JP4475399B2 - Cutting tool and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、切削加工用工具及びその製造方法に関する。詳しくは、旋削加工、ドリル加工、エンドミル加工及びフライス加工など各種の切削加工用途に適した、耐摩耗性に優れた切削加工用工具、特に、接触する相手材の凝着を大きく抑制でき、しかも、基材と皮膜との密着性に優れ、これによって優れた耐摩耗性を確保することができる切削加工用工具とその製造方法に関する。 The present invention relates to a cutting tool and a manufacturing method thereof. Specifically, turning, drilling, suitable for various cutting pressurized Engineering Applications such as end milling, and milling, cutting tool having excellent wear resistance, in particular, can greatly suppressed the adhesion of the mating member in contact In addition, the present invention relates to a cutting tool that is excellent in adhesion between a base material and a film, and can thereby ensure excellent wear resistance, and a method for manufacturing the same.

工業製品に対する要求特性の高度化に伴って、各種の切削工具の耐摩耗性を向上させることが求められている。 With the sophistication of the required characteristics for industrial products, to improve the wear resistance of various cutting engineering tools are required.

すなわち、切削工具については、切削加工能率を一層高めるために、高速で切削加工した場合にも良好な耐摩耗性を確保できる工具が要求され、また、いわゆる「ハイテン780(HT780)」など「ハイテン材」と称される高張力鋼をはじめ13Cr系のマルテンサイト系ステンレス鋼などの高強度材、更には、オーステナイト系やフェライト系のステンレス鋼といった難削材に対しても凝着を生じることなく優れた切削機能を有する工具が要求されている。 That is, for cutting tools, in order to further improve the cutting efficiency, a tool that can ensure good wear resistance even when cutting at high speed is required. In addition, so-called “High Tens 780 (HT780)” and other “ Without high-strength steels called “materials”, high strength materials such as 13Cr martensitic stainless steel, and difficult-to-cut materials such as austenitic and ferritic stainless steel A tool having an excellent cutting function is required.

斯様な要求に対処するために、従来、超硬合金からなる基材の表面に、硬質保護膜として、TiやZrなどの炭化物、窒化物及び炭窒化物、並びに、Alなどを形成させることが行われている。具体的には、化学蒸着法(CVD法)や物理蒸着法(PVD法)によって、基材の表面に前記した硬質保護膜を単層もしくは複層で、数μmから数十μmの厚さで形成させることが行われ、切削工具の摩耗抑制及び被切削材との凝着抑制が図られている。 In order to cope with such a request, conventionally, carbide, nitride and carbonitride such as Ti and Zr, Al 2 O 3 and the like are used as a hard protective film on the surface of a substrate made of cemented carbide. It is made to form. Specifically, the hard protective film described above is formed as a single layer or multiple layers on the surface of the base material by a chemical vapor deposition method (CVD method) or a physical vapor deposition method (PVD method), with a thickness of several μm to several tens of μm. Forming is performed to suppress wear of the cutting tool and adhesion to the workpiece.

しかしながら、従来の硬質保護膜、例えば、TiN、Ti(C、N)、TiAlN及びAlなどの皮膜は、常温では優れた密着力と耐摩耗性を有するものの、高速で切削加工する場合や高強度材を切削加工する場合には、被切削材との接触面が1000℃以上の高温に上昇するので、酸化分解や被切削材との化学反応が生じ、また、密着力が低下してしまう。その結果、耐摩耗性の低下や被切削材の凝着などが生じ、硬質保護膜としての機能が著しく損なわれる。 However, conventional hard protective films such as TiN, Ti (C, N), TiAlN, and Al 2 O 3 have excellent adhesion and wear resistance at room temperature, but are processed at high speed. When cutting high-strength materials, the contact surface with the material to be cut rises to a high temperature of 1000 ° C or higher, which causes oxidative decomposition and chemical reaction with the material to be cut. End up. As a result, a decrease in wear resistance, adhesion of the workpiece, and the like occur, and the function as the hard protective film is significantly impaired.

このため、硬質保護膜には従来にも増した耐酸化性や密着力が要求されるようになり、この要求に応えるべく、いくつかの新しい技術が提案されている。   For this reason, the hard protective film is required to have higher oxidation resistance and adhesion than before, and several new techniques have been proposed to meet this demand.

例えば、特許文献1に、硬質保護膜の酸化分解を抑制する技術、換言すれば、酸化開始温度を高くして耐酸化特性を向上させる技術が開示されている。すなわち、特許文献1には、基材上に形成された4a族元素、5a族元素、6a族元素及びAlからなる群の中から選択される1種以上の元素の窒化物又は炭窒化物を主成分とする耐摩耗性皮膜の中に、皮膜の硬度を高めることを目的として、B4C、BN、TiB2、TiB、TiC、WC、SiC、SiNX(X=0.5〜1.33)及びAl23よりなる群から選択される少なくとも1種の超微粒化合物を含有させた切削工具が提案されている。 For example, Patent Document 1 discloses a technique for suppressing oxidative decomposition of a hard protective film, in other words, a technique for improving oxidation resistance characteristics by increasing an oxidation start temperature. That is, Patent Document 1 discloses a nitride or carbonitride of one or more elements selected from the group consisting of Group 4a elements, Group 5a elements, Group 6a elements, and Al formed on a substrate. For the purpose of increasing the hardness of the coating in the wear resistant coating as the main component, B 4 C, BN, TiB 2 , TiB, TiC, WC, SiC, SiN x (X = 0.5 to 1.. 33) and a cutting tool containing at least one ultrafine compound selected from the group consisting of Al 2 O 3 has been proposed.

特許文献2には、母材(基材)の表面近傍の塑性変形性を高めるとともに、皮膜との密着性を改善させる技術が開示されている。すなわち、特許文献2には、超硬合金母材と硬質皮膜との間に母材の硬質相粒子と皮膜粒子とからなる硬質複合層を設けた被覆超硬合金が記載されている。   Patent Document 2 discloses a technique for improving the plastic deformability in the vicinity of the surface of a base material (base material) and improving the adhesion with a film. That is, Patent Document 2 describes a coated cemented carbide in which a hard composite layer composed of a hard phase particle and a coating particle of a base material is provided between a cemented carbide base material and a hard coating.

具体的には、硬質相粒子が炭化タングステン、或いは炭化タングステンと周期律表の4a族元素、5a族元素及び6a族金属の炭化物、窒化物及び炭窒化物、並びにこれらの相互固溶体の中の1種以上からなる立方晶化合物で、結合相が鉄族金属である超硬合金を母材とし、その母材表面から内部に向かって3〜20μmの深さに亘って、結合相の量が2重量%以下で、且つ母材の硬質相粒子と周期律表の4a族元素、5a族元素、6a族元素、Al及びSiの炭化物、窒化物及び酸化物、並びにこれらの相互固溶体の中から選ばれた1種以上の化合物粒子とから構成された均一な硬質複合層とを有し、更に、母材表面に前記4a族元素からSiまでの炭化物、窒化物及び酸化物、並びにこれらの相互固溶体の中から選ばれた1種以上の化合物でなる単層又は2層以上の積層でなる0.5〜20μmの硬質膜を被覆した被覆超硬合金が提案されている。   Specifically, the hard phase particles are tungsten carbide or tungsten carbide and carbides, nitrides and carbonitrides of Group 4a element, Group 5a element and Group 6a metal of the periodic table, and one of these solid solutions. Cubic compound composed of more than seeds, cemented carbide whose binder phase is an iron group metal is used as a base material, and the amount of the binder phase is 2 to 3 to 20 μm from the base material surface to the inside. Selected from the group consisting of hard phase particles of the base material, group 4a elements, group 5a elements, group 6a elements, Al and Si carbides, nitrides and oxides, and their mutual solid solutions. A uniform hard composite layer composed of one or more kinds of compound particles, and further, carbide, nitride and oxide from the group 4a element to Si on the surface of the base material, and mutual solid solutions thereof. One or more compounds selected from Coated cemented carbide coated with a hard film of 0.5~20μm composed of a single layer or a laminate of two or more made of has been proposed.

特許文献3には、特定の密度を有する高硬度の炭素膜が開示されている。この特許文献3で提案された炭素膜は、ダイアモンド膜やダイアモンド状炭素膜に代わって、工具、金型や機械部品などの耐摩耗性及び耐久性を向上させることができるものである。   Patent Document 3 discloses a high-hardness carbon film having a specific density. The carbon film proposed in Patent Document 3 can improve wear resistance and durability of tools, molds, mechanical parts, and the like, instead of diamond films and diamond-like carbon films.

特開2001−293601号公報JP 2001-293601 A 特開2002−38205号公報JP 2002-38205 A 特開2003−147508号公報JP 2003-147508 A

本発明の目的は、接触する相手材の凝着を大きく抑制でき、しかも基材と皮膜との密着性に優れ、これによって優れた耐摩耗性を確保することが可能で、旋削加工、ドリル加工、エンドミル加工及びフライス加工など各種の切削加工用途に好適な切削加工用工具とその製造方法を提供することである。 The object of the present invention is to greatly suppress the adhesion of the mating material to be contacted, and has excellent adhesion between the base material and the film, thereby ensuring excellent wear resistance, and turning and drilling. is to provide a method of manufacturing a suitable cutting tool to various cutting pressurized Engineering Applications such as end milling, and milling.

前述の特許文献1で提案された工具を用いれば、250m/分という高速切削の場合にも、優れた耐摩耗性、高い潤滑性が確保でき、また凝着抑制の効果も得られる。しかし、この工具の基材上には、前記特定の元素の窒化物又は炭窒化物を主成分とし、その中に、上述のB4CからAl23までの中から選択される少なくとも1種の超微粒化合物を含む皮膜を設ける必要がある。このため、工業的な量産規模での製造が極めて難しい。更に、この皮膜の場合、切削時に例えば1000℃以上のような高温となった場合、線膨張係数が大きいため圧縮応力が発生して、基材と皮膜との界面における密着力が低下し、耐摩耗性が低下する場合がある。 If the tool proposed in the above-mentioned Patent Document 1 is used, excellent wear resistance and high lubricity can be secured even in high-speed cutting at 250 m / min, and an effect of suppressing adhesion can be obtained. However, on the base material of the tool, the nitride or carbonitride of the specific element is a main component, and at least one selected from B 4 C to Al 2 O 3 is included therein. It is necessary to provide a film containing a kind of ultrafine compound. For this reason, it is extremely difficult to manufacture on an industrial mass production scale. Furthermore, in the case of this film, when the temperature becomes high, for example, 1000 ° C. or higher at the time of cutting, a compressive stress is generated due to a large linear expansion coefficient, and the adhesion at the interface between the substrate and the film is reduced, and Abrasion may be reduced.

次に、特許文献2で提案された被覆超硬合金は、硬質複合層が母材の塑性変形を抑制すると同時に母材と硬質膜との密着性を高めるので、切削工具に用いると、500m/分という極めて大きな切削速度の場合にも、優れた耐摩耗性が確保でき、長い工具寿命が得られる。しかし、この被覆超硬合金は、母材である超硬合金の表面から結合相である鉄族金属を一旦除去したうえで、前述の硬質膜を被覆し、硬質膜と母材との間に硬質複合相を母材表面から3〜20μmの範囲に形成させる必要がある。このため、工業的な量産規模での製造が極めて難しく、また、製造コストも嵩む。更に、前記皮膜の場合にも、基材と皮膜との界面における密着力が低下し、耐摩耗性が低下する場合がある。   Next, the coated cemented carbide proposed in Patent Document 2 has a hard composite layer that suppresses plastic deformation of the base material and at the same time enhances the adhesion between the base material and the hard film. Even at extremely high cutting speeds of minutes, excellent wear resistance can be ensured and a long tool life can be obtained. However, this coated cemented carbide first removes the iron group metal that is the binder phase from the surface of the cemented carbide that is the base material, and then covers the hard film described above, and between the hard film and the base material. It is necessary to form the hard composite phase in the range of 3 to 20 μm from the surface of the base material. For this reason, it is very difficult to manufacture on an industrial mass production scale, and the manufacturing cost is increased. Furthermore, also in the case of the said film | membrane, the adhesive force in the interface of a base material and a film | membrane may fall, and abrasion resistance may fall.

そして、特許文献3で提案された技術は、工具使用温度域が400℃以下の冷間処理が対象である。炭素膜は、400℃を超える温度域では周辺の酸素と反応して炭酸ガス化し、硬質保護膜としては機能しないという問題がある。   And the technique proposed by patent document 3 is object for the cold processing whose tool use temperature range is 400 degrees C or less. The carbon film has a problem that it reacts with surrounding oxygen in the temperature range exceeding 400 ° C. to generate carbon dioxide gas and does not function as a hard protective film.

本発明者らは、このような問題点を解決するために、基材の一例に、WC−TiC−Co超硬合金を用いて、基材表面を被覆する硬質保護膜の化学組成とそれらの皮膜生成方法について詳細に検討した。その結果、下記(a)〜(e)、(g)および(h)の知見を得た。 In order to solve such problems, the present inventors have used a WC-TiC-Co cemented carbide as an example of a base material, the chemical composition of a hard protective film covering the surface of the base material, and their composition. The film formation method was examined in detail. As a result, the following findings (a) to (e), (g) and (h) were obtained.

(a)摩耗を抑制し、更に、接触する相手材の凝着を抑制するためには、硬質保護膜である皮膜の酸化分解温度が高いことが必要であり、しかも、その皮膜は、接触する相手材との化学反応、特に、液相析出を抑止できるものとする必要がある。   (A) In order to suppress wear and further suppress adhesion of the mating material to be contacted, it is necessary that the film which is a hard protective film has a high oxidative decomposition temperature, and the film is in contact with it. It is necessary to suppress chemical reaction with the counterpart material, particularly liquid phase precipitation.

(b)Mg、Al及びSiの複合酸化物は、例えば、Mg2Al4Si518(コーディエライト)の場合、上記分解温度に相当する融点は2000℃を超えるものであり、切削時に工具表面が曝されることになる1200℃以上のような高温でも極めて安定した状態を保つことがことができる。 (B) For example, in the case of Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 (cordierite), the composite oxide of Mg, Al, and Si has a melting point that exceeds 2000 ° C. A very stable state can be maintained even at a high temperature of 1200 ° C. or higher at which the tool surface is exposed.

(c)上記のMg、Al及びSiの複合酸化物は、熱的に安定しているため、高温に曝されても基材との密着性に優れ、剥離することがない。上記のうちでも特に、Mg2Al4Si518の線膨張係数は、例えば、基材である超硬合金に比べて十分小さいので、高温に曝された場合、基材と皮膜の界面に引張応力が発生し、基材との密着性は極めて優れている。 (C) Since the composite oxide of Mg, Al, and Si is thermally stable, it has excellent adhesion to a substrate even when exposed to high temperatures and does not peel off. Among these, in particular, the coefficient of linear expansion of Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 is sufficiently smaller than, for example, a cemented carbide that is a base material. Tensile stress is generated, and the adhesion to the substrate is extremely excellent.

(d)上記のMg、Al及びSiの複合酸化物は、機械的に安定しており、耐熱衝撃性などに優れるので、硬質保護膜として適している。   (D) The composite oxide of Mg, Al and Si is suitable as a hard protective film because it is mechanically stable and has excellent thermal shock resistance.

(e)例えば、各種鋼材の切削工具として、基材の表面に、上記のMg、Al及びSiの複合酸化物を被覆したものを用いれば、この酸化物は、被切削材である鋼材の主成分としてのFeとの反応性が極めて低いので、高速切削時の高温状態においても化学的に安定した状態で存在することができる。   (E) For example, if the surface of the base material is coated with the composite oxide of Mg, Al and Si as a cutting tool for various steel materials, this oxide is the main material of the steel material to be cut. Since the reactivity with Fe as a component is extremely low, it can exist in a chemically stable state even at high temperatures during high-speed cutting.

(g)上記のMg、Al及びSiの複合酸化物における化学的な組成変動を生じ難くし、前述した各物性を損なうことなく皮膜として適用するためには、例えば、純度の高い酸化物を十分に焼結した後、これを原料、つまり、成膜源(以下、「ターゲット」ともいう。)として用い、物理蒸着法によって基材表面に皮膜を生成させればよい。換言すれば、物理蒸着法によって上述のターゲットから励起されたクラスターイオンを、基材の表面に堆積させた皮膜の物性は、上記の酸化物の物性と変わらない。   (G) In order to prevent chemical composition fluctuations in the composite oxide of Mg, Al, and Si described above and to apply as a film without impairing the above-described physical properties, for example, a high-purity oxide is sufficient. After being sintered, this is used as a raw material, that is, a film forming source (hereinafter also referred to as “target”), and a film is formed on the surface of the substrate by physical vapor deposition. In other words, the physical properties of a film in which cluster ions excited from the above-described target by physical vapor deposition are deposited on the surface of the substrate are the same as the above-described physical properties of the oxide.

(h)物理蒸着法において、ターゲットから皮膜への正確な物質移動を可能にし、しかも、クラスターイオンの微細化を可能として,基材の表面凹凸状態に関係なく、直接に緻密な皮膜の生成が実現できるようにするためには、800℃以下の温度域での物理蒸着法を採用することが好ましく、100℃以下の温度域での物理蒸着法を採用すれば一層好ましい。   (H) In physical vapor deposition, precise mass transfer from the target to the film is possible, and further, cluster ions can be miniaturized, and a dense film can be generated directly regardless of the surface irregularity of the substrate. In order to achieve this, it is preferable to employ a physical vapor deposition method in a temperature range of 800 ° C. or less, and it is more preferable to employ a physical vapor deposition method in a temperature range of 100 ° C. or less.

本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものである。   The present invention has been completed based on the above findings.

本発明の要旨は、下記(1)及び(2)に示す切削加工用工具、並びに(3)及び()に示す切削加工用工具の製造方法にある。 Gist of the present invention is a method of manufacturing shown to switching cutting machining tools in the following (1) and shown to switching cutting machining Engineering tools (2), in parallel Beauty (3) and ().

(1)内部に基材を有し、Mg、Al及びSiの複合酸化物からなる厚さが0.5〜10μmの皮膜を最外層に有することを特徴とする切削加工用工具。 (1) which incorporates a base, Mg, switching cutting machining tool you wherein the thickness of a composite oxide of Al and Si having a film of 0.5~10μm the outermost layer.

(2)Mg、Al及びSiの複合酸化物がMg2Al4Si518であることを特徴とする上記(1)に記載の切削加工用工具。 (2) Mg, switching cutting machining tool according to (1), wherein the composite oxide of Al and Si are Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 .

(3)上記(1)又は(2)に記載の切削加工用工具を製造する方法であって、真空槽内に導入した不活性ガス雰囲気下において、Mg、Al及びSiの複合酸化物からなる焼結体を原料としてクラスターイオンを励起させ、前記励起したクラスターイオンを堆積させることにより、厚さ0.5〜10μmの皮膜を切削加工用工具の最外層に生成させることを特徴とする切削加工用工具の製造方法。 (3) A method for producing the cutting tool according to (1) or (2) above, comprising a composite oxide of Mg, Al and Si in an inert gas atmosphere introduced into a vacuum chamber. the sintered body cluster ions are excited as a raw material, by depositing the cluster ions the excitation, switching you, characterized in that to produce a film of thickness 0.5~10μm the outermost layer of the cutting tool A method for manufacturing a cutting tool.

(4)原料としての焼結体が、粒径0.4μm以下で、且つ、純度97%以上のMg、Al及びSiの複合酸化物からなる微粉末を、理論密度に対して95%以上で焼結させたものであることを特徴とする上記(3)に記載の切削加工用工具の製造方法。 (4) The sintered body as a raw material is a fine powder made of a composite oxide of Mg, Al and Si having a particle size of 0.4 μm or less and a purity of 97% or more, and 95% or more of the theoretical density switching cutting manufacturing method of machining tools according to the above (3), characterized in that is obtained by sintering.

なお、Mg、Al及びSiの複合酸化物とは、例えば、Mg3Si410(OH)2(ステアタイト)や2MgO・SiO2(フォルステライト)とAl23(アルミナ)とが固溶状態にある酸化物や、Mg2Al4Si518(コーディエライト)を指す。 Note that the composite oxide of Mg, Al, and Si includes, for example, Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2 (steatite), 2MgO · SiO 2 (forsterite), and Al 2 O 3 (alumina). It refers to oxides in the molten state and Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 (cordierite).

粉末の粒径とは粒径分布が50%以上の割合を有する粒子の直径を、また、焼結の理論密度とは格子定数から計算される単一格子体積と単一格子内の含有原子質量から算出される密度を指す。   The particle size of the powder is the diameter of particles having a particle size distribution of 50% or more. The theoretical density of sintering is the single lattice volume calculated from the lattice constant and the atomic mass contained in the single lattice. The density calculated from

以下、上記(1)及び(2)の切削加工用工具に係る発明、並びに(3)及び(4)の切削加工用工具の製造方法に係る発明を、それぞれ本発明(1)〜本発明(4)という。また、総称して本発明ということがある。 Hereinafter, the (1) and inventions of the switching cutting machining tool (2), the invention according to the manufacturing method of the switching cutting machining tool to the parallel beauty (3) and (4), respectively present invention (1) -This invention (4) . In addition, the present invention may be collectively referred to as the present invention.

本発明の切削加工用工具は、接触する相手材の凝着を大きく抑制でき、しかも基材と皮膜との密着性に優れるので、旋削加工、ドリル加工、エンドミル加工及びフライス加工など各種の切削加工用工具に用いることができる。この切削加工用工具は、本発明の方法によって安定、且つ確実に得ることができる。 The cutting tool of the present invention can largely suppress the adhesion of the mating material to be contacted and has excellent adhesion between the base material and the coating film. It can be used for industrial tools . This cutting tool can be obtained stably and reliably by the method of the present invention.

以下、本発明の各要件について詳しく説明する。   Hereinafter, each requirement of the present invention will be described in detail.

(A)最外層の皮膜の構成材
Mg、Al及びSiの複合酸化物は、分解温度が1200℃以上と高く、しかも、熱的及び機械的に安定しているため、高温に曝されても基材との密着性に優れ、剥離することがないし、安定した機械的性質を発揮することができる。したがって、各種鋼材の切削工具として、基材の表面に、上記のMg、Al及びSiの複合酸化物を被覆したものを用いれば、この酸化物は、被切削材である鋼材の主成分としてのFeとの反応性が極めて低いので、高速切削時の高温状態においても化学的に安定した状態で存在しうる。更に、上記のMg、Al及びSiの複合酸化物からなる皮膜は、摺動部における摩擦係数が極めて小さいし、化学的安定性にも優れる。
(A) Constituent material of outermost layer coating Mg, Al and Si composite oxide has a decomposition temperature as high as 1200 ° C. or higher and is thermally and mechanically stable. It has excellent adhesion to the substrate, does not peel off, and can exhibit stable mechanical properties. Therefore, as a cutting tool for various steel materials, if the surface of the base material is coated with the above composite oxide of Mg, Al and Si, this oxide is used as the main component of the steel material to be cut. Since the reactivity with Fe is extremely low, it can exist in a chemically stable state even at high temperatures during high-speed cutting. Moreover, the film comprising a composite oxide of the above Mg, Al and Si, to the friction coefficient in the sliding portion is extremely small, Ru excellent chemical stability.

したがって、前記の本発明(1)に係る切削加工用工具は、Mg、Al及びSiの複合酸化物からなる皮膜を有するものとした。なお、Mg、Al及びSiの複合酸化物のうちでも、Mg2Al4Si518(コーディエライト)を皮膜として用いれば、上記の各特性を極めて安定且つ確実に得ることができる。したがって、前記の本発明(2)に係る切削加工用工具は、Mg、Al及びSiの複合酸化物がMg2Al4Si518であるものに限定した。 Therefore, machining tools switching cutting Ru engagement with the of the present invention (1) is, Mg, and as having a coating comprising a composite oxide of Al and Si. Of the complex oxides of Mg, Al and Si, the above characteristics can be obtained extremely stably and reliably if Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 (cordierite) is used as the coating. Accordingly, the engagement Ru switching cutting machining tool to the invention (2) is, Mg, a composite oxide of Al and Si is limited to a Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 .

(B)最外層の皮膜の厚さ
最外層に前記(A)項に記載のMg、Al及びSiの複合酸化物からなる皮膜を有する場合であっても、その厚さが0.5μmを下回る場合には、十分な耐摩耗性が得られない場合がある。一方、最外層の皮膜の厚さが10μmを超えても耐摩耗性は飽和し、コストが嵩むばかりである。
(B) Thickness of outermost layer film Even when the outermost layer has a film composed of the composite oxide of Mg, Al and Si described in the above (A), the thickness is less than 0.5 μm. In some cases, sufficient wear resistance may not be obtained. On the other hand, even if the thickness of the outermost layer exceeds 10 μm, the wear resistance is saturated and the cost is increased.

したがって、前記の本発明(1)及び本発明(2)に係る切削加工用工具における最外層の皮膜の厚さを、いずれも、0.5〜10μmと規定した。なお、前記の最外層における皮膜の厚さは、1〜5μmとすることが好ましい。 Therefore, the thickness of the of the present invention (1) and the outermost layer of the coating in the engagement Ru switching cutting machining tool to the invention (2), both, was defined as 0.5 to 10 [mu] m. In addition, it is preferable that the film thickness in the said outermost layer shall be 1-5 micrometers.

上記(A)及び(B)項に記載の理由により、前記の本発明(1)に係る切削加工用工具は、内部に基材を有し、Mg、Al及びSiの複合酸化物からなる厚さが0.5〜10μmの皮膜を最外層に有するものと規定した。また、前記の本発明(2)に係る切削加工用工具は、最外層の皮膜を構成するMg、Al及びSiの複合酸化物をMg2Al4Si518に限定した。 The reasons described above (A) and (B) section, wherein the engagement Ru switching cutting machining tools in the present invention (1) has a base material in the inner portion, Mg, a composite oxide of Al and Si It was defined that the outermost layer had a film having a thickness of 0.5 to 10 μm. Further, the engagement Ru switching cutting machining tool to the invention (2) is, Mg constituting the film of the outermost layer, it is limited a composite oxide of Al and Si in the Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 .

ここで、前記(A)項に記載の、Mg、Al及びSiの複合酸化物からなる前記皮膜の生成温度は800℃以下とすることが好ましく、100℃以下であれば一層好ましい。なお、前記の温度は15℃であっても構わない。   Here, the formation temperature of the film made of the composite oxide of Mg, Al, and Si described in the item (A) is preferably 800 ° C. or less, and more preferably 100 ° C. or less. The temperature may be 15 ° C.

なお、上記の基材には、部材としての要求特性に応じて、例えば、WC、WC−TiC、WC−TiC−Coなどの超硬合金や、高速度鋼、セラミックス、サーメット、ダイス鋼、各種金型用鋼材、Ti合金など、各種の材料を用いることができる。   In addition, according to the required characteristics as a member, for example, cemented carbide such as WC, WC-TiC, WC-TiC-Co, high-speed steel, ceramics, cermet, die steel, Various materials such as steel for molds and Ti alloys can be used.

(C)最外層の皮膜の生成方法
前記した、Mg、Al及びSiの複合酸化物の皮膜が有する各種の特性、つまり、高い分解温度、熱的及び機械的な安定性、高速切削時の高温状態における化学的安定性、極めて小さい摩擦係数などの特性は、例えば、以下に示す物理蒸着法によって皮膜を生成させることによって確保することができる。
(C) Formation method of outermost layer coating Various properties of the above-described composite oxide coating of Mg, Al and Si, that is, high decomposition temperature, thermal and mechanical stability, high temperature during high-speed cutting Properties such as chemical stability in the state and extremely small coefficient of friction can be ensured, for example, by forming a film by the physical vapor deposition method described below.

すなわち、真空槽内に導入した不活性ガス雰囲気下において、前述のMg、Al及びSiの複合酸化物の焼結体をターゲットとしてクラスターイオンを励起させ、前記励起したクラスターイオンを厚さ0.5〜10μmに堆積させて皮膜を得ることによって、前記の各種特性が確保される。   That is, in an inert gas atmosphere introduced into the vacuum chamber, the cluster ions are excited with the sintered body of the composite oxide of Mg, Al, and Si described above as a target, and the excited cluster ions have a thickness of 0.5. The various characteristics described above are ensured by depositing the film to 10 μm to obtain a film.

ここで、真空槽内に導入した不活性ガス雰囲気下での処理とするのは、励起したクラスターイオンが酸素と反応して所望の皮膜組成とは異なる組成となることを予め防ぐほか、比較的原子半径の大きい酸素を排除することによって、クラスターイオンの基材への直進性を引き上げるためである。なお、不活性ガスとしては、窒素ガスやArガスなどを、ターゲットに応じて適宜選択すればよい。これらのガスは、例えば、10-3Pa以下に真空引きした真空槽内に導入し、真空槽内の圧力を10-3Pa程度に保てばよい。 Here, the treatment under the inert gas atmosphere introduced into the vacuum chamber is to prevent the excited cluster ions from reacting with oxygen to become a composition different from the desired film composition in advance. This is because the straightness of the cluster ions to the base material is increased by eliminating oxygen having a large atomic radius. In addition, as an inert gas, nitrogen gas, Ar gas, etc. should just be selected suitably according to a target. For example, these gases may be introduced into a vacuum chamber evacuated to 10 −3 Pa or less, and the pressure in the vacuum chamber may be maintained at about 10 −3 Pa.

ターゲットである焼結体にレーザー光、電子線や高速加速された各種イオンなどを照射すれば、クラスターイオンが容易に励起され、このクラスターイオンを被皮膜処理材(基材)の最外層に厚さ0.5μm以上に堆積させることで、所望の特性を有する皮膜が得られる。なお、堆積厚さを10μm以下とするのは、10μmを超えても耐摩耗性は飽和し、コストが嵩むためである。   When the target sintered body is irradiated with laser light, electron beam, or various ions accelerated at high speed, cluster ions are easily excited, and the cluster ions are thickened on the outermost layer of the coating material (base material). By depositing to a thickness of 0.5 μm or more, a film having desired characteristics can be obtained. The reason why the deposition thickness is 10 μm or less is that the wear resistance is saturated and the cost increases even if the thickness exceeds 10 μm.

したがって、前記の本発明(3)に係る切削加工用工具の製造方法を、真空槽内に導入した不活性ガス雰囲気下において、Mg、Al及びSiの複合酸化物からなる焼結体を原料としてクラスターイオンを励起させ、前記励起したクラスターイオンを堆積させることにより、厚さ0.5〜10μmの皮膜を最外層に形成させることと規定した。 Accordingly, the above manufacturing method of the present invention (3) to the switching engaging Ru cutting machining tools, in an inert gas atmosphere which is introduced into the vacuum chamber, Mg, a complex oxide of Al and Si sintered body Was used as a raw material, and the cluster ions were excited, and the excited cluster ions were deposited to form a film having a thickness of 0.5 to 10 μm on the outermost layer.

なお、ターゲットとしての焼結体に以下に示すものを用いれば、前記した皮膜の各種特性を安定且つ、確実に確保することができる。   In addition, if what is shown below is used for the sintered compact as a target, the various characteristics of an above-described membrane | film | coat can be ensured stably and reliably.

すなわち、ターゲットである焼結体として、粒径0.4μm以下で、且つ、純度97%以上の微粉末を、理論密度に対して95%以上で焼結させたものを用いることによって、前述の皮膜の各種特性が安定且つ、確実に確保される。   That is, as a sintered body as a target, a fine powder having a particle size of 0.4 μm or less and a purity of 97% or more sintered at 95% or more with respect to the theoretical density is used. Various characteristics of the film are ensured stably and reliably.

ここで、粒径を0.4μm以下とするのは、ターゲットから励起されるクラスターイオンを微細化させることにより、成膜エネルギーを引き下げることが可能となるためである。なお、成膜エネルギーは、成膜時の核となるイオンが生成しやすいほど低くなるので、クラスターイオンの微細化が有効である。   Here, the particle size is set to 0.4 μm or less because it is possible to reduce the film formation energy by miniaturizing the cluster ions excited from the target. In addition, since the film formation energy becomes so low that ions serving as nuclei during film formation are easily generated, miniaturization of cluster ions is effective.

また、純度が97%以上の微粉末を用いるのは、不純物の皮膜への混入を未然に防ぎ、組成の均質化による皮膜の機械的及び熱的物性を所期のとおり発現させるためである。更に、理論密度に対して95%以上で焼結させたものを用いるのは、理論密度に対して95%未満で焼結させたものをターゲットにすれば、空隙に入り込んだ空気や前記不活性ガス雰囲気を構成する気体が、クラスターイオン励起のためにレーザー光、電子線や高速加速された各種イオンなどを照射した際に熱膨張し、ターゲットにクラックや割れを生じることがあるため、こうした事態を避けるためである。   Moreover, the reason why the fine powder having a purity of 97% or more is used is to prevent the impurities from being mixed into the film and to express the mechanical and thermal properties of the film by homogenizing the composition as expected. Furthermore, if the sintered material is used at a density of 95% or more with respect to the theoretical density, the target is a material sintered at less than 95% with respect to the theoretical density. This situation occurs because the gas that constitutes the gas atmosphere may thermally expand when irradiated with laser light, electron beams, or various types of accelerated ions for cluster ion excitation, causing cracks or cracks in the target. Is to avoid.

したがって、前記の本発明(4)に係る切削加工用工具の製造方法は、ターゲットとしての焼結体に、粒径0.4μm以下で、且つ、純度97%以上のMg、Al及びSiの複合酸化物からなる微粉末を、理論密度に対して95%以上で焼結させたものを用いるように規定した。 Therefore, the manufacturing method of the the present invention (4) in engagement Ru switching cutting machining tool, the sintered body as a data Getto, with a particle size 0.4μm or less and a purity of 97% or more of Mg, Al and It was defined that a fine powder composed of a complex oxide of Si was sintered at 95% or more of the theoretical density.

なお、ターゲットは超微粒で超高純度の微粉末を高い密度で焼結させたものとすることが好ましいので、例えば、粒径は0.4μm以下、純度は99.9%以上、焼結密度は98%以上とするのがよい。   In addition, since it is preferable that the target is obtained by sintering ultra-fine and ultra-pure fine powder at a high density, for example, the particle size is 0.4 μm or less, the purity is 99.9% or more, and the sintering density Is preferably 98% or more.

なお、例えば、予め400℃×2時間の処理を施して造粒時に用いたバインダーを脱離させ、その後、1500℃×1.0時間の焼成処理を行えば、理論密度に対して95%以上で焼結させることができる。   For example, if the binder used at the time of granulation is removed in advance by performing a treatment at 400 ° C. for 2 hours and then subjected to a firing treatment at 1500 ° C. for 1.0 hour, it is 95% or more of the theoretical density. Can be sintered.

ここで、上記の物理蒸着法によって皮膜を生成させる場合の温度は、ターゲットから皮膜への正確な物質移動を可能にし、しかも、クラスターイオンの微細化を可能として,基材の表面凹凸状態に関係なく、直接に緻密な皮膜の生成が実現できるようにするために、800℃以下の温度域であることが好ましく、100℃以下の温度域であれば一層好ましい。   Here, the temperature when the film is formed by the physical vapor deposition method described above enables accurate mass transfer from the target to the film, and further enables miniaturization of cluster ions, and is related to the surface unevenness state of the substrate. In order to realize the formation of a dense film directly, a temperature range of 800 ° C. or lower is preferable, and a temperature range of 100 ° C. or lower is more preferable.

以下、実施例により本発明を更に詳しく説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

ISO型番SNMN120408の、幅が12.7mm、長さが12.7mmで厚さが4.76mmのチップ寸法のWC−TiC−Co超硬合金を基材として、これにMg2Al4Si518とAl23の皮膜を物理蒸着法によって生成させた。物理蒸着法による皮膜生成の詳細は、次に示すとおりである。 WC-TiC-Co cemented carbide with ISO chip size SNMN120408 with a chip size of 12.7 mm in width, 12.7 mm in length and 4.76 mm in thickness is used as a base material, and Mg 2 Al 4 Si 5 O A film of 18 and Al 2 O 3 was produced by physical vapor deposition. Details of film formation by physical vapor deposition are as follows.

すなわち、Mg2Al4Si518の原料粉として、純度が99.7%以上で、粒径が0.4mm以下の粉末組成品を購入した。また、Al23については、原料粉として、純度が97%未満で、粒径が0.4mm以下の粉末組成品を購入した。次いで、これらの原料粉を、有機バインダーであるポリビニルアルコールを用いて造粒し、焼結後の寸法が直径30mmで厚さが10mmのペレット状となるように、超硬合金製金型を用いて加圧成形した。 That is, as a raw material powder of Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 , a powder composition product having a purity of 99.7% or more and a particle size of 0.4 mm or less was purchased. For Al 2 O 3 , a powder composition having a purity of less than 97% and a particle size of 0.4 mm or less was purchased as a raw material powder. Next, these raw material powders are granulated using polyvinyl alcohol as an organic binder, and a cemented carbide mold is used so that the size after sintering becomes a pellet shape with a diameter of 30 mm and a thickness of 10 mm. And molded under pressure.

なお、脱バインダー及び焼成の条件は、焼結密度がXRD(X線回折パターン)測定による単一格子の格子定数から計算される理論密度に対して95%以上となるようにした。具体的には、Mg2Al4Si518に対する焼成及びAl23に対する焼成は、いずれも、大気中で1500℃×1.0時間の条件で行った。 The binder removal and firing conditions were such that the sintered density was 95% or more of the theoretical density calculated from the lattice constant of a single lattice by XRD (X-ray diffraction pattern) measurement. Specifically, the firing for Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 and the firing for Al 2 O 3 were both performed in the atmosphere at 1500 ° C. for 1.0 hour.

上記のようにして得た直径30mmで厚さが10mmのペレット状のセラミックス焼結体をターゲットとし、レーザーデポジション法によって、基材であるWC−TiC−Co超硬合金にMg2Al4Si518とAl23の皮膜を生成させた。 Using a ceramic sintered body having a diameter of 30 mm and a thickness of 10 mm obtained as described above as a target, a WC-TiC-Co cemented carbide as a base material is coated with Mg 2 Al 4 Si by laser deposition. A film of 5 O 18 and Al 2 O 3 was produced.

すなわち、図1に概略を示すように、密閉したチャンバー3の内部に備えられた基材成膜ステージ5上の回転台4に基材1を載置した。なお、基材1は予め純水とエタノールによって洗浄した後、十分に乾燥させ、チップのすくい面側が上になるように回転台4上に20個載置した。   That is, as schematically shown in FIG. 1, the substrate 1 was placed on the turntable 4 on the substrate film-forming stage 5 provided inside the sealed chamber 3. In addition, after wash | cleaning the base material 1 beforehand with a pure water and ethanol, it fully dried and 20 units | sets were mounted on the turntable 4 so that the rake face side of a chip | tip might turn up.

