硬质合金以及包括其作为基材的切削工具制造技术

一种硬质合金，其包含第一硬质相和结合相，第一硬质相由碳化钨颗粒构成，结合相包含钴和镍作为构成元素，结合相还包含铝或铬作为构成元素，硬质合金的任意表面或任意截面具有：介于碳化钨颗粒和结合相的界面与假想线A之间的区域R1，上述假想线A表示从上述界面起朝向结合相侧相隔5nm的位置；介于上述假想线A和假想线B之间的区域R2，上述假想线B表示从上述界面开始朝向结合相侧相隔20nm的位置；以及上述结合相中除了上述区域R1和上述区域R2之外的区域R3，当在包括上述区域R1、以及隔着上述区域R2与上述区域R1邻接的上述区域R3的范围内进行线分析时，上述区域R1中钴的最大原子浓度C

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硬质合金以及包括其作为基材的切削工具
本公开涉及硬质合金以及包括其作为基材的切削工具。本申请要求基于2019年11月26日提交的日本专利申请No.2019-213275的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。
技术介绍
以往，将包括以碳化钨(WC)作为主要成分的硬质相和以铁族元素(例如，Fe、Co、Ni)作为主要成分的结合相的硬质合金用作切削工具的材料。切削工具所需的特性包括：强度(例如，抗折强度)、韧性(例如，断裂韧性)、硬度(例如，维氏硬度)、耐塑性变形性、耐磨性等等。引用列表专利文献专利文献1：日本专利特开No.2004-292905
技术实现思路
根据本公开的硬质合金，其包含第一硬质相和结合相，以硬质合金为基准，结合相的含有率为4重量％以上15重量％以下，第一硬质相由碳化钨颗粒构成，结合相包含钴和镍作为构成元素，结合相还包含5原子％以上20原子％以下的铝或铬作为构成元素，结合相中镍与钴的原子浓度之比Ni/Co为0.3以上且小于3，硬质合金的任意表面或任意截面具有：介于碳化钨颗粒和结合相的界面与假想线A之间的区域R1，假想线A表示从该界面起朝向结合相侧相隔5nm的位置，介于假想线A和假想线B之间的区域R2，假想线B表示从该界面起朝向结合相侧相隔20nm的位置，以及结合相中除了区域R1和区域R2之外的区域R3，并且当在包括区域R1、以及隔着区域R2与区域R1邻接的区域R3的范围内进行线分析时，区域R1中钴的最大原子浓度C5原子％与区域R3中钴的最大原子浓度C20原子％之比C5/C20大于1。根据本公开的切削工具包括根据本公开的硬质合金作为基材。附图说明图1为示出根据本实施方案的硬质合金的构造的示意性截面图。图2为示出根据本实施方案的硬质合金的构造的另一示意性截面图。图3为示出根据本实施方案的硬质合金的截面的STEM图像的照片。图4A示出图3中区域4的放大照片。图4B示出图3中区域4的放大照片。图5为根据本实施方案的硬质合金的STEM图像以及示出线分析结果的示例图。图6为示出实施例中切削试验1的结果和切削试验2的结果之间的相关性的图。具体实施方式[本公开要解决的问题]以往，已知结合相中包含大量Co的硬质合金具有优异的强度和韧性。例如，日本专利特开No.2004-292905(专利文献1)公开了梯度组成烧结合金，其包含1重量％至40重量％的铁族金属；0.1重量％至10重量％的选自Cr、Au、Ge、Cu、Sn、Al、Ga、Ag、In、Mn和Pb所组成的组中的至少一种特定金属元素；其余为包含选自属于元素周期表的第4a族、第5a族或第6a族金属的碳化物、氮化物及其相互固溶体所组成的组中的至少一种化合物作为主要成分的硬质相；以及不可避免的杂质，其中特定金属元素的含量从烧结合金的表面向其内部逐渐增加，并且在从烧结合金的表面向内至少1mm的区域中特定金属元素的平均浓度(Cai)与介于烧结合金的表面和从该表面向内0.1mm的位置之间的区域中特定金属元素的平均浓度(Cas)之比为1.3以上(Cai/Cas≥1.3)。近年来，切削加工中工件的切削难度增加、加工形状也变得更加复杂，切削工具的使用条件变得越来越苛刻。例如，在切削以Inconel(注册商标)和钛合金为代表的耐热合金的情况下，在比常规情况更高的温度下进行切削。因此，需要提高用作这种切削工具的基材的硬质合金的各种特性。特别是，对高温加工时具有高韧性和高硬度的硬质合金的需求增加。在上述情况下完成本公开，其目的在于提供在高温下具有优异的机械特性的硬质合金以及包括该硬质合金作为基材的切削工具。[本公开的效果]根据本公开，可以提供在高温下具有优异的机械特性的硬质合金以及包括该硬质合金作为基材的切削工具。[本公开的实施方案的说明]首先，对本公开的一个实施方案的内容进行列举和说明。[1]根据本公开的一个实施方案的硬质合金包括第一硬质相和结合相，以硬质合金为基准，结合相的含有率为4重量％以上15重量％以下，第一硬质相由碳化钨颗粒构成，结合相包含钴和镍作为构成元素，结合相还包含5原子％以上20原子％以下的铝或铬作为构成元素，结合相中镍与钴的原子浓度之比Ni/Co为0.3以上且小于3，硬质合金的任意表面或任意截面具有：介于碳化钨颗粒和结合相之间界面与假想线A之间的区域R1，假想线A表示从该界面起朝向结合相侧相隔5nm的位置，介于假想线A和假想线B之间的区域R2，该假想线B表示从该界面起朝向结合相侧相隔20nm的位置，以及结合相中除了区域R1和区域R2之外的区域R3，并且当在包括区域R1、以及隔着区域R2与区域R1邻接的区域R3的范围内进行线分析时，区域R1中钴的最大原子浓度C5原子％与区域R3中钴的最大原子浓度C20原子％之比C5/C20大于1。对于具有上述构成的硬质合金，钴位于碳化钨颗粒附近的结合相中(即，区域R1)。其结果是，硬质合金的碳化钨颗粒和结合相之间的密着力提高。此外，因为结合相包含预定量的NiAl或NiCr，所以硬质合金具有优异的耐热性。即，硬质合金在高温下具有优异的机械特性。[2]所述比C5/C20优选为1.03以上2以下。通过以这种方式进行限定，硬质合金在高温下具有更加优异的机械特性。[3]结合相优选还包含钨作为构成元素。通过以这种方式进行限定，硬质合金在高温下具有优异的硬度。[4]区域R1中镍的最大原子浓度N5原子％与区域R3中镍的最大原子浓度N20原子％之比N20/N5优选大于1。通过以这种方式进行限定，硬质合金在高温下具有更加优异的机械特性。[5]所述比N20/N5优选为1.03以上1.5以下。通过以这种方式进行限定，硬质合金在高温下具有更加优异的机械特性。[6]硬质合金优选还包含第二硬质相，第二硬质相由包含选自元素周期表中除钨之外的第4族元素、第5族元素和第6族元素所组成的组中的一种以上的金属元素以及选自碳、氮、氧和硼所组成的组中的一种以上的元素的化合物构成。通过以这种方式进行限定，当将硬质合金用作切削工具的材料时，可以确保作为切削工具的耐磨性和耐破损性之间的平衡。[7]根据本公开的一个实施方案的切削工具包括根据[1]至[6]中任一项所述的硬质合金作为基材。由于切削工具包括在高温下具有优异的机械特性的硬质合金作为基材，因此切削工具在进行加工时可以应对如高温下的切削之类的更苛刻的切削条件，并且可以具有长寿命。[8]优选地，切削工具还包括设置在基材上的覆膜。由于在基材的表面上设置有覆膜，因此可以提高切削工具的耐磨性等。因此，切削工具可以应对更苛刻的切削条件，并且可以具有更长的寿命。[本公开的实施方案的细节]以下描述了本公开的一个实施方案(下文中称作“本实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硬质合金，其包含第一硬质相和结合相，/n以所述硬质合金为基准，所述结合相的含有率为4重量％以上15重量％以下，/n所述第一硬质相由碳化钨颗粒构成，/n所述结合相包含钴和镍作为构成元素，/n所述结合相还包含5原子％以上20原子％以下的铝或铬作为构成元素，/n所述结合相中镍与钴的原子浓度之比Ni/Co为0.3以上且小于3，/n所述硬质合金的任意表面或任意截面具有：/n介于所述碳化钨颗粒和所述结合相的界面与假想线A之间的区域R1，所述假想线A表示从所述界面起朝向所述结合相侧相隔5nm的位置，/n介于所述假想线A和假想线B之间的区域R2，所述假想线B表示从所述界面起朝向所述结合相侧相隔20nm的位置，以及/n所述结合相中除了所述区域R1和所述区域R2之外的区域R3，并且/n当在包括所述区域R1、以及隔着所述区域R2与所述区域R1邻接的所述区域R3的范围内进行线分析时，所述区域R1中钴的最大原子浓度C

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20191126 JP 2019-2132751.一种硬质合金，其包含第一硬质相和结合相，
以所述硬质合金为基准，所述结合相的含有率为4重量％以上15重量％以下，
所述第一硬质相由碳化钨颗粒构成，
所述结合相包含钴和镍作为构成元素，
所述结合相还包含5原子％以上20原子％以下的铝或铬作为构成元素，
所述结合相中镍与钴的原子浓度之比Ni/Co为0.3以上且小于3，
所述硬质合金的任意表面或任意截面具有：
介于所述碳化钨颗粒和所述结合相的界面与假想线A之间的区域R1，所述假想线A表示从所述界面起朝向所述结合相侧相隔5nm的位置，
介于所述假想线A和假想线B之间的区域R2，所述假想线B表示从所述界面起朝向所述结合相侧相隔20nm的位置，以及
所述结合相中除了所述区域R1和所述区域R2之外的区域R3，并且
当在包括所述区域R1、以及隔着所述区域R2与所述区域R1邻接的所述区域R3的范围内进行线分析时，所述区域R1中钴的最大原子浓度C5原子％与所述区域R3中钴的最大原子浓度C...

【专利技术属性】
技术研发人员：滨木健成，山西贵翔，津田圭一，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP