JP3240914B2 - 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具 - Google Patents
耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、硬質被覆層を構
成する酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2Ｏ3で示す）を主
成分とするＡｌ2Ｏ3系化合物層が、これを厚膜化しても
その層厚が均一化し、したがって例えば鋼や鋳鉄などの
連続切削は勿論のこと、特に断続切削に用いた場合にも
切刃にチッピング（微小欠け）の発生なく、長期に亘っ
てすぐれた切削性能を発揮する表面被覆超硬合金製切削
工具（以下、被覆超硬工具という）に関するものであ
る。
成する酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2Ｏ3で示す）を主
成分とするＡｌ2Ｏ3系化合物層が、これを厚膜化しても
その層厚が均一化し、したがって例えば鋼や鋳鉄などの
連続切削は勿論のこと、特に断続切削に用いた場合にも
切刃にチッピング（微小欠け）の発生なく、長期に亘っ
てすぐれた切削性能を発揮する表面被覆超硬合金製切削
工具（以下、被覆超硬工具という）に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、炭化タングステン基超硬合金基体
（以下、超硬基体という）の表面に、Ｔｉの炭化物（以
下、ＴｉＣで示す）層、窒化物（以下、同じくＴｉＮで
示す）層、炭窒化物（以下、ＴｉＣＮで示す）層、酸化
物（以下、ＴｉＯ2で示す）層、炭酸化物（以下、Ｔｉ
ＣＯで示す）層、窒酸化物（以下、ＴｉＮＯで示す）
層、および炭窒酸化物（以下、ＴｉＣＮＯで示す）層
（以下、これらを総称して「Ｔｉ炭・窒・酸化物層」と
いう）のうちの１種または２種以上と、Ａｌ2Ｏ3層とか
らなる硬質被覆層を３〜２０μｍの平均層厚で化学蒸着
および／または物理蒸着してなる被覆超硬工具が知られ
ている。また、特に上記被覆超硬工具の硬質被覆層を構
成するＡｌ2Ｏ3層が、反応ガスとして、容量％で、 三塩化アルミニウム（以下、ＡｌＣｌ3で示す）：１〜
２０％、 二酸化炭素（以下、ＣＯ2示す）：０．５〜３０％、 ［必要に応じて一酸化炭素（ＣＯ）または塩化水素（Ｈ
Ｃｌ）：１〜３０％］、 水素（以下、Ｈ2示す）：残り、 からなる組成を有する水素系反応ガスを用い、 反応温度：９５０〜１１００℃、 雰囲気圧力：２０〜２００ｔｏｒｒ、 の条件で形成されることも知られている。
（以下、超硬基体という）の表面に、Ｔｉの炭化物（以
下、ＴｉＣで示す）層、窒化物（以下、同じくＴｉＮで
示す）層、炭窒化物（以下、ＴｉＣＮで示す）層、酸化
物（以下、ＴｉＯ2で示す）層、炭酸化物（以下、Ｔｉ
ＣＯで示す）層、窒酸化物（以下、ＴｉＮＯで示す）
層、および炭窒酸化物（以下、ＴｉＣＮＯで示す）層
（以下、これらを総称して「Ｔｉ炭・窒・酸化物層」と
いう）のうちの１種または２種以上と、Ａｌ2Ｏ3層とか
らなる硬質被覆層を３〜２０μｍの平均層厚で化学蒸着
および／または物理蒸着してなる被覆超硬工具が知られ
ている。また、特に上記被覆超硬工具の硬質被覆層を構
成するＡｌ2Ｏ3層が、反応ガスとして、容量％で、 三塩化アルミニウム（以下、ＡｌＣｌ3で示す）：１〜
２０％、 二酸化炭素（以下、ＣＯ2示す）：０．５〜３０％、 ［必要に応じて一酸化炭素（ＣＯ）または塩化水素（Ｈ
Ｃｌ）：１〜３０％］、 水素（以下、Ｈ2示す）：残り、 からなる組成を有する水素系反応ガスを用い、 反応温度：９５０〜１１００℃、 雰囲気圧力：２０〜２００ｔｏｒｒ、 の条件で形成され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、これに伴い、被覆超硬工具には使用寿命のさらなる
延命化が求められ、これに対応する手段として、これを
構成する硬質被覆層のうち、特に耐酸化性と熱的安定性
にすぐれ、さらに高硬度を有するＡｌ2Ｏ3層の厚膜化が
広く検討されているが、前記Ａｌ2Ｏ3層は、これを厚く
すると、上記の従来Ａｌ2Ｏ3層形成手段では層厚が局部
的に不均一になり、切刃の逃げ面およびすくい面、さら
に前記逃げ面とすくい面の交わるエッジ部の間には層厚
に著しいバラツキが発生するようになり、これが原因
で、例えば鋼や鋳鉄などの断続切削に用いた場合に切刃
にチッピングが発生し易く、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、これに伴い、被覆超硬工具には使用寿命のさらなる
延命化が求められ、これに対応する手段として、これを
構成する硬質被覆層のうち、特に耐酸化性と熱的安定性
にすぐれ、さらに高硬度を有するＡｌ2Ｏ3層の厚膜化が
広く検討されているが、前記Ａｌ2Ｏ3層は、これを厚く
すると、上記の従来Ａｌ2Ｏ3層形成手段では層厚が局部
的に不均一になり、切刃の逃げ面およびすくい面、さら
に前記逃げ面とすくい面の交わるエッジ部の間には層厚
に著しいバラツキが発生するようになり、これが原因
で、例えば鋼や鋳鉄などの断続切削に用いた場合に切刃
にチッピングが発生し易く、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、被覆超硬工具の硬質被覆層を構
成するＡｌ2Ｏ3層に着目し、厚膜化した場合の層厚の局
部的バラツキの減少を図るべく研究を行った結果、化学
蒸着法によるＡｌ2Ｏ3層の形成に際して、反応ガスとし
て、上記の従来水素系反応ガスに代って、容量％で、基
本的に、 ＡｌＣｌ3：１〜１０％、 Ｈ2：１〜５％、 窒素酸化物（以下、ＮＯで示す）：５〜１５％、 四塩化チタン（以下、ＴｉＣｌ4で示す）：０．０５〜
０．７％、 Ａｒ：残り、 からなる組成を有するＡｒ系反応ガスを用い、反応温度
および雰囲気圧力は以下の条件、すなわち、 反応温度：８５０〜１１００℃、 雰囲気圧力：２０〜２００ｔｏｒｒ、 の条件で層形成を行うと、形成された層中にＴｉおよび
Ｃｌ（塩素）が含有するようになり、このＴｉおよびＣ
ｌの含有割合を、主に上記Ａｒ系反応ガスの組成および
反応雰囲気を調整することにより、重量％（重量％と質
量％は実質的に同じ割合を示すので、以下の重量％の表
示は質量％でも同じ表示となる）で、Ｔｉ：１．５〜１
５％およびＣｌ：０．００５〜０．１％となるようにす
ると、この結果のＡｌ2Ｏ3を主成分とし、かつＴｉおよ
びＣｌを含有するＡｌ2Ｏ3層系化合物層は、これを厚膜
化しても、その層厚に局部的バラツキが著しく少なく、
切刃の逃げ面、すくい面、および前記逃げ面とすくい面
の交わるエッジ部の層厚が相互に均一化するようにな
り、さらにＡｌ2Ｏ3を主成分とするので、Ａｌ2Ｏ3の具
備する特性、すなわち、すぐれた耐酸化性と熱的安定
性、および高硬度を有し、したがって、このＡｌ2Ｏ3系
化合物層と上記Ｔｉ炭・窒・酸化物層からなる硬質被覆
層を形成した被覆超硬工具は、例えば鋼や鋳鉄などの連
続切削は勿論のこと、断続切削に用いた場合にも切刃に
チッピングの発生なく、長期に亘ってすぐれた切削性能
を示すという研究結果を得たのである。
上述のような観点から、被覆超硬工具の硬質被覆層を構
成するＡｌ2Ｏ3層に着目し、厚膜化した場合の層厚の局
部的バラツキの減少を図るべく研究を行った結果、化学
蒸着法によるＡｌ2Ｏ3層の形成に際して、反応ガスとし
て、上記の従来水素系反応ガスに代って、容量％で、基
本的に、 ＡｌＣｌ3：１〜１０％、 Ｈ2：１〜５％、 窒素酸化物（以下、ＮＯで示す）：５〜１５％、 四塩化チタン（以下、ＴｉＣｌ4で示す）：０．０５〜
０．７％、 Ａｒ：残り、 からなる組成を有するＡｒ系反応ガスを用い、反応温度
および雰囲気圧力は以下の条件、すなわち、 反応温度：８５０〜１１００℃、 雰囲気圧力：２０〜２００ｔｏｒｒ、 の条件で層形成を行うと、形成された層中にＴｉおよび
Ｃｌ（塩素）が含有するようになり、このＴｉおよびＣ
ｌの含有割合を、主に上記Ａｒ系反応ガスの組成および
反応雰囲気を調整することにより、重量％（重量％と質
量％は実質的に同じ割合を示すので、以下の重量％の表
示は質量％でも同じ表示となる）で、Ｔｉ：１．５〜１
５％およびＣｌ：０．００５〜０．１％となるようにす
ると、この結果のＡｌ2Ｏ3を主成分とし、かつＴｉおよ
びＣｌを含有するＡｌ2Ｏ3層系化合物層は、これを厚膜
化しても、その層厚に局部的バラツキが著しく少なく、
切刃の逃げ面、すくい面、および前記逃げ面とすくい面
の交わるエッジ部の層厚が相互に均一化するようにな
り、さらにＡｌ2Ｏ3を主成分とするので、Ａｌ2Ｏ3の具
備する特性、すなわち、すぐれた耐酸化性と熱的安定
性、および高硬度を有し、したがって、このＡｌ2Ｏ3系
化合物層と上記Ｔｉ炭・窒・酸化物層からなる硬質被覆
層を形成した被覆超硬工具は、例えば鋼や鋳鉄などの連
続切削は勿論のこと、断続切削に用いた場合にも切刃に
チッピングの発生なく、長期に亘ってすぐれた切削性能
を示すという研究結果を得たのである。
【０００５】この発明は、上記の研究結果に基づいてな
されたものであって、超硬基体の表面に、 （ａ）化学蒸着または物理蒸着形成された、Ｔｉ炭・窒
・酸化物層のうちの１種または２種以上と、 （ｂ）容量％で、ＡｌＣｌ3：１〜１０％、Ｈ2：１〜５
％、ＮＯ：５〜１５％、ＴｉＣｌ4：０．０５〜０．７
％、Ａｒ：残り、からなる組成を有するＡｒ系反応ガス
を用いて化学蒸着形成され、Ａｌ2Ｏ3を主成分とし、か
つ重量％（質量％）で、 Ｔｉ：１．５〜１５％、 Ｃｌ：０．００５〜０．１％、 を含有するＡｌ2Ｏ3系化合物層、以上（ａ）および
（ｂ）からなる平均層厚：３〜２０μｍの硬質被覆層を
形成してなる、耐チッピング性のすぐれた耐チッピング
性のすぐれた被覆超硬工具に特徴を有するものである。
されたものであって、超硬基体の表面に、 （ａ）化学蒸着または物理蒸着形成された、Ｔｉ炭・窒
・酸化物層のうちの１種または２種以上と、 （ｂ）容量％で、ＡｌＣｌ3：１〜１０％、Ｈ2：１〜５
％、ＮＯ：５〜１５％、ＴｉＣｌ4：０．０５〜０．７
％、Ａｒ：残り、からなる組成を有するＡｒ系反応ガス
を用いて化学蒸着形成され、Ａｌ2Ｏ3を主成分とし、か
つ重量％（質量％）で、 Ｔｉ：１．５〜１５％、 Ｃｌ：０．００５〜０．１％、 を含有するＡｌ2Ｏ3系化合物層、以上（ａ）および
（ｂ）からなる平均層厚：３〜２０μｍの硬質被覆層を
形成してなる、耐チッピング性のすぐれた耐チッピング
性のすぐれた被覆超硬工具に特徴を有するものである。
【０００６】なお、この発明の被覆超硬工具の硬質被覆
層を構成するＡｌ2Ｏ3系化合物層におけるＴｉおよびＣ
ｌは、上記の通り、これら両成分が共存して層厚の均一
化に作用するものであり、したがって、これら両成分の
うちのＴｉの含有量が１．５％未満でも、またＣｌの含
有量が０．００５％未満でも前記作用に所望の効果が得
られず、一方これら両成分のうちのいずれかの含有量で
もＴｉ：１５％およびＣｌ：０．１％を越えると、Ａｌ
2Ｏ3系化合物層のもつ特性が損なわれるようになるもの
であり、これらの結果から、その含有量を、それぞれＴ
ｉ：１．５〜１５％、、Ｃｌ：０．００５〜０．１％％
と定めた。また、硬質被覆層の平均層厚を３〜２０μｍ
としたのは、その層厚が３μｍ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、一方その層厚が２０
μｍを越えると、切刃に欠けやチッピングが発生し易く
なるという理由からである。
層を構成するＡｌ2Ｏ3系化合物層におけるＴｉおよびＣ
ｌは、上記の通り、これら両成分が共存して層厚の均一
化に作用するものであり、したがって、これら両成分の
うちのＴｉの含有量が１．５％未満でも、またＣｌの含
有量が０．００５％未満でも前記作用に所望の効果が得
られず、一方これら両成分のうちのいずれかの含有量で
もＴｉ：１５％およびＣｌ：０．１％を越えると、Ａｌ
2Ｏ3系化合物層のもつ特性が損なわれるようになるもの
であり、これらの結果から、その含有量を、それぞれＴ
ｉ：１．５〜１５％、、Ｃｌ：０．００５〜０．１％％
と定めた。また、硬質被覆層の平均層厚を３〜２０μｍ
としたのは、その層厚が３μｍ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、一方その層厚が２０
μｍを越えると、切刃に欠けやチッピングが発生し易く
なるという理由からである。
【０００７】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の被覆超硬工具
を実施例により具体的に説明する。 原料粉末として、平均粒径：２．８μｍを有する中粒Ｗ
Ｃ粉末、同４．９μｍの粗粒ＷＣ粉末、同１．５μｍの
（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ［重量比で（質量比に同じ）、以下同
じ、ＴｉＣ／ＷＣ＝３０／７０］粉末、同１．２μｍの
（Ｔｉ，Ｗ）ＣＮ（ＴｉＣ／ＴｉＮ／ＷＣ＝２４／２０
／５６）粉末、同１．２μｍの（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ（Ｔａ
Ｃ／ＮｂＣ＝９０／１０）粉末、および同１．１μｍの
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、ＩＳＯ・ＣＮＭＧ１２０４０８（超硬基体Ａ
〜Ｄ用）および同ＳＥＥＮ４２ＡＦＴＮ１（超硬基体Ｅ
用）に定める形状の圧粉体にプレス成形し、この圧粉体
を同じく表１に示される条件で真空焼結することにより
超硬基体Ａ〜Ｅをそれぞれ製造した。さらに、上記超硬
基体Ｂに対して、１００ｔｏｒｒのＣＨ４ガス雰囲気
中、温度：１４００℃に１時間保持後、徐冷の滲炭処理
を施し、処理後、超硬基体表面に付着するカーボンとＣ
ｏを酸およびバレル研磨で除去することにより、表面か
ら１１μｍの位置で最大Ｃｏ含有量：１５．９重量％、
深さ：４２μｍのＣｏ富化帯域を基体表面部に形成し
た。また、上記超硬基体ＡおよびＤには、焼結したまま
で、表面部に表面から１７μｍの位置で最大Ｃｏ含有
量：９．１重量％、深さ：２３μｍのＣｏ富化帯域が形
成されており、残りの超硬基体ＣおよびＥには、前記Ｃ
ｏ富化帯域の形成がなく、全体的に均質な組織をもつも
のであった。なお、表１には、上記超硬基体Ａ〜Ｅの内
部硬さ（ロックウエル硬さＡスケール）をそれぞれ示し
た。
を実施例により具体的に説明する。 原料粉末として、平均粒径：２．８μｍを有する中粒Ｗ
Ｃ粉末、同４．９μｍの粗粒ＷＣ粉末、同１．５μｍの
（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ［重量比で（質量比に同じ）、以下同
じ、ＴｉＣ／ＷＣ＝３０／７０］粉末、同１．２μｍの
（Ｔｉ，Ｗ）ＣＮ（ＴｉＣ／ＴｉＮ／ＷＣ＝２４／２０
／５６）粉末、同１．２μｍの（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ（Ｔａ
Ｃ／ＮｂＣ＝９０／１０）粉末、および同１．１μｍの
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、ＩＳＯ・ＣＮＭＧ１２０４０８（超硬基体Ａ
〜Ｄ用）および同ＳＥＥＮ４２ＡＦＴＮ１（超硬基体Ｅ
用）に定める形状の圧粉体にプレス成形し、この圧粉体
を同じく表１に示される条件で真空焼結することにより
超硬基体Ａ〜Ｅをそれぞれ製造した。さらに、上記超硬
基体Ｂに対して、１００ｔｏｒｒのＣＨ４ガス雰囲気
中、温度：１４００℃に１時間保持後、徐冷の滲炭処理
を施し、処理後、超硬基体表面に付着するカーボンとＣ
ｏを酸およびバレル研磨で除去することにより、表面か
ら１１μｍの位置で最大Ｃｏ含有量：１５．９重量％、
深さ：４２μｍのＣｏ富化帯域を基体表面部に形成し
た。また、上記超硬基体ＡおよびＤには、焼結したまま
で、表面部に表面から１７μｍの位置で最大Ｃｏ含有
量：９．１重量％、深さ：２３μｍのＣｏ富化帯域が形
成されており、残りの超硬基体ＣおよびＥには、前記Ｃ
ｏ富化帯域の形成がなく、全体的に均質な組織をもつも
のであった。なお、表１には、上記超硬基体Ａ〜Ｅの内
部硬さ（ロックウエル硬さＡスケール）をそれぞれ示し
た。
【０００８】ついで、これらの超硬基体Ａ〜Ｅの表面
に、ホーニングを施した状態で、通常の化学蒸着装置を
用い、表２（表中のｌ−ＴｉＣＮは特開平６−８０１０
号公報に記載される縦長成長結晶組織をもつものであ
り、また同ｐ−ＴｉＣＮは通常の粒状結晶組織をもつも
のである）および表３［表中のＡｌ2Ｏ3（ａ）〜（ｈ）
はＡｌ2Ｏ3系化合物層を示し、Ａｌ2Ｏ3（ｉ）は通常の
Ａｌ2Ｏ3層を示す。これは表４、５においても同じ］に
示される条件にて、表４、５に示される組成および目標
層厚（切刃の逃げ面での層厚）の硬質被覆層を形成する
ことにより本発明被覆超硬工具１〜１７および従来被覆
超硬工具１〜１０をそれぞれ製造した。この結果得られ
た各種の被覆超硬工具の硬質被覆層を構成するＡｌ2Ｏ3
系化合物層およびＡｌ2Ｏ3層（なお、表６、７には、こ
れらを総称してＡｌ2Ｏ3層で示す）について、切刃の逃
げ面とすくい面の交わるエッジ部の最大層厚を測定し、
さらに前記エッジ部からそれぞれ１ｍｍ内側の箇所の逃
げ面とすくい面における層厚を測定した。この測定結果
を表６、７に示した。なお、硬質被覆層を構成するＡｌ
2Ｏ3系化合物層およびＡｌ2Ｏ3層以外のその他の層の層
厚には、いずれも局部的バラツキがほとんどなく、目標
層厚とほぼ同じ値を示すものであった。
に、ホーニングを施した状態で、通常の化学蒸着装置を
用い、表２（表中のｌ−ＴｉＣＮは特開平６−８０１０
号公報に記載される縦長成長結晶組織をもつものであ
り、また同ｐ−ＴｉＣＮは通常の粒状結晶組織をもつも
のである）および表３［表中のＡｌ2Ｏ3（ａ）〜（ｈ）
はＡｌ2Ｏ3系化合物層を示し、Ａｌ2Ｏ3（ｉ）は通常の
Ａｌ2Ｏ3層を示す。これは表４、５においても同じ］に
示される条件にて、表４、５に示される組成および目標
層厚（切刃の逃げ面での層厚）の硬質被覆層を形成する
ことにより本発明被覆超硬工具１〜１７および従来被覆
超硬工具１〜１０をそれぞれ製造した。この結果得られ
た各種の被覆超硬工具の硬質被覆層を構成するＡｌ2Ｏ3
系化合物層およびＡｌ2Ｏ3層（なお、表６、７には、こ
れらを総称してＡｌ2Ｏ3層で示す）について、切刃の逃
げ面とすくい面の交わるエッジ部の最大層厚を測定し、
さらに前記エッジ部からそれぞれ１ｍｍ内側の箇所の逃
げ面とすくい面における層厚を測定した。この測定結果
を表６、７に示した。なお、硬質被覆層を構成するＡｌ
2Ｏ3系化合物層およびＡｌ2Ｏ3層以外のその他の層の層
厚には、いずれも局部的バラツキがほとんどなく、目標
層厚とほぼ同じ値を示すものであった。
【０００９】さらに、いずれも耐チッピング性を評価す
る目的で、上記本発明被覆超硬工具１〜８および従来被
覆超硬工具１〜４については、 被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の丸棒、 切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１５分、 の条件での合金鋼の乾式連続切削試験、並びに、 被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の長さ方向等間隔４本縦
溝入り丸棒、 切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：２ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：５分、 の条件での合金鋼の乾式断続切削試験を行い、いずれの
切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
る目的で、上記本発明被覆超硬工具１〜８および従来被
覆超硬工具１〜４については、 被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の丸棒、 切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１５分、 の条件での合金鋼の乾式連続切削試験、並びに、 被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の長さ方向等間隔４本縦
溝入り丸棒、 切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：２ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：５分、 の条件での合金鋼の乾式断続切削試験を行い、いずれの
切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
【００１０】また、同じく本発明被覆超硬工具９〜１３
および従来被覆超硬工具５、６については、 被削材：ＪＩＳ・ＦＣＤ４５０の丸棒、 切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１５分、 の条件でのダクタイル鋳鉄の乾式連続切削試験、並び
に、 被削材：ＪＩＳ・ＦＣＤ４５０の長さ方向等間隔４本縦
溝入り丸棒、 切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：２ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：５分、 の条件でのダクタイル鋳鉄の乾式断続切削試験を行い、
いずれの切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
および従来被覆超硬工具５、６については、 被削材：ＪＩＳ・ＦＣＤ４５０の丸棒、 切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１５分、 の条件でのダクタイル鋳鉄の乾式連続切削試験、並び
に、 被削材：ＪＩＳ・ＦＣＤ４５０の長さ方向等間隔４本縦
溝入り丸棒、 切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：２ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：５分、 の条件でのダクタイル鋳鉄の乾式断続切削試験を行い、
いずれの切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
【００１１】同じく本発明被覆超硬工具１４および従来
被覆超硬工具７については、 被削材：ＪＩＳ・ＳＮＣＭ４３９の丸棒、 切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１５分、 の条件での合金鋼の乾式連続切削試験、並びに、 被削材：ＪＩＳ・ＳＮＣＭ４３９の長さ方向等間隔４本
縦溝入り丸棒、 切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：２ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：５分、 の条件での合金鋼の乾式断続切削試験を行い、いずれの
切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
被覆超硬工具７については、 被削材：ＪＩＳ・ＳＮＣＭ４３９の丸棒、 切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１５分、 の条件での合金鋼の乾式連続切削試験、並びに、 被削材：ＪＩＳ・ＳＮＣＭ４３９の長さ方向等間隔４本
縦溝入り丸棒、 切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：２ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：５分、 の条件での合金鋼の乾式断続切削試験を行い、いずれの
切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
【００１２】同じく本発明被覆超硬工具１５および従来
被覆超硬工具８については、 被削材：ＪＩＳ・Ｓ４５Ｃの丸棒、 切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１５分、 の条件での炭素鋼の乾式連続切削試験、並びに、 被削材：ＪＩＳ・Ｓ４５Ｃの長さ方向等間隔４本縦溝入
り丸棒、 切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：２ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：５分、 の条件での炭素鋼の乾式断続切削試験を行い、いずれの
切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
被覆超硬工具８については、 被削材：ＪＩＳ・Ｓ４５Ｃの丸棒、 切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１５分、 の条件での炭素鋼の乾式連続切削試験、並びに、 被削材：ＪＩＳ・Ｓ４５Ｃの長さ方向等間隔４本縦溝入
り丸棒、 切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：２ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：５分、 の条件での炭素鋼の乾式断続切削試験を行い、いずれの
切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
【００１３】同じく本発明被覆超硬工具１６および従来
被覆超硬工具９については、 被削材：ＪＩＳ・ＦＣ３００の丸棒、 切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１５分、 の条件での鋳鉄の乾式連続切削試験、並びに、 被削材：ＪＩＳ・ＦＣ３００の長さ方向等間隔４本縦溝
入り丸棒、 切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：２ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：５分、 の条件での鋳鉄の乾式断続切削試験を行い、いずれの切
削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
被覆超硬工具９については、 被削材：ＪＩＳ・ＦＣ３００の丸棒、 切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１５分、 の条件での鋳鉄の乾式連続切削試験、並びに、 被削材：ＪＩＳ・ＦＣ３００の長さ方向等間隔４本縦溝
入り丸棒、 切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：２ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：５分、 の条件での鋳鉄の乾式断続切削試験を行い、いずれの切
削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
【００１４】さらに同じく本発明被覆超硬工具１７およ
び従来被覆超硬工具１０については、 被削材：幅１００ｍｍ×長さ５００ｍｍの寸法をもった
ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の角材、 使用条件：直径１２５ｍｍのカッターに単刃取り付け、 回転数：５１０ｒ．ｐ．ｍ．、 切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：２ｍｍ．、 送り：０．２ｍｍ／刃、 切削時間：３パス（１パスの切削時間：５．３分）、 の条件での合金鋼の乾式フライス切削（断続切削）試験
をおこない、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。これらの
測定結果を表６、７に示した。
び従来被覆超硬工具１０については、 被削材：幅１００ｍｍ×長さ５００ｍｍの寸法をもった
ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の角材、 使用条件：直径１２５ｍｍのカッターに単刃取り付け、 回転数：５１０ｒ．ｐ．ｍ．、 切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：２ｍｍ．、 送り：０．２ｍｍ／刃、 切削時間：３パス（１パスの切削時間：５．３分）、 の条件での合金鋼の乾式フライス切削（断続切削）試験
をおこない、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。これらの
測定結果を表６、７に示した。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】
【表３】
【００１８】
【表４】
【００１９】
【表５】
【００２０】
【表６】
【００２１】
【表７】
【００２２】
【発明の効果】表６、７に示される結果から、いずれも
Ａｒ系反応ガスを用いて、積極的にＴｉおよびＣｌを含
有させたＡｌ2Ｏ3系化合物層およびＴｉ炭・窒・酸化物
層からなる硬質被覆層を形成してなる本発明被覆超硬工
具１〜１７は、前記Ａｌ2Ｏ3系化合物層の層厚に、これ
を厚膜化しても局部的バラツキがきわめて少なく、切刃
の逃げ面、すくい面、および逃げ面とすくい面の交わる
エッジ部の層厚が均一化しているのに対して、硬質被覆
層を構成するＡｌ2Ｏ3層の形成に水素系反応ガスを用い
て製造された従来被覆超硬工具１〜１０においては、逃
げ面、すくい面、およびエッジ部における層厚のバラツ
キが著しく、この結果として本発明被覆超硬工具１〜１
７は、前記Ａｌ2Ｏ3系化合物層がＡｌ2Ｏ3と同等の特性
を具備することと相まって、鋼および鋳鉄の連続切削で
すぐれた耐摩耗性を示すほか、特に断続切削で、従来被
覆超硬工具１〜１０に比して一段とすぐれた耐チッピン
グ性を示すことが明らかである。上述のように、この発
明の被覆超硬工具は、これの硬質被覆層を構成するＡｌ
2Ｏ3系化合物層を厚膜化しても、局部的バラツキがきわ
めて少なく、この結果として例えば鋼や鋳鉄などの連続
切削は勿論のこと、断続切削においてもすぐれた耐チッ
ピング性を示し、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮
するので、切削加工のＦＡ化および省力化に寄与するな
ど工業上有用な特性を有するのである。
Ａｒ系反応ガスを用いて、積極的にＴｉおよびＣｌを含
有させたＡｌ2Ｏ3系化合物層およびＴｉ炭・窒・酸化物
層からなる硬質被覆層を形成してなる本発明被覆超硬工
具１〜１７は、前記Ａｌ2Ｏ3系化合物層の層厚に、これ
を厚膜化しても局部的バラツキがきわめて少なく、切刃
の逃げ面、すくい面、および逃げ面とすくい面の交わる
エッジ部の層厚が均一化しているのに対して、硬質被覆
層を構成するＡｌ2Ｏ3層の形成に水素系反応ガスを用い
て製造された従来被覆超硬工具１〜１０においては、逃
げ面、すくい面、およびエッジ部における層厚のバラツ
キが著しく、この結果として本発明被覆超硬工具１〜１
７は、前記Ａｌ2Ｏ3系化合物層がＡｌ2Ｏ3と同等の特性
を具備することと相まって、鋼および鋳鉄の連続切削で
すぐれた耐摩耗性を示すほか、特に断続切削で、従来被
覆超硬工具１〜１０に比して一段とすぐれた耐チッピン
グ性を示すことが明らかである。上述のように、この発
明の被覆超硬工具は、これの硬質被覆層を構成するＡｌ
2Ｏ3系化合物層を厚膜化しても、局部的バラツキがきわ
めて少なく、この結果として例えば鋼や鋳鉄などの連続
切削は勿論のこと、断続切削においてもすぐれた耐チッ
ピング性を示し、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮
するので、切削加工のＦＡ化および省力化に寄与するな
ど工業上有用な特性を有するのである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大鹿 高歳 埼玉県大宮市北袋町１−297 三菱マテ リアル株式会社 総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−162270（ＪＰ，Ａ) ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＪＯＵ ＲＮＡＬ ＯＦ Ｒｅｆｒａｃｔｒｙ＆ ＨａｒｄＭｅｔａｌｓ ＶＯＬ５［４ ］（1986−12）（英）ｐ222−228 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23B 27/14 B23P 15/28 C23C 16/30 - 16/40 C23C 14/06
Claims (1)
- 【請求項１】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、 （ａ）化学蒸着または物理蒸着形成された、Ｔｉの炭化
物層、窒化物層、炭窒化物層、酸化物層、炭酸化物層、
窒酸化物層、および炭窒酸化物層のうちの１種または２
種以上と、 （ｂ）容量％で、三塩化アルミニウム：１〜１０％、水
素：１〜５％、窒素酸化物：５〜１５％、四塩化チタ
ン：０．０５〜０．７％、Ａｒ：残り、からなる組成を
有するＡｒ系反応ガスを用いて化学蒸着形成され、酸化
アルミニウムを主成分とし、かつ重量％（質量％）で、 Ｔｉ：１．５〜１５％、 Ｃｌ：０．００５〜０．１％、 を含有する酸化アルミニウム系化合物層、 以上（ａ）および（ｂ）からなる平均層厚：３〜２０μ
ｍの硬質被覆層を形成してなる、耐チッピング性のすぐ
れた表面被覆超硬合金製切削工具。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06811596A JP3240914B2 (ja) | 1996-01-24 | 1996-03-25 | 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具 |
| EP97100088A EP0786536B1 (en) | 1996-01-24 | 1997-01-04 | Coated cutting tool |
| DE69721600T DE69721600T2 (de) | 1996-01-24 | 1997-01-04 | Beschichtetes Schneidwerkzeug |
| US08/791,100 US5985427A (en) | 1996-01-24 | 1997-01-24 | Coated carbide alloy cutting member exhibiting excellent resistance against chipping |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP993096 | 1996-01-24 | ||
| JP8-9930 | 1996-01-24 | ||
| JP06811596A JP3240914B2 (ja) | 1996-01-24 | 1996-03-25 | 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09262702A JPH09262702A (ja) | 1997-10-07 |
| JP3240914B2 true JP3240914B2 (ja) | 2001-12-25 |
Family
ID=26344741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06811596A Expired - Fee Related JP3240914B2 (ja) | 1996-01-24 | 1996-03-25 | 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3240914B2 (ja) |
-
1996
- 1996-03-25 JP JP06811596A patent/JP3240914B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｒｅｆｒａｃｔｒｙ＆ＨａｒｄＭｅｔａｌｓ ＶＯＬ５［４］（１９８６−１２）（英）ｐ２２２−２２８ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09262702A (ja) | 1997-10-07 |
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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: 20010918 |
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