JP3109305B2 - 硬質被覆層の耐摩耗性が向上した表面被覆サーメット製切削工具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、硬質被覆層の耐摩耗
性が従来のそれと比して一段と向上した表面被覆サーメ
ット製切削工具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般に炭化タングステン（以下、
ＷＣで示す）基超硬合金や炭窒化チタン（以下、ＴｉＣ
Ｎで示す）基サーメットなどのサーメット基体の表面
に、化学蒸着法にて、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，ＴｉＮ，ＴｉＣＮ，ＴｉＣＮＯ、
およびＡｌ₂ Ｏ₃ 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サーメット製切削工
具が知られており、これが各種鋼などの連続切削や断続
切削に広く用いられていることも知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
のＦＡ化はめざましく、かつ省力化に対する要求も強
く、これに伴ない切削工具には使用寿命の一段の延命化
が求められているが、上記の従来表面被覆サーメット製
切削工具の場合、これを構成する硬質被覆層の耐摩耗性
が十分でないために、これらの要求に満足に対応するこ
とができないのが現状である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、上
述の観点から、上記の従来表面被覆サーメット製切削工
具に着目し、これを構成する硬質被覆層の耐摩耗性向上
をはかるべく研究を行なった結果、上記硬質被覆層のう
ちの基体表面に接する第１層を除く構成層のうちの少な
くとも１層をＴｉＣＮで構成し、このＴｉＣＮ層のうち
の少なくとも１層を、従来のＴｉＣＮ層形成条件であ
る、 温度：８００〜８８０℃、 反応ガス組成：容量％で、ＴｉＣｌ₄ ：２〜１０％、Ｃ
Ｈ₃ ＣＮ：０．３〜５％、Ｈ₂ ：残り、からなり、Ｔｉ
Ｃｌ₄ ／ＣＨ₃ ＣＮ：１〜９、Ｈ₂ ／ＴｉＣｌ₄ ＞８、 圧力：３０〜３００torr、 の条件にかえて、特に上記反応ガスにメタン（ＣＨ₄ ）
を加えて、 温度：８００〜９４０℃、 反応ガス組成：容量％で、ＴｉＣｌ₄ ：２〜１０％、Ｃ
Ｈ₃ ＣＮ：０．３〜５％、ＣＨ₄ ：２〜２０％、Ｈ₂ ：
残り、からなり、ＴｉＣｌ₄ ／ＣＨ₃ ＣＮ＝１〜９、Ｃ
Ｈ₄ ／ＣＨ₃ ＣＮ＝２〜２０、Ｈ₂ ／ＴｉＣｌ₄ ＞８、 圧力：３０〜２００torr、 の条件にて形成すると、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、上記従来Ｔｉ
ＣＮ層形成条件では（２２０）面に最高ピーク強度が現
われていたものが、（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層が存在する硬質被覆層は、（２２
０）面に最高ピーク強度が現われる従来のＴｉＣＮ層が
存在する硬質被覆層に比して一段とすぐれた耐摩耗性を
示すようにな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基超硬合金またはＴｉＣＮ
基サーメットからなるサーメット基体の表面に、Ｔｉ
Ｃ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮ，ＴｉＣＮＯ、および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サーメット製切削工具にお
いて、上記硬質被覆層のうちの基体表面に接する第１層
を除く構成層のうちの少なくとも１層をＴｉＣＮで構成
し、かつこのＴｉＣＮ層のうちの少なくとも１層を、Ｘ
線回折における（３１１）面に最高ピーク強度を示すＴ
ｉＣＮで構成することにより硬質被覆層の耐摩耗性向上
をはかった表面被覆サーメット製切削工具に特徴を有す
るものである。

【０００６】

【実施例】つぎに、この発明の切削工具を実施例により
具体的に説明する。基体として、ＷＣ−５％ＴａＣ−
２．５％ＴｉＣ−６％Ｃｏの組成、並びにＣＮＭＡ４３
２の形状を有するＷＣ基超硬合金基体、並びにＴｉＣＮ
１５％ＷＣ−１５％ＴａＣ−８％Ｃｏ−５％Ｎｉの組成
（以上、重量％）の組成、並びにＳＮＭＡ４３２の形状
を有するＴｉＣＮ基サーメット基体を用意し、これらサ
ーメット基体の表面に、通常の化学蒸着装置を用い、そ
れぞれ表１に示される条件で、表２〜５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
明表面被覆サーメット製切削工具（以下、本発明被覆切
削工具という）１〜１８および従来表面被覆サーメット
製切削工具（以下、従来被覆切削工具という）１〜１８
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】なお、本発明被覆切削工具１〜１８と従来
被覆切削工具１〜１８とは、それぞれ硬質被覆層の構成
層の組成および平均層厚は対応して同じくし、本発明被
覆切削工具１〜１８の硬質被覆層にはＸ線回折で（３１
１）面に最高ピーク強度が現われるＴｉＣＮ層が少なく
とも１層存在する点で相異するものとした。また、図
１，２には、それぞれ本発明被覆切削工具１および従来
被覆切削工具１の硬質被覆層のＸ線回折の測定結果を示
した。

【００１３】ついで、この結果得られた本発明被覆切削
工具１〜１８および従来被覆切削工具１〜１８のうち、
本発明被覆切削工具１〜９および従来被覆切削工具１〜
９については、 被削材：ＳＣＭ４４０（硬さ：Ｈ_B ２３０）の丸棒、 切削速度：２００ｍ／min.、 送り：０．３mm、 切込み：１．５mm、 の条件で鋼の乾式連続切削試験を行ない、また本発明被
覆切削工具１０〜１８および従来被覆切削工具１０〜１
８については、 被削材：ＳＣＭ４４０（硬さ：Ｈ_B ２３０）の丸棒、 切削速度：２３０ｍ／min.、 送り：０．２mm／rev.、 切込み：１．５mm、 の条件で鋼の乾式連続切削試験を行ない、いずれの試験
でも切刃の逃げ面摩幅が０．３mmに至るまでの切削時間
を測定した。これらの測定結果を表２〜５に示した。

【００１４】

【発明の効果】表１〜５および図１，２に示される結果
から、硬質被覆層にＸ線回折で（３１１）面に最高ピー
ク強度が現われるＴｉＣＮ層が少なくとも１層存在する
本発明被覆切削工具１〜１８は、いずれも硬質被覆層の
構成層であるＴｉＣＮ層がＸ線回折で（２２０）面に最
高ピーク強度が現われるＴｉＣＮ層で構成された従来被
覆切削工具１〜１８に比して、相対的にすぐれた耐摩耗
性を示し、長期に亘る使用が可能であることが明らかで
ある。上述のように、この発明の表面被覆サーメット製
切削工具は、これを構成する硬質被覆層がすぐれた耐摩
耗性を有し、使用寿命の延命化を可能にするので、切削
加工のＦＡ化および省力化に満足に対応できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明被覆切削工具１の硬質被覆層のＸ線回折
測定結果を示す図である。

【図２】従来被覆切削工具１の硬質被覆層のＸ線回折測
定結果を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56 C23C 14/00 - 14/58 B23B 27/14 B23P 15/28 C23C 28/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭化タングステン基超硬合金または炭窒
   化チタン基サーメットからなる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
   覆サーメット製切削工具において、 上記硬質被覆層のうちの基体表面に接する第１層を除く
   構成層のうちの少なくとも１層を炭窒化チタンで構成
   し、かつこの炭窒化チタン層のうちの少なくとも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
   層の耐摩耗性が向上した表面被覆サーメット製切削工
   具。