JP5194306B2 - Surface coated cutting tool - Google Patents
Surface coated cutting tool Download PDFInfo
- Publication number
- JP5194306B2 JP5194306B2 JP2010032552A JP2010032552A JP5194306B2 JP 5194306 B2 JP5194306 B2 JP 5194306B2 JP 2010032552 A JP2010032552 A JP 2010032552A JP 2010032552 A JP2010032552 A JP 2010032552A JP 5194306 B2 JP5194306 B2 JP 5194306B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- coating film
- outermost surface
- cutting
- constituting
- 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.)
- Active
Links
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 title claims description 67
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 220
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 65
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 65
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 47
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 30
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 claims description 7
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 36
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 32
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 28
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 28
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 24
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 15
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 13
- SSJWWCKNRIUXON-UHFFFAOYSA-N 2-(2,6-dimethoxyphenyl)-5-hydroxy-7,8-dimethoxychromen-4-one Chemical compound COC1=CC=CC(OC)=C1C1=CC(=O)C2=C(O)C=C(OC)C(OC)=C2O1 SSJWWCKNRIUXON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 12
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 12
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 10
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910008482 TiSiN Inorganic materials 0.000 description 6
- QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N isoniazide Chemical compound NNC(=O)C1=CC=NC=C1 QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 4
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 4
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910010038 TiAl Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910008484 TiSi Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011195 cermet Substances 0.000 description 3
- 239000010730 cutting oil Substances 0.000 description 3
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000997 High-speed steel Inorganic materials 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 102220005308 rs33960931 Human genes 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 carbonitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002173 cutting fluid Substances 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical compound N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Drilling Tools (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
本発明は、基材とその上に形成された被覆膜とを備える表面被覆切削工具に関する。 The present invention relates to a surface-coated cutting tool including a substrate and a coating film formed thereon.
最近の切削工具の動向として、地球環境保全の観点から切削油剤を用いないドライ加工が求められていること、被削材が多様化していること、加工能率を一層向上させるため切削速度がより高速になってきていることなどの理由から、工具刃先温度はますます高温になる傾向にあり、工具材料に要求される特性は厳しくなる一方である。特に工具材料の要求特性として、基材上に形成される被覆膜の高温での安定性（耐酸化特性や被覆膜の密着性）はもちろんのこと、切削工具寿命に関係する耐摩耗性の向上や耐欠損性の向上が一段と重要になっている。 Recent cutting tool trends include the need for dry machining without cutting fluids from the viewpoint of global environmental conservation, the diversification of work materials, and higher cutting speeds to further improve machining efficiency. For example, the tool edge temperature tends to be higher, and the characteristics required for the tool material are becoming stricter. In particular, as a required characteristic of tool materials, the coating film formed on the base material has high temperature stability (oxidation resistance and coating film adhesion) as well as wear resistance related to the cutting tool life. Improvement of crack resistance and fracture resistance is becoming more important.
耐摩耗性および表面保護機能改善のため、ＷＣ基超硬合金、サーメット、高速度鋼等の硬質基材からなる切削工具や耐摩耗工具等の表面には、硬質被覆膜としてＴｉＡｌの窒化物を単層または複層形成することはよく知られているところである。しかしながら、最近の高速、ドライ加工では、ＴｉＡｌの窒化物からなる被覆膜では十分な工具寿命が得られないのが現状である。 In order to improve wear resistance and surface protection function, TiAl nitride is used as a hard coating on the surface of cutting tools and wear-resistant tools made of hard base materials such as WC-based cemented carbide, cermet, and high-speed steel. It is well known to form a single layer or multiple layers. However, in recent high-speed and dry processing, a sufficient tool life cannot be obtained with a coating film made of TiAl nitride.
このような状況下、被覆膜の耐熱性を向上し、長い工具寿命を実現する方法として、特許文献１には、ＴｉとＡｌとの複合窒化物において、さらにＳｉを添加した被覆膜が提案されている。このようにＳｉを含む被覆膜は、その表面にＳｉを含有する緻密な酸化保護膜が形成されることから、ＴｉＡｌの窒化物からなる被覆膜よりも耐熱性が優れるという利点がある。しかし、その一方で特許文献１に開示される被覆膜は、その硬度および靭性の性能が十分ではないという問題があった。 Under such circumstances, as a method for improving the heat resistance of the coating film and realizing a long tool life, Patent Document 1 discloses a coating film in which Si is further added to a composite nitride of Ti and Al. Proposed. Thus, the coating film containing Si has an advantage that the heat resistance is superior to the coating film made of a nitride of TiAl because a dense oxidation protective film containing Si is formed on the surface thereof. On the other hand, however, the coating film disclosed in Patent Document 1 has a problem that its performance of hardness and toughness is not sufficient.
このような問題を解決する試みとして、特許文献２および特許文献３には、Ｔｉの窒化物、炭窒化物、窒酸化物、または炭窒酸化物にＳｉを適量含有した層と、ＴｉおよびＡｌを主成分とする窒化物、炭窒化物、窒酸化物、または炭窒酸化物からなる層とを交互に積層した被覆膜が開示されている。また、特許文献４には、ＡｌＴｉＳｉＮからなる層と、ＴｉＳｉＮからなる層とを交互に積層した被覆膜が開示されている。 As an attempt to solve such a problem, Patent Document 2 and Patent Document 3 include Ti nitride, carbonitride, nitrogen oxide, or a layer containing an appropriate amount of Si in carbon nitride oxide, and Ti and Al. There is disclosed a coating film in which nitrides, carbonitrides, nitride oxides, or layers composed of carbonitride oxides are alternately laminated. Patent Document 4 discloses a coating film in which layers made of AlTiSiN and layers made of TiSiN are alternately stacked.
しかしながら、上記特許文献２および特許文献３に開示されているＴｉＳｉ系の被覆膜は、圧縮残留応力が極端に高いことにより、被覆膜自体が自己破壊しやすいため、基材または下層との密着性が十分ではないという問題があった。また、上記の特許文献４で開示されている被覆膜は、耐熱性、硬度、および靭性に優れる一方、かかる被覆膜で被覆した切削工具を用いて切削加工を行なうと、積層構造中の層間で剥離する傾向があり、十分な工具寿命が得られないという問題があった。 However, since the TiSi-based coating film disclosed in Patent Document 2 and Patent Document 3 has an extremely high compressive residual stress, the coating film itself is easily self-destructed. There was a problem that the adhesion was not sufficient. Further, the coating film disclosed in Patent Document 4 is excellent in heat resistance, hardness, and toughness. On the other hand, when cutting is performed using a cutting tool coated with such a coating film, There was a tendency to peel between layers, and there was a problem that sufficient tool life could not be obtained.
本発明は、上記のような現状に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、耐熱性、硬度、および応力バランスに優れるというＡｌＴｉＳｉＮの特性と、耐摩耗性と靭性に優れるというＴｉＳｉＮの特性とを兼備し、耐摩耗性、耐欠損性、および密着性を兼ね備えた被覆膜を表面に有する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 current situation as described above, and the object of the present invention is the characteristics of AlTiSiN, which is excellent in heat resistance, hardness, and stress balance, and TiSiN, which is excellent in wear resistance and toughness. It is another object of the present invention to provide a surface-coated cutting tool having a coating film on the surface that has both the above characteristics and wear resistance, fracture resistance, and adhesion.
本発明者らは、上記のような課題を解決するために、被覆膜の構成について種々の検討を重ねたところ、特許文献４に開示される被覆膜が層間で剥離しやすいのは、積層構造を構成する各層のＳｉ比がマッチングしていなかったことによるものであるという知見を得た。かかる知見に基づいて、ＡｌＴｉＳｉＮからなる層と、ＴｉＳｉＮからなる層との原子比についてさらに鋭意検討を重ねることにより、ついに本発明を完成させたものである。 In order to solve the above problems, the present inventors have made various studies on the configuration of the coating film, and the coating film disclosed in Patent Document 4 is easily peeled between layers. It was found that the Si ratio of each layer constituting the laminated structure was not matched. Based on this knowledge, the present invention was finally completed by further intensive studies on the atomic ratio between the layer made of AlTiSiN and the layer made of TiSiN.
すなわち、本発明の表面被覆切削工具は、基材とその上に形成された被覆膜とを備え、該被覆膜は、１μｍ以上１５μｍ以下の膜厚であり、かつＡｌaＴｉbＳｉcＮ（ただし式中、０．３５≦ａ≦０．７、０＜ｃ≦０．１、ａ＋ｂ＋ｃ＝１）からなるＡ層と、ＴｉdＳｉeＮ（ただし式中、０＜ｅ≦０．１、ｄ＋ｅ＝１）からなるＢ層とが交互に各２層以上積層された積層体を含み、Ａ層およびＢ層はそれぞれ、２０ｎｍ以下の層厚であり、Ａ層を構成するＳｉの原子比ｃと、Ｂ層を構成するＳｉの原子比ｅとは、以下の式（Ｉ）を満たすことを特徴とする。 That is, the surface-coated cutting tool of the present invention is provided with a coating film formed thereon with the substrate, the coating film is a film thickness of at least 15μm or less 1 [mu] m, and Al a Ti b Si c N layer (where 0.35 ≦ a ≦ 0.7, 0 <c ≦ 0.1, a + b + c = 1) and Ti d Si e N (where 0 <e ≦ 0. 1 and d + e = 1) including a laminate in which two or more layers are alternately laminated. Each of the A layer and the B layer has a thickness of 20 nm or less, and the Si atoms constituting the A layer The ratio c and the atomic ratio e of Si constituting the B layer satisfy the following formula (I).
｜ｃ−ｅ｜≦０．０５ ・・・（Ｉ）
Ａ層およびＢ層はいずれも、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の層厚であることが好ましい。Ａ層の層厚は、Ｂ層の層厚よりも厚いことが好ましい。
| Ce | ≦ 0.05 (I)
Both the A layer and the B layer preferably have a layer thickness of 2 nm or more and 10 nm or less. The layer thickness of the A layer is preferably thicker than the layer thickness of the B layer.
Ａ層を構成するＳｉの原子比ｃと、Ｂ層を構成するＳｉの原子比ｅとは、以下の式（ＩＩ）を満たすことが好ましい。 The atomic ratio c of Si constituting the A layer and the atomic ratio e of Si constituting the B layer preferably satisfy the following formula (II).
｜ｃ−ｅ｜≦０．０３ ・・・（ＩＩ）
被覆膜は、その表面側に最表面層を有し、該最表面層は、ＴｉdＳｉeＣＮ（ただし式中、０＜ｅ≦０．１、ｄ＋ｅ＝１）からなることが好ましい。上記の最表面層は、ＡｌＮからなるものであってもよい。さらに、ＡｌＮは、六方晶構造を含む結晶構造からなることが好ましい。
| C-e | ≦ 0.03 (II)
The coating film has an outermost surface layer on the surface side, and the outermost surface layer is preferably made of Ti d Si e CN (where 0 <e ≦ 0.1, d + e = 1). The outermost surface layer may be made of AlN. Further, AlN preferably has a crystal structure including a hexagonal crystal structure.
Ａ層は、ＡｌaＴｉbＳｉcＮ（ただし式中、０．５≦ａ≦０．６、０．０３≦ｃ≦０．０８、ａ＋ｂ＋ｃ＝１）からなることが好ましく、Ｂ層は、ＴｉdＳｉeＮ（ただし式中、０．０３≦ｅ≦０．０８、ｄ＋ｅ＝１）からなることが好ましい。 A layer, Al a Ti b Si c N ( provided that Shikichu, 0.5 ≦ a ≦ 0.6,0.03 ≦ c ≦ 0.08, a + b + c = 1) is preferably made of, B layer, It is preferably made of Ti d Si e N (wherein 0.03 ≦ e ≦ 0.08, d + e = 1).
被覆膜は、物理蒸着法により形成されることが好ましい。Ａ層およびＢ層は、アークイオンプレーティング法により形成され、最表面層は、スパッタリング法により形成されることが好ましい。 The coating film is preferably formed by physical vapor deposition. The A layer and the B layer are preferably formed by an arc ion plating method, and the outermost surface layer is preferably formed by a sputtering method.
本発明の表面被覆切削工具は、上記のような構成を有することにより、耐熱性、硬度、および応力バランスに優れるというＡｌＴｉＳｉＮの特性と、耐摩耗性および靭性に優れるというＴｉＳｉＮの特性とを兼備し、耐摩耗性、耐欠損性、および密着性を兼ね備えたものである。 Since the surface-coated cutting tool of the present invention has the above-described configuration, it has the characteristics of AlTiSiN, which is excellent in heat resistance, hardness, and stress balance, and the characteristics of TiSiN, which is excellent in wear resistance and toughness. It combines wear resistance, fracture resistance, and adhesion.
以下、本発明について、詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明では、図面を用いて説明しているが、本願の図面において同一の参照符号を付したものは、同一部分または相当部分を示している。なおまた、本発明において、層厚または膜厚は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscope）により測定し、被覆膜の組成はエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＳ：Energy Dispersive x-ray Spectroscopy）により測定するものとする。 Hereinafter, the present invention will be described in detail. In the following description of the embodiments, the description is made with reference to the drawings. In the drawings of the present application, the same reference numerals denote the same or corresponding parts. In the present invention, the layer thickness or film thickness is measured by a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM), and the composition of the coating film is an energy dispersive X It shall be measured by a line analyzer (EDS: Energy Dispersive x-ray Spectroscopy).
＜表面被覆切削工具＞
本発明の表面被覆切削工具は、基材とその上に形成された被覆膜とを備えたものである。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に用いることができる。
<Surface coated cutting tool>
The surface-coated cutting tool of the present invention comprises a substrate and a coating film formed thereon. The surface-coated cutting tool of the present invention having such a basic configuration is, for example, a drill, an end mill, a milling or turning cutting edge replaceable cutting tip, a metal saw, a cutting tool, a reamer, a tap, or a crankshaft pin. It can be used very effectively as a chip for milling.
＜基材＞
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。
<Base material>
As the base material of the surface-coated cutting tool of the present invention, a conventionally known material known as such a cutting tool base material can be used without particular limitation. For example, cemented carbide (for example, WC base cemented carbide, including WC, including Co, or further including carbonitride such as Ti, Ta, Nb, etc.), cermet (TiC, TiN, TiCN, etc.) High-speed steel, ceramics (titanium carbide, silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride, aluminum oxide, and mixtures thereof), cubic boron nitride sintered body, diamond sintered body Etc. can be mentioned as examples of such a substrate. When a cemented carbide is used as such a base material, the effect of the present invention is exhibited even if such a cemented carbide contains an abnormal phase called free carbon or η phase in the structure.
なお、これらの基材は、その表面が改質されたものであっても差し支えない。たとえば、超硬合金の場合はその表面に脱β層が形成されていたり、サーメットの場合には表面硬化層が形成されていてもよく、このように表面が改質されていても本発明の効果は示される。 In addition, these base materials may have a modified surface. For example, in the case of cemented carbide, a de-β layer may be formed on the surface, and in the case of cermet, a surface hardened layer may be formed, and even if the surface is modified in this way, The effect is shown.
＜被覆膜＞
本発明の被覆膜は、ＡｌaＴｉbＳｉcＮ（ただし式中、０．３５≦ａ≦０．７、０＜ｃ≦０．１、ａ＋ｂ＋ｃ＝１）からなるＡ層と、ＴｉdＳｉeＮ（ただし式中、０＜ｅ≦０．１、ｄ＋ｅ＝１）からなるＢ層とが交互に各２層以上積層された積層体を含み、該Ａ層および該Ｂ層はそれぞれ２０ｎｍ以下の層厚であり、Ａ層を構成するＳｉの原子比ｃと、Ｂ層を構成するＳｉの原子比ｅとは、以下の式（Ｉ）を満たすことを特徴としている。
<Coating film>
Coating of the present invention, Al a Ti b Si c N ( provided that Shikichu, 0.35 ≦ a ≦ 0.7,0 <c ≦ 0.1, a + b + c = 1) and A layer consisting of, Ti d Including a laminate in which two or more layers of Si e N (where 0 <e ≦ 0.1, d + e = 1) are alternately laminated, each of which is 20 nm. The layer thickness is as follows, and the atomic ratio c of Si constituting the A layer and the atomic ratio e of Si constituting the B layer satisfy the following formula (I).
｜ｃ−ｅ｜≦０．０５ ・・・（Ｉ）
このような本発明の被覆膜は、基材上の全面を被覆する態様を含むとともに、部分的に被覆膜が形成されていない態様をも含み、さらにまた部分的に被覆膜の一部の積層態様が異なっているような態様をも含む。また、本発明の被覆膜は、その全体の膜厚が１μｍ以上１５μｍ以下であることを特徴とする。１μｍ未満であると耐摩耗性に劣る場合があり、１５μｍを超えると基材との密着性および耐欠損性が低下する場合がある。このような被覆膜の特に好ましい膜厚は２μｍ以上８μｍ以下である。本発明の被覆膜は、その表面側に後述の最表面層を含むことができる。なお、上記の被覆膜は、Ａ層、Ｂ層、および最表面層以外の他の任意の層を含んでいてもよい。
| Ce | ≦ 0.05 (I)
Such a coating film of the present invention includes an aspect in which the entire surface of the substrate is coated, and also includes an aspect in which the coating film is not partially formed. The aspect which the lamination | stacking aspect of a part differs is also included. Further, the coating film of the present invention is characterized in that the entire film thickness is 1 μm or more and 15 μm or less. If it is less than 1 μm, the abrasion resistance may be inferior, and if it exceeds 15 μm, the adhesion to the substrate and the fracture resistance may be reduced. A particularly preferable film thickness of such a coating film is 2 μm or more and 8 μm or less. The coating film of this invention can contain the below-mentioned outermost surface layer on the surface side. In addition, said coating film may contain arbitrary layers other than A layer, B layer, and outermost surface layer.
以下、このような被覆膜についてさらに詳細に説明する。
＜Ａ層＞
積層体を構成するＡ層は、ＡｌaＴｉbＳｉcＮ（ただし式中、０．３５≦ａ≦０．７、０＜ｃ≦０．１、ａ＋ｂ＋ｃ＝１）からなることを特徴とする。このようなＡ層は、耐熱性、硬度、および応力バランスに優れるため、高速、ドライ加工時の刃先の耐欠損性に効果的である。また、上記ａは０．５≦ａ≦０．６であり、上記ｃは０．０３≦ｃ≦０．０８であることがより好ましい。この場合耐熱性、硬度、および圧縮残留応力のバランスがさらに良好なものとなる。上記式中、ａが０．３５未満であるか、またはｃが０．１を超えると、Ｓｉ添加による耐熱性（特に耐酸化性）および硬度を向上させる効果を十分に得ることができず、ａが０．７を超えると、被覆膜の硬度が大きく低下して耐摩耗性が低下するため好ましくない。
Hereinafter, such a coating film will be described in more detail.
<A layer>
A layer constituting the laminate, characterized in that it consists of Al a Ti b Si c N (provided that Shikichu, 0.35 ≦ a ≦ 0.7,0 <c ≦ 0.1, a + b + c = 1) . Such an A layer is excellent in heat resistance, hardness, and stress balance, and therefore effective for high-speed, chipping resistance of the cutting edge during dry processing. The a is preferably 0.5 ≦ a ≦ 0.6, and the c is more preferably 0.03 ≦ c ≦ 0.08. In this case, the balance of heat resistance, hardness, and compressive residual stress is further improved. In the above formula, if a is less than 0.35 or c exceeds 0.1, the effect of improving the heat resistance (particularly oxidation resistance) and hardness due to the addition of Si cannot be sufficiently obtained, If a exceeds 0.7, the hardness of the coating film is greatly reduced and the wear resistance is lowered, which is not preferable.
なお、ＡｌaＴｉbＳｉcＮという表記において、「ＡｌaＴｉbＳｉc」と、「Ｎ」との組成比は１：１の場合のみに限られるものではなく、組成比として可能である比を全て含み得るものであり、両者の比は特に限定されない。 Note that in the notation Al a Ti b Si c N, and "Al a Ti b Si c", the composition ratio between "N" 1: not limited only to the case of 1, it is possible the composition ratio All ratios can be included, and the ratio between the two is not particularly limited.
＜Ｂ層＞
上記のＡ層とともに積層体を構成するＢ層は、ＴｉdＳｉeＮ（ただし式中、０＜ｅ≦０．１、ｄ＋ｅ＝１）であることを特徴とする。このようなＢ層は、耐摩耗性と靭性に優れるが、さらなる高速、ドライ加工へ対応するためにはそれ単体では限界があるため、本発明においては上記のＡ層と交互に積層されるものである。上記のｅが０．１以下であることにより、Ｂ層の急激な圧縮応力の増加を抑制し、密着性の低下を抑制することができる。ここで、上記ｅは０．０３≦ｅ≦０．０８であることがより好ましく、この場合耐摩耗性と靭性のバランスが一層良好なものとなる。上記式中、ｅが０．１を超えると、圧縮残留応力が大きくなり、層間剥離が生じやすくなるため好ましくない。
<B layer>
The B layer constituting the laminate together with the A layer is Ti d Si e N (where 0 <e ≦ 0.1, d + e = 1). Such a B layer is excellent in wear resistance and toughness, but in order to cope with further high speed and dry processing, there is a limit in itself, so in the present invention, it is laminated alternately with the above A layer. It is. When said e is 0.1 or less, the rapid increase of the compressive stress of B layer can be suppressed and the adhesive fall can be suppressed. Here, e is more preferably 0.03 ≦ e ≦ 0.08. In this case, the balance between wear resistance and toughness is further improved. In the above formula, when e exceeds 0.1, the compressive residual stress increases, and delamination tends to occur, which is not preferable.
なお、ＴｉdＳｉeＮという表記において、「ＴｉdＳｉe」と「Ｎ」との組成比は１：１の場合のみに限られるものではなく、組成比として可能である比を全て含み得るものであり、両者の比は特に限定されない。 In the description of Ti d Si e N, the composition ratio between “Ti d Si e ” and “N” is not limited to 1: 1, and may include all possible ratios. The ratio between the two is not particularly limited.
＜Ａ層およびＢ層の層厚＞
上記のようなＡ層およびＢ層はそれぞれ、２０ｎｍ以下の層厚であることを特徴とする。このような層厚のＡ層およびＢ層を２層以上交互に積層させることにより、Ａ層およびＢ層の密着が強固なものとなり、層間の剥離を抑制しつつ、Ａ層およびＢ層の両層が有するそれぞれの特性を享受することができる。かかるＡ層およびＢ層は、層間で剥離しない程度に薄くすることにより密着性を向上できることから、可能な限り薄い層厚であることが好ましいが、製造設備の都合上、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることがより好ましい。これらの層厚が２ｎｍ未満の場合、成膜装置の基材をセットする回転テーブルの回転数が早すぎて、装置のスペック上成膜が困難となり、２０ｎｍを超えると層厚が厚すぎるため、Ａ層およびＢ層の両層が有するそれぞれの特性を享受することができない。
<Layer thickness of A layer and B layer>
Each of the A layer and the B layer as described above has a layer thickness of 20 nm or less. By alternately laminating two or more layers of the A layer and the B layer having such a layer thickness, the adhesion between the A layer and the B layer becomes strong, and both the A layer and the B layer are suppressed while preventing delamination between the layers. Each characteristic of the layer can be enjoyed. The A layer and the B layer are preferably as thin as possible because the adhesiveness can be improved by making them thin enough not to peel off between the layers, but for convenience of manufacturing facilities, they are 2 nm or more and 10 nm or less. It is more preferable. When these layer thicknesses are less than 2 nm, the number of rotations of the rotary table for setting the base material of the film forming apparatus is too fast, making film formation difficult due to the specifications of the apparatus. The respective characteristics of both the A layer and the B layer cannot be enjoyed.
このようなＢ層は、Ａ層よりも圧縮応力が高くなる傾向にある。このため、Ａ層の層厚が、Ｂ層の層厚よりも厚いことが好ましい。これにより被覆膜全体の応力バランスが安定したものとなり、密着性や耐欠損性を向上させることができる。なお、本発明は、Ａ層およびＢ層を交互に各２層以上積層させた積層体を形成するが、かかる積層体を構成する各Ａ層および各Ｂ層の層厚は、同一の厚みであってもよいし、異なる厚みであってもよい。各Ａ層の層厚および各Ｂ層の層厚がそれぞれ異なる場合、最も厚みが薄いＡ層の層厚が、最も厚みが厚いＢ層の層厚よりも厚いことが好ましい。これにより被覆膜全体の応力バランスが顕著に良好なものとなる。 Such a B layer tends to have higher compressive stress than the A layer. For this reason, it is preferable that the layer thickness of A layer is thicker than the layer thickness of B layer. Thereby, the stress balance of the whole coating film becomes stable, and adhesion and fracture resistance can be improved. In addition, although this invention forms the laminated body which laminated | stacked two or more layers of A layers and B layers alternately, the layer thickness of each A layer and each B layer which comprises this laminated body is the same thickness. There may be different thickness. When the layer thickness of each A layer and the layer thickness of each B layer are different from each other, it is preferable that the layer thickness of the thinnest A layer is thicker than the layer thickness of the thickest B layer. Thereby, the stress balance of the whole coating film becomes remarkably good.
ここで、被覆膜１０５に含まれる積層体は、図１に示されるように基材１１０の直上に設けてもよいし、基材１１０上に中間層を形成した後に、該中間層上に設けてもよい。かかる積層体は、Ａ層１０２およびＢ層１０３の両層が交互に積層される限り、どちらの層により積層を開始してもよいし、どちらの層により積層を終えてもよい。また、被覆膜１０５の最表面に最表面層１０４を形成してもよいし、最表面層１０４を形成しなくてもよい。最表面層１０４を形成する場合、図１に示すようにＢ層１０３上に最表面層１０４を形成してもよいし、図示はしていないがＡ層上に最表面層を形成してもよい。また、積層体上にバインダー層を形成してから最表面層１０４を形成してもよい。なお、図１における点線部分は積層が繰り返されていることを示すものであるが、本発明の積層態様の最少積層数はＡ層１０２、Ｂ層１０３がともに２層ずつである計４層の場合である。
Here, the laminate included in the
＜Ｓｉの原子比＞
Ａ層を構成するＳｉの原子比ｃと、Ｂ層を構成するＳｉの原子比ｅとはそれぞれ、各式中において０．１以下であることを特徴とする。これにより耐熱性を向上しつつ圧縮応力の増加を抑えることができ、密着性の低下を防ぐことができる。Ｓｉの原子比であるｃまたはｅが０．１を超えると、圧縮応力が増加することにより層間の剥離が生じやすくなる。
<Atomic ratio of Si>
The atomic ratio c of Si constituting the A layer and the atomic ratio e of Si constituting the B layer are each 0.1 or less in each formula. Thereby, it is possible to suppress an increase in compressive stress while improving heat resistance, and it is possible to prevent a decrease in adhesion. When c or e, which is the atomic ratio of Si, exceeds 0.1, delamination is likely to occur due to an increase in compressive stress.
＜Ｓｉの原子比の差＞
本発明の被覆膜は、上記のＡ層と上記のＢ層とが交互に各２層以上積層された積層体を含むことを基本とする。これは、耐熱性、硬度、および応力バランスに優れるＡ層と、耐摩耗性および靭性に優れるＢ層とを交互に積層させることにより、これらの両層が有するそれぞれの特性を享受することを期待したものである。しかし、これら両層をＳｉの組成を限定せずに単純に積層させただけでは両層が有する特性を十分に発揮することができず、特に鉄系の被削材の高速加工およびドライ加工において、被覆膜に含まれる積層体中の層間での剥離が発生しやすいものであった。
<Difference in atomic ratio of Si>
The coating film of the present invention basically includes a laminate in which the A layer and the B layer are alternately laminated in two or more layers. It is expected that the layers A and B, which are excellent in heat resistance, hardness, and stress balance, and the layer B, which is excellent in wear resistance and toughness, are alternately laminated, thereby enjoying the respective characteristics of both layers. It is a thing. However, by simply laminating these two layers without limiting the composition of Si, the characteristics of both layers cannot be fully exhibited, especially in high-speed machining and dry machining of iron-based work materials. Further, peeling between layers in the laminate contained in the coating film was likely to occur.
そこで、本発明者らが種々の検討を重ねた結果、上記のＡ層を構成するＳｉの原子比ｃと、Ｂ層を構成するＳｉの原子比ｅとが、以下の式（Ｉ）を満たすことにより、Ａ層とＢ層との密着性を高め、層間での剥離を抑制することができることを見出した。 Therefore, as a result of various studies by the present inventors, the atomic ratio c of Si constituting the A layer and the atomic ratio e of Si constituting the B layer satisfy the following formula (I). By this, it discovered that the adhesiveness of A layer and B layer could be improved and peeling between layers could be suppressed.
｜ｃ−ｅ｜≦０．０５ ・・・（Ｉ）
なお、式（Ｉ）中の｜ｃ−ｅ｜を以下においては「Ｓｉの原子比の差」とも記す。
| Ce | ≦ 0.05 (I)
In the following, | c−e | in the formula (I) is also referred to as “a difference in atomic ratio of Si”.
Ｓｉの原子比の差が０．０５を超えると、被覆膜に含まれるＳｉの厚み方向の組成の均一性が取れなくなるためか、各層の応力差が大きすぎるためか、その理由は定かではないが密着性が低下する。Ａ層およびＢ層の密着性を向上する観点から、Ａ層およびＢ層を構成するＳｉの原子比の差は、０．０３以下であることがより好ましい。 If the difference in atomic ratio of Si exceeds 0.05, the uniformity of the composition in the thickness direction of Si contained in the coating film cannot be obtained, or the stress difference between the layers is too large. Although there is no, the adhesiveness is lowered. From the viewpoint of improving the adhesion between the A layer and the B layer, the difference in the atomic ratio of Si constituting the A layer and the B layer is more preferably 0.03 or less.
＜最表面層＞
本発明の表面被覆切削工具は、上記被覆膜の表面側（すなわち被覆膜の基材と接する側とは反対側）に最表面層を備えることが好ましい。ここで、最表面層は、その層厚が０．０５μｍ以上４μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは０．１μｍ以上２μｍ以下である。
<Outermost surface layer>
The surface-coated cutting tool of the present invention preferably includes an outermost surface layer on the surface side of the coating film (that is, the side opposite to the side in contact with the base material of the coating film). Here, the outermost surface layer preferably has a thickness of 0.05 μm to 4 μm, more preferably 0.1 μm to 2 μm.
このような最表面層は、ＴｉdＳｉeＣＮ（ただし式中、０＜ｅ≦０．１、ｄ＋ｅ＝１）からなることが好ましい。このようにＢ層を構成する組成の炭窒化物からなる最表面層は、その層中に炭素が分散していることにより、窒化物に比して摩擦係数が低く、潤滑性が高いものとなる。このため、切削加工中の工具の刃先が高温になりにくくなり、被覆膜の酸化を抑制するとともに、被削材が刃先に溶着しにくくなり、加工面粗さを向上させることができる。 Such an outermost layer is preferably made of Ti d Si e CN (where 0 <e ≦ 0.1, d + e = 1). Thus, the outermost surface layer made of carbonitride having the composition constituting the B layer has a low coefficient of friction and high lubricity as compared with the nitride because carbon is dispersed in the layer. Become. For this reason, it becomes difficult for the cutting edge of the tool during cutting to become high temperature, the oxidation of the coating film is suppressed, and the work material is less likely to be welded to the cutting edge, thereby improving the surface roughness.
また、最表面層は、ＡｌＮからなるものとすることも好ましい。ＡｌＮからなる最表面層は、切削で高温になったときにアルミナとなって耐熱性を向上させるとともに、被削材の耐溶着性をも向上させることができる。最表面層を構成するＡｌＮは、六方晶構造を含む結晶構造からなることが好ましい。六方晶構造のＡｌＮは、熱浸透率が著しく低下して断熱効果が発揮されるため、耐酸化摩耗性および耐熱亀裂性を向上させ、工具寿命を向上させることができる。 The outermost layer is preferably made of AlN. The outermost surface layer made of AlN becomes alumina when the temperature becomes high by cutting, thereby improving the heat resistance and also improving the welding resistance of the work material. AlN constituting the outermost surface layer preferably has a crystal structure including a hexagonal crystal structure. Since hexagonal structure AlN has a significantly reduced thermal permeability and exhibits a heat insulating effect, it can improve oxidation wear resistance and heat crack resistance and improve tool life.
＜製造方法＞
本発明の被覆膜は、物理的蒸着法（ＰＶＤ法）により形成されることが好ましい。これは、本発明の被覆膜を基材表面に成膜するためには結晶性の高い化合物を形成することができる成膜プロセスであることが不可欠であり、種々の成膜方法を検討した結果、物理的蒸着法を用いることが最適であることが見出されたからである。物理的蒸着法には、たとえばスパッタリング法、イオンプレーティング法などがあるが、特に原料元素のイオン率が高いカソードアークイオンプレーティング法を用いると、被覆膜を形成する前に基材表面に対して金属またはガスイオンボンバードメント処理が可能となるため、被覆膜と基材との密着性が格段に向上するので好ましい。
<Manufacturing method>
The coating film of the present invention is preferably formed by physical vapor deposition (PVD method). In order to form the coating film of the present invention on the substrate surface, it is indispensable to be a film forming process capable of forming a compound having high crystallinity, and various film forming methods were examined. As a result, it has been found that it is optimal to use physical vapor deposition. Physical vapor deposition methods include, for example, sputtering method, ion plating method, etc. Especially, when using cathode arc ion plating method with high ion ratio of raw material elements, before forming the coating film, On the other hand, since metal or gas ion bombardment treatment is possible, the adhesion between the coating film and the substrate is significantly improved, which is preferable.
したがって、本発明の被覆膜は、物理的蒸着法の一種であるカソードアークイオンプレーティング法を採用してＡ層およびＢ層を形成することが好ましく、Ａ層およびＢ層を形成した後にＴｉＳｉＣＮからなる最表面層を形成する場合は、Ａ層およびＢ層の形成と同様カソードアークイオンプレーティング法により最表面層を形成することが好ましい。これによりＴｉＳｉＣＮの結晶構造を緻密にすることができる。 Therefore, it is preferable that the coating film of the present invention adopts the cathode arc ion plating method which is a kind of physical vapor deposition method to form the A layer and the B layer, and after forming the A layer and the B layer, TiSiCN When the outermost surface layer made of is formed, it is preferable to form the outermost surface layer by the cathode arc ion plating method as in the formation of the A layer and the B layer. Thereby, the crystal structure of TiSiCN can be made dense.
一方、Ａ層およびＢ層をアークイオンプレーティング法により形成した後に、ＡｌＮからなる最表面層を形成する場合は、スパッタリング法により最表面層を形成することが好ましい。スパッタリング法を用いて最表面層を形成することにより、ＡｌＮの結晶構造を緻密にすることができる。 On the other hand, when forming the outermost surface layer made of AlN after forming the A layer and the B layer by the arc ion plating method, it is preferable to form the outermost surface layer by the sputtering method. By forming the outermost surface layer using a sputtering method, the crystal structure of AlN can be made dense.
図２は、カソードアークイオンプレーティング法とスパッタリング法の両方を行なうことができる複合装置の概略図である。ＴｉＳｉＣＮからなる最表面層を形成する場合は、対向するアーク蒸発源２０１、２０２において、アーク蒸発源２０１にはＡ層用のＡｌＴｉＳｉターゲットをセットし、アーク蒸発源２０２にはＢ層用のＴｉＳｉターゲットをセットするとともに、回転テーブル２０４に基材２１０（切削工具）をセットする。
FIG. 2 is a schematic view of a composite apparatus capable of performing both the cathode arc ion plating method and the sputtering method. When forming the outermost surface layer made of TiSiCN, in the
ここで、アーク蒸発源２０１にセットされるターゲットの組成（ＡｌとＴｉとＳｉとの比）によりＡ層を構成するＡｌaＴｉbＳｉcＮの原子比であるａ、ｂ、およびｃを決定することができる。また、アーク蒸発源２０２にセットされるターゲットの組成（ＴｉとＳｉとの比）によりＢ層を構成するＴｉdＳｉeＮの原子比であるｄ、およびｅを決定することができる。
Here, Al a Ti b Si c N a is the atomic ratio of constituting the A layer by the composition of the target to be set in the arc evaporation source 201 (the ratio of Al and Ti and Si), b, and c determine can do. Further, d and e, which are atomic ratios of Ti d Si e N constituting the B layer, can be determined by the composition of the target (the ratio of Ti and Si) set in the
そして、複合装置２００内が真空となるように排気した後に、複合装置内をたとえば５００℃に加熱した状態で回転テーブル２０４を５ｒｐｍで回転させながら、Ａｒガスによるスパッタクリーニング（ボンバード）を行なう。その後、基材に−５０Ｖのバイアス電圧を印加し、回転テーブル２０４を３ｒｐｍで回転させながら、アーク電流によりアーク蒸発源２０１、２０２をアーク放電させることにより、各ターゲットをイオン化させる。同時に反応ガスである窒素をガス導入口２０５から導入し、基材２１０の表面にＡ層およびＢ層を交互に成膜する。
Then, after the
すなわち、アーク蒸発源２０１の前を基材２１０が通過するときにＡｌaＴｉbＳｉcＮからなるＡ層が成膜され、アーク蒸発源２０２の前を基材２１０が通過するときにＴｉdＳｉeＮからなるＢ層が成膜され、このように回転テーブル２０４が回転するのに従いＡ層とＢ層とを順次交互に積層させることができる。なお、成膜する間のアーク蒸発源２０１のアーク電流、およびテーブルの回転数を調整することにより、Ａ層およびＢ層の層厚を調整することができる。
Ie, A layer made of Al a Ti b Si c N is deposited when the front of the
ここで、アーク蒸発源２０１、２０２のアーク電流を低くするほど、Ａ層およびＢ層の層厚は薄く形成される。したがって、Ａ層の層厚をＢ層の層厚よりも厚くするためには、アーク蒸発源２０１のアーク電流をアーク蒸発源２０２のアーク電流よりも大きくすればよい。ただし、ターゲットの放電を安定させるためにはアーク電流は８０Ａ以上とする必要がある。アーク電流を８０Ａ未満にすると、アーク放電が不安定になり、Ａ層およびＢ層の層厚を均一に形成しにくくなる。
Here, the lower the arc current of the
また、アーク電流を１５０Ａ程度とした場合、テーブルの回転数を３ｒｐｍ以上１５ｒｐｍ以下にすることにより、２０ｎｍ以下の層厚のＡ層およびＢ層を形成することができる。テーブルの回転数を３ｒｐｍ未満にすると、Ａ層およびＢ層の層厚が２０ｎｍを超える場合があり、一方、１５ｒｐｍを超えることは製造設備の制約上好ましくない。なお、Ａ層およびＢ層の各層厚が２ｎｍ未満では回転テーブルの回転数が非常に早くなり、複合装置のスペック上成膜が困難となる。なお、複合装置２００は、複数のヒータ２０６が備えられている。
When the arc current is about 150 A, the A layer and the B layer having a layer thickness of 20 nm or less can be formed by setting the number of rotations of the table to 3 rpm or more and 15 rpm or less. If the number of rotations of the table is less than 3 rpm, the layer thicknesses of the A layer and the B layer may exceed 20 nm, while exceeding 15 rpm is not preferable because of restrictions on manufacturing equipment. If the thicknesses of the A layer and the B layer are less than 2 nm, the number of rotations of the rotary table becomes very fast, and film formation becomes difficult due to the specifications of the composite apparatus. The
上記のようにＡ層およびＢ層を形成した後に、カソードアークイオンプレーティング法によりＴｉＳｉＣＮからなる最表面層を形成する場合、まずはチャンバー内の窒素およびＡｒを排気してから、ガス導入口２０５から反応ガスである窒素と炭素ガスとを導入する。同時に、基材２１０にバイアス電圧を印加し、回転テーブル２０４を回転させながら、アーク電流を印加してアーク蒸発源２０２をアーク放電し、ＴｉＳｉターゲットをイオン化させることにより形成する。
After forming the A layer and the B layer as described above, when forming the outermost layer made of TiSiCN by the cathode arc ion plating method, first, nitrogen and Ar in the chamber are exhausted, and then the
このようにカソードアークイオンプレーティング法により最表面層を形成する場合は、チャンバー内の温度を５５０℃以上の高温にした上で、成膜時のバイアス電圧を２００Ｖ以上に印加して成膜することが好ましい。このような条件で成膜することにより緻密なＴｉＳｉＣＮを形成することができる。なお、最表面層を形成するときのバイアス電圧が、３０Ｖ以上１００Ｖ以下のような通常のアークイオンプレーティング法の成膜条件では、炭素ガスであるメタンやアセチレンが十分に分解されずに部分的に炭素が析出し、耐熱性および強度が低下する場合があるため好ましくない。 When the outermost surface layer is formed by the cathode arc ion plating method as described above, the temperature in the chamber is increased to 550 ° C. or higher, and the film is formed by applying a bias voltage during film formation to 200 V or higher. It is preferable. By forming the film under such conditions, dense TiSiCN can be formed. Note that the carbon gas methane and acetylene are not sufficiently decomposed and partially decomposed under normal arc ion plating film forming conditions such that the bias voltage when forming the outermost surface layer is 30 V or more and 100 V or less. This is not preferable because carbon may precipitate on the surface, and heat resistance and strength may decrease.
一方、ＡｌＮからなる最表面層を形成する場合は、複合装置２００に上記Ａ層用およびＢ層用のターゲットをセットするのに加えて、スパッタ蒸発源２０３にＡｌターゲットをセットする。そして、上記と同様のアークイオンプレーティング法を用いてＡ層およびＢ層を形成した後に、スパッタリング法により最表面層を形成する。ＡｌＮからなる最表面層を形成するときには、チャンバー内の温度を７００℃以下とすることが好ましく、より好ましくは４５０℃以上５５０℃以下である。そして、チャンバー内の圧力が０．６ＰａになるようにＡｒと窒素を１：１の流量比で導入するとともに、基材２１０にパルスＤＣバイアス電圧を印加し、回転テーブル２０４を回転させながら、スパッタ蒸発源２０３に所定の電力を加えてＡｌターゲットをイオン化し、窒素と反応させることによりＡｌＮからなる最表面層を成膜する。
On the other hand, when forming the outermost surface layer made of AlN, in addition to setting the targets for the A layer and the B layer in the
このようにスパッタリング法により最表面層を形成する場合は、２０ｎｍ以上７０ｎｍ以下の層厚を成膜するごとに、スパッタ蒸発源２０３のパルス周波数を１００ｋＨｚ以下、または３００ｋＨｚ以上となるように交互に制御することが好ましい。そして、スパッタ蒸発源２０３のパルス周波数が３００ｋＨｚ以上のときには、基材バイアス電圧を５０Ｖ未満、かつ周波数１００ｋＨｚ以下とすることがより好ましく、スパッタ蒸発源２０３のパルス周波数が１００ｋＨｚ以下のときには、基材バイアス電圧を５０Ｖ以上、かつ周波数２００ｋＨｚ以上とすることがより好ましい。このようにチャンバー内の温度、基材バイアス電圧、およびパルス周波数を調整することにより、熱浸透率が低く、六方晶を含む緻密な結晶構造のＡｌＮを形成することができる。
In this way, when the outermost surface layer is formed by the sputtering method, the pulse frequency of the
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.
＜実施例１〜２１、比較例１〜１２＞
図２のようなカソードアークイオンプレーティング法とスパッタリング法の両方を行なうことができる複合装置を用い、各層形成用のターゲットを蒸発源にセットし、基材温度４５０℃にて基材上に被覆膜を成膜した。
<Examples 1 to 21 and Comparative Examples 1 to 12>
Using a composite apparatus capable of performing both the cathode arc ion plating method and the sputtering method as shown in FIG. 2, a target for forming each layer is set in an evaporation source, and the substrate is coated on the substrate at a substrate temperature of 450 ° C. A covering film was formed.
基材としては、超硬合金製エンドミル（φ１０ｍｍ、６枚刃）、超硬合金製ドリル（φ８ｍｍ）、Ｐ２０相当超硬合金製フライス用スローアウェイチップ（形状：ＳＥＥＴ１３Ｔ３ＡＧＳＮ−Ｇ）の３種類を準備し、それぞれに表１に示した被覆膜を成膜した。 Three types of base materials are available: Cemented carbide end mill (φ10mm, 6 blades), Cemented carbide drill (φ8mm), P20 equivalent cemented carbide milling throw tip (shape: SEET13T3AGSN-G) Then, each of the coating films shown in Table 1 was formed.
実施例１〜２１および比較例１〜１２では、表１中の「組成」の欄に記載した「Ａ層」および「Ｂ層」を積層させた上で、その最表面に表１中の「組成」の欄に記載した「最表面層」を形成することにより被覆膜を構成した。また、最表面層を形成しない場合は、表１中に「−」を示した。「層厚」の欄には、Ａ層、Ｂ層、および最表面層のそれぞれの層厚を示し、「全体膜厚」の欄は、被覆膜の膜厚を示した。また、「Ｓｉ比の差」の欄には、その積層体を構成するＡ層を構成するＳｉの原子比ｃと、Ｂ層を構成するＳｉの原子比ｅとの差を示した。 In Examples 1 to 21 and Comparative Examples 1 to 12, after “A layer” and “B layer” described in the column of “composition” in Table 1 were laminated, “ The coating film was formed by forming the “outermost surface layer” described in the “Composition” column. In the case where the outermost surface layer was not formed, “-” was shown in Table 1. The “layer thickness” column shows the layer thicknesses of the A layer, the B layer, and the outermost surface layer, and the “total film thickness” column shows the film thickness of the coating film. In the column of “difference in Si ratio”, the difference between the atomic ratio c of Si constituting the A layer constituting the laminate and the atomic ratio e of Si constituting the B layer is shown.
たとえば、実施例１は、図２の複合装置を用い、アーク蒸発源２０１のターゲット材料にＡｌ0.55Ｔｉ0.4Ｓｉ0.05をセットし、アーク蒸発源２０２のターゲット材料にＴｉ0.96Ｓｉ0.04をそれぞれセットして、被覆膜を形成した表面被覆切削工具に関するものである。なお、目的の組成からなる被覆膜を得るためにＮ2ガス、ＣＨ4ガス、およびＡｒガスからなる群より選択される１種以上の反応ガスを導入してチャンバー内の圧力を調整した。このようなターゲット材料を用いることにより、Ａ層を構成するＳｉの原子比とＢ層を構成するＳｉの原子比との差が０．０１の被覆膜を得ることができる。
For example, Example 1 uses the composite apparatus of FIG. 2, sets Al 0.55 Ti 0.4 Si 0.05 as the target material of the
まず、図２の複合装置のチャンバー内の圧力が真空になるように排気した後に、チャンバー内の温度を５７０℃まで昇温した。そして、Ａｒガスを導入してチャンバー内の圧力を３．０Ｐａに保持し、ＤＣバイアス電圧を徐々に上げながら−１０００Ｖとし基材表面のクリーニング（ボンバード）を１５分間行なった。その後アルゴンガスを排気した。これにより、Ａｒイオンが基材表面をスパッタクリーニングし強固な汚れや酸化膜が除去された。 First, after exhausting so that the pressure in the chamber of the composite apparatus of FIG. 2 became a vacuum, the temperature in the chamber was raised to 570 ° C. Then, Ar gas was introduced to maintain the pressure in the chamber at 3.0 Pa, and the substrate surface was cleaned (bombarded) for 15 minutes while the DC bias voltage was gradually increased to −1000 V. Thereafter, the argon gas was exhausted. As a result, Ar ions sputter-cleaned the substrate surface, and strong dirt and oxide films were removed.
次に、Ａ層およびＢ層を成膜した。チャンバー内の圧力が３ＰａになるようにＮ2ガスを導入し、基材ＤＣバイアス電圧を−５０Ｖとした。Ａｌ0.55Ｔｉ0.4Ｓｉ0.05ターゲットをアーク電流１５０Ａとしてイオン化し、Ｔｉ0.96Ｓｉ0.04ターゲットをアーク電流１３０Ａとしてイオン化し、それぞれＮ2ガスと反応させることにより、基材上に層厚が８ｎｍのＡｌ0.55Ｔｉ0.4Ｓｉ0.05ＮからなるＡ層と、層厚が６ｎｍのＴｉ0.96Ｓｉ0.04ＮからなるＢ層とを交互に成膜した。なお、Ａ層とＢ層の積層数はそれぞれ２１４層であった。 Next, an A layer and a B layer were formed. N 2 gas was introduced so that the pressure in the chamber was 3 Pa, and the substrate DC bias voltage was set to −50V. An Al 0.55 Ti 0.4 Si 0.05 target is ionized with an arc current of 150 A, a Ti 0.96 Si 0.04 target is ionized with an arc current of 130 A, and each is reacted with N 2 gas, whereby an Al 0.55 Ti layer having a thickness of 8 nm is formed on the substrate. A layers made of 0.4 Si 0.05 N and B layers made of Ti 0.96 Si 0.04 N having a thickness of 6 nm were alternately formed. The number of layers A and B was 214.
そして、最後に最表面層を成膜した。チャンバー内の温度を５５０℃として、その圧力が３Ｐａとなるように、Ｎ2ガスとメタンガスとを４：１の流量比で導入し、基材ＤＣバイアス電圧を２００Ｖとした。そして、Ｔｉ0.96Ｓｉ0.04ターゲットをアーク電流１３０Ａとしてイオン化し、Ｎ2ガスおよびメタンガスと反応させることにより、層厚が０．５μｍのＴｉ0.96Ｓｉ0.04ＣＮからなる最表面層を成膜し、本発明の表面被覆切削工具を作製した。なお、実施例２〜２１および比較例１〜１２の表面被覆切削工具も実施例１と同様にして作製した。 Finally, the outermost surface layer was formed. The temperature in the chamber was 550 ° C., N 2 gas and methane gas were introduced at a flow rate ratio of 4: 1 so that the pressure was 3 Pa, and the base material DC bias voltage was 200V. Then, the Ti 0.96 Si 0.04 target is ionized as an arc current 130A and reacted with N 2 gas and methane gas to form an outermost surface layer made of Ti 0.96 Si 0.04 CN having a layer thickness of 0.5 μm. A surface-coated cutting tool was prepared. The surface-coated cutting tools of Examples 2 to 21 and Comparative Examples 1 to 12 were also produced in the same manner as Example 1.
このようにして得られた表面被覆切削工具（すなわち表面被覆エンドミル、表面被覆ドリル、表面被覆フライス加工用スローアウェイチップ）について次に示す切削条件にて評価を行なった。その切削評価の結果を表２に示す。 The surface-coated cutting tool thus obtained (namely, surface-coated end mill, surface-coated drill, and surface-coated milling throw-away tip) was evaluated under the following cutting conditions. The results of the cutting evaluation are shown in Table 2.
（１）エンドミル評価
表面被覆エンドミルにおいては、基材として上記の通り６枚刃、外径１０ｍｍの超硬合金製エンドミルを用い、被削材はＳＫＤ１１（ＨＲＣ６１）とし、側面切削をダウンカットで切削速度＝２００ｍ／ｍｉｎ、送り量＝０．０２５ｍｍ／刃、切込み量ａp＝１０ｍｍ、ａe＝０．６ｍｍ、エアーブローでエンドミル切削を行なった。そして、切削長５０ｍ時点での切れ刃外周の摩耗幅を測定した。なお、摩耗幅が少ない程、耐摩耗性に優れていることを示している。
(1) End mill evaluation In the surface-coated end mill, as described above, a cemented carbide end mill with 6 blades and an outer diameter of 10 mm is used as the base material, the work material is SKD11 (HRC61), and side cutting is performed by downcutting. End mill cutting was performed by speed = 200 m / min, feed amount = 0.025 mm / tooth, cutting amount a p = 10 mm, a e = 0.6 mm, and air blow. And the abrasion width of the outer periphery of the cutting edge at the time of cutting length 50m was measured. In addition, it has shown that it is excellent in abrasion resistance, so that there is little wear width.
（２）ドリル評価
表面被覆ドリルにおいては、基材として上記の通り外径８ｍｍの超硬合金製ドリルを用い、被削材はＳ５０Ｃとし、穴加工を切削速度＝８０ｍ／ｍｉｎ、送り量＝０．２５ｍｍ／ｒｅｖ、穴深さ３０ｍｍの貫通穴、切削油なしでドリル切削を行なった。そして、切削長３０ｍ時点での先端マージン部の摩耗幅を測定した。なお、摩耗幅が少ない程、耐摩耗性に優れていることを示している。
(2) Drill evaluation In the surface-coated drill, a cemented carbide drill having an outer diameter of 8 mm is used as the base material as described above, the work material is S50C, the hole processing is cutting speed = 80 m / min, and the feed rate = 0. Drill drilling was performed without a through hole with a cutting hole of 25 mm / rev and a hole depth of 30 mm. Then, the wear width of the tip margin at the cutting length of 30 m was measured. In addition, it has shown that it is excellent in abrasion resistance, so that there is little wear width.
（３）フライス評価
表面被覆フライス加工用スローアウェイチップにおいては、基材として上記の通りＰ２０相当超硬合金製スローアウェイチップ（形状：ＳＥＥＴ１３Ｔ３ＡＧＳＮ−Ｇ）を用い、被削材はＳＣＭ４３５（幅３００ｍｍ×長さ２００ｍｍのブロック材）とし、切削速度＝３００ｍ／ｍｉｎ、送り量＝０．２５ｍｍ／ｔ、切込み量＝１．５ｍｍ、切削油なしでフライス切削を行なった。そして、切削時間１５分時点での逃げ面の摩耗幅を測定した。なお、摩耗幅が少ない程、耐摩耗性に優れていることを示している。
(3) Milling evaluation In the throw-away tip for surface-coated milling, a P20-equivalent cemented carbide throw-away tip (shape: SEET13T3AGSN-G) is used as the base material as described above, and the work material is SCM435 (width 300 mm × A block material having a length of 200 mm was used, and the cutting speed was 300 m / min, the feed amount was 0.25 mm / t, the cutting amount was 1.5 mm, and milling was performed without cutting oil. Then, the wear width of the flank at a cutting time of 15 minutes was measured. In addition, it has shown that it is excellent in abrasion resistance, so that there is little wear width.
表２より、実施例１〜２１の表面被覆切削工具は、比較例１〜１２の表面被覆切削工具と比較して工具寿命が著しく向上しており、高速、ドライ加工に十分対応できることがわかった。すなわち、本発明の表面被覆切削工具が、ＡｌＴｉＳｉＮの特性とＴｉＳｉＮの特性とを兼備し、耐摩耗性、耐欠損性、および密着性を兼ね備えたものであることが確認された。 From Table 2, it was found that the surface-coated cutting tools of Examples 1 to 21 have significantly improved tool life compared to the surface-coated cutting tools of Comparative Examples 1 to 12, and can sufficiently cope with high speed and dry processing. . That is, it was confirmed that the surface-coated cutting tool of the present invention has both AlTiSiN characteristics and TiSiN characteristics, and also has wear resistance, fracture resistance, and adhesion.
＜実施例２２〜４２、比較例１３〜２６＞
上記の実施例１と同一の複合装置を用い、各層形成用のターゲットを蒸発源にセットし、基材温度４５０℃にて基材上に、それぞれに表３に示した被覆膜を成膜した。
<Examples 22 to 42, Comparative Examples 13 to 26>
Using the same composite apparatus as in Example 1 above, the target for forming each layer was set in the evaporation source, and the coating films shown in Table 3 were formed on the substrate at a substrate temperature of 450 ° C. did.
基材としては、超硬合金製エンドミル（φ１２ｍｍ、６枚刃）、超硬合金製ドリル（φ１０ｍｍ）、Ｐ２０相当超硬合金製フライス用スローアウェイチップ（形状：ＳＥＥＴ１３Ｔ３ＡＧＳＮ−Ｇ）の３種類を準備し、それぞれに表３に示した被覆膜を成膜した。 Three types of base materials are available: Cemented carbide end mill (φ12mm, 6 blades), Cemented carbide drill (φ10mm), P20 equivalent cemented carbide milling throw tip (shape: SEET13T3AGSN-G) Then, each of the coating films shown in Table 3 was formed.
実施例２２〜４２および比較例１３〜２６では、表３中の「組成」の欄に記載した「Ａ層」および「Ｂ層」を積層させた上で、その最表面に表３中の「最表面層の結晶構造」の欄に記載した結晶構造のＡｌＮからなる最表面層を形成することにより被覆膜を構成した。また、最表面層を形成しない場合は、表３中に「−」を示した。「層厚」の欄には、Ａ層、Ｂ層、および最表面層のそれぞれの層厚を示し、「全体膜厚」の欄は、被覆膜の膜厚を示した。また、「Ｓｉ比の差」の欄には、その積層体を構成するＡ層を構成するＳｉの原子比ｃと、Ｂ層を構成するＳｉの原子比ｅとの差を示した。 In Examples 22 to 42 and Comparative Examples 13 to 26, “A layer” and “B layer” described in the column of “Composition” in Table 3 were laminated, and “ The coating film was formed by forming the outermost surface layer made of AlN having the crystal structure described in the column “Crystal structure of outermost surface layer”. In the case where the outermost surface layer was not formed, “-” is shown in Table 3. The “layer thickness” column shows the layer thicknesses of the A layer, the B layer, and the outermost surface layer, and the “total film thickness” column shows the film thickness of the coating film. In the column of “difference in Si ratio”, the difference between the atomic ratio c of Si constituting the A layer constituting the laminate and the atomic ratio e of Si constituting the B layer is shown.
たとえば実施例２２においては、上記の実施例１とは最表面層の組成が異なる他は実施例１と同様の方法により表面被覆切削工具を作製した。すなわち、実施例１と同一の方法でＡ層およびＢ層の積層体を形成した後に、チャンバー内の温度を５３０℃とし、チャンバー内の圧力が１ＰａになるようにＡｒガスとＮ2ガスを１：１の流量比で導入した上で、基材２１０にパルスＤＣバイアス電圧を印加し、回転テーブル２０４を回転させながら、スパッタ蒸発源２０３に２ｋＷのスパッタ電力を加えてＡｌターゲットをイオン化し、Ｎ2ガスと反応させることによりＡｌＮからなる最表面層を形成した。
For example, in Example 22, a surface-coated cutting tool was produced by the same method as in Example 1 except that the composition of the outermost surface layer was different from that in Example 1 above. That is, after forming the layered body of the A layer and the B layer by the same method as in Example 1, the temperature in the chamber is set to 530 ° C., and Ar gas and N 2 gas are set to 1 so that the pressure in the chamber becomes 1 Pa. 1 is introduced at a flow rate ratio, a pulse DC bias voltage is applied to the
このようなスパッタリング法により形成される最表面層は、３０ｎｍの層厚を成膜するごとに、スパッタ蒸発源２０３のパルス周波数として３２０ｋＨｚと８０ｋＨｚとを交互に制御した。そして、スパッタ蒸発源２０３のパルス周波数が３２０ｋＨｚのときには、基材バイアス電圧を４０Ｖとし、パルス周波数を８０ｋＨｚとしたのに対し、スパッタ蒸発源２０３のパルス周波数が８０ｋＨｚのときには、基材バイアス電圧を６０Ｖとし、パルス周波数を２２０ｋＨｚとすることにより形成した。なお、実施例２３〜４２および比較例１３〜２６の表面被覆切削工具も実施例２２と同様にして作製した。
The outermost surface layer formed by such a sputtering method was alternately controlled at 320 kHz and 80 kHz as the pulse frequency of the
このようにして得られた表面被覆切削工具（すなわち表面被覆エンドミル、表面被覆ドリル、表面被覆フライス加工用スローアウェイチップ）について次に示す切削条件にて評価を行なった。その切削評価の結果を表４に示す。 The surface-coated cutting tool thus obtained (namely, surface-coated end mill, surface-coated drill, and surface-coated milling throw-away tip) was evaluated under the following cutting conditions. Table 4 shows the results of the cutting evaluation.
（１）エンドミル評価
表面被覆エンドミルにおいては、基材として上記の通り６枚刃、外径１２ｍｍの超硬合金製エンドミルを用い、被削材はＳＫＤ１１（ＨＲＣ６１）とし、側面切削をダウンカットで切削速度＝２３０ｍ／ｍｉｎ、送り量＝０．０３ｍｍ／刃、切込み量ａp＝６ｍｍ、ａe＝０．６ｍｍ、エアーブローでエンドミル切削を行なった。そして、切削長４５ｍ時点での切れ刃外周の摩耗幅を測定した。なお、摩耗幅が少ない程、耐摩耗性に優れていることを示している。
(1) End mill evaluation In the surface-coated end mill, as described above, a cemented carbide end mill with 6 blades and an outer diameter of 12 mm is used as the base material, the work material is SKD11 (HRC61), and side cutting is performed by down-cutting. End mill cutting was performed by air blow, speed = 230 m / min, feed amount = 0.03 mm / tooth, cutting amount a p = 6 mm, a e = 0.6 mm. And the abrasion width of the outer periphery of the cutting edge at the time of cutting length 45m was measured. In addition, it has shown that it is excellent in abrasion resistance, so that there is little wear width.
（２）ドリル評価
表面被覆ドリルにおいては、基材として上記の通り外径１０ｍｍの超硬合金製ドリルを用い、被削材はＳ５０Ｃとし、穴加工を切削速度＝７０ｍ／ｍｉｎ、送り量＝０．３ｍｍ／ｒｅｖ、穴深さ３０ｍｍの貫通穴、切削油なしでドリル切削を行なった。そして、切削長３０ｍ時点での先端マージン部の摩耗幅を測定した。摩耗幅が少ない程、耐摩耗性に優れていることを示している。なお、摩耗幅が少ない程、耐摩耗性に優れていることを示している。
(2) Drill evaluation In the surface-coated drill, a cemented carbide drill having an outer diameter of 10 mm is used as the base material as described above, the work material is S50C, the hole processing is cutting speed = 70 m / min, and the feed rate = 0. Drilling was performed without a through hole having a diameter of 3 mm / rev and a depth of 30 mm, and without cutting oil. Then, the wear width of the tip margin at the cutting length of 30 m was measured. The smaller the wear width, the better the wear resistance. In addition, it has shown that it is excellent in abrasion resistance, so that there is little wear width.
（３）フライス評価
表面被覆フライス加工用スローアウェイチップにおいては、基材として上記の通りＰ２０相当超硬合金製スローアウェイチップ（形状：ＳＥＥＴ１３Ｔ３ＡＧＳＮ−Ｇ）を用い、被削材はＳＣＭ４４０（幅３００ｍｍ×長さ２００ｍｍのブロック材）とし、切削速度＝２５０ｍ／ｍｉｎ、送り量＝０．２ｍｍ／ｔ、切込み量＝２．０ｍｍ、切削油なしでフライス切削を行なった。そして、切削時間１５分時点での逃げ面の摩耗幅を測定した。なお、摩耗幅が少ない程、耐摩耗性に優れていることを示している。
(3) Milling evaluation In the throw-away tip for surface-coated milling, a P20-equivalent cemented carbide throw-away tip (shape: SEET13T3AGSN-G) is used as a base material as described above, and the work material is SCM440 (width 300 mm × A 200 mm long block material), cutting speed = 250 m / min, feed rate = 0.2 mm / t, depth of cut = 2.0 mm, and milling was performed without cutting oil. Then, the wear width of the flank at a cutting time of 15 minutes was measured. In addition, it has shown that it is excellent in abrasion resistance, so that there is little wear width.
表４より、実施例２２〜４２の表面被覆切削工具は、比較例１３〜２６の表面被覆切削工具と比較して工具寿命が著しく向上しており、高速、ドライ加工に十分対応できることがわかった。すなわち、本発明の表面被覆切削工具が、ＡｌＴｉＳｉＮの特性とＴｉＳｉＮの特性とを兼備し、耐摩耗性、耐欠損性、および密着性を兼ね備えたものであることが確認された。 From Table 4, it was found that the surface-coated cutting tools of Examples 22 to 42 have significantly improved tool life as compared with the surface-coated cutting tools of Comparative Examples 13 to 26, and can sufficiently cope with high speed and dry processing. . That is, it was confirmed that the surface-coated cutting tool of the present invention has both AlTiSiN characteristics and TiSiN characteristics, and also has wear resistance, fracture resistance, and adhesion.
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.
１１０，２１０ 基材、１０２ Ａ層、１０３ Ｂ層、２００ 複合装置、２０１，２０２ アーク蒸発源、２０３ スパッタ蒸発源、２０４ 回転テーブル、２０５ ガス導入口、２０６ ヒータ。 110, 210 base material, 102 A layer, 103 B layer, 200 composite device, 201, 202 arc evaporation source, 203 sputter evaporation source, 204 rotary table, 205 gas inlet, 206 heater.
Claims (4)
前記被覆膜は、１μｍ以上１５μｍ以下の膜厚であり、かつＡｌaＴｉbＳｉcＮ（ただし式中、０．５≦ａ≦０．６、０．０３≦ｃ≦０．０８、ａ＋ｂ＋ｃ＝１）からなるＡ層と、ＴｉdＳｉeＮ（ただし式中、０．０３≦ｅ≦０．０８、ｄ＋ｅ＝１）からなるＢ層とが交互に各２層以上積層された積層体を含み、
前記Ａ層および前記Ｂ層はいずれも、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下の層厚であり、
前記Ａ層の層厚は、前記Ｂ層の層厚よりも厚く、
前記Ａ層を構成するＳｉの原子比ｃと、前記Ｂ層を構成するＳｉの原子比ｅとは、以下の式：
｜ｃ−ｅ｜≦０．０３
を満たし、
前記被覆膜は、その表面側に最表面層を有し、
前記最表面層は、Ｔｉ d Ｓｉ e ＣＮ（ただし式中、０＜ｅ≦０．１、ｄ＋ｅ＝１）からなり、０．３μｍ以上２．５μｍ以下の層厚である、表面被覆切削工具。 A substrate and a coating film formed thereon,
The coating film is 15μm or less in thickness than 1 [mu] m, and Al a Ti b Si c N (provided that Shikichu, 0.5 ≦ a ≦ 0.6,0.03 ≦ c ≦ 0.08, a + b + c = 1) and a layered product in which two or more B layers each consisting of Ti d Si e N (wherein 0.03 ≦ e ≦ 0.08 , d + e = 1) are alternately laminated Including
Each of the A layer and the B layer has a layer thickness of 2 nm or more and 10 nm or less,
The layer thickness of the A layer is thicker than the layer thickness of the B layer,
The atomic ratio c of Si constituting the A layer and the atomic ratio e of Si constituting the B layer are expressed by the following formula:
| Ce | ≦ 0.03
The filling,
The coating film has an outermost surface layer on the surface side thereof,
The outermost surface layer is made of Ti d Si e CN (where 0 <e ≦ 0.1, d + e = 1) and has a layer thickness of 0.3 μm or more and 2.5 μm or less .
０．０１≦｜ｃ−ｅ｜≦０．０３
を満たす、請求項１に記載の表面被覆切削工具。 The atomic ratio c of Si constituting the A layer and the atomic ratio e of Si constituting the B layer are expressed by the following formula:
0.01 ≦ | ce | ≦ 0.03
The surface-coated cutting tool according to claim 1 , wherein:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010032552A JP5194306B2 (en) | 2010-02-17 | 2010-02-17 | Surface coated cutting tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010032552A JP5194306B2 (en) | 2010-02-17 | 2010-02-17 | Surface coated cutting tool |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011167784A JP2011167784A (en) | 2011-09-01 |
| JP5194306B2 true JP5194306B2 (en) | 2013-05-08 |
Family
ID=44682432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010032552A Active JP5194306B2 (en) | 2010-02-17 | 2010-02-17 | Surface coated cutting tool |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5194306B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11370033B2 (en) | 2018-03-07 | 2022-06-28 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Surface coated cutting tool and method for manufacturing the same |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4340579B2 (en) * | 2004-04-13 | 2009-10-07 | 住友電工ハードメタル株式会社 | Surface coated cutting tool |
| JP3934136B2 (en) * | 2004-11-11 | 2007-06-20 | 日立ツール株式会社 | Hard film coating member and coating method thereof |
| JP4072155B2 (en) * | 2004-12-28 | 2008-04-09 | 住友電工ハードメタル株式会社 | Surface-coated cutting tool and manufacturing method thereof |
| SE0602814L (en) * | 2006-12-27 | 2008-06-28 | Sandvik Intellectual Property | Cutting tool with multilayer coating |
-
2010
- 2010-02-17 JP JP2010032552A patent/JP5194306B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2011167784A (en) | 2011-09-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4576638B2 (en) | Surface coated cutting tool | |
| JP5093530B2 (en) | Surface coated cutting tool | |
| WO2017169498A1 (en) | Surface-coated cutting tool and manufacturing method therefor | |
| JP2009034781A (en) | Surface-coated cutting tool | |
| JP5315533B2 (en) | Surface coated cutting tool | |
| JP2015037834A (en) | Surface coated cutting tool | |
| JP4072155B2 (en) | Surface-coated cutting tool and manufacturing method thereof | |
| JP5395454B2 (en) | Surface coated cutting tool | |
| JP5483067B2 (en) | Surface coated cutting tool | |
| JP2011011286A (en) | Surface coated cutting tool | |
| JP5416429B2 (en) | Surface coated cutting tool | |
| JP5315527B2 (en) | Surface coated cutting tool | |
| JP5483072B2 (en) | Surface coated cutting tool | |
| JP5483071B2 (en) | Surface coated cutting tool | |
| JP5376375B2 (en) | Surface coated cutting tool | |
| JP5376374B2 (en) | Surface coated cutting tool | |
| JP5194306B2 (en) | Surface coated cutting tool | |
| JP5267365B2 (en) | Surface coated cutting tool | |
| JP5050277B2 (en) | Surface coated cutting tool | |
| JP5315532B2 (en) | Surface coated cutting tool | |
| JP4080481B2 (en) | Surface-coated cutting tool and manufacturing method thereof | |
| JP2010115739A (en) | Surface-coated cutting tool | |
| JP5267985B2 (en) | Surface coated cutting tool | |
| JP2010076082A (en) | Surface coat cutting tool | |
| JP5245174B2 (en) | Surface coated cutting tool |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120531 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120626 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120822 |
|
| 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: 20130108 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130117 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160215 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 5194306 Country of ref document: JP 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 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |