JP4917447B2 - 表面被覆切削工具 - Google Patents
表面被覆切削工具 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4917447B2 JP4917447B2 JP2007023361A JP2007023361A JP4917447B2 JP 4917447 B2 JP4917447 B2 JP 4917447B2 JP 2007023361 A JP2007023361 A JP 2007023361A JP 2007023361 A JP2007023361 A JP 2007023361A JP 4917447 B2 JP4917447 B2 JP 4917447B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum oxide
- film
- coating
- cutting tool
- crystal structure
- 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
Images
Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
<表面被覆切削工具>
本発明の表面被覆切削工具は、基材と、該基材上の少なくとも一部に形成された1層以上の被膜とを備えるものである。このような基本的構成を有する本発明の表面被覆切削工具は、たとえばドリル、エンドミル、フライス加工用または旋削加工用刃先交換型切削チップ、メタルソー、歯切工具、リーマ、タップ、またはクランクシャフトのピンミーリング加工用チップ等として極めて有用である。
本発明の表面被覆切削工具の基材としては、このような切削工具の基材として知られる従来公知のものを特に限定なく使用することができる。たとえば、超硬合金(たとえばWC基超硬合金、WCの他、Coを含み、あるいはさらにTi、Ta、Nb等の炭窒化物等を添加したものも含む)、サーメット(TiC、TiN、TiCN等を主成分とするもの)、高速度鋼、セラミックス(炭化チタン、炭化硅素、窒化硅素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、およびこれらの混合体など)、立方晶型窒化硼素焼結体、ダイヤモンド焼結体等をこのような基材の例として挙げることができる。このような基材として超硬合金を使用する場合、そのような超硬合金は、組織中に遊離炭素やη相と呼ばれる異常相を含んでいても本発明の効果は示される。
本発明の表面被覆切削工具の上記基材上の少なくとも一部に形成される被膜は、少なくとも1層以上の被膜が積層されて形成されるものであり、またその被膜は少なくとも1層の酸化アルミニウム被膜を含むものである。なお、基材上の少なくとも一部に形成されるとは、この被膜が基材上の全面を被覆するもののみに限られるものではなく、部分的に被覆する(すなわち部分的に被膜が形成されていない)態様をも含むことを示すものである。
本発明の被膜は、少なくとも1層の酸化アルミニウム被膜を含み、この酸化アルミニウム被膜は、酸化アルミニウム(Al2O3)を含む被膜である。そして、この酸化アルミニウム被膜のうち少なくとも1層の酸化アルミニウム被膜は、その同一層内にα型の結晶構造の酸化アルミニウムとγ型の結晶構造の酸化アルミニウムとを混在して含み、かつそのα型の結晶構造の酸化アルミニウムは引張応力を有し、そのγ型の結晶構造の酸化アルミニウムは圧縮応力を有することを特徴としている。
本発明の被膜は、上記の酸化アルミニウム被膜以外にさらに補助酸化物被膜を含むことができる。そして、このような補助酸化物被膜は、酸化アルミニウム以外の酸化物を含むものであり、上記酸化アルミニウム被膜に接する下層として形成されていることが好ましい。ここで、酸化アルミニウム以外の酸化物を含むとは、そのような酸化物を主成分として含むことを意味し、不可避不純物が包含されていても差し支えない。
本発明の被膜は、上記で説明した各被膜以外に、さらに周期律表のIVa族元素(Ti、Zr、Hf等)、Va族元素(V、Nb、Ta等)、VIa族元素(Cr、Mo、W等)、Al、およびSiからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、または該元素の少なくとも1種と、炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物によって構成される1層以上の被膜を含むことができる。本発明では、このような被膜を、便宜的に第3被膜と記すことにする。
<表面被覆切削工具の作製>
まず、基材として次の2種を準備した。すなわち、グレードがJIS規格M20のWC基超硬合金であって、切削チップとしての形状がJIS規格CNMG120408であるもの(後述の耐摩耗性試験に使用するもの)およびグレードがJIS規格P20のWC基超硬合金であって、切削チップとしての形状がJIS規格SDEX42MTであるもの(後述の断続切削試験に使用するもの)を準備した(上記のJIS規格は1998年度版のものである)。そして、それぞれの基材に対して以下のような方法により同様にして被膜を形成した。
注1) α+γはα型の結晶構造とγ型の結晶構造との混在を示す。
注2) No.6の酸化アルミニウム被膜は、該被膜の酸素を除く全原子に対してHfを15原子%含む。
注3) No.7の酸化アルミニウム被膜は、該被膜の酸素を除く全原子に対してTiを9原子%含む。
注4) 厚み15nmのTiAlNからなる層と厚み15nmのAlCrNOからなる層とが周期的に上下交互に積層して厚み2.0μmの被膜が形成されていることを示す(基材上にはまずTiAlNからなる層が形成されることを示す)。
注5) 厚み4nmのTiAlNからなる層と厚み5nmのAlCrNからなる層とが周期的に上下交互に積層して厚み2.0μmの被膜が形成されていることを示す(基材上にはまずTiAlNからなる層が形成されることを示す)。
注6) 厚み4nmのTiAlSiNからなる層と厚み5nmのAlCrNからなる層とが周期的に上下交互に積層して厚み2.0μmの被膜が形成されていることを示す(基材上にはまずTiAlSiNからなる層が形成されることを示す)。
注7) No.14の酸化アルミニウム被膜は、該被膜の酸素を除く全原子に対してZrを2原子%含む。
注8) No.15の酸化アルミニウム被膜は、該被膜の酸素を除く全原子に対してBを4.5原子%含む。
