JP2917555B2 - 硬質層被覆超硬合金製切削工具およびその製造法 - Google Patents
硬質層被覆超硬合金製切削工具およびその製造法Info
- Publication number
- JP2917555B2 JP2917555B2 JP6080991A JP6080991A JP2917555B2 JP 2917555 B2 JP2917555 B2 JP 2917555B2 JP 6080991 A JP6080991 A JP 6080991A JP 6080991 A JP6080991 A JP 6080991A JP 2917555 B2 JP2917555 B2 JP 2917555B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cemented carbide
- hard layer
- layer portion
- gas
- cutting tool
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
断続切削に用いた場合に優れた切削性能を示すことは勿
論のこと、連続切削に用いた場合でも特に高速の連続切
削に用いた場合に優れた切削性能を示す硬質層被覆超硬
合金製切削工具およびその製造法に関するものである。
属のうち1種または2種以上を含有し、さらに必要に応
じて周期律表の4a,5a,および6a族金属の炭化
物、窒化物、炭窒化物を0.5〜30重量%含有し、残
りが炭化タングステン(以下、WCと記す、)および不
可避不純物からなる超硬合金基体(以下、超硬合金基体
という)の表面に、TiCN層を物理蒸着法により被覆
してなる硬質層被覆超硬合金製切削工具は知られている
(特開昭52−10871号公報参照)。
得られた従来の物理蒸着法により形成されたTiCN層
の結晶粒径は粗大であるためにTiCN層の靭性が不足
し、従来の物理蒸着法により形成されたTiCN層を有
する硬質層被覆超硬合金製切削工具は、フライス切削な
どの断続切削に用いた場合にはTiCN硬質層に亀裂が
発生して剥離し、その部分から欠損が発生し、満足のい
く使用寿命が得られないという課題があったのである。
上述のような課題を解決し、フライス切削などの断続切
削に用いた場合にも一層の長寿命を示す硬質層被覆超硬
合金製切削工具を得るべく研究を行った結果、超硬合金
基体の表面に、窒化チタン層部分および上記窒化チタン
層の上に炭素および窒素の傾斜濃度分布を有する炭窒化
チタン層部分(以下、傾斜濃度層部分という)からなる
硬質層を被覆してなる切削工具であって、上記濃度傾斜
層部分を組成式Ti(CxNy)〔ただし、x+y=
1〕で表すと、xは、上記窒化チタン層部分に接する内
面で最大値をとり、内面から最外面に向かって層厚方向
に増加するように変化して最外面で最小値をとり、一
方、yは、上記窒化チタン層部分に接する内面で最小値
をとり、内面から最外面に向かって層厚方向に増加する
ように変化して最外面で最大値をとるようにすると、結
晶粒が微細化し、それにともなって靭性が向上し、この
硬質層を被覆した硬質層被覆超硬合金切削工具は、優れ
た性能を示すという知見を得たのである。
れたものであって、超硬合金基体の表面に、窒化チタン
層部分および上記窒化チタン層の上に傾斜濃度層部分か
らなる硬質層を被覆してなる切削工具であって、上記濃
度傾斜層部分を組成式Ti(CxNy)〔ただし、x+
y=1〕で表すと、xは、上記窒化チタン層部分に接す
る内面で最大値をとり、内面から最外面に向かって層厚
方向に増加するように変化して最外面で最小値をとり、
一方、yは、上記窒化チタン層部分に接する内面で最小
値をとり、内面から最外面に向かって層厚方向に増加す
るように変化して最外面で最大値をとる硬質層被覆超硬
合金切削工具、並びに物理蒸着反応炉内に超硬合金基体
を装入し、反応ガスとして、先ず、窒素ガスを導入し、
続いて、窒素ガスと炭化水素ガスの混合ガスを導入しな
がら硬質層を物理蒸着する硬質層被覆超硬合金製切削工
具の製造法において、上記窒素ガスに続いて導入する上
記混合ガスの窒素ガスの比率を、混合ガス導入開始から
終了に至るまでに連続的に増加させ、同時に上記混合ガ
スの炭化水素ガスの比率を、混合ガス導入開始から終了
に至るまでに連続的に減少するように変化せしめる硬質
層被覆超硬合金切削工具の製造法、に特徴を有するもの
である。
におけるTiN層部分および傾斜濃度層部分からなる硬
質層を形成するには、イオンプレーティング装置等の物
理蒸着装置を用いる。上記物理蒸着装置には、反応ガス
として、先ず、窒素ガスを定常的に導入し、続いて、窒
素ガスと炭化水素の混合ガスを導入する。図1のグラフ
には、反応ガスの導入状態が示されており、図1のグラ
フには、反応ガスの導入状態が示されており、図1のグ
ラフに示されるように、この混合ガスは、物理蒸着の途
中から導入され、物理蒸着の進行にともなって、窒素ガ
ス導入量を連続的に増加させるとともに、これに反比例
するように炭化水素ガスを連続的に減少するように供給
する。窒素ガス導入量および炭化水素ガス導入量は断続
的に変化させても良いが、連続的に変化させるほうが好
ましく、図1のグラフでは、直線的に連続して変化させ
ているが、これに限定されるものではなく、曲線的に連
続して変化させてもよい。
び傾斜濃度層部分からなる硬質層は、反応ガスとして窒
化ガスと炭化水素ガスが連続的に変化するように導入さ
れるため、傾斜濃度層部分の結晶粒が微細化し、靭性に
優れた特性を持つようになるのでフライス切削などの断
続切削に特に有効である。また切削時に直接影響を受け
る最外面でTiNが最大成分となるので一般にクレータ
ー磨耗が激しいとされている高速(切削速度:200m
/min以上)の連続切削にも有効である。
らなる硬質層の厚さは、全層厚が30μm以下であるこ
とが好ましい。30μmを越えると切削時に基体との間
に熱膨脹の差が大きくなり、亀裂が生じて剥離しやすく
なる。一方、上記単一硬質層の全層厚が0.5μm未満
では耐摩耗性が十分でないために0.5μm以上である
ことが好ましい。
削工具を実施例に基づいて具体的に説明する。
mのCo粉末、TiC粉末、TaC粉末、WC粉末を用
意し、これら粉末を、Co粉末:9重量%、TiC粉
末:1重量%、TaC粉末:2重量%、残り:WC粉末
となるように配合し、混合したのち、圧粉体に成型し、
この圧粉体を通常の条件で焼結して焼結体を製造し、こ
の焼結体を研削してISO規格TNGA160408の
形状を有するWC基超硬合金製チップを作製した。
常のイオンプレーティング装置内の上方に装着し、一
方、上記イオンプレーティング装置内の下方のルツボ内
には、Ti金属を充填した。かかる状態で上記イオンプ
レーティング装置内を1×10-5Torrの真空に保持し、
昇温速度:6℃/min.で700℃に昇温させた。この温
度に保持しながら、イオンプレーティング装置内の圧力
を1.0×10-4Torrに維持し、Ti金属を通電等によ
り加熱蒸発させるとともに、先ず、供給口より窒素ガス
を導入し物理蒸着を行い、続いて、混合ガスを窒素ガス
は次第に増加するように供給すると同時にアセチレンガ
スは次第に減少するように窒素ガスとアセチレンガスの
量を反比例するように連続的に変化させながら物理蒸着
を行い、上記WC基超硬合金製チップの表面に表1に示
される厚さの炭窒化チタン硬質層を被覆してなる本発明
硬質層被覆超硬合金製チップ1〜8を製造した。
いて測定したところ、Cは、TiN層部分に接する最内
面で最大値をとりかつ最内面から最外面に向かって層厚
方向に連続的に減少するように変化して最外面で最小値
をとり、一方、Nは、TiN層部分に接する最内面で最
小値をとりかつ最内面から最外面に向かって層厚方向に
連続的に増加するように変化して最外面で最大値を示す
濃度勾配を有していることが分った。
し、(200)面の半価幅を用いてScherrerの
式により粒径を算出してその結果を表1に示した。さら
に確認のために、上記本発明硬質層被覆超硬合金製チッ
プ5の基体表面に被覆されたTiN層部分および傾斜濃
度層部分の垂直断面をオージエ分析し、その結果をもと
にファクター解析してグラフに示したところ、図2に示
されるグラフが得られた。図2において、縦軸にはTi
CおよびTiNの濃度比がTiC+TiN=1となるよ
うにとり、横軸に硬質層の層厚をとってある。
ボンバードクリーニングしたのち、窒素ガスおよびアセ
チレンガスが1:1の一定比率の混合ガスを流すことに
より、上記WC基超硬合金製チップの表面に炭窒化チタ
ン層からなり表1に示される厚さを有する従来硬質層被
覆超硬合金製チップ1〜5を製造した。この従来硬質層
被覆超硬合金製チップ1〜5についてもX線回折し、
(200)面の半価幅を用いてScherrerの式に
より平均結晶粒径を算出してその結果を表1に示した。
1〜11および従来硬質層被覆超硬合金製チップ1〜5
について、下記の条件で連続切削試験および断続切削試
験を実施し、それらの切削試験結果を表2に示した。
耗深さ(μm)を測定した。
方向外周に4本の溝の付いた円柱体、 切削速度:100m/min 、 送り:0.21mm/rev.、 切込み:1.0mm、 切削時間:2min 、 の条件で切削し、10個の試験切刃のうちの欠損発生切
刃数を測定した。
発明硬質層被覆超硬合金製チップ1〜11の被覆硬質層
の結晶粒径は微細であり、切削速度:200m/min 以
上の高速連続乾式切削において優れた効果を発揮し、さ
らに断続乾式切削においても、いずれも欠損発生がほと
んどなく、あってもごく僅かであり、耐剥離性も優れて
いることから長期にわたって優れた切削性能を発揮す
る。これに対し、従来硬質層被覆超硬合金製チップ1〜
5は、チップの切刃のクレーター磨耗量が少なく、断続
乾式切削において欠損が多く発生し、耐剥離性も劣って
いるところからチップの寿命も短く切削性能も劣ったも
のであることが明らかである。
合金切削工具は、優れた耐摩耗性および耐欠損性を有す
るので、優れた切削性能を長期にわたって発揮すること
ができ、産業上優れた効果をもたらすものである。
の導入量を模型的に示したグラフである。
面に被覆されたTiN層部分および傾斜濃度層部分の垂
直断面をオージエ分析し、その結果をもとにファクター
解析して得られたグラフである。
Claims (2)
- 【請求項1】 超硬合金基体の表面に、窒化チタン層部
分および上記窒化チタン層の上に炭素および窒素の傾斜
濃度分布を有する炭窒化チタン層部分(以下、傾斜濃度
層部分という)からなる硬質層を被覆してなる切削工具
であって、上記濃度傾斜層部分を組成式Ti(C
xNy)〔ただし、x+y=1〕で表すと、xは、上記
窒化チタン層部分に接する内面で最大値をとり、内面か
ら最外面に向かって層厚方向に減少するように変化して
最外面で最小値をとり、一方、yは、上記窒化チタン層
部分に接する内面で最小値をとり、内面から最外面に向
かって層厚方向に増加するように変化して最外面で最大
値をとる、ことを特徴とする硬質層被覆超硬合金製切削
工具。 - 【請求項2】 物理蒸着反応槽内に超硬合金基体を装入
し、反応ガスとして、先ず、窒素ガスを導入し、続い
て、窒素ガスと炭化水素ガスの混合ガスを導入しながら
硬質層を物理蒸着する硬質層被覆超硬合金製切削工具の
製造法において、上記窒素ガスに続いて導入する上記混
合ガスの窒素ガスの比率を、混合ガス導入開始から終了
に至るまでに連続的に増加させ、同時に上記混合ガスの
炭化水素ガスの比率を、混合ガス導入開始から終了に至
るまでに連続的に減少するように変化せしめることを特
徴とする硬質層被覆超硬合金製切削工具の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6080991A JP2917555B2 (ja) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | 硬質層被覆超硬合金製切削工具およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6080991A JP2917555B2 (ja) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | 硬質層被覆超硬合金製切削工具およびその製造法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04236765A JPH04236765A (ja) | 1992-08-25 |
JP2917555B2 true JP2917555B2 (ja) | 1999-07-12 |
Family
ID=13153047
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6080991A Expired - Lifetime JP2917555B2 (ja) | 1991-01-14 | 1991-01-14 | 硬質層被覆超硬合金製切削工具およびその製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2917555B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101054298B1 (ko) * | 2009-12-21 | 2011-08-08 | 아이시스 주식회사 | 확산박막 증착 방법 |
KR101101948B1 (ko) * | 2011-02-25 | 2012-01-02 | 아이시스 주식회사 | 확산박막 증착 방법 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07157869A (ja) * | 1993-12-08 | 1995-06-20 | Aomori Pref Gov | イオンプレーティング法による窒化チタン膜の被覆方法 |
JP6510771B2 (ja) * | 2013-06-26 | 2019-05-08 | 日立金属株式会社 | チタン又はチタン合金のミーリング加工用の被覆切削工具及びその製造方法 |
JP6677876B2 (ja) * | 2016-08-09 | 2020-04-08 | 三菱マテリアル株式会社 | 耐溶着チッピング性と耐剥離性にすぐれた表面被覆切削工具 |
-
1991
- 1991-01-14 JP JP6080991A patent/JP2917555B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101054298B1 (ko) * | 2009-12-21 | 2011-08-08 | 아이시스 주식회사 | 확산박막 증착 방법 |
KR101101948B1 (ko) * | 2011-02-25 | 2012-01-02 | 아이시스 주식회사 | 확산박막 증착 방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04236765A (ja) | 1992-08-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3402146B2 (ja) | 硬質被覆層がすぐれた密着性を有する表面被覆超硬合金製エンドミル | |
WO2009035404A1 (en) | Insert for milling of cast iron | |
JP2917555B2 (ja) | 硬質層被覆超硬合金製切削工具およびその製造法 | |
JP3250414B2 (ja) | チタンの炭窒酸化物層表面被覆切削工具の製造方法 | |
JP4351521B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP2827597B2 (ja) | 硬質層被覆超硬合金製切削工具およびその製造法 | |
JPH10237650A (ja) | Wc基超硬合金およびその製造方法 | |
JP3419140B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP3198636B2 (ja) | 傾斜硬質層被覆超硬合金製切削工具 | |
JP2932732B2 (ja) | 硬質層被覆超硬合金製切削工具 | |
JP2970016B2 (ja) | 硬質層被覆超硬合金製切削工具 | |
JP2800571B2 (ja) | 耐チッピング性に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 | |
JPH04240005A (ja) | 硬質層被覆超硬合金製切削工具およびその製造法 | |
JP3900520B2 (ja) | 高速切削条件で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具 | |
JP3314089B2 (ja) | 被覆超硬合金 | |
JP3900517B2 (ja) | 高速切削条件で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具 | |
JP3368794B2 (ja) | 硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する表面被覆サーメット製スローアウエイ型切削チップ | |
JP3948020B2 (ja) | 高速重切削条件で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具 | |
JP4484500B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JPH05261604A (ja) | 物理蒸着硬質層被覆スローアウエイチップおよびその製造法 | |
JP3900516B2 (ja) | 高速重切削条件で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具 | |
JPH04297507A (ja) | 硬質層被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具の製造法 | |
JPH108182A (ja) | 耐衝撃性超硬合金および表面被覆超硬合金 | |
JPH0985507A (ja) | 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削チップ | |
JP3903483B2 (ja) | 高速重切削条件で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990323 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080423 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090423 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090423 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100423 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100423 Year of fee payment: 11 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100423 Year of fee payment: 11 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110423 Year of fee payment: 12 |