JP6164399B2 - 高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具 - Google Patents
高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6164399B2 JP6164399B2 JP2013038568A JP2013038568A JP6164399B2 JP 6164399 B2 JP6164399 B2 JP 6164399B2 JP 2013038568 A JP2013038568 A JP 2013038568A JP 2013038568 A JP2013038568 A JP 2013038568A JP 6164399 B2 JP6164399 B2 JP 6164399B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- hard coating
- hkl
- wear resistance
- plane
- 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
Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Description
(a)下部層が、いずれも化学蒸着形成された、Tiの炭化物(以下、TiCで示す)層、窒化物(以下、同じくTiNで示す)層、炭窒化物(以下、TiCNで示す)層、炭酸化物(以下、TiCOで示す)層、および炭窒酸化物(以下、TiCNOで示す)層のうちの2層以上からなり、かつ3〜20μmの合計平均層厚を有するTi化合物層、
(b)上部層が、化学蒸着形成された、1〜15μmの平均層厚を有するα型酸化アルミニウム(以下、Al2O3で示す)層、
以上(a)および(b)で構成された硬質被覆層を形成してなる被覆工具が知られており、この被覆工具が、例えば各種の鋼や鋳鉄などの切削加工に用いられていることも知られている。
上記の従来被覆工具においては、これを鋼や鋳鉄などの通常の条件での連続切削や断続切削に用いた場合には問題はないが、例えば、これを、ステンレス鋼の高速ミーリング切削加工に用いた場合には、高温時にAl2O3結晶粒の塑性変形(粒界すべり)が発生し、そのため耐摩耗性が不十分となり、工具寿命が短命であるという問題点があった。
反応ガス組成:容量%で、AlCl3:1〜5%、CO2:3〜7%、HCl:0.3〜3%、H2S:0.02〜0.4%、H2:残り、
反応雰囲気温度:950〜1100℃、
反応雰囲気圧力:6〜13kPa、
の条件(以下、通常条件という)で形成されている。
まず、第1段階として、
反応ガス組成:容量%で、AlCl3:1〜5%、CO2:0.5〜2%、HCl:0.3〜3%、H2S:0.02〜0.4%、H2:残り、
反応雰囲気温度:750〜900℃、
反応雰囲気圧力:20〜30kPa、
の条件(通常条件に比して、CO2ガス含有割合が相対的に低く、反応雰囲気圧を相対的に高くした条件)で、Al2O3層の目標層厚の25〜50%の層厚になるまで蒸着を行い、
その後、第2段階として、
反応ガス組成:容量%で、AlCl3:1〜5%、CO2:3〜7%、HCl:0.3〜3%、H2S:0.5〜1%、H2:残り、
反応雰囲気温度:950〜1100℃、
反応雰囲気圧力:6〜13kPa、
の条件(通常条件に比して、H2Sガスの含有割合が相対的に高い条件)で、目標層厚になるまで蒸着形成することによって、TC(110)の値が2.0以上で、かつ、TC(006)の値が1.5以上となるようなα型酸化アルミニウム層を上部層として蒸着形成することができること、そして、このような第1段階及び第2段階の条件で順次形成された柱状組織のα型酸化アルミニウム層(以下、このα型酸化アルミニウム層を「改質Al2O3層」という)は、粒界すべりに起因する耐塑性変形性に優れるため、偏摩耗等の発生もなくすぐれた耐摩耗性を発揮することを見出したのである。
「 炭化タングステン基超硬合金で構成された工具基体の表面に、
(a)下部層として、1〜7μmの合計平均層厚を有するTiの炭化物層、窒化物層、炭窒化物層、炭酸化物層、および炭窒酸化物層のうちの1層または2層以上からなるTi化合物層、
(b)上部層として、次の(1)式で求められる(110)面の配向性指数TC(110)の値が2.0以上、かつ、次の(2)式で求められる(006)面の配向性指数TC(006)の値が1.5以上である0.5〜5μmの平均層厚を有する柱状組織のα型酸化アルミニウム層、
以上(a)および(b)からなる硬質被覆層が、1.5〜10μmの全体平均層厚で被覆形成されたことを特徴とする表面被覆切削工具。
ただし、前記の(1)式、(2)式における(hkl)は(012)、(104)、(110)、(006)、(113)、(202)、(024)、(116)の8面であり、I(hkl)は、上部層のα型酸化アルミニウム層についてX線回折を行った際の(hkl)面から得られるX線回折のピーク強度値、また、I 0 (hkl)は、JCPDSカードNo.46−1212記載の(hkl)面の標準回折強度である。」
に特徴を有するものである。
下部層:
TiC層、TiN層、TiCN層(l−TiCNを含む)TiCO層、TiCNO層のうちの1層または2層以上からなるTi化合物層は、自体が高温強度を有し、これの存在によって硬質被覆層が高温強度を具備するようになるほか、工具基体と上部層であるAl2O3層のいずれにも強固に密着し、よって硬質被覆層の工具基体に対する密着性向上に寄与する作用をもつが、その合計平均層厚が1μm未満では、長期の使用に亘って十分な耐摩耗性を発揮することができず、一方その合計平均層厚が7μmを越えると、ステンレス鋼の高速切削加工でチッピングを起し易くなることから、その合計平均層厚を1〜7μmと定めた。
改質Al2O3層からなる上部層は、すぐれた高温硬さと耐熱性を有し、さらに、粒界すべりに起因する塑性変形性にすぐれることによって、偏摩耗の発生もなく、硬質被覆層の耐摩耗性向上に寄与する。
改質Al2O3層は、既に述べたように、例えば、以下の方法によって成膜することができる。
例えば、通常の化学蒸着装置にて、
まず、≪第1段階≫として、
反応ガス組成:容量%で、AlCl3:1〜5%、CO2:0.5〜2%、HCl:0.3〜3%、H2S:0.02〜0.4%、H2:残り、
反応雰囲気温度:750〜900℃、
反応雰囲気圧力:20〜30kPa、
の条件(通常条件に比して、CO2ガス含有割合が相対的に低く、反応雰囲気圧を相対的に高くした条件)で、Al2O3層の目標層厚の25〜50%の層厚になるまで蒸着を行い、
その後、≪第2段階≫として、
反応ガス組成:容量%で、AlCl3:1〜5%、CO2:3〜7%、HCl:0.3〜3%、H2S:0.5〜1%、H2:残り、
反応雰囲気温度:950〜1100℃、
反応雰囲気圧力:6〜13kPa、
の条件(通常条件に比して、H2Sガスの含有割合が相対的に高い条件)で、目標層厚になるまで蒸着形成することによって、TC(110)の値が2.0以上で、かつ、TC(006)の値が1.5以上となるような改質Al2O3層を上部層として蒸着形成することができる。
この改質Al2O3層は、すぐれた高温硬さと耐熱性を示すばかりでなく、粒界すべりに起因する耐塑性変形性に優れるため、高負荷で高熱発生を伴うステンレス鋼の高速ミーリング切削加工でも、偏摩耗等の発生もなくすぐれた耐摩耗性を発揮する。
なお、従来Al2O3層では、TC(110)およびTC(006)の値は、それぞれ、
0.1〜0.8、2.8〜5.7であった(表7参照)。
なお、本発明でいう(110)面の配向性指数TC(110)および(006)面の配向性指数TC(006)は、上部層を構成するAl2O3層についてX線回折を行った際の(hkl)面から得られるX線回折のピーク強度値をI(hkl)、JCPDSカードNo.46−1212記載の(hkl)面の標準回折強度をI0(hkl)とした場合、
であるとして定義される。ここで、(hkl)は(012)、(104)、(110)、(006)、(113)、(202)、(024)、(116)の8面である。
したがって、本発明では、上部層の改質Al2O3層の配向性指数TC(110)およびTC(006)を、それぞれ、2.0以上、1.5以上と定めた。
また、下部層と上部層からなる硬質被覆層の全体平均層厚は、1.5μm未満では長期の使用に亘っての十分な耐摩耗性を発揮し得ず、一方、全体平均層厚が10μmを超えると、チッピング、欠損が発生し易くなることから、硬質被覆層の全体平均層厚は、1.5〜10μmと定めた。
さらに、本発明は、改質Al2O3層の表面に、表面の平滑化等の目的で、機械的処理(例えば、ウエットブラスト処理、ブラシ処理、弾性砥石処理)等を施すことを何ら制限するものではない。
(b)ついで、改質Al2O3層を、表3に示す条件、即ち、
まず、第1段階として、
反応ガス組成:容量%で、AlCl3:1〜5%の範囲内の所定量、CO2:0.5〜2%の範囲内の所定量、HCl:0.3〜3%の範囲内の所定量、H2S:0.02〜0.4%の範囲内の所定量、H2:残り、
反応雰囲気温度:750〜900℃の範囲内の所定温度、
反応雰囲気圧力:20〜30kPaの範囲内の所定圧力、
の条件で、目標層厚の約25〜50%の層厚となるまで蒸着し、
その後、第2段階として、
反応ガス組成:容量%で、AlCl3:1〜5%の範囲内の所定量、CO2:3〜7%の範囲内の所定量、HCl:0.3〜3%の範囲内の所定量、H2S:0.5〜1%の範囲内の所定量、H2:残り、
反応雰囲気温度:950〜1100℃の範囲内の所定温度、
反応雰囲気圧力:6〜13kPaの範囲内の所定圧力、
の条件で、表6に示される目標層厚になるまで蒸着形成することにより、本発明被覆工具1〜10をそれぞれ製造した。
表6、7にこれらの値を示す。
加工パス数のカウントは、切れ刃逃げ面の摩耗量が基準摩耗量である0.3mmに達した時点における加工パス数を基本とするが、加工の途中で切れ刃の欠損が生じた場合には、その時点で終了している加工パス数をカウントすることとする。なお、加工途中については、加工パス数としてカウントしない。
