JP2001315006A - 被覆硬質工具 - Google Patents
被覆硬質工具Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速切削においても、良好な耐摩耗性および
靭性を有する被覆硬質工具を提供する。 【解決手段】 本発明の被覆硬質工具は、母材２と、そ
の母材２上に形成された被覆膜１とを備えている。被覆
膜１は、たとえばＴｉＣＮを含む材質よりなっており、
かつ−１０ＧＰａ以上０ＧＰａ以下の内部応力を有し、
かつ表面側と裏面側である母材側とで１ＧＰａ以上の応
力差を有している。
靭性を有する被覆硬質工具を提供する。 【解決手段】 本発明の被覆硬質工具は、母材２と、そ
の母材２上に形成された被覆膜１とを備えている。被覆
膜１は、たとえばＴｉＣＮを含む材質よりなっており、
かつ−１０ＧＰａ以上０ＧＰａ以下の内部応力を有し、
かつ表面側と裏面側である母材側とで１ＧＰａ以上の応
力差を有している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被覆硬質工具に関
し、具体的には、耐摩耗性の要求される切削工具やその
他の耐摩工具として利用される被覆硬質合金工具の中で
耐摩耗性および靭性に優れる被覆硬質合金工具に関する
ものである。
し、具体的には、耐摩耗性の要求される切削工具やその
他の耐摩工具として利用される被覆硬質合金工具の中で
耐摩耗性および靭性に優れる被覆硬質合金工具に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、切削用の工具としては、超硬合金
（ＷＣ−Ｃｏ合金にＴｉ（チタン）やＴａ（タンタ
ル）、Ｎｂ（ニオブ）の炭窒化物を添加した合金）が用
いられてきた。しかし、近年の切削の高速化に伴い、超
硬合金、サーメット、あるいはアルミナ系や窒化珪素系
のセラミックを母材として、その表面にＰＶＤ（Physic
al Vapor Deposition）法で元素周期律表のＩＶａ、Ｖ
ａ、ＶＩａ族金属やＡｌ（アルミニウム）などの炭化
物、窒化物、炭窒化物、ホウ窒化物、酸化物からなる膜
を３〜２０μｍの厚さに被覆した硬質合金工具の使用割
合が増大している。
（ＷＣ−Ｃｏ合金にＴｉ（チタン）やＴａ（タンタ
ル）、Ｎｂ（ニオブ）の炭窒化物を添加した合金）が用
いられてきた。しかし、近年の切削の高速化に伴い、超
硬合金、サーメット、あるいはアルミナ系や窒化珪素系
のセラミックを母材として、その表面にＰＶＤ（Physic
al Vapor Deposition）法で元素周期律表のＩＶａ、Ｖ
ａ、ＶＩａ族金属やＡｌ（アルミニウム）などの炭化
物、窒化物、炭窒化物、ホウ窒化物、酸化物からなる膜
を３〜２０μｍの厚さに被覆した硬質合金工具の使用割
合が増大している。
【０００３】得にＰＶＤ法による被覆は、母材強度の劣
化を招かずに耐摩耗性を高め得るということから、ドリ
ル、エンドミル、フライス用スローアウェイチップなど
の強度の要求される切削工具に多用されている。
化を招かずに耐摩耗性を高め得るということから、ドリ
ル、エンドミル、フライス用スローアウェイチップなど
の強度の要求される切削工具に多用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、加工能率を一層
向上させるため、切削速度がより高速になってきてお
り、そのことに伴い工具には一層の耐摩耗性が要求され
るようになってきている。しかし、高い耐摩耗性を要求
すると靭性が低下するということから、高い耐摩耗性お
よび高い靭性の双方を両立させることが求められてい
る。
向上させるため、切削速度がより高速になってきてお
り、そのことに伴い工具には一層の耐摩耗性が要求され
るようになってきている。しかし、高い耐摩耗性を要求
すると靭性が低下するということから、高い耐摩耗性お
よび高い靭性の双方を両立させることが求められてい
る。
【０００５】それゆえ、本発明の目的は、高速切削にお
いても良好な耐摩耗性および靭性を有する被覆硬質工具
を提供することである。
いても良好な耐摩耗性および靭性を有する被覆硬質工具
を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本願発明者らは、被覆膜
の耐摩耗性の向上と靭性の向上との両立を実現するた
め、被覆膜中の内部応力について研究した。一般に、イ
オンプレーティング法により形成された被覆膜中には、
圧縮応力が発生する。このような残留圧縮応力は被覆膜
の耐摩耗性に悪影響を及ぼすことが問題であるが、残留
圧縮応力を低下させると靭性が低下するということが判
明した。さらに、種々検討した結果、被覆膜中の圧縮応
力を膜内で変化させることにより、耐摩耗性および靭性
の双方が向上することがわかった。
の耐摩耗性の向上と靭性の向上との両立を実現するた
め、被覆膜中の内部応力について研究した。一般に、イ
オンプレーティング法により形成された被覆膜中には、
圧縮応力が発生する。このような残留圧縮応力は被覆膜
の耐摩耗性に悪影響を及ぼすことが問題であるが、残留
圧縮応力を低下させると靭性が低下するということが判
明した。さらに、種々検討した結果、被覆膜中の圧縮応
力を膜内で変化させることにより、耐摩耗性および靭性
の双方が向上することがわかった。
【０００７】特に、靭性を必要とする場合には、被覆膜
中の圧縮応力を母材側から表面側に向かって連続的ある
いは段階的に増加させることが効果的であり、耐摩耗性
を必要とする場合には被覆膜中の圧縮応力を母材側から
表面側に向けて連続的あるいは段階的に低下させること
が効果的であることが判明した。
中の圧縮応力を母材側から表面側に向かって連続的ある
いは段階的に増加させることが効果的であり、耐摩耗性
を必要とする場合には被覆膜中の圧縮応力を母材側から
表面側に向けて連続的あるいは段階的に低下させること
が効果的であることが判明した。
【０００８】それゆえ、本発明の被覆硬質工具は、母材
と、その母材上に形成された被覆膜とを備え、被覆膜
は、ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素、ＡｌおよびＧｅ（ゲ
ルマニウム）よりなる群から選ばれる少なくとも１種以
上の窒化物、炭化物、炭窒化物および酸化物のいずれか
を含む材質を有し、かつ−１０ＧＰａ以上０ＧＰａ以下
の内部応力を有し、かつ表面側と裏面側である母材側と
で１ＧＰａ以上の応力差を有している。なお、内部応力
において「−」の記号は圧縮応力であることを示してい
る。
と、その母材上に形成された被覆膜とを備え、被覆膜
は、ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素、ＡｌおよびＧｅ（ゲ
ルマニウム）よりなる群から選ばれる少なくとも１種以
上の窒化物、炭化物、炭窒化物および酸化物のいずれか
を含む材質を有し、かつ−１０ＧＰａ以上０ＧＰａ以下
の内部応力を有し、かつ表面側と裏面側である母材側と
で１ＧＰａ以上の応力差を有している。なお、内部応力
において「−」の記号は圧縮応力であることを示してい
る。
【０００９】このように被覆膜の表面側と母材側とで１
ＧＰａ以上の応力差を有するよう内部応力を変化させた
ことにより、耐摩耗性および靭性の双方に優れた被覆硬
質工具を得ることができる。なお、応力差が１ＧＰａ未
満では、被覆膜中で内部応力を変化させる効果が十分に
得られない。
ＧＰａ以上の応力差を有するよう内部応力を変化させた
ことにより、耐摩耗性および靭性の双方に優れた被覆硬
質工具を得ることができる。なお、応力差が１ＧＰａ未
満では、被覆膜中で内部応力を変化させる効果が十分に
得られない。
【００１０】上記被覆硬質工具において好ましくは、被
覆膜の膜厚は０．５μｍ以上１０μｍ以下である。これ
は被覆膜の厚みが０．５μｍ未満では被覆の効果が少な
く、１０μｍを超えると被覆膜が剥離しやすくなるから
である。
覆膜の膜厚は０．５μｍ以上１０μｍ以下である。これ
は被覆膜の厚みが０．５μｍ未満では被覆の効果が少な
く、１０μｍを超えると被覆膜が剥離しやすくなるから
である。
【００１１】上記の被覆硬質工具において好ましくは、
被覆膜の内部応力は、母材側から表面側へ向けて連続的
あるいは段階的に圧縮応力が増加するよう変化してい
る。これにより、靭性が顕著に向上する。これは、表面
側ほど高い内部圧縮応力が導入されることにより、表面
に入った微小クラックの進展が抑えられるため、チッピ
ングなどの欠けを防ぐことができるためと考えられる。
被覆膜の内部応力は、母材側から表面側へ向けて連続的
あるいは段階的に圧縮応力が増加するよう変化してい
る。これにより、靭性が顕著に向上する。これは、表面
側ほど高い内部圧縮応力が導入されることにより、表面
に入った微小クラックの進展が抑えられるため、チッピ
ングなどの欠けを防ぐことができるためと考えられる。
【００１２】上記の被覆硬質工具において好ましくは、
被覆膜の内部応力は、表面側から母材側へ向けて連続的
あるいは段階的に圧縮応力が増加するよう変化してい
る。これにより、耐摩耗性が顕著に向上する。これは、
表面側ほど低い内部圧縮応力を導入することで膜表面が
柔らかくなり、切削時の溶着が剥がれるときに膜全体が
剥がれなくなる（膜の表面近傍のみ剥がれる）ため耐摩
耗性が向上するものと考えられる。
被覆膜の内部応力は、表面側から母材側へ向けて連続的
あるいは段階的に圧縮応力が増加するよう変化してい
る。これにより、耐摩耗性が顕著に向上する。これは、
表面側ほど低い内部圧縮応力を導入することで膜表面が
柔らかくなり、切削時の溶着が剥がれるときに膜全体が
剥がれなくなる（膜の表面近傍のみ剥がれる）ため耐摩
耗性が向上するものと考えられる。
【００１３】上記の被覆硬質工具において好ましくは、
母材と被覆膜との間に、ＩＶａ族元素の窒化物、炭化
物、炭窒化物および酸化物のいずれかの材質を有する薄
膜がさらに備えている。これにより、被覆膜と母材との
付着強度が向上するため、より高性能が期待される。
母材と被覆膜との間に、ＩＶａ族元素の窒化物、炭化
物、炭窒化物および酸化物のいずれかの材質を有する薄
膜がさらに備えている。これにより、被覆膜と母材との
付着強度が向上するため、より高性能が期待される。
【００１４】上記の被覆硬質工具において好ましくは、
被覆膜の表面上に、ＩＶａ族元素の窒化物、炭化物、炭
窒化物および酸化物のいずれかの材質を有する薄膜がさ
らに備えられている。これにより、より高性能が期待さ
れる。
被覆膜の表面上に、ＩＶａ族元素の窒化物、炭化物、炭
窒化物および酸化物のいずれかの材質を有する薄膜がさ
らに備えられている。これにより、より高性能が期待さ
れる。
【００１５】上記の被覆硬質工具において好ましくは、
母材の材質は、ＷＣ基超硬合金、サーメット、セラミッ
ク、および鉄系合金よりなる群から選ばれる１種以上を
含む。これにより、被覆膜の材質に適した母材の材質を
選択することができる。
母材の材質は、ＷＣ基超硬合金、サーメット、セラミッ
ク、および鉄系合金よりなる群から選ばれる１種以上を
含む。これにより、被覆膜の材質に適した母材の材質を
選択することができる。
【００１６】上記の被覆硬質工具において好ましくは、
母材の材質は、ＷＣ基超硬合金であって、Ｃｏ（コバル
ト）を８質量％以上１２質量％以下含んでいる。
母材の材質は、ＷＣ基超硬合金であって、Ｃｏ（コバル
ト）を８質量％以上１２質量％以下含んでいる。
【００１７】このように超硬合金として母材のＣｏ含有
量を適切に選択することにより、耐摩耗性が著しく向上
する。Ｃｏの含有量が８質量％未満であると、超硬合金
自体の耐摩耗性がよいため、被覆の効果があまり発揮さ
れない。一方、Ｃｏの含有量が１２質量％を超えると、
母材自体が柔らかくなりすぎ、本発明のような硬い被覆
膜とのヤング率が違いすぎることから膜剥離が発生し、
被覆の効果が発揮されない。
量を適切に選択することにより、耐摩耗性が著しく向上
する。Ｃｏの含有量が８質量％未満であると、超硬合金
自体の耐摩耗性がよいため、被覆の効果があまり発揮さ
れない。一方、Ｃｏの含有量が１２質量％を超えると、
母材自体が柔らかくなりすぎ、本発明のような硬い被覆
膜とのヤング率が違いすぎることから膜剥離が発生し、
被覆の効果が発揮されない。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図に基づいて説明する。
て図に基づいて説明する。
【００１９】図１は、本発明の一実施の形態における被
覆硬質工具の部分断面図である。図１を参照して、本実
施の形態の被覆硬質工具は、母材２と、その母材２の表
面上に形成された被覆膜１とを有している。被覆膜１
は、ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素、ＡｌおよびＧｅおよ
びこれらの任意の組合せの合金の窒化物、炭化物、炭窒
化物および酸化物から選ばれた１種以上を含む化合物よ
りなり、かつ−１０ＧＰａ以上０ＧＰａ以下の内部応力
を有し、かつ表面側と裏面側である母材側とで１ＧＰａ
以上の応力差を有している。
覆硬質工具の部分断面図である。図１を参照して、本実
施の形態の被覆硬質工具は、母材２と、その母材２の表
面上に形成された被覆膜１とを有している。被覆膜１
は、ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素、ＡｌおよびＧｅおよ
びこれらの任意の組合せの合金の窒化物、炭化物、炭窒
化物および酸化物から選ばれた１種以上を含む化合物よ
りなり、かつ−１０ＧＰａ以上０ＧＰａ以下の内部応力
を有し、かつ表面側と裏面側である母材側とで１ＧＰａ
以上の応力差を有している。
【００２０】なお、被覆膜１の内部応力は、たとえばＸ
線回折法または基板の変形から求める方法により測定さ
れる。これらの測定方法の詳細は、たとえば「ＰＶＤ・
ＣＶＤ皮膜の基礎と応用」、（社）表面技術協会編、山
本恒雄発行、ｐｐ．１５６−１６４に記載されている。
線回折法または基板の変形から求める方法により測定さ
れる。これらの測定方法の詳細は、たとえば「ＰＶＤ・
ＣＶＤ皮膜の基礎と応用」、（社）表面技術協会編、山
本恒雄発行、ｐｐ．１５６−１６４に記載されている。
【００２１】また被覆膜１の膜厚は、０．５μｍ以上１
０μｍ以下であることが好ましい。被覆膜１の内部応力
は、母材側から表面側へ向けて図２に示すように連続的
に、または図３に示すように段階的に圧縮応力が増加す
るように変化していてもよい。これにより、被覆硬質工
具の靭性の向上が著しくなる。また被覆膜１の内部応力
は、母材側から表面側に向けて図４に示すように連続的
に、または図５に示すように段階的に圧縮応力が減少す
るように変化していてもよい。これにより、被覆硬質工
具の耐摩耗性の向上が顕著となる。
０μｍ以下であることが好ましい。被覆膜１の内部応力
は、母材側から表面側へ向けて図２に示すように連続的
に、または図３に示すように段階的に圧縮応力が増加す
るように変化していてもよい。これにより、被覆硬質工
具の靭性の向上が著しくなる。また被覆膜１の内部応力
は、母材側から表面側に向けて図４に示すように連続的
に、または図５に示すように段階的に圧縮応力が減少す
るように変化していてもよい。これにより、被覆硬質工
具の耐摩耗性の向上が顕著となる。
【００２２】また母材２と被覆膜１との間には、ＩＶａ
族元素の窒化物、炭化物、炭窒化物および酸化物のいず
れかの材質を有する付着強化層３ａが設けられているこ
とが好ましい。また図７に示すように被覆膜１の表面上
に、ＩＶａ族元素の窒化物、炭化物、炭窒化物および酸
化物のいずれかの材質を有する薄膜３ｂが形成されてい
てもよい。
族元素の窒化物、炭化物、炭窒化物および酸化物のいず
れかの材質を有する付着強化層３ａが設けられているこ
とが好ましい。また図７に示すように被覆膜１の表面上
に、ＩＶａ族元素の窒化物、炭化物、炭窒化物および酸
化物のいずれかの材質を有する薄膜３ｂが形成されてい
てもよい。
【００２３】なお、母材２の材質は、ＷＣ基超硬合金、
サーメット、セラミックおよび鉄系合金のいずれか、ま
たはこれらの任意の組合せよりなっていることが好まし
い。また母材２の材質がＷＣ基超硬合金の場合には、Ｃ
ｏを８質量％以上１２質量％以下含んでいることが好ま
しい。
サーメット、セラミックおよび鉄系合金のいずれか、ま
たはこれらの任意の組合せよりなっていることが好まし
い。また母材２の材質がＷＣ基超硬合金の場合には、Ｃ
ｏを８質量％以上１２質量％以下含んでいることが好ま
しい。
【００２４】なお、セラミックとしては、炭化珪素、窒
化珪素、窒化アルミニウム、アルミナ、炭化硼素、ガラ
スなどが用いられ得る。また鉄系合金としては、高速度
鋼、ダイス鋼、ステンレス鋼などの鋼が用いられ得る。
化珪素、窒化アルミニウム、アルミナ、炭化硼素、ガラ
スなどが用いられ得る。また鉄系合金としては、高速度
鋼、ダイス鋼、ステンレス鋼などの鋼が用いられ得る。
【００２５】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【００２６】（実施例１）型番ＳＤＫＮ４２形状のＩＳ
Ｏ Ｐ３０超硬母材（Ｃｏを１１％含有し、残部がＷＣ
よりなる）に、表２に示すような内部残留応力を有する
３．５μｍの厚みの各種のＴｉＣＮの被覆を施した。こ
れらのサンプルを用いて合金鋼のブロックを、表１に示
す条件で切削し、各サンプルの摩耗量を測定した。その
摩耗量を表２に併せて示す。
Ｏ Ｐ３０超硬母材（Ｃｏを１１％含有し、残部がＷＣ
よりなる）に、表２に示すような内部残留応力を有する
３．５μｍの厚みの各種のＴｉＣＮの被覆を施した。こ
れらのサンプルを用いて合金鋼のブロックを、表１に示
す条件で切削し、各サンプルの摩耗量を測定した。その
摩耗量を表２に併せて示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【表２】
【００２９】表２の結果より、ＴｉＣＮ層内で内部応力
を変化させた本発明例のサンプル１〜４では、内部応力
の変化のないサンプル５〜７よりも逃げ面摩耗量が少な
く、高い耐摩耗性が得られていることがわかる。特に、
ＴｉＣＮ層内の圧縮応力が母材側から表面側にかけて連
続的に低下するサンプル３および４においては、著しく
逃げ面摩耗量が少なくなり、耐摩耗性向上の効果が著し
いことがわかる。
を変化させた本発明例のサンプル１〜４では、内部応力
の変化のないサンプル５〜７よりも逃げ面摩耗量が少な
く、高い耐摩耗性が得られていることがわかる。特に、
ＴｉＣＮ層内の圧縮応力が母材側から表面側にかけて連
続的に低下するサンプル３および４においては、著しく
逃げ面摩耗量が少なくなり、耐摩耗性向上の効果が著し
いことがわかる。
【００３０】（実施例２）次に、実施例１で用いたサン
プル１〜７と同じサンプルを用いて靭性試験を行なっ
た。その靭性試験は、Ｓ５０Ｃ素材に５０の貫通穴を設
けたブロックを表３に示す条件で切削することにより行
なった。ここでは送りを徐々に上げ、チップ欠損時の送
り（最大送りとする）を測定することにより靭性の評価
とした。その結果を表４に示す。
プル１〜７と同じサンプルを用いて靭性試験を行なっ
た。その靭性試験は、Ｓ５０Ｃ素材に５０の貫通穴を設
けたブロックを表３に示す条件で切削することにより行
なった。ここでは送りを徐々に上げ、チップ欠損時の送
り（最大送りとする）を測定することにより靭性の評価
とした。その結果を表４に示す。
【００３１】
【表３】
【００３２】
【表４】
【００３３】表４の結果より、ＴｉＣＮ層内で内部応力
を変化させた本発明例のサンプル１〜４では、内部応力
が変化しないサンプル５〜７と同等もしくはそれ以上の
最大送りが得られており、優れた靭性が得られることが
わかる。特に、ＴｉＣＮ層内の圧縮応力が母材側から表
面側にかけて連続的に増加するサンプル１および２にお
いては、最大送りが著しく大きくなっており、靭性が大
幅に向上することがわかる。
を変化させた本発明例のサンプル１〜４では、内部応力
が変化しないサンプル５〜７と同等もしくはそれ以上の
最大送りが得られており、優れた靭性が得られることが
わかる。特に、ＴｉＣＮ層内の圧縮応力が母材側から表
面側にかけて連続的に増加するサンプル１および２にお
いては、最大送りが著しく大きくなっており、靭性が大
幅に向上することがわかる。
【００３４】（実施例３）次に、母材と被覆膜との界面
に付着強化層としてＴｉＮ薄膜を配したことの効果を確
認するため、実施例１のサンプル１〜４と同じＴｉＣＮ
層と母材との界面の間に、０．５μｍの厚みのＴｉＮ層
を配したサンプルを作製し、実施例１と同じ条件で切削
試験を行なった。その結果を表５に示す。
に付着強化層としてＴｉＮ薄膜を配したことの効果を確
認するため、実施例１のサンプル１〜４と同じＴｉＣＮ
層と母材との界面の間に、０．５μｍの厚みのＴｉＮ層
を配したサンプルを作製し、実施例１と同じ条件で切削
試験を行なった。その結果を表５に示す。
【００３５】
【表５】
【００３６】表５の結果より、付着強化層を設けたこと
により、各サンプルにおいて実施例１の逃げ面摩耗量よ
りも摩耗量が少なくなり、耐摩耗性が向上することがわ
かる。
により、各サンプルにおいて実施例１の逃げ面摩耗量よ
りも摩耗量が少なくなり、耐摩耗性が向上することがわ
かる。
【００３７】（実施例４）次に、母材の組成が異なる場
合の切削性能を確認するため、ＴｉＣＮ層は実施例１の
サンプル１および３と同じとし、母材のＣｏ含有量を表
６に示すように変化させた場合の逃げ面摩耗量を測定し
た。その結果を表６に併せて示す。なお、切削条件は実
施例１と同じとした。
合の切削性能を確認するため、ＴｉＣＮ層は実施例１の
サンプル１および３と同じとし、母材のＣｏ含有量を表
６に示すように変化させた場合の逃げ面摩耗量を測定し
た。その結果を表６に併せて示す。なお、切削条件は実
施例１と同じとした。
【００３８】
【表６】
【００３９】表６の結果より、ＴｉＣＮ層中の内部応力
が母材側から表面側にかけて増加あるいは低下し、かつ
母材のＣｏ含有量が８質量％以上１２質量％以下の範囲
内にあるサンプル１ｂおよび３ｂが、特に切削性能にお
いて優れていることがわかる。
が母材側から表面側にかけて増加あるいは低下し、かつ
母材のＣｏ含有量が８質量％以上１２質量％以下の範囲
内にあるサンプル１ｂおよび３ｂが、特に切削性能にお
いて優れていることがわかる。
【００４０】なお、上記の実施例１〜４においては、被
覆膜としてＴｉＣＮ層を用いた場合について説明した
が、本発明はこれに限定されず、ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ
族元素、Ａｌ、Ｇｅよりなる群から選ばれる少なくとも
１種以上の窒化物、炭化物、炭窒化物および酸化物のい
ずれかを含む材質であれば同じように内部応力を変える
ことで、靭性および耐摩耗性の双方が向上することを確
認した。
覆膜としてＴｉＣＮ層を用いた場合について説明した
が、本発明はこれに限定されず、ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ
族元素、Ａｌ、Ｇｅよりなる群から選ばれる少なくとも
１種以上の窒化物、炭化物、炭窒化物および酸化物のい
ずれかを含む材質であれば同じように内部応力を変える
ことで、靭性および耐摩耗性の双方が向上することを確
認した。
【００４１】また、付着強化層としてＴｉＮ層を用いた
場合について説明したが、本発明の付着強化層はこの材
質に限定されず、ＩＶａ族元素の窒化物、炭化物、炭窒
化物および酸化物のいずれかの材質であれば同様の結果
が得られることも確認した。
場合について説明したが、本発明の付着強化層はこの材
質に限定されず、ＩＶａ族元素の窒化物、炭化物、炭窒
化物および酸化物のいずれかの材質であれば同様の結果
が得られることも確認した。
【００４２】また、母材の材質として、ＷＣ基超硬合金
を用いた場合について説明したが、本発明における母材
の材質はこれに限定されず、サーメット、セラミック
（炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、アルミナ、
炭化硼素、ガラスなど）、鉄系合金（高速度鋼、ダイス
鋼、ステンレス鋼などの鋼）を用いても同様の結果が得
られることを確認した。
を用いた場合について説明したが、本発明における母材
の材質はこれに限定されず、サーメット、セラミック
（炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、アルミナ、
炭化硼素、ガラスなど）、鉄系合金（高速度鋼、ダイス
鋼、ステンレス鋼などの鋼）を用いても同様の結果が得
られることを確認した。
【００４３】今回開示された実施の形態および実施例は
すべての点で例示であって制限的なものではないと考え
られるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではな
くて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と
均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれるこ
とが意図される。
すべての点で例示であって制限的なものではないと考え
られるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではな
くて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と
均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれるこ
とが意図される。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように本発明の被覆硬質工
具では、被覆膜の表面側と母材側とで１ＧＰａ以上の応
力差を有するよう内部応力を変化させたことにより、耐
摩耗性および靭性の双方に優れた被覆硬質工具を得るこ
とができる。これにより、本発明の被覆硬質工具は、ド
リル、エンドミル、フライス用スローアウェイチップ、
切削用刃先交換型チップ、メタルソー、刃切り工具、リ
ーマー、タップなどの切削工具、その表面に耐摩耗性被
覆膜を形成した金属プレス加工用、金属鍛造用、ダイキ
ャスト用、プラスチック成形用金型などに良好に適用す
ることが可能である。
具では、被覆膜の表面側と母材側とで１ＧＰａ以上の応
力差を有するよう内部応力を変化させたことにより、耐
摩耗性および靭性の双方に優れた被覆硬質工具を得るこ
とができる。これにより、本発明の被覆硬質工具は、ド
リル、エンドミル、フライス用スローアウェイチップ、
切削用刃先交換型チップ、メタルソー、刃切り工具、リ
ーマー、タップなどの切削工具、その表面に耐摩耗性被
覆膜を形成した金属プレス加工用、金属鍛造用、ダイキ
ャスト用、プラスチック成形用金型などに良好に適用す
ることが可能である。
【図１】 本発明の一実施の形態における被覆硬質工具
の部分断面図である。
の部分断面図である。
【図２】 被覆膜中の内部応力の分布の第１の形態を示
す図である。
す図である。
【図３】 被覆膜中の内部応力の分布の第２の形態を示
す図である。
す図である。
【図４】 被覆膜中の内部応力の分布の第３の形態を示
す図である。
す図である。
【図５】 被覆膜中の内部応力の分布の第４の形態を示
す図である。
す図である。
【図６】 被覆膜と母材との間に付着強化層を設けた構
成の部分断面図である。
成の部分断面図である。
【図７】 被覆膜の表面上に追加の薄膜を設けた構成を
示す部分断面図である。
示す部分断面図である。
１ 被覆膜、２ 母材、３ａ 付着強化層、 ３ｂ 薄
膜。
膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福井 治世 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 池ヶ谷 明彦 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 Ｆターム(参考） 3C037 CC01 CC08 CC09 CC10 CC11 3C046 FF03 FF04 FF05 FF11 FF13 FF25
Claims (10)
- 【請求項１】 母材と、 前記母材上に形成された被覆膜とを備え、 前記被覆膜は、ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素、Ａｌおよ
びＧｅよりなる群から選ばれる少なくとも１種以上の窒
化物、炭化物、炭窒化物および酸化物のいずれかを含む
材質を有し、かつ−１０ＧＰａ以上０ＧＰａ以下の内部
応力を有し、かつ表面側と裏面側である前記母材側とで
１ＧＰａ以上の応力差を有している、被覆硬質工具。 - 【請求項２】 前記被覆膜の膜厚は０．５μｍ以上１０
μｍ以下である、請求項１に記載の被覆硬質工具。 - 【請求項３】 前記被覆膜の内部応力は、前記母材側か
ら前記表面側へ向けて連続的に圧縮応力が増加するよう
変化している、請求項１または２に記載の被覆硬質工
具。 - 【請求項４】 前記被覆膜の内部応力は、前記母材側か
ら前記表面側へ向けて段階的に圧縮応力が増加するよう
変化している、請求項１または２に記載の被覆硬質工
具。 - 【請求項５】 前記被覆膜の内部応力は、前記表面側か
ら前記母材側へ向けて連続的に圧縮応力が増加するよう
変化している、請求項１または２に記載の被覆硬質工
具。 - 【請求項６】 前記被覆膜の内部応力は、前記表面側か
ら前記母材側へ向けて段階的に圧縮応力が増加するよう
変化している、請求項１または２に記載の被覆硬質工
具。 - 【請求項７】 前記母材と前記被覆膜との間に、ＩＶａ
族元素の窒化物、炭化物、炭窒化物および酸化物のいず
れかの材質を有する第１の薄膜をさらに備えた、請求項
１〜６のいずれかに記載の被覆硬質工具。 - 【請求項８】 前記被覆膜の表面上に、ＩＶａ族元素の
窒化物、炭化物、炭窒化物および酸化物のいずれかの材
質を有する第２の薄膜をさらに備えた、請求項１〜７の
いずれかに記載の被覆硬質工具。 - 【請求項９】 前記母材の材質は、ＷＣ基超硬合金、サ
ーメット、セラミック、および鉄系合金よりなる群から
選ばれる１種以上を含む、請求項１〜８のいずれかに記
載の被覆硬質工具。 - 【請求項１０】 前記母材の材質は、ＷＣ基超硬合金で
あって、Ｃｏを８質量％以上１２質量％以下含んでい
る、請求項９に記載の被覆硬質工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000138407A JP2001315006A (ja) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | 被覆硬質工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000138407A JP2001315006A (ja) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | 被覆硬質工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001315006A true JP2001315006A (ja) | 2001-11-13 |
Family
ID=18646015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000138407A Pending JP2001315006A (ja) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | 被覆硬質工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001315006A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006009121A1 (ja) | 2004-07-23 | 2006-01-26 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | 圧縮応力の強度分布を有する被膜を備えた表面被覆切削工具 |
| JP2008188689A (ja) * | 2007-02-01 | 2008-08-21 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 表面被覆切削工具 |
| JP2008284624A (ja) * | 2007-05-15 | 2008-11-27 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 表面被覆切削工具 |
| JP2008302473A (ja) * | 2007-06-07 | 2008-12-18 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 表面被覆切削工具 |
| JP2009248238A (ja) * | 2008-04-04 | 2009-10-29 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 表面被覆切削工具 |
| US7799415B2 (en) | 2004-07-08 | 2010-09-21 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Surface-coated cutting tool with coated film having strength distribution of compressive stress |
| JP2019118997A (ja) * | 2018-01-04 | 2019-07-22 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
-
2000
- 2000-05-11 JP JP2000138407A patent/JP2001315006A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7799415B2 (en) | 2004-07-08 | 2010-09-21 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Surface-coated cutting tool with coated film having strength distribution of compressive stress |
| WO2006009121A1 (ja) | 2004-07-23 | 2006-01-26 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | 圧縮応力の強度分布を有する被膜を備えた表面被覆切削工具 |
| US7758950B2 (en) | 2004-07-23 | 2010-07-20 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Surface-coated cutting tool with coated film having strength distribution of compressive stress |
| JP2008188689A (ja) * | 2007-02-01 | 2008-08-21 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 表面被覆切削工具 |
| JP2008284624A (ja) * | 2007-05-15 | 2008-11-27 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 表面被覆切削工具 |
| JP2008302473A (ja) * | 2007-06-07 | 2008-12-18 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 表面被覆切削工具 |
| JP2009248238A (ja) * | 2008-04-04 | 2009-10-29 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 表面被覆切削工具 |
| JP2019118997A (ja) * | 2018-01-04 | 2019-07-22 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
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