散地存在。另一方面，在合計48個單位區域R中，單位區域R中之第2硬質相粒子之個數之百分率成為未達0.5%或超過5%之單位區域R之數量為15以上的情形時，判定於超硬合金中第2硬質相粒子偏集存在。
於圖4中，合計48個單位區域R中，單位區域R中之第2硬質相粒子之個數之百分率成為未達0.5%或超過5%之單位區域R之數量為12。因此，判定於圖4中所示之超硬合金中，第2硬質相粒子分散。
再者，確認到於申請人所測定之範圍內，即便任意地設定測定視野，結果上亦沒有差異。
於本實施方式之超硬合金中，較佳為合計48個單位區域R中，單位區域R中之第2硬質相粒子之個數之百分率成為未達0.5%或超過5%之單位區域R之數量為14以下。即，於超硬合金中第2硬質相粒子分散地存在。藉此，超硬合金之耐磨性提高。
合計48個單位區域R中，單位區域R中之第2硬質相粒子之個數之百分率成為未達0.5%或超過5%之單位區域R之數較佳為13以下，更佳為12以下，進而較佳為10以下。
(第2硬質相粒子之含有率)
本實施方式之超硬合金中之第2硬質相粒子之含有率較佳為0.2體積%以上3.0體積%以下。當該超硬合金之第2硬質相粒子之含有率為0.2體積%以上時，耐磨性提高。當該超硬合金之第2硬質素粒子之含有率為3.0體積%以下時，強度提高。該超硬合金之第2硬質相粒子之含有率之下限較佳為0.2體積%以上、0.5體積%以上、0.6體積%以上、0.8體積%以上、1.0體積%以上、1.3體積%以上。該超硬合金之第2硬質相粒子之含有率之上限較佳為3.0體積%以下、2.5體積%以下、2.1體積%以下、2.0體積%以下。該超硬合金之第2硬質相粒子之含有率較佳為0.2體積%以上3.0體積%以下、0.5體積%以上2.5體積%以下、0.6體積%以上2.1體積%以下、0.8體積%以上2.1體積%以下、1.0體積%以上2.1體積%以下、1.3體積%以上2.1體積%以下、0.2體積%以上2.0體積%以下、0.5體積%以上2.0體積%以下、0.6體積%以上2.0體積%以下、0.8體積%以上2.0體積%以下、1.0體積%以上2.0體積%以下、1.3體積%以上2.0體積%以下。
超硬合金中之第2硬質相粒子之含有率(體積%)可藉由在上述第1硬質相粒子之含有率(體積%)之測定方法中，將電子顯微鏡圖像中之第2硬質相粒子設為測定對象，而以與上述第1硬質相粒子之含有率(體積%)之測定方法相同之方法算出。
＜結合相＞
(結合相之組成)
結合相包含選自由鐵、鈷及鎳所組成之群中之至少一種鐵族元素。結合相中之該鐵族元素之含有率較佳為90質量%以上，更佳為95質量%以上，進而較佳為98質量%以上，最佳為100質量%。
結合相除包含鐵族元素以外，於展現本發明之效果之前提下，亦可包含從第1硬質相粒子及第2硬質相粒子混入之不可避免之雜質元素及微量之雜質元素等。作為該等雜質元素，例如可例舉鎢(W)及鈦(Ti)。結合相中之雜質元素之含有率(於雜質元素為兩種以上之情形時，為合計含有率)較佳為未達1質量%。結合相中之雜質元素之含有率藉由ICP(Inductively Coupled Plasma)發光分析(測定裝置：島津製作所製造之「ICPS-8100」(商標))進行測定。
(結合相之含有率)
本實施方式之超硬合金中之結合相之含有率較佳為0.5體積%以上20體積%以下。當該超硬合金之結合相之含有率為0.5體積%以上時，第1硬質相粒子、第2硬質相粒子及結合相之密接強度提高，超硬合金之韌性提高。當該超硬合金之結合相之含有率為20體積%以下時，超硬合金之硬度提高。該超硬合金之結合相之含有率之下限較佳為0.5體積%以上、1體積%以上、5體積%以上、9體積%以上。該超硬合金之結合相之含有率較佳為20體積%以下、19.8體積%以下、19.5體積%以下、18體積%以下、15體積%以下、12.1體積%以下。該超硬合金之結合相之含有率較佳為0.5體積%以上20體積%以下、1體積%以上19.8體積%以下、5體積%以上19.5體積%以下、9體積%以上18體積%以下、9體積%以上15體積%以下。
超硬合金中之結合相之含有率(體積%)可藉由在上述第1硬質相粒子之含有率(體積%)之測定方法中，將電子顯微鏡圖像中之結合相設為測定對象，而以與上述第1硬質相粒子之含有率(體積%)之測定方法相同之方法算出。
＜鉻及釩＞
本實施方式之超硬合金較佳為不包含鉻及釩中之一者或兩者。即，本實施方式之超硬合金較佳為不包含鉻，或本實施方式之超硬合金較佳為不包含釩，或本實施方式之超硬合金較佳為不包含鉻及釩。碳化鉻(Cr
3C
2)及碳化釩(VC)因具有晶粒生長抑制作用，故於先前之超微粒超硬合金之製造時用作晶粒生長抑制劑。然而，於在超硬合金中鉻作為碳化物析出之情形時，存在成為破損之起點之傾向。又，超硬合金中之釩存在於粒子彼此之界面，因此存在超硬合金之強度降低之傾向。因此，藉由超硬合金不包含鉻及釩中之一者或兩者，超硬合金之耐缺損性及耐破損性提高。再者，於第2硬質相粒子包含鉻及釩中之一者或兩者之情形時，超硬合金之第2硬質相粒子以外之區域較佳為結合相不包含鉻及釩中之一者或兩者。
超硬合金中之鉻及釩之含有率藉由ICP(Inductively Coupled Plasma)發光分析(測定裝置：島津製作所製造之「ICPS-8100」(商標))進行測定。於本說明書中，在該ICP分析中鉻之含有率為檢測極限以下之情形時，判斷為「超硬合金不包含鉻」，在釩之含有率為檢測極限以下之情形時，判斷為「超硬合金不包含釩」。
＜超硬合金之組成＞
本實施方式之超硬合金具備硬質相及結合相。該超硬合金較佳為由硬質相及結合相構成。該超硬合金較佳為由硬質相、結合相及不可避免之雜質構成。該超硬合金較佳為由第1硬質相粒子、第2硬質相粒子及結合相構成。該超硬合金較佳為由第1硬質相粒子、第2硬質相粒子、結合相及不可避免之雜質構成。
於本實施方式中，較佳為，超硬合金之第1硬質相粒子之含有率為80體積%以上99體積%以下，超硬合金之第2硬質相粒子之含有率為0.2體積%以上3.0體積%以下，超硬合金之結合相之含有率為0.5體積%以上19.8體積%以下。
較佳為，本實施方式之超硬合金由硬質相、結合相及不可避免之雜質構成，超硬合金之第1硬質相粒子之含有率為80體積%以上99體積%以下，超硬合金之第2硬質相粒子之含有率為0.2體積%以上3.0體積%以下。
[實施方式2：切削工具]
本實施方式之切削工具包含上述超硬合金。該切削工具較佳為含有包含上述超硬合金之刀尖。於本說明書中，刀尖意指與切削相關之部分，意指於超硬合金中，由其刀尖稜線以及從該刀尖稜線向超硬合金側的與該刀尖稜線之切線之距離為2 mm之假想之面所包圍的區域。
作為切削工具，例如可例舉：切削刀具、鑽孔器、端銑刀、銑削加工用刀尖更換型切削尖梢(chip)、車削加工用刀尖更換型切削尖梢、金屬用鋸、齒輪切製工具、鉸刀或螺絲攻等。特別是本實施方式之切削工具於為印刷電路基板加工用小徑鑽孔器之情形時，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之整體，亦可為構成一部分者。此處「構成一部分」係表示將本實施方式之超硬合金硬焊於任意基材之規定位置而製成刀尖部之態樣等。
本實施方式之切削工具可進而具備硬質膜，該硬質膜被覆包含超硬合金之基材之表面之至少一部分。作為硬質膜，例如可例舉類鑽碳或金剛石。
[實施方式3：超硬合金之製造方法]
實施方式1之超硬合金代表性的是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所有材料之原料粉末之步驟。作為原料粉末，準備碳化鎢粉末、選自由週期表4族元素、5族元素、鉻及鉬所組成之群中之金屬元素之氫化物(以下亦記作「金屬氫化物」)粉末、石墨粉末、及鐵族元素粉末。
(碳化鎢粉末)
碳化鎢粉末之平均粒徑較佳為0.1 μm以上1.5 μm以下。當為碳化鎢粉末之平均粒徑處於如上範圍內之微粒時，可提高超硬合金中之第2硬質相粒子之分散性。於本說明書中，粉末之平均粒徑係使用Microtrac公司之粒度分佈測定裝置(MT330EX(商標))而測定。
(金屬氫化物粉末)
作為金屬氫化物粉末，例如可例舉：鈦氫化物(TiH
2)、鋯氫化物(ZrH
2)、鈮氫化物(NbH)。金屬氫化物粉末中之金屬元素成為第2硬質相粒子中之金屬元素M1及M2之供給源。
金屬氫化物粉末之平均粒徑較佳為0.1 μm以上1.0 μm以下。藉此，於超硬合金中難以形成第2硬質相粒子之凝聚體。
(石墨粉末)
石墨粉末可使用先前公知者。其中較佳為使用人造石墨。石墨粉末中之碳成為第2硬質相粒子中之碳源。
石墨粉末之平均粒徑較佳為10 nm以上100 nm以下。藉此，於超硬合金中難以形成石墨粉末之凝聚體。
作為鐵族元素粉末，可例舉：鐵粉末、鈷粉末、鎳粉末。鐵族元素粉末係結合相之原料。
鐵族元素粉末之平均粒徑較佳為0.1 μm以上1.5 μm以下。藉此，於超硬合金中難以形成結合相之凝聚體。
＜混合步驟＞
混合步驟係將準備步驟中所準備之各原料粉末混合而獲得混合粉末之步驟。
混合粉末中之碳化鎢粉末之比率較佳為設為例如88質量%以上99質量%以下。
混合粉末中之金屬氫化物粉末之比率較佳為設為例如0.1質量%以上1.0質量%以下。
混合粉末中之石墨粉末之比率較佳為設為例如0.05質量%以上0.3質量%以下。於本實施方式中，使用下述燒結步驟中之CO氣體中之碳，與石墨粉末一起作為第2硬質相粒子之碳源。因此，可將混合粉末中之石墨粉末之比率如上所述地設為少量。因此，可抑制由未進入至第2硬質相粒子之殘存碳所導致之燒結體組織之非均質化或強度降低。
混合粉末中之鐵族元素粉末之比率較佳為設為例如0.3質量%以上15質量%以下。
混合較佳為使用珠磨機進行0.5小時以上24小時以下。藉此，可抑制過度粉碎，可抑制混合粉末之粒度分佈變寬。
於混合步驟之後，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向模頭(die)或模具填充混合粉末。造粒可使用公知之方法。可使用例如噴霧乾燥器或擠出造粒機等市售造粒機。
＜成形步驟＞
成形步驟係使混合步驟中所獲得之混合粉末成形為規定之形狀，而獲得成形體之步驟。成形步驟中之成型方法及成形條件可使用一般之方法及條件。作為規定之形狀，可例舉切削工具形狀(例如小型鑽孔器用圓桿)。
＜燒結步驟＞
燒結步驟係對成形步驟中所獲得之成形體進行燒結，而獲得超硬合金之步驟。首先，將成形體於包含氮(N
2)氣及一氧化碳(CO)氣體之混合氣體中以1350～1500℃之溫度加熱60～120分鐘。混合氣體中之N
2與CO之體積比較佳為，於將N
2與CO之合計設為100體積%之情形時，N
2為超過50體積%且80體積%以下，且CO為20體積%以上且未達50體積%。此處使用之CO氣體中之碳成為第2硬質相粒子中之碳源。
繼而，將加熱後之成形體於氮(N
2)氣中以1350～1500℃之溫度及超過10 kPa且為30 kPa以下之壓力加熱加壓60～120分鐘進行燒結，而獲得超硬合金。藉由進行加壓，可抑制超硬合金中之粗大缺陷之產生。藉由在N
2氣體中加熱加壓，第2硬質相粒子中之氮量增加，可提高超硬合金中之第2硬質相粒子之分散度。
於燒結步驟中，金屬氫化物粉末、碳化鎢粉末、石墨粉末及N
2氣體暫時溶解於包含鐵族元素之結合相中，該等構成元素形成複合體，藉由其後之冷卻步驟，該複合體析出。認為該複合體為第2硬質相粒子。於燒結步驟中，該複合體與周圍之WC粒子相互固溶及溶解再析出，藉此形成輪緣部。因此，輪緣部之組成成為W及C多於中央部之核心部的組成。當使用金屬氫化物粉末時，於燒結步驟中上述複合體難以粗大化且難以凝聚。因此，可提高超硬合金中之第2硬質相粒子之分散性。此為本發明人等於銳意研究後所新發現者。
＜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。冷卻條件並無特別限定，可使用一般之條件。
＜附記＞
上述說明包含以下所附記之實施方式。
[附記1]
於本發明之超硬合金中，合計48個單位區域R中，各個單位區域R之內部所存在之第2硬質相粒子之個數相對於合計48個單位區域之內部所存在之第2硬質相粒子之總數之百分率成為未達0.5%或超過5%的單位區域R之數量較佳為13以下。
於本發明之超硬合金中，合計48個單位區域R中，各個單位區域R之內部所存在之第2硬質相粒子之個數相對於合計48個單位區域之內部所存在之第2硬質相粒子之總數之百分率成為未達0.5%或超過5%的單位區域R之數量較佳為12以下。
於本發明之超硬合金中，合計48個單位區域R中，各個單位區域R之內部所存在之第2硬質相粒子之個數相對於合計48個單位區域之內部所存在之第2硬質相粒子之總數之百分率成為未達0.5%或超過5%的單位區域R之數量較佳為10以下。
[實施例]
藉由實施例，對本實施方式進行進一步具體說明。但是，本實施方式不受該等實施例所限定。
[試樣a～試樣e、試樣A～試樣H]
＜超硬合金之製作＞
(準備步驟)
準備碳化鎢粉末、金屬氫化物粉末、人造石墨粉末、碳化鉻(Cr
3C
2)粉末、碳化釩(VC)粉末及鈷(Co)粉末作為原料粉末。碳化鎢(WC)粉末之平均粒徑為1.0 μm。金屬氫化物(TiH
2)粉末之平均粒徑為1.0 μm。人造石墨粉末(昭和電工公司製造之「UF-G5」(商標))之平均粒徑為3 μm。碳化鉻(Cr
3C
2)粉末之平均粒徑為0.8 μm。碳化釩(VC)粉末之平均粒徑為0.8 μm。鈷(Co)粉末之平均粒徑為0.8 μm。WC粉末、金屬氫化物粉末、碳化鉻粉末、碳化釩粉末、鈷粉末為市售品。
(混合步驟)
混合各原料粉末，獲得混合粉末。混合粉末中之各原料粉末之比率設為如下。
金屬氫化物(TiH
2)粉末：0.2～2.0質量%
人造石墨粉末：0.1～2.5質量%
鈷(Co)粉末：0.5～15質量%
碳化鉻(Cr
3C
2)粉末：0.3質量%(僅試樣G調配)
碳化釩(VC)粉末：0.1質量%(僅試樣H調配)
碳化鎢粉末：剩餘(以碳化鎢粉末占混合粉末之剩餘部分之方式進行調整)
混合係藉由珠磨機進行12小時。使用噴霧乾燥器對所獲得之混合粉末進行造粒。
(成形步驟)
對所獲得之造粒進行加壓成型，製作ϕ3.4 mm之圓桿形狀之成形體。
(燒結步驟)
於將N
2氣體與CO氣體以N
2/CO(體積比)＝超過1且為4以下之體積比混合而成之混合氣體中，以2～50 kPa之壓力及1500℃之溫度，對成形體進行60分鐘加熱加壓。繼而，於氮氣中，以1500℃之溫度及2～50 kPa之壓力，對成形體加熱加壓60分鐘進行燒結，而獲得超硬合金。
(冷卻步驟)
使上述超硬合金於氬(Ar)氣氛圍中徐冷。
[試樣I]
試樣I係藉由專利文獻1中所記載之方法製作超硬合金。具體而言，按以下步序進行製作。
(準備步驟)
準備WC粉末(平均粒徑2.6 μm)、TiC粉末(平均粒徑0.7 μm)、TaC粉末(平均粒徑0.6 μm)、Cr
3C
2粉末(平均粒徑0.9 μm)、Co粉末(平均粒徑0.4 μm)作為原料粉末。
(混合步驟)
混合各原料粉末，獲得混合粉末。混合係與溶劑一起藉由磨碎機(轉速：250 rpm)進行1小時。使用噴霧乾燥器對所獲得之混合粉末進行造粒。
(成形步驟)
對所獲得之造粒進行加壓成型，製作圓桿形狀之成形體。
(燒結步驟)
將成形體於Ar氣體中以1330℃之溫度加熱2小時，而獲得圓桿形狀之超硬合金。
(冷卻步驟)
使上述超硬合金於氬(Ar)氣氛圍中徐冷。
[試樣J]
試樣J係使用TiO
2粉末來代替金屬氫化物(TiH
2)粉末，且於燒結時使用氬氣，除此以外，以與試樣a～試樣d相同之方法製作圓桿形狀之超硬合金。
＜評估＞
(第1硬質相粒子及第2硬質相粒子之D50)
針對各試樣，測定第1硬質相粒子及第2硬質相粒子之50%累積個數粒徑(D50)。具體之測定方法因記載於實施方式1中，故不重複其說明。將結果示於表1之「超硬合金」之「第1硬質相粒子」之「D50(μm)」欄及「第2硬質相粒子」之「D50(μm)」欄中。再者，關於「D50(μm)」欄之記載為「-」之試樣，係並未進行測定。
(第2硬質相粒子之D10/D90)
針對各試樣，測定第2硬質相粒子之D10/D90。具體之測定方法因記載於實施方式1中，故不重複其說明。將結果示於表2之「超硬合金」之「第2硬質相粒子」之「D10/D90」欄中。
(第2硬質相粒子之形態、核心部及輪緣部之組成以及原子比)
針對各試樣，測定第2硬質相粒子之形態、核心部及輪緣部之組成以及原子比。具體之測定方法因記載於實施方式1中，故不重複其說明。於試樣a～試樣d、試樣A～試樣H及試樣J中，第2硬質相粒子之形態為雙重結構。推測試樣I之第2硬質相粒子之形態並非雙重結構而為均勻之組成。
將核心部及輪緣部之組成及原子比示於表1之「超硬合金」之「第2硬質相粒子」之「核心部組成Ti
x1W
1 － x1C
1 － y1N
y1」及「輪緣部組成Ti
x2W
1 － x2C
1 － y2N
y2」欄中。例如，試樣a之核心部之組成為Ti
0.83W
0.17C
0.52N
0.48，輪緣部之組成為Ti
0.68W
0.32C
0.34N
0.66。試樣I之第2硬質相粒子之組成為TiWC。
(鉻及釩之含有率)
針對各試樣之超硬合金，測定鉻及釩之質量基準之含有率。具體之測定方法因記載於實施方式1中，故不重複其說明。
確認到試樣G包含鉻，試樣H包含釩。確認到其他試樣不包含鉻及釩中之任一者。
(第2硬質相粒子之分散狀態之判定)
針對各試樣，進行於超硬合金中第2硬質相粒子是分散地存在抑或是偏集存在之判定。具體之判定方法因記載於實施方式1中，故不重複其說明。於合計48個單位區域R中，單位區域R中之第2硬質相粒子之個數之百分率成為未達0.5%或超過5%之單位區域R之數量為14以下之情形時，判定於超硬合金中第2硬質相粒子分散地存在。於該單位區域R之數量為15以上之情形時，判定於超硬合金中第2硬質相粒子偏集存在。將結果示於表1之「超硬合金」之「第2硬質相粒子」之「分散/偏集存在(數量)」中。該欄中括號內之數值表示合計48個單位區域R中，單位區域R中之第2硬質相粒子之個數之百分率成為未達0.5%或超過5%之單位區域R之數量。
(超硬合金之組成)
針對各試樣，測定超硬合金中之第1硬質相粒子之含有率、第2硬質相粒子之含有率及結合相之含有率。具體之測定方法因記載於實施方式1中，故不重複其說明。將結果示於表1之「超硬合金」之「第1硬質相粒子」之「體積%」欄、「第2硬質相粒子」之「體積%」欄、「結合相」之「體積%」欄中。
(切削試驗)
對包含各試樣之超硬合金之圓桿之頭端進行開刃加工，製作刃徑ϕ0.3 mm之小徑鑽孔器。針對各試樣準備5個鑽孔器。使用該鑽孔器，進行市售之車載用印刷配線基板之開孔加工。開孔加工之條件設為轉速160 krpm、進給速度2.4 m/分鐘。該條件相當於高速加工。針對開了10000個孔後之鑽孔器，測定鑽孔器之磨耗量。將5個鑽孔器之磨耗量之平均示於表1之「切削試驗」之「磨耗量(μm)」欄中。磨耗量數量越少，耐磨性越優異。又，將切削試驗結束時之刀尖狀態示於表1之「切削試驗」之「刀尖狀態」欄中。「正常磨耗」表示於切削試驗結束後仍可實現鑽孔器之繼續使用之狀態。「磨耗大」表示於切削試驗結束後產生偏磨及異常磨耗而難以實現鑽孔器之繼續使用之狀態。
[表1]
| 表1 | |||||||||||||
| 試樣 | 超硬合金 | 切削試驗 | |||||||||||
| 第1硬質相粒子 | 第2硬質相粒子 | 結合相 | 磨耗量(μm) | 刀尖狀態 | |||||||||
| D50 (μm) | 體積% | D50 (μm) | D10/D90 | 體積% | 核心部組成 Ti x1W 1 － x1C 1 － y1N y1 | 輪緣部組成 Ti x2W 1 － x2C 1 － y2N y2 | 分散/偏集存在 (數量) | 體積% | |||||
| x1 | y1 | x2 | y2 | ||||||||||
| a | 0.6 | 91.8 | 0.16 | 0.31 | 0.6 | 0.83 | 0.48 | 0.68 | 0.66 | 分散(10) | 7.6 | 15 | 正常磨耗 |
| b | 0.6 | 98.5 | 0.42 | 0.33 | 0.6 | 0.93 | 0.59 | 0.43 | 0.62 | 分散(9) | 0.9 | 16 | 正常磨耗 |
| c | 1.1 | 89.4 | 0.60 | 0.40 | 1.3 | 0.74 | 0.44 | 0.38 | 0.63 | 分散(12) | 9.3 | 20 | 正常磨耗 |
| d | 1.4 | 88.0 | 0.93 | 0.45 | 2.1 | 0.78 | 0.45 | 0.22 | 0.60 | 分散(11) | 9.9 | 21 | 正常磨耗 |
| e | 0.3 | 91.8 | 0.02 | 0.41 | 0.6 | 0.85 | 0.52 | 0.52 | 0.64 | 分散(10) | 7.6 | 12 | 正常磨耗 |
| A | 1.0 | 74.8 | 0.34 | 0.53 | 5.3 | 0.65 | 0.41 | 0.18 | 0.52 | 分散(12) | 19.9 | 38 | 磨耗大 |
| B | 1.0 | 78.9 | 0.22 | 0.55 | 3.5 | 0.62 | 0.40 | 0.74 | 0.55 | 分散(10) | 17.6 | 35 | 磨耗大 |
| C | 1.0 | 80.5 | 1.10 | 0.52 | 4.1 | 0.58 | 0.38 | 0.15 | 0.45 | 分散(14) | 15.4 | 33 | 磨耗大 |
| D | 1.0 | 81.1 | 0.89 | 0.51 | 2.9 | 0.55 | 0.35 | 0.12 | 0.40 | 偏集存在(18) | 16.0 | 32 | 磨耗大 |
| E | 1.0 | 85.8 | 0.54 | 0.56 | 3.2 | 0.57 | 0.35 | 0.13 | 0.43 | 偏集存在(17) | 11.0 | 37 | 磨耗大 |
| F | 1.7 | 89.0 | 0.70 | 0.44 | 2.1 | 0.71 | 0.44 | 0.35 | 0.48 | 分散(11) | 8.9 | 24 | 正常磨耗 |
| G | 1.0 | 88.6 | 0.65 | 0.48 | 1.0 | 0.78 | 0.44 | 0.29 | 0.45 | 分散(13) | 10.4 | 26 | 正常磨耗 |
| H | 1.0 | 83.5 | 0.58 | 0.45 | 4.4 | 0.72 | 0.43 | 0.31 | 0.47 | 分散(14) | 12.1 | 28 | 正常磨耗 |
| I | - | - | - | 0.37 | - | - | - | - | - | 鑽孔器破損 | |||
| J | 0.5 | - | 0.20 | 0.58 | - | 0.68 | 0.14 | 0.11 | 0.12 | - | - | 鑽孔器破損 |
＜考察＞
試樣a～e及試樣F～H之超硬合金相當於實施例。試樣A～E、試樣I及試樣J之超硬合金相當於比較例。確認到，包含試樣a～e及試樣F～H之超硬合金(實施例)之鑽孔器相較於包含試樣A～E、試樣I及試樣J之超硬合金(比較例)之鑽孔器，前者磨耗量較少，即便於高速加工中，亦耐磨性優異，具有較長之工具壽命。
試樣I之超硬合金相當於比較例。包含試樣I之超硬合金之鑽孔器於開10000個孔前鑽孔器本身就破損了。推測其原因在於，當將金屬碳氮化物粉末用於原料時，於燒結步驟中第2硬質相粒子之原料粉末粗大化且容易凝聚。又，推測原因在於，當將粗粒WC粉末用於原料時，第2硬質相粒子之分散性降低。
試樣J之超硬合金相當於比較例。包含試樣J之超硬合金之鑽孔器於開10000個孔前鑽孔器本身就破損了。推測其原因在於，當將金屬氧化物粉末用於原料時，氧殘存於超硬合金中，超硬合金之強度降低。又，推測原因在於，當第2硬質相粒子之碳源僅為調配碳時，由於未進入至第2硬質相粒子之殘存碳而產生燒結體組織之非均質化或強度降低。
如上所述對本發明之實施方式及實施例進行了說明，但起初亦預定了將上述各實施方式及實施例之構成適當進行組合或進行各種變化。
應當認為，本次所揭示之實施方式及實施例於所有方面均為例示，而非限制性者。本發明之範圍由發明申請專利範圍而非上述實施方式及實施例表示，意在包含與發明申請專利範圍均等之含義、及範圍內之所有變更。
1:第1硬質相粒子
2:第2硬質相粒子
3:結合相
21:核心部
22:輪緣部
a1～a8:測定點
L1:通過第2硬質相粒子之重心X之任意之線
R:單位區域
圖1係模式性地表示本發明之一實施方式之超硬合金的一剖面之圖。
圖2係表示第2硬質相粒子之線分析之方法之圖。
圖3係於本發明之一實施方式之超硬合金的一剖面之電子顯微鏡圖像中設置有單位區域R之圖。
圖4係以百分率表示圖3之電子顯微鏡圖像中之各單位區域R中所存在的第2硬質相粒子之個數相對於合計48個單位區域R中所存在的第2硬質相粒子之總數之圖。
1:第1硬質相粒子
2:第2硬質相粒子
3:結合相
21:核心部
22:輪緣部
Claims (9)
- 一種超硬合金，其係具備硬質相及結合相者，且 上述硬質相具有第1硬質相粒子及第2硬質相粒子， 上述第1硬質相粒子實質上由碳化鎢組成， 上述第2硬質相粒子包含核心部、及被覆上述核心部之至少一部分之輪緣部， 上述核心部之組成由M1 x1W 1 － x1C 1 － y1N y1表示， 上述M1係選自由週期表第4族元素、第5族元素、鉻及鉬所組成之群中之至少一種金屬元素， 上述x1為0.70以上1.00以下， 上述y1為0以上0.90以下， 上述輪緣部之組成由M2 x2W 1 － x2C 1 － y2N y2表示， 上述M2係選自由週期表第4族元素、第5族元素、鉻及鉬所組成之群中之至少一種金屬元素， 上述x2為0.20以上且未達0.70， 上述y2為0以上0.90以下， 上述結合相包含選自由鐵、鈷及鎳所組成之群中之至少一種鐵族元素， 上述第2硬質相粒子之50%累積個數粒徑為0.01 μm以上1.0 μm以下。
- 如請求項1之超硬合金，其中上述x1為0.80以上1.00以下， 上述x2為0.40以上且未達0.70， 上述第2硬質相粒子之50%累積個數粒徑為0.01 μm以上0.5 μm以下。
- 如請求項1之超硬合金，其中上述第1硬質相粒子之50%累積個數粒徑為0.1 μm以上1.5 μm以下。
- 如請求項1之超硬合金，其中上述超硬合金不包含鉻及釩中之一者或兩者。
- 如請求項1之超硬合金，其中上述第2硬質相粒子分散地存在。
- 如請求項1之超硬合金，其中於上述超硬合金中，合計48個單位區域R中，各個上述單位區域R之內部所存在之上述第2硬質相粒子之個數相對於上述合計48個單位區域之內部所存在之上述第2硬質相粒子之總數之百分率成為未達0.5%或超過5%的上述單位區域R之數量為14以下， 上述合計48個單位區域R係藉由在上述超硬合金之觀察倍率10000倍之電子顯微鏡圖像中，將一邊為1.5 μm之正方形之上述單位區域R於縱方向上排列6個，並於橫方向上排列8個而設置。
- 如請求項1之超硬合金，其中上述超硬合金之第1硬質相粒子之含有率為80體積%以上99體積%以下， 上述超硬合金之第2硬質相粒子之含有率為0.2體積%以上3.0體積%以下， 上述超硬合金之結合相之含有率為0.5體積%以上19.8體積%以下。
- 如請求項1之超硬合金，其中上述超硬合金由硬質相、結合相及不可避免之雜質構成， 上述超硬合金之第1硬質相粒子之含有率為80體積%以上99體積%以下， 上述超硬合金之第2硬質相粒子之含有率為0.2體積%以上3.0體積%以下。
- 一種切削工具，其包含如請求項1至8中任一項之超硬合金。
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-
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