JP2982481B2 - 硬質被覆層の基体表面に対する密着性にすぐれた表面被覆切削工具 - Google Patents
硬質被覆層の基体表面に対する密着性にすぐれた表面被覆切削工具Info
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- JP2982481B2 JP2982481B2 JP4097112A JP9711292A JP2982481B2 JP 2982481 B2 JP2982481 B2 JP 2982481B2 JP 4097112 A JP4097112 A JP 4097112A JP 9711292 A JP9711292 A JP 9711292A JP 2982481 B2 JP2982481 B2 JP 2982481B2
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- Japan
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- hard coating
- coating layer
- cutting
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- cutting tool
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
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- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、硬質被覆層の炭化タ
ングステン(以下WCで示す)基超硬合金基体または炭
窒化チタン(以下TiCNで示す)基サーメット基体に
対する密着性のすぐれた表面被覆切削工具に関するもの
である。
ングステン(以下WCで示す)基超硬合金基体または炭
窒化チタン(以下TiCNで示す)基サーメット基体に
対する密着性のすぐれた表面被覆切削工具に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、一般にWC基超硬合金基体やTi
CN基サーメット基体の表面に、化学蒸着法を用いて、
Tiの炭化物、窒化物、炭窒化物、および炭窒酸化物、
並びに酸化アルミニウム(以下、それぞれTiC,Ti
N,TiCN、およびTiCNO、並びにAl2 O3 で
示す)のうちの2種以上の複層からなる硬質被覆層を
0.5〜20μmの平均層厚で形成してなる表面被覆切
削工具が各種鋼材などの連続切削や断続切削に広く用い
られていることは良く知られるところである。
CN基サーメット基体の表面に、化学蒸着法を用いて、
Tiの炭化物、窒化物、炭窒化物、および炭窒酸化物、
並びに酸化アルミニウム(以下、それぞれTiC,Ti
N,TiCN、およびTiCNO、並びにAl2 O3 で
示す)のうちの2種以上の複層からなる硬質被覆層を
0.5〜20μmの平均層厚で形成してなる表面被覆切
削工具が各種鋼材などの連続切削や断続切削に広く用い
られていることは良く知られるところである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
の高速化および省力化に対する要求は厳しく、これに伴
ない高速切削や、高切込みおよび高送りなどの重切削が
強いられる傾向にあるが、上記の従来表面被覆切削工具
の場合、このような苛酷な条件下での切削では、硬質被
覆層の基体表面に対する密着性が不十分であるために、
剥離が発生し易く、比較的短時間で使用寿命に至るのが
現状である。
の高速化および省力化に対する要求は厳しく、これに伴
ない高速切削や、高切込みおよび高送りなどの重切削が
強いられる傾向にあるが、上記の従来表面被覆切削工具
の場合、このような苛酷な条件下での切削では、硬質被
覆層の基体表面に対する密着性が不十分であるために、
剥離が発生し易く、比較的短時間で使用寿命に至るのが
現状である。
【0004】
【課題を解決するための手段】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に
着目し、これの硬質被覆層の基体表面に対する密着性を
向上せしめるべく研究を行なった結果、硬質被覆層の基
体表面に対する第1層をTiCN層に特定した上で、従
来のTiCN層形成条件、すなわち温度:880〜96
0℃、 圧力:30〜200torr、 反応ガス:H2 とTiCl4 とCH3 CNからなり、T
iCl4 /CH3 CN比:1〜9、 であったものを、特に上記反応ガスにメタン(CH4 )
を加えて、 温度:800〜940℃、 圧力:30〜200torr、 反応ガス:H2 とTiCl4 とCH3 CNとCH4 で構
成し、TiCl4 /CH3 CN比:1〜9、CH4 /C
H3 CN比:4〜20、 とした条件でTiCN層を形成すると、この結果形成さ
れたTiCN層は、これをX線回折により観察した場
合、上記の反応ガス条件のうちのCH4 /CH3 CN比
が0、すなわちCH4 を含有しないと、800〜880
℃の相対的に低温側で(220)面に最高ピーク強度が
現われ、880〜940℃の高温側で(111)面に最
高ピーク強度が現われていたものが、CH4 /CH3 C
N比が4以上になると、800〜940℃のいずれの反
応温度でも(311)面に最高ピーク強度が現われるよ
うになり、この(311)面に最高ピーク強度が現われ
るTiCN層は、最高ピーク強度が(220)面および
(111)面にそれぞれ最高ピーク強度が現われるTi
CN層に比して基体および硬質被覆層に対する密着性が
著しく高くなり、したがって苛酷な条件下での切削でも
剥離の発生なく、すぐれた切削性能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。
上述のような観点から、上記の従来表面被覆切削工具に
着目し、これの硬質被覆層の基体表面に対する密着性を
向上せしめるべく研究を行なった結果、硬質被覆層の基
体表面に対する第1層をTiCN層に特定した上で、従
来のTiCN層形成条件、すなわち温度:880〜96
0℃、 圧力:30〜200torr、 反応ガス:H2 とTiCl4 とCH3 CNからなり、T
iCl4 /CH3 CN比:1〜9、 であったものを、特に上記反応ガスにメタン(CH4 )
を加えて、 温度:800〜940℃、 圧力:30〜200torr、 反応ガス:H2 とTiCl4 とCH3 CNとCH4 で構
成し、TiCl4 /CH3 CN比:1〜9、CH4 /C
H3 CN比:4〜20、 とした条件でTiCN層を形成すると、この結果形成さ
れたTiCN層は、これをX線回折により観察した場
合、上記の反応ガス条件のうちのCH4 /CH3 CN比
が0、すなわちCH4 を含有しないと、800〜880
℃の相対的に低温側で(220)面に最高ピーク強度が
現われ、880〜940℃の高温側で(111)面に最
高ピーク強度が現われていたものが、CH4 /CH3 C
N比が4以上になると、800〜940℃のいずれの反
応温度でも(311)面に最高ピーク強度が現われるよ
うになり、この(311)面に最高ピーク強度が現われ
るTiCN層は、最高ピーク強度が(220)面および
(111)面にそれぞれ最高ピーク強度が現われるTi
CN層に比して基体および硬質被覆層に対する密着性が
著しく高くなり、したがって苛酷な条件下での切削でも
剥離の発生なく、すぐれた切削性能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。
【0005】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、WC基超硬合金基体またはTi
CN基サーメット基体の表面に、TiC,TiN,Ti
CN、およびTiCNO、並びにAl2 O3 のうちの2
種以上の複層からなる硬質被覆層を化学蒸着法にて形成
してなる表面被覆切削工具において、上記硬質被覆層の
基体表面に対する第1層を、X線回折における(31
1)面に最高ピーク強度を示すTiCNで構成すること
により硬質被覆層の密着性を向上せしめた表面被覆切削
工具に特徴を有するものである。
なされたものであって、WC基超硬合金基体またはTi
CN基サーメット基体の表面に、TiC,TiN,Ti
CN、およびTiCNO、並びにAl2 O3 のうちの2
種以上の複層からなる硬質被覆層を化学蒸着法にて形成
してなる表面被覆切削工具において、上記硬質被覆層の
基体表面に対する第1層を、X線回折における(31
1)面に最高ピーク強度を示すTiCNで構成すること
により硬質被覆層の密着性を向上せしめた表面被覆切削
工具に特徴を有するものである。
【0006】
【実施例】つぎに、この発明の表面被覆切削工具につい
て具体的に説明する。基体として、WC−9%Co−2
%TaCの組成、およびJIS・SEEN42AFTN
1の形状を有するWC基超硬合金基体、並びにTiCN
−25%WC−15%TaC−1.5%NbC−13%
Co−4%Niの組成(以上重量%)、およびJIS・
SEEN42AFTN1の形状を有するTiCN基サー
メット基体を用意し、これら基体の表面に、それぞれ表
1〜4に示される条件で第1層としてのTiCN層を形
成し、ついでいずれもTiC層は、 温度:1020℃、 圧力:50torr、 反応ガス組成:容量%で、86.2%H2 −3.5%T
iCl4 −10.3%CH4 、の条件で、TiN層は、 温度:920℃、 圧力:100torr、 反応ガス組成:容量%で、49%H2 −2%TiCl4
−49%N2 、の条件で、TiCNO層は、 温度:1000℃、 圧力:100torr、 反応ガス組成:容量%で、76%H2 −4%TiCl4
−10%N2 −10%CO、の条件で、さらにAl2 O
3 層は、 温度:1020℃、 圧力:50torr、 反応ガス組成:容量%で、85.7%H2 −9.5%A
lCl3 −4.8%CO2 、の条件で、上記第1層とし
てのTiCN層の上に、さらに表5〜8に示される組成
および平均層厚の硬質被覆層を形成することにより本発
明表面被覆切削工具(以下、本発明被覆工具という)1
〜16および比較表面被覆切削工具(以下、比較被覆工
具という)1〜16をそれぞれ製造した。
て具体的に説明する。基体として、WC−9%Co−2
%TaCの組成、およびJIS・SEEN42AFTN
1の形状を有するWC基超硬合金基体、並びにTiCN
−25%WC−15%TaC−1.5%NbC−13%
Co−4%Niの組成(以上重量%)、およびJIS・
SEEN42AFTN1の形状を有するTiCN基サー
メット基体を用意し、これら基体の表面に、それぞれ表
1〜4に示される条件で第1層としてのTiCN層を形
成し、ついでいずれもTiC層は、 温度:1020℃、 圧力:50torr、 反応ガス組成:容量%で、86.2%H2 −3.5%T
iCl4 −10.3%CH4 、の条件で、TiN層は、 温度:920℃、 圧力:100torr、 反応ガス組成:容量%で、49%H2 −2%TiCl4
−49%N2 、の条件で、TiCNO層は、 温度:1000℃、 圧力:100torr、 反応ガス組成:容量%で、76%H2 −4%TiCl4
−10%N2 −10%CO、の条件で、さらにAl2 O
3 層は、 温度:1020℃、 圧力:50torr、 反応ガス組成:容量%で、85.7%H2 −9.5%A
lCl3 −4.8%CO2 、の条件で、上記第1層とし
てのTiCN層の上に、さらに表5〜8に示される組成
および平均層厚の硬質被覆層を形成することにより本発
明表面被覆切削工具(以下、本発明被覆工具という)1
〜16および比較表面被覆切削工具(以下、比較被覆工
具という)1〜16をそれぞれ製造した。
【0007】
【表1】
【0008】
【表2】
【0009】
【表3】
【0010】
【表4】
【0011】
【表5】
【0012】
【表6】
【0013】
【表7】
【0014】
【表8】
【0015】ついで、この結果得られた本発明被覆工具
1〜16および比較被覆工具1〜16について、硬質被
覆層をX線回折により観察し、第1層のTiCN層に最
高ピーク強度が現われる結晶面を測定すると共に、本発
明被覆工具1〜8および比較被覆工具1〜8について
は、 被削材:SCM440(硬さ:HB 250)、 切削速度:250m/min 、 切込み:2.5mm、 送り:0.2mm/刃(単刃切削)、 切削時間:60min 、 の条件で鋼の乾式高速フライス切削試験を行ない、また
本発明被覆工具9〜16および比較被覆工具9〜16に
ついては、 被削材:SCM440(硬さ:HB 250)、 切削速度:150m/min 、 切込み:3.5mm、 送り:0.2mm/刃(単刃切削)、 切削時間:40min 、 の条件で鋼の乾式高切込みフライス切削試験を行ない、
いずれの場合も切刃のすくい面摩耗深さおよび逃げ面摩
耗幅を測定した。これらの測定結果を表5〜8に示し
た。
1〜16および比較被覆工具1〜16について、硬質被
覆層をX線回折により観察し、第1層のTiCN層に最
高ピーク強度が現われる結晶面を測定すると共に、本発
明被覆工具1〜8および比較被覆工具1〜8について
は、 被削材:SCM440(硬さ:HB 250)、 切削速度:250m/min 、 切込み:2.5mm、 送り:0.2mm/刃(単刃切削)、 切削時間:60min 、 の条件で鋼の乾式高速フライス切削試験を行ない、また
本発明被覆工具9〜16および比較被覆工具9〜16に
ついては、 被削材:SCM440(硬さ:HB 250)、 切削速度:150m/min 、 切込み:3.5mm、 送り:0.2mm/刃(単刃切削)、 切削時間:40min 、 の条件で鋼の乾式高切込みフライス切削試験を行ない、
いずれの場合も切刃のすくい面摩耗深さおよび逃げ面摩
耗幅を測定した。これらの測定結果を表5〜8に示し
た。
【0016】また、図1,2には、それぞれ本発明被覆
工具1および比較被覆工具1の硬質被覆層のX線回折測
定結果を示した。
工具1および比較被覆工具1の硬質被覆層のX線回折測
定結果を示した。
【0017】
【発明の効果】表1〜8および図1,2に示される結果
から、硬質被覆層のX線回折で、第1層であるTiCN
層の(311)面に最高ピーク強度が現われる本発明被
覆工具1〜16は、いずれも硬質被覆層の基体表面に対
する密着性にすぐれているので、苛酷な条件下での切削
にも剥離の発生なく、すぐれた耐摩耗性を示すのに対し
て、TiCN層の(220)面、(111)面、および
(200)面に最高ピーク強度が現われる比較被覆工具
1〜16においては、硬質被覆層の基体表面に対する密
着性が不十分なので、切削試験途中で剥離や欠損が発生
し、使用寿命に至ることが明らかである。
から、硬質被覆層のX線回折で、第1層であるTiCN
層の(311)面に最高ピーク強度が現われる本発明被
覆工具1〜16は、いずれも硬質被覆層の基体表面に対
する密着性にすぐれているので、苛酷な条件下での切削
にも剥離の発生なく、すぐれた耐摩耗性を示すのに対し
て、TiCN層の(220)面、(111)面、および
(200)面に最高ピーク強度が現われる比較被覆工具
1〜16においては、硬質被覆層の基体表面に対する密
着性が不十分なので、切削試験途中で剥離や欠損が発生
し、使用寿命に至ることが明らかである。
【0018】上述のように、この発明の表面被覆切削工
具は、硬質被覆層の第1層をX線回折で(311)面に
最高ピーク強度が現われるTiCN層で構成することに
より基体表面に対する硬質被覆層の密着性が著しく向上
したものになっているので、高速切削や重切削などの苛
酷な条件での切削でも硬質被覆層に剥離の発生なく、著
しく長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮し、切削加工
の高速化および省力化に対応することができるものであ
る。
具は、硬質被覆層の第1層をX線回折で(311)面に
最高ピーク強度が現われるTiCN層で構成することに
より基体表面に対する硬質被覆層の密着性が著しく向上
したものになっているので、高速切削や重切削などの苛
酷な条件での切削でも硬質被覆層に剥離の発生なく、著
しく長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮し、切削加工
の高速化および省力化に対応することができるものであ
る。
【図1】本発明被覆工具1の硬質被覆層のX線回折測定
結果を示す図である。
結果を示す図である。
【図2】比較被覆工具1の硬質被覆層のX線回折測定結
果を示す図である。
果を示す図である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−30406(JP,A) 特開 昭63−89202(JP,A) 特開 平3−26404(JP,A) 特開 平3−31469(JP,A) 特開 平3−190604(JP,A) 特開 平3−270806(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23B 27/14 B23P 15/28 C23C 16/36 C23C 28/04 JICSTファイル(JOIS)
Claims (1)
- 【請求項1】 炭化タングステン基超硬合金基体または
炭窒化チタン基サーメット基体の表面に、Tiの炭化
物、窒化物、炭窒化物、および炭窒酸化物、並びに酸化
アルミニウムのうちの2種以上の複層からなる硬質被覆
層を化学蒸着法にて形成してなる表面被覆切削工具にお
いて、 上記硬質被覆層の基体表面に対する第1層を、X線回折
における(311)面に最高ピーク強度を示す炭窒化チ
タンで構成したことを特徴とする硬質被覆層の基体表面
に対する密着性にすぐれた表面被覆切削工具。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4097112A JP2982481B2 (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 硬質被覆層の基体表面に対する密着性にすぐれた表面被覆切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4097112A JP2982481B2 (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 硬質被覆層の基体表面に対する密着性にすぐれた表面被覆切削工具 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05269606A JPH05269606A (ja) | 1993-10-19 |
JP2982481B2 true JP2982481B2 (ja) | 1999-11-22 |
Family
ID=14183502
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4097112A Expired - Fee Related JP2982481B2 (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 硬質被覆層の基体表面に対する密着性にすぐれた表面被覆切削工具 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2982481B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0711459A (ja) * | 1993-06-22 | 1995-01-13 | Hitachi Tool Eng Ltd | 被覆サーメット合金 |
IL145465A (en) * | 1999-06-21 | 2005-03-20 | Sumitomo Electric Industries | Coated hard alloy |
JP6756987B2 (ja) * | 2017-08-24 | 2020-09-16 | 株式会社タンガロイ | 被覆切削工具 |
JP7353591B2 (ja) * | 2020-05-25 | 2023-10-02 | 株式会社タンガロイ | 被覆切削工具 |
-
1992
- 1992-03-24 JP JP4097112A patent/JP2982481B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05269606A (ja) | 1993-10-19 |
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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: 19990824 |
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