JP5109202B2 - Surface coated cutting tool - Google Patents

Surface coated cutting tool Download PDF

Info

Publication number
JP5109202B2
JP5109202B2 JP2008196603A JP2008196603A JP5109202B2 JP 5109202 B2 JP5109202 B2 JP 5109202B2 JP 2008196603 A JP2008196603 A JP 2008196603A JP 2008196603 A JP2008196603 A JP 2008196603A JP 5109202 B2 JP5109202 B2 JP 5109202B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
group
cutting tool
coated cutting
base material
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
Application number
JP2008196603A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010030004A (en
Inventor
直也 大森
周子 小島
吉生 岡田
晋也 今村
浩之 森本
晋 奥野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Original Assignee
Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Hardmetal Corp filed Critical Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Priority to JP2008196603A priority Critical patent/JP5109202B2/en
Publication of JP2010030004A publication Critical patent/JP2010030004A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5109202B2 publication Critical patent/JP5109202B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Drilling Tools (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Description

本発明は、超硬合金からなる基材上に被覆層を形成した表面被覆切削工具に関する。   The present invention relates to a surface-coated cutting tool in which a coating layer is formed on a substrate made of a cemented carbide.

従来より、表面被覆切削工具の寿命を向上させることが求められており、その対策の一つとして超硬合金などの基材と被覆層との密着性を向上させる試みが多数提案されている。   Conventionally, it has been demanded to improve the life of surface-coated cutting tools, and as one of countermeasures there have been proposed many attempts to improve the adhesion between a base material such as cemented carbide and a coating layer.

たとえば特許文献1および特許文献2においては、基材を構成するCo等の成分を被覆層中に拡散させることにより、基材と被覆層との密着性を向上させることが提案されている。しかし、このように基材の構成成分が被覆層中に拡散したり、あるいは基材の構成成分と被覆層を形成するためのガス成分とが反応すると、基材の最表面にη層と呼ばれる極薄層が形成されたり、基材と被覆層との界面領域に基材成分による拡散層が形成される。そして、このような極薄層や拡散層が形成されると、それらの近辺領域で基材が脆化するという現象が発生し、これにより基材と被覆層との密着性が低下するという問題があった。   For example, in Patent Document 1 and Patent Document 2, it is proposed to improve the adhesion between the substrate and the coating layer by diffusing components such as Co constituting the substrate into the coating layer. However, when the component of the base material diffuses into the coating layer in this way, or when the component of the base material reacts with the gas component for forming the coating layer, it is called the η layer on the outermost surface of the base material. An ultrathin layer is formed, or a diffusion layer made of a base material component is formed in the interface region between the base material and the coating layer. And when such an ultra-thin layer or diffusion layer is formed, the phenomenon that the base material becomes brittle in the vicinity region thereof, thereby causing a problem that the adhesion between the base material and the coating layer decreases. was there.

一方、特許文献3においては、基材と被覆層との密着性を向上させるために、基材に接する被覆層の最下層をCoの金属間化合物で構成することが提案されている。この提案により、基材と被覆層との密着性をある程度向上させることが可能であるものの、昨今の切削加工技術においては表面被覆切削工具に対して極めて高度な性能が要求されており、基材と被覆層との密着性をさらに高めることにより工具寿命を向上させることが要求されている。
特開平09−262705号公報 特開2000−355777号公報 特開平07−237011号公報
On the other hand, Patent Document 3 proposes that the lowermost layer of the coating layer in contact with the substrate is composed of an intermetallic compound of Co in order to improve the adhesion between the substrate and the coating layer. Although it is possible to improve the adhesion between the base material and the coating layer to some extent by this proposal, in recent cutting technology, extremely high performance is required for the surface-coated cutting tool. It is required to improve the tool life by further improving the adhesion between the coating layer and the coating layer.
JP 09-262705 A JP 2000-355777 A Japanese Patent Laid-Open No. 07-237011

本発明は、上記のような現状に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、基材と被覆層との密着性が向上した表面被覆切削工具を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide a surface-coated cutting tool having improved adhesion between a substrate and a coating layer.

本発明の表面被覆切削工具は、超硬合金からなる基材とそれを被覆する1層以上の被覆層とを備えるものであって、該被覆層のうち上記基材と接する最下層は、Coと塩素と不可避不純物とからなり、厚みが0.005μm以上0.1μm以下であることを特徴とする。 The surface-coated cutting tool of the present invention comprises a substrate made of a cemented carbide and one or more coating layers covering the substrate, and the lowest layer in contact with the substrate among the coating layers is Co and it consists of a chlorine and unavoidable impurities, wherein the thickness is 0.1μm or less than 0.005 .mu.m.

ここで、上記最下層は、さらに炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を含むことが好ましい。   Here, the lowermost layer preferably further contains at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen, and boron.

また、上記被覆層は、上記最下層上に形成される1層以上の硬質層を含み、該硬質層は、周期律表のIVa族元素、Va族元素、VIa族元素、Al、およびSiからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素と、炭素、窒素、酸素、硼素、および塩素からなる群より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ことが好ましく、またTi、Zr、およびHfからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素と、炭素、窒素、酸素、硼素、および塩素からなる群より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ことが好ましい。   Further, the coating layer includes one or more hard layers formed on the lowermost layer, and the hard layers are composed of IVa group element, Va group element, VIa group element, Al, and Si in the periodic table. It is preferably composed of a compound consisting of at least one element selected from the group consisting of and at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen, boron, and chlorine, and Ti, Zr, And at least one element selected from the group consisting of Hf and at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen, boron, and chlorine.

また、上記硬質層は、化学蒸着法により形成されるTiCNを主成分とする層を含むことが好ましく、α−アルミナまたはκ−アルミナを含む層を含むことが好ましい。また、上記最下層は、Coの原子%に対するClの原子%の比が0.01以上1.5以下であることが好ましい。   The hard layer preferably includes a layer mainly composed of TiCN formed by a chemical vapor deposition method, and preferably includes a layer including α-alumina or κ-alumina. The lowermost layer preferably has a ratio of Cl atomic% to Co atomic% of 0.01 to 1.5.

また、上記最下層と上記硬質層との間には、組成傾斜層が形成され、該組成傾斜層は、上記最下層の組成から上記硬質層の組成へと厚み方向にその組成が変化する層であることが好ましい。   In addition, a composition gradient layer is formed between the lowermost layer and the hard layer, and the composition gradient layer is a layer whose composition changes in the thickness direction from the composition of the lowermost layer to the composition of the hard layer. It is preferable that

また、上記基材は、炭化タングステン、鉄系金属、および第3成分を含む超硬合金であって、該第3成分は、周期律表のIVa族元素、Va族元素、VIa族元素、Al、およびSiからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素と、炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物、および/または周期律表のIVa族元素、Va族元素、VIa族元素、Al、およびSiからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素であることが好ましい。   The base material is a cemented carbide containing tungsten carbide, an iron-based metal, and a third component, and the third component is a group IVa element, a group Va element, a group VIa element, an Al element in the periodic table. And a compound consisting of at least one element selected from the group consisting of Si and at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen and boron, and / or group IVa element of the periodic table , Va group element, VIa group element, Al, and Si are preferably at least one element selected from the group consisting of Si and Si.

また、本発明は、超硬合金からなる基材とそれを被覆する1層以上の被覆層とを備える表面被覆切削工具の製造方法であって、該基材を準備する工程と、該被覆層のうち該基材と接する最下層として、Coと塩素と不可避不純物とからなり、厚みが0.005μm以上0.1μm以下である最下層を形成する工程とを含むことを特徴としている。 The present invention also relates to a method for producing a surface-coated cutting tool comprising a substrate made of a cemented carbide and one or more coating layers covering the substrate, the step of preparing the substrate, and the coating layer The lowermost layer in contact with the substrate includes a step of forming a lowermost layer made of Co, chlorine and inevitable impurities and having a thickness of 0.005 μm to 0.1 μm.

本発明の表面被覆切削工具は、上記の通りの構成を有することにより、基材と被覆層との密着性が飛躍的に向上したものである。   Since the surface-coated cutting tool of the present invention has the above-described configuration, the adhesion between the base material and the coating layer is dramatically improved.

以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
<表面被覆切削工具>
本発明の表面被覆切削工具は、超硬合金からなる基材とそれを被覆する1層以上の被覆層とを備えるものである。このような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、フライス加工用刃先交換型切削チップ、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刃先交換型切削チップ等として極めて有用である。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
<Surface coated cutting tool>
The surface-coated cutting tool of the present invention comprises a substrate made of a cemented carbide and one or more coating layers that coat the substrate. The surface-coated cutting tool of the present invention having such a configuration is, for example, a drill, an end mill, a milling edge-changing cutting tip, a turning edge-changing cutting tip, a metal saw, a gear cutting tool, a reamer, a tap, or a crank. It is extremely useful as a cutting edge exchangeable cutting tip for shaft pin milling.

<基材>
本発明の基材は、超硬合金からなるものである。このような超硬合金は、この種の表面被覆切削工具の基材として用いられる従来公知のものを特に限定することなく使用することができる。たとえば、WCとCoとを主成分として含むWC基超硬合金をこのような超硬合金として挙げることができる。このようなWC基超硬合金は、さらにTi、Ta、Nb、V、Cr、Zr等の炭化物、窒化物、炭窒化物等を含むことができる。
<Base material>
The base material of the present invention is made of a cemented carbide. As such a cemented carbide, a conventionally known one used as a base material for this type of surface-coated cutting tool can be used without any particular limitation. For example, a WC-based cemented carbide containing WC and Co as main components can be cited as such a cemented carbide. Such a WC-based cemented carbide can further include carbides such as Ti, Ta, Nb, V, Cr, and Zr, nitrides, carbonitrides, and the like.

そして、本発明のこのような基材は、特に炭化タングステン、鉄系金属、および第3成分を含む超硬合金であって、該第3成分は、周期律表のIVa族元素、Va族元素、VIa族元素、Al、およびSiからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素と、炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物、および/または周期律表のIVa族元素、Va族元素、VIa族元素、Al、およびSiからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素であることが好ましい。このような組成の基材を用いることにより、耐摩耗性と耐欠損性を兼備できるという効果が得られる。   Such a substrate of the present invention is a cemented carbide containing tungsten carbide, an iron-based metal, and a third component in particular, and the third component is a group IVa element or a group Va element in the periodic table. A compound comprising at least one element selected from the group consisting of Group VIa elements, Al and Si, and at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen and boron, and / or a period It is preferably at least one element selected from the group consisting of IVa group elements, Va group elements, VIa group elements, Al, and Si in the table. By using the base material having such a composition, an effect of having both wear resistance and fracture resistance can be obtained.

ここで、上記鉄系金属(2種以上含む場合はその合計量)は、基材全体の重量に対して3重量%以上25重量%以下とすることが好ましく、より好ましくはその上限が14重量%、その下限が3.5重量%である。3重量%未満では耐欠損性が低下する場合があり、25重量%を超えると耐塑性変形性が低下する場合がある。   Here, the iron-based metal (the total amount when two or more are included) is preferably 3% by weight or more and 25% by weight or less with respect to the weight of the whole substrate, and more preferably the upper limit is 14% by weight. %, And the lower limit is 3.5% by weight. If it is less than 3% by weight, the fracture resistance may be lowered, and if it exceeds 25% by weight, the plastic deformation resistance may be lowered.

また、上記第3成分(2種以上含む場合はその合計量)は、基材全体の重量に対して0.5重量%以上25重量%以下とすることが好ましく、より好ましくはその上限が10重量%、その下限が1重量%である。0.5重量%未満では耐塑性変形性が低下する場合があり、25重量%を超えると靭性が低下する場合がある。第3成分として2種以上の元素を含む場合は、それらの配合比は特に限定されない。   In addition, the third component (the total amount when two or more types are included) is preferably 0.5% by weight or more and 25% by weight or less with respect to the weight of the whole substrate, and more preferably the upper limit is 10%. % By weight, the lower limit being 1% by weight. If it is less than 0.5% by weight, the plastic deformation resistance may be lowered, and if it exceeds 25% by weight, the toughness may be lowered. In the case where two or more elements are included as the third component, their blending ratio is not particularly limited.

なお、本発明において「鉄系金属」とは、鉄(Fe)、コバルト(Co)、およびニッケル(Ni)からなる群より選ばれる少なくとも1種の金属をいう。また、Cr、V、およびZrについては、Co中に固溶している場合、または金属元素として単独で存在している場合は、このような鉄系金属として扱うものとする。ただし、Crについては、その含有量を0.3重量%未満とすることが好ましい。Crがこの範囲を超えて含有されると濡れ性を悪化させ空孔を発生させる原因となる。   In the present invention, “iron-based metal” refers to at least one metal selected from the group consisting of iron (Fe), cobalt (Co), and nickel (Ni). Further, Cr, V, and Zr are treated as such iron-based metals when dissolved in Co or when present alone as a metal element. However, the content of Cr is preferably less than 0.3% by weight. If the Cr content exceeds this range, the wettability is deteriorated and voids are generated.

<被覆層>
本発明の表面被覆切削工具は、上記の基材を被覆する1層以上の被覆層を備える。ここで、被覆層が基材を被覆するとは、基材の全面を被覆するようにして形成されていても良いし、基材の一部分のみを被覆するようにして形成されていても良いことを意味する。しかし、被覆層の形成目的がそもそも切削工具の諸特性の向上にあることから、被覆層は基材の全面を被覆するかもしくは一部分を被覆する場合であっても切削性能の向上に寄与する部位の少なくとも一部分を被覆することが好ましい。
<Coating layer>
The surface-coated cutting tool of the present invention includes one or more coating layers that coat the above-described base material. Here, the coating layer covering the base material may be formed so as to cover the entire surface of the base material, or may be formed so as to cover only a part of the base material. means. However, the purpose of forming the coating layer is to improve various characteristics of the cutting tool in the first place. It is preferable to coat at least a part of.

このような本発明の被覆層の厚み(被覆層が2層以上の層を積層させて構成される場合は全体の厚み)は、0.5μm以上40μm以下であることが好ましい。その厚みが0.5μm未満の場合、耐摩耗性等の諸特性の作用が十分に示されないことがあり、一方、40μmを超えてもそれ以上の諸特性の向上が認められないことから経済的に有利ではない。しかし、経済性を無視する限りその厚みは40μm以上としても何等差し支えなく、本発明の効果は示される。このような被覆層の厚みの測定方法としては、たとえば表面被覆切削工具を切断し、その断面をSEM(走査型電子顕微鏡)を用いて観察することにより測定することができる。   The thickness of the coating layer of the present invention (when the coating layer is formed by laminating two or more layers) is preferably 0.5 μm or more and 40 μm or less. If the thickness is less than 0.5 μm, the effects of various properties such as wear resistance may not be sufficiently exhibited. On the other hand, if the thickness exceeds 40 μm, further improvements in various properties are not recognized. Is not advantageous. However, as long as economic efficiency is ignored, the thickness may be 40 μm or more, and the effect of the present invention is shown. As a method for measuring the thickness of such a coating layer, for example, it is possible to measure by cutting a surface-coated cutting tool and observing the cross section using an SEM (scanning electron microscope).

このような本発明の被覆層は、少なくとも以下で述べるような最下層を含むとともに、硬質層や組成傾斜層を含むことができる。   Such a coating layer of the present invention includes at least a lowermost layer as described below, and can include a hard layer and a composition gradient layer.

<最下層>
本発明において上記被覆層のうち基材と接する最下層は、Coと塩素と不可避不純物とからなり、厚みが0.005μm以上0.1μm以下であることを特徴とする。このような最下層を形成すること(特にCoとともに塩素を含むこと)により、上記の特許文献3のようにCoの金属間化合物からなる層を形成する場合等に比べ、被覆層全体が基材に対して極めて強力な密着性を有したものとなる。これは、おそらく最下層以外の被覆層との密着力が高いCoで基材表面が被覆されるとともに、被覆層成分である塩素がこの最下層へ拡散することにより、基材と最下層、そして最下層と他の被覆層との密着力が向上するためではないかと考えられる。そして、本発明の表面被覆切削工具はこのように被覆層と基材とが極めて高い密着性を有することから、耐摩耗性等の諸特性が向上し、以って工具寿命が飛躍的に延長されたものである。
<Lower layer>
Lowermost layer in contact with the base material of the coating layer in the present invention is composed of a Co chlorine and unavoidable impurities, wherein the thickness is 0.1μm or less than 0.005 .mu.m. By forming such a lowermost layer (particularly including chlorine together with Co), the entire coating layer is made of a base material as compared with the case where a layer made of an intermetallic compound of Co is formed as in Patent Document 3 above. It has extremely strong adhesion to the surface. This is probably because the substrate surface is coated with Co having high adhesion to the coating layer other than the lowermost layer, and chlorine, which is a component of the coating layer, diffuses into the lowermost layer, so that the base material, the lowermost layer, and It is considered that the adhesion between the lowermost layer and the other coating layer is improved. The surface-coated cutting tool of the present invention thus has extremely high adhesion between the coating layer and the substrate, so that various properties such as wear resistance are improved, and the tool life is greatly extended. It has been done.

ここで、最下層においてその厚みを規定することは極めて重要であり、その厚みが0.005μm未満である場合は強力な密着性を得ることができず、またその厚みが0.1μmを超えると最下層自体が脆性を帯びるため却って基材との密着性が低下することになる。このような最下層の厚みは、より好ましくはその上限が0.07μmであり、その下限は0.02μmである。   Here, it is extremely important to define the thickness of the lowermost layer. When the thickness is less than 0.005 μm, strong adhesion cannot be obtained, and when the thickness exceeds 0.1 μm. Since the lowermost layer itself is brittle, the adhesion to the base material is lowered. More preferably, the upper limit of the thickness of the lowermost layer is 0.07 μm, and the lower limit is 0.02 μm.

このような最下層の厚みは、SEM(走査型電子顕微鏡)、TEM(透過型電子顕微鏡)等とEDS(蛍光X線元素分析)、EPMA(電子線マイクロアナライザ)等とを組み合わせる方法や、カロテスト(簡易精密膜厚測定機)で被覆層と基材との界面を露出させた後、それを金属顕微鏡で観察する方法等により測定することができる。   The thickness of the lowermost layer can be determined by combining SEM (scanning electron microscope), TEM (transmission electron microscope), etc. with EDS (fluorescent X-ray elemental analysis), EPMA (electron beam microanalyzer), etc. After exposing the interface between the coating layer and the substrate with a (simple precision film thickness measuring device), it can be measured by a method of observing it with a metal microscope.

また、本発明の最下層は、「Coを含有する原料を用いて形成された」ことを特徴とする。すなわち、この「Coを含有する原料を用いて形成された」という規定は、このような最下層を構成するCoが基材からの拡散物ではないこと(すなわち基材を構成するCoが拡散してきたものではないこと)を示している。そして、このようにCoを含有する原料を用いて最下層を形成する方法としては、たとえばCoを含んだ原料ガスを用いる化学蒸着法(CVD法)やCo粒子やCo製ブラシを用いて行なわれる機械的加工法等を挙げることができる。これらの方法において、Coを含んだ原料ガス、Co粒子、およびCo製ブラシが各々「Coを含有する原料」となる。   In addition, the lowermost layer of the present invention is characterized by being “formed using a Co-containing raw material”. In other words, the rule “formed using a Co-containing raw material” is that Co constituting the lowermost layer is not a diffused material from the base material (ie, Co constituting the base material diffuses). It is not a thing). As a method for forming the lowermost layer using a raw material containing Co as described above, for example, a chemical vapor deposition method (CVD method) using a raw material gas containing Co, Co particles, or a Co brush is used. Examples thereof include a mechanical processing method. In these methods, a source gas containing Co, Co particles, and a brush made of Co are each “a source containing Co”.

これらの方法についてさらに詳細に説明すると、まずCVD法では、50〜500℃程度のCoを充填した密閉減圧容器(ジェネレータ構造)中に水素、塩化水素、アルゴン、窒素、四塩化チタン、メタン(CH4)、またはこれらの2以上の混合ガスをキャリアガスとして1〜30リットル/分で1〜300分間(本発明ではこの時間をキープ時間と記す)導入することによりCoを含んだ原料ガスを生成させ、これを連続的にCVD成膜装置に導入することにより基材直上に最下層を形成することができる。 These methods will be described in more detail. First, in the CVD method, hydrogen, hydrogen chloride, argon, nitrogen, titanium tetrachloride, methane (CH (CH) in a sealed vacuum vessel (generator structure) filled with Co at about 50 to 500 ° C. 4 ), or a mixed gas of two or more of these is introduced as a carrier gas at 1 to 30 liters / minute for 1 to 300 minutes (this time is referred to as keep time in the present invention) to produce a raw material gas containing Co. The lowermost layer can be formed immediately above the base material by continuously introducing it into the CVD film forming apparatus.

また、機械的加工法では、Co粒子を用いる場合(すなわちドライブラスト等のブラスト法を適用する場合)、粒径が10〜500μmのCo粒子を用いて、常温〜500℃、圧力0.01〜5MPa(雰囲気は大気)の条件下3秒〜20分間程度処理することにより、基材直上に最下層を形成することができる。一方、Co製ブラシをを用いる場合(すなわちブラシ加工法を適用する場合)、ブラシ径(Co製の毛の部分)がφ0.5〜5mmのCo製ブラシを用いて、回転数500〜5000rpm、切り込み1〜10mmの条件下、1秒〜20分間処理することにより、基材直上に最下層を形成することができる。   In the mechanical processing method, when Co particles are used (that is, when a blasting method such as drive last is applied), Co particles having a particle size of 10 to 500 μm are used. By treating for about 3 seconds to 20 minutes under the condition of 5 MPa (atmosphere is air), the lowermost layer can be formed immediately above the substrate. On the other hand, when using a Co brush (that is, when applying the brush processing method), using a Co brush with a brush diameter (Co hair part) of φ0.5 to 5 mm, the rotational speed is 500 to 5000 rpm, The lowermost layer can be formed immediately above the substrate by treating for 1 second to 20 minutes under the conditions of a notch of 1 to 10 mm.

また、このような最下層の組成としては、Coとともに塩素を含む限りこれら両者のみで構成されていても良いし、他の成分が含まれていても良い。ここで、塩素の含有量はEDX(エネルギー分散型蛍光X線分析)におけるClKαおよびCoKαによって同定しており、Coの原子%に対するClの原子%の比(Cl原子%/Co原子%)で表わした場合に0.01以上1.5以下とすることが好ましい。なお、最下層に含まれる塩素は、最下層をCVD法で形成する際に用いられるキャリアガスに含まれる塩素(塩化物中の塩素を含む)に由来するものであっても良いし、他の被覆層をCVD法で形成する際の反応ガスに含まれる塩素(塩化物中の塩素を含む)が拡散してきたものであっても良い。この点、他の被覆層がCVD法で形成される場合はその形成条件を調節することによりこのように塩素を最下層に拡散させることが可能であるが、物理的蒸着法(PVD法)により形成された他の被覆層や基材から最下層に塩素が拡散することはない。   In addition, as the composition of the lowermost layer, as long as it contains chlorine together with Co, it may be composed of only these two components, or may contain other components. Here, the chlorine content is identified by ClKα and CoKα in EDX (energy dispersive X-ray fluorescence analysis), and is expressed as a ratio of Cl atomic% to Co atomic% (Cl atomic% / Co atomic%). In this case, it is preferably 0.01 to 1.5. In addition, the chlorine contained in the lowermost layer may be derived from chlorine (including chlorine in chloride) contained in the carrier gas used when the lowermost layer is formed by the CVD method. Chlorine (including chlorine in chloride) contained in the reaction gas when the coating layer is formed by the CVD method may be diffused. In this regard, when other coating layers are formed by the CVD method, it is possible to diffuse chlorine into the lowermost layer by adjusting the formation conditions, but by physical vapor deposition (PVD method) Chlorine does not diffuse from the other formed coating layers or base materials to the bottom layer.

最下層に含まれ得る他の成分としては、たとえば炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を挙げることができる。これらの元素を含む場合、基材と最下層、および最下層と他の被覆層との密着力がさらに向上するという効果を示すことができる。これらの他の元素は、他の被覆層や基材から拡散してくるものと考えられる。なお、これらの他の成分は、上記と同様にEDXにおけるCKα、NKα、OKα、BKαによって同定することができる。   Examples of other components that can be included in the lowermost layer include at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen, and boron. When these elements are contained, the effect that the adhesion between the base material and the lowermost layer, and the lowermost layer and the other coating layer is further improved can be exhibited. These other elements are considered to diffuse from other coating layers and substrates. These other components can be identified by CKα, NKα, OKα, and BKα in EDX as described above.

このような他の成分(2成分以上の場合はその合計)の含有量は、Coの原子%に対する各成分の原子%の比(各成分の原子%/Co原子%)として表わした場合に0.1以上50以下とすることが好ましい。なお、本発明の最下層は、不可避不純物を除き、基材および加工に起因するCo以外の金属成分を含有しないことが好ましい。このようなCo以外の金属成分は基材と最下層との密着力の低下を助長する傾向を示すためである。   The content of such other components (the sum of two or more components) is 0 when expressed as a ratio of atomic percent of each component to atomic percent of Co (atomic percent of each component / Co atomic percent). 1 to 50 is preferable. In addition, it is preferable that the lowermost layer of this invention does not contain metal components other than Co resulting from a base material and a process except an inevitable impurity. This is because such a metal component other than Co tends to promote a decrease in adhesion between the base material and the lowermost layer.

<硬質層>
本発明の被覆層は、上記最下層上に形成される1層以上の硬質層を含むことが好ましく、この硬質層(2層以上形成される場合はその各層)は、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からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素と、炭素、窒素、酸素、硼素、および塩素からなる群より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ことが好ましい。
<Hard layer>
The coating layer of the present invention preferably includes one or more hard layers formed on the lowermost layer, and this hard layer (each layer when two or more layers are formed) is a group IVa in the periodic table. At least one element selected from the group consisting of elements (Ti, Zr, Hf, etc.), group Va elements (V, Nb, Ta, etc.), group VIa elements (Cr, Mo, W, etc.), Al, and Si; It is preferably composed of a compound comprising at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen, boron, and chlorine.

上記のような化合物としては、たとえばTiC、TiN、TiCN、TiNO、TiCNO、TiB2、TiO2、TiBN、TiBNO、TiCBN、ZrC、ZrO2、HfC、HfN、TiAlN、AlCrN、CrN、VN、TiSiN、TiSiCN、AlTiCrN、TiAlCN、ZrCN、ZrCNO、Al23、AlN、AlCN、ZrN、ZrO2、TiO2、TiZrCN、TiAlC、NbC、NbN、NbCN、Mo2C、WC、W2C、HfO、HfO2、TiCrC、ZrBN、AlHfN、TaN、TaCN、TaC等を挙げることができる。なお、これらの化合物に塩素が含まれる場合、塩素は侵入型として含まれていてもよいし置換型として含まれていてもよく、また化合物を形成していてもよい。 The compounds as described above, for example TiC, TiN, TiCN, TiNO, TiCNO, TiB 2, TiO 2, TiBN, TiBNO, TiCBN, ZrC, ZrO 2, HfC, HfN, TiAlN, AlCrN, CrN, VN, TiSiN, TiSiCN, AlTiCrN, TiAlCN, ZrCN, ZrCNO, Al 2 O 3, AlN, AlCN, ZrN, ZrO 2, TiO 2, TiZrCN, TiAlC, NbC, NbN, NbCN, Mo 2 C, WC, W 2 C, HfO, HfO 2 , TiCrC, ZrBN, AlHfN, TaN, TaCN, TaC and the like. In addition, when chlorine is contained in these compounds, chlorine may be contained as an interstitial type, may be contained as a substitution type, and may form a compound.

なお、本発明において上記のように化合物を化学式で表わす場合、原子比を特に限定しない場合は従来公知のあらゆる原子比を含むものとし、必ずしも化学量論的範囲のもののみに限定されるものではない。たとえば単に「TiCN」と記す場合、「Ti」と「C」と「N」の原子比は50:25:25の場合のみに限られず、また「TiN」と記す場合も「Ti」と「N」の原子比は50:50の場合のみに限られない。これらの原子比としては従来公知のあらゆる原子比が含まれるものとする。   In the present invention, when the compound is represented by the chemical formula as described above, it is assumed that all the conventionally known atomic ratios are included unless the atomic ratio is particularly limited, and are not necessarily limited to those in the stoichiometric range. . For example, when simply describing “TiCN”, the atomic ratio of “Ti”, “C”, and “N” is not limited to 50:25:25, and also when “TiN” is described, “Ti” and “N” The atomic ratio is not limited to 50:50. These atomic ratios include all conventionally known atomic ratios.

上記のような硬質層を構成する化合物のうち、より好ましくは、Ti、Zr、およびHfからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素と、炭素、窒素、酸素、硼素、および塩素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物を選択することが好適である。特に、これらの化合物からなる層を上記の最下層の直上に形成することが好ましい。これにより、最下層と硬質層との密着性を特に強力なものとすることができるからである。   Of the compounds constituting the hard layer as described above, more preferably, at least one element selected from the group consisting of Ti, Zr, and Hf, and a group consisting of carbon, nitrogen, oxygen, boron, and chlorine It is preferable to select a compound comprising at least one element selected. In particular, it is preferable to form a layer made of these compounds immediately above the lowermost layer. This is because the adhesion between the lowermost layer and the hard layer can be made particularly strong.

また、本発明の硬質層としては、上記のような化合物としてα−アルミナ(結晶構造がα型のアルミナ)またはκ−アルミナ(結晶構造がκ型のアルミナ)を含む層を含むことが好ましい。ここで、α−アルミナまたはκ−アルミナを含む層としては、α−アルミナまたはκ−アルミナを主成分とする層が好ましく、この場合「主成分とする」とは、層中においてα−アルミナまたはκ−アルミナを50重量%以上含むことを意味する。特に、α−アルミナまたはκ−アルミナを70重量%以上含むことが好ましい。このように、硬質層としてα−アルミナまたはκ−アルミナを含む層を含むことにより、被覆層の耐摩耗性を一層向上させることができる。なお、アルミナの結晶構造は、X線回折法(XRD)により同定することができる。また、このようなアルミナは、ZrやTiなどのIVa族元素がドープされていてもよい。   The hard layer of the present invention preferably includes a layer containing α-alumina (alumina having a crystal structure of α type) or κ-alumina (alumina having a crystal structure of κ type) as the above compound. Here, the layer containing α-alumina or κ-alumina is preferably a layer containing α-alumina or κ-alumina as a main component, and in this case, “main component” means α-alumina or It means that 50% by weight or more of κ-alumina is contained. In particular, it is preferable to contain 70% by weight or more of α-alumina or κ-alumina. Thus, by including the layer containing α-alumina or κ-alumina as the hard layer, the wear resistance of the coating layer can be further improved. The crystal structure of alumina can be identified by X-ray diffraction (XRD). Further, such alumina may be doped with IVa group elements such as Zr and Ti.

このような硬質層の厚み(硬質層1層当りの厚み)は、0.3μm以上30μm以下とすることが好ましく、より好ましくはその下限を0.5μm以上、さらに好ましくは1μm以上、その上限を20μm以下、さらに好ましくは15μm以下とすることが好適である。この硬質層の厚みが0.3μm未満の場合、十分に耐摩耗性等の諸特性を向上させることができない場合があり、30μmを超えても大幅に特性を改善することがないため工業的に好ましくない場合がある。   The thickness of such a hard layer (thickness per hard layer) is preferably 0.3 μm or more and 30 μm or less, more preferably the lower limit is 0.5 μm or more, further preferably 1 μm or more, and the upper limit is It is suitable that it is 20 μm or less, more preferably 15 μm or less. If the thickness of the hard layer is less than 0.3 μm, it may not be possible to sufficiently improve various properties such as wear resistance. It may not be preferable.

なお、本発明の硬質層は、CVD法により形成されることが好ましい。このようなCVD法としては、従来公知の方法を特に限定することなく使用することができ、条件等が限定されることはない。たとえば、800〜1050℃程度の成膜温度を採用することができ、使用するガスとしてもアセトニトリル等のニトリル系のガス等従来公知のガスを特に限定することなく使用することができる。   In addition, it is preferable that the hard layer of this invention is formed by CVD method. As such a CVD method, a conventionally known method can be used without any particular limitation, and the conditions and the like are not limited. For example, a film forming temperature of about 800 to 1050 ° C. can be adopted, and a conventionally known gas such as a nitrile gas such as acetonitrile can be used as the gas to be used without any particular limitation.

そして、特に本発明の被覆層は、硬質層として化学蒸着法(CVD法)により形成されるTiCNを主成分とする層を含むことが好ましく、より好ましくはMT−CVD法により形成されるTiCNを主成分とする層を含むことが好ましい。CVD法による熱の適用に基づく基材のダメージを低減させつつ、耐摩耗性に優れる炭窒化チタン(TiCN)を主成分とする層を形成させることができるからである。ここで、TiCNを主成分とする層とは、TiCNを90重量%以上含む層を意味し、好ましくは不可避不純物を除きTiCNのみにより構成されることを意味する。また、上記MT−CVD(moderate temperature CVD)法とは、上記で説明したような通常のCVD法が約950〜1050℃で成膜が行なわれることが多いのに対して、約800〜950℃という比較的低温で行なう方法をいう。   In particular, the coating layer of the present invention preferably includes a layer mainly composed of TiCN formed by chemical vapor deposition (CVD) as a hard layer, and more preferably TiCN formed by MT-CVD. It is preferable to include a layer having a main component. This is because a layer mainly composed of titanium carbonitride (TiCN) having excellent wear resistance can be formed while reducing damage to the substrate based on the application of heat by the CVD method. Here, the layer containing TiCN as a main component means a layer containing 90% by weight or more of TiCN, and preferably includes only TiCN except for inevitable impurities. Further, the MT-CVD (moderate temperature CVD) method is generally performed at about 950 to 1050 ° C., while the normal CVD method as described above is often performed at about 950 to 1050 ° C. This is a method performed at a relatively low temperature.

なお、本発明の硬質層は、上記のような各化合物の外、IVa族元素、Va族元素、VIa族元素、Al、およびSiからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素のみによって構成されたものとすることもできる。   The hard layer of the present invention is composed only of at least one element selected from the group consisting of IVa group elements, Va group elements, VIa group elements, Al, and Si in addition to the above-described compounds. It can also be.

本発明の硬質層の組成の同定は、EPMA−EDS(電子線マイクロアナライザ−エネルギー分散型蛍光X線分析)により確認することができる。   The identification of the composition of the hard layer of the present invention can be confirmed by EPMA-EDS (electron beam microanalyzer-energy dispersive X-ray fluorescence analysis).

<組成傾斜層>
本発明の被覆層において、上記最下層と上記硬質層との間には組成傾斜層を形成することができ、この組成傾斜層は上記最下層の組成から上記硬質層(該組成傾斜層上に複数の硬質層が形成される場合はこの組成傾斜層の直上の硬質層)の組成へと厚み方向にその組成が変化する層であることが好ましい。このような組成傾斜層を形成することにより、最下層と硬質層との密着性を高めることができる。このような組成傾斜層は、厚みを0.005μm以上2μm以下とすることが好ましく、より好ましくはその下限を0.01μm以上、さらに好ましくは0.1μm以上、その上限を1μm以下、さらに好ましくは0.5μm以下とすることが好適である。この組成傾斜層の厚みが0.005μm未満の場合、密着性を向上させることができない場合があり、2μmを超えても大幅に特性を改善することがないため工業的に好ましくない場合がある。
<Composition gradient layer>
In the coating layer of the present invention, a composition gradient layer can be formed between the lowermost layer and the hard layer, and the composition gradient layer is formed from the composition of the lowermost layer to the hard layer (on the composition gradient layer). When a plurality of hard layers are formed, a layer whose composition changes in the thickness direction to the composition of the hard layer immediately above the composition gradient layer is preferable. By forming such a composition gradient layer, the adhesion between the lowermost layer and the hard layer can be enhanced. Such a composition gradient layer preferably has a thickness of 0.005 μm or more and 2 μm or less, more preferably a lower limit of 0.01 μm or more, further preferably 0.1 μm or more, and an upper limit of 1 μm or less, more preferably The thickness is preferably 0.5 μm or less. If the thickness of the composition gradient layer is less than 0.005 μm, the adhesion may not be improved, and if it exceeds 2 μm, the characteristics are not significantly improved, which may be industrially undesirable.

このような組成傾斜層は、最下層および硬質層とは独立して形成する必要はなく、その形成方法にもよるが通常は最下層を形成後硬質層を形成するときにこれら両層の形成の途中段階で不可避的に形成されるものである。換言すれば、この組成傾斜層は、その観察条件により観察されたり観察されなかったりする程度のものであり、通常透過型電子顕微鏡(TEM)等による観察倍率を200万倍以上にする場合において観察されるものである。   Such a composition gradient layer does not need to be formed independently of the lowermost layer and the hard layer, but usually, depending on the forming method, both layers are formed when the hard layer is formed after the lowermost layer is formed. It is inevitably formed in the middle stage. In other words, the composition gradient layer is observed or not observed depending on the observation conditions, and is usually observed when the observation magnification by a transmission electron microscope (TEM) or the like is set to 2 million times or more. It is what is done.

なお、最下層および硬質層の境界部にこのような組成傾斜層が形成されるために、これら両層の境界部を明確に定めることができない場合は、このような組成傾斜層における厚み方向の中間点をこれら両層の境界部とみなし、各層の厚み等を測定するものとする。   In addition, since such a composition gradient layer is formed at the boundary between the lowermost layer and the hard layer, when the boundary between these two layers cannot be clearly defined, the thickness direction in such a composition gradient layer The intermediate point is regarded as the boundary between these layers, and the thickness of each layer is measured.

<製造方法>
本発明は、超硬合金からなる基材とそれを被覆する1層以上の被覆層とを備える表面被覆切削工具の製造方法をも提供するものである。かかる製造方法は、上記で既に説明した基材を準備する工程(「基材準備工程」とも記す)と、該被覆層のうち該基材と接する最下層として、Coと塩素とを含み、厚みが0.005μm以上0.1μm以下である最下層を形成する工程(「最下層形成工程」とも記す)とを含む。そして、この最下層形成工程は、上記で既に説明したようなCoを含有する原料を用いて実施されることを特徴としており、上記のようなCVD法や機械的加工法等が含まれる。
<Manufacturing method>
This invention also provides the manufacturing method of the surface coating cutting tool provided with the base material which consists of a cemented carbide, and the 1 or more coating layer which coat | covers it. The manufacturing method includes a step of preparing the base material already described above (also referred to as “base material preparation step”), Co and chlorine as the bottom layer in contact with the base material in the coating layer, Forming a lowermost layer having a thickness of 0.005 μm or more and 0.1 μm or less (also referred to as a “lowermost layer forming step”). And this lowest layer formation process is implemented using the raw material containing Co which was already demonstrated above, The above CVD method, a mechanical processing method, etc. are included.

なお、本発明の製造方法は、上記のような工程を含む限り他の工程を含んでいても差し支えない。たとえば、硬質層を形成する工程等が含まれる。   In addition, as long as the manufacturing method of this invention includes the above processes, it does not interfere even if it includes another process. For example, the process etc. which form a hard layer are included.

以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these.

<基材>
以下の表1に記載した超硬合金を用い、形状がCNMA120408(JIS B4120 1998)である刃先交換型切削チップを成形することにより基材A〜Lを得た(基材準備工程)。表1に記載されている成分の残部は炭化タングステン(WC)であり、すなわちこれらの超硬合金は炭化タングステン、鉄系金属、および第3成分を含むものである。なお、たとえば基材Bにおける「(Ti,Ta,Nb,Mo)C」は金属成分がTi,Ta,Nb,Moである炭化物が3.8重量%含有されていることを示す(他の基材においても各表記はこれと同様の意味を示す)。
<Base material>
Base materials A to L were obtained by molding a cutting edge-exchangeable cutting tip having a shape of CNMA120408 (JIS B4120 1998) using the cemented carbide described in Table 1 below (base material preparation step). The balance of the components listed in Table 1 is tungsten carbide (WC), i.e., these cemented carbides contain tungsten carbide, an iron-based metal, and a third component. For example, “(Ti, Ta, Nb, Mo) C” in the base material B indicates that 3.8% by weight of carbides whose metal components are Ti, Ta, Nb, and Mo is contained (other bases). In the material, each notation has the same meaning as this).

Figure 0005109202
Figure 0005109202

<最下層の形成>
上記の表1記載の基材のそれぞれに対して、以下の表2および表3に記載した最下層の形成方法1〜8のいずれかを適用することにより基材上の全面または部分的(表2記載の方法では基材上の全面に形成できるが表3記載のブラシ加工法では刃先やすくい面や逃げ面のみに加工でき、ブラスト法では穴の中は処理されない)に最下層を形成した(最下層形成工程)。すなわち、表2はCoを含有する原料としてCoを含んだ原料ガスを用いるCVD法により最下層を形成する方法(形成方法1〜4)を示しており、表3は機械的加工法により最下層を形成する方法を示している(形成方法5および6はCoを含有する原料としてCo粒子(粒径:50μm)を用いるドライブラスト法(常温、圧力1.0MPa、雰囲気は大気)を示し、形成方法7および8はCoを含有する原料としてCo製ブラシ(ブラシ径:φ1.5mm)を用いたブラシ加工法(回転数:1500rpm、切り込み:2mm)を示している)。なお、表2の形成方法3のキャリアガスは、水素と塩化水素とからなる混合ガス(流量:水素7リットル/分、塩化水素3リットル/分)を用いたことを示す。
<Formation of the lowest layer>
By applying any one of the lowermost layer forming methods 1 to 8 described in the following Table 2 and Table 3 to each of the base materials described in Table 1 above, the entire surface or a partial surface (Table The method described in 2 can be formed on the entire surface of the base material, but the brush processing method shown in Table 3 can be processed only on the surface that is easy to cut the edge and the flank surface, and the blasting method does not process the inside of the hole). (Lowermost layer forming step). That is, Table 2 shows a method of forming the lowermost layer by a CVD method using a source gas containing Co as a raw material containing Co (formation methods 1 to 4), and Table 3 shows the lowermost layer by a mechanical processing method. (Formation methods 5 and 6 show a drive last method (normal temperature, pressure 1.0 MPa, atmosphere is air) using Co particles (particle size: 50 μm) as a raw material containing Co. Methods 7 and 8 are brush processing methods using a Co brush (brush diameter: φ1.5 mm) as a raw material containing Co (rotation speed: 1500 rpm, cutting: 2 mm). In addition, it shows that the mixed gas (flow rate: hydrogen 7 liter / min, hydrogen chloride 3 liter / min) which consists of hydrogen and hydrogen chloride was used for the carrier gas of the formation method 3 of Table 2.

このようにして形成された最下層の厚みおよび組成(Cl原子%/Co原子%)を後述の表6に示す。最下層の厚みは、カロテストで被覆層と基材との界面を露出させ、それを金属顕微鏡で観察する方法により測定した。また、最下層の組成(すなわち塩素の含有量)は、EDXにおいてCoKαおよびClKαのピークより算出し、Co原子%に対するCl原子%の比を示す。   The thickness and composition (Cl atom% / Co atom%) of the lowermost layer thus formed are shown in Table 6 described later. The thickness of the lowermost layer was measured by a method in which the interface between the coating layer and the substrate was exposed by a calotest and observed with a metal microscope. The composition of the lowermost layer (that is, the chlorine content) is calculated from the CoKα and ClKα peaks in EDX, and indicates the ratio of Cl atom% to Co atom%.

Figure 0005109202
Figure 0005109202

Figure 0005109202
Figure 0005109202

<硬質層の形成>
上記のようにして基材上に最下層を形成した表面被覆切削工具の前駆体に対して、以下の表4に記載した硬質層a〜dのそれぞれを該最下層上の全面または部分的に形成した。たとえば、表4中の硬質層aは、該最下層上に第2層として厚み0.5μmのTiNからなる層を形成し、その上に第3層として厚み3.0μmのTiCNからなる層を形成し、その上に第4層として厚み2.5μmのTiZrCNからなる層を形成し、その上に第5層として厚み1.0μmのTiCNOからなる層を形成し、その上に第6層として厚み2.5μmのα−アルミナからなる層を形成し、その上に第7層として厚み1.0μmのZrNからなる層を形成したことを示す。他の硬質層b〜dについても同様である。なお、表4中の「TiCN」はMT−CVD法により形成されるTiCNからなる層(すなわちTiCNを主成分とする層)を示し、「α−Al23」はα−アルミナを主成分とする層を示し、「κ−Al23」はκ−アルミナを主成分とする層を示す。また、硬質層cの第6層は、α−アルミナと、ジルコニウムおよび/または酸化ジルコニウムとの混合物により構成されていることを示す。
<Formation of hard layer>
With respect to the precursor of the surface-coated cutting tool in which the lowermost layer is formed on the base as described above, each of the hard layers a to d described in Table 4 below is either entirely or partially on the lowermost layer. Formed. For example, in the hard layer a in Table 4, a layer made of TiN having a thickness of 0.5 μm is formed as the second layer on the lowermost layer, and a layer made of TiCN having a thickness of 3.0 μm is formed thereon as the third layer. And a layer made of TiZrCN with a thickness of 2.5 μm is formed as a fourth layer thereon, a layer made of TiCNO with a thickness of 1.0 μm is formed thereon as a fifth layer, and a layer as a sixth layer is formed thereon. It shows that a layer made of α-alumina having a thickness of 2.5 μm was formed, and a layer made of ZrN having a thickness of 1.0 μm was formed thereon as the seventh layer. The same applies to the other hard layers b to d. In Table 4, “TiCN” indicates a layer made of TiCN (ie, a layer mainly composed of TiCN) formed by MT-CVD, and “α-Al 2 O 3 ” is mainly composed of α-alumina. “Κ-Al 2 O 3 ” indicates a layer mainly composed of κ-alumina. The sixth layer of the hard layer c indicates that it is composed of a mixture of α-alumina and zirconium and / or zirconium oxide.

そして、このような硬質層の各層は、以下の表5に示した条件を採用したCVD法により形成した。   And each layer of such a hard layer was formed by CVD method which employ | adopted the conditions shown in the following Table 5. FIG.

Figure 0005109202
Figure 0005109202

Figure 0005109202
Figure 0005109202

<表面被覆切削工具>
上記のようにして以下の表6に示すNo.1〜24の本発明の実施例の表面被覆切削工具を製造した。また、同様にして以下の表6に示すNo.1〜4の比較例の表面被覆切削工具を製造した。たとえば、表6のNo.1の表面被覆切削工具は、基材として表1記載の「基材A」を用い、その基材上に表2記載の「形成方法1」により厚み0.005μmの最下層(組成(Cl原子%/Co原子%)が0.01)を形成し、その最下層上に硬質層として表4記載の「硬質層a」を形成したこと(すなわち最下層上に硬質層aの第2層を形成し、その上に順次第7層まで形成したこと)を示す。なお、比較例のNo.1およびNo.2の表面被覆切削工具は、最下層を形成しなかったことを示す。
<Surface coated cutting tool>
As described above, No. 1 shown in Table 6 below. 1 to 24 surface-coated cutting tools of the examples of the present invention were produced. Similarly, No. 1 shown in Table 6 below. The surface-coated cutting tool of 1-4 comparative examples was manufactured. For example, in No. 6 of Table 6, The surface-coated cutting tool No. 1 uses “Substrate A” shown in Table 1 as the base material, and the lowermost layer (composition (Cl atom) having a thickness of 0.005 μm by “Formation Method 1” shown in Table 2 on the base material. % / Co atomic%) is 0.01), and the “hard layer a” shown in Table 4 is formed as the hard layer on the lowermost layer (that is, the second layer of the hard layer a is formed on the lowermost layer). It was formed, and the seventh layer was sequentially formed thereon). The comparative example No. 1 and no. The surface-coated cutting tool of 2 indicates that the lowermost layer was not formed.

なお、表6の最下層の組成(Cl原子%/Co原子%)より明らかなように、No.1〜24の実施例の表面被覆切削工具の最下層は、Coと塩素とを含むものである。   As is clear from the composition of the lowermost layer in Table 6 (Cl atom% / Co atom%), No. The lowermost layer of the surface-coated cutting tool of Examples 1 to 24 contains Co and chlorine.

Figure 0005109202
Figure 0005109202

<性能評価>
上記のようにして得られた表面被覆切削工具について、下記条件で連続切削試験および断続切削試験を行なうことにより基材と被覆層との密着性の程度を評価した。その結果を以下の表7に示す。
<Performance evaluation>
The surface-coated cutting tool obtained as described above was subjected to a continuous cutting test and an intermittent cutting test under the following conditions to evaluate the degree of adhesion between the substrate and the coating layer. The results are shown in Table 7 below.

<連続切削試験の条件>
使用ホルダ:PCLNR2525−43(住友電工ハードメタル社製)
被削材:SCM435(HB=246)丸棒
切削速度:240m/min.
送り:0.26mm/rev.
切込み:2.0mm
湿式/乾式:湿式(水溶性油)
評価:すくい面側の摩耗が進行したことによる切れ刃の欠損が生じるまでの時間(分)を求めた。時間が長いもの程耐摩耗性に優れていることを示し、基材と被覆層との密着性が強力であることを示している。
<Conditions for continuous cutting test>
Holder used: PCLNR2525-43 (Sumitomo Electric Hardmetal)
Work material: SCM435 (HB = 246) round bar Cutting speed: 240 m / min.
Feed: 0.26 mm / rev.
Cutting depth: 2.0mm
Wet / dry: wet (water-soluble oil)
Evaluation: The time (minutes) until the cutting edge was broken due to the progress of wear on the rake face side was determined. The longer the time, the better the wear resistance, and the stronger the adhesion between the substrate and the coating layer.

<断続切削試験の条件>
使用ホルダ:PCLNR2525−43(住友電工ハードメタル社製)
被削材:SCM435(HB=246)角材
切削速度:220m/min.
送り:0.21mm/rev.
切込み:1.5mm
切削時間:2分間
湿式/乾式:乾式
評価:10切れ刃にて試験を行ない、欠損した切れ刃数を求めた。欠損した切れ刃数が少ないもの程、基材と被覆層との密着性が強力であることを示している。
<Conditions for intermittent cutting test>
Holder used: PCLNR2525-43 (Sumitomo Electric Hardmetal)
Work material: SCM435 (HB = 246) Square material Cutting speed: 220 m / min.
Feed: 0.21 mm / rev.
Cutting depth: 1.5mm
Cutting time: 2 minutes Wet / dry: Dry Evaluation: A test was performed with 10 cutting edges, and the number of missing cutting edges was determined. The smaller the number of missing cutting edges, the stronger the adhesion between the substrate and the coating layer.

Figure 0005109202
Figure 0005109202

表7より明らかなように、本発明の実施例の表面被覆切削工具は、比較例の表面被覆切削工具に比し、基材と被覆層との密着性が強力であることが確認された。すなわち、最下層を形成しなかった比較例1および2、ならびに最下層の厚みが本発明の規定外となる比較例3および4では、いずれも基材と被覆層との密着性に劣っていた。したがって、実施例の表面被覆切削工具において、このように優れた効果が示されるのは、該被覆層のうち上記基材と接する最下層が、Coと塩素とを含み、厚みが0.005μm以上0.1μm以下であり、かつCoを含有する原料を用いて形成されていることに起因することは明らかである。   As is clear from Table 7, it was confirmed that the surface-coated cutting tool of the example of the present invention had stronger adhesion between the base material and the coating layer than the surface-coated cutting tool of the comparative example. That is, in Comparative Examples 1 and 2 in which the lowermost layer was not formed, and in Comparative Examples 3 and 4 in which the thickness of the lowermost layer was not specified in the present invention, both had poor adhesion between the base material and the coating layer. . Therefore, in the surface-coated cutting tool of the example, such an excellent effect is shown because the lowermost layer in contact with the base material of the coating layer contains Co and chlorine, and the thickness is 0.005 μm or more. It is apparent that the thickness is 0.1 μm or less and is formed using a raw material containing Co.

以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。   Although the embodiments and examples of the present invention have been described as described above, it is also planned from the beginning to appropriately combine the configurations of the above-described embodiments and examples.

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

Claims (10)

超硬合金からなる基材とそれを被覆する1層以上の被覆層とを備える表面被覆切削工具であって、
前記被覆層のうち前記基材と接する最下層は、Coと塩素と不可避不純物とからなり、厚みが0.005μm以上0.1μm以下であり、
前記Coは、基材からの拡散物ではない、表面被覆切削工具。
A surface-coated cutting tool comprising a substrate made of a cemented carbide and one or more coating layers covering the substrate,
The lowermost layer in contact with the base material of the coating layer is composed of a Co chlorine and unavoidable impurities state, and are more 0.1μm or less thickness of 0.005 .mu.m,
The Co is a surface-coated cutting tool that is not a diffused material from the base material .
超硬合金からなる基材とそれを被覆する1層以上の被覆層とを備える表面被覆切削工具であって、
前記被覆層のうち前記基材と接する最下層は、Coと、塩素と、炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素と、不可避不純物とからなり、厚みが0.005μm以上0.1μm以下であり、
前記Coは、基材からの拡散物ではない、表面被覆切削工具。
A surface-coated cutting tool comprising a substrate made of a cemented carbide and one or more coating layers covering the substrate,
The lowermost layer in contact with the substrate of the coating layer is made of Co, chlorine, at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen and boron, and unavoidable impurities, and has a thickness of 0. 0.005 μm or more and 0.1 μm or less,
The Co is a surface-coated cutting tool that is not a diffused material from the base material .
前記被覆層は、前記最下層上に形成される1層以上の硬質層を含み、
前記硬質層は、周期律表のIVa族元素、Va族元素、VIa族元素、Al、およびSiからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素と、炭素、窒素、酸素、硼素、および塩素からなる群より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請求項1または2に記載の表面被覆切削工具。
The coating layer includes one or more hard layers formed on the lowermost layer,
The hard layer is composed of at least one element selected from the group consisting of group IVa elements, group Va elements, group VIa elements, Al, and Si in the periodic table, and carbon, nitrogen, oxygen, boron, and chlorine. The surface-coated cutting tool according to claim 1 or 2, comprising a compound comprising at least one element selected from the group.
前記硬質層は、Ti、Zr、およびHfからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素と、炭素、窒素、酸素、硼素、および塩素からなる群より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請求項3記載の表面被覆切削工具。   The hard layer is made of a compound composed of at least one element selected from the group consisting of Ti, Zr, and Hf and at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen, boron, and chlorine. The surface-coated cutting tool according to claim 3 configured. 前記硬質層は、化学蒸着法により形成されるTiCNを主成分とする層を含む請求項3または4に記載の表面被覆切削工具。   The surface-coated cutting tool according to claim 3 or 4, wherein the hard layer includes a layer mainly composed of TiCN formed by a chemical vapor deposition method. 前記硬質層は、α−アルミナまたはκ−アルミナを含む層を含む請求項3〜5のいずれかに記載の表面被覆切削工具。   The surface-coated cutting tool according to claim 3, wherein the hard layer includes a layer containing α-alumina or κ-alumina. 前記最下層は、Coの原子%に対するClの原子%の比が0.01以上1.5以下である請求項1〜6のいずれかに記載の表面被覆切削工具。   The surface-coated cutting tool according to claim 1, wherein the lowermost layer has a ratio of atomic percent of Cl to atomic percent of Co of 0.01 to 1.5. 前記最下層と前記硬質層との間には、組成傾斜層が形成され、
前記組成傾斜層は、前記最下層の組成から前記硬質層の組成へと厚み方向にその組成が
変化する層である請求項1〜7のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
A composition gradient layer is formed between the lowermost layer and the hard layer,
The surface-coated cutting tool according to any one of claims 1 to 7, wherein the composition gradient layer is a layer whose composition changes in the thickness direction from the composition of the lowermost layer to the composition of the hard layer.
前記基材は、炭化タングステン、鉄系金属、および第3成分を含む超硬合金であって、
前記第3成分は、周期律表のIVa族元素、Va族元素、VIa族元素、Al、およびSiからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素と、炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物、および/または周期律表のIVa族元素、Va族元素、VIa族元素、Al、およびSiからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素である請求項1〜8のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
The base material is a cemented carbide containing tungsten carbide, an iron-based metal, and a third component,
The third component includes at least one element selected from the group consisting of group IVa elements, group Va elements, group VIa elements, Al, and Si in the periodic table, and a group consisting of carbon, nitrogen, oxygen, and boron. A compound comprising at least one element selected from the group consisting of at least one element and / or at least one element selected from the group consisting of group IVa element, group Va element, group VIa element, Al and Si in the periodic table. Item 9. The surface-coated cutting tool according to any one of Items 1 to 8.
超硬合金からなる基材とそれを被覆する1層以上の被覆層とを備える表面被覆切削工具の製造方法であって、
前記基材を準備する工程と、
前記被覆層のうち前記基材と接する最下層として、Coと塩素と不可避不純物とからなり、厚みが0.005μm以上0.1μm以下である最下層を形成する工程とを含み、
前記Coは、基材からの拡散物ではない、表面被覆切削工具の製造方法。
A method for producing a surface-coated cutting tool comprising a substrate made of a cemented carbide and one or more coating layers covering the substrate,
Preparing the substrate;
As the lowermost layer in contact with the base material of the covering layer consists of a Co chlorine and unavoidable impurities, saw including a step of thickness to form a bottom layer which is less 0.1μm least 0.005 .mu.m,
Said Co is not the diffused material from a base material , The manufacturing method of the surface coating cutting tool.
JP2008196603A 2008-07-30 2008-07-30 Surface coated cutting tool Expired - Fee Related JP5109202B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008196603A JP5109202B2 (en) 2008-07-30 2008-07-30 Surface coated cutting tool

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008196603A JP5109202B2 (en) 2008-07-30 2008-07-30 Surface coated cutting tool

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010030004A JP2010030004A (en) 2010-02-12
JP5109202B2 true JP5109202B2 (en) 2012-12-26

Family

ID=41735122

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008196603A Expired - Fee Related JP5109202B2 (en) 2008-07-30 2008-07-30 Surface coated cutting tool

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5109202B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101841512B1 (en) * 2013-12-26 2018-03-23 쿄세라 코포레이션 Cutting tool
JP2018079539A (en) * 2016-11-16 2018-05-24 京セラ株式会社 Cutting insert and cutting tool

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3478355B2 (en) * 1995-01-05 2003-12-15 三菱マテリアル株式会社 Surface coated WC based cemented carbide cutting tool
JPH0938806A (en) * 1995-07-31 1997-02-10 Mitsubishi Materials Corp Cutting tool made of surface coating carbonitriding titanium group cermet having excellent close adhesiveness of hard coating layer
JP3358696B2 (en) * 1996-03-01 2002-12-24 東芝タンガロイ株式会社 High strength coating

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010030004A (en) 2010-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5618429B2 (en) Surface covering member and manufacturing method thereof
US11459660B2 (en) Articles consisting of metal, hard metal, cermet or ceramic and coated with a hard material, and method for producing such articles
JP5662680B2 (en) Surface coated cutting tool
JP6699056B2 (en) Surface coated cutting tool
JP6041160B2 (en) Surface coated cutting tool
JP6344601B2 (en) Hard coating, cutting tool, and manufacturing method of hard coating
WO2021069492A1 (en) A coated cutting tool
JP5109202B2 (en) Surface coated cutting tool
US11207736B2 (en) Cutting tool
JP5177534B2 (en) Surface coated cutting tool
JP5177535B2 (en) Surface coated cutting tool
JP5109199B2 (en) Surface coated cutting tool
JP5896326B2 (en) Surface-coated cutting tool and manufacturing method thereof
JP4480090B2 (en) Coated tool
JP5061392B2 (en) Surface coated cutting tool
JP2015178172A (en) Cutting tool made of surface coating carbonitride titanium based cermet excellent in chipping resistance
JP6946613B1 (en) Cutting tools
US20220305565A1 (en) Cutting tool
CN113165084B (en) Surface-coated cutting tool having hard coating layer exhibiting excellent resistance to fusion bonding, plastic deformation and abnormal damage
JP2013220521A (en) Base material for cutting tool and surface-coated cutting tool
JP2013220520A (en) Base material for cutting tool

Legal Events

Date Code Title Description
A625 Written request for application examination (by other person)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A625

Effective date: 20100423

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120417

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120419

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120521

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120626

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120809

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: 20120911

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: 20120920

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151019

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5109202

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

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees