JP2759935B2 - アルミナ被覆部材 - Google Patents
アルミナ被覆部材Info
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- JP2759935B2 JP2759935B2 JP31353195A JP31353195A JP2759935B2 JP 2759935 B2 JP2759935 B2 JP 2759935B2 JP 31353195 A JP31353195 A JP 31353195A JP 31353195 A JP31353195 A JP 31353195A JP 2759935 B2 JP2759935 B2 JP 2759935B2
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- alumina
- film
- type alumina
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- cutting
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、金属加工等に使
用する切削工具等に用いる部材に関する。
用する切削工具等に用いる部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】切削工具に用いられる部材にアルミナ膜
を化学蒸着し耐摩耗性を向上させる事が一般的に行われ
ている。例えば、超硬合金にκ型アルミナを蒸着した例
として特公平７−８８５８２号を、α型アルミナを蒸着
した例として特開平６−３１６７５８号を挙げることが
できる。これらの例が示すようにアルミナ膜の下層膜と
しては、炭化チタンや炭窒化チタンを用いることが記載
されている。
を化学蒸着し耐摩耗性を向上させる事が一般的に行われ
ている。例えば、超硬合金にκ型アルミナを蒸着した例
として特公平７−８８５８２号を、α型アルミナを蒸着
した例として特開平６−３１６７５８号を挙げることが
できる。これらの例が示すようにアルミナ膜の下層膜と
しては、炭化チタンや炭窒化チタンを用いることが記載
されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のアルミ
ナ被覆部材を用いた切削工具には次のような問題点があ
った。 １）アルミナがκ型である場合には、鋳鉄の切削におい
て摩耗が著しく、また、延命のために膜厚を厚く設けよ
うとするとその成長速度の遅さのため長時間を要し生産
性を損なう。 ２）アルミナがα型である場合には、延命のため膜厚を
厚く設けると切削中に欠損が多く起こり使用に耐えな
い。 本願発明の課題は、上記のような問題を解決し優れた耐
摩耗性を有するアルミナ被覆部材を低コストで提供する
ことにある。
ナ被覆部材を用いた切削工具には次のような問題点があ
った。 １）アルミナがκ型である場合には、鋳鉄の切削におい
て摩耗が著しく、また、延命のために膜厚を厚く設けよ
うとするとその成長速度の遅さのため長時間を要し生産
性を損なう。 ２）アルミナがα型である場合には、延命のため膜厚を
厚く設けると切削中に欠損が多く起こり使用に耐えな
い。 本願発明の課題は、上記のような問題を解決し優れた耐
摩耗性を有するアルミナ被覆部材を低コストで提供する
ことにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は上記
の問題を解決すべくアルミナの膜構成に関して種々の実
験、検討を行い、その結果として以下に述べる本願発明
に至った。即ち、炭化タングステン基超硬合金母材また
は炭窒化チタン基サーメット母材にアルミナ膜を被覆し
た部材において、該アルミナ膜内部が母材側ではκ型ア
ルミナに富み部材表面側ではα型アルミナに富むように
アルミナ膜を構成したところ、上記の問題が解決された
のである。本願発明にかかる部材はα型アルミナ被覆部
材とκ型アルミナ被覆部材の両者の長所を兼備するばか
りでなく、厚膜化に対してバランスのとれた膜を有し、
さらに両者の性能を上回る点をも有する優れた部材とな
ったのである。
の問題を解決すべくアルミナの膜構成に関して種々の実
験、検討を行い、その結果として以下に述べる本願発明
に至った。即ち、炭化タングステン基超硬合金母材また
は炭窒化チタン基サーメット母材にアルミナ膜を被覆し
た部材において、該アルミナ膜内部が母材側ではκ型ア
ルミナに富み部材表面側ではα型アルミナに富むように
アルミナ膜を構成したところ、上記の問題が解決された
のである。本願発明にかかる部材はα型アルミナ被覆部
材とκ型アルミナ被覆部材の両者の長所を兼備するばか
りでなく、厚膜化に対してバランスのとれた膜を有し、
さらに両者の性能を上回る点をも有する優れた部材とな
ったのである。
【０００５】
【発明の実施の形態】炭化タングステン基超硬合金母材
または炭窒化チタン基サーメット母材の表面に通常はま
ず炭化チタン、炭窒化チタン、窒化チタンなどの下層を
設ける。その後、請求項に記載したアルミナ膜を設け
る。この時、アルミナ膜の構成は色々な形式が可能であ
る。例えば、母材側をκ型アルミナ、部材表面側をα型
アルミナとするか、若しくは母材側をα型アルミナとκ
型アルミナの混在膜とし、部材表面側をα型アルミナと
しても良い。また、母材側をκ型アルミナとし部材表面
側をα型アルミナとκ型アルミナの混在膜としても良い
し、母材側をκ型アルミナ、部材表面側をα型アルミナ
としその中間をα型アルミナとκ型アルミナの混在膜と
しても良い。さらに、母材側から部材表面側まで、κ型
アルミナに富む膜質からα型アルミナに富む膜質まで連
続的に変化させる事も出来る。従って、該アルミナ膜の
構成をマクロ的に見たときに母材側ではκ型アルミナに
富み部材表面側ではα型アルミナに富むように該アルミ
ナ膜を設ければ、本願発明の目的は達成される。この様
なアルミナ膜を設けた後、必要に応じてさらに窒化チタ
ン膜などを設けても良い。
または炭窒化チタン基サーメット母材の表面に通常はま
ず炭化チタン、炭窒化チタン、窒化チタンなどの下層を
設ける。その後、請求項に記載したアルミナ膜を設け
る。この時、アルミナ膜の構成は色々な形式が可能であ
る。例えば、母材側をκ型アルミナ、部材表面側をα型
アルミナとするか、若しくは母材側をα型アルミナとκ
型アルミナの混在膜とし、部材表面側をα型アルミナと
しても良い。また、母材側をκ型アルミナとし部材表面
側をα型アルミナとκ型アルミナの混在膜としても良い
し、母材側をκ型アルミナ、部材表面側をα型アルミナ
としその中間をα型アルミナとκ型アルミナの混在膜と
しても良い。さらに、母材側から部材表面側まで、κ型
アルミナに富む膜質からα型アルミナに富む膜質まで連
続的に変化させる事も出来る。従って、該アルミナ膜の
構成をマクロ的に見たときに母材側ではκ型アルミナに
富み部材表面側ではα型アルミナに富むように該アルミ
ナ膜を設ければ、本願発明の目的は達成される。この様
なアルミナ膜を設けた後、必要に応じてさらに窒化チタ
ン膜などを設けても良い。
【０００６】
〔実施例１〕母材としてＩＳＯ分類Ｍ２０相当の超硬合
金を用いて、ＳＮＧＮ１２０４０８（ブレーカ有り）の
形状のスローアウエイチップを製作した。各試料に共通
の下層膜として炭化チタン膜を３μｍの厚みで設けた。
さらにその上に、各試料に応じてアルミナ膜を以下のよ
うに設けた。尚、成膜にあたっては通常のＣＶＤ装置を
用いた。κ型アルミナ膜は、原料ガスとして水素、二酸
化炭素、三塩化アルミニウムの混合気体を用い、成膜の
初期においてだけ、さらに若干量の四塩化チタンを混入
して９３０℃にて膜を析出した。この時の膜の成長速度
は約０．４μｍ／ｈであった。α／κ型アルミナ膜は、
原料ガスとして水素、二酸化炭素、三塩化アルミニウム
の混合気体を用い、１０５０℃にてα型アルミナとκ型
アルミナの混在膜を析出した。この時の膜の成長速度は
約０．７μｍ／Ｈであった。α型アルミナ膜は、原料ガ
スとして水素、二酸化炭素、三塩化アルミニウムの混合
気体を用い、１２００℃にてα型アルミナの膜を析出し
た。この時の膜の成長速度は約１．６μｍ／Ｈであっ
た。これらを用いて切削試験を行った。被削材はＦＣＤ
４５の丸棒を使用し、切削諸元は、送り ０．３ｍｍ／
ｒｅｖ、切り込み ２ｍｍとし、切削速度を１５０ｍ／
ｍｉｎ、２５０ｍ／ｍｉｎ、３００ｍ／ｍｉｎの３条件
として、その時の逃げ面平均摩耗量ＶＢが０．３ｍｍに
至るまでの切削距離にて評価した。各試料のアルミナ膜
の構成と切削試験の結果を表１に示す。
金を用いて、ＳＮＧＮ１２０４０８（ブレーカ有り）の
形状のスローアウエイチップを製作した。各試料に共通
の下層膜として炭化チタン膜を３μｍの厚みで設けた。
さらにその上に、各試料に応じてアルミナ膜を以下のよ
うに設けた。尚、成膜にあたっては通常のＣＶＤ装置を
用いた。κ型アルミナ膜は、原料ガスとして水素、二酸
化炭素、三塩化アルミニウムの混合気体を用い、成膜の
初期においてだけ、さらに若干量の四塩化チタンを混入
して９３０℃にて膜を析出した。この時の膜の成長速度
は約０．４μｍ／ｈであった。α／κ型アルミナ膜は、
原料ガスとして水素、二酸化炭素、三塩化アルミニウム
の混合気体を用い、１０５０℃にてα型アルミナとκ型
アルミナの混在膜を析出した。この時の膜の成長速度は
約０．７μｍ／Ｈであった。α型アルミナ膜は、原料ガ
スとして水素、二酸化炭素、三塩化アルミニウムの混合
気体を用い、１２００℃にてα型アルミナの膜を析出し
た。この時の膜の成長速度は約１．６μｍ／Ｈであっ
た。これらを用いて切削試験を行った。被削材はＦＣＤ
４５の丸棒を使用し、切削諸元は、送り ０．３ｍｍ／
ｒｅｖ、切り込み ２ｍｍとし、切削速度を１５０ｍ／
ｍｉｎ、２５０ｍ／ｍｉｎ、３００ｍ／ｍｉｎの３条件
として、その時の逃げ面平均摩耗量ＶＢが０．３ｍｍに
至るまでの切削距離にて評価した。各試料のアルミナ膜
の構成と切削試験の結果を表１に示す。
【０００７】
【表１】
【０００８】表１より、本発明例はκ型アルミナだけで
構成されたアルミナ膜で被覆された比較例（試料番号
７）に対し約２〜４倍の寿命となった。この性能の差
は、切削速度が速いほど顕著に現れた。また、α型アル
ミナだけで構成されたアルミナ膜で被覆された比較例
（試料番号６）に対しては、ほぼ同等の耐摩耗性能であ
った。尚、本試験での各試料の摩耗形態は全て正常摩耗
であった。
構成されたアルミナ膜で被覆された比較例（試料番号
７）に対し約２〜４倍の寿命となった。この性能の差
は、切削速度が速いほど顕著に現れた。また、α型アル
ミナだけで構成されたアルミナ膜で被覆された比較例
（試料番号６）に対しては、ほぼ同等の耐摩耗性能であ
った。尚、本試験での各試料の摩耗形態は全て正常摩耗
であった。
【０００９】〔実施例２〕被削材をＳ４５Ｃ（ＨＳ２
５）とし、切削諸元を送り ０．４ｍｍ／ｒｅｖ、切り
込み ２．５ｍｍ、切削速度１５０ｍ／ｍｉｎ、３５０
ｍ／ｍｉｎの２条件とし、アルミナ膜の構成を１種類追
加した（表２中の試料番号１２）以外は全て実施例１と
同じ試料で切削試験を行った。その結果を表２に示す。
５）とし、切削諸元を送り ０．４ｍｍ／ｒｅｖ、切り
込み ２．５ｍｍ、切削速度１５０ｍ／ｍｉｎ、３５０
ｍ／ｍｉｎの２条件とし、アルミナ膜の構成を１種類追
加した（表２中の試料番号１２）以外は全て実施例１と
同じ試料で切削試験を行った。その結果を表２に示す。
【００１０】
【表２】
【００１１】表２より、本発明例はα型アルミナだけで
構成されたアルミナ膜で被覆された比較例（試料番号１
３）やκ型アルミナだけで構成されたアルミナ膜で被覆
された比較例（試料番号１４）に対し約１〜２倍の切削
が可能であった。この性能の差は切削速度が速いほど顕
著に現れた。この時の各試料の摩耗形態は、本発明例に
おいては全て正常摩耗であったが、比較例１３、１４で
は３５０ｍ／ｍｉｎの切削速度において欠損が起こり寿
命に至った。１５０ｍ／ｍｉｎの切削速度においては正
常摩耗であった。また、膜厚を厚く設けた場合、α型ア
ルミナだけで構成されたアルミナ膜で被覆された比較例
（試料番号１５）では欠損が起こり寿命が低下してしま
ったのに対し本発明例（試料番号１２）では欠損は起こ
らず正常な摩耗形態を示したので膜厚に見合った寿命延
長が計れた。
構成されたアルミナ膜で被覆された比較例（試料番号１
３）やκ型アルミナだけで構成されたアルミナ膜で被覆
された比較例（試料番号１４）に対し約１〜２倍の切削
が可能であった。この性能の差は切削速度が速いほど顕
著に現れた。この時の各試料の摩耗形態は、本発明例に
おいては全て正常摩耗であったが、比較例１３、１４で
は３５０ｍ／ｍｉｎの切削速度において欠損が起こり寿
命に至った。１５０ｍ／ｍｉｎの切削速度においては正
常摩耗であった。また、膜厚を厚く設けた場合、α型ア
ルミナだけで構成されたアルミナ膜で被覆された比較例
（試料番号１５）では欠損が起こり寿命が低下してしま
ったのに対し本発明例（試料番号１２）では欠損は起こ
らず正常な摩耗形態を示したので膜厚に見合った寿命延
長が計れた。
【００１２】〔実施例３〕試料の母材としてＩＳＯ分類
でＭ２０相当の炭窒化チタン基サーメットを使用してＳ
ＮＭＮ１２０４０８の形状を有するスローアウエイチッ
プを製作し、被覆膜は実施例２と同一として切削試験を
行った。ここでは耐欠損性を調べるために、被削材とし
て幅１０ｍｍの溝が４本入った形状の丸棒を用いること
で断続切削とした。切削諸元は被削材ＳＣＭ４４０、送
り ０．３ｍｍ／ｒｅｖ、切り込み ２ｍｍ、切削速度
１５０ｍ／ｍｉｎとした。その結果を表３に示す。
でＭ２０相当の炭窒化チタン基サーメットを使用してＳ
ＮＭＮ１２０４０８の形状を有するスローアウエイチッ
プを製作し、被覆膜は実施例２と同一として切削試験を
行った。ここでは耐欠損性を調べるために、被削材とし
て幅１０ｍｍの溝が４本入った形状の丸棒を用いること
で断続切削とした。切削諸元は被削材ＳＣＭ４４０、送
り ０．３ｍｍ／ｒｅｖ、切り込み ２ｍｍ、切削速度
１５０ｍ／ｍｉｎとした。その結果を表３に示す。
【００１３】
【表３】
【００１４】表３より、本発明例は、α型アルミナのみ
で構成された比較例（試料番号２１）に対し、耐衝撃回
数では約１０倍の衝撃に耐えることが出来た。また、κ
型アルミナのみで構成された比較例（試料番号２２）に
対しては、平均約１４倍の衝撃に耐えることが出来た。
また、膜厚を厚く設けた場合、α型アルミナのみで構成
された比較例（試料番号２３）では欠損が起こりすぐに
寿命に達してしまったのに対し、本発明例（試料番号２
０）では大きな欠損は起こらず正常な摩耗形態を示した
ので膜厚に見合った切削距離となった。
で構成された比較例（試料番号２１）に対し、耐衝撃回
数では約１０倍の衝撃に耐えることが出来た。また、κ
型アルミナのみで構成された比較例（試料番号２２）に
対しては、平均約１４倍の衝撃に耐えることが出来た。
また、膜厚を厚く設けた場合、α型アルミナのみで構成
された比較例（試料番号２３）では欠損が起こりすぐに
寿命に達してしまったのに対し、本発明例（試料番号２
０）では大きな欠損は起こらず正常な摩耗形態を示した
ので膜厚に見合った切削距離となった。
【００１５】
【発明の効果】上記のごとく本願発明品は、鋳鉄に対す
る耐摩耗性においてκ型アルミナのみで構成された部材
よりも勝り、α型アルミナだけで構成された部材と同等
以上である。また、本願発明品は、鋼に対する耐摩耗性
や耐欠損性においてα型アルミナのみで構成された部材
やκ型アルミナのみで構成された部材よりも勝る。さら
に、本願発明品は膜を厚く設けてもα型アルミナだけで
構成されたアルミナ膜で被覆された部材のように耐欠損
性が劣化することが無く、κ型アルミナだけで構成され
たアルミナ膜で被覆された部材のように製造に長時間を
要しない。よって、本願発明品は上記のような優れた特
性を有するので鋳鉄および鋼などの旋削用および転削用
として、など幅広い用途に安価に供し得る。
る耐摩耗性においてκ型アルミナのみで構成された部材
よりも勝り、α型アルミナだけで構成された部材と同等
以上である。また、本願発明品は、鋼に対する耐摩耗性
や耐欠損性においてα型アルミナのみで構成された部材
やκ型アルミナのみで構成された部材よりも勝る。さら
に、本願発明品は膜を厚く設けてもα型アルミナだけで
構成されたアルミナ膜で被覆された部材のように耐欠損
性が劣化することが無く、κ型アルミナだけで構成され
たアルミナ膜で被覆された部材のように製造に長時間を
要しない。よって、本願発明品は上記のような優れた特
性を有するので鋳鉄および鋼などの旋削用および転削用
として、など幅広い用途に安価に供し得る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 16/30 - 16/40 B23B 27/14 B23P 15/28
Claims (1)
- 【請求項１】 炭化タングステン基超硬合金母材または
炭窒化チタン基サーメット母材にアルミナ膜を被覆した
部材において、該アルミナ膜が、母材側ではκ型アルミ
ナに富み、部材表面側ではα型アルミナに富むことを特
徴としたアルミナ被覆部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31353195A JP2759935B2 (ja) | 1995-11-07 | 1995-11-07 | アルミナ被覆部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31353195A JP2759935B2 (ja) | 1995-11-07 | 1995-11-07 | アルミナ被覆部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09125250A JPH09125250A (ja) | 1997-05-13 |
| JP2759935B2 true JP2759935B2 (ja) | 1998-05-28 |
Family
ID=18042444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31353195A Expired - Fee Related JP2759935B2 (ja) | 1995-11-07 | 1995-11-07 | アルミナ被覆部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2759935B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999052662A1 (fr) * | 1998-04-14 | 1999-10-21 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Outil de coupe en carbure fritte traite en surface |
| US10202688B2 (en) | 2014-03-22 | 2019-02-12 | Kyocera Corporation | Coated tool and cutting tool |
-
1995
- 1995-11-07 JP JP31353195A patent/JP2759935B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09125250A (ja) | 1997-05-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |