JP2001105205A - 硬質皮膜被覆工具 - Google Patents
硬質皮膜被覆工具Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ＴｉＡｌＮ皮膜、ＴｉＡｌＳｉＣＮ皮膜の耐摩
耗性ならびに密着性を犠牲にすること無く更に耐酸化性
を改善し、切削加工の乾式化、高速化に対応する硬質皮
膜被覆工具を提供することを目的とする。 【構成】金属成分が、ＳｉとＡｌで構成される金属皮膜
もしくはその窒化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭窒化物
のいずれかである層と、金属成分がＡｌとＴｉで構成さ
れる窒化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭窒化物のいずれ
かである層が、それぞれ一層以上交互に被覆して構成す
る。
耗性ならびに密着性を犠牲にすること無く更に耐酸化性
を改善し、切削加工の乾式化、高速化に対応する硬質皮
膜被覆工具を提供することを目的とする。 【構成】金属成分が、ＳｉとＡｌで構成される金属皮膜
もしくはその窒化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭窒化物
のいずれかである層と、金属成分がＡｌとＴｉで構成さ
れる窒化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭窒化物のいずれ
かである層が、それぞれ一層以上交互に被覆して構成す
る。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、金属材料等の切削
加工に使用される硬質皮膜被覆工具に関するものであ
る。
加工に使用される硬質皮膜被覆工具に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来はＴｉＮ、ＴｉＣＮ等を被覆した切
削工具が汎用的かつ一般的であった。ＴｉＮは比較的耐
酸化性に優れるため、切削時の発熱によって生じる工具
のすくい面摩耗に対して、優れた耐摩耗性を示すだけで
なく、基体との密着性も良好であることが特長である。
また、ＴｉＣＮは、ＴｉＮに比べ高硬度かつ被加工物か
ら排出される切り粉との接触抵抗が低いため工具表面の
発熱が抑制される。このことから、被削材との機械的な
擦り摩耗によって工具逃げ面に生じるフランク摩耗が抑
制することができる。しかしながら、金属加工の高能率
化を目的とした切削速度の高速化傾向に対し、上記硬質
皮膜では、十分な耐酸化性、耐摩耗性を示さなくなっ
た。この様な背景から、皮膜の耐酸化性、耐摩耗性をよ
り向上させる研究がなされ、その結果、特開平８−１７
０１６７号に代表されるＴｉＡｌＮ皮膜およびＴｉＡｌ
ＳｉＣＮ皮膜が開発され切削工具に適用されている。
削工具が汎用的かつ一般的であった。ＴｉＮは比較的耐
酸化性に優れるため、切削時の発熱によって生じる工具
のすくい面摩耗に対して、優れた耐摩耗性を示すだけで
なく、基体との密着性も良好であることが特長である。
また、ＴｉＣＮは、ＴｉＮに比べ高硬度かつ被加工物か
ら排出される切り粉との接触抵抗が低いため工具表面の
発熱が抑制される。このことから、被削材との機械的な
擦り摩耗によって工具逃げ面に生じるフランク摩耗が抑
制することができる。しかしながら、金属加工の高能率
化を目的とした切削速度の高速化傾向に対し、上記硬質
皮膜では、十分な耐酸化性、耐摩耗性を示さなくなっ
た。この様な背景から、皮膜の耐酸化性、耐摩耗性をよ
り向上させる研究がなされ、その結果、特開平８−１７
０１６７号に代表されるＴｉＡｌＮ皮膜およびＴｉＡｌ
ＳｉＣＮ皮膜が開発され切削工具に適用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＴｉＡｌＮ皮膜は、そ
の皮膜中に含有するＴｉとＡｌの成分比率またはＳｉや
Ｃの皮膜中の含有量により異なるものの、概略２３００
〜２８００のビッカース硬さを有すだけではなく、耐酸
化性が、前記ＴｉＮ、ＴｉＣＮに比べ著しく優れるた
め、刃先が高温に達する切削条件下においては、切削工
具の性能をめざましく向上させる。また、ＴｉＡｌＳｉ
ＣＮ皮膜は、ＴｉＡｌＮ皮膜よりもさらに耐酸化性を向
上させようとＳｉを添加させたものである。しかしなが
ら、近年では切削速度が更に高速化する傾向に加え、従
来使用されていた湿式での切削加工が環境問題上重要視
されるなかで、乾式での切削加工が注目され、切削工具
の使用環境はますます苛酷なものとなってきている。
の皮膜中に含有するＴｉとＡｌの成分比率またはＳｉや
Ｃの皮膜中の含有量により異なるものの、概略２３００
〜２８００のビッカース硬さを有すだけではなく、耐酸
化性が、前記ＴｉＮ、ＴｉＣＮに比べ著しく優れるた
め、刃先が高温に達する切削条件下においては、切削工
具の性能をめざましく向上させる。また、ＴｉＡｌＳｉ
ＣＮ皮膜は、ＴｉＡｌＮ皮膜よりもさらに耐酸化性を向
上させようとＳｉを添加させたものである。しかしなが
ら、近年では切削速度が更に高速化する傾向に加え、従
来使用されていた湿式での切削加工が環境問題上重要視
されるなかで、乾式での切削加工が注目され、切削工具
の使用環境はますます苛酷なものとなってきている。
【０００４】本発明者等の研究によれば、大気中におけ
るＴｉＡｌＮ皮膜の酸化開始温度は、ＴｉＮの４５０℃
に対し、Ａｌの添加量に依存して７５０〜９００℃に向
上する。しかしながら、前述の乾式高速切削加工におい
ては、使用する工具の刃先温度が９００℃以上の高温に
達するため、前記ＴｉＡｌＮ皮膜では、十分な工具寿命
が得られないのが現状である。
るＴｉＡｌＮ皮膜の酸化開始温度は、ＴｉＮの４５０℃
に対し、Ａｌの添加量に依存して７５０〜９００℃に向
上する。しかしながら、前述の乾式高速切削加工におい
ては、使用する工具の刃先温度が９００℃以上の高温に
達するため、前記ＴｉＡｌＮ皮膜では、十分な工具寿命
が得られないのが現状である。
【０００５】本発明はこうした事情に鑑みなされたもの
であって、従来のＴｉＡｌＮ皮膜、もしくはＴｉＡｌＳ
ｉＣＮ皮膜の耐摩耗性ならびに密着性を犠牲にすること
無く更に耐酸化性を改善し、切削加工の乾式化、高速化
に対応する硬質皮膜被覆工具を提供することが目的であ
る。
であって、従来のＴｉＡｌＮ皮膜、もしくはＴｉＡｌＳ
ｉＣＮ皮膜の耐摩耗性ならびに密着性を犠牲にすること
無く更に耐酸化性を改善し、切削加工の乾式化、高速化
に対応する硬質皮膜被覆工具を提供することが目的であ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、硬質皮膜
の耐酸化性、耐摩耗性、母材との密着性に及ぼす、様々
な元素との影響および皮膜の最適な層構造について鋭意
研究を重ねた結果、ＳｉとＡｌからなる金属膜もしくは
その窒化物、炭窒化物、酸窒化物もしくは酸炭窒化物の
皮膜と、ＴｉとＡｌを主成分とした窒化物、炭窒化物、
酸窒化物もしくは酸炭窒化物皮膜を、それぞれ一層以上
交互に被覆することで、乾式の高速切削加工において、
切削工具の性能が極めて良好となることを発見し本発明
に到達した。
の耐酸化性、耐摩耗性、母材との密着性に及ぼす、様々
な元素との影響および皮膜の最適な層構造について鋭意
研究を重ねた結果、ＳｉとＡｌからなる金属膜もしくは
その窒化物、炭窒化物、酸窒化物もしくは酸炭窒化物の
皮膜と、ＴｉとＡｌを主成分とした窒化物、炭窒化物、
酸窒化物もしくは酸炭窒化物皮膜を、それぞれ一層以上
交互に被覆することで、乾式の高速切削加工において、
切削工具の性能が極めて良好となることを発見し本発明
に到達した。
【０００７】すなわち本発明は、金属成分ＳｉとＡｌで
構成される金属膜もしくは窒化物、炭窒化物、酸窒化
物、酸炭窒化物のいずれかであるａ層と、ＴｉとＡｌで
構成される窒化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭窒化物の
いずれかであるｂ層が、それぞれ一層以上交互に被覆さ
れ、更に上記硬質皮膜は、物理蒸着法により被覆された
ことが望ましい。
構成される金属膜もしくは窒化物、炭窒化物、酸窒化
物、酸炭窒化物のいずれかであるａ層と、ＴｉとＡｌで
構成される窒化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭窒化物の
いずれかであるｂ層が、それぞれ一層以上交互に被覆さ
れ、更に上記硬質皮膜は、物理蒸着法により被覆された
ことが望ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】はじめに請求項中記載のａ層に関
して、その構成要件について詳しく述べる。
して、その構成要件について詳しく述べる。
【０００９】一般にＴｉＡｌＮ皮膜は、大気中で酸化テ
ストを行う（特開平１１−１３１２１６号公報）と、皮
膜表面近傍のＡｌが最表面に向かって外向拡散し、Ａｌ
２Ｏ３層を形成する。この現象によりその後の皮膜内へ
の酸素の進入が抑制される。本発明者らの研究によれ
ば、このことが耐酸化性向上の理由と考えられるが、こ
の時、最表層に形成されるＡｌ２Ｏ３層直下には、Ａｌ
を含有しない非常にポーラスなＴｉ酸化物が形成する。
静的な酸化テストにおいては、最表面に形成されたＡｌ
２Ｏ３層が、酸化の進行である酸素の内向拡散に対し、
酸化保護膜として機能するものの、動的な切削において
は、最表面のアルミナ層は、その直下のポーラスなＴｉ
酸化物層より容易に剥離してしまい、酸化の進行に対し
十分な効果を発揮しない。また、ＴｉＡｌＳｉＣＮ膜に
ついても従来のＴｉＡｌＮ膜にＳｉを添加させることで
耐酸化性を若干良好にさせるが、前述同様、酸化物に対
する生成自由エネルギーの差から表面の酸化保護膜のＡ
ｌ２Ｏ３層直下にポーラスなＴｉの酸化物を形成してし
まい、結果、切削中の皮膜剥離をもたらす。
ストを行う（特開平１１−１３１２１６号公報）と、皮
膜表面近傍のＡｌが最表面に向かって外向拡散し、Ａｌ
２Ｏ３層を形成する。この現象によりその後の皮膜内へ
の酸素の進入が抑制される。本発明者らの研究によれ
ば、このことが耐酸化性向上の理由と考えられるが、こ
の時、最表層に形成されるＡｌ２Ｏ３層直下には、Ａｌ
を含有しない非常にポーラスなＴｉ酸化物が形成する。
静的な酸化テストにおいては、最表面に形成されたＡｌ
２Ｏ３層が、酸化の進行である酸素の内向拡散に対し、
酸化保護膜として機能するものの、動的な切削において
は、最表面のアルミナ層は、その直下のポーラスなＴｉ
酸化物層より容易に剥離してしまい、酸化の進行に対し
十分な効果を発揮しない。また、ＴｉＡｌＳｉＣＮ膜に
ついても従来のＴｉＡｌＮ膜にＳｉを添加させることで
耐酸化性を若干良好にさせるが、前述同様、酸化物に対
する生成自由エネルギーの差から表面の酸化保護膜のＡ
ｌ２Ｏ３層直下にポーラスなＴｉの酸化物を形成してし
まい、結果、切削中の皮膜剥離をもたらす。
【００１０】しかしながら、ＳｉとＡｌで構成される請
求項記載の金属膜もしくは窒化物等は、皮膜自体の耐酸
化性が、従来のＴｉとＡｌの窒化物よりも優れることを
見出した。本発明者等は、各種元素の酸化物に対する自
由生成エネルギーの観点から鋭意研究を重ねた結果、本
発明硬質皮膜の酸化機構は、まず最表層にＡｌ２Ｏ３層
を形成し、Ａｌ２Ｏ３層直下には非常に緻密なＳｉＯ層
が形成される機構をもつことを発見した。本発明者等の
研究によれば、Ａｌ２Ｏ３層直下の緻密なＳｉＯ層の形
成により、動的な切削における上記記載のＴｉとＡｌの
窒化物等のときに見られた剥離現象がなくなり、最表層
のＡｌ２Ｏ３層が酸化の進行、いわば酸素の内向拡散に
対し十分に効果を発揮することを確認した。このよう
に、従来の皮膜に対し著しく耐酸化性が向上し切削加工
中の皮膜剥離現象がなくなるＳｉとＡｌで構成される金
属膜もしくは窒化物等は皮膜中のＳｉ含有量が金属成分
のみの原子％で８％越え８５％以下に調整することが重
要である。Ｓｉ量を設定した理由については、その量が
１５原子％以下では、皮膜の結晶形態がウルツ鉱型とな
り、優れた耐酸化性は得られても、皮膜自身が軟質化す
るため十分に満足のいく耐摩耗性を発揮することができ
ない。また、８５原子％を越えると、非常に高硬度な皮
膜が得られる反面、皮膜の残留圧縮応力が大きくなり密
着性を阻害し皮膜剥離の因子となるからである。
求項記載の金属膜もしくは窒化物等は、皮膜自体の耐酸
化性が、従来のＴｉとＡｌの窒化物よりも優れることを
見出した。本発明者等は、各種元素の酸化物に対する自
由生成エネルギーの観点から鋭意研究を重ねた結果、本
発明硬質皮膜の酸化機構は、まず最表層にＡｌ２Ｏ３層
を形成し、Ａｌ２Ｏ３層直下には非常に緻密なＳｉＯ層
が形成される機構をもつことを発見した。本発明者等の
研究によれば、Ａｌ２Ｏ３層直下の緻密なＳｉＯ層の形
成により、動的な切削における上記記載のＴｉとＡｌの
窒化物等のときに見られた剥離現象がなくなり、最表層
のＡｌ２Ｏ３層が酸化の進行、いわば酸素の内向拡散に
対し十分に効果を発揮することを確認した。このよう
に、従来の皮膜に対し著しく耐酸化性が向上し切削加工
中の皮膜剥離現象がなくなるＳｉとＡｌで構成される金
属膜もしくは窒化物等は皮膜中のＳｉ含有量が金属成分
のみの原子％で８％越え８５％以下に調整することが重
要である。Ｓｉ量を設定した理由については、その量が
１５原子％以下では、皮膜の結晶形態がウルツ鉱型とな
り、優れた耐酸化性は得られても、皮膜自身が軟質化す
るため十分に満足のいく耐摩耗性を発揮することができ
ない。また、８５原子％を越えると、非常に高硬度な皮
膜が得られる反面、皮膜の残留圧縮応力が大きくなり密
着性を阻害し皮膜剥離の因子となるからである。
【００１１】上記ａ層は、静的および動的条件下におい
て優れた耐酸化性を有すものの、皮膜自身がもつ残留圧
縮応力が大きいため母材との密着性においては十分でな
い。そのため、基体表面直上には、密着性、耐摩耗性、
耐酸化性等をバランス良く適度に有す皮膜、ＴｉＡｌ系
窒化物等である請求項中に記載のｂ層を被覆することが
好ましい。また、基体表面直上には、上記記載の硬質膜
の他に元素周期表に記載される４ａ、５ａ、６ａ族の金
属膜または４ａ、５ａ、６ａ族の金属のうち１種とＡｌ
もしくはＳｉとの合金膜をもちいてもよい。ＴｉＡｌ系
窒化物等の皮膜であるｂ層におけるＡｌの役割は、皮膜
の耐摩耗性および耐酸化性を向上させることである。そ
のため、密着性、耐摩耗性、耐酸化性をバランス良く得
るためには、好ましくはｂ層のＡｌ含有量を、皮膜の金
属成分のみの原子％で、３０％越え７５％以下に調整す
ることが重要である。ｂ層における好ましいＡｌの含有
量を設定した理由については、その量が３０原子％を越
えたときに耐酸化性が著しく向上し始めるためである。
また、７５原子％以下に調整する理由は、耐酸化性が向
上しても、皮膜硬度が著しく低下し耐摩耗性が劣化して
しまうためである。
て優れた耐酸化性を有すものの、皮膜自身がもつ残留圧
縮応力が大きいため母材との密着性においては十分でな
い。そのため、基体表面直上には、密着性、耐摩耗性、
耐酸化性等をバランス良く適度に有す皮膜、ＴｉＡｌ系
窒化物等である請求項中に記載のｂ層を被覆することが
好ましい。また、基体表面直上には、上記記載の硬質膜
の他に元素周期表に記載される４ａ、５ａ、６ａ族の金
属膜または４ａ、５ａ、６ａ族の金属のうち１種とＡｌ
もしくはＳｉとの合金膜をもちいてもよい。ＴｉＡｌ系
窒化物等の皮膜であるｂ層におけるＡｌの役割は、皮膜
の耐摩耗性および耐酸化性を向上させることである。そ
のため、密着性、耐摩耗性、耐酸化性をバランス良く得
るためには、好ましくはｂ層のＡｌ含有量を、皮膜の金
属成分のみの原子％で、３０％越え７５％以下に調整す
ることが重要である。ｂ層における好ましいＡｌの含有
量を設定した理由については、その量が３０原子％を越
えたときに耐酸化性が著しく向上し始めるためである。
また、７５原子％以下に調整する理由は、耐酸化性が向
上しても、皮膜硬度が著しく低下し耐摩耗性が劣化して
しまうためである。
【００１２】以上のように本発明においては、基体との
密着性、皮膜自体の耐摩耗性および耐酸化性をバランス
良く有すｂ層を基体表面直上に被覆し、その上に著しく
耐酸化性に優れるａ層を被覆することが極めて重要であ
り、その結果、乾式の高速切削に対応する切削工具を得
ることが可能となる。また、基体表面直上にｂ層を被覆
した後、ａ層ならびにｂ層をそれぞれ交互に積層した多
層皮膜によっても同様の効果が得られる。
密着性、皮膜自体の耐摩耗性および耐酸化性をバランス
良く有すｂ層を基体表面直上に被覆し、その上に著しく
耐酸化性に優れるａ層を被覆することが極めて重要であ
り、その結果、乾式の高速切削に対応する切削工具を得
ることが可能となる。また、基体表面直上にｂ層を被覆
した後、ａ層ならびにｂ層をそれぞれ交互に積層した多
層皮膜によっても同様の効果が得られる。
【００１３】また、各層は必要に応じて窒化物、炭窒化
物、酸窒化物、酸炭窒化物のいずれかに調整でき、それ
らを被覆した工具についても同様の効果が得られる。
物、酸窒化物、酸炭窒化物のいずれかに調整でき、それ
らを被覆した工具についても同様の効果が得られる。
【００１４】本発明の硬質皮膜被覆工具は、その被覆方
法については、特に限定されるものではないが、被覆基
体への熱影響、工具の疲労強度、皮膜の密着性等を考慮
した場合、比較的低温で被覆でき、被覆した皮膜に圧縮
応力が残留するアーク放電方式イオンプレーティング、
もしくはスパッタリング等の被覆基体側にバイアス電圧
を印加する物理蒸着法であることが望ましい。
法については、特に限定されるものではないが、被覆基
体への熱影響、工具の疲労強度、皮膜の密着性等を考慮
した場合、比較的低温で被覆でき、被覆した皮膜に圧縮
応力が残留するアーク放電方式イオンプレーティング、
もしくはスパッタリング等の被覆基体側にバイアス電圧
を印加する物理蒸着法であることが望ましい。
【００１５】以下本発明を実施例に基づいて説明する。
【００１６】
【実施例１】小型アークイオンプレーティング装置を用
い、金属成分の蒸発源である各種合金製ターゲット、な
らびに反応ガスであるＮ２ガス、ＣＨ４ガス、Ａｒ／Ｏ
２混合ガスから目的の皮膜が得られるものを選択し、被
覆基体温度４００℃、反応ガス圧力３。０Ｐａの条件下
にて、被覆基体である外径８ｍｍの超硬合金製６枚刃エ
ンドミルおよび超硬合金製インサートに−１５０Ｖの電
位を印加させ、全皮膜の厚みが４μｍとなるように被覆
を行った。
い、金属成分の蒸発源である各種合金製ターゲット、な
らびに反応ガスであるＮ２ガス、ＣＨ４ガス、Ａｒ／Ｏ
２混合ガスから目的の皮膜が得られるものを選択し、被
覆基体温度４００℃、反応ガス圧力３。０Ｐａの条件下
にて、被覆基体である外径８ｍｍの超硬合金製６枚刃エ
ンドミルおよび超硬合金製インサートに−１５０Ｖの電
位を印加させ、全皮膜の厚みが４μｍとなるように被覆
を行った。
【００１７】得られた硬質皮膜被覆エンドミルおよびイ
ンサートを用い、次に示す乾式の高速切削条件にて、刃
先の欠けないしは摩耗等により工具が切削不能となるま
で加工を行い、その時の切削長を工具寿命とした。表１
に本発例および比較例に関する硬質皮膜の詳細およびそ
の切削結果を示す。また、併せて表２に従来例の切削結
果についても示す。
ンサートを用い、次に示す乾式の高速切削条件にて、刃
先の欠けないしは摩耗等により工具が切削不能となるま
で加工を行い、その時の切削長を工具寿命とした。表１
に本発例および比較例に関する硬質皮膜の詳細およびそ
の切削結果を示す。また、併せて表２に従来例の切削結
果についても示す。
【００１８】（エンドミル切削条件） 工具：超硬合金製６枚刃エンドミル 外径８ｍｍ 切削方法：側面切削 （ダウンカット） 被削材：ＳＫＤ１１（ＨＲＣ６０） 切り込み：Ａｄ １２ｍｍ×Ｒｄ ０。４ｍｍ 切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ １刃送り量：０。０３ｍｍ／刃 切削油 ：なし（エアーブロー）
【００１９】（インサート切削条件） 工具：正面フライス インサート形状：ＳＥＥ４２ＴＮ特殊形状 切削方法：センターカット方式 被削材形状：巾１００ｍｍ×長さ２５０ｍｍ 被削材：ＳＫＤ６１（ＨＲＣ４５） 切り込み：２。０ｍｍ 切削速度：１６０ｍ／ｍｉｎ １刃送り量：０。１５ｍｍ／刃 切削油：なし
【００２０】
【表１】
【００２１】表１より、本発明例１〜２１は、従来例と
比べて、工具寿命が著しく向上しており、乾式高速切削
加工に十分対応できることがわかる。特に、Ｓｉおよび
Ａｌで構成されるうちのＳｉの含有量を皮膜の金属成分
のみで８原子％越え、８５％以内の皮膜は優れた工具性
能を示した。これは、請求項記載の皮膜構成についてバ
ランス良く被覆するために鋭意研究を重ねた結果であ
る。更に、例えば本発明例１６の様な２層でも、本発明
例１１の様な積層（８０層）においても、優れた切削性
能を示す。ａ層が３。５６ミクロンと厚い本発明例１６
では、ＡｌＳｉＣＮ膜が優れた耐摩耗性があることがわ
かり、酸化試験の結果とよく一致した。また０。０４ミ
クロンの薄いａ層を積層させた本発明例１１では、、ａ
層が切削中の酸化の進行を止めるバリヤー層となり、ｂ
層のみの単層膜、例えば従来例２９に比較して約３倍の
寿命を示した。また、本発明皮膜の成膜に使用した導入
ガスについても同時に検討を行った結果、著しく優れた
耐酸化性を保つためには、請求項記載の元素に対しての
窒化物、酸化物、酸窒化物として被覆されることが望ま
しいが、工具の発熱ならびに被削材との摩擦を考慮した
場合、成膜時に上記記載膜を製造する上で必要となる窒
素、酸素を含むガスの他に本発明例４等のように炭素を
含むガスを導入し請求項記載の元素の炭窒化物、炭酸窒
化物を被覆しても十分に優れた工具性能を発揮する。更
には、従来例２１、ＴｉＡｌＳｉＣＮ膜の様にＴｉとＳ
ｉを含有する皮膜では、切削中の酸化により酸化保護膜
のＡｌ２Ｏ３層直下にポーラスなＴｉの酸化物を形成し
切削中の皮膜剥離が生じたため本発明例に比較しエンド
ミルでは１／４程度の切削長さで寿命となった。
比べて、工具寿命が著しく向上しており、乾式高速切削
加工に十分対応できることがわかる。特に、Ｓｉおよび
Ａｌで構成されるうちのＳｉの含有量を皮膜の金属成分
のみで８原子％越え、８５％以内の皮膜は優れた工具性
能を示した。これは、請求項記載の皮膜構成についてバ
ランス良く被覆するために鋭意研究を重ねた結果であ
る。更に、例えば本発明例１６の様な２層でも、本発明
例１１の様な積層（８０層）においても、優れた切削性
能を示す。ａ層が３。５６ミクロンと厚い本発明例１６
では、ＡｌＳｉＣＮ膜が優れた耐摩耗性があることがわ
かり、酸化試験の結果とよく一致した。また０。０４ミ
クロンの薄いａ層を積層させた本発明例１１では、、ａ
層が切削中の酸化の進行を止めるバリヤー層となり、ｂ
層のみの単層膜、例えば従来例２９に比較して約３倍の
寿命を示した。また、本発明皮膜の成膜に使用した導入
ガスについても同時に検討を行った結果、著しく優れた
耐酸化性を保つためには、請求項記載の元素に対しての
窒化物、酸化物、酸窒化物として被覆されることが望ま
しいが、工具の発熱ならびに被削材との摩擦を考慮した
場合、成膜時に上記記載膜を製造する上で必要となる窒
素、酸素を含むガスの他に本発明例４等のように炭素を
含むガスを導入し請求項記載の元素の炭窒化物、炭酸窒
化物を被覆しても十分に優れた工具性能を発揮する。更
には、従来例２１、ＴｉＡｌＳｉＣＮ膜の様にＴｉとＳ
ｉを含有する皮膜では、切削中の酸化により酸化保護膜
のＡｌ２Ｏ３層直下にポーラスなＴｉの酸化物を形成し
切削中の皮膜剥離が生じたため本発明例に比較しエンド
ミルでは１／４程度の切削長さで寿命となった。
【００２２】
【発明の効果】以上の如く、本発明の硬質皮膜被覆工具
は、従来の被覆工具に比べ優れた耐酸化性、耐摩耗性を
有すことから、乾式高速切削加工において著しく長い工
具寿命が得られ、切削加工における生産性の向上に極め
て有効である。
は、従来の被覆工具に比べ優れた耐酸化性、耐摩耗性を
有すことから、乾式高速切削加工において著しく長い工
具寿命が得られ、切削加工における生産性の向上に極め
て有効である。
Claims (2)
- 【請求項１】金属成分が、ＳｉとＡｌで構成される金属
皮膜もしくはその窒化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭窒
化物のいずれかである層と、金属成分がＡｌとＴｉで構
成される窒化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭窒化物のい
ずれかである層が、それぞれ一層以上交互に被覆されて
いることを特徴とする硬質皮膜被覆工具。 - 【請求項２】請求項１記載の硬質皮膜を物理蒸着法によ
り被覆したことを特徴とする硬質皮膜被覆工具。
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|---|---|---|---|
| JP28866499A JP4569981B2 (ja) | 1999-10-08 | 1999-10-08 | 硬質皮膜被覆工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28866499A JP4569981B2 (ja) | 1999-10-08 | 1999-10-08 | 硬質皮膜被覆工具 |
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|---|---|
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| JP4569981B2 JP4569981B2 (ja) | 2010-10-27 |
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ID=17733092
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|---|---|---|---|
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP4569981B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004217481A (ja) * | 2003-01-15 | 2004-08-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 耐摩耗性部材 |
| WO2009037776A1 (ja) * | 2007-09-20 | 2009-03-26 | Osg Corporation | 硬質積層被膜、硬質積層被膜被覆工具、および被膜形成方法 |
| CN106591784A (zh) * | 2016-11-12 | 2017-04-26 | 常州大学 | 一种离子镀制备TiAlSiCN涂层的方法 |
| JP2019522721A (ja) * | 2016-05-11 | 2019-08-15 | ケンナメタル インコーポレイテッドＫｅｎｎａｍｅｔａｌ Ｉｎｃ． | 被覆された物体及びこの物体の製造方法 |
| RU2720003C1 (ru) * | 2019-09-16 | 2020-04-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
-
1999
- 1999-10-08 JP JP28866499A patent/JP4569981B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2022066279A (ja) * | 2016-05-11 | 2022-04-28 | ケンナメタル インコーポレイテッド | 被覆された物体及びこの物体の製造方法 |
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