JP2970078B2 - 表面処理用工具材及び表面処理工具 - Google Patents

表面処理用工具材及び表面処理工具

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JP2970078B2
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幸紀 松田
興一 須藤
公造 尾崎
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Daido Steel Co Ltd
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Daido Steel Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は表面処理用工具材及び
表面処理工具に関し、詳しくは表面にヤング率24000kgf
/mm2以上の被覆層が形成されて使用される工具用の材料
及び工具に関する。
【0002】[従来の技術及び発明が解決しようとする
課題]冷間打抜きパンチ・ダイ、冷間鍛造用パンチ・ダ
イ等において、寿命向上のために表面にTiN,TiC
等の被覆層をPVD,CVD等の手法によって形成する
ことが行われている。
【0003】このように表面に硬質の被覆層、例えばT
iNの被覆層を形成した場合、かかるTiNが鋼材と親
和性が少なく且つ硬いために加工時の焼付きが防止さ
れ、またTiNの優れた耐摩耗性によって加工を円滑・
良好に行うことができるとともに工具の寿命を延ばすこ
とができる。
【0004】ところでこのような被覆層を表面に形成し
た工具を用いて打抜き等の加工を行った場合、加工の際
に母材が変形を受ける。そしてその母材の変形によって
被覆層が歪みを受け、その歪みに起因して被覆層が母材
表面から剥離したり被覆層に亀裂が発生し、この亀裂が
起点となって母材の破壊が惹起されるなどの問題のある
ことが判明した。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような事情
を背景としてなされたもので、その要旨は、表面にヤン
グ率24000kgf/mm2以上の被覆層が施されて使用される工
具の母材用材料として、炭素鋼ないし合金鋼中にヤング
率24000kgf/mm2以上の硬質粒子を5〜70体積%含有さ
せたものを用いることにある。
【0006】TiN,TiC等の被覆層の剥離・亀裂に
対する対策として、被覆層の厚みの適正化,被覆層を施
す前の母材表面の粗さの適正化等が考えられる中で、本
発明は母材のヤング率に着目し、これを高めることで問
題の解決を図ったものである。
【0007】即ち従来、硬質の被覆層が剥離したり亀裂
発生したりするのは加工時に母材が大きく変形し且つ母
材と被覆層との間のヤング率が大きく相違していること
から生じるものであり、そこで本発明では母材のヤング
率を高めるようにし、そしてその手段として母材中に被
覆層と同等以上のヤング率を有する硬質粒子を所定量分
散・含有させるようにした。
【0008】本発明者等によれば、炭素鋼ないし合金鋼
を母材とする工具の分野においてこれら炭素鋼ないし合
金鋼のマトリックス中に硬質粒子を分散させると母材の
ヤング率が増大し、また硬質粒子の含有量が増すにつれ
て母材のヤング率が高まることが確認され、また併せて
母材のヤング率を高めることで加工時の母材の変形を抑
制でき、母材の変形に起因する被覆層の剥離・亀裂が抑
制されて工具寿命が向上することが確認された。
【0009】尚本発明において被覆層のヤング率を2400
0kgf/mm2以上と限定しているのは、このような高ヤング
率の被覆層が施された工具において前述したような問題
が特に生じ易いことによる。
【0010】本発明においては工具材を溶製材とするこ
とが可能であり、また炭素鋼ないし合金鋼を粉末化して
おき、これを焼結して工具材と成すことも可能である。
【0011】前者の場合には製造上の制限があって硬質
粒子を高含量とすることが難しいが、後者の場合、硬質
粒子を母材中に高い率で容易に含有させることができる
利点がある。
【0012】本発明においては、更に、予め硬質粒子を
含有させてある粉末を焼結して工具材を構成することも
可能である。
【0013】上記工具材料を母材としてその表面にヤン
グ率24000kgf/mm2以上の被覆層を施して成る工具は、耐
久性が良好であって加工時に焼付きも少なく、しかも耐
摩耗性に優れており、高精度の加工が容易であって、特
に使用条件が過酷な冷間加工工具・切削工具として好適
に用いることができる。
【0014】
【実施例】次に本発明の特徴を更に明確にすべく、以下
にその実施例を詳述する。表1に示す各種化学成分を有
し且つ表2に示す割合で硬質粒子を含有させた母材を表
面処理してTiNの被覆層を形成し、冷鍛パンチを製造
した。この冷鍛パンチを用いてボルト頭部を圧造加工し
たときの工具寿命を母材特性等とともに表2に併せて示
してある。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】尚これら表においてNo.1,No.2は硬質粒
子の量が5%に満たないものであり、またNo.8,No.9
は母材としてWC粉末の焼結体を用いたもの(超硬工
具)である。
【0018】この結果から、ヤング率24000kgf/mm2以上
の硬質粒子を5〜70%の範囲で含有させたものを母材
とした工具の場合、工具寿命が大幅に向上していること
が分かる。
【0019】尚超硬工具としてのNo.8,No.9は当然な
がら工具寿命は良好であるが、加工硬さが50以上で通
常の塑性加工,切削加工等のできないものである。
【0020】以上本発明の実施例を詳述したがこれはあ
くまで一例示であり、本発明はその主旨を逸脱しない範
囲において、当業者の知識に基づき様々な変更を加えた
形態・態様で構成・実施可能である。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面にヤング率24000kgf/mm2以上の被覆
    層が施されて使用される工具の母材用材料であって、炭
    素鋼ないし合金鋼中にヤング率24000kgf/mm2以上の硬質
    粒子が5〜70体積%含有されていることを特徴とする
    表面処理用工具材。
  2. 【請求項2】 前記工具材が溶製材から成ることを特徴
    とする請求項1に記載の表面処理用工具材。
  3. 【請求項3】 前記炭素鋼ないし合金鋼が予め粉末化さ
    れ、前記工具材が該粉末の焼結体から成ることを特徴と
    する請求項1又は2に記載の表面処理用工具材。
  4. 【請求項4】 前記工具材が炭素鋼ないし合金鋼中に前
    記硬質粒子を含有させた粉末の焼結体から成ることを特
    徴とする請求項1,2又は3に記載の表面処理用工具
    材。
  5. 【請求項5】 請求項1,2,3又は4の工具材から成
    る母材の表面にヤング率24000kgf/mm2以上の硬質被覆層
    が施されている表面処理工具。
JP16114391A 1991-04-26 1991-06-05 表面処理用工具材及び表面処理工具 Expired - Fee Related JP2970078B2 (ja)

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