JP4756471B2 - 高硬度鋼の高速重切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削スローアウエイチップ - Google Patents
高硬度鋼の高速重切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削スローアウエイチップ Download PDFInfo
- Publication number
- JP4756471B2 JP4756471B2 JP2006078679A JP2006078679A JP4756471B2 JP 4756471 B2 JP4756471 B2 JP 4756471B2 JP 2006078679 A JP2006078679 A JP 2006078679A JP 2006078679 A JP2006078679 A JP 2006078679A JP 4756471 B2 JP4756471 B2 JP 4756471B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- constituent
- hard coating
- cutting
- crystal
- 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
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 title claims description 135
- 239000011195 cermet Substances 0.000 title claims description 10
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 title 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 325
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 88
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 83
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 82
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 77
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 31
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 23
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 19
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 18
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 17
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 13
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000005422 blasting Methods 0.000 claims description 12
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 12
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims description 12
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 11
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 11
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 10
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010431 corundum Substances 0.000 claims description 9
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 8
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 8
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 3
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims 1
- 150000003608 titanium Chemical class 0.000 claims 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 78
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 21
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 15
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 229910001315 Tool steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000001887 electron backscatter diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000004453 electron probe microanalysis Methods 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- FOZHTJJTSSSURD-UHFFFAOYSA-J titanium(4+);dicarbonate Chemical compound [Ti+4].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O FOZHTJJTSSSURD-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical group C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
(1)下部層が、炭化チタン(以下、TiCで示す)層、窒化チタン(以下、同じくTiNで示す)層、炭窒化チタン(以下、TiCNで示す)層、炭酸化チタン(以下、TiCOで示す)層、および炭窒酸化チタン(以下、TiCNOで示す)層のうちの1層または2層以上からなり、かつ3〜20μmの全体平均層厚を有する化学蒸着形成されたTi化合物層、
(2)上部層が、1〜15μmの平均層厚、および化学蒸着形成した状態でα型の結晶構造を有する酸化アルミニウム層(以下、Al2O3層で示す)、
以上(1)および(2)で構成された硬質被覆層を蒸着形成してなる被覆切削チップが知られており、この被覆切削チップが、例えば一般鋼や普通鋳鉄などの連続切削や断続切削に用いられることは良く知られている。
また、上記の被覆切削チップの硬質被覆層を構成するAl2O3層(上部層)の表面を、切削性能を向上させる目的でウエットブラスト処理して、平滑化することも知られている。
(a−1)硬質被覆層の下部層であるTi化合物層を構成するTiCN層、すなわちTi化合物層のうちで相対的に高い高温硬さと高温強度を有し、かつ図1(a)に模式図で示される通り、格子点にTi、炭素、および窒素からなる構成原子がそれぞれ存在するNaCl型面心立方晶の結晶構造(なお、図1(b)は(011)面で切断した状態を示す)を有するTiCN層に関し、
従来被覆切削チップの硬質被覆層を構成する下部層としてのTiCN層は、通常の化学蒸着装置にて、
反応ガス組成:容量%で、TiCl4:2〜10%、CH3CN:0.5〜3%、N2:10〜30%、H2:残り、
反応雰囲気温度:800〜900℃、
反応雰囲気圧力:6〜20kPa、
の条件(通常条件という)で蒸着形成されるが、これを、
反応ガス組成:容量%で、TiCl4:0.1〜0.8%、CH3CN:0.05〜0.3%、Ar:10〜30%、H2:残り、
反応雰囲気温度:930〜1000℃、
反応雰囲気圧力:6〜20kPa、
の条件、すなわち上記の通常条件に比して、反応ガス組成では、TiCl4およびCH3CNを相対的に低く、かつN2ガスに代ってArガスを添加し、さらに雰囲気温度を相対的に高くした条件(反応ガス組成調整高温条件)で蒸着形成すると、この結果の反応ガス組成調整高温条件で形成したTiCN層(以下、「改質TiCN層」という)は、高温強度が一段と向上し、硬質被覆層の耐チッピング性向上に一段と寄与するようになること。
電界放出型走査電子顕微鏡を用い、図2(a),(b)に概略説明図で例示される通り、表面研磨面の測定範囲内に存在する結晶粒個々に電子線を照射して、前記表面研磨面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である(001)面および(011)面の法線がなす傾斜角[図2(a)には前記結晶面のうち(001)面の傾斜角が0度、(011)面の傾斜角が45度の場合、同(b)には(001)面の傾斜角が45度、(011)面の傾斜角が0度の場合を示しているが、これらの角度を含めて前記結晶粒個々のすべての傾斜角]を測定し、この場合前記結晶粒は、上記の通り格子点にTi、炭素、および窒素からなる構成原子がそれぞれ存在するNaCl型面心立方晶の結晶構造を有し、この結果得られた測定傾斜角に基づいて、相互に隣接する結晶粒の界面で、前記構成原子のそれぞれが前記結晶粒相互間で1つの構成原子を共有する格子点(構成原子共有格子点)の分布を算出し、前記構成原子共有格子点間に構成原子を共有しない格子点がN個(NはNaCl型面心立方晶の結晶構造上2以上の偶数となる)存在する構成原子共有格子点形態をΣN+1で現し、個々のΣN+1がΣN+1全体(ただし、頻度の関係で上限値を28とする)に占める分布割合を示す構成原子共有格子点分布グラフを作成した場合、いずれのTiCN層もΣ3に最高ピークが存在するが、前記従来TiCN層は、図4に例示される通り、Σ3の分布割合が30%以下の相対的に低い構成原子共有格子点分布グラフを示すのに対して、前記改質TiCN層は、図3に例示される通り、Σ3の分布割合が60以上%のきわめて高い構成原子共有格子点分布グラフを示し、この高いΣ3の分布割合は、反応ガスを構成するTiCl4およびCH3CNと、Arの含有量、さらに雰囲気反応温度によって変化すること。
反応ガス組成:容量%で、AlCl3:2〜4%、CO2:6〜8%、HCl:1.5〜3%、H2S:0.05〜0.2%、H2:残り、
反応雰囲気温度:1020〜1050℃、
反応雰囲気圧力:6〜10kPa、
の条件(通常条件という)で蒸着形成されるが、これを、
反応ガス組成:容量%で、AlCl3:6〜10%、CO2:10〜15%、HCl:3〜5%、H2S:0.05〜0.2%、H2:残り、
反応雰囲気温度:1020〜1050℃、
反応雰囲気圧力:3〜5kPa、
の条件、すなわち上記の通常条件に比して、反応ガス組成では、AlCl3、CO2、およびHClの含有割合を相対的に高く、かつ雰囲気圧力を相対的に低くした条件(反応ガス成分高含有調整低圧条件)で蒸着形成すると、この結果の反応ガス成分高含有調整低圧条件で形成したAl2O3層(以下、「改質Al2O3層」という)は、Al2O3層本来の具備するすぐれた高温硬さおよび耐熱性に加えて、高温強度が一段と向上し、すぐれた耐チッピング性を発揮するようになること。
電界放出型走査電子顕微鏡を用い、図6(a),(b)に概略説明図で例示される通り、表面研磨面の測定範囲内に存在する結晶粒個々に電子線を照射して、前記表面研磨面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である(0001)面および(10-10)面の法線がなす傾斜角[図6(a)には前記結晶面の傾斜角が0度の場合、同(b)には傾斜角が45度の場合を示しているが、これらの角度を含めて前記結晶粒個々のすべての傾斜角]を測定し、この場合前記結晶粒は、上記の通り格子点にAlおよび酸素からなる構成原子がそれぞれ存在するコランダム型六方最密晶の結晶構造を有し、この結果得られた測定傾斜角に基づいて、相互に隣接する結晶粒の界面で、前記構成原子のそれぞれが前記結晶粒相互間で1つの構成原子を共有する格子点(構成原子共有格子点)の分布を算出し、前記構成原子共有格子点間に構成原子を共有しない格子点がN個(ただし、Nはコランダム型六方最密晶の結晶構造上2以上の偶数となるが、分布頻度の点からNの上限を28とした場合、4、8、14、24、および26の偶数は存在せず)存在する構成原子共有格子点形態をΣN+1で現し、個々のΣN+1がΣN+1全体に占める分布割合を示す構成原子共有格子点分布グラフを作成した場合(この場合前記の結果から、Σ5、Σ9、Σ15、Σ25、およびΣ27の構成原子共有格子点形態は存在しないことになる)、上記従来Al2O3層は、図9に例示される通り、Σ3の分布割合が30%以下の相対的に低い構成原子共有格子点分布グラフを示すのに対して、前記改質Al2O3層は、図8に例示される通り、Σ3の分布割合が60%以上のきわめて高い構成原子共有格子点分布グラフを示し、この高いΣ3の分布割合は、反応ガスを構成するAlCl3、CO2、およびHClの含有割合、さらに雰囲気反応圧力によって変化すること。
なお、上記の改質Al2O3層および従来Al2O3層において、相互に隣接する結晶粒の界面における構成原子共有格子点形態のうちのΣ3、Σ7、およびΣ11の単位形態を模式図で例示すると図7(a)〜(c)に示される通りとなる(なお、上記の改質TiCN層および従来TiCN層においても同様である)。
(c−2−1)まず、下側層として、反応ガス組成を、体積%で、
TiCl4:0.2〜10%、
CO2:0.1〜10%、
Ar:5〜60%、
H2:残り、
とし、かつ、
反応雰囲気温度:800〜1100℃、
反応雰囲気圧力:4〜70kPa(30〜525torr)、
とした条件で、0.1〜3μmの平均層厚を有し、かつ、オージェ分光分析装置で測定して、Tiに対する酸素の割合が原子比で1.25〜1.90、即ち、
組成式:TiOW 、
で表わした場合、
W:原子比で1.25〜1.90、
を満足する酸化チタン層を形成し、
(c−2−2)ついで、上記酸化チタン層(下側層)の上に、上側層として、通常の条件、即ち、反応ガス組成を、体積%で、
TiCl4:0.2〜10%、
N2:4〜60%、
H2:残り、
とし、かつ、
反応雰囲気温度:800〜1100℃、
反応雰囲気圧力:4〜90kPa(30〜675torr)、
とした条件で、0.05〜2μmの平均層厚を有するTiN層を形成すると、
(c−2−3)上記TiN層(上側層)形成時に、上記下側層を構成する酸化チタン層の酸素が拡散してきて前記上側層(TiN層)が、窒酸化チタン層で構成されるようになるが、この場合上記上側層(前記窒酸化チタン層)形成後の上記下側層である酸化チタン層は、厚さ方向中央部をオージェ分光分析装置で測定して、酸素の割合がTiに対する原子比で1.2〜1.7、即ち、
組成式:TiOX 、
で表わした場合、
X:原子比で1.2〜1.7、
を満足する酸化チタン層となり、
(c−2−4)また、上記窒酸化チタン層で構成された上側層は、同じく厚さ方向中央部をオージェ分光分析装置で測定して、拡散酸素の割合が窒素(N)に対する原子比で0.01〜0.4、即ち、
組成式:TiN1-Y(O)Y、
で表わした場合(ただし、(O)は上記下側研磨材層からの拡散酸素を示す)、
Y:原子比で0.01〜0.4、
を満足する窒酸化チタン層となること。
上記(c−1)におけると同じくウエットブラストにて、噴射研磨材として、水との合量に占める割合で15〜60質量%のAl2O3微粒を配合した研磨液を噴射すると、前記窒酸化チタン層および酸化チタン層は、前記Al2O3微粒によって粉砕微粒化し、窒酸化チタン微粒および酸化チタン微粒となって前記Al2O3微粒の共存下で研磨材として作用し、図18に概略斜視図で例示される通り、硬質被覆層の上部層を構成するAl2O3層の表面を研磨することになり、この結果研磨後の前記Al2O3層の表面は、Ra:0.2μm以下の表面粗さにまで平滑化されるようになり、この上部層であるAl2O3層の表面がRa:0.2μm以下の表面粗さに平滑化されると、耐チッピング性に顕著な向上効果が現れるようになること。
以上(a)〜(e)に示される研究結果を得たのである。
(1)下部層が、TiC層、TiN層、TiCN層、TiCO層、およびTiCNO層のうちの2層以上からなり、かつ3〜20μmの合計平均層厚を有するTi化合物層、
(2)上部層が、1〜15μmの平均層厚を有するAl2O3層、
以上(1)および(2)で構成された硬質被覆層を形成してなる被覆切削チップにおいて、
(a−1)上記(1)のTi化合物層のうちの1層を、2.5〜15μmの平均層厚を有し、かつ、
電界放出型走査電子顕微鏡を用い、表面研磨面の測定範囲内に存在する結晶粒個々に電子線を照射して、前記表面研磨面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である(001)面および(011)面の法線がなす傾斜角を測定し、この場合前記結
