JP3480086B2 - 硬質層被覆切削工具 - Google Patents
硬質層被覆切削工具Info
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Description
/min以上の高速連続切削に対して優れた切削性能を
示す硬質層被覆切削工具に関するものである。
合金からなる基体(以下、WC基超硬合金基体という)
またはTiCNを主成分とするサーメットからなる基体
(以下、TiCN基サーメット基体という)の表面に、
(Ti0.5 Si0.5 )Cの単一硬質層を被覆してなる硬
質層被覆切削工具は知られている(特開平1−3065
50号公報参照)。
(Ti0.5 Si0.5 )C硬質層を被覆した硬質層被覆切
削工具は、高速連続切削に用いた場合には耐摩耗性が十
分でなく、したがって、満足のいく使用寿命が得られて
いない。
述のような課題を解決し、高速連続切削に用いた場合に
も一層の長寿命を示す硬質層被覆切削工具を得るべく研
究を行った結果、WC基超硬合金基体またはTiCN基
サーメット基体の表面に、アーク放電式イオンプレーテ
ィング法またはマグネトロンスパッタリング法により形
成された(Ti1-x Six )(C1-y Ny )z [ただ
し、0.01≦x≦0.45、0.01≦y≦1.0 、0.5 ≦z≦1.3
4]からなる組成のTiとSiの複合炭窒化物単一硬質
層あるいは複合窒化物単一硬質層を被覆した硬質層被覆
切削工具は、高速連続切削に用いた場合に従来よりも一
層耐摩耗性に優れかつ使用寿命が長くなる、という知見
を得たのである。
れたものであって、WC基超硬合金基体またはTiCN
基サーメット基体の表面に、アーク放電式イオンプレー
ティング法またはマグネトロンスパッタリング法により
形成された(Ti1-x Six )(C1-y Ny )z [ただ
し、0.01≦x≦0.45、0.01≦y≦1.0 、0.5 ≦z≦1.3
4]からなる組成のTiとSiの複合炭窒化物単一硬質
層あるいは複合窒化物単一硬質層を被覆した硬質層被覆
切削工具に特徴を有するものである。
たのは、x<0.01、x>0.45であると所望の耐
摩耗性が得られないからであり、y<0.01、y>
1.0であると所望の耐欠損性が得られないからであ
り、さらにz<0.5であると所望の耐摩耗性が得られ
ず、z>1.34であると所望の耐欠損性が低下すると
ともに剥離が起こりやすくなるからである。前記(Ti
1-x Six )(C1-y Ny)z におけるx、y、zの一
層好ましい範囲は、0.01≦x≦0.30、0.3 ≦y≦0.7 、
0.9 ≦z≦1.1 である。したがって、WC基超硬合金基
体またはTiCN基サーメット基体の表面に形成される
一層好ましい単一硬質層は、TiとSiの複合炭窒化物
単一硬質層である。また、この発明の硬質層被覆切削工
具の単一硬質層の膜厚は1〜10μmの範囲内にあるこ
とが好ましい。
一硬質層を形成するには、アーク放電式イオンプレーテ
ィング法、マグネトロンスパッタリング法などにより成
形することができる。アーク放電式イオンプレーティン
グ法により単一硬質層を形成するには、まず真空装置内
のTiとSiの混合物のターゲット上にアーク放電を発
生させ、TiとSiを蒸発イオン化させる。同時に非金
属ガス(窒素ガスおよび炭化水素ガス)を装置内に導入
し、負の基板電圧をかけた切削工具基板上に(Ti1-x
Six )(C1-y Ny )z [ただし、0.01≦x≦0.45、
0.01≦y≦1.0、0.5 ≦z≦1.34]からなる単一硬質層
を形成する。TiとSiの比率はターゲットのTi/S
i比率を、またメタル/ガス成分の比率はメタル蒸発量
/ガス導入量を調節したり、基板電圧を変化させること
により制御する。
硬質層を形成するには、まず真空装置内のTiとSiの
混合物のターゲットを試料を挾んで対向させる。つぎに
非金属ガス(窒素ガスおよび炭化水素ガス)を装置内に
導入し、対向ターゲット間にグロー放電をさせる。Ti
とSiをスパッタリングイオン化させることにより負の
基板電圧をかけた切削工具基板上に(Ti1-x Six )
(C1-y Ny )z [ただし、0.01≦x≦0.45、0.01≦y
≦1.0 、0.5 ≦z≦1.34]からなる単一硬質層を形成す
る。TiとSiの比率はターゲットのTi/Si比率
を、またメタル/ガス成分の比率はメタル蒸発量/ガス
導入量を調節したり、基板電圧を変化させることにより
制御する。
施例に基づいて具体的に説明する。 実施例1 ISO規格P30相当、SNGA120408の形状を
有するWC基WC基超硬合金製チップおよび表1に示さ
れる比率のTiとSiの混合物ターゲットおよびTiタ
ーゲットを用意した。
ンプレーティング装置内の上方に装着し、一方、前記イ
オンプレーティング装置内の下方には、表1に示される
比率のTiとSiの混合物ターゲットを装着し、かかる
状態で前記イオンプレーティング装置内を排気して1×
10-5Torrの真空に保持し、昇温速度:6℃/mi
n.で700℃に昇温させ、つづいて、この温度に保持
しながら、5×10-2TorrのArガス雰囲気に保持
してイオンクリーニングした。
の混合物ターゲット上にアーク放電を発生させてTiと
Siを加熱蒸発させイオン化させるとともに、供給口よ
り表1に示される比率の窒素ガスおよびアセチレンガス
を導入し、表1に示される負の基板電圧をかけることに
より、前記WC基超硬合金製チップを基体表面に表2に
示される膜厚を有しさらに表2に示されるx、yおよび
zの値を有する(Ti1-x Six )(C1-y Ny )z 単
一硬質層を被覆した本発明被覆チップ1〜10、比較被
覆チップ1〜7および従来被覆チップ1を作製した。前
記(Ti1-x Six )(C1-y Ny )z 単一硬質層にお
けるx、yおよびzの値はEPMAにて分析して求め
た。
覆チップ1〜7および従来被覆チップ1を用いて、下記
の条件の連続乾式切削試験を実施した。 連続乾式切削試験条件 被削材:JIS規格SNCM439(ブリネル硬さ:2
50)の丸材、 切削速度:250m/min、 送り:0.3mm/rev.、 切込み:2.0mm、 の条件で連続乾式切削し、切刃の逃げ面の最大摩耗幅が
0.3mmになったところを寿命とし、寿命に至る時間
(分)および摩耗形態を測定し、それらの測定結果を表
2に示した。
プ1〜10は比較被覆チップ1〜7および従来被覆チッ
プ1に比べて切削特性が優れていることが分かる。
i−5%TaCの組成を有し、ISO規格SNGA12
0408の形状を有するTiCN基サーメット製チップ
および表3に示される比率のTiとSiの混合物ターゲ
ットおよびTiターゲットを用意した。
プを通常のイオンプレーティング装置内の上方に装着
し、一方、前記イオンプレーティング装置内の下方に
は、表3に示される比率のTiとSiの混合物ターゲッ
トを装着し、かかる状態で前記イオンプレーティング装
置内を排気して1×10-5Torrの真空に保持し、昇
温速度:6℃/min.で700℃に昇温させ、つづい
て、この温度に保持しながら、5×10-2TorrのA
rガス雰囲気に保持してイオンクリーニングした。
の混合物ターゲット上にアーク放電を発生させてTiと
Siを加熱蒸発させイオン化させるとともに、供給口よ
り表3に示される比率の窒素ガスおよびアセチレンガス
を導入し、表3に示される負の基板電圧をかけることに
より、前記TiCN基サーメット製チップを基体表面に
表4に示される膜厚を有しさらに表4に示されるx、y
およびzの値を有する(Ti1-x Six )(C
1-y Ny )z 単一硬質層を被覆した本発明被覆チップ1
1〜20、比較被覆チップ8〜14および従来被覆チッ
プ2を作製した。前記(Ti1-x Six )(C
1-y Ny )z 単一硬質層におけるx、yおよびzの値は
EPMAにて分析して求めた。
被覆チップ8〜14および従来被覆チップ2を用いて、
下記の条件の連続乾式切削試験を実施した。
50)の丸材、 切削速度:300m/min、 送り:0.2mm/rev.、 切込み:2.0mm、 の条件で連続乾式切削し、切刃の逃げ面の最大摩耗幅が
0.3mmになったところを寿命とし、寿命に至る時間
(分)および摩耗形態を測定し、それらの測定結果を表
4に示した。
プ11〜20は、比較被覆チップ8〜14および従来被
覆チップ2に比べて切削性能が優れていることが分か
る。
この発明の硬質層被覆切削工具は、従来の硬質層被覆切
削工具に比べて一層優れた性能を有し、工業上優れた効
果をもたらすものである。
Claims (2)
- 【請求項1】 WC基超硬合金基体表面に、アーク放電
式イオンプレーティング法またはマグネトロンスパッタ
リング法により形成された(Ti1-x Six)(C1-y
Ny )z [ただし、0.01≦x≦0.45、0.01≦y≦1.0 、
0.5 ≦z≦1.34]からなる組成のTiとSiの複合炭窒
化物単一硬質層あるいは複合窒化物単一硬質層を被覆し
てなることを特徴とする硬質層被覆切削工具。 - 【請求項2】 TiCN基サーメット基体表面に、アー
ク放電式イオンプレーティング法またはマグネトロンス
パッタリング法により形成された(Ti1-xSix )
(C1-y Ny )z [ただし、0.01≦x≦0.45、0.01≦y
≦1.0 、0.5 ≦z≦1.34]からなる組成のTiとSiの
複合炭窒化物単一硬質層あるいは複合窒化物単一硬質層
を被覆してなることを特徴とする硬質層被覆切削工具。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28285194A JP3480086B2 (ja) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | 硬質層被覆切削工具 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28285194A JP3480086B2 (ja) | 1994-10-21 | 1994-10-21 | 硬質層被覆切削工具 |
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JPH08118106A JPH08118106A (ja) | 1996-05-14 |
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006181706A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 表面被覆切削工具およびその製造方法 |
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-
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- 1994-10-21 JP JP28285194A patent/JP3480086B2/ja not_active Expired - Lifetime
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