JP2000107909A - 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具 - Google Patents
硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮
する表面被覆超硬合金製切削工具を提供する。 【解決手段】 ＷＣ基超硬合金基体の表面に、構成層
が、ＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＣＯ層、Ｔ
ｉＮＯ層、およびＴｉＣＮＯ層からなるＴｉ化合物層の
うちの１種または２種以上と、Ａｌ2 Ｏ3 層からなる硬
質被覆層を３〜２５μｍの平均層厚で化学蒸着および／
または物理蒸着してなる表面被覆超硬合金製切削工具の
上記硬質被覆層の構成層として、さらに３〜３０原子％
の割合で遊離炭素を分散含有するＴｉＣＮ層を０．２〜
３μｍの平均層厚で設ける。
する表面被覆超硬合金製切削工具を提供する。 【解決手段】 ＷＣ基超硬合金基体の表面に、構成層
が、ＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＣＯ層、Ｔ
ｉＮＯ層、およびＴｉＣＮＯ層からなるＴｉ化合物層の
うちの１種または２種以上と、Ａｌ2 Ｏ3 層からなる硬
質被覆層を３〜２５μｍの平均層厚で化学蒸着および／
または物理蒸着してなる表面被覆超硬合金製切削工具の
上記硬質被覆層の構成層として、さらに３〜３０原子％
の割合で遊離炭素を分散含有するＴｉＣＮ層を０．２〜
３μｍの平均層厚で設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、硬質被覆層にお
ける残留応力がきわめて低く、これによって硬質被覆層
がすぐれた耐チッピング性を発揮するようになる表面被
覆超硬合金製切削工具（以下、被覆超硬工具という）に
関するものである。
ける残留応力がきわめて低く、これによって硬質被覆層
がすぐれた耐チッピング性を発揮するようになる表面被
覆超硬合金製切削工具（以下、被覆超硬工具という）に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般に、炭化タングステン基超硬
合金基体（以下、超硬基体という）の表面に、構成層
が、Ｔｉの炭化物（以下、ＴｉＣで示す）層、窒化物
（以下、同じくＴｉＮで示す）層、炭窒化物（以下、Ｔ
ｉＣＮで示す）層、酸化物（以下、ＴｉＯ2 で示す）
層、炭酸化物（以下、ＴｉＣＯで示す）層、窒酸化物
（以下、ＴｉＮＯで示す）層、および炭窒酸化物（以
下、ＴｉＣＮＯで示す）層からなるＴｉ化合物層のうち
の１種または２種以上と、酸化アルミニウム（以下、Ａ
ｌ2Ｏ3 で示す）層からなる硬質被覆層を３〜２５μｍ
の平均層厚で化学蒸着および／または物理蒸着してなる
被覆超硬工具が知られており、またこの被覆超硬工具
が、例えば鋼や鋳鉄などの連続切削や断続切削に用いら
れていることも知られている。
合金基体（以下、超硬基体という）の表面に、構成層
が、Ｔｉの炭化物（以下、ＴｉＣで示す）層、窒化物
（以下、同じくＴｉＮで示す）層、炭窒化物（以下、Ｔ
ｉＣＮで示す）層、酸化物（以下、ＴｉＯ2 で示す）
層、炭酸化物（以下、ＴｉＣＯで示す）層、窒酸化物
（以下、ＴｉＮＯで示す）層、および炭窒酸化物（以
下、ＴｉＣＮＯで示す）層からなるＴｉ化合物層のうち
の１種または２種以上と、酸化アルミニウム（以下、Ａ
ｌ2Ｏ3 で示す）層からなる硬質被覆層を３〜２５μｍ
の平均層厚で化学蒸着および／または物理蒸着してなる
被覆超硬工具が知られており、またこの被覆超硬工具
が、例えば鋼や鋳鉄などの連続切削や断続切削に用いら
れていることも知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
に対する省力化および省エネ化の要求は強く、これに伴
い、切削加工は高速化し、また硬質被覆層は厚膜化の傾
向にあるが、上記の従来被覆超硬工具においては、これ
を特に断続切削を高速で行う切削に用いると、切刃にチ
ッピング（微小欠け）が発生し易く、このチッピング発
生は硬質被覆層が厚膜化すればするほど促進されるよう
になり、この結果チッピングが原因で、比較的短時間で
使用寿命に至るのが現状である。
に対する省力化および省エネ化の要求は強く、これに伴
い、切削加工は高速化し、また硬質被覆層は厚膜化の傾
向にあるが、上記の従来被覆超硬工具においては、これ
を特に断続切削を高速で行う切削に用いると、切刃にチ
ッピング（微小欠け）が発生し易く、このチッピング発
生は硬質被覆層が厚膜化すればするほど促進されるよう
になり、この結果チッピングが原因で、比較的短時間で
使用寿命に至るのが現状である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、上記の従来被覆超硬工具に着目
し、これの耐チッピング性向上を図るべく研究を行った
結果、 （ａ）一般に被覆超硬工具の硬質被覆層は、上記の通り
化学蒸着法や物理蒸着法により形成されるが、この場合
形成される硬質被覆層には、化学蒸着法では引張応力が
残留し、また物理蒸着法では圧縮応力が残留するが、こ
れらの硬質被覆層における残留応力が、特に上記の従来
被覆超硬工具においては、高速断続切削で切刃にチッピ
ングが発生し易くなること。 （ｂ）上記の従来被覆超硬工具の硬質被覆層に、さらに
構成層として、遊離炭素が分散分布したＴｉＣＮ層を介
在させると、前記硬質被覆層全体の残留応力が低減し、
特に前記ＴｉＣＮ層における遊離炭素の分散割合を３〜
３０原子％にして、その平均層厚を０．２〜３μｍにす
ると著しい残留応力低減効果を発揮するようになるこ
と。 以上（ａ）および（ｂ）に示される研究結果を得たので
ある。
上述のような観点から、上記の従来被覆超硬工具に着目
し、これの耐チッピング性向上を図るべく研究を行った
結果、 （ａ）一般に被覆超硬工具の硬質被覆層は、上記の通り
化学蒸着法や物理蒸着法により形成されるが、この場合
形成される硬質被覆層には、化学蒸着法では引張応力が
残留し、また物理蒸着法では圧縮応力が残留するが、こ
れらの硬質被覆層における残留応力が、特に上記の従来
被覆超硬工具においては、高速断続切削で切刃にチッピ
ングが発生し易くなること。 （ｂ）上記の従来被覆超硬工具の硬質被覆層に、さらに
構成層として、遊離炭素が分散分布したＴｉＣＮ層を介
在させると、前記硬質被覆層全体の残留応力が低減し、
特に前記ＴｉＣＮ層における遊離炭素の分散割合を３〜
３０原子％にして、その平均層厚を０．２〜３μｍにす
ると著しい残留応力低減効果を発揮するようになるこ
と。 以上（ａ）および（ｂ）に示される研究結果を得たので
ある。
【０００５】この発明は、上記の研究結果に基づいてな
されたものであって、超硬基体の表面に、構成層が、Ｔ
ｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＯ2 層、ＴｉＣＯ
層、ＴｉＮＯ層、およびＴｉＣＮＯ層からなるＴｉ化合
物層のうちの１種または２種以上と、Ａｌ2 Ｏ3 層から
なる硬質被覆層を３〜２５μｍの平均層厚で化学蒸着お
よび／または物理蒸着してなる被覆超硬工具において、
上記硬質被覆層の構成層として、さらに３〜３０原子％
の割合で遊離炭素を分散含有するＴｉＣＮ層を０．２〜
３μｍの平均層厚で設けてなる、硬質被覆層がすぐれた
耐チッピング性を発揮する被覆超硬工具に特徴を有する
ものである。
されたものであって、超硬基体の表面に、構成層が、Ｔ
ｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＯ2 層、ＴｉＣＯ
層、ＴｉＮＯ層、およびＴｉＣＮＯ層からなるＴｉ化合
物層のうちの１種または２種以上と、Ａｌ2 Ｏ3 層から
なる硬質被覆層を３〜２５μｍの平均層厚で化学蒸着お
よび／または物理蒸着してなる被覆超硬工具において、
上記硬質被覆層の構成層として、さらに３〜３０原子％
の割合で遊離炭素を分散含有するＴｉＣＮ層を０．２〜
３μｍの平均層厚で設けてなる、硬質被覆層がすぐれた
耐チッピング性を発揮する被覆超硬工具に特徴を有する
ものである。
【０００６】なお、この発明の被覆超硬工具において、
硬質被覆層を構成する遊離炭素分散ＴｉＣＮ層は、反応
ガス組成を、容量％で、ＴｉＣｌ4 ：２〜４％、ＣＨ3
ＣＮ：０．５〜２．５％、Ｎ2 ：０〜７％、ＣＨ4 ：２
０〜８０％、またはＣ2 Ｈ4 ：５〜４０％、Ｈ2 ：残り
［ただし、反応ガス中のＣ／Ｔｉ＝１０〜２５（モル
比）を満足する］、とし、かつ、 反応雰囲気温度：８５０〜９８０℃、 反応雰囲気圧力：５０−２００ｔｏｒｒ、 とした条件で形成することができ、この場合素地に分散
分布する遊離炭素の割合は反応ガス中のＣとＴｉのモル
比を調整することによって所定の目標値とすることがで
きる。また、上記遊離炭素分散ＴｉＣＮ層の遊離炭素の
割合および平均層厚を、それぞれ３〜３０原子％および
０．２〜３μｍとしたのは、その割合が３原子％未満で
も、その平均層厚が０．２μｍ未満でも所望のすぐれた
残留応力低減効果を確保することができず、一方その割
合が３０原子％を越えても、その平均層厚が３μｍをこ
えても硬質被覆層の強度が低下し、切刃に欠けやチッピ
ングが発生し易くなるという理由によるものである。さ
らに、硬質被覆層の平均層厚を３〜２５μｍとしたの
は、その層厚が３μｍでは所望のすぐれた耐摩耗性を確
保することができず、一方その層厚が２５μｍを越える
と、切刃に欠けやチッピングが発生し易くなるという理
由にもとづくものである。
硬質被覆層を構成する遊離炭素分散ＴｉＣＮ層は、反応
ガス組成を、容量％で、ＴｉＣｌ4 ：２〜４％、ＣＨ3
ＣＮ：０．５〜２．５％、Ｎ2 ：０〜７％、ＣＨ4 ：２
０〜８０％、またはＣ2 Ｈ4 ：５〜４０％、Ｈ2 ：残り
［ただし、反応ガス中のＣ／Ｔｉ＝１０〜２５（モル
比）を満足する］、とし、かつ、 反応雰囲気温度：８５０〜９８０℃、 反応雰囲気圧力：５０−２００ｔｏｒｒ、 とした条件で形成することができ、この場合素地に分散
分布する遊離炭素の割合は反応ガス中のＣとＴｉのモル
比を調整することによって所定の目標値とすることがで
きる。また、上記遊離炭素分散ＴｉＣＮ層の遊離炭素の
割合および平均層厚を、それぞれ３〜３０原子％および
０．２〜３μｍとしたのは、その割合が３原子％未満で
も、その平均層厚が０．２μｍ未満でも所望のすぐれた
残留応力低減効果を確保することができず、一方その割
合が３０原子％を越えても、その平均層厚が３μｍをこ
えても硬質被覆層の強度が低下し、切刃に欠けやチッピ
ングが発生し易くなるという理由によるものである。さ
らに、硬質被覆層の平均層厚を３〜２５μｍとしたの
は、その層厚が３μｍでは所望のすぐれた耐摩耗性を確
保することができず、一方その層厚が２５μｍを越える
と、切刃に欠けやチッピングが発生し易くなるという理
由にもとづくものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の被覆超硬工具
を実施例により具体的に説明する。原料粉末として、い
ずれも０．５〜４μｍの範囲内の所定の平均粒径を有す
るＷＣ粉末、（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ（重量比で、以下同じ、Ｔ
ｉＣ／ＷＣ＝３０／７０）粉末、（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ（Ｔ
ａＣ／ＮｂＣ＝９０／１０）粉末、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末、Ｖ
Ｃ粉末、およびＣｏ粉末を用意し、これら原料粉末を表
１に示される配合組成に配合し、ボールミルで７２時間
湿式混合し、乾燥した後、１ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力で所
定形状の圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を１０-2ｔ
ｏｒｒの真空中、１３００〜１５００℃の範囲内の所定
温度に１時間保持の条件で真空焼結することによりＩＳ
Ｏ・ＳＮＭＧ１２０４０８に規定するスローアウエイチ
ップ形状をもった超硬基体Ａ〜Ｆをそれぞれ製造した。
を実施例により具体的に説明する。原料粉末として、い
ずれも０．５〜４μｍの範囲内の所定の平均粒径を有す
るＷＣ粉末、（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ（重量比で、以下同じ、Ｔ
ｉＣ／ＷＣ＝３０／７０）粉末、（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ（Ｔ
ａＣ／ＮｂＣ＝９０／１０）粉末、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末、Ｖ
Ｃ粉末、およびＣｏ粉末を用意し、これら原料粉末を表
１に示される配合組成に配合し、ボールミルで７２時間
湿式混合し、乾燥した後、１ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力で所
定形状の圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を１０-2ｔ
ｏｒｒの真空中、１３００〜１５００℃の範囲内の所定
温度に１時間保持の条件で真空焼結することによりＩＳ
Ｏ・ＳＮＭＧ１２０４０８に規定するスローアウエイチ
ップ形状をもった超硬基体Ａ〜Ｆをそれぞれ製造した。
【０００８】ついで、これらの超硬基体Ａ〜Ｆの表面
に、ホーニングを施した状態で、通常の化学蒸着装置を
用い、表２（表中のｌ−ＴｉＣＮは特開平６−８０１０
号公報に記載される縦長成長結晶組織をもつものであ
る）に示される条件にて、表３、４に示される組成およ
び目標層厚のＴｉ化合物層およびＡｌ2 Ｏ3 層、さらに
遊離炭素分散ＴｉＣＮ層からなる硬質被覆層を形成する
ことにより被覆超硬工具としての本発明被覆超硬スロー
アウエイチップ（以下、本発明被覆超硬チップと云う）
１〜１６、および前記遊離炭素分散ＴｉＣＮ層が存在し
ない従来被覆超硬スローアウエイチップ（以下、従来被
覆超硬チップと云う）１〜１６をそれぞれ製造した。な
お、この結果得られた本発明被覆超硬チップ１〜１６の
硬質被覆層を構成する遊離炭素分散ＴｉＣＮ層につい
て、遊離炭素の分散含有割合をオージェ発光分光分析装
置を用いて測定したところ、表２に示される目標値に相
当する値を示した。また、硬質被覆層を構成する構成層
もそれぞれ目標層厚と実質的に同じ平均層厚を示した。
に、ホーニングを施した状態で、通常の化学蒸着装置を
用い、表２（表中のｌ−ＴｉＣＮは特開平６−８０１０
号公報に記載される縦長成長結晶組織をもつものであ
る）に示される条件にて、表３、４に示される組成およ
び目標層厚のＴｉ化合物層およびＡｌ2 Ｏ3 層、さらに
遊離炭素分散ＴｉＣＮ層からなる硬質被覆層を形成する
ことにより被覆超硬工具としての本発明被覆超硬スロー
アウエイチップ（以下、本発明被覆超硬チップと云う）
１〜１６、および前記遊離炭素分散ＴｉＣＮ層が存在し
ない従来被覆超硬スローアウエイチップ（以下、従来被
覆超硬チップと云う）１〜１６をそれぞれ製造した。な
お、この結果得られた本発明被覆超硬チップ１〜１６の
硬質被覆層を構成する遊離炭素分散ＴｉＣＮ層につい
て、遊離炭素の分散含有割合をオージェ発光分光分析装
置を用いて測定したところ、表２に示される目標値に相
当する値を示した。また、硬質被覆層を構成する構成層
もそれぞれ目標層厚と実質的に同じ平均層厚を示した。
【０００９】つぎに、上記本発明被覆超硬チップ１〜１
６および従来被覆超硬チップ１〜１６について、 被削材：Ｓ４５Ｃ（硬さ：ＨB ２３５）の長さ方向等間
隔４本縦溝入り丸棒、 切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：１ｍｍ、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１５分、 の条件での炭素鋼の乾式高速断続切削試験、並びに、 被削材：ＦＣ２５０の長さ方向等間隔４本縦溝入り丸
棒、 切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：１ｍｍ、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での鋳鉄の乾式高速断続切削試験を行い、切刃の
逃げ面摩耗幅を測定した。この測定結果を表５に示し
た。
６および従来被覆超硬チップ１〜１６について、 被削材：Ｓ４５Ｃ（硬さ：ＨB ２３５）の長さ方向等間
隔４本縦溝入り丸棒、 切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：１ｍｍ、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１５分、 の条件での炭素鋼の乾式高速断続切削試験、並びに、 被削材：ＦＣ２５０の長さ方向等間隔４本縦溝入り丸
棒、 切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：１ｍｍ、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での鋳鉄の乾式高速断続切削試験を行い、切刃の
逃げ面摩耗幅を測定した。この測定結果を表５に示し
た。
【００１０】（実施例２）超硬基体として、重量％でＷ
Ｃ−０．５％Ｃｒ3 Ｃ2 −１１％Ｃｏからなる配合組成
の焼結体にして、前記焼結体の電子顕微鏡による組織観
察でＷＣ粒は０．４μｍの平均粒径を示し、かつシャン
ク部と切刃部で構成され、前記切刃部は２枚刃形状を有
し、さらに外周刃のねじれ角：３０度、外周刃の直径：
１０ｍｍ、外周刃の長さ：２０ｍｍの寸法を有するエン
ドミル本体を用意し、このエンドミル本体の表面に、ホ
ーニングを施した状態で、同じく通常の化学蒸着装置を
用い、表２に示される条件にて、表６、７に示される組
成および目標層厚のＴｉ化合物層およびＡｌ2 Ｏ3 層、
さらに遊離炭素分散ＴｉＣＮ層からなる硬質被覆層を形
成することにより、被覆超硬工具としての本発明被覆超
硬エンドミル１〜１０、および前記遊離炭素分散ＴｉＣ
Ｎ層が存在しない従来被覆超硬エンドミル１〜１０をそ
れぞれ製造した。なお、この結果得られた本発明被覆超
硬エンドミル１〜１０の硬質被覆層を構成する遊離炭素
分散ＴｉＣＮ層について、同じく遊離炭素の分散含有割
合をオージェ発光分光分析装置を用いて測定したとこ
ろ、表２に示される目標値に相当する値を示した。ま
た、硬質被覆層を構成する構成層もそれぞれ目標層厚と
実質的に同じ平均層厚を示した。
Ｃ−０．５％Ｃｒ3 Ｃ2 −１１％Ｃｏからなる配合組成
の焼結体にして、前記焼結体の電子顕微鏡による組織観
察でＷＣ粒は０．４μｍの平均粒径を示し、かつシャン
ク部と切刃部で構成され、前記切刃部は２枚刃形状を有
し、さらに外周刃のねじれ角：３０度、外周刃の直径：
１０ｍｍ、外周刃の長さ：２０ｍｍの寸法を有するエン
ドミル本体を用意し、このエンドミル本体の表面に、ホ
ーニングを施した状態で、同じく通常の化学蒸着装置を
用い、表２に示される条件にて、表６、７に示される組
成および目標層厚のＴｉ化合物層およびＡｌ2 Ｏ3 層、
さらに遊離炭素分散ＴｉＣＮ層からなる硬質被覆層を形
成することにより、被覆超硬工具としての本発明被覆超
硬エンドミル１〜１０、および前記遊離炭素分散ＴｉＣ
Ｎ層が存在しない従来被覆超硬エンドミル１〜１０をそ
れぞれ製造した。なお、この結果得られた本発明被覆超
硬エンドミル１〜１０の硬質被覆層を構成する遊離炭素
分散ＴｉＣＮ層について、同じく遊離炭素の分散含有割
合をオージェ発光分光分析装置を用いて測定したとこ
ろ、表２に示される目標値に相当する値を示した。ま
た、硬質被覆層を構成する構成層もそれぞれ目標層厚と
実質的に同じ平均層厚を示した。
【００１１】つぎに、上記本発明被覆超硬エンドミル１
〜１０および従来被覆超硬エンドミル１〜１０につい
て、 被削材：Ｓ４５Ｃの板材、 切削速度：５００ｍ／ｍｉｎ．、 一刃当りのり：０．１ｍｍ／刃、 切り込み：１０ｍｍ、 切り込み幅：０．５ｍｍ、 切削長：２５０ｍ、 の条件でダウンカットとアップカットを交互に行う炭素
鋼の乾式高切り込み肩削り加工試験を行い、外周刃の最
大逃げ面摩耗幅を測定した。この結果を同じく表６、７
に示した。
〜１０および従来被覆超硬エンドミル１〜１０につい
て、 被削材：Ｓ４５Ｃの板材、 切削速度：５００ｍ／ｍｉｎ．、 一刃当りのり：０．１ｍｍ／刃、 切り込み：１０ｍｍ、 切り込み幅：０．５ｍｍ、 切削長：２５０ｍ、 の条件でダウンカットとアップカットを交互に行う炭素
鋼の乾式高切り込み肩削り加工試験を行い、外周刃の最
大逃げ面摩耗幅を測定した。この結果を同じく表６、７
に示した。
【００１２】（実施例３）超硬基体として、重量％でＷ
Ｃ−０．５％Ｃｒ3 Ｃ2 −１１％Ｃｏからなる配合組成
の焼結体にして、前記焼結体の電子顕微鏡による組織観
察でＷＣ粒は０．４μｍの平均粒径を示し、かつ外周刃
の直径：１０ｍｍ、外周刃の長さ：６０ｍｍの寸法を有
するドリル本体を用意し、このドリル本体の表面に、ホ
ーニングを施した状態で、同じく通常の化学蒸着装置を
用い、表２に示される条件にて、表８に示される組成お
よび目標層厚のＴｉ化合物層およびＡｌ2 Ｏ3 層、さら
に遊離炭素分散ＴｉＣＮ層からなる硬質被覆層を形成す
ることにより、被覆超硬工具としての本発明被覆超硬ド
リル１〜５、および前記遊離炭素分散ＴｉＣＮ層が存在
しない従来被覆超硬ドリル１〜５をそれぞれ製造した。
なお、この結果得られた本発明被覆超硬ドリル１〜５の
硬質被覆層を構成する遊離炭素分散ＴｉＣＮ層につい
て、同じく遊離炭素の分散含有割合をオージェ発光分光
分析装置を用いて測定したところ、表２に示される目標
値に相当する値を示した。また、硬質被覆層を構成する
構成層もそれぞれ目標層厚と実質的に同じ平均層厚を示
した。
Ｃ−０．５％Ｃｒ3 Ｃ2 −１１％Ｃｏからなる配合組成
の焼結体にして、前記焼結体の電子顕微鏡による組織観
察でＷＣ粒は０．４μｍの平均粒径を示し、かつ外周刃
の直径：１０ｍｍ、外周刃の長さ：６０ｍｍの寸法を有
するドリル本体を用意し、このドリル本体の表面に、ホ
ーニングを施した状態で、同じく通常の化学蒸着装置を
用い、表２に示される条件にて、表８に示される組成お
よび目標層厚のＴｉ化合物層およびＡｌ2 Ｏ3 層、さら
に遊離炭素分散ＴｉＣＮ層からなる硬質被覆層を形成す
ることにより、被覆超硬工具としての本発明被覆超硬ド
リル１〜５、および前記遊離炭素分散ＴｉＣＮ層が存在
しない従来被覆超硬ドリル１〜５をそれぞれ製造した。
なお、この結果得られた本発明被覆超硬ドリル１〜５の
硬質被覆層を構成する遊離炭素分散ＴｉＣＮ層につい
て、同じく遊離炭素の分散含有割合をオージェ発光分光
分析装置を用いて測定したところ、表２に示される目標
値に相当する値を示した。また、硬質被覆層を構成する
構成層もそれぞれ目標層厚と実質的に同じ平均層厚を示
した。
【００１３】つぎに、上記本発明被覆超硬ドリル１〜５
および従来被覆超硬ドリル１〜５について、 被削材：２０ｍｍの厚さを有するＳ４５Ｃの板材、 切削速度：５０ｍ／ｍｉｎ．、 送り：０．４ｍｍ／ｒｅｖ．、 潤滑油：エマルジョン、 の条件で炭素鋼の湿式高送り穴あけ（貫通穴）加工試験
を行い、使用寿命（穴径寸法が９．９ｍｍに至る迄の穴
あけ加工数を測定した。この結果を表８に合せて示し
た。
および従来被覆超硬ドリル１〜５について、 被削材：２０ｍｍの厚さを有するＳ４５Ｃの板材、 切削速度：５０ｍ／ｍｉｎ．、 送り：０．４ｍｍ／ｒｅｖ．、 潤滑油：エマルジョン、 の条件で炭素鋼の湿式高送り穴あけ（貫通穴）加工試験
を行い、使用寿命（穴径寸法が９．９ｍｍに至る迄の穴
あけ加工数を測定した。この結果を表８に合せて示し
た。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【表２】
【００１６】
【表３】
【００１７】
【表４】
【００１８】
【表５】
【００１９】
【表６】
【００２０】
【表７】
【００２１】
【表８】
【００２２】
【発明の効果】表３〜８に示される結果から、いずれも
硬質被覆層中に遊離炭素分散ＴｉＣＮ層が存在する本発
明被覆超硬チップ１〜１６、本発明被覆超硬エンドミル
１〜１０、および本発明被覆超硬ドリル１〜５は、硬質
被覆層の残留応力低減効果によって、遊離炭素分散Ｔｉ
ＣＮ層が存在しない従来被覆超硬チップ１〜１６、従来
被覆超硬エンドミル１〜１０、および従来被覆超硬ドリ
ル１〜５に比して、一段とすぐれた耐チッピング性を示
し、高速断続切削にもかかわらず、長期に亘ってすぐれ
た切削性能を発揮することが明らかである。上述のよう
に、この発明の被覆超硬工具は、これの硬質被覆層を構
成する遊離炭素分散ＴｉＣＮ層によって、前記硬質被覆
層全体の残留応力が著しく低減されるので、特に高速断
続切削において、すぐれた耐チッピング性を示し、この
残留応力低減効果は硬質被覆層が厚膜化するほど顕著に
現れ、すぐれた耐摩耗性を長期に亘って発揮するもので
ある。
硬質被覆層中に遊離炭素分散ＴｉＣＮ層が存在する本発
明被覆超硬チップ１〜１６、本発明被覆超硬エンドミル
１〜１０、および本発明被覆超硬ドリル１〜５は、硬質
被覆層の残留応力低減効果によって、遊離炭素分散Ｔｉ
ＣＮ層が存在しない従来被覆超硬チップ１〜１６、従来
被覆超硬エンドミル１〜１０、および従来被覆超硬ドリ
ル１〜５に比して、一段とすぐれた耐チッピング性を示
し、高速断続切削にもかかわらず、長期に亘ってすぐれ
た切削性能を発揮することが明らかである。上述のよう
に、この発明の被覆超硬工具は、これの硬質被覆層を構
成する遊離炭素分散ＴｉＣＮ層によって、前記硬質被覆
層全体の残留応力が著しく低減されるので、特に高速断
続切削において、すぐれた耐チッピング性を示し、この
残留応力低減効果は硬質被覆層が厚膜化するほど顕著に
現れ、すぐれた耐摩耗性を長期に亘って発揮するもので
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２３Ｃ 28/04 Ｃ２３Ｃ 28/04
Claims (1)
- 【請求項１】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、構成層が、Ｔｉの炭化物層、窒化物層、炭窒化物
層、酸化物層、炭酸化物層、窒酸化物層、および炭窒酸
化物層からなるＴｉ化合物層のうちの１種または２種以
上と、酸化アルミニウム層からなる硬質被覆層を３〜２
５μｍの平均層厚で化学蒸着および／または物理蒸着し
てなる表面被覆超硬合金製切削工具において、 上記硬質被覆層の構成層として、さらに３〜３０原子％
の割合で遊離炭素を分散含有する炭窒化チタン層を０．
２〜３μｍの平均層厚で設けたことを特徴とする硬質被
覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆超硬
合金製切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4161299A JP2000107909A (ja) | 1998-08-03 | 1999-02-19 | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-218887 | 1998-08-03 | ||
| JP21888798 | 1998-08-03 | ||
| JP4161299A JP2000107909A (ja) | 1998-08-03 | 1999-02-19 | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000107909A true JP2000107909A (ja) | 2000-04-18 |
Family
ID=26381257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4161299A Pending JP2000107909A (ja) | 1998-08-03 | 1999-02-19 | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000107909A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008078675A1 (ja) * | 2006-12-25 | 2008-07-03 | Hitachi Metals, Ltd. | 潤滑特性に優れた硬質皮膜およびその製造方法ならびに、金属塑性加工用工具 |
| WO2015037386A1 (ja) * | 2013-09-12 | 2015-03-19 | 株式会社神戸製鋼所 | 硬質皮膜およびその製造方法 |
-
1999
- 1999-02-19 JP JP4161299A patent/JP2000107909A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008078675A1 (ja) * | 2006-12-25 | 2008-07-03 | Hitachi Metals, Ltd. | 潤滑特性に優れた硬質皮膜およびその製造方法ならびに、金属塑性加工用工具 |
| US20100210489A1 (en) * | 2006-12-25 | 2010-08-19 | Hitachi Metals, Ltd. | Hard coating film excellent in lubrication characteristics, process for formation thereof, and tool for the plastic working of metal |
| US8298999B2 (en) | 2006-12-25 | 2012-10-30 | Hitachi Metals, Ltd. | Hard coating film excellent in lubrication characteristics, process for formation thereof, and tool for the plastic working of metal |
| JP5714214B2 (ja) * | 2006-12-25 | 2015-05-07 | 日立金属株式会社 | 金属塑性加工用工具およびその製造方法 |
| WO2015037386A1 (ja) * | 2013-09-12 | 2015-03-19 | 株式会社神戸製鋼所 | 硬質皮膜およびその製造方法 |
| JP2015054995A (ja) * | 2013-09-12 | 2015-03-23 | 株式会社神戸製鋼所 | 潤滑性と耐摩耗性に優れた硬質皮膜およびその製造方法 |
| US9624569B2 (en) | 2013-09-12 | 2017-04-18 | Kobe Steel, Ltd. | Hard coating film and method for producing same |
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