次いで、チャンバー3内の圧力が10-3Paになるまで真空引きし、その後、不活性ガスをチャンバー3内に導入し、チャンバー内を10-3Paに保った。なお、ターゲット2にMg2Al4Si518を用いた場合及びAl23を用いた場合の両方とも、不活性ガスは窒素ガスとした。 Next, evacuation was performed until the pressure in the chamber 3 became 10 −3 Pa, and then an inert gas was introduced into the chamber 3 to keep the inside of the chamber at 10 −3 Pa. Note that the inert gas was nitrogen gas in both cases where Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 was used as the target 2 and Al 2 O 3 was used.

次に、レーザー装置6からレーザー光7をターゲット2に照射し、クラスターイオン8を励起させ、この励起したクラスターイオン8を基材1に堆積させて厚さ5μmの皮膜を生成させた。   Next, the laser beam 7 was applied to the target 2 from the laser device 6 to excite the cluster ions 8, and the excited cluster ions 8 were deposited on the substrate 1 to form a film having a thickness of 5 μm.

なお、レーザー装置6の出力を約500Wに制御して、発振波長266nmのYAGレーザー光を照射した。   The output of the laser device 6 was controlled to about 500 W, and YAG laser light with an oscillation wavelength of 266 nm was applied.

上記のレーザーデポジション法による処理全体を通じて、ターゲット2の原料粉として、純度が99.7%以上のMg2Al4Si518を用いた場合のチャンバー3内の温度は20℃とした。また、ターゲット2の原料粉として、純度が97%未満のAl23を用いた場合のチャンバー3内の温度は500℃とした。 Throughout the treatment by the laser deposition method, the temperature in the chamber 3 was 20 ° C. when Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 having a purity of 99.7% or more was used as the raw material powder of the target 2. Further, the temperature in the chamber 3 was 500 ° C. when Al 2 O 3 having a purity of less than 97% was used as the raw material powder of the target 2.

また、通常の化学蒸着法によって1000℃で、厚さ5μmのAl23皮膜を、前記したISO型番SNMN120408の、幅が12.7mm、長さが12.7mmで厚さが4.76mmのチップ寸法のWC−TiC−Co超硬合金からなる基材上に生成させた。 In addition, an Al 2 O 3 film having a thickness of 5 μm at 1000 ° C. by an ordinary chemical vapor deposition method has a width of 12.7 mm, a length of 12.7 mm and a thickness of 4.76 mm. It was produced on a substrate made of WC-TiC-Co cemented carbide with chip dimensions.

一方、化学蒸着法によってTiN皮膜を設けた市販の超硬合金切削工具(ISO型番SNMN120408の、幅が12.7mm、長さが12.7mmで厚さが4.76mmのチップ)を購入した。   On the other hand, a commercially available cemented carbide cutting tool (ISO model SNMN120408, a chip having a width of 12.7 mm, a length of 12.7 mm and a thickness of 4.76 mm) provided with a TiN film by chemical vapor deposition was purchased.

上記の各皮膜について、密着性を評価した。また、上記の各皮膜を備えるチップを用いて旋削試験を行い、摩耗量と被切削材の凝着状況を調査することも行った。   The adhesion was evaluated for each of the above films. In addition, a turning test was performed using a tip provided with each of the above-mentioned coatings, and the amount of wear and the state of adhesion of the workpiece were investigated.

皮膜の密着性は通常のスクラッチ方式によって調査した。すなわち、直径が2.0μmの針を皮膜の表面に触れさせて、0〜100Nの荷重掃印によるスクラッチ方式のテストを行い、密着力低下のシグナルの発生有無を調査した。   The adhesion of the film was investigated by a normal scratch method. That is, a 2.0 μm diameter needle was brought into contact with the surface of the film, and a scratch test was performed by load sweeping of 0 to 100 N to investigate the presence or absence of a signal indicating a decrease in adhesion.

旋削試験は、表1に示す化学組成を有する直径100mmでビッカース硬さ(HV)が250の丸棒を供試材として、下記の条件で行った。   The turning test was performed under the following conditions using a round bar having a chemical composition shown in Table 1 and a diameter of 100 mm and a Vickers hardness (HV) of 250 as a test material.

送り量:0.1mm/rev、
切り込み量:1.5mm、
切削速度:200m/分、
切削時間:3分、
潤滑:ドライ(無潤滑)。
上記の切削試験を行った後、光学顕微鏡を用いて、チップ逃げ面の平均摩耗量を計測した。
Feed amount: 0.1 mm / rev,
Cutting depth: 1.5 mm,
Cutting speed: 200 m / min,
Cutting time: 3 minutes
Lubrication: Dry (no lubrication).
After performing the above-described cutting test, the average wear amount of the tip flank was measured using an optical microscope.

表2に上記の各試験結果を示す。   Table 2 shows the results of the above tests.

Figure 0004475399
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Figure 0004475399
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なお、切削試験後のチップのうち、化学蒸着法によってTiN皮膜を設けた市販のチップには、被切削材の凝着が認められた。   Of the chips after the cutting test, adhesion of the work material was observed on a commercially available chip provided with a TiN film by chemical vapor deposition.

そこで、次に、SEM(走査型電子顕微鏡)を用いてチップ表面を詳細に観察した。   Then, the chip | tip surface was observed in detail next using SEM (scanning electron microscope).

その結果、TiN皮膜を設けた市販のチップには、チップ表面への凝着だけではなくTiN皮膜が剥離していることも判明した。一方、その他のチップ表面には凝着は全く認められなかった。   As a result, it was found that the TiN film was peeled off on the commercially available chip provided with the TiN film in addition to adhesion to the chip surface. On the other hand, no adhesion was observed on the other chip surfaces.

図2に、TiN皮膜を設けた市販のチップにおける凝着痕近傍のSEM写真を示す。   In FIG. 2, the SEM photograph of the adhesion mark vicinity in the commercially available chip | tip which provided the TiN film | membrane is shown.

次に、上記SEM写真に対応する観察領域をEDS(エネルギー分散型X線分析装置)によって分析した。その結果、Feが検出され、凝着物の主成分は被切削材に由来することが明らかになった。なお、Fe−Kα線をEDSマッピング分析した結果、Fe検出箇所と凝着痕は完全に一致した。   Next, the observation region corresponding to the SEM photograph was analyzed by EDS (energy dispersive X-ray analyzer). As a result, Fe was detected, and it became clear that the main component of the adherend was derived from the workpiece. In addition, as a result of the EDS mapping analysis of the Fe—Kα line, the Fe detection location and the adhesion mark completely coincided.

