JP2812390B2 - 表面被覆サーメット製切削工具の製造法 - Google Patents
表面被覆サーメット製切削工具の製造法Info
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- JP2812390B2 JP2812390B2 JP63155957A JP15595788A JP2812390B2 JP 2812390 B2 JP2812390 B2 JP 2812390B2 JP 63155957 A JP63155957 A JP 63155957A JP 15595788 A JP15595788 A JP 15595788A JP 2812390 B2 JP2812390 B2 JP 2812390B2
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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、被覆層のサーメット基体への付着性にす
ぐれ、特に高速切削や、高送りおよび高切込みなどの重
切削に用いた場合にも被覆層の剥離が著しく抑制され、
すぐれた耐摩耗性を示す表面被覆サーメット製切削工具
の製造法に関するものである。
ぐれ、特に高速切削や、高送りおよび高切込みなどの重
切削に用いた場合にも被覆層の剥離が著しく抑制され、
すぐれた耐摩耗性を示す表面被覆サーメット製切削工具
の製造法に関するものである。
従来、一般に鋼などの切削に用いられる切削工具とし
て、結合相形成成分としてのCo、Ni、およびFe（鉄族金
属）のうちの１種以上:5〜30重量％、を含有し、残りが
硬質分散相形成成分としての組成式：（Ti,M）CN（ただ
しＭはTa、Nb、Ｗ、およびMoのうちの１種以上からな
る）で現されるTi系複合炭窒化物固溶体および不可避不
純物からなる組成（以上重量％、以下％は重量％を示
す）を有するサーメット基体の表面に、化学蒸着法（CV
D法）や物理蒸着法（PVD法）を用いて、炭化チタン、窒
化チタン、および炭窒化チタン（以下、それぞれTiC,Ti
N,およびTiCN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サーメット製切削工具が知られてお
り、これが真空焼結、すなわち焼結温度への昇温雰囲
気、焼結温度保持雰囲気、および焼結温度からの冷却雰
囲気を真空雰囲気として焼結することにより製造される
ことも知られている。
て、結合相形成成分としてのCo、Ni、およびFe（鉄族金
属）のうちの１種以上:5〜30重量％、を含有し、残りが
硬質分散相形成成分としての組成式：（Ti,M）CN（ただ
しＭはTa、Nb、Ｗ、およびMoのうちの１種以上からな
る）で現されるTi系複合炭窒化物固溶体および不可避不
純物からなる組成（以上重量％、以下％は重量％を示
す）を有するサーメット基体の表面に、化学蒸着法（CV
D法）や物理蒸着法（PVD法）を用いて、炭化チタン、窒
化チタン、および炭窒化チタン（以下、それぞれTiC,Ti
N,およびTiCN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サーメット製切削工具が知られてお
り、これが真空焼結、すなわち焼結温度への昇温雰囲
気、焼結温度保持雰囲気、および焼結温度からの冷却雰
囲気を真空雰囲気として焼結することにより製造される
ことも知られている。
しかし、近年の切削の高速化および省力化に伴い、高
速切削や重切削を余儀無くされつつあるが、上記従来表
面被覆サーメット製切削工具の場合、サーメット基体表
面に対する被覆層の付着強度が相対的に低いことが原因
で、これを高速切削や重切削に使用すると、被覆層が剥
離し易く、これが摩耗の進行を促進し、短かい使用寿命
しか示さないのが現状である。
速切削や重切削を余儀無くされつつあるが、上記従来表
面被覆サーメット製切削工具の場合、サーメット基体表
面に対する被覆層の付着強度が相対的に低いことが原因
で、これを高速切削や重切削に使用すると、被覆層が剥
離し易く、これが摩耗の進行を促進し、短かい使用寿命
しか示さないのが現状である。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、上記
の従来表面被覆サーメット製切削工具に着目し、これの
被覆層のサーメット基体表面に対する付着強度を向上せ
しめるべく研究を行なった結果、サーメット基体の真空
焼結時に、焼結温度からの冷却を窒素雰囲気で行なっ
て、内部組成が、結合相形成成分としてCoおよび／また
はNiを５〜20重量％含有し、残りが硬質分散相形成成分
としてのTiと、Taおよび／またはNbと、Ｗおよび／また
はMoのTi系複合炭窒化物固溶体［以下、（Ti,Ta/Nb,W/M
o）CNで示す］および不可避不純物からなるサーメット
基体を形成すると、焼結後、前記サーメット基体の表面
部には実質的に（Ti,Ta/Nb,W/Mo）CNだけからなる表面
硬質層が形成されるようになり、この状態で、CVD法やP
VD法により被覆層を形成すると、この被覆層のサーメッ
ト基体に対する密着性は著しく強固なものとなり、した
がってこれを高速切削や重切削に用いても、被覆層の剥
離が著しく抑制されるようになることから、すぐれた耐
摩耗性を長期に亘って発揮するという研究結果を得たの
である。
の従来表面被覆サーメット製切削工具に着目し、これの
被覆層のサーメット基体表面に対する付着強度を向上せ
しめるべく研究を行なった結果、サーメット基体の真空
焼結時に、焼結温度からの冷却を窒素雰囲気で行なっ
て、内部組成が、結合相形成成分としてCoおよび／また
はNiを５〜20重量％含有し、残りが硬質分散相形成成分
としてのTiと、Taおよび／またはNbと、Ｗおよび／また
はMoのTi系複合炭窒化物固溶体［以下、（Ti,Ta/Nb,W/M
o）CNで示す］および不可避不純物からなるサーメット
基体を形成すると、焼結後、前記サーメット基体の表面
部には実質的に（Ti,Ta/Nb,W/Mo）CNだけからなる表面
硬質層が形成されるようになり、この状態で、CVD法やP
VD法により被覆層を形成すると、この被覆層のサーメッ
ト基体に対する密着性は著しく強固なものとなり、した
がってこれを高速切削や重切削に用いても、被覆層の剥
離が著しく抑制されるようになることから、すぐれた耐
摩耗性を長期に亘って発揮するという研究結果を得たの
である。
この発明は、上記の研究結果にもとづいてなされたも
のであって、 焼結温度への昇温雰囲気、および焼結温度保持雰囲気
を真空雰囲気とし、前記焼結温度からの冷却雰囲気を窒
素雰囲気とした条件で焼結して、結合相形成成分として
Coおよび／またはNiを５〜20重量％含有し、残りが硬質
分散相形成成分としての（Ti,Ta/Nb,W/Mo）CNおよび不
可避不純物からなる組成を有し、かつ表面部に実質的に
上記（Ti,Ta/Nb,W/Mo）CNだけからなる表面硬質層を１
〜10μｍの平均層厚で形成してなるサーメット基体を形
成し、 上記サーメット基体の表面に、TiC,TiN,およびTiCN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の平均層厚で形成することからなる表面
被覆サーメット製切削工具の製造法に特徴を有するもの
である。
のであって、 焼結温度への昇温雰囲気、および焼結温度保持雰囲気
を真空雰囲気とし、前記焼結温度からの冷却雰囲気を窒
素雰囲気とした条件で焼結して、結合相形成成分として
Coおよび／またはNiを５〜20重量％含有し、残りが硬質
分散相形成成分としての（Ti,Ta/Nb,W/Mo）CNおよび不
可避不純物からなる組成を有し、かつ表面部に実質的に
上記（Ti,Ta/Nb,W/Mo）CNだけからなる表面硬質層を１
〜10μｍの平均層厚で形成してなるサーメット基体を形
成し、 上記サーメット基体の表面に、TiC,TiN,およびTiCN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の平均層厚で形成することからなる表面
被覆サーメット製切削工具の製造法に特徴を有するもの
である。
つぎに、この発明の方法において、上記の通りに数値
限定した理由を説明する。
限定した理由を説明する。
（ａ） 結合相形成成分の含有量 これらの成分には、硬質分散相を強固に結合し、サー
メット基体に強度および靭性を付与する作用があるが、
その含有量が５％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20％を越えると、サーメット基
体の耐摩耗性に低下傾向が現われるようになるばかりで
なく、（Ti,Ta/Nb,W/Mo）CNだけからなる表面硬質層の
形成が抑制されるようになることから、その含有量を５
〜20％と定めた。
メット基体に強度および靭性を付与する作用があるが、
その含有量が５％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20％を越えると、サーメット基
体の耐摩耗性に低下傾向が現われるようになるばかりで
なく、（Ti,Ta/Nb,W/Mo）CNだけからなる表面硬質層の
形成が抑制されるようになることから、その含有量を５
〜20％と定めた。
（ｂ） 表面硬質層の平均層厚 その平均層厚が１μｍ未満では、被覆層の付着強度が
不十分で、苛酷な切削条件下では剥離が発生し易くな
り、一方その平均層厚が10μｍを越えると、チッピング
や欠けが発生し易くなることから、その平均層厚が１〜
10μｍと定めた。
不十分で、苛酷な切削条件下では剥離が発生し易くな
り、一方その平均層厚が10μｍを越えると、チッピング
や欠けが発生し易くなることから、その平均層厚が１〜
10μｍ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、被覆層形成に伴な
う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、同様に耐欠損性が低下し、チッ
ピングや欠け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。
う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、同様に耐欠損性が低下し、チッ
ピングや欠け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。
なお、この発明の方法において、サーメット基体の表
面部に形成される表面硬質層は、焼結温度および冷却速
度を調整することによって、その厚さを制御することが
できる。
面部に形成される表面硬質層は、焼結温度および冷却速
度を調整することによって、その厚さを制御することが
できる。
つぎに、この発明の方法を実施例により具体的に説明
する。
する。
原料粉末として、いずれも１〜2.5μｍの範囲内の平
均粒径を有するTiCN粉末、TaC粉末、NbC粉末、WC粉末、
Mo2C粉末、Co粉末、およびNi粉末を用意し、これらの原
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、1.5ton
/cm2の圧力で圧粉体にプレス成形し、ついで、この圧粉
体を、 常温から焼結温度への昇温雰囲気、並びに焼結温度保持
雰囲気:10-2torrの真空、 焼結温度:1400〜1500℃の範囲内に所定温度、 焼結温度から常温までの冷却雰囲気:1torrの窒素雰囲
気、 冷却速度:6〜20℃/minの範囲内の所定冷却速度、 の条件で焼結して、Coおよび／またはNiからなる結合相
形成成分をそれぞれ第１表に示される配合量と実質的に
同じ量含有し、残りが硬質分散相形成成分としての（T
i,Ta/Nb,W/Mo）CNと不可避不純物からなる内部組成を有
し、かつ表面部にそれぞれ第１表に示される平均層厚の
表面硬質層が形成されたサーメット基体を形成し、引続
いてこれらのサーメット基体の表面に、通常の物理蒸着
装置を用い、通常の条件で同じく第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って本発明
法１〜８を実施し、表面被覆サーメット製切削工具をそ
れぞれ製造した。
均粒径を有するTiCN粉末、TaC粉末、NbC粉末、WC粉末、
Mo2C粉末、Co粉末、およびNi粉末を用意し、これらの原
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、1.5ton
/cm2の圧力で圧粉体にプレス成形し、ついで、この圧粉
体を、 常温から焼結温度への昇温雰囲気、並びに焼結温度保持
雰囲気:10-2torrの真空、 焼結温度:1400〜1500℃の範囲内に所定温度、 焼結温度から常温までの冷却雰囲気:1torrの窒素雰囲
気、 冷却速度:6〜20℃/minの範囲内の所定冷却速度、 の条件で焼結して、Coおよび／またはNiからなる結合相
形成成分をそれぞれ第１表に示される配合量と実質的に
同じ量含有し、残りが硬質分散相形成成分としての（T
i,Ta/Nb,W/Mo）CNと不可避不純物からなる内部組成を有
し、かつ表面部にそれぞれ第１表に示される平均層厚の
表面硬質層が形成されたサーメット基体を形成し、引続
いてこれらのサーメット基体の表面に、通常の物理蒸着
装置を用い、通常の条件で同じく第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って本発明
法１〜８を実施し、表面被覆サーメット製切削工具をそ
れぞれ製造した。
また、比較の目的で、第２表に示される通り、焼結時
における真空雰囲気から窒素雰囲気への変換を行なわ
ず、昇温開始から冷却終了までを10-2torrの真空雰囲気
中で行なうと共に、いずれの場合も焼結温度からの冷却
速度を３℃/minとする以外は、同一の条件にて比較法１
〜８を行ない、表面被覆サーメット製切削工具をそれぞ
れ製造した。なお、比較法１〜８で製造された表面被覆
サ ーメット製切削工具におけるサーメット基体の表面部に
は表面硬質層の形成はなく、組織的に変化のないもので
あった。
における真空雰囲気から窒素雰囲気への変換を行なわ
ず、昇温開始から冷却終了までを10-2torrの真空雰囲気
中で行なうと共に、いずれの場合も焼結温度からの冷却
速度を３℃/minとする以外は、同一の条件にて比較法１
〜８を行ない、表面被覆サーメット製切削工具をそれぞ
れ製造した。なお、比較法１〜８で製造された表面被覆
サ ーメット製切削工具におけるサーメット基体の表面部に
は表面硬質層の形成はなく、組織的に変化のないもので
あった。
ついで、この結果得られた各種の表面被覆サーメット
製切削工具を、 被削材:SCM415（硬さ:HB150）の丸棒、 切削速度:300m/min、 送り:0.2mm/rev、 切込み:1mm、 切削時間:20min、 の条件で鋼の連続高速切削試験に供し、試験後の切刃の
逃げ面摩耗幅を測定すると共に、被覆層の剥離の有無を
観察した。この結果を第1,2表に示した。
製切削工具を、 被削材:SCM415（硬さ:HB150）の丸棒、 切削速度:300m/min、 送り:0.2mm/rev、 切込み:1mm、 切削時間:20min、 の条件で鋼の連続高速切削試験に供し、試験後の切刃の
逃げ面摩耗幅を測定すると共に、被覆層の剥離の有無を
観察した。この結果を第1,2表に示した。
第1,2表に示される結果から明らかなように、本発明
法１〜８で製造された表面被覆サーメット製切削工具
は、いずれも被覆層のサーメット基体への密着性にすぐ
れているので、被覆層に剥離現象は見られず、したがっ
てすぐれた耐摩耗性を示すのに対して、比較法１〜８で
製造された表面被覆サーメット製切削工具は、いずれも
被覆層のサーメット基体への密着性が不十分なので、被
覆層に剥離が発生し、耐摩耗性の劣ったものになってい
る。
法１〜８で製造された表面被覆サーメット製切削工具
は、いずれも被覆層のサーメット基体への密着性にすぐ
れているので、被覆層に剥離現象は見られず、したがっ
てすぐれた耐摩耗性を示すのに対して、比較法１〜８で
製造された表面被覆サーメット製切削工具は、いずれも
被覆層のサーメット基体への密着性が不十分なので、被
覆層に剥離が発生し、耐摩耗性の劣ったものになってい
る。
上述のように、この発明の方法によれば、被覆層のサ
ーメット基体への付着強度が、サーメット基体表面部に
形成された結合相形成成分が存在せず、実質的に（Ti,T
a/Nb,W/Mo）CNだけからなる表面硬質層によって著しく
向上した表面被覆サーメット製切削工具を製造すること
