JP2650427B2 - 耐摩耗性のすぐれた表面被覆切削工具部材 - Google Patents
耐摩耗性のすぐれた表面被覆切削工具部材Info
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- JP2650427B2 JP2650427B2 JP19596089A JP19596089A JP2650427B2 JP 2650427 B2 JP2650427 B2 JP 2650427B2 JP 19596089 A JP19596089 A JP 19596089A JP 19596089 A JP19596089 A JP 19596089A JP 2650427 B2 JP2650427 B2 JP 2650427B2
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- Japan
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- coated cutting
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- diamond coating
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、人工ダイヤモンド被覆層の切削加工時に
おける剥離発生がなく、著しく長期に亘ってすぐれた切
削性能を発揮する表面被覆切削工具部材に関するもので
ある。
おける剥離発生がなく、著しく長期に亘ってすぐれた切
削性能を発揮する表面被覆切削工具部材に関するもので
ある。
〔従来の技術〕 従来、一般に、例えばAlおよびAl合金やCuおよびCu合
金などの切削に、炭化タングステン（以下WCで示す）基
超硬合金基体の表面に、例えば特開昭58−91100号公報
に記載されるような熱フィラメント法や、特開昭58−11
04949号公報に記載されるようなマイクロ波無極放電法
などに気相合成法を用いて、人工ダイヤモンド被覆層を
３〜７μｍの平均層厚で形成してなる表面被覆切削工具
部材が用いられている。
金などの切削に、炭化タングステン（以下WCで示す）基
超硬合金基体の表面に、例えば特開昭58−91100号公報
に記載されるような熱フィラメント法や、特開昭58−11
04949号公報に記載されるようなマイクロ波無極放電法
などに気相合成法を用いて、人工ダイヤモンド被覆層を
３〜７μｍの平均層厚で形成してなる表面被覆切削工具
部材が用いられている。
しかし、近年、切削の高速化および省力化に伴ない、
高速切削や、高送りおよび高切込みなどの重切削などの
苛酷な条件下での切削が余儀なくされる傾向にあるが、
上記の従来表面被覆切削工具部材においては、これを構
成する人工ダイヤモンド被覆層の粒径が１〜10μｍと粗
く、かつ不整粒であるために、特に上記のような苛酷な
条件下での切削では、この中の粗大粒子に機械的応力が
大きくかかり、この粗大粒子を起点として組織破壊が生
じ易くなり、これが原因で人工ダイヤモンド被覆層には
剥離が発生するようになることから、比較的短時間で使
用寿命に至るのが現状である。
高速切削や、高送りおよび高切込みなどの重切削などの
苛酷な条件下での切削が余儀なくされる傾向にあるが、
上記の従来表面被覆切削工具部材においては、これを構
成する人工ダイヤモンド被覆層の粒径が１〜10μｍと粗
く、かつ不整粒であるために、特に上記のような苛酷な
条件下での切削では、この中の粗大粒子に機械的応力が
大きくかかり、この粗大粒子を起点として組織破壊が生
じ易くなり、これが原因で人工ダイヤモンド被覆層には
剥離が発生するようになることから、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
の従来表面被覆切削工具部材に着目し、これを構成する
人工ダイヤモンド被覆層の細粒化および整粒化をはかる
べく研究を行なった結果、気相合成法により人工ダイヤ
モンド被覆層を形成するに際して、これに10〜100ppmの
酸素を含有させると、結晶粒が微細化して平均粒径で0.
6μｍ以下となり、かつ同時に整粒化もはかれて0.8μｍ
を越える粒径が存在しないようになり、この結果の表面
被覆切削工具部材は、通常の条件は勿論のこと、苛酷な
条件下での切削でも人工ダイヤモンド被覆層に剥離発生
はなくなり、長期に亘ってすぐれた耐摩耗性を発揮する
ようになるという知見を得たのである。
の従来表面被覆切削工具部材に着目し、これを構成する
人工ダイヤモンド被覆層の細粒化および整粒化をはかる
べく研究を行なった結果、気相合成法により人工ダイヤ
モンド被覆層を形成するに際して、これに10〜100ppmの
酸素を含有させると、結晶粒が微細化して平均粒径で0.
6μｍ以下となり、かつ同時に整粒化もはかれて0.8μｍ
を越える粒径が存在しないようになり、この結果の表面
被覆切削工具部材は、通常の条件は勿論のこと、苛酷な
条件下での切削でも人工ダイヤモンド被覆層に剥離発生
はなくなり、長期に亘ってすぐれた耐摩耗性を発揮する
ようになるという知見を得たのである。
したがって、この発明は、上記知見にもとづいてなさ
れたものであって、WC基超硬合金基体の表面に、気相合
成法による人工ダイヤモンド被覆層を形成してなる表面
被覆切削工具部材において、 上記人工ダイヤモンド被覆層に10〜200ppmの酸素を含
有せしめて、これの平均粒径を0.6μｍ以下に細粒化
し、かつ最大粒径を0.8μｍ以下に整粒化してなる耐摩
耗性のすぐれた表面被覆切削工具部材に特徴を有するも
のである。
れたものであって、WC基超硬合金基体の表面に、気相合
成法による人工ダイヤモンド被覆層を形成してなる表面
被覆切削工具部材において、 上記人工ダイヤモンド被覆層に10〜200ppmの酸素を含
有せしめて、これの平均粒径を0.6μｍ以下に細粒化
し、かつ最大粒径を0.8μｍ以下に整粒化してなる耐摩
耗性のすぐれた表面被覆切削工具部材に特徴を有するも
のである。
なお、この発明の表面被覆切削工具部材において、こ
れを構成する人工ダイヤモンド被覆層の酸素含有量を10
〜200ppmと定めたのは、その含有量が10ppm未満では平
均粒径で0.6μｍ以下の細粒化および最大粒径で0.8μｍ
以下の整粒化をはかることができず、さらに云いかえれ
ば、人工ダイヤモンド被覆層中の酸素含有量が10ppm未
満では、平均粒径が0.6μｍを越え、かつ0.8μｍを越え
た粒径のものが存在するようになって、切削中に人工ダ
イヤモンド被覆層に剥離が発生するのを完全に阻止する
ことができないものであり、一方その含有量が200ppmを
越えると、形成される被覆層はダイヤモンド構造ではな
くなり、所望のすぐれた耐摩耗性を確保することができ
なくなるという理由によるものである。
れを構成する人工ダイヤモンド被覆層の酸素含有量を10
〜200ppmと定めたのは、その含有量が10ppm未満では平
均粒径で0.6μｍ以下の細粒化および最大粒径で0.8μｍ
以下の整粒化をはかることができず、さらに云いかえれ
ば、人工ダイヤモンド被覆層中の酸素含有量が10ppm未
満では、平均粒径が0.6μｍを越え、かつ0.8μｍを越え
た粒径のものが存在するようになって、切削中に人工ダ
イヤモンド被覆層に剥離が発生するのを完全に阻止する
ことができないものであり、一方その含有量が200ppmを
越えると、形成される被覆層はダイヤモンド構造ではな
くなり、所望のすぐれた耐摩耗性を確保することができ
なくなるという理由によるものである。
つぎに、この発明の表面被覆切削工具部材を実施例に
より具体的に説明する。
より具体的に説明する。
まず、WC基超硬合金基体として、重量％で、WC−１％
TiC−６％Coの組成、およびISO規格SPGN422の形状をも
ったスローアウェイチップを用意し、これらチップの表
面に、特開招58−91100号公報記載の熱フィラメント法
を用い、 反応容器：外径120mmφの石英管、 反応混合ガス組成：容量割合で、CH4/H2＝5/1000、 反応容器内の雰囲気圧力:25torr、 熱電子放射材（金属Ｗ製フィラメント）の加熱温度:200
0℃、 熱電子放射材とチップ表面間の距離:35mm、 熱電子放射材によるチップ表面加熱温度:850℃、 酸素添加含有手段：容量割合で、O2/Ar＝0.5/100からな
る酸素含有ガスのチップ表面への間けつ的吹付け、 の条件で、それぞれ第１表に示される酸素含有量、平均
粒径、および最大粒径、さらに平均層厚の人工ダイヤモ
ンド被覆層を形成することにより本発明表面被覆切削工
具部材（以下本発明被覆切削チップという）１〜８、お
よび人工ダイヤモンド被覆層が酸素を含有しない従来表
面被覆切削工具部材に相当する比較表面被覆切削工具部
材（以下比較被覆切削チップという）１、さらに酸素含
有量がこの発明の範囲を越えて高い比較被覆切削チップ
２をそれぞれ製造した。
TiC−６％Coの組成、およびISO規格SPGN422の形状をも
ったスローアウェイチップを用意し、これらチップの表
面に、特開招58−91100号公報記載の熱フィラメント法
を用い、 反応容器：外径120mmφの石英管、 反応混合ガス組成：容量割合で、CH4/H2＝5/1000、 反応容器内の雰囲気圧力:25torr、 熱電子放射材（金属Ｗ製フィラメント）の加熱温度:200
0℃、 熱電子放射材とチップ表面間の距離:35mm、 熱電子放射材によるチップ表面加熱温度:850℃、 酸素添加含有手段：容量割合で、O2/Ar＝0.5/100からな
る酸素含有ガスのチップ表面への間けつ的吹付け、 の条件で、それぞれ第１表に示される酸素含有量、平均
粒径、および最大粒径、さらに平均層厚の人工ダイヤモ
ンド被覆層を形成することにより本発明表面被覆切削工
具部材（以下本発明被覆切削チップという）１〜８、お
よび人工ダイヤモンド被覆層が酸素を含有しない従来表
面被覆切削工具部材に相当する比較表面被覆切削工具部
材（以下比較被覆切削チップという）１、さらに酸素含
有量がこの発明の範囲を越えて高い比較被覆切削チップ
２をそれぞれ製造した。
ついで、この結果得られた各種の被覆切削チップにつ
いて、 被削材:Al−18.5重量％Si合金の丸棒、 切削速度:230m/min、 切込み:1mm、 送り:0.1mm/rev.、 切削時間:15min、 の条件でのAl合金の乾式連続高速切削試験、並びに、 被削材:Al−18.5重量％Si合金の角材、 切削速度:250m/min、 切込み:1mm、 送り:0.15mm/刃、 の条件でのAl合金の乾式フライス高切込み切削試験を行
ない、前者の高速切削試験では切刃の逃げ面摩耗幅を測
定し、また後者の高切込み切削試験では切刃の逃げ面摩
耗幅が0.2mmに達するまでの切削時間を測定した。これ
らの測定結果を第１表に示した。
いて、 被削材:Al−18.5重量％Si合金の丸棒、 切削速度:230m/min、 切込み:1mm、 送り:0.1mm/rev.、 切削時間:15min、 の条件でのAl合金の乾式連続高速切削試験、並びに、 被削材:Al−18.5重量％Si合金の角材、 切削速度:250m/min、 切込み:1mm、 送り:0.15mm/刃、 の条件でのAl合金の乾式フライス高切込み切削試験を行
ない、前者の高速切削試験では切刃の逃げ面摩耗幅を測
定し、また後者の高切込み切削試験では切刃の逃げ面摩
耗幅が0.2mmに達するまでの切削時間を測定した。これ
らの測定結果を第１表に示した。
第１表に示される結果から、本発明被覆切削チップ１
〜８は、いずれも人工ダイヤモンド被覆層が10〜200ppm
の酸素含有によって細粒化され、かつ整粒化されて、0.
6μｍ以下の平均粒径および0.8μｍ以下の最大粒径をも
つことから、人工ダイヤモンド被覆層に剥離の発生がな
く、すぐれた耐摩耗性を示し、著しく長期に亘ってすぐ
れた切削性能を発揮するのに対して、比較被覆切削チッ
プ１は、人工ダイヤモンド被覆層が酸素を含有せず、こ
れによって粒径が粗く、かつ不整粒となるために、いず
れの試験でも被覆層に剥離が発生し、相対的に短かい使
用寿命しか示さず、また比較被覆切削チップ２は、人工
ダイヤモンド被覆層の酸素含有量がこの発明の範囲から
外れて高いためにダイヤモンド構造とはならず、この結
果摩耗進行が速く、相対的に短かい使用寿命しか示さな
いことが明らかである。
〜８は、いずれも人工ダイヤモンド被覆層が10〜200ppm
の酸素含有によって細粒化され、かつ整粒化されて、0.
6μｍ以下の平均粒径および0.8μｍ以下の最大粒径をも
つことから、人工ダイヤモンド被覆層に剥離の発生がな
く、すぐれた耐摩耗性を示し、著しく長期に亘ってすぐ
れた切削性能を発揮するのに対して、比較被覆切削チッ
プ１は、人工ダイヤモンド被覆層が酸素を含有せず、こ
れによって粒径が粗く、かつ不整粒となるために、いず
れの試験でも被覆層に剥離が発生し、相対的に短かい使
用寿命しか示さず、また比較被覆切削チップ２は、人工
ダイヤモンド被覆層の酸素含有量がこの発明の範囲から
外れて高いためにダイヤモンド構造とはならず、この結
果摩耗進行が速く、相対的に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切削工具部材は、
これを構成する人工ダイヤモンド被覆層が酸素含有によ
って細粒化され、整粒化された組織をもつので、通常の
条件での切削は勿論のこと、苛酷な条件下での切削でも
人工ダイヤモンド被覆層に剥離の発生なく、すぐれた耐
摩耗性を著しく長期に亘って発揮するのである。
これを構成する人工ダイヤモンド被覆層が酸素含有によ
って細粒化され、整粒化された組織をもつので、通常の
条件での切削は勿論のこと、苛酷な条件下での切削でも
人工ダイヤモンド被覆層に剥離の発生なく、すぐれた耐
摩耗性を著しく長期に亘って発揮するのである。
Claims (1)
- 【請求項１】炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、気相合成法による人工ダイヤモンド被覆層を形成し
てなる表面被覆切削工具部材において、 上記人工ダイヤモンド被覆層に10〜200ppmの酸素を含有
させて、これの平均粒径を0.6μｍ以下、最大粒径を0.8
μｍ以下に細粒化および整粒化してなる耐摩耗性のすぐ
れた表面被覆切削工具部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19596089A JP2650427B2 (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆切削工具部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19596089A JP2650427B2 (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆切削工具部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0360902A JPH0360902A (ja) | 1991-03-15 |
| JP2650427B2 true JP2650427B2 (ja) | 1997-09-03 |
Family
ID=16349848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19596089A Expired - Lifetime JP2650427B2 (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆切削工具部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2650427B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4121095B2 (ja) | 2006-04-19 | 2008-07-16 | 富士通テン株式会社 | 電源管理装置、制御システム、及び制御方法 |
| US20240091863A1 (en) * | 2019-10-18 | 2024-03-21 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Diamond coated tool |
| WO2022009375A1 (ja) * | 2020-07-09 | 2022-01-13 | 住友電工ハードメタル株式会社 | ダイヤモンド被覆工具及びその製造方法 |
-
1989
- 1989-07-28 JP JP19596089A patent/JP2650427B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0360902A (ja) | 1991-03-15 |
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Legal Events
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