JP2003019604A - Surface coated cemented carbide cutting tool having hard coating layer with excellent heat radiation - Google Patents

Surface coated cemented carbide cutting tool having hard coating layer with excellent heat radiation

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JP2003019604A
JP2003019604A JP2001207255A JP2001207255A JP2003019604A JP 2003019604 A JP2003019604 A JP 2003019604A JP 2001207255 A JP2001207255 A JP 2001207255A JP 2001207255 A JP2001207255 A JP 2001207255A JP 2003019604 A JP2003019604 A JP 2003019604A
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hard coating
cemented carbide
cutting
coating layer
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Kazunori Sato
和則 佐藤
Yusuke Tanaka
裕介 田中
Natsuki Ichinomiya
夏樹 一宮
Akihiro Kondou
暁裕 近藤
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MMC Kobelco Tool Co Ltd
Original Assignee
MMC Kobelco Tool Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface coated cemented carbide cutting tool having a hard coated layer with excellent heat radiation. SOLUTION: The surface coated cemented carbide cutting tool performs the physical vapor deposition of the hard coating layer comprising (a) a lower layer comprising either or both of a Ti-Al compound nitride layers and a Ti-Al compound carbonitride layer which satisfies X: 0.30-0.70 m: 0.6-0.99 in terms of the atomic ratio by the measurement of an Auger spectroscopic analyzer at a center of the thickness direction when expressed by the composition formula: [Ti1- XAlX]N and [Ti1- XAlX]C1-m Nm , and having a mean layer thickness of 0.5-15 μm, and (b) an upper layer comprising an aluminum nitride layer and having a mean layer thickness of 0.5-15 μm, on a surface of a tool base body formed of tungsten carbide based cemented carbide or carbonitride titanium based cermet.

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、特に高熱発生を
伴なう鋼などの高速切削で、硬質被覆層がすぐれた放熱
性を発揮して、過熱による摩耗進行を抑制し、もって一
段の使用寿命の延命化を可能ならしめた表面被覆超硬合
金製工具(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。 【0003】また、一般に、例えば図1に概略説明図で
示される物理蒸着装置の1種であるアークイオンプレー
ティング装置を用い、ヒータで装置内を、例えば雰囲気
を1.3×10-3Paの真空として、600℃の温度に
加熱した状態で、アノード電極と、所定組成を有するT
i−Al合金がセットされたカソード電極(蒸発源)と
の間にアーク放電を発生させ、同時に装置内に反応ガス
として窒素ガス、あるいはメタンガスおよび窒素ガスを
導入し、一方炭化タングステン(以下、WCで示す)基
超硬合金または炭窒化チタン(以下、TiCNで示す)
基サーメットからなり、かつ前記アノード電極およびカ
ソード電極と所定間隔をもって対向配置された工具基体
(以下、これらを総称して超硬基体と云う)には、例え
ば−120Vのバイアス電圧を印加した条件で、前記超
硬基体の表面に、例えば特開昭62−56565号公報
に記載されるように、TiとAlの複合窒化物[以下、
(Ti,Al)Nで示す]層および複合炭窒化物[以
下、(Ti,Al)CNで示す]層のうちのいずれか、
あるいは両方で構成された硬質被覆層を0.5〜15μ
mの平均層厚で物理蒸着することにより製造された被覆
超硬工具が知られている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
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、切削加工は切削機械の高性能化
とも相俟って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、これを高速
切削条件で用いると、切削加工時に発生する高熱によっ
て、特に硬質被覆層の温度が上昇し、この結果硬質被覆
層の摩耗は一段と促進されるようになることから、比較
的短時間で使用寿命に至るのが現状である。 【0005】 【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工具に着目
し、特に高速切削時における硬質被覆層の温度上昇を抑
制すべく研究を行った結果、上記従来被覆超硬工具の硬
質被覆層の構成層である(Ti,Al)N層および(T
i,Al)CN層を、組成式:[Ti1-XAlX]Nおよ
び同[Ti1-XAlX]C1-mmで表わした場合、厚さ方
向中央部のオージェ分光分析装置による測定で、原子比
で、X:0.30〜0.70、m:0.6〜0.99を
満足する(Ti,Al)N層および(Ti,Al)CN
層に特定した上で、硬質被覆層の下部層として形成し、
さらにこれの上部層として窒化アルミニウム(以下、A
lNで示す)層を形成すると、この結果の硬質被覆層に
おいては、前記AlN層のもつすぐれた熱伝導性および
熱的安定性を具備するようになって、硬質被覆層の放熱
性が一段と向上し、高速切削時に発生する高熱に曝され
ても硬質被覆層自体の過熱は著しく抑制され、一方前記
(Ti,Al)N層および(Ti,Al)CN層によっ
て硬質被覆層は高硬度とすぐれた耐熱性も併せ持つよう
になることから、この硬質被覆層を形成してなる被覆超
硬工具は、これを特に鋼や鋳鉄などの高熱発生を伴なう
高速切削加工に用いても、硬質被覆層はすぐれた放熱性
を発揮し、これ自体の過熱による摩耗進行が抑制され、
耐摩耗性が一段と向上するようになる、という研究結果
を得たのである。 【0006】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) 組成
式:[Ti1-XAlX]Nおよび同[Ti1-XAlX]C
1-mmで表わした場合、厚さ方向中央部のオージェ分光
分析装置による測定で、原子比で、X:0.30〜0.
70、m:0.6〜0.99を満足する(Ti,Al)
N層および(Ti,Al)CN層のうちのいずれか、ま
たは両方からなり、かつ0.5〜15μmの平均層厚を
有する下部層、(b) AlNからなり、かつ0.5〜
15μmの平均層厚を有する上部層、以上(a)および
(b)で構成した硬質被覆層を物理蒸着してなる、硬質
被覆層がすぐれた放熱性を発揮する被覆超硬工具に特徴
を有するものである。 【0007】つぎに、この発明の被覆超硬工具の硬質被
覆層を構成する下部層、および上部層について、上記の
通りに数値限定した理由を説明する。 (a)下部層 硬質被覆層を構成する(Ti,Al)N層および(T
i,Al)CN層におけるAlはTiNおよびTiCN
に対して高温硬さおよび耐熱性を高め、もって耐摩耗性
を向上させるために固溶するものであり、したがって組
成式:(Ti1-XAlX)Nおよび同(Ti1-XAlX)C
1-mm、のX値が原子比(以下同じ)で、0.3未満で
は所望の耐摩耗性を確保することができず、一方その値
が0.7を越えると、切刃面部に欠けやチッピングが発
生し易くなると云う理由によりX値を0.3〜0.7と
定めた。望ましくはX値を0.35〜0.65とするの
がよい。 【0008】また、上記の(Ti,Al)CN層におけ
るC成分には、硬さを向上させる作用があるので、(T
i,Al)CN層は上記(Ti,Al)N層に比して相
対的に高い硬さをもつが、この場合上記の組成式におけ
るC成分の割合が0.01未満、すなわちm値が0.9
9を越えると所定の硬さ向上効果が得られず、一方C成
分の割合が0.4を越える、すなわちm値が0.6未満
になると靭性が急激に低下するようになることから、m
値を0.6〜0.99と定めた。望ましくはm値を0.
8〜0.9とするのがよい。 【0009】なお、この場合下部層の平均層厚が0.5
μm未満では所望のすぐれた高温硬さおよび耐熱性を確
保することができず、一方その層厚が15μmを越える
と、上記の上部層の層厚と相俟って、切削時の熱塑性変
形が一段と起り易くなり、これが原因の切刃偏摩耗によ
って使用寿命が短縮化するようになることから、その平
均層厚を0.5〜15μmと定めた。 【0010】(b)上部層 上部層には、上記の通り硬質被覆層にすぐれた熱伝導性
と熱的安定性を付与せしめ、もって放熱性の一段の向上
をもたらす作用があるが、その平均層厚が0.5μm未
満では前記作用に所望の向上効果が得られず、一方その
平均層厚が15μmを越えると切刃部に偏摩耗が発生し
易くなり、これが摩耗進行を促進するようになることか
ら、その平均層厚を0.5〜15μmと定めた。なお、
上記の上部層の上に、必要に応じてTiN層を蒸着形成
してもよく、これはTiN層が黄金色の色調を有し、こ
の色調によって切削工具の使用前と使用後の識別が容易
になるという理由からであり、この場合その平均層厚が
0.1μm未満では前記色調の付与が不十分であり、一
方前記色調の付与は2μmまでの平均層厚で十分である
ことから、0.1〜2μmの平均層厚とするのがよい。 【0011】 【発明の実施の形態】ついで、この発明の被覆超硬切削
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1〜3μmの範
囲内の所定の平均粒径を有するWC粉末、TiC粉末、
ZrC粉末、VC粉末、TaC粉末、NbC粉末、Cr
3 2 粉末、TiN粉末、TaN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 の圧力で圧粉体にプレス成形し、こ
の圧粉体を6Paの真空中、温度:1400℃に1時間
保持の条件で焼結し、焼結後、切刃部分にR:0.05
のホーニング加工を施してISO規格・CNMG120
408のチップ形状をもったWC基超硬合金製の超硬基
体A1〜A10を形成した。 【0012】また、原料粉末として、いずれも0.5〜
2μmの範囲内の所定の平均粒径を有するTiCN(重
量比でTiC/TiN=50/50)粉末、Mo2 C粉
末、ZrC粉末、NbC粉末、TaC粉末、WC粉末、
Co粉末、およびNi粉末を用意し、これら原料粉末
を、表2に示される配合組成に配合し、ボールミルで2
4時間湿式混合し、乾燥した後、100MPaの圧力で
圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を2kPaの窒素雰
囲気中、温度:1500℃に1時間保持の条件で焼結
し、焼結後、切刃部分にR:0.03のホーニング加工
を施してISO規格・CNMG120408のチップ形
状をもったTiCN系サーメット製の超硬基体B1〜B
6を形成した。 【0013】ついで、これら超硬基体A1〜A10およ
びB1〜B6を、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した
状態で、それぞれ図1に例示される通常のアークイオン
プレーティング装置に装入し、一方カソード電極(蒸発
源)として種々の成分組成をもったTi−Al合金を装
着し、装置内を排気して1.3×10-3Paの真空に保
持しながら、ヒーターで装置内を500℃に加熱した
後、Arガスを装置内に導入して2.5PaのAr雰囲
気とし、この状態で超硬基体に−800Vのバイアス電
圧を印加して超硬基体表面をArガスボンバート洗浄
し、引き続いて3×10-3Paの真空を保持しながら、
ヒーターで装置内を600〜700℃の範囲内の所定の
温度に加熱した状態で、前記カソード電極とアノード電
極との間にアーク放電を発生させ、装置内に反応ガスと
して、窒素ガス、またはメタンガスと窒素ガスを導入し
て2.8Paの反応雰囲気とすると共に、前記超硬基体
に印加するバイアス電圧を−150Vとすることによ
り、前記超硬基体A1〜A10およびB1〜B6のそれ
ぞれの表面に、表3、4に示される目標組成および目標
層厚の硬質被覆層(本発明被覆超硬工具の下部層に相
当)を蒸着形成することにより、図2(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
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)
1〜22をそれぞれ製造した。 【0014】ついで、これら従来被覆超硬チップ1〜2
2のそれぞれの表面に、同じく図1のアークイオンプレ
ーティング装置にて、カソード電極(蒸発源)として、
金属Alを装着し、装置内を排気して1.3×10-3
aの真空に保持しながら、ヒーターで装置内を600〜
700℃の範囲内の所定の温度に加熱した状態で、前記
カソード電極とアノード電極との間にアーク放電を発生
させ、装置内に反応ガスとして、窒素ガスを導入して3
Paの反応雰囲気とし、かつ超硬基体に印加するパルス
バイヤス電圧を−280Vとすることにより、表5に示
される目標層厚の上部層を蒸着形成することにより同じ
く図2に示される形状をもった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)1〜22をそれ
ぞれ製造した。 【0015】なお、この結果得られた各種の被覆超硬チ
ップについて、これの硬質被覆層の構成層の組成および
層厚を、オージェ分光分析装置および走査型電子顕微鏡
を用いて測定したところ、表3〜5の目標組成および目
標層厚と実質的に同じ組成および平均層厚(任意5ヶ所
測定の平均値)を示した。 【0016】ついで、この結果得られた各種の被覆超硬
チップのうち、本発明被覆超硬チップ1〜16および従
来被覆超硬チップ1〜16について、 被削材:JIS・S50Cの丸棒、 切削速度:350m/min.、 切り込み:1.5mm、 送り:0.2mm/rev.、 切削時間:10分、 の条件(以下、切削条件aという)での炭素鋼の乾式連
続高速旋削試験、 被削材:JIS・SNCM439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:2.0mm、 送り:0.3mm/rev.、 切削時間:5分、 の条件(以下、切削条件bという)での合金鋼の乾式断
続高速旋削試験、さらに、 被削材:JIS・FC250の丸棒、 切削速度:400m/min.、 切り込み:1.5mm、 送り:0.3mm/rev.、 切削時間:10分、 の条件(以下、切削条件cという)での鋳鉄の乾式連続
高速旋削試験を行い、いずれの旋削試験でも切刃部の逃
げ面摩耗幅を測定した。 【0017】また、本発明被覆超硬チップ17〜22お
よび従来被覆超硬チップ17〜22については、 被削材:JIS・SCM440の丸棒、 切削速度:350m/min.、 切り込み:1.5mm、 送り:0.2mm/rev.、 切削時間:10分、 の条件(以下、切削条件dという)での合金鋼の乾式連
続高速旋削試験、 被削材:JIS・S45Cの長さ方向等間隔4本縦溝入
り丸棒、 切削速度:280m/min.、 切り込み:1.5mm、 送り:0.15mm/rev.、 切削時間:5分、 の条件(以下、切削条件eという)での炭素鋼の乾式断
続高速旋削試験、さらに、 被削材:JIS・FC300の丸棒、 切削速度:380m/min.、 切り込み:2mm、 送り:0.2mm/rev.、 切削時間:10分、 の条件(以下、切削条件fという)での鋳鉄の乾式連続
高速旋削試験を行い、いずれの旋削試験でも切刃部の逃
げ面摩耗幅を測定した。この測定結果を表6に示した。 【0018】 【表1】【0019】 【表2】 【0020】 【表3】 【0021】 【表4】【0022】 【表5】 【0023】 【表6】【0024】(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、および同1.8μmのCo
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、10
0MPa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1370〜1470℃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8mm、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×1
3mm、10mm×22mm、および20mm×45m
mの寸法をもった4枚刃スクエア形状の超硬基体(エン
ドミル)a〜hをそれぞれ製造した。 【0025】ついで、これらの超硬基体(エンドミル)
a〜hの表面に、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した
状態で、同じく図1に例示される通常のアークイオンプ
レーティング装置に装入し、上記実施例1と同一の条件
で、表8に示される目標組成および目標層厚の硬質被覆
層(本発明被覆超硬工具の下部層に相当)を蒸着形成す
ることにより、図3(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。 【0026】さらに、上記の従来被覆超硬エンドミル1
〜8の表面に、同じくアークイオンプレーティング装置
にて、上記実施例1と同一の条件で、表9に示される目
標層厚の上部層を蒸着形成することにより同じく図3に
示される形状をもった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。 【0027】また、この結果得られた各種の被覆超硬エ
ンドミルについて、これの硬質被覆層の構成層の組成お
よび層厚を、オージェ分光分析装置および走査型電子顕
微鏡を用いて測定したところ、表8、9の目標組成およ
び目標層厚と実質的に同じ組成および平均層厚(任意5
ヶ所測定の平均値との比較)を示した。 【0028】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・SCM440の板材、 切削速度:150m/min.、 溝深さ(切込み):3mm、 テーブル送り:500mm/分、 の条件での合金鋼の乾式高速溝加工試験、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・SKD61(HRC52)の板材、 切削速度:65m/min.、 溝深さ(切込み):0.5mm、 テーブル送り:120mm/分、 の条件での工具鋼の乾式高速溝加工試験、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・FC300の板材、 切削速度:160m/min.、 溝深さ(切込み):8mm、 テーブル送り:240mm/分、 の条件での鋳鉄の乾式高速溝加工試験、をそれぞれ行
い、いずれの高速溝加工試験でも外周刃の逃げ面摩耗量
が使用寿命の目安とされる0.1mmに至るまでの切削
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。 【0029】 【表7】 【0030】 【表8】 【0031】 【表9】【0032】(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。 【0033】ついで、これらの超硬基体(ドリル)a
‘〜h’の表面に、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥し
た状態で、同じく図1に例示される通常のアークイオン
プレーティング装置に装入し、上記実施例1と同一の条
件で、表10に示される目標組成および目標層厚の硬質
被覆層(本発明被覆超硬工具の下部層に相当)を蒸着形
成することにより、図4(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。 【0034】さらに、上記の従来被覆超硬ドリル1〜8
の表面に、同じくアークイオンプレーティング装置に
て、上記実施例1と同一の条件で、表11に示される目
標層厚の上部層を蒸着形成することにより、同じく図4
に示される形状をもった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。 【0035】さらに、この結果得られた各種の被覆超硬
ドリルについて、同じくこれの硬質被覆層の構成層の組
成および層厚を、オージェ分光分析装置および走査型電
子顕微鏡を用いて測定したところ、表10、11の目標
組成および目標層厚と実質的に同じ組成および平均層厚
(任意5ヶ所測定の平均値との比較)を示した。 【0036】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:50m
mのJIS・S45Cの板材、 回転速度:8000min-1、 送り:1120mm/分、 の条件での炭素鋼の湿式高速穴あけ加工試験、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・SNCM439の板材、 回転速度:3800min-1、 送り:680mm/分、 の条件での合金鋼の湿式高速穴あけ加工試験、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・FC250の板材、 回転速度:1800min-1、 送り:480mm/分、 の条件での鋳鉄の湿式高速穴あけ加工試験、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1
0、11にそれぞれ示した。 【0037】 【表10】【0038】 【表11】 【0039】 【発明の効果】表3〜114に示される結果から、本発
明被覆超硬工具は、いずれも鋼や鋳鉄の切削加工を高い
発熱を伴う高速で行っても、上部層のもつすぐれた熱伝
導性と熱的安定性によって硬質被覆層はすぐれた放熱性
を発揮し、硬質被覆層自体が過熱されることがなくなる
ことから、下部層の(Ti,Al)N層および(Ti,
Al)CN層によってもたらされるすぐれた高硬度とす
ぐれた耐熱性と相俟って、欠けやチッピングなどの発生
なく、すぐれた耐摩耗性を発揮するのに対して、実質的
に硬質被覆層が前記(Ti,Al)N層および(Ti,
Al)CN層からなる従来被覆超硬工具においては、い
ずれも高速切削時に発生する高熱によって硬質被覆層自
体の温度が上昇し、このため摩耗進行が著しく促進し、
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、特に高
速切削加工においてもすぐれた耐摩耗性を発揮するもの
であるから、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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to the generation of high heat
Excellent heat dissipation with hard coating layer due to high speed cutting of accompanying steel etc.
To prevent wear progress due to overheating.
Surface coated cemented carbide that can extend the service life of the step
Metal tools (hereinafter referred to as coated carbide tools)
is there. [0002] 2. Description of the Related Art Generally, cutting tools include various types of steel and cast iron.
For turning or planing of work materials such as
Throw-away heads that are detachably attached to
And drills used for drilling and cutting the work material.
Tools and miniature drills, as well as face milling of the work material
Solid type end used for groove processing, shoulder processing, etc.
Domill, etc.
Removably attached to the solid type end mill
Similarly, a slow-away end mill tool that performs cutting
Which is known. In general, for example, FIG.
Arc ion play, one of the physical vapor deposition devices shown
Using a heating device, heater
Is 1.3 × 10-3At a temperature of 600 ° C as a vacuum of Pa
In a heated state, an anode electrode and a T
a cathode electrode (evaporation source) on which an i-Al alloy is set;
An arc discharge is generated during
Nitrogen gas, or methane gas and nitrogen gas
Introduced, on the other hand, tungsten carbide (hereinafter referred to as WC) group
Cemented carbide or titanium carbonitride (hereinafter referred to as TiCN)
A base cermet, and said anode electrode and
A tool base opposed to the sword electrode at a predetermined interval
(Hereinafter, these are collectively referred to as a carbide substrate)
For example, under the condition that a bias voltage of -120 V is applied,
On the surface of a hard substrate, for example, JP-A-62-56565
As described in the above, a composite nitride of Ti and Al [hereinafter, referred to as
(Ti, Al) N] layer and composite carbonitride [hereinafter
Below, denoted by (Ti, Al) CN]
Alternatively, a hard coating layer composed of
Coating produced by physical vapor deposition with an average layer thickness of m
Carbide tools are known. [0004] On the other hand, cutting in recent years
Need to save labor and energy and reduce costs
There is a strong demand, and with this, the cutting process has improved the performance of the cutting machine
In conjunction with this, there is a tendency to increase the speed, but
For hard tools, this can be done under normal conditions such as steel or cast iron.
There is no problem when used for cutting of
When used under cutting conditions, high heat generated during cutting
In particular, the temperature of the hard coating layer rises,
The wear of the layers is further accelerated,
At present, the service life can be reached in an extremely short time. [0005] Means for Solving the Problems Accordingly, the present inventors have
Focusing on the above-mentioned conventional coated carbide tools from the above viewpoint
And suppresses the temperature rise of the hard coating layer, especially during high-speed cutting.
As a result of research to control the hardness of the conventional coated carbide tools,
(Ti, Al) N layer and (T
The (i, Al) CN layer is formed by a composition formula: [Ti1-XAlX] N and
And [Ti1-XAlX] C1-mNmWhen expressed as
The atomic ratio is measured by Auger spectroscopy
X: 0.30 to 0.70, m: 0.6 to 0.99
Satisfactory (Ti, Al) N layer and (Ti, Al) CN
After specifying the layer, formed as a lower layer of the hard coating layer,
Further, aluminum nitride (hereinafter referred to as A)
1N), the resulting hard coating layer
In the above, the excellent thermal conductivity of the AlN layer and
Comes with thermal stability, heat dissipation of hard coating layer
Performance is further improved and exposed to the high heat generated during high-speed cutting.
Even overheating of the hard coating layer itself is significantly suppressed, while
(Ti, Al) N layer and (Ti, Al) CN layer
The hard coating layer has both high hardness and excellent heat resistance
The coating formed by forming this hard coating layer
Hard tools are associated with high heat generation, especially in steel and cast iron.
Hard coating layer has excellent heat dissipation even when used for high-speed cutting
And the progress of wear due to its own overheating is suppressed,
Research results that wear resistance will be further improved
I got it. The present invention has been made based on the above research results.
Wherein the surface of the cemented carbide substrate has (a) a composition
Formula: [Ti1-XAlX] N and [Ti1-XAlX] C
1-mNmWhen expressed by, Auger spectroscopy at the center in the thickness direction
As measured by an analyzer, X: 0.30 to 0.
70, m: 0.6 to 0.99 (Ti, Al)
One of the N layer and the (Ti, Al) CN layer,
Or an average layer thickness of 0.5 to 15 μm
(B) made of AlN, and
An upper layer having an average layer thickness of 15 μm, above (a) and
A hard coating layer formed by physical vapor deposition of the hard coating layer configured in (b).
Features a coated carbide tool with a coating layer that exhibits excellent heat dissipation
It has. Next, the hard coating of the coated carbide tool of the present invention is described.
For the lower layer and upper layer that constitute the covering layer,
The reason for limiting the numerical values as follows will be described. (A) Lower layer (Ti, Al) N layer and (T
Al in the (i, Al) CN layer is TiN and TiCN
Increases high temperature hardness and heat resistance to abrasion resistance
To form a solid solution to improve
Formula: (Ti1-XAlX) N and (Ti1-XAlX) C
1-mNm, The X value of which is an atomic ratio (the same applies hereinafter),
Cannot achieve the desired abrasion resistance, while its value
Exceeds 0.7, chipping and chipping occur at the cutting edge
X value is 0.3-0.7 because it is easy to produce
I decided. Preferably, the X value should be 0.35 to 0.65.
Is good. In the above (Ti, Al) CN layer,
Since the C component has an effect of improving hardness, (T
The (i, Al) CN layer has a better phase than the (Ti, Al) N layer.
In contrast, it has a high hardness, but in this case,
Is less than 0.01, that is, the m value is 0.9.
If it exceeds 9, the predetermined hardness-improving effect cannot be obtained.
Min ratio exceeds 0.4, that is, m value is less than 0.6
, The toughness suddenly decreases.
The value was defined as 0.6-0.99. Desirably, the m value is set to 0.
It is good to be 8 to 0.9. In this case, the average thickness of the lower layer is 0.5
If it is less than μm, the desired excellent high-temperature hardness and heat resistance are assured.
Cannot be maintained, while its layer thickness exceeds 15 μm
Combined with the thickness of the upper layer described above,
The shape is more likely to occur, causing uneven wear of the cutting edge.
Service life is shortened.
The average layer thickness was determined to be 0.5 to 15 μm. (B) Upper layer The upper layer has excellent thermal conductivity as the hard coating layer as described above
And thermal stability, further improving heat dissipation
But the average layer thickness is less than 0.5 μm.
If it is full, the desired improvement effect cannot be obtained in the above-mentioned action, while
If the average layer thickness exceeds 15 μm, uneven wear occurs on the cutting edge.
That this will accelerate the progress of wear
Therefore, the average layer thickness was determined to be 0.5 to 15 μm. In addition,
A TiN layer is formed by vapor deposition on the upper layer as required.
This is because the TiN layer has a golden hue and
Easy to distinguish between before and after using cutting tools
In this case, the average layer thickness is
If the thickness is less than 0.1 μm, the color tone is insufficiently imparted.
On the other hand, the provision of the above color tone is sufficient if the average layer thickness is up to 2 μm.
For this reason, the average layer thickness is preferably 0.1 to 2 μm. [0011] BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, coated carbide cutting of the present invention
The tool will be specifically described with reference to examples. (Example 1) As raw material powders,
WC powder, TiC powder having a predetermined average particle size in the box,
ZrC powder, VC powder, TaC powder, NbC powder, Cr
ThreeC TwoPowder, TiN powder, TaN powder, and Co powder
Are prepared, and the raw material powders are mixed with the composition shown in Table 1.
And wet-mixed for 72 hours in a ball mill and dried.
Then, it is pressed into a green compact at a pressure of 100 MPa,
In vacuum of 6 Pa, temperature: 1400 ° C for 1 hour
Sinter under the condition of holding, and after sintering, R: 0.05
Honing process, ISO standard, CNMG120
Carbide base made of WC based cemented carbide with 408 tip shape
The bodies A1 to A10 were formed. In addition, as raw material powders,
TiCN having a predetermined average particle size in the range of 2 μm (weight
(TiC / TiN = 50/50 in quantitative ratio) Powder, MoTwoC powder
Powder, ZrC powder, NbC powder, TaC powder, WC powder,
Prepare Co powder and Ni powder,
Was blended in the composition shown in Table 2, and 2
After 4 hours of wet mixing and drying, at a pressure of 100 MPa
It is pressed into a green compact, and this green compact is
Sintering under the condition of keeping at 1500 ° C for 1 hour in an atmosphere
And after sintering, honing of R: 0.03 on the cutting edge
ISO standard, CNMG120408 chip type
Carbide Substrates B1 to B Made of TiCN Cermet
6 was formed. Next, these super-hard substrates A1 to A10 and
And B1 to B6 were ultrasonically cleaned in acetone and dried.
In the state, the normal arc ion respectively illustrated in FIG.
After charging into the plating equipment, the cathode electrode (evaporation
Source) with Ti-Al alloys having various component compositions.
1.3 × 10-3Keep at Pa vacuum
While heating, the inside of the device was heated to 500 ° C with a heater.
Then, an Ar gas is introduced into the apparatus, and an Ar atmosphere of 2.5 Pa is introduced.
In this state, a bias voltage of -800 V is applied to the carbide substrate.
Ar gas bombarding cleaning of super-hard substrate surface by applying pressure
And then 3 × 10-3While maintaining the vacuum of Pa,
A predetermined temperature within the range of 600 to 700 ° C with the heater
While heated to a temperature, the cathode electrode and the anode electrode
An arc discharge is generated between the electrodes and the reaction gas
And introduce nitrogen gas or methane gas and nitrogen gas.
The reaction atmosphere is 2.8 Pa and the cemented carbide substrate
By setting the bias voltage applied to
And that of the super-hard substrates A1 to A10 and B1 to B6
On each surface, the target composition and target shown in Tables 3 and 4
Thick hard coating layer (corresponds to the lower layer of the coated carbide tool of the present invention)
FIG. 2 (a) is a schematic perspective view
In the figure, it has the shape shown in the schematic longitudinal sectional view in FIG.
Conventional surface coated cemented carbide slot as conventional coated carbide tool
-Away tips (hereinafter referred to as conventional coated carbide tips)
1 to 22 were manufactured respectively. Then, these conventional coated carbide tips 1-2
2 is also applied to the surface of the arc ion
The cathode electrode (evaporation source)
1.3 × 10-3P
a. While maintaining the vacuum of a, the heater
While heated to a predetermined temperature within the range of 700 ° C.,
Arc discharge occurs between the cathode and anode electrodes
And introduce nitrogen gas as a reaction gas
A pulse applied to the carbide substrate with a Pa reaction atmosphere
By setting the bias voltage to -280 V, as shown in Table 5,
The same by depositing the upper layer of the target layer thickness
The coated carbide tool of the present invention having the shape shown in FIG.
Of the present invention surface-coated cemented carbide throwaway tips
(Hereinafter referred to as coated carbide tips of the present invention)
Each was manufactured. It should be noted that various coated carbide chips obtained as a result are
The composition of the constituent layers of the hard coating layer
The layer thickness can be measured using an Auger spectrometer and a scanning electron microscope.
The target composition and eye in Tables 3 to 5 were measured using
Composition and average layer thickness substantially the same as the standard layer thickness (5 optional locations
(Mean value of measurement). Next, various coated carbides obtained as a result are obtained.
Among the chips, the coated carbide tips 1 to 16 of the present invention and
For the coated carbide tips 1-16, Work material: JIS S50C round bar, Cutting speed: 350 m / min. , Cut: 1.5 mm, Feed: 0.2 mm / rev. , Cutting time: 10 minutes, Under dry conditions (hereinafter referred to as cutting conditions a)
High-speed turning test, Work material: JIS / SNCM439 Four at regular intervals in the length direction
Flute round bar, Cutting speed: 300 m / min. , Cut: 2.0 mm, Feed: 0.3 mm / rev. , Cutting time: 5 minutes, Cutting of alloy steel under the conditions (hereinafter referred to as cutting conditions b)
High-speed turning test, Work material: JIS FC250 round bar, Cutting speed: 400 m / min. , Cut: 1.5 mm, Feed: 0.3 mm / rev. , Cutting time: 10 minutes, Dry casting of cast iron under the following conditions (hereinafter referred to as cutting conditions c)
A high-speed turning test is performed.
The surface wear width was measured. Further, the coated carbide tips 17 to 22 of the present invention are provided.
And for the conventional coated carbide tips 17-22, Work material: JIS SCM440 round bar, Cutting speed: 350 m / min. , Cut: 1.5 mm, Feed: 0.2 mm / rev. , Cutting time: 10 minutes, (Hereinafter referred to as cutting condition d)
High-speed turning test, Work material: JIS S45C with 4 longitudinal grooves at regular intervals in the length direction
Round bar, Cutting speed: 280 m / min. , Cut: 1.5 mm, Feed: 0.15 mm / rev. , Cutting time: 5 minutes, Dry cutting of carbon steel under the following conditions (hereinafter referred to as cutting conditions e)
High-speed turning test, Work material: JIS FC300 round bar, Cutting speed: 380 m / min. , Cut: 2mm, Feed: 0.2 mm / rev. , Cutting time: 10 minutes, Dry casting of cast iron under the following conditions (hereinafter referred to as cutting conditions f)
A high-speed turning test is performed.
The surface wear width was measured. Table 6 shows the measurement results. [0018] [Table 1][0019] [Table 2] [0020] [Table 3] [0021] [Table 4][0022] [Table 5] [0023] [Table 6](Example 2) As the raw material powder, the average particle size was as follows:
Medium coarse WC powder with 5.5 μm, fine with 0.8 μm
Granular WC powder, 1.3 μm TaC powder, 1.2 μm
NbC powder, 1.2 μm ZrC powder, 2.3 μm
m CrThreeCTwoPowder, 1.5 μm VC powder, 1.0 μm
μm of (Ti, W) C powder and 1.8 μm of Co
Powders are prepared, and these raw material powders are shown in Table 7 respectively.
And then add wax and acetone
After mixing in a ball mill for 24 hours and drying under reduced pressure,
Press molding into various compacts of specified shape at 0MPa pressure
Then, these green compacts are placed in a vacuum atmosphere of 6 Pa at 7 ° C. /
At a temperature rise rate of 1370-1470 ° C.
Temperature, hold at this temperature for 1 hour, and then
Sintered to 8mm, 13mm and 26mm diameter
Three kinds of round bar sintered bodies for forming a cemented carbide substrate were formed,
Table 7 shows the three types of round rod sintered bodies
The diameter x length of the cutting edge is 6mm x 1
3mm, 10mm x 22mm, and 20mm x 45m
4-flute square-shaped cemented carbide substrate with dimensions of
Domyl) a to h were produced respectively. Next, these carbide substrates (end mills)
The surfaces of a to h were ultrasonically cleaned in acetone and dried.
In the state, a normal arc ion pump also illustrated in FIG.
The same conditions as in Example 1 above were loaded into the rating device.
The hard coating having the target composition and the target layer thickness shown in Table 8
Layer (equivalent to the lower layer of the coated carbide tool of the present invention)
As a result, FIG. 3A is a schematic front view, and FIG.
Conventional coating having a shape shown in a schematic cross-sectional view of a cutting blade portion
Conventional surface-coated cemented carbide end mill as a cemented carbide tool
(Hereinafter referred to as conventional coated carbide end mills) 1 to 8
Each was manufactured. Furthermore, the above-mentioned conventional coated carbide end mill 1
The arc ion plating device on the surface of
At the same conditions as in Example 1 above, the eye shown in Table 9
FIG. 3 also shows that the upper layer having the standard thickness is formed by vapor deposition.
The present invention as a coated carbide tool of the present invention having the shape shown
Bright surface coated cemented carbide end mill
1-8, respectively. [0027] The various coated cemented carbide
The composition and composition of the constituent layers of the hard coating layer
Thickness and layer thickness using an Auger spectrometer and a scanning electron microscope.
When measured using a microscope, the target compositions and
Composition and average layer thickness substantially the same as
Comparison with the average of the measurements at three locations). Next, the coated carbide end mill 1 of the present invention will be described.
-8 and conventional coated carbide end mills 1-8
Bright coated carbide end mills 1-3 and conventional coated carbide end mills
For mills 1-3, Work material: Plane dimensions: 100 mm x 250 mm, thickness: 5
0mm JIS SCM440 plate, Cutting speed: 150 m / min. , Groove depth (cut): 3 mm Table feed: 500 mm / min, -Speed high-speed grooving test of alloy steel under the conditions of
Hard end mill 4 to 6 and conventional coated carbide end mill 4 to
About 6, Work material: Plane dimensions: 100 mm x 250 mm, thickness: 5
0mm JIS SKD61 (HRC52) plate, Cutting speed: 65 m / min. , Groove depth (cut): 0.5 mm Table feed: 120 mm / min, -Speed high-speed grooving test of tool steel under the conditions of
Hard end mills 7, 8 and conventional coated carbide end mills 7,
For 8, Work material: Plane dimensions: 100 mm x 250 mm, thickness: 5
0mm JIS FC300 plate material, Cutting speed: 160 m / min. , Groove depth (cut): 8 mm, Table feed: 240 mm / min, Dry iron grooving test of cast iron under the following conditions
In any high-speed grooving test, the flank wear of the outer peripheral edge
Cutting down to 0.1 mm, which is the standard of service life
The groove length was measured. The measurement results are shown in Tables 8 and 9, respectively.
did. [0029] [Table 7] [0030] [Table 8] [0031] [Table 9](Example 3)
Diameter 8 mm (for forming super hard substrates a to c), 13 mm (super hard
For forming substrates d to f) and 26 mm (carbide substrates g and h)
(For forming) three kinds of round bar sintered bodies
The diameter x length of the groove forming part is
4 mm x 13 mm (carbide substrate a 'to c'), 8 mm each
× 22 mm (carbide substrate d ′ to f ′) and 16 mm ×
Carbide base with dimensions of 45 mm (carbide substrate g ', h')
The bodies (drills) a 'to h' were respectively manufactured. Next, these carbide substrates (drills) a
The surface of '~ h' is ultrasonically cleaned in acetone and dried
In the state of the normal arc ion also illustrated in FIG.
The same material as in Example 1 was charged in the plating apparatus.
The hardness of the target composition and the target layer thickness shown in Table 10
Coating layer (equivalent to the lower layer of the coated carbide tool of the present invention) deposited
As a result, FIG.
(B) has a shape shown in a schematic cross-sectional view of the groove forming portion.
Of conventional surface coated cemented carbide as conventional coated carbide tool
Lil (hereinafter referred to as conventional coated carbide drill) 1 to 8
Each was manufactured. Further, the above-mentioned conventional coated carbide drills 1 to 8
On the surface, also in the arc ion plating system
Then, under the same conditions as in Example 1 above,
By vapor deposition forming the upper layer having the reference layer thickness, FIG.
As a coated carbide tool of the present invention having the shape shown in Fig.
Invented surface coated cemented carbide drill
1 to 8). Furthermore, various coated carbides obtained as a result are obtained.
For the drill, a set of constituent layers of the hard coating layer
The formation and layer thickness are determined by Auger spectroscopy
When measured using a scanning microscope, the targets in Tables 10 and 11
Composition and average layer thickness substantially equal to composition and target layer thickness
(Comparison with the average value of measurement at five arbitrary points) is shown. Next, the coated carbide drills of the present invention 1 to 8
And, among the conventional coated carbide drills 1 to 8, the coated
Hard drills 1-3 and conventional coated carbide drills 1-3
The Work material: plane dimensions: 100 mm x 250, thickness: 50 m
JIS S45C plate material, Rotation speed: 8000 min-1, Feed: 1120 mm / min, High-speed drilling test of carbon steel under the conditions of
For coated carbide drills 4-6 and conventional coated carbide drills 4-6
About Work material: Plane dimensions: 100 mm x 250 mm, thickness: 5
0mm JIS / SNCM439 plate material, Rotation speed: 3800min-1, Feed: 680 mm / min, High-speed drilling test of alloy steel under the conditions of
For coated carbide drills 7, 8 and conventional coated carbide drills 7, 8
About Work material: Plane dimensions: 100 mm x 250 mm, thickness: 5
0mm JIS FC250 plate material, Rotation speed: 1800min-1, Feed: 480 mm / min, Wet high speed drilling test of cast iron under the conditions of each
Perform any wet (using water-soluble cutting oil) high-speed drilling
In the engineering test, the flank wear width of the tip cutting edge reaches 0.3 mm.
The number of drilling operations until completion was measured. Table 1 shows the measurement results.
0 and 11 respectively. [0037] [Table 10][0038] [Table 11] [0039] According to the results shown in Tables 3 to 114, the present invention
All bright coated carbide tools require high machining of steel and cast iron.
Excellent heat transfer in the upper layer even at high speeds with heat generation
Hard coating layer has excellent heat dissipation due to conductivity and thermal stability
The hard coating layer itself is not overheated
Therefore, the (Ti, Al) N layer and the (Ti,
Al) The excellent high hardness provided by the CN layer
Chipping, chipping, etc. due to loose heat resistance
And excellent wear resistance, but practically
The hard coating layer is the (Ti, Al) N layer and (Ti,
Al) In a conventional coated carbide tool comprising a CN layer,
The displacement of the hard coating layer is also caused by the high heat generated during high-speed cutting.
The temperature of the body rises, which significantly accelerates the progress of wear,
It is clear that the service life is reached in a relatively short time. Up
As described above, the coated carbide tool of the present invention can be used for various types of steel and casting.
Not only cutting under normal conditions such as iron
Demonstrates excellent wear resistance even in high speed cutting
Therefore, labor saving and energy saving of cutting process, and
It can sufficiently cope with cost reduction.

【図面の簡単な説明】 【図1】アークイオンプレーティング装置の概略説明図
である。 【図2】(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3】(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4】(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。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic explanatory view of an arc ion plating apparatus. FIG. 2A is a schematic perspective view of a coated carbide tip, and FIG.
1 is a schematic vertical sectional view of a coated carbide tip. FIG. 3 (a) is a schematic front view of a coated carbide end mill,
(B) is a schematic transverse sectional view of the cutting blade portion. FIG. 4A is a schematic front view of a coated carbide drill, and FIG.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the groove forming portion.

【手続補正書】 【提出日】平成13年8月22日(2001.8.2
2) 【手続補正1】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】0039 【補正方法】変更 【補正内容】 【0039】 【発明の効果】表3〜14に示される結果から、本発明
被覆超硬工具は、いずれも鋼や鋳鉄の切削加工を高い発
熱を伴う高速で行っても、上部層のもつすぐれた熱伝導
性と熱的安定性によって硬質被覆層はすぐれた放熱性を
発揮し、硬質被覆層自体が過熱されることがなくなるこ
とから、下部層の(Ti,Al)N層および(Ti,A
l)CN層によってもたらされるすぐれた高硬度とすぐ
れた耐熱性と相俟って、欠けやチッピングなどの発生な
く、すぐれた耐摩耗性を発揮するのに対して、実質的に
硬質被覆層が前記(Ti,Al)N層および(Ti,A
l)CN層からなる従来被覆超硬工具においては、いず
れも高速切削時に発生する高熱によって硬質被覆層自体
の温度が上昇し、このため摩耗進行が著しく促進し、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、特に高速
切削加工においてもすぐれた耐摩耗性を発揮するもので
あるから、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。
[Procedure amendment] [Date of submission] August 22, 2001 (2001.8.2
2) [Procedure amendment 1] [Document name to be amended] Description [Item name to be amended] 0039 [Correction method] Change [Content of amendment] [Effect of the Invention] From the results shown in Tables 3 to 14 , Inventive coated carbide tools, even when cutting steel or cast iron at high speed with high heat generation, the hard coating layer has excellent heat dissipation due to the excellent thermal conductivity and thermal stability of the upper layer. Since the hard coating layer itself does not overheat, the lower layer (Ti, Al) N layer and (Ti, A)
l) In combination with the excellent high hardness provided by the CN layer and the excellent heat resistance, it exhibits excellent wear resistance without occurrence of chipping, chipping, etc., whereas the substantially hard coating layer The (Ti, Al) N layer and (Ti, A
l) In the conventional coated cemented carbide tool comprising a CN layer, the temperature of the hard coating layer itself rises due to the high heat generated during high-speed cutting, which significantly accelerates the progress of wear and shortens the service life in a relatively short time. It is clear that it will lead. As described above, the coated carbide tool of the present invention exerts excellent wear resistance not only in cutting under various conditions such as steel and cast iron but also in high-speed cutting. Therefore, it is possible to satisfactorily cope with the labor saving and energy saving of the cutting process and the cost reduction.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 裕介 兵庫県明石市魚住町金ヶ崎西大池179番地 1 エムエムシーコベルコツ−ル株式会社 内 (72)発明者 一宮 夏樹 兵庫県明石市魚住町金ヶ崎西大池179番地 1 エムエムシーコベルコツ−ル株式会社 内 (72)発明者 近藤 暁裕 兵庫県明石市魚住町金ヶ崎西大池179番地 1 エムエムシーコベルコツ−ル株式会社 内 Fターム(参考) 3C037 CC02 CC04 CC09 CC11 3C046 FF03 FF04 FF10 FF13 FF19 FF25 4K029 AA04 BA54 BA58 BC02 BC10 BD05 EA01    ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (72) Inventor Yusuke Tanaka             179 Kanegasaki Nishi-Oike, Uozumi-cho, Akashi-shi, Hyogo Prefecture             1 MMC Kobelcourt Co., Ltd.             Inside (72) Inventor Natsuki Ichinomiya             179 Kanegasaki Nishi-Oike, Uozumi-cho, Akashi-shi, Hyogo Prefecture             1 MMC Kobelcourt Co., Ltd.             Inside (72) Inventor Akihiro Kondo             179 Kanegasaki Nishi-Oike, Uozumi-cho, Akashi-shi, Hyogo Prefecture             1 MMC Kobelcourt Co., Ltd.             Inside F-term (reference) 3C037 CC02 CC04 CC09 CC11                 3C046 FF03 FF04 FF10 FF13 FF19                       FF25                 4K029 AA04 BA54 BA58 BC02 BC10                       BD05 EA01

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 炭化タングステン基超硬合金または炭窒
化チタン基サーメットで構成された工具基体の表面に、 (a) 組成式:[Ti1-XAlX]Nおよび同[Ti
1-XAlX]C1-mmで表わした場合、厚さ方向中央部の
オージェ分光分析装置による測定で、原子比で、X:
0.30〜0.70、m:0.6〜0.99を満足する
TiとAlの複合窒化物層およびTiとAlの複合炭窒
化物層のうちのいずれか、または両方からなり、かつ
0.5〜15μmの平均層厚を有する下部層、 (b) 窒化アルミニウム層からなり、かつ0.5〜1
5μmの平均層厚を有する上部層、以上(a)および
(b)で構成した硬質被覆層を物理蒸着してなる、硬質
被覆層がすぐれた放熱性を発揮する表面被覆超硬合金製
切削工具。
Claims: 1. A surface of a tool base composed of a tungsten carbide-based cemented carbide or a titanium carbonitride-based cermet, comprising: (a) a composition formula: [Ti 1-x Al x ] N [Ti
1-X Al x ] C 1-m N m , when measured by an Auger spectrometer at the center in the thickness direction, and expressed as X:
0.30 to 0.70, m: one or both of a composite nitride layer of Ti and Al and a composite carbonitride layer of Ti and Al satisfying 0.6 to 0.99, and (B) a lower layer having an average layer thickness of 0.5 to 15 μm;
A surface-coated cemented carbide cutting tool in which the hard coating layer exhibits excellent heat dissipation, obtained by physical vapor deposition of an upper layer having an average layer thickness of 5 μm and a hard coating layer composed of the above (a) and (b). .
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7785700B2 (en) 2004-04-13 2010-08-31 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Surface-coated cutting tool
JP2011011270A (en) * 2009-06-30 2011-01-20 Nachi Fujikoshi Corp Hard film coated cutting tool excellent in radiation cooling capability
JP2013116509A (en) * 2011-12-01 2013-06-13 Mitsubishi Materials Corp Surface-coated cutting tool

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