晶粒は、格子点にTi、炭素、および窒素からなる構成原子がそれぞれ存在するNaCl型面心立方晶の結晶構造を有し、この結果得られた測定傾斜角に基づいて、相互に隣接する結晶粒の界面で、前記構成原子のそれぞれが前記結晶粒相互間で1つの構成原子を共有する格子点(構成原子共有格子点)の分布を算出し、前記構成原子共有格子点間に構成原子を共有しない格子点がN個(NはNaCl型面心立方晶の結晶構造上2以上の偶数となる)存在する構成原子共有格子点形態をΣN+1で現した場合、個々のΣN+1がΣN+1全体(ただし、頻度の関係で上限値を28とする)に占める分布割合を示す構成原子共有格子点分布グラフにおいて、Σ3に最高ピークが存在し、かつ前記Σ3のΣN+1全体に占める分布割合が60%以上である構成原子共有格子点分布グラフを示す改質TiCN層、
(a−2)上記(2)のAl2O3層を、
電界放出型走査電子顕微鏡を用い、表面研磨面の測定範囲内に存在する六方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射して、前記表面研磨面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である(0001)面および(10-10)面の法線がなす傾斜角を測定し、この場合前記結晶粒は、格子点にAlおよび酸素からなる構成原子がそれぞれ存在するコランダム型六方最密晶の結晶構造を有し、この結果得られた測定傾斜角に基づいて、相互に隣接する結晶粒の界面で、前記構成原子のそれぞれが前記結晶粒相互間で1つの構成原子を共有する格子点(構成原子共有格子点)の分布を算出し、前記構成原子共有格子点間に構成原子を共有しない格子点がN個(ただし、Nはコランダム型六方最密晶の結晶構造上2以上の偶数となるが、分布頻度の点からNの上限を28とした場合、4、8、14、24、および26の偶数は存在せず)存在する構成原子共有格子点形態をΣN+1で現した場合、個々のΣN+1がΣN+1全体に占める分布割合を示す構成原子共有格子点分布グラフにおいて、Σ3に最高ピークが存在し、かつ前記Σ3のΣN+1全体に占める分布割合が60%以上である構成原子共有格子点分布グラフを示す改質Al2O3層、
で構成し、
(b)上記硬質被覆層の上部層である改質Al2O3層の全面に、
(b−1)下側層として、0.1〜3μmの平均層厚を有し、かつ、
組成式:TiOX 、
で表わした場合、厚さ方向中央部をオージェ分光分析装置で測定して、
X:原子比で1.2〜1.7、
を満足する酸化チタン層、
(b−2)上側層として、0.05〜2μmの平均層厚を有し、かつ、
組成式:TiN1-Y(O)Y、
で表わした場合(ただし、(O)は上記Ti酸化物層からの拡散酸素を示す)、同じく厚さ方向中央部をオージェ分光分析装置で測定して、
Y:原子比で0.01〜0.4、
を満足する窒酸化チタン層、
以上(b−1)および(b−2)で構成された研磨材層を蒸着形成した状態で、
(b−3)ウエットブラストにて、噴射研磨材として、水との合量に占める割合で15〜60質量%のAl2O3微粒を配合した研磨液を噴射し、
上記の下側層の粉砕化酸化チタン微粒、上側層の粉砕化窒酸化チタン微粒、および噴射研磨材としてのAl2O3微粒の共存下で、上記硬質被覆層の上部層を構成する改質Al2O3層の少なくとも切刃稜線部を含むすくい面部分および逃げ面部分を研磨して、これら研磨面の表面粗さをRa:0.2μm以下とし、
(c)さらに、上記改質Al2O3層の研磨面のすくい面および逃げ面のいずれか、またはこれら両面の全面に亘って、単一基本形状マークおよび前記単一基本形状マークの集合マークのいずれか、または両方が分散分布してなると共に、前記単一基本形状マークを、上記硬質被覆層の構成層のうちのいずれかの層が露出した掘下げ面とした硬質被覆層残留応力低減模様をレーザービーム照射形成してなる、
高硬度鋼の高速重切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する被覆切削チップに特徴を有するものである。
(a)硬質被覆層
(a−1)下部層のTi化合物層
Ti化合物層は、改質Al2O3層の下部層として存在し、自身の具備するすぐれた高温強度によって硬質被覆層が高温強度向上に寄与するほか、チップ基体とAl2O3層のいずれにも強固に密着し、よって硬質被覆層のチップ基体に対する密着性を向上させる作用を有するが、その全体平均層厚が3μm未満では、前記作用を十分に発揮させることができず、一方その全体平均層厚が20μmを越えると、特に高熱発生を伴なう高速切削では熱塑性変形を起し易くなり、これが偏摩耗の原因となることから、その全体平均層厚を3〜20μmと定めた。
上記の改質TiCN層の構成原子共有格子点分布グラフにおけるΣ3の分布割合は、上記の通り反応ガスを構成するTiCl4およびCH3CNと、Arの含有量、さらに雰囲気反応温度を調整することによって60%以上とすることができるが、この場合Σ3の分布割合が60%未満では、高硬度鋼の高速重切削加工で、硬質被覆層にチッピングが発生しない、すぐれた高温強度向上効果を確保することができず、したがってΣ3の分布割合は高ければ高いほど望ましいことから、Σ3の分布割合を60%以上と定めた。このように前記改質TiCN層は、上記の通りTiCN自体のもつ高温硬さと高温強度に加えて、さらに一段とすぐれた高温強度を有するようになるが、その平均層厚が2.5μm未満では所望のすぐれた高温強度向上効果を硬質被覆層に十分に具備せしめることができず、一方その平均層厚が15μmを越えると、偏摩耗の原因となる熱塑性変形が発生し易くなり、摩耗が加速するようになることから、その平均層厚を2.5〜15μmと定めた。
上記の改質Al2O3層の構成原子共有格子点分布グラフにおけるΣ3の分布割合は、上記の通り反応ガスを構成するAlCl3、CO2、およびHClの含有割合、さらに雰囲気反応圧力を調整することによって60%以上とすることができるが、この場合Σ3の分布割合が60%未満では、高速重切削加工で、硬質被覆層にチッピングが発生しない、すぐれた高温強度向上効果を確保することができないことから、Σ3の分布割合を60%以上と定めた。このように前記改質Al2O3層は、上記の通りAl2O3層自体のもつすぐれた高温硬さと耐熱性に加えて、さらに一段とすぐれた高温強度を有するようになるが、その平均層厚が1μm未満では前記改質Al2O3層の有する前記の特性を硬質被覆層に十分に具備せしめることができず、一方その平均層厚が15μmを越えると、高硬度鋼などの切削加工を、切削条件の厳しい高速重切削条件で行うのに用いた場合には、切刃部にチッピングが発生し易くなることから、その平均層厚を1〜15μmと定めた。
上側層を構成する窒酸化チタン層は、上記の通り、まず、酸素の割合をNに対する原子比で1.25〜1.90(W値)とした酸化チタン層を形成し、ついで、前記酸化チタン層の上に通常の条件でTiN層を蒸着することにより形成されるものであり、したがって前記TiN層形成時における前記酸化チタン層からの酸素の拡散が不可欠となるが、前記酸化チタン層のW値が1.25未満であると、前記TiN層への酸素の拡散反応が急激に低下し、上側層における拡散酸素の割合(Y値)を原子比で0.01以上にすることができず、一方同W値が1.90を越えると、前記上側層における拡散酸素の割合(Y値)が原子比で0.40を越えて多くなってしまうことから、W値を1.25〜1.90と定めたものであり、この場合上側層形成後の下側層(酸化チタン層)における酸素の割合(X値)は原子比で1.2〜1.7の範囲内の値をとるようになる、言い換えれば上側層形成後の下側層のX値が1.2〜1.7を満足する場合に、前記上側層のY値は0.01〜0.40を満足するものとなる。
また、この場合、下側層のX値および上側層のY値をそれぞれ1.2〜1.7および0.01〜0.40と定めたのは、前記X値およびY値が前記の値をとった場合に、これら研磨材層のウエットブラスト時における粉砕微粒化が好適な状態で行なわれ、すぐれた研磨機能を十分に発揮することが多くの試験結果から得られ、これらの試験結果に基いて定めたものである。したがって、前記X値およびY値がそれぞれ1.2〜1.7および0.01〜0.40の範囲から外れると、前記研磨材層のウエットブラスト時における粉砕微粒化が満足に行なわれず、すぐれた研磨機能を期待することができない。
さらに、上側層および下側層の平均層厚を、それぞれ0.05〜2μmおよび0.1〜3μmとしたのは、その平均層厚が0.05μm未満および0.1μm未満では、ウエットブラスト時における下側層の粉砕化酸化チタン微粒、上側層の粉砕化窒酸化チタン微粒の割合が少な過ぎて、研磨機能を十分に発揮することができず、一方、その平均層厚がそれぞれ2μmおよび3μmを越えても、研磨機能が急激に低下するようになり、いずれの場合もα型Al2O3層の表面をRa:0.2μm以下の表面粗さに研磨することができなくなるという理由にもとづくものである。
研磨液のAl2O3微粒には、ウエットブラスト時に研磨材層を構成する下側層の粉砕化酸化チタン微粒および上側層の粉砕化窒酸化チタン微粒と共存した状態で、α型Al2O3層の表面を研磨する作用があるが、その割合が水との合量に占める割合で15質量%未満でも、また60質量%を越えても研磨機能が急激に低下するようになることから、その割合を15〜60質量%と定めた。
(b)ついで、上記硬質被覆層を構成する改質Al2O3層の全面に、研磨材層の下側層形成用酸化チタン層[TiOW(1)〜(6)のいずれか]を表5に示される条件で形成した後、上側層形成用窒化チタン層(TiN層)を同じく表5に示される条件で、表8に示される目標層厚で蒸着形成して、同じく表8に示される組成、すなわち厚さ方向中央部をオージェ分光分析装置で測定して、それぞれ表8に示されるX値およびY値の下側層および上側層からなる研磨材層を形成し(図17参照)、
(c)引き続いて、上記の下側層および上側層からなる研磨材層形成の被覆切削チップに、表6に示されるブラスト条件で、かつ表8に示される組み合わせでウエットブラストを施して、工具取り付け孔周辺部に研磨材層を存在させた状態で、前記改質Al2O3層(上部層)の切刃稜線部を含むすくい面部分および逃げ面部分を、同じく表8に示される表面粗さに研磨し(図18参照)、
(d)さらに、レーザービーム照射装置を用い、上記表面研磨の硬質被覆層に、
レーザービーム出力:10W、
単一基本形状マークの形状:直径が0.8mmの円形、
硬質被覆層残留応力低減模様:図10〜16に示される実施模様のうちのいずれかを表8に示される組み合わせで適用、
単一基本形状マークの露出面の掘下げ深さ:表8に全目標層厚に対する割合で示される深さ、
の条件で硬質被覆層残留応力低減模様を形成することにより本発明被覆切削チップ1〜13をそれぞれ製造した。
(b)引き続いて、表6に示されるブラスト条件で、かつ表10に示される組み合わせでウエットブラストを施して、前記従来Al2O3層(上部層)の切刃稜線部を含むすくい面および逃げ面を、同じく表10に示される表面粗さに研磨することにより従来被覆切削チップ1〜13をそれぞれ製造した。
すなわち、上記構成原子共有格子点分布グラフは、上記の改質TiCN層および従来TiCN層、さらに改質Al2O3層および従来Al2O3層の表面を研磨面とした状態で、電界放出型走査電子顕微鏡の鏡筒内にセットし、前記研磨面に70度の入射角度で15kVの加速電圧の電子線を1nAの照射電流で、前記表面研磨面の測定範囲内に存在する結晶粒個々に照射して、電子後方散乱回折像装置を用い、30×50μmの領域を0.1μm/stepの間隔で、前記表面研磨面の法線に対して、前記改質TiCN層および従来TiCN層については結晶粒の結晶面である(001)面および(011)面、前記改質Al2O3層および従来Al2O3層については、結晶粒の結晶面である(0001)面および(10-10)面の法線がなす傾斜角をそれぞれ測定し、この結果得られた測定傾斜角に基づいて、相互に隣接する結晶粒の界面で、前記構成原子のそれぞれが前記結晶粒相互間で1つの構成原子を共有する格子点(構成原子共有格子点)の分布を算出し、前記構成原子共有格子点間に構成原子を共有しない格子点がN個(この場合、前記改質TiCN層および従来TiCN層に関しては、NはNaCl型面心立方晶の結晶構造上2以上の偶数となり、一方前記改質Al2O3層および従来Al2O3層については、Nはコランダム型六方最密晶の結晶構造上2以上の偶数となるが、分布頻度の点からNの上限を28とした場合、4、8、14、24、および26の偶数は存在しないことになる)存在する構成原子共有格子点形態をΣN+1で現した場合、個々のΣN+1がΣN+1全体に占める分布割合を求めることにより作成した。
なお、図3は、本発明被覆切削チップ2の改質TiCN層の構成原子共有格子点分布グラフ、図4は、従来被覆切削チップ4の従来TiCN層の構成原子共有格子点分布グラフを示し、また、図8は、本発明被覆切削チップ2の改質Al2O3層の構成原子共有格子点分布グラフ、図9は、従来被覆切削チップ4の従来Al2O3層の構成原子共有格子点分布グラフをそれぞれ示すものである。
被削材:JIS・SKD11の焼入れ材(硬さHRC:54)丸棒、
切削速度:285m/min、
切り込み:1.8mm、
送り:0.15mm/rev、
の条件(切削条件Aという)での合金工具鋼焼入れ材の湿式連続高速高切り込み切削試験(通常の切削速度および切り込みは130m/minおよび0.5mm)、
被削材:JIS・SUJ2の焼入れ材(硬さHRC:53)丸棒、
切削速度:270m/min、
切り込み:0.5mm、
送り:0.4mm/rev、
の条件(切削条件Bという)での軸受け鋼焼入れ材の湿式連続高速高送り切削試験(通常の切削速度および送りは120m/minおよび0.1mm/rev)、さらに、
被削材:JIS・SKD61の焼入れ材(硬さHRC:52)丸棒、
切削速度:280m/min、
切り込み:0.4mm、
送り:0.52mm/rev、
の条件(切削条件Cという)での合金工具鋼焼入れ材の湿式連続高速高送り切削試験(通常の切削速度および送りは140m/minおよび0.1mm/rev)を行い、いずれの切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅が、一般に切削工具の使用寿命の目安とされている0.3mmに至るまでの切削時間を測定した。この測定結果を表11に示した。
Claims (1)
- 炭化タングステン基超硬合金または炭窒化チタン基サーメットで構成されたサーメット基体の切刃稜線部を含むすくい面および逃げ面の全面に、
(1)下部層が、Tiの炭化物層、窒化物層、炭窒化物層、炭酸化物層、および炭窒酸化物層のうちの2層以上からなり、かつ3〜20μmの合計平均層厚を有する化学蒸着形成されたTi化合物層、
(2)上部層が、1〜15μmの平均層厚、および化学蒸着形成された状態でα型の結晶構造を有する酸化アルミニウム層、
以上(1)および(2)で構成された硬質被覆層を形成してなる表面被覆サーメット製切削スローアウエイチップにおいて、
(a−1)上記(1)のTi化合物層のうちの1層を、2.5〜15μmの平均層厚を有し、かつ、
電界放出型走査電子顕微鏡を用い、表面研磨面の測定範囲内に存在する結晶粒個々に電子線を照射して、前記表面研磨面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である(001)面および(011)面の法線がなす傾斜角を測定し、この場合前記結晶粒は、格子点にTi、炭素、および窒素からなる構成原子がそれぞれ存在するNaCl型面心立方晶の結晶構造を有し、この結果得られた測定傾斜角に基づいて、相互に隣接する結晶粒の界面で、前記構成原子のそれぞれが前記結晶粒相互間で1つの構成原子を共有する格子点(構成原子共有格子点)の分布を算出し、前記構成原子共有格子点間に構成原子を共有しない格子点がN個(NはNaCl型面心立方晶の結晶構造上2以上の偶数となる)存在する構成原子共有格子点形態をΣN+1で現した場合、個々のΣN+1がΣN+1全体(ただし、頻度の関係で上限値を28とする)に占める分布割合を示す構成原子共有格子点分布グラフにおいて、Σ3に最高ピークが存在し、かつ前記Σ3のΣN+1全体に占める分布割合が60%以上である構成原子共有格子点分布グラフを示す改質炭窒化チタン層、
(a−2)上記(2)の酸化アルミニウム層を、
電界放出型走査電子顕微鏡を用い、表面研磨面の測定範囲内に存在する六方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射して、前記表面研磨面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である(0001)面および(10-10)面の法線がなす傾斜角を測定し、この場合前記結晶粒は、格子点にAlおよび酸素からなる構成原子がそれぞれ存在するコランダム型六方最密晶の結晶構造を有し、この結果得られた測定傾斜角に基づいて、相互に隣接する結晶粒の界面で、前記構成原子のそれぞれが前記結晶粒相互間で1つの構成原子を共有する格子点(構成原子共有格子点)の分布を算出し、前記構成原子共有格子点間に構成原子を共有しない格子点がN個(ただし、Nはコランダム型六方最密晶の結晶構造上2以上の偶数となるが、分布頻度の点からNの上限を28とした場合、4、8、14、24、および26の偶数は存在せず)存在する構成原子共有格子点形態をΣN+1で現した場合、個々のΣN+1がΣN+1全体に占める分布割合を示す構成原子共有格子点分布グラフにおいて、Σ3に最高ピークが存在し、かつ前記Σ3のΣN+1全体に占める分布割合が60%以上である構成原子共有格子点分布グラフを示す改質酸化アルミニウム層、
で構成し、
(b)上記硬質被覆層の上部層である改質酸化アルミニウム層の全面に、
(b−1)下側層として、0.1〜3μmの平均層厚を有し、かつ、
組成式:TiOX 、
で表わした場合、厚さ方向中央部をオージェ分光分析装置で測定して、原子比で、
X:1.2〜1.7、
を満足する酸化チタン層、
(b−2)上側層として、0.05〜2μmの平均層厚を有し、かつ、
組成式:TiN1-Y(O)Y、
で表わした場合(ただし、(O)は上記酸化チタン層からの拡散酸素を示す)、同じく厚さ方向中央部をオージェ分光分析装置で測定して、同じく原子比で、
Y:0.01〜0.4、
を満足する窒酸化チタン層、
以上(b−1)および(b−2)で構成された研磨材層を蒸着形成した状態で、
(b−3)ウエットブラストにて、噴射研磨材として、水との合量に占める割合で15〜60質量%の酸化アルミニウム微粒を配合した研磨液を噴射し、
上記の下側層の粉砕化酸化チタン微粒、上側層の粉砕化窒酸化チタン微粒、および噴射研磨材としての酸化アルミニウム微粒の共存下で、上記硬質被覆層の上部層を構成する改質酸化アルミニウム層の少なくとも切刃稜線部を含むすくい面部分および逃げ面部分を研磨して、これら研磨面の表面粗さを準拠規格JIS・B0601−1994に基いた測定で、Ra:0.2μm以下とし、
(c)さらに、上記改質酸化アルミニウム層研磨面のすくい面および逃げ面のいずれか、またはこれら両面の全面に亘って、単一基本形状マークおよび前記単一基本形状マークの集合マークのいずれか、または両方が分散分布してなると共に、前記単一基本形状マークを、上記硬質被覆層の構成層のうちのいずれかの層が露出した掘下げ面とした硬質被覆層残留応力低減模様をレーザービーム照射形成したこと、
を特徴とする、高硬度鋼の高速重切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削スローアウエイチップ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006078679A JP4756471B2 (ja) | 2006-03-22 | 2006-03-22 | 高硬度鋼の高速重切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削スローアウエイチップ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006078679A JP4756471B2 (ja) | 2006-03-22 | 2006-03-22 | 高硬度鋼の高速重切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削スローアウエイチップ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007253261A JP2007253261A (ja) | 2007-10-04 |
JP4756471B2 true JP4756471B2 (ja) | 2011-08-24 |
Family
ID=38627998
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006078679A Expired - Fee Related JP4756471B2 (ja) | 2006-03-22 | 2006-03-22 | 高硬度鋼の高速重切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削スローアウエイチップ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4756471B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7597511B2 (en) * | 2007-12-28 | 2009-10-06 | Mitsubishi Materials Corporation | Surface-coated cutting tool with hard coating layer having excellent abrasion resistance |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE509201C2 (sv) * | 1994-07-20 | 1998-12-14 | Sandvik Ab | Aluminiumoxidbelagt verktyg |
JP3724170B2 (ja) * | 1998-02-12 | 2005-12-07 | 住友電気工業株式会社 | 被覆超硬合金製切削工具 |
JP4004133B2 (ja) * | 1998-03-10 | 2007-11-07 | 日立ツール株式会社 | 炭窒化チタン被覆工具 |
JP2001322022A (ja) * | 2000-05-15 | 2001-11-20 | Hitachi Tool Engineering Ltd | マーキングが施された超硬質切削刃具 |
EP1306150B1 (en) * | 2000-07-12 | 2012-03-21 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Coated cutting tool |
JP4019246B2 (ja) * | 2000-09-04 | 2007-12-12 | 三菱マテリアル株式会社 | 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 |
-
2006
- 2006-03-22 JP JP2006078679A patent/JP4756471B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007253261A (ja) | 2007-10-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4518260B2 (ja) | 硬質被覆層が高速断続切削加工ですぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 | |
JP4518258B2 (ja) | 高速断続切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 | |
JP4716251B2 (ja) | 高硬度鋼の高速断続切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 | |
JP4716252B2 (ja) | 厚膜化α型酸化アルミニウム層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 | |
JP4518259B2 (ja) | 高速断続切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 | |
JP2007160467A (ja) | 難削材の高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 | |
JP4716250B2 (ja) | 高速重切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 | |
JP4853121B2 (ja) | 硬質被覆層が高速断続切削加工ですぐれた耐チッピング性および耐摩耗性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 | |
JP4474643B2 (ja) | 硬質被覆層が高速断続切削加工ですぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 | |
JP4844873B2 (ja) | 高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆サーメット製切削スローアウエイチップの製造方法 | |
JP2008178943A (ja) | 硬質被覆層が断続高送り切削加工ですぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具 | |
JP4853120B2 (ja) | 硬質被覆層が高速断続切削加工ですぐれた耐チッピング性および耐摩耗性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 | |
JP4761138B2 (ja) | 高硬度鋼の高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削スローアウエイチップ | |
JP2009279693A (ja) | 高速重切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 | |
JP4756471B2 (ja) | 高硬度鋼の高速重切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削スローアウエイチップ | |
JP2006341320A (ja) | 厚膜化α型酸化アルミニウム層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 | |
JP4849376B2 (ja) | 難削材の高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具の製造方法 | |
JP4753076B2 (ja) | 難削材の高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削スローアウエイチップ | |
JP5257184B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP4730656B2 (ja) | 高速重切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 | |
JP4756469B2 (ja) | 高硬度鋼の高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削スローアウエイチップ | |
JP4844872B2 (ja) | 難削材の高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削スローアウエイチップの製造方法 | |
JP4730651B2 (ja) | 耐熱合金の高速断続切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 | |
JP4761141B2 (ja) | 難削材の高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削スローアウエイチップ | |
JP4761140B2 (ja) | 高硬度鋼の高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削スローアウエイチップ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080321 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110509 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4756471 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110522 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140610 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |