JP2003071612A - 高速切削ですぐれた耐熱塑性変形性を発揮する表面被覆超硬合金製スローアウエイチップ - Google Patents
高速切削ですぐれた耐熱塑性変形性を発揮する表面被覆超硬合金製スローアウエイチップInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速切削ですぐれた耐熱塑性変形性を発揮す
る表面被覆超硬合金製スローアウエイチップを提供す
る。 【解決手段】 表面被覆超硬合金製スローアウエイチッ
プが、結合相形成成分としてＣｏ：４〜２０質量％およ
びＣｒ：０．１〜４質量％を含有し、残りが硬質相形成
成分としての炭化タングステンと不可避不純物からなる
組成を有し、かつ光学顕微鏡を用いた縦断面組織観察に
よる測定で、空孔が５〜３０面積％の割合で存在する多
孔質帯域部分が、切刃部のすくい面と逃げ面の交わる切
刃稜線部を含む前記すくい面部に、表面から２０〜１０
０μｍの深さに亘って存在し、その他の本体部分の空孔
の割合が２面積％以下である炭化タングステン基超硬合
金基体の表面に、硬質被覆層として、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層または２層以上の積層からなるＴｉ化合
物層、または前記Ｔｉ化合物層と酸化アルミニウム層を
４〜１５μｍの平均層厚で蒸着してなる。
る表面被覆超硬合金製スローアウエイチップを提供す
る。 【解決手段】 表面被覆超硬合金製スローアウエイチッ
プが、結合相形成成分としてＣｏ：４〜２０質量％およ
びＣｒ：０．１〜４質量％を含有し、残りが硬質相形成
成分としての炭化タングステンと不可避不純物からなる
組成を有し、かつ光学顕微鏡を用いた縦断面組織観察に
よる測定で、空孔が５〜３０面積％の割合で存在する多
孔質帯域部分が、切刃部のすくい面と逃げ面の交わる切
刃稜線部を含む前記すくい面部に、表面から２０〜１０
０μｍの深さに亘って存在し、その他の本体部分の空孔
の割合が２面積％以下である炭化タングステン基超硬合
金基体の表面に、硬質被覆層として、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層または２層以上の積層からなるＴｉ化合
物層、または前記Ｔｉ化合物層と酸化アルミニウム層を
４〜１５μｍの平均層厚で蒸着してなる。
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、特に各種の鋼や
鋳鉄などの切削加工を、高熱発生を伴う高速切削条件で
行なった場合に切刃部がすぐれた耐熱塑性変形性を発揮
する表面被覆超硬合金製スローアウエイチップ（以下、
被覆超硬チップという）に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、一般に、炭化タングステン（以
下、ＷＣで示す）基超硬合金で構成された基体（以下、
超硬合金基体という）の表面に、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層または２層以上
の積層からなるＴｉ化合物層、または前記Ｔｉ化合物層
と酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2Ｏ3で示す）層を４〜
１５μｍの平均層厚で蒸着してなる被覆超硬チップが知
られており、これ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よく知られるところである。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
の省力化および省エネ化、さらに低コスト化に対する要
求は強く、これに伴い、切削加工装置の高性能化と相俟
って、切削加工は高速で行なわれる傾向にあるが、上記
の従来被覆超硬チップにおいては、これを鋼や鋳鉄など
の通常の条件での連続切削や断続切削に用いた場合には
問題はないが、これを高速切削加工に用いると、切削時
に発生する高い発熱によって、切刃部に偏摩耗の原因と
なる熱塑性変形が発生し易くなり、この結果摩耗進行が
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。 【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、高速切削加工で、すぐれた耐熱
塑性変形性を発揮する被覆超硬チップを開発すべく、特
に上記の従来被覆超硬チップに着目し、研究を行った結
果、上記の従来被覆超硬チップを構成する超硬合金基体
は、光学顕微鏡を用いた縦断面組織観察による測定で、
２面積％以下の空孔率を有するが、これの組成を、結合
相形成成分としてＣｏ：４〜２０質量％およびＣｒ：
０．１〜４質量％を含有し、残りが硬質相形成成分とし
てのＷＣと不可避不純物からなる組成に特定した上で、
この超硬合金基体の切刃部におけるすくい面部、すなわ
ち、図１に切刃部の要部縦断面が模式図で示される通
