JP3358538B2 - 耐摩耗性のすぐれた表面被覆超硬合金製スローアウエイ切削チップ - Google Patents
耐摩耗性のすぐれた表面被覆超硬合金製スローアウエイ切削チップInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、特に各種鋼の高
速切削で、すぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合
金製スローアウエイ切削チップ（以下、被覆超硬チップ
という）に関するものである。
速切削で、すぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合
金製スローアウエイ切削チップ（以下、被覆超硬チップ
という）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば、特開平７−３２８８０９
号公報などに示される通り、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、（ａ）最下
層として、０．１〜２μｍの平均層厚を有する粒状結晶
組織の窒化チタン（以下、ＴｉＮで示す）層、（ｂ）下
層として、３〜１５μｍの平均層厚を有する縦長成長結
晶組織の炭窒化チタン（以下、ｌ−ＴｉＣＮで示す）
層、（ｃ）中間層として、０．５〜５μｍの平均層厚
で、いずれも粒状結晶組織を有するＴｉの炭化物層、窒
化物層、炭窒化物層、炭酸化物層、窒酸化物層、および
炭窒酸化物層（以下、それぞれＴｉＣ層、ＴｉＮ層、Ｔ
ｉＣＮ層、ＴｉＣＯ層、ＴｉＮＯ層、およびＴｉＣＮＯ
層で示す）のうちの１種または２種以上、（ｄ）上層と
して、０．５〜１０μｍの平均層厚を有する粒状結晶組
織のα型および／またはκ型酸化アルミニウム層（以
下、α−Ａｌ2 Ｏ3 層およびκ−Ａｌ2 Ｏ3 層で示
す）、（ｅ）表面層として、０．１〜２μｍの平均層厚
を有する粒状結晶組織の窒化チタン（以下、ＴｉＮで示
す）層、以上（ａ）〜（ｅ）で構成された硬質被覆層を
５〜２０μｍの全体平均層厚で化学蒸着および／または
物理蒸着してなる、被覆超硬チップが知られている。ま
た、上記被覆超硬チップが、例えば各種鋼の連続切削や
断続切削に用いられていることも良く知られるところで
ある。さらに、上記の被覆超硬チップの硬質被覆層を構
成するｌ−ＴｉＣＮ層が、例えば特開平３−８７３６９
号公報および特開平６−８００８号公報などに記載され
るように、通常の化学蒸着装置を用い、反応ガスとして
有機炭窒化物を含む混合ガスを使用して７００〜９５０
℃の中温温度域で化学蒸着を行うことにより形成され、
すぐれた靭性をもつことも知られている。
号公報などに示される通り、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、（ａ）最下
層として、０．１〜２μｍの平均層厚を有する粒状結晶
組織の窒化チタン（以下、ＴｉＮで示す）層、（ｂ）下
層として、３〜１５μｍの平均層厚を有する縦長成長結
晶組織の炭窒化チタン（以下、ｌ−ＴｉＣＮで示す）
層、（ｃ）中間層として、０．５〜５μｍの平均層厚
で、いずれも粒状結晶組織を有するＴｉの炭化物層、窒
化物層、炭窒化物層、炭酸化物層、窒酸化物層、および
炭窒酸化物層（以下、それぞれＴｉＣ層、ＴｉＮ層、Ｔ
ｉＣＮ層、ＴｉＣＯ層、ＴｉＮＯ層、およびＴｉＣＮＯ
層で示す）のうちの１種または２種以上、（ｄ）上層と
して、０．５〜１０μｍの平均層厚を有する粒状結晶組
織のα型および／またはκ型酸化アルミニウム層（以
下、α−Ａｌ2 Ｏ3 層およびκ−Ａｌ2 Ｏ3 層で示
す）、（ｅ）表面層として、０．１〜２μｍの平均層厚
を有する粒状結晶組織の窒化チタン（以下、ＴｉＮで示
す）層、以上（ａ）〜（ｅ）で構成された硬質被覆層を
５〜２０μｍの全体平均層厚で化学蒸着および／または
物理蒸着してなる、被覆超硬チップが知られている。ま
