JP2001353603A - 表面被覆立方晶窒化硼素焼結体工具 - Google Patents
表面被覆立方晶窒化硼素焼結体工具Info
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
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- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 良好な耐摩耗性および靭性を有し、断続切削
時に被覆膜が剥離・欠損することを制御できる表面被覆
ｃＢＮ焼結体工具を提供する。 【解決手段】 本発明の表面被覆ｃＢＮ焼結体工具は、
ｃＢＮを２０体積％以上有するｃＢＮ焼結体からなる部
分を有する母材２と、その母材２のｃＢＮ焼結体上に形
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−１０ＧＰ
ａ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。
時に被覆膜が剥離・欠損することを制御できる表面被覆
ｃＢＮ焼結体工具を提供する。 【解決手段】 本発明の表面被覆ｃＢＮ焼結体工具は、
ｃＢＮを２０体積％以上有するｃＢＮ焼結体からなる部
分を有する母材２と、その母材２のｃＢＮ焼結体上に形
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−１０ＧＰ
ａ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、立方晶窒化硼素
（ｃＢＮ）を主成分とした焼結体（以下、ｃＢＮ焼結体
と称する）を母材とする切削工具材料の改良に関し、耐
摩耗性および靭性の双方に優れる表面被覆ｃＢＮ焼結体
工具に関するものである。
（ｃＢＮ）を主成分とした焼結体（以下、ｃＢＮ焼結体
と称する）を母材とする切削工具材料の改良に関し、耐
摩耗性および靭性の双方に優れる表面被覆ｃＢＮ焼結体
工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のｃＢＮ焼結体工具は、ダイヤモン
ドに次ぐ高硬度と高熱伝導率により、過酷な切削条件下
で使用されてきた。しかし、工具刃先の熱的・機械的な
摩耗・欠損により、高速・高能率の分野において十分な
寿命を達成できていないのが現状である。
ドに次ぐ高硬度と高熱伝導率により、過酷な切削条件下
で使用されてきた。しかし、工具刃先の熱的・機械的な
摩耗・欠損により、高速・高能率の分野において十分な
寿命を達成できていないのが現状である。
【０００３】そしてｃＢＮ焼結体での切削において、耐
摩耗性および耐欠損性をさらに向上させるため、たとえ
ば特開平８−１１９７７４号公報、特開平１−９６０８
３号公報、特開平１−９６０８４号公報などに開示され
ているように、ｃＢＮ焼結体にＴｉＮ、ＴｉＡｌＮなど
を被覆する方法が提案されている。
摩耗性および耐欠損性をさらに向上させるため、たとえ
ば特開平８−１１９７７４号公報、特開平１−９６０８
３号公報、特開平１−９６０８４号公報などに開示され
ているように、ｃＢＮ焼結体にＴｉＮ、ＴｉＡｌＮなど
を被覆する方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、被覆膜に高耐
摩耗性を要求すると靭性が低下し、靭性を要求すると耐
摩耗性が低下するということから、断続切削時に被覆膜
が初期に剥離・欠損するという問題が生じている。
摩耗性を要求すると靭性が低下し、靭性を要求すると耐
摩耗性が低下するということから、断続切削時に被覆膜
が初期に剥離・欠損するという問題が生じている。
【０００５】それゆえ、本発明の目的は、良好な耐摩耗
性および靭性を有し、断続切削時においても被覆膜の剥
離および欠損を抑制できる表面被覆ｃＢＮ焼結体工具を
提供することである。
性および靭性を有し、断続切削時においても被覆膜の剥
離および欠損を抑制できる表面被覆ｃＢＮ焼結体工具を
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】また、被覆膜中の圧縮応力が大きくなるほ
ど靭性が良好となり、圧縮応力が小さくなるほど耐摩耗
性が良好となることが判明した。
ど靭性が良好となり、圧縮応力が小さくなるほど耐摩耗
性が良好となることが判明した。
【０００９】それゆえ、本発明の表面被覆ｃＢＮ焼結体
工具は、ｃＢＮを２０体積％以上有するｃＢＮ焼結体か
らなる部分を有する母材と、母材のｃＢＮ焼結体上に形
成された被覆膜とを備え、その被覆膜は、ＩＶａ、Ｖ
ａ、ＶＩａ族元素、Ａｌ（アルミニウム）、Ｂ（ボロ
ン）およびＧｅ（ゲルマニウム）よりなる群から選ばれ
る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０Ｇ
Ｐａ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。
工具は、ｃＢＮを２０体積％以上有するｃＢＮ焼結体か
らなる部分を有する母材と、母材のｃＢＮ焼結体上に形
成された被覆膜とを備え、その被覆膜は、ＩＶａ、Ｖ
ａ、ＶＩａ族元素、Ａｌ（アルミニウム）、Ｂ（ボロ
ン）およびＧｅ（ゲルマニウム）よりなる群から選ばれ
る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０Ｇ
Ｐａ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。
【００１０】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表面被
覆ｃＢＮ焼結体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。また、ｃＢＮの含有率を２０
体積％以上としたのは、２０体積％未満では欠損が生じ
やすくなるからである。
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表面被
覆ｃＢＮ焼結体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。また、ｃＢＮの含有率を２０
体積％以上としたのは、２０体積％未満では欠損が生じ
やすくなるからである。
【００１１】上記の表面被覆ｃＢＮ焼結体工具において
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。
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。
【００１２】上記の表面被覆ｃＢＮ焼結体工具において
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。
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。
【００１３】上記の表面被覆ｃＢＮ焼結体工具において
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（膜の表面近傍のみが剥が
れる）ため耐摩耗性が向上するものと考えられる。
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（膜の表面近傍のみが剥が
れる）ため耐摩耗性が向上するものと考えられる。
【００１４】上記の表面被覆ｃＢＮ焼結体工具において
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
を有する第１の薄膜がさらに備えられている。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。
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
を有する第１の薄膜がさらに備えられている。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。
【００１５】上記の表面被覆ｃＢＮ焼結体工具において
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
有する第２の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。
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
有する第２の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。
【００１６】上記の表面被覆ｃＢＮ焼結体工具において
好ましくは、ｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮを３５体積％以上
８５体積％以下含み、かつｃＢＮ粒子同士を結合するた
めの結合材を含み、結合材は以下のａ、ｂ、ｃ、ｄおよ
びｅよりなる群から選ばれる１種以上とＡｌ化合物と不
可避不純物とを含む。
好ましくは、ｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮを３５体積％以上
８５体積％以下含み、かつｃＢＮ粒子同士を結合するた
めの結合材を含み、結合材は以下のａ、ｂ、ｃ、ｄおよ
びｅよりなる群から選ばれる１種以上とＡｌ化合物と不
可避不純物とを含む。
【００１７】ａ：ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素 ｂ：ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素の窒化物 ｃ：ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素の硼化物 ｄ：ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素の炭化物 ｅ：ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素、ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩ
ａ族元素の窒化物、硼化物、炭化物よりなる群から選ば
れる２種以上からなる固溶体 このように母材の材料を適切に選択することにより、切
削性能の著しい向上を図ることができる。ｃＢＮの含有
率が８５体積％を超えると、母材の耐摩耗性が悪くな
り、これが被覆膜の耐摩耗性に影響を与えるため、耐摩
耗性の向上が妨げられる。またｃＢＮの含有率が３５体
積％未満となると、ｃＢＮ焼結体の特徴が高い硬度であ
るにもかかわらず、その硬度が低下してしまい、たとえ
ば焼入れ鋼のような高い硬度の被削材を高速で切削する
ための強度が不足してしまう。
ａ族元素の窒化物、硼化物、炭化物よりなる群から選ば
れる２種以上からなる固溶体 このように母材の材料を適切に選択することにより、切
削性能の著しい向上を図ることができる。ｃＢＮの含有
率が８５体積％を超えると、母材の耐摩耗性が悪くな
り、これが被覆膜の耐摩耗性に影響を与えるため、耐摩
耗性の向上が妨げられる。またｃＢＮの含有率が３５体
積％未満となると、ｃＢＮ焼結体の特徴が高い硬度であ
るにもかかわらず、その硬度が低下してしまい、たとえ
ば焼入れ鋼のような高い硬度の被削材を高速で切削する
ための強度が不足してしまう。
【００１８】上記の表面被覆ｃＢＮ焼結体工具において
好ましくは、ｃＢＮ粒子の平均粒径が４μｍ以下であ
る。
好ましくは、ｃＢＮ粒子の平均粒径が４μｍ以下であ
る。
【００１９】これにより、切削性能の著しい向上を図る
ことができる。ｃＢＮ粒子の平均粒径が４μｍを超える
と、ｃＢＮ粒子と結合材との接触面積が減少し、ｃＢＮ
粒子と結合材との結合力が弱まることにより、たとえば
焼入れ鋼のような高い硬度の被削材を高速で切削するた
めの強度が不足する。
ことができる。ｃＢＮ粒子の平均粒径が４μｍを超える
と、ｃＢＮ粒子と結合材との接触面積が減少し、ｃＢＮ
粒子と結合材との結合力が弱まることにより、たとえば
焼入れ鋼のような高い硬度の被削材を高速で切削するた
めの強度が不足する。
【００２０】
【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。
【００２１】図１は、本発明の一実施の形態における表
面被覆ｃＢＮ焼結体工具の部分断面図である。図１を参
照して、母材２は、工具刃先の少なくとも切削に関与す
る部分においてｃＢＮを２０体積％以上有するｃＢＮ焼
結体よりなっている。この母材２のｃＢＮ焼結体部分の
表面上に被覆膜１が形成されている。この被覆膜１は、
ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素、Ａｌ、ＢおよびＧｅなら
びに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１ＧＰ
ａ以上の応力差を有している。
面被覆ｃＢＮ焼結体工具の部分断面図である。図１を参
照して、母材２は、工具刃先の少なくとも切削に関与す
る部分においてｃＢＮを２０体積％以上有するｃＢＮ焼
結体よりなっている。この母材２のｃＢＮ焼結体部分の
表面上に被覆膜１が形成されている。この被覆膜１は、
ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素、Ａｌ、ＢおよびＧｅなら
びに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１ＧＰ
ａ以上の応力差を有している。
【００２２】なお、被覆膜１の内部応力は、たとえばＸ
線回折法により測定される。こ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。
線回折法により測定される。こ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。
【００２３】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
るよう変化していてもよい。これにより、表面被覆ｃＢ
Ｎ焼結体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、
表面被覆ｃＢＮ焼結体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
るよう変化していてもよい。これにより、表面被覆ｃＢ
Ｎ焼結体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、
表面被覆ｃＢＮ焼結体工具の耐摩耗性の向上が顕著とな
る。
【００２４】また図６に示すように母材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３
ｂが形成されていてもよい。
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３
ｂが形成されていてもよい。
【００２５】母材２のｃＢＮ焼結体部分は、ｃＢＮを３
５体積％以上８５体積％以下含み、かつｃＢＮ粒子同士
を結合するための結合材を含んでおり、結合材は、以下
のａ、ｂ、ｃ、ｄおよびｅよりなる群から選ばれる１種
以上とＡｌ化合物と不可避不純物とを含んでいることが
好ましい。
５体積％以上８５体積％以下含み、かつｃＢＮ粒子同士
を結合するための結合材を含んでおり、結合材は、以下
のａ、ｂ、ｃ、ｄおよびｅよりなる群から選ばれる１種
以上とＡｌ化合物と不可避不純物とを含んでいることが
好ましい。
【００２６】ａ：ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素 ｂ：ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素の窒化物 ｃ：ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素の硼化物 ｄ：ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素の炭化物 ｅ：ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素、ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩ
ａ族元素の窒化物、硼化物、炭化物よりなる群から選ば
れる２種以上からなる固溶体 またｃＢＮ粒子の平均粒径は４μｍ以下であることが好
ましい。
ａ族元素の窒化物、硼化物、炭化物よりなる群から選ば
れる２種以上からなる固溶体 またｃＢＮ粒子の平均粒径は４μｍ以下であることが好
ましい。
【００２７】
【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に述べ
る。
る。
【００２８】（実施例１）まず、超硬合金製ポットおよ
びボールを用いて、結合材材料であるＴｉＮ、Ｔｉ、Ａ
ｌを混合し、結合材粉末を得た。次に、結合材粉末とｃ
ＢＮ粉末を混ぜ合わせ、Ｍｏ（モリブデン）製容器に充
填し、圧力５ＧＰａ、温度１４００℃で２０分間焼結し
た。この焼結体を、ＩＳＯ規格ＳＮＧＮ１２０４０８の
形状に加工し、ｃＢＮ焼結体母材を得た。そのｃＢＮ焼
結体母材のｃＢＮ含有率は６５体積％であり、ｃＢＮ粒
子の平均粒径は２．５μｍであった。
びボールを用いて、結合材材料であるＴｉＮ、Ｔｉ、Ａ
ｌを混合し、結合材粉末を得た。次に、結合材粉末とｃ
ＢＮ粉末を混ぜ合わせ、Ｍｏ（モリブデン）製容器に充
填し、圧力５ＧＰａ、温度１４００℃で２０分間焼結し
た。この焼結体を、ＩＳＯ規格ＳＮＧＮ１２０４０８の
形状に加工し、ｃＢＮ焼結体母材を得た。そのｃＢＮ焼
結体母材のｃＢＮ含有率は６５体積％であり、ｃＢＮ粒
子の平均粒径は２．５μｍであった。
【００２９】その母材に表３に示す膜厚３．５μｍの各
種のＴｉＣＮの被覆を、公知のアーク式イオンプレーテ
ィング法を用いて施した。また、その被覆を施した各サ
ンプルを使って高炭素クロム軸受鋼丸棒の切削を表１の
条件で行ない、切削後の各サンプルの逃げ面摩耗量を測
定した。
種のＴｉＣＮの被覆を、公知のアーク式イオンプレーテ
ィング法を用いて施した。また、その被覆を施した各サ
ンプルを使って高炭素クロム軸受鋼丸棒の切削を表１の
条件で行ない、切削後の各サンプルの逃げ面摩耗量を測
定した。
【００３０】
【表１】
【００３１】次に、上記各サンプルと同条件で被覆を施
したサンプルの靭性試験を行なった。靭性試験は、合金
工具鋼丸棒で６本のＶ字形状の溝を有する被削材の外周
切削を表２の条件で行ない、被覆膜が正常摩耗以外に剥
離するまでの時間を測定することで、靭性の評価とし
た。
したサンプルの靭性試験を行なった。靭性試験は、合金
工具鋼丸棒で６本のＶ字形状の溝を有する被削材の外周
切削を表２の条件で行ない、被覆膜が正常摩耗以外に剥
離するまでの時間を測定することで、靭性の評価とし
た。
【００３２】
【表２】
【００３３】表３に、各サンプルの被覆膜の応力分布
と、切削試験を行なった場合の逃げ面摩耗量（耐摩耗
性）および膜剥離までの切削時間（靭性）を評価した結
果とを示す。
と、切削試験を行なった場合の逃げ面摩耗量（耐摩耗
性）および膜剥離までの切削時間（靭性）を評価した結
果とを示す。
【００３４】
【表３】
【００３５】表３の結果より、ＴｉＣＮ層内で内部応力
を−１０ＧＰａ以上０ＧＰａ以下の範囲内で１ＧＰａ以
上変化させた本発明例のサンプル１〜４では、耐摩耗性
および靭性の双方において優れていることがわかる。一
方、内部応力の変化のないサンプル５〜９および本発明
の応力範囲と異なる範囲で内部応力を変化させたサンプ
ル１０、１１では、耐摩耗性および靭性の少なくともい
ずれかが低い値を示すことがわかる。
を−１０ＧＰａ以上０ＧＰａ以下の範囲内で１ＧＰａ以
上変化させた本発明例のサンプル１〜４では、耐摩耗性
および靭性の双方において優れていることがわかる。一
方、内部応力の変化のないサンプル５〜９および本発明
の応力範囲と異なる範囲で内部応力を変化させたサンプ
ル１０、１１では、耐摩耗性および靭性の少なくともい
ずれかが低い値を示すことがわかる。
【００３６】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。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように本発明の表面被覆ｃ
ＢＮ焼結体工具では、被覆膜の表面側と母材側とで−１
０ＧＰａ以上０ＧＰａ以下の範囲内で１ＧＰａ以上の応
力差を有するように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表面被覆ｃＢＮ焼結
体工具を得ることができる。これにより、本発明の表面
被覆ｃＢＮ焼結体工具は、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
工具などに良好に適用することが可能である。
ＢＮ焼結体工具では、被覆膜の表面側と母材側とで−１
０ＧＰａ以上０ＧＰａ以下の範囲内で１ＧＰａ以上の応
力差を有するように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表面被覆ｃＢＮ焼結
体工具を得ることができる。これにより、本発明の表面
被覆ｃＢＮ焼結体工具は、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表面被覆ｃＢ
Ｎ焼結体工具の部分断面図である。
Ｎ焼結体工具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 (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｇ 5/06 Ｂ２３Ｇ 5/06 Ｃ Ｃ０４Ｂ 35/583 Ｃ０４Ｂ 41/87 Ｎ 41/87 35/58 １０３Ｈ (72)発明者 大原 久典 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 深谷 朋弘 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 CC08 3C046 FF02 FF10 FF11 FF13 FF16 FF25 FF35 FF57 3C050 EC00 4G001 BA34 BA38 BA61 BA63 BB34 BB38 BC72 BD12 BD16 BD18 BE22
Claims (10)
- 【請求項１】 立方晶窒化硼素を２０体積％以上有する
立方晶窒化硼素焼結体からなる部分を有する母材と、 前記母材の前記立方晶窒化硼素焼結体上に形成された被
覆膜とを備え、 前記被覆膜は、ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素、Ａｌ、Ｂ
およびＧｅよりなる群から選ばれる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１ＧＰ
ａ以上の応力差を有している、表面被覆立方晶窒化硼素
焼結体工具。 - 【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に記載の表面被覆立方晶窒化
硼素焼結体工具。 - 【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に記載の表面被覆立方
晶窒化硼素焼結体工具。 - 【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に記載の表面被覆立方
晶窒化硼素焼結体工具。 - 【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に記載の表面被覆立方
晶窒化硼素焼結体工具。 - 【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に記載の表面被覆立方
晶窒化硼素焼結体工具。 - 【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表面被覆立方晶窒化硼素焼結
体工具。 - 【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
いずれかに記載の表面被覆立方晶窒化硼素焼結体工具。 - 【請求項９】 前記立方晶窒化硼素焼結体は、前記立方
晶窒化硼素を３５体積％以上８５体積％以下含み、かつ
立方晶窒化硼素粒子同士を結合するための結合材を含
み、 以下のａ、ｂ、ｃ、ｄおよびｅにおいて、 ａ：ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素、 ｂ：ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素の窒化物、 ｃ：ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素の硼化物、 ｄ：ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素の炭化物、 ｅ：ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族元素、ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩ
ａ族元素の窒化物、硼化物、炭化物よりなる群から選ば
れる２種以上からなる固溶体、 前記結合材の材質はａ、ｂ、ｃ、ｄおよびｅよりなる群
から選ばれる１種以上とアルミニウム化合物と不可避不
純物とを含む、請求項１〜８のいずれかに記載の表面被
覆立方晶窒化硼素焼結体工具。 - 【請求項１０】 前記立方晶窒化硼素粒子の平均粒径が
４μｍ以下である、請求項９に記載の表面被覆立方晶窒
化硼素焼結体工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000178290A JP2001353603A (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | 表面被覆立方晶窒化硼素焼結体工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000178290A JP2001353603A (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | 表面被覆立方晶窒化硼素焼結体工具 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007208271A Division JP4653789B2 (ja) | 2007-08-09 | 2007-08-09 | 表面被覆立方晶窒化硼素焼結体工具 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001353603A true JP2001353603A (ja) | 2001-12-25 |
Family
ID=18679744
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000178290A Pending JP2001353603A (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | 表面被覆立方晶窒化硼素焼結体工具 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001353603A (ja) |
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- 2000-06-14 JP JP2000178290A patent/JP2001353603A/ja active Pending
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