(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化タングステンを主成分とする第１相と、
第４族元素、第５族元素および第６族元素からなる群より選択される１種または複数種の元素の炭窒化物を主成分とする第２相を有し、
前記第２相の体積分率が０．５体積％以上５体積％以下であり、残部が前記第１相であることを特徴とする炭化タングステン基焼結体。
【請求項２】
前記第１相の炭化タングステンのうち、焼結体の全体積の０．０１体積％以上４体積％未満が、鉄属元素ならびに第４族元素、第５族元素および第６族元素からなる群より選択される１種または複数種の元素の複合炭化物および／または複合炭窒化物を主成分とする第３相で置換されていることを特徴とする請求項１記載の炭化タングステン基焼結体。
【請求項３】
前記第３相が鉄属元素として少なくともコバルトを含んでいることを特徴とする請求項２記載の炭化タングステン基焼結体。
【請求項４】
前記第３相の体積分率が０．２体積％以下であることを特徴とする請求項２または３記載の炭化タングステン基焼結体。
【請求項５】
前記第２相が少なくともモリブデンを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の炭化タングステン基焼結体。
【請求項６】
前記第２相を構成する、前記第４族元素、第５族元素および第６族元素からなる群より選択される１種または複数種の元素の炭窒化物中の炭素および窒素のモル比をｘ：（１−ｘ）とした場合、０．２≦ｘ≦０．８なる関係が成り立つことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の炭化タングステン基焼結体。
【請求項７】
前記第２相を構成する結晶粒子の平均粒径が０．０３〜１．１μｍであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の炭化タングステン基焼結体。
【請求項８】
前記第２相中の前記第４族元素、第５族元素および第６族元素からなる群より選択される１種または複数種の元素に少なくともクロムが含まれることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の炭化タングステン基焼結体。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項記載の炭化タングステン基焼結体を用いた耐摩耗部材。
【請求項１０】
塗布工具ヘッド、切断刃、レンズモールド、シールリングおよび切削工具のいずれかであることを特徴とする請求項９記載の耐摩耗部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化タングステン基焼結体の改良およびそれを用いた耐摩耗部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化タングステン（ＷＣ）をはじめとする、周期表の第４族、第５族および第６族（それぞれ、短周期型周期表の第IVａ族、第Ｖａ族および第VIａ族）の元素の炭化物を、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）等の鉄族元素で焼結した複合材料は、硬さ、強度、耐摩耗性等の機械的特性に優れ、超硬合金と呼ばれている。超硬合金は高温下での硬さ低下が少なく、耐摩耗性にすぐれていることから、金属加工用切削工具、アルミニウム等の深絞り用金型を初めとする多くの用途に用いられている。
【０００３】
超硬合金は、原料である炭化物および鉄族金属の粉末を粉砕および混合後、加圧および加熱して焼結する粉末冶金法により製造される。焼結時の昇温過程において、まず鉄族金属が溶融して液相が発生し、その流動により固相粒子の再配列が起こり、次いで固相粒子の液相中への溶解が起こる。その後、冷却過程において、固相粒子の析出、成長、合体が起こり、柱状の炭化物粒子相と、結合組織としての鉄族金属相からなる超硬合金が形成される。
【０００４】
この場合において、炭化物粒子の成長が進みすぎ、粒子が粗大化すると、機械的特性が低下するため、炭化物粒子の成長を抑制し、粒径を１μｍ以下程度にとどめておくことが望ましい。また、結合相を形成する鉄族金属としては、通常コバルトが用いられているが、コバルトを用いた超硬合金は靱性等に優れる反面、硬さが低くなる、コバルト相が腐食を受けやすい等の点で課題を有している。
【０００５】
これらの問題に鑑み、粒成長抑制効果を有し、耐食性および機械的強度の点で優れた特性を有する炭化タングステン基焼結体に関する検討が行われている。例えば、炭化タングステンの粒成長抑制効果を有する炭化バナジウム（ＶＣ）や炭化クロム（Ｃｒ３Ｃ２）を添加剤として加えることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献２には、第１相がＷＣ、第２相がＴｉおよびＷを主成分とする複炭（窒）化物であり、かつ結合相金属が第３相の複炭（窒）化物として存在する３相混合組織の焼結合金が開示されている。
特許文献３には、Ｎｉが０．０２〜０．５重量％、周期律表第４、５、６族の遷移金属の炭化物、窒化物及び炭窒化物の１種以上が０．１〜５．０重量％、残部が炭化タングステン及び不可避不純物からなる焼結体で、ミクロ組織が硬質相、結合相、反応相からなり、反応相の面積率をＳ（％）としたとき、０．１≦Ｓ≦２、気孔率をＰ（％）としたとき、Ｐ≦０．１であるガラス光学素子成型用金型部材が開示されている。
特許文献４には、結合相成分として鉄族金属から選ばれた１種または２種以上が１〜１５重量％と、固溶体相成分として周期律表の４、５、６族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、もしくはこれらの固溶体を１〜２０重量％と、残部が炭化タングステンの硬質相成分と不可避不純物からなり、固溶体相成分が部材の内部で略均等に分布して存在すると共に、この固溶体相成分が略均等に分布して存在する領域に連続して部材の表面部でこの固溶体相成分が減少している超硬合金部材が開示されている。
特許文献５には、炭化タングステン相と、周期律表第４、５、６族金属の群から選ばれる少なくとも２種の炭化物、窒化物および炭窒化物からなる固溶体相と、少なくとも１種の鉄属金属を含有する結合相とからなり、固溶体相として、少なくともＺｒおよびＮｂを含有するＺｒ−Ｎｂ固溶体相を含み、炭化タングステン相の平均粒径ｄ1に対するＺｒ−Ｎｂ固溶体相の平均粒径ｄ2の比（ｄ2／ｄ1）が０．５〜２である超硬合金が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−１２８４７号公報
【特許文献２】特開２００２−１８０１７５号公報
【特許文献３】特開２００８−０７５１６０号公報
【特許文献４】特開２００２−１４６４６６号公報
【特許文献５】特開２００２−３５６７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１記載の超硬合金では、第４族元素、第５族元素、第６属元素の化合物に窒素が含まれていないために特に高温になった場合の化学的安定性を欠くという問題を有している。
特許文献２に記載の超硬合金のうち、第４族元素、第５族元素、第６属元素の化合物が窒素を含んでいないもの（請求項１、２）については、上記特許文献１同様の問題があり、窒素を含むもの（請求項３以降および実施例９〜１２）ではいずれもＷＣ量が低いために、破壊靱性が７４．５％以下と低いためにＷＣが有する靱性を十分上げることができずに、用途が極めて制限される。
特許文献３に記載の超硬合金は、炭窒化物の原料粉末のサイズが１〜２μｍと比較的大きいために、ＷＣの結晶成長を抑制する働きが十分ではなく、硬さおよび強度が十分に得られない。
特許文献４に記載の超硬合金部材は、焼結体の箇所によりその組成および物性が異なるために、本発明の主たる対象である耐摩耗部材としては、その使用に制限があり、寿命などの予測も困難となる。
特許文献５に記載の超硬合金は、窒素を含有する例が示されておらずに、引用文献１および２と同様の問題がある。
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、炭化タングステンに対する高い粒成長抑制効果を有し、機械的強度に加え耐食性等の化学的耐久性にも優れた炭化タングステン基焼結体およびそれを用いた塗布工具用ヘッド部、切断刃、カッター刃、レンズ型、シールリング等の耐摩耗部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明は、下記の（１）〜（８）に記載の炭化タングステン基焼結体および下記の（９）、（１０）に記載の耐摩耗部材を提供するものである。
（１）  炭化タングステンを主成分とする第１相と、第４族元素、第５族元素および第６族元素からなる群より選択される１種または複数種の元素の炭窒化物を主成分とする第２相を有し、前記第２相の体積分率が０．５体積％以上５体積％以下であり、残部が前記第１相である炭化タングステン基焼結体。
（２）  前記第１相の炭化タングステンのうち、焼結体の全体積の０．０１体積％以上４体積％未満が、鉄属元素ならびに第４族元素、第５族元素および第６族元素からなる群より選択される１種または複数種の元素の複合炭化物および／または複合炭窒化物を主成分とする第３相で置換されている上記（１）記載の炭化タングステン基焼結体。
（３）  前記第３相が鉄属元素として少なくともコバルトを含んでいる上記（２）記載の炭化タングステン基焼結体。
（４）  前記第３相の体積分率が０．２体積％以下である上記（２）または（３）記載の炭化タングステン基焼結体。
（５）  前記第２相が少なくともモリブデンを含む上記（１）から（４）のいずれか１項記載の炭化タングステン基焼結体。
（６）  前記第２相を構成する、第４族元素、第５族元素および第６族元素からなる群より選択される１種または複数種の元素の炭窒化物中の炭素および窒素のモル比をｘ：（１−ｘ）とした場合、０．２≦ｘ≦０．８なる関係が成り立つ上記（１）から（５）のいずれか１項記載の炭化タングステン基焼結体。
（７）  前記第２相を構成する結晶粒子の平均粒径が０．０３〜１．１μｍである上記（１）から（６）のいずれか１項記載の炭化タングステン基焼結体。
（８）  前記第２相中の前記第４族元素、第５族元素および第６族元素からなる群より選択される１種または複数種の元素に少なくともクロムが含まれる上記（１）から（７）のいずれか１項記載の炭化タングステン基焼結体。
（９）  上記（１）から（８）のいずれか１項記載の炭化タングステン基焼結体を用いた耐摩耗部材。
（１０）  塗布工具ヘッド部、切断刃、レンズモールド、シールリングおよび切削工具のいずれかである上記（９）記載の耐摩耗部材。
【００１０】
なお、本発明において、「第４族元素」とは、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）およびハフニウム（Ｈｆ）のいずれかをいい、「第５族元素」とは、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）およびタンタル（Ｔａ）のいずれかをいい、「第６族元素」とは、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）およびタングステン（Ｗ）のいずれかをいう。また、本発明において「鉄族元素」とは、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）およびニッケル（Ｎｉ）のいずれかをいう。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の炭化タングステン基焼結体において、結合相である第２相の形成に用いられる第４族元素、第５族元素および第６族元素からなる群より選択される１種または複数種の元素の炭窒化物は、炭化タングステンに対し高い粒成長抑制効果を有すると共に、微細な粒径の微粒子を容易に製造できる。そのため、このような炭窒化物を原料に用いて製造される本発明の炭化タングステン基焼結体は、炭化タングステンの粒成長が効果的に抑制され、粗大化された粒子を含まない緻密な組織を形成できるため、硬さや曲げ強さ等の機械的特性に優れていると共に、コバルト等の鉄族金属を結合相とするものに比べ、耐食性や靱性において優れている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（Ａ）は実施例１（（Ｔｉ，Ｗ）（Ｃ，Ｎ）を２体積％添加）で得られた炭化タングステン基焼結体の破面のＳＥＭ像（ＳＥ）であり、（Ｂ）は同炭化タングステン基焼結体の研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）である。
【図２】（Ａ）は炭窒化物を含まない炭化タングステン基焼結体（ＶＣ−Ｃｒ３Ｃ２−ＷＣ）の破面のＳＥＭ像（ＳＥ）であり、（Ｂ）は同炭化タングステン基焼結体（ＶＣ−Ｃｒ３Ｃ２−ＷＣ）の研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）である。
【図３】（Ａ）は実施例２で得られた炭化タングステン基焼結体の破面のＳＥＭ像（ＳＥ）であり、（Ｂ）は同炭化タングステン基焼結体の研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）である。
【図４】（Ａ）は実施例３（炭化バナジウム（１体積％）を添加）で得られた炭化タングステン基焼結体の破面のＳＥＭ像（ＳＥ）であり、（Ｂ）は同炭化タングステン基焼結体の研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）である。
【図５】（Ａ）は実施例３（炭化クロム（０．７体積％）および炭化ニオブ（０．３体積％）を添加）で得られた炭化タングステン基焼結体の破面のＳＥＭ像（ＳＥ）であり、（Ｂ）は同炭化タングステン基焼結体の研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）である。
【図６】（Ａ）は実施例４（（Ｔｉ，Ｗ）（Ｃ，Ｎ）を０．２体積％添加）で得られた炭化タングステン基焼結体の研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）であり、（Ｂ）は同炭化タングステン基焼結体の腐食面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）である。
【図７】（Ａ）は実施例４（（Ｔｉ，Ｗ）（Ｃ，Ｎ）を１体積％添加）で得られた炭化タングステン基焼結体の研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）であり、（Ｂ）は同炭化タングステン基焼結体の腐食面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）である。
【図８】（Ａ）は実施例４（（Ｔｉ，Ｗ）（Ｃ，Ｎ）を２体積％添加）で得られた炭化タングステン基焼結体の研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）であり、（Ｂ）は同炭化タングステン基焼結体の腐食面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）である。
【図９】（Ａ）は実施例４（（Ｔｉ，Ｗ）（Ｃ，Ｎ）を１５体積％添加）で得られた炭化タングステン基焼結体の研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）であり、（Ｂ）は同炭化タングステン基焼結体の腐食面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）である。
【図１０】（Ａ）は実施例４（（Ｔｉ，Ｗ）（Ｃ，Ｎ）を３０体積％添加）で得られた炭化タングステン基焼結体の研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）であり、（Ｂ）は同炭化タングステン基焼結体の腐食面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）である。
【図１１】（Ａ）は実施例４（（Ｔｉ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）を０．２体積％添加）で得られた炭化タングステン基焼結体の研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）であり、（Ｂ）は同炭化タングステン基焼結体の腐食面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）である。
【図１２】（Ａ）は実施例４（（Ｔｉ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）を１体積％添加）で得られた炭化タングステン基焼結体の研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）であり、（Ｂ）は同炭化タングステン基焼結体の腐食面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）である。
【図１３】（Ａ）は実施例４（（Ｔｉ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）を２体積％添加）で得られた炭化タングステン基焼結体の研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）であり、（Ｂ）は同炭化タングステン基焼結体の腐食面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）である。
【図１４】（Ａ）は実施例４（（Ｔｉ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）を１５体積％添加）で得られた炭化タングステン基焼結体の研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）であり、（Ｂ）は同炭化タングステン基焼結体の腐食面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）である。
【図１５】（Ａ）は実施例４（（Ｔｉ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）を３０体積％添加）で得られた炭化タングステン基焼結体の研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）であり、（Ｂ）は同炭化タングステン基焼結体の腐食面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）である。
【図１６】実施例５（Ｃｏ添加量１体積％、（Ｔｉ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）を２体積％添加）で得られた炭化タングステン基焼結体の研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）である。
【図１７】実施例５（Ｃｏ添加量３．９体積％、（Ｔｉ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）を２体積％添加）で得られた炭化タングステン基焼結体の研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）である。
【図１８】（Ａ）は実施例６（（Ｔｉ，Ｗ）（Ｃ，Ｎ）を２体積％添加）で得られた炭化タングステン基焼結体の研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）であり、（Ｂ）は同炭化タングステン基焼結体の腐食面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）である。
【図１９】（Ａ）は実施例６（（Ｔｉ，Ｗ）（Ｃ，Ｎ）を５体積％添加）で得られた炭化タングステン基焼結体の研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）であり、（Ｂ）は同炭化タングステン基焼結体の腐食面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）である。
【図２０】（Ａ）は実施例６（（Ｔｉ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）を２体積％添加）で得られた炭化タングステン基焼結体の研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）であり、（Ｂ）は同炭化タングステン基焼結体の腐食面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）である。
【図２１】（Ａ）は実施例６（（Ｔｉ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）を５体積％添加）で得られた炭化タングステン基焼結体の研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）であり、（Ｂ）は同炭化タングステン基焼結体の腐食面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）である。
【図２２】（Ａ）は実施例７（（Ｔｉ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）を２体積％添加）で得られた炭化タングステン基焼結体の研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）であり、（Ｂ）は同炭化タングステン基焼結体の腐食面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施の形態に係る炭化タングステン基焼結体（以下、「炭化タングステン基焼結体」または「焼結体」と略称する場合がある。）は、炭化タングステンを主成分とする第１相と、第４族元素、第５族元素および第６族元素からなる群より選択される１種または複数種の元素の炭窒化物（以下、単に「炭窒化物」と略称する場合がある。）を主成分とする第２相を有している。焼結体に要求される機械的特性および耐熱性を発現させるためには、第２相を構成する材料に、炭化タングステンの結晶粒子の粒成長を抑制しつつ、高い熱伝導率を有することが要求される。そのため、粒成長抑制効果が低い炭化物や、熱伝導率の低い窒化物の代わりに、熱伝導を確保した上で粒成長を抑制できる炭窒化物を第２相の構成材料として選択した。
第２相の体積分率は、焼結体の全体積の０．０１体積％以上４０体積％未満であり、第１相は残部、すなわち焼結体の全体積の６０体積％を超え、９９．９９体積％以下である。第２相の体積分率が焼結体の全体積の０．０１体積％を下回ると、炭化タングステンの粒成長を十分に抑制できず、機械的特性が十分に得られない。また、第２相の体積分率が焼結体の全体積の４０％体積％以上になると、靱性および強度、特に靱性の顕著な低下を招く。
【００１４】
各相の体積分率は、電子顕微鏡像の画像解析による各相の面内分布の解析や、ＥＰＭＡ（Ｘ線プローブマイクロアナライザ）を用いた構成元素の面内分布の解析等の任意の公知の方法および装置を用いて決定することができる。上述のとおり、第２相の体積分率は、焼結体の全体積の０．０１体積％以上４０体積％未満であり、用途や要求される機械的特性等に応じて適宜調節される。例えば、抗折力（靱性）を向上させるためには、第２相の体積分率は、焼結体の全体積の０．５体積％以上５体積％以下であることが好ましい。
【００１５】
第１相および第２相は、一般に色調が互いに異なるので、電子顕微鏡像からそれぞれの面内分布を求めることができるが、体積分率の低い第２相を構成する結晶粒子は互いに分離した状態で存在するため、画像解析によりその平均粒径を測定することができる。結晶粒子は必ずしも球状であるとは限らないため、例えば、２値化画像から各粒子に対応する画素数をカウントすることにより各粒子の面積を求め、その粒子と同じ面積を有する円の直径をその粒子の粒子径とする等の方法を用いて各結晶粒子の粒子径を求める。第２相を構成する結晶粒子の平均粒径の好ましい範囲は、０．０３〜１．１μｍである。第２相を構成する結晶粒子の平均粒径が上記範囲内である場合、焼結体の破壊様式は、粒内破壊が支配的であるため、破壊強度は、粒径の１／２乗に反比例するＨａｌｌ−Ｐｅｔｃｈ則にしたがう。したがって、結晶粒子の平均粒径は上記範囲内でできるだけ小さくすることが、機械的特性に優れた炭化タングステン基焼結体を得る上で望ましい。
【００１６】
なお、第２相の体積分率が高く、第１相を構成する結晶粒子が互いに分離した状態で存在している場合には、第１相を構成する炭化タングステンの結晶粒子の粒径についても、第２相の場合と同様に決定することができ、炭化タングステンの結晶粒子同士が接している場合であっても、アルカリによる腐食処理等により結晶方位の違い等による結晶粒界を観察可能にすることにより、結晶粒子の粒径を決定することができる。炭化タングステンの結晶粒子の好ましい粒径は０．０５〜１μｍであり、より好ましい粒径は０．０５〜０．４μｍである。
【００１７】
なお、第２相は、上記炭窒化物のみからなっていてもよいが、原料中の不純物や、製造工程で混入する不純物に起因する不可避的不純物を含んでいてもよい。同様に、第１相も炭化タングステン（ＷＣ）以外に不可避的不純物を含んでいてもよいが、こうした不純物は、炭化タングステンの結晶粒子の成長に伴い結晶粒界部分に押し出されるため、通常、第１相はほぼ純粋な炭化タングステンのみからなる。
【００１８】
第２相を構成する炭窒化物は、第４族元素、第５族元素および第６族元素、すなわち、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）およびタングステン（Ｗ）からなる群より選択される１種または複数種の元素を含んでいる。炭窒化物は、第４族元素、第５族元素および第６族元素からなる群より選択される元素としてＴｉを含んでいることが好ましい。第２相を構成する炭窒化物の具体例としては、（Ｔｉ，Ｗ）（Ｃ，Ｎ）、（Ｔｉ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）等が挙げられる。炭窒化物中に含まれる炭素と窒素のモル分率をｘ：（１−ｘ）とした場合、ｘは、０．２以上０．８以下であり、好ましくは０．３以上０．７以下である。ｘが０．８を越えると、粒成長抑制効果が若干低下する。一方、ｘが０．２を下回ると、粒成長抑制効果には顕著な影響がないものの、熱伝導率が著しく低下するために、高温下での使用に適さなくなると共に、原料粉末の製造および入手が著しく困難になる。
【００１９】
炭化タングステン基焼結体は、原料粉末を混合後、所定の形状に加圧成型し、焼成することにより製造される。焼結体の組成を制御するためには、原料粉末として、炭化タングステンおよび所望の炭窒化物の粉末を用いることが望ましいが、それらの前駆体を用いてもよい。なお、炭化タングステンおよび炭窒化物は、任意の公知の方法を用いて製造したものを原料として用いることができる。炭化タングステンおよび炭窒化物の混合比は、得られる焼結体における第１相および第２相の体積分率が所望の範囲となるよう適宜調節される。炭化タングステンおよび炭窒化物粉末の体積分率は、例えば、前者が焼結体の全体積の８０体積％を超え９９．９体積％以下、後者が焼結体の全体積の０．０１体積％以上２０体積％未満である。
【００２０】
原料粉末の混合は、遊星型ボールミル等の任意の公知の方法および装置を用いて行うことができる。ボールミルの回転数および混合時間は、均一な混合物が得られるよう適宜調節できる。例えば、遊星型ボールミルの回転数は、混合のみの場合１５０ｒｐｍ程度、粉砕も行う場合３５０ｒｐｍ程度に設定され、２４〜７２時間程度混合を行う。混合時の溶媒として、メタノール等の溶媒を添加してもよい。
【００２１】
次いで、混合後の原料粉末を金型等に入れ加圧（例えば１００〜３００ＭＰａ）することにより、所定の形状に加圧成型する。その際、結合性を高めるためにパラフィン等のバインダを、例えば原料粉末の３重量％程度添加してもよい。次いで、成型後の原料粉末を焼結することにより炭化タングステン基焼結体が得られる。焼結温度は、原料として用いられる炭窒化物の種類等によるが、例えば１５００〜２０００℃である。必要に応じて、８００℃前後の温度で脱脂および予備焼結を行った後、機械加工を行い、次いで上記温度で本焼結を行ってもよい。また、焼結後に、アルゴン、窒素等の不活性雰囲気でＨＩＰ（熱間等方向加圧加工）処理を行い、焼結組織中の空孔を除去してもよい。
【００２２】
炭化タングステン基焼結体において、第１相の炭化タングステンのうち、焼結体の全体積の０．０１体積％以上４体積％未満が、鉄属元素ならびに第４族元素、第５族元素および第６族元素からなる群より選択される１種または複数種の元素の複合炭化物および／または複合炭窒化物を主成分とする第３相で置換されていてもよい。すなわち、上記のような３相系からなる炭化タングステン基焼結体において、第２相の体積分率は、焼結体の全体積の０．０１体積％以上４０体積％未満であり、第３相の体積分率は、焼結体の全体積の０．０１体積％以上４体積％未満であり、第１相は残部、すなわち焼結体の全体積の５６体積％を超え、９９．９８体積％以下である。
第３相の体積分率が焼結体の全体積に対する０．０１体積％未満だと、第３相の存在が観察により確認できず、焼結体の全体積の４体積％を越えると熱膨張率が大きくなるために、特にレンズ型や塗布工具のように熱膨張率が制限される用途に対して使用が難しい。
なお、第３相は鉄属元素を含んでいてもよく、この場合少なくともコバルトを含んでいることが好ましい。コバルトは炭化タングステンと高温での濡れ性がよく、焼結性を向上させ、焼結体におけるムラの発生を抑制させ、機械的特性を向上させる作用を有している。また、鉄属元素としてニッケルまたは鉄のみを添加した場合、炭素量のコントロールが困難になる。以上の理由により、焼結体に含まれる鉄属元素としては、コバルトが好ましい。
【００２３】
上記のような３相系からなる炭化タングステン基焼結体は、原料として鉄族金属源（鉄族金属またはその塩：例えば、金属コバルトまたはコバルト塩）をさらに用いる以外は、上記の２相系からなる炭化タングステン基焼結体と同様の原料および方法を用いて製造できるため、ここでは詳しい説明を省略する。
【００２４】
第３相の体積分率は、焼結体の用途や要求される性質等に応じて、原料として用いる鉄族金属源の配合比率を適宜変化させることにより調節することができる。例えば、焼結体の曲げ強度を確保する必要がある場合、第３相の好ましい体積分率は焼結体の全体積の０．２体積％以下である。
【００２５】
また、併せて第２相の体積分率を調節することにより、焼結体の物性を大幅に変化させることもできる。例えば、ガラスレンズ金型用材料として焼結体を用いる場合、焼結体は、現在主流であるバインダレス超硬合金を用いた周辺部材との兼ね合いにより所望のクリアランスが得られる熱膨張率（好ましくは４．８〜５．３ｐｐｍ）と、ガラスに対する耐食性とを併せ持つ必要がある。
【００２６】
コバルトを含む鉄族元素は、金属相として第３相の一部または全部を置換する形で存在してもよいが、第３相中に４、５、６族との複合炭化物（例えば、Ｗ３Ｃｏ３Ｃ）、複合窒化物、または複合炭窒化物の形態で存在していてもよい。
【００２７】
さらに、原料として第４族、第５族および第６族元素からなる群より選択される１または複数の元素の炭化物を添加してもよく、この場合、炭化物が第３相の構成成分として含まれていてもよいが、第２相中に炭化物が分散する形で存在していてもよい。
【００２８】
３相系からなる炭化タングステン基焼結体についても、２相系の場合と同様、電子顕微鏡像の画像解析による各相の面内分布の解析や、ＥＰＭＡ（Ｘ線プローブマイクロアナライザ）を用いた構成元素の面内分布の解析等から各相の体積分率を求めることができる。
【００２９】
上記のようにして得られた炭化タングステン基焼結体の機械的特性は、定法にしたがい測定することができる。機械的特性の具体例としては、常温または高温硬さ（ロックウェル硬さおよびビッカース硬さ）、破壊靱性（Ｋ１ｃ）、曲げ強度（抗折力）、体積熱膨張率等が挙げられる。
【００３０】
本発明の一実施の形態に係る炭化タングステン基焼結体は、塗布工具用ヘッド部、切断刃、カッター刃、レンズ型、シールリング等の耐摩耗部材の用途に好適に用いることができる。
【実施例】
【００３１】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
実施例１：炭化タングステン基焼結体の製造（１）
炭化タングステンおよび（Ｔｉ，Ｗ）（Ｃ，Ｎ）の粉末（炭窒化物の添加量（体積％）は表１参照）をボールミル（ボールの材質は低コバルト超硬合金）に入れ、メタノールを加え、９６時間粉砕混合した。メタノールを蒸発させた後、２５〜３０ＭＰａの圧力、１７００〜１９００℃、Ａｒ雰囲気にてホットプレスした後に、１７００℃、１８０ＭＰａ、Ａｒ雰囲気でＨＩＰ処理した。炭窒化物の窒素のモル分率を選択的に増やしたい場合は、ＨＩＰ処理時の雰囲気をＡｒとＮ２の混合雰囲気とすればよい。
【００３２】
得られた炭化タングステン基焼結体の常温でのロックウェル硬さ（ＨＲＡ）およびビッカース硬さ（Ｈｖ）、破壊靱性（平面ひずみ破壊靱性：Ｋ１ｃ）および抗折力（ＴＲＳ）は、それぞれ、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４５、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４、ＪＩＳ  Ｇ  ０２０２、およびＪＩＳ  Ｚ  ２２０３に準拠して測定した。
【００３３】
（Ｔｉ，Ｗ）（Ｃ，Ｎ）の添加量（焼結体の全体積に対する体積％：以下同じ。）と焼結体の機械的特性との関係は表１に示すとおりであった。また、（Ｔｉ，Ｗ）（Ｃ，Ｎ）を２．０体積％添加した原料より得られる炭化タングステン基焼結体の破面のＳＥＭ像（ＳＥ）および研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）を、それぞれ、図１（Ａ）および（Ｂ）に示す。
なお、「ＴＣ量」は全炭素量を表し、相対密度は、（Ｔｉ，Ｗ）（Ｃ，Ｎ）の粉末組成上の理論密度を１００％とした場合の相対値である（以下同じ）。
【００３４】
【表１】
0005856752.tif 000002
【００３５】
すべての場合において、得られた炭化タングステン基焼結体は高い硬さ、破壊靱性および抗折力を有していることがわかる。また、炭窒化物の添加量が１．０〜５．０体積％の場合に抗折力がピーク値に達していることがわかる。
【００３６】
図１（Ａ）および（Ｂ）において、色調の異なる複数の相の存在が示されているが、黒い部分が炭窒化物の相（第２相）であり、濃灰、淡灰の部分は炭化タングステン（ＷＣ）相（第１相）である。
比較のため、図２（Ａ）および（Ｂ）に、炭窒化物を含まない炭化タングステン基焼結体（ＶＣ−Ｃｒ３Ｃ２−ＷＣ）の破面のＳＥＭ像（ＳＥ）および研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）を示すが、これらと図１（Ａ）および（Ｂ）との比較より、（Ｔｉ，Ｗ）（Ｃ，Ｎ）の添加により炭化タングステンの粒成長が抑制され、それが機械的特性の向上に寄与していることが強く示唆された。
また、第２相の平均粒子径を測定したところ、最小０．０３μｍ〜最大０．４μｍであった。
【００３７】
実施例２：炭化タングステン基焼結体の製造（２）
金属炭窒化物として（Ｔｉ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）を用いる以外は、実施例１と同様の条件下で焼結体を製造した。炭窒化物の添加量（体積％）と得られた焼結体の機械的特性との関係は表２に示すとおりであった。また、（Ｔｉ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）を１５体積％添加した原料より得られる炭化タングステン基焼結体の破面のＳＥＭ像（ＳＥ）および研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）を、それぞれ、図３（Ａ）および（Ｂ）に示す。
【００３８】
【表２】
0005856752.tif 000003
【００３９】
実施例１と同様、すべての場合において、得られた炭化タングステン基焼結体は高い硬さ、破壊靱性および抗折力を有していることがわかる。図５、６において、色調の異なる３つの相の存在が明確に示されているが、ＥＰＭＡを用いた各元素の面内分布の測定結果より、濃い灰色〜黒色の部分が（Ｔｉ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）を主成分とする相（第２相）であり（特にＴｉおよびＮに富んだ部分が黒色を呈している）、淡い灰色の部分が炭化タングステンを主成分とする相（第１相）であることがわかった。
図３（Ａ）および（Ｂ）と図２（Ａ）および（Ｂ）との比較より、（Ｔｉ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）の添加によっても、炭化タングステンの粒成長が抑制されていることが強く示唆された。特に物性の優れた範囲は炭窒化物の添加量が０．５〜５．０体積％の範囲である。複合炭窒化物としては（Ｔｉ、Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）の方が（Ｔｉ，Ｗ）（Ｃ，Ｎ）よりも粒成長抑制効果が高く、少量でも効果が顕著に現れていることがわかる。
【００４０】
実施例３：炭化タングステン基焼結体の製造（３）
金属炭窒化物として（Ｔｉ，Ｗ）（Ｃ，Ｎ）（２体積％）用い、必要に応じて金属炭化物（種類および添加量は表３参照）を添加した以外は実施例１と同様の条件下で焼結体を製造した。金属炭化物およびその添加量（体積％）と焼結体の機械的特性との関係は表３に示すとおりであった。また、炭化バナジウム（１体積％）を添加した原料より得られる炭化タングステン基焼結体の破面のＳＥＭ像（ＳＥ）および研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）を図４（Ａ）および（Ｂ）に、炭化クロム（０．７体積％）および炭化ニオブ（０．３体積％）を添加した原料より得られる炭化タングステン基焼結体の破面のＳＥＭ像（ＳＥ）および研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）を図５（Ａ）および（Ｂ）に示す。
【００４１】
【表３】
0005856752.tif 000004
【００４２】
実施例１および２と同様、すべての場合において、得られた炭化タングステン基焼結体は高い硬さ、破壊靱性および抗折力を有していることがわかる。図４（Ａ）および（Ｂ）ならびに図５（Ａ）より、これらの焼結体も色調の異なる２相からなることがわかる。なお、図５（Ｂ）において、炭窒化物を主成分とする第２相に相当する領域内に濃い黒色の組織が見られるが、ＥＰＭＡ測定の結果より、タングステンおよび炭素の分布が比較的少ない部分であると考えられる。炭窒化物とあわせて通常粒成長抑制剤として添加する炭化バナジウム（ＶＣ）を添加することによって、その粒成長抑制効果はより顕著になる。また、高温特性（耐酸化性が特に）を維持する炭化クロム（Ｃｒ３Ｃ２）を添加した場合にも、他の特性は維持したまま高温特性を向上することができる。
【００４３】
実施例４：炭化タングステン基焼結体の製造（４）
炭化タングステンおよび（Ｔｉ，Ｗ）（Ｃ，Ｎ）または（Ｔｉ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）の粉末（炭窒化物の添加量（体積％）は表４および５参照）をボールミル（ボールの材質は低コバルト超硬合金）に入れ、メタノールを加え、９６時間粉砕混合した。メタノールを蒸発させた後、パラフィンを３％程度添加し、１００ＭＰａの圧力でプレスし、常圧下、７００〜８００℃で予備焼結および脱脂を行い、次いで１９００〜２１００℃で本焼結を行った。炭窒化物の添加量（体積％）と得られた焼結体の機械的特性との関係は表４、５に示すとおりであった。また、（Ｔｉ，Ｗ）（Ｃ，Ｎ）を焼結体の全体積の０．５体積％、１体積％、２体積％、１５％体積％、および３０体積％添加した原料より得られる炭化タングステン基焼結体の研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）および腐食面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）を、それぞれ、図６（Ａ）および（Ｂ）、図７（Ａ）および（Ｂ）、図８（Ａ）および（Ｂ）、図９（Ａ）および（Ｂ）、ならびに図１０（Ａ）および（Ｂ）に、（Ｔｉ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）を焼結体の全体積の０．５体積％、１体積％、２体積％、１５％体積％、および３０体積％添加した原料より得られる炭化タングステン基焼結体の研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）および腐食面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）を、それぞれ、図１１（Ａ）および（Ｂ）、図１２（Ａ）および（Ｂ）、図１３（Ａ）および（Ｂ）、図１４（Ａ）および（Ｂ）、ならびに図１５（Ａ）および（Ｂ）に示す。
【００４４】
【表４】
0005856752.tif 000005
【００４５】
【表５】
0005856752.tif 000006
【００４６】
図６（Ａ）および（Ｂ）に示した（Ｔｉ，Ｗ）（Ｃ，Ｎ）の添加量０．５体積％の場合を除き、得られた焼結体は炭化タングステンの結晶粒子の粒成長が抑制されており、十分に高いロックウェル硬さおよびビッカース硬さを有していることがわかる。
また、元素マッピングの結果、混合の段階で混入したＣｏは、単体では存在せずにＷを含む炭窒化物として存在することが分かった。その量は全体の０．１０体積％であった。
【００４７】
実施例５：炭化タングステン基焼結体の製造（５）
炭化タングステン、（Ｔｉ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）およびコバルト（Ｃｏ）の粉末（炭窒化物の添加量（体積％）およびコバルトの添加量（重量％）は表６参照）をボールミル（ボールの材質は低コバルト超硬合金）に入れ、メタノールを加え、９６時間粉砕混合した。メタノールを蒸発させた後、パラフィンを２．２％程度添加し、１５３０℃、Ａｒ雰囲気にてホットプレスした後に、１３４０℃、４０ＭＰａ、Ａｒ雰囲気でＨＩＰ処理した。炭窒化物の添加量（体積％）と得られた焼結体の機械的特性との関係は表６に示すとおりであった。また、（Ｔｉ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）を焼結体の全体積の２％、Ｃｏを焼結体全体積の１体積％および３．９体積％添加した原料より得られる炭化タングステン基焼結体の研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）および腐食面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）を、それぞれ、図１６および１７に示す。
【００４８】
【表６】
0005856752.tif 000007
【００４９】
炭化タングステンからなる第１相および炭窒化物を主成分とする第２相に加えて、コバルト濃度の高い第３相の存在が確認された。コバルトが、金属として第３相中に存在するのか、あるいは炭窒化物として存在するのかについては明らかではない。
【００５０】
実施例６：炭化タングステン基焼結体の製造（６）
炭窒化物として（Ｔｉ，Ｗ）（Ｃ，Ｎ）または（Ｔｉ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）のナノ粉末（炭窒化物の種類および添加量（体積％）は表７参照）を用いる以外は実施例１または２と同様の条件下で焼結体を製造した。炭窒化物の種類および添加量（体積％）と得られた焼結体の機械的特性との関係は表７に示すとおりであった。また、（Ｔｉ，Ｗ）（Ｃ，Ｎ）を焼結体の全体積の２．０体積％および５．０体積％添加した原料より得られる炭化タングステン基焼結体の研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）および腐食面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）を、それぞれ、図１８（Ａ）および（Ｂ）、ならびに図１９（Ａ）および（Ｂ）に、（Ｔｉ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）を焼結体の全体積の２体積％および５体積％添加した原料より得られる炭化タングステン基焼結体の研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）および腐食面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）を、それぞれ、図２０（Ａ）および（Ｂ）、ならびに図２１（Ａ）および（Ｂ）に示す。
【００５１】
【表７】
0005856752.tif 000008
【００５２】
実施例７：炭化タングステン基焼結体の製造（７）
炭窒化物として（Ｔｉ，Ｍｏ）（Ｃ，Ｎ）のナノ粉末（焼結体の全体積の２．０体積％：表７参照）を用いる以外は実施例４と同様の条件下で焼結体を製造した。得られた焼結体の機械的特性は表８に示すとおりであった。また、炭化タングステン基焼結体の研磨面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）および腐食面のＳＥＭ像（ＢＳＥ）を、それぞれ、図２２（Ａ）および（Ｂ）に示す。
【００５３】
【表８】
0005856752.tif 000009
【００５４】
実施例８：炭化タングステン基焼結体の塗布工具用ヘッド部への使用
本発明の範囲内であるＷＣ−２体積％（Ｔｉ０．３Ｗ０．７）（Ｃ０．２Ｎ０．８）−０．２体積％Ｃｏの焼結体を、フィルム状部材への塗布、パネル状部材への塗布、特に液晶ディスプレイパネルを製造するときのガラス基板表面にカラーレジスト等の塗布液を塗布する工程等に用いられる塗布工具用先端部材（ヘッド部）に使用した実施例である。
本発明範囲外の比較試料を比較試料１〜３として、塗布工具用先端部材をステンレス製部材（塗布工具本体）へボルトで固定し、精密に研削加工をすることで本発明の塗布工具を得ることができる。得られた塗布工具で３．２ｍ×２．４ｍの大きさの液晶ディスプレイパネルを製造するときのガラス基板表面にカラーレジストを塗布した。
比較試料としては、
比較試料１  ＷＣ−８体積％Ｃｏ
比較試料２  ＷＣ−６体積％ＴｉＣ
比較試料３  ＷＣ−６体積％ＴｉＮ−２体積％Ｃｏ
を塗布工具用先端部材とした。
本実施例を用いて塗布、乾燥後に膜厚を測定したところ一定であり、比較試料のいずれに対しても３０％以上バラツキが小さく、非常に良好な塗布膜を形成することができた。膜には塗布によるスジ、ムラも全く見られなかった。このほか、脂肪酸、防錆剤、含金属皮膜部剤、含磁性粉末塗布剤、含セラミックス粉末塗布剤などでも同様の塗布を行ったが、比較試料に対していずれも膜厚さは均一で、スジやムラは全く見られなかった。さらに、これらのいずれの用途についても、１０００時間の加速耐久使用に対して、面荒れやチッピング、摩耗、腐食などが起こらず、比較試料のいずれに対しても、経時的な性能の劣化が小さくなった。
【００５５】
実施例９：炭化タングステン基焼結体の切断刃への使用
本発明の範囲内であるＷＣ−２体積％（Ｔｉ０．３Ｗ０．７）（Ｃ０．８Ｎ０．２）−０．５体積％Ｃｏの焼結体を、シート状部材の切断刃に使用した実施例である。
本発明範囲外の比較試料を比較試料１〜３として、コピー用紙（ＰＰＣ紙）５００枚重ねて、刃先に水分がある状況で連続裁断テストを行った。刃先角度は３０度とした。
比較試料としては、
比較試料１  ＷＣ−８体積％Ｃｏ
比較試料２  ＷＣ−６体積％ＴｉＣ
比較試料３  ＷＣ−６体積％ＴｉＮ−２体積％Ｃｏ
を切断刃材料とした。
１０００回の裁断を実施した後に刃先摩耗幅を計測したところ、比較試料が８０〜３００μｍだったのに対して、実施例は４０μｍ以下であり、刃先に発生する腐食摩耗量が明らかに小さくなった。
【００５６】
実施例１０：炭化タングステン基焼結体のレンズモールドへの使用
本発明の範囲内であるＷＣ−２体積％（Ｔｉ０．８Ｗ０．２）（Ｃ０．６Ｎ０．４）−０．７体積％Ｃｒ３Ｃ２−０．３体積％ＮｂＣを投入原料とした、ＷＣ−２．７体積％（Ｔｉ、Ｗ、Ｃｒ、Ｎｂ）（ＣＮ）の焼結体をレンズモールドに使用した実施例である。
耐酸化性の評価として、本発明の合金を試料１、範囲外の比較試料を比較試料１、２、および３として、大気雰囲気、８００℃、１時間の条件にて熱処理を実施した。
比較試料としては、
比較試料１  ＷＣ−９体積％ＴｉＣ−２体積％ＴａＣ−０．５体積％ＶＣ−０．５体積％Ｃｒ３Ｃ２
比較試料２  ＷＣ−２体積％Ｃｏ−５体積％ＴｉＣ
比較試料３  ＷＣ−１１体積％Ｃｏ
をレンズモールド材料とした。
熱処理後、試料の単位面積当たりの増加重量（酸化増量ｇ／ｍ２）を測定したところ、比較試料１が１６０ｇ／ｍ２、１が１８０ｇ／ｍ２、３が２００ｇ／ｍ２の酸化増量であったのと比較して、実施例は２４ｇ／ｍ２であり、非常に高い耐酸化性を有していた。
【００５７】
実施例１１：炭化タングステン基焼結体の耐摩板への使用
本発明の範囲内であるａ）ＷＣ−２体積％（Ｔｉ０．８Ｍｏ０．２）（Ｃ０．６Ｎ０．４）（実施例１）およびｂ）ＷＣ−２体積％（Ｔｉ０．８Ｗ０．２）（Ｃ０．６Ｎ０．４）（実施例２）、ｃ）ＷＣ−３５体積％（Ｎｂ０．４Ｔａ０．２Ｍｏ０．２Ｚｒ０．２）（Ｃ０．６Ｎ０．４）の各焼結体を粉砕機部品の耐摩板に使用した実施例である。
耐摩耗性の評価として、本発明の合金および範囲外の比較試料を比較試料１、２、および３として、以下の条件にてブラスト処理を実施した。
耐摩耗試験条件
設備：ブラスト装置
ブラスト時間：３０秒
粒子：ＳｉＣ
ノズルから試料までの距離：１１８ｍｍ
ブラスト照射面積：２０×２０ｍｍ
比較試料としては、
比較試料１  ＷＣ−９体積％ＴｉＣ−２体積％ＴａＣ−０．５体積％ＶＣ−０．５体積％Ｃｒ３Ｃ２
比較試料２  ＷＣ−２体積％Ｃｏ−５体積％ＴｉＣ
比較試料３  ＷＣ−１１体積％Ｃｏ
を粉砕機部品材料とした。
ブラスト処理後、試料の表面粗さＲａを測定したところ、比較試料１のＲａ＝１８５ｎｍ、２がＲａ＝３２０ｎｍ、３がＲａ＝５００ｎｍであったのと比較して、実施例の焼結体を用いたａ）、ｂ）そして前記ｃ）ともにＲａ＝１０ｎｍであり、非常に高い耐摩耗性を有していた。
【００５８】
実施例１２：炭化タングステン基焼結体のメカニカルシールリングへの使用
本発明の範囲内であるＷＣ−２体積％（Ｗ０．５Ｃｒ０．３Ｖ０．２）（Ｃ０．５Ｎ０．５）−３．９５体積％のＷ３Ｃｏ３（ＣＮ）の焼結体をメカニカルシールリングに使用した実施例である。
しゅう動試験として、海水の揚水ポンプ用のメカニカルシールリングとしてはＢ．Ｖ＞１のアンバランスの構造とし、固定側のシールリングに前記材料を用いた。これと対向するフローティング側は炭化珪素製の材質とした。
この条件でポンプのメカニカルシールとして軸に組み込み、海水の揚水を行った。メカニカルシールの面圧は０．１２ＭＰａ、すべり速度５ｍ／秒で、淡水中と海水中の条件にて行なった。
本発明の合金を試料１、範囲外の比較試料を比較試料１および２として、２０００時間試験を行った。
比較試料としては
比較試料１  ＷＣ−４体積％Ｃｏ
比較試料２  ＷＣ−６体積％ＴｉＣ
比較試料３  ＷＣ−６体積％ＴｉＮ−２体積％Ｃｏ
をメカニカルシールリング材料とした。
使用後に腐食部と腐食していない部分の段差を計測したところ、比較試料が４〜１８μｍの段差だったのと比較して、実施例は１μｍ以内と明らかに摩耗段差が小さく、その傾向は海水試験では２０〜８１μｍに対して２μｍとより顕著に現れた。
【００５９】
実施例１３：炭化タングステン基焼結体の切削工具への使用
本発明の範囲内であるＷＣ−２体積％（Ｔｉ０．３Ｗ０．７）（Ｃ０．５Ｎ０．５）−０．１体積％のＣｏとＮｉとＷの複合炭窒化物からなる焼結体を本発明試料１、範囲外の比較試料を比較試料１、２および３として、刃先交換式切削工具用のインサートに用いた場合の耐摩耗性を以下の試験条件で評価した。
被削材：鉄系焼結金属
工具形状：ＤＣＭＷ１１Ｔ３０８
切削速度：１５０ｍ／分
切り込み量：０．１５ｍｍ
送り量：０．１ｍｍ／ｒｅｖ
工具寿命判定基準：逃げ面摩耗量０．０３ｍｍ以上
本発明範囲外の比較試料を本発明試料１と同様の方法で作製した。
比較試料としては、
比較試料１  ＷＣ−８体積％Ｃｏ
比較試料２  ＷＣ−６体積％ＴｉＣ
比較試料３  ＷＣ−６体積％ＴｉＮ−２体積％Ｃｏ
を刃先交換式切削工具用のインサートとした。
上記の試料を用いて鉄系焼結金属を切削加工したところ、比較試料の逃げ面摩耗量が０．３ｍｍ以上になるまでの時間は５〜１０分であったのに対して、本発明試料１の逃げ面摩耗量が０．３ｍｍ以上になるまでの時間は１５分以上であり、比較試料よりも本発明試料１の方が明らかに耐摩耗性に優れていた。
【図１】
0005856752.tif 000010
【図２】
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【図３】
0005856752.tif 000012
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005856752.tif 000016
【図８】
0005856752.tif 000017
【図９】
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【図１０】
0005856752.tif 000019
【図１１】
0005856752.tif 000020
【図１２】
0005856752.tif 000021
【図１３】
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【図１４】
0005856752.tif 000023
【図１５】
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【図１６】
0005856752.tif 000025
【図１７】
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【図１８】
0005856752.tif 000027
【図１９】
0005856752.tif 000028
【図２０】
0005856752.tif 000029
【図２１】
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【図２２】
0005856752.tif 000031