JP2000117511A - 硬質被覆層がすぐれた初期なじみ性を発揮する表面被覆超硬合金製スローアウエイ切削チップ - Google Patents
硬質被覆層がすぐれた初期なじみ性を発揮する表面被覆超硬合金製スローアウエイ切削チップInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 硬質被覆層がすぐれた初期なじみ性を発揮す
る表面被覆超硬合金製切削チップを提供する。 【解決手段】 表面被覆超硬合金製切削チップが、ＷＣ
基超硬合金基体の表面に、いずれも０．１〜１５μｍの
平均層厚を有する、ＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、
Ｔｉ2 Ｏ3 層、ＴｉＣＯ層、ＴｉＮＯ層、およびＴｉＣ
ＮＯ層のうちの１種または２種以上からなるＴｉ化合物
層の内層と、１〜８μｍの平均層厚を有し、かつ表面か
ら平均層厚の１０〜４０％に相当する深さに亘って、Ａ
ｌ2 Ｏ3 の素地に１〜１５重量％の割合で微細な遊離炭
素が分散分布してなる遊離炭素分布帯域が存在するＡｌ
2 Ｏ3 層の外層と、必要に応じて０．１〜５μｍの平均
層厚を有するＴｉＮ層の最外層と、で構成された硬質被
覆層を５〜２５μｍの全体平均層厚で化学蒸着および／
または物理蒸着してなる。
る表面被覆超硬合金製切削チップを提供する。 【解決手段】 表面被覆超硬合金製切削チップが、ＷＣ
基超硬合金基体の表面に、いずれも０．１〜１５μｍの
平均層厚を有する、ＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、
Ｔｉ2 Ｏ3 層、ＴｉＣＯ層、ＴｉＮＯ層、およびＴｉＣ
ＮＯ層のうちの１種または２種以上からなるＴｉ化合物
層の内層と、１〜８μｍの平均層厚を有し、かつ表面か
ら平均層厚の１０〜４０％に相当する深さに亘って、Ａ
ｌ2 Ｏ3 の素地に１〜１５重量％の割合で微細な遊離炭
素が分散分布してなる遊離炭素分布帯域が存在するＡｌ
2 Ｏ3 層の外層と、必要に応じて０．１〜５μｍの平均
層厚を有するＴｉＮ層の最外層と、で構成された硬質被
覆層を５〜２５μｍの全体平均層厚で化学蒸着および／
または物理蒸着してなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、切削開始時に最
初に被削材と当接する硬質被覆層の外層である酸化アル
ミニウム（以下、Ａｌ2 Ｏ3 で示す）層の被削材との初
期なじみ性にすぐれ、これによって切刃にチッピング
（微小欠け）が発生するのが防止され、すぐれた切削性
能を長期に亘って発揮するようになる表面被覆超硬合金
製スローアウエイ切削チップ（以下、被覆超硬チップと
いう）に関するものである。
初に被削材と当接する硬質被覆層の外層である酸化アル
ミニウム（以下、Ａｌ2 Ｏ3 で示す）層の被削材との初
期なじみ性にすぐれ、これによって切刃にチッピング
（微小欠け）が発生するのが防止され、すぐれた切削性
能を長期に亘って発揮するようになる表面被覆超硬合金
製スローアウエイ切削チップ（以下、被覆超硬チップと
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、いずれも
０．１〜１５μｍの平均層厚を有する、炭化チタン（以
下、ＴｉＣで示す）層、窒化チタン（以下、同じくＴｉ
Ｎで示す）層、炭窒化チタン（以下、ＴｉＣＮで示す）
層、酸化チタン（以下、Ｔｉ2 Ｏ3 で示す）層、炭酸化
チタン（以下、ＴｉＣＯで示す）層、窒酸化チタン（以
下、ＴｉＮＯで示す）層、および炭窒酸化チタン（以
下、ＴｉＣＮＯで示す）層のうちの１種または２種以上
からなるＴｉ化合物層の内層と、１〜８μｍの平均層厚
を有するＡｌ2 Ｏ3層の外層と、さらに必要に応じて自
身のもつ黄金色の色調を利用して被覆超硬チップの使用
前後を識別する目的で形成される、０．１〜５μｍの平
均層厚を有するＴｉＮ層の最外層、とで構成された硬質
被覆層を５〜２５μｍの全体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チップが知られてお
り、またこの被覆超硬チップが鋼や鋳鉄などの連続切削
や断続切削に用いられることも知られている。また、一
般に上記の被覆超硬チップの硬質被覆層を構成するＴｉ
化合物層およびＡｌ2 Ｏ3 層が粒状結晶組織を有し、か
つ前記Ａｌ2 Ｏ3 層はα型結晶構造をもつものやκ型結
晶構造をもつものなどが広く実用に供されることも良く
知られており、さらに例えば特開平６−８０１０号公報
や特開平７−３２８８０８号公報に記載されるように、
前記Ｔｉ化合物層を構成するＴｉＣＮ層を、層自身の靭
性向上を目的として、通常の化学蒸着装置にて、反応ガ
スとして有機炭窒化物を含む混合ガスを使用し、７００
〜９５０℃の中温温度域で化学蒸着することにより形成
して縦長成長結晶組織をもつようにすることも行われて
いる。
合金基体（以下、超硬基体という）の表面に、いずれも
０．１〜１５μｍの平均層厚を有する、炭化チタン（以
下、ＴｉＣで示す）層、窒化チタン（以下、同じくＴｉ
Ｎで示す）層、炭窒化チタン（以下、ＴｉＣＮで示す）
層、酸化チタン（以下、Ｔｉ2 Ｏ3 で示す）層、炭酸化
チタン（以下、ＴｉＣＯで示す）層、窒酸化チタン（以
下、ＴｉＮＯで示す）層、および炭窒酸化チタン（以
下、ＴｉＣＮＯで示す）層のうちの１種または２種以上
からなるＴｉ化合物層の内層と、１〜８μｍの平均層厚
を有するＡｌ2 Ｏ3層の外層と、さらに必要に応じて自
身のもつ黄金色の色調を利用して被覆超硬チップの使用
前後を識別する目的で形成される、０．１〜５μｍの平
均層厚を有するＴｉＮ層の最外層、とで構成された硬質
被覆層を５〜２５μｍの全体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チップが知られてお
り、またこの被覆超硬チップが鋼や鋳鉄などの連続切削
や断続切削に用いられることも知られている。また、一
般に上記の被覆超硬チップの硬質被覆層を構成するＴｉ
化合物層およびＡｌ2 Ｏ3 層が粒状結晶組織を有し、か
つ前記Ａｌ2 Ｏ3 層はα型結晶構造をもつものやκ型結
晶構造をもつものなどが広く実用に供されることも良く
知られており、さらに例えば特開平６−８０１０号公報
や特開平７−３２８８０８号公報に記載されるように、
前記Ｔｉ化合物層を構成するＴｉＣＮ層を、層自身の靭
性向上を目的として、通常の化学蒸着装置にて、反応ガ
スとして有機炭窒化物を含む混合ガスを使用し、７００
〜９５０℃の中温温度域で化学蒸着することにより形成
して縦長成長結晶組織をもつようにすることも行われて
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、被覆超硬チップには切削条件に影響されない汎用性
が求められる傾向にある。しかし上記の従来被覆超硬チ
ップにおいては、これを構成する硬質被覆層の外層であ
るＡｌ2 Ｏ3 層は、耐酸化性および熱的安定性にすぐ
れ、さらに高硬度を有することから、所定の耐摩耗性を
確保するには硬質被覆層の構成層として不可欠である
が、反面脆い性質をもつものであるため、これを特に断
続切削を高送りや高切り込みなどの重切削条件で行う切
削に用いると、切削開始直後、切刃にチッピングが発生
し易く、これが原因で、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、被覆超硬チップには切削条件に影響されない汎用性
が求められる傾向にある。しかし上記の従来被覆超硬チ
ップにおいては、これを構成する硬質被覆層の外層であ
るＡｌ2 Ｏ3 層は、耐酸化性および熱的安定性にすぐ
れ、さらに高硬度を有することから、所定の耐摩耗性を
確保するには硬質被覆層の構成層として不可欠である
が、反面脆い性質をもつものであるため、これを特に断
続切削を高送りや高切り込みなどの重切削条件で行う切
削に用いると、切削開始直後、切刃にチッピングが発生
し易く、これが原因で、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チップを構
成する硬質被覆層の外層であるＡｌ2 Ｏ3 層に着目し、
特にこれの切削開始初期の耐チッピング性向上を図るべ
く研究を行った結果、 （ａ）被覆超硬チップの硬質被覆層を構成するＡｌ2 Ｏ
3 層の表面から、これの平均層厚の１０〜４０％に相当
する深さに亘って、Ａｌ2 Ｏ3 の素地に１〜１５重量％
の割合で微細な遊離炭素が分散分布してなる遊離炭素分
布帯域を形成すると、この遊離炭素分布帯域が切削開始
直後における被削材との当接に伴って生じる強い衝撃を
著しく緩和し、かつ被削材に対する初期なじみ性を発揮
し、切刃のチッピング発生が抑制されるようになるこ
と。 （ｂ）上記の被覆超硬チッブの硬質被覆層を構成するＡ
ｌ2 Ｏ3 層は、通常の化学蒸着装置にて、例えば、反応
ガス組成：容量％で、ＡｌＣｌ3 ：１〜１０％、ＣＯ
2 ：０．５〜１０％、Ｈ2 Ｓ：０．０２〜２％、ＨＣ
ｌ：０．５〜５％、Ｈ2 ：残り、反応雰囲気温度：９５
０〜１０５０℃、反応雰囲気圧力：４０〜４００Ｔｏｒ
ｒ、の条件で形成されるが、上記の反応ガスにＣＨ4 お
よびＣＨ3 ＣＮのいずれか、または両方を加えて、反応
ガス組成を、例えば、同じく容量％で、ＡｌＣｌ3 ：１
〜１０％、ＣＯ2 ：０．５〜１０％、Ｈ2 Ｓ：０．０２
〜２％、ＨＣｌ：０．５〜５％、ＣＨ4 ：０．５〜１０
％および／またはＣＨ3 ＣＮ：０．１〜５％、Ｈ2 ：残
り、とし、反応雰囲気温度および反応雰囲気圧力は同じ
条件として化学蒸着を行うと、Ａｌ2 Ｏ3 の素地に微細
な遊離炭素が分散分布した組織を有する遊離炭素分布帯
域が形成されるようになること。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チップを構
成する硬質被覆層の外層であるＡｌ2 Ｏ3 層に着目し、
特にこれの切削開始初期の耐チッピング性向上を図るべ
く研究を行った結果、 （ａ）被覆超硬チップの硬質被覆層を構成するＡｌ2 Ｏ
3 層の表面から、これの平均層厚の１０〜４０％に相当
する深さに亘って、Ａｌ2 Ｏ3 の素地に１〜１５重量％
の割合で微細な遊離炭素が分散分布してなる遊離炭素分
布帯域を形成すると、この遊離炭素分布帯域が切削開始
直後における被削材との当接に伴って生じる強い衝撃を
著しく緩和し、かつ被削材に対する初期なじみ性を発揮
し、切刃のチッピング発生が抑制されるようになるこ
と。 （ｂ）上記の被覆超硬チッブの硬質被覆層を構成するＡ
ｌ2 Ｏ3 層は、通常の化学蒸着装置にて、例えば、反応
ガス組成：容量％で、ＡｌＣｌ3 ：１〜１０％、ＣＯ
2 ：０．５〜１０％、Ｈ2 Ｓ：０．０２〜２％、ＨＣ
ｌ：０．５〜５％、Ｈ2 ：残り、反応雰囲気温度：９５
０〜１０５０℃、反応雰囲気圧力：４０〜４００Ｔｏｒ
ｒ、の条件で形成されるが、上記の反応ガスにＣＨ4 お
よびＣＨ3 ＣＮのいずれか、または両方を加えて、反応
ガス組成を、例えば、同じく容量％で、ＡｌＣｌ3 ：１
〜１０％、ＣＯ2 ：０．５〜１０％、Ｈ2 Ｓ：０．０２
〜２％、ＨＣｌ：０．５〜５％、ＣＨ4 ：０．５〜１０
％および／またはＣＨ3 ＣＮ：０．１〜５％、Ｈ2 ：残
り、とし、反応雰囲気温度および反応雰囲気圧力は同じ
条件として化学蒸着を行うと、Ａｌ2 Ｏ3 の素地に微細
な遊離炭素が分散分布した組織を有する遊離炭素分布帯
域が形成されるようになること。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、いずれも０．
１〜１５μｍの平均層厚を有する、ＴｉＣ層、ＴｉＮ
層、ＴｉＣＮ層、Ｔｉ2 Ｏ3 層、ＴｉＣＯ層、ＴｉＮＯ
層、およびＴｉＣＮＯ層のうちの１種または２種以上か
らなるＴｉ化合物層の内層と、１〜８μｍの平均層厚を
有し、かつ表面から平均層厚の１０〜４０％に相当する
深さに亘って、Ａｌ2 Ｏ3 の素地に１〜１５重量％の割
合で微細な遊離炭素が分散分布してなる遊離炭素分布帯
域が存在するＡｌ2 Ｏ3 層の外層と、必要に応じて０．
１〜５μｍの平均層厚を有するＴｉＮ層の最外層と、で
構成された硬質被覆層を５〜２５μｍの全体平均層厚で
化学蒸着および／または物理蒸着してなる、硬質被覆層
がすぐれた初期なじみ性を発揮する被覆超硬チップに特
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、いずれも０．
１〜１５μｍの平均層厚を有する、ＴｉＣ層、ＴｉＮ
層、ＴｉＣＮ層、Ｔｉ2 Ｏ3 層、ＴｉＣＯ層、ＴｉＮＯ
層、およびＴｉＣＮＯ層のうちの１種または２種以上か
らなるＴｉ化合物層の内層と、１〜８μｍの平均層厚を
有し、かつ表面から平均層厚の１０〜４０％に相当する
深さに亘って、Ａｌ2 Ｏ3 の素地に１〜１５重量％の割
合で微細な遊離炭素が分散分布してなる遊離炭素分布帯
域が存在するＡｌ2 Ｏ3 層の外層と、必要に応じて０．
１〜５μｍの平均層厚を有するＴｉＮ層の最外層と、で
構成された硬質被覆層を５〜２５μｍの全体平均層厚で
化学蒸着および／または物理蒸着してなる、硬質被覆層
がすぐれた初期なじみ性を発揮する被覆超硬チップに特
徴を有するものである。
【０００６】つぎに、この発明の被覆超硬チップにおい
て、硬質被覆層に関して、上記の通りに数値限定した理
由を以下に説明する。 （ａ） 遊離炭素分布帯域の深さ その深さが、Ａｌ2 Ｏ3 層の平均層厚の１０％未満で
は、所望のすぐれた初期なじみ性を確保することができ
ず、この結果重切削条件での断続切削では切刃にチッピ
ングが発生するのが避けられず、一方その深さが、同４
０％を越えると、相対的に遊離炭素が分布しないＡｌ2
Ｏ3 部分の層厚が薄くなり過ぎてしまい、所望の耐摩耗
性を確保することができなくなることから、その深さを
Ａｌ2 Ｏ3層の平均層厚の１０〜４０％、望ましくは１
５〜３０％と定めた。
て、硬質被覆層に関して、上記の通りに数値限定した理
由を以下に説明する。 （ａ） 遊離炭素分布帯域の深さ その深さが、Ａｌ2 Ｏ3 層の平均層厚の１０％未満で
は、所望のすぐれた初期なじみ性を確保することができ
ず、この結果重切削条件での断続切削では切刃にチッピ
ングが発生するのが避けられず、一方その深さが、同４
０％を越えると、相対的に遊離炭素が分布しないＡｌ2
Ｏ3 部分の層厚が薄くなり過ぎてしまい、所望の耐摩耗
性を確保することができなくなることから、その深さを
Ａｌ2 Ｏ3層の平均層厚の１０〜４０％、望ましくは１
５〜３０％と定めた。
【０００７】（ｂ） 遊離炭素分布帯域おける遊離炭素
の分布割合 特に断続切削を重切削条件で行う場合、切刃にチッピン
グが発生しないようにする、すなわち所望の初期なじみ
性を確保するようにするためには、その分布割合を１重
量％以上にする必要があり、一方その分布割合が１５重
量％を越えると、切刃面における切削開始直後における
摩耗進行が急激になるばかりでなく、局部的摩耗進行も
促進されるようになり、この結果凹凸の大きな切刃面の
形成が避けられず、これが原因で切刃にチッピングが発
生し易くなることから、その分布割合を１〜１５重量
％、望ましくは３〜１０重量％と定めた。
の分布割合 特に断続切削を重切削条件で行う場合、切刃にチッピン
グが発生しないようにする、すなわち所望の初期なじみ
性を確保するようにするためには、その分布割合を１重
量％以上にする必要があり、一方その分布割合が１５重
量％を越えると、切刃面における切削開始直後における
摩耗進行が急激になるばかりでなく、局部的摩耗進行も
促進されるようになり、この結果凹凸の大きな切刃面の
形成が避けられず、これが原因で切刃にチッピングが発
生し易くなることから、その分布割合を１〜１５重量
％、望ましくは３〜１０重量％と定めた。
【０００８】（ｃ） 外層であるＡｌ2 Ｏ3 層の平均層
厚 Ａｌ2 Ｏ3 層には、上記の通り自身のもつ耐酸化性およ
び熱的安定性、さらに高硬度によって硬質被覆層の耐摩
耗性を向上させる作用があるが、その層厚が１μｍ未満
では、所望の耐摩耗性向上効果が得られず、一方その層
厚が８μｍを越えると、切刃にチッピングが発生し易く
なることから、その層厚を１〜８μｍ、望ましくは２〜
６μｍと定めた。
厚 Ａｌ2 Ｏ3 層には、上記の通り自身のもつ耐酸化性およ
び熱的安定性、さらに高硬度によって硬質被覆層の耐摩
耗性を向上させる作用があるが、その層厚が１μｍ未満
では、所望の耐摩耗性向上効果が得られず、一方その層
厚が８μｍを越えると、切刃にチッピングが発生し易く
なることから、その層厚を１〜８μｍ、望ましくは２〜
６μｍと定めた。
【０００９】（ｄ） 内層であるＴｉ化合物層の平均層
厚 Ｔｉ化合物層には、硬質被覆層の構成層相互間の密着性
を向上させ、かつ硬質被覆層の靭性を向上させる作用が
あるが、その層厚が０．１μｍ未満では、前記作用に所
望の向上効果が得られず、一方その層厚が１５μｍを越
えると、切刃にチッピングが発生し易くなることから、
その層厚を０．１〜１５μｍ、望ましくは０．５〜１０
μｍと定めた。
厚 Ｔｉ化合物層には、硬質被覆層の構成層相互間の密着性
を向上させ、かつ硬質被覆層の靭性を向上させる作用が
あるが、その層厚が０．１μｍ未満では、前記作用に所
望の向上効果が得られず、一方その層厚が１５μｍを越
えると、切刃にチッピングが発生し易くなることから、
その層厚を０．１〜１５μｍ、望ましくは０．５〜１０
μｍと定めた。
【００１０】（ｅ） 硬質被覆層の全体平均層厚 そのその層厚が５μｍ未満では、所望の耐摩耗性を確保
することができず、一方その層厚が２５μｍを越える
と、切刃にチッピングが発生し易くなることから、その
層厚を５〜２５μｍ、望ましくは８〜１５μｍと定め
た。
することができず、一方その層厚が２５μｍを越える
と、切刃にチッピングが発生し易くなることから、その
層厚を５〜２５μｍ、望ましくは８〜１５μｍと定め
た。
【００１１】（ｆ） 最外層であるＴｉＮ層の平均層厚 最外層であるＴｉＮ層は、上記の通り自身が黄金色の色
調をもつことから、被覆超硬チップの使用前後を識別す
るのに必要に応じて適用されるが、前記着色には０．１
μｍ以上の層厚が必要であり、しかし５μｍまでの層厚
で十分であることから、その層厚を０．１〜５μｍ、望
ましくは０．３〜２μｍと定めた。
調をもつことから、被覆超硬チップの使用前後を識別す
るのに必要に応じて適用されるが、前記着色には０．１
μｍ以上の層厚が必要であり、しかし５μｍまでの層厚
で十分であることから、その層厚を０．１〜５μｍ、望
ましくは０．３〜２μｍと定めた。
【００１２】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の被覆超硬チッ
プを実施例により具体的に説明する。原料粉末として、
平均粒径：１．５μｍ有する細粒ＷＣ粉末、同３μｍの
中粒ＷＣ粉末、同１．２μｍの（Ｔｉ，Ｗ）ＣＮ（重量
比で、以下同じ、ＴｉＣ／ＴｉＮ／ＷＣ＝２４／２０／
５６）粉末、同１．３μｍの（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ（ＴａＣ
／ＮｂＣ＝９０／１０）粉末、同１μｍのＣｒ粉末、同
１．２μｍのＺｒＣ粉末、および同１．２μｍの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、この混合粉末をＩＳＯ規格ＣＮＭＧ１５０６１２に
則した形状の圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を同じ
く表１に示される条件で真空焼結することにより超硬基
体Ａ〜Ｅをそれぞれ製造した。さらに、上記超硬基体Ｅ
に対して、５０ＴｏｒｒのＣＨ4 ガス雰囲気中、温度：
１４２０℃に１時間保持後、徐冷の滲炭処理を施し、処
理後、超硬基体表面に付着するカーボンとＣｏを酸およ
びバレル研磨で除去することにより、表面から１０μｍ
の位置で最大Ｃｏ含有量：１４．９重量％、深さ：３５
μｍのＣｏ富化帯域を基体表面部に形成した。また、い
ずれも焼結したままで、上記超硬基体Ｃには、表面部に
表面から２０μｍの位置で最大Ｃｏ含有量：１０．５重
量％、深さ：２５μｍのＣｏ富化帯域、超硬基体Ｄに
は、表面部に表面から２２μｍの位置で最大Ｃｏ含有
量：１２．８重量％、深さ：３０μｍのＣｏ富化帯域が
それぞれ形成されており、残りの超硬基体ＡおよびＢに
は、前記Ｃｏ富化帯域の形成がなく、全体的に均質な組
織をもつものであった。なお、表１には、上記超硬基体
Ａ〜Ｅの内部硬さ（ロックウエル硬さＡスケール）をそ
れぞれ示した。
プを実施例により具体的に説明する。原料粉末として、
平均粒径：１．５μｍ有する細粒ＷＣ粉末、同３μｍの
中粒ＷＣ粉末、同１．２μｍの（Ｔｉ，Ｗ）ＣＮ（重量
比で、以下同じ、ＴｉＣ／ＴｉＮ／ＷＣ＝２４／２０／
５６）粉末、同１．３μｍの（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ（ＴａＣ
／ＮｂＣ＝９０／１０）粉末、同１μｍのＣｒ粉末、同
１．２μｍのＺｒＣ粉末、および同１．２μｍの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、この混合粉末をＩＳＯ規格ＣＮＭＧ１５０６１２に
則した形状の圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を同じ
く表１に示される条件で真空焼結することにより超硬基
体Ａ〜Ｅをそれぞれ製造した。さらに、上記超硬基体Ｅ
に対して、５０ＴｏｒｒのＣＨ4 ガス雰囲気中、温度：
１４２０℃に１時間保持後、徐冷の滲炭処理を施し、処
理後、超硬基体表面に付着するカーボンとＣｏを酸およ
びバレル研磨で除去することにより、表面から１０μｍ
の位置で最大Ｃｏ含有量：１４．９重量％、深さ：３５
μｍのＣｏ富化帯域を基体表面部に形成した。また、い
ずれも焼結したままで、上記超硬基体Ｃには、表面部に
表面から２０μｍの位置で最大Ｃｏ含有量：１０．５重
量％、深さ：２５μｍのＣｏ富化帯域、超硬基体Ｄに
は、表面部に表面から２２μｍの位置で最大Ｃｏ含有
量：１２．８重量％、深さ：３０μｍのＣｏ富化帯域が
それぞれ形成されており、残りの超硬基体ＡおよびＢに
は、前記Ｃｏ富化帯域の形成がなく、全体的に均質な組
織をもつものであった。なお、表１には、上記超硬基体
Ａ〜Ｅの内部硬さ（ロックウエル硬さＡスケール）をそ
れぞれ示した。
【００１３】ついで、これらの超硬基体Ａ〜Ｅの表面
に、ホーニング加工を施した状態で、通常の化学蒸着装
置を用い、表２、３（表２におけるｌ−ＴｉＣＮは、縦
長成長結晶組織をもつＴｉＣＮ層の形成条件を示すもの
であり、これ以外の条件で形成された層はいずれも粒状
結晶組織をもつものである）に示される条件にて、表
４、５に示される組成および目標層厚（切刃の逃げ面）
の硬質被覆層を形成することにより本発明被覆超硬工具
１〜１０および従来被覆超硬工具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工具１
〜１０の硬質被覆層を構成する外層であるＡｌ2 Ｏ3 層
における遊離炭素分布帯域について、遊離炭素の分布割
合を電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）を
用いて測定したところ、表３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、ホーニング加工を施した状態で、通常の化学蒸着装
置を用い、表２、３（表２におけるｌ−ＴｉＣＮは、縦
長成長結晶組織をもつＴｉＣＮ層の形成条件を示すもの
であり、これ以外の条件で形成された層はいずれも粒状
結晶組織をもつものである）に示される条件にて、表
４、５に示される組成および目標層厚（切刃の逃げ面）
の硬質被覆層を形成することにより本発明被覆超硬工具
１〜１０および従来被覆超硬工具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工具１
〜１０の硬質被覆層を構成する外層であるＡｌ2 Ｏ3 層
における遊離炭素分布帯域について、遊離炭素の分布割
合を電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）を
用いて測定したところ、表３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。
【００１４】つぎに、上記本発明被覆超硬工具１〜１０
および従来被覆超硬工具１〜１０について、 被削材：ＳＣＭ４４０の長さ方向等間隔４本縦溝入り丸
棒、 切削速度：２８０ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：４ｍｍ、 送り：０．４５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での合金鋼の乾式高切り込みおよび高送り断続切
削試験、並びに、 被削材：ＦＣＤ４５０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：４ｍｍ、 送り：０．４５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件でのダクタイル鋳鉄の乾式高切り込みおよび高送
り断続切削試験を行い、いずれの切削試験でも切刃の逃
げ面摩耗幅を測定した。この測定結果を表６に示した。
および従来被覆超硬工具１〜１０について、 被削材：ＳＣＭ４４０の長さ方向等間隔４本縦溝入り丸
棒、 切削速度：２８０ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：４ｍｍ、 送り：０．４５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での合金鋼の乾式高切り込みおよび高送り断続切
削試験、並びに、 被削材：ＦＣＤ４５０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：４ｍｍ、 送り：０．４５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件でのダクタイル鋳鉄の乾式高切り込みおよび高送
り断続切削試験を行い、いずれの切削試験でも切刃の逃
げ面摩耗幅を測定した。この測定結果を表６に示した。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】
【表３】
【００１８】
【表４】
【００１９】
【表５】
【００２０】
【表６】
【００２１】
【発明の効果】表４〜６に示される結果から、硬質被覆
層の外層であるＡｌ2 Ｏ3 層中の上部部分に遊離炭素分
布帯域が存在する本発明被覆超硬チップ１〜１０は、い
ずれも前記遊離炭素分布帯域が切削開始時の被削材との
なじみ性を促進することから、きわめて苛酷な条件での
切削となる高切り込みおよび高送りの断続切削でも、切
刃にチッピングの発生なく、すぐれた耐摩耗性を示すの
に対して、硬質被覆層が実質的にＴｉ化合物層の内層と
Ａｌ2 Ｏ3 層の外層で構成された従来被覆超硬チップ１
〜１０においては、特に外層であるＡｌ2 Ｏ3 層の初期
なじみ性不足が原因で、上記の苛酷な切削条件では、い
ずれも切削開始直後にチッピングが発生し、これが原因
で比較的短時間で使用寿命に至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チップは、被削材に
対する初期なじみ性にすぐれているので、例えば鋼や鋳
鉄などの通常の条件での連続切削や断続切削は勿論のこ
と、特にこれらの切削のうちの断続切削をきわめて苛酷
な切削条件となる高切り込みおよび高送りなどの重切削
条件で行っても、切刃にチッピングの発生なく、すぐれ
た切削性能を長期に亘って発揮するものであり、切削加
工の省力化および省エネ化に十分満足に対応できるもの
である。
層の外層であるＡｌ2 Ｏ3 層中の上部部分に遊離炭素分
布帯域が存在する本発明被覆超硬チップ１〜１０は、い
ずれも前記遊離炭素分布帯域が切削開始時の被削材との
なじみ性を促進することから、きわめて苛酷な条件での
切削となる高切り込みおよび高送りの断続切削でも、切
刃にチッピングの発生なく、すぐれた耐摩耗性を示すの
に対して、硬質被覆層が実質的にＴｉ化合物層の内層と
Ａｌ2 Ｏ3 層の外層で構成された従来被覆超硬チップ１
〜１０においては、特に外層であるＡｌ2 Ｏ3 層の初期
なじみ性不足が原因で、上記の苛酷な切削条件では、い
ずれも切削開始直後にチッピングが発生し、これが原因
で比較的短時間で使用寿命に至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チップは、被削材に
対する初期なじみ性にすぐれているので、例えば鋼や鋳
鉄などの通常の条件での連続切削や断続切削は勿論のこ
と、特にこれらの切削のうちの断続切削をきわめて苛酷
な切削条件となる高切り込みおよび高送りなどの重切削
条件で行っても、切刃にチッピングの発生なく、すぐれ
た切削性能を長期に亘って発揮するものであり、切削加
工の省力化および省エネ化に十分満足に対応できるもの
である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年１０月２０日（１９９８．１０．
２０）
２０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】
【表１】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 徹 茨城県結城郡石下町大字古間木1511番地 三菱マテリアル株式会社筑波製作所内 Ｆターム(参考） 3C046 FF03 FF07 FF10 FF19 FF22 FF25 FF32 FF42 FF55 4K029 AA04 BA44 BA48 BA54 BA55 BA60 BA64 BB02 BC02 BD03 4K030 BA36 BA38 BA41 BA43 BA46 BB12 CA01 LA01 LA21 4K044 AA09 BA12 BA13 BA18 BB03 BC01 CA13 CA14
Claims (2)
- 【請求項１】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、 いずれも０．１〜１５μｍの平均層厚を有する、炭化チ
タン層、窒化チタン層、炭窒化チタン層、酸化チタン
層、炭酸化チタン層、窒酸化チタン層、および炭窒酸化
チタン層のうちの１種または２種以上からなるＴｉ化合
物層の内層と、 １〜８μｍの平均層厚を有し、かつ表面から平均層厚の
１０〜４０％に相当する深さに亘って、酸化アルミニウ
ムの素地に１〜１５重量％の割合で微細な遊離炭素が分
散分布してなる遊離炭素分布帯域が存在する酸化アルミ
ニウム層の外層と、で構成された硬質被覆層を５〜２５
μｍの全体平均層厚で化学蒸着および／または物理蒸着
してなる、硬質被覆層がすぐれた初期なじみ性を発揮す
る表面被覆超硬合金製スローアウエイ切削チップ。 - 【請求項２】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、 いずれも０．１〜１５μｍの平均層厚を有する、炭化チ
タン層、窒化チタン層、炭窒化チタン層、酸化チタン
層、炭酸化チタン層、窒酸化チタン層、および炭窒酸化
チタン層のうちの１種または２種以上からなるＴｉ化合
物層の内層と、 １〜８μｍの平均層厚を有し、かつ表面から平均層厚の
１０〜４０％に相当する深さに亘って、酸化アルミニウ
ムの素地に１〜１５重量％の割合で微細な遊離炭素が分
散分布してなる遊離炭素分布帯域が存在する酸化アルミ
ニウム層の外層と、 ０．１〜５μｍの平均層厚を有する窒化チタン層の最外
層と、で構成された硬質被覆層を５〜２５μｍの全体平
均層厚で化学蒸着および／または物理蒸着してなる、硬
質被覆層がすぐれた初期なじみ性を発揮する表面被覆超
硬合金製スローアウエイ切削チップ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29630298A JP2000117511A (ja) | 1998-10-19 | 1998-10-19 | 硬質被覆層がすぐれた初期なじみ性を発揮する表面被覆超硬合金製スローアウエイ切削チップ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29630298A JP2000117511A (ja) | 1998-10-19 | 1998-10-19 | 硬質被覆層がすぐれた初期なじみ性を発揮する表面被覆超硬合金製スローアウエイ切削チップ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000117511A true JP2000117511A (ja) | 2000-04-25 |
Family
ID=17831802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29630298A Withdrawn JP2000117511A (ja) | 1998-10-19 | 1998-10-19 | 硬質被覆層がすぐれた初期なじみ性を発揮する表面被覆超硬合金製スローアウエイ切削チップ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000117511A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014018886A (ja) * | 2012-07-13 | 2014-02-03 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層がすぐれた初期なじみ性、耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 |
-
1998
- 1998-10-19 JP JP29630298A patent/JP2000117511A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014018886A (ja) * | 2012-07-13 | 2014-02-03 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層がすぐれた初期なじみ性、耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060110 |