JP2003326402A - 高速切削加工ですぐれた耐摩耗性を発揮する硬質被覆層を切削工具表面に形成する方法 - Google Patents
高速切削加工ですぐれた耐摩耗性を発揮する硬質被覆層を切削工具表面に形成する方法Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 高速切削加工ですぐれた耐摩耗性を発揮する
硬質被覆層を切削工具表面に形成する方法を提供する。 【解決手段】 アークイオンプレーティング装置内の回
転テーブル上に、切削工具を自転自在に装着し、装置内
を窒素ガス雰囲気とし、回転テーブルを挟んで対向配置
したＡｌ最高含有点形成用Ａｌ−Ｔｉ合金およびＡｌ最
低含有点形成用Ｔｉ−Ａｌ合金の各カソード電極と、こ
れらカソード電極に並設されたアノード電極との間にア
ーク放電を発生させ、回転する切削工具の表面に、前記
Ａｌ最高含有点が、組成式：（ＡｌXＴｉ１−Ｘ）Ｎ
（ただし、原子比で、Ｘは０．７０〜０．９５を示
す）、前記Ａｌ最低含有点が、組成式：（ＡｌXＴｉ
１−Ｙ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｙは０．４０〜０．６
５を示す）、をそれぞれ満足し、かつ隣り合う上記Ａｌ
最高含有点とＡｌ最低含有点の間隔が、０．０１〜０．
１μmである、硬質被覆層を１〜１５μｍの層厚で蒸着
する。ことからなる。
硬質被覆層を切削工具表面に形成する方法を提供する。 【解決手段】 アークイオンプレーティング装置内の回
転テーブル上に、切削工具を自転自在に装着し、装置内
を窒素ガス雰囲気とし、回転テーブルを挟んで対向配置
したＡｌ最高含有点形成用Ａｌ−Ｔｉ合金およびＡｌ最
低含有点形成用Ｔｉ−Ａｌ合金の各カソード電極と、こ
れらカソード電極に並設されたアノード電極との間にア
ーク放電を発生させ、回転する切削工具の表面に、前記
Ａｌ最高含有点が、組成式：（ＡｌXＴｉ１−Ｘ）Ｎ
（ただし、原子比で、Ｘは０．７０〜０．９５を示
す）、前記Ａｌ最低含有点が、組成式：（ＡｌXＴｉ
１−Ｙ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｙは０．４０〜０．６
５を示す）、をそれぞれ満足し、かつ隣り合う上記Ａｌ
最高含有点とＡｌ最低含有点の間隔が、０．０１〜０．
１μmである、硬質被覆層を１〜１５μｍの層厚で蒸着
する。ことからなる。
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、すぐれた高温特
性を有し、したがって特に各種の鋼や鋳鉄などの高熱発
生を伴う高速切削加工で、すぐれた耐摩耗性を発揮する
硬質被覆層を切削工具表面に形成する方法に関するもの
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】さらに、例えば図２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
グ装置内に炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）基超
硬合金や炭窒化チタン（以下、ＴｉＣＮで示す）基サー
メットからなる切削工具を装入し、ヒータで装置内を、
例えば５００℃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Ａｌ−Ｔｉ合金がセットされたカソ
ード電極（蒸発源）との間に、例えば電流：９０Ａの条
件でアーク放電を発生させ、同時に装置内に反応ガスと
して窒素ガスを導入して、例えば２Ｐａの反応雰囲気と
し、一方上記切削工具には、例えば−１００Ｖのバイア
ス電圧を印加した条件で、前記切削工具の表面に、組成
式：（ＡｌZＴｉ1-Z ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｚは
０．４〜０．６５を示す）を満足するＡｌとＴｉの複合
窒化物［以下、（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎで示す］層からなる硬
質被覆層を１〜１５μｍの平均層厚で形成する方法が知
られている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】近年の切削加工装置の
高性能化はめざましく、一方で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、切削加工は高速化の傾向にあるが、上記の従来
切削工具においては、これを通常の切削加工条件で用い
た場合には問題はないが、これを高い発熱を伴う高速切
削条件で用いた場合には、これを構成する硬質被覆層の
摩耗が著しく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、特に上記の従来切削工具の硬質
被覆層である（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層に着目し、高速切削加
工ですぐれた耐摩耗性を発揮する（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層を
開発すべく、研究を行った結果、（ａ）上記の図２に示
されるアークイオンプレーティング装置を用いて形成さ
れた従来硬質被覆層である（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層は、層厚
全体に亘って均質な高温硬さと耐熱性、および靭性を有
するが、例えば図１（ａ）に概略平面図で、同（ｂ）に
概略正面図で示される構造のアークイオンプレーティン
グ装置、すなわち装置中央部に切削工具装着用回転テー
ブルを設け、前記回転テーブルを挟んで、一方側に相対
的にＡｌ含有量の高い（Ｔｉ含有量の低い）Ａｌ−Ｔｉ
合金、他方側に相対的にＴｉ含有量の高い（Ａｌ含有量
の低い）Ｔｉ−Ａｌ合金をカソード電極（蒸発源）とし
て対向配置したアークイオンプレーティング装置を用
い、この装置の前記回転テーブル上に、前記回転テーブ
ルの中心軸から半径方向に離れた位置に前記切削工具を
装着し、この状態で装置内の反応雰囲気を窒素ガス雰囲
気として前記回転テーブルを回転させると共に、蒸着形
成される硬質被覆層の層厚均一化を図る目的で切削工具
自体も自転させながら、前記の両側のカソード電極（蒸
発源）とアノード電極との間にアーク放電を発生させる
条件で（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層を形成すると、前記切削工具
