WO2023175720A1 - 超硬合金 - Google Patents
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Definitions
- the content of other phases in the cemented carbide is determined from the entire cemented carbide (100% by volume) using the above procedure. It can be obtained by reducing the content (volume %) of tungsten carbide particles and the content (volume %) of the binder phase.
- the surface S of the tungsten carbide particles is arbitrarily selected.
- the method for identifying the surface S of the tungsten carbide particles is as follows. That is, an elemental mapping analysis using EDX (Energy Dispersive x-ray Spectroscopy) is performed on the first image to analyze the distribution of cobalt. In the obtained elemental mapping image, a line indicating a region with a high cobalt concentration corresponds to the surface S of the tungsten carbide particle.
- EDX Electronicgy Dispersive x-ray Spectroscopy
- the molding step is a step of molding the mixed powder obtained in the mixing step into a shape for a rotary tool (for example, a round bar shape) to obtain a molded body.
- the molding method and molding conditions in the molding step are not particularly limited as long as they may be general methods and conditions.
- the ratio R2 of the number of atoms of the first metal element to the total number of atoms of the metal element and the number of atoms of the tungsten element is 1.30 times or more, and the R2 is 2.0% or more and 10.0%.
- the inventors of the present invention have newly discovered as a result of their extensive studies that it is possible to obtain a cemented carbide having the following properties.
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Abstract
超硬合金は、炭化タングステン粒子と、結合相とを含む超硬合金であって、前記超硬合金は、前記炭化タングステン粒子及び前記結合相を合計で８０体積％以上含み、前記超硬合金は、前記結合相を０．１体積％以上２０体積％以下含み、前記炭化タングステン粒子は、第１領域と、第２領域とからなり、前記第１領域は、前記炭化タングステン粒子の表面から０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の領域であり、前記第２領域は、前記炭化タングステン粒子において前記第１領域を除いた部分であり、前記第１領域および前記第２領域は、それぞれ第１金属元素を含み、前記第１金属元素は、チタン、ニオブ、およびタンタルからなる群より選択される少なくとも１種であり、前記第１領域における前記第１金属元素の原子数と、タングステン元素の原子数との合計に対する、前記第１金属元素の原子数の割合Ｒ１は、前記第２領域における前記第１金属元素の原子数と、タングステン元素の原子数との合計に対する、前記第１金属元素の原子数の割合Ｒ２の１．３０倍以上であり、前記Ｒ２は、２．０％以上１０．０％以下であり、前記結合相は、コバルトを含む。
Description
本開示は、超硬合金に関する。
従来から、炭化タングステン（ＷＣ）粒子と、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（特許文献１、２）。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。
本開示の超硬合金は、炭化タングステン粒子と、結合相とを含む超硬合金であって、
該超硬合金は、該炭化タングステン粒子及び該結合相を合計で８０体積％以上含み、
該超硬合金は、該結合相を０．１体積％以上２０体積％以下含み、
該炭化タングステン粒子は、第１領域と、第２領域とからなり、
該第１領域は、該炭化タングステン粒子の表面から０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の領域であり、
該第２領域は、該炭化タングステン粒子において該第１領域を除いた部分であり、
該第１領域および該第２領域は、それぞれ第１金属元素を含み、
該第１金属元素は、チタン、ニオブ、およびタンタルからなる群より選択される少なくとも１種であり、
該第１領域における該第１金属元素の原子数と、タングステン元素の原子数との合計に対する、該第１金属元素の原子数の割合Ｒ１は、該第２領域における該第１金属元素の原子数と、タングステン元素の原子数との合計に対する、該第１金属元素の原子数の割合Ｒ２の１．３０倍以上であり、
該Ｒ２は、２．０％以上１０．０％以下であり、
該結合相は、コバルトを含む。
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該炭化タングステン粒子は、第１領域と、第２領域とからなり、
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該第２領域は、該炭化タングステン粒子において該第１領域を除いた部分であり、
該第１領域および該第２領域は、それぞれ第１金属元素を含み、
該第１金属元素は、チタン、ニオブ、およびタンタルからなる群より選択される少なくとも１種であり、
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該結合相は、コバルトを含む。
［本開示が解決しようとする課題］
近年、切削加工において被削材の難削化が進み、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いる。特に鋼、チタン、インコネル等のエンドミル加工（高能率加工）において、工具の長寿命化を可能とするため、超硬合金において炭化タングステン粒子が優れた硬度を有することが求められている。
近年、切削加工において被削材の難削化が進み、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いる。特に鋼、チタン、インコネル等のエンドミル加工（高能率加工）において、工具の長寿命化を可能とするため、超硬合金において炭化タングステン粒子が優れた硬度を有することが求められている。
［本開示の効果］
本開示によれば、優れた硬度を有する炭化タングステン粒子を含む超硬合金を提供することが可能である。
本開示によれば、優れた硬度を有する炭化タングステン粒子を含む超硬合金を提供することが可能である。
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
（１）本開示の超硬合金は、炭化タングステン粒子と、結合相とを含む超硬合金であって、
該超硬合金は、該炭化タングステン粒子及び該結合相を合計で８０体積％以上含み、
該超硬合金は、該結合相を０．１体積％以上２０体積％以下含み、
該炭化タングステン粒子は、第１領域と、第２領域とからなり、
該第１領域は、該炭化タングステン粒子の表面から０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の領域であり、
該第２領域は、該炭化タングステン粒子において該第１領域を除いた部分であり、
該第１領域および該第２領域は、それぞれ第１金属元素を含み、
該第１金属元素は、チタン、ニオブ、およびタンタルからなる群より選択される少なくとも１種であり、
該第１領域における該第１金属元素の原子数と、タングステン元素の原子数との合計に対する、該第１金属元素の原子数の割合Ｒ１は、該第２領域における該第１金属元素の原子数と、タングステン元素の原子数との合計に対する、該第１金属元素の原子数の割合Ｒ２の１．３０倍以上であり、
該Ｒ２は、２．０％以上１０．０％以下であり、
該結合相は、コバルトを含む。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
（１）本開示の超硬合金は、炭化タングステン粒子と、結合相とを含む超硬合金であって、
該超硬合金は、該炭化タングステン粒子及び該結合相を合計で８０体積％以上含み、
該超硬合金は、該結合相を０．１体積％以上２０体積％以下含み、
該炭化タングステン粒子は、第１領域と、第２領域とからなり、
該第１領域は、該炭化タングステン粒子の表面から０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の領域であり、
該第２領域は、該炭化タングステン粒子において該第１領域を除いた部分であり、
該第１領域および該第２領域は、それぞれ第１金属元素を含み、
該第１金属元素は、チタン、ニオブ、およびタンタルからなる群より選択される少なくとも１種であり、
該第１領域における該第１金属元素の原子数と、タングステン元素の原子数との合計に対する、該第１金属元素の原子数の割合Ｒ１は、該第２領域における該第１金属元素の原子数と、タングステン元素の原子数との合計に対する、該第１金属元素の原子数の割合Ｒ２の１．３０倍以上であり、
該Ｒ２は、２．０％以上１０．０％以下であり、
該結合相は、コバルトを含む。
本開示の超硬合金において、炭化タングステン粒子は、優れた硬度を有することができる。
（２）該Ｒ１は、該Ｒ２の１．４０倍以上であることが好ましい。これによって、より優れた硬度を有することができる。
（３）該Ｒ２は、３．０％以上８．０％以下であることが好ましい。これによって、より優れた硬度を有することができる。
（４）該Ｒ１は、２．６％以上１３．０％以下であることが好ましい。これによって、より優れた硬度を有することができる。
（５）該超硬合金のバナジウムの原子数基準の含有率は、１．０ａｔｍ％以下であることが好ましい。これによって、バナジウムに起因する炭化タングステン粒子間の粒界強度の低下を抑制することができる。
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の一実施形態（以下、「本実施形態」とも記す。）の超硬合金の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。本開示の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、必ずしも実際の寸法関係を表すものではない。
本開示の一実施形態（以下、「本実施形態」とも記す。）の超硬合金の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。本開示の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、必ずしも実際の寸法関係を表すものではない。
本明細書において「Ａ～Ｂ」という形式の表記は、範囲の上限下限（すなわちＡ以上Ｂ以下）を意味し、Ａにおいて単位の記載がなく、Ｂにおいてのみ単位が記載されている場合、Ａの単位とＢの単位とは同じである。
本明細書において化合物などを化学式で表す場合、原子比を特に限定しないときは従来公知のあらゆる原子比を含むものとし、必ずしも化学量論的範囲のもののみに限定されるべきではない。たとえば「ＷＣ」と記載されている場合、ＷＣを構成する原子数の比には、従来公知のあらゆる原子比が含まれる。
［実施形態１：超硬合金］
図１に示される様に、本実施形態に係る超硬合金は、
炭化タングステン粒子１と、結合相２とを含む超硬合金３であって、
該超硬合金３は、該炭化タングステン粒子１及び該結合相２を合計で８０体積％以上含み、
該超硬合金３は、該結合相２を０．１体積％以上２０体積％以下含み、
該炭化タングステン粒子は、第１領域と、第２領域とからなり、
該第１領域は、該炭化タングステン粒子の表面から０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の領域であり、
該第２領域は、該炭化タングステン粒子において該第１領域を除いた部分であり、
該第１領域および該第２領域は、それぞれ第１金属元素を含み、
該第１金属元素は、チタン、ニオブ、およびタンタルからなる群より選択される少なくとも１種であり、
該第１領域における該第１金属元素の原子数と、タングステン元素の原子数との合計に対する、該第１金属元素の原子数の割合Ｒ１は、該第２領域における該第１金属元素の原子数と、タングステン元素の原子数との合計に対する、該第１金属元素の原子数の割合Ｒ２の１．３０倍以上であり、
該Ｒ２は、２．０％以上１０．０％以下であり、
該結合相２は、コバルトを含む。
図１に示される様に、本実施形態に係る超硬合金は、
炭化タングステン粒子１と、結合相２とを含む超硬合金３であって、
該超硬合金３は、該炭化タングステン粒子１及び該結合相２を合計で８０体積％以上含み、
該超硬合金３は、該結合相２を０．１体積％以上２０体積％以下含み、
該炭化タングステン粒子は、第１領域と、第２領域とからなり、
該第１領域は、該炭化タングステン粒子の表面から０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の領域であり、
該第２領域は、該炭化タングステン粒子において該第１領域を除いた部分であり、
該第１領域および該第２領域は、それぞれ第１金属元素を含み、
該第１金属元素は、チタン、ニオブ、およびタンタルからなる群より選択される少なくとも１種であり、
該第１領域における該第１金属元素の原子数と、タングステン元素の原子数との合計に対する、該第１金属元素の原子数の割合Ｒ１は、該第２領域における該第１金属元素の原子数と、タングステン元素の原子数との合計に対する、該第１金属元素の原子数の割合Ｒ２の１．３０倍以上であり、
該Ｒ２は、２．０％以上１０．０％以下であり、
該結合相２は、コバルトを含む。
本実施形態の超硬合金３において、炭化タングステン粒子は優れた硬度を有することが可能である。その理由は、以下の通りと推察される。
上記第１領域における上記第１金属元素の原子数と、タングステン元素の原子数との合計に対する、該第１金属元素の原子数の割合Ｒ１は、上記第２領域における該第１金属元素の原子数と、タングステン元素の原子数との合計に対する、該第１金属元素の原子数の割合Ｒ２の１．３０倍以上であり、該Ｒ２は、２．０％以上１０．０％以下である。これによって、炭化タングステン粒子１中の表面領域（第１領域）と内部領域（第２領域）とで、結晶構造に歪みが生じることに起因して、炭化タングステン粒子１の硬度を高めることができる。
＜超硬合金の組成＞
本実施形態の超硬合金は、炭化タングステン粒子と、結合相とを含む超硬合金である。また、該超硬合金は、該炭化タングステン粒子及び該結合相を合計で８０体積％以上含む。これらによって、本実施形態の超硬合金は、優れた硬度を有することができる。該超硬合金は、該炭化タングステン粒子及び該結合相を合計で８２体積％以上含むことが好ましく、８４体積％以上含むことがより好ましく、８６体積％以上含むことが更に好ましい。該超硬合金は、該炭化タングステン粒子及び該結合相を合計で１００体積％以下含むことが好ましい。なお、製造上の観点で、該超硬合金は、該炭化タングステン粒子及び該結合相を合計で９８体積％以下、９９体積％以下含むことができる。該超硬合金は、該炭化タングステン粒子及び該結合相を合計で８０体積％以上１００体積％以下含むことが好ましく、８２体積％以上１００体積％以下含むことがより好ましく、８４体積％以上１００体積％以下含むことが更に好ましい。
本実施形態の超硬合金は、炭化タングステン粒子と、結合相とを含む超硬合金である。また、該超硬合金は、該炭化タングステン粒子及び該結合相を合計で８０体積％以上含む。これらによって、本実施形態の超硬合金は、優れた硬度を有することができる。該超硬合金は、該炭化タングステン粒子及び該結合相を合計で８２体積％以上含むことが好ましく、８４体積％以上含むことがより好ましく、８６体積％以上含むことが更に好ましい。該超硬合金は、該炭化タングステン粒子及び該結合相を合計で１００体積％以下含むことが好ましい。なお、製造上の観点で、該超硬合金は、該炭化タングステン粒子及び該結合相を合計で９８体積％以下、９９体積％以下含むことができる。該超硬合金は、該炭化タングステン粒子及び該結合相を合計で８０体積％以上１００体積％以下含むことが好ましく、８２体積％以上１００体積％以下含むことがより好ましく、８４体積％以上１００体積％以下含むことが更に好ましい。
本実施形態の超硬合金は、炭化タングステン粒子と、結合相とからなることができる。本実施形態の超硬合金は、炭化タングステン粒子及び結合相に加えて、炭化タングステン粒子および上記結合相以外の他の相を含むことができる。該他の相としては、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）などの炭化物または窒化物が挙げられる。本実施形態の超硬合金は、炭化タングステン粒子と、結合相と、他の相とからなることができる。超硬合金の他の相の含有率は、本開示の効果を損なわない範囲において許容される。例えば、超硬合金の他の相の含有率は、０体積％以上２０体積％以下が好ましく、０体積％以上１８体積％以下がより好ましく、０体積％以上１６体積％以下が更に好ましい。
本実施形態の超硬合金は、不純物を含むことができる。該不純物としては、例えば、鉄（Ｆｅ）、モリブデン（Ｍｏ）、カルシウム（Ｃａ）、珪素（Ｓｉ）、硫黄（Ｓ）が挙げられる。超硬合金の不純物の含有率は、本開示の効果を損なわない範囲において許容される。例えば、超硬合金の不純物の含有率は、０質量％以上０．１質量％未満が好ましい。超硬合金の不純物の含有率は、ＩＣＰ発光分析（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（測定装置：島津製作所「ＩＣＰＳ－８１００」（商標））により測定される。
本実施形態の超硬合金の炭化タングステン粒子の含有率の下限は、６０体積％以上、６２体積％以上、６４体積％以上が好ましい。本実施形態の超硬合金の炭化タングステン粒子の含有率の上限は、９９．９体積％以下、９９体積％以下、９８体積％以下が好ましい。本実施形態の超硬合金の炭化タングステン粒子の含有率は、６０体積％以上９９．９体積％以下、６２体積％以上９９体積％以下、６４体積％以上９８体積％以下が好ましい。
本実施形態の超硬合金は、結合相を０．１体積％以上２０体積％以下含む。これによって、本実施形態の超硬合金は、優れた硬度を有することができる。また、上記超硬合金は、上記結合相を１体積％以上含むことが好ましく、２体積％以上含むことがより好ましく、３体積％以上含むことが更に好ましい。また、上記超硬合金は、上記結合相を１８体積％以下含むことが好ましく、１６体積％以下含むことがより好ましく、１４体積％以下含むことが更に好ましい。また、上記超硬合金は、上記結合相を１体積％以上１８体積％以下含むことが好ましく、２体積％以上１６体積％以下含むことがより好ましく、３体積％以上１４体積％以下含むことが更に好ましい。
本実施形態の超硬合金は、６０体積％以上９９．９体積％以下の炭化タングステン粒子と、０．１体積％以上２０体積％以下の結合相とからなることが好ましい。本実施形態の超硬合金は、６２体積％以上９９体積％以下の炭化タングステン粒子と、１体積％以上１８体積％以下の結合相とからなることが好ましい。本実施形態の超硬合金は、６４体積％以上９８体積％以下の炭化タングステン粒子と、２体積％以上１６体積％以下の結合相とからなることが好ましい。
超硬合金の炭化タングステン粒子の含有率（体積％）及び超硬合金の結合相の含有率（体積％）の測定方法は以下の通りである。
（Ａ１）超硬合金の任意の位置を切り出して断面を露出させる。該断面をクロスセクションポリッシャ（日本電子社製）により鏡面加工する。
（Ｂ１）超硬合金の鏡面加工面に対して、走査電子顕微鏡－エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＳＥＭ－ＥＤＸ）を用いて分析を行い（装置：Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ社製 Ｇｅｍｉｎｉ４５０（商標））、超硬合金に含まれる元素を特定する。
（Ｃ１）超硬合金の鏡面加工面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影して反射電子像を得る。撮影画像の撮影領域は、超硬合金の断面の中央部、すなわち、超硬合金の表面近傍などバルク部分とは明らかに性状が異なる部分を含まない位置（撮像領域がすべて超硬合金のバルク部分となる位置）に設定する。観察倍率は５０００倍である。測定条件は、加速電圧３ｋＶ、電流値２ｎＡ、ワーキングディスタンス（ＷＤ）５ｍｍである。
（Ｄ１）上記（Ｃ１）の撮影領域に対して、ＳＥＭ付帯のエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＳＥＭ－ＥＤＸ）を用いて分析を行い、該撮影領域における上記（Ｂ１）で特定された元素の分布を特定し、元素マッピング像を得る。
（Ｅ１）上記（Ｃ１）で得られた反射電子像をコンピュータに取り込み、画像解析ソフトウェア（ＯｐｅｎＣＶ、ＳｃｉＰｙ）を用いて二値化処理を行う。二値化処理後の画像において、炭化タングステン粒子は白色で示され、結合相は灰色～黒色で示される。なお、二値化の閾値はコントラストにより変化するため、画像ごとに設定する。
（Ｆ１）上記（Ｄ１）で得られた元素マッピング像と上記（Ｅ１）で得られた二値化処理後の画像とを重ねることにより、該二値化処理後の画像上で炭化タングステン粒子及び結合相のそれぞれの存在領域を特定する。具体的には、二値化処理後の画像において白色で示され、元素マッピング像においてタングステン（Ｗ）及び炭素（Ｃ）の存在する領域が、炭化タングステン粒子の存在領域に該当する。二値化処理後の画像において灰色～黒色で示され、元素マッピング像においてコバルト（Ｃｏ）の存在する領域が、結合相の存在領域に該当する。
（Ｇ１）上記二値化処理後の画像中に、２４．９μｍ×１８．８μｍの矩形の１つの測定視野を設定する。上記画像解析ソフトウェアを用いて、該測定視野全体の面積を分母として炭化タングステン粒子及び結合相のそれぞれの面積百分率を測定する。
（Ｈ１）上記（Ｇ１）の測定を、５つの互いに重複しない異なる測定視野において行う。本明細書において、５つの測定視野における炭化タングステン粒子の面積百分率の平均が、超硬合金の炭化タングステン粒子の含有率（体積％）に相当し、５つの測定視野における結合相の面積百分率の平均が、超硬合金の結合相の含有率（体積％）に相当する。
超硬合金がＷＣ粒子及び結合相に加えて、他の相を含む場合は、超硬合金の他の相の含有率は、超硬合金全体（１００体積％）から、上記の手順で測定された炭化タングステン粒子の含有率（体積％）及び結合相の含有率（体積％）を減ずることにより得ることができる。
出願人が測定した限りでは、同一の試料において測定する限りにおいては、超硬合金の断面の切り出し箇所を任意に設定して、該断面上に上記（Ｃ１）に記載される撮影領域を任意に設定して、上記の手順に従い、超硬合金の炭化タングステン粒子の含有率および結合相の含有率の測定を複数回行っても、測定結果のばらつきは少なく、超硬合金の断面の切り出し箇所を任意に設定し、かつ、反射電子像の撮影領域を任意に設定しても恣意的にはならないことが確認された。
≪炭化タングステン粒子≫
上記炭化タングステン粒子は、第１領域と、第２領域とからなる。また、該第１領域は、該炭化タングステン粒子の表面から０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の領域である。また、該第２領域は、該炭化タングステン粒子において該第１領域を除いた部分である。
上記炭化タングステン粒子は、第１領域と、第２領域とからなる。また、該第１領域は、該炭化タングステン粒子の表面から０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の領域である。また、該第２領域は、該炭化タングステン粒子において該第１領域を除いた部分である。
（第１金属元素）
上記第１領域および上記第２領域は、それぞれ第１金属元素を含み、上記第１金属元素は、チタン、ニオブ、およびタンタルからなる群より選択される少なくとも１種である。上記第１金属元素は、上記炭化タングステン粒子に高い硬度を備えさせるという観点で、チタンであることが好ましい。
上記第１領域および上記第２領域は、それぞれ第１金属元素を含み、上記第１金属元素は、チタン、ニオブ、およびタンタルからなる群より選択される少なくとも１種である。上記第１金属元素は、上記炭化タングステン粒子に高い硬度を備えさせるという観点で、チタンであることが好ましい。
上記第１領域における上記第１金属元素の原子数と、タングステン元素の原子数との合計に対する、該第１金属元素の原子数の割合Ｒ１は、上記第２領域における上記第１金属元素の原子数と、タングステン元素の原子数との合計に対する、該第１金属元素の原子数の割合Ｒ２の１．３０倍以上である。これによって、炭化タングステン粒子の硬度を高めることができるため、そのような炭化タングステン粒子を含む超硬合金は、優れた硬度を有することができる。また、該Ｒ１は、該Ｒ２の１．４０倍以上であることが好ましく、１．５０倍以上であることがより好ましく、１．６０倍以上であることが更に好ましい。また、該Ｒ１は、該Ｒ２の４．０倍以下であることが好ましく、３．８倍以下であることがより好ましく、３．６倍以下であることが更に好ましい。また、該Ｒ１は、該Ｒ２の１．３０倍以上４．０倍以下であることが好ましく、１．４０倍以上３．８倍以下であることがより好ましく、１．５０倍以上３．６倍以下であることが更に好ましい。
上記Ｒ１は、計算式「Ｒ１＝［（第１領域中の第１金属元素の原子数）／｛（第１領域中のタングステン元素の原子数）＋（第１領域中の第１金属元素の原子数）｝］×１００」と表すこともできる。また、上記Ｒ２は、計算式「Ｒ２＝［（第２領域中の第１金属元素の原子数）／｛（第２領域中のタングステン元素の原子数）＋（第２領域中の第１金属元素の原子数）｝］×１００」と表すこともできる。また、「Ｒ１はＲ２の１．３０倍以上」は、計算式「Ｒ１／Ｒ２≧１．３０」と表すこともできる。
上記Ｒ２は、２．０％以上１０．０％以下である。これによって、超硬合金中に格子歪が生じる為、超硬合金の硬度を向上することができる。また、上記Ｒ２は、３．０％以上であることが好ましく、３．５％以上であることがより好ましく、４．０％以上であることが更に好ましい。また、上記Ｒ２は、８．０％以下であることが好ましく、７．５％以下であることがより好ましく、７．０％以下であることが更に好ましい。また、上記Ｒ２は、３．０％以上８．０％以下であることが好ましく、３．５％以上７．５％以下であることがより好ましく、４．０％以上７．０％以下であることが更に好ましい。
上記Ｒ１は、２．６％以上１３．０％以下であることが好ましい。これによって、超硬合金中に格子歪が生じる為、超硬合金の硬度をより向上することができる。また、上記Ｒ１は、２．８％以上であることが好ましく、３．０％以上であることがより好ましい。また、上記Ｒ１は、１２．８％以下であることが好ましく、１２．６％以下であることがより好ましい。また、上記Ｒ１は、２．８％以上１２．８％以下であることが好ましく、３．０％以上１２．６％以下であることがより好ましい。
（Ｒ１およびＲ２の測定方法）
各炭化タングステン粒子の上記Ｒ１および上記Ｒ２を特定する方法は、以下（Ａ２）～（Ｇ２）の通りである。
各炭化タングステン粒子の上記Ｒ１および上記Ｒ２を特定する方法は、以下（Ａ２）～（Ｇ２）の通りである。
（Ａ２）超硬合金からサンプルを採取し、アルゴンイオンスライサー（日本電子社製の「ＩＢ０９０６０ＣＩＳ」（商標））を用いて、加速電圧２ｋＶの条件で、サンプルを３０～１００ｎｍの厚みに薄片化して切片を作製する。
（Ｂ２）次いで、ＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）（日本電子社製の「ＪＦＭ－ＡＲＭ３００Ｆ」（商標））を用いて、加速電圧２００Ｖの条件で、当該切片を２０万倍で観察することにより、第１画像を得る（図示なし）。
（Ｃ２）該第１画像において、炭化タングステン粒子の表面Ｓを任意に選択する。なお、第１画像において、炭化タングステン粒子の表面Ｓの特定方法は、以下の通りである。すなわち、上記第１画像に対してＥＤＸ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｘ－ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）による元素マッピング分析を実施し、コバルトの分布を分析する。得られた元素マッピング像において、コバルトの濃度の高い領域を示す線が、炭化タングステン粒子の表面Ｓに該当する。
（Ｄ２）次に、該第１画像中の１つの炭化タングステン粒子を任意に選択し、該炭化タングステン粒子において、炭化タングステン粒子の表面Ｓから０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の領域（第１領域）と、該第１領域を除いた部分（第２領域）を、画像処理ソフトウエア（ＯｐｅｎＣＶ、ＳｃｉＰｙ）を用いて特定する。該第１画像中に、該炭化タングステン粒子を横切る線分Ｌを引く。該線分Ｌは、該炭化タングステンの表面Ｓ上の２点をつなぐ線分であり、第１領域及び第２領域の両方を通過する。該線分Ｌは、第１領域及び第２領域の両方を通過する限り、以下の測定結果に影響を与えないことが確認されている。
（Ｅ２）上記の炭化タングステン粒子を横切る線分Ｌが、画像の中央付近を通るように位置決めを行い、観察倍率を２５００万倍に変更して観察することにより、第２画像を得る。上記線分Ｌの長さが長く、１枚の第２画像の視野中に収まらない場合は、該線分Ｌが全て含まれるように、複数の連続した第２画像（ＨＡＡＤＦ像）を得る。第２画像の一例を図２に示す。第２画像において、線分Ｌが、画像の中央付近を通るように位置し、炭化タングステン粒子が、該炭化タングステン粒子の表面Ｓを境に紙面に向かって左側と右側とにそれぞれ異なる炭化タングステン粒子が存在することが理解できる。図２の第２画像において、上記Ｓを境に紙面に向かって左側の炭化タングステン粒子に関し、以下の元素ライン分析を実施する。
次に、第２画像において、上記線分に沿って、ＥＤＸによる元素ライン分析を実施し、第１金属元素の分布と、タングステン元素の分布とを分析する。そのときのビーム径は０．３ｎｍ以下とし、スキャン間隔は０．１～０．７ｎｍとする。これによって、炭化タングステン粒子の表面上の１点から、反対側の表面上の１点までの領域において、上記元素ライン分析を実行することができる。
（Ｆ２）元素ライン分析の結果から、炭化タングステン粒子の表面から０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の領域（第１領域）に対し、第１金属元素の原子数の平均値、およびタングステン元素の原子数の平均値を求める。次いで、求められた第１金属元素の原子数の平均値と、タングステン元素の原子数の平均値との和で、該第１金属元素の原子数の平均値を除することにより、上記Ｒ１を算出する。
（Ｇ２）また、上記元素ライン分析の結果から、炭化タングステン粒子において上記第１領域を除いた部分（第２領域）に対し、第１金属元素の原子数の平均値、およびタングステン元素の原子数の平均値を求める。次いで、求められた第１金属元素の原子数の平均値と、タングステン元素の原子数の平均値との和で、該第１金属元素の原子数の平均値を除することにより、上記Ｒ２を算出する。
（平均粒径）
本実施形態における炭化タングステン粒子の平均粒径の下限は、０．１μｍ以上、０．２μｍ以上、０．３μｍ以上が好ましい。該炭化タングステン粒子の平均粒径の上限は、３．５μｍ以下、３．０μｍ以下、２．５μｍ以下が好ましい。該炭化タングステン粒子の平均粒径は、０．１μｍ以上３．５μｍ以下、０．２μｍ以上３．５μｍ以下、０．３μｍ以上３．５μｍ以下、０．１μｍ以上３．０μｍ以下、０．２μｍ以上３．０μｍ以下、０．３μｍ以上３．０μｍ以下、０．１μｍ以上２．５μｍ以下、０．２μｍ以上２．５μｍ以下、０．３μｍ以上２．５μｍ以下が好ましい。これによると、超硬合金は高い硬度を有し、該超硬合金を含む工具の耐摩耗性が向上する。また、該工具は優れた耐折損性を有することができる。
本実施形態における炭化タングステン粒子の平均粒径の下限は、０．１μｍ以上、０．２μｍ以上、０．３μｍ以上が好ましい。該炭化タングステン粒子の平均粒径の上限は、３．５μｍ以下、３．０μｍ以下、２．５μｍ以下が好ましい。該炭化タングステン粒子の平均粒径は、０．１μｍ以上３．５μｍ以下、０．２μｍ以上３．５μｍ以下、０．３μｍ以上３．５μｍ以下、０．１μｍ以上３．０μｍ以下、０．２μｍ以上３．０μｍ以下、０．３μｍ以上３．０μｍ以下、０．１μｍ以上２．５μｍ以下、０．２μｍ以上２．５μｍ以下、０．３μｍ以上２．５μｍ以下が好ましい。これによると、超硬合金は高い硬度を有し、該超硬合金を含む工具の耐摩耗性が向上する。また、該工具は優れた耐折損性を有することができる。
本明細書において、炭化タングステン粒子の平均粒径とは、超硬合金に含まれるＷＣ粒子の等面積円相当径（Ｈｅｙｗｏｏｄ径）のＤ５０（個数基準の頻度の累積が５０％となる円相当径、メジアン径Ｄ５０）を意味する。該炭化タングステン粒子の平均粒径の測定方法は以下の通りである。
（Ａ３）上記の超硬合金の炭化タングステン粒子の含有率、結合相の含有率及び硬質相粒子の含有率の測定方法の（Ａ１）～（Ｆ１）と同様の方法で、二値化処理後の画像上で炭化タングステン粒子の存在領域を特定する。
（Ｂ３）上記二値化処理後の画像中に、２４．９μｍ×１８．８μｍの矩形の１つの測定視野を設定する。上記画像解析ソフトウェアを用いて、該測定視野中の各炭化タングステン粒子の外縁を特定し、各炭化タングステン粒子の円相当径（Ｈｅｙｗｏｏｄ径：等面積円相当径）を算出する。
（Ｃ３）上記測定視野中の全炭化タングステン粒子に基づき、炭化タングステン粒子の等面積円相当径のＤ５０を算出する。
出願人が測定した限りでは、同一の試料において測定する限りにおいては、超硬合金の断面の切り出し箇所を任意に設定して、該断面上に上記（Ｃ１）に記載される撮影領域を任意に設定して、上記（Ｂ２）に記載される測定視野を任意に設定して、上記の手順に従い、炭化タングステン粒子の平均粒径の測定を複数回行っても、測定結果のばらつきは少なく、超硬合金の断面の切り出し箇所を任意に設定し、撮影画像の撮影領域を任意に設定し、測定視野を任意に設定してもても恣意的にはならないことが確認された。
（炭化タングステン粒子の硬度）
炭化タングステン粒子の硬度は、３１ＧＰａ以上３３ＧＰａ以下であることが好ましい。超硬合金において、炭化タングステン粒子の硬度は、以下の方法により特定することができる。先ず、クロスセッションポリッシャ（ＣＰ）加工装置（日本電子株式会社製の「ＩＢ－１９５００ＣＰ 断面試料作製装置」（商標））を用いて、上記超硬合金の表面を研磨することにより、炭化タングステン粒子を露出させる。次いで、任意の１個の炭化タングステン粒子対し、ナノインデンター（Ｂｒｕｋｅｒ Ｈｙｓｉｔｒｏｎ社製の「ＴＩ９８０」（商標））を用いて、以下の測定条件により、硬度を測定する。
（ナノインデンターの測定条件）
・最大荷重：３ｍＮ
・負荷：５ｓ
・保持：２ｓ
・除荷：５ｓ
・Ｎ：１０
同様にして、他の任意の９個の炭化タングステン粒子に対して、硬度を測定する。次いで、硬度を測定した１０個の炭化タングステン粒子について、該硬度の平均値を算出することにより、炭化タングステン粒子の硬度を求める。
炭化タングステン粒子の硬度は、３１ＧＰａ以上３３ＧＰａ以下であることが好ましい。超硬合金において、炭化タングステン粒子の硬度は、以下の方法により特定することができる。先ず、クロスセッションポリッシャ（ＣＰ）加工装置（日本電子株式会社製の「ＩＢ－１９５００ＣＰ 断面試料作製装置」（商標））を用いて、上記超硬合金の表面を研磨することにより、炭化タングステン粒子を露出させる。次いで、任意の１個の炭化タングステン粒子対し、ナノインデンター（Ｂｒｕｋｅｒ Ｈｙｓｉｔｒｏｎ社製の「ＴＩ９８０」（商標））を用いて、以下の測定条件により、硬度を測定する。
（ナノインデンターの測定条件）
・最大荷重：３ｍＮ
・負荷：５ｓ
・保持：２ｓ
・除荷：５ｓ
・Ｎ：１０
同様にして、他の任意の９個の炭化タングステン粒子に対して、硬度を測定する。次いで、硬度を測定した１０個の炭化タングステン粒子について、該硬度の平均値を算出することにより、炭化タングステン粒子の硬度を求める。
≪結合相≫
上記結合相は、コバルトを含む。これによって、超硬合金に優れた靱性を付与することができる。結合相のコバルト含有率は、９０質量％以上１００質量％以下、９２質量％以上１００質量％以下、９４質量％以上１００質量％以下、１００質量％が好ましい。結合相のコバルトの含有率は、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）発光分析（測定装置：島津製作所製「ＩＣＰＳ－８１００」（商標））により測定される。なお、結合相中にＩＣＰ発光分析により検出可能な程度のコバルトが含まれていれば、該結合相はコバルトの含有率に拘わらず、結合相として機能する。
上記結合相は、コバルトを含む。これによって、超硬合金に優れた靱性を付与することができる。結合相のコバルト含有率は、９０質量％以上１００質量％以下、９２質量％以上１００質量％以下、９４質量％以上１００質量％以下、１００質量％が好ましい。結合相のコバルトの含有率は、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）発光分析（測定装置：島津製作所製「ＩＣＰＳ－８１００」（商標））により測定される。なお、結合相中にＩＣＰ発光分析により検出可能な程度のコバルトが含まれていれば、該結合相はコバルトの含有率に拘わらず、結合相として機能する。
上記結合相は、コバルトに加えて、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）、ルテニウム（Ｒｕ）、レニウム（Ｒｅ）などを含むことができる。該結合相は、コバルトと、ニッケル、クロム、鉄、アルミニウム、ルテニウム、およびレニウムからなる群より選ばれる少なくとも１種と、からなることができる。該結合相は、コバルトと、ニッケル、クロム、鉄、アルミニウム、ルテニウム、およびレニウムからなる群より選ばれる少なくとも１種と、不可避不純物と、からなることができる。該不可避不純物としては、例えば、マンガン（Ｍｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、モリブデン（Ｍｏ）、硫黄（Ｓ）、チタン（Ｔｉ）などが挙げられる。
＜超硬合金のバナジウムの原子数基準の含有率＞
超硬合金のバナジウムの原子数基準の含有率は、１．０ａｔｍ％以下であることが好ましい。これによって、バナジウムに起因する炭化タングステン粒子間の粒界強度の低下を抑制することができる。また、超硬合金のバナジウムの原子数基準の含有率の上限は、０．８ａｔｍ％以下であることがより好ましく、０．６ａｔｍ％以下であることが更に好ましい。また、超硬合金のバナジウムの原子数基準の含有率の下限は、製造上の観点で、０．１ａｔｍ％以上、０．２ａｔｍ％以上、０．３ａｔｍ％以上とすることができる。また、超硬合金のバナジウムの原子数基準の含有率は、０ａｔｍ％以上１．０ａｔｍ％以下であることが好ましく、０ａｔｍ％以上０．８ａｔｍ％以下であることがより好ましく、０ａｔｍ％以上０．６ａｔｍ％以下であることが更に好ましい。なお、炭化タングステン粒子間の界面に存在する。
超硬合金のバナジウムの原子数基準の含有率は、１．０ａｔｍ％以下であることが好ましい。これによって、バナジウムに起因する炭化タングステン粒子間の粒界強度の低下を抑制することができる。また、超硬合金のバナジウムの原子数基準の含有率の上限は、０．８ａｔｍ％以下であることがより好ましく、０．６ａｔｍ％以下であることが更に好ましい。また、超硬合金のバナジウムの原子数基準の含有率の下限は、製造上の観点で、０．１ａｔｍ％以上、０．２ａｔｍ％以上、０．３ａｔｍ％以上とすることができる。また、超硬合金のバナジウムの原子数基準の含有率は、０ａｔｍ％以上１．０ａｔｍ％以下であることが好ましく、０ａｔｍ％以上０．８ａｔｍ％以下であることがより好ましく、０ａｔｍ％以上０．６ａｔｍ％以下であることが更に好ましい。なお、炭化タングステン粒子間の界面に存在する。
超硬合金のバナジウムの原子数基準の含有率は、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）発光分析（測定装置：島津製作所製「ＩＣＰＳ－８１００」（商標））により測定される。
［実施形態２：超硬合金の製造方法］
本実施形態の超硬合金素材は、原料粉末の準備工程、混合工程、成型工程、焼結工程、及び冷却工程を前記の順で行うことにより製造することができる。以下、各工程について説明する。
本実施形態の超硬合金素材は、原料粉末の準備工程、混合工程、成型工程、焼結工程、及び冷却工程を前記の順で行うことにより製造することができる。以下、各工程について説明する。
＜前処理工程＞
前処理工程は、上記第１金属元素を含有する炭化タングステン（ＷＣ）粉末を得る工程である。先ず、酸化タングステン（ＷＯ３）粉末、第１金属元素粉末、およびカーボン（Ｃ）粉末を混合することにより、混合物を得る。なお、ここで第１金属元素粉末は１．０質量％以上１．５質量％以下であり、カーボン（Ｃ）粉末は１０質量％以上３０質量％以下である。上記第１金属元素粉末としては、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）粉末、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）が挙げられる。次いで、該混合物を１３００℃で３０～９０分間加熱することにより、上記第１金属元素を含有する炭化タングステン粉末（以下、「第１金属元素含有ＷＣ粉末」とも記す）を得ることができる。酸化タングステン（ＷＯ３）粉末、第１金属元素粉末、カーボン粉末は、市販のものを用いることができる。
前処理工程は、上記第１金属元素を含有する炭化タングステン（ＷＣ）粉末を得る工程である。先ず、酸化タングステン（ＷＯ３）粉末、第１金属元素粉末、およびカーボン（Ｃ）粉末を混合することにより、混合物を得る。なお、ここで第１金属元素粉末は１．０質量％以上１．５質量％以下であり、カーボン（Ｃ）粉末は１０質量％以上３０質量％以下である。上記第１金属元素粉末としては、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）粉末、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）が挙げられる。次いで、該混合物を１３００℃で３０～９０分間加熱することにより、上記第１金属元素を含有する炭化タングステン粉末（以下、「第１金属元素含有ＷＣ粉末」とも記す）を得ることができる。酸化タングステン（ＷＯ３）粉末、第１金属元素粉末、カーボン粉末は、市販のものを用いることができる。
＜準備工程＞
準備工程は、超硬合金素材を構成する材料の原料粉末を準備する工程である。原料粉末としては、上記第１金属元素含有ＷＣ粉末と、コバルト（Ｃｏ）粉末とが挙げられる。更に、原料粉末としては、粒成長抑制剤である炭化クロム（Ｃｒ３Ｃ２）粉末及び炭化バナジウム（ＶＣ）粉末も挙げられる。コバルト粉末、炭化クロム粉末、炭化バナジウム粉末は、市販のものを用いることができる。
準備工程は、超硬合金素材を構成する材料の原料粉末を準備する工程である。原料粉末としては、上記第１金属元素含有ＷＣ粉末と、コバルト（Ｃｏ）粉末とが挙げられる。更に、原料粉末としては、粒成長抑制剤である炭化クロム（Ｃｒ３Ｃ２）粉末及び炭化バナジウム（ＶＣ）粉末も挙げられる。コバルト粉末、炭化クロム粉末、炭化バナジウム粉末は、市販のものを用いることができる。
＜混合工程＞
混合工程は、準備工程で準備した各原料粉末を所定の割合で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。
混合工程は、準備工程で準備した各原料粉末を所定の割合で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。
混合粉末中の上記第１金属元素含有ＷＣ粉末の割合は、例えば、８０質量％以上９９．９質量％以下とすることができる。また、混合粉末中のコバルト粉末の割合は、例えば、０．１質量％以上２０質量％以下とすることができる。また、混合粉末中の炭化クロム粉末の割合は、例えば、０．１質量％以上２質量％以下とすることができる。また、混合粉末中の炭化バナジウム粉末の割合は、例えば、０．１質量％以上２質量％以下とすることができる。
各原料粉末の混合には、湿式ビーズミル（アシザワファインテック社製の「ＬＭＺ０６」（商標））を用いることができる。混合時間は、２時間以上２０時間以下とすることができる。これらによって、原料粉末を微細に解砕・粉砕することができる。
なお、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回転工具用の形状（例えば、丸棒形状）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。
成形工程は、混合工程で得られた混合粉末を回転工具用の形状（例えば、丸棒形状）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。
＜焼結工程＞
焼結工程は、成形工程を経て得られた成形体を、焼結時に加圧できる焼結ＨＩＰ（Ｈｏｔ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）（シンターヒップ）処理により焼結して、超硬合金中間体を得る工程である。
焼結工程は、成形工程を経て得られた成形体を、焼結時に加圧できる焼結ＨＩＰ（Ｈｏｔ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）（シンターヒップ）処理により焼結して、超硬合金中間体を得る工程である。
焼結温度は、１３２０℃以上１５００℃以下であることが好ましく、１３３０℃以上１４５０℃以下であることがより好ましく、１３４０℃以上１４２０℃以下であることが更に好ましい。
また、焼結時間は、３０分以上１２０分以下であることが好ましく、４５分以上９０分以下であることがより好ましい。
また、焼結時の真空度（圧力）は、０．１ｋＰａ以上１０ＭＰａ以下であることが好ましい。
なお、焼結時の雰囲気は特に限定されないが、該雰囲気として、Ｎ２ガス雰囲気又はＡｒ等の不活性ガス雰囲気が挙げられる。
＜冷却工程＞
冷却工程は、焼結工程後の超硬合金中間体を冷却する工程である。例えばＡｒガス中で上記超硬合金中間体を１０００℃まで急冷することができる。
冷却工程は、焼結工程後の超硬合金中間体を冷却する工程である。例えばＡｒガス中で上記超硬合金中間体を１０００℃まで急冷することができる。
＜本実施形態の超硬合金の製造方法の特徴＞
上記の製造方法で得られた超硬合金において、上記第１領域における上記第１金属元素の原子数と、タングステン元素の原子数との合計に対する、該第１金属元素の原子数の割合Ｒ１は、上記第２領域における上記第１金属元素の原子数と、タングステン元素の原子数との合計に対する、該第１金属元素の原子数の割合Ｒ２の１．３０倍以上であり、該Ｒ２は、２．０％以上１０．０％以下である。その理由は以下の通りと推察される。
上記の製造方法で得られた超硬合金において、上記第１領域における上記第１金属元素の原子数と、タングステン元素の原子数との合計に対する、該第１金属元素の原子数の割合Ｒ１は、上記第２領域における上記第１金属元素の原子数と、タングステン元素の原子数との合計に対する、該第１金属元素の原子数の割合Ｒ２の１．３０倍以上であり、該Ｒ２は、２．０％以上１０．０％以下である。その理由は以下の通りと推察される。
上記第１金属元素の原料である第１金属元素粉末を準備することにより、超硬合金に第１金属元素を含めることができる。但し、原料粉末を単純に混合し焼結するのみでは、該第１金属元素は、超硬合金に含まれる炭化タングステン粒子中に拡散し難い傾向がある。一方、前処理工程において、予め上記第１金属元素を含有する炭化タングステン粉末を得ることと、混合工程において、ビーズミルを用いて該混合粉末を強粉砕することと、焼結工程において、加圧しながら低温で焼結することとを合わせて実行することにより、炭化タングステン粒子中に第１金属元素の拡散を促進させ易くなる為、該第１金属元素は、超硬合金に含まれる炭化タングステン粒子中に拡散し易くなる。
前処理工程において、予め上記第１金属元素を含有する炭化タングステン粉末を得ることと、混合工程においてビーズミルを用いることと、焼結工程において加圧しながら低温で焼結することとを組み合わせて実行することにより、「上記第１領域における上記第１金属元素の原子数と、タングステン元素の原子数との合計に対する、該第１金属元素の原子数の割合Ｒ１は、上記第２領域における上記第１金属元素の原子数と、タングステン元素の原子数との合計に対する、該第１金属元素の原子数の割合Ｒ２の１．３０倍以上であり、該Ｒ２は、２．０％以上１０．０％以下」である超硬合金を得ることができることは、本発明者らが鋭意検討の結果、新たに見いだしたものである。
＜工具＞
本実施形態の超硬合金は、工具材料として用いることができる。該工具としては、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。
本実施形態の超硬合金は、工具材料として用いることができる。該工具としては、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。
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し、一部を構成するものであってもよい。ここで「一部を構成する」とは、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。
上記工具は、超硬合金からなる基材の表面の少なくとも一部を被覆する硬質膜を更に備えてもよい。硬質膜としては、例えば、ダイヤモンドライクカーボンやダイヤモンドを用いることができる。
本実施の形態を実施例によりさらに具体的に説明する。ただし、これらの実施例により本実施の形態が限定されるものではない。
≪超硬合金の作製≫
以下の手順で、各試料の超硬合金を作製した。
＜前処理工程＞
試料１～試料１７の超硬合金を作製するため、原料粉末として、酸化タングステン（ＷＯ３）粉末（Ｘｉａｍｅｎ Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ製）、酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末（第１金属元素粉末）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）粉末（第１金属元素粉末）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）粉末（第１金属元素粉末）、およびカーボン粉末を表１に記載の組成で混合することにより、混合物得た。次いで、該混合物を１３００℃で３０～９０分間加熱することにより、上記第１金属元素を含有する炭化タングステン粉末を得た。
以下の手順で、各試料の超硬合金を作製した。
＜前処理工程＞
試料１～試料１７の超硬合金を作製するため、原料粉末として、酸化タングステン（ＷＯ３）粉末（Ｘｉａｍｅｎ Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ製）、酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末（第１金属元素粉末）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）粉末（第１金属元素粉末）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）粉末（第１金属元素粉末）、およびカーボン粉末を表１に記載の組成で混合することにより、混合物得た。次いで、該混合物を１３００℃で３０～９０分間加熱することにより、上記第１金属元素を含有する炭化タングステン粉末を得た。
＜準備工程＞
試料１～試料１７、および試料１０１～試料１０９の超硬合金を作製するため、原料粉末として上記第１金属元素含有ＷＣ粉末、コバルト（Ｃｏ）粉末、炭化クロム（Ｃｒ３Ｃ２）粉末、炭化バナジウム（ＶＣ）粉末、上記第１金属元素を含有しない炭化タングステン（ＷＣ）粉末（以下「ＷＣ（第１金属元素なし）」とも記す）（アライドマテリアル社製の「ＷＣ０４ＮＲ」（商品名）、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）粉末を準備した。
試料１～試料１７、および試料１０１～試料１０９の超硬合金を作製するため、原料粉末として上記第１金属元素含有ＷＣ粉末、コバルト（Ｃｏ）粉末、炭化クロム（Ｃｒ３Ｃ２）粉末、炭化バナジウム（ＶＣ）粉末、上記第１金属元素を含有しない炭化タングステン（ＷＣ）粉末（以下「ＷＣ（第１金属元素なし）」とも記す）（アライドマテリアル社製の「ＷＣ０４ＮＲ」（商品名）、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）粉末を準備した。
＜混合工程＞
次いで、準備した各原料粉末を表２に記載の配合で、ビーズミルを用いて１２時間混合することにより、混合粉末を作製した。
次いで、準備した各原料粉末を表２に記載の配合で、ビーズミルを用いて１２時間混合することにより、混合粉末を作製した。
＜成形工程＞
次いで、得られた混合粉末をプレス成形することにより、丸棒形状の成形体を作製した。
次いで、得られた混合粉末をプレス成形することにより、丸棒形状の成形体を作製した。
＜焼結工程＞
次いで、表２に記載の条件で焼結ＨＩＰ（シンターヒップ）処理を実行することにより、超硬合金中間体を作製した。なお、表２における「Ｎ２→Ａｒ」の記載は、雰囲気をＮ２ガス（１０ｋＰａ）からＡｒガス（Ａｒガスの圧力は、表２の「ｓ－ＨＩＰ圧力［ＭＰａ］」の欄に記載の圧力）に変更したことを意味する。
次いで、表２に記載の条件で焼結ＨＩＰ（シンターヒップ）処理を実行することにより、超硬合金中間体を作製した。なお、表２における「Ｎ２→Ａｒ」の記載は、雰囲気をＮ２ガス（１０ｋＰａ）からＡｒガス（Ａｒガスの圧力は、表２の「ｓ－ＨＩＰ圧力［ＭＰａ］」の欄に記載の圧力）に変更したことを意味する。
＜冷却工程＞
次いで、焼結工程後の超硬合金中間体を、Ａｒガス中で１０００℃まで急冷した。
次いで、焼結工程後の超硬合金中間体を、Ａｒガス中で１０００℃まで急冷した。
以上により、試料１～試料１７の超硬合金、および試料１０１～試料１０９の超硬合金を作製した。試料１～試料１７の超硬合金は、実施例に該当し、試料１０１～試料１０９の超硬合金は、比較例に該当する。
≪切削工具の作製≫
得られた超硬合金からなる丸棒を加工し、径φ３ｍｍのエンドミル（切削工具）を作製した。
得られた超硬合金からなる丸棒を加工し、径φ３ｍｍのエンドミル（切削工具）を作製した。
≪超硬合金の特性評価≫
＜超硬合金の体積に対し、炭化タングステン粒子の体積及び結合相の体積の合計が占める割合＞
試料１～試料１７、および試料１０１～試料１０９の超硬合金について、該超硬合金の体積に対し、炭化タングステン粒子の体積及び結合相の体積の合計が占める割合を、実施形態１に記載の方法により求めた。得られた結果をそれぞれ表３の「ＷＣ粒子＋結合相［体積％］」の欄に記す。
＜超硬合金の体積に対し、炭化タングステン粒子の体積及び結合相の体積の合計が占める割合＞
試料１～試料１７、および試料１０１～試料１０９の超硬合金について、該超硬合金の体積に対し、炭化タングステン粒子の体積及び結合相の体積の合計が占める割合を、実施形態１に記載の方法により求めた。得られた結果をそれぞれ表３の「ＷＣ粒子＋結合相［体積％］」の欄に記す。
＜超硬合金の体積に対し、結合相の体積が占める割合＞
試料１～試料１７、および試料１０１～試料１０９の超硬合金について、該超硬合金の体積に対し、結合相の体積が占める割合を、実施形態１に記載の方法により求めた。得られた結果をそれぞれ表３の「結合相［体積％］」の欄に記す。
試料１～試料１７、および試料１０１～試料１０９の超硬合金について、該超硬合金の体積に対し、結合相の体積が占める割合を、実施形態１に記載の方法により求めた。得られた結果をそれぞれ表３の「結合相［体積％］」の欄に記す。
＜結合相中のコバルトの含有率＞
試料１～試料１７、および試料１０１～試料１０２、試料１０４～試料１０９の超硬合金において、結合相のコバルトの含有率を実施形態１に記載の方法により求めた。その結果、上記の全ての試料において、結合相中のコバルトの含有率は、９０質量％以上であった。
試料１～試料１７、および試料１０１～試料１０２、試料１０４～試料１０９の超硬合金において、結合相のコバルトの含有率を実施形態１に記載の方法により求めた。その結果、上記の全ての試料において、結合相中のコバルトの含有率は、９０質量％以上であった。
＜Ｒ１およびＲ２、Ｒ１／Ｒ２＞
試料１～試料１７、および試料１０１～試料１０９の超硬合金について、上記Ｒ１を実施形態１に記載の方法により求めた。得られた結果をそれぞれ表２の「Ｒ１［％］」の欄に記す。また、試料１～試料１７、および試料１０１～試料１０９の超硬合金について、上記Ｒ２を実施形態１に記載の方法により求めた。得られた結果をそれぞれ表３の「Ｒ２［％］」の欄に記す。得られたＲ１及びＲ２に基づき、Ｒ１／Ｒ２を算出した。結果を表３の「Ｒ１／Ｒ２」の欄に示す。
試料１～試料１７、および試料１０１～試料１０９の超硬合金について、上記Ｒ１を実施形態１に記載の方法により求めた。得られた結果をそれぞれ表２の「Ｒ１［％］」の欄に記す。また、試料１～試料１７、および試料１０１～試料１０９の超硬合金について、上記Ｒ２を実施形態１に記載の方法により求めた。得られた結果をそれぞれ表３の「Ｒ２［％］」の欄に記す。得られたＲ１及びＲ２に基づき、Ｒ１／Ｒ２を算出した。結果を表３の「Ｒ１／Ｒ２」の欄に示す。
＜炭化タングステン粒子の平均粒径＞
試料１～試料１７、および試料１０１～試料１０９の超硬合金について、炭化タングステン粒子の平均粒径を実施形態１に記載の方法により求めた。得られた結果をそれぞれ表３の「ＷＣ粒子平均粒径［μｍ］」の欄に記す。
試料１～試料１７、および試料１０１～試料１０９の超硬合金について、炭化タングステン粒子の平均粒径を実施形態１に記載の方法により求めた。得られた結果をそれぞれ表３の「ＷＣ粒子平均粒径［μｍ］」の欄に記す。
＜超硬合金のバナジウムの原子数基準の含有率＞
試料１～試料１７、および試料１０１～試料１０９の超硬合金について、該超硬合金のバナジウムの原子数基準の含有率を、実施形態１に記載の方法により求めた。得られた結果をそれぞれ表３の「Ｖの含有率［ａｔｍ％］」の欄に記す。
試料１～試料１７、および試料１０１～試料１０９の超硬合金について、該超硬合金のバナジウムの原子数基準の含有率を、実施形態１に記載の方法により求めた。得られた結果をそれぞれ表３の「Ｖの含有率［ａｔｍ％］」の欄に記す。
＜炭化タングステン粒子の硬度＞
試料１および試料１０１の超硬合金について、炭化タングステン粒子の硬度を、実施形態１に記載の方法により求めた。試料１のＷＣ粒子の硬度は３３ＧＰａであった。試料１０１のＷＣ粒子の硬度は２９ＧＰａであった。試料２～試料１７の超硬合金において、炭化タングステン粒子の硬度は３１ＧＰａ以上であることが確認された。また試料１０１～試料１０９の超硬合金において、炭化タングステン粒子の硬度は３０ＧＰａ未満であることが確認された。
試料１および試料１０１の超硬合金について、炭化タングステン粒子の硬度を、実施形態１に記載の方法により求めた。試料１のＷＣ粒子の硬度は３３ＧＰａであった。試料１０１のＷＣ粒子の硬度は２９ＧＰａであった。試料２～試料１７の超硬合金において、炭化タングステン粒子の硬度は３１ＧＰａ以上であることが確認された。また試料１０１～試料１０９の超硬合金において、炭化タングステン粒子の硬度は３０ＧＰａ未満であることが確認された。
＜切削試験＞
各試料のエンドミルを用いて、以下の切削条件にて切削を行い、該エンドミルに１００μｍ以上の欠損が生じるまでの切削距離を測定した。以下の切削条件は、チタン合金のエンドミル加工（高能率加工）に該当する。切削距離が長いもの程、工具寿命が長いことを示す。得られた結果をそれぞれ表３の「欠損発生までの切削長［ｍ］」の欄に記す。
（切削条件）
被削材：６４チタン（Ｔｉ）合金
切削速度Ｖｃ：１５０ｍ／ｍｉｎ
１刃当たりの送りＦｚ：０．２ｍｍ／ｔ
切込み深さＡｐ：１．０ｍｍ
切削幅Ａｅ：０．５ｍｍ
切削液：あり（Ｗｅｔ）
各試料のエンドミルを用いて、以下の切削条件にて切削を行い、該エンドミルに１００μｍ以上の欠損が生じるまでの切削距離を測定した。以下の切削条件は、チタン合金のエンドミル加工（高能率加工）に該当する。切削距離が長いもの程、工具寿命が長いことを示す。得られた結果をそれぞれ表３の「欠損発生までの切削長［ｍ］」の欄に記す。
（切削条件）
被削材：６４チタン（Ｔｉ）合金
切削速度Ｖｃ：１５０ｍ／ｍｉｎ
１刃当たりの送りＦｚ：０．２ｍｍ／ｔ
切込み深さＡｐ：１．０ｍｍ
切削幅Ａｅ：０．５ｍｍ
切削液：あり（Ｗｅｔ）
≪考察≫
試料１～試料１７の超硬合金のエンドミル（切削工具）は、実施例に該当する。また、試料１０１～試料１０９の超硬合金のエンドミル（切削工具）は比較例に該当する。試料１～試料１７の超硬合金のエンドミル（切削工具）（実施例）は、試料１０１～試料１０９の超硬合金のエンドミル（切削工具）（比較例）に比べて、特に鋼、チタン、インコネル等のエンドミル加工（高能率加工）において、長い工具寿命を有することが確認された。
以上のように本開示の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせたり、様々に変形す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およ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および実施例ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、およ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 炭化タングステン粒子、２ 結合相、３ 超硬合金、Ｒ１ 第１領域における第１金属元素の原子数と、タングステン元素の原子数との合計に対する、該第１金属元素の原子数の割合、Ｒ２ 第２領域における第１金属元素の原子数と、タングステン元素の原子数との合計に対する、該第１金属元素の原子数の割合、Ｌ 炭化タングステン粒子を横切る線分、Ｓ 炭化タングステン粒子の表面
Claims (5)
- 炭化タングステン粒子と、結合相とを含む超硬合金であって、
前記超硬合金は、前記炭化タングステン粒子及び前記結合相を合計で８０体積％以上含み、
前記超硬合金は、前記結合相を０．１体積％以上２０体積％以下含み、
前記炭化タングステン粒子は、第１領域と、第２領域とからなり、
前記第１領域は、前記炭化タングステン粒子の表面から０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の領域であり、
前記第２領域は、前記炭化タングステン粒子において前記第１領域を除いた部分であり、
前記第１領域および前記第２領域は、それぞれ第１金属元素を含み、
前記第１金属元素は、チタン、ニオブ、およびタンタルからなる群より選択される少なくとも１種であり、
前記第１領域における前記第１金属元素の原子数と、タングステン元素の原子数との合計に対する、前記第１金属元素の原子数の割合Ｒ１は、前記第２領域における前記第１金属元素の原子数と、タングステン元素の原子数との合計に対する、前記第１金属元素の原子数の割合Ｒ２の１．３０倍以上であり、
前記Ｒ２は、２．０％以上１０．０％以下であり、
前記結合相は、コバルトを含む、超硬合金。 - 前記Ｒ１は、前記Ｒ２の１．４０倍以上である、請求項１に記載の超硬合金。
- 前記Ｒ２は、３．０％以上８．０％以下である、請求項１又は請求項２に記載の超硬合金。
- 前記Ｒ１は、２．６％以上１３．０％以下である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超硬合金。
- 前記超硬合金のバナジウムの原子数基準の含有率は、１．０ａｔｍ％以下である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の超硬合金。
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Citations (6)
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|---|---|---|---|---|
| US5166103A (en) * | 1991-08-13 | 1992-11-24 | Vladimir Krstic | Method of making monotunsten carbide and mixtures of monotungsten carbide-titanium carbide powders |
| JP2000512688A (ja) * | 1996-06-04 | 2000-09-26 | オーエムジー アメリカズ，インコーポレイテッド | 金属炭化物―ｖｉｉｉ族金属粉末およびその製造法 |
| JP2005068515A (ja) * | 2003-08-26 | 2005-03-17 | Hitachi Tool Engineering Ltd | 微粒超硬合金 |
| KR20120086457A (ko) * | 2011-01-26 | 2012-08-03 | 서울대학교산학협력단 | 완전 고용체 초경 분말, 판상 탄화물을 보유한 초경 소결체, 코팅초경 및 이들의 제조 방법 |
| JP2016098393A (ja) | 2014-11-20 | 2016-05-30 | 日本特殊合金株式会社 | 超硬合金 |
| JP2021110010A (ja) | 2020-01-14 | 2021-08-02 | 日本特殊合金株式会社 | 超微粒超硬合金，およびこれを用いた切断用もしくは切削用工具または耐摩耗用工具 |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5166103A (en) * | 1991-08-13 | 1992-11-24 | Vladimir Krstic | Method of making monotunsten carbide and mixtures of monotungsten carbide-titanium carbide powders |
| JP2000512688A (ja) * | 1996-06-04 | 2000-09-26 | オーエムジー アメリカズ，インコーポレイテッド | 金属炭化物―ｖｉｉｉ族金属粉末およびその製造法 |
| JP2005068515A (ja) * | 2003-08-26 | 2005-03-17 | Hitachi Tool Engineering Ltd | 微粒超硬合金 |
| KR20120086457A (ko) * | 2011-01-26 | 2012-08-03 | 서울대학교산학협력단 | 완전 고용체 초경 분말, 판상 탄화물을 보유한 초경 소결체, 코팅초경 및 이들의 제조 방법 |
| JP2016098393A (ja) | 2014-11-20 | 2016-05-30 | 日本特殊合金株式会社 | 超硬合金 |
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