JP2590139B2 - 被覆切削工具 - Google Patents
被覆切削工具Info
- Publication number
- JP2590139B2 JP2590139B2 JP25869087A JP25869087A JP2590139B2 JP 2590139 B2 JP2590139 B2 JP 2590139B2 JP 25869087 A JP25869087 A JP 25869087A JP 25869087 A JP25869087 A JP 25869087A JP 2590139 B2 JP2590139 B2 JP 2590139B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coating layer
- cutting tool
- coated cutting
- coated
- coating
- 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.)
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、耐摩耗性・耐欠損性に優れた被覆切削工具
に関するものであり、主として耐欠損性が必要とされる
フライス切削に適する被覆切削工具に関するものであ
る。
に関するものであり、主として耐欠損性が必要とされる
フライス切削に適する被覆切削工具に関するものであ
る。
［従来の技術］ 従来、たとえば、フライス用被覆切削工具として、CV
D（化学蒸着）被覆工具やPVD（物理蒸着）被覆工具など
が用いられている。しかし、両者とも、十分な性能を発
揮するに至っていないのが現状である。これは、主とし
て次の理由によるとされている。すなわち、前者では被
覆直下に脆弱な脱炭相（η相）が生成され、後者では被
覆と基材との密着強度不足のため被覆が剥離しやすいの
である。
D（化学蒸着）被覆工具やPVD（物理蒸着）被覆工具など
が用いられている。しかし、両者とも、十分な性能を発
揮するに至っていないのが現状である。これは、主とし
て次の理由によるとされている。すなわち、前者では被
覆直下に脆弱な脱炭相（η相）が生成され、後者では被
覆と基材との密着強度不足のため被覆が剥離しやすいの
である。
上記問題を解決するため、最近、高温で行なう従来の
HT-CVD法に比べて被覆温度を低下させたMT-CVD法が用い
られるようになった。これにより、脆弱な脱炭相が存在
せず強固な密着強度を有する被覆切削工具が得られるよ
うになった。
HT-CVD法に比べて被覆温度を低下させたMT-CVD法が用い
られるようになった。これにより、脆弱な脱炭相が存在
せず強固な密着強度を有する被覆切削工具が得られるよ
うになった。
［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、MT-CVD法によって作製された被覆切削
工具であっても、フライス切削において相変わらず工具
刃先の欠損が目立ち、HT-CVD法と比較した場合に耐欠損
性はほとんど向上していない。
工具であっても、フライス切削において相変わらず工具
刃先の欠損が目立ち、HT-CVD法と比較した場合に耐欠損
性はほとんど向上していない。
発明者等は、この原因が、皮膜中に残存する塩素（C
l）量に起因すると推察した。すなわち、被覆温度と残
留塩素量とは密接に関連しており、被覆温度の低下とと
もに残留塩素量は著しく増大する。このため被覆強度が
著しく低下し、断続切削時において被覆にクラックが発
生しやすくなる。これが基材に伝播して欠損に至ること
になり、上記MT-CVD法の利点を相殺するのではないかと
いう結論を、発明者等は得たのである。
l）量に起因すると推察した。すなわち、被覆温度と残
留塩素量とは密接に関連しており、被覆温度の低下とと
もに残留塩素量は著しく増大する。このため被覆強度が
著しく低下し、断続切削時において被覆にクラックが発
生しやすくなる。これが基材に伝播して欠損に至ること
になり、上記MT-CVD法の利点を相殺するのではないかと
いう結論を、発明者等は得たのである。
そこで、本発明は、残留塩素量の少ない被覆層を得
て、強靱で優れた耐欠損性を有する被覆切削工具を提供
することを目的とする。
て、強靱で優れた耐欠損性を有する被覆切削工具を提供
することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る被覆切削工具は、超硬合金またはサーメ
ットからなる基体に、IVa族金属の炭窒化物を含む被覆
層を被覆した被覆切削工具である。
ットからなる基体に、IVa族金属の炭窒化物を含む被覆
層を被覆した被覆切削工具である。
さらに、本発明に係る被覆切削工具は、前記被覆層
が、IVa族金属の金属源としてのIVa族金属塩化物と、炭
素、窒素源としての有機窒素化合物とを、H2をキャリア
ガスとし化学蒸着法で700〜900℃で反応させて、基体表
面に未処理被覆層を形成し、さらに500〜900℃、50torr
以下の条件で真空熱処理を10分〜10時間行なうことによ
って得られた、塩素含有量の少ない被覆層であることを
特徴としている。
が、IVa族金属の金属源としてのIVa族金属塩化物と、炭
素、窒素源としての有機窒素化合物とを、H2をキャリア
ガスとし化学蒸着法で700〜900℃で反応させて、基体表
面に未処理被覆層を形成し、さらに500〜900℃、50torr
以下の条件で真空熱処理を10分〜10時間行なうことによ
って得られた、塩素含有量の少ない被覆層であることを
特徴としている。
なお、好ましくは、炭素，窒素源としてアセトニトリ
ル（CH3CN）を用いる。
ル（CH3CN）を用いる。
［作用］ 本発明に係る被覆切削工具では、被覆層は700〜900℃
という比較的低い温度で化学蒸着法によって形成される
ので、被覆層の下には脆弱な脱炭相が存在せず、しかも
被覆層は強固に基材に密着している。
という比較的低い温度で化学蒸着法によって形成される
ので、被覆層の下には脆弱な脱炭相が存在せず、しかも
被覆層は強固に基材に密着している。
また、上述の条件で真空熱処理を被覆層に施すことに
よって、被覆層の塩素含有量は従来に比べて少なくなっ
ている。このため、被覆層中に含有される残留塩素に起
因する被覆層の強度低下が、低減あるいは防止できる。
その結果、断続切削時に被覆層に生じるクラックの数が
減少して、被覆切削工具の耐欠損性が向上する。
よって、被覆層の塩素含有量は従来に比べて少なくなっ
ている。このため、被覆層中に含有される残留塩素に起
因する被覆層の強度低下が、低減あるいは防止できる。
その結果、断続切削時に被覆層に生じるクラックの数が
減少して、被覆切削工具の耐欠損性が向上する。
さらに、本発明に係る被覆切削工具の耐欠損性の向上
は、次のような作用によってももたらされると発明者等
は考えている。すなわち、真空熱処理において被覆層中
より塩素が外部に除去されるときに、被覆層中に微小な
ピンホールが生じる。これにより、熱処理後に室温まで
冷却する際に被覆層中に生じる引張り応力が緩和され
る。故に、被覆層中のクラック数が減少して、工具の耐
欠損性がさらに向上するものと考えられる。
は、次のような作用によってももたらされると発明者等
は考えている。すなわち、真空熱処理において被覆層中
より塩素が外部に除去されるときに、被覆層中に微小な
ピンホールが生じる。これにより、熱処理後に室温まで
冷却する際に被覆層中に生じる引張り応力が緩和され
る。故に、被覆層中のクラック数が減少して、工具の耐
欠損性がさらに向上するものと考えられる。
［実施例］ 実施例１ 超硬合金製の基体に、TiCl4，H2，CH3CNを原料とし、
850℃でTi（CN）を３μｍ被覆して被覆切削工具を得
た。次に、850℃、0.1torr、２時間の条件で真空熱処理
を施した。
850℃でTi（CN）を３μｍ被覆して被覆切削工具を得
た。次に、850℃、0.1torr、２時間の条件で真空熱処理
を施した。
得られた試料および真空熱処理を行なわなかった同膜
厚の試料について、E.P.M.A.（Ｘ線マイクロアナライザ
ー）により、被覆層中のCl濃度を測定した。その結果、
真空熱処理した試料のCl濃度は非熱処理試料の約1/2に
減少していた。
厚の試料について、E.P.M.A.（Ｘ線マイクロアナライザ
ー）により、被覆層中のCl濃度を測定した。その結果、
真空熱処理した試料のCl濃度は非熱処理試料の約1/2に
減少していた。
なお、熱処理温度が500℃以下では被覆層中の塩素含
有量を減少させるに十分な効果がなく、900℃以上では
皮膜粒子の粒成長が生じて工具の切削性能に悪影響を与
えた。また、熱処理時の気圧が50torr以上となれば、被
覆層中の塩素含有量を減少させるに十分な効果が生じな
かった。真空度は、現実の真空装置の性能によって左右
されるのではあるが、高い方がより望ましい。真空熱処
理時間は、10分間以下では十分な効果が認められず、10
時間以上では効果が飽和した。
有量を減少させるに十分な効果がなく、900℃以上では
皮膜粒子の粒成長が生じて工具の切削性能に悪影響を与
えた。また、熱処理時の気圧が50torr以上となれば、被
覆層中の塩素含有量を減少させるに十分な効果が生じな
かった。真空度は、現実の真空装置の性能によって左右
されるのではあるが、高い方がより望ましい。真空熱処
理時間は、10分間以下では十分な効果が認められず、10
時間以上では効果が飽和した。
上記真空熱処理によって被覆層中の残留塩素量が減少
する現象は、被覆時に被覆層中に大量の塩素が含有され
てしまうMT-CVD法において特に顕著である。但し、従来
のHT-CVD法においても、比較的低温域で処理した試料に
ついては十分効果があった。したがって、特に効果が顕
著な被覆温度は、900℃以下である。また、被覆温度が7
00℃以下では、切削工具として実用に耐える被覆層の接
着強度が得られなかった。
する現象は、被覆時に被覆層中に大量の塩素が含有され
てしまうMT-CVD法において特に顕著である。但し、従来
のHT-CVD法においても、比較的低温域で処理した試料に
ついては十分効果があった。したがって、特に効果が顕
著な被覆温度は、900℃以下である。また、被覆温度が7
00℃以下では、切削工具として実用に耐える被覆層の接
着強度が得られなかった。
実施例２ 出発原料としてTiCl4，H2，CH3CNを用い、超硬合金
（材質A30N;型番SPMN422）上にTi（CN）を850℃で２μ
ｍ被覆した試料と、同条件で被覆後、第１表に示すよう
な温度および圧力で２時間真空熱処理した試料とを、次
の条件で断続切削したところ、第１表に示す結果が得ら
れた。
（材質A30N;型番SPMN422）上にTi（CN）を850℃で２μ
ｍ被覆した試料と、同条件で被覆後、第１表に示すよう
な温度および圧力で２時間真空熱処理した試料とを、次
の条件で断続切削したところ、第１表に示す結果が得ら
れた。
カッタ:DPG4160R 速度:220m/min 送り:0.14mm/刃 切削油：なし 被削材:SCM435 第１表から明らかなように、本発明に係る切削工具で
は、欠損に至るまでの切削時間および逃げ面摩耗幅に関
し、従来の被覆切削工具よりも優れた性能を発揮するこ
とがわかる。
は、欠損に至るまでの切削時間および逃げ面摩耗幅に関
し、従来の被覆切削工具よりも優れた性能を発揮するこ
とがわかる。
実施例３ 出発原料としてTiCl4，HfCl4，H2，CH3CN，CH3(NH)2C
H3を用い、サーメット（型番SNG432）上にTi（CN）,Hf
（CN）を750℃で２μｍ被覆した試料と、同条件で被覆
した後、第２表に示す温度および圧力の条件で４時間真
空熱処理を施した試料とを、次の条件で断続切削し、耐
欠損性を明らかにするための４溝靱性テストを行なっ
た。その結果を第２表に示す。
H3を用い、サーメット（型番SNG432）上にTi（CN）,Hf
（CN）を750℃で２μｍ被覆した試料と、同条件で被覆
した後、第２表に示す温度および圧力の条件で４時間真
空熱処理を施した試料とを、次の条件で断続切削し、耐
欠損性を明らかにするための４溝靱性テストを行なっ
た。その結果を第２表に示す。
速度:150m/min 送り:0.18〜0.25mm/rev. 被削材:SCM435 切削時間:30sec 繰返し数:8回 切削油：なし この第２表から明らかなように、比較品に比べて本発
明に係る被覆切削工具は、優れた耐欠損特性を有してい
ることがわかる。
明に係る被覆切削工具は、優れた耐欠損特性を有してい
ることがわかる。
実施例４ 超硬合金（SNMG432）基体上にTiNを１μｍ（出発原料
TiCl4、H2、N2）、TiCNを４μｍ（出発原料TiCl4、H2、
CH3CN）、TiCを３μｍ（出発原料TiCl4、CH4、H2）の順
に、それぞれ900℃で被覆した試料（Ｂ）と、同じ条件
で被覆後、900℃、30TORRで10時間真空熱処理を施した
試料（Ａ）を作製し、実施例３と同じ断続切削条件（４
溝靱性）で耐欠損性評価を行なった。その結果は次のと
おりであった。
TiCl4、H2、N2）、TiCNを４μｍ（出発原料TiCl4、H2、
CH3CN）、TiCを３μｍ（出発原料TiCl4、CH4、H2）の順
に、それぞれ900℃で被覆した試料（Ｂ）と、同じ条件
で被覆後、900℃、30TORRで10時間真空熱処理を施した
試料（Ａ）を作製し、実施例３と同じ断続切削条件（４
溝靱性）で耐欠損性評価を行なった。その結果は次のと
おりであった。
試料A:欠損率12％ 試料B:欠損率85％ 上記結果より、試料Ａでは試料Ｂに比べ、耐欠損性が
大きく向上していることがわかる。なお、試料Ａの膜中
の塩素量は試料Ｂに比べ、約1/4に減少していること
は、EPMA分析により確認された。
大きく向上していることがわかる。なお、試料Ａの膜中
の塩素量は試料Ｂに比べ、約1/4に減少していること
は、EPMA分析により確認された。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、被覆層中の残
留塩素量を減少させることにより、比較的低温で化学蒸
着法を採用した場合の利点である被覆切削工具の耐欠損
性および耐摩耗性を最大限に発揮することができ、強靱
で優れた耐欠損性を有する被覆切削工具が得られる。
留塩素量を減少させることにより、比較的低温で化学蒸
着法を採用した場合の利点である被覆切削工具の耐欠損
性および耐摩耗性を最大限に発揮することができ、強靱
で優れた耐欠損性を有する被覆切削工具が得られる。
Claims (2)
- 【請求項１】超硬合金またはサーメットからなる基体
に、IVa族金属の炭窒化物を含む被覆層を被覆した被覆
切削工具において、 前記被覆層は、 前記IVa族金属の金属源としてのIVa族金属塩化物と、炭
素、窒素源としての有機窒素化合物とを、H2をキャリア
ガスとし化学蒸着法で700〜900℃で反応させて、前記基
体表面に未処理被覆層を形成し、 さらに500〜900℃、50torr以下の条件で、真空熱処理を
10分〜10時間行なうことによって得られた、 塩素含有量の少ない被覆層であることを特徴とする被覆
切削工具。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、炭素、窒
素源としてアセトニトリル（CH3CN）を用いた被覆切削
工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25869087A JP2590139B2 (ja) | 1987-10-14 | 1987-10-14 | 被覆切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25869087A JP2590139B2 (ja) | 1987-10-14 | 1987-10-14 | 被覆切削工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01104773A JPH01104773A (ja) | 1989-04-21 |
| JP2590139B2 true JP2590139B2 (ja) | 1997-03-12 |
Family
ID=17323742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25869087A Expired - Lifetime JP2590139B2 (ja) | 1987-10-14 | 1987-10-14 | 被覆切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2590139B2 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5223337A (en) * | 1988-12-10 | 1993-06-29 | Fried. Krupp Gmbh | Tool produced by a plasma-activated CVD process |
| JPH0386403A (ja) * | 1989-08-29 | 1991-04-11 | Hitachi Tool Eng Ltd | 表面被覆スローアウェイチップ |
| US5436071A (en) * | 1990-01-31 | 1995-07-25 | Mitsubishi Materials Corporation | Cermet cutting tool and process for producing the same |
| JPH0418658U (ja) * | 1990-06-06 | 1992-02-17 | ||
| US5232318A (en) * | 1990-09-17 | 1993-08-03 | Kennametal Inc. | Coated cutting tools |
| DE69129857T2 (de) * | 1990-09-17 | 1999-01-14 | Kennametal Inc., Latrobe, Pa. | Cvd- und pvd-beschichtete schneidwerkzeuge |
| 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 |
| US5266388A (en) * | 1990-09-17 | 1993-11-30 | Kennametal Inc. | Binder enriched coated cutting tool |
| ES2157021T3 (es) * | 1996-10-09 | 2001-08-01 | Widia Gmbh | Cuerpo compuesto, procedimiento para su fabricacion y utilizacion del cuerpo compuesto. |
| JP4595280B2 (ja) * | 2002-12-18 | 2010-12-08 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 一方向性珪素鋼板の製造方法ならびにセラミック被膜の被覆装置 |
| JP5590335B2 (ja) * | 2011-03-10 | 2014-09-17 | 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、耐欠損性を備える表面被覆切削工具 |
| JP2016153518A (ja) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | 東京エレクトロン株式会社 | カーボン膜の成膜方法および成膜装置 |
| JP6784928B2 (ja) | 2018-09-04 | 2020-11-18 | 株式会社タンガロイ | 被覆切削工具 |
-
1987
- 1987-10-14 JP JP25869087A patent/JP2590139B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01104773A (ja) | 1989-04-21 |
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