WO2023189127A1 - 超硬合金およびこれを用いた被覆工具、切削工具 - Google Patents

超硬合金およびこれを用いた被覆工具、切削工具 Download PDF

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WO2023189127A1
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cemented carbide
layer
region
free layer
intersection region
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PCT/JP2023/007459
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彰浩 勝丸
尚久 松田
友也 天見
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京セラ株式会社
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    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34—Nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides

Definitions

  • the present disclosure relates to a cemented carbide, a coated tool, and a cutting tool using the same.
  • Cemented carbide containing WC (tungsten carbide) as a hard phase is used for substrates in coated tools, etc., and is used in cutting tools such as end mills. Such cemented carbide is required to have fracture resistance and the like.
  • Patent Document 1 describes that the ridgeline of the cutting edge of a cemented carbide has a ⁇ -free layer. The thickness is also listed.
  • Patent No. 3656838 Patent Document 2 does not mention that there is a ⁇ -free layer on the ridgeline of the cutting edge of the cemented carbide, and it is not possible to adjust the thickness of the ⁇ -free layer on the rake face and flank face. Are listed.
  • a non-limiting aspect of the cemented carbide of the present disclosure has a hard phase containing W and C, a solid solution phase containing W, C, and Ti, and a binder phase containing an iron group metal.
  • the cemented carbide has a beta-free layer consisting only of WC and iron group metals on the surface of the intersection region of the rake face and flank face.
  • the average thickness of the ⁇ -free layer on the rake face in the intersection area is a
  • the average thickness of the ⁇ -free layer on the flank face in the intersection area is b.
  • the relationship between a and b satisfies b ⁇ a.
  • a non-limiting one-sided coated tool of the present disclosure includes the above cemented carbide and a coating layer located on the surface of the cemented carbide.
  • a non-limiting one-sided cutting tool of the present disclosure includes a holder that extends from a first end toward a second end and has a pocket on the first end side, and the above-mentioned covered tool located in the pocket.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a non-limiting side of a cemented carbide of the present disclosure
  • FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of section II in the cemented carbide shown in FIG. 1, and is a cross-sectional view perpendicular to the intersection region when viewed from the top (plan view) from the rake face.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the vicinity of the surface of a non-limiting one-sided coated tool of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the vicinity of the surface of a non-limiting one-sided coated tool of the present disclosure.
  • 1 is a perspective view of a non-limiting one-sided cutting tool of the present disclosure; FIG.
  • cemented carbide 1 of the present disclosure will be described in detail using the drawings. However, in each figure referred to below, only main members necessary for explaining the embodiment are shown in a simplified manner for convenience of explanation. Therefore, the cemented carbide 1 may include any constituent members not shown in the referenced figures. Further, the dimensions of the members in each figure do not faithfully represent the dimensions of the actual constituent members or the dimensional ratios of each member. These points also apply to coated tools and cutting tools that will be described later.
  • Cemented carbide 1 may have a hard phase, a solid solution phase, and a binder phase.
  • the hard phase may contain W (tungsten) and C (carbon).
  • the hard phase may contain WC.
  • the hard phase may contain WC as a main component.
  • "Main component” may mean a component having the largest mass % value compared to other components. Specifically, W and C may be the top two components in terms of mass % among the components contained in the hard phase.
  • the solid solution phase may contain W, C, and Ti (titanium).
  • the solid solution phase may contain W, C, and Ti as main components. That is, in the solid solution phase, the total value of the mass % of each of W, C, and Ti may be the largest. Furthermore, among the components contained in the solid solution layer, the top three in terms of mass % may be W, C, and Ti.
  • the binder phase may contain an iron group metal.
  • iron group metals include Co (cobalt) and Ni (nickel).
  • the bonded phase may contain at least one of Co and Ni.
  • the binder phase may contain an iron group metal as a main component.
  • the binding phase can function as a phase that binds adjacent hard phases. Iron group metals including Co and Ni, for example, may have the largest mass % value among the components contained in the binder phase.
  • composition of each of the hard phase, solid solution phase, and binder phase may be measured by, for example, energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS).
  • EDS energy dispersive X-ray spectroscopy
  • the measurement may be performed using an EDS attached to an electron microscope.
  • the electron microscope include a scanning electron microscope (SEM) and a transmission electron microscope (TEM).
  • the cemented carbide 1 may have a rake face 3 and a flank face 5. That is, the cemented carbide 1 may be shaped like a cutting tool. Moreover, the cemented carbide 1 may have a plate shape.
  • the cemented carbide 1 may have a rectangular plate shape, as shown in a non-limiting example shown in FIG. In this case, the upper surface may be the rake surface 3, and the side surface may be the flank surface 5.
  • the shape of the cemented carbide 1 is not limited to the square plate shape.
  • the rake face 3 may be triangular, pentagonal, hexagonal or circular.
  • Cemented carbide 1 is not limited to a specific size.
  • the width D1 of the rake face 3 may be set to 3 to 20 mm.
  • the width D2 of the flank surface 5 may be set to 5 to 20 mm.
  • the width D1 and the width D2 may be dimensions in a direction perpendicular to the intersection ridgeline of the rake face 3 and the flank face 5.
  • the cemented carbide 1 may have an intersection region 7 between the rake face 3 and the flank face 5.
  • the intersection region 7 is a ridgeline portion of the cutting edge, and the cutting edge may be honed as a cutting edge treatment, and the portion subjected to the cutting edge treatment may be used as the ridgeline portion of the cutting edge.
  • the honing process may be a processing method in which a grindstone (horn) is pressed and rotated back and forth to polish the object.
  • the intersection area 7 may be a honed area of the intersection ridgeline between the rake face 3 and the flank face 5.
  • the area S2 from the boundary L2 on the side of the flank 5 of the cutting edge ridge to the rake face 3 may be the intersection area 7 (see FIG. 2).
  • a position 80 ⁇ m from the flank surface 5 when viewed from above from the rake surface 3 may be regarded as the boundary L1.
  • a position 60 ⁇ m from the rake face 3 when viewed from above from the flank 5 may be regarded as the boundary L2.
  • the intersection area 7 may have a convex curved shape.
  • the shape of the intersection region 7 is not limited to a convex curved shape.
  • the intersection area 7 may have a planar shape that has been chamfered. Note that since the intersection region 7 having a planar shape is inclined with respect to the rake surface 3 and the flank surface 5, the end of the intersection region 7 on the rake surface 3 side and the end of the intersection region 7 on the flank surface 5 side. and can be easily identified.
  • intersection area 7 has a convex curved shape
  • the end of the intersection area 7 on the side of the rake face 3 and the end of the intersection area 7 on the side of the flank 5 can be easily identified.
  • the intersecting region 7 may be located in a part of the intersecting ridgeline between the rake face 3 and the flank face 5, or may be located on the entire intersecting ridgeline.
  • the intersection area 7 can be used for cutting a workpiece.
  • the cemented carbide 1 may have a ⁇ -free layer 9 made of only WC and iron group metals on the surface of the intersection region 7, as shown in a non-limiting example shown in FIG.
  • the ⁇ -free layer 9 is rich in iron group metals such as Co and has high toughness, and can function as a layer that absorbs the impact generated between the workpiece and the workpiece during cutting and suppresses chipping. . Therefore, when the cemented carbide 1 has the non- ⁇ layer 9 on the surface of the intersection region 7, the intersection region 7 is less likely to be damaged.
  • the ⁇ -free layer 9 consisting only of WC and iron group metals means that almost all of the components constituting the ⁇ -free layer 9 are WC and iron group metals.
  • the ⁇ -free layer 9 may contain impurities at a level unavoidable due to the manufacturing process.
  • the total content of impurities may be 3% by mass or less, in other words, the total content of WC and iron group metals may be 97% by mass or more.
  • the cemented carbide 1 may have a ⁇ -free layer 9 on the entire surface of the intersection region 7.
  • the entire surface of the intersection region 7 may be the ⁇ -free layer 9.
  • the cemented carbide 1 may also have a ⁇ -free layer 9 on the surface other than the intersection region 7.
  • the iron group metal in the ⁇ -free layer 9 may have the same composition as the iron group metal in the binder phase.
  • the confirmation of the ⁇ -free layer 9 may be performed, for example, by EDS.
  • the average thickness of the ⁇ -free layer 9 on the rake face 3 in the intersection region 7 may be a
  • the average thickness of the ⁇ -free layer 9 on the flank face 5 in the intersection region 7 may be set as b.
  • the relationship between a and b may satisfy b ⁇ a. In this case, cracks, chipping, etc. are less likely to occur in the intersection region 7, and the intersection region 7 is less likely to be damaged. Therefore, the fracture resistance of the cemented carbide 1 is high.
  • the relationship between a and b may satisfy 1 ⁇ a/b ⁇ 2.5. In this case, the fracture resistance of the cemented carbide 1 is likely to improve.
  • the relationship between a and b may satisfy 1.5 ⁇ a/b ⁇ 2.5. In this case, the fracture resistance of the cemented carbide 1 is likely to be further improved.
  • the average thickness of the ⁇ -free layer 9 on the rake face 3 in the intersection area 7 can also mean the average thickness of the ⁇ -free layer 9 at the end of the intersection area 7 on the rake face 3 side as seen from the rake face 3. good. Therefore, the average thickness of the ⁇ -free layer 9 on the rake face 3 in the intersection region 7 may be rephrased as the average thickness of the ⁇ -free layer 9 in the region S1a located at the end of the intersection region 7 on the rake face 3 side.
  • the region S1a may be, for example, a region 10 ⁇ m from the boundary L1.
  • the average thickness of the ⁇ -free layer 9 of the flank surface 5 in the intersection region 7 means the average thickness of the ⁇ -free layer 9 at the end of the intersection region 7 on the flank surface 5 side when viewed from the flank surface 5. It's okay. Therefore, the average thickness of the ⁇ -free layer 9 of the flank surface 5 in the intersection region 7 may be rephrased as the average thickness of the ⁇ -free layer 9 in the region S2a located at the end of the flank surface 5 in the intersection region 7.
  • the region S2a may be, for example, a region 5 ⁇ m from the boundary L2.
  • the thickness of the ⁇ -free layer 9 may be measured by cross-sectional observation using an electron microscope.
  • the cross section to be observed may be, for example, a cross section as shown in FIG. That is, the cross section to be observed may be a cross section perpendicular to the intersection region 7 when viewed from above (planar view) from the rake face 3.
  • the thickness of the ⁇ -free layer 9 may be measured at five or more measurement points at intervals of 1 ⁇ m over a width of 5 ⁇ m or more at any position in the region S1a or the region S2a, and the average value thereof may be calculated. .
  • a and b are not limited to specific thicknesses.
  • a may be set to 7.3 to 14.3 ⁇ m.
  • b may be set to 2.9 to 13 ⁇ m.
  • the average thickness of the ⁇ -free layer 9 in the intersection region 7 may decrease monotonically from the rake face 3 side toward the flank face 5 side.
  • the average thickness of the ⁇ -free layer 9 is as described above, cracks, chipping, etc. are less likely to occur in the intersection region 7, and the intersection region 7 is even less likely to be damaged.
  • intersection region 7 may further include a region located between the end on the rake face 3 side and the end on the flank surface 5 side, where the average thickness of the ⁇ -free layer 9 is c. .
  • the intersection region 7 may further have another region between the region S1a and the region S2a, and the average thickness of the ⁇ -free layer 9 in this region may be c.
  • c may be smaller than a and b.
  • intersection region 7 in a cross-sectional view has a convex curved shape as in the non-limiting example shown in FIG. may be located.
  • the radius of curvature of the intersecting region 7 in the region where the average thickness of the ⁇ -free layer 9 is c may be smaller than the radius of curvature of the intersecting region 7 in the region S1a and the region S2a.
  • the region where the average thickness of the ⁇ -free layer 9 is c may be located closer to the flank face 5 than to the rake face 3 side. In other words, the region where the average thickness of the ⁇ -free layer 9 is c may be located closer to the flank surface 5 than to the rake surface 3. In this case, there is an advantage that the thickness of the ⁇ -free layer 9 on the rake face 3 is increased and the fracture resistance is improved.
  • the width of the intersection region 7 when viewed from the rake face 3 in plan may be larger than the width of the intersection region 7 when viewed from the flank 5 in plan.
  • the advantage is that the radius of curvature of the honing of the rake face 3 is increased, which improves the chipping resistance.
  • WC powder, Co powder, TiC powder, etc. may be prepared as raw material powder.
  • the proportion of Co powder may be 4-12% by weight. Further, the proportion of TiC powder may be 0.5 to 15% by mass. The remainder may be made into WC powder.
  • the average particle size of the raw material powder may be appropriately selected within the range of 0.1 to 10 ⁇ m.
  • the average particle diameter of the raw material powder may be a value measured by the microtrack method.
  • the prepared raw material powders may be mixed and molded to have a rake face 3 and a flank face 5 to obtain a molded body. At this time, it may be preformed by a mold press into a shape in which the intersection ridgeline portion of the rake face 3 and flank face 5 is rounded. In this case, the ⁇ -free layer 9 is likely to be formed on the surface of the intersection region 7. Corner cutting may include forming the intersecting edge portion into a convex curved surface shape or a planar shape.
  • Cemented carbide 1 may be obtained by performing a binder removal treatment on the obtained molded body and then firing it. Firing may be performed in a non-oxidizing atmosphere such as vacuum, argon atmosphere and nitrogen atmosphere.
  • the firing temperature may be 1450 to 1600°C.
  • the firing time may be 0.5 to 3 hours. When firing at such firing temperature and firing time, the ⁇ -free layer 9 is likely to be formed on the surface of the cemented carbide 1.
  • the obtained cemented carbide 1 may be honed to form an intersection region 7 between the rake face 3 and flank face 5. Then, the thickness of the ⁇ -free layer 9 may be adjusted by polishing the intersection region 7 so that the relationship between a and b satisfies b ⁇ a. Polishing may be performed, for example, by brush processing, blasting, barrel processing, or the like.
  • the above manufacturing method is an example of a method for manufacturing cemented carbide 1. Therefore, it goes without saying that the cemented carbide 1 is not limited to that produced by the above manufacturing method.
  • FIGS. 3 and 4 a non-limiting one-sided coated tool 101 according to the present disclosure will be described using FIGS. 3 and 4, taking as an example a case in which the above-mentioned cemented carbide 1 is included.
  • the coated tool 101 may include a cemented carbide 1 and a coating layer 103 located on the surface of the cemented carbide 1, as in a non-limiting example shown in FIGS. 3 and 4.
  • the coated tool 101 may have the cemented carbide 1 as a base.
  • cutting performance such as intermittent performance is likely to be improved because the fracture resistance of the cemented carbide 1 is high. Therefore, the durability of the coated tool 101 is high.
  • the coating layer 103 may be located on the entire surface of the cemented carbide 1, or may be located only on a portion of the surface. That is, the coating layer 103 may be located on at least a portion of the surface of the cemented carbide 1.
  • the covering layer 103 may be formed by a chemical vapor deposition (CVD) method.
  • the covering layer 103 may be a CVD film.
  • the covering layer 103 may be a PVD film formed by a physical vapor deposition (PVD) method.
  • the covering layer 103 may have a single layer structure, or may have a structure in which a plurality of layers are laminated.
  • Examples of the composition of the coating layer 103 include TiCN (titanium carbonitride), Al 2 O 3 (alumina), and TiN (titanium nitride).
  • the coating layer 103 may include a TiCN layer 105 and an Al 2 O 3 layer 107 in this order from the cemented carbide 1, as in a non-limiting example shown in FIG.
  • TiCN layer 105 may be in contact with cemented carbide 1.
  • the Al 2 O 3 layer 107 may be in contact with the TiCN layer 105 .
  • the covering layer 103 may include a TiN layer 109, a TiCN layer 105, and an Al 2 O 3 layer 107 in this order from the cemented carbide 1, as shown in a non-limiting example shown in FIG.
  • TiN layer 109 may be in contact with cemented carbide 1.
  • TiCN layer 105 may be in contact with TiN layer 109.
  • the Al 2 O 3 layer 107 may be in contact with the TiCN layer 105 .
  • the coating layer 103 is not limited to a specific thickness.
  • the thickness of the TiCN layer 105 may be set to about 1.0 to 15 ⁇ m.
  • the thickness of the Al 2 O 3 layer 107 may be set to about 1 to 15 ⁇ m.
  • the thickness of the TiN layer 109 may be set to about 0.1 to 5 ⁇ m.
  • the thickness of the coating layer 103 may be measured by cross-sectional observation using an electron microscope.
  • the thickness of the covering layer 103 may be an average value. For example, the thickness may be measured at ten or more measurement points at intervals of 1 ⁇ m over a width of 10 ⁇ m or more at any position of each layer, and the average value thereof may be calculated.
  • the covered tool 101 may have a through hole 111.
  • the through hole 111 is shown in FIG.
  • the through hole 111 can be used to attach a fixing screw, a clamp member, or the like when the covered tool 101 is held in a holder.
  • the through hole 111 may be formed from the upper surface (rake surface 3) to the lower surface located on the opposite side of the upper surface, or may be open in these surfaces. Note that there is no problem even if the through holes 111 are configured to open in mutually opposing regions on the side surface (flank surface 5).
  • a coating layer 103 may be formed on the surface of the cemented carbide 1 by a CVD method to obtain a coated tool 101.
  • the TiCN layer 105 may be formed as follows. First, as for the reaction gas composition, titanium tetrachloride (TiCl 4 ) gas is 0.1 to 10 volume %, nitrogen (N 2 ) gas is 10 to 60 volume %, and methane (CH 4 ) gas is 0.1 to 15 volume %. %, and the remainder hydrogen (H 2 ) gas. Then, the TiCN layer 105 may be formed by introducing this mixed gas into the chamber and setting the temperature to 800 to 1100° C. and the pressure to 5 to 30 kPa.
  • TiCl 4 titanium tetrachloride
  • N 2 nitrogen
  • CH 4 methane
  • H 2 remainder hydrogen
  • the Al 2 O 3 layer 107 may be formed as follows. First, as the reaction gas composition, aluminum trichloride (AlCl 3 ) gas is 0.5 to 5 volume %, hydrogen chloride (HCl) gas is 0.5 to 3.5 volume %, and carbon dioxide (CO 2 ) gas is 0. A mixed gas consisting of hydrogen sulfide (H 2 S) gas of 0.5 to 5% by volume, 0.5% or less of hydrogen sulfide (H 2 S) gas, and the remainder hydrogen (H 2 ) gas may be prepared. Then, the Al 2 O 3 layer 107 may be formed by introducing this mixed gas into the chamber and setting the temperature to 930 to 1010° C. and the pressure to 5 to 10 kPa.
  • AlCl 3 aluminum trichloride
  • HCl hydrogen chloride
  • CO 2 carbon dioxide
  • the TiN layer 109 may be formed as follows. First, as a reaction gas composition, a mixed gas consisting of 0.1 to 10% by volume of titanium tetrachloride (TiCl 4 ) gas, 10 to 60% by volume of nitrogen (N 2 ) gas, and the remainder hydrogen (H 2 ) gas is used. May be adjusted. Then, the TiN layer 109 may be formed by introducing this mixed gas into the chamber and setting the temperature to 800 to 1010° C. and the pressure to 10 to 85 kPa.
  • TiCl 4 titanium tetrachloride
  • N 2 nitrogen
  • H 2 hydrogen
  • the above manufacturing method is an example of a method for manufacturing the coated tool 101. Therefore, it goes without saying that the coated tool 101 is not limited to that produced by the above manufacturing method.
  • the cutting tool 201 extends from a first end 203a toward a second end 203b, and is located in the holder 203 having a pocket 205 on the side of the first end 203a, as in the non-limiting example shown in FIG.
  • a coated tool 101 may also be provided.
  • the cutting tool 201 includes the coated tool 101, since the coated tool 101 has high durability, the cutting tool 201 has high wear resistance and stable cutting is possible.
  • the pocket 205 may be a portion where the covered tool 101 is attached.
  • the pocket 205 may be open on the outer peripheral surface of the holder 203 and the end surface on the first end 203a side.
  • the covered tool 101 may be installed in the pocket 205 such that the intersection area 7 projects outward from the holder 203. Further, the covered tool 101 may be attached to the pocket 205 by a fixing screw 207. That is, by inserting the fixing screw 207 into the through hole 111 of the covered tool 101 and inserting the tip of the fixing screw 207 into a screw hole formed in the pocket 205 to screw the threaded parts together, the covered tool 101 can be fixed. It may be attached to the pocket 205. At this time, the lower surface of the covered tool 101 may be in direct contact with the pocket 205, or a sheet may be sandwiched between the covered tool 101 and the pocket 205.
  • Examples of the material of the holder 203 include steel and cast iron. When the material of the holder 203 is steel, the holder 203 has high toughness.
  • a cutting tool 201 used for so-called turning is illustrated.
  • Examples of the turning process include inner diameter machining, outer diameter machining, and grooving. Note that the use of the cutting tool 201 is not limited to turning. For example, there is no problem even if the cutting tool 201 is used for milling.
  • the obtained molded body After performing a binder removal treatment on the obtained molded body, it was held at a temperature of 1500°C for 1 hour and fired to obtain a cemented carbide. Then, the obtained cemented carbide was honed to form an intersecting region between the rake face and the flank face.
  • the composition of the obtained cemented carbide was measured by EDS. Specifically, cross-sectional observation was performed using an EDS attached to the SEM, and measurements were made at a magnification of 5,000 to 20,000 times and an average value of measurements at five locations.
  • cemented carbides contained a hard phase containing W and C as main components, a solid solution phase containing W, C, and Ti as main components, and iron as a main component. It had a binder phase containing group metal (Co).
  • sample No. Cemented carbide Nos. 1 to 5 had a ⁇ -free layer consisting only of WC and iron group metal (Co) over the entire surface of the intersection region.
  • the evaluation results are shown in Table 1.
  • the "number of impacts until the cutting edge breaks" in the evaluation results in Table 1 represents the number of impacts until the cutting edge breaks during cutting, and can also be called intermittent performance evaluation. .
  • Sample No. 1 to 4 are sample No.
  • the stability was clearly improved compared to 5 and 6.
  • sample no. No. 6 did not have a ⁇ -removal layer on the surface of the intersection region, had the least number of impacts, had low wear resistance of the cutting edge, and was difficult to stably cut as a cutting tool.

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Abstract

本開示の限定されない一面の超硬合金は、ＷとＣとを含有する硬質相と、ＷとＣとＴｉとを含有する固溶体相と、鉄族金属を含有する結合相とを有する。超硬合金におけるすくい面と逃げ面との交差領域の表面に、ＷＣおよび鉄族金属のみからなる脱β層を有する。交差領域におけるすくい面の脱β層の平均厚みをａ、交差領域における逃げ面の脱β層の平均厚みをｂとする。ａとｂとの関係が、ｂ＜ａを満たす。本開示の限定されない一面の被覆工具は、上記の超硬合金と、超硬合金の表面に位置する被覆層とを有する。本開示の限定されない一面の切削工具は、第１端から第２端に向かって延び、第１端側にポケットを有するホルダと、ポケットに位置する、上記の被覆工具と、を備える。

Description

超硬合金およびこれを用いた被覆工具、切削工具 関連出願の相互参照
　本出願は、２０２２年３月２８日に出願された日本国特許出願２０２２－０５１０３４号の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
　本開示は、超硬合金およびこれを用いた被覆工具、切削工具に関する。
　ＷＣ（炭化タングステン）を硬質相として含有する超硬合金は、被覆工具における基体などに用いられ、エンドミルなどの切削工具に利用されている。このような超硬合金には、耐欠損性などが求められる。
　耐欠損性に優れる超硬合金として、例えば、特許第３２３５２５９号公報（特許文献１）には、超硬合金の刃先稜線部に脱β層があることが記載されており、この脱β層の厚みも記載されている。また、特許第３６５６８３８号公報（特許文献２）には、超硬合金の刃先稜線部に脱β層があることの記載はなく、すくい面および逃げ面の脱β層の厚みを調整することが記載されている。
　本開示の限定されない一面の超硬合金は、ＷとＣとを含有する硬質相と、ＷとＣとＴｉとを含有する固溶体相と、鉄族金属を含有する結合相とを有する。該超硬合金におけるすくい面と逃げ面との交差領域の表面に、ＷＣおよび鉄族金属のみからなる脱β層を有する。前記交差領域における前記すくい面の前記脱β層の平均厚みをａ、前記交差領域における前記逃げ面の前記脱β層の平均厚みをｂとする。前記ａと前記ｂとの関係が、ｂ＜ａを満たす。
　本開示の限定されない一面の被覆工具は、上記の超硬合金と、前記超硬合金の表面に位置する被覆層とを有する。
　本開示の限定されない一面の切削工具は、第１端から第２端に向かって延び、前記第１端側にポケットを有するホルダと、前記ポケットに位置する、上記の被覆工具と、を備える。
本開示の限定されない一面の超硬合金を示す斜視図である。 図１に示す超硬合金におけるＩＩ断面の断面図であり、すくい面から上面視（平面視）した場合に交差領域に直交する断面図である。 本開示の限定されない一面の被覆工具の表面付近を示す断面図である。 本開示の限定されない一面の被覆工具の表面付近を示す断面図である。 本開示の限定されない一面の切削工具を示す斜視図である。
　＜超硬合金＞
　以下、本開示の限定されない一面の超硬合金１について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図では、説明の便宜上、実施形態を説明する上で必要な主要部材のみが簡略化して示される。したがって、超硬合金１は、参照する各図に示されない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率などを忠実に表したものではない。これらの点は、後述する被覆工具および切削工具においても同じである。
　超硬合金１は、硬質相、固溶体相および結合相を有してもよい。
　硬質相は、Ｗ（タングステン）とＣ（炭素）とを含有してもよい。言い換えれば、硬質相は、ＷＣを含有してもよい。硬質相は、主成分としてＷＣを含有してもよい。「主成分」とは、他の成分と比較して質量％の値が最も大きい成分のことを意味してもよい。具体的には、硬質相が含有する成分のうち質量％の値の上位２つが、Ｗ及びＣであってもよい。
　固溶体相は、ＷとＣとＴｉ（チタン）とを含有してもよい。固溶体相は、主成分としてＷとＣとＴｉとを含有してもよい。すなわち、固溶体相において、ＷとＣとＴｉのそれぞれの質量％の合計値が最も大きくてもよい。また、固溶体層が含有する成分のうち質量％の値の上位３つが、Ｗ、Ｃ及びＴｉであってもよい。
　結合相は、鉄族金属を含有してもよい。鉄族金属としては、Ｃｏ（コバルト）やＮｉ（ニッケル）などが挙げられ得る。結合相は、ＣｏおよびＮｉの少なくとも一方を含有してもよい。結合相は、主成分として鉄族金属を含有してもよい。結合相は、隣り合う硬質相を結合させる相として機能し得る。ＣｏおよびＮｉを一例として含む鉄族金属が、結合相が含有する成分のうち質量％の値が最も大きくてもよい。
　硬質相、固溶体相および結合相のそれぞれの組成は、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分光分析法（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy：ＥＤＳ）で測定してもよい。測定は、電子顕微鏡に付属するＥＤＳを用いて行ってもよい。電子顕微鏡としては、例えば、走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscopy：ＳＥＭ）および透過電子顕微鏡（Transmission Electron Microscopy：ＴＥＭ）などが挙げられ得る。
　図１および図２に示す限定されない一例のように、超硬合金１は、すくい面３および逃げ面５を有してもよい。すなわち、超硬合金１は、切削工具形状であってもよい。また、超硬合金１は、板形状であってもよい。例えば、超硬合金１は、図１に示す限定されない一例のように、四角板形状であってもよい。この場合には、上面がすくい面３であってもよく、また、側面が逃げ面５であってもよい。なお、超硬合金１の形状は、四角板形状に限定されない。例えば、すくい面３は、三角形、五角形、六角形または円形であってもよい。
　超硬合金１は、特定の大きさに限定されない。例えば、すくい面３の幅Ｄ１は、３～２０ｍｍに設定されてもよい。また、逃げ面５の幅Ｄ２は、５～２０ｍｍに設定されてもよい。幅Ｄ１および幅Ｄ２は、すくい面３と逃げ面５との交差稜線部に直交する方向での寸法であってもよい。
　超硬合金１は、すくい面３と逃げ面５との交差領域７を有してもよい。交差領域７とは、すなわち刃先稜線部であって、刃先には、刃先処理としてホーニング処理が施され、刃先処理が施された部分を刃先稜線部としてもよい。ホーニング処理とは、砥石（ホーン）を押し付け、回転させながら往復させて、磨き上げる加工方法であってもよい。言い換えると、交差領域７とは、すくい面３と逃げ面５との交差稜線部のうちホーニング処理が施された領域であってもよい。具体的には、すくい面３から上面視（平面視）した刃先稜線部のすくい面３側の境界部Ｌ１から逃げ面５までの範囲Ｓ１、および、逃げ面５から上面視（平面視）した刃先稜線部の逃げ面５側の境界部Ｌ２からすくい面３までの範囲Ｓ２の領域が、交差領域７であってもよい（図２参照）。
　なお、境界部Ｌ１を特定しにくい場合には、すくい面３から上面視して逃げ面５から８０μｍの位置を境界部Ｌ１と見做してもよい。また、境界部Ｌ２を特定しにくい場合には、逃げ面５から上面視してすくい面３から６０μｍの位置を境界部Ｌ２と見做してもよい。
　交差領域７は、凸曲面形状であってもよい。なお、交差領域７の形状は、凸曲面形状に限定されない。交差領域７は、例えば、チャンファー処理が施された平面形状であってもよい。なお、平面形状である交差領域７は、すくい面３及び逃げ面５に対して傾斜するため、交差領域７におけるすくい面３の側の端部と、交差領域７における逃げ面５の側の端部と、はそれぞれ容易に特定できる。また、交差領域７が凸曲面形状である場合、平面形状のすくい面３及び逃げ面５と、凸曲面形状である交差領域７と、の違いから、交差領域７におけるすくい面３の側の端部と、交差領域７における逃げ面５の側の端部と、はそれぞれ容易に特定できる。
　交差領域７は、すくい面３と逃げ面５との交差稜線部の一部に位置してもよく、また、交差稜線部の全部に位置してもよい。交差領域７は、被削材の切削に用いることが可能である。
　超硬合金１は、図２に示す限定されない一例のように、交差領域７の表面に、ＷＣおよび鉄族金属のみからなる脱β層９を有してもよい。脱β層９は、Ｃｏなどの鉄族金属がリッチであって、靭性に富んだ層であり、切削時に被削材との間に生じる衝撃を吸収し、欠損を抑制する層として機能し得る。そのため、超硬合金１が交差領域７の表面に脱β層９を有する場合には、交差領域７が欠損しにくい。
　なお、ＷＣおよび鉄族金属のみからなる脱β層９とは、脱β層９を構成する成分のほぼ全てが、ＷＣおよび鉄族金属であることを意味している。脱β層９は、製造工程上不可避なレベルの不純物を含んでいてもよい。不純物の合計の含有量は、３質量％以下であればよく、言い換えれば、ＷＣおよび鉄族金属の合計値が９７質量％以上であればよい。
　超硬合金１は、交差領域７の表面の全体に脱β層９を有してもよい。言い換えれば、超硬合金１は、交差領域７の表面の全体が脱β層９であってもよい。また、超硬合金１は、交差領域７以外の表面にも脱β層９を有してもよい。脱β層９における鉄族金属は、結合相における鉄族金属と組成が同じであってもよい。脱β層９の確認は、例えば、ＥＤＳで行ってもよい。
　ここで、交差領域７におけるすくい面３の脱β層９の平均厚みをａ、交差領域７における逃げ面５の脱β層９の平均厚みをｂとしてもよい。そして、ａとｂとの関係が、ｂ＜ａを満たしてもよい。この場合には、交差領域７に亀裂やチッピングなどが生じにくく、交差領域７がより欠損しにくい。そのため、超硬合金１の耐欠損性が高い。
　ａとｂとの関係は、１＜ａ／ｂ≦２．５を満たしてもよい。この場合には、超硬合金１の耐欠損性が向上し易い。
　ａとｂとの関係は、１．５≦ａ／ｂ≦２．５を満たしてもよい。この場合には、超硬合金１の耐欠損性がさらに向上し易い。
　交差領域７におけるすくい面３の脱β層９の平均厚みとは、すくい面３から見た交差領域７のすくい面３側の端部における脱β層９の平均厚みのことを意味してもよい。そのため、交差領域７におけるすくい面３の脱β層９の平均厚みは、交差領域７におけるすくい面３側の端部に位置する領域Ｓ１ａにおける脱β層９の平均厚みと言い換えてもよい。領域Ｓ１ａは、例えば、境界部Ｌ１から１０μｍの領域であってもよい。
　また、交差領域７における逃げ面５の脱β層９の平均厚みとは、逃げ面５から見た交差領域７の逃げ面５側の端部における脱β層９の平均厚みのことを意味してもよい。そのため、交差領域７における逃げ面５の脱β層９の平均厚みは、交差領域７における逃げ面５側の端部に位置する領域Ｓ２ａにおける脱β層９の平均厚みと言い換えてもよい。領域Ｓ２ａは、例えば、境界部Ｌ２から５μｍの領域であってもよい。
　脱β層９の厚みの測定は、電子顕微鏡を用いた断面観察で行ってもよい。観察する断面は、例えば、図２に示すような断面であってもよい。すなわち、観察する断面は、すくい面３から上面視（平面視）した場合に交差領域７に直交する断面であってもよい。そして、この断面において、領域Ｓ１ａまたは領域Ｓ２ａの任意の位置において５μｍ以上の幅にわたって１μｍ間隔で５箇所以上の測定点において脱β層９の厚みを測定し、その平均値を算出してもよい。
　ａおよびｂは、特定の厚みに限定されない。例えば、ａは、７．３～１４．３μｍに設定されてもよい。また、ｂは、２．９～１３μｍに設定されてもよい。
　交差領域７における脱β層９の平均厚みは、すくい面３の側から逃げ面５の側に向かうにしたがって単調減少していてもよい。脱β層９の平均厚みが上記の構成である場合には、交差領域７に亀裂やチッピングなどがさらに生じにくく、交差領域７がより一層欠損しにくい。
　また、交差領域７は、すくい面３の側の端部及び逃げ面５の側の端部の間に位置して、脱β層９の平均厚みがｃである領域をさらに有してもよい。言い換えれば、交差領域７は、領域Ｓ１ａ及び領域Ｓ２ａの間に別の領域をさらに有し、この領域における脱β層９の平均厚みがｃであってもよい。このとき、ｃが、ａ及びｂより小さくてもよい。脱β層９の平均厚みが上記の構成である場合には、刃先における脱β層９を薄くできるため、刃先の切れ味を確保できる。
　図２に示す限定されない一例のように断面視における交差領域７が凸曲面形状である場合において、脱β層９の平均厚みがｃである領域は、交差領域７における曲率半径の最も小さいところに位置してもよい。具体的には、すなわち、脱β層９の平均厚みがｃである領域における交差領域７の曲率半径が、領域Ｓ１ａ及び領域Ｓ２ａにおける交差領域７の曲率半径より小さくてもよい。交差領域７が上記の構成である場合には、刃先を鋭くすることができ、刃先の切れ味を確保できる。
　脱β層９の平均厚みがｃである領域は、すくい面３の側よりも逃げ面５の側に位置してもよい。言い換えれば、脱β層９の平均厚みがｃである領域は、すくい面３よりも逃げ面５の近くに位置してもよい。この場合には、すくい面３の脱β層９の厚みが増加し耐欠損性が向上するというメリットが得られる。
　すくい面３から平面視した場合における交差領域７の幅は、逃げ面５から平面視した場合における交差領域７の幅より大きくてもよい。この場合には、すくい面３のホーニングの曲率半径が大きくなることで耐チッピング性能が向上するというメリットが得られる。
　＜超硬合金の製造方法＞
　次に、本開示の限定されない一面の超硬合金の製造方法について、超硬合金１を製造する場合を例に挙げて説明する。
　まず、原料粉末として、ＷＣ粉末、Ｃｏ粉末およびＴｉＣ粉末などを準備してもよい。Ｃｏ粉末の割合は、４～１２質量％であってもよい。また、ＴｉＣ粉末の割合は、０．５～１５質量％であってもよい。残部をＷＣ粉末としてもよい。
　原料粉末の平均粒径は、０．１～１０μｍの範囲で適宜選択してもよい。原料粉末の平均粒径は、マイクロトラック法で測定された値であってもよい。
　準備した原料粉末を混合して、すくい面３および逃げ面５を有するように成形し、成形体を得てもよい。このとき、金型プレスによってすくい面３と逃げ面５との交差稜線部が角落としされた形状に予め成形してもよい。この場合には、交差領域７の表面に脱β層９が形成され易い。角落としには、交差稜線部を凸曲面形状や平面形状に形成することが含まれ得る。
　得られた成形体に脱バインダ処理を施した後に焼成し、超硬合金１を得てもよい。焼成は、真空、アルゴン雰囲気および窒素雰囲気などの非酸化性雰囲気中で行ってもよい。焼成温度は、１４５０～１６００℃であってもよい。焼成時間は、０．５～３時間であってもよい。このような焼成温度および焼成時間で焼成する場合には、超硬合金１の表面に脱β層９が形成され易い。
　得られた超硬合金１にホーニング処理を施し、すくい面３と逃げ面５との交差領域７を形成してもよい。そして、ａとｂとの関係がｂ＜ａを満たすように交差領域７に対して研磨を施し、脱β層９の厚みを調整してもよい。研磨は、例えば、ブラシ加工、ブラスト加工およびバレル加工などで行ってもよい。
　なお、上記の製造方法は、超硬合金１を製造する方法の一例である。したがって、超硬合金１が、上記の製造方法によって作製されたものに限定されないことはいうまでもない。
　＜被覆工具＞
　次に、本開示の限定されない一面の被覆工具１０１について、上記の超硬合金１を有する場合を例に挙げて、図３および図４を用いて説明する。
　被覆工具１０１は、図３および図４に示す限定されない一例のように、超硬合金１と、超硬合金１の表面に位置する被覆層１０３とを有してもよい。被覆工具１０１は、基体として超硬合金１を有してもよい。被覆工具１０１が超硬合金１を有する場合には、超硬合金１の耐欠損性が高いことから、断続性能などの切削性能が向上し易い。そのため、被覆工具１０１の耐久性が高い。
　被覆層１０３は、超硬合金１の表面の全体に位置してもよく、また、一部のみに位置してもよい。すなわち、被覆層１０３は、超硬合金１の表面の少なくとも一部に位置してもよい。
　被覆層１０３は、化学蒸着（Chemical Vapor Deposition：ＣＶＤ）法で成膜されてもよい。言い換えれば、被覆層１０３は、ＣＶＤ膜であってもよい。なお、被覆層１０３は、物理蒸着（Physical Vapor Deposition：ＰＶＤ）法で成膜されたＰＶＤ膜であってもよい。
　被覆層１０３は、単層の構成であってもよく、また、複数の層が積層された構成であってもよい。被覆層１０３の組成としては、例えば、ＴｉＣＮ（炭窒化チタン）、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）およびＴｉＮ（窒化チタン）などが挙げられ得る。
　被覆層１０３は、図３に示す限定されない一例のように、超硬合金１の方から、順にＴｉＣＮ層１０５とＡｌ2Ｏ3層１０７とを有してもよい。ＴｉＣＮ層１０５は、超硬合金１に接してもよい。Ａｌ2Ｏ3層１０７は、ＴｉＣＮ層１０５に接してもよい。
　被覆層１０３は、図４に示す限定されない一例のように、超硬合金１の方から、順にＴｉＮ層１０９とＴｉＣＮ層１０５とＡｌ2Ｏ3層１０７とを有してもよい。ＴｉＮ層１０９は、超硬合金１に接してもよい。ＴｉＣＮ層１０５は、ＴｉＮ層１０９に接してもよい。Ａｌ2Ｏ3層１０７は、ＴｉＣＮ層１０５に接してもよい。
　被覆層１０３は、特定の厚みに限定されない。例えば、ＴｉＣＮ層１０５の厚みは、１．０～１５μｍ程度に設定されてもよい。Ａｌ2Ｏ3層１０７の厚みは、１～１５μｍ程度に設定されてもよい。ＴｉＮ層１０９の厚みは、０．１～５μｍ程度に設定されてもよい。被覆層１０３の厚みの測定は、電子顕微鏡を用いた断面観察で行ってもよい。また、被覆層１０３の厚みは、平均値であってもよい。例えば、各層の任意の位置において１０μｍ以上の幅にわたって１μｍ間隔で１０箇所以上の測定点において厚みを測定し、その平均値を算出してもよい。
　被覆工具１０１は、貫通孔１１１を有してもよい。なお、説明の便宜上、図１に貫通孔１１１を示す。貫通孔１１１は、被覆工具１０１をホルダに保持する際に、固定ネジまたはクランプ部材などを取り付けるために用いることが可能である。貫通孔１１１は、上面（すくい面３）から上面の反対側に位置する下面にかけて形成されてもよく、また、これらの面において開口してもよい。なお、貫通孔１１１は、側面（逃げ面５）における互いに対向する領域に開口する構成であっても何ら問題ない。
　＜被覆工具の製造方法＞
　次に、本開示の限定されない一面の被覆工具の製造方法について、被覆工具１０１を製造する場合を例に挙げて説明する。
　超硬合金１の表面にＣＶＤ法によって被覆層１０３を成膜し、被覆工具１０１を得てもよい。
　ＴｉＣＮ層１０５は、次のように成膜してもよい。まず、反応ガス組成として、四塩化チタン（ＴｉＣｌ4）ガスを０．１～１０体積％、窒素（Ｎ2）ガスを１０～６０体積％、メタン（ＣＨ4）ガスを０．１～１５体積％、残りが水素（Ｈ2）ガスからなる混合ガスを調整してもよい。そして、この混合ガスをチャンバ内に導入し、温度を８００～１１００℃、圧力を５～３０ｋＰａに設定し、ＴｉＣＮ層１０５を成膜してもよい。
　Ａｌ2Ｏ3層１０７は、次のように成膜してもよい。まず、反応ガス組成として、三塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）ガスを０．５～５体積％、塩化水素（ＨＣｌ）ガスを０．５～３．５体積％、二酸化炭素（ＣＯ2）ガスを０．５～５体積％、硫化水素（Ｈ2Ｓ）ガスを０．５体積％以下、残りが水素（Ｈ2）ガスからなる混合ガスを調整してもよい。そして、この混合ガスをチャンバ内に導入し、温度を９３０～１０１０℃、圧力を５～１０ｋＰａに設定し、Ａｌ2Ｏ3層１０７を成膜してもよい。
　ＴｉＮ層１０９は、次のように成膜してもよい。まず、反応ガス組成として、四塩化チタン（ＴｉＣｌ4）ガスを０．１～１０体積％、窒素（Ｎ2）ガスを１０～６０体積％、残りが水素（Ｈ2）ガスからなる混合ガスを調整してもよい。そして、この混合ガスをチャンバ内に導入し、温度を８００～１０１０℃、圧力を１０～８５ｋＰａに設定し、ＴｉＮ層１０９を成膜してもよい。
　なお、上記の製造方法は、被覆工具１０１を製造する方法の一例である。したがって、被覆工具１０１が、上記の製造方法によって作製されたものに限定されないことはいうまでもない。
　＜切削工具＞
　次に、本開示の限定されない一面の切削工具２０１について、上記の被覆工具１０１を備える場合を例に挙げて、図５を用いて説明する。
　切削工具２０１は、図５に示す限定されない一例のように、第１端２０３ａから第２端２０３ｂに向かって延び、第１端２０３ａの側にポケット２０５を有するホルダ２０３と、ポケット２０５に位置する被覆工具１０１と、を備えてもよい。切削工具２０１が被覆工具１０１を備える場合には、被覆工具１０１の耐久性が高いことから、切削工具２０１の耐摩耗性が高く、安定した切削が可能となる。
　ポケット２０５は、被覆工具１０１が装着される部分であってもよい。ポケット２０５は、ホルダ２０３の外周面および第１端２０３ａの側の端面において開口してもよい。
　被覆工具１０１は、交差領域７がホルダ２０３から外方に突出するようにポケット２０５に装着されてもよい。また、被覆工具１０１は、固定ネジ２０７によって、ポケット２０５に装着されてもよい。すなわち、被覆工具１０１の貫通孔１１１に固定ネジ２０７を挿入し、この固定ネジ２０７の先端をポケット２０５に形成されたネジ孔に挿入してネジ部同士を螺合させることによって、被覆工具１０１がポケット２０５に装着されてもよい。このとき、被覆工具１０１の下面がポケット２０５に直接に接してもよく、また、被覆工具１０１とポケット２０５との間にシートが挟まれてもよい。
　ホルダ２０３の材質としては、例えば、鋼および鋳鉄などが挙げられ得る。ホルダ２０３の材質が鋼の場合には、ホルダ２０３の靱性が高い。
　図５に示す一例においては、いわゆる旋削加工に用いられる切削工具２０１を例示している。旋削加工としては、例えば、内径加工、外径加工および溝入れ加工などが挙げられ得る。なお、切削工具２０１の用途は、旋削加工に限定されない。例えば、切削工具２０１を転削加工に用いても何ら問題ない。
　以下、実施例を挙げて本開示を詳細に説明するが、本開示は以下の実施例に限定されない。
　［試料Ｎｏ．１～６］
　＜超硬合金の作製＞
　まず、平均粒径９μｍのＷＣ粉末、平均粒径１．５μｍのＣｏ粉末および平均粒径１．５μｍのＴｉＣ粉末を原料粉末として準備した。原料粉末の平均粒径は、マイクロトラック法で測定された値である。
　次に、Ｃｏ粉末を７質量％、ＴｉＣ粉末を２質量％および残部がＷＣ粉末の割合で混合して、すくい面および逃げ面を有するように切削工具形状（ＣＮＭＧ１２０４０８）にプレス成形し、成形体を得た。このとき、試料Ｎｏ．１～５については、金型プレスによってすくい面と逃げ面との交差稜線部が凸曲面形状に角落としされた形状に成形した。
　得られた成形体に脱バインダ処理を施した後、１５００℃の温度で１時間保持して焼成し、超硬合金を得た。そして、得られた超硬合金にホーニング処理を施し、すくい面と逃げ面との交差領域を形成した。
　得られた超硬合金の組成をＥＤＳで測定した。具体的には、ＳＥＭに付属するＥＤＳを用いた断面観察であって、倍率を５０００～２００００倍、５箇所測定の平均値という条件で測定した。
　ＥＤＳの測定の結果、得られた超硬合金はいずれも、主成分としてＷとＣとを含有する硬質相と、主成分としてＷとＣとＴｉとを含有する固溶体相と、主成分として鉄族金属（Ｃｏ）を含有する結合相とを有していた。また、試料Ｎｏ．１～５の超硬合金は、ＷＣおよび鉄族金属（Ｃｏ）のみからなる脱β層を交差領域の表面の全体に有していた。
　試料Ｎｏ．１～５については、ａおよびｂが表１に示す値となるように交差領域に対して研磨（ブラシまたはブラスト加工）を施した。表１の「交差領域における脱β層の平均厚み」の欄に示すａおよびｂの値は、上記で例示した方法にしたがって測定された値である。
　＜評価＞
　得られた超硬合金について、切削評価を行った。具体的には、超硬合金（基体）の方から順に、厚み１μｍのＴｉＮ層、厚み１０μｍのＴｉＣＮ層、厚み６μｍのＡｌ2Ｏ3層をＣＶＤ法でそれぞれ成膜して被覆工具にした後、下記の条件で切削評価を行った。なお、各層の厚みは、平均値である。
　加工形態：旋削
　切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ
　送り　　：０．４ｍｍ／ｒｅｖ
　切込み　：０．５ｍｍ
　被削材　：ＳＣＭ４４０ φ２００丸棒
　加工状態：ＷＥＴ
　評価結果を表１に示す。なお、表１の評価結果における「刃先の欠損までの衝撃回数」とは、切削加工を行った際に、刃先が欠損するまでの衝撃回数を表したものであり、断続性能評価とも呼ばれ得る。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　試料Ｎｏ．１～４は、試料Ｎｏ．５～６と比較して、明らかに安定性が向上した。特に、試料Ｎｏ．６は、交差領域の表面に脱β層を有しておらず、衝撃回数が最も少なく、刃先の耐摩耗性が低く、切削工具として安定した切削が困難であった。
　　１・・・超硬合金
　　３・・・すくい面
　　５・・・逃げ面
　　７・・・交差領域
　　９・・・脱β層
１０１・・・被覆工具
１０３・・・被覆層
１０５・・・ＴｉＣＮ層
１０７・・・Ａｌ2Ｏ3層
１０９・・・ＴｉＮ層
１１１・・・貫通孔
２０１・・・切削工具
２０３・・・ホルダ
２０３ａ・・第１端
２０３ｂ・・第２端
２０５・・・ポケット
２０７・・・固定ネジ

Claims (11)

  1. 　ＷとＣとを含有する硬質相と、
    　ＷとＣとＴｉとを含有する固溶体相と、
    　鉄族金属を含有する結合相とを有する超硬合金であって、
    　該超硬合金におけるすくい面と逃げ面との交差領域の表面に、ＷＣおよび鉄族金属のみからなる脱β層を有し、
    　前記交差領域における前記すくい面の前記脱β層の平均厚みをａ、
    　前記交差領域における前記逃げ面の前記脱β層の平均厚みをｂとし、
    　前記ａと前記ｂとの関係が、ｂ＜ａを満たす、超硬合金。
  2. 　前記ａと前記ｂとの関係が、１＜ａ／ｂ≦２．５を満たす、請求項１に記載の超硬合金。
  3. 　前記交差領域における前記脱β層の平均厚みは、前記すくい面の側から前記逃げ面の側に向かうにしたがって単調減少している、請求項１に記載の超硬合金。
  4. 　前記交差領域は、前記すくい面の側の端部及び前記逃げ面の側の端部の間に位置して、前記脱β層の平均厚みがｃである領域を有し、
    　前記ｃが、前記ａ及び前記ｂよりも小さい、請求項１に記載の超硬合金。
  5. 　前記脱β層の平均厚みがｃである領域は、前記交差領域における曲率半径の最も小さいところに位置する、請求項４に記載の超硬合金。
  6. 　前記脱β層の平均厚みがｃである領域は、前記すくい面の側よりも前記逃げ面の側に位置する、請求項４に記載の超硬合金。
  7. 　前記すくい面から平面視した場合における前記交差領域の幅が、前記逃げ面から平面視した場合における前記交差領域の幅よりも大きい、請求項１に記載の超硬合金。
  8. 　請求項１～７のいずれか１つに記載の超硬合金と、
    　前記超硬合金の表面に位置する被覆層とを有する、被覆工具。
  9. 　前記被覆層は、前記超硬合金の方から、順にＴｉＣＮ層とＡｌ2Ｏ3層とを有する、請求項８に記載の被覆工具。
  10. 　前記被覆層は、前記超硬合金の方から、順にＴｉＮ層とＴｉＣＮ層とＡｌ2Ｏ3層とを有する、請求項８に記載の被覆工具。
  11. 　第１端から第２端に向かって延び、前記第１端側にポケットを有するホルダと、
    　前記ポケットに位置する、請求項８～１０のいずれか１つに記載の被覆工具と、を備えた切削工具。
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