図3及び図4に、それぞれ図2のSEM写真に対応する観察領域のFe−Kα線のEDSマッピング像及び凝着物のEDS分析結果を示す。また、上記凝着の有無の観察結果を表2に併せて示す。   FIG. 3 and FIG. 4 show the EDS mapping image of the Fe—Kα line in the observation region corresponding to the SEM photograph of FIG. 2 and the EDS analysis result of the adherend, respectively. Moreover, the observation result of the presence or absence of the adhesion is also shown in Table 2.

表2から、本発明に係る皮膜を有するチップは、密着性に優れ、また、耐摩耗性にも優れて明らかである。   From Table 2, it is clear that the chip having the coating according to the present invention has excellent adhesion and wear resistance.

すなわち、試験番号1の本発明に係る皮膜を有するチップの場合、100N荷重時においても密着力低下のシグナルは検出されず、皮膜は良好な密着性を有することが明らかである。   That is, in the case of the chip having the film according to the present invention of Test No. 1, no signal for decreasing the adhesion force is detected even at a load of 100 N, and it is clear that the film has good adhesion.

これに対して、試験番号2の物理蒸着法によって500℃で生成させたAl23皮膜を有するチップの場合及び試験番号4のTiN皮膜を設けた市販のチップの場合、密着力低下のシグナルは80Nで観察され、また、試験番号3の通常の化学蒸着法によって1000℃で生成させたAl23皮膜を有するチップの場合、密着力低下のシグナルは50Nで観察され、いずれも皮膜の密着性に劣っていた。 On the other hand, in the case of a chip having an Al 2 O 3 film produced at 500 ° C. by a physical vapor deposition method of test number 2 and a commercially available chip provided with a TiN film of test number 4, a signal for decreasing the adhesion force Is observed at 80 N, and in the case of a chip having an Al 2 O 3 film produced at 1000 ° C. by the usual chemical vapor deposition method of test number 3, a signal of lowering adhesion is observed at 50 N, both of which are The adhesion was inferior.

摩耗量は、試験番号1の本発明に係る皮膜を有するチップの場合、1μmと極めて小さいのに対し、試験番号2の物理蒸着法によって500℃で生成させたAl23皮膜を有するチップの場合及び試験番号3の通常の化学蒸着法によって1000℃で生成させたAl23皮膜を有するチップの場合は10μmと大きく、また、試験番号4のTiN皮膜を設けた市販のチップの場合は15μmと極めて大きかった。なお、試験番号2、試験番号3及び試験番号4のいずれの場合にも下地(基材)が完全に露出していた。 The wear amount of the chip having the coating according to the present invention of test number 1 is as small as 1 μm, whereas that of the chip having the Al 2 O 3 film formed at 500 ° C. by the physical vapor deposition method of test number 2 In the case of a chip having an Al 2 O 3 film formed at 1000 ° C. by a normal chemical vapor deposition method of test number 3 and a large chip of 10 μm, and in the case of a commercially available chip provided with a TiN film of test number 4 It was very large at 15 μm. Note that the base (base material) was completely exposed in any of Test No. 2, Test No. 3 and Test No. 4.

本発明の切削加工用工具は、接触する相手材の凝着を大きく抑制でき、しかも基材と皮膜との密着性に優れるので、旋削加工、ドリル加工、エンドミル加工及びフライス加工など各種の切削加工用工具に用いることができる。この切削加工用工具は、本発明の方法によって安定、且つ確実に得ることができる。


The cutting tool of the present invention can largely suppress the adhesion of the mating material to be contacted and has excellent adhesion between the base material and the coating film. It can be used for industrial tools . This cutting tool can be obtained stably and reliably by the method of the present invention.


レーザーデポジション法による成膜方法を説明する図である。It is a figure explaining the film-forming method by the laser deposition method. TiN皮膜を設けた市販のチップにおける凝着痕近傍のSEM写真を示す図である。It is a figure which shows the SEM photograph of the adhesion mark vicinity in the commercially available chip | tip which provided the TiN film | membrane. 図2のSEM写真に対応する観察領域のFe−Kα線のEDSマッピング像を示す図である。It is a figure which shows the EDS mapping image of the Fe-K alpha ray of the observation area corresponding to the SEM photograph of FIG. 図2のSEM写真に対応する観察領域の凝着物のEDS分析結果を示す図である。It is a figure which shows the EDS analysis result of the adhesion thing of the observation area | region corresponding to the SEM photograph of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1:基材、
2:ターゲット、
3:チャンバー、
4:回転台、
5:基材成膜ステージ、
6:レーザー装置、
7:レーザー光、
8:クラスターイオン


1: base material,
2: Target,
3: chamber,
4: Turntable,
5: Base film forming stage,
6: Laser device
7: Laser light
8: Cluster ion


Claims (4)

内部に基材を有し、Mg、Al及びSiの複合酸化物からなる厚さが0.5〜10μmの皮膜を最外層に有することを特徴とする切削加工用工具。 Which incorporates a base, Mg, for cutting engineering tools, wherein a thickness of a composite oxide of Al and Si having a film of 0.5~10μm the outermost layer. Mg、Al及びSiの複合酸化物がMg2Al4Si518であることを特徴とする請求項1に記載の切削加工用工具。 Mg, for cutting Engineering tool according to claim 1, wherein the composite oxide of Al and Si are Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 . 請求項1又は2に記載の切削加工用工具を製造する方法であって、真空槽内に導入した不活性ガス雰囲気下において、Mg、Al及びSiの複合酸化物からなる焼結体を原料としてクラスターイオンを励起させ、前記励起したクラスターイオンを堆積させることにより、厚さ0.5〜10μmの皮膜を切削加工用工具の最外層に生成させることを特徴とする切削加工用工具の製造方法。 A method of manufacturing a cutting for engineering tool according to claim 1 or 2, in an inert gas atmosphere introduced into the vacuum chamber, Mg, a sintered body composed of a composite oxide of Al and Si as raw materials the cluster ions are excited, by depositing the cluster ions the excitation method of cutting for engineering tools, characterized in that to produce a film of thickness 0.5~10μm the outermost layer of the cutting tool. 原料としての焼結体が、粒径0.4μm以下で、且つ、純度97%以上のMg、Al及びSiの複合酸化物からなる微粉末を、理論密度に対して95%以上で焼結させたものであることを特徴とする請求項3に記載の切削加工用工具の製造方法。 A sintered body as a raw material is sintered with a fine powder composed of a composite oxide of Mg, Al, and Si having a particle size of 0.4 μm or less and a purity of 97% or more at a theoretical density of 95% or more. method for producing a cutting for engineering tool according to claim 3, characterized in that the.
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