た、上記被覆超硬チップが、例えば各種鋼の連続切削や
断続切削に用いられていることも良く知られるところで
ある。さらに、上記の被覆超硬チップの硬質被覆層を構
成するｌ−ＴｉＣＮ層が、例えば特開平３−８７３６９
号公報および特開平６−８００８号公報などに記載され
るように、通常の化学蒸着装置を用い、反応ガスとして
有機炭窒化物を含む混合ガスを使用して７００〜９５０
℃の中温温度域で化学蒸着を行うことにより形成され、
すぐれた靭性をもつ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
の省力化および省エネ化に対する要求は強く、これに伴
い、切削加工は高速化の傾向にあるが、上記の従来被覆
超硬チップにおいては、硬質被覆層を構成するｌ−Ｔｉ
ＣＮ層が、十分な靭性を具備するものの、反面硬さが不
十分なために、特に各種鋼の切削を高速で行った場合、
切刃の摩耗が著しく促進されるようになることから、比
較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
の省力化および省エネ化に対する要求は強く、これに伴
い、切削加工は高速化の傾向にあるが、上記の従来被覆
超硬チップにおいては、硬質被覆層を構成するｌ−Ｔｉ
ＣＮ層が、十分な靭性を具備するものの、反面硬さが不
十分なために、特に各種鋼の切削を高速で行った場合、
切刃の摩耗が著しく促進されるようになることから、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、上記の従来被覆超硬チップに着
目し、これの硬質被覆層を構成するｌ−ＴｉＣＮ層の硬
さ向上を図るべく研究を行った結果、ｌ−ＴｉＣＮのＴ
ｉの一部をＺｒで置換して、縦長成長結晶組織をもった
ＴｉとＺｒの複合炭窒化物［以下、ｌ−（Ｔｉ，Ｚｒ）
ＣＮで示す］とすると、このｌ−（Ｔｉ，Ｚｒ）ＣＮは
Ｚｒの固溶含有によって高硬度をもつようになるが、反
面前記ｌ−ＴｉＣＮに比して靭性の低下は避けられず、
一方ＴｉＣＮＯのＴｉの一部をＺｒで置換してＴｉとＺ
ｒの複合炭窒酸化物とし、かつこれを縦長成長結晶組織
をもつもの［以下、ｌ−（Ｔｉ，Ｚｒ）ＣＮＯで示す］
とし、これらｌ−（Ｔｉ，Ｚｒ）ＣＮおよびｌ−（Ｔ
ｉ，Ｚｒ）ＣＮＯを帯域相とし、これを交互に積み重ね
た構造として硬質被覆層の下層を構成すると、この結果
の前記下層は、前記ｌ−ＴｉＣＮ層のもつすぐれた靭性
と同等の靭性を具備した上で、これより一段と高い硬さ
をもつようになり、また前記ｌ−（Ｔｉ，Ｚｒ）ＣＮ帯
域相は硬質被覆層を構成する最下層および中間層との密
着性にすぐれるが、前記ｌ−（Ｔｉ，Ｚｒ）ＣＮＯ帯域
相は、前記ｌ−（Ｔｉ，Ｚｒ）ＣＮ帯域相に対する密着
性にはすぐれるものの、これら構成層に対する密着性は
十分でないことから、最上相と最下相を前記ｌ−（Ｔ
ｉ，Ｚｒ）ＣＮ帯域相で構成することによってすぐれた
密着性を確保し、かつこれら帯域相全体で連続した縦長
成長結晶組織を形成した状態で、被覆超硬チップの硬質
被覆層の下層として適用すると、前記帯域相交互積み重
ね層は従来被覆超硬チップの硬質被覆層を構成するｌ−
ＴｉＣＮ層と同等のすぐれた靭性を具備した上で、これ
より一段と高い硬さを有するようになることから、この
結果の被覆超硬チップは、各種鋼の連続切削や断続切削
を高速で行なってもすぐれた耐摩耗性を長期に亘って発
揮するという研究結果を得たのである。
上述のような観点から、上記の従来被覆超硬チップに着
目し、これの硬質被覆層を構成するｌ−ＴｉＣＮ層の硬
さ向上を図るべく研究を行った結果、ｌ−ＴｉＣＮのＴ
ｉの一部をＺｒで置換して、縦長成長結晶組織をもった
ＴｉとＺｒの複合炭窒化物［以下、ｌ−（Ｔｉ，Ｚｒ）
ＣＮで示す］とすると、このｌ−（Ｔｉ，Ｚｒ）ＣＮは
Ｚｒの固溶含有によって高硬度をもつようになるが、反
面前記ｌ−ＴｉＣＮに比して靭性の低下は避けられず、
一方ＴｉＣＮＯのＴｉの一部をＺｒで置換してＴｉとＺ
ｒの複合炭窒酸化物とし、かつこれを縦長成長結晶組織
をもつもの［以下、ｌ−（Ｔｉ，Ｚｒ）ＣＮＯで示す］
とし、これらｌ−（Ｔｉ，Ｚｒ）ＣＮおよびｌ−（Ｔ
ｉ，Ｚｒ）ＣＮＯを帯域相とし、これを交互に積み重ね
た構造として硬質被覆層の下層を構成すると、この結果
の前記下層は、前記ｌ−ＴｉＣＮ層のもつすぐれた靭性
と同等の靭性を具備した上で、これより一段と高い硬さ
をもつようになり、また前記ｌ−（Ｔｉ，Ｚｒ）ＣＮ帯
域相は硬質被覆層を構成する最下層および中間層との密
着性にすぐれるが、前記ｌ−（Ｔｉ，Ｚｒ）ＣＮＯ帯域
相は、前記ｌ−（Ｔｉ，Ｚｒ）ＣＮ帯域相に対する密着
性にはすぐれるものの、これら構成層に対する密着性は
十分でないことから、最上相と最下相を前記ｌ−（Ｔ
ｉ，Ｚｒ）ＣＮ帯域相で構成することによってすぐれた
密着性を確保し、かつこれら帯域相全体で連続した縦長
成長結晶組織を形成した状態で、被覆超硬チップの硬質
被覆層の下層として適用すると、前記帯域相交互積み重
ね層は従来被覆超硬チップの硬質被覆層を構成するｌ−
ＴｉＣＮ層と同等のすぐれた靭性を具備した上で、これ
より一段と高い硬さを有するようになることから、この
結果の被覆超硬チップは、各種鋼の連続切削や断続切削
を高速で行なってもすぐれた耐摩耗性を長期に亘って発
揮するという研究結果を得たのである。
【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）最下層
として、０．１〜２μｍの平均層厚を有するＴｉＮ層、
（ｂ）下層として、３〜１５μｍの平均層厚を有し、か
つｌ−（Ｔｉ，Ｚｒ）ＣＮ帯域相と、ｌ−（Ｔｉ，Ｚ
ｒ）ＣＮＯ帯域相との交互積み重ね構造をもつが、最上
相と最下相は前記ｌ−（Ｔｉ，Ｚｒ）ＣＮ帯域相が占
め、さらにこれら帯域相全体で連続した縦長成長結晶組
織を形成してなる帯域相交互積み重ね層、（ｃ）中間層
として、０．５〜５μｍの平均層厚で、ＴｉＣ層、Ｔｉ
Ｎ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＣＯ層、ＴｉＮＯ層、およびＴ
ｉＣＮＯ層のうちの１種または２種以上、（ｄ）上層と
して、０．５〜１０μｍの平均層厚を有するα−Ａｌ2
Ｏ3 層および／またはκ−Ａｌ2 Ｏ3 層、（ｅ）表面層
として、０．１〜２μｍの平均層厚を有するＴｉＮ層、
以上（ａ）〜（ｅ）で構成された硬質被覆層を５〜２０
μｍの全体平均層厚で化学蒸着および／または物理蒸着
してなる、耐摩耗性のすぐれた被覆超硬チップに特徴を
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）最下層
として、０．１〜２μｍの平均層厚を有するＴｉＮ層、
（ｂ）下層として、３〜１５μｍの平均層厚を有し、か
つｌ−（Ｔｉ，Ｚｒ）ＣＮ帯域相と、ｌ−（Ｔｉ，Ｚ
ｒ）ＣＮＯ帯域相との交互積み重ね構造をもつが、最上
相と最下相は前記ｌ−（Ｔｉ，Ｚｒ）ＣＮ帯域相が占
め、さらにこれら帯域相全体で連続した縦長成長結晶組
織を形成してなる帯域相交互積み重ね層、（ｃ）中間層
として、０．５〜５μｍの平均層厚で、ＴｉＣ層、Ｔｉ
Ｎ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＣＯ層、ＴｉＮＯ層、およびＴ
ｉＣＮＯ層のうちの１種または２種以上、（ｄ）上層と
して、０．５〜１０μｍの平均層厚を有するα−Ａｌ2
Ｏ3 層および／またはκ−Ａｌ2 Ｏ3 層、（ｅ）表面層
として、０．１〜２μｍの平均層厚を有するＴｉＮ層、
以上（ａ）〜（ｅ）で構成された硬質被覆層を５〜２０
μｍの全体平均層厚で化学蒸着および／または物理蒸着
してなる、耐摩耗性のすぐれた被覆超硬チップに特徴を
有するものである。
【０００６】つぎに、この発明の被覆超硬チップの硬質
被覆層の構成層の平均層厚および全体平均層厚を上記の
通りに限定した理由を説明する。 （ａ）最下層（ＴｉＮ層） ＴｉＮ層は、超硬基体表面に対する密着性にすぐれ、か
つ超硬基体の構成成分の硬質被覆層中への拡散移動を阻
止し、もって硬質被覆層の耐摩耗性低下を抑制する作用
をもつが、その層厚が０．１μｍ未満では前記作用が十
分に発揮されず、一方前記作用は２μｍまでの層厚で十
分であることから、その層厚を０．１〜２μｍと定め
た。
被覆層の構成層の平均層厚および全体平均層厚を上記の
通りに限定した理由を説明する。 （ａ）最下層（ＴｉＮ層） ＴｉＮ層は、超硬基体表面に対する密着性にすぐれ、か
つ超硬基体の構成成分の硬質被覆層中への拡散移動を阻
止し、もって硬質被覆層の耐摩耗性低下を抑制する作用
をもつが、その層厚が０．１μｍ未満では前記作用が十
分に発揮されず、一方前記作用は２μｍまでの層厚で十
分であることから、その層厚を０．１〜２μｍと定め
た。
【０００７】（ｂ）下層（帯域相交互積み重ね層） 帯域相交互積み重ね層は、上記の通り全体的にｌ−Ｔｉ
ＣＮ層と同等のすぐれた靭性を具備した上で、これより
一段と高い硬さ有し、したがってこの層が硬質被覆層を
構成することによって、被覆超硬チップは各種鋼の高速
切削を行った場合にも、切刃部に欠けやチッピングなど
の欠損が発生することなく、すぐれた耐摩耗性を発揮す
るようになるが、その層厚が３μｍ未満では所望の耐摩
耗性を長期に亘って発揮させることができず、一方その
層厚が１５μｍを越えると、切刃部に熱塑性変形が生じ
易くなり、これが偏摩耗の原因となることから、その層
厚を３〜１５μｍと定めた。
ＣＮ層と同等のすぐれた靭性を具備した上で、これより
一段と高い硬さ有し、したがってこの層が硬質被覆層を
構成することによって、被覆超硬チップは各種鋼の高速
切削を行った場合にも、切刃部に欠けやチッピングなど
の欠損が発生することなく、すぐれた耐摩耗性を発揮す
るようになるが、その層厚が３μｍ未満では所望の耐摩
耗性を長期に亘って発揮させることができず、一方その
層厚が１５μｍを越えると、切刃部に熱塑性変形が生じ
易くなり、これが偏摩耗の原因となることから、その層
厚を３〜１５μｍと定めた。
【０００８】（ｃ）中間層（ＴｉＣ層、ＴｉＮ層、Ｔｉ
ＣＮ層、ＴｉＣＯ層、ＴｉＮＯ層、およびＴｉＣＮＯ
層） 上記下層の最上相と最下相を構成する前記ｌ−（Ｔｉ，
Ｚｒ）ＣＮ帯域相とα−およびκ−Ａｌ2 Ｏ3 層との密
着性は相対的に低く、この両者が直接積層された場合、
硬質被覆層剥離の原因となるが、これらの各層は、いず
れも前記ｌ−（Ｔｉ，Ｚｒ）ＣＮ帯域相、さらにα−Ａ
ｌ2 Ｏ3 層およびκ−Ａｌ2 Ｏ3 層のいずれとも強固に
密着し、もって硬質被覆層の構成層間の密着性向上に寄
与する作用があるが、その層厚が０．５μｍ未満では所
望の密着性向上効果が得られず、一方その層厚が５μｍ
を越えると、切刃部に欠けやチッピングが発生し易くな
ることから、その層厚を０．５〜５μｍと定めた。
ＣＮ層、ＴｉＣＯ層、ＴｉＮＯ層、およびＴｉＣＮＯ
層） 上記下層の最上相と最下相を構成する前記ｌ−（Ｔｉ，
Ｚｒ）ＣＮ帯域相とα−およびκ−Ａｌ2 Ｏ3 層との密
着性は相対的に低く、この両者が直接積層された場合、
硬質被覆層剥離の原因となるが、これらの各層は、いず
れも前記ｌ−（Ｔｉ，Ｚｒ）ＣＮ帯域相、さらにα−Ａ
ｌ2 Ｏ3 層およびκ−Ａｌ2 Ｏ3 層のいずれとも強固に
密着し、もって硬質被覆層の構成層間の密着性向上に寄
与する作用があるが、その層厚が０．５μｍ未満では所
望の密着性向上効果が得られず、一方その層厚が５μｍ
を越えると、切刃部に欠けやチッピングが発生し易くな
ることから、その層厚を０．５〜５μｍと定めた。
【０００９】（ｄ）上層（α−Ａｌ2 Ｏ3 層およびκ−
Ａｌ2 Ｏ3 層） α−Ａｌ2 Ｏ3 層およびκ−Ａｌ2 Ｏ3 層は、いずれも
耐酸化性および熱的安定性にすぐれ、かつ高硬度をもつ
ことから、切刃部におけるすくい面と逃げ面の耐摩耗性
を向上させる作用があるが、その層厚が０．５μｍ未満
では所望の耐摩耗性向上効果が得られず、一方その層厚
が１０μｍを越えると、切刃に欠けやチッピングが発生
し易くなることから、その層厚を０．５〜１０μｍと定
めた。
Ａｌ2 Ｏ3 層） α−Ａｌ2 Ｏ3 層およびκ−Ａｌ2 Ｏ3 層は、いずれも
耐酸化性および熱的安定性にすぐれ、かつ高硬度をもつ
ことから、切刃部におけるすくい面と逃げ面の耐摩耗性
を向上させる作用があるが、その層厚が０．５μｍ未満
では所望の耐摩耗性向上効果が得られず、一方その層厚
が１０μｍを越えると、切刃に欠けやチッピングが発生
し易くなることから、その層厚を０．５〜１０μｍと定
めた。
【００１０】（ｅ）表面層（ＴｉＮ層） ＴｉＮ層は、これ自体が黄金色の色調を有することか
ら、切削チップの使用前と使用後の識別を容易にするた
めに形成されるものであり、したがって０．１μｍ未満
の層厚では前記色調の付与が不十分であり、一方前記色
調の付与は２μｍまでの層厚で十分であることから、そ
の層厚を０．１〜２μｍと定めた。
ら、切削チップの使用前と使用後の識別を容易にするた
めに形成されるものであり、したがって０．１μｍ未満
の層厚では前記色調の付与が不十分であり、一方前記色
調の付与は２μｍまでの層厚で十分であることから、そ
の層厚を０．１〜２μｍと定めた。
【００１１】（ｆ）硬質被覆層の全体平均層厚 その層厚が５μｍ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、
切刃部に欠けやチッピングが発生し易くなることから、
その全体平均層厚を５〜２０μｍと定めた。
ることができず、一方その層厚が２０μｍを越えると、
切刃部に欠けやチッピングが発生し易くなることから、
その全体平均層厚を５〜２０μｍと定めた。
【００１２】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の被覆超硬チッ
プ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：１．５μｍを有する細粒ＷＣ粉末、同３μｍ
の中粒ＷＣ粉末、同１．２μｍの（Ｔｉ，Ｗ）ＣＮ（重
量比で、以下同じ、ＴｉＣ／ＴｉＮ／ＷＣ＝２４／２０
／５６）粉末、同１．２μｍのＺｒＣ粉末、同１．３μ
ｍの（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ（ＴａＣ／ＮｂＣ＝９０／１０）
粉末、同１μｍのＣｒ粉末、および同１．２μｍ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、所定の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
ＩＳＯ・ＣＮＭＧ１２０４０８に即した形状の超硬基体
Ａ〜Ｅをそれぞれ製造した。さらに、上記超硬基体Ｅに
対して、８０ＴｏｒｒのＣＨ4 ガス雰囲気中、温度：１
４２０℃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：１７．５重量％、深さ：３６μ
ｍのＣｏ富化帯域を基体表面部に形成した。また、いず
れも焼結したままで、上記超硬基体Ｃには、表面部に表
面から１８μｍの位置で最大Ｃｏ含有量：１０．９重量
％、深さ：２５μｍのＣｏ富化帯域、超硬基体Ｄには、
表面部に表面から１８μｍの位置で最大Ｃｏ含有量：１
２．７重量％、深さ：２３μｍのＣｏ富化帯域がそれぞ
れ形成されており、残りの超硬基体ＡおよびＢ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。
プ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：１．５μｍを有する細粒ＷＣ粉末、同３μｍ
の中粒ＷＣ粉末、同１．２μｍの（Ｔｉ，Ｗ）ＣＮ（重
量比で、以下同じ、ＴｉＣ／ＴｉＮ／ＷＣ＝２４／２０
／５６）粉末、同１．２μｍのＺｒＣ粉末、同１．３μ
ｍの（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ（ＴａＣ／ＮｂＣ＝９０／１０）
粉末、同１μｍのＣｒ粉末、および同１．２μｍ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、所定の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
ＩＳＯ・ＣＮＭＧ１２０４０８に即した形状の超硬基体
Ａ〜Ｅをそれぞれ製造した。さらに、上記超硬基体Ｅに
対して、８０ＴｏｒｒのＣＨ4 ガス雰囲気中、温度：１
４２０℃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：１７．５重量％、深さ：３６μ
ｍのＣｏ富化帯域を基体表面部に形成した。また、いず
れも焼結したままで、上記超硬基体Ｃには、表面部に表
面から１８μｍの位置で最大Ｃｏ含有量：１０．９重量
％、深さ：２５μｍのＣｏ富化帯域、超硬基体Ｄには、
表面部に表面から１８μｍの位置で最大Ｃｏ含有量：１
２．７重量％、深さ：２３μｍのＣｏ富化帯域がそれぞ
れ形成されており、残りの超硬基体ＡおよびＢ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。
【００１３】ついで、これらの超硬基体Ａ〜Ｅの表面
に、ホーニング加工を施した状態で、通常の化学蒸着装
置を用い、表２（表中のｌ−ＴｉＣＮ層は例えば特開平
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ｌ−（Ｔｉ，Ｚｒ）ＣＮ帯域相は前
記ｌ−ＴｉＣＮ層の形成条件を基本とし、これに反応ガ
スとしてＺｒＣｌ4 を加えた条件で形成するものであ
り、さらにｌ−（Ｔｉ，Ｚｒ）ＣＮＯ帯域相も同じく前
記ｌ−ＴｉＣＮ層の形成条件を基本とし、これに反応ガ
スとしてＺｒＣｌ4 およびＣＯを加えた条件で形成する
ものである）に示される条件にて、表３、４に示される
層構成および平均層厚の硬質被覆層を形成することによ
り本発明被覆超硬チップ１〜１０および比較被覆超硬チ
ップ１〜１０をそれぞれ製造した。
に、ホーニング加工を施した状態で、通常の化学蒸着装
置を用い、表２（表中のｌ−ＴｉＣＮ層は例えば特開平
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ｌ−（Ｔｉ，Ｚｒ）ＣＮ帯域相は前
記ｌ−ＴｉＣＮ層の形成条件を基本とし、これに反応ガ
スとしてＺｒＣｌ4 を加えた条件で形成するものであ
り、さらにｌ−（Ｔｉ，Ｚｒ）ＣＮＯ帯域相も同じく前
記ｌ−ＴｉＣＮ層の形成条件を基本とし、これに反応ガ
スとしてＺｒＣｌ4 およびＣＯを加えた条件で形成する
ものである）に示される条件にて、表３、４に示される
層構成および平均層厚の硬質被覆層を形成することによ
り本発明被覆超硬チップ１〜１０および比較被覆超硬チ
ップ１〜１０をそれぞれ製造した。
【００１４】つぎに、上記本発明被覆超硬チップ１〜１
０および比較被覆超硬チップ１〜１０について、 被削材：ＳＣＭ４４０の丸棒、 切削速度：３２０ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：２．０ｍｍ、 送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件で合金鋼の乾式高速連続切削試験、 被削材：Ｓ４５Ｃの長さ方向等間隔４本縦溝入り丸棒、 切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：１．５ｍｍ、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件で炭素鋼の乾式高速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、耐摩耗性
を評価した。これらの測定結果を表５に示した。
０および比較被覆超硬チップ１〜１０について、 被削材：ＳＣＭ４４０の丸棒、 切削速度：３２０ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：２．０ｍｍ、 送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件で合金鋼の乾式高速連続切削試験、 被削材：Ｓ４５Ｃの長さ方向等間隔４本縦溝入り丸棒、 切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：１．５ｍｍ、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件で炭素鋼の乾式高速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、耐摩耗性
を評価した。これらの測定結果を表５に示した。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】
【表３】
【００１８】
【表４】
【００１９】
【表５】
【００２０】
【発明の効果】表５に示される結果から、硬質被覆層の
下層がｌ−（Ｔｉ，Ｚｒ）ＣＮ帯域相とｌ−（Ｔｉ，Ｚ
ｒ）ＣＮＯ帯域相との交互積み重ね構造をもち、かつこ
れら帯域相全体で連続した縦長成長結晶組織を形成して
なる帯域相交互積み重ね層で構成された本発明被覆超硬
チップ１〜１０は、いずれも切刃部に欠けやチッピング
などの欠損の発生なく、硬質被覆層の下層がｌ−ＴｉＣ
Ｎ層からなる比較被覆超硬チップ１〜１０に比して一段
とすぐれた耐摩耗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チップは、特に各種鋼の通
常の条件での連続切削や断続切削は勿論のこと、特にこ
れらの切削を高速で行った場合にも、すぐれた耐摩耗性
を示し、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するもの
であり、切削加工の省力化および省エネ化に十分満足に
対応することができるものである。
下層がｌ−（Ｔｉ，Ｚｒ）ＣＮ帯域相とｌ−（Ｔｉ，Ｚ
ｒ）ＣＮＯ帯域相との交互積み重ね構造をもち、かつこ
れら帯域相全体で連続した縦長成長結晶組織を形成して
なる帯域相交互積み重ね層で構成された本発明被覆超硬
チップ１〜１０は、いずれも切刃部に欠けやチッピング
などの欠損の発生なく、硬質被覆層の下層がｌ−ＴｉＣ
Ｎ層からなる比較被覆超硬チップ１〜１０に比して一段
とすぐれた耐摩耗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チップは、特に各種鋼の通
常の条件での連続切削や断続切削は勿論のこと、特にこ
れらの切削を高速で行った場合にも、すぐれた耐摩耗性
を示し、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するもの
であり、切削加工の省力化および省エネ化に十分満足に
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 ▲功▼刀 斉 茨城県結城郡石下町大字古間木1511番地 三菱マテリアル株式会社 筑波製作所 内 (72)発明者 濱口 雄樹 茨城県結城郡石下町大字古間木1511番地 三菱マテリアル株式会社 筑波製作所 内 (72)発明者 見市 昌之 茨城県結城郡石下町大字古間木1511番地 三菱マテリアル株式会社 筑波製作所 内 (56)参考文献 特開 平11−254955（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−15505（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−56564（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23B 27/14 C23C 14/00 - 16/56
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）最下層として、０．１〜２μｍの平均層厚を有す
る粒状結晶組織の窒化チタン層、 （ｂ）下層として、３〜１５μｍの平均層厚を有し、か
つＴｉとＺｒの複合炭窒化物帯域相と、ＴｉとＺｒの複
合炭窒酸化物帯域相との交互積み重ね構造をもつが、最
上相と最下相は前記ＴｉとＺｒの複合炭窒化物帯域相が
占め、さらにこれら帯域相全体で連続した縦長成長結晶
組織を形成してなる帯域相交互積み重ね層、 （ｃ）中間層として、０．５〜５μｍの平均層厚で、い
ずれも粒状結晶組織を有するＴｉの炭化物層、窒化物
層、炭窒化物層、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、 （ｄ）上層として、０．５〜１０μｍの平均層厚を有す
る粒状結晶組織のα型および／またはκ型酸化アルミニ
ウム層、 （ｅ）表面層として、０．１〜２μｍの平均層厚を有す
る粒状結晶組織の窒化チタン層、以上（ａ）〜（ｅ）で
構成された硬質被覆層を５〜２０μｍの全体平均層厚で
化学蒸着および／または物理蒸着してなる、耐摩耗性の
すぐれた表面被覆超硬合金製スローアウエイ切削チッ
プ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13151098A JP3358538B2 (ja) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆超硬合金製スローアウエイ切削チップ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13151098A JP3358538B2 (ja) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆超硬合金製スローアウエイ切削チップ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11323555A JPH11323555A (ja) | 1999-11-26 |
| JP3358538B2 true JP3358538B2 (ja) | 2002-12-24 |
Family
ID=15059731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13151098A Expired - Fee Related JP3358538B2 (ja) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆超硬合金製スローアウエイ切削チップ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3358538B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5029825B2 (ja) * | 2007-09-28 | 2012-09-19 | 三菱マテリアル株式会社 | 硬質被覆層が高速重切削加工ですぐれた耐チッピング性と耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具 |
-
1998
- 1998-05-14 JP JP13151098A patent/JP3358538B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11323555A (ja) | 1999-11-26 |
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