の表面には、回転テーブル上の中心軸から半径方向に離
れた位置に配置された前記切削工具が上記の一方側の相
対的にＡｌ含有量の高い（Ｔｉ含有量の低い）Ａｌ−Ｔ
ｉ合金のカソード電極（蒸発源）に最も接近した時点で
層中にＡｌ最高含有点が形成され、また前記切削工具が
上記の他方側の相対的にＴｉ含有量の高い（Ａｌ含有量
の低い）Ｔｉ−Ａｌ合金のカソード電極に最も接近した
時点で層中にＡｌ最低含有点が形成されることから、上
記回転テーブルの回転によって層中には厚さ方向にそっ
て前記Ａｌ最高含有点とＡｌ最低含有点が所定間隔をも
って交互に繰り返し現れると共に、前記Ａｌ最高含有点
から前記Ａｌ最低含有点、前記Ａｌ最低含有点から前記
Ａｌ最高含有点へＡｌ（Ｔｉ）含有量が連続的に変化す
る成分濃度分布構造をもった（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層が形成
されるようになること。 【０００６】（ｂ）上記（ａ）の繰り返し連続変化成分
濃度分布構造の（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層おいて、例えば対向
配置のカソード電極（蒸発源）のそれぞれの合金組成を
調製すると共に、切削工具が装着されている回転テーブ
ルの回転速度を制御して、上記Ａｌ最高含有点が、組成
式：（ＡｌXＴｉ1-X ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは
０．７０〜０．９５を示す）、上記Ａｌ最低含有点が、
組成式：（ＡｌYＴｉ1-Y ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｙ
は０．４０〜０．６５を示す）、をそれぞれ満足し、か
つ隣り合う上記Ａｌ最高含有点とＡｌ最低含有点の厚さ
方向の間隔が０．０１〜０．１μm、となるようにする
と、上記Ａｌ最高含有点部分では、上記の従来（Ａｌ，
Ｔｉ）Ｎ層に比してＡｌ含有量が相対的に高くなること
から、より一段とすぐれた高温硬さと耐熱性（高温特
性）を示し、一方上記Ａｌ最低含有点部分では、前記Ａ
ｌ最高含有点部分に比してＡｌ含有量が低く、Ｔｉ含有
量の高いものとなるので、高靭性が確保され、かつこれ
らＡｌ最高含有点とＡｌ最低含有点の間隔をきわめて小
さくしたことから、層全体の特性として高靭性を保持し
た状態ですぐれた高温特性を具備するようになり、した
がって、かかる構成の（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層を硬質被覆層
として形成してなる切削工具は、高い発熱を伴う鋼や鋳
鉄などの高速切削加工ですぐれた耐摩耗性を発揮するよ
うになること。以上（ａ）および（ｂ）に示される研究
結果を得たのである。 【０００７】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、アークイオンプレーティング装置
内の回転テーブル上に、前記回転テーブルの中心軸から
半径方向に離れた位置にＷＣ基超硬合金および／または
ＴｉＣＮ基サーメットからなる切削工具を自転自在に装
着し、上記アークイオンプレーティング装置内の反応雰
囲気を窒素ガス雰囲気として、上記回転テーブルを挟ん
で対向配置したＡｌ最高含有点（Ｔｉ最低含有点）形成
用Ａｌ−Ｔｉ合金のカソード電極およびＡｌ最低含有点
（Ｔｉ最高含有点）形成用Ｔｉ−Ａｌ合金のカソード電
極と、これらカソード電極のそれぞれに並設されたアノ
ード電極との間にアーク放電を発生させ、もって、上記
回転テーブル上で自転しながら回転する上記切削工具の
表面に、厚さ方向にそって、Ａｌ最高含有点（Ｔｉ最低
含有点）とＡｌ最低含有点（Ｔｉ最高含有点）とが所定
間隔をおいて交互に繰り返し存在し、かつ前記Ａｌ最高
含有点から前記Ａｌ最低含有点、前記Ａｌ最低含有点か
ら前記Ａｌ最高含有点へＡｌ（Ｔｉ）含有量が連続的に
変化する成分濃度分布構造を有し、さらに、上記Ａｌ最
高含有点が、組成式：（ＡｌXＴｉ1-X ）Ｎ（ただし、
原子比で、Ｘは０．７０〜０．９５を示す）、上記Ａｌ
最低含有点が、組成式：（ＡｌYＴｉ1-Y ）Ｎ（ただ
し、原子比で、Ｙは０．４０〜０．６５を示す）、をそ
れぞれ満足し、かつ隣り合う上記Ａｌ最高含有点とＡｌ
最低含有点の間隔が、０．０１〜０．１μmである、
（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層からなる硬質被覆層を１〜１５μｍ
の全体平均層厚で物理蒸着することからなる、高速切削
加工ですぐれた耐摩耗性を発揮する硬質被覆層を切削工
具表面に形成する方法に特徴を有するものである。 【０００８】つぎに、この発明の硬質被覆層形成方法に
おいて、形成される硬質被覆層の構成を上記の通りに限
定した理由を説明する。 （ａ）Ａｌ最高含有点の組成 硬質被覆層を構成する（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層におけるＡｌ
は、高靭性を有するＴｉＮ層の高温硬さおよび耐熱性
（高温特性）を向上させる目的で含有するものであり、
したがってＡｌ最高含有点でのＡｌの割合（Ｘ）がＴｉ
との合量に占める割合（原子比）で０．７０未満では所
望のすぐれた高温特性を確保することができず、一方そ
の割合が同じく０．９５を越えると、Ｔｉの割合が低く
なり過ぎて、急激に靭性が低下し、切刃にチッピング
（微小欠け）などが発生し易くなることから、その割合
を０．７０〜０．９５と定めた。 【０００９】（ｂ）Ａｌ最低含有点の組成 上記の通りＡｌ最高含有点は高温特性のすぐれたもので
あるが、反面靭性の劣るものであるため、このＡｌ最高
含有点の靭性不足を補う目的で、Ｔｉ含有割合が高く、
これによって高靭性を有するようになるＡｌ最低含有点
を厚さ方向に交互に介在させるものであり、したがって
Ａｌの割合（Ｙ）がＴｉとの合量に占める割合（原子
比）で０．６５を越えると、所望のすぐれた靭性を確保
することができず、一方その割合が同じく０．４０未満
になると、相対的にＴｉの割合が多くなり過ぎて、Ａｌ
最低含有点に所望の高温特性を具備せしめることができ
なくなることから、その割合を０．４０〜０．６５と定
めた。 【００１０】（ｃ）Ａｌ最高含有点とＡｌ最低含有点間
の間隔 その間隔が０．０１μm未満ではそれぞれの点を上記の
組成で明確に形成することが困難であり、この結果層に
所望の高温特性と靭性を確保することができなくなり、
またその間隔が０．１μmを越えるとそれぞれの点がも
つ欠点、すなわちＡｌ最高含有点であれば靭性不足、Ａ
ｌ最低含有点であれば高温特性不足が層内に局部的に現
れ、これが原因で切刃にチッピングが発生し易くなった
り、摩耗進行が促進されるようになることから、その間
隔を０．０１〜０．１μmと定めた。 【００１１】（ｄ）硬質被覆層の全体平均層厚 その層厚が１μｍ未満では、所望の耐摩耗性を確保する
ことができず、一方その平均層厚が１５μｍ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１〜１５μｍと定めた。 【００１２】 【発明の実施の形態】つぎに、この発明の硬質被覆層形
成方法を実施例により具体的に説明する。まず、原料粉
末として、いずれも１〜３μｍ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、Ｃｒ3 Ｃ2 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：０．０３のホーニング加工を施してＩＳ
Ｏ規格・ＣＮＭＧ１２０４０８のチップ形状をもったＷ
Ｃ基超硬合金製の切削工具Ａ−１〜Ａ−１０を製造し
た。 【００１３】さらに、原料粉末として、いずれも０．５
〜２μｍ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２４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、これらの圧粉体のうち、切削工具Ｂ−１〜Ｂ−
６用の圧粉体については、２ｋＰａの窒素雰囲気中、温
度：１５００℃に１時間保持後炉冷の条件で焼結し、ま
た、切削工具Ｂ−７〜Ｂ−９用の圧粉体については、室
温から１３００℃までを１Ｐａの真空雰囲気、１３００
℃から１３５０℃までを１ｋＰａの窒素雰囲気、１３５
０℃から１４００℃までを１Ｐａの真空雰囲気、１４０
０℃から１４５０℃までを２ｋＰａの窒素雰囲気、そし
て１４５０℃から１５００℃までを１Ｐａの真空雰囲
気、として焼結温度である１５００℃まで昇温し、前記
焼結温度で３ｋＰａの窒素雰囲気として１時間保持した
後炉冷の条件で焼結し、焼結後、切刃部分にＲ：０．０
３のホーニング加工を施してＩＳＯ規格・ＣＮＭＧ１２
０４０８のチップ形状をもったＴｉＣＮ系サーメット製
の切削工具Ｂ−１〜Ｂ−９を製造した。この結果得られ
た切削工具Ｂ−１〜Ｂ−９について、その縦断面を走査
型電子顕微鏡を用いて観察したところ、切削工具Ｂ−１
〜Ｂ−６は、いずれも表面から内部まで均質な（Ｔｉ）
と（Ｚｒ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｏ、およびＷのうちの１種以
上）との複合炭窒化物からなる硬質相と、ＣｏおよびＮ
ｉを主成分とする結合相の２相組織を示し、一方切削工
具Ｂ−７〜Ｂ−９は、内部は前記２相組織と同じ組織を
示したが、表面部に表面から１〜３μmの深さ位置に亘
って前記結合相が存在しない層、すなわち前記複合炭窒
化物だけからなる表面層の存在が観察された。 【００１４】ついで、上記の切削工具Ａ−１〜Ａ−１０
およびＢ−１〜Ｂ−９のそれぞれを、アセトン中で超音
波洗浄し、乾燥した状態で、図１に示されるアークイオ
ンプレーティング装置内の回転テーブル上に、前記回転
テーブルの中心軸から半径方向に離れた位置に自転自在
に装着し、一方側のカソード電極（蒸発源）として、種
々の成分組成をもったＡｌ最低含有点形成用Ｔｉ−Ａｌ
合金、他方側のカソード電極（蒸発源）として、種々の
成分組成をもったＡｌ最高含有点形成用Ａｌ−Ｔｉ合金
を前記回転テーブルを挟んで対向配置し、またボンバー
ト洗浄用金属Ｔｉも装着し、まず装置内を排気して０．
５Ｐａ以下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、前記回転テーブル上で自転しな
がら回転する切削工具に−１０００Ｖの直流バイアス電
圧を印加して、カソード電極の前記金属Ｔｉとアノード
電極との間に１００Ａの電流を流してアーク放電を発生
させ、もって前記切削工具表面をＴｉボンバート洗浄
し、ついで装置内に反応ガスとして窒素ガスを導入して
２Ｐａの反応雰囲気とすると共に、前記回転テーブル上
で自転しながら回転する前記切削工具に−１００Ｖの直
流バイアス電圧を印加して、それぞれのカソード電極
(前記Ａｌ最低含有点形成用Ｔｉ−Ａｌ合金およびＡｌ
最高含有点形成用Ａｌ−Ｔｉ合金)とアノード電極との
間に１００Ａの電流を流してアーク放電を発生させる条
件で本発明法１〜１９を実施し、もって前記切削工具の
表面に、厚さ方向に沿って表３，４に示される目標組成
のＡｌ最低含有点とＡｌ最高含有点とが交互に同じく表
３，４に示される目標間隔で繰り返し存在し、かつ前記
Ａｌ最高含有点から前記Ａｌ最低含有点、前記Ａｌ最低
含有点から前記Ａｌ最高含有点へＡｌ（Ｔｉ）含有量が
連続的に変化する成分濃度分布構造を有し、かつ同じく
表３，４に示される目標全体層厚の硬質被覆層を蒸着形
成した。 【００１５】また、比較の目的で、これら切削工具Ａ−
１〜Ａ−１０およびＢ−１〜Ｂ−９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２に示される
通常のアークイオンプレーティング装置に装入し、カソ
ード電極（蒸発源）として種々の成分組成をもったＡｌ
−Ｔｉ合金を装着し、装置内を排気して０．５Ｐａ以下
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１０ＰａのＡ
ｒ雰囲気とし、この状態で前記切削工具に−８００Ｖの
バイアス電圧を印加して前記切削工具表面をＡｒガスボ
ンバート洗浄し、ついで装置内に反応ガスとして窒素ガ
スを導入して２Ｐａの反応雰囲気とすると共に、前記切
削工具に印加するバイアス電圧を−１００Ｖに下げて、
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
発生させる条件で、従来法１〜１９を実施し、もって前
記切削工具Ａ−１〜Ａ−１０およびＢ−１〜Ｂ−６のそ
れぞれの表面に、表５，６に示される目標組成および目
標層厚を有し、かつ層厚方向に沿って実質的に組成変化
のない（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層からなる硬質被覆層を蒸着形
成した。 【００１６】つぎに、上記本発明法１〜１９および従来
法１〜１９により得られた切削工具ついて、これを工具
鋼製バイトの先端部に固定治具にてネジ止めした状態
で、 被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の丸棒、 切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：１．５ｍｍ、 送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での合金鋼の乾式高速連続旋削加工試験、 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：３００ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：１．５ｍｍ、 送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での炭素鋼の乾式高速断続旋削加工試験、さら
に、 被削材：ＪＩＳ・ＦＣ３００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：０．２ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での鋳鉄の乾式高速断続旋削加工試験を行い、い
ずれの旋削加工試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定し
た。この測定結果を表３〜６に示した。 【００１７】 【表１】 【００１８】 【表２】【００１９】 【表３】 【００２０】 【表４】【００２１】 【表５】 【００２２】 【表６】【００２３】なお、上記の本発明法１〜１９により得ら
れた切削工具の硬質被覆層におけるＡｌ最低含有点とＡ
ｌ最高含有点の組成、並びに従来法１〜１９により得ら
れた切削工具の硬質被覆層の組成をオージェ分光分析装
置を用いて測定したところ、それぞれ目標組成と実質的
に同じ組成を示し、さらに、本発明法１〜１９の硬質被
覆層におけるＡｌ最低含有点とＡｌ最高含有点間の間
隔、およびこれの全体層厚、並びに従来法１〜１９の硬
質被覆層の厚さを、走査型電子顕微鏡を用いて断面測定
したところ、いずれも目標値と実質的に同じ値を示し
た。 【００２４】 【発明の効果】表３〜６に示される結果から、本発明法
１〜１９により厚さ方向にＡｌ最低含有点とＡｌ最高含
有点とが交互に所定間隔をおいて繰り返し存在し、かつ
前記Ａｌ最高含有点から前記Ａｌ最低含有点、前記Ａｌ
最低含有点から前記Ａｌ最高含有点へＡｌ（Ｔｉ）含有
量が連続的に変化する成分濃度分布構造を有する硬質被
覆層を形成してなる切削工具は、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、すぐれた耐摩
耗性を発揮するのに対して、従来法１〜１９により厚さ
方向に沿って実質的に組成変化のない（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ
層からなる硬質被覆層を形成してなる切削工具において
は、いずれも高温を伴う高速切削加工では硬質被覆層の
高温特性不足が原因で切刃の摩耗進行が速く、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、この発明の硬質被覆層形成方法によれば、特に各種
の鋼や鋳鉄などの高速切削加工でもすぐれた耐摩耗性を
発揮する硬質被覆層を形成することができ、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。
性を有し、したがって特に各種の鋼や鋳鉄などの高熱発
生を伴う高速切削加工で、すぐれた耐摩耗性を発揮する
硬質被覆層を切削工具表面に形成する方法に関するもの
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】さらに、例えば図２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
グ装置内に炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）基超
硬合金や炭窒化チタン（以下、ＴｉＣＮで示す）基サー
メットからなる切削工具を装入し、ヒータで装置内を、
例えば５００℃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Ａｌ−Ｔｉ合金がセットされたカソ
ード電極（蒸発源）との間に、例えば電流：９０Ａの条
件でアーク放電を発生させ、同時に装置内に反応ガスと
して窒素ガスを導入して、例えば２Ｐａの反応雰囲気と
し、一方上記切削工具には、例えば−１００Ｖのバイア
ス電圧を印加した条件で、前記切削工具の表面に、組成
式：（ＡｌZＴｉ1-Z ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｚは
０．４〜０．６５を示す）を満足するＡｌとＴｉの複合
窒化物［以下、（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎで示す］層からなる硬
質被覆層を１〜１５μｍの平均層厚で形成する方法が知
られている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】近年の切削加工装置の
高性能化はめざましく、一方で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、切削加工は高速化の傾向にあるが、上記の従来
切削工具においては、これを通常の切削加工条件で用い
た場合には問題はないが、これを高い発熱を伴う高速切
削条件で用いた場合には、これを構成する硬質被覆層の
摩耗が著しく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、特に上記の従来切削工具の硬質
被覆層である（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層に着目し、高速切削加
工ですぐれた耐摩耗性を発揮する（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層を
開発すべく、研究を行った結果、（ａ）上記の図２に示
されるアークイオンプレーティング装置を用いて形成さ
れた従来硬質被覆層である（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層は、層厚
全体に亘って均質な高温硬さと耐熱性、および靭性を有
するが、例えば図１（ａ）に概略平面図で、同（ｂ）に
概略正面図で示される構造のアークイオンプレーティン
グ装置、すなわち装置中央部に切削工具装着用回転テー
ブルを設け、前記回転テーブルを挟んで、一方側に相対
的にＡｌ含有量の高い（Ｔｉ含有量の低い）Ａｌ−Ｔｉ
合金、他方側に相対的にＴｉ含有量の高い（Ａｌ含有量
の低い）Ｔｉ−Ａｌ合金をカソード電極（蒸発源）とし
て対向配置したアークイオンプレーティング装置を用
い、この装置の前記回転テーブル上に、前記回転テーブ
ルの中心軸から半径方向に離れた位置に前記切削工具を
装着し、この状態で装置内の反応雰囲気を窒素ガス雰囲
気として前記回転テーブルを回転させると共に、蒸着形
成される硬質被覆層の層厚均一化を図る目的で切削工具
自体も自転させながら、前記の両側のカソード電極（蒸
発源）とアノード電極との間にアーク放電を発生させる
条件で（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層を形成すると、前記切削工具
の表面には、回転テーブル上の中心軸から半径方向に離
れた位置に配置された前記切削工具が上記の一方側の相
対的にＡｌ含有量の高い（Ｔｉ含有量の低い）Ａｌ−Ｔ
ｉ合金のカソード電極（蒸発源）に最も接近した時点で
層中にＡｌ最高含有点が形成され、また前記切削工具が
上記の他方側の相対的にＴｉ含有量の高い（Ａｌ含有量
の低い）Ｔｉ−Ａｌ合金のカソード電極に最も接近した
時点で層中にＡｌ最低含有点が形成されることから、上
記回転テーブルの回転によって層中には厚さ方向にそっ
て前記Ａｌ最高含有点とＡｌ最低含有点が所定間隔をも
って交互に繰り返し現れると共に、前記Ａｌ最高含有点
から前記Ａｌ最低含有点、前記Ａｌ最低含有点から前記
Ａｌ最高含有点へＡｌ（Ｔｉ）含有量が連続的に変化す
る成分濃度分布構造をもった（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層が形成
されるようになること。 【０００６】（ｂ）上記（ａ）の繰り返し連続変化成分
濃度分布構造の（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層おいて、例えば対向
配置のカソード電極（蒸発源）のそれぞれの合金組成を
調製すると共に、切削工具が装着されている回転テーブ
ルの回転速度を制御して、上記Ａｌ最高含有点が、組成
式：（ＡｌXＴｉ1-X ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは
０．７０〜０．９５を示す）、上記Ａｌ最低含有点が、
組成式：（ＡｌYＴｉ1-Y ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｙ
は０．４０〜０．６５を示す）、をそれぞれ満足し、か
つ隣り合う上記Ａｌ最高含有点とＡｌ最低含有点の厚さ
方向の間隔が０．０１〜０．１μm、となるようにする
と、上記Ａｌ最高含有点部分では、上記の従来（Ａｌ，
Ｔｉ）Ｎ層に比してＡｌ含有量が相対的に高くなること
から、より一段とすぐれた高温硬さと耐熱性（高温特
性）を示し、一方上記Ａｌ最低含有点部分では、前記Ａ
ｌ最高含有点部分に比してＡｌ含有量が低く、Ｔｉ含有
量の高いものとなるので、高靭性が確保され、かつこれ
らＡｌ最高含有点とＡｌ最低含有点の間隔をきわめて小
さくしたことから、層全体の特性として高靭性を保持し
た状態ですぐれた高温特性を具備するようになり、した
がって、かかる構成の（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層を硬質被覆層
として形成してなる切削工具は、高い発熱を伴う鋼や鋳
鉄などの高速切削加工ですぐれた耐摩耗性を発揮するよ
うになること。以上（ａ）および（ｂ）に示される研究
結果を得たのである。 【０００７】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、アークイオンプレーティング装置
内の回転テーブル上に、前記回転テーブルの中心軸から
半径方向に離れた位置にＷＣ基超硬合金および／または
ＴｉＣＮ基サーメットからなる切削工具を自転自在に装
着し、上記アークイオンプレーティング装置内の反応雰
囲気を窒素ガス雰囲気として、上記回転テーブルを挟ん
で対向配置したＡｌ最高含有点（Ｔｉ最低含有点）形成
用Ａｌ−Ｔｉ合金のカソード電極およびＡｌ最低含有点
（Ｔｉ最高含有点）形成用Ｔｉ−Ａｌ合金のカソード電
極と、これらカソード電極のそれぞれに並設されたアノ
ード電極との間にアーク放電を発生させ、もって、上記
回転テーブル上で自転しながら回転する上記切削工具の
表面に、厚さ方向にそって、Ａｌ最高含有点（Ｔｉ最低
含有点）とＡｌ最低含有点（Ｔｉ最高含有点）とが所定
間隔をおいて交互に繰り返し存在し、かつ前記Ａｌ最高
含有点から前記Ａｌ最低含有点、前記Ａｌ最低含有点か
ら前記Ａｌ最高含有点へＡｌ（Ｔｉ）含有量が連続的に
変化する成分濃度分布構造を有し、さらに、上記Ａｌ最
高含有点が、組成式：（ＡｌXＴｉ1-X ）Ｎ（ただし、
原子比で、Ｘは０．７０〜０．９５を示す）、上記Ａｌ
最低含有点が、組成式：（ＡｌYＴｉ1-Y ）Ｎ（ただ
し、原子比で、Ｙは０．４０〜０．６５を示す）、をそ
れぞれ満足し、かつ隣り合う上記Ａｌ最高含有点とＡｌ
最低含有点の間隔が、０．０１〜０．１μmである、
（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層からなる硬質被覆層を１〜１５μｍ
の全体平均層厚で物理蒸着することからなる、高速切削
加工ですぐれた耐摩耗性を発揮する硬質被覆層を切削工
具表面に形成する方法に特徴を有するものである。 【０００８】つぎに、この発明の硬質被覆層形成方法に
おいて、形成される硬質被覆層の構成を上記の通りに限
定した理由を説明する。 （ａ）Ａｌ最高含有点の組成 硬質被覆層を構成する（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層におけるＡｌ
は、高靭性を有するＴｉＮ層の高温硬さおよび耐熱性
（高温特性）を向上させる目的で含有するものであり、
したがってＡｌ最高含有点でのＡｌの割合（Ｘ）がＴｉ
との合量に占める割合（原子比）で０．７０未満では所
望のすぐれた高温特性を確保することができず、一方そ
の割合が同じく０．９５を越えると、Ｔｉの割合が低く
なり過ぎて、急激に靭性が低下し、切刃にチッピング
（微小欠け）などが発生し易くなることから、その割合
を０．７０〜０．９５と定めた。 【０００９】（ｂ）Ａｌ最低含有点の組成 上記の通りＡｌ最高含有点は高温特性のすぐれたもので
あるが、反面靭性の劣るものであるため、このＡｌ最高
含有点の靭性不足を補う目的で、Ｔｉ含有割合が高く、
これによって高靭性を有するようになるＡｌ最低含有点
を厚さ方向に交互に介在させるものであり、したがって
Ａｌの割合（Ｙ）がＴｉとの合量に占める割合（原子
比）で０．６５を越えると、所望のすぐれた靭性を確保
することができず、一方その割合が同じく０．４０未満
になると、相対的にＴｉの割合が多くなり過ぎて、Ａｌ
最低含有点に所望の高温特性を具備せしめることができ
なくなることから、その割合を０．４０〜０．６５と定
めた。 【００１０】（ｃ）Ａｌ最高含有点とＡｌ最低含有点間
の間隔 その間隔が０．０１μm未満ではそれぞれの点を上記の
組成で明確に形成することが困難であり、この結果層に
所望の高温特性と靭性を確保することができなくなり、
またその間隔が０．１μmを越えるとそれぞれの点がも
つ欠点、すなわちＡｌ最高含有点であれば靭性不足、Ａ
ｌ最低含有点であれば高温特性不足が層内に局部的に現
れ、これが原因で切刃にチッピングが発生し易くなった
り、摩耗進行が促進されるようになることから、その間
隔を０．０１〜０．１μmと定めた。 【００１１】（ｄ）硬質被覆層の全体平均層厚 その層厚が１μｍ未満では、所望の耐摩耗性を確保する
ことができず、一方その平均層厚が１５μｍ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１〜１５μｍと定めた。 【００１２】 【発明の実施の形態】つぎに、この発明の硬質被覆層形
成方法を実施例により具体的に説明する。まず、原料粉
末として、いずれも１〜３μｍ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、Ｃｒ3 Ｃ2 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：０．０３のホーニング加工を施してＩＳ
Ｏ規格・ＣＮＭＧ１２０４０８のチップ形状をもったＷ
Ｃ基超硬合金製の切削工具Ａ−１〜Ａ−１０を製造し
た。 【００１３】さらに、原料粉末として、いずれも０．５
〜２μｍ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２４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、これらの圧粉体のうち、切削工具Ｂ−１〜Ｂ−
６用の圧粉体については、２ｋＰａの窒素雰囲気中、温
度：１５００℃に１時間保持後炉冷の条件で焼結し、ま
た、切削工具Ｂ−７〜Ｂ−９用の圧粉体については、室
温から１３００℃までを１Ｐａの真空雰囲気、１３００
℃から１３５０℃までを１ｋＰａの窒素雰囲気、１３５
０℃から１４００℃までを１Ｐａの真空雰囲気、１４０
０℃から１４５０℃までを２ｋＰａの窒素雰囲気、そし
て１４５０℃から１５００℃までを１Ｐａの真空雰囲
気、として焼結温度である１５００℃まで昇温し、前記
焼結温度で３ｋＰａの窒素雰囲気として１時間保持した
後炉冷の条件で焼結し、焼結後、切刃部分にＲ：０．０
３のホーニング加工を施してＩＳＯ規格・ＣＮＭＧ１２
０４０８のチップ形状をもったＴｉＣＮ系サーメット製
の切削工具Ｂ−１〜Ｂ−９を製造した。この結果得られ
た切削工具Ｂ−１〜Ｂ−９について、その縦断面を走査
型電子顕微鏡を用いて観察したところ、切削工具Ｂ−１
〜Ｂ−６は、いずれも表面から内部まで均質な（Ｔｉ）
と（Ｚｒ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｏ、およびＷのうちの１種以
上）との複合炭窒化物からなる硬質相と、ＣｏおよびＮ
ｉを主成分とする結合相の２相組織を示し、一方切削工
具Ｂ−７〜Ｂ−９は、内部は前記２相組織と同じ組織を
示したが、表面部に表面から１〜３μmの深さ位置に亘
って前記結合相が存在しない層、すなわち前記複合炭窒
化物だけからなる表面層の存在が観察された。 【００１４】ついで、上記の切削工具Ａ−１〜Ａ−１０
およびＢ−１〜Ｂ−９のそれぞれを、アセトン中で超音
波洗浄し、乾燥した状態で、図１に示されるアークイオ
ンプレーティング装置内の回転テーブル上に、前記回転
テーブルの中心軸から半径方向に離れた位置に自転自在
に装着し、一方側のカソード電極（蒸発源）として、種
々の成分組成をもったＡｌ最低含有点形成用Ｔｉ−Ａｌ
合金、他方側のカソード電極（蒸発源）として、種々の
成分組成をもったＡｌ最高含有点形成用Ａｌ−Ｔｉ合金
を前記回転テーブルを挟んで対向配置し、またボンバー
ト洗浄用金属Ｔｉも装着し、まず装置内を排気して０．
５Ｐａ以下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、前記回転テーブル上で自転しな
がら回転する切削工具に−１０００Ｖの直流バイアス電
圧を印加して、カソード電極の前記金属Ｔｉとアノード
電極との間に１００Ａの電流を流してアーク放電を発生
させ、もって前記切削工具表面をＴｉボンバート洗浄
し、ついで装置内に反応ガスとして窒素ガスを導入して
２Ｐａの反応雰囲気とすると共に、前記回転テーブル上
で自転しながら回転する前記切削工具に−１００Ｖの直
流バイアス電圧を印加して、それぞれのカソード電極
(前記Ａｌ最低含有点形成用Ｔｉ−Ａｌ合金およびＡｌ
最高含有点形成用Ａｌ−Ｔｉ合金)とアノード電極との
間に１００Ａの電流を流してアーク放電を発生させる条
件で本発明法１〜１９を実施し、もって前記切削工具の
表面に、厚さ方向に沿って表３，４に示される目標組成
のＡｌ最低含有点とＡｌ最高含有点とが交互に同じく表
３，４に示される目標間隔で繰り返し存在し、かつ前記
Ａｌ最高含有点から前記Ａｌ最低含有点、前記Ａｌ最低
含有点から前記Ａｌ最高含有点へＡｌ（Ｔｉ）含有量が
連続的に変化する成分濃度分布構造を有し、かつ同じく
表３，４に示される目標全体層厚の硬質被覆層を蒸着形
成した。 【００１５】また、比較の目的で、これら切削工具Ａ−
１〜Ａ−１０およびＢ−１〜Ｂ−９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２に示される
通常のアークイオンプレーティング装置に装入し、カソ
ード電極（蒸発源）として種々の成分組成をもったＡｌ
−Ｔｉ合金を装着し、装置内を排気して０．５Ｐａ以下
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１０ＰａのＡ
ｒ雰囲気とし、この状態で前記切削工具に−８００Ｖの
バイアス電圧を印加して前記切削工具表面をＡｒガスボ
ンバート洗浄し、ついで装置内に反応ガスとして窒素ガ
スを導入して２Ｐａの反応雰囲気とすると共に、前記切
削工具に印加するバイアス電圧を−１００Ｖに下げて、
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
発生させる条件で、従来法１〜１９を実施し、もって前
記切削工具Ａ−１〜Ａ−１０およびＢ−１〜Ｂ−６のそ
れぞれの表面に、表５，６に示される目標組成および目
標層厚を有し、かつ層厚方向に沿って実質的に組成変化
のない（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層からなる硬質被覆層を蒸着形
成した。 【００１６】つぎに、上記本発明法１〜１９および従来
法１〜１９により得られた切削工具ついて、これを工具
鋼製バイトの先端部に固定治具にてネジ止めした状態
で、 被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の丸棒、 切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：１．５ｍｍ、 送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での合金鋼の乾式高速連続旋削加工試験、 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：３００ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：１．５ｍｍ、 送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での炭素鋼の乾式高速断続旋削加工試験、さら
に、 被削材：ＪＩＳ・ＦＣ３００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：０．２ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での鋳鉄の乾式高速断続旋削加工試験を行い、い
ずれの旋削加工試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定し
た。この測定結果を表３〜６に示した。 【００１７】 【表１】 【００１８】 【表２】【００１９】 【表３】 【００２０】 【表４】【００２１】 【表５】 【００２２】 【表６】【００２３】なお、上記の本発明法１〜１９により得ら
れた切削工具の硬質被覆層におけるＡｌ最低含有点とＡ
ｌ最高含有点の組成、並びに従来法１〜１９により得ら
れた切削工具の硬質被覆層の組成をオージェ分光分析装
置を用いて測定したところ、それぞれ目標組成と実質的
に同じ組成を示し、さらに、本発明法１〜１９の硬質被
覆層におけるＡｌ最低含有点とＡｌ最高含有点間の間
隔、およびこれの全体層厚、並びに従来法１〜１９の硬
質被覆層の厚さを、走査型電子顕微鏡を用いて断面測定
したところ、いずれも目標値と実質的に同じ値を示し
た。 【００２４】 【発明の効果】表３〜６に示される結果から、本発明法
１〜１９により厚さ方向にＡｌ最低含有点とＡｌ最高含
有点とが交互に所定間隔をおいて繰り返し存在し、かつ
前記Ａｌ最高含有点から前記Ａｌ最低含有点、前記Ａｌ
最低含有点から前記Ａｌ最高含有点へＡｌ（Ｔｉ）含有
量が連続的に変化する成分濃度分布構造を有する硬質被
覆層を形成してなる切削工具は、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、すぐれた耐摩
耗性を発揮するのに対して、従来法１〜１９により厚さ
方向に沿って実質的に組成変化のない（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ
層からなる硬質被覆層を形成してなる切削工具において
は、いずれも高温を伴う高速切削加工では硬質被覆層の
高温特性不足が原因で切刃の摩耗進行が速く、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、この発明の硬質被覆層形成方法によれば、特に各種
の鋼や鋳鉄などの高速切削加工でもすぐれた耐摩耗性を
発揮する硬質被覆層を形成することができ、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の硬質被覆層を形成するのに用いたア
ークイオンプレーティング装置を示し、（ａ）は概略平
面図、（ｂ）は概略正面図である。 【図２】従来の硬質被覆層を形成するのに用いた通常の
アークイオンプレーティング装置の概略説明図である。
ークイオンプレーティング装置を示し、（ａ）は概略平
面図、（ｂ）は概略正面図である。 【図２】従来の硬質被覆層を形成するのに用いた通常の
アークイオンプレーティング装置の概略説明図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 佐藤 和則
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 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
Ｆターム(参考） 3C046 FF10 FF21
4K029 AA02 BA03 BA17 BA58 BC02
BD05 CA03 DD06 JA02 JA08
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 アークイオンプレーティング装置内の回
転テーブル上に、前記回転テーブルの中心軸から半径方
向に離れた位置に炭化タングステン基超硬合金および／
または炭窒化チタン系サーメットからなる切削工具を自
転自在に装着し、 上記アークイオンプレーティング装置内の反応雰囲気を
窒素ガス雰囲気として、上記回転テーブルを挟んで対向
配置したＡｌ最高含有点（Ｔｉ最低含有点）形成用Ａｌ
−Ｔｉ合金のカソード電極およびＡｌ最低含有点（Ｔｉ
最高含有点）形成用Ｔｉ−Ａｌ合金のカソード電極と、
これらカソード電極のそれぞれに並設されたアノード電
極との間にアーク放電を発生させ、 もって、上記回転テーブル上で自転しながら回転する上
記切削工具の表面に、 厚さ方向にそって、Ａｌ最高含有点（Ｔｉ最低含有点）
とＡｌ最低含有点（Ｔｉ最高含有点）とが所定間隔をお
いて交互に繰り返し存在し、かつ前記Ａｌ最高含有点か
ら前記Ａｌ最低含有点、前記Ａｌ最低含有点から前記Ａ
ｌ最高含有点へＡｌ（Ｔｉ）含有量が連続的に変化する
成分濃度分布構造を有し、 さらに、上記Ａｌ最高含有点が、組成式：（ＡｌXＴｉ
1-X ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは０．７０〜０．９５
を示す）、上記Ａｌ最低含有点が、組成式：（ＡｌYＴ
ｉ1-Y ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｙは０．４０〜０．６
５を示す）、をそれぞれ満足し、かつ隣り合う上記Ａｌ
最高含有点とＡｌ最低含有点の間隔が、０．０１〜０．
１μmである、ＡｌとＴｉの複合窒化物からなる硬質被
覆層を１〜１５μｍの全体平均層厚で物理蒸着するこ
と、を特徴とする高速切削加工ですぐれた耐摩耗性を発
揮する硬質被覆層を切削工具表面に形成する方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002060208A JP3991262B2 (ja) | 2002-02-26 | 2002-03-06 | 高速切削加工ですぐれた耐摩耗性を発揮する硬質被覆層を切削工具表面に形成する方法 |
| DE60336453T DE60336453D1 (de) | 2002-01-21 | 2003-01-14 | "oberflächenbeschichtetes schneidwerkzeugglied mit harter beschichtungsschicht, die einen hervorragenden reibwiderstand beim hochgeschwindigkeitsschneiden aufweist, und verfahren zur bildung der harten beschichtungsschicht auf der fläche des schneidwerkzeugs" |
| KR1020047011137A KR100707755B1 (ko) | 2002-01-21 | 2003-01-14 | 고속 절삭가공에서 경질 피복층이 우수한 내마모성을발휘하는 표면 피복 절삭공구 부재 및 그 경질 피복층을절삭공구 표면에 형성하는 방법 |
| CNB038066130A CN100408237C (zh) | 2002-01-21 | 2003-01-14 | 表面被覆切削工具部件和在切削工具表面形成硬质被覆层的方法 |
| EP03701078A EP1470879B1 (en) | 2002-01-21 | 2003-01-14 | Surface coated cutting tool member having hard coating layer exhibiting excellent abrasion resistance in high-speed cutting, and method for forming said hard coating layer on surface of cutting tool |
| AT03701078T ATE502710T1 (de) | 2002-01-21 | 2003-01-14 | ßOBERFLÄCHENBESCHICHTETES SCHNEIDWERKZEUGGLIED MIT HARTER BESCHICHTUNGSSCHICHT, DIE EINEN HERVORRAGENDEN REIBWIDERSTAND BEIM HOCHGESCHWINDIGKEITSSCHNEIDEN AUFWEIST, UND VERFAHREN ZUR BILDUNG DER HARTEN BESCHICHTUNGSSCHICHT AUF DER FLÄCHE DES SCHNEIDWERKZEUGSß |
| PCT/JP2003/000220 WO2003061884A1 (fr) | 2002-01-21 | 2003-01-14 | Element d'outil de coupe a surface munie d'un revetement comportant une couche de revetement dur manifestant une excellente resistance a l'abrasion dans le decoupage haute vitesse, et procede pour former ladite couche de revetement dur sur la surface d'un outil de coupe |
| US10/501,805 US7094479B2 (en) | 2002-01-21 | 2003-01-14 | Surface-coated cutting tool member having hard coating layer exhibiting superior wear resistance during high speed cutting operation and method for forming hard coating layer on surface of cutting tool |
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|---|---|
| JP (1) | JP3991262B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006075911A (ja) * | 2004-09-07 | 2006-03-23 | Mitsubishi Materials Corp | 高速切削加工で表面被覆層がすぐれた耐摩耗性および耐チッピング性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具の製造方法 |
| JP2016137549A (ja) * | 2015-01-28 | 2016-08-04 | 三菱マテリアル株式会社 | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 |
| JP2016175161A (ja) * | 2015-03-20 | 2016-10-06 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| US10384269B2 (en) | 2014-11-13 | 2019-08-20 | Mitsubishi Materials Corporation | Surface-coated cutting tool |
-
2002
- 2002-03-06 JP JP2002060208A patent/JP3991262B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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