り、すくい面と逃げ面の交わる切刃稜線部を含むすくい
面部に、表面から２０〜１００μｍの深さに亘って、光
学顕微鏡を用いた縦断面組織観察による測定で、空孔が
５〜３０面積％の割合で存在する多孔質帯域部分を形成
し、これに上記の硬質被覆層を蒸着したもので、被覆超
硬チップを構成すると、この結果の被覆超硬チップにお
いては、前記多孔質帯域部分が特に高速切削時に発生す
る高熱の断熱層として作用することから、切刃部の熱塑
性変形が著しく抑制され、この結果偏摩耗の発生が防止
され、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するように
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、結合相形成成分としてＣｏ：４〜
２０質量％およびＣｒ：０．１〜４質量％を含有し、残
りが硬質相形成成分としてのＷＣと不可避不純物からな
る組成を有し、かつ光学顕微鏡を用いた縦断面組織観察
による測定で、空孔が５〜３０面積％の割合で存在する
多孔質帯域部分が、切刃部のすくい面と逃げ面の交わる
切刃稜線部を含む前記すくい面部に、表面から２０〜１
００μｍの深さに亘って存在し、その他の本体部分の空
孔の割合が２面積％以下である超硬基体の表面に、硬質
被覆層として、ＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、Ｔｉ
ＣＯ層、およびＴｉＣＮＯ層のうちの１層または２層以
上の積層からなるＴｉ化合物層、または前記Ｔｉ化合物
層とＡｌ2Ｏ3層を４〜１５μｍの平均層厚で蒸着してな
る、高速切削ですぐれた耐熱塑性変形性を発揮する被覆
超硬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チップを構成す
る超硬合金基体は、例えば原料粉末としてのＷＣ粉末、
Ｃｒ3 Ｃ2 粉末、およびＣｏ粉末を所定の配合割合に配
合し、混合して本体部分形成用混合粉末とし、また多孔
質帯域部分の形成には、上記の所定割合に配合した原料
粉末に空孔率に応じた割合のパラフィンを加えて混合し
てなる混合粉末を用い、これらの混合粉末を多孔質帯域
部分の厚さを考慮しながら、積層プレス成形して圧粉体
とし、この圧粉体を脱パラフィン処理して、多孔質帯域
部分形成用圧粉体部分に空孔を形成した状態で、通常の
条件で焼結することにより製造することができる。 【０００７】つぎに、この発明の被覆超硬チップにおい
て、これを構成する超硬合金基体および硬質被覆層に関
して、上記の通り数値限定した理由を説明する。 （ａ）超硬合金基体の組成 Ｃｏ成分には焼結性を向上させ、もって超硬合金基体に
強度および靭性を付与せしめる作用があるが、その含有
量が４質量％未満では、所望の強度および靭性を確保す
ることができず、この結果切刃部に欠けやチッピングが
発生し易くなり、一方その含有量が２０質量％を越える
と、耐熱塑性変形性が急激に低下し、この結果摩耗促進
の原因となる偏摩耗が切刃部に発生するようになること
から、その含有量を４〜２０質量％と定めた。Ｃｒ成分
には、結合相を形成するＣｏ中に固溶してＷＣ相の粒成
長を抑制し、もって硬質相を構成するＷＣ相の細粒化に
寄与する作用があるが、その含有量が０．１質量％未満
では所望の細粒化効果を確保することができず、一方そ
の含有量が４質量％を越えると、Ｃｒ炭化物が析出する
ようになって、特に多孔質帯域の靭性が急激に低下し、
これが欠損発生の原因となることから、その含有量を
０．１〜４質量％と定めた。 【０００８】（ｂ）超硬合金基体の多孔質帯域部分 超硬合金基体の本体部分には、従来被覆超硬チップの超
硬合金基体におけると同様に２面積％以下の空孔率を具
備せしめて、所定の強度を保持するようにし、一方、多
孔質帯域部分には、上記の通り相対的に多数の空孔を存
在させ、この空孔によって高速切削時に発生した高熱の
超硬合金基体本体部分への移動を抑制して前記超硬合金
基体の本体部分が過熱されるのを防止する断熱作用を発
揮させ、もって切刃部が熱塑性変形を起さないようにす
るものである。しかし、多孔質帯域部分の空孔率が５面
積％未満では断熱効果が不十分で、満足な耐熱塑性変形
性を確保することができず、一方そのその空孔率が３０
面積％を超えると、多孔質帯域部分の強度が急激に低下
し、切刃部に欠けやチッピングが発生し易くなることか
ら、その空孔率を５〜３０面積％と定めた。また、多孔
質帯域部分の超硬合金基体表面からの形成深さが２０μ
ｍ未満では前記多孔質帯域部分による断熱効果十分にに
発揮させることができず、一方その形成深さが１００μ
ｍを越えると、多孔質帯域部分の強度が急激に低下する
ようになり、この結果切刃部に欠けやチッピングなどの
欠損が発生し易くなることから、その形成深さを２０〜
１００μｍと定めた。 【０００９】（ｃ）硬質被覆層 硬質被覆層の平均層厚が４μｍ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、一方その層厚が１５
μｍを越えると、硬質被覆層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４〜１５μｍ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、
いずれも０．３〜３μｍの範囲内の所定の平均粒径を有
するＷＣ粉末、Ｃｒ3 Ｃ2 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、乾燥して、超硬
合金基体本体部分形成用混合粉末ａ−１〜ａ−９を調整
し、さらに前記原料粉末に加えてパラフィンを用意し、
これらを表２に示される配合組成に配合し、ボールミル
で２４時間乾式混合して、超硬合金基体多孔質帯域部分
形成用混合粉末ｂ−１〜ｂ−９を調整し、ついで、これ
らの混合粉末を、多孔質帯域部分の厚さを考慮しなが
ら、かつ表３に示される組み合わせで金型内に積層充填
し、７５ＭＰａの圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧
粉体を、窒素雰囲気中、６００℃に１時間保持の条件で
脱パラフィン処理して、多孔質帯域部分形成用圧粉体部
分に空孔を形成した状態で、真空中、温度：１３５０〜
１５００℃の範囲内の所定の温度に１時間保持の条件で
焼結し、最終的に切刃部の切刃稜線部にＲ：０．０５の
ホーニング加工を施することにより、表３に示される組
成および空孔率（通常の光学顕微鏡を用いて２００倍の
倍率で観察した縦断面組織の測定結果を示す、以下同
じ）を有する本体部分と、切刃部のすくい面部に位置
し、同じく表３に示される組成、空孔率、および表面か
らの深さ（厚さ）をもった多孔質帯域部分からなり、か
つＩＳＯ規格・ＣＮＭＧ１２０３０８のチップ形状をも
った本発明超硬合金基体Ａ−１〜Ａ−９をそれぞれ形成
した。 【００１１】また、比較の目的で、表４に示される通
り、切刃部のすくい面部に多孔質帯域部分の形成を行な
わない以外は上記の本発明超硬合金基体Ａ−１〜Ａ−９
の形成条件と同一の条件で従来超硬合金基体Ｂ−１〜Ｂ
−９をそれぞれ形成した。 【００１２】ついで、これら本発明超硬合金基体Ａ−１
〜Ａ−９および従来超硬合金基体Ｂ−１〜Ｂ−９の表面
に、通常の化学蒸着装置を用い、表５（表５中のｌ−Ｔ
ｉＣＮ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）に示される条件にて、表６，７に示される目
標層厚のＴｉ化合物層、またはＴｉ化合物層とＡｌ2Ｏ3
層（Ａｌ2Ｏ3層のαまたはκは結晶型を示す）からなる
硬質被覆層を蒸着形成することにより、本発明被覆超硬
チップ１〜９および従来被覆超硬チップ１〜９をそれぞ
れ製造した。なお、この結果得られた本発明被覆超硬チ
ップ１〜９および従来被覆超硬チップ１〜９のそれぞれ
の硬質被覆層の組成および層厚について、オージェ分光
分析装置および走査型電子顕微鏡を用い、その切刃部の
縦断面を測定したところ、表６，７に示される組成およ
び目標層厚と実質的に同じ組成および平均層厚（５ヶ所
測定の平均値）を示した。 【００１３】つぎに、上記本発明被覆超硬チップ１〜９
および従来被覆超硬チップ工具１〜９について、 被削材：ＪＩＳ・ＳＮＣＭ４３９の丸棒、 切削速度：３３０ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：０．８ｍｍ、 送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：５分、 の条件での合金鋼の乾式連続高速切削試験、 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：３５０ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：０．５ｍｍ、 送り：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：５分、 の条件での炭素鋼の乾式断続高速切削試験、並びに、 被削材：ＦＣＤ４５０の長さ方向等間隔４本縦溝入り丸
棒、 切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：０．５ｍｍ、 送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：５分、 の条件での球状黒鉛鋳鉄の乾式断続高速切削試験を行
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６，７に示した。 【００１４】 【表１】 【００１５】 【表２】 【００１６】 【表３】【００１７】 【表４】 【００１８】 【表５】【００１９】 【表６】 【００２０】 【表７】【００２１】 【発明の効果】表６，７に示される結果から、本発明被
覆超硬チップ１〜９は、いずれもきわめて高い発熱を伴
う鋼および鋳鉄の連続高速切削試験および断続高速切削
試験でも、超硬合金基体のすくい面部に形成した多孔質
帯域部分によって切刃部がすぐれた耐熱塑性変形性を具
備し、この結果切刃部が正常摩耗形態を採るようになる
ことから、すぐれた耐摩耗性を発揮するのに対して、超
硬合金基体のすくい面部に多孔質帯域部分の形成がない
従来被覆超硬チップ１〜９においては、前記の高速切削
試験では切刃部に偏摩耗の原因となる熱塑性変形を起
し、これによって摩耗進行が促進されるようになること
が明らかである。上述のように、この発明の被覆超硬チ
ップは、各種の鋼や鋳鉄などの通常の条件での連続切削
や断続切削加工は勿論のこと、特に高い発熱を伴う高速
切削加工に用いた場合にも、長期に亘ってすぐれた耐摩
耗性を発揮するものであるから、切削加工装置の高性能
化に十分満足に対応でき、かつ切削加工の一段の省力化
および省エネ化、さらに低コスト化を可能とするもので
ある。
鋳鉄などの切削加工を、高熱発生を伴う高速切削条件で
行なった場合に切刃部がすぐれた耐熱塑性変形性を発揮
する表面被覆超硬合金製スローアウエイチップ（以下、
被覆超硬チップという）に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、一般に、炭化タングステン（以
下、ＷＣで示す）基超硬合金で構成された基体（以下、
超硬合金基体という）の表面に、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層または２層以上
の積層からなるＴｉ化合物層、または前記Ｔｉ化合物層
と酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2Ｏ3で示す）層を４〜
１５μｍの平均層厚で蒸着してなる被覆超硬チップが知
られており、これ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よく知られるところである。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
の省力化および省エネ化、さらに低コスト化に対する要
求は強く、これに伴い、切削加工装置の高性能化と相俟
って、切削加工は高速で行なわれる傾向にあるが、上記
の従来被覆超硬チップにおいては、これを鋼や鋳鉄など
の通常の条件での連続切削や断続切削に用いた場合には
問題はないが、これを高速切削加工に用いると、切削時
に発生する高い発熱によって、切刃部に偏摩耗の原因と
なる熱塑性変形が発生し易くなり、この結果摩耗進行が
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。 【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、高速切削加工で、すぐれた耐熱
塑性変形性を発揮する被覆超硬チップを開発すべく、特
に上記の従来被覆超硬チップに着目し、研究を行った結
果、上記の従来被覆超硬チップを構成する超硬合金基体
は、光学顕微鏡を用いた縦断面組織観察による測定で、
２面積％以下の空孔率を有するが、これの組成を、結合
相形成成分としてＣｏ：４〜２０質量％およびＣｒ：
０．１〜４質量％を含有し、残りが硬質相形成成分とし
てのＷＣと不可避不純物からなる組成に特定した上で、
この超硬合金基体の切刃部におけるすくい面部、すなわ
ち、図１に切刃部の要部縦断面が模式図で示される通
り、すくい面と逃げ面の交わる切刃稜線部を含むすくい
面部に、表面から２０〜１００μｍの深さに亘って、光
学顕微鏡を用いた縦断面組織観察による測定で、空孔が
５〜３０面積％の割合で存在する多孔質帯域部分を形成
し、これに上記の硬質被覆層を蒸着したもので、被覆超
硬チップを構成すると、この結果の被覆超硬チップにお
いては、前記多孔質帯域部分が特に高速切削時に発生す
る高熱の断熱層として作用することから、切刃部の熱塑
性変形が著しく抑制され、この結果偏摩耗の発生が防止
され、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するように
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、結合相形成成分としてＣｏ：４〜
２０質量％およびＣｒ：０．１〜４質量％を含有し、残
りが硬質相形成成分としてのＷＣと不可避不純物からな
る組成を有し、かつ光学顕微鏡を用いた縦断面組織観察
による測定で、空孔が５〜３０面積％の割合で存在する
多孔質帯域部分が、切刃部のすくい面と逃げ面の交わる
切刃稜線部を含む前記すくい面部に、表面から２０〜１
００μｍの深さに亘って存在し、その他の本体部分の空
孔の割合が２面積％以下である超硬基体の表面に、硬質
被覆層として、ＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、Ｔｉ
ＣＯ層、およびＴｉＣＮＯ層のうちの１層または２層以
上の積層からなるＴｉ化合物層、または前記Ｔｉ化合物
層とＡｌ2Ｏ3層を４〜１５μｍの平均層厚で蒸着してな
る、高速切削ですぐれた耐熱塑性変形性を発揮する被覆
超硬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チップを構成す
る超硬合金基体は、例えば原料粉末としてのＷＣ粉末、
Ｃｒ3 Ｃ2 粉末、およびＣｏ粉末を所定の配合割合に配
合し、混合して本体部分形成用混合粉末とし、また多孔
質帯域部分の形成には、上記の所定割合に配合した原料
粉末に空孔率に応じた割合のパラフィンを加えて混合し
てなる混合粉末を用い、これらの混合粉末を多孔質帯域
部分の厚さを考慮しながら、積層プレス成形して圧粉体
とし、この圧粉体を脱パラフィン処理して、多孔質帯域
部分形成用圧粉体部分に空孔を形成した状態で、通常の
条件で焼結することにより製造することができる。 【０００７】つぎに、この発明の被覆超硬チップにおい
て、これを構成する超硬合金基体および硬質被覆層に関
して、上記の通り数値限定した理由を説明する。 （ａ）超硬合金基体の組成 Ｃｏ成分には焼結性を向上させ、もって超硬合金基体に
強度および靭性を付与せしめる作用があるが、その含有
量が４質量％未満では、所望の強度および靭性を確保す
ることができず、この結果切刃部に欠けやチッピングが
発生し易くなり、一方その含有量が２０質量％を越える
と、耐熱塑性変形性が急激に低下し、この結果摩耗促進
の原因となる偏摩耗が切刃部に発生するようになること
から、その含有量を４〜２０質量％と定めた。Ｃｒ成分
には、結合相を形成するＣｏ中に固溶してＷＣ相の粒成
長を抑制し、もって硬質相を構成するＷＣ相の細粒化に
寄与する作用があるが、その含有量が０．１質量％未満
では所望の細粒化効果を確保することができず、一方そ
の含有量が４質量％を越えると、Ｃｒ炭化物が析出する
ようになって、特に多孔質帯域の靭性が急激に低下し、
これが欠損発生の原因となることから、その含有量を
０．１〜４質量％と定めた。 【０００８】（ｂ）超硬合金基体の多孔質帯域部分 超硬合金基体の本体部分には、従来被覆超硬チップの超
硬合金基体におけると同様に２面積％以下の空孔率を具
備せしめて、所定の強度を保持するようにし、一方、多
孔質帯域部分には、上記の通り相対的に多数の空孔を存
在させ、この空孔によって高速切削時に発生した高熱の
超硬合金基体本体部分への移動を抑制して前記超硬合金
基体の本体部分が過熱されるのを防止する断熱作用を発
揮させ、もって切刃部が熱塑性変形を起さないようにす
るものである。しかし、多孔質帯域部分の空孔率が５面
積％未満では断熱効果が不十分で、満足な耐熱塑性変形
性を確保することができず、一方そのその空孔率が３０
面積％を超えると、多孔質帯域部分の強度が急激に低下
し、切刃部に欠けやチッピングが発生し易くなることか
ら、その空孔率を５〜３０面積％と定めた。また、多孔
質帯域部分の超硬合金基体表面からの形成深さが２０μ
ｍ未満では前記多孔質帯域部分による断熱効果十分にに
発揮させることができず、一方その形成深さが１００μ
ｍを越えると、多孔質帯域部分の強度が急激に低下する
ようになり、この結果切刃部に欠けやチッピングなどの
欠損が発生し易くなることから、その形成深さを２０〜
１００μｍと定めた。 【０００９】（ｃ）硬質被覆層 硬質被覆層の平均層厚が４μｍ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、一方その層厚が１５
μｍを越えると、硬質被覆層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４〜１５μｍ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、
いずれも０．３〜３μｍの範囲内の所定の平均粒径を有
するＷＣ粉末、Ｃｒ3 Ｃ2 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、乾燥して、超硬
合金基体本体部分形成用混合粉末ａ−１〜ａ−９を調整
し、さらに前記原料粉末に加えてパラフィンを用意し、
これらを表２に示される配合組成に配合し、ボールミル
で２４時間乾式混合して、超硬合金基体多孔質帯域部分
形成用混合粉末ｂ−１〜ｂ−９を調整し、ついで、これ
らの混合粉末を、多孔質帯域部分の厚さを考慮しなが
ら、かつ表３に示される組み合わせで金型内に積層充填
し、７５ＭＰａの圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧
粉体を、窒素雰囲気中、６００℃に１時間保持の条件で
脱パラフィン処理して、多孔質帯域部分形成用圧粉体部
分に空孔を形成した状態で、真空中、温度：１３５０〜
１５００℃の範囲内の所定の温度に１時間保持の条件で
焼結し、最終的に切刃部の切刃稜線部にＲ：０．０５の
ホーニング加工を施することにより、表３に示される組
成および空孔率（通常の光学顕微鏡を用いて２００倍の
倍率で観察した縦断面組織の測定結果を示す、以下同
じ）を有する本体部分と、切刃部のすくい面部に位置
し、同じく表３に示される組成、空孔率、および表面か
らの深さ（厚さ）をもった多孔質帯域部分からなり、か
つＩＳＯ規格・ＣＮＭＧ１２０３０８のチップ形状をも
った本発明超硬合金基体Ａ−１〜Ａ−９をそれぞれ形成
した。 【００１１】また、比較の目的で、表４に示される通
り、切刃部のすくい面部に多孔質帯域部分の形成を行な
わない以外は上記の本発明超硬合金基体Ａ−１〜Ａ−９
の形成条件と同一の条件で従来超硬合金基体Ｂ−１〜Ｂ
−９をそれぞれ形成した。 【００１２】ついで、これら本発明超硬合金基体Ａ−１
〜Ａ−９および従来超硬合金基体Ｂ−１〜Ｂ−９の表面
に、通常の化学蒸着装置を用い、表５（表５中のｌ−Ｔ
ｉＣＮ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）に示される条件にて、表６，７に示される目
標層厚のＴｉ化合物層、またはＴｉ化合物層とＡｌ2Ｏ3
層（Ａｌ2Ｏ3層のαまたはκは結晶型を示す）からなる
硬質被覆層を蒸着形成することにより、本発明被覆超硬
チップ１〜９および従来被覆超硬チップ１〜９をそれぞ
れ製造した。なお、この結果得られた本発明被覆超硬チ
ップ１〜９および従来被覆超硬チップ１〜９のそれぞれ
の硬質被覆層の組成および層厚について、オージェ分光
分析装置および走査型電子顕微鏡を用い、その切刃部の
縦断面を測定したところ、表６，７に示される組成およ
び目標層厚と実質的に同じ組成および平均層厚（５ヶ所
測定の平均値）を示した。 【００１３】つぎに、上記本発明被覆超硬チップ１〜９
および従来被覆超硬チップ工具１〜９について、 被削材：ＪＩＳ・ＳＮＣＭ４３９の丸棒、 切削速度：３３０ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：０．８ｍｍ、 送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：５分、 の条件での合金鋼の乾式連続高速切削試験、 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：３５０ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：０．５ｍｍ、 送り：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：５分、 の条件での炭素鋼の乾式断続高速切削試験、並びに、 被削材：ＦＣＤ４５０の長さ方向等間隔４本縦溝入り丸
棒、 切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：０．５ｍｍ、 送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：５分、 の条件での球状黒鉛鋳鉄の乾式断続高速切削試験を行
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６，７に示した。 【００１４】 【表１】 【００１５】 【表２】 【００１６】 【表３】【００１７】 【表４】 【００１８】 【表５】【００１９】 【表６】 【００２０】 【表７】【００２１】 【発明の効果】表６，７に示される結果から、本発明被
覆超硬チップ１〜９は、いずれもきわめて高い発熱を伴
う鋼および鋳鉄の連続高速切削試験および断続高速切削
試験でも、超硬合金基体のすくい面部に形成した多孔質
帯域部分によって切刃部がすぐれた耐熱塑性変形性を具
備し、この結果切刃部が正常摩耗形態を採るようになる
ことから、すぐれた耐摩耗性を発揮するのに対して、超
硬合金基体のすくい面部に多孔質帯域部分の形成がない
従来被覆超硬チップ１〜９においては、前記の高速切削
試験では切刃部に偏摩耗の原因となる熱塑性変形を起
し、これによって摩耗進行が促進されるようになること
が明らかである。上述のように、この発明の被覆超硬チ
ップは、各種の鋼や鋳鉄などの通常の条件での連続切削
や断続切削加工は勿論のこと、特に高い発熱を伴う高速
切削加工に用いた場合にも、長期に亘ってすぐれた耐摩
耗性を発揮するものであるから、切削加工装置の高性能
化に十分満足に対応でき、かつ切削加工の一段の省力化
および省エネ化、さらに低コスト化を可能とするもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明被覆超硬チップを構成する超硬合金基体
の切刃部の要部縦断面を示す模式図である。
の切刃部の要部縦断面を示す模式図である。
─────────────────────────────────────────────────────
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(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ２３Ｃ 16/34 Ｃ２３Ｃ 16/34
16/36 16/36
16/40 16/40
(72)発明者 谷内 俊之
茨城県結城郡石下町大字古間木1511番地
三菱マテリアル株式会社筑波製作所内
Ｆターム(参考） 3C046 FF03 FF10 FF13 FF32 FF39
FF50
4K030 AA03 AA10 AA14 AA17 AA18
BA18 BA35 BA36 BA38 BA41
BA43 BB12 CA03 JA01 LA22
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 結合相形成成分としてＣｏ：４〜２０質
量％およびＣｒ：０．１〜４質量％を含有し、残りが硬
質相形成成分としての炭化タングステンと不可避不純物
からなる組成を有し、 かつ光学顕微鏡を用いた縦断面組織観察による測定で、
空孔が５〜３０面積％の割合で存在する多孔質帯域部分
が、切刃部のすくい面と逃げ面の交わる切刃稜線部を含
む前記すくい面部に、表面から２０〜１００μｍの深さ
に亘って存在し、その他の本体部分の空孔の割合が２面
積％以下である炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、 硬質被覆層として、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層ま
たは２層以上の積層からなるＴｉ化合物層、または前記
Ｔｉ化合物層と酸化アルミニウム層を４〜１５μｍの平
均層厚で蒸着してなる、高速切削ですぐれた耐熱塑性変
形性を発揮する表面被覆超硬合金製スローアウエイチッ
プ。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001261398A JP2003071612A (ja) | 2001-08-30 | 2001-08-30 | 高速切削ですぐれた耐熱塑性変形性を発揮する表面被覆超硬合金製スローアウエイチップ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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|---|---|
| JP2003071612A true JP2003071612A (ja) | 2003-03-12 |
Family
ID=19088452
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001261398A Withdrawn JP2003071612A (ja) | 2001-08-30 | 2001-08-30 | 高速切削ですぐれた耐熱塑性変形性を発揮する表面被覆超硬合金製スローアウエイチップ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003071612A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012153437A1 (ja) * | 2011-05-10 | 2012-11-15 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| CN113829455A (zh) * | 2021-10-08 | 2021-12-24 | 南京海强机械刀具有限公司 | 一种硬质合金涂层新型长材刨片机刀片 |
-
2001
- 2001-08-30 JP JP2001261398A patent/JP2003071612A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2012153437A1 (ja) * | 2011-05-10 | 2012-11-15 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
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| US8945707B2 (en) | 2011-05-10 | 2015-02-03 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Surface-coated cutting tool |
| JP5839289B2 (ja) * | 2011-05-10 | 2016-01-06 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| CN113829455A (zh) * | 2021-10-08 | 2021-12-24 | 南京海强机械刀具有限公司 | 一种硬质合金涂层新型长材刨片机刀片 |
| CN113829455B (zh) * | 2021-10-08 | 2022-08-26 | 南京海强机械刀具有限公司 | 一种硬质合金涂层新型长材刨片机刀片 |
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