JP3240919B2 - 耐欠損性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具 - Google Patents
耐欠損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、かつすぐれた層間密着性を有し、
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欠けやチッピ
ング(微小欠け)などの欠損の発生なく、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、かつすぐれた層間密着性を有し、
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欠けやチッピ
ング(微小欠け)などの欠損の発生なく、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、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間には層厚に著
しいバラツキが発生するようになり、さらに同じく硬質
被覆層を構成するTi炭・窒・酸化物層との層間密着性
が十分でないことと相まって、これを、例えば鋼や鋳鉄
などの断続切削に用いた場合に切刃に欠けやチッピング
などの欠損が発生し易く、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。
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、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間には層厚に著
しいバラツキが発生するようになり、さらに同じく硬質
被覆層を構成するTi炭・窒・酸化物層との層間密着性
が十分でないことと相まって、これを、例えば鋼や鋳鉄
などの断続切削に用いた場合に切刃に欠けやチッピング
などの欠損が発生し易く、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。
【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と、Ti炭・窒・酸化物層に対する
層間密着性の向上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):16〜30%、 四塩化ジルコニウム(以下、ZrCl4で示す)および
/または四塩化ハフニウム(以下、HfCl4で示
す):0.1〜0.6%、 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Zrおよび
/またはHfと、Cl(塩素)と、N(窒素)が含有す
るようになり、このZrおよび/またはHfとCl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、Zrおよび/またはH
f:0.5〜10%、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Zrおよび/またはHfと、Clを含有するAl2O3
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なり、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、加えてNの含有割合
を同じく0.001〜0.1%となるように調整する
と、Zrおよび/またはHfとの共存で硬質被覆層を構
成するTi炭・窒・酸化物層との層間密着性が著しく向
上し、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、前記Al2O3系化合物層がAl2O3を主成分
とするので、すぐれた耐酸化性と熱的安定性、および高
硬度を具備することと相俟って、例えば鋼や鋳鉄などの
連続切削は勿論のこと、断続切削に用いた場合にも切刃
に欠けやチッピングなどの欠損の発生なく、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と、Ti炭・窒・酸化物層に対する
層間密着性の向上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):16〜30%、 四塩化ジルコニウム(以下、ZrCl4で示す)および
/または四塩化ハフニウム(以下、HfCl4で示
す):0.1〜0.6%、 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Zrおよび
/またはHfと、Cl(塩素)と、N(窒素)が含有す
るようになり、このZrおよび/またはHfとCl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、Zrおよび/またはH
f:0.5〜10%、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Zrおよび/またはHfと、Clを含有するAl2O3
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なり、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、加えてNの含有割合
を同じく0.001〜0.1%となるように調整する
と、Zrおよび/またはHfとの共存で硬質被覆層を構
成するTi炭・窒・酸化物層との層間密着性が著しく向
上し、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、前記Al2O3系化合物層がAl2O3を主成分
とするので、すぐれた耐酸化性と熱的安定性、および高
硬度を具備することと相俟って、例えば鋼や鋳鉄などの
連続切削は勿論のこと、断続切削に用いた場合にも切刃
に欠けやチッピングなどの欠損の発生なく、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:16〜30%、ZrCl4および/またはH
fCl4:0.1〜0.6%、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、 Zrおよび/またはHf:0.5〜10%、 Cl:0.005〜0.1%、 N:0.001〜0.1%、 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、耐欠損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:16〜30%、ZrCl4および/またはH
fCl4:0.1〜0.6%、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、 Zrおよび/またはHf:0.5〜10%、 Cl:0.005〜0.1%、 N:0.001〜0.1%、 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、耐欠損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Zrおよび/
またはHfとClは、上記の通り、これらの成分が共存
して層厚の均一化に作用するものであり、したがって、
これらの成分のうちのZrおよび/またはHfの含有量
が0.5%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
の成分のうちのZrおよび/またはHfの含有量が10
%を越えても、またClの含有量が0.1%を越えて
も、Al2O3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Zrおよび/またはHf:0.5〜10%、、C
l:0.005〜0.1%%と定めた。また、同じくN
成分には、上記の通りAl2O3系化合物層の上記Ti炭
・窒・酸化物層に対する層間密着性をZrおよび/また
はHfとの共存下で向上させる作用があり、したがって
その含有量が0.001%未満では、所望の層間密着性
向上効果が得られず、一方その含有量が0.1%を越え
るとAl2O3系化合物層のもつ特性が損なわれるように
なることから、その含有量を0.001〜0.1%と定
めた。さらに、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20μ
mを越えると、耐欠損性が低下するようになるという理
由からである。
層を構成するAl2O3系化合物層におけるZrおよび/
またはHfとClは、上記の通り、これらの成分が共存
して層厚の均一化に作用するものであり、したがって、
これらの成分のうちのZrおよび/またはHfの含有量
が0.5%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
の成分のうちのZrおよび/またはHfの含有量が10
%を越えても、またClの含有量が0.1%を越えて
も、Al2O3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Zrおよび/またはHf:0.5〜10%、、C
l:0.005〜0.1%%と定めた。また、同じくN
成分には、上記の通りAl2O3系化合物層の上記Ti炭
・窒・酸化物層に対する層間密着性をZrおよび/また
はHfとの共存下で向上させる作用があり、したがって
その含有量が0.001%未満では、所望の層間密着性
向上効果が得られず、一方その含有量が0.1%を越え
るとAl2O3系化合物層のもつ特性が損なわれるように
なることから、その含有量を0.001〜0.1%と定
めた。さらに、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20μ
mを越えると、耐欠損性が低下するようになるという理
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WC粉末、同4.9μ
m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=3
0/70]粉末、同1.2μmの(Ti,W)CN(T
iC/TiN/WC=24/20/56)粉末、同1.
2μmの(Ta,Nb)C(TaC/NbC=90/1
0)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・C
NMG120408(超硬基体A〜D用)および同SE
EN42AFTN1(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、10
0torr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Co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17
μmの位置で最大Co含有量:9.1重量%、深さ:2
3μm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Co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WC粉末、同4.9μ
m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=3
0/70]粉末、同1.2μmの(Ti,W)CN(T
iC/TiN/WC=24/20/56)粉末、同1.
2μmの(Ta,Nb)C(TaC/NbC=90/1
0)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・C
NMG120408(超硬基体A〜D用)および同SE
EN42AFTN1(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、10
0torr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Co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17
μmの位置で最大Co含有量:9.1重量%、深さ:2
3μm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Co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)〜(k)
はAl2O3系化合物層を示し、Al2O3(l)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1〜13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)〜(k)
はAl2O3系化合物層を示し、Al2O3(l)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1〜13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、いずれも切刃の耐欠損性を評価す
る目的で、上記本発明被覆超硬工具1〜4および従来被
覆超硬工具1、2については、 被削材:JIS・SCM440の丸棒、 切削速度:350m/min.、 切込み:1.5mm、 送り:0.3mm/rev.、 切削時間:10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1〜4および従来被
覆超硬工具1、2については、 被削材:JIS・SCM440の丸棒、 切削速度:350m/min.、 切込み:1.5mm、 送り:0.3mm/rev.、 切削時間:10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5、6お
よび従来被覆超硬工具3、4については、 被削材:JIS・SCr420の丸棒、 切削速度:350m/min.、 切込み:1.5mm、 送り:0.3mm/rev.、 切削時間:10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・SCr420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。
よび従来被覆超硬工具3、4については、 被削材:JIS・SCr420の丸棒、 切削速度:350m/min.、 切込み:1.5mm、 送り:0.3mm/rev.、 切削時間:10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・SCr420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。
【0011】同じく本発明被覆超硬工具7、8および従
来被覆超硬工具5、6については、 被削材:JIS・S45Cの丸棒、 切削速度:350m/min.、 切込み:1.5mm.、 送り:0.3mm/rev.、 切削時間:10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。
来被覆超硬工具5、6については、 被削材:JIS・S45Cの丸棒、 切削速度:350m/min.、 切込み:1.5mm.、 送り:0.3mm/rev.、 切削時間:10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。
【0012】同じく本発明被覆超硬工具9〜11および
従来被覆超硬工具7、8については、 被削材:JIS・FC200の丸棒、 切削速度:450m/min.、 切込み:1.5mm.、 送り:0.3mm/rev.、 切削時間:10分、 の条件での鋳鉄の乾式連続切削試験、並びに、 被削材:JIS・FC200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。
従来被覆超硬工具7、8については、 被削材:JIS・FC200の丸棒、 切削速度:450m/min.、 切込み:1.5mm.、 送り:0.3mm/rev.、 切削時間:10分、 の条件での鋳鉄の乾式連続切削試験、並びに、 被削材:JIS・FC200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。
【0013】さらに同じく本発明被覆超硬工具12、1
3および従来被覆超硬工具9、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。
3および従来被覆超硬工具9、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。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】
【表3】
【0017】
【表4】
【0018】
【表5】
【0019】
【表6】
【0020】
【表7】
【0021】
【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Zrおよび/または
Hfと、Clと、Nを含有させたAl2O3系化合物層と
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1〜13は、前記Al2O3系化合
物層の層厚に、これを厚膜化してもZrおよび/または
HfとClの作用で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
1〜13は、前記Al2O3系化合物層がZrおよび/ま
たはHfとNの作用で硬質被覆層を構成するTi炭・窒
・酸化物層に対してすぐれた密着性を示すと共に、Al
2O3層と同等のすぐれた耐酸化性と熱的安定性、および
高硬度を有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欠損
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Al2
O3系化合物層に、これを厚膜化しても、局部的バラツ
キがきわめて少なく、かつ他の構成層であるTi炭・窒
・酸化物層に対する層間密着性にもすぐれていることか
ら、例えば鋼や鋳鉄などの連続切削は勿論のこと、特に
断続切削においてもすぐれた耐欠損性を示し、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
化および省力化に満足に対応することができるものであ
る。
Ar系反応ガスを用いて、積極的にZrおよび/または
Hfと、Clと、Nを含有させたAl2O3系化合物層と
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1〜13は、前記Al2O3系化合
物層の層厚に、これを厚膜化してもZrおよび/または
HfとClの作用で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
1〜13は、前記Al2O3系化合物層がZrおよび/ま
たはHfとNの作用で硬質被覆層を構成するTi炭・窒
・酸化物層に対してすぐれた密着性を示すと共に、Al
2O3層と同等のすぐれた耐酸化性と熱的安定性、および
高硬度を有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欠損
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Al2
O3系化合物層に、これを厚膜化しても、局部的バラツ
キがきわめて少なく、かつ他の構成層であるTi炭・窒
・酸化物層に対する層間密着性にもすぐれていることか
ら、例えば鋼や鋳鉄などの連続切削は勿論のこと、特に
断続切削においてもすぐれた耐欠損性を示し、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
化および省力化に満足に対応することができるものであ
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:16〜30%、四塩化ジル
コニウムおよび/または四塩化ハフニウム:0.1〜
0.6%、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、 Zrおよび/またはHf:0.5〜10%、 Cl:0.005〜0.1%、 N:0.001〜0.1%、 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:3〜20μmの硬質被覆
層を形成してなる、耐欠損性のすぐれた表面被覆超硬合
金製切削工具。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09994296A JP3240919B2 (ja) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | 耐欠損性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09994296A JP3240919B2 (ja) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | 耐欠損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 |
---|---|
JPH09285902A JPH09285902A (ja) | 1997-11-04 |
JP3240919B2 true JP3240919B2 (ja) | 2001-12-25 |
Family
ID=14260774
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09994296A Expired - Fee Related JP3240919B2 (ja) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | 耐欠損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) | JP3240919B2 (ja) |
-
1996
- 1996-04-22 JP JP09994296A patent/JP3240919B2/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 |
---|---|
JPH09285902A (ja) | 1997-11-04 |
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