(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化クロムを含有するＷＣ基超硬合金において，結合相中に分散した複数の平均粒径の異なる２種類の炭化タングステン相を備え、前記２種類の炭化タングステン相の平均粒径の比が３≦平均粒径（大）／平均粒径（小）≦７であり，かつその体積比が１．５≦平均粒径（大）の体積／平均粒径（小）の体積≦３であることを特徴とするエンドミル用超硬合金。
【請求項２】
請求項１記載のエンドミル用超硬合金において，前記結合相として，炭化クロムを０．５〜２．０重量％，Ｃｏを５〜１５重量％含有することを特徴とするエンドミル用超硬合金。
【請求項３】
請求項１又は２記載のエンドミル用超硬合金において，前記炭化タングステン相の最大粒径が３．０μｍ以下であることを特徴とするエンドミル用超硬合金。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，耐クラック伝播性，耐欠損性，耐熱クラック性に優れた炭化タングステン基超硬合金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来，炭化タングステン基超硬合金は，炭化タングステン粉末を微細にするほど，硬さおよび靭性，耐摩耗性が向上し，エンドミルやプリント基盤穴開け用ドリルに使用されている。また，このような用途に使用するためには，均一な粒径の微粒炭化タングステンを用いることが一般的に行われてきた。
【０００３】
しかし，炭化タングステンを微細にすることによってクラック抵抗は低くなり，亀裂が進展しやすくなる傾向にある。
【０００４】
高強度，高靭性，高硬度の超硬合金を得るために次の発明がなされている。
【０００５】
特開平６−８１０７２号公報（以下，従来技術１と呼ぶ）には，Ｃｏ及びＮｉのうちの１種または２種を４〜４０重量％含有し，さらにＶ，Ｃｒ，Ｔａ，ＮｂおよびＴｉのうち１種または２種以上を０．１から５．０重量％を含有する組成を有し，平均粒度が０．６μｍ以下でかつ最大粒径が３．０μｍ以下のＷＣ粒子が分散しているＷＣ基超硬合金の素地中に，さらに最大粒径が３．０μｍ以下であるＶ，Ｃｒ，Ｔａ，ＮｂおよびＴｉのうち１種または２種以上の炭化物もしくは，炭窒化物の固溶体粒子が分散している組織を有するＷＣ基超硬合金を製造する方法が開示されている。
【０００６】
また，特開平６−２６４１５８号公報（以下，従来技術２と呼ぶ）には，原料粉末としていずれも１μｍ以下の平均粒径を有するＷＣ粉末，ＣｏおよびＮｉの酸化物粉末Ｖ，Ｃｒ，ＴａおよびＴｉの金属粉末と，これら金属の炭化物粉末及び酸化物粉末，炭素粉末を用い，これらの原料粉末を配合，混合し，圧粉体に成形し，ついで前記圧粉体を真空焼結するに際して，その昇温過程で炭素粉末または炭素粉末と炭化物粉末によって，結合相に占める割合で５０〜５００ｐｐｍの酸素が残留する割合に配合した酸化物粉末の還元を行い，３〜２０重量％を占める結合相に上記含有量したＷＣ基超硬合金を製造する方法が開示されている。
【０００７】
また，特開平５−３３９６５９号公報（以下，従来技術３と呼ぶ）には，０．５μｍ以下のＷＣと３〜４０重量％の立方晶系化合物と，１〜２５重量％のＣｏ及び／またはＮｉからなる混合粉末でなる出発物質を用いて，１４５０℃以上で焼結した板状ＷＣ結晶を有する超硬合金を作製する方法が開示されている。
【０００８】
さらに，特開昭６１−１２４５４８号公報（以下，従来技術４と呼ぶ）には，重量比でＷＣを主成分とする硬質相７５〜９０重量％，Ｆｅ族およびＣｒ族のうち１種または２種を１０〜２５重量％，ＨｆまたはＨｆ炭化物を０．１〜３．２重量％，硬質相の一部をＴａＣおよびＮｂＣの１種または２種を０．１〜５重量％で置換した超硬合金について開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし，従来技術１において，Ｖ，Ｃｒ，Ｔａ，ＮｂおよびＴｉのうち１種または２種以上からなる第３相は，当然ＷＣよりヤング率が低い相として存在するため，当然のごとく，高強度，高硬度を得るためには，欠陥として働き，その期待される効果は低い。
【００１０】
また，従来技術２において酸化物粉末の還元を昇温過程中に行うため，炭素量および酸素量の制御が安定せず，期待通りに高強度，高硬度の超硬合金を安定して得ることは難しい。
【００１１】
また，従来技術３において，原料粉末を長時間混合粉砕することにより，非常に微細で応力の有する粉末となり不純物が多く，かつ製造工程が長く狙いとした板状ＷＣの生成が少なく粒径の制御も困難である。
【００１２】
さらに，従来技術４において，炭化タングステン以外の炭化物による粗大な樹脂状析出物の晶出が生じ，強度，靭性を満足できない。
【００１３】
そこで，本発明の技術的課題は，強度，靭性，クラック伝播抵抗を高めたエンドミル用超硬合金を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は，上記の技術的課題を解決するためのもので，具体的には２種類の粒度の異なる炭化タングステンを用いて，それらの炭化タングステン粒子を結合相中に分散させ，かつ結合相に炭化クロムを固溶強化させることによって，強度，靭性，クラック伝播抵抗を高めた超硬合金を提供するものである。
【００１５】
即ち，本発明のエンドミル用超硬合金は，炭化クロムを含有するＷＣ基超硬合金において，結合相中に分散した複数の平均粒径の異なる２種類の炭化タングステン相を備え、前記２種類の炭化タングステン相の平均粒径の比が３≦平均粒径（大）／平均粒径（小）≦７であり，かつその体積比が１．５≦平均粒径（大）の体積／平均粒径（小）の体積≦３であることを特徴としている。
【００１６】
また，本発明のエンドミル用超硬合金では，前記エンドミル用超硬合金において，前記結合相として，炭化クロムを０．５〜２．０重量％，Ｃｏを５〜１５重量％含有することを特徴としている。
【００１９】
さらに，本発明のエンドミル用超硬合金では，前記いずれかのエンドミル用超硬合金において，前記炭化タングステン相の最大粒径が３．０μｍ以下であることを特徴としている。
【００２０】
次に，本発明の超硬合金の成分組成を上記の如く限定した理由について説明する。
【００２１】
まず，コバルト（Ｃｏ）成分について説明する。Ｃｏは結合相形成成分として添加され，靭性かつ耐欠損性を向上させる作用をするが，その含有量が５重量％未満では，ＷＣ基超硬合金の緻密化が十分なされず，前記作用の所望の効果が得られない。
【００２２】
一方，Ｃｏの含有量が１５重量％を越えると硬度が低下した耐摩耗性，耐塑性変形性が低下する事から，その含有量を５〜１５重量％と定めた。
【００２３】
次に，炭化クロムについて説明する。炭化クロムは，焼結時のＷＣ粒成長を抑制する作用および結合相に固溶することによる結合相の固溶強化が挙げられる。ＷＣ基超硬合金において，その含有量が０．５％未満では，焼結時のＷＣ粒成長抑制効果，および結合相の固溶強化が期待出来ない。一方，２．０重量％を越えて含有すると，焼結条件により靭性の低下をもたらす第３相が析出し，好ましくない。したがって，炭化クロムの含有量を０．５〜２．０重量％に定めた。
【００２４】
また，平均粒径比と平均粒径の体積比との関係について説明する。本発明において，２種類の炭化タングステン粉末の平均粒径の比が３≦平均粒径（大）／平均粒径（小）≦７であり，かつその体積比が１．５≦平均粒径（大）の体積／平均粒径（小）の体積≦３，および炭化タングステン粉末の最大粒径が３．０μｍ以下である事としたのは，平均粒径の比が３以下の場合，大きい粒子と小さい粒子の差がすくなく，クラックの伝播経路を阻止する効果が期待出来ない事にある。
【００２５】
一方，平均粒径の比が７を越えると，大きな粒子が，素地中において欠陥として働き，強度が低下し，靭性の向上に働かなくなるためである。
【００２６】
また，体積比が１．５以下の場合，平均粒径（大）なる粒子の全体に占める割合が少なく，クラックの伝播経路を阻止する効果が期待出来ない。一方，体積比が３．０を越える場合，超硬合金の強度や硬度の向上に働かなくなる理由からである。
【００２７】
さらに，最大粒径について説明する。炭化タングステン粉末の最大粒径を３．０μｍ以下としたのは，３．０μｍを越える粒子が超硬合金の素地中にあると，炭化タングステンが破壊の起点として作用し，合金の強度，耐欠損性に有利に働かないために定めた。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の実施の形態について説明する。
【００２９】
まず，本発明の第１の実施の形態によるＷＣ基超硬合金について説明する。
【００３０】
原料として，下記表１のＡ〜Ｇに示される平均粒径のＷＣ粉末，平均粒径１．２μｍのＣｏ粉末，平均粒径２．３μｍの炭化クロム粉末をそれぞれ用意し，これらの粉末を下記表２に示したように所定の割合に配合し，６時間アトライターで湿式混合し，乾燥後，１ｔｏｎ／ｃｍ２    １０−２Ｔｏｒｒの真空炉中で１４００℃  １時間焼成した。その後，アルゴンガス雰囲気中，１０００気圧  １３５０℃で１時間熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理を行った。
【００３１】
一方，比較ＷＣ基超硬合金については，下記表１に示したＷＣ粉末を単独で用いて，本発明の第１の実施の形態による合金と同様の方法で調整した。
【００３２】
こうして得た本発明の第１の実施の形態による合金及び比較超硬合金を＃２００のダイヤモンド砥石で湿式研削加工し４．０×８．０×２５．０の形状に作製し，抗折力（ＪＩＳ法）を測定した。次に，これらの超硬合金の一面を１μｍのダイヤモンドペーストでラップ加工し，破壊靭性値Ｋ１Ｃ（ＩＭ法）を測定した。
【００３３】
下記表３に示した結果から，本発明の第１の実施の形態によるＷＣ基超硬合金は比較ＷＣ基超硬合金に比較してすぐれた抗折力，破壊靭性値を示すことがわかる。
【００３４】
【表１】
0003605740.tif 000002
【００３５】
【表２】
0003605740.tif 000003
【００３６】
【表３】
0003605740.tif 000004
【００３７】
次に，本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００３８】
第１の実施の形態で製造した本発明のＷＣ基超硬合金２と，比較ＷＣ基超硬合金２から，直径６ｍｍの２枚刃エンドミルを試作した。被削材はＳＫＤ（ＨＲＣ２５）であり，切削速度は２０ｍ／ｍｉｎ，切り込み深さは８ｍｍの条件で鋼の湿式切削試験を実施し，逃げ面摩耗幅０．３ｍｍを寿命基準として，寿命に至るまでの切削長を求め，本発明エンドミルに対する比較エンドミルの切削長さの比率を求め切削性能を評価した。その結果を下記表４に示した。
【００３９】
【表４】
0003605740.tif 000005
【００４０】
上記表４に示した結果から，本発明のＷＣ基超硬合金で作製したエンドミルは比較ＷＣ基超硬合金で作製したエンドミルに比較して優れた切削性能を示すことがわかる。
【００４１】
【発明の効果】
以上，説明したように，本発明によれば，強度，靭性，クラック伝播抵抗を高めたエンドミル用超硬合金を提供することができる。