JP2014104545A - 被覆工具 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 平均粒径0.9〜1.2μmのWC相を主体として、10〜15質量%のCoと、0.2〜0.6質量%のCr3C2とを含有する超硬合金からなる基体2の表面に、平均厚みが0.3〜0.7μmのTiN層4と、平均厚みが1〜3μmのTiCN層5と、平均厚みが0.01〜0.1μmの中間層6と、平均厚みが0.3〜0.7μmのAl2O3層7と、平均厚みが0.3〜0.7μmの最表層8とが順に積層されてなる切削工具1である。
【選択図】 図1
Description
本発明の被覆工具を作製する方法について説明する。
まず、基体2となる硬質合金を焼成によって形成しうる金属炭化物、窒化物、炭窒化物、酸化物等の無機物粉末に、金属粉末、カーボン粉末等を適宜添加、混合し、プレス成形、鋳込成形、押出成形、冷間静水圧プレス成形等の公知の成形方法によって所定の工具形状に成形した後、真空中または非酸化性雰囲気中にて焼成することによって上述した硬質合金からなる基体2を作製する。そして、上記基体2の表面に所望によって研磨加工や切刃部のホーニング加工を施す。
まず、反応ガス組成として四塩化チタン(TiCl4)ガスを0.5〜10体積%、窒素(N2)ガスを10〜60体積%、残りが水素(H2)ガスからなる混合ガスを調整して反応チャンバ内に導入し、チャンバ内を800〜940℃、8〜50kPaの条件でTiN層4を成膜する。
内に導入し、成膜温度を780〜880℃、5〜25kPaにてTiCN層5の下側部分を成膜する。ここで、上記成膜条件のうち、反応ガス中のアセトニトリルガスの割合が0.1〜0.4体積%に調整すること、および成膜温度を780℃〜880℃とすることが、断面観察において下側部分が微細な筋状晶(MT−TiCN)からなるTiCN層5を形成できるために望ましい。
は、ダミー試料16を載置する。また、下段の試料とセットプレート17との間隔も0.5〜1.0mmに制御する。この状態で成膜することによって、切刃およびすくい面におけるAl2O3層の厚みや最表層の結晶構造を異ならせることができる。
方向からみた各層のミクロな組織状態を観察し、平均厚みを測定した。そして、エネルギー分散型X線分光法(EDS)、電子エネルギー損失分光法(EELS)などにより、最表層に存在する原子種の確認、組成等についても観察した。結果は表1、2に示した。
(切削条件)
被削材 :インコネル718 角材
工具形状:PNMU1205ANER−SM(京セラ株式会社製インサート)
切削速度:40m/分
送り速度:0.15mm/刃
切り込み:2.0mm(軸方向)×10mm(径方向)
その他 :水溶性切削液使用
評価項目:欠損に至るまでの時間および切刃の状態
試料の一方の主面同士を対向させて0.8mmの間隔にして図3(b)のような状態でセットして、試料No.1のCVD膜を成膜した。得られた切削工具の断面を走査型電子顕微鏡にて観察したところ、一方の主面におけるAl2O3層の平均厚みは0.6μm、他方の主面におけるAl2O3層の平均厚みは0.5μmであった。この試料の両面を使って、耐酸化性が要求される下記切削条件にて切削評価を行ったところ、GMブレーカを形成した切刃では切削可能時間が14分であり、SMブレーカを形成した切刃では切削可能時間が10分であり、この切削条件ではGMブレーカ側の切刃の仕様がより優れた切削性能を示すことがわかった。
(切削条件)
被削材 :インコネル718 角材
工具形状:PNMU1205ANER−GM/SM(京セラ株式会社製インサート)
切削速度:40m/分
送り速度:0.25mm/刃
切り込み:2.0mm(軸方向)×10mm(径方向)
その他 :水溶性切削液使用
2 基体
4 TiN層
5 TiCN層
6 中間層
7 Al2O3層
8 最表層
9 被覆層
Claims (8)
- 平均粒径0.9〜1.2μmのWC相を主体として、10〜15質量%のCoと、0.2〜0.6質量%のCr3C2とを含有する超硬合金からなる基体の表面に、平均厚みが1〜3μmのTiCN層と、平均厚みが0.3〜0.7μmのAl2O3層と、が順に積層されてなる被覆工具。
- 前記基体と前記TiCN層との間に、平均厚みが0.3〜0.7μmのTiN層が積層されてなる請求項1記載の被覆工具。
- 前記TiCN層と前記Al2O3層との間に、平均厚みが0.01〜0.1μmのTiCO、TiNOおよびTiCNOのうちのいずれかからなる中間層が積層されてなる請求項1または2記載の被覆工具。
- 前記Al2O3層の表面に、平均厚みが0.3〜0.7μmのTiCxNy層(0<x、0.5≦y、x+y=1)からなる最表層が積層されてなる請求項1乃至3のいずれか記載の被覆工具。
- 切削工具用の被覆工具であって、前記最表層の表面において、切刃では粒状粒子からなるとともに、すくい面では針状粒子からなる請求項4記載の被覆工具。
- 切削工具用の被覆工具であって、前記最表層は、すくい面において、基体側の炭素濃度が表面側の炭素濃度よりも高い請求項4または5記載の被覆工具。
- 概略板状の両面使いの切削工具であって、一方の主面側の前記Al2O3層の厚みと他方の主面側の前記Al2O3層の厚みとが異なっている請求項1乃至6のいずれか記載の被覆工具。
- 前記一方の主面側のブレーカ形状と前記他方の主面側のブレーカ形状とが異なっている請求項7記載の被覆工具。
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2012
- 2012-11-28 JP JP2012259922A patent/JP5898051B2/ja active Active
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