JP2007160504A - 被膜付き切削工具インサート - Google Patents

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Abstract

【課題】未加工肌の有無によらず、低合金鋼および中合金鋼およびステンレス鋼を湿式または乾式の条件で、振動、長いオーバーハング、チップハンマリング（チップにより叩かれる）、チップの再切削などの厳しい条件下で機械加工、望ましくはフライス加工する被膜付き切削工具インサートを提供する。
【解決手段】ＷＣ−Ｃｏ超硬合金のＣｏ結合相にＷおよびＣｒを添加し、３層以上のＴｉＣｘＮｙＯｚ層と少なくともすくい面に設けた平滑なαＡｌ２Ｏ３最上層を設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、鋳肌、鍛造肌、熱間圧延または冷間圧延肌、予備機械加工肌のような未加工肌または荒加工肌の低合金鋼および中合金鋼およびステンレス鋼を不安定条件下で湿式および乾式で機械加工、特にフライス加工する、靭性を要する加工に特に有用な被膜付き超硬合金切削工具インサートに関する。
低合金鋼、中合金鋼およびステンレス鋼を超硬合金工具で機械加工する場合、刃先は種々の機構による摩耗が発生する。すなわち、化学的摩耗、アブレシブ摩耗、凝着摩耗、あるいは刃先に沿って発生した亀裂に起因する刃先の欠け（チッピング）でいわゆる櫛の歯状割れ、といった種々の機構による摩耗が発生する。厳しい切削条件下ではインサート全体および刃先線上の破損が一般に発生する。
ワークの材質毎に、切削条件毎に、異なる切削インサートが必要になる。例えば、未加工表面層を有する鋼部材の切削など難しい条件下での切削には、靭性のある超硬合金基材に密着性の良好な被膜を備えた超硬合金インサートを用いなくてはならない。低合金鋼やステンレス鋼の機械加工の場合、一般に凝着摩耗が主な摩耗のタイプである。その場合、薄い（１〜３μｍ）ＣＶＤまたはＰＶＤによる被膜を用いる必要がある。
特定の摩耗タイプに対しては、切削性能を高め、最適化する方策をとることが可能である。しかし、そのような方策は他の摩耗特性に対して負の効果を持つことが多い。
幾つかの方策の影響を下記に記す。
１）櫛の歯状割れは、結合相の含有量を低減することで低減できる。しかし、結合相の含有量が低下すると、切削インサートの靭性が低下して実用性が失われる。
２）凝着摩耗を高めるには、被膜厚さを増加することが有効である。しかし、被膜が厚くなると、剥離（フレーキング）の危険が生じるし、凝着摩耗に対しても弱くなる。
３）高切削速度などの加工条件では刃先が高温になるので、超硬合金の立方晶炭化物（ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−ＮｂＣの固溶体）の含有量を高める必要があるが、立方晶炭化物は櫛の歯状割れの発生を助長する。
４）靭性を向上させるには、コバルト結合相の含有量を増加することが有効である。しかし、コバルト含有量が高くなると、塑性変形に対する抵抗が低下する。
このように、工具特性の全てを同時に高めることは非常に困難である。そのため、市販の超硬合金製品は上記のうちの１または２、３の摩耗タイプすなわち特定の切削用途に対して最適化されている。
アメリカ合衆国特許第6,062,776号に開示された被膜付き切削工具インサートは、未加工肌表面層を持たない低合金鋼および中合金鋼を湿式または乾式条件でフライス加工するのに特に適している。このインサートの特徴として、ＷＣ−Ｃｏ超硬合金の立方晶炭化物含有量が低く、結合相のＷ含有量が高く、被膜の構造は、最内層が柱状粒ＴｉＣｘＮｙＯｚ、κＡｌ２Ｏ３層を備え、最上層がＴｉＮである。
アメリカ合衆国特許第6,406,224号に開示された被膜付き切削工具インサートも、アブレシブ磨耗性表面層を有しまたは有さない合金鋼を高切削速度でフライス加工するのに特に適している。この被膜付き切削工具インサートは、Ｃｏ：７．１〜７．９wt％Ｃｏ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｔｉの立方晶炭化物：０．２〜１．８wt％、残部ＷＣの組成を有する超硬合金ボディから成る。このインサートの被膜は、最内層が柱状粒のＴｉＣｘＮｙＯｚ、κＡｌ２Ｏ３層を備え、最上層がＴｉＮである。
ヨーロッパ公開EP-A-736615に開示された被膜付き切削インサートは、灰色鋳鉄の乾式フライス加工に特に有用である。このインサートの特徴としては、単純なＷＣ−Ｃｏ超硬合金基材と、柱状粒のＴｉＣｘＮｙＯｚ層および微粒でテクスチャを持つαＡｌ２Ｏ３最上層から成る被膜とを備えている。
アメリカ合衆国公開2006/0204757Aに開示された被膜付き切削工具インサートは、旋削、フライス加工、ドリル加工あるいは同様のチップ生成型の金属機械加工に適している。この工具インサートは、靭性が必要な断続切削に特に有用である。
アメリカ合衆国特許第6,200,271号に開示された被膜付き旋削インサートは、ステンレス鋼の旋削に特に有用である。このインサートの特徴として、Ｗ含有量の高いＣｏ結合相を有するＷＣ−Ｃｏベースの超硬合金基材と、最内層が柱状粒のＴｉＣｘＮｙＯｚ、最上層がＴｉＮ、そして内層がκＡｌ２Ｏ３である被膜とを備えている。
本発明は、鋳肌、鍛造肌、熱間圧延肌または冷間圧延肌、予備機械加工肌のような未加工肌または荒加工肌の低合金鋼および中合金鋼およびステンレス鋼を不安定条件下で湿式および乾式で機械加工、特にフライス加工する、靭性を要する加工に特に有用な被膜付き超硬合金切削工具インサートを提供することを目的とする。
本発明者は、多数の実験と市場での工具ユーザによる広範の試験を行なった結果、多数の特徴を組み合わせることにより、特にフライス加工に適した、高性能の切削工具インサートを得ることができるという驚くべき新知見を得た。組み合わせる特徴としては、超硬合金組成、ＷＣ粒径、結合相への合金添加、多数の層から成る内層被膜、およびすくい面のαＡｌ２Ｏ３平滑最表面層の組み合わせである。
このインサートは、未加工表面層を有し又は有さない低合金鋼および中合金鋼を湿式または乾式の条件で、望ましくは振動、長いオーバーハング、チップハンマリング（チップにより叩かれる）、チップの再切削などの一般に靭性を要する加工における切削性能が向上している。更に、本発明お切削工具インサートはステンレス鋼に対しても高性能を発揮する。本発明の切削工具は従来のインサートに比較して前述の多くの摩耗タイプについて切削性能が向上している。特に、櫛の歯状割れに対する耐性が向上している。
図１および図２に、ブラスト処理前（図１）およびブラスト処理後（図２)のアルミナ層の外観を６０００倍のＳＥＭ像で示す。
本発明の切削工具インサートは、超硬合金ボディがＷとＣｒとを添加した結合相、バランス良い化学組成、および良く調整したＷＣ粒径を有し、被膜が柱状粒のＴｉＣｘＮｙＯｚ内層と、その上の平滑なαＡｌ２Ｏ３最上層とを含む。望ましくは、インサートのクリアランス面は最上層がＴｉＮ層である。
本発明によれば、被膜付き切削工具インサートは、１２．０〜１５．０wt％Ｃｏ、望ましくは１２．５〜１４．５wt％Ｃｏ、最も望ましくは１３〜１４wt％Ｃｏ、０．５２〜０．６４wt％Ｃｒ、望ましくは０．５４〜０．６２wt％Ｃｒ、最も望ましくは０．５５〜０．６１wt％Ｃｒ、および残部ＷＣの組成を有する超硬合金ボディから成る。この超硬合金ボディは、不純物レベルであれば他の成分を少量含んでいても良い。ＩＥＣ標準６０４０４−７に従って測定した分極保磁力（ＨｃＪ）は、ＷＣ粒径の間接的な尺度であり、１２．５〜１４．５ｋＡ／ｍ、望ましくは１２．７〜１４．０ｋＡ／ｍの範囲の値とすべきである。Ｃｏ結合相に所定量のＷおよびＣｒを添加することで、本発明の超硬合金切削インサートに所望の特性が付与される。結合相中のＷおよびＣｒはＣｏの磁気特性に影響を及ぼすので、下記で定義されるようにＣＷ値と関係付けることができる。
ＣＷ＝磁性％Ｃｏ／wt％Ｃｏ
ここで、磁性％Ｃｏは磁性材料のwt％であり、wt％Ｃｏは超硬合金中のＣｏのwt％である。
ＣＷ値は合金成分の添加量に応じて１と約０．６との間で変化する。ＣＷ値が低いことは結合相中のＷおよびＣｒの含有量が高いことと対応し、ＣＷ＝１であることは結合相中にＷおよびＣｒが実際上存在しないことと対応する。
本発明によれば、切削性能を高めるには、超硬合金ボディのＣＷ比を０．７６〜０．８４、望ましくは０．７８〜０．８２、最も望ましくは０．７９〜０．８１とする。超硬合金は、少量すなわち１vol％未満のη相（Ｍ６Ｃ）を含有しても致命的な影響は受けない。規定したＣＷ値（＜１）により、本発明の超硬合金ボディ中には遊離グラファイトの存在は許容されない。
超硬合金インサートは、少なくとも部分的に、ＴｉＣｘＮｙＯｚの３層以上を含む厚さ４．１〜６．９μｍの被膜で被覆されている。この３層が内層被膜を構成し、少なくともすくい面では外層としてαＡｌ２Ｏ３層を備えている。ＴｉＣｘＮｙＯｚ層（複数）の合計厚さは１．９〜３．６μｍであり、以下の各層を含む。すなわち：
◆ 第１ＴｉＣｘＮｙＯｚ層：厚さ０．１〜１μｍ、超硬合金に隣接、組成はｘ＋ｙ＝１、ｘ≧０、望ましくはｘ＜０．２、ｚ＝０
◆ 第２ＴｉＣｘＮｙＯｚ層：厚さ１〜３．４μｍ、組成はｘ＞０．４、ｙ＞０．４、０≦ｚ＜０．１、望ましくはｚ＝０
◆ 第３ＴｉＣｘＮｙＯｚ層：厚さ０．１〜１μｍ、αＡｌ２Ｏ３層に隣接、組成はｘ＋ｙ＋ｚ≧１かつｚ＞０、望ましくはｚ＞０．２、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、ｙ＜０．２
αＡｌ２Ｏ３外層は厚さ１．８〜３．６μｍで、各表面はブラスト処理された扁平粒である。
望ましい実施形態においては、インサートは厚さ０．１〜１μｍで有色の最上層を逃げ面に備えており、この最上層は望ましくはＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＺｒＮ、またはＨｆＮから成り、最も望ましくはＣＶＤで成膜されている。
本発明はまた、硬質成分および結合相を構成する各粉末を湿式混練し、混練された混合粉末を加圧成形して所望の形状および寸法のボディにし、そして焼結する粉末冶金法により、超硬合金ボディを有する被膜付き切削工具インサートを製造する方法をも提供する。該超硬合金ボディの組成は、１２．０〜１５．０wt％Ｃｏ、望ましくは１２．５〜１４．５wt％Ｃｏ、最も望ましくは１３〜１４wt％Ｃｏと、０．５２〜０．６４Ｃｒ、望ましくは０．５４〜０．６２Ｃｒ、最も望ましくは０．５５〜０．６１Ｃｒと、残部ＷＣとを含む。超硬合金ボディは、不純物レベルであれば少量の他の成分を含んでいてもよい。混練および焼結の条件を選択することで、分極保磁力ＨｃＪを１２．５〜１４．５ｋＡ／ｍ、望ましくは１２．７〜１４．０ｋＡ／ｍとし、ＣＷ比を０．７６〜０．８４、望ましくは０．７９〜０．８１とする。
超硬合金インサートボディは、少なくとも部分的に、内層被膜を構成するＴｉＣｘＮｙＯｚを３層以上と、少なくともすくい面の外層としてのブラスト処理済αＡｌ２Ｏ３層とを含む厚さ４．１〜６．９μｍの被膜で被覆されている。ＴｉＣｘＮｙＯｚ層（複数）は、合計厚さが１．９〜３．６μｍであり、下記の各層である。
◆ 第１ＴｉＣｘＮｙＯｚ層：厚さ０．１〜１μｍ１〜３．４μｍ、超硬合金に隣接、組成はｘ＋ｙ＝１、ｘ≧０、望ましくはｘ＜０．２かつｚ＝０、成膜は公知のＣＶＤ法により、ＴｉＣｌ４、Ｈ２、Ｎ２から成る反応混合物を用いて行なう。
◆ 第２ＴｉＣｘＮｙＯｚ層：厚さ１〜３．４μｍ、組成はｘ＞０．４、ｙ＞０．４、０≦ｚ＜１、望ましくはｚ＝０、成膜は周知のＭＴＣＶＤにより、温度８８５〜８５０℃にて、ＣＨ３ＣＮを炭素源・窒素源として用いて行なう。
◆ 第３ＴｉＣｘＮｙＯｚ層：厚さ０．１〜１μｍ、αＡｌ２Ｏ３層に隣接、組成はｘ＋ｙ＋ｚ≧１、０≦ｚ＜０．１、望ましくはｚ＞０．２、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、ｙ＜０．２、成膜は公知のＣＶＤ方により、ＴｉＣｌ４、Ｈ２、Ｎ２から成る反応混合物を用いて行なう。
αＡｌ２Ｏ３層は厚さ１．８〜３．６μｍで、各表面はブラスト処理された扁平粒であり、成膜は公知のＣＶＤ法で行なう。
第３ＴｉＣｘＮｙＯｚ層は厚さ０．１〜１μｍで、αＡｌ２Ｏ３層に隣接しており、組成はｘ＋ｙ＋ｚ≧１、０≦ｚ＜０．１、望ましくはｚ＞０．２、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、ｙ＜０．２であり、成膜は公知のＣＶＤ方により、ＴｉＣｌ４、Ｈ２、Ｎ２から成る反応混合物を用いて行なう。
αＡｌ２Ｏ３層は厚さ１．８〜３．６μｍで、各表面はブラスト処理された扁平粒であり、成膜は公知のＣＶＤ法で行ない、次いで
インサートの少なくともすくい面にブラスト処理を施す。
一実施形態においては、ブラスト処理の前に、αＡｌ２Ｏ３層上に、厚さ０．１〜１μｍの付加的な有色層、望ましくはＴｉＮ，ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＺｒＮ，またはＨｆＮの層を、望ましくはＣＶＤ法により成膜する。
他の実施形態においては、ブラスト処理の後に、少なくとも逃げ面に、厚さ０．１〜１μｍの付加的な有色層、望ましくはＴｉＮ，ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＺｒＮ，またはＨｆＮの層を、ＣＶＤ法またはＰＶＤ法により、望ましくはＣＶＤ法により成膜する。
本発明は更に、鋳肌、鍛造肌、冷間圧延肌または熱間圧延肌、または予加工肌の低合金鋼または中合金鋼またはステンレス鋼を、靭性が必要な湿式または乾式の機械加工、望ましくはフライス加工する際に、前記のインサートを下記の条件で用いる使用にも関する。
切込角９０°のフライス加工
切削速度：２５〜３５０ｍ／ｍｉｎ、送り速度：０．０４〜０．４ｍｍ／刃
正面フライス加工（切込角４５〜７５°）
切削速度：２５〜３５０ｍ／ｍｉｎ、望ましくは１００〜２５０ｍ／ｍｉｎ、送り速度：０．０５〜０．７ｍｍ／刃
高速送りフライス加工
切削速度：２５〜３５０ｍ／ｍｉｎ、送り速度：０．３０〜３．０ｍｍ／刃
以下に本発明を具体例により更に説明する。以下の実施例は本発明を限定するものではない。
〔実施例１〕（発明例）
Ｒ３９０−１１Ｔ３０８Ｍ−ＰＭ、Ｒ３９０−１７０４０８Ｍ−ＰＭ、Ｒ２４５−１２Ｔ３Ｍ−ＰＭ、Ｒ３００−１６４８Ｍ−ＰＨ、Ｒ３００−１２４０Ｍ−ＰＨの各型式で、組成が１３．５wt％Ｃｏ、０．５８wt％Ｃｒ、残部ＷＣであり、ＨｃＪ値が１３ｋＡ／ｍ、ＣＷ比が０．８０（Foerster Instruments Inc.のFOERSTER KOERZIMAT CS 1.096にて測定）である超硬合金フライスインサートを作製した。次いで各インサートに下記の被覆を行なった。
第１層：厚さ０．５μｍのＴｉＣｘＮｙＯｚ層、組成はｘ＝０．０５、ｙ＝０．９５、ｚ＝０、成膜は公知のＣＶＤ法により、ＴｉＣｌ４、Ｈ２、Ｎ２から成る反応混合物を用いて行なう。
第２層：厚さ１．７μｍの柱状粒ＴｉＣｘＮｙＯｚ層、組成はｘ＝０．５５、ｙ＝０．４５、ｚ＝０、成膜は周知のＭＴＣＶＤにより、温度８８５〜８５０℃にて、ＣＨ３ＣＮを炭素源・窒素源として用いて行なう。
第３層：厚さ０．５μｍのＴｉＣｘＮｙＯｚ接合層、この第３層は針状粒であり、組成はおよそｘ＝０．５、ｙ＝０、ｚ＝０．５である。
第４層：厚さ２．５μｍのαＡｌ２Ｏ３層、次いで最終層として厚さ約０．３μｍのＴｉＮ層を公知のＣＶＤ法により成膜した。Ｘ線回折（ＸＲＤ）測定を行なった結果、Ａｌ２Ｏ３層は１００％α相であることが確認された。
上記の成膜プロセスの後に、インサートの上面側（すくい面側）にＡｌ２Ｏ３グリットと水のスラリーで強く湿式ブラストを施した。このブラスト処理によって、すくい面の最上層のＴｉＮ層が除去されて平滑なＡｌ２Ｏ３層が露出した。このＡｌ２Ｏ３層は、図１（ブラスト処理前）および図２（ブラスト処理後）に倍率６０００倍のＡｌ２Ｏ３層表面ＳＥＭ像を示したように、粒の大部分が平坦化している。
〔実施例２〕（従来例）
Ｒ３９０−１１Ｔ３０８Ｍ−ＰＭ、Ｒ３９０−１７０４０８Ｍ−ＰＭ、Ｒ２４５−１２Ｔ３Ｍ−ＰＭ、Ｒ３００−１６４８Ｍ−ＰＨ、Ｒ３００−１２４０Ｍ−ＰＨの各型式で、組成が１１．５wt％Ｃｏ、１．２５wt％ＴａＣ、０．３０wt％ＮｂＣ、残部ＷＣであり、ＨｃＪ値が１０．４ｋＡ／ｍ、ＣＷ比が０．０．９４（Foerster Instruments Inc.のFOERSTER KOERZIMAT CS 1.096にて測定）である超硬合金フライスインサートを作製した。次いで各インサートに下記の被覆を行なった。
第１層：厚さ０．５μｍの等軸粒ＴｉＣｘＮｙＯｚ層（評価値ｘ＝０．９５、ｙ＝０．０５に対応する高窒素含有量）と、
第２層：厚さ４μｍの柱状粒ＴｉＣＮ層、ＭＴＣＶＤ法により温度８８５〜８５０℃にてＣＨ３ＣＮを炭素源・窒素源として成膜。同じ成膜プロセス内で、以降の工程において、ＥＰ−Ａ−５２３０２１に開示されているように、厚さ１．０μｍのＡｌ２Ｏ３層を温度９７０℃にてＨ２Ｓドーパント濃度０．４％で成膜した。その上に、厚さ０．３μｍのＴｉＮ薄層を公知のＣＶＤ法により成膜した。Ｘ線回折（ＸＲＤ）測定の結果、Ａｌ２Ｏ３層は１００％κ相であった。この超硬合金インサートボディはＷＣ粒径が平均値で１．７μｍであった。被覆後のインサートに、硬質ＳｉＣ粒を含むストローを備えたナイロンブラシでブラッシングを行なった。ブラシ処理後のインサートを光学顕微鏡観察した結果、最上層であるＴｉＮ層は刃先に沿ってブラシ除去されており、平滑なＡｌ２Ｏ３表面が残されていた。ブラシ処理後のサンプルの断面で被膜厚さを測定したところ、刃先ラインに沿ったＡｌ２Ｏ３層の厚さは約５０％減少していた。
〔実施例３〕
実施例１および実施例２で作製した種々の型式のインサートを比較するために下記の切削試験を行なった。
＜切削加工１＞ 肩フライス・ラフィング、Ｒ３９０−３２ｍｍ
ワーク： 試験片
材質： ４２ＣｒＭｏ４、３００ＨＢ、中合金鋼
切削速度： １５０ｍ／ｍｉｎ
送り速度／刃： ０．１７ｍｍ／刃
切削深さ： ３ｍｍ
インサート型式： Ｒ３９０−１１Ｔ３０８Ｍ−ＰＭ
注： インサート１個、乾式、フライスカッターの出口でのチップ生成荷重が大きいため非常に高い靭性を必要とする。
工具寿命判定基準は、刃先ラインのチッピング（欠け）および折損とした。
結果： 工具寿命（パス回数）
本発明Ａ： ４７
従来例Ｂ： ２０
＜切削加工２＞ 肩フライス、Ｒ３９０−３２ｍｍ
ワーク： 鋼板
材質： ＳＳ２１３４、低合金鋼
切削速度： １８１ｍ／ｍｉｎ
送り速度／刃： ０．１７ｍｍ／刃
切削深さ： １０ｍｍ
インサート型式： Ｒ３９０−１７０４０８Ｍ−ＰＭ
注： カッター内にインサート３個、乾式、部品およびプログラムによる上向きフライス加工（upmilling）
工具寿命判定基準は、逃げ面摩耗と刃先ラインのチッピング（欠け）とした。
結果： 工具寿命（加工個数）
本発明Ａ： １５
従来例Ｂ： ５
＜切削加工３＞ 正面フライス・ラフィング、Ｒ２４５−６３ｍｍ
ワーク： コネクティング・ロッド
材質： ４９ＭｎＶＳ３
切削速度： １９８ｍ／ｍｉｎ
送り速度／刃： ０．２０ｍｍ／刃
切削深さ： ４ｍｍ
インサート型式： Ｒ２４５−１２Ｔ３Ｍ−ＰＭ
注： 乾式、インサート６個、鍛造肌、部品が複雑形状のため出口角度が悪い。
工具寿命判定基準は、刃先のチッピング（欠け）によるワークの捲れ発生とした。
結果： 工具寿命（ｍｉｎ）
本発明Ａ： ４０４
従来例Ｂ： １１０
＜切削加工４＞ 正面フライス・ラフィング、Ｒ３００−１００ｍｍ
ワーク： リンク機構
材質： 鋳造したＳＳ２２２５−２３
切削速度： １５７ｍ／ｍｉｎ
送り速度／刃： ０．２４ｍｍ／刃
切削深さ： ３〜５ｍｍ
インサート型式： Ｒ３００−１６４８Ｍ−ＰＭ
注： 乾式、インサート８個、鋳肌のため加工困難。
工具寿命判定基準は、櫛の歯状割れによる刃先ラインのチッピング（欠け）とした。
結果： 工具寿命（ｍｉｎ）
本発明Ａ： ７６
従来例Ｂ： ４７
＜切削加工５＞ 正面およびプロファイルフライス、Ｒ３００−８０ｍｍ
ワーク： 射出成形型
材質： Impax Supreme ３０ＨＲｃ、工具鋼
切削速度： １５０ｍ／ｍｉｎ
送り速度／刃： ０．６ｍｍ／刃
切削深さ： １ｍｍ
インサート型式： Ｒ３００−１２４０Ｍ−ＰＭ
注： 乾式、インサート６個、カウンタープロファイルフライス加工、高速テーブル送り
工具寿命判定基準は、櫛の歯状割れ発生によるチッピング（欠け）とした。
結果： 工具寿命（ｍｉｎ）
本発明Ａ： ９３
従来例Ｂ： ４７
以上の切削試験結果から、実施例１の本発明のインサートは実施例２の従来例のインサートより性能が高いことが分かる。
上記実施例においては本発明の望ましい実施形態について説明したが、当業者であれば特許請求の範囲から逸脱せずに本明細書中に記載していない付加、削除、変更、置換を行なえる。
ブラスト処理前のアルミナ層の外観を示す６０００倍のＳＥＭ写真。 ブラスト処理後のアルミナ層の外観を示す６０００倍のＳＥＭ写真。

Claims (8)

  1. 超硬合金ボディと被膜とを含む切削工具フライスインサートであって、低合金鋼および中合金鋼およびステンレス鋼を、未加工肌の有無によらず、湿式または乾式条件下で、機械加工するための切削工具フライスインサートにおいて、
    上記超硬合金ボディは、１２．０〜１５．０wt％Ｃｏ、望ましくは１２．５〜１４．５wt％Ｃｏ、最も望ましくは１３〜１４wt％Ｃｏと、０．５２〜０．６４wt％Ｃｒ、望ましくは０．５４〜０．６２wt％Ｃｒ、最も望ましくは０．５５〜０．６１wt％Ｃｒと、残部ＷＣとから成る組成を有し、ＣＷ比が０．７６〜０．８４、望ましくは０．７８〜０．８２、最も望ましくは０．７９〜０．８１、ＨｃＪ値が１２．５〜１４．５ｋＡ／ｍ、望ましくは１２．７〜１４．０ｋＡ／ｍであり、
    上記インサートは少なくとも部分的に厚さ４．１〜６．９μｍの被膜で被覆されており、該被膜は、少なくとも３層であって合計厚さが１．９〜３．６μｍであるＴｉＣｘＮｙＯｚ層を含み、少なくともすくい面上に上記ＴｉＣｘＮｙＯｚ層の１層に隣接してブラスト処理されたαＡｌ２Ｏ３層が外層とし設けられており、上記合計厚さが１．９〜３．６μｍである複数のＴｉＣｘＮｙＯｚ層は：
    第１ＴｉＣｘＮｙＯｚ層：超硬合金に隣接し、組成はｘ＋ｙ＝１、ｘ≧０、望ましくはｘ＜０．２かつｚ＝０、
    第２ＴｉＣｘＮｙＯｚ層：組成はｘ＞０．４、ｙ＞０．４、０≦ｚ＜０．１、望ましくはｚ＝０、
    第３ＴｉＣｘＮｙＯｚ層：上記αＡｌ２Ｏ３層に隣接し、組成はｘ＋ｙ＋ｚ≧１、ｚ＞０、望ましくはｚ＞０．２、最も望ましくはｚ＞０．２、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、ｙ＜０．２、および
    最表層のＡｌ２Ｏ３層：厚さ１．８〜３．６μｍ、表面はブラスト処理により扁平粒となっている、
    を含んで成る切削工具フライスインサート。
  2. 請求項１において、上記超硬合金は１３．３〜１３．７wt％Ｃｏ、０．５６〜０．６０wt％Ｃｒの組成を有することを特徴とする切削工具フライスインサート。
  3. 請求項１において、逃げ面に厚さ０．１〜１μｍの有色の最上層を備えていることを特徴とする切削工具フライスインサート。
  4. 請求項３において、上記有色層は、ＴｉＮ，ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＺｒＮ、および／またはＨｆＮがＣＶＤ法またはＰＶＤ法により、望ましくはＣＶＤ法により、成膜されて成ることを特徴とする切削工具フライスインサート。
  5. 超硬合金ボディと被膜とを含む切削工具フライスインサートの製造方法であって、低合金鋼および中合金鋼およびステンレス鋼を、未加工肌の有無によらず、湿式または乾式条件下で、機械加工するための切削工具フライスインサートを、硬質成分と結合相とを構成する各粉末を湿式混練し、混練された混合物を加圧成形して所望の形状および寸法のボディとし、焼結する粉末冶金法により製造する方法において、
    上記超硬合金ボディは、１２．０〜１５．０wt％Ｃｏ、望ましくは１２．５〜１４．５wt％Ｃｏ、最も望ましくは１３〜１４wt％Ｃｏと、０．５２〜０．６４wt％Ｃｒ、望ましくは０．５４〜０．６２wt％Ｃｒ、最も望ましくは０．５５〜０．６１wt％Ｃｒと、残部ＷＣとから成る組成を有し、分極保磁力ＨｃＪ値が１２．５〜１４．５ｋＡ／ｍ、望ましくは１２．７〜１４．０ｋＡ／ｍ、ＣＷ比が０．７６〜０．８４、望ましくは０．７８〜０．８２、最も望ましくは０．７９〜０．８１であり、該超硬合金ボディは、内層を構成する３層以上のＴｉＣｘＮｙＯｚ層と少なくともすくい面上にある外層としてのαＡｌ２Ｏ３層とを含む厚さ４．１〜６．９μｍの被膜で少なくとも部分的に被覆されており、上記３層以上のＴｉＣｘＮｙＯｚ層の合計厚さは１．９〜３．６μｍであり、下記の成膜工程：
    超硬合金に隣接し、組成はｘ＋ｙ＝１、ｘ≧０、望ましくはｘ＜０．２かつｚ＝０である第１ＴｉＣｘＮｙＯｚ層を、ＴｉＣｌ４、Ｈ２、Ｎ２から成る反応混合物を用いた公知のＣＶＤ法により成膜する工程、
    組成はｘ＞０．４、ｙ＞０．４、０≦ｚ＜０．１、望ましくはｚ＝０である第２ＴｉＣｘＮｙＯｚ層を、周知のＭＴＣＶＤ法により、温度８８５〜８５０℃にて、ＣＨ３ＣＮを炭素源および窒素源として用いて成膜する工程、
    上記αＡｌ２Ｏ３層に隣接し、組成はｘ＋ｙ＋ｚ≧１、ｚ＞０、望ましくはｚ＞０．２、最も望ましくはｚ＞０．２、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、ｙ＜０．２である第３ＴｉＣｘＮｙＯｚ層を、ＴｉＣｌ４、Ｈ２、Ｎ２から成る反応混合物を用いた公知のＣＶＤ法により成膜する工程、
    厚さ１．８〜３．６μｍであるＡｌ２Ｏ３層を、公知のＣＶＤ法により成膜する工程、および
    上記インサートの少なくともすくい面にブラスト処理を施す工程
    を含む、切削工具フライスインサートの製造方法。
  6. 請求項５において、上記ブラスト処理より前に、上記αＡｌ２Ｏ３層上に付加的に、厚さ０．１〜１μｍの有色層で望ましくはＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＺｒＮまたはＨｆＮの層を、望ましくはＣＶＤ法により成膜することを特徴とする製造方法。
  7. 請求項６において、上記ブラスト処理より後に、逃げ面部に付加的に、厚さ０．１〜１μｍの有色最上層で望ましくはＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＺｒＮまたはＨｆＮの層を、最も望ましくはＣＶＤ法により成膜することを特徴とする製造方法。
  8. 鋳肌、鍛造肌、熱間圧延肌、冷間圧延肌、予備加工肌のような未加工肌の低合金鋼、中合金鋼、ステンレス鋼を湿式または乾式フライス加工する、靭性が必要な加工に請求項１から４までのいずれか１項記載のインサートを使用することであって、不安定条件下で下記の切削速度および送り速度：
    ◆ 切込角度９０°のフライス加工において、切削速度２５〜３５０ｍ／ｍｉｎ、望ましくは１００〜２５０ｍ／ｍｉｎ、送り速度０．０４〜０．４ｍｍ／刃、
    ◆ 切込角度４５〜７５°の正面フライス加工において、切削速度２５〜３５０ｍ／ｍｉｎ、望ましくは１００〜２５０ｍ／ｍｉｎ、送り速度０．０５〜０．７ｍｍ／刃、
    ◆ 高速送りフライス加工において、切削速度２５〜３５０ｍ／ｍｉｎ、送り速度０．３０〜３．０ｍｍ／刃、望ましくは０．３〜１．８ｍｍ／刃
    で行なうフライス加工における請求項１から４までのいずれか１項記載のインサートの使用。
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