JP2556101B2 - 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 - Google Patents
表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具Info
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- JP2556101B2 JP2556101B2 JP63176789A JP17678988A JP2556101B2 JP 2556101 B2 JP2556101 B2 JP 2556101B2 JP 63176789 A JP63176789 A JP 63176789A JP 17678988 A JP17678988 A JP 17678988A JP 2556101 B2 JP2556101 B2 JP 2556101B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、特に高硬度材の切削に用いた場合に、切
刃に微小欠けの発生がなく、すなわちすぐれた耐チツピ
ング性を示し、この結果としてすぐれた耐摩耗性を示
し、著しく長期に亘つてすぐれた切削性能を発揮する表
面被覆炭化タングステン（以下WCで示す）基超硬合金製
切削工具に関するものである。
刃に微小欠けの発生がなく、すなわちすぐれた耐チツピ
ング性を示し、この結果としてすぐれた耐摩耗性を示
し、著しく長期に亘つてすぐれた切削性能を発揮する表
面被覆炭化タングステン（以下WCで示す）基超硬合金製
切削工具に関するものである。
従来、例えば特公昭59−43246号公報に記載されるよ
うに、 鋼や鋳鉄、AlやAl合金などの旋削加工や、プリント基
板などの穴明け加工などの切削に、スローアウエイチツ
プやエンドミル、さらにドリルやミニチユアドリルなど
として、 結合相形成成分としてのCo:4〜15％、 を含有し、さらに必要に応じて、 分散相形成成分としてのTi、Ta、Nb、およびＷの炭化
物、窒化物、および炭窒化物、並びにこれらの２種以上
の固溶体｛ただしＷの窒化物と炭窒化物を除き、以下、
これら全体を（Ti,Ta,Nb,W）Ｃ・Ｎで示す｝のうちの１
種以上:0.5〜40％、を含有し、残りが同じく分散相形成
成分としてのWCと不可避不純物からなる組成（以上重量
％、以下％は重量％を示す）を有するWC基超硬合金基体
の表面に、化学蒸着法（CVD法）や物理蒸着法（PVD法）
を用いて、 周期律表の4a、5a、および6a族の金属の炭化物、窒化
物、硼化物、および酸化物、並びにこれらの２種以上の
固溶体、さらに酸化アルミニウム（以下Al2O3で示す）
のうちの１種の単層または２種以上の複層からなる被覆
層を0.5〜20μｍの平均層厚で形成してなる表面被覆WC
基超硬合金製切削工具が広く実用に供されている。
うに、 鋼や鋳鉄、AlやAl合金などの旋削加工や、プリント基
板などの穴明け加工などの切削に、スローアウエイチツ
プやエンドミル、さらにドリルやミニチユアドリルなど
として、 結合相形成成分としてのCo:4〜15％、 を含有し、さらに必要に応じて、 分散相形成成分としてのTi、Ta、Nb、およびＷの炭化
物、窒化物、および炭窒化物、並びにこれらの２種以上
の固溶体｛ただしＷの窒化物と炭窒化物を除き、以下、
これら全体を（Ti,Ta,Nb,W）Ｃ・Ｎで示す｝のうちの１
種以上:0.5〜40％、を含有し、残りが同じく分散相形成
成分としてのWCと不可避不純物からなる組成（以上重量
％、以下％は重量％を示す）を有するWC基超硬合金基体
の表面に、化学蒸着法（CVD法）や物理蒸着法（PVD法）
を用いて、 周期律表の4a、5a、および6a族の金属の炭化物、窒化
物、硼化物、および酸化物、並びにこれらの２種以上の
固溶体、さらに酸化アルミニウム（以下Al2O3で示す）
のうちの１種の単層または２種以上の複層からなる被覆
層を0.5〜20μｍの平均層厚で形成してなる表面被覆WC
基超硬合金製切削工具が広く実用に供されている。
しかし、上記の従来表面被覆WC基超硬合金製切削工具
においては、これを、特に高硬度材の切削に用いた場
合、被覆層にチツピングが発生し易く、そのため比較的
短時間で使用寿命に至るのが現状である。
においては、これを、特に高硬度材の切削に用いた場
合、被覆層にチツピングが発生し易く、そのため比較的
短時間で使用寿命に至るのが現状である。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、上記
の従来表面被覆WC基超硬合金製切削工具に着目し、これ
の被覆層の耐チツピング性を改善すべく研究を行なつた
結果、 被覆層を、Tiの炭化物、窒化物、炭窒化物、硼窒化
物、炭酸化物、および炭窒酸化物（以下、それぞれTi
C、TiN、TiCN、TiBN、TiCO、およびTiCNOで示す）、並
びにAl2O3のうちの１種の単層または２種以上の複層に
特定した上で、このうちの少なくとも１層を、Ｘ線回折
におけるピーク高さの最高が（200）面に現われ、２番
目のピーク高さが（220）面に現われ、さらに３番目の
ピーク高さが（111）面に現われるピーク高さ分布を有
するTiC（従来の表面被覆WC基超硬合金製切削工具の被
覆層を構成するTiC層では、最高のピーク高さが（200）
面に現われ、同２番目が（111）面に、同３番目が（22
0）面に現われる）で構成した表面被覆WC基超硬合金製
切削工具においては、被削材が高硬度材であつても、被
覆層にチツピングの発生がなく、すぐれた耐摩耗性を著
しく長期に亘つて示すという知見を得たのである。
の従来表面被覆WC基超硬合金製切削工具に着目し、これ
の被覆層の耐チツピング性を改善すべく研究を行なつた
結果、 被覆層を、Tiの炭化物、窒化物、炭窒化物、硼窒化
物、炭酸化物、および炭窒酸化物（以下、それぞれTi
C、TiN、TiCN、TiBN、TiCO、およびTiCNOで示す）、並
びにAl2O3のうちの１種の単層または２種以上の複層に
特定した上で、このうちの少なくとも１層を、Ｘ線回折
におけるピーク高さの最高が（200）面に現われ、２番
目のピーク高さが（220）面に現われ、さらに３番目の
ピーク高さが（111）面に現われるピーク高さ分布を有
するTiC（従来の表面被覆WC基超硬合金製切削工具の被
覆層を構成するTiC層では、最高のピーク高さが（200）
面に現われ、同２番目が（111）面に、同３番目が（22
0）面に現われる）で構成した表面被覆WC基超硬合金製
切削工具においては、被削材が高硬度材であつても、被
覆層にチツピングの発生がなく、すぐれた耐摩耗性を著
しく長期に亘つて示すという知見を得たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであ
つて、 結合相形成成分としてのCo:4〜15％、 を含有し、さらに必要に応じて、 分散相形成成分としての（Ti,Ta,Nb,W）Ｃ・Ｎのうち
の１種以上:0.5〜40％、 を含有し、残りが同じく分散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するWC基超硬合金基体の表
面に、 TiC、TiN、TiCN、TiBN、TiCO、TiCNO、およびAl2O3の
うちの１種の単層または２種以上の複層からなる被覆層
を0.5〜20μｍの平均層厚で形成してなる表面被覆WC基
超硬合金製切削工具にして、 かつ上記被覆層のうちの少なくとも１層を、Ｘ線回折
におけるピーク高さの最高が（200）面に現われ、２番
目のピーク高さが（220）面に現われ、さらに３番目の
ピーク高さが（111）面に現われるピーク高さ分布を有
するTiC層で構成してなる、耐チツピング性にすぐれた
表面被覆WC基超硬合金製切削工具に特徴を有するもので
ある。
つて、 結合相形成成分としてのCo:4〜15％、 を含有し、さらに必要に応じて、 分散相形成成分としての（Ti,Ta,Nb,W）Ｃ・Ｎのうち
の１種以上:0.5〜40％、 を含有し、残りが同じく分散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するWC基超硬合金基体の表
面に、 TiC、TiN、TiCN、TiBN、TiCO、TiCNO、およびAl2O3の
うちの１種の単層または２種以上の複層からなる被覆層
を0.5〜20μｍの平均層厚で形成してなる表面被覆WC基
超硬合金製切削工具にして、 かつ上記被覆層のうちの少なくとも１層を、Ｘ線回折
におけるピーク高さの最高が（200）面に現われ、２番
目のピーク高さが（220）面に現われ、さらに３番目の
ピーク高さが（111）面に現われるピーク高さ分布を有
するTiC層で構成してなる、耐チツピング性にすぐれた
表面被覆WC基超硬合金製切削工具に特徴を有するもので
ある。
つぎに、この発明の表面被覆WC基超硬合金製切削工具
において、上記の通りに数値限定した理由を説明する。
において、上記の通りに数値限定した理由を説明する。
（ａ） 基体におけるCo含有量 Co成分には、分散相と強固に結合し、基体の強度およ
び靭性を向上させる作用があるが、その含有量が４％未
満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有
量が15％を越えると、基体の耐摩耗性が低下するように
なることから、その含有量を４〜15％と定めた。
び靭性を向上させる作用があるが、その含有量が４％未
満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有
量が15％を越えると、基体の耐摩耗性が低下するように
なることから、その含有量を４〜15％と定めた。
（ｂ） 基体における（Ti,Ta,Nb,W）Ｃ・Ｎの含有量 これらの成分には、基体の硬さを高めて、耐摩耗性を
向上させる作用があるので、必要に応じて含有させる
が、その含有量が0.5％未満では所望の耐摩耗性向上効
果が得られず、一方その含有量が40％を越えると、基体
の靭性が低下するようになることから、その含有量を0.
5〜40％と定めた。
向上させる作用があるので、必要に応じて含有させる
が、その含有量が0.5％未満では所望の耐摩耗性向上効
果が得られず、一方その含有量が40％を越えると、基体
の靭性が低下するようになることから、その含有量を0.
5〜40％と定めた。
（ｃ） 被覆層の平均層厚 その平均層厚が0.5μｍ未満では、所望の耐摩耗性向
上効果が得られず、一方その平均層厚が20μｍを越える
と、被覆層にチツピングが発生し易くなることから、そ
の平均層厚を0.5〜20μｍと定めた。
上効果が得られず、一方その平均層厚が20μｍを越える
と、被覆層にチツピングが発生し易くなることから、そ
の平均層厚を0.5〜20μｍと定めた。
また、この発明の表面被覆WC基超硬合金製切削工具の
被覆層を構成する上記のピーク高さ分布を有するTiC層
は、例えば化学蒸着装置を用いる場合、雰囲気を高真空
とした状態で、通常のTiC層形成に比して、より高温
で、かつ反応ガスにおけるTiCl4に対するCH4の割合を高
くした条件、すなわち、圧力:10〜30torr、温度:1100〜
1150℃、反応ガスにおけるCH4/TiCl4（容量比）:2〜３
の条件で形成することができる。
被覆層を構成する上記のピーク高さ分布を有するTiC層
は、例えば化学蒸着装置を用いる場合、雰囲気を高真空
とした状態で、通常のTiC層形成に比して、より高温
で、かつ反応ガスにおけるTiCl4に対するCH4の割合を高
くした条件、すなわち、圧力:10〜30torr、温度:1100〜
1150℃、反応ガスにおけるCH4/TiCl4（容量比）:2〜３
の条件で形成することができる。
つぎに、この発明の表面被覆WC基超硬合金製切削工具
を実施例により具体的に説明する。
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１〜5.5μｍの範囲内の平
均粒径を有するWC粉末、各種の（Ti,Ta,Nb,W）Ｃ・Ｎ粉
末、およびCo粉末を用意し、これら原料粉末をそれぞれ
第１表に示される配合組成に配合し、ボールミルにて72
時間湿式混合し、乾燥した後、10kg/mm2の圧力にて圧粉
体にプレス成形し、この５×10-2torrの真空中、1380〜
1500℃の範囲内の所定温度で焼結して、実質的に配合組
成と同一の成分組成を有するWC基超硬合金基体を製造
し、ついでこれらの基体表面に、化学蒸着法にて、同じ
く第１表に示される組成および平均層厚の被覆層を形成
することにより、いずれもSNMG120408の形状をもつた本
発明表面被覆WC基超硬合金製スローアウエイチツプ（以
下、本発明被覆超硬チツプという）１〜10および従来表
面被覆WC基超硬合金製スローアウエイチツプ（以下、従
来被覆超硬チツプという）１〜10をそれぞれ製造した。
均粒径を有するWC粉末、各種の（Ti,Ta,Nb,W）Ｃ・Ｎ粉
末、およびCo粉末を用意し、これら原料粉末をそれぞれ
第１表に示される配合組成に配合し、ボールミルにて72
時間湿式混合し、乾燥した後、10kg/mm2の圧力にて圧粉
体にプレス成形し、この５×10-2torrの真空中、1380〜
1500℃の範囲内の所定温度で焼結して、実質的に配合組
成と同一の成分組成を有するWC基超硬合金基体を製造
し、ついでこれらの基体表面に、化学蒸着法にて、同じ
く第１表に示される組成および平均層厚の被覆層を形成
することにより、いずれもSNMG120408の形状をもつた本
発明表面被覆WC基超硬合金製スローアウエイチツプ（以
下、本発明被覆超硬チツプという）１〜10および従来表
面被覆WC基超硬合金製スローアウエイチツプ（以下、従
来被覆超硬チツプという）１〜10をそれぞれ製造した。
なお、本発明被覆超硬チツプ１〜10と従来被覆超硬チ
ツプ１〜10は、被覆層を構成するTiC層の性質が異る点
だけで相異するものであり、したがつて、前者の被覆層
において、第１表に※印の付されているTiC層は、 雰囲気圧力:20torr、 温度:1120℃、 反応ガス組成（容量％）:5％TiCl4−10％CH4−85％H2、 の条件で形成して、Ｘ線回折におけるピーク高さ の最高が（200）面、２番目のピーク高さが（220）面、
そして３番目のピーク高さが（111）面にそれぞれ現わ
れるピーク高さ分布をもつようにしたものであり、一方
前者の一部並びに後者の被覆層における※印のないTiC
層は、通常の条件、すなわち、 雰囲気圧力:200torr、 温度:1000℃、 反応ガス組成（容量％）:5％TiCl4−５％CH4−90％H2、 の条件で形成したものであり、この場合のＸ線回折のピ
ーク高さは、（200）面に最も高く現われ、順次（111）
面、（200）面に現われる分布を示すものである。
ツプ１〜10は、被覆層を構成するTiC層の性質が異る点
だけで相異するものであり、したがつて、前者の被覆層
において、第１表に※印の付されているTiC層は、 雰囲気圧力:20torr、 温度:1120℃、 反応ガス組成（容量％）:5％TiCl4−10％CH4−85％H2、 の条件で形成して、Ｘ線回折におけるピーク高さ の最高が（200）面、２番目のピーク高さが（220）面、
そして３番目のピーク高さが（111）面にそれぞれ現わ
れるピーク高さ分布をもつようにしたものであり、一方
前者の一部並びに後者の被覆層における※印のないTiC
層は、通常の条件、すなわち、 雰囲気圧力:200torr、 温度:1000℃、 反応ガス組成（容量％）:5％TiCl4−５％CH4−90％H2、 の条件で形成したものであり、この場合のＸ線回折のピ
ーク高さは、（200）面に最も高く現われ、順次（111）
面、（200）面に現われる分布を示すものである。
ついで、この結果得られた各種の被覆超硬チツプにつ
いて、 被削材:SNCM439（硬さ:HB380）、 切削速度:150m/min、 送り:0.3mm/rev.、 切込み:3mm、 の条件の高硬度鋼の湿式連続切削試験を行ない、切刃の
逃げ面摩耗幅が0.3mmに至るまでの切削時間を測定する
と共に、チツピング発生の有無を観察した。これらの結
果を第１表に示した。
いて、 被削材:SNCM439（硬さ:HB380）、 切削速度:150m/min、 送り:0.3mm/rev.、 切込み:3mm、 の条件の高硬度鋼の湿式連続切削試験を行ない、切刃の
逃げ面摩耗幅が0.3mmに至るまでの切削時間を測定する
と共に、チツピング発生の有無を観察した。これらの結
果を第１表に示した。
第１表に示される結果から、本発明被覆超硬チツプ１
〜10は、いずれも被覆層を構成する少なくとも１層のTi
C層が上記のＸ線回折ピーク高さ分布をもつことによつ
て、すぐれた耐チツピング性を示すようになり、チツピ
ングの発生が皆無であることから、すぐれた耐摩耗性を
示し、長い使用寿命が確保されるのに対して、従来被覆
超硬チツプ１〜10は、いずれもチツピングの発生があ
り、比較的短かい使用寿命しか示さないことが明らかで
ある。
〜10は、いずれも被覆層を構成する少なくとも１層のTi
C層が上記のＸ線回折ピーク高さ分布をもつことによつ
て、すぐれた耐チツピング性を示すようになり、チツピ
ングの発生が皆無であることから、すぐれた耐摩耗性を
示し、長い使用寿命が確保されるのに対して、従来被覆
超硬チツプ１〜10は、いずれもチツピングの発生があ
り、比較的短かい使用寿命しか示さないことが明らかで
ある。
上述のように、この発明の表面被覆WC基超硬合金製切
削工具は、被覆層のうちの少なくとも１層を特別なＸ線
回折ピーク高さ分布を示すTiC層で構成することによつ
てすぐれた耐チツピング性が確保され、したがつてこれ
を特に高硬度材の切削に用いた場合にも、チツピングの
発生なく、すぐれた耐摩耗性を示し、著しく長期に亘つ
てすぐれた切削性能を発揮するものである。
削工具は、被覆層のうちの少なくとも１層を特別なＸ線
回折ピーク高さ分布を示すTiC層で構成することによつ
てすぐれた耐チツピング性が確保され、したがつてこれ
を特に高硬度材の切削に用いた場合にも、チツピングの
発生なく、すぐれた耐摩耗性を示し、著しく長期に亘つ
てすぐれた切削性能を発揮するものである。
Claims (2)
- 【請求項１】結合相形成成分としてのCo:4〜15重量％、 を含有し、残りが分散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する炭化タングス
テン基超硬合金基体の表面に、Tiの炭化物、窒化物、炭
窒化物、硼窒化物、炭酸化物、および炭窒酸化物、並び
に酸化アルミニウムのうちの１種の単層または２種以上
の複層からなる被覆層を0.5〜20μｍの平均層厚で形成
してなる表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工
具にして、 かつ上記被覆層のうちの少なくとも１層を、Ｘ線回折に
おけるピーク高さの最高が（200）面に現われ、２番目
のピーク高さが（220）面に現われ、さらに３番目のピ
ーク高さが（111）面に現われるピーク高さ分布を有す
るTiの炭化物で構成したことを特徴とする耐チツピング
のすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削
工具。 - 【請求項２】結合相形成成分としてのCo:4〜15重量％、 を含有し、さらに、 分散相形成成分としてのTi、Ta、Nb、およびＷの炭化
物、窒化物、および炭窒化物、並びにこれらの２種以上
の固溶体（ただしＷの窒化物と炭窒化物は除く）のうち
の１種以上:0.5〜40重量％、 を含有し、残りが分散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する炭化タングス
テン基超硬合金基体の表面に、Tiの炭化物、窒化物、炭
窒化物、硼窒化物、炭酸化物、および炭窒酸化物、並び
に酸化アルミニウムのうちの１種の単層または２種以上
の複層からなる被覆層を0.5〜20μｍの平均層厚で形成
してなる表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工
具にして、 かつ上記被覆層のうちの少なくとも１層を、Ｘ線回折に
おけるピーク高さの最高が（200）面に現われ、２番目
のピーク高さが（220）面に現われ、さらに３番目のピ
ーク高さが（111）面に現われるピーク高さ分布を有す
るTiの炭化物で構成したことを特徴とする耐チツピング
性のすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切
削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63176789A JP2556101B2 (ja) | 1988-07-15 | 1988-07-15 | 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63176789A JP2556101B2 (ja) | 1988-07-15 | 1988-07-15 | 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0230406A JPH0230406A (ja) | 1990-01-31 |
| JP2556101B2 true JP2556101B2 (ja) | 1996-11-20 |
Family
ID=16019877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63176789A Expired - Lifetime JP2556101B2 (ja) | 1988-07-15 | 1988-07-15 | 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2556101B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015099298A1 (ko) * | 2013-12-23 | 2015-07-02 | 한국야금 주식회사 | 난삭재 및 주철가공용 알파 알루미나 박막 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5266388A (en) * | 1990-09-17 | 1993-11-30 | Kennametal Inc. | Binder enriched coated cutting tool |
| US5232318A (en) * | 1990-09-17 | 1993-08-03 | Kennametal Inc. | Coated cutting tools |
| US5325747A (en) * | 1990-09-17 | 1994-07-05 | Kennametal Inc. | Method of machining using coated cutting tools |
| US5250367A (en) * | 1990-09-17 | 1993-10-05 | Kennametal Inc. | Binder enriched CVD and PVD coated cutting tool |
| EP0549584B1 (en) * | 1990-09-17 | 1998-07-22 | Kennametal Inc. | Cvd and pvd coated cutting tools |
| DE19543748A1 (de) * | 1995-11-24 | 1997-05-28 | Widia Gmbh | Schneidwerkzeug, Verfahren zur Beschichtung eines Schneidwerkzeuges und Verwendung des Schneidwerkzeuges |
| JP3418066B2 (ja) * | 1996-07-03 | 2003-06-16 | 日立金属株式会社 | アルミナ被覆工具とその製造方法 |
| JP3560303B2 (ja) * | 1996-11-29 | 2004-09-02 | 日立金属株式会社 | 酸化アルミニウム被覆工具およびその製造方法 |
-
1988
- 1988-07-15 JP JP63176789A patent/JP2556101B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015099298A1 (ko) * | 2013-12-23 | 2015-07-02 | 한국야금 주식회사 | 난삭재 및 주철가공용 알파 알루미나 박막 |
| CN105980602A (zh) * | 2013-12-23 | 2016-09-28 | 韩国冶金株式会社 | 用于加工难切削材料和铸铁的α-氧化铝薄膜 |
| US9752230B2 (en) | 2013-12-23 | 2017-09-05 | Korloy Inc. | Alpha alumina thin film for processing difficult-to-cut material and cast iron |
| CN105980602B (zh) * | 2013-12-23 | 2019-10-22 | 韩国冶金株式会社 | 用于加工难切削材料和铸铁的α-氧化铝薄膜 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0230406A (ja) | 1990-01-31 |
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