ものとする(上記注4、注5、注6は表1中の表記に相当する)。
被削材:SCM435丸棒
切削速度:250m/min
切込み:2.0mm
送り:0.3mm/rev.
乾式/湿式:乾式
<断続切削試験>
被削材:SCM435
切削速度:350m/min
切込み:2.0mm
送り:0.2mm/rev.
乾式/湿式:乾式
実施例1のNo.1〜15の酸化アルミニウム被膜の成膜条件に代えて、以下の条件を採用することを除き、他は全て同様にして以下の表3に記載した構成の酸化アルミニウム被膜を有する本発明の表面被覆切削工具を得た。
Claims (13)
- 基材と、該基材上の少なくとも一部に形成された1層以上の被膜とを備える表面被覆切削工具であって、
前記被膜は、少なくとも1層の酸化アルミニウム被膜を含み、
前記酸化アルミニウム被膜は、酸化アルミニウムを含む被膜であって、
前記酸化アルミニウム被膜のうち少なくとも1層の酸化アルミニウム被膜は、その同一層内にα型の結晶構造の酸化アルミニウムとγ型の結晶構造の酸化アルミニウムとを混在して含み、かつそのα型の結晶構造の酸化アルミニウムは引張応力を有し、そのγ型の結晶構造の酸化アルミニウムは圧縮応力を有することを特徴とする表面被覆切削工具。 - 前記α型の結晶構造の酸化アルミニウムは、前記α型の結晶構造の酸化アルミニウムと前記γ型の結晶構造の酸化アルミニウムとの全体に対して5%以上90%以下の割合で混在していることを特徴とする請求項1記載の表面被覆切削工具。
- 前記α型の結晶構造の酸化アルミニウムは、0GPaより大きく3GPa以下の引張応力を有することを特徴とする請求項1または2記載の表面被覆切削工具。
- 前記γ型の結晶構造の酸化アルミニウムは、−4GPa以上0GPaより小さい圧縮応力を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
- 前記酸化アルミニウム被膜は、物理蒸着法により形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
- 前記酸化アルミニウムは、柱状の結晶組織を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
- 前記被膜は、さらに補助酸化物被膜を含み、
前記補助酸化物被膜は、酸化アルミニウム以外の酸化物を含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の表面被覆切削工具。 - 前記酸化アルミニウム被膜は、Zr、Hf、BまたはTiの少なくとも1種を含有していることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
- 前記酸化アルミニウム被膜は、0.1μm以上10μm以下の膜厚を有していることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
- 前記被膜は、さらに周期律表のIVa族元素、Va族元素、VIa族元素、Al、およびSiからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、または該元素の少なくとも1種と、炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物によって構成される1層以上の被膜を含むことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
- 前記被膜は、さらにTi、Cr、Al、およびSiからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、または該元素の少なくとも1種と、炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物によって構成される1層以上の被膜を含むことを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
- 前記被膜は、さらにTi、Cr、Al、およびSiからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、または該元素の少なくとも1種と、炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物によって構成される2種以上の層が、各層の厚みを1nm以上100nm以下の厚みとして周期的に積層されてなる被膜を1以上含むことを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
- 前記基材は、超硬合金、サーメット、高速度鋼、セラミックス、立方晶型窒化硼素焼結体、またはダイヤモンド焼結体のいずれかにより構成されることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007023361A JP4917447B2 (ja) | 2006-05-25 | 2007-02-01 | 表面被覆切削工具 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006145720 | 2006-05-25 | ||
JP2006145720 | 2006-05-25 | ||
JP2007023361A JP4917447B2 (ja) | 2006-05-25 | 2007-02-01 | 表面被覆切削工具 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008000879A JP2008000879A (ja) | 2008-01-10 |
JP4917447B2 true JP4917447B2 (ja) | 2012-04-18 |
Family
ID=39005668
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007023361A Expired - Fee Related JP4917447B2 (ja) | 2006-05-25 | 2007-02-01 | 表面被覆切削工具 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4917447B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE532049C2 (sv) * | 2008-03-07 | 2009-10-13 | Seco Tools Ab | Oxidbelagt skärverktygsskär för spånavskiljande bearbetning av stål |
