JP2006315154A - 厚膜化α型酸化アルミニウム層が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 - Google Patents
厚膜化α型酸化アルミニウム層が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 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006315154A JP2006315154A JP2005142405A JP2005142405A JP2006315154A JP 2006315154 A JP2006315154 A JP 2006315154A JP 2005142405 A JP2005142405 A JP 2005142405A JP 2005142405 A JP2005142405 A JP 2005142405A JP 2006315154 A JP2006315154 A JP 2006315154A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- inclination angle
- degrees
- range
- modified
- 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.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
【解決手段】 表面被覆サーメット製切削工具の工具基体の表面に蒸着形成した硬質被覆層を、(a)TiC層、TiN層、TiCN層、TiCO層、およびTiCNO層のうちの1層以上からなり、かつ、0.1〜5μmの合計平均層厚を有する密着性Ti化合物層と、2.5〜15μmの平均層厚を有する改質TiCN層からなる下部層、(b)16〜30μmの平均層厚を有し、かつ化学蒸着形成された状態でα型の結晶構造を有する厚膜化改質α型Al2O3層からなる上部層、以上(a)および(b)で構成し、上記(a)の改質TiCN層及び上記(b)の厚膜化改質α型Al2O3層が特定な傾斜角度数分布グラフを示すこと。
【選択図】なし
Description
(a)下部層として、いずれも化学蒸着形成された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層以上からなり、かつ3〜20μmの全体平均層厚を有するTi化合物層、
(b)上部層として、1〜15μmの平均層厚を有するα型Al2O3層、
以上(a)および(b)で構成された硬質被覆層を蒸着形成してなる被覆サーメット工具が知られており、この被覆サーメット工具が、例えば各種の鋼や鋳鉄などの連続切削や断続切削に用いられることは良く知られている。
(1−a)上記の従来Al2O3層は、通常の化学蒸着装置にて、
反応ガス組成−体積%で、AlCl3:1〜5%、CO2:0.5〜10%、HCl:0.3〜3%、H2S:0.02〜0.4%、H2:残り、
反応雰囲気温度:950〜1100℃、
反応雰囲気圧力:3〜13kPa、
の条件で形成されるが、上記従来Al2O3層の形成に先だって、
反応ガス組成−体積%で、AlCl3:1〜5%、CO2:5〜10%、HCl:0.3〜3%、CH3CN:0.02〜0.1%、NO:0.02〜0.4%、H2:残り、
反応雰囲気温度:800〜900℃、
反応雰囲気圧力:3〜13kPa、
成膜時間:0.5〜2時間、
の条件で、望ましくは0.02〜0.5μmの平均層厚で種薄膜としてのAl2O3薄膜(以下、Al2O3種薄膜という)を形成し、このAl2O3種薄膜の上に上記の従来Al2O3層の形成条件と同じ条件で、平均層厚で15μmを越えた16〜30μmの層厚に形成すると、形成時の前記α型Al2O3層は、前記Al2O3種薄膜の結晶配列に著しく影響を受け、これを十分に履歴するようになり、しかもこの結果形成された厚膜化α型Al2O3層(以下、厚膜化改質α型Al2O3層という)においては、平均層厚で16〜30μmの層厚に厚膜化したにもかかわらず、Al2O3結晶粒の粗大化が著しく抑制され、かつ層自体の緻密性も保持されたものになるので、高温強度の低下が抑制され、寧ろ向上したものになること。
反応ガス組成−体積%で、TiCl4:2〜10%、CH3CN:0.5〜3%、N2:10〜30%、H2:残り、
反応雰囲気温度:850〜950℃、
反応雰囲気圧力:3〜13kPa、
の条件で形成されるが、これを、同じく通常の化学蒸着装置で、
反応ガス組成−体積%で、TiCl4:0.2〜1%、C3H6(メチルエチレン):1〜5%、N2:20〜40%、H2:残り、
反応雰囲気温度:700〜800℃、
反応雰囲気圧力:3〜13kPa、
成膜時間:0.5〜3時間、
の条件で、望ましくは0.02〜0.5μmの平均層厚で種薄膜としてのTiCN薄膜(以下、TiCN種薄膜という)を形成し、このTiCN種薄膜の上に上記の従来TiCN層の形成条件と同じ条件でTiCN層を形成すると、形成時の前記TiCN層は、前記TiCN種薄膜の結晶配列に著しく影響を受け、これを十分に履歴するようになり、しかもこの結果形成されたTiCN層(以下、改質TiCN層という)は、上記の従来TiCN層に比して、一段とすぐれた高温強度を有し、すぐれた耐機械的熱的衝撃性を具備するようになること。
以上(1)〜(3)に示される研究結果を得たのである。
(a)いずれも化学蒸着形成された、TiC層、TiN層、TiCN層、TiCO層、およびTiCNO層のうちの1層以上からなり、かつ0.1〜5μmの合計平均層厚を有する密着性Ti化合物層と、2.5〜15μmの平均層厚を有する改質TiCN層からなる下部層、
(b)16〜30μmの平均層厚を有する厚膜化改質α型Al2O3層からなる上部層、
以上(a)および(b)で構成し、かつ、上記(a)の下部層における改質TiCN層は、
電界放出型走査電子顕微鏡を用い、表面研磨面の測定範囲内に存在する立方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射して、前記表面研磨面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である{112}面の法線がなす傾斜角を測定し、前記測定傾斜角のうち、0〜45度の範囲内にある測定傾斜角を0.25度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフにおいて、0〜10度の範囲内の傾斜角区分に最高ピークが存在すると共に、前記0〜10度の範囲内に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の45%以上の割合を占める傾斜角度数分布グラフ、
を示し、さらに、上記(b)の改質α型Al2O3層は、
化学蒸着形成された状態でα型の結晶構造を有し、電界放出型走査電子顕微鏡を用い、表面研磨面の測定範囲内に存在する六方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射して、前記表面研磨面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である(0001)の法線がなす傾斜角を測定し、前記測定傾斜角のうち、0〜45度の範囲内にある測定傾斜角を0.25度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフにおいて、0〜10度の範囲内の傾斜角区分に最高ピークが存在すると共に、前記0〜10度の範囲内に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の45%以上の割合を占める傾斜角度数分布グラフ、
を示してなる、厚膜化α型Al2O3層がすぐれた耐チッピング性を発揮する被覆サーメット工具に特徴を有するものである。
(a)下部層の密着性Ti化合物層
密着性Ti化合物層は、工具基体と上部層である厚膜化改質α型Al2O3層および改質TiCN層のいずれにも強固に密着し、よって硬質被覆層の工具基体に対する密着性向上に寄与する作用をもつが、その合計平均層厚が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5μmまでの合計平均層厚で充分であることから、その合計平均層厚を0.1〜5μmと定めた。
上記の通り、上記TiCN種薄膜形成に際して、上記反応ガスにおけるTiCl4の含有量を0.2〜1%とすることにより、傾斜角度数分布グラフで、シャープな最高ピークが傾斜角区分の0〜10度の範囲内に現れ、かつ、反応雰囲気温度を700〜800℃、反応雰囲気圧力を3〜13kPaとすることにより、前記0〜10度の範囲内に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の45%以上の割合を占める傾斜角度数分布グラフを示す改質TiCN層が形成されるようになり、この結果として前記改質TiCN層はさらに一段とすぐれた高温強度を具備するようになるが、その平均層厚が2.5μm未満では所望のすぐれた高温強度を硬質被覆層に具備せしめることができず、一方その平均層厚が15μmを越えると、切削時の発生熱による熱塑性変形量が許容範囲を越えて大きくなり、この結果上部層である厚膜化改質α型Al2O3層に割れが発生し易くなることから、その平均層厚を2.5〜15μmと定めた。
厚膜化改質α型Al2O3層は、傾斜角度数分布グラフで、シャープな最高ピークが傾斜角区分の0〜10度の範囲内に現れ、かつ前記0〜10度の範囲内に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の45%以上の割合を占める傾斜角度数分布グラフを示し、この結果すぐれた高温強度を具備し、耐チッピング性の向上が図られるようになる外、Al2O3層自身のもつすぐれた高温硬さと耐熱性によって、硬質被覆層の耐摩耗性向上に寄与するが、その平均層厚が16μm未満では厚膜化の要求に十分満足に対応することができず、一方その平均層厚が30μmを越えて厚くなりすぎると、チッピングが発生し易くなることから、その平均層厚を16〜30μmと定めた。
すなわち、上記傾斜角度数分布グラフは、上記の改質TiCN層および従来TiCN層、並びに厚膜化改質α型Al2O3層および厚膜化通常α型Al2O3層の表面を研磨面とした状態で、電界放出型走査電子顕微鏡の鏡筒内にセットし、前記研磨面に70度の入射角度で15kVの加速電圧の電子線を1nAの照射電流で、前記表面研磨面の測定範囲内に存在する立方晶結晶格子を有する結晶粒個々に照射して、電子後方散乱回折像装置を用い、30×50μmの領域を0.1μm/stepの間隔で、前記表面研磨面の法線に対して、前記改質TiCN層および従来TiCN層については結晶粒の結晶面である{112}面、前記厚膜化改質α型Al2O3層および厚膜化通常α型Al2O3層については結晶粒の結晶面である(0001)面のそれぞれ法線がなす傾斜角を測定し、この測定結果に基づいて、前記測定傾斜角のうち、0〜45度の範囲内にある測定傾斜角を0.25度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計することにより作成した。
なお、図2は、本発明被覆サーメット工具1の厚膜化改質α型Al2O3層改質TiCN層の傾斜角度数分布グラフ、図3は、比較被覆サーメット工具1の厚膜化通常α型Al2O3層従来TiCN層の傾斜角度数分布グラフ、図5は、本発明被覆サーメット工具1の改質TiCN層の傾斜角度数分布グラフ、図6は、比較被覆サーメット工具1の従来TiCN層の傾斜角度数分布グラフをそれぞれ示すものである。
被削材:JIS・SCM440の丸棒、
切削速度:250m/min、
切り込み:3mm、
送り:0.3mm/rev、
切削時間:20分、
の条件(切削条件Aという)での合金鋼の乾式連続切削試験、
被削材:JIS・S40Cの長さ方向等間隔4本縦溝入り丸棒、
切削速度:200m/min、
切り込み:1.2mm、
送り:0.15mm/rev、
切削時間:20分、
の条件(切削条件Bという)での炭素鋼の乾式断続切削試験、さらに、
被削材:JIS・FC300の丸棒、
切削速度:250m/min、
切り込み:3mm、
送り:0.3mm/rev、
切削時間:30分、
の条件(切削条件Cという)での鋳鉄の乾式連続切削試験を行い、いずれの切削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10に示した。
Claims (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蒸着形成した硬質被覆層を、
(a)いずれも化学蒸着形成された、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層以上からなり、かつ0.1〜5μmの合計平均層厚を有する密着性Ti化合物層と、2.5〜15μmの平均層厚を有する改質炭窒化チタン層からなる下部層、
(b)16〜30μmの平均層厚を有し、かつ化学蒸着形成された状態でα型の結晶構造を有する厚膜化改質α型酸化アルミニウム層からなる上部層、
以上(a)および(b)で構成し、かつ、上記(a)の下部層における改質炭窒化チタン層は、
電界放出型走査電子顕微鏡を用い、表面研磨面の測定範囲内に存在する立方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射して、前記表面研磨面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である{112}面の法線がなす傾斜角を測定し、前記測定傾斜角のうち、0〜45度の範囲内にある測定傾斜角を0.25度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフにおいて、0〜10度の範囲内の傾斜角区分に最高ピークが存在すると共に、前記0〜10度の範囲内に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の45%以上の割合を占める傾斜角度数分布グラフ、
を示し、さらに、上記(b)の厚膜化改質α型酸化アルミニウム層は、
電界放出型走査電子顕微鏡を用い、表面研磨面の測定範囲内に存在する六方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射して、前記表面研磨面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である(0001)の法線がなす傾斜角を測定し、前記測定傾斜角のうち、0〜45度の範囲内にある測定傾斜角を0.25度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフにおいて、0〜10度の範囲内の傾斜角区分に最高ピークが存在すると共に、前記0〜10度の範囲内に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の45%以上の割合を占める傾斜角度数分布グラフ、
を示すことを特徴とする厚膜化α型酸化アルミニウム層が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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005142405A JP4720283B2 (ja) | 2005-05-16 | 2005-05-16 | 厚膜化α型酸化アルミニウム層が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 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005142405A JP4720283B2 (ja) | 2005-05-16 | 2005-05-16 | 厚膜化α型酸化アルミニウム層が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 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006315154A true JP2006315154A (ja) | 2006-11-24 |
JP4720283B2 JP4720283B2 (ja) | 2011-07-13 |
Family
ID=37536260
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005142405A Active JP4720283B2 (ja) | 2005-05-16 | 2005-05-16 | 厚膜化α型酸化アルミニウム層が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 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4720283B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009006426A (ja) * | 2007-06-27 | 2009-01-15 | Mitsubishi Materials Corp | 高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具 |
JP2009056560A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆切削工具 |
WO2012133461A1 (ja) | 2011-03-31 | 2012-10-04 | 日立ツール株式会社 | 硬質皮膜被覆部材及びその製造方法、並びにそれを具備する刃先交換式回転工具 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6011631B2 (ja) | 2012-10-01 | 2016-10-19 | 三菱日立ツール株式会社 | 硬質皮膜被覆工具及びその製造方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06158325A (ja) * | 1992-11-25 | 1994-06-07 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層の耐摩耗性が向上した表面被覆サーメット製切削工具 |
JP2004122269A (ja) * | 2002-10-01 | 2004-04-22 | Mitsubishi Materials Corp | 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 |
JP2004188500A (ja) * | 2002-06-28 | 2004-07-08 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層がすぐれた耐熱衝撃性を有する表面被覆サーメット製切削工具 |
-
2005
- 2005-05-16 JP JP2005142405A patent/JP4720283B2/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06158325A (ja) * | 1992-11-25 | 1994-06-07 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層の耐摩耗性が向上した表面被覆サーメット製切削工具 |
JP2004188500A (ja) * | 2002-06-28 | 2004-07-08 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層がすぐれた耐熱衝撃性を有する表面被覆サーメット製切削工具 |
JP2004122269A (ja) * | 2002-10-01 | 2004-04-22 | Mitsubishi Materials Corp | 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 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009006426A (ja) * | 2007-06-27 | 2009-01-15 | Mitsubishi Materials Corp | 高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具 |
JP2009056560A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆切削工具 |
WO2012133461A1 (ja) | 2011-03-31 | 2012-10-04 | 日立ツール株式会社 | 硬質皮膜被覆部材及びその製造方法、並びにそれを具備する刃先交換式回転工具 |
US9228258B2 (en) | 2011-03-31 | 2016-01-05 | Hitachi Tool Engineering, Ltd. | Hard-coated member and its production method, and indexable rotary tool comprising it |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4720283B2 (ja) | 2011-07-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4811781B2 (ja) | 厚膜化α型酸化アルミニウム層が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 | |
JP4747324B2 (ja) | 硬質被覆層が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 | |
JP2006231433A (ja) | 高速断続切削加工で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サーメット製切削工具 | |
JP4512989B2 (ja) | 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サーメット製切削工具 | |
JP2007160497A (ja) | 硬質被覆層の改質α型Al2O3層がすぐれた結晶粒界面強度を有する表面被覆サーメット製切削工具 | |
JP4811782B2 (ja) | 厚膜化α型酸化アルミニウム層が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 | |
JP4730522B2 (ja) | 厚膜化α型酸化アルミニウム層が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 | |
JP4793750B2 (ja) | 高硬度鋼の高速断続切削加工で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サーメット製切削工具 | |
JP2007167987A (ja) | 難削材の高速切削加工で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サーメット製切削工具 | |
JP4720418B2 (ja) | 難削材の高速切削加工で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サーメット製切削工具 | |
JP4720283B2 (ja) | 厚膜化α型酸化アルミニウム層が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 | |
JP2005279912A (ja) | 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サーメット製切削工具 | |
JP2008080476A (ja) | 高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具 | |
JP2005238437A (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サーメット製切削工具 | |
JP4747338B2 (ja) | 難削材の高速切削加工で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サーメット製切削工具 | |
JP4747387B2 (ja) | 厚膜化α型酸化アルミニウム層が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 | |
JP4756454B2 (ja) | 厚膜化α型酸化アルミニウム層が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 | |
JP4666211B2 (ja) | 厚膜化α型酸化アルミニウム層が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 | |
JP4529578B2 (ja) | 硬質被覆層が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 | |
JP4692065B2 (ja) | 厚膜化α型酸化アルミニウム層が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 | |
JP4730703B2 (ja) | 厚膜化α型酸化アルミニウム層が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 | |
JP4793629B2 (ja) | 難削材の高速切削加工で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サーメット製切削工具 | |
JP2005279915A (ja) | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を有する表面被覆サーメット製切削工具 | |
JP2005279914A (ja) | 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サーメット製切削工具 | |
JP4730702B2 (ja) | 厚膜化α型酸化アルミニウム層が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 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080321 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101028 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101216 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110119 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110308 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110321 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140415 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4720283 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |