JP3304767B2 - 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の製造法 - 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の製造法Info
- Publication number
- JP3304767B2 JP3304767B2 JP16449496A JP16449496A JP3304767B2 JP 3304767 B2 JP3304767 B2 JP 3304767B2 JP 16449496 A JP16449496 A JP 16449496A JP 16449496 A JP16449496 A JP 16449496A JP 3304767 B2 JP3304767 B2 JP 3304767B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- cemented carbide
- cutting tool
- manufacturing
- coated cemented
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
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、Ａｌ2 Ｏ3 で示す）層
を相対的に速い成膜速度で、かつ厚膜に形成することが
でき、しかもこれを厚膜化してもその層厚が均一化し、
かつ他の構成層に対してすぐれた層間密着性を示すこと
から、例えば鋼や鋳鉄などの連続切削は勿論のこと、特
に断続切削に用いた場合にも、切刃にチッピング（微小
欠け）などの発生なく、すぐれた切削性能を長期に亘っ
て発揮する表面被覆超硬合金製切削工具（以下、被覆超
硬工具という）の製造法に関するものである。
成する酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2 Ｏ3 で示す）層
を相対的に速い成膜速度で、かつ厚膜に形成することが
でき、しかもこれを厚膜化してもその層厚が均一化し、
かつ他の構成層に対してすぐれた層間密着性を示すこと
から、例えば鋼や鋳鉄などの連続切削は勿論のこと、特
に断続切削に用いた場合にも、切刃にチッピング（微小
欠け）などの発生なく、すぐれた切削性能を長期に亘っ
て発揮する表面被覆超硬合金製切削工具（以下、被覆超
硬工具という）の製造法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、化学蒸着法および
／または物理蒸着法を用いて、Ａｌ2 Ｏ3 層を含む硬質
被覆層、例えば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、ＴｉＣＯ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）層のうちの１種または２種
以上と、Ａｌ2 Ｏ3 層とからなる硬質被覆層を３〜２０
μｍの平均層厚で形成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Ａｌ2 Ｏ3 層の形成が、反応ガスとして、容量％
（以下、％の表示は容量％を示す）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 で示す）：０．５〜３０％、［必要
に応じて一酸化炭素（ＣＯ）または塩化水素（ＨＣ
ｌ）：１〜３０％］、水素：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、の条件で行わ
れていることも知られている。
（以下、超硬基体という）の表面に、化学蒸着法および
／または物理蒸着法を用いて、Ａｌ2 Ｏ3 層を含む硬質
被覆層、例えば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、ＴｉＣＯ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）層のうちの１種または２種
以上と、Ａｌ2 Ｏ3 層とからなる硬質被覆層を３〜２０
μｍの平均層厚で形成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Ａｌ2 Ｏ3 層の形成が、反応ガスとして、容量％
（以下、％の表示は容量％を示す）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 で示す）：０．５〜３０％、［必要
に応じて一酸化炭素（ＣＯ）または塩化水素（ＨＣ
ｌ）：１〜３０％］、水素：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、の条件で行わ
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Ａｌ2 Ｏ3 層の厚膜化
が広く検討されているが、前記Ａｌ2 Ｏ3 層は、これを
厚くすると、上記の従来Ａｌ2 Ｏ3 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るばかりでな
く、他の構成層との密着性（層間密着性）も低下し、こ
れらが原因で、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Ａｌ2 Ｏ3 層の厚膜化
が広く検討されているが、前記Ａｌ2 Ｏ3 層は、これを
厚くすると、上記の従来Ａｌ2 Ｏ3 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るばかりでな
く、他の構成層との密着性（層間密着性）も低下し、こ
れらが原因で、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、被覆超硬工具の製造に際して、
特に硬質被覆層を構成するＡｌ2 Ｏ3 層の形成に着目
し、層厚を厚くした場合の層厚の局部的バラツキの減少
と、層間密着性の向上を図るべく研究を行った結果、以
下の（ａ）および（ｂ）に示す研究結果を得たのであ
る。 （ａ） 従来の水素系反応ガスを用いて形成されるＡｌ
2 Ｏ3 層においては、反応雰囲気中で、反応ガスの構成
成分であるＣＯ2 と水素（Ｈ2 ）が、 ＣＯ2 ＋Ｈ2 →ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ （１） 上記反応式（１）にしたがって反応し、この結果生成し
たＨ2 Ｏと、ＡｌＣｌ3が、 ＡｌＣｌ3 ＋Ｈ2 Ｏ→Ａｌ2 Ｏ3 ＋ＨＣｌ （２） 上記反応式（２）にしたがって反応し、ＡｌＣｌ3 が加
水分解されてＡｌ2 Ｏ3を生成し、この場合上記（１）
式の反応に比して上記（２）式の反応がきわめて速く、
したがって上記（１）式で生成したＨ2 Ｏは、すばやく
反応雰囲気中に存在するＡｌＣｌ3 と反応することか
ら、ほとんどのＡｌ2 Ｏ3 は反応雰囲気中での生成とな
り、これが基体表面（基体表面に形成された硬質被覆層
表面を含む、以下同じ）に堆積することによりＡｌ2 Ｏ
3 層が形成される反応機構をとるものであるため、反応
ガスの流れや基体表面の形状にも影響されることと相ま
って、例えば切削工具であるスローアウエイチップを反
応ガス流中にどのような状態で配置しても、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
ッジ部の相互間に均一な層厚のＡｌ2 Ｏ3 層を形成する
ことは困難で、大きな層厚のバラツキの発生は避けられ
ないこと。
上述のような観点から、被覆超硬工具の製造に際して、
特に硬質被覆層を構成するＡｌ2 Ｏ3 層の形成に着目
し、層厚を厚くした場合の層厚の局部的バラツキの減少
と、層間密着性の向上を図るべく研究を行った結果、以
下の（ａ）および（ｂ）に示す研究結果を得たのであ
る。 （ａ） 従来の水素系反応ガスを用いて形成されるＡｌ
2 Ｏ3 層においては、反応雰囲気中で、反応ガスの構成
成分であるＣＯ2 と水素（Ｈ2 ）が、 ＣＯ2 ＋Ｈ2 →ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ （１） 上記反応式（１）にしたがって反応し、この結果生成し
たＨ2 Ｏと、ＡｌＣｌ3が、 ＡｌＣｌ3 ＋Ｈ2 Ｏ→Ａｌ2 Ｏ3 ＋ＨＣｌ （２） 上記反応式（２）にしたがって反応し、ＡｌＣｌ3 が加
水分解されてＡｌ2 Ｏ3を生成し、この場合上記（１）
式の反応に比して上記（２）式の反応がきわめて速く、
したがって上記（１）式で生成したＨ2 Ｏは、すばやく
反応雰囲気中に存在するＡｌＣｌ3 と反応することか
ら、ほとんどのＡｌ2 Ｏ3 は反応雰囲気中での生成とな
り、これが基体表面（基体表面に形成された硬質被覆層
表面を含む、以下同じ）に堆積することによりＡｌ2 Ｏ
3 層が形成される反応機構をとるものであるため、反応
ガスの流れや基体表面の形状にも影響されることと相ま
って、例えば切削工具であるスローアウエイチップを反
応ガス流中にどのような状態で配置しても、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
ッジ部の相互間に均一な層厚のＡｌ2 Ｏ3 層を形成する
ことは困難で、大きな層厚のバラツキの発生は避けられ
ないこと。
【０００５】（ｂ） 上記（ａ）の検討結果から、でき
るだけ基体表面でのＡｌ2 Ｏ3 生成による層形成を行え
ば、層厚の均一化が可能になるという結論に達し、これ
を可能ならしめる反応ガスの開発に努めたところ、反応
ガスとして、ＡｌＣｌ3 ：０．５〜１０％、酸化イオウ
（但し、組成式：Ｓx Ｏy で表した場合、ｙ／ｘ＞
２）：１〜３０％、不活性ガス：残り、からなる組成を
有する不活性ガス系反応ガスを用いると、反応ガス中の
上記酸化イオウ（以下、ＳＯ3 を例にとり説明する）
が、 ＳＯ3 →ＳＯ2 ＋Ｏ （ア） 上記（ア）式にしたがって分解し、Ｏを生成する。一
方、同時に生成したＳＯ2 は基体表面においてＡｌＣｌ
3 の分解を促進する触媒として作用することから、Ａｌ
Ｃｌ3 は、基体表面で、 ＡｌＣｌ3 → Ａｌ＋Ｃｌ2 （イ） 上記（イ）式にしたがって分解し、ＡｌとＣｌ2 を生成
する。そこで、上記（ア）式と（イ）式で生成したＡｌ
とＯは、基体表面で、 Ａｌ＋Ｏ→Ａｌ2 Ｏ3 （ウ） 上記（ウ）式にしたがって反応してＡｌ2 Ｏ3 が生成す
る。ここで上記（ア）式、（イ）式、および（ウ）式の
反応はいずれもその反応速度が速いために、Ａｌ2 Ｏ3
層の成膜速度は相対的にきわめて速いものとなるばかり
でなく、上記（ウ）式の反応が基体表面で行われること
から、Ａｌ2 Ｏ3 層の形成に際しては、生成Ａｌ2 Ｏ3
の基体表面への移動距離がほとんどなく、かつ反応ガス
の流れや基体表面形状に影響されることなく行われるこ
とになるので、この結果形成された蒸着Ａｌ2 Ｏ3 層
は、その層厚が厚くなっても局部的バラツキがきわめて
少なく、その上基体表面に対する密着性も一段と向上し
たものになること。
るだけ基体表面でのＡｌ2 Ｏ3 生成による層形成を行え
ば、層厚の均一化が可能になるという結論に達し、これ
を可能ならしめる反応ガスの開発に努めたところ、反応
ガスとして、ＡｌＣｌ3 ：０．５〜１０％、酸化イオウ
（但し、組成式：Ｓx Ｏy で表した場合、ｙ／ｘ＞
２）：１〜３０％、不活性ガス：残り、からなる組成を
有する不活性ガス系反応ガスを用いると、反応ガス中の
上記酸化イオウ（以下、ＳＯ3 を例にとり説明する）
が、 ＳＯ3 →ＳＯ2 ＋Ｏ （ア） 上記（ア）式にしたがって分解し、Ｏを生成する。一
方、同時に生成したＳＯ2 は基体表面においてＡｌＣｌ
3 の分解を促進する触媒として作用することから、Ａｌ
Ｃｌ3 は、基体表面で、 ＡｌＣｌ3 → Ａｌ＋Ｃｌ2 （イ） 上記（イ）式にしたがって分解し、ＡｌとＣｌ2 を生成
する。そこで、上記（ア）式と（イ）式で生成したＡｌ
とＯは、基体表面で、 Ａｌ＋Ｏ→Ａｌ2 Ｏ3 （ウ） 上記（ウ）式にしたがって反応してＡｌ2 Ｏ3 が生成す
る。ここで上記（ア）式、（イ）式、および（ウ）式の
反応はいずれもその反応速度が速いために、Ａｌ2 Ｏ3
層の成膜速度は相対的にきわめて速いものとなるばかり
でなく、上記（ウ）式の反応が基体表面で行われること
から、Ａｌ2 Ｏ3 層の形成に際しては、生成Ａｌ2 Ｏ3
の基体表面への移動距離がほとんどなく、かつ反応ガス
の流れや基体表面形状に影響されることなく行われるこ
とになるので、この結果形成された蒸着Ａｌ2 Ｏ3 層
は、その層厚が厚くなっても局部的バラツキがきわめて
少なく、その上基体表面に対する密着性も一段と向上し
たものになること。
【０００６】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、化学蒸着法お
よび／または物理蒸着法を用いて、Ａｌ2 Ｏ3 層を含む
硬質被覆層、例えばＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、
ＴｉＯ2 層、ＴｉＣＯ層、ＴｉＮＯ層、およびＴｉＣＮ
Ｏ層のうちの１種または２種以上と、前記Ａｌ2 Ｏ3系
層とからなる硬質被覆層を３〜２０μｍの平均層厚で形
成することにより被覆超硬工具を製造する方法にして、
前記硬質被覆層を構成するＡｌ2 Ｏ3 層の形成を、反応
ガスとして、ＡｌＣｌ3 ：０．５〜１０％、酸化イオウ
（但し、組成式：Ｓx Ｏy で表した場合、ｙ／ｘ＞
２）：１〜３０％、ＡｒやＨｅなどの不活性ガス：残
り、からなる組成を有する不活性ガス系反応ガスを用い
て行うことにより、速い成膜速度での形成を可能とし、
かつ厚膜化層の層厚均一化および層間密着性の向上をは
かり、この結果としてすぐれた耐チッピング性を示すよ
うになる被覆超硬工具を製造する方法に特徴を有するも
のである。
されたものであって、超硬基体の表面に、化学蒸着法お
よび／または物理蒸着法を用いて、Ａｌ2 Ｏ3 層を含む
硬質被覆層、例えばＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、
ＴｉＯ2 層、ＴｉＣＯ層、ＴｉＮＯ層、およびＴｉＣＮ
Ｏ層のうちの１種または２種以上と、前記Ａｌ2 Ｏ3系
層とからなる硬質被覆層を３〜２０μｍの平均層厚で形
成することにより被覆超硬工具を製造する方法にして、
前記硬質被覆層を構成するＡｌ2 Ｏ3 層の形成を、反応
ガスとして、ＡｌＣｌ3 ：０．５〜１０％、酸化イオウ
（但し、組成式：Ｓx Ｏy で表した場合、ｙ／ｘ＞
２）：１〜３０％、ＡｒやＨｅなどの不活性ガス：残
り、からなる組成を有する不活性ガス系反応ガスを用い
て行うことにより、速い成膜速度での形成を可能とし、
かつ厚膜化層の層厚均一化および層間密着性の向上をは
かり、この結果としてすぐれた耐チッピング性を示すよ
うになる被覆超硬工具を製造する方法に特徴を有するも
のである。
【０００７】つぎに、この発明の方法において、反応ガ
スの組成を上記の通りに限定した理由を説明する。 （ａ）ＡｌＣｌ3 その割合が０．５％未満では、Ａｌ2 Ｏ3 のＡｌ源が不
足してＡｌ2 Ｏ3 層の形成が遅くなり、実用的でなく、
一方その割合が１０％を越えるとＡｌ源が供給過剰とな
り、Ａｌ2 Ｏ3 層の結晶性が低下するようになることか
ら、その割合を０．５〜１０％、望ましくは２〜７％と
定めた。
スの組成を上記の通りに限定した理由を説明する。 （ａ）ＡｌＣｌ3 その割合が０．５％未満では、Ａｌ2 Ｏ3 のＡｌ源が不
足してＡｌ2 Ｏ3 層の形成が遅くなり、実用的でなく、
一方その割合が１０％を越えるとＡｌ源が供給過剰とな
り、Ａｌ2 Ｏ3 層の結晶性が低下するようになることか
ら、その割合を０．５〜１０％、望ましくは２〜７％と
定めた。
【０００８】（ｂ）酸化イオウ（以下、Ｓx Ｏy で示
す） その割合が１％未満では、Ａｌ2 Ｏ3 のＯ源に対してＡ
ｌ源が供給過剰となって結晶性が低下し、一方その割合
が３０％を越えると逆にＡｌ源に対して分解Ｏが過剰に
存在し、Ａｌ2 Ｏ3 層の形成速度が遅くなることから、
その割合を１〜３０％、望ましくは５〜２０％と定め
た。また、Ｓx Ｏy のＳとＯの原子割合、すなわちｙ／
ｘが２以下では、ＳＯ2 が化学的に安定したものなの
で、上記（ア）式、すなわちＳＯ3 →ＳＯ2 ＋Ｏにした
がって生成するＯが皆無となり、実質的にＡｌ2 Ｏ3 層
の形成が不可能となることから、ｙ／ｘ＞２と定めた。
す） その割合が１％未満では、Ａｌ2 Ｏ3 のＯ源に対してＡ
ｌ源が供給過剰となって結晶性が低下し、一方その割合
が３０％を越えると逆にＡｌ源に対して分解Ｏが過剰に
存在し、Ａｌ2 Ｏ3 層の形成速度が遅くなることから、
その割合を１〜３０％、望ましくは５〜２０％と定め
た。また、Ｓx Ｏy のＳとＯの原子割合、すなわちｙ／
ｘが２以下では、ＳＯ2 が化学的に安定したものなの
で、上記（ア）式、すなわちＳＯ3 →ＳＯ2 ＋Ｏにした
がって生成するＯが皆無となり、実質的にＡｌ2 Ｏ3 層
の形成が不可能となることから、ｙ／ｘ＞２と定めた。
【０００９】なお、その他の製造条件である反応温度お
よび雰囲気圧力は、反応温度：８００〜１１００℃、望
ましくは９００〜１０５０℃、雰囲気圧力：２０〜２０
０ｔｏｒｒ、望ましくは４０〜１００ｔｏｒｒとするの
がよい。これは、反応温度が８００℃未満ではＡｌ2 Ｏ
3 層の結晶性が低下し、一方１１００℃を越えるとＡｌ
2 Ｏ3 層が粗粒化し、耐チッピング性が低下するように
なるという理由によるものであり、また雰囲気圧力が２
０ｔｏｒｒ未満では反応が遅くなり、所定の速さでの層
形成が行われず、一方２００ｔｏｒｒを越えると層の表
面に凹凸が生じるようになって、層厚不均一化の原因と
なるという理由によるものである。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２０μｍ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によるものであ
る。
よび雰囲気圧力は、反応温度：８００〜１１００℃、望
ましくは９００〜１０５０℃、雰囲気圧力：２０〜２０
０ｔｏｒｒ、望ましくは４０〜１００ｔｏｒｒとするの
がよい。これは、反応温度が８００℃未満ではＡｌ2 Ｏ
3 層の結晶性が低下し、一方１１００℃を越えるとＡｌ
2 Ｏ3 層が粗粒化し、耐チッピング性が低下するように
なるという理由によるものであり、また雰囲気圧力が２
０ｔｏｒｒ未満では反応が遅くなり、所定の速さでの層
形成が行われず、一方２００ｔｏｒｒを越えると層の表
面に凹凸が生じるようになって、層厚不均一化の原因と
なるという理由によるものである。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２０μｍ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によるものであ
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の方法を実施例
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４．９μｍの粗粒
ＷＣ粉末、同１．５μｍの（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ（重量比で、
以下同じ、ＴｉＣ／ＷＣ＝３０／７０）粉末、同１．２
μｍの（Ｔｉ，Ｗ）ＣＮ（ＴｉＣ／ＴｉＮ／ＷＣ＝２４
／２０／５６）粉末、同１．２μｍの（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ
（ＴａＣ／ＮｂＣ＝９０／１０）粉末、および同１．１
μｍ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、徐冷の浸炭
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。
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４．９μｍの粗粒
ＷＣ粉末、同１．５μｍの（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ（重量比で、
以下同じ、ＴｉＣ／ＷＣ＝３０／７０）粉末、同１．２
μｍの（Ｔｉ，Ｗ）ＣＮ（ＴｉＣ／ＴｉＮ／ＷＣ＝２４
／２０／５６）粉末、同１．２μｍの（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ
（ＴａＣ／ＮｂＣ＝９０／１０）粉末、および同１．１
μｍ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、徐冷の浸炭
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。
【００１１】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）の硬質被
覆層を形成することにより本発明法１〜１０および従来
法１〜１０をそれぞれ実施し、被覆超硬工具（以下、そ
れぞれの方法に対応する被覆超硬工具を本発明被覆超硬
工具１〜１０および従来被覆超硬工具１〜１０という）
を製造した。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Ａｌ2 Ｏ3 層について、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Ａｌ2 Ｏ
3 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）の硬質被
覆層を形成することにより本発明法１〜１０および従来
法１〜１０をそれぞれ実施し、被覆超硬工具（以下、そ
れぞれの方法に対応する被覆超硬工具を本発明被覆超硬
工具１〜１０および従来被覆超硬工具１〜１０という）
を製造した。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Ａｌ2 Ｏ3 層について、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Ａｌ2 Ｏ
3 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。
【００１２】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、２および従来被
覆超硬工具１、２については、被削材：ＪＩＳ・ＦＣＤ
４５の角材、切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ．、切込み：
２ｍｍ、送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、切削時間：１０
分、の条件でダクタイル鋳鉄の乾式断続切削試験を行
い、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、２および従来被
覆超硬工具１、２については、被削材：ＪＩＳ・ＦＣＤ
４５の角材、切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ．、切込み：
２ｍｍ、送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、切削時間：１０
分、の条件でダクタイル鋳鉄の乾式断続切削試験を行
い、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
【００１３】また上記本発明被覆超硬工具３、４および
従来被覆超硬工具３、４については、被削材：ＪＩＳ・
ＳＣＭ４４０の角材、切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ．、
切込み：２ｍｍ．、送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、切削
時間：１０分、の条件で合金鋼の乾式断続切削試験を行
い、同じく切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
従来被覆超硬工具３、４については、被削材：ＪＩＳ・
ＳＣＭ４４０の角材、切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ．、
切込み：２ｍｍ．、送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、切削
時間：１０分、の条件で合金鋼の乾式断続切削試験を行
い、同じく切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
【００１４】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５、６については、被削材：ＪＩ
Ｓ・Ｓ４５Ｃの角材、切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ．、
切込み：２ｍｍ．、送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、切削
時間：１０分、の条件で炭素鋼の乾式断続切削試験を行
い、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
よび従来被覆超硬工具５、６については、被削材：ＪＩ
Ｓ・Ｓ４５Ｃの角材、切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ．、
切込み：２ｍｍ．、送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、切削
時間：１０分、の条件で炭素鋼の乾式断続切削試験を行
い、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
【００１５】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７、８については、被削材：ＪＩＳ・Ｆ
Ｃ２００の角材、切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ．、切込
み：２ｍｍ．、送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、切削時
間：１０分、の条件で鋳鉄の乾式断続切削試験を行い、
切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
来被覆超硬工具７、８については、被削材：ＪＩＳ・Ｆ
Ｃ２００の角材、切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ．、切込
み：２ｍｍ．、送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、切削時
間：１０分、の条件で鋳鉄の乾式断続切削試験を行い、
切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
【００１６】さらに同じく本発明被覆超硬工具９、１０
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）、の条件で合金鋼の乾式フライス切削
（断続切削）試験を行い、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。
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）、の条件で合金鋼の乾式フライス切削
（断続切削）試験を行い、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。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】
【表３】
【００２０】
【表４】
【００２１】
【表５】
【００２２】
【表６】
【００２３】
【表７】
【００２４】
【発明の効果】表６，７に示される結果から、いずれも
硬質被覆層を構成するＡｌ2 Ｏ3 層の形成に不活性ガス
系反応ガスを用いる本発明法１〜１０で製造された本発
明被覆超硬工具１〜１０は、いずれもこれを構成する硬
質被覆層のうちのＡｌ2 Ｏ3 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
部の相互間の層厚が均一化しているのに対して、Ａｌ2
Ｏ3 層の形成に水素系反応ガスを用いる従来法１〜１０
で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相互間
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１〜１０は、鋼および鋳鉄の断続切削で、前記Ａｌ2
Ｏ3 層がすぐれた層間密着性を有することと相まって、
従来被覆超硬工具１〜１０に比してすぐれた耐チッピン
グ性を示すようになることが明らかである。上述のよう
に、この発明の方法によれば、硬質被覆層を構成するＡ
ｌ2 Ｏ3 層の層厚を厚膜化しても、その層厚に局部的バ
ラツキがきわめて少なく、かつ層間密着性の良好な被覆
超硬工具を製造することができ、したがって、この結果
得られた被覆超硬工具は、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示すの
で、切削加工のＦＡ化および省力化に寄与するなど工業
上有用な効果をもたらすものである。
硬質被覆層を構成するＡｌ2 Ｏ3 層の形成に不活性ガス
系反応ガスを用いる本発明法１〜１０で製造された本発
明被覆超硬工具１〜１０は、いずれもこれを構成する硬
質被覆層のうちのＡｌ2 Ｏ3 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
部の相互間の層厚が均一化しているのに対して、Ａｌ2
Ｏ3 層の形成に水素系反応ガスを用いる従来法１〜１０
で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相互間
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１〜１０は、鋼および鋳鉄の断続切削で、前記Ａｌ2
Ｏ3 層がすぐれた層間密着性を有することと相まって、
従来被覆超硬工具１〜１０に比してすぐれた耐チッピン
グ性を示すようになることが明らかである。上述のよう
に、この発明の方法によれば、硬質被覆層を構成するＡ
ｌ2 Ｏ3 層の層厚を厚膜化しても、その層厚に局部的バ
ラツキがきわめて少なく、かつ層間密着性の良好な被覆
超硬工具を製造することができ、したがって、この結果
得られた被覆超硬工具は、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示すの
で、切削加工のＦＡ化および省力化に寄与するなど工業
上有用な効果をもたらすものである。
Claims (2)
- 【請求項１】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、化学蒸着法および／または物理蒸着法を用いて、酸
化アルミニウム層を含む硬質被覆層を３〜２０μｍの平
均層厚で形成することにより表面被覆超硬合金製切削工
具を製造する方法にして、前記酸化アルミニウム層の形
成に、反応ガスとして、容量％で、 三塩化アルミニウム：０．５〜１０％、 酸化イオウ（但し、組成式：Ｓx Ｏy で表した場合、ｙ
／ｘ＞２）：１〜３０％、 不活性ガス：残り、からなる組成を有する不活性ガス系
反応ガスを用いることを特徴とす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の製造法。 - 【請求項２】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、化学蒸着法および／または物理蒸着法を用いて、Ｔ
ｉ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、酸化アルミニウム層とからなる硬質
被覆層を３〜２０μｍの平均層厚で形成することにより
表面被覆超硬合金製切削工具を製造する方法にして、前
記酸化アルミニウム層の形成に、反応ガスとして、容量
％で、 三塩化アルミニウム：０．５〜１０％、 酸化イオウ（但し、組成式：Ｓx Ｏy で表した場合、ｙ
／ｘ＞２）：１〜３０％、 不活性ガス：残り、からなる組成を有する不活性ガス系
反応ガスを用いることを特徴とす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の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16449496A JP3304767B2 (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | 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の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16449496A JP3304767B2 (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | 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の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH108253A JPH108253A (ja) | 1998-01-13 |
| JP3304767B2 true JP3304767B2 (ja) | 2002-07-22 |
Family
ID=15794235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16449496A Expired - Fee Related JP3304767B2 (ja) | 1996-06-25 | 1996-06-25 | 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の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3304767B2 (ja) |
-
1996
- 1996-06-25 JP JP16449496A patent/JP3304767B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH108253A (ja) | 1998-01-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1947213B1 (en) | Process for producing an oxide coated cutting tool | |
| US5770261A (en) | Method of manufacturing coated cutting tool and coated cutting tool made from | |
| JP2867803B2 (ja) | 耐チッピング性に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 | |
| JP3291775B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
| JP2001009604A (ja) | 硬質被覆層が高速切削ですぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 | |
| JP3236899B2 (ja) | 耐摩耗性および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の製造法 | |
| JP3304767B2 (ja) | 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の製造法 | |
| JP3265974B2 (ja) | 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の製造法 | |
| JP3353597B2 (ja) | 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の製造法 | |
| JP2004167620A (ja) | チタンクロム化合物皮膜被覆工具 | |
| JP3240918B2 (ja) | 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 | |
| JPH1068076A (ja) | 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の製造法 | |
| JP3304780B2 (ja) | 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の製造法 | |
| JP3236903B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
| JP3240915B2 (ja) | 耐欠損性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具 | |
| JPH1068077A (ja) | 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の製造法 | |
| JP3240914B2 (ja) | 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 | |
| JP3119414B2 (ja) | 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 | |
| JPH1076405A (ja) | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を有する表面被覆超硬合金製切削工具 | |
| JP3240919B2 (ja) | 耐欠損性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具 | |
| JPH09302472A (ja) | 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の製造法 | |
| JPH10130842A (ja) | 耐チッピング性のすぐれた表面被覆サーメット製切削工具 | |
| JP3240916B2 (ja) | 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 | |
| JPH10147869A (ja) | 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の製造法 | |
| JPH08187604A (ja) | 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 |
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: 20020409 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080510 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080510 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090510 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100510 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100510 Year of fee payment: 8 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100510 Year of fee payment: 8 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100510 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110510 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110510 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120510 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120510 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130510 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130510 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |