JP2000246511A - 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、（ａ）１．５〜２０μｍの平
均層厚を有し、かつＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ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１〜２０μｍの平均層厚の１０〜４０％に
相当する深さに亘って、実質的にＡｌ2 Ｏ3 相とＴｉＮ
Ｏ相との２相からなり、これら２相は、走査型電子顕微
鏡による組織観察で、相互に縦縞状に伸長した組織を示
し、さらに前記ＴｉＮＯ相の割合が前記Ａｌ2 Ｏ3 相と
の合量に占める割合で、５〜４５面積％である２相縦縞
組織帯域が存在し、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。
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、
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１〜２０μｍの平均層厚の１０〜４０％に
相当する深さに亘って、実質的にＡｌ2 Ｏ3 相とＴｉＮ
Ｏ相との２相からなり、これら２相は、走査型電子顕微
鏡による組織観察で、相互に縦縞状に伸長した組織を示
し、さらに前記ＴｉＮＯ相の割合が前記Ａｌ2 Ｏ3 相と
の合量に占める割合で、５〜４５面積％である２相縦縞
組織帯域が存在し、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、（ａ）
１〜２０μｍ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Ｔｉ
Ｎで示す）層、炭窒化チタン（以下、ＴｉＣＮ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〜
２０μｍ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。
合金基体（以下、超硬基体という）の表面に、（ａ）
１〜２０μｍ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Ｔｉ
Ｎで示す）層、炭窒化チタン（以下、ＴｉＣＮ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〜
２０μｍ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。
【０００３】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Ｔｉ
ＣＮ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。
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Ｔｉ
ＣＮ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。
【０００４】
【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。
【０００５】
【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１０〜４０％に相当する深さに
亘って、実質的にＡｌ2 Ｏ3 相とＴｉＮＯ相との２相か
らなり、これら２相は、走査型電子顕微鏡による組織観
察で、相互に縦縞状に伸長した組織を示し、さらに前記
ＴｉＮＯ相の割合が前記Ａｌ2 Ｏ3 相との合量に占める
割合で、５〜４５面積％である２相縦縞組織帯域を形成
すると、この２相縦縞組織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。
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１０〜４０％に相当する深さに
亘って、実質的にＡｌ2 Ｏ3 相とＴｉＮＯ相との２相か
らなり、これら２相は、走査型電子顕微鏡による組織観
察で、相互に縦縞状に伸長した組織を示し、さらに前記
ＴｉＮＯ相の割合が前記Ａｌ2 Ｏ3 相との合量に占める
割合で、５〜４５面積％である２相縦縞組織帯域を形成
すると、この２相縦縞組織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。
【０００６】（ｂ）上記の被覆超硬チッブの硬質被覆層
を構成するＡｌ2 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 ：０．５〜１０％、 Ｈ2 Ｓ：０．０２〜２％、 ＨＣｌ：０．５〜５％、 Ｈ2 ：残り、 反応雰囲気温度：９５０〜１０５０℃、 反応雰囲気圧力：４０〜４００Ｔｏｒｒ、 の条件で形成されるが、 上記の２相縦縞組織帯域は、同じく化学蒸着法にて、反
応ガス組成、 ＡｌＣｌ3 ：１〜１０％、 ＴｉＣｌ4 ：１〜１０％、 ＮＯ：０．５〜２０％、 必要に応じてＨ2 ：１．５〜１５％、 Ａｒ：残り、 反応温度：８００〜１１００℃、 雰囲気圧力：３０〜４００Ｔｏｒｒ、 の条件で形成することができ、この場合ＴｉＮＯ相の割
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。
を構成するＡｌ2 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 ：０．５〜１０％、 Ｈ2 Ｓ：０．０２〜２％、 ＨＣｌ：０．５〜５％、 Ｈ2 ：残り、 反応雰囲気温度：９５０〜１０５０℃、 反応雰囲気圧力：４０〜４００Ｔｏｒｒ、 の条件で形成されるが、 上記の２相縦縞組織帯域は、同じく化学蒸着法にて、反
応ガス組成、 ＡｌＣｌ3 ：１〜１０％、 ＴｉＣｌ4 ：１〜１０％、 ＮＯ：０．５〜２０％、 必要に応じてＨ2 ：１．５〜１５％、 Ａｒ：残り、 反応温度：８００〜１１００℃、 雰囲気圧力：３０〜４００Ｔｏｒｒ、 の条件で形成することができ、この場合ＴｉＮＯ相の割
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。
【０００７】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、ＴｉＣＯ層、ＴｉＮＯ層、およびＴｉ
ＣＮＯ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１０〜４０％に相当する深さに亘って、実質的にＡ
ｌ2 Ｏ3相とＴｉＮＯ相との２相からなり、これら２相
は、走査型電子顕微鏡による組織観察で、相互に縦縞状
に伸長した組織を示し、さらに前記ＴｉＮＯ相の割合が
前記Ａｌ2 Ｏ3 相との合量に占める割合で、５〜４５面
積％である２相縦縞組織帯域が存在し、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、（ａ） １．
５〜２０μｍの平均層厚を有し、かつＴｉＣ層、ＴｉＮ
層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＣＯ層、ＴｉＮＯ層、およびＴｉ
ＣＮＯ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１０〜４０％に相当する深さに亘って、実質的にＡ
ｌ2 Ｏ3相とＴｉＮＯ相との２相からなり、これら２相
は、走査型電子顕微鏡による組織観察で、相互に縦縞状
に伸長した組織を示し、さらに前記ＴｉＮＯ相の割合が
前記Ａｌ2 Ｏ3 相との合量に占める割合で、５〜４５面
積％である２相縦縞組織帯域が存在し、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。
【０００８】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） ２相縦縞組織帯域の深さ 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４０％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Ａｌ2 Ｏ3 層の平均層厚
の１０〜４０％、望ましくは１５〜３０％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） ２相縦縞組織帯域の深さ 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４０％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Ａｌ2 Ｏ3 層の平均層厚
の１０〜４０％、望ましくは１５〜３０％と定めた。
【０００９】（ｂ） ２相縦縞組織帯域におけるＴｉＮ
Ｏ相の割合 ２相縦縞組織帯域が、すぐれた耐熱性、高強度および高
硬度を有するＡｌ2 Ｏ 3 相と靭性のすぐれたＴｉＮＯ相
の両相が、相互に縦縞状に伸長した組織をもつことによ
って、被覆超硬チップはすぐれた初期なじみ性を発揮
し、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になるが、これら
のすぐれた初期なじみ性は、前記ＴｉＮＯ相が前記Ａｌ
2 Ｏ3 相との合量に占める割合で５面積％以上の割合で
存在しなければ得られず、しかし前記ＴｉＮＯ相が同じ
く４５面積％を越えて存在するようになると、耐摩耗性
の急激な低下が避けられないことから、ＴｉＮＯ相の割
合を５〜４５面積％、望ましくは１０〜４０面積％と定
めたのである。
Ｏ相の割合 ２相縦縞組織帯域が、すぐれた耐熱性、高強度および高
硬度を有するＡｌ2 Ｏ 3 相と靭性のすぐれたＴｉＮＯ相
の両相が、相互に縦縞状に伸長した組織をもつことによ
って、被覆超硬チップはすぐれた初期なじみ性を発揮
し、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になるが、これら
のすぐれた初期なじみ性は、前記ＴｉＮＯ相が前記Ａｌ
2 Ｏ3 相との合量に占める割合で５面積％以上の割合で
存在しなければ得られず、しかし前記ＴｉＮＯ相が同じ
く４５面積％を越えて存在するようになると、耐摩耗性
の急激な低下が避けられないことから、ＴｉＮＯ相の割
合を５〜４５面積％、望ましくは１０〜４０面積％と定
めたのである。
【００１０】（ｃ） 外層の平均層厚 外層には、上記の通り表面側の２相縦縞組織帯域によっ
てすぐれた初期なじみ性を確保し、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３〜１５
μｍと定めた。
てすぐれた初期なじみ性を確保し、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３〜１５
μｍと定めた。
【００１１】（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、かつ前記Ｔｉ化合物層を構成するＴｉＣＮ
層が縦長成長結晶組織である場合には、硬質被覆層の靭
性向上に寄与するが、その層厚が１．５μｍ未満では、
前記作用に所望の効果が得られず、一方その層厚が２０
μｍ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３
〜１５μｍ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、かつ前記Ｔｉ化合物層を構成するＴｉＣＮ
層が縦長成長結晶組織である場合には、硬質被覆層の靭
性向上に寄与するが、その層厚が１．５μｍ未満では、
前記作用に所望の効果が得られず、一方その層厚が２０
μｍ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３
〜１５μｍと定めた。
【００１２】（ｅ） 硬質被覆層の全体平均層厚 そのその層厚が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６〜３０μｍと定め
た。
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６〜３０μｍと定め
た。
【００１３】（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。
【００１４】
【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：２．５μｍを有する中粒ＷＣ粉末、同４．６
μｍの粗粒ＷＣ粉末、同１．５μｍの（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ
（重量比で、以下同じ、ＴｉＣ／ＷＣ＝３０／７０）粉
末、同１．２μｍの（Ｔｉ，Ｗ）ＣＮ（ＴｉＣ／ＴｉＮ
／ＷＣ＝２４／２０／５６）粉末、同１．２μｍの（Ｔ
ａ，Ｎｂ）Ｃ（ＴａＣ／ＮｂＣ＝９０／１０）粉末、同
１．１μｍのＣｒ3 Ｃ2 粉末および同１．１μｍ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、ＩＳＯ・ＣＮＭＧ１２０４１２に定める形状の圧
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。
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：２．５μｍを有する中粒ＷＣ粉末、同４．６
μｍの粗粒ＷＣ粉末、同１．５μｍの（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ
（重量比で、以下同じ、ＴｉＣ／ＷＣ＝３０／７０）粉
末、同１．２μｍの（Ｔｉ，Ｗ）ＣＮ（ＴｉＣ／ＴｉＮ
／ＷＣ＝２４／２０／５６）粉末、同１．２μｍの（Ｔ
ａ，Ｎｂ）Ｃ（ＴａＣ／ＮｂＣ＝９０／１０）粉末、同
１．１μｍのＣｒ3 Ｃ2 粉末および同１．１μｍ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、ＩＳＯ・ＣＮＭＧ１２０４１２に定める形状の圧
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。
【００１５】さらに、上記超硬基体Ｂに対して、１００
Ｔｏｒｒ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１０μｍの位置で最大Ｃ
ｏ含有量：１６．０重量％、深さ：４７μｍのＣｏ富化
帯域を基体表面部に形成した。
Ｔｏｒｒ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１０μｍの位置で最大Ｃ
ｏ含有量：１６．０重量％、深さ：４７μｍのＣｏ富化
帯域を基体表面部に形成した。
【００１６】また、上記超硬基体ＡおよびＤには、焼結
したままで、表面部に表面から１７μｍの位置で最大Ｃ
ｏ含有量：９．０重量％、深さ：２０μｍ（超硬基体
Ａ）および表面から２２μｍの位置で最大Ｃｏ含有量：
１４重量％、深さ：２４μｍ（超硬基体Ｄ）のＣｏ富化
帯域が形成されており、残りの超硬基体ＣおよびＥ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。
したままで、表面部に表面から１７μｍの位置で最大Ｃ
ｏ含有量：９．０重量％、深さ：２０μｍ（超硬基体
Ａ）および表面から２２μｍの位置で最大Ｃｏ含有量：
１４重量％、深さ：２４μｍ（超硬基体Ｄ）のＣｏ富化
帯域が形成されており、残りの超硬基体ＣおよびＥ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。
【００１７】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。
部硬さ（ロックウエル硬さＡスケール）をそれぞれ示し
た。
【００１８】ついで、これらの超硬基体Ａ〜Ｅ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、３に示される条件にて、表４、５に示され
る目標組成および目標層厚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１〜１２および従来被覆超
硬チップ１〜１２をそれぞれ製造した。なお、本発明被
覆超硬チップ１〜１２および従来被覆超硬チップ１〜１
２の硬質被覆層の構成層について、層形成後の断面を光
学顕微鏡にて観察し、層厚を測定したところ、目標層厚
とほとんど変わらぬ平均層厚を示し、また本発明被覆超
硬チップ１〜１２の硬質被覆層の外層における２相縦縞
組織帯域におけるＴｉＮＯ相の割合を走査型電子顕微鏡
にて観察し、反射電子像写真を撮影後、画像解析装置で
分析したところ、いずれも目標含有割合と実質的に同じ
値を示した。
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、３に示される条件にて、表４、５に示され
る目標組成および目標層厚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１〜１２および従来被覆超
硬チップ１〜１２をそれぞれ製造した。なお、本発明被
覆超硬チップ１〜１２および従来被覆超硬チップ１〜１
２の硬質被覆層の構成層について、層形成後の断面を光
学顕微鏡にて観察し、層厚を測定したところ、目標層厚
とほとんど変わらぬ平均層厚を示し、また本発明被覆超
硬チップ１〜１２の硬質被覆層の外層における２相縦縞
組織帯域におけるＴｉＮＯ相の割合を走査型電子顕微鏡
にて観察し、反射電子像写真を撮影後、画像解析装置で
分析したところ、いずれも目標含有割合と実質的に同じ
値を示した。
【００１９】また、図１には、本発明被覆超硬チップ１
〜１２のうちの本発明被覆超硬チップ の表面部断面の
走査型電子顕微鏡による組織観察結果を模写図で示した
が、外層の２相縦縞組織帯域に関しては、これ以外のも
のもＡｌ2 Ｏ3 相に対するＴｉＮＯ相の割合は異なるが
同様な組織観察結果を示した。
〜１２のうちの本発明被覆超硬チップ の表面部断面の
走査型電子顕微鏡による組織観察結果を模写図で示した
が、外層の２相縦縞組織帯域に関しては、これ以外のも
のもＡｌ2 Ｏ3 相に対するＴｉＮＯ相の割合は異なるが
同様な組織観察結果を示した。
【００２０】つぎに、上記本発明被覆超硬チップ１〜１
２および従来被覆超硬チップ１〜１２について、 被削材：ＪＩＳ・Ｓ４５Ｃ（硬さ：ＨB １７５）の長さ
方向等間隔４本縦溝入り丸棒、 切削速度：１８５ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：７．３ｍｍ、 送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：５分、 の条件での炭素鋼の乾式断続高切り込み切削試験、並び
に、 被削材：ＪＩＳ・Ｓ４５Ｃ（硬さ：ＨB １７０）の長さ
方向等間隔４本縦溝入り丸棒、 切削速度：１４０ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：２ｍｍ、 送り：０．７５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：５分、 の条件での炭素鋼の乾式断続高送り切削試験を行い、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
れらの測定結果を表６に示した。
２および従来被覆超硬チップ１〜１２について、 被削材：ＪＩＳ・Ｓ４５Ｃ（硬さ：ＨB １７５）の長さ
方向等間隔４本縦溝入り丸棒、 切削速度：１８５ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：７．３ｍｍ、 送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：５分、 の条件での炭素鋼の乾式断続高切り込み切削試験、並び
に、 被削材：ＪＩＳ・Ｓ４５Ｃ（硬さ：ＨB １７０）の長さ
方向等間隔４本縦溝入り丸棒、 切削速度：１４０ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：２ｍｍ、 送り：０．７５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：５分、 の条件での炭素鋼の乾式断続高送り切削試験を行い、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
れらの測定結果を表６に示した。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】
【表３】
【００２４】
【表４】
【００２５】
【表５】
【００２６】
【表６】
【００２７】
【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２相縦縞組織帯域が存在する
本発明被覆超硬チップ１〜１２は、いずれも前記２相縦
縞組織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１〜１２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。
層の外層における表面側に２相縦縞組織帯域が存在する
本発明被覆超硬チップ１〜１２は、いずれも前記２相縦
縞組織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１〜１２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。
【００２８】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。
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。
【図１】本発明被覆超硬チップ５の表面部断面の走査型
電子顕微鏡による組織観察結果を示す模写図である。
電子顕微鏡による組織観察結果を示す模写図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C046 FF03 FF10 FF19 FF22 FF25 FF32 FF40 FF42 4K029 AA04 BA41 BA44 BA54 BA55 BA60 BB02 BB07 BC00 BD05 EA01 4K030 BA18 BA35 BA36 BA38 BA41 BA43 BB01 BB12 BB13 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、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１０〜４０
％に相当する深さに亘って、実質的に酸化アルミニウム
相と窒酸化チタン相との２相からなり、これら２相は、
走査型電子顕微鏡による組織観察で、相互に縦縞状に伸
長した組織を示し、さらに前記窒酸化チタン相の割合が
前記酸化アルミニウム相との合量に占める割合で、５〜
４５面積％である２相縦縞組織帯域層が存在し、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、 （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、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１０〜４０
％に相当する深さに亘って、実質的に酸化アルミニウム
相と窒酸化チタン相との２相からなり、これら２相は、
走査型電子顕微鏡による組織観察で、相互に縦縞状に伸
長した組織を示し、さらに前記窒酸化チタン相の割合が
前記酸化アルミニウム相との合量に占める割合で、５〜
４５面積％である２相縦縞組織帯域が存在し、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、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 |
|---|---|---|---|
| JP5668399A JP2000246511A (ja) | 1999-03-04 | 1999-03-04 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP5668399A JP2000246511A (ja) | 1999-03-04 | 1999-03-04 | 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 |
|---|---|
| JP2000246511A true JP2000246511A (ja) | 2000-09-12 |
Family
ID=13034243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5668399A Pending JP2000246511A (ja) | 1999-03-04 | 1999-03-04 | 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) | JP2000246511A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6739544B2 (en) | 2001-03-29 | 2004-05-25 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Winding roll presser device and long material winding method |
| JP2009166141A (ja) * | 2008-01-11 | 2009-07-30 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆切削工具 |
| JP2009233822A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-15 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆切削工具 |
| JP2009233821A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-15 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆切削工具 |
| KR100945702B1 (ko) | 2006-10-18 | 2010-03-05 | 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비 | 코팅된 절삭 공구 인서트 |
-
1999
- 1999-03-04 JP JP5668399A patent/JP2000246511A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6739544B2 (en) | 2001-03-29 | 2004-05-25 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Winding roll presser device and long material winding method |
| KR100945702B1 (ko) | 2006-10-18 | 2010-03-05 | 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비 | 코팅된 절삭 공구 인서트 |
| JP2009166141A (ja) * | 2008-01-11 | 2009-07-30 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆切削工具 |
| JP2009233822A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-15 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆切削工具 |
| JP2009233821A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-15 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆切削工具 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030520 |