JP5610218B2 - Hard coating for cutting tool and hard coating coated cutting tool - Google Patents
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Description
本発明は、切削工具の表面に被覆して設けられる切削工具用硬質被膜及びその硬質被膜が設けられた硬質被膜被覆切削工具に関し、特に、耐摩耗性及び耐溶着性を共に向上させるための改良に関する。 The present invention relates to a hard coating for a cutting tool provided on the surface of a cutting tool and a hard coating coated cutting tool provided with the hard coating, and in particular, an improvement for improving both wear resistance and welding resistance. About.
ドリルやタップ等の切削工具には、耐摩耗性を向上させるために硬質被膜が被覆して設けられる。この切削工具用硬質被膜としては、TiN系、TiAlN系、及びAlCr系のコーティングが広く用いられており、その性能を更に向上させるために改良が図られている。例えば、特許文献1に記載された硬質積層被膜がそれである。
Cutting tools such as drills and taps are provided with a hard coating to improve wear resistance. As the hard coating for cutting tools, TiN-based, TiAlN-based, and AlCr-based coatings are widely used, and improvements are made to further improve the performance. For example, it is the hard laminated film described in
しかし、前述したような従来の技術により硬質被膜が形成された切削工具では、その切削加工に際して被削材の種類や切削条件によっては耐溶着性が不十分となるおそれがあった。すなわち、被削材等の溶着により工具の寿命が短くなる場合があり、改良の余地があった。すなわち、優れた耐摩耗性及び耐溶着性を兼ね備えた切削工具用硬質被膜及び硬質被膜被覆切削工具の開発が求められていた。 However, in a cutting tool in which a hard coating is formed by the conventional technique as described above, the welding resistance may be insufficient depending on the type of workpiece and cutting conditions during the cutting process. That is, the tool life may be shortened by welding of the work material or the like, and there is room for improvement. That is, development of a hard coating for a cutting tool and a hard coating coated cutting tool having both excellent wear resistance and welding resistance has been demanded.
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、優れた耐摩耗性及び耐溶着性を兼ね備えた切削工具用硬質被膜及び硬質被膜被覆切削工具を提供することにある。 The present invention has been made in the background of the above circumstances, and its object is to provide a hard coating for a cutting tool and a hard coating-coated cutting tool having excellent wear resistance and welding resistance. There is.
斯かる目的を達成するために、本第1発明の要旨とするところは、切削工具の表面に被覆して設けられる切削工具用硬質被膜であって、TiaCrbAlcMo1-a-b-cの窒化物又は炭窒化物から成る単層膜であり、原子比aは0.2以上0.7以下の範囲内、bは0.01以上0.2以下の範囲内、cは0.01以上0.2以下の範囲内、1−a−b−cは0.1以上であり、且つ、総膜厚は0.2μm以上10.0μm以下の範囲内であることを特徴とするものである。 In order to achieve such an object, the gist of the first invention is a hard coating for a cutting tool provided on the surface of the cutting tool, which is made of Ti a Cr b Al c Mo 1-abc . A single layer film made of nitride or carbonitride, wherein the atomic ratio a is in the range of 0.2 to 0.7, b is in the range of 0.01 to 0.2, and c is 0.01 or more. In the range of 0.2 or less, 1-abc is 0.1 or more, and the total film thickness is in the range of 0.2 μm or more and 10.0 μm or less. .
また、前記目的を達成するために、本第2発明の要旨とするところは、上記第1発明の切削工具用硬質被膜が表面に被覆して設けられたことを特徴とする硬質被膜被覆切削工具である。 In order to achieve the above object, the gist of the second invention is that the hard coating for cutting tool according to the first invention is provided on the surface of the hard coating coated cutting tool. It is.
このように、前記第1発明によれば、TiaCrbAlcMo1-a-b-cの窒化物又は炭窒化物から成る単層膜であり、原子比aは0.2以上0.7以下の範囲内、bは0.01以上0.2以下の範囲内、cは0.01以上0.2以下の範囲内、1−a−b−cは0.1以上であり、且つ、総膜厚は0.2μm以上10.0μm以下の範囲内であることから、被膜中にMoを含有することで被膜表面にMo酸化物が形成され、耐溶着性に優れると共に高硬度の被膜が得られる。すなわち、優れた耐摩耗性及び耐溶着性を兼ね備えた切削工具用硬質被膜を提供することができる。 Thus, according to the first aspect of the present invention, the single layer film is made of a nitride or carbonitride of Ti a Cr b Al c Mo 1-abc , and the atomic ratio a is 0.2 or more and 0.7 or less. In the range, b is in the range of 0.01 to 0.2, c is in the range of 0.01 to 0.2, 1-abc is 0.1 or more, and the total film Since the thickness is in the range of 0.2 μm or more and 10.0 μm or less, Mo oxide is formed on the surface of the coating by containing Mo in the coating, and a coating with excellent welding resistance and high hardness is obtained. . That is, it is possible to provide a hard coating for a cutting tool that has both excellent wear resistance and welding resistance.
また、前記第2発明によれば、前記第1発明の切削工具用硬質被膜が表面に被覆して設けられたものであるため、被膜中にMoを含有することで被膜表面にMo酸化物が形成され、耐溶着性に優れると共に高硬度の被膜が得られる。すなわち、優れた耐摩耗性及び耐溶着性を兼ね備えた硬質被膜被覆切削工具を提供することができる。 Further, according to the second invention, since the hard coating for a cutting tool of the first invention is provided on the surface, Mo oxide is contained on the coating surface by containing Mo in the coating. As a result, it is possible to obtain a coating film having excellent welding resistance and high hardness. That is, it is possible to provide a hard coating coated cutting tool having both excellent wear resistance and welding resistance.
本発明の切削工具用硬質被膜は、エンドミル、ドリル、正面フライス、総型フライス、リーマ、タップ等の回転切削工具の他、バイト等の非回転式の切削工具等、種々の切削工具の表面コーティングに好適に適用される。また、工具母材すなわち硬質被膜が設けられる部材の材質としては、超硬合金や高速度工具鋼が好適に用いられるが、他の材料でもよく、本発明の切削工具用硬質被膜は種々の材料から構成された切削工具に広く適用される。 The hard coating for a cutting tool of the present invention is a surface coating of various cutting tools such as a rotating cutting tool such as an end mill, a drill, a face mill, a total mill, a reamer, a tap, and a non-rotating cutting tool such as a bite. It is preferably applied to. Further, as the material of the tool base material, that is, the member provided with the hard coating, cemented carbide or high-speed tool steel is preferably used, but other materials may be used, and the hard coating for a cutting tool of the present invention may be various materials. Widely applied to cutting tools composed of
本発明の切削工具用硬質被膜は、切削工具の一部乃至全部の表面に被覆して設けられるものであり、好適には、その切削工具において切削加工に関与する刃部に設けられる。更に好適には、少なくともその刃部における切れ刃乃至すくい面を被覆するように設けられる。 The hard coating for a cutting tool of the present invention is provided so as to cover a part or all of the surface of the cutting tool, and is preferably provided on a blade part involved in cutting in the cutting tool. More preferably, it is provided so as to cover at least the cutting edge or rake face of the blade portion.
本発明の切削工具用硬質被膜の形成方法としては、スパッタリング法が好適に用いられるが、アークイオンプレーティング法等の他の物理蒸着法(PVD法)や、プラズマCVD法、熱CVD法等の化学蒸着法(CVD法)を用いることもできる。 As a method for forming the hard film for a cutting tool of the present invention, a sputtering method is preferably used, but other physical vapor deposition methods (PVD method) such as arc ion plating method, plasma CVD method, thermal CVD method, etc. Chemical vapor deposition (CVD) can also be used.
本発明の切削工具用硬質被膜は、TiaCrbAlcMo1-a-b-cの窒化物又は炭窒化物から成る単層膜であり、原子比aは0.2以上0.7以下の範囲内、bは0.01以上0.2以下の範囲内、cは0.01以上0.2以下の範囲内、1−a−b−cは0.1以上とされたものであるが、斯かる数値範囲を外れる場合には十分な耐摩耗性及び耐溶着性が得られず、工具寿命が短くなることが考えられる。原子比aを0.2以上0.7以下の範囲内、bを0.01以上0.2以下の範囲内、cを0.01以上0.2以下の範囲内、1−a−b−cを0.1以上とすることで、優れた耐摩耗性及び耐溶着性を兼ね備えた硬質被膜を構成することができる。 The hard coating for a cutting tool of the present invention is a single layer film made of a nitride or carbonitride of Ti a Cr b Al c Mo 1-abc , and the atomic ratio a is in the range of 0.2 or more and 0.7 or less. , B is in the range of 0.01 to 0.2, c is in the range of 0.01 to 0.2, and 1-abc is 0.1 or more. If the numerical value is out of the range, sufficient wear resistance and welding resistance cannot be obtained, and the tool life may be shortened. The atomic ratio a is in the range of 0.2 to 0.7, b is in the range of 0.01 to 0.2, c is in the range of 0.01 to 0.2, 1-ab- By setting c to 0.1 or more, a hard coating film having both excellent wear resistance and welding resistance can be formed.
本発明の切削工具用硬質被膜の総膜厚は0.2μm以上10.0μm以下の範囲内とされたものであるが、硬質被膜の総膜厚が0.2μm未満である場合には十分な耐摩耗性及び耐溶着性が得られなくなるおそれがある一方、10.0μmを超える場合には靱性が低下して欠けや剥離等が発生し易くなるおそれがあり、何れの場合においても工具寿命が短くなることが考えられる。総膜厚を0.2μm以上10.0μm以下の範囲内とすることで、耐摩耗性及び耐溶着性を保証するのに必要十分な厚さを有し、欠けや剥離等が発生し難い硬質被膜を構成することができる。 The total film thickness of the hard film for a cutting tool of the present invention is in the range of 0.2 μm or more and 10.0 μm or less, but is sufficient when the total film thickness of the hard film is less than 0.2 μm. While there is a possibility that the wear resistance and the welding resistance cannot be obtained, when it exceeds 10.0 μm, the toughness is likely to be reduced and chipping or peeling is likely to occur. It can be shortened. By setting the total film thickness within the range of 0.2 μm or more and 10.0 μm or less, it has a thickness sufficient to guarantee wear resistance and welding resistance, and is hard to prevent chipping or peeling. A coating can be constructed.
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の硬質被膜被覆切削工具の一実施例であるエンドミル10を軸心に垂直な方向から見た正面図である。この図1に示すように、本実施例のエンドミル10は、例えば超硬合金にて構成される工具母材12にシャンク及び刃部14が一体に設けられた回転切削工具である。この刃部14には、切れ刃として外周刃16及び底刃18が設けられており、図示しない切削装置に取り付けられてその切削装置により軸心まわりに回転駆動させられることにより、上記外周刃16及び底刃18によって被削材に対する切削加工が行われる。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view of an
図2は、本発明の切削工具用硬質被膜がコーティングされた上記エンドミル10の表面部分の断面図である。この図2に示すように、上記エンドミル10の表面には、その表面を被覆して本発明の切削工具用硬質被膜の一実施例である硬質被膜20がコーティングされている。図1の斜線部は、上記エンドミル10においてこの硬質被膜20が設けられた部分を示しており、この図に示すように、上記硬質被膜20は、好適には、上記エンドミル10における刃部14に対応する工具母材12の表面に被覆して設けられる。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the surface portion of the
図2から明らかなように、本実施例の硬質被膜20は単層膜であり、その総膜厚dは0.2μm以上10.0μm以下の範囲内とされたものである。また、上記硬質被膜20は、以下に示す化学組成を満足する材料から構成される。すなわち、TiaCrbAlcMo1-a-b-cの窒化物又は炭窒化物であって、原子比(混晶比)aは0.2以上0.7以下の範囲内、bは0.01以上0.2以下の範囲内、cは0.01以上0.2以下の範囲内、1−a−b−cは0.1以上である。上記原子比a〜cは、上記数値範囲内において適宜定められる。すなわち、本実施例の硬質被膜20としては、例えばTi0.5Cr0.1Al0.1Mo0.3N等が好適に適用される。
As is clear from FIG. 2, the
図3は、本実施例の硬質被膜20を形成する際に好適に用いられるスパッタリング装置30を説明する概略構成図(模式図)である。このスパッタリング装置30によるスパッタリング工程では、前記硬質被膜20を構成しているTiAl、Ti等のターゲット38に電源40により負の一定のバイアス電圧(例えば−50〜−60V程度)を印加するとともに、バイアス電源34により前記工具母材12に負の一定のバイアス電圧(例えば−100V程度)を印加することにより、アルゴンイオンAr+を上記ターゲット38に衝突させてTiAl、Ti等の構成物質を叩き出す。上記電源40及びバイアス電源34により印加される電圧はコントローラ36により制御される。チャンバ32内には、アルゴンガスの他に窒素ガス(N2)や炭化水素ガス(CH4、C2H2)等の反応ガスが所定の流量で導入され、その窒素原子Nや炭素原子Cがターゲット38から叩き出されたTiAlやTi等と結合してTiAlN、TiCN、TiN等となり、前記工具母材12の表面に硬質被膜として付着させられる。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram (schematic diagram) illustrating a
続いて、本発明の効果を検証するために本発明者等が行った試験について説明する。図4は、この試験に用いられた試験品1〜45の被膜構造及び膜厚(総膜厚)と、各試験品の試験結果(切削距離及び判定)を併せて示す図である。本発明者等は、工具径6(mmφ)の超硬ドリルに図4に示す各被膜構造及び膜厚の硬質被膜をコーティングして試験品1〜45を作成し、各試験品について以下の切削条件で切削試験を行った。なお、この図4に示す試験品1〜45のうち、試験品1〜37が本実施例の硬質被膜20が適用された本発明品に相当し、試験品38〜45が本発明の要件を満たさない硬質被膜が適用された非発明品に相当する。また、これら試験品38〜45のうち、試験品38、39がTiAlNから成る硬質被膜が適用された従来品(従来技術による硬質被膜被覆切削工具)に相当し、試験品40〜45がTiCrAlMoNから成る硬質被膜が適用されたものであるが、その原子比が本発明の数値範囲を逸脱する比較試料に相当する。
Subsequently, a test conducted by the present inventors in order to verify the effect of the present invention will be described. FIG. 4 is a diagram showing the film structure and film thickness (total film thickness) of the
[切削条件]
・試験品:超硬ドリル 工具径6(mmφ)
・被削材:S25C(JIS規格)
・切削方法:穴加工
・切削速度:100(m/min)
・送り速度:1061(mm/min)
・加工深さ:16(mm)
・切削油:水溶性
[Cutting conditions]
・ Test product: Carbide drill, tool diameter 6 (mmφ)
・ Work material: S25C (JIS standard)
・ Cutting method: Hole machining ・ Cutting speed: 100 (m / min)
・ Feeding speed: 1061 (mm / min)
・ Processing depth: 16 (mm)
・ Cutting oil: Water-soluble
図4に※1で示す切削距離(m)は、逃げ面摩耗幅が0.2(mm)以内である場合の切削距離である。また、※2で示す判定結果は、逃げ面摩耗幅が0.2(mm)以内の工具寿命が切削距離10(m)以上継続することを合格判定基準とし、その合格判定基準を満たす合格品を○で、合格基準を満たさない不合格品を×でそれぞれ示している。前述のように、図4に示す試験品1〜37は、何れもTiaCrbAlcMo1-a-b-cの窒化物(TiaCrbAlcMo1-a-b-cN)から成る単層膜であり、原子比aは0.2以上0.7以下の範囲内、bは0.01以上0.2以下の範囲内、cは0.01以上0.2以下の範囲内、1−a−b−cは0.1以上であり、且つ、総膜厚は0.2μm以上10.0μm以下の範囲内である本実施例の硬質被膜20が適用されたものである。本試験の結果、これら試験品1〜37については、何れも上記合格判定基準を満たし、良好な切削が行われていることがわかる。
The cutting distance (m) indicated by * 1 in FIG. 4 is a cutting distance when the flank wear width is within 0.2 (mm). In addition, the determination result indicated by * 2 is a pass product that satisfies the pass criteria, with the tool life within a flank wear width of 0.2 (mm) continuing for a cutting distance of 10 (m) or longer. Is indicated by ◯, and rejected products not satisfying the acceptance criteria are indicated by ×. As mentioned above,
一方、図4に示す試験品38は、Ti0.48Al0.52Nから成る膜厚10.0(μm)の硬質被膜が形成されたもの、試験品39はTi0.50Al0.50Nから成る膜厚5.0(μm)の硬質被膜が形成されたものであり、何れも従来技術の硬質被膜が適用された非発明品に相当する。本試験の結果、これらの試験品38、39については、何れも上記合格判定基準を満たさず、良好な切削が行われなかったことがわかる。
On the other hand, the
また、図4に示す試験品40は、Ti0.48Cr0.22Al0.009Mo0.29Nから成る膜厚0.18(μm)の硬質被膜が形成されたものであり、Crの原子比bが本発明に係る0.01以上0.2以下の範囲内から逸脱すると共に、Alの原子比cが本発明に係る0.01以上0.2以下の範囲内から逸脱する。更に、膜厚が本発明に係る0.2μm以上10.0μm以下の範囲内から逸脱する。本試験の結果、この試験品40については前記合格判定基準を満たさず、良好な切削が行われなかったことがわかる。この結果から特に、Crの原子比bは0.2以下、Alの原子比cは0.01以上、膜厚は0.2μm以上とすべきことが検証され、本発明に係る数値範囲の意義が確かめられた。
Further, the
また、図4に示す試験品41は、Ti0.71Cr0.01Al0.21Mo0.07Nから成る膜厚10.0(μm)の硬質被膜が形成されたものであり、Tiの原子比aが本発明に係る0.2以上0.7以下の範囲内から逸脱すると共に、Alの原子比cが本発明に係る0.01以上0.2以下の範囲内から逸脱する。更に、Moの原子比1−a−b−cが0.1未満となっている。本試験の結果、この試験品41については前記合格判定基準を満たさず、良好な切削が行われなかったことがわかる。この結果から特に、Tiの原子比aは0.7以下、Alの原子比cは0.2以下、Moの原子比1−a−b−cは0.1以上とすべきことが検証され、本発明に係る数値範囲の意義が確かめられた。 Further, a test article 41 shown in FIG. 4 is formed with a hard coating film having a film thickness of 10.0 (μm) made of Ti 0.71 Cr 0.01 Al 0.21 Mo 0.07 N, and the atomic ratio a of Ti is in the present invention. While deviating from within the range of 0.2 to 0.7, the atomic ratio c of Al deviates from within the range of 0.01 to 0.2 according to the present invention. Furthermore, the atomic ratio 1-abc of Mo is less than 0.1. As a result of this test, it can be seen that the test product 41 did not satisfy the acceptance criteria, and good cutting was not performed. From this result, it was verified that the Ti atomic ratio a should be 0.7 or less, the Al atomic ratio c should be 0.2 or less, and the Mo atomic ratio 1-abc should be 0.1 or more. The significance of the numerical range according to the present invention was confirmed.
また、図4に示す試験品42は、Ti0.70Cr0.04Al0.21Mo0.05Nから成る膜厚5.5(μm)の硬質被膜が形成されたものであり、Alの原子比cが本発明に係る0.01以上0.2以下の範囲内から逸脱すると共に、Moの原子比1−a−b−cが0.1未満となっている。本試験の結果、この試験品42については前記合格判定基準を満たさず、良好な切削が行われなかったことがわかる。この結果から特に、Alの原子比cは0.2以下、Moの原子比1−a−b−cは0.1以上とすべきことが検証され、本発明に係る数値範囲の意義が確かめられた。 Further, the test product 42 shown in FIG. 4 is one in which a hard film having a film thickness of 5.5 (μm) made of Ti 0.70 Cr 0.04 Al 0.21 Mo 0.05 N is formed, and the atomic ratio c of Al is in the present invention. While deviating from the range of 0.01 or more and 0.2 or less, the Mo atomic ratio 1-abc is less than 0.1. As a result of this test, it can be seen that the test product 42 did not satisfy the acceptance criteria, and good cutting was not performed. From this result, it was verified that the atomic ratio c of Al should be 0.2 or less, and the atomic ratio 1-abc of Mo should be 0.1 or more, and the significance of the numerical range according to the present invention was confirmed. It was.
また、図4に示す試験品43は、Ti0.65Cr0.05Al0.15Mo0.15Nから成る膜厚10.2(μm)の硬質被膜が形成されたものであり、膜厚が本発明に係る0.2μm以上10.0μm以下の範囲内から逸脱する。本試験の結果、この試験品43については前記合格判定基準を満たさず、良好な切削が行われなかったことがわかる。この結果から特に、膜厚は10.0μm以下とすべきことが検証され、本発明に係る数値範囲の意義が確かめられた。 Further, the test article 43 shown in FIG. 4 is formed by forming a hard film having a film thickness of 10.2 (μm) made of Ti 0.65 Cr 0.05 Al 0.15 Mo 0.15 N. It deviates from the range of 2 μm or more and 10.0 μm or less. As a result of this test, it can be seen that the test product 43 did not satisfy the acceptance criteria and did not perform good cutting. From this result, it was particularly verified that the film thickness should be 10.0 μm or less, and the significance of the numerical range according to the present invention was confirmed.
また、図4に示す試験品44は、Ti0.19Cr0.14Al0.05Mo0.62Nから成る膜厚9.9(μm)の硬質被膜が形成されたものであり、Tiの原子比aが本発明に係る0.2以上0.7以下の範囲内から逸脱する。本試験の結果、この試験品44については前記合格判定基準を満たさず、良好な切削が行われなかったことがわかる。この結果から特に、Tiの原子比aは0.2以上とすべきことが検証され、本発明に係る数値範囲の意義が確かめられた。 Further, the test product 44 shown in FIG. 4 is one in which a hard film having a thickness of 9.9 (μm) made of Ti 0.19 Cr 0.14 Al 0.05 Mo 0.62 N is formed, and the atomic ratio a of Ti is in the present invention. It deviates from within the range of 0.2 or more and 0.7 or less. As a result of this test, it can be seen that this test product 44 did not satisfy the acceptance criteria and did not perform good cutting. From this result, it was particularly verified that the atomic ratio a of Ti should be 0.2 or more, and the significance of the numerical range according to the present invention was confirmed.
また、図4に示す試験品45は、Ti0.31Cr0.33Al0.21Mo0.15Nから成る膜厚5.5(μm)の硬質被膜が形成されたものであり、Crの原子比bが本発明に係る0.01以上0.2以下の範囲内から逸脱すると共に、Alの原子比cが本発明に係る0.01以上0.2以下の範囲内から逸脱する。本試験の結果、この試験品45については前記合格判定基準を満たさず、良好な切削が行われなかったことがわかる。この結果から特に、Crの原子比bは0.2以下、Alの原子比cは0.2以下とすべきことが検証され、本発明に係る数値範囲の意義が確かめられた。 Further, the test product 45 shown in FIG. 4 is formed with a hard film having a thickness of 5.5 (μm) made of Ti 0.31 Cr 0.33 Al 0.21 Mo 0.15 N, and the atomic ratio b of Cr is in the present invention. While deviating from the range of 0.01 or more and 0.2 or less, the atomic ratio c of Al deviates from the range of 0.01 or more and 0.2 or less according to the present invention. As a result of this test, it can be seen that the test product 45 did not satisfy the acceptance criteria, and good cutting was not performed. From this result, it was verified that the atomic ratio b of Cr should be 0.2 or less and the atomic ratio c of Al should be 0.2 or less, and the significance of the numerical range according to the present invention was confirmed.
以上の説明から明らかなように、図4に示す本試験の結果から、TiaCrbAlcMo1-a-b-cの窒化物又は炭窒化物から成る単層膜であって、原子比aが0.2以上0.7以下の範囲内、bが0.01以上0.2以下の範囲内、cが0.01以上0.2以下の範囲内、1−a−b−cが0.1以上であり、且つ、総膜厚が0.2μm以上10.0μm以下の範囲内である本実施例の硬質被膜20が適用された切削工具において良好な切削性能が得られる一方、各数値範囲を逸脱する構成の硬質被膜が適用された切削工具においては良好な切削性能が得られないことがわかった。すなわち、本発明に係る数値範囲の意義が確かめられ、その総ての数値範囲を満たすことによってはじめて、従来の技術に比べて優れた切削性能を示す硬質被膜乃至硬質被膜被覆切削工具を実現できることが検証された。
As is clear from the above description, the result of this test shown in FIG. 4 shows that the film is a single layer film made of a nitride or carbonitride of Ti a Cr b Al c Mo 1-abc and has an atomic ratio a of 0. .2 or more and 0.7 or less, b is 0.01 or more and 0.2 or less, c is 0.01 or more and 0.2 or less, and 1-abc is 0.1. In the cutting tool to which the
図5は、本実施例の硬質被膜20の摩擦耐久特性を検証するため、本発明者等が行った試験の結果を示すグラフである。本発明者等は、よく知られた超硬圧子に本実施例の硬質被膜20をコーティングした実施例試料及び従来の硬質被膜をコーティングした比較例試料を作成し、それらの摩擦耐久特性を比較する試験を行った。すなわち、本実施例の硬質被膜20としてTi0.5Cr0.1Al0.1Mo0.3Nから成る厚さ3.0μmの単層膜を施した実施例試料と、従来の硬質被膜としてTi0.5Al0.5Nから成る厚さ3.0μmの単層膜を施した比較例試料とを作成し、以下の条件で摩擦耐久試験を行った。
FIG. 5 is a graph showing the results of tests conducted by the present inventors in order to verify the friction durability characteristics of the
[試験条件]
・試験品:超硬圧子 JIS R1613「ファインセラミックスのボールオンディスク法による摩擦磨耗試験方法」に規定された圧子であり、φ5mm(先端R形状)
・被摩擦材:S45C(JIS規格)
・加重:200(g)
・摩擦速度:250(mm/s)
・摩擦時間:600(s)
・温度:21(℃)
・湿度:52(%)
[Test conditions]
・ Test article: Carbide indenter This is an indenter specified in JIS R1613 "Friction wear test method of fine ceramics by ball-on-disk method", φ5mm (R shape at the tip)
・ Friction material: S45C (JIS standard)
・ Weight: 200 (g)
・ Friction speed: 250 (mm / s)
・ Friction time: 600 (s)
・ Temperature: 21 (℃)
・ Humidity: 52 (%)
図5では、上記摩擦耐久試験の結果として、Ti0.5Cr0.1Al0.1Mo0.3Nから成る厚さ3.0μmの単層膜を施した実施例試料の結果を実線で、Ti0.5Al0.5Nから成る厚さ3.0μmの単層膜を施した比較例試料の結果を破線でそれぞれ示している。この図5に示すように、本実施例の硬質被膜20を施した試料では、従来の硬質被膜を施した試料に比べて、600(s)に渡る試験時間を通して摩擦係数が概ね40〜50%程度低い値を示し、優れた摩擦特性(潤滑性)を示すという結果が得られた。また、従来品には大きな剥離が見られた。この結果は、本実施例の硬質被膜20を施した試料では、従来の硬質被膜を施した試料に比べて摩耗し難いという性質を示しており、また、被削材(被摩擦材)の溶着が発生し難いという性質を裏付けている。このように、本実施例の硬質被膜20を施した試料が従来の硬質被膜を施した試料に比べて優れた耐摩耗性及び耐溶着性を示すのは、被膜中にMoを含有することで被膜表面にMo酸化物が形成されているためと考えられる。以上の結果から、本実施例の硬質被膜20が適用された切削工具においては、従来の技術に比べて優れた耐摩耗性及び耐溶着性を実現できることが検証された。
In FIG. 5, as a result of the above-mentioned friction durability test, the result of the example sample provided with a single layer film having a thickness of 3.0 μm made of Ti 0.5 Cr 0.1 Al 0.1 Mo 0.3 N is represented by a solid line, from Ti 0.5 Al 0.5 N The result of the comparative example sample to which the single layer film having a thickness of 3.0 μm is formed is indicated by a broken line. As shown in FIG. 5, in the sample to which the
このように、本実施例によれば、前記エンドミル10をはじめとする切削工具の表面に被覆して設けられる硬質被膜20であって、TiaCrbAlcMo1-a-b-cの窒化物又は炭窒化物から成る単層膜であり、原子比aは0.2以上0.7以下の範囲内、bは0.01以上0.2以下の範囲内、cは0.01以上0.2以下の範囲内、1−a−b−cは0.1以上であり、且つ、総膜厚は0.2μm以上10.0μm以下の範囲内であることから、被膜中にMoを含有することで被膜表面にMo酸化物が形成され、耐溶着性に優れると共に高硬度の被膜が得られる。すなわち、優れた耐摩耗性及び耐溶着性を兼ね備えた硬質被膜20を提供することができる。
Thus, according to the present embodiment, the
また、本実施例によれば、前記硬質被膜20が表面に被覆して設けられた切削工具としてのエンドミル10であるため、被膜中にMoを含有することで被膜表面にMo酸化物が形成され、耐溶着性に優れると共に高硬度の被膜が得られる。すなわち、優れた耐摩耗性及び耐溶着性を兼ね備えたエンドミル10を提供することができる。
Moreover, according to the present embodiment, since the
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Is.
10:エンドミル(硬質被膜被覆切削工具)
20:切削工具用硬質被膜
d:総膜厚
10: End mill (hard coating coated cutting tool)
20: Hard film for cutting tool d: Total film thickness
Claims (2)
TiaCrbAlcMo1-a-b-cの窒化物又は炭窒化物から成る単層膜であり、
原子比aは0.2以上0.7以下の範囲内、bは0.01以上0.2以下の範囲内、cは0.01以上0.2以下の範囲内、1−a−b−cは0.1以上であり、
且つ、総膜厚は0.2μm以上10.0μm以下の範囲内である
ことを特徴とする切削工具用硬質被膜。 A hard coating for a cutting tool provided on the surface of a cutting tool,
A single layer film made of a nitride or carbonitride of Ti a Cr b Al c Mo 1-abc ,
The atomic ratio a is in the range of 0.2 to 0.7, b is in the range of 0.01 to 0.2, c is in the range of 0.01 to 0.2, 1-ab- c is 0.1 or more,
And the hard film for cutting tools characterized by the total film thickness being in the range of 0.2 μm or more and 10.0 μm or less.
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