JP3170993B2 - 耐欠損性の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 - Google Patents
耐欠損性の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Info
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Description
有し、したがって高靭性が要求される断続切削や高送り
および高切込みなどの重切削に用いた場合にも切刃に欠
けやチッピング(微小欠け)の発生なく、すぐれた切削
性能を長期に亘って発揮する表面被覆炭化タングステン
(以下、WCで示す)基超硬合金製切削工具に関するも
のである。
o:5〜25重量%を含有するWC基超硬合金基体の表
面に、元素周期律表の4a,5a、および6a族金属の
炭化物、窒化物、および炭窒化物、並びに酸化アルミニ
ウム(以下、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、例えば90
0〜1000℃の温度での高温化学蒸着法により形成し
てなる表面被覆WC基超硬合金製切削工具が知られてい
る。
のFA化およびへ省力化に伴ない、切削工具には連続切
削は勿論のこと、断続切削や重切削などにも適用できる
切削工具が求められる傾向にあるが、上記の従来表面被
覆WC基超硬合金製切削工具は、これを高靭性が要求さ
れる断続切削や重切削などに用いると、切刃に欠けやチ
ッピングの発生が避けられず、これが原因で比較的短時
間で使用寿命に至るのが現状である。
上述のような観点から、耐欠損性のすぐれた表面被覆W
C基超硬合金製切削工具を開発すべく研究を行なった結
果、表面被覆WC基超硬合金製切削工具を製造するに際
して、まずWC基超硬合金基体の表面に、通常の高温化
学蒸着法または物理蒸着法により第1層として炭化チタ
ン(以下、TiCで示す)層を0.1〜1μmの平均層
厚で形成し、ついで例えば特公昭57−53308号公
報に記載される有機シアン化合物を用い、700〜90
0℃の温度での中温化学蒸着法を用いて第2層としての
炭窒化チタン(以下、TiCNで示す)層を4〜10μ
mの平均層厚で形成し、この状態で900〜1050℃
の温度での通常の高温化学蒸着法を用いて第3層として
のAl2O3層を1〜2μmの平均層厚で形成すると、前
記Al2O3層の形成時に基体を構成するWおよびCo成
分が上記の第1層のTiC層を通って上記の中温化学蒸
着法により形成されたTiCN層中に拡散し、これに含
有するようになり、この場合前記第1層のTiC層を物
理蒸着法により形成しても、これの層形成温度が相対的
に低温であるために問題はないが、これを上記の中温化
学蒸着法により形成しても層厚が相対的に薄いので、基
体中のWおよびCoを拡散含有する機能は失われず、一
方第2層としてのTiCN層は層厚が相対的に厚いの
で、上記中温化学蒸着法による形成を行なわなければW
およびCoの拡散含有機能は存在しない、すなわち前記
第2層のTiCN層を通常の高温化学蒸着法により形成
した場合にはWおよびCoの拡散含有機能を具備しない
ものとなるものであり、このように第1層のTiC層お
よび第2層のTiCN層中に基体の構成成分であるWお
よびCoが拡散含有し、第3層がAl2O3層からなる硬
質被覆層を形成してなる表面被覆WC基超硬合金製切削
工具においては、耐欠損性が著しく向上し、断続切削や
重切削などに用いても切刃に欠けやチッピングの発生な
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。
なされたものであって、結合相形成成分としてCo:5
〜25重量%を含有するWC基超硬合金基体の表面に硬
質被覆層を化学蒸着法および物理蒸着法により形成して
なる表面被覆WC基超硬合金製切削工具において、前記
硬質被覆層を3層で構成し、かつ上記基体に接する第1
層を平均層厚:0.1〜1μmのTiC層、第2層を同
4〜10μmのTiCN層、および第3層を同1〜2μ
mのAl2 O3 層とすると共に、前記第1層および第2
層に上記基体を構成するWおよびCo成分を拡散含有せ
しめることにより耐欠損性を向上させた表面被覆WC基
超硬合金製切削工具に特徴を有するものである。
のCo含有量を5〜25重量%としたのは、その含有量
が5重量%未満では十分な焼結性が得られず、この結果
所望の強度を確保することができず、一方その含有量が
25重量%を越えると耐摩耗性が低下するようになると
いう理由によるものである。また、TiC層の平均層厚
を0.1〜1μmと定めたのは、その平均層厚が0.1
μm未満では硬質被覆層の基体表面に対する強固な密着
性が得られず、一方その平均層が1μmを越えると、基
体を構成するWおよびCo成分の第2層であるTiCN
層への拡散が抑制されるようになって所定の耐欠損性を
確保することができなくなるという理由によるものであ
る。
μmとしたのは、その平均層厚が4μm未満では、これ
へのWおよびCoの拡散含有による耐欠損性向上効果を
十分に発揮できず、一方その平均層厚が10μmを越え
るとWおよびCoの拡散が十分に行なわれず、切刃にチ
ッピングが発生し易くなるという理由によるものであ
る。また、Al2 O3 層の平均層厚を1〜2μmとした
のは、その平均層厚が1μm未満では所望のすぐれた耐
摩耗性を確保することができず、一方その平均層厚が2
μmを越えると、切刃にチッピングが発生し易くなると
いう理由からである。
具体的に説明する。まず、原料粉末として、いずれも1
〜4μmの範囲内の所定の平均粒径を有するWC粉末、
(Ti,W)C粉末、(Ti,Ta,W)C粉末、(T
i,W)CN粉末、およびCo粉末を用意し、これら原
料粉末を表1に示される配合組成に配合し、ボールミル
で72時間湿式混合し、乾燥した後、1ton /cm2 の圧
力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を、10-2torr
の真空中、1350〜1500℃の範囲の所定温度に1
時間保持の条件で焼結してISO規格SNG12040
8に即したスローアウェイチップ形状のWC基超硬合金
基体A〜Fを製造した。
iC層形成条件 ガス組成:容量%で、H2 −15%CH4 −5%TiC
l4 、 反応温度:1020℃、 雰囲気圧力:50torr、 (b) イオンプレーティング法による物理蒸着法(P
VDという)によるTiC層形成条件 蒸発源:Ti、 反応ガス:C2 H2 、 反応温度:700℃、 雰囲気圧力:1×10-3torr、 (c) 高温CVDによるTiCN層形成条件 ガス組成:容量%で、H2 −10%CH4 −20%N2
−5%TiCl4 、 反応温度:1020℃、 雰囲気圧力:50torr、 (d) 中温CVDによるTiCN層形成条件 ガス組成:容量%で、H2 −25%N2 −1.5%Ti
C4 −0.5%CH3CN、 反応温度:860℃、 雰囲気圧力:50torr、 (e) 高温CVDによるAl2 O3 層形成条件 ガス組成:容量%で、H2 −10%CO2 −6%Al2
O3 反応温度:1020℃、 雰囲気圧力:50torr、 上記(a)〜(e)の条件にて、表2に示される硬質被
覆層を形成することにより本発明表面被覆WC基超硬合
金製切削工具(以下、本発明切削工具という)1〜9お
よび比較表面被覆WC基超硬合金製切削工具(以下、比
較切削工具という)1〜4をそれぞれ製造した。また、
表2には硬質被覆層を構成するTiC層およびTiCN
層におけるWおよびCo含有量を分析電子顕微鏡を用い
て測定した結果を5点の平均値として示した。なお、上
記比較切削工具1〜4は、硬質被覆層の構成がこの発明
の条件から外れたものである。
について、 被削材:SNCM439(硬さ:HB 280)の丸棒、 切削速度:120m/min 、 切り込み:1.5mm、 送り:1mm/rev.、 切削時間:2分、 の条件での鋼の乾式連続高送り切削試験、並びに、 被削材:SNCM439(硬さ:280)の角材、 切削速度:100m/min 、 切り込み:3mm、 送り:0.4mm/rev.、 切削時間:2分、 の条件での鋼の乾式断続切削試験を行ない、いずれの試
験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。これらの測定結
果を表3に示した。
削工具1〜9は、いずれも第1層および第2層のTiC
層およびTiCN層がWおよびCoを拡散含有し、これ
によって耐欠損性が著しく向上したものになるので、高
送り切削や断続切削にも切刃に欠けやチッピングの発生
なく、すぐれた耐摩耗性を示すのに対して、比較切削工
具1〜4に見られるように、TiCN層にWおよびCo
の拡散含有がない場合や、WおよびCoの拡散含有があ
ってもその層厚が薄い場合には耐欠損性の低いものとな
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WC基超硬合金製切削工具は、すぐれた耐欠損性を
有するので、高送りや高切り込みなどの重切削や断続切
削にも切刃に欠けやチッピングの発生なく、すぐれた切
削性能を長期に亘って発揮し、切削加工のFA化および
省力化に寄与するものである。
Claims (1)
- 【請求項1】 結合相形成成分としてCo:5〜25重
量%を含有する炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に硬質被覆層を化学蒸着法および物理蒸着法により形成
してなる表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工
具おいて、 上記硬質被覆層を3層で構成し、かつ上記基体に接する
第1層を平均層厚:0.1〜1μmの炭化チタン層、第
2層を同4〜10μmの炭窒化チタン層、および第3層
を同1〜2μmの酸化アルミニウム層とすると共に、前
記第1層および第2層が上記基体を構成するWおよびC
o成分を拡散含有することを特徴とする耐欠損性のすぐ
れた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05466094A JP3170993B2 (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 耐欠損性の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 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05466094A JP3170993B2 (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 耐欠損性の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 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH07243023A JPH07243023A (ja) | 1995-09-19 |
JP3170993B2 true JP3170993B2 (ja) | 2001-05-28 |
Family
ID=12976953
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05466094A Expired - Lifetime JP3170993B2 (ja) | 1994-02-28 | 1994-02-28 | 耐欠損性の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 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3170993B2 (ja) |
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US6589602B2 (en) | 2001-04-17 | 2003-07-08 | Toshiba Tungaloy Co., Ltd. | Highly adhesive surface-coated cemented carbide and method for producing the same |
US8182911B2 (en) | 2006-03-28 | 2012-05-22 | Kyocera Corporation | Cutting tool, manufacturing method thereof and cutting method |
US8252435B2 (en) | 2006-08-31 | 2012-08-28 | Kyocera Corporation | Cutting tool, process for producing the same, and method of cutting |
CN110387496B (zh) * | 2019-08-26 | 2021-07-20 | 广东技术师范大学 | 一种表层无TiC相的WC-TiC-Co基梯度硬质合金及其制备方法 |
-
1994
- 1994-02-28 JP JP05466094A patent/JP3170993B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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JPH07243023A (ja) | 1995-09-19 |
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