JP2002028803A - 硬質被覆層がすぐれた層間密着性を有する表面被覆炭化タングステン基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層間密着性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製スローアウエイ切削チップInfo
- Publication number
- JP2002028803A JP2002028803A JP2000159380A JP2000159380A JP2002028803A JP 2002028803 A JP2002028803 A JP 2002028803A JP 2000159380 A JP2000159380 A JP 2000159380A JP 2000159380 A JP2000159380 A JP 2000159380A JP 2002028803 A JP2002028803 A JP 2002028803A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- average
- layer thickness
- crystal structure
- cutting
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 硬質被覆層がすぐれた層間密着性を有する被
覆超硬切削チップを提供する。 【解決手段】 被覆超硬切削チップが、ＷＣ基超硬合金
基体の表面に、（ａ）基体側から第１層として、０．１
〜２μｍの平均層厚および粒状結晶組織を有するＴｉＮ
層、（ｂ）同第２層として、３〜１５μｍの平均層厚お
よび縦長成長結晶組織を有するＴｉＣＮ層、（ｃ）同第
３層として、０．３〜３μｍの平均層厚および粒状結晶
組織を有すると共に、上記第２層のＴｉＣＮ層との下側
界面から第４層のＡｌ2 Ｏ3層との上側界面に向って、
かつ層厚に沿って、構成成分であるＴｉ、Ｃ、およびＮ
が連続的および／または断続的に漸次減少し、同じく構
成成分であるＡｌおよびＯは連続的および／または断続
的に漸次増加する成分濃度分布を有する（Ｔｉ，Ａｌ）
ＣＮＯ層、（ｄ）同第４層として、１〜８μｍの平均層
厚および粒状結晶組織を有するＡｌ2 Ｏ3 層、で構成さ
れた硬質被覆層を化学蒸着および／または物理蒸着して
なる。
覆超硬切削チップを提供する。 【解決手段】 被覆超硬切削チップが、ＷＣ基超硬合金
基体の表面に、（ａ）基体側から第１層として、０．１
〜２μｍの平均層厚および粒状結晶組織を有するＴｉＮ
層、（ｂ）同第２層として、３〜１５μｍの平均層厚お
よび縦長成長結晶組織を有するＴｉＣＮ層、（ｃ）同第
３層として、０．３〜３μｍの平均層厚および粒状結晶
組織を有すると共に、上記第２層のＴｉＣＮ層との下側
界面から第４層のＡｌ2 Ｏ3層との上側界面に向って、
かつ層厚に沿って、構成成分であるＴｉ、Ｃ、およびＮ
が連続的および／または断続的に漸次減少し、同じく構
成成分であるＡｌおよびＯは連続的および／または断続
的に漸次増加する成分濃度分布を有する（Ｔｉ，Ａｌ）
ＣＮＯ層、（ｄ）同第４層として、１〜８μｍの平均層
厚および粒状結晶組織を有するＡｌ2 Ｏ3 層、で構成さ
れた硬質被覆層を化学蒸着および／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、特にステンレス
鋼や軟鋼などの難削材の高速切削で、硬質被覆層がすぐ
れた層間密着性を発揮する表面被覆炭化タングステン基
超硬合金製スローアウエイ切削チップ（以下、被覆超硬
切削チップという）に関するものである。
鋼や軟鋼などの難削材の高速切削で、硬質被覆層がすぐ
れた層間密着性を発揮する表面被覆炭化タングステン基
超硬合金製スローアウエイ切削チップ（以下、被覆超硬
切削チップという）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般に、例えば特開平７−３２８
８０８号公報に記載されるように、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） 基体側から第１層として、０．１〜２μｍの平
均層厚および粒状結晶組織を有する窒化チタン（以下、
同じくＴｉＮで示す）層、 （ｂ） 同第２層として、３〜１５μｍの平均層厚およ
び縦長成長結晶組織を有する炭窒化チタン（以下、ｌ−
ＴｉＣＮで示す）層、 （ｃ） 同第３層として、０．３〜３μｍの平均層厚お
よび粒状結晶組織を有する炭酸化チタン（以下、ＴｉＣ
Ｏで示す）層および／または炭窒酸化チタン（以下、Ｔ
ｉＣＮＯで示す）層、 （ｄ） 同第４層として、１〜８μｍの平均層厚および
粒状結晶組織を有する酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2
Ｏ3 で示す）層、で構成された硬質被覆層を化学蒸着お
よび／または物理蒸着してなる被覆超硬切削チップが知
られており、またこの被覆超硬切削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。また、一般に上記の被覆超硬切削チップの硬質被覆
層を構成するＡｌ2 Ｏ3層として、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、さらに上記ｌ−ＴｉＣＮ層
は、例えば特開平６−８０１０号公報や特開平６−５７
４３０号公報などにより公知であり、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
ことにより形成されるものである。
８０８号公報に記載されるように、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） 基体側から第１層として、０．１〜２μｍの平
均層厚および粒状結晶組織を有する窒化チタン（以下、
同じくＴｉＮで示す）層、 （ｂ） 同第２層として、３〜１５μｍの平均層厚およ
び縦長成長結晶組織を有する炭窒化チタン（以下、ｌ−
ＴｉＣＮで示す）層、 （ｃ） 同第３層として、０．３〜３μｍの平均層厚お
よび粒状結晶組織を有する炭酸化チタン（以下、ＴｉＣ
Ｏで示す）層および／または炭窒酸化チタン（以下、Ｔ
ｉＣＮＯで示す）層、 （ｄ） 同第４層として、１〜８μｍの平均層厚および
粒状結晶組織を有する酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2
Ｏ3 で示す）層、で構成された硬質被覆層を化学蒸着お
よび／または物理蒸着してなる被覆超硬切削チップが知
られており、またこの被覆超硬切削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。また、一般に上記の被覆超硬切削チップの硬質被覆
層を構成するＡｌ2 Ｏ3層として、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、さらに上記ｌ−ＴｉＣＮ層
は、例えば特開平６−８０１０号公報や特開平６−５７
４３０号公報などにより公知であり、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
ことにより形成されるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削装置
の高性能化および高出力化はめざましく、さらに切削加
工に対する省力化および省エネ化、さらに低コスト化の
要求も強く、これに伴い、切削加工は、高速化の傾向に
あるが、上記の従来被覆超硬切削チップにおいては、こ
れを通常の条件で低合金鋼や鋳鉄などを切削加工するの
に用いた場合には問題はないが、これを特に材質的に粘
性が高く、かつ切粉が切刃表面に溶着し易く、このため
切刃への切削抵抗が高いものとなるステンレス鋼や軟鋼
などの難削材の切削を、さらに一段の切削抵抗上昇をも
たらす高速条件で行った場合、硬質被覆層の第１層と超
硬基体および同第１層と第２層間はすぐれた密着性をも
つが、同第３層を構成するＴｉＣＯ層およびＴｉＣＮＯ
層の同第２層を構成するｌ−ＴｉＣＮ層および同第４層
を構成するＡｌ2 Ｏ3 層に対する密着性が十分でないた
めに、これらの層間で剥離が発生し易く、これが原因で
切刃には欠けやチッピング（微小欠け）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。
の高性能化および高出力化はめざましく、さらに切削加
工に対する省力化および省エネ化、さらに低コスト化の
要求も強く、これに伴い、切削加工は、高速化の傾向に
あるが、上記の従来被覆超硬切削チップにおいては、こ
れを通常の条件で低合金鋼や鋳鉄などを切削加工するの
に用いた場合には問題はないが、これを特に材質的に粘
性が高く、かつ切粉が切刃表面に溶着し易く、このため
切刃への切削抵抗が高いものとなるステンレス鋼や軟鋼
などの難削材の切削を、さらに一段の切削抵抗上昇をも
たらす高速条件で行った場合、硬質被覆層の第１層と超
硬基体および同第１層と第２層間はすぐれた密着性をも
つが、同第３層を構成するＴｉＣＯ層およびＴｉＣＮＯ
層の同第２層を構成するｌ−ＴｉＣＮ層および同第４層
を構成するＡｌ2 Ｏ3 層に対する密着性が十分でないた
めに、これらの層間で剥離が発生し易く、これが原因で
切刃には欠けやチッピング（微小欠け）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。
【０００４】
【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切削チップ
における硬質被覆層の層間密着性の向上を図るべく研究
を行った結果、上記の従来被覆超硬切削チップの硬質被
覆層で第３層として存在するＴｉＣＯ層およびＴｉＣＮ
Ｏ層に代って、同第２層のｌ−ＴｉＣＮ層との下側界面
から第４層のＡｌ2 Ｏ3 層との上側界面に向って、かつ
層厚に沿って、構成成分であるＴｉ、炭素（Ｃ）、およ
び窒素（Ｎ）が連続的および／または断続的に漸次減少
し、同じく構成成分であるＡｌおよび酸素（Ｏ）は連続
的および／または断続的に漸次増加する成分濃度分布を
有するＴｉとＡｌの複合炭窒酸化物［以下、（Ｔｉ，Ａ
ｌ）ＣＮＯで示す］層で構成すると、この結果の被覆超
硬切削チップにおいては、硬質被覆層を構成する上記
（Ｔｉ，Ａｌ）ＣＮＯ層が、上記の通りの構成成分の濃
度分布によって、第２層のｌ−ＴｉＣＮ層と接する下側
界面部分では前記ｌ−ＴｉＣＮ層と近似した組成を有
し、一方第４層のＡｌ2 Ｏ3 層と接する上側界面部分で
は前記Ａｌ2 Ｏ3 層と近似した組成をもつようになるこ
とから、前記第２層および第３層に対する密着性が著し
く向上し、硬質被覆層が全体的にすぐれた層間密着性を
もつようになるので、切刃への切削抵抗が著しく高いス
テンレス鋼や軟鋼などの難削材の切削を高速で行って
も、硬質被覆層の層間剥離が原因の欠けやチッピングの
発生が防止され、すぐれた切削性能を長期に亘って発揮
するようになるという研究結果を得たのである。
上述のような観点から、上記の従来被覆超硬切削チップ
における硬質被覆層の層間密着性の向上を図るべく研究
を行った結果、上記の従来被覆超硬切削チップの硬質被
覆層で第３層として存在するＴｉＣＯ層およびＴｉＣＮ
Ｏ層に代って、同第２層のｌ−ＴｉＣＮ層との下側界面
から第４層のＡｌ2 Ｏ3 層との上側界面に向って、かつ
層厚に沿って、構成成分であるＴｉ、炭素（Ｃ）、およ
び窒素（Ｎ）が連続的および／または断続的に漸次減少
し、同じく構成成分であるＡｌおよび酸素（Ｏ）は連続
的および／または断続的に漸次増加する成分濃度分布を
有するＴｉとＡｌの複合炭窒酸化物［以下、（Ｔｉ，Ａ
ｌ）ＣＮＯで示す］層で構成すると、この結果の被覆超
硬切削チップにおいては、硬質被覆層を構成する上記
（Ｔｉ，Ａｌ）ＣＮＯ層が、上記の通りの構成成分の濃
度分布によって、第２層のｌ−ＴｉＣＮ層と接する下側
界面部分では前記ｌ−ＴｉＣＮ層と近似した組成を有
し、一方第４層のＡｌ2 Ｏ3 層と接する上側界面部分で
は前記Ａｌ2 Ｏ3 層と近似した組成をもつようになるこ
とから、前記第２層および第３層に対する密着性が著し
く向上し、硬質被覆層が全体的にすぐれた層間密着性を
もつようになるので、切刃への切削抵抗が著しく高いス
テンレス鋼や軟鋼などの難削材の切削を高速で行って
も、硬質被覆層の層間剥離が原因の欠けやチッピングの
発生が防止され、すぐれた切削性能を長期に亘って発揮
するようになるという研究結果を得たのである。
【０００５】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） 基体
側から第１層として、０．１〜２μｍの平均層厚を有す
るＴｉＮ層、（ｂ） 同第２層として、３〜１５μｍの
平均層厚を有するｌ−ＴｉＣＮ層、（ｃ） 同第３層と
して、０．３〜３μｍの平均層厚を有すると共に、上記
第２層のｌ−ＴｉＣＮ層との下側界面から第４層のＡｌ
2 Ｏ3層との上側界面に向って、かつ層厚に沿って、構
成成分であるＴｉ、Ｃ、およびＮが連続的および／また
は断続的に漸次減少し、同じく構成成分であるＡｌおよ
びＯは連続的および／または断続的に漸次増加する成分
濃度分布を有する（Ｔｉ，Ａｌ）ＣＮＯ層、（ｄ） 同
第４層として、１〜８μｍの平均層厚を有するＡｌ2 Ｏ
3 層、で構成された硬質被覆層を化学蒸着および／また
は物理蒸着してなる、硬質被覆層がすぐれた層間密着性
を有する被覆超硬切削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） 基体
側から第１層として、０．１〜２μｍの平均層厚を有す
るＴｉＮ層、（ｂ） 同第２層として、３〜１５μｍの
平均層厚を有するｌ−ＴｉＣＮ層、（ｃ） 同第３層と
して、０．３〜３μｍの平均層厚を有すると共に、上記
第２層のｌ−ＴｉＣＮ層との下側界面から第４層のＡｌ
2 Ｏ3層との上側界面に向って、かつ層厚に沿って、構
成成分であるＴｉ、Ｃ、およびＮが連続的および／また
は断続的に漸次減少し、同じく構成成分であるＡｌおよ
びＯは連続的および／または断続的に漸次増加する成分
濃度分布を有する（Ｔｉ，Ａｌ）ＣＮＯ層、（ｄ） 同
第４層として、１〜８μｍの平均層厚を有するＡｌ2 Ｏ
3 層、で構成された硬質被覆層を化学蒸着および／また
は物理蒸着してなる、硬質被覆層がすぐれた層間密着性
を有する被覆超硬切削チップに特徴を有するものであ
る。
【０００６】なお、この発明の被覆超硬切削チップの硬
質被覆層における構成層の平均層厚は以下の理由により
定めたものである。 （ａ）ＴｉＮ層 第１層のＴｉＮ層は、超硬基体および第２層のｌ−Ｔｉ
ＣＮ層のいずれにも強固に密着し、層間密着性向上に寄
与する作用があるが、その平均層厚が０．１μｍ未満で
は、所望のすぐれた密着性を確保することができず、一
方前記密着性は２μｍまでの平均層厚で十分であること
から、その平均層厚を０．１〜２μｍと定めた。
質被覆層における構成層の平均層厚は以下の理由により
定めたものである。 （ａ）ＴｉＮ層 第１層のＴｉＮ層は、超硬基体および第２層のｌ−Ｔｉ
ＣＮ層のいずれにも強固に密着し、層間密着性向上に寄
与する作用があるが、その平均層厚が０．１μｍ未満で
は、所望のすぐれた密着性を確保することができず、一
方前記密着性は２μｍまでの平均層厚で十分であること
から、その平均層厚を０．１〜２μｍと定めた。
【０００７】（ｂ）ｌ−ＴｉＣＮ層 第２層のｌ−ＴｉＣＮ層は、それ自身のもつ縦長成長結
晶組織によってすぐれた靭性を有し、これが硬質被覆層
全体の靭性向上に付与する作用をもつが、その平均層厚
が３μｍ未満では、硬質被覆層に所望の靭性向上効果が
得られず、一方その平均層厚が１５μｍを越えると、特
に熱発生の著しい上記難削材の高速切削では切刃偏摩耗
の原因となる熱塑性変形を起し易くなることから、その
平均層厚を３〜１５μｍと定めた。
晶組織によってすぐれた靭性を有し、これが硬質被覆層
全体の靭性向上に付与する作用をもつが、その平均層厚
が３μｍ未満では、硬質被覆層に所望の靭性向上効果が
得られず、一方その平均層厚が１５μｍを越えると、特
に熱発生の著しい上記難削材の高速切削では切刃偏摩耗
の原因となる熱塑性変形を起し易くなることから、その
平均層厚を３〜１５μｍと定めた。
【０００８】（ｃ）（Ｔｉ，Ａｌ）ＣＮＯ層 第３層の（Ｔｉ，Ａｌ）ＣＮＯ層は、上記の通りこれの
もつ成分濃度分布によって第２層のｌ−ＴｉＣＮ層およ
び第４層のＡｌ2 Ｏ3 層のいずれとも強固に密着し、層
間密着性向上に寄与する作用があるが、その平均層厚が
０．３μｍ未満では、所望のすぐれた密着性を確保する
ことができず、一方その平均層厚が３μｍを越えると、
硬質被覆層に脆化傾向が現われるようになって、切刃に
チッピングが発生し易くなることから、その平均層厚を
０．３〜３μｍと定めた。
もつ成分濃度分布によって第２層のｌ−ＴｉＣＮ層およ
び第４層のＡｌ2 Ｏ3 層のいずれとも強固に密着し、層
間密着性向上に寄与する作用があるが、その平均層厚が
０．３μｍ未満では、所望のすぐれた密着性を確保する
ことができず、一方その平均層厚が３μｍを越えると、
硬質被覆層に脆化傾向が現われるようになって、切刃に
チッピングが発生し易くなることから、その平均層厚を
０．３〜３μｍと定めた。
【０００９】（ｄ）Ａｌ2 Ｏ3 層 第４層のＡｌ2 Ｏ3 層には、硬質被覆層の耐摩耗性を向
上させる作用があるが、その平均層厚が１μｍ未満で
は、所望のすぐれた耐摩耗性を確保することができず、
一方その平均層厚が８μｍ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、その平均層厚を１〜８μｍ
と定めた。
上させる作用があるが、その平均層厚が１μｍ未満で
は、所望のすぐれた耐摩耗性を確保することができず、
一方その平均層厚が８μｍ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、その平均層厚を１〜８μｍ
と定めた。
【００１０】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の被覆超硬切削
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：１．５μｍの細粒ＷＣ粉末、３．０μｍ
の中粒ＷＣ粉末、同１．２μｍの（Ｔｉ，Ｗ）ＣＮ（質
量比で、以下同じ、ＴｉＣ／ＴｉＮ／ＷＣ＝２４／２０
／５６）粉末、同１．３μｍの（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ（Ｔａ
Ｃ／ＮｂＣ＝９０／１０）粉末、同１．２μｍのＺｒＣ
粉末、同１．０μｍのＣｒ粉末、および同１．２μｍ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、この混合粉末をＩＳＯ規格ＣＮＭＧ１２０６
１２に則したスローアウエイチップ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。
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：１．５μｍの細粒ＷＣ粉末、３．０μｍ
の中粒ＷＣ粉末、同１．２μｍの（Ｔｉ，Ｗ）ＣＮ（質
量比で、以下同じ、ＴｉＣ／ＴｉＮ／ＷＣ＝２４／２０
／５６）粉末、同１．３μｍの（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ（Ｔａ
Ｃ／ＮｂＣ＝９０／１０）粉末、同１．２μｍのＺｒＣ
粉末、同１．０μｍのＣｒ粉末、および同１．２μｍ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、この混合粉末をＩＳＯ規格ＣＮＭＧ１２０６
１２に則したスローアウエイチップ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。
【００１１】さらに、上記超硬基体Ｅに対して、６．７
ｋＰａのＣＨ4ガス雰囲気中、温度：１４００℃に１時
間保持後、徐冷の条件で浸炭処理を施し、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８μｍの位置で最大Ｃ
ｏ含有量：１４．２質量％、深さ：３２μｍのＣｏ富化
帯域を基体表面部に形成した。また、いずれも焼結した
ままで、上記超硬基体Ｃには表面部に表面から１８μｍ
の位置で最大Ｃｏ含有量：９．３質量％、深さ：２２μ
ｍのＣｏ富化帯域、上記超硬基体Ｄには表面部に表面か
ら２０μｍの位置で最大Ｃｏ含有量：１３．５質量％、
深さ：２７μｍのＣｏ富化帯域がそれぞれ形成されてお
り、残りの超硬基体ＡおよびＢには前記Ｃｏ富化帯域の
形成はなく、全体的に均一な組織をもつものであった。
さらに、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。
ｋＰａのＣＨ4ガス雰囲気中、温度：１４００℃に１時
間保持後、徐冷の条件で浸炭処理を施し、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８μｍの位置で最大Ｃ
ｏ含有量：１４．２質量％、深さ：３２μｍのＣｏ富化
帯域を基体表面部に形成した。また、いずれも焼結した
ままで、上記超硬基体Ｃには表面部に表面から１８μｍ
の位置で最大Ｃｏ含有量：９．３質量％、深さ：２２μ
ｍのＣｏ富化帯域、上記超硬基体Ｄには表面部に表面か
ら２０μｍの位置で最大Ｃｏ含有量：１３．５質量％、
深さ：２７μｍのＣｏ富化帯域がそれぞれ形成されてお
り、残りの超硬基体ＡおよびＢには前記Ｃｏ富化帯域の
形成はなく、全体的に均一な組織をもつものであった。
さらに、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。
【００１２】ついで、これらの超硬基体Ａ〜Ｅを、所定
の形状に加工およびホーニング加工した状態で、その表
面に、通常の化学蒸着装置を用い、表２〜４に示される
条件にて、表３〜６に示される目標層厚（切刃の逃げ
面）の硬質被覆層を形成することにより、本発明被覆超
硬切削チップ１〜１０および従来被覆超硬切削チップ１
〜１０をそれぞれ製造した。
の形状に加工およびホーニング加工した状態で、その表
面に、通常の化学蒸着装置を用い、表２〜４に示される
条件にて、表３〜６に示される目標層厚（切刃の逃げ
面）の硬質被覆層を形成することにより、本発明被覆超
硬切削チップ１〜１０および従来被覆超硬切削チップ１
〜１０をそれぞれ製造した。
【００１３】この結果得られた各種の被覆超硬切削チッ
プについて、硬質被覆層の構成層の層厚を走査型電子顕
微鏡および光学顕微鏡を用いて測定（層の縦断面を測
定）したところ、いずれも表３〜６に示される目標層厚
と実質的に同じ平均層厚（５点測定の平均値）を示し、
また本発明被覆超硬切削チップ１〜１０の硬質被覆層の
構成層である（Ｔｉ，Ａｌ）ＣＮＯ層について、表３、
４に示される層厚の変化点間の中間位置をオージェ電子
分光分析装置を用いて観察したところ、同じく表３、４
に示される目標組成と実質的に同じ組成を示し、これら
の結果から層厚に沿って構成成分であるＴｉ、Ｃ、およ
びＮ成分はいずれも下側界面から上側界面に向って漸次
断続的に減少し、また同ＡｌおよびＯ成分はいずれもこ
れとは反対に漸次断続的に増加する成分濃度変化を示す
ことが確認された。なお、上記の本発明被覆超硬切削チ
ップ１〜１０では、硬質被覆層の（Ｔｉ，Ａｌ）ＣＮＯ
層における構成成分の層厚に沿った濃度を断続的に変化
させた場合について述べたが、反応ガス組成をコンピュ
ータ制御により連続的に変化させ、さらに必要に応じて
反応雰囲気の温度および／または圧力も変化させて前記
（Ｔｉ，Ａｌ）ＣＮＯ層における構成成分の層厚に沿っ
た濃度を連続的に変化させることもできる。
プについて、硬質被覆層の構成層の層厚を走査型電子顕
微鏡および光学顕微鏡を用いて測定（層の縦断面を測
定）したところ、いずれも表３〜６に示される目標層厚
と実質的に同じ平均層厚（５点測定の平均値）を示し、
また本発明被覆超硬切削チップ１〜１０の硬質被覆層の
構成層である（Ｔｉ，Ａｌ）ＣＮＯ層について、表３、
４に示される層厚の変化点間の中間位置をオージェ電子
分光分析装置を用いて観察したところ、同じく表３、４
に示される目標組成と実質的に同じ組成を示し、これら
の結果から層厚に沿って構成成分であるＴｉ、Ｃ、およ
びＮ成分はいずれも下側界面から上側界面に向って漸次
断続的に減少し、また同ＡｌおよびＯ成分はいずれもこ
れとは反対に漸次断続的に増加する成分濃度変化を示す
ことが確認された。なお、上記の本発明被覆超硬切削チ
ップ１〜１０では、硬質被覆層の（Ｔｉ，Ａｌ）ＣＮＯ
層における構成成分の層厚に沿った濃度を断続的に変化
させた場合について述べたが、反応ガス組成をコンピュ
ータ制御により連続的に変化させ、さらに必要に応じて
反応雰囲気の温度および／または圧力も変化させて前記
（Ｔｉ，Ａｌ）ＣＮＯ層における構成成分の層厚に沿っ
た濃度を連続的に変化させることもできる。
【００１４】つぎに、上記本発明被覆超硬切削チップ１
〜１０および従来被覆超硬切削チップ１〜１０につい
て、 被削材：ＪＩＳ・ＳＵＳ３０４の丸棒、 切削速度：２８０ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：１．５ｍｍ、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、の条件でのステンレス鋼の乾式高速
連続切削試験、 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：３００ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：１．５ｍｍ、 送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、の条件でのステンレス鋼の乾式高速
断続切削試験、並びに、 被削材：ＪＩＳ・Ｓ１５Ｃの丸棒、 切削速度：４２０ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：１．５ｍｍ、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、の条件での軟鋼の乾式高速連続切削
試験、 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：４２０ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：１．５ｍｍ、 送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での軟鋼の乾式高速断続切削試験をそれぞれ行
い、いずれの切削試験でも切刃の最大逃げ面摩耗幅を測
定した。この測定結果を表７に示した。
〜１０および従来被覆超硬切削チップ１〜１０につい
て、 被削材：ＪＩＳ・ＳＵＳ３０４の丸棒、 切削速度：２８０ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：１．５ｍｍ、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、の条件でのステンレス鋼の乾式高速
連続切削試験、 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：３００ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：１．５ｍｍ、 送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、の条件でのステンレス鋼の乾式高速
断続切削試験、並びに、 被削材：ＪＩＳ・Ｓ１５Ｃの丸棒、 切削速度：４２０ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：１．５ｍｍ、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、の条件での軟鋼の乾式高速連続切削
試験、 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：４２０ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：１．５ｍｍ、 送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での軟鋼の乾式高速断続切削試験をそれぞれ行
い、いずれの切削試験でも切刃の最大逃げ面摩耗幅を測
定した。この測定結果を表７に示した。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】
【表３】
【００１８】
【表４】
【００１９】
【表５】
【００２０】
【表６】
【００２１】
【表７】
【００２２】
【発明の効果】表４〜７に示される結果から、硬質被覆
層の第３層が（Ｔｉ，Ａｌ）ＣＮＯ層で構成された本発
明被覆超硬切削チップ１〜１０は、いずれも前記（Ｔ
ｉ，Ａｌ）ＣＮＯ層が第２層のｌ−ＴｉＣＮ層および第
４層のＡｌ2 Ｏ3層のいずれにも強固に密着し、かつ第
１層のＴｉＮ層の超硬基体および第２層のｌ−ＴｉＣＮ
層に対する高い密着性と相俟って、硬質被覆層が全体的
にすぐれた層間密着性を具備するようになることから、
切刃への切削抵抗が著しく高いステンレス鋼や軟鋼など
の難削材の切削を高速で行っても、硬質被覆層の層間剥
離が原因の欠けやチッピングの発生がなく、すぐれた切
削性能を長期に亘って発揮するのに対して、同第３層が
ＴｉＣＯ層および／またはＴｉＣＮＯ層からなる従来被
覆超硬切削チップ１〜１０においては、いずれも前記Ｔ
ｉＣＯ層およびＴｉＣＮＯ層のｌ−ＴｉＣＮ層およびＡ
ｌ2 Ｏ3層に対する密着性が十分でないために、かかる
層間で剥離が生じ、これが原因で切刃に欠けやチッピン
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切削チッ
プは、例えば鋼や鋳鉄などの連続切削や断続切削は勿論
のこと、特に切刃への切削抵抗が高いステンレス鋼や軟
鋼などの難削材の高速切削にもすぐれた切削性能を長期
に亘って発揮するものである。
層の第３層が（Ｔｉ，Ａｌ）ＣＮＯ層で構成された本発
明被覆超硬切削チップ１〜１０は、いずれも前記（Ｔ
ｉ，Ａｌ）ＣＮＯ層が第２層のｌ−ＴｉＣＮ層および第
４層のＡｌ2 Ｏ3層のいずれにも強固に密着し、かつ第
１層のＴｉＮ層の超硬基体および第２層のｌ−ＴｉＣＮ
層に対する高い密着性と相俟って、硬質被覆層が全体的
にすぐれた層間密着性を具備するようになることから、
切刃への切削抵抗が著しく高いステンレス鋼や軟鋼など
の難削材の切削を高速で行っても、硬質被覆層の層間剥
離が原因の欠けやチッピングの発生がなく、すぐれた切
削性能を長期に亘って発揮するのに対して、同第３層が
ＴｉＣＯ層および／またはＴｉＣＮＯ層からなる従来被
覆超硬切削チップ１〜１０においては、いずれも前記Ｔ
ｉＣＯ層およびＴｉＣＮＯ層のｌ−ＴｉＣＮ層およびＡ
ｌ2 Ｏ3層に対する密着性が十分でないために、かかる
層間で剥離が生じ、これが原因で切刃に欠けやチッピン
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切削チッ
プは、例えば鋼や鋳鉄などの連続切削や断続切削は勿論
のこと、特に切刃への切削抵抗が高いステンレス鋼や軟
鋼などの難削材の高速切削にもすぐれた切削性能を長期
に亘って発揮するものである。
───────────────────────────────────────────────────── 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） // Ｂ２２Ｆ 3/24 １０２ Ｂ２２Ｆ 3/24 １０２Ａ Ｆターム(参考） 3C046 FF03 FF10 FF13 FF16 FF17 FF19 FF22 FF25 4K018 AD03 AD06 DA11 FA24 KA16 4K029 AA04 BA41 BA44 BA54 BA60 BB02 BB07 BD03 4K030 BA35 BA38 BA41 BA43 BB01 BB12 CA05 LA22
Claims (1)
- 【請求項１】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、 （ａ） 基体側から第１層として、０．１〜２μｍの平
均層厚および粒状結晶組織を有する窒化チタン層、 （ｂ） 同第２層として、３〜１５μｍの平均層厚およ
び縦長成長結晶組織を有する炭窒化チタン層、 （ｃ） 同第３層として、０．３〜３μｍの平均層厚お
よび粒状結晶組織を有すると共に、上記第２層の炭窒化
チタン層との下側界面から以下に示す第４層の酸化アル
ミニウム層との上側界面に向って、かつ層厚に沿って、
構成成分であるＴｉ、炭素、および窒素が連続的および
／または断続的に漸次減少し、同じく構成成分であるＡ
ｌおよび酸素は連続的および／または断続的に漸次増加
する成分濃度分布を有するＴｉとＡｌの複合炭窒酸化物
層、 （ｄ） 同第４層として、１〜８μｍの平均層厚および
粒状結晶組織を有する酸化アルミニウム層、で構成され
た硬質被覆層を化学蒸着および／または物理蒸着してな
る、硬質被覆層がすぐれた層間密着性を有する表面被覆
炭化タングステン基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 |
|---|---|---|---|
| JP2000159380A JP2002028803A (ja) | 2000-05-10 | 2000-05-30 | 硬質被覆層がすぐれた層間密着性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製スローアウエイ切削チップ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000137235 | 2000-05-10 | ||
| JP2000-137235 | 2000-05-10 | ||
| JP2000159380A JP2002028803A (ja) | 2000-05-10 | 2000-05-30 | 硬質被覆層がすぐれた層間密着性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製スローアウエイ切削チップ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002028803A true JP2002028803A (ja) | 2002-01-29 |
Family
ID=26591609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000159380A Pending JP2002028803A (ja) | 2000-05-10 | 2000-05-30 | 硬質被覆層がすぐれた層間密着性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製スローアウエイ切削チップ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002028803A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004074324A (ja) * | 2002-08-13 | 2004-03-11 | Hitachi Tool Engineering Ltd | 酸化アルミニウム被覆工具 |
| US6965346B2 (en) | 2002-12-16 | 2005-11-15 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Wireless LAN antenna and wireless LAN card with the same |
| EP1655388B2 (en) † | 2004-11-05 | 2011-03-16 | Seco Tools AB | Alumina layer with controlled texture |
| US7955651B2 (en) | 2004-11-05 | 2011-06-07 | Seco Tools Ab | Enhanced alumina layer with texture |
| JP2012071396A (ja) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Kyocera Corp | 表面被覆部材 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04246174A (ja) * | 1991-01-28 | 1992-09-02 | Mitsubishi Materials Corp | 層間接合面の存在しない硬質被覆層を形成してなる表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削チップ |
| JPH083750A (ja) * | 1994-06-22 | 1996-01-09 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 耐熱性被覆部材 |
| JPH08187606A (ja) * | 1994-12-28 | 1996-07-23 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層がすぐれた層間密着性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 |
| JPH0985507A (ja) * | 1995-09-22 | 1997-03-31 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削チップ |
| JPH11347806A (ja) * | 1999-04-14 | 1999-12-21 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層に層間剥離の発生がない表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削チップ |
-
2000
- 2000-05-30 JP JP2000159380A patent/JP2002028803A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04246174A (ja) * | 1991-01-28 | 1992-09-02 | Mitsubishi Materials Corp | 層間接合面の存在しない硬質被覆層を形成してなる表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削チップ |
| JPH083750A (ja) * | 1994-06-22 | 1996-01-09 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 耐熱性被覆部材 |
| JPH08187606A (ja) * | 1994-12-28 | 1996-07-23 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層がすぐれた層間密着性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 |
| JPH0985507A (ja) * | 1995-09-22 | 1997-03-31 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削チップ |
| JPH11347806A (ja) * | 1999-04-14 | 1999-12-21 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層に層間剥離の発生がない表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削チップ |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004074324A (ja) * | 2002-08-13 | 2004-03-11 | Hitachi Tool Engineering Ltd | 酸化アルミニウム被覆工具 |
| US6965346B2 (en) | 2002-12-16 | 2005-11-15 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Wireless LAN antenna and wireless LAN card with the same |
| EP1655388B2 (en) † | 2004-11-05 | 2011-03-16 | Seco Tools AB | Alumina layer with controlled texture |
| US7914849B2 (en) | 2004-11-05 | 2011-03-29 | Seco Tools Ab | Alumina layer with controlled texture |
| US7955651B2 (en) | 2004-11-05 | 2011-06-07 | Seco Tools Ab | Enhanced alumina layer with texture |
| JP2012071396A (ja) * | 2010-09-29 | 2012-04-12 | Kyocera Corp | 表面被覆部材 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2058070B1 (en) | Cutting tool, process for producing the same, and method of cutting | |
| JP3402146B2 (ja) | 硬質被覆層がすぐれた密着性を有する表面被覆超硬合金製エンドミル | |
| KR20050010474A (ko) | 산화물로 피복된 절삭 공구 | |
| JP2001328005A (ja) | 硬質被覆層がすぐれた層間密着性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製スローアウエイ切削チップ | |
| JP2001009604A (ja) | 硬質被覆層が高速切削ですぐれた耐摩耗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 | |
| JP2004122269A (ja) | 高速重切削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工具 | |
| JP3282592B2 (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 | |
| JP2002028803A (ja) | 硬質被覆層がすぐれた層間密着性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製スローアウエイ切削チップ | |
| JP4351521B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
| JP3360565B2 (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 | |
| JPH1158104A (ja) | 耐欠損性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具 | |
| JP3358530B2 (ja) | 耐欠損性のすぐれた表面被覆超硬合金製スローアウエイ切削チップ | |
| JPH11236671A (ja) | 耐欠損性のすぐれた表面被覆超硬合金製スローアウエイ切削チップ | |
| JP3358533B2 (ja) | 耐欠損性のすぐれた表面被覆超硬合金製スローアウエイ切削チップ | |
| JP2000218409A (ja) | 硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具 | |
| JPH11236672A (ja) | 耐欠損性のすぐれた表面被覆超硬合金製スローアウエイ切削チップ | |
| JP2000246511A (ja) | 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 | |
| JP3282600B2 (ja) | 硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具 | |
| JP2001315004A (ja) | 硬質被覆層がすぐれた耐熱塑性変形性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 | |
| JP2000246509A (ja) | 硬質被覆層がすぐれた耐初期チッピング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 | |
| JP2001328006A (ja) | 硬質被覆層がすぐれた層間密着性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製スローアウエイ切削チップ | |
| JP4484500B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
| JP3358538B2 (ja) | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆超硬合金製スローアウエイ切削チップ | |
| JP2002160106A (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 | |
| JP2002239808A (ja) | 表面被覆超硬合金切削工具 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060331 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080401 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080829 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081008 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090819 |