JP2000246509A - 硬質被覆層がすぐれた耐初期チッピング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耐初期チッピング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耐初期チッピング性を
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、（ａ）１．５〜２０μｍの平
均層厚を有し、かつ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、（ｂ）１〜２０μｍの平均層厚を有し、か
つ表面側に、表面から前記１〜２０μｍの平均層厚の１
０〜３０％に相当する深さに亘って、Ａｌ2 Ｏ3 の素地
に、Ａｌ2 Ｏ3 との合量に占める割合で、０．５〜７重
量％のＺｒＯ2 が分散分布した組織を有する靭性化帯域
が存在し、残りの基体側が実質的にＡｌ2 Ｏ3 からなる
外層と、（ｃ）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３〜３５μｍ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。
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、（ａ）１．５〜２０μｍの平
均層厚を有し、かつ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、（ｂ）１〜２０μｍの平均層厚を有し、か
つ表面側に、表面から前記１〜２０μｍの平均層厚の１
０〜３０％に相当する深さに亘って、Ａｌ2 Ｏ3 の素地
に、Ａｌ2 Ｏ3 との合量に占める割合で、０．５〜７重
量％のＺｒＯ2 が分散分布した組織を有する靭性化帯域
が存在し、残りの基体側が実質的にＡｌ2 Ｏ3 からなる
外層と、（ｃ）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３〜３５μｍ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）層がすぐれた耐チ
ッピング性（耐初期チッピング性）を示し、これによっ
て例えば鋼の断続切削を高送りや高切り込みなどの重切
削条件で行っても、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）層がすぐれた耐チ
ッピング性（耐初期チッピング性）を示し、これによっ
て例えば鋼の断続切削を高送りや高切り込みなどの重切
削条件で行っても、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、（ａ）
１．５〜２０μｍの平均層厚を有し、かつ炭化チタン
（以下、ＴｉＣで示す）層、窒化チタン（以下、同じく
ＴｉＮ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、（ｂ） １〜２０
μｍの平均層厚を有するＡｌ2 Ｏ3 層の外層と、（ｃ）
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３〜３５μｍ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Ｔ
ｉＣＮ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、（ａ）
１．５〜２０μｍの平均層厚を有し、かつ炭化チタン
（以下、ＴｉＣで示す）層、窒化チタン（以下、同じく
ＴｉＮ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、（ｂ） １〜２０
μｍの平均層厚を有するＡｌ2 Ｏ3 層の外層と、（ｃ）
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３〜３５μｍ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Ｔ
ｉＣＮ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 層に、表面から層厚の１０〜３０％に相当する深さに
亘って、Ａｌ2 Ｏ3 の素地に、Ａｌ2 Ｏ3 との合量に占
める割合で、０．５〜７重量％の酸化ジルコニウム（以
下、ＺｒＯ2 で示す）が分散分布した組織を有する帯域
を形成すると、前記ＺｒＯ2 によってもたらされる靭性
化で、この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吸収し、かつ被削材との接触
抵抗を緩和することから、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、以下同じ）、 ＡｌＣｌ3 ：１〜１０％、 ＣＯ2 ：３〜１０％、 Ｈ2 Ｓ：０．０２〜２％、 ＨＣｌ：０．５〜５％、 Ｈ2 ：残り、 反応雰囲気温度：１０００〜１０５０℃、 反応雰囲気圧力：４０〜４００Ｔｏｒｒ、 の条件で形成されるが、上記の反応ガスにＺｒＣｌ4 を
加えて、反応ガス組成を、例えば、 ＡｌＣｌ3 ：１〜１０％、 ＣＯ2 ：３〜１０％、 Ｈ2 Ｓ：０．０２〜２％、 ＨＣｌ：０．５〜５％、 ＺｒＣｌ4 ：０．０５〜３％、 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
ＺｒＯ2 が分散分布した組織を有する靭性化潤滑化帯域
が形成されるようになり、この場合ＺｒＯ2 の割合は上
記の条件を調整することにより所望の割合に設定できる
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 層に、表面から層厚の１０〜３０％に相当する深さに
亘って、Ａｌ2 Ｏ3 の素地に、Ａｌ2 Ｏ3 との合量に占
める割合で、０．５〜７重量％の酸化ジルコニウム（以
下、ＺｒＯ2 で示す）が分散分布した組織を有する帯域
を形成すると、前記ＺｒＯ2 によってもたらされる靭性
化で、この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吸収し、かつ被削材との接触
抵抗を緩和することから、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、以下同じ）、 ＡｌＣｌ3 ：１〜１０％、 ＣＯ2 ：３〜１０％、 Ｈ2 Ｓ：０．０２〜２％、 ＨＣｌ：０．５〜５％、 Ｈ2 ：残り、 反応雰囲気温度：１０００〜１０５０℃、 反応雰囲気圧力：４０〜４００Ｔｏｒｒ、 の条件で形成されるが、上記の反応ガスにＺｒＣｌ4 を
加えて、反応ガス組成を、例えば、 ＡｌＣｌ3 ：１〜１０％、 ＣＯ2 ：３〜１０％、 Ｈ2 Ｓ：０．０２〜２％、 ＨＣｌ：０．５〜５％、 ＺｒＣｌ4 ：０．０５〜３％、 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
ＺｒＯ2 が分散分布した組織を有する靭性化潤滑化帯域
が形成されるようになり、この場合ＺｒＯ2 の割合は上
記の条件を調整することにより所望の割合に設定できる
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、（ａ） １．
５〜２０μｍの平均層厚を有し、かつ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、（ｂ） １〜２０μｍの
平均層厚を有し、かつ表面側に、表面から前記１〜２０
μｍの平均層厚の１０〜３０％に相当する深さに亘っ
て、Ａｌ2 Ｏ3 の素地に、Ａｌ2 Ｏ3 との合量に占める
割合で、０．５〜７重量％のＺｒＯ2 が分散分布した組
織を有する靭性化帯域が存在し、残りの基体側が実質的
にＡｌ2 Ｏ3 からなる外層と、（ｃ） 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３〜３５μｍ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
被覆層がすぐれた耐初期チッピング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、（ａ） １．
５〜２０μｍの平均層厚を有し、かつ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、（ｂ） １〜２０μｍの
平均層厚を有し、かつ表面側に、表面から前記１〜２０
μｍの平均層厚の１０〜３０％に相当する深さに亘っ
て、Ａｌ2 Ｏ3 の素地に、Ａｌ2 Ｏ3 との合量に占める
割合で、０．５〜７重量％のＺｒＯ2 が分散分布した組
織を有する靭性化帯域が存在し、残りの基体側が実質的
にＡｌ2 Ｏ3 からなる外層と、（ｃ） 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３〜３５μｍ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
被覆層がすぐれた耐初期チッピング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） 靭性化帯域の深さ その深さが、外層の平均層厚の１０％未満では、所望の
すぐれた耐初期チッピング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３０％
を越えると、相対的に基体側の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、その深さを外層の平均層厚の
１０〜３０％、望ましくは１５〜２５％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） 靭性化帯域の深さ その深さが、外層の平均層厚の１０％未満では、所望の
すぐれた耐初期チッピング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３０％
を越えると、相対的に基体側の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、その深さを外層の平均層厚の
１０〜３０％、望ましくは１５〜２５％と定めた。
【０００７】（ｂ） 靭性化帯域おけるＺｒＯ2 の分布
割合 上述の通りＡｌ2 Ｏ3 の素地に微細なＺｒＯ2 を分散分
布させることで靭性を具備するようになった帯域を外層
の表面側に形成することによって硬質被覆層はすぐれた
耐初期チッピング性を示すようになり、特に断続切削を
重切削条件で行った場合にも、切削開始直後、切刃にチ
ッピングが発生するのが著しく抑制されるようようにな
るが、所望のすぐれた耐初期チッピング性を確保するた
めには、その分布割合がいずれも０．５重量％以上の割
合で存在する必要があり、一方その分布割合がそれぞれ
７重量％を越えると、切刃面における切削開始直後にお
ける耐摩耗性に低下傾向が現れるようになることから、
その分布割合を０．５〜７重量％、望ましくは２〜５重
量％と定めた。
割合 上述の通りＡｌ2 Ｏ3 の素地に微細なＺｒＯ2 を分散分
布させることで靭性を具備するようになった帯域を外層
の表面側に形成することによって硬質被覆層はすぐれた
耐初期チッピング性を示すようになり、特に断続切削を
重切削条件で行った場合にも、切削開始直後、切刃にチ
ッピングが発生するのが著しく抑制されるようようにな
るが、所望のすぐれた耐初期チッピング性を確保するた
めには、その分布割合がいずれも０．５重量％以上の割
合で存在する必要があり、一方その分布割合がそれぞれ
７重量％を越えると、切刃面における切削開始直後にお
ける耐摩耗性に低下傾向が現れるようになることから、
その分布割合を０．５〜７重量％、望ましくは２〜５重
量％と定めた。
【０００８】（ｃ） 外層の平均層厚 外層には、上記の通り表面側の靭性化帯域によってすぐ
れた耐初期チッピング性を確保し、残りの基体側のＡｌ
2 Ｏ3 によってすぐれた耐酸化性および熱的安定性、さ
らに高硬度を確保し、もって硬質被覆層の耐摩耗性向上
に寄与する作用があるが、その層厚が１μｍ未満では、
前記作用に所望の効果が得られず、一方その層厚が２０
μｍ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１〜２０μｍ、望ましくは３〜１２
μｍと定めた。
れた耐初期チッピング性を確保し、残りの基体側のＡｌ
2 Ｏ3 によってすぐれた耐酸化性および熱的安定性、さ
らに高硬度を確保し、もって硬質被覆層の耐摩耗性向上
に寄与する作用があるが、その層厚が１μｍ未満では、
前記作用に所望の効果が得られず、一方その層厚が２０
μｍ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１〜２０μｍ、望ましくは３〜１２
μｍ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
を向上させると共に、靭性を向上させ、さらに前記Ｔｉ
化合物層を構成するＴｉＣＮ層が縦長成長結晶組織をも
つ場合には、硬質被覆層の一段の靭性向上に寄与する
が、その層厚が１．５μｍ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２０μｍを越える
と、耐摩耗性が急激に低下するようになることから、そ
の層厚を１．５〜２０μｍ、望ましくは５〜１２μｍ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
を向上させると共に、靭性を向上させ、さらに前記Ｔｉ
化合物層を構成するＴｉＣＮ層が縦長成長結晶組織をも
つ場合には、硬質被覆層の一段の靭性向上に寄与する
が、その層厚が１．５μｍ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２０μｍを越える
と、耐摩耗性が急激に低下するようになることから、そ
の層厚を１．５〜２０μｍ、望ましくは５〜１２μｍと
定めた。
【００１０】（ｅ） 硬質被覆層の全体平均層厚 その層厚が３μｍ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３５μｍ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
３〜３５μｍ、望ましくは８〜２０μｍと定めた。
ことができず、一方その層厚が３５μｍ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
３〜３５μｍ、望ましくは８〜２０μｍ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：
１４００℃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８μｍの
位置で最大Ｃｏ含有量：１４．２重量％、深さ：３２μ
ｍ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１８μｍの位置で最大Ｃｏ含有量：９．３重量
％、深さ：２２μｍのＣｏ富化帯域、超硬基体Ｄには、
表面部に表面から２０μｍの位置で最大Ｃｏ含有量：１
３．５重量％、深さ：２７μｍ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：
１４００℃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８μｍの
位置で最大Ｃｏ含有量：１４．２重量％、深さ：３２μ
ｍ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１８μｍの位置で最大Ｃｏ含有量：９．３重量
％、深さ：２２μｍのＣｏ富化帯域、超硬基体Ｄには、
表面部に表面から２０μｍの位置で最大Ｃｏ含有量：１
３．５重量％、深さ：２７μｍ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チッ
プ１〜１０および従来被覆超硬チップ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チ
ップ１〜１０の硬質被覆層を構成する外層における靭性
化帯域について、ＺｒＯ2 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チッ
プ１〜１０および従来被覆超硬チップ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チ
ップ１〜１０の硬質被覆層を構成する外層における靭性
化帯域について、ＺｒＯ2 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チップ１〜１
０および従来被覆超硬チップ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：２２０ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：５．５ｍｍ、 送り：０．３５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での合金鋼の乾式高切り込み断続切削試験、並び
に、 被削材：Ｓ４５Ｃの長さ方向等間隔４本縦溝入り丸棒、 切削速度：２２０ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：３．５ｍｍ、 送り：０．５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での炭素鋼の乾式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。
０および従来被覆超硬チップ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：２２０ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：５．５ｍｍ、 送り：０．３５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での合金鋼の乾式高切り込み断続切削試験、並び
に、 被削材：Ｓ４５Ｃの長さ方向等間隔４本縦溝入り丸棒、 切削速度：２２０ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：３．５ｍｍ、 送り：０．５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での炭素鋼の乾式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
層の外層における表面側に靭性化帯域が存在する本発明
被覆超硬チップ１〜１０は、いずれも前記靭性化帯域が
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
い衝撃を吸収し、かつ被削材との接触抵抗を緩和するこ
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Ａｌ 2 Ｏ3 層の切削開始時の靭性不足が原
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、切削開始直後における耐チ
ッピング性（耐初期チッピング性）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。
層の外層における表面側に靭性化帯域が存在する本発明
被覆超硬チップ１〜１０は、いずれも前記靭性化帯域が
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
い衝撃を吸収し、かつ被削材との接触抵抗を緩和するこ
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Ａｌ 2 Ｏ3 層の切削開始時の靭性不足が原
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、切削開始直後における耐チ
ッピング性（耐初期チッピング性）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。
フロントページの続き (72)発明者 遠藤 邦博 埼玉県大宮市北袋町１−297 三菱マテリ アル株式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 3C046 FF03 FF09 FF10 FF19 FF22 FF25 4K029 AA04 BA41 BA44 BA48 BA54 BA55 BA60 BB02 BC00 BD05 EA01 4K030 BA18 BA35 BA36 BA38 BA41 BA43 BB12 CA03 LA00 LA22
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、 （ａ） １．５〜２０μｍの平均層厚を有し、かつ炭化
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、 （ｂ） １〜２０μｍの平均層厚を有し、かつ表面側
に、表面から前記１〜２０μｍの平均層厚の１０〜３０
％に相当する深さに亘って、酸化アルミニウムの素地
に、酸化アルミニウムとの合量に占める割合で、０．５
〜７重量％の酸化ジルコニウムが分散分布した組織を有
する靭性化帯域が存在し、残りの基体側が実質的に酸化
アルミニウムからなる外層と、で構成された硬質被覆層
を３〜３５μｍ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耐初期チッ
ピング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、 （ａ） １．５〜２０μｍの平均層厚を有し、かつ炭化
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、 （ｂ） １〜２０μｍの平均層厚を有し、かつ表面側
に、表面から前記１〜２０μｍの平均層厚の１０〜３０
％に相当する深さに亘って、酸化アルミニウムの素地
に、酸化アルミニウムとの合量に占める割合で、０．５
〜７重量％の酸化ジルコニウムが分散分布した組織を有
する靭性化帯域が存在し、残りの基体側が実質的に酸化
アルミニウムからなる外層と、 （ｃ） 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３〜３５μｍ
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耐初期チッピング性を発揮
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 |
|---|---|---|---|
| JP5350299A JP2000246509A (ja) | 1999-03-02 | 1999-03-02 | 硬質被覆層がすぐれた耐初期チッピング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 |
|---|---|---|---|
| JP5350299A JP2000246509A (ja) | 1999-03-02 | 1999-03-02 | 硬質被覆層がすぐれた耐初期チッピング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 |
|---|---|
| JP2000246509A true JP2000246509A (ja) | 2000-09-12 |
Family
ID=12944612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5350299A Withdrawn JP2000246509A (ja) | 1999-03-02 | 1999-03-02 | 硬質被覆層がすぐれた耐初期チッピング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) | JP2000246509A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009248218A (ja) * | 2008-04-03 | 2009-10-29 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層が高速重切削加工ですぐれた耐チッピング性、耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具 |
| JP2009248217A (ja) * | 2008-04-03 | 2009-10-29 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層が高速重切削加工ですぐれた耐チッピング性、耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具 |
| JP2010207952A (ja) * | 2009-03-10 | 2010-09-24 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質合金鋼の高速連続切削加工ですぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 |
| JP2010207953A (ja) * | 2009-03-10 | 2010-09-24 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質合金鋼の高速断続切削加工ですぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 |
-
1999
- 1999-03-02 JP JP5350299A patent/JP2000246509A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009248218A (ja) * | 2008-04-03 | 2009-10-29 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層が高速重切削加工ですぐれた耐チッピング性、耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具 |
| JP2009248217A (ja) * | 2008-04-03 | 2009-10-29 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層が高速重切削加工ですぐれた耐チッピング性、耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具 |
| JP2010207952A (ja) * | 2009-03-10 | 2010-09-24 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質合金鋼の高速連続切削加工ですぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 |
| JP2010207953A (ja) * | 2009-03-10 | 2010-09-24 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質合金鋼の高速断続切削加工ですぐれた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: 20060509 |