JP3161088B2 - 表面被覆ｗｃ基超硬合金製切削工具 - Google Patents
表面被覆ｗｃ基超硬合金製切削工具Info
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- JP3161088B2 JP3161088B2 JP28255692A JP28255692A JP3161088B2 JP 3161088 B2 JP3161088 B2 JP 3161088B2 JP 28255692 A JP28255692 A JP 28255692A JP 28255692 A JP28255692 A JP 28255692A JP 3161088 B2 JP3161088 B2 JP 3161088B2
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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、炭化タングステン
（以下、ＷＣで示す）基超合金を基体とし、その表面に
密着性の優れた硬質被覆層を形成してなる表面被覆ＷＣ
基超硬合金製切削工具に関するものであり、一段と苛酷
な条件のフライス切削などの断続切削に使用しても硬質
被覆層の剥離が起こりにくく、優れた切削性能を示す表
面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具に関するものである。
（以下、ＷＣで示す）基超合金を基体とし、その表面に
密着性の優れた硬質被覆層を形成してなる表面被覆ＷＣ
基超硬合金製切削工具に関するものであり、一段と苛酷
な条件のフライス切削などの断続切削に使用しても硬質
被覆層の剥離が起こりにくく、優れた切削性能を示す表
面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ＷＣ基超硬合金基体の表面に、
化学蒸着法（以下、ＣＶＤ法という）によりＴｉの窒化
物（以下、ＴｉＮで示す）層およびＴｉの炭窒化物（以
下、ＴｉＣＮで示す）層を被覆した表面被覆ＷＣ基超硬
合金製切削工具、およびこの表面被覆ＷＣ基超硬合金製
切削工具の表面に、さらに、炭窒酸化チタン、炭酸化チ
タン、および酸化アルミニウム（以下、それぞれＴｉＣ
ＮＯ、ＴｉＣＯ、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
０．５〜１０μｍの範囲内の平均層厚で形成してなる表
面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具は、鋼などの断続切削
に用いられていることは知られている。
化学蒸着法（以下、ＣＶＤ法という）によりＴｉの窒化
物（以下、ＴｉＮで示す）層およびＴｉの炭窒化物（以
下、ＴｉＣＮで示す）層を被覆した表面被覆ＷＣ基超硬
合金製切削工具、およびこの表面被覆ＷＣ基超硬合金製
切削工具の表面に、さらに、炭窒酸化チタン、炭酸化チ
タン、および酸化アルミニウム（以下、それぞれＴｉＣ
ＮＯ、ＴｉＣＯ、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
０．５〜１０μｍの範囲内の平均層厚で形成してなる表
面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具は、鋼などの断続切削
に用いられていることは知られている。
【０００３】しかし、前記従来のＣＶＤ法は、９００℃
を越える高温で行われるため、ＷＣ基超硬合金基体とＴ
ｉＮ層との境界に脱炭層が形成され、さらに形成された
ＴｉＮ層の結晶粒が異常成長するなどして、十分な耐摩
耗性、耐欠損性などが得られなず、前記従来のＣＶＤ被
覆超硬切削工具においては、苛酷な条件下での使用寿命
は満足のいくものではなかった。
を越える高温で行われるため、ＷＣ基超硬合金基体とＴ
ｉＮ層との境界に脱炭層が形成され、さらに形成された
ＴｉＮ層の結晶粒が異常成長するなどして、十分な耐摩
耗性、耐欠損性などが得られなず、前記従来のＣＶＤ被
覆超硬切削工具においては、苛酷な条件下での使用寿命
は満足のいくものではなかった。
【０００４】このため、近年、有機ＣＮ化合物を使用
し、７００〜９００℃の温度で化学蒸着することができ
る中温化学蒸着法（以下、ＭＴ−ＣＶＤ法という）が提
案されている（特開昭６２−４４５７２号公報参照）。
し、７００〜９００℃の温度で化学蒸着することができ
る中温化学蒸着法（以下、ＭＴ−ＣＶＤ法という）が提
案されている（特開昭６２−４４５７２号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記ＭＴ−Ｃ
ＶＤ法においては、基体脱炭層の形成、ＴｉＣＮ層の結
晶粒の異常成長などの防止にはその効果を発揮するが、
低温で行なうために従来の高温ＣＶＤ法により形成され
たＴｉＣＮ層に比べて密着性という点で劣り、そのため
一段と苛酷な条件下での高速、高送りフライス切削や湿
式フライス切削などの断続切削に用いた場合に、ＷＣ基
超合金基体に対するＴｉＣＮ層の密着性が十分でなく、
そのためにＴｉＣＮ層の剥離やチッピングが発生し、工
具寿命を伸ばすことが依然としてできなかった。
ＶＤ法においては、基体脱炭層の形成、ＴｉＣＮ層の結
晶粒の異常成長などの防止にはその効果を発揮するが、
低温で行なうために従来の高温ＣＶＤ法により形成され
たＴｉＣＮ層に比べて密着性という点で劣り、そのため
一段と苛酷な条件下での高速、高送りフライス切削や湿
式フライス切削などの断続切削に用いた場合に、ＷＣ基
超合金基体に対するＴｉＣＮ層の密着性が十分でなく、
そのためにＴｉＣＮ層の剥離やチッピングが発生し、工
具寿命を伸ばすことが依然としてできなかった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
ＭＴ−ＣＶＤ法によるＴｉＣＮ層の長所を保持しつつ、
ＷＣ基超硬合金基体に対する密着強度の向上をはかるべ
く研究を行った結果、（ａ） ＷＣ基超硬合金基体の表
面に、通常の高温ＣＶＤ法により形成された、厚さ：５
〜５０ｎｍ、結晶粒が粒状の組織を有するＴｉＮ層は、
密着性が特に優れており、かかる高温ＣＶＤ法により形
成されたＴｉＮ層の上に、ＭＴ−ＣＶＤ法により厚さ：
１〜８μｍ、結晶粒が柱状の組織を有するＴｉＣＮ層を
形成して得られた表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具
は、従来のＭＴ−ＣＶＤ法により得られた表面被覆ＷＣ
基超硬合金製切削工具よりもＴｉＣＮ層の密着性が極め
て優れている、（ｂ） 前記（ａ）で作製した表面被覆
ＷＣ基超硬合金製切削工具の表面に、さらに、厚さ：
０．１〜２μｍを有する酸化アルミニウム、炭酸化チタ
ン、炭窒酸化チタンのうちの１種の単層または２種以上
の複層を形成してもよい、などの知見を得たのである。
ＭＴ−ＣＶＤ法によるＴｉＣＮ層の長所を保持しつつ、
ＷＣ基超硬合金基体に対する密着強度の向上をはかるべ
く研究を行った結果、（ａ） ＷＣ基超硬合金基体の表
面に、通常の高温ＣＶＤ法により形成された、厚さ：５
〜５０ｎｍ、結晶粒が粒状の組織を有するＴｉＮ層は、
密着性が特に優れており、かかる高温ＣＶＤ法により形
成されたＴｉＮ層の上に、ＭＴ−ＣＶＤ法により厚さ：
１〜８μｍ、結晶粒が柱状の組織を有するＴｉＣＮ層を
形成して得られた表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具
は、従来のＭＴ−ＣＶＤ法により得られた表面被覆ＷＣ
基超硬合金製切削工具よりもＴｉＣＮ層の密着性が極め
て優れている、（ｂ） 前記（ａ）で作製した表面被覆
ＷＣ基超硬合金製切削工具の表面に、さらに、厚さ：
０．１〜２μｍを有する酸化アルミニウム、炭酸化チタ
ン、炭窒酸化チタンのうちの１種の単層または２種以上
の複層を形成してもよい、などの知見を得たのである。
【０００７】この発明は、かかる知見にもとずいてなさ
れたものであって、（１） ＷＣ基超硬合金基体表面
に、厚さ：５〜５０ｎｍ、結晶粒が粒状の組織を有する
ＴｉＮ層（以下、ＴｉＮ内層という）と、前記ＴｉＮ内
層の上に形成され、厚さ：１〜８μｍ、結晶粒が柱状の
組織を有するＴｉＣＮ層（以下、ＴｉＣＮ外層という）
を形成してなる表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具、
（２） 前記（１）記載の表面被覆ＷＣ基超硬合金製切
削工具の表面に、さらに、厚さ：０．１〜２μｍを有す
る酸化アルミニウム、炭酸化チタン、炭窒酸化チタンの
うちの１種の単層または２種以上の複層（以下、最外層
という）を形成してなる表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削
工具、に特徴を有するものである。
れたものであって、（１） ＷＣ基超硬合金基体表面
に、厚さ：５〜５０ｎｍ、結晶粒が粒状の組織を有する
ＴｉＮ層（以下、ＴｉＮ内層という）と、前記ＴｉＮ内
層の上に形成され、厚さ：１〜８μｍ、結晶粒が柱状の
組織を有するＴｉＣＮ層（以下、ＴｉＣＮ外層という）
を形成してなる表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具、
（２） 前記（１）記載の表面被覆ＷＣ基超硬合金製切
削工具の表面に、さらに、厚さ：０．１〜２μｍを有す
る酸化アルミニウム、炭酸化チタン、炭窒酸化チタンの
うちの１種の単層または２種以上の複層（以下、最外層
という）を形成してなる表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削
工具、に特徴を有するものである。
【０００８】この発明の結晶粒が粒状の組織を有するＴ
ｉＮ内層を形成するには、反応温度：９００℃超、圧
力：１５０ｔｏｒｒ以下の高真空にて、通常のＣＶＤ反
応に使用されるＴｉＣｌ4 、Ｎ2 、Ｈ2 などのガスを短
時間反応させることで形成される。前記短時間とは１〜
１０分である。また、この発明の結晶粒が柱状の組織を
有するＴｉＣＮ外層は、通常のＭＴ−ＣＶＤ法により形
成される。
ｉＮ内層を形成するには、反応温度：９００℃超、圧
力：１５０ｔｏｒｒ以下の高真空にて、通常のＣＶＤ反
応に使用されるＴｉＣｌ4 、Ｎ2 、Ｈ2 などのガスを短
時間反応させることで形成される。前記短時間とは１〜
１０分である。また、この発明の結晶粒が柱状の組織を
有するＴｉＣＮ外層は、通常のＭＴ−ＣＶＤ法により形
成される。
【０００９】ＴｉＮ内層の厚さを５〜５０ｎｍとしたの
は、５ｎｍより小さいと、ＴｉＣＮ外層の十分な付着力
の向上効果が得られないからであり、一方、ＴｉＮ内層
の厚さを５０ｎｍより大きくすると、結晶粒が粒状とな
らず、長時間の高温ＣＶＤを行うことにより基体の強度
の低下をもたらすと共に基体とＴｉＮ内層の間に脱炭層
が形成され密着性が低下して好ましくないからである。
は、５ｎｍより小さいと、ＴｉＣＮ外層の十分な付着力
の向上効果が得られないからであり、一方、ＴｉＮ内層
の厚さを５０ｎｍより大きくすると、結晶粒が粒状とな
らず、長時間の高温ＣＶＤを行うことにより基体の強度
の低下をもたらすと共に基体とＴｉＮ内層の間に脱炭層
が形成され密着性が低下して好ましくないからである。
【００１０】ＴｉＣＮ外層の厚さを１〜８μｍとしたの
は、１μｍより小さいと、ＴｉＣＮ外層の柱状結晶粒が
得られないために十分な耐摩耗性が得られず、一方、８
μｍより大きいと、欠損、チッピングを起こしやすくな
るからである。
は、１μｍより小さいと、ＴｉＣＮ外層の柱状結晶粒が
得られないために十分な耐摩耗性が得られず、一方、８
μｍより大きいと、欠損、チッピングを起こしやすくな
るからである。
【００１１】最外層の厚さを０．１〜２μｍとしたの
は、０．１μｍより小さいと、耐クレーター性、耐溶着
性向上効果がなく、一方、２μｍより大きいと、欠損、
チッピングを起こしやすくなるからである。
は、０．１μｍより小さいと、耐クレーター性、耐溶着
性向上効果がなく、一方、２μｍより大きいと、欠損、
チッピングを起こしやすくなるからである。
【００１２】
【実施例】つぎに、この発明の表面被覆ＷＣ基超硬合金
製切削工具を実施例により具体的に説明する。
製切削工具を実施例により具体的に説明する。
【００１３】表１に示される配合組成と同一の成分組成
を有し、かつＩＳＯ規格のＳＮＧ４３２に定めた形状の
スローアウェイチップを用意し、このスローアウェイチ
ップをＷＣ基超硬合金基体Ａ〜Ｅとした。
を有し、かつＩＳＯ規格のＳＮＧ４３２に定めた形状の
スローアウェイチップを用意し、このスローアウェイチ
ップをＷＣ基超硬合金基体Ａ〜Ｅとした。
【００１４】
【表１】
【００１５】これら表１に示されるＷＣ基超硬合金基体
Ａ〜Ｅの表面に、それぞれを表２〜表７に示される条件
で通常のＣＶＤ法によるＴｉＮ内層およびＭＴ−ＣＶＤ
法によるＴｉＣＮ外層を形成し、表８〜表９に示される
本発明被覆切削工具（以下、本発明工具という）１〜９
および比較被覆切削工具（以下、比較工具）１〜４を作
製し、さらに比較のために、通常のＣＶＤ法だけまたは
ＭＴ−ＣＶＤ法だけで従来被覆切削工具（以下、従来工
具）１〜２を作製した。なお上記比較工具１〜４は、Ｔ
ｉＮ内層およびＴｉＣＮ外層の厚さがこの発明の範囲か
ら外れているものである。
Ａ〜Ｅの表面に、それぞれを表２〜表７に示される条件
で通常のＣＶＤ法によるＴｉＮ内層およびＭＴ−ＣＶＤ
法によるＴｉＣＮ外層を形成し、表８〜表９に示される
本発明被覆切削工具（以下、本発明工具という）１〜９
および比較被覆切削工具（以下、比較工具）１〜４を作
製し、さらに比較のために、通常のＣＶＤ法だけまたは
ＭＴ−ＣＶＤ法だけで従来被覆切削工具（以下、従来工
具）１〜２を作製した。なお上記比較工具１〜４は、Ｔ
ｉＮ内層およびＴｉＣＮ外層の厚さがこの発明の範囲か
ら外れているものである。
【００１６】
【表２】
【００１７】
【表３】
【００１８】
【表４】
【００１９】
【表５】
【００２０】
【表６】
【００２１】
【表７】
【００２２】上記本発明工具１〜９、比較工具１〜４お
よび従来工具１〜２について、 被削材 ：ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨB ２６０） 切削速度：２００ｍ／min 送 り：０．３mm／刃 切込み ：２．０mm 切削時間：１５min 冷却油 ：なし の条件で鋼のフライス切削試験を行ない、切刃の逃げ面
摩耗幅を測定するとともに、切刃状況も観察し、これら
の結果も表８〜表９に示した。
よび従来工具１〜２について、 被削材 ：ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨB ２６０） 切削速度：２００ｍ／min 送 り：０．３mm／刃 切込み ：２．０mm 切削時間：１５min 冷却油 ：なし の条件で鋼のフライス切削試験を行ない、切刃の逃げ面
摩耗幅を測定するとともに、切刃状況も観察し、これら
の結果も表８〜表９に示した。
【００２３】
【表８】
【００２４】
【表９】
【００２５】表８〜表９に示された結果から、前記条件
のフライス切削を行った場合、本発明工具１〜９は、い
ずれも切刃の逃げ面摩耗幅が少なく、さらに切刃状況が
正常摩耗を示すに対し、比較工具１〜４は異常摩耗また
は初期欠損を起こし、さらに従来工具１〜２は初期欠損
または初期剥離を起こすことがわかる。
のフライス切削を行った場合、本発明工具１〜９は、い
ずれも切刃の逃げ面摩耗幅が少なく、さらに切刃状況が
正常摩耗を示すに対し、比較工具１〜４は異常摩耗また
は初期欠損を起こし、さらに従来工具１〜２は初期欠損
または初期剥離を起こすことがわかる。
【００２６】
【発明の効果】上述のように、この発明によると、従来
よりも優れた切削性能を示す表面被覆ＷＣ基超硬合金製
切削工具を提供することができ、産業の発展に大いに貢
献し得るものである。
よりも優れた切削性能を示す表面被覆ＷＣ基超硬合金製
切削工具を提供することができ、産業の発展に大いに貢
献し得るものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23B 27/14 B23P 15/28 C23C 16/30
Claims (2)
- 【請求項１】 ＷＣ基超硬合金基体表面に、 厚さ：５〜５０ｎｍ、結晶粒が粒状の組織を有する窒化
チタン内層と、 前記窒化チタン内層の上に形成され、厚さ：１〜８μ
ｍ、結晶粒が柱状の組織を有する炭窒化チタン外層を形
成してなることを特徴とする表面被覆ＷＣ基超硬合金製
切削工具。 - 【請求項２】 請求項１記載の表面被覆ＷＣ基超硬合金
製切削工具の表面に、さらに、厚さ：０．１〜２μｍを
有する酸化アルミニウム、炭酸化チタン、炭窒酸化チタ
ンのうちの１種の単層または２種以上の複層を形成して
なることを特徴とする表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工
具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28255692A JP3161088B2 (ja) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | 表面被覆ｗｃ基超硬合金製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28255692A JP3161088B2 (ja) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | 表面被覆ｗｃ基超硬合金製切削工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06108254A JPH06108254A (ja) | 1994-04-19 |
| JP3161088B2 true JP3161088B2 (ja) | 2001-04-25 |
Family
ID=17654016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28255692A Expired - Lifetime JP3161088B2 (ja) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | 表面被覆ｗｃ基超硬合金製切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3161088B2 (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2927182B2 (ja) * | 1994-05-31 | 1999-07-28 | 三菱マテリアル株式会社 | 硬質被覆層がすぐれた層間密着性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 |
| US5920760A (en) * | 1994-05-31 | 1999-07-06 | Mitsubishi Materials Corporation | Coated hard alloy blade member |
| US5652045A (en) * | 1994-10-20 | 1997-07-29 | Mitsubishi Materials Corporation | Coated tungsten carbide-based cemented carbide blade member |
| SE514181C2 (sv) | 1995-04-05 | 2001-01-15 | Sandvik Ab | Belagt hårmetallskär för fräsning av gjutjärn |
| SE514177C2 (sv) * | 1995-07-14 | 2001-01-15 | Sandvik Ab | Belagt hårdmetallskär för intermittent bearbetning i låglegerat stål |
| US5786069A (en) | 1995-09-01 | 1998-07-28 | Sandvik Ab | Coated turning insert |
| EP0857095B1 (en) * | 1995-10-27 | 2004-02-04 | TDY Industries, Inc. | Anchored oxide coatings on hard metal cutting tools |
| SE9504304D0 (sv) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | Sandvik Ab | Coated milling insert |
| EP0874919B1 (en) | 1995-11-30 | 2002-02-13 | Sandvik Aktiebolag | Coated turning insert and method of making it |
| BR9611788A (pt) * | 1995-11-30 | 1999-07-13 | Sandvik Ab | Inserção de corte revestida e método para fabricação da mesma |
| ATE233832T1 (de) * | 1996-09-03 | 2003-03-15 | Unaxis Balzers Ag | Verschleissschutz-beschichtetes werkstück |
| USRE40005E1 (en) | 1996-09-06 | 2008-01-15 | Sandvik Intellectual Property Ab | Coated cutting insert |
| SE509560C2 (sv) * | 1996-09-06 | 1999-02-08 | Sandvik Ab | Belagt hårdmetallskär för bearbetning av gjutjärn |
| US7581906B2 (en) | 2004-05-19 | 2009-09-01 | Tdy Industries, Inc. | Al2O3 ceramic tools with diffusion bonding enhanced layer |
| US8530050B2 (en) | 2007-05-22 | 2013-09-10 | United Technologies Corporation | Wear resistant coating |
| JP5098726B2 (ja) * | 2008-02-22 | 2012-12-12 | 日立ツール株式会社 | 被覆工具及び被覆工具の製造方法 |
| RU2503742C1 (ru) * | 2012-06-26 | 2014-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
| RU2495153C1 (ru) * | 2012-06-26 | 2013-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента |
-
1992
- 1992-09-28 JP JP28255692A patent/JP3161088B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06108254A (ja) | 1994-04-19 |
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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: 20010123 |
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