超硬合金

▷関連：インサート／JIS B 4053:2013「切削用超硬質工具材料の使用分類及び呼び記号の付け方」／ISO 513

JIS B 4053では、超硬合金について表1.のように定義されています。

表1.超硬合金の種類

材料記号	材料の分類
HW	金属及び硬質の金属化合物から成り，その硬質相中の主成分が炭化タングステンであり，硬質相粒の平均粒径が1μm以上であるもの， 一般に，超硬合金という。
HF	金属及び硬質の金属化合物から成り，その硬質相中の主成分が炭化タングステンであり，硬質相粒の平均粒径が1μm未満であるもの． 一般に超微粒超硬合金という。
HT	金属及び硬質の金属化合物から成り．その硬質相中の主成分がチタン，タンタル（ニオブ）の，炭化物，炭窒化物，窒化物であって．炭化タングステンの成分が少ないもの。一般に，サーメットという。
HC	上記の超硬合金の表面に炭化物，炭窒化物，窒化物（炭化チタン・窒化チタンなど），酸化物（酸化アルミニウムなど），ダイヤモンド，ダイヤモンドライクカーボンなどを， 1層又は多層に化学的又は物理的に被覆させたもの。一般に，被覆超硬合金という。

1.超硬合金（HW）、超微粒超硬合金（HF）

炭化タングステン（ＷＣ）を多く含み、ハイスより硬い金属。JIS B 4053では、金属組織の細かさによって、『HW』と『ＨＦ』に分類されています。
主成分のタングステン(W)と結合材として使用されるコバルト(Co)はレアメタルであり、どちらも「希少」で資源には限りがあります。対策を打たなければ、持続可能な金属にはなり得ない為、現在、タングステンやコバルトについては、使用済みの超硬合金のリサイクルや、代替品の研究・開発が行われています。

図1.超硬合金（無印：ＨＷ）と超微粒超硬合金（ＨＦ）について

※超々微粒、ナノ微粒超硬合金と呼ばれるものもある。

2.サーメット（HT）

「超硬合金とは炭化タングステン（WC）を主成分として持つ金属」を指すのであって、「サーメットはサーメットである！」というのが、世間の一般的な認識である気がします。

しかし、JIS B 4053 内『1 適用範囲　注1）』において、

超硬合金とは，超硬合金，サーメット，超微粒超硬合金およびこれらに炭化物，窒化物，酸化物などを被膜した合金の総称である。ISO 513:2004ではCarbidesとしている。

とあり、サーメットも超硬合金に分類されています。超硬合金の中に超硬合金が含まれている包含関係に、？？？な感じもしますが、「ISO 513：2012」のABSTRACTを読む限り、サーメットが登場してこないのは、やはり超硬合金（hardmetals）に含まれているからなのだろうと推測が可能です。（詳細は未確認ですが、元ネタがそうなっているなら、仕方ないでしょう笑。）

図2.に示すようにサーメットもCarbides（炭化物）であることに違いなく、サーメットは、そんな感じの超硬合金です。特記事項としましては、『仕上げ用（送り速度はゆっくり）』にてご利用ください。

図2.サーメット（HT）

※炭化タンタルと炭化ニオブはＷＣの生成を抑えるために添加されるようです。

3．被覆超硬合金（HC）

HW（超硬合金）,HF（超微粒超硬合金）,HＴ（サーメット）のそれぞれに対して、TiN（窒化チタン）, TiAlN（窒化チタンアルミ）, TiCN（窒炭化チタン）,CrN（窒化クロム）,DLC（ダイアモンドライクカーボン）などでコーティング（被覆）処理が行われたもののことをいいます。また、コーティングのされた超硬工具は、『コーティング工具』と呼ばれます。

コーティング工具のメリットとして、刃先の「硬さ強化」によって、切削条件（切削速度、切り込み量、送り速度）を上げたり、「耐欠損性、耐溶着性、耐食性、耐摩耗性」の向上によって、工具の長寿命化を期待することができます。

コーティングの手法には、PVD(Physical Vapor Deposition:物理蒸着法)とCVD（Chemical Vapor Deposition:化学蒸着法）の2種類があり、図3にざっくりと整理します。

図3．PVD

［PVDの特徴］

• CVD法に比べ 処理温度が低く、圧縮残留応力がかけられるため、チッピングに強いしないなどの特長があります。

図4.CVD

［CVDの特徴］

• PVD法に比べ、一般的に（※）コーティングの密着力が強く、複雑な形状に対しても均一な被膜の生成ができます。（※熱CVDの場合。プラズマCVDの場合は状況が異なります。）