ができ、したがって、これを高速切削や重切削などの苛
酷な切削条件下で使用しても被覆層に剥離が発生するこ
とはなく、すぐれた耐摩耗性を示すのである。
ーメット基体への付着強度が、サーメット基体表面部に
形成された結合相形成成分が存在せず、実質的に（Ti,T
a/Nb,W/Mo）CNだけからなる表面硬質層によって著しく
向上した表面被覆サーメット製切削工具を製造すること
ができ、したがって、これを高速切削や重切削などの苛
酷な切削条件下で使用しても被覆層に剥離が発生するこ
とはなく、すぐれた耐摩耗性を示すのである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉岡 一价 東京都品川区西品川１―27―20 三菱金 属株式会社東京製作所内 (56)参考文献 特開 昭63−103071（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−103069（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−174380（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−67857（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】焼結温度への昇温雰囲気、および焼結温度
保持雰囲気を真空雰囲気とし、前記焼結温度からの冷却
雰囲気を窒素雰囲気とした条件で焼結して、結合相形成
成分としてCoおよび／またはNiを５〜20重量％含有し、
残りが硬質分散相形成成分としてのTiと、Taおよび／ま
たはNbと、Ｗおよび／またはMoのTi系複合炭窒化物固溶
体および不可避不純物からなる内部組成を有し、かつ表
面部に実質的に上記Ti系複合炭窒化物固溶体だけからな
る表面硬質層を１〜10μｍの平均層厚で形成してなるサ
ーメット基体を形成し、 上記サーメット基体の表面に、炭化チタン、窒化チタ
ン、および炭窒化チタンンのうちの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
で形成することを特徴とする、被覆層がすぐれた付着性
を有する表面被覆サーメット製切削工具の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63155957A JP2812390B2 (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | 表面被覆サーメット製切削工具の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63155957A JP2812390B2 (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | 表面被覆サーメット製切削工具の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH024972A JPH024972A (ja) | 1990-01-09 |
| JP2812390B2 true JP2812390B2 (ja) | 1998-10-22 |
Family
ID=15617231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63155957A Expired - Lifetime JP2812390B2 (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | 表面被覆サーメット製切削工具の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2812390B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2985300B2 (ja) * | 1990-12-25 | 1999-11-29 | 三菱マテリアル株式会社 | 硬質層被覆サーメット |
| JP6414800B2 (ja) * | 2014-02-26 | 2018-10-31 | 三菱マテリアル株式会社 | 耐チッピング性にすぐれた表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削工具 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0684541B2 (ja) * | 1986-01-27 | 1994-10-26 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削工具 |
| JPS63103069A (ja) * | 1986-10-17 | 1988-05-07 | Hitachi Tool Eng Ltd | 表面被覆超硬合金 |
| JPS63103071A (ja) * | 1986-10-17 | 1988-05-07 | Hitachi Tool Eng Ltd | 表面被覆超硬合金 |
-
1988
- 1988-06-23 JP JP63155957A patent/JP2812390B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH024972A (ja) | 1990-01-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |