JP2001310203A - 切粉に対する表面潤滑性にすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具 - Google Patents

切粉に対する表面潤滑性にすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具

Info

Publication number
JP2001310203A
JP2001310203A JP2000243892A JP2000243892A JP2001310203A JP 2001310203 A JP2001310203 A JP 2001310203A JP 2000243892 A JP2000243892 A JP 2000243892A JP 2000243892 A JP2000243892 A JP 2000243892A JP 2001310203 A JP2001310203 A JP 2001310203A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
cemented carbide
cutting
coated
cutting tool
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.)
Granted
Application number
JP2000243892A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4432097B2 (ja
Inventor
Takatoshi Oshika
高歳 大鹿
Toshiaki Ueda
稔晃 植田
Keiji Nakamura
惠滋 中村
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.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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 Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP2000243892A priority Critical patent/JP4432097B2/ja
Publication of JP2001310203A publication Critical patent/JP2001310203A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4432097B2 publication Critical patent/JP4432097B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/04Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
    • C23C28/044Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material coatings specially adapted for cutting tools or wear applications

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Drilling Tools (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 切粉に対する表面潤滑性にすぐれた表面被覆
超硬合金製切削工具を提供する。 【解決手段】 WC基超硬合金基体の表面に、基本的に
TiC層、TiN層、TiCN層、TiCO層、および
TiCNO層のうちの1種または2種以上からなるTi
化合物層と、Al23層および/またはAl23−Zr
2混合層とで構成された硬質被覆層を3〜30μmの
平均層厚で化学蒸着および/または物理蒸着してなる表
面被覆超硬合金製切削工具において、前記硬質被覆層の
表面に、さらに最表面層として、0.1〜5μmの平均
層厚を有し、かつ、組成式:TiO X 、で表わした場
合、XがTiに対する原子比で1.2〜1.9、を満足
するTi酸化物層を化学蒸着または物理蒸着してなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、切粉に対する表
面潤滑性にすぐれ、したがって特にステンレス鋼や軟鋼
などのきわめて粘性が高く、かつ切粉が切刃表面に溶着
し易い難削材の高速切削加工に用いた場合にも、切刃に
欠けやチッピング(微小欠け)などの発生なく、すぐれ
た切削性能を長期に亘って発揮する表面被覆超硬合金製
切削工具(以下、被覆超硬工具という)に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】一般に、切削工具には、各種の鋼や鋳鉄
などの被削材の旋削加工や平削り加工にバイトの先端部
に着脱自在に取り付けて用いられるスローアウエイチッ
プ、前記被削材の穴あけ切削加工などに用いられるドリ
ルやミニチュアドリル、さらに前記被削材の面削加工や
溝加工、肩加工などに用いられるソリッドタイプのエン
ドミルなどがあり、また前記スローアウエイチップを着
脱自在に取り付けて前記ソリッドタイプのエンドミルと
同様に切削加工を行うスローアウエイエンドミル工具な
どが知られている。さらに、従来、一般に、上記の切削
工具として、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、基本的にTiの炭化物(以
下、TiCで示す)層、窒化物(以下、同じくTiNで
示す)層、炭窒化物(以下、TiCNで示す)層、炭酸
化物(以下、TiCOで示す)層、および炭窒酸化物
(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化合物層と、酸化アルミニウム(以
下、Al23で示す)層、および例えば特開昭57−3
9168号公報や特開昭61−201778号公報に記
載されるAl23の素地に酸化ジルコニウム(以下、Z
rO2で示す)相が分散分布してなるAl23−ZrO2
混合層(以下、Al23−ZrO2混合層と云う)のい
ずれか、または両方で構成された硬質被覆層を3〜30
μmの平均層厚で化学蒸着および/または物理蒸着して
なる被覆超硬工具が知られている。
【0003】また、一般に、上記の被覆超硬工具の硬質
被覆層を構成するTi化合物層およびAl23 層が粒
状結晶組織を有し、かつ前記Al23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
供されており、さらにこれらAl23層について、例え
ば1.5オングストロームの波長を有するCukα線を
線源として用いてX線回折を行うと、α―Al23
であれば、これの形成条件によって、いずれも2θで、
25.6度(012結晶面配向)、35.1度(104
結晶面配向)、37.8度(110結晶面配向)、4
3.4度(113結晶面配向)、52.6度(024結
晶面配向)、57.5度(116結晶面配向)、66.
5度(124結晶面配向)、および68.2度(030
結晶面配向)のうちのいずれかの回折角に最高回折ピー
ク高さが現れるX線回折パターンを示すα―Al23
層を形成することができ、またκ―Al23 層である
と、同じくこれの形成条件によって、いずれも2θで、
19.7度、29.4度、32.1度、34.9度、3
7.3ど、43.9度、52.6度、56.0度、6
2.3度、および65.2度のうちのいずれかの回折角
に最高回折ピーク高さが現れるX線回折パターンを示す
κ―Al23 層を形成することができることも良く知
られている。
【0004】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、上
記被覆超硬工具の硬質被覆層を構成するTi化合物層の
うちの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知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】近年の切削加工装置の
FA化はめざましく、一方で切削加工に対する省力化お
よび省エネ化、さらに低コスト化の要求は強く、これに
伴い、切削工具には1種類の工具できるだけ多くの材種
の被削材を切削加工できる汎用性が求められると共に、
切削加工も高速化の傾向にあるが、上記の従来被覆超硬
工具においては、これを鋼や鋳鉄などの通常の条件での
切削加工に用いた場合には問題はないが、これをきわめ
て粘性の高いステンレス鋼や軟鋼などの被削材の高速切
削に用いた場合には、これら被削材の切粉は、硬質被覆
層を構成するAl23層やTi化合物層に対する親和性
が高いために、切刃表面に溶着し易く、この溶着現象は
切削加工が高速化すればするほど顕著に現れるようにな
り、この溶着現象が原因で切刃に欠けやチッピングが発
生し、この結果比較的短時間で使用寿命に至るのが現状
である。
【0006】
【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、特にステンレス鋼や軟鋼などの
高速切削加工に用いた場合にも、切刃表面に切粉の溶着
し難い被覆超硬工具を開発すべく研究を行った結果、 (a)上記の従来被覆超硬工具の表面に、反応ガス組成
を、体積%で、 TiCl4:0.2〜10%、 CO2:0.1〜10%、 Ar:5〜60%、 H2:残り、とし、かつ、 反応雰囲気温度:800〜1100℃、 反応雰囲気圧力:4〜70kPa(30〜525tor
r)、とした条件で、0.1〜5μmの平均層厚を有
し、かつ、厚さ方向中央部をオージェ分光分析装置で測
定して、Tiに対する酸素の割合が原子比で1.2〜
1.9、即ち、 組成式:TiOX 、で表わした場合、 X:Tiに対する原子比で1.2〜1.9、を満足する
Ti酸化物層を、最表面層として化学蒸着または物理蒸
着すると、この結果の上記Ti酸化物層が通常の硬質被
覆層の表面に最表面層として化学蒸着または物理蒸着さ
れた被覆超硬工具においては、前記最表面層を構成する
Ti酸化物層の被削材、特にステンレス鋼や軟鋼などの
粘性の高い難削材に対する親和性がきわめて低く、これ
は高い発熱を伴う高速切削加工でも変わらず、この結果
切刃に切粉が溶着することがない、すなわち前記Ti酸
化物層がすぐれた表面潤滑性を発揮することから、切刃
に欠けやチッピングの発生がなくなり、長期に亘ってす
ぐれた切削性能を発揮するようになること。
【0007】(b)上記(a)の被覆超硬工具の硬質被
覆層の最表面層を構成するTi酸化物層をX線回折によ
り観察したところ、組成式:TiOXのX値に対応し
て、Ti23、Ti35、Ti47、およびTi59
どのうちの少なくともいずれかに主要ピークが現れる回
折パターンを示し、これらの回折結果から前記Ti酸化
物層はMagneli相と呼ばれるものからなり、一般
的にTin2n-1で表わされるものであること。
【0008】(c)上記(a)において、従来被覆超硬
工具の硬質被覆層を構成するAl23層またはAl23
−ZrO2混合層の表面に、上記Ti酸化物層を最表面
層として形成した場合で、そのX値が1.2〜1.9の
範囲内の低い側、例えば1.2〜1.4の範囲内にある
条件や、その平均層厚が0.1〜5μmの範囲内の薄い
側、例えば0.1〜1μmの範囲内にある条件で形成し
た場合には、Al23層およびAl23−ZrO2混合
層との間に十分な層間密着性が得られない場合がある
(勿論、Ti酸化物層の形成条件によってはこの場合で
も十分な層間密着性が得られるものである)ので、この
場合には、上記Ti酸化物層形成後に、下記の雰囲気、
即ち、雰囲気ガス組成を、体積%で、 TiCl4:0.05〜10%、 不活性ガス:残り、とし、かつ、 雰囲気温度:800〜1100℃、 雰囲気圧力:4〜90kPa、(30〜675tor
r)とした雰囲気中に所定時間、例えば5分〜5時間程
度保持して、上記Ti酸化物層と上記Al23層または
Al23−ZrO2混合層との界面部に、望ましくは
0.05〜2μmの平均層厚で相互拡散層を形成し、こ
れによって層間密着性を向上させるのが望ましく、さら
にこの層間密着性向上処理は、上記Ti酸化物層のX値
および平均層厚が上記の低い側および薄い側の値以外の
値である場合であっても層間密着性のより一層の向上を
図る目的で行ってもよいこと。以上(a)〜(c)に示
される研究結果を得たのである。
【0009】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、基本的にTi
C層、TiN層、TiCN層、TiCO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
物層と、Al23層および/またはAl23−ZrO2
混合層で構成された硬質被覆層を3〜30μmの平均層
厚で化学蒸着および/または物理蒸着してなる被覆超硬
工具において、上記硬質被覆層の表面に、さらに最表面
層として、0.1〜5μmの平均層厚を有し、かつ、 組成式:TiOX、 で表わした場合、厚さ方向中央部をオージェ分光分析装
置で測定して、 X:Tiに対する原子比で1.2〜1.9、 を満足するTi酸化物層、を化学蒸着または物理蒸着し
てなる、切粉に対する表面潤滑性にすぐれた被覆超硬工
具に特徴を有するものである。
【0010】なお、この発明の被覆超硬工具において、
最表面層を構成するTi酸化物層における酸素(O)の
Tiに対する原子比(X値)を1.2〜1.9としたの
は、その値が1.2未満では所望のすぐれた表面潤滑性
を確保することができず、一方その値が1.9を越える
と、層中に気孔が形成され易くなり、健全な最表面層の
安定的形成が難しくなるという理由によるものである。
また、同じく上記最表面層の平均層厚を、0.1〜5μ
mとしたのは、その平均層厚が0.1μm未満では、所
望の表面潤滑性を確保することができず、一方この表面
潤滑性付与作用は5μmの平均層厚で十分満足に行うこ
とができるという理由にもとづくものである。さらに、
硬質被覆層の平均層厚を3〜30μmとしたのは、その
層厚が3μmでは所望のすぐれた耐摩耗性を確保するこ
とができず、一方その層厚が30μmを越えると、切刃
に欠けやチッピングが発生し易くなるという理由による
ものである。
【0011】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の被覆超硬工具
を実施例により具体的に説明する。 (実施例1)原料粉末として、いずれも0.5〜4μm
の範囲内の所定の平均粒径を有するWC粉末、(Ti,
W)C(重量比で、以下同じ、TiC/WC=30/7
0)粉末、(Ti,W)CN(TiC/TiN/WC=
24/20/56)粉末、(Ta,Nb)C(TaC/
NbC=90/10)粉末、Cr32粉末、および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、100MPa(1ton/cm2 )の圧力で所定
形状の圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を6Pa
(0.05torr)の真空中、1410℃に1時間保
持の条件で真空焼結することによりISO・CNMG1
20408に規定するスローアウエイチップ形状をもっ
た超硬基体(チップ)A〜Fをそれぞれ製造した。
【0012】ついで、これらの超硬基体(チップ)A〜
F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(表2中のl−TiCNは特開
平6−8010号公報に記載される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
は通常の粒状結晶組織の形成条件を示すものである。ま
た表2中のα―Al23およびκ―Al23の「目標
回折角」はX線回折パターンで最高回折ピーク高さが現
れる目標回折角(2θ)を示すものである)に示される
条件にて、表4に示される組成および目標層厚のTi化
合物層およびAl23層からなる硬質被覆層、さらに最
表面層としてTi酸化物層を形成することにより、図1
(a)に概略斜視図で、同(b)に概略縦断面図で示さ
れる形状を有する本発明被覆超硬工具としての本発明表
面被覆超硬合金製スローアウエイチップ(以下、本発明
被覆超硬チップと云う)1〜14をそれぞれ製造した。
なお、上記の本発明被覆超硬チップ1〜14のうちの本
発明被覆超硬チップ6および本発明被覆超硬チップ8に
ついては、前者では、雰囲気ガス組成をTiCl4:1
体積%、Ar:残りとし、雰囲気温度を1020℃、雰
囲気圧力を7kPa(50Torr)とした雰囲気中に
1時間保持の条件で、また後者では、雰囲気ガス組成を
TiCl4:0.2体積%、Ar:残りとし、雰囲気温
度を1000℃、雰囲気圧力を20kPa(150To
rr)とした雰囲気中に2時間保持の条件で、Al2
3 層とTi酸化物層の界面部に相互拡散層を形成する層
間密着性向上処理を施した。
【0013】また、比較の目的で、表5に示される通
り、上記最表面層としてのTi酸化物層を形成しない以
外は同一の条件で同じく従来被覆超硬工具としての従来
表面被覆超硬合金製スローアウエイチップ(以下、従来
被覆超硬チップと云う)1〜14をそれぞれ製造した。
この結果の従来被覆超硬チップ1〜14のそれぞれの硬
質被覆層を構成するα―Al23層およびκ―Al2
3層について、1.5オングストロームの波長を有す
るCukα線を線源として用いたX線回折で観察したと
ころ、いずれも目標回折角(2θ)と実質的に同じ回折
角に最高回折ピーク高さが現れるX線回折パターンを示
し、また同じく混合層について、オージェ分光分析装置
を用いてZrO2含有量を測定したところ、これも目標
含有量と実質的に同じZrO2含有量を示した。
【0014】さらに上記の本発明被覆超硬チップ6およ
び本発明被覆超硬チップ8における相互拡散層の厚さを
走査型電子顕微鏡およびオージェ分光分析装置を用いて
測定したところ、5点測定の平均値で、前者では0.7
μm、後者では0.5μmの平均層厚をそれぞれ示し
た。
【0015】つぎに、上記本発明被覆超硬チップ1〜1
4および従来被覆超硬チップ1〜14について、これを
工具鋼製バイトの先端部に固定治具にてネジ止めした状
態で、 被削材:JIS・SUS304の丸棒、 切削速度:300m/min.、 切り込み:1mm、 送り:0.2mm/rev.、 切削時間:10分、 の条件でのステンレス鋼の乾式高速連続旋削加工試験、 被削材:JIS・SUS304の長さ方向等間隔4本縦
溝入り丸棒、 切削速度:200m/min.、 切り込み:1mm、 送り:0.17mm/rev.、 切削時間:3分、 の条件でのステンレス鋼の乾式高速断続旋削加工試験、
さらに、 被削材:JIS・S15C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:1.5mm、 送り:0.25mm/rev.、 切削時間:5分、 の条件での軟鋼の乾式高速断続旋削加工試験を行い、い
ずれの旋削加工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。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】
【表3】
【0019】
【表4】
【0020】
【表5】
【0021】
【表6】
【0022】(実施例2)原料粉末として、平均粒径:
5.5μmを有する中粗粒WC粉末、同0.8μmの微
粒WC粉末、同1.3μmのTaC粉末、同1.2μm
のNbC粉末、同1.2μmのZrC粉末、同2.3μ
mのCr32粉末、同1.5μmのVC粉末、同1.0
μmの(Ti,W)C粉末、同1.8μmのCo粉末、
および同1.2μmの炭素(C)粉末を用意し、これら
原料粉末をそれぞれ表7に示される配合組成に配合し、
さらにワックスを加えてアセトン中で24時間ボールミ
ル混合し、減圧乾燥した後、100MPaの圧力で所定
形状の各種の圧粉体にプレス成形し、これらの圧粉体
を、6Paの真空雰囲気中、7℃/分の昇温速度で13
70〜1470℃の範囲内の所定の温度に昇温し、この
温度に1時間保持後、炉冷の条件で焼結して、直径が8
mm、13mm、および26mmの3種の超硬基体形成
用丸棒焼結体を形成し、さらに前記の3種の丸棒焼結体
から、研削加工にて、表7に示される組合せで、切刃部
の直径×長さがそれぞれ6mm×13mm、10mm×
22mm、および20mm×45mmの寸法をもった超
硬基体(エンドミル)a〜hをそれぞれ製造した。
【0023】ついで、これらの超硬基体(エンドミル)
a〜h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、同じく表2、3に示される条件に
て、表8に示される組成および目標層厚のTi化合物層
およびAl23層からなる硬質被覆層、さらに最表面層
としてTi酸化物層を形成することにより、図2(a)
に概略正面図で、同(b)に切刃部の概略横断面図で示
される形状を有する本発明被覆超硬工具としての本発明
表面被覆超硬合金製エンドミル(以下、本発明被覆超硬
エンドミルと云う)1〜8をそれぞれ製造した。
【0024】また、比較の目的で、表9に示される通
り、上記最表面層としてのTi酸化物層を形成しない以
外は同一の条件で従来被覆超硬工具としての従来表面被
覆超硬合金製エンドミル(以下、従来被覆超硬エンドミ
ルと云う)1〜8をそれぞれ製造した。
【0025】つぎに、上記本発明被覆超硬エンドミル1
〜8および従来被覆超硬エンドミル1〜8のうち、本発
明被覆超硬エンドミル1〜3および従来被覆超硬エンド
ミル1〜3については、 被削材:平面寸法:100mm×250mm、厚さ:5
0mmのJIS・SUS304の板材、 切削速度:60m/min.、 溝深さ(切り込み):3mm、 テーブル送り:200mm/分、 の条件でのステンレス鋼の湿式高速溝切削加工試験(水
溶性切削油使用)、本発明被覆超硬エンドミル4〜6お
よび従来被覆超硬エンドミル4〜6については、 被削材:平面寸法:100mm×250mm、厚さ:5
0mmのJIS・S150板材、 切削速度:80m/min.、 溝深さ(切り込み):6mm、 テーブル送り:400mm/分、 の条件での軟鋼の乾式高速溝切削加工試験、本発明被覆
超硬エンドミル7,8および従来被覆超硬エンドミル
7,8については、 被削材:平面寸法:100mm×250mm、厚さ:5
0mmのJIS・SUS304の板材、 切削速度:70m/min.、 溝深さ(切り込み):15mm、 テーブル送り:200mm/分、 の条件でのステンレス鋼の湿式高速溝切削加工試験(水
溶性切削油使用)、をそれぞれ行い、いずれの溝切削加
工試験でも切刃部先端面の直径が使用寿命の目安とされ
る0.2mm減少するまでの切削溝長を測定した。この
測定結果を表8、9にそれぞれ示した。
【0026】
【表7】
【0027】
【表8】
【0028】
【表9】
【0029】(実施例3)上記の実施例2で製造した直
径が8mm(超硬基体a〜c形成用)、13mm(超硬
基体d〜f形成用)、および26mm(超硬基体g、h
形成用)の3種の丸棒焼結体を用い、この3種の丸棒焼
結体から、研削加工にて、溝形成部の直径×長さがそれ
ぞれ4mm×13mm(超硬基体a‘〜c’)、8mm
×22mm(超硬基体d‘〜f’)、および16mm×
45mm(超硬基体g‘、h’)の寸法をもった超硬基
体(ドリル)a‘〜h’をそれぞれ製造した。
【0030】ついで、これらの超硬基体(ドリル)a
‘〜h’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、同じく表2、3に示される条件に
て、表10に示される組成および目標層厚のTi化合物
層およびAl23層からなる硬質被覆層、さらに最表面
層としてTi酸化物層を形成することにより、図3
(a)に概略正面図で、同(b)に溝形成部の概略横断
面図で示される形状を有する本発明被覆超硬工具として
の本発明表面被覆超硬合金製ドリル(以下、本発明被覆
超硬ドリルと云う)1〜8をそれぞれ製造した。
【0031】また、比較の目的で、表11に示される通
り、上記最表面層としてのTi酸化物層を形成しない以
外は同一の条件で従来被覆超硬工具としての従来表面被
覆超硬合金製ドリル(以下、従来被覆超硬ドリルと云
う)1〜8をそれぞれ製造した。
【0032】つぎに、上記本発明被覆超硬ドリル1〜8
および従来被覆超硬ドリル1〜8のうち、本発明被覆超
硬ドリル1〜3および従来被覆超硬ドリル1〜3につい
ては、 被削材:平面寸法:100mm×250厚さ:50mm
のJIS・SUS304板材、 切削速度:25m/min.、 送り:0.10mm/rev、 の条件でのステンレス鋼の湿式高速穴あけ切削加工試
験、本発明被覆超硬ドリル4〜6および従来被覆超硬ド
リル4〜6については、 被削材:平面寸法:100mm×250mm、厚さ:5
0mmのJIS・SUS304の板材、 切削速度:30m/min.、 送り:0.15mm/rev、 の条件でのステンレス鋼の湿式高速穴あけ切削加工試
験、本発明被覆超硬ドリル7,8および従来被覆超硬ド
リル7,8については、 被削材:平面寸法:100mm×250mm、厚さ:5
0mmのJIS・S15Cの板材、 切削速度:70m/min.、 送り:0.35mm/rev、 の条件での軟鋼の湿式高速穴あけ切削加工試験、 をそれぞれ行い、いずれの湿式(水溶性切削油使用)高
速穴あけ切削加工試験でも先端切刃面の逃げ面摩耗幅が
0.3mmに至るまでの穴あけ加工数を測定した。この
測定結果を表10、11にそれぞれ示した。
【0033】
【表10】
【0034】
【表11】
【0035】なお、この結果得られた本発明被覆超硬工
具としての本発明被覆超硬チップ1〜14、本発明被覆
超硬エンドミル1〜8、および本発明被覆超硬ドリル1
〜8の最表面層について、その厚さ方向中央部の酸素含
有割合(X値)をオージェ分光分析装置を用いて測定し
たところ、表3に示される目標値と実質的に同じ値を示
した。また、これらの本発明被覆超硬工具、並びに従来
被覆超硬工具としての従来被覆超硬チップ1〜14、従
来被覆超硬エンドミル1〜8、および従来被覆超硬ドリ
ル1〜8の硬質被覆層の構成層およびTi酸化物層の厚
さを、走査型電子顕微鏡を用いて断面測定したところ、
いずれも目標層厚と実質的に同じ平均層厚(5点測定の
平均値)を示した。
【0036】
【発明の効果】表4〜11に示される結果から、最表面
層としてTi酸化物層を形成した本発明被覆超硬工具
は、いずれもステンレス鋼や軟鋼の切削加工を高い発熱
を伴う高速で行っても、前記Ti酸化物層が高温加熱の
切粉との親和性がきわめて低く、切粉が前記Ti酸化物
層に溶着することがなく、切刃は常にすぐれた表面潤滑
性を維持することから、切刃への切粉溶着が原因のチッ
ピングが切刃に発生することがなく、すぐれた耐摩耗性
を発揮するのに対して、前記Ti酸化物層の形成のない
従来被覆超硬工具においては、切粉が硬質被覆層に溶着
し易く、これが原因で硬質被覆層が局部的に剥がし取ら
れることから、切刃にチッピングが発生し、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工具は、各種の鋼や鋳鉄などの
通常の条件での切削加工は勿論のこと、特に粘性が高
く、切粉が切刃表面に溶着し易いステンレス鋼や軟鋼な
どの高速切削加工でも切粉に対してすぐれた表面潤滑性
を発揮し、汎用性のある切削性能を示すものであるか
ら、切削加工装置のFA化並びに切削加工の省力化およ
び省エネ化、さらに低コスト化に十分満足に対応できる
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は被覆超硬チップの概略斜視図、(b)
は被覆超硬チップの概略縦断面図である。
【図2】(a)は被覆超硬エンドミル概略正面図、
(b)は同切刃部の概略横断面図である。
【図3】(a)は被覆超硬ドリルの概略正面図、(b)
は同溝形成部の概略横断面図である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C23C 16/30 C23C 16/30 28/04 28/04 (31)優先権主張番号 特願2000−42178(P2000−42178) (32)優先日 平成12年2月21日(2000.2.21) (33)優先権主張国 日本(JP) (72)発明者 中村 惠滋 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) 3C037 CC02 CC04 CC10 CC11 3C046 FF03 FF10 FF16 FF19 FF22 FF25 4K029 AA04 BA48 BA50 BA54 BA55 BA60 BB02 BC00 BD05 EA01 4K030 BA18 BA22 BA36 BA38 BA41 BA42 BA43 BA46 BB12 CA05 LA01 LA22 4K044 AA09 BA12 BA13 BA18 BB04 BB05 BB06 BC01 CA13 CA14

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
    に、基本的にTiの炭化物層、窒化物層、炭窒化物層、
    炭酸化物層、および炭窒酸化物層のうちの1種または2
    種以上からなるTi化合物層と、酸化アルミニウム層お
    よび/または酸化アルミニウムの素地に酸化ジルコニウ
    ム相が分散分布してなる酸化アルミニウム−酸化ジルコ
    ニウム混合層とで構成された硬質被覆層を3〜30μm
    の平均層厚で化学蒸着および/または物理蒸着してなる
    表面被覆超硬合金製切削工具において、 上記硬質被覆層の表面に、さらに最表面層として、0.
    1〜5μmの平均層厚を有し、かつ、 組成式:TiOX 、 で表わした場合、厚さ方向中央部をオージェ分光分析装
    置で測定して、 X:Tiに対する原子比で1.2〜1.9、 を満足するTi酸化物層、を化学蒸着または物理蒸着し
    てなる、切粉に対する表面潤滑性にすぐれた表面被覆超
    硬合金製切削工具。
JP2000243892A 1999-08-12 2000-08-11 粘性の高い難削材の高速切削で切粉に対してすぐれた表面潤滑性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具の製造方法 Expired - Lifetime JP4432097B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000243892A JP4432097B2 (ja) 1999-08-12 2000-08-11 粘性の高い難削材の高速切削で切粉に対してすぐれた表面潤滑性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具の製造方法

Applications Claiming Priority (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22830599 1999-08-12
JP29309399 1999-10-15
JP36392299 1999-12-22
JP2000042178 2000-02-21
JP11-363922 2000-02-21
JP11-228305 2000-02-21
JP11-293093 2000-02-21
JP2000-42178 2000-02-21
JP2000243892A JP4432097B2 (ja) 1999-08-12 2000-08-11 粘性の高い難削材の高速切削で切粉に対してすぐれた表面潤滑性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001310203A true JP2001310203A (ja) 2001-11-06
JP4432097B2 JP4432097B2 (ja) 2010-03-17

Family

ID=27529828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000243892A Expired - Lifetime JP4432097B2 (ja) 1999-08-12 2000-08-11 粘性の高い難削材の高速切削で切粉に対してすぐれた表面潤滑性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4432097B2 (ja)

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004181615A (ja) * 2002-07-01 2004-07-02 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐熱衝撃性および表面潤滑性を有する表面被覆サーメット製切削工具
JP2004181555A (ja) * 2002-07-01 2004-07-02 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐熱衝撃性および表面潤滑性を有する表面被覆サーメット製切削工具
JP2004181556A (ja) * 2002-07-01 2004-07-02 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐熱衝撃性および表面潤滑性を有する表面被覆サーメット製切削工具
JP2004181616A (ja) * 2002-07-01 2004-07-02 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐熱衝撃性および表面潤滑性を有する表面被覆サーメット製切削工具
JP2004181557A (ja) * 2002-07-01 2004-07-02 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐熱衝撃性および表面潤滑性を有する表面被覆サーメット製切削工具
JP2004181617A (ja) * 2002-07-01 2004-07-02 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐熱衝撃性および表面潤滑性を有する表面被覆サーメット製切削工具
JP2005177972A (ja) * 2003-11-25 2005-07-07 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を有する表面被覆サーメット製切削工具
JP2005205582A (ja) * 2003-12-22 2005-08-04 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具
JP2005205583A (ja) * 2003-12-22 2005-08-04 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具
JP2005279912A (ja) * 2003-12-22 2005-10-13 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具
JP2005279908A (ja) * 2004-03-02 2005-10-13 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具
JP2005279909A (ja) * 2004-03-02 2005-10-13 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具
JP2007090456A (ja) * 2005-09-27 2007-04-12 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層が高速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サーメット製切削スローアウエイチップ
JP2007160425A (ja) * 2005-12-12 2007-06-28 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層が高速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サーメット製切削スローアウエイチップ
JP2007160423A (ja) * 2005-12-12 2007-06-28 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層が高速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サーメット製切削スローアウエイチップ
JP2007160424A (ja) * 2005-12-12 2007-06-28 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層が高速切削加工ですぐれた耐チッピング性を発揮する穴なし表面被覆サーメット製切削スローアウエイチップ
JP2007160459A (ja) * 2005-12-13 2007-06-28 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層が高速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サーメット製切削スローアウエイチップ
JP2007160426A (ja) * 2005-12-12 2007-06-28 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層が高速切削加工ですぐれた耐チッピング性を発揮する穴なし表面被覆サーメット製切削スローアウエイチップ
JP2007160460A (ja) * 2005-12-13 2007-06-28 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層が高速切削加工ですぐれた耐チッピング性を発揮する穴なし表面被覆サーメット製切削スローアウエイチップ
JP2008254158A (ja) * 2007-04-09 2008-10-23 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具
JP2008260099A (ja) * 2007-04-12 2008-10-30 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004181615A (ja) * 2002-07-01 2004-07-02 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐熱衝撃性および表面潤滑性を有する表面被覆サーメット製切削工具
JP2004181557A (ja) * 2002-07-01 2004-07-02 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐熱衝撃性および表面潤滑性を有する表面被覆サーメット製切削工具
JP2004181556A (ja) * 2002-07-01 2004-07-02 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐熱衝撃性および表面潤滑性を有する表面被覆サーメット製切削工具
JP2004181616A (ja) * 2002-07-01 2004-07-02 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐熱衝撃性および表面潤滑性を有する表面被覆サーメット製切削工具
JP2004181617A (ja) * 2002-07-01 2004-07-02 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐熱衝撃性および表面潤滑性を有する表面被覆サーメット製切削工具
JP2004181555A (ja) * 2002-07-01 2004-07-02 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐熱衝撃性および表面潤滑性を有する表面被覆サーメット製切削工具
JP4569742B2 (ja) * 2003-11-25 2010-10-27 三菱マテリアル株式会社 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を有する表面被覆サーメット製切削工具
JP2005177972A (ja) * 2003-11-25 2005-07-07 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を有する表面被覆サーメット製切削工具
JP2005205583A (ja) * 2003-12-22 2005-08-04 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具
JP2005279912A (ja) * 2003-12-22 2005-10-13 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具
JP4569743B2 (ja) * 2003-12-22 2010-10-27 三菱マテリアル株式会社 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具
JP2005205582A (ja) * 2003-12-22 2005-08-04 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具
JP2005279908A (ja) * 2004-03-02 2005-10-13 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具
JP2005279909A (ja) * 2004-03-02 2005-10-13 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具
JP4569861B2 (ja) * 2004-03-02 2010-10-27 三菱マテリアル株式会社 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具
JP4569862B2 (ja) * 2004-03-02 2010-10-27 三菱マテリアル株式会社 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具
JP2007090456A (ja) * 2005-09-27 2007-04-12 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層が高速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サーメット製切削スローアウエイチップ
JP2007160426A (ja) * 2005-12-12 2007-06-28 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層が高速切削加工ですぐれた耐チッピング性を発揮する穴なし表面被覆サーメット製切削スローアウエイチップ
JP2007160424A (ja) * 2005-12-12 2007-06-28 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層が高速切削加工ですぐれた耐チッピング性を発揮する穴なし表面被覆サーメット製切削スローアウエイチップ
JP2007160423A (ja) * 2005-12-12 2007-06-28 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層が高速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サーメット製切削スローアウエイチップ
JP2007160425A (ja) * 2005-12-12 2007-06-28 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層が高速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サーメット製切削スローアウエイチップ
JP2007160460A (ja) * 2005-12-13 2007-06-28 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層が高速切削加工ですぐれた耐チッピング性を発揮する穴なし表面被覆サーメット製切削スローアウエイチップ
JP2007160459A (ja) * 2005-12-13 2007-06-28 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層が高速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サーメット製切削スローアウエイチップ
JP2008254158A (ja) * 2007-04-09 2008-10-23 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具
JP2008260099A (ja) * 2007-04-12 2008-10-30 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具

Also Published As

Publication number Publication date
JP4432097B2 (ja) 2010-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2001310203A (ja) 切粉に対する表面潤滑性にすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具
JP4019246B2 (ja) 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具
JP3250134B2 (ja) 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具
JP4019244B2 (ja) 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具
JP4281262B2 (ja) 粘性が高く、かつ切粉が切刃表面に溶着し易い難削材の高速切削加工で切粉に対してすぐれた表面潤滑性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具
JP2001239404A (ja) 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具
JP3931325B2 (ja) 高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具
JP3693001B2 (ja) 高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具
JPH10204639A (ja) 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を有する表面被覆超硬合金製切削工具
JP3508754B2 (ja) 硬質被覆層がすぐれた切粉潤滑性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具
JP4232333B2 (ja) 切粉に対する表面潤滑性にすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具
JP2002126911A (ja) 切粉に対する表面潤滑性にすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具
JP3371796B2 (ja) 耐欠損性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具
JP2002096207A (ja) 切粉に対する表面潤滑性にすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具
JP2002254204A (ja) 切粉に対する表面潤滑性にすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具
JPH11267906A (ja) 耐摩耗性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具
JP4240522B2 (ja) 切粉に対する表面潤滑性にすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具
JP3855260B2 (ja) 硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具
JP3580271B2 (ja) 切粉滑り性にすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具
JP3371823B2 (ja) 硬質被覆層がすぐれた層間密着性を有する表面被覆超硬合金製切削工具
JP3240919B2 (ja) 耐欠損性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具
JP2000107909A (ja) 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具
JP4748444B2 (ja) 難削材の高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具
JP2000158208A (ja) 硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を発揮する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具
JPH1177405A (ja) 高速切削ですぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060331

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090527

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090624

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090702

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090819

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090929

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090929

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091130

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091213

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4432097

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130108

Year of fee payment: 3

EXPY Cancellation because of completion of term