DE102009001675A1 (de) | 2009-03-19 | 2010-09-23 | Eberhard-Karls-Universität Tübingen | Schneidwerkzeug |
EP2369031B1 (de) * | 2010-03-18 | 2016-05-04 | Oerlikon Trading AG, Trübbach | Beschichtung auf nial2o4 basis in spinellstruktur |
JP5580906B2 (ja) * | 2013-01-17 | 2014-08-27 | 住友電気工業株式会社 | 被膜、切削工具および被膜の製造方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3159572B2 (ja) * | 1993-07-26 | 2001-04-23 | 東芝タンガロイ株式会社 | 高強度被覆物体 |
JP4142370B2 (ja) * | 2002-08-09 | 2008-09-03 | 株式会社神戸製鋼所 | α型結晶構造主体のアルミナ膜の製造方法 |
JP2005138208A (ja) * | 2003-11-05 | 2005-06-02 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 表面被覆切削工具とその作製方法 |
-
2007
- 2007-02-01 JP JP2007023361A patent/JP4917447B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008000879A (ja) | 2008-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5172687B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP5662680B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP5321975B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP5261018B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP4970886B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP2009034781A (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP5074772B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP5640242B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP5417649B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP2009208155A (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP4917447B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP4921984B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP5027491B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP5417650B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP2006192543A (ja) | 表面被覆切削工具およびその製造方法 | |
JP2006192531A (ja) | 表面被覆切削工具およびその製造方法 | |
JP2007196364A (ja) | 表面被覆切削工具およびその製造方法 | |
JP2007283478A (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP2009208156A (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP2008279563A (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP2009148856A (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP2012157940A (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP5267365B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP2008132564A (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP5640243B2 (ja) | 表面被覆切削工具 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090917 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120117 |
|
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: 20120124 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120126 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150203 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4917447 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |