JP5676955B2 - Cutting tool and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明はサーメット焼結体からなる切削工具およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a cutting tool made of a cermet sintered body and a method for manufacturing the cutting tool.

現在、切削工具としてダイヤモンド焼結体、セラミック焼結体、超硬合金やTi基サーメット等のサーメットが広く使われている。例えば、特許文献1では、セラミック焼結体、サーメット、金属等を中心に配置して、その最外周にダイヤモンド焼結体を同心状に配置させてSHS/HIPプロセスで焼成することにより、ダイヤモンド焼結体に圧縮応力を付与した積層構造焼結体が記載されている。   At present, cermets such as diamond sintered bodies, ceramic sintered bodies, cemented carbides and Ti-based cermets are widely used as cutting tools. For example, in Patent Document 1, a ceramic sintered body, a cermet, a metal, and the like are arranged at the center, and a diamond sintered body is arranged concentrically on the outermost periphery and fired by an SHS / HIP process. A laminated structure sintered body in which a compressive stress is applied to the bonded body is described.

特開平09−011005号公報JP 09-011005 A

しかしながら、特許文献1のように焼結体の外周面に同心状に異なる焼結体を積層した構造では、最外層が圧縮応力を有するものの、複雑な形状の成形体を作製することは困難であり、特に側面にポジ角をつけるような複雑な形状を作製することが難しかった。また、外側に配置される同心状の焼結体層においては、その厚みが薄くなるほど厚みバラツキが大きくなり、焼結体を安定して生産できないという課題があった。   However, in the structure in which different sintered bodies are concentrically laminated on the outer peripheral surface of the sintered body as in Patent Document 1, it is difficult to produce a compact shaped body, although the outermost layer has compressive stress. In particular, it was difficult to produce a complicated shape with a positive angle on the side surface. Moreover, in the concentric sintered body layer arrange | positioned on the outer side, the thickness variation became large, so that the thickness became thin, and the subject that a sintered compact could not be produced stably occurred.

本発明は上記問題を解決するためのものであり、その目的は切刃における耐欠損性が高いサーメット焼結体からなる切削工具を提供することである。   This invention is for solving the said problem, The objective is to provide the cutting tool which consists of a cermet sintered compact with the high fracture resistance in a cutting blade.

本発明の切削工具は、第1サーメット部と、該第1サーメット部の表面に配置されて少なくとも切刃を構成する第2サーメット部とが積層された平板状からなり、
前記第1サーメット部および前記第2サーメット部は、Tiを主成分とする周期表第4、5および6族金属のうちの1種以上の炭化物、窒化物、炭窒化物およびこれらの固溶体の中から選ばれた1種以上からなる硬質相と、主として鉄族金属からなる結合相とから構成されて、前記第2サーメット部は前記第1サーメット部よりも結合相の存在割合が少ないことによって、焼成の際に前記第2サーメット部の収縮が前記第1サーメット部の収縮よりも小さく、前記第1サーメット部の側面が前記第2サーメット部の側面よりも凹んだサーメット積層体からなる。
The cutting tool of the present invention has a flat plate shape in which a first cermet portion and a second cermet portion which is arranged on the surface of the first cermet portion and constitutes at least a cutting blade are laminated,
The first cermet part and the second cermet part are composed of one or more kinds of carbides, nitrides, carbonitrides and their solid solutions of Periodic Tables 4, 5, and 6 metals mainly composed of Ti. a hard phase consisting of one or more selected from, mainly is composed of a binder phase comprising an iron group metal, the second cermet part by the presence ratio is small Ikoto of the binder phase than the first cermet part The shrinkage of the second cermet part during firing is smaller than the shrinkage of the first cermet part, and the side face of the first cermet part is made of a cermet laminate in which the side face is recessed from the side face of the second cermet part.

ここで、前記第2サーメット部の厚みはサーメット全体の厚みに対して10〜50%であってもよい。   Here, the thickness of the second cermet part may be 10 to 50% with respect to the thickness of the entire cermet.

また、前記第1サーメット部と前記第2サーメット部との界面に300〜1500μm厚みの拡散層が存在してもよい。   Further, a diffusion layer having a thickness of 300 to 1500 μm may be present at the interface between the first cermet part and the second cermet part.

さらに、前記第1サーメット部と前記第2サーメット部との界面が凹凸状であってもよい。   Furthermore, the interface between the first cermet part and the second cermet part may be uneven.

また、本発明の切削工具の製造方法は、異なる2種類の混合原料を調製する工程と、第1サーメット部用の第1の原料粉末からなる第1成形体部の上面、下面、または上下面に、第2サーメット部用の第2の原料粉末からなる第2成形体部を配置して積層した板状成形体を作製する工程と、該板状成形体を焼成して、第1サーメット部と、該第1サーメット部の表面に配置されて少なくとも切刃を構成する第2サーメット部とが積層された平板状からなり、前記第1サーメット部および前記第2サーメット部は、Tiを主成分とする周期表第4、5および6族金属のうちの1種以上の炭化物、窒化物、炭窒化物およびこれらの固溶体の中から選ばれた1種以上からなる硬質相と、主として鉄族金属からなる結合相とから構成されて、前記第2サーメット部は前記第1サーメット部よりも結合相の存在割合が少ないことによって、焼成の際に前記第2サーメット部の収縮が前記第1サーメット部の収縮よりも小さく、前記第1サーメット部の側面が前記第2サーメット部の側面よりも凹んだ積層体を作製する工程を具備する。
Moreover, the manufacturing method of the cutting tool of this invention has the process of preparing two different types of mixed raw materials, and the upper surface, lower surface, or upper and lower surfaces of the 1st molded object part which consists of 1st raw material powder for 1st cermet parts. A step of producing a plate-shaped molded body in which the second molded body portion made of the second raw material powder for the second cermet portion is disposed and laminated, and firing the plate-shaped molded body to form the first cermet portion And a flat plate shape in which at least a second cermet part constituting a cutting edge is disposed on the surface of the first cermet part, and the first cermet part and the second cermet part are composed mainly of Ti. A hard phase composed of one or more carbides, nitrides, carbonitrides and solid solutions thereof selected from Group 4, 5, and 6 metals of the periodic table, and mainly iron group metals And a binder phase comprising Cermet part small, the abundance ratio of the binder phase than the first cermet part Ikoto, the second cermet part upon firing shrinkage is smaller than contraction of the first cermet part, of the first cermet part A step of producing a laminate having a side surface recessed from the side surface of the second cermet part.

ここで、前記第1成形体部は平均顆粒径が150〜210μmの粗粒顆粒のみにて構成し、前記第2成形体部は平均顆粒径が150〜210μmの粗粒顆粒と平均顆粒径が40〜60μmの微粒顆粒との混合顆粒にて構成されてもよい。   Here, the first molded body part is composed only of coarse granules having an average granule diameter of 150 to 210 μm, and the second molded body part is composed of coarse granules having an average granule diameter of 150 to 210 μm and an average granule diameter. It may be composed of mixed granules with fine granules of 40 to 60 μm.

本発明の切削工具によれば、前記第2サーメット部は前記第1サーメット部よりも結合相の存在割合が少なく、かつ前記第1サーメット部の側面が前記第2サーメット部の側面よりも凹んだサーメット積層体からなるため、第2サーメットには焼成によって圧縮残留応力がかかることになり、第2サーメットの表面に存在する切刃にも圧縮応力が存在するので、切刃における耐欠損性が高くなる。   According to the cutting tool of the present invention, the second cermet portion has a smaller binder phase ratio than the first cermet portion, and the side surface of the first cermet portion is recessed from the side surface of the second cermet portion. Since it consists of a cermet laminate, the second cermet is subjected to compressive residual stress by firing, and the cutting edge existing on the surface of the second cermet also has compressive stress, so the fracture resistance at the cutting edge is high. Become.

本発明の切削工具の一例を示し、(a)概略斜視図、(b)断面模式図である。An example of the cutting tool of this invention is shown, (a) A schematic perspective view, (b) A cross-sectional schematic diagram.

本発明の切削工具の一例について、その(a)概略斜視図、(b)断面模式図である図1を基に説明する。   An example of the cutting tool of the present invention will be described with reference to FIG. 1 which is a schematic perspective view thereof and FIG.

図1の切削工具1は、第1サーメット部2と、第1サーメット部2の表面上に配置されて少なくとも切刃7を構成する第2サーメット部3とが積層されている。そして、第1サーメット部2および第2サーメット部3は、周期表第4、5および6族金属のうちの1種以上の炭化物、窒化物、炭窒化物およびこれらの固溶体の中から選ばれた1種以上からなる硬質相(図示せず。)と、主として鉄族金属からなる結合相(図示せず。)とから構成され、硬質相は、TiCNを主成分とする第1硬質相と、周期表第4、5および6族金属の少なくとも1種とTiとの複合炭窒化物固溶体の第2硬質相とからなる。   1 includes a first cermet 2 and a second cermet 3 that is disposed on the surface of the first cermet 2 and that forms at least a cutting edge 7. And the 1st cermet part 2 and the 2nd cermet part 3 were chosen from 1 or more types of the carbide | carbonized_material of 4th, 5th, and 6th metal of periodic table, nitride, carbonitride, and these solid solutions. The hard phase is composed of one or more hard phases (not shown) and a binder phase (not shown) mainly composed of an iron group metal, and the hard phase is a first hard phase mainly composed of TiCN, It consists of the 2nd hard phase of the composite carbonitride solid solution of at least 1 sort (s) of the periodic table 4th, 5th and 6th group metals and Ti.

そして、第2サーメット部3は第1サーメット部2よりも結合相の存在割合が少ない構成となっている。   And the 2nd cermet part 3 becomes a structure with a smaller existence ratio of a binder phase than the 1st cermet part 2. FIG.

上記構成によって、切刃7は切削性能が高い第2サーメット部3の組織からなるとともに、基体を構成する第1サーメット部2は第2サーメット3の端部に位置する切刃に圧縮応力を付与することができて、切削工具1の耐欠損性を向上させることができる。なお、図1の切削工具1のすくい面8の中央部にはネジ穴14が形成されている。   With the above configuration, the cutting edge 7 is composed of the structure of the second cermet part 3 having high cutting performance, and the first cermet part 2 constituting the base applies compressive stress to the cutting edge located at the end of the second cermet 3. It is possible to improve the chipping resistance of the cutting tool 1. In addition, the screw hole 14 is formed in the center part of the rake face 8 of the cutting tool 1 of FIG.

なお、切削工具1に含有される硬質相をなすTiを主成分とする周期表第4、5および6族金属の窒化物または炭窒化物の合計含有比率は、サーメット全体で見て80〜90質量%であることが望ましく、一方、結合相の含有比率は、サーメット全体で見て10〜20質量%であることによって、サーメットの硬度および靭性のバランスに優れたものとなる。そして、第1サーメット部2においては、第2サーメット部3に圧縮応力を付与するために、硬質相の含有比率が75〜85質量%、結合相の含有比率が15〜25質量%で
あることが望ましい。また、第2サーメット部3においては、耐摩耗性の維持の点で、硬質相の含有比率が90〜95質量%、結合相の含有比率が5〜10質量%であることが望ましい。さらに、結合相としては、鉄族金属の総量に対してCoを65質量%以上含有することが切削工具1の耐熱衝撃性を高めるために望ましい。なお、サーメットの焼肌面が平滑な面となるようにサーメットの良好な焼結性を維持するためには、鉄族金属としてNiを5〜50質量%、特に10〜35質量%の割合で含有せしめることが望ましい。
In addition, the total content of the nitrides or carbonitrides of Periodic Table Group 4, 5 and 6 metals mainly composed of Ti which forms the hard phase contained in the cutting tool 1 is 80 to 90 in the whole cermet. On the other hand, the content ratio of the binder phase is preferably 10 to 20% by mass in the whole cermet, so that the balance of hardness and toughness of the cermet is excellent. And in the 1st cermet part 2, in order to give a compressive stress to the 2nd cermet part 3, the content rate of a hard phase is 75-85 mass%, and the content rate of a binder phase is 15-25 mass%. Is desirable. Moreover, in the 2nd cermet part 3, it is desirable that the content rate of a hard phase is 90-95 mass% and the content rate of a binder phase is 5-10 mass% from the point of maintenance of abrasion resistance. Furthermore, as a binder phase, it is desirable to contain 65 mass% or more of Co with respect to the total amount of the iron group metal in order to improve the thermal shock resistance of the cutting tool 1. In addition, in order to maintain the favorable sinterability of the cermet so that the burned skin surface of the cermet becomes a smooth surface, Ni is contained in an amount of 5 to 50% by mass, particularly 10 to 35% by mass as an iron group metal. It is desirable to make it contain.

ここで、第2サーメット部3の厚みはサーメット全体の厚みに対して10〜50%であることが望ましい。なお、第2サーメット部3が上下層の両方に同じ厚みで存在する場合には、片方の第2サーメット部3の厚みはサーメット全体の厚みに対して5〜25%となる。   Here, the thickness of the second cermet part 3 is desirably 10 to 50% with respect to the thickness of the entire cermet. In addition, when the 2nd cermet part 3 exists in both the upper and lower layers with the same thickness, the thickness of one 2nd cermet part 3 will be 5-25% with respect to the thickness of the whole cermet.

また、第1サーメット部2と第2サーメット部3との界面に300〜1500μm厚みの拡散層6が存在することが、第1サーメット部2と第2サーメット部3との界面における密着性を高めることができる点で望ましい。   Further, the presence of the diffusion layer 6 having a thickness of 300 to 1500 μm at the interface between the first cermet part 2 and the second cermet part 3 improves the adhesion at the interface between the first cermet part 2 and the second cermet part 3. It is desirable in that it can.

さらに、第1サーメット部2と第2サーメット部3との界面を凹凸状とすることによって、界面での剥離を抑制できる点で望ましい。
(製造方法)
次に、上述したサーメット焼結体からなる切削工具の製造方法について説明する。
Furthermore, it is desirable in that peeling at the interface can be suppressed by making the interface between the first cermet part 2 and the second cermet part 3 uneven.
(Production method)
Next, the manufacturing method of the cutting tool which consists of a cermet sintered compact mentioned above is demonstrated.

原料として、2種類の混合原料粉末を準備する。
まず、第1サーメット部用の第1の原料粉末は低温で焼結する組成からなり、具体的には、平均粒径0.5〜2.0μm、望ましくは0.5〜1.2μmのTiCN粉末と、平均粒径0.1〜4μmの上述した他の周期表第4、5および6族金属の炭化物粉末、窒化物粉末または炭窒化物粉末のいずれか1種と、平均粒径1.0〜1.5μmのCo粉末と平均粒径0.3〜0.8μmのNi粉末との少なくとも1種と、所望により平均粒径0.5〜10μmのMnCO粉末を混合した混合粉末とする。
Two kinds of mixed raw material powders are prepared as raw materials.
First, the first raw material powder for the first cermet part has a composition that is sintered at a low temperature. Specifically, TiCN having an average particle size of 0.5 to 2.0 μm, preferably 0.5 to 1.2 μm. Any one of the powder, carbide powder, nitride powder, or carbonitride powder of other Group 4, 5, and 6 metals of the above-mentioned periodic table having an average particle diameter of 0.1 to 4 μm; A mixed powder in which at least one of Co powder of 0 to 1.5 μm and Ni powder having an average particle size of 0.3 to 0.8 μm and optionally MnCO 3 powder having an average particle size of 0.5 to 10 μm are mixed. .

一方、第2サーメット部用の第2の原料粉末は第1の原料粉末よりも焼成温度の高い組成からなり、平均粒径0.5〜2.0μm、望ましくは1.0〜1.5μmのTiCN粉末と、平均粒径0.1〜10μmの上述した他の周期表第4、5および6族金属の炭化物粉末、窒化物粉末または炭窒化物粉末のいずれか1種と、平均粒径1.0〜1.5μmのCo粉末と平均粒径0.3〜0.8μmのNi粉末との少なくとも1種と、所望により平均粒径0.5〜10μmのMnCO粉末を混合した混合粉末とする。 On the other hand, the second raw material powder for the second cermet part has a composition having a higher firing temperature than the first raw material powder, and has an average particle size of 0.5 to 2.0 μm, preferably 1.0 to 1.5 μm. TiCN powder, any one of carbide powders, nitride powders or carbonitride powders of other Group 4, 5, and 6 metals described above having an average particle diameter of 0.1 to 10 μm and an average particle diameter of 1 A mixed powder obtained by mixing at least one kind of Co powder of 0 to 1.5 μm and Ni powder having an average particle size of 0.3 to 0.8 μm, and optionally MnCO 3 powder having an average particle size of 0.5 to 10 μm; To do.

ここで、前記第2の原料粉末の鉄族金属含有量が前記第1の原料粉末の鉄族金属含有量よりも少ないか、または前記第2の原料粉末を構成する一次原料の平均粒径が前記第1の原料粉末の平均粒径よりも大きいことが望ましい。   Here, the iron group metal content of the second raw material powder is less than the iron group metal content of the first raw material powder, or the average particle size of the primary raw material constituting the second raw material powder is It is desirable that it is larger than the average particle diameter of the first raw material powder.

なお、上記第1および第2の原料粉末中にTiC粉末やTiN粉末を添加することもあるが、これらの原料粉末は焼成後のサーメットにおいてTiCNを構成する。   TiC powder and TiN powder may be added to the first and second raw material powders, but these raw material powders constitute TiCN in the cermet after firing.

また、第1成形体部は平均顆粒径が90〜150μmの粗粒顆粒のみにて構成し、前記第2成形体部は平均顆粒径が100〜150μmの粗粒顆粒と平均顆粒径が40〜60μmの微粒顆粒との混合顆粒にて構成されることが、後述する成形体における生密度を均一化できて、積層焼結体の上下反りを低減できる点で望ましい。   Further, the first molded body part is composed only of coarse granules having an average granule diameter of 90 to 150 μm, and the second molded body part is composed of coarse granules having an average granule diameter of 100 to 150 μm and an average granule diameter of 40 to 40 μm. It is desirable to be composed of mixed granules with fine granules of 60 μm in that the green density in the molded body to be described later can be made uniform and the vertical warpage of the laminated sintered body can be reduced.

次に、上記異なる2種類の混合原料を用いて平板状の切削工具形状に成形する。成形方法としては、プレス金型の中に、第2の原料粉末を上面、下面、または上下面に配置する
とともに、中央部に第1の原料粉末を配置して積層した状態でプレス成形する方法が好適である。その他に、第2の原料粉末のみを用いてプレス成形した成形体の表面に第1の原料粉末を含むスラリーを塗布する方法も挙げられるが、切削工具の切刃における寸法精度を高めるとともに切刃における焼結体の密度を高めるためには、両粉末を積層した状態でプレス成形する方法が好適である。
Next, the two different kinds of mixed raw materials are used to form a flat cutting tool shape. As a molding method, the second raw material powder is placed on the upper surface, the lower surface, or the upper and lower surfaces in a press mold, and the first raw material powder is placed in the center and press-molded in a laminated state. Is preferred. In addition, there is a method of applying the slurry containing the first raw material powder to the surface of the compact that is press-molded using only the second raw material powder. In order to increase the density of the sintered body, the method of press molding in a state where both powders are laminated is suitable.

第1の原料粉末の上/下面に第2の原料粉末を配置する方法としては、第1の原料粉末を充填して平らに均した後、第2の原料粉末を投入する方法や、第1の原料粉末を投入して上パンチを降下させて低圧で一旦仮成形し、その後、上パンチを上昇させて第2の原料粉末を投入し、再度、上パンチを降下させて仮成形することを繰り返し、最後に所定圧力で成形する方法が好適に採用できる。   As a method of arranging the second raw material powder on the upper / lower surface of the first raw material powder, after filling the first raw material powder and leveling it, the second raw material powder is charged, The raw material powder is introduced and the upper punch is lowered and temporarily formed at a low pressure. Thereafter, the upper punch is raised and the second raw material powder is introduced, and the upper punch is lowered again and temporarily formed. It is possible to preferably employ a method of molding at a predetermined pressure repeatedly and finally.

このとき、第1の原料粉末を充填して平らに均す代わりに、パンチ面に凹凸を刻印した代用上パンチで充填した第1の原料粉末の表面を仮押し、第2の原料粉末を投入することによって、焼結体において、第1サーメット部2と第2サーメット部3との界面が凹凸状を形成することができる。その後、上記成形体を焼成することにより、第1サーメット部2よりも第2サーメット部3のほうが焼成収縮後の寸法が大きいので、上述した所定組織
のサーメットを作製することができる。
具体的な焼成条件の一例としては、
(a)1050〜1250℃まで昇温し、
(b)窒素(N)等の不活性ガスを30〜2000Pa充填した雰囲気で0.1〜2℃/分の昇温速度で1300〜1450℃まで昇温し、
(c)真空雰囲気で3〜15℃/分の昇温速度で1520〜1600℃まで昇温するとともに、真空雰囲気のまま、または不活性ガスを充填した雰囲気で0.5〜2時間維持し、(d)6〜15℃/分の冷却速度で冷却する工程にて焼成する。
なお、焼成温度が1520℃より低いと、第1サーメット部は変形せずサーメットの表面に圧縮応力を付与することができず、サーメット焼結体の表面における耐欠損性が低下する。
At this time, instead of filling the first raw material powder and leveling it flat, the surface of the first raw material powder filled with the substitute upper punch in which irregularities are engraved on the punch surface is temporarily pressed and the second raw material powder is charged. By doing so, in the sintered body, the interface between the first cermet part 2 and the second cermet part 3 can form an uneven shape. Thereafter, by firing the molded body, the second cermet part 3 has a larger dimension after firing shrinkage than the first cermet part 2, and thus the cermet having the predetermined structure described above can be produced.
As an example of specific firing conditions,
(A) The temperature is raised to 1050 to 1250 ° C.
(B) In an atmosphere filled with an inert gas such as nitrogen (N 2 ) of 30 to 2000 Pa, the temperature is increased to 1300 to 1450 ° C. at a temperature increase rate of 0.1 to 2 ° C./min,
(C) While raising the temperature to 1520 to 1600 ° C. at a temperature increase rate of 3 to 15 ° C./min in a vacuum atmosphere, maintaining the vacuum atmosphere or an atmosphere filled with an inert gas for 0.5 to 2 hours, (D) Firing is performed at a cooling rate of 6 to 15 ° C./min.
If the firing temperature is lower than 1520 ° C., the first cermet part is not deformed and compressive stress cannot be applied to the surface of the cermet, and the fracture resistance on the surface of the cermet sintered body is lowered.

そして、所望により、サーメットの表面に被覆層を成膜する。被覆層の成膜方法として、イオンプレーティング法やスパッタリング法等の物理蒸着(PVD)法、化学蒸着(CVD)法が好適に適応可能である。   Then, if desired, a coating layer is formed on the surface of the cermet. As a method for forming the coating layer, a physical vapor deposition (PVD) method such as an ion plating method or a sputtering method, or a chemical vapor deposition (CVD) method can be suitably applied.

マイクロトラック法による測定で表1に示す平均粒径(d50値)のTiCN粉末、平均粒径1.5μmのWC粉末、平均粒径1.5μmのTiN粉末、平均粒径2.0μmのTaC粉末、平均粒径1.1μmのNbC粉末、平均粒径1.8μmのZrC粉末、平均粒径1.6μmのVC粉末、平均粒径2.4μmのNi粉末、および平均粒径1.2μmのCo粉末を用いて、表1に示す割合で調製した第1の原料粉末をステンレス製ボールミルと超硬ボールを用いて、イソプロピルアルコール(IPA)を添加して湿式混合し、パラフィンを3質量%添加、混合した後、スプレードライヤにて顆粒とした。 TiCN powder having an average particle diameter (d 50 value) shown in Table 1 as measured by the microtrack method, WC powder having an average particle diameter of 1.5 μm, TiN powder having an average particle diameter of 1.5 μm, TaC having an average particle diameter of 2.0 μm NbC powder with an average particle size of 1.1 μm, ZrC powder with an average particle size of 1.8 μm, VC powder with an average particle size of 1.6 μm, Ni powder with an average particle size of 2.4 μm, and an average particle size of 1.2 μm Using a Co powder, the first raw material powder prepared in the ratio shown in Table 1 was wet mixed using isopropyl alcohol (IPA) using a stainless steel ball mill and cemented carbide ball, and 3% by mass of paraffin was added. After mixing, the mixture was granulated with a spray dryer.

同様に、上記原料粉末を用いて表1に示す第2の原料粉末を調製し、バインダを混合して、スプレードライヤにて第2の原料粉末の顆粒を作製した。なお、試料No.1〜3については、第1の原料粉末の顆粒は、メッシュ篩によって7段階に分けて150μm〜210μmの粗粒顆粒とのみを使用し、第2の原料粉末の顆粒は、メッシュ篩によって7段階に分けて、2〜3番目に粗い150μm〜210μmの粗粒顆粒と1〜2番目に細かい40μm〜60μmの微粒顆粒とを混合した混合粉末を使った。   Similarly, the 2nd raw material powder shown in Table 1 was prepared using the said raw material powder, the binder was mixed, and the granule of the 2nd raw material powder was produced with the spray dryer. Sample No. 1-3, the first raw material powder granules are divided into 7 stages by mesh sieve and only the coarse granules of 150 μm to 210 μm are used, and the second raw material powder granules are 7 stages by mesh sieve. In this case, a mixed powder prepared by mixing the coarsest granules of 150 μm to 210 μm, the second coarsest and the finest granules of 40 μm to 60 μm, the second finest was used.

そして、この成形用の原料粉末を用いて、金型のうすの中に第2の原料粉末を投入して平らに均して上パンチを降下させて手押しで仮成形した後、上パンチを上昇させ、この仮成形した粉末の上に第1の原料粉末を投入して平らに均し、上記同様に仮成形を行い、さ
らにこの製粒した粉末の上に第2の原料粉末を投入して平らに均し、最後に上パンチを降下させて200MPaで加圧してCNMA1204012(チップ厚み4.76mm)の工具形状にプレス成形した。
Then, using this raw material powder for molding, the second raw material powder is poured into the mold mold, leveled flat, the upper punch is lowered and temporarily formed by hand, and then the upper punch is raised. The first raw material powder is put on the temporarily formed powder and leveled flatly, the temporary forming is performed in the same manner as described above, and the second raw material powder is put on the granulated powder. It was leveled flat, and finally the upper punch was lowered and pressed at 200 MPa to press-mold into a tool shape of CNMA1204012 (chip thickness 4.76 mm).

さらに、この成形体を焼成炉に投入して、(a)10℃/分の昇温速度で1200℃まで昇温し、(b)窒素(N)を1000Pa充填した雰囲気で0.5℃/分の昇温速度で1400℃まで昇温し、(c)真空雰囲気で7℃/分の昇温速度で表1に示す温度まで昇温するとともに、その状態で1時間維持し、(d)10℃/分の冷却速度で冷却する工程にて焼成する焼成条件で焼成した。 Furthermore, this molded body was put into a firing furnace, (a) heated to 1200 ° C. at a heating rate of 10 ° C./min, (b) 0.5 ° C. in an atmosphere filled with 1000 Pa of nitrogen (N 2 ). (C) The temperature was raised to 1400 ° C. at a temperature rising rate of 1 minute per minute, (c) the temperature was raised to the temperature shown in Table 1 at a temperature rising rate of 7 ° C./minute in a vacuum atmosphere, and maintained in that state for 1 hour. ) It baked on the baking conditions baked in the process cooled at the cooling rate of 10 degree-C / min.

Figure 0005676955
次に、金属顕微鏡を用いてサーメットの側面(逃げ面)形状をトレースし、側面の中央部における凹み量(図1(b)のw)を算出した。また、焼結体の走査型電子顕微鏡観察を行い、各サーメットの組織観察を行うとともに、エネルギー分散分光分析にて第1サーメット部と第2サーメット部の界面における各金属元素の分布を分析して、第2サーメット部の厚み、および拡散層の厚みを確認した。結果は表2に示した。
Figure 0005676955
Next, the shape of the side surface (flank) of the cermet was traced using a metal microscope, and the amount of depression (w in FIG. 1B) at the center of the side surface was calculated. Also, the sintered body is observed with a scanning electron microscope to observe the structure of each cermet, and the distribution of each metal element at the interface between the first cermet part and the second cermet part is analyzed by energy dispersion spectroscopy. The thickness of the second cermet part and the thickness of the diffusion layer were confirmed. The results are shown in Table 2.

Figure 0005676955
また、得られたサーメット製の切削工具を用いて以下の切削条件にて切削試験を行った。結果は表3に示した。
(耐摩耗性評価)
被削材:FC250
切削速度:350m/分
送り:0.20mm/rev
切込み:1.0mm
切削状態:湿式(水溶性切削液使用)
評価方法:摩耗量が0.2mmに達するまでの時間
(耐欠損性評価)
被削材:S45C
切削速度:100m/分
送り:0.05〜0.50mm/rev
切込み:2.0mm
切削状態:乾式
評価方法:各送り10秒で欠損するまでの時間(秒)
Figure 0005676955
Moreover, the cutting test was done on the following cutting conditions using the obtained cermet cutting tool. The results are shown in Table 3.
(Abrasion resistance evaluation)
Work material: FC250
Cutting speed: 350 m / min Feed: 0.20 mm / rev
Cutting depth: 1.0mm
Cutting condition: wet (use water-soluble cutting fluid)
Evaluation method: Time until the wear amount reaches 0.2 mm (defect resistance evaluation)
Work material: S45C
Cutting speed: 100 m / min Feed: 0.05 to 0.50 mm / rev
Cutting depth: 2.0mm
Cutting state: Dry evaluation method: Time until chipping in 10 seconds for each feed (seconds)

Figure 0005676955
表1〜3より、全体が均一な組成からなる試料No.6は、切刃の耐欠損性が低くて早期に欠損した。また、第1サーメット部の上下面に第2サーメット部を積層した構成からなるが、第1サーメット部の側面が膨らんだ試料No.5では、工具本体への装着にがたつきが発生し、切削評価においても早期に欠損した。
Figure 0005676955
From Tables 1 to 3, the sample No. 1 composed entirely of a uniform composition. No. 6 was deficient early because the cutting edge had low fracture resistance. In addition, although the second cermet portion is laminated on the upper and lower surfaces of the first cermet portion, the side surface of the first cermet portion is expanded. In No. 5, rattling occurred on the tool body and it was lost early in the cutting evaluation.

これに対し、本発明の範囲内の組織となったサーメットからなる試料No.1〜4では、優れた耐摩耗性を発揮するとともに耐欠損性も良好であり、工具寿命が長いものであった。   On the other hand, sample no. Nos. 1 to 4 exhibited excellent wear resistance, good fracture resistance, and long tool life.

1 切削工具
2 第1サーメット部
3 第2サーメット部
6 拡散層
7 切刃
8 すくい面
9 逃げ面
14 ネジ穴
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cutting tool 2 1st cermet part 3 2nd cermet part 6 Diffusion layer 7 Cutting edge 8 Rake face 9 Relief face 14 Screw hole

Claims (6)

第1サーメット部と、該第1サーメット部の表面に配置されて少なくとも切刃を構成する第2サーメット部とが積層された平板状からなり、
前記第1サーメット部および前記第2サーメット部は、Tiを主成分とする周期表第4、5および6族金属のうちの1種以上の炭化物、窒化物、炭窒化物およびこれらの固溶体の中から選ばれた1種以上からなる硬質相と、主として鉄族金属からなる結合相とから構成されて、前記第2サーメット部は前記第1サーメット部よりも結合相の存在割合が少ないことによって、焼成の際に前記第2サーメット部の収縮が前記第1サーメット部の収縮よりも小さく、前記第1サーメット部の側面が前記第2サーメット部の側面よりも凹んだサーメット積層体からなる切削工具。
The first cermet portion and the second cermet portion that is disposed on the surface of the first cermet portion and constitutes at least the cutting edge are laminated in a flat plate shape,
The first cermet part and the second cermet part are composed of one or more kinds of carbides, nitrides, carbonitrides and their solid solutions of Periodic Tables 4, 5, and 6 metals mainly composed of Ti. a hard phase consisting of one or more selected from, mainly is composed of a binder phase comprising an iron group metal, the second cermet part by the presence ratio is small Ikoto of the binder phase than the first cermet part A cutting tool comprising a cermet laminate in which the shrinkage of the second cermet portion is smaller than the shrinkage of the first cermet portion during firing, and the side surface of the first cermet portion is recessed from the side surface of the second cermet portion. .
前記第2サーメット部の厚みはサーメット全体の厚みに対して10〜50%である請求項1記載の切削工具。   The cutting tool according to claim 1, wherein the thickness of the second cermet part is 10 to 50% with respect to the thickness of the entire cermet. 前記第1サーメット部と前記第2サーメット部との界面に300〜1500μm厚みの拡散層が存在する請求項1または2記載の切削工具。   The cutting tool according to claim 1, wherein a diffusion layer having a thickness of 300 to 1500 μm is present at an interface between the first cermet part and the second cermet part. 前記第1サーメット部と前記第2サーメット部との界面が凹凸状である請求項1乃至3のいずれか記載の切削工具。   The cutting tool according to any one of claims 1 to 3, wherein an interface between the first cermet part and the second cermet part is uneven. 異なる2種類の混合原料を調製する工程と、第1サーメット部用の第1の原料粉末からなる第1成形体部の上面、下面、または上下面に、第2サーメット部用の第2の原料粉末からなる第2成形体部を配置して積層した板状成形体を作製する工程と、該板状成形体を焼成して、
第1サーメット部と、該第1サーメット部の表面に配置されて少なくとも切刃を構成する第2サーメット部とが積層された平板状からなり、
前記第1サーメット部および前記第2サーメット部は、Tiを主成分とする周期表第4、5および6族金属のうちの1種以上の炭化物、窒化物、炭窒化物およびこれらの固溶体の中から選ばれた1種以上からなる硬質相と、主として鉄族金属からなる結合相とから構成されて、前記第2サーメット部は前記第1サーメット部よりも結合相の存在割合が少ないことによって、焼成の際に前記第2サーメット部の収縮が前記第1サーメット部の収縮よりも小さく、前記第1サーメット部の側面が前記第2サーメット部の側面よりも凹んだ積層体を作製する工程を具備する切削工具の製造方法。
A step of preparing two different mixed raw materials, and a second raw material for the second cermet portion on the upper surface, the lower surface, or the upper and lower surfaces of the first molded body portion made of the first raw material powder for the first cermet portion A step of producing a laminated plate-like molded body in which the second molded body portion made of powder is arranged and laminated, and firing the plate-like molded body,
The first cermet portion and the second cermet portion that is disposed on the surface of the first cermet portion and constitutes at least the cutting edge are laminated in a flat plate shape,
The first cermet part and the second cermet part are composed of one or more kinds of carbides, nitrides, carbonitrides and their solid solutions of Periodic Tables 4, 5, and 6 metals mainly composed of Ti. a hard phase consisting of one or more selected from, mainly is composed of a binder phase comprising an iron group metal, the second cermet part by the presence ratio is small Ikoto of the binder phase than the first cermet part And a step of producing a laminate in which the shrinkage of the second cermet part is smaller than the shrinkage of the first cermet part and the side surface of the first cermet part is recessed from the side face of the second cermet part during firing. A manufacturing method of a cutting tool provided.
第1成形体部は平均顆粒径が150〜210μmの粗粒顆粒のみにて構成し、前記第2成形体部は平均顆粒径が150〜210μmの粗粒顆粒と平均顆粒径が40〜60μmの微粒顆粒との混合顆粒にて構成される請求項5記載の切削工具の製造方法。   The first molded body part is composed only of coarse granules having an average granule diameter of 150 to 210 μm, and the second molded body part is composed of coarse granules having an average granule diameter of 150 to 210 μm and an average granule diameter of 40 to 60 μm. The manufacturing method of the cutting tool of Claim 5 comprised by a mixed granule with a fine granule.
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