JP2000225506A - 切削インサ―ト及びその製造方法 - Google Patents

切削インサ―ト及びその製造方法

Info

Publication number
JP2000225506A
JP2000225506A JP2000032752A JP2000032752A JP2000225506A JP 2000225506 A JP2000225506 A JP 2000225506A JP 2000032752 A JP2000032752 A JP 2000032752A JP 2000032752 A JP2000032752 A JP 2000032752A JP 2000225506 A JP2000225506 A JP 2000225506A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
binder phase
cutting insert
cutting
weight
cubic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000032752A
Other languages
English (en)
Inventor
Lisa Palmqvist
パームクビスト リサ
Mikael Lindholm
リンドホルム ミカエル
Anders Lenander
レナンデル アンデルス
Bjoern Ljungberg
ルユングベルグ ビヨルン
Michael Thysell
ティセル ミカエル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sandvik AB
Original Assignee
Sandvik AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sandvik AB filed Critical Sandvik AB
Publication of JP2000225506A publication Critical patent/JP2000225506A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C23C30/005—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • C22C1/051—Making hard metals based on borides, carbides, nitrides, oxides or silicides; Preparation of the powder mixture used as the starting material therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • C22C29/06—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
    • C22C29/08—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds based on tungsten carbide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T407/00—Cutters, for shaping
    • Y10T407/27—Cutters, for shaping comprising tool of specific chemical composition
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24802—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.]
    • Y10T428/24917—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.] including metal layer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24802—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.]
    • Y10T428/24926—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.] including ceramic, glass, porcelain or quartz layer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24942—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including components having same physical characteristic in differing degree
    • Y10T428/2495—Thickness [relative or absolute]
    • Y10T428/24967—Absolute thicknesses specified
    • Y10T428/24975—No layer or component greater than 5 mils thick
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/25—Web or sheet containing structurally defined element or component and including a second component containing structurally defined particles
    • Y10T428/252—Glass or ceramic [i.e., fired or glazed clay, cement, etc.] [porcelain, quartz, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/26—Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
    • Y10T428/263—Coating layer not in excess of 5 mils thick or equivalent
    • Y10T428/264—Up to 3 mils
    • Y10T428/265—1 mil or less

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋼を高い切削速度で旋削するのに適した被覆
切削インサート。 【解決手段】 超硬合金は、WC、２〜10質量％のCo、及
び４〜12質量％の、周期律表のIVa,Va又はVIa 族金属、
好ましくはTi,Ta 及びNbの立方晶炭化物からなる。Co結
合相は、0.75〜0.90のCW比を有するように、Ｗが高濃度
に合金化されている。インサートは、厚み20μm 未満の
結合相に富みかつ本質的に立方晶炭化物を含まない表面
領域Ａを有し、切れ刃からインサートの中心に向かう、
本質的に切れ刃を２分する線Ｃに沿って、結合相含有量
は、バルクの組成に達するまで本質的に単調に増加す
る。切れ刃での体積％における結合相含有量は、バルク
の結合相含有量の0.65〜0.75倍であり、結合相の減少の
深さは、100 〜300 μm 、好ましくは150 〜250 μm で
ある。インサートを、３〜12μm の柱状TiCN層と、その
後に２〜12μm の厚みのAl2O3 層で被覆する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低合金鋼、炭素鋼
及び強靭鋼のような鋼を、高い切削速度で旋削するのに
特に適した、被覆切削工具インサートに関する。前記イ
ンサートはWC、立方晶炭化物及びCo結合相を基とする。
前記インサートは、バルク組成と異なる元素組成物を有
する表面領域を有し、それにより、塑性変形に対する優
れた耐性及び高い靱性特性を同時に得ている。
【０００２】
【従来の技術】現在の高性能な切削工具は、高い耐摩耗
性、高い靱性特性及び塑性変形に対する良好な耐性を有
する必要がある。切削作業を、高い切削速度及び／又は
高い送り速度で行い、大量の熱が発生する時に、このこ
とは特に有効である。切削インサートの塑性変形に対す
る耐性を改善することは、WC粒子サイズを小さくするこ
と、及び／又は全体の結合相含有量を低下させることに
より達成できるが、そのような変化は同時に、インサー
トの靱性特性の著しい損失を生じる。
【０００３】インサートに約20〜40μm の厚みを有す
る、本質的に立方晶炭化物を含まず、かつ結合相に富む
表面領域の厚み部分を導入する、いわゆる勾配焼結技術
により、靱性挙動を改善する方法が知られている。しか
しながら、これらの方法は、切れ刃に沿った結合相の減
少及び立方晶相の富化により、より硬質な切れ刃を生成
する。硬質な切れ刃はより欠けやすくなる。それにもか
かわらず、そのような本質的に立方晶炭化物を含まず、
かつ結合相に富む表面領域を有する超硬合金インサート
は、鋼及びステンレス鋼の機械加工に今日広く使用され
ている。
【０００４】例えばUS 5,484,468, US 5,549,980及びUS
5,729,823、又はUS 5,643,658のように、特別な焼結技
術を用いることにより、又はある種類の合金化元素を使
用することにより、切れ刃に沿って炭化物組成物を制御
することで、切れ刃の脆性に関する問題を克服する方法
がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】全てのこれらの技術
は、切れ刃の最外領域に結合相富化をもたらす。しかし
ながら、これらの技術に従って生成したインサートには
よく、切れ刃の最外部分で微細塑性変形が生じる。特
に、機械加工を高い切削速度で行ったときに、このこと
はよく起こる。切れ刃の微細塑性変形は、早期の逃げ面
摩耗を引き起こし、従って切削インサートの寿命を短期
化する。上述の技術の更なる欠点は、それらが複雑で、
十分に制御することが困難なことである。
【０００６】US 5,786,069及びUS 5,863,640は、結合相
に富む表面領域及びＷが高濃度に合金化した結合相を有
する、被覆切削工具インサートについて開示している。
【０００７】
【課題を解決するための手段】複数の特徴を組み合わせ
ることにより、塑性変形に対する耐性及び靱性挙動に関
する著しい改善が、超硬合金インサートに同時にもたら
されることが明らかになった。超硬合金インサートの切
削性能の改善は、コバルト結合相をＷで高濃度に合金化
する場合、本質的に立方晶炭化物を含まず、かつ結合相
に富む領域Ａが、ある厚み及び組成を有する場合、切れ
刃近傍Ｂの立方晶炭化物組成が最適化されている場合、
及びインサートを、例えばUS 5,766,782, US 5,654,03
5, US 5,674,564又はUS 5,702,808のいずれかに従って
生成される、３〜12μm の柱状TiCN層と、その後に２〜
12μm の厚みのAl2O3 層、任意に0.5 〜４μm のTiN の
最外層で被覆する場合になされる。Al2O3 層は、切削の
際に有効な熱障壁となり、それにより、熱により影響を
受ける特性である塑性変形に対する耐性だけでなく、超
硬合金インサートのクレーター摩耗耐性を高める。加え
て、SiC を基とするナイロンブラシでブラッシ仕上げす
る、又はAl2O3 粒子で穏やかにブラスト加工するなど
の、適当な技術で、切れ刃に沿った被膜を円滑にする
と、特に被膜の剥離耐性に関して、切削性能が更に向上
する（US 5,861,210参照）。
【０００８】上記の切削インサートは、高い切削速度で
鋼、特に低合金鋼、炭素鋼及び強靭鋼を機械加工すると
き、優れた切削性能を有する。その結果、本発明に従っ
た超硬合金インサートは、連続及び間欠のいずれの切削
条件下の、低速及び非常に高速の切削速度のいずれにお
いても、非常によく機能するため、被覆超硬合金インサ
ートの広範な用途を得ている。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明によると、平均結合相含有
量がバルクの結合相含有量の1.2 〜3.0 倍（体積におい
て）有する、本質的に立方晶炭化物を含まず、かつ結合
相に富む表面領域Ａ（図１）の厚み部分を20μm 未満、
好ましくは５〜15μm 有する被覆超硬合金インサートを
形成する。塑性変形に対する高い耐性を得ると同時に、
脆い切れ刃になることを回避するために、化学組成を領
域Ｂ（図１）において最適化する。切れ刃からインサー
トの中心に向かう線Ｃ（図１）に沿って、結合相含有量
は、バルク組成に達するまで本質的に単調に増加する。
切れ刃において、体積％における結合相含有量は、バル
クの結合相含有量の0.65〜0.75倍、好ましくは約0.7 倍
である。同様の方法で、立方晶炭化物相含有量は、線Ｃ
に沿ってバルクの含有量の1.3 倍から減少する。線Ｃに
沿った結合相の減少及び立方晶炭化物富化の深さは、10
0 〜300 μm 、好ましくは150 〜250 μm である。
【００１０】結合相はＷが高濃度に合金化している。結
合相中のＷ含有量は、 CW比＝ MS / (Co(質量％) ×0.0161) で表すことができ、ここで、 MS は超硬合金本体のkA/m
における測定した飽和磁化であり、Co( 質量％) は超硬
合金中のCoの質量割合である。CW比は１以下の値をと
り、CW比が小さいほど、結合相中のＷ含有量は高い。本
発明によると、切削性能の改善は、CW比が0.75〜0.90、
好ましくは0.80〜0.85であるときに達成されることが明
らかになっている。
【００１１】本発明によるインサートは更に、例えばUS
5,766,782, US 5,654,035, US 5,674,564, US 5,702,8
08のいずれかに従って堆積する、３〜12μm の柱状TiCN
層と、その後に２〜12μm の厚みのAl2O3 層から本質的
になる被膜を形成し、好ましくはα-Al2O3層と任意に0.
5 〜４μm のTiN の最外層を形成する。本発明は、Coか
らなる２〜10、好ましくは４〜７質量％の結合相、及び
４〜12、好ましくは７〜10質量％の、周期律表のIVa,Va
又はVIa 族金属の立方晶炭化物、好ましくは１質量％を
超えるTi,Ta 及びNbの各々の立方晶炭化物、及び残部WC
の組成を有する超硬合金に適用できる。WCは、1.0 〜4.
0 μm 、好ましくは2.0〜3.0 μm の平均粒子サイズを
有する。超硬合金本体は、少量、１体積％未満のη相(M
6C) を含んでもよい。
【００１２】本発明に従って超硬合金本体上に異なる厚
みを有する層を施すことにより、被覆インサートの特性
を特定の切削条件に最適化できる。１つの実施態様にお
いては、本発明に従って生成した超硬合金インサート
は、６μm のTiCN、８μm のAl 2O3 及び２μm のTiN か
らなる被膜を備えている。この被覆インサートは、クレ
ーター摩耗に関して高い要求のある切削作業に特に適し
ている。別の実施態様においては、本発明に従って生成
した超硬合金インサートは、８μm のTiCN、４μm のAl
2O3 及び２μm のTiN からなる被膜を備えている。この
被膜は、逃げ面摩耗耐性に高い要求のある切削作業に特
に適している。
【００１３】本発明は、Coの結合相、WC及び本質的に立
方晶相を含まない結合相に富む表面領域を有する立方晶
炭窒化物相からなる超硬合金基材、及び被膜を含む切削
インサートの製造方法にも関する。粉末混合物は、Coか
らなる２〜10、好ましくは４〜７質量％の結合相、及び
４〜12、好ましくは７〜10質量％の、周期律表のIVa,Va
又はVIa 族金属の立方晶炭化物、好ましくは１質量％を
超えるTi,Ta 及びNbの各々の立方晶炭化物、及び1.0 〜
4.0 μm 、好ましくは2.0 〜3.0 μm の平均粒子サイズ
を有するWCの残部を含む。十分に制御された量の窒素
を、炭窒化物の粉末により、及び／又は焼結ガス雰囲気
を介して焼結工程において添加する必要がある。添加し
た窒素の量は、焼結工程の際の立方晶相の溶解速度を決
定し、従って凝固後の超硬合金における元素の全体の分
布を決定する。添加する窒素の最適量は、超硬合金の組
成、特に立方晶相の量に依存し、周期律表のIVa 及びVa
族元素の質量の0.9 〜1.7 ％、好ましくは約1.1 〜1.4
％で変化する。正確な条件は、ある程度、使用する焼結
装置の設計に依存する。超硬合金の必要な表面領域Ａ及
びＢが得られたかどうかを判断すること、及び所望の結
果を得るために本明細書に従って窒素添加及び焼結工程
を修正することは、当業者の範囲内にある。
【００１４】原料を、成形剤及び任意にＷと、所望のCW
比が得られるように、混合し、混合物を粉砕しスプレー
乾燥することで、所望の特性を有する粉末材料を得る。
次に、粉末材料を圧縮成型し焼結する。焼結を、1300〜
1500℃の温度で、約５×103N/m2(50mbar) の制御された
雰囲気において行い、その後冷却する。刃の丸み付けを
含む従来の焼結後処理の後に、上記に従った硬質な耐摩
耗性被膜を、CVD 又はMT-CVD技術により施す。
【００１５】
【実施例】実施例１ Ａ）5.5 質量％のCo、3.5 質量％のTaC 、2.3 質量％の
NbC 、2.1 質量％TiC 及び0.4 質量％のTiN 、及び2.5
μm の平均粒子サイズを有するWCの残部の組成を有する
CNMG120408-PM, DNMG150612-PM及びCNMG160616-PR 型の
超硬合金旋削インサートを、本発明に従って製造した。
窒素をTiCNとして炭化物粉末に添加した。焼結は、1450
℃において、約５×103N/m2 の全圧でAr,CO 及びいくら
かのN2からなる制御雰囲気で行った。
【００１６】金属組織調査により、生成した超硬合金イ
ンサートが厚み10μm の、立方晶炭化物を含まない領域
Ａを有することが示された。画像解析技術を使用して、
領域Ｂ及び線Ｃに沿った領域（図１）での相の組成を測
定した。測定はインサートの研磨断面上の、線Ｃに沿っ
て徐々に移動する約40×40μm の領域について行った。
相の組成は体積割合として測定した。解析により、領域
Ｂにおけるコバルト含有量は、バルクのコバルト含有量
の0.7 倍であり、立方晶炭化物含有量は、バルクの立方
晶炭化物含有量の1.3 倍であることが示された。バルク
の含有量の測定も、画像解析技術により行われた。線Ｃ
に沿って切れ刃からインサートの中心の方向へ、Co含有
量は徐々に増加し、立方晶炭化物含有量は徐々に減少し
た。
【００１７】飽和磁化を測定し、CW値を計算するのに使
用した。平均CW値は0.84であった。 Ｂ）Ａからのインサートを、MT-CVD技術を使用して（処
理温度850 ℃、及び炭素／窒素源にCH3CN)、１μm 未満
の薄い層のTiN と、その後に柱状粒子を有する６μm の
厚みのTiCN層で被覆した。同一の被覆過程における後の
処理工程において、８μm の厚みのα-Al2O3層を、US
5,654,035に従って堆積した。α-Al2O3層の上に、1.5
μm のTiN 層を堆積した。Ｃ）Ａからのインサートを、
１μm 未満の薄い層のTiN と、その後に９μm の厚 みのTiCN層、及び５μm 厚みのα-Al2O3層、及び上端に
２μm 厚みのTiN 層で被覆した。Ａ）に示した被覆方法
と同一方法を使用した。 Ｄ）以下に示した組成を有するCNMG120408-PM, DNMG150
612-PM及びCNMG160616-PR 型の商業上入手できる切削イ
ンサートを、切削テストにおける基準として使用した。
【００１８】組成：Co 5.5質量％、TaC 3.5質量％、Nb
C 2.3質量％、TiC 2.6質量％、及び2.6 μm の粒子サ
イズを有するWCの残部 コバルトに富む勾配領域：なし CW比：＞0.95 被膜：８μm のTiCN、６μm のAl2O3 、及び最上部に0.
5 μm のTiN Ｅ）Ｄに示したものと同一の超硬合金組成を有するイン
サートを、４μm のTiCN及び６μm のAl2O3 で被覆し
た。CNMG120408-QM 及びCNMG120412-MR 型インサートに
ついて行った。 Ｆ）組成4.7 質量％のCo、3.1 質量％のTaC 、2.0 質量
％のNbC 、3.4 質量％のTiC 、0.2 質量％のＮ、及び2.
5 μm の粒子サイズを有するWC残部を有する、CNMG1204
08-QM 及びCNMG120412-MR 型のインサートを製造した。
インサートを、US5,484,468に記載された方法、すなわ
ち領域Ｂにコバルト富化を生じる方法に従って焼結し
た。焼結した超硬合金インサートは、本質的に立方晶炭
化物を含まない25μm の厚みの勾配領域を有していた。
インサートを、Ｅと同じ被膜で被覆した。 実施例２ Ｂ及びＣからのインサートをテストし、間欠切削での縦
方向旋削作業における靭性に関してＤからのインサート
と比較した。
【００１９】 材料：炭素鋼SS1312 切削データ：切削速度 140 m/分 切削深さ 2.0 mm 送り 0.12mmで開始し、切れ刃の破損まで0.08 mm/分で増加 各々の変形体(variant) の15個の切れ刃をテスト インサート型：CNMG120408-PM 結果： 破損時の平均送り インサートＢ 0.23 mm/回転 インサートＣ 0.23 mm/回転 インサートＤ 0.18 mm/回転 実施例３ Ｂ、Ｃ及びＤからのインサートを、合金鋼(AISI 4340)
の縦方向旋削における塑性変形耐性に関してテストし
た。
【００２０】 塑性変形は、インサートのノーズでの切れ刃の窪み(edg
e depression) として測定した。
【００２１】 実施例２及び３は、本発明によるインサートＢ及びＣ
が、従来技術によるインサートＤと比較して、著しく優
れた塑性変形耐性を、いくらか良好な靭性挙動と組み合
わせて示したことを明らかにしている。 実施例４ Ｅ及びＦからのインサートを、軸受鋼SKF25Bの縦方向旋
削における逃げ面摩耗耐性に関してテストした。
【００２２】 変形体Ｆは、より急速な逃げ面摩耗の進展を生じる、微
細塑性変形を示した。 実施例５ CNMG120412-MR 型インサートにおけるＥ及びＦからのイ
ンサートを、鋼鋳物部品の機械加工での通常操業でテス
トした。
【００２３】 部品は環状の形状であった。インサートは２つの部品を
機械加工し、切削における全時間は13.2分であった。
【００２４】テストの後、インサートの逃げ面摩耗を測
定した。 実施例４及び５は、例えばUS 5,484,468に記載されてい
るような、従来技術の勾配焼結技術により製造したイン
サートで典型的な、切れ刃領域Ｂでのコバルト富化の不
利な効果について示している。 実施例６ Ｂ及びＤからのインサートを実施例４と同一の条件下で
テストした。CNMG120408-PM 型インサートについて行っ
た。
【００２５】 実施例７ Ｂ及びＤからのインサートを、強靭鋼のカルダン軸の機
械加工での通常操業でテストした。DNMG150612-PM 型イ
ンサートについて行った。
【００２６】 インサートは各々50個の部品を機械加工した。その後、
インサートの逃げ面摩耗を測定した。
【００２７】 実施例６及び７は、本発明に従って最適化した切れ刃領
域Ｂの組成を有するインサートが、微細塑性変形の損傷
を受けず、従って従来技術の勾配焼結したインサートＦ
のような急速な逃げ面摩耗を起こさないことを示してい
る（実施例４及び５参照）。 実施例８ 通常操業で行ったテストにおいては、CNMG160616-PR 型
のＢ、Ｃ及びＤからのインサートを、低合金鋼のクラン
クシャフトの機械加工における縦方向旋削作業で使用し
た。
【００２８】インサートを90個のクランクシャフトにつ
いて機械加工させ、逃げ面摩耗を測定し比較した。 支配的な摩耗機構は、逃げ面摩耗を引き起こす切れ刃の
窪み(edge impression) 型の塑性変形であった。
【００２９】 従来技術のインサートＤと比較して、本発明により製造
したインサートＢ及びＣの塑性変形に対する耐性が優れ
ていることを、この実施例は示している。
【００３０】
【発明の効果】本発明による切削インサートは、特に、
高い切削速度で鋼、特に低合金鋼、炭素鋼及び強靭鋼を
機械加工するとき、優れた切削性能を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に従って勾配焼結したインサー
トの切れ刃の断面の模式図である。
【符号の説明】
Ａ…結合相に富む表面領域 Ｂ…切れ刃近傍の領域 Ｃ…本質的に切れ刃を２分する線
フロントページの続き (72)発明者 ミカエル リンドホルム スウェーデン国，エス−126 36 ヘーゲ ルステン，セデルグレンスベーゲン 25 (72)発明者 アンデルス レナンデル スウェーデン国，エス−135 53 ティレ ショー，ソフィエベルグスブ．33 アー (72)発明者 ビヨルン ルユングベルグ スウェーデン国，エス−122 44 エンス ケデ，クルトトョータルベーゲン 96 (72)発明者 ミカエル ティセル スウェーデン国，エス−114 38 ストッ クホルム，グレブ トゥレガタン 82

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超硬合金本体及び被膜を含む、鋼の機械
    加工用の切削インサートにおいて、 前記超硬合金本体が、WC、２〜10質量％のCo、及び４〜
    12質量％の、周期律表のIVa,Va又はVIa 族金属の立方晶
    炭化物、好ましくは１質量％を超えるTi,Ta 及びNbの各
    々の立方晶炭化物、及び周期律表のIVa 及びVa族元素の
    質量の0.9 〜1.7 ％、好ましくは約1.3 〜1.4 ％の量で
    添加された窒素からなり、 Co結合相が、0.75〜0.90のCW比を有するように、Ｗが高
    濃度に合金化されているものであって、 前記超硬合金本体が、厚み20μm 未満の、結合相に富
    み、かつ本質的に立方晶炭化物を含まない表面領域Ａを
    有するものであって、 前記超硬合金本体が、切れ刃から前記インサートの中心
    に向かう、本質的に前記切れ刃を２分する線Ｃに沿っ
    て、体積％においてバルクの結合相含有量の0.65〜0.75
    倍、好ましくは約0.7 倍である切れ刃での結合相含有量
    から、前記バルクの組成に達するまで、本質的に単調に
    増加する結合相含有量を有し、それにより、結合相の減
    少の深さが、100 〜300 μm 、好ましくは150 〜250 μ
    m であって、 前記被膜が、３〜12μm の柱状TiCN層と、その上に２〜
    12μm の厚みのAl2O3層とからなる被膜を含むことを特
    徴とする切削インサート。
  2. 【請求項２】 前記領域Ａの厚みが５〜15μm であるこ
    とを特徴とする、請求項１に記載の切削インサート。
  3. 【請求項３】 上記超硬合金本体の化学組成が、４〜７
    質量％のCo、及び７〜10質量％の立方晶炭化物であるこ
    とを特徴とする、請求項１又は２に記載の切削インサー
    ト。
  4. 【請求項４】 上記Al2O3 層がα-Al2O3であることを特
    徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の切削
    インサート。
  5. 【請求項５】 最外層がTiN 層であることを特徴とす
    る、請求項１から４のいずれか１項に記載の切削インサ
    ート。
  6. 【請求項６】 前記切れ刃が、ブラッシ仕上げ又はブラ
    スト加工により円滑にされていることを特徴とする、請
    求項１から５のいずれか１項に記載の切削インサート。
  7. 【請求項７】 平均WC粒子サイズが2.0 〜3.0 μm であ
    ることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に
    記載の切削インサート。
  8. 【請求項８】 結合相に富む表面領域を有する超硬合金
    基材、及び被膜を含む切削インサートの製造方法であっ
    て、上記基材は、Coの結合相、WC及び立方晶炭窒化物相
    からなり、上記結合相に富む表面領域は、本質的に上記
    立方晶炭窒化物相を含まず、前記インサート周りに本質
    的に一定の厚みで存在している、切削インサートの製造
    方法において、 WC、２〜10質量％、好ましくは４〜７質量％のCo、及び
    ４〜12質量％、好ましくは７〜10質量％の、周期律表の
    IVa,Va又はVIa 族金属の立方晶炭化物、好ましくは１質
    量％を超えるTi,Ta 及びNbの各々の立方晶炭化物、及び
    周期律表のIVa及びVa族元素の質量の0.9 〜1.7 ％、好
    ましくは約1.1 〜1.4 ％の量で添加された窒素を含む粉
    末混合物を形成し、 上記粉末を、成形剤及び任意にＷと、所望のCW比が得ら
    れるように、混合し、 混合物を粉砕しスプレー乾燥することで、所望の特性を
    有する粉末材料とし、 前記粉末材料を、圧縮成型し、1300〜1500℃の温度で、
    約５×103N/m2 の制御された雰囲気において焼結し、そ
    の後冷却し、 刃の丸み付けを含む、従来の焼結後処理を施し、及び硬
    質の耐摩耗性被膜を、CVD 又はMT-CVD技術により施すこ
    とを特徴とする、切削インサートの製造方法。
JP2000032752A 1999-02-05 2000-02-04 切削インサ―ト及びその製造方法 Pending JP2000225506A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9900403-8 1999-02-05
SE9900403A SE516017C2 (sv) 1999-02-05 1999-02-05 Hårdmetallskär belagt med slitstark beläggning

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000225506A true JP2000225506A (ja) 2000-08-15

Family

ID=20414380

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000032752A Pending JP2000225506A (ja) 1999-02-05 2000-02-04 切削インサ―ト及びその製造方法

Country Status (9)

Country Link
US (4) US6333100B1 (ja)
EP (1) EP1026271B9 (ja)
JP (1) JP2000225506A (ja)
KR (1) KR100645409B1 (ja)
AT (1) ATE231190T1 (ja)
BR (1) BR0000261B1 (ja)
DE (1) DE60001183T2 (ja)
IL (1) IL134340A (ja)
SE (1) SE516017C2 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008521628A (ja) * 2005-01-31 2008-06-26 サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ 耐摩耗性を要する短穴ドリル加工用の超硬合金インサート
JP2009515713A (ja) * 2005-11-17 2009-04-16 ベーレリト ゲーエムベーハー ウント コー． カーゲー． 被覆超硬合金体
JP2014184521A (ja) * 2013-03-25 2014-10-02 Mitsubishi Materials Corp 表面被覆超硬合金製切削工具
KR20190076448A (ko) * 2017-12-22 2019-07-02 한국야금 주식회사 절삭공구용 초경합금
JP2019162702A (ja) * 2018-03-20 2019-09-26 京セラ株式会社 工具及びこれを備えた切削工具

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE9901244D0 (sv) 1999-04-08 1999-04-08 Sandvik Ab Cemented carbide insert
SE519828C2 (sv) * 1999-04-08 2003-04-15 Sandvik Ab Skär av en hårdmetallkropp med en bindefasanrikad ytzon och en beläggning och sätt att framställa denna
SE0103970L (sv) * 2001-11-27 2003-05-28 Seco Tools Ab Hårdmetall med bindefasanrikad ytzon
SE526604C2 (sv) 2002-03-22 2005-10-18 Seco Tools Ab Belagt skärverktyg för svarvning i stål
SE526674C2 (sv) * 2003-03-24 2005-10-25 Seco Tools Ab Belagt hårdmetallskär
SE526602C2 (sv) 2003-10-27 2005-10-18 Seco Tools Ab Belagt skär för grovsvarvning
JP4446469B2 (ja) * 2004-03-12 2010-04-07 住友電工ハードメタル株式会社 被覆切削工具
EP1805338B1 (en) * 2004-10-29 2017-05-03 SECO TOOLS AB (publ) Sintered cemented carbide
SE529302C2 (sv) 2005-04-20 2007-06-26 Sandvik Intellectual Property Sätt att tillverka en belagd submikron hårdmetall med bindefasanriktad ytzon
SE529023C2 (sv) * 2005-06-17 2007-04-10 Sandvik Intellectual Property Belagt skär av hårdmetall
SE529590C2 (sv) * 2005-06-27 2007-09-25 Sandvik Intellectual Property Finkorniga sintrade hårdmetaller innehållande en gradientzon
US8080312B2 (en) 2006-06-22 2011-12-20 Kennametal Inc. CVD coating scheme including alumina and/or titanium-containing materials and method of making the same
SE530735C2 (sv) * 2006-10-18 2008-08-26 Sandvik Intellectual Property Ett belagt skär av hårdmetall, speciellt användbart för svarvning av stål
SE0602815L (sv) * 2006-12-27 2008-06-28 Sandvik Intellectual Property Belagt hårdmetallskär speciellt användbart för tunga grovbearbetningsoperationer
DE112008000142T5 (de) * 2007-01-08 2009-11-26 Halliburton Energy Services, Inc., Houston Bohrköpfe und andere Bohrlochwerkzeuge mit einer Panzerung, die Wolframkarbidpellets und andere harte Materialien aufweist
SE531938C2 (sv) * 2007-02-01 2009-09-15 Seco Tools Ab Belagt skärverktyg för fin till medelgrov svarvning av rostfria stål
SE531929C2 (sv) * 2007-07-13 2009-09-08 Seco Tools Ab Belagt hårdmetallskär för svarvning av stål eller rostfritt stål
SE531670C2 (sv) 2007-02-01 2009-06-30 Seco Tools Ab Texturerat alfa-aluminiumoxidbelagt skär för metallbearbetning
SE531933C2 (sv) 2007-12-14 2009-09-08 Seco Tools Ab Belagt hårdmetallskär för bearbetning av stål och rostfria stål
SE532044C2 (sv) 2007-12-27 2009-10-06 Seco Tools Ab Användning av ett CVD belagt skär vid fräsning
US9028009B2 (en) 2010-01-20 2015-05-12 Element Six Gmbh Pick tool and method for making same
KR101314092B1 (ko) * 2011-07-06 2013-10-04 한국야금 주식회사 절삭공구용 소결체
KR101640690B1 (ko) * 2014-12-30 2016-07-18 한국야금 주식회사 인성이 향상된 초경합금
JP7115486B2 (ja) * 2018-04-26 2022-08-09 住友電気工業株式会社 超硬合金、それを含む切削工具および超硬合金の製造方法
US11976011B2 (en) * 2018-10-30 2024-05-07 Hyperion Materials & Technologies, Inc. Methods of boronizing sintered bodies and tools for cold forming operations and hollow wear parts with boronized sintered bodies

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE9101865D0 (sv) 1991-06-17 1991-06-17 Sandvik Ab Titanbaserad karbonitridlegering med slitstarkt ytskikt
SE9101953D0 (sv) 1991-06-25 1991-06-25 Sandvik Ab A1203 coated sintered body
SE9200530D0 (sv) 1992-02-21 1992-02-21 Sandvik Ab Haardmetall med bindefasanrikad ytzon
CA2092932C (en) 1992-04-17 1996-12-31 Katsuya Uchino Coated cemented carbide member and method of manufacturing the same
SE501527C2 (sv) 1992-12-18 1995-03-06 Sandvik Ab Sätt och alster vid beläggning av ett skärande verktyg med ett aluminiumoxidskikt
SE9300376L (sv) 1993-02-05 1994-08-06 Sandvik Ab Hårdmetall med bindefasanriktad ytzon och förbättrat eggseghetsuppförande
SE502223C2 (sv) 1994-01-14 1995-09-18 Sandvik Ab Sätt och alster vid beläggning av ett skärande verktyg med ett aluminiumoxidskikt
SE504968C2 (sv) 1994-11-15 1997-06-02 Sandvik Ab Metod att belägga ett skärverktyg med ett skikt av alfa-Al2O3
SE514283C2 (sv) * 1995-04-12 2001-02-05 Sandvik Ab Belagt hårmetallskär med bindefasadanrikad ytzon samt sätt för dess tillverkning
SE514177C2 (sv) * 1995-07-14 2001-01-15 Sandvik Ab Belagt hårdmetallskär för intermittent bearbetning i låglegerat stål
US5786069A (en) 1995-09-01 1998-07-28 Sandvik Ab Coated turning insert
SE509609C2 (sv) * 1996-07-19 1999-02-15 Sandvik Ab Hårdmetallkropp med två kornstorlekar av WC
SE509616C2 (sv) * 1996-07-19 1999-02-15 Sandvik Ab Hårdmetallskär med smal kornstorleksfördelning av WC
SE517474C2 (sv) * 1996-10-11 2002-06-11 Sandvik Ab Sätt att tillverka hårdmetall med bindefasanrikad ytzon
US5851210A (en) 1997-03-21 1998-12-22 Torossian; Richard Stent delivery system and method
SE9802487D0 (sv) * 1998-07-09 1998-07-09 Sandvik Ab Cemented carbide insert with binder phase enriched surface zone
SE9901244D0 (sv) * 1999-04-08 1999-04-08 Sandvik Ab Cemented carbide insert
SE9903122D0 (sv) * 1999-09-06 1999-09-06 Sandvik Ab Coated cemented carbide insert

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008521628A (ja) * 2005-01-31 2008-06-26 サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ 耐摩耗性を要する短穴ドリル加工用の超硬合金インサート
JP2009515713A (ja) * 2005-11-17 2009-04-16 ベーレリト ゲーエムベーハー ウント コー． カーゲー． 被覆超硬合金体
JP2014184521A (ja) * 2013-03-25 2014-10-02 Mitsubishi Materials Corp 表面被覆超硬合金製切削工具
KR20190076448A (ko) * 2017-12-22 2019-07-02 한국야금 주식회사 절삭공구용 초경합금
KR102050644B1 (ko) 2017-12-22 2019-12-02 한국야금 주식회사 절삭공구용 초경합금
JP2019162702A (ja) * 2018-03-20 2019-09-26 京セラ株式会社 工具及びこれを備えた切削工具

Also Published As

Publication number Publication date
ATE231190T1 (de) 2003-02-15
SE516017C2 (sv) 2001-11-12
BR0000261A (pt) 2000-12-26
IL134340A0 (en) 2001-04-30
US6333100B1 (en) 2001-12-25
US20020051871A1 (en) 2002-05-02
SE9900403L (sv) 2000-08-06
EP1026271B9 (en) 2005-01-19
USRE39894E1 (en) 2007-10-23
BR0000261B1 (pt) 2010-07-20
DE60001183D1 (de) 2003-02-20
EP1026271B1 (en) 2003-01-15
SE9900403D0 (sv) 1999-02-05
KR20000057904A (ko) 2000-09-25
KR100645409B1 (ko) 2006-11-13
DE60001183T2 (de) 2003-10-09
IL134340A (en) 2004-05-12
USRE41248E1 (en) 2010-04-20
EP1026271A1 (en) 2000-08-09
US6699526B2 (en) 2004-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2000225506A (ja) 切削インサ―ト及びその製造方法
JP4842962B2 (ja) 勾配形成元素としてバナジウムを用いた焼結超硬合金
EP1348779B1 (en) Coated cutting tool for turning of steel
USRE39814E1 (en) Cemented carbide insert and method of making same
JP2000326109A (ja) 切削インサート及びその製造方法
US20070292672A1 (en) Coated inserts
JP2000514722A (ja) 旋削加工、フライス加工及び穿孔加工用の超硬合金インサート
JP2009519139A (ja) 被覆された切削工具インサート
JP2003326415A (ja) 切削工具インサート、その製造方法およびそれを用いたフライス加工方法
JP2003326415A5 (ja)
JP2000515588A (ja) 被覆された旋削用植刃及びその製造方法
JP2012512753A (ja) 改良された粗旋削用コーティング切削インサート
JP2009012167A (ja) 被覆切削工具インサート
JP2003508632A (ja) 被覆された転削インサート
US7150772B2 (en) CVD coated cutting tool insert
JP2004516155A (ja) 被覆超硬合金の切削工具インサート
JP2000334608A (ja) 切削インサート及びその製造方法
EP1222316B1 (en) Coated cemented carbide insert
JPS62270764A (ja) 表面被覆硬質部材
JPS59110776A (ja) 表面被覆焼結硬質合金
JPH0394063A (ja) 被覆超硬合金
JPH03111105A (ja) ＴｉおよびＴｉ合金切削用表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20050606

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20051202

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20051220