切削速度:350m/min、
切り込み:ae 50mm、ap 1.5mm、
一刃送り量:0.2mm/刃、
(通常の切削速度は、200m/min)、
表8に、上記切削試験の結果を示す。
これに対して、TC(110)の値が0.1〜0.8、あるいは、TC(006)の値が2.8〜5.7である硬質被覆層の上部層が従来Al2O3層である従来被覆工具1〜10においては、特に、上部層のチッピング、欠損、偏摩耗発生によって、耐摩耗性が劣り、比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかである。
Claims (1)
- 炭化タングステン基超硬合金で構成された工具基体の表面に、
(a)下部層として、1〜7μmの合計平均層厚を有するTiの炭化物層、窒化物層、炭窒化物層、炭酸化物層、および炭窒酸化物層のうちの1層または2層以上からなるTi化合物層、
(b)上部層として、次の(1)式で求められる(110)面の配向性指数TC(110)の値が2.0以上、かつ、次の(2)式で求められる(006)面の配向性指数TC(006)の値が1.5以上である0.5〜5μmの平均層厚を有する柱状組織のα型酸化アルミニウム層、
以上(a)および(b)からなる硬質被覆層が、1.5〜10μmの全体平均層厚で被覆形成されたことを特徴とする表面被覆切削工具。
ただし、前記の(1)式、(2)式における(hkl)は(012)、(104)、(110)、(006)、(113)、(202)、(024)、(116)の8面であり、I(hkl)は、上部層のα型酸化アルミニウム層についてX線回折を行った際の(hkl)面から得られるX線回折のピーク強度値、また、I 0 (hkl)は、JCPDSカードNo.46−1212記載の(hkl)面の標準回折強度である。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013038568A JP6164399B2 (ja) | 2013-02-28 | 2013-02-28 | 高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013038568A JP6164399B2 (ja) | 2013-02-28 | 2013-02-28 | 高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014166657A JP2014166657A (ja) | 2014-09-11 |
JP6164399B2 true JP6164399B2 (ja) | 2017-07-19 |
Family
ID=51616656
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013038568A Active JP6164399B2 (ja) | 2013-02-28 | 2013-02-28 | 高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6164399B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6128608B2 (ja) | 2014-08-19 | 2017-05-17 | 株式会社Soken | 車両制御装置 |
KR101737709B1 (ko) * | 2015-12-29 | 2017-05-18 | 한국야금 주식회사 | 절삭공구용 경질피막 |
JP6728551B2 (ja) | 2016-08-25 | 2020-07-22 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 表面被覆切削工具およびその製造方法 |
JP6703311B2 (ja) * | 2018-01-26 | 2020-06-03 | 株式会社タンガロイ | 被覆切削工具 |
US20220402043A1 (en) * | 2020-06-11 | 2022-12-22 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Cutting tool |
JP7009718B1 (ja) * | 2020-06-11 | 2022-01-26 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 切削工具 |
JP7024168B1 (ja) * | 2020-06-11 | 2022-02-24 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 切削工具 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE504968C2 (sv) * | 1994-11-15 | 1997-06-02 | Sandvik Ab | Metod att belägga ett skärverktyg med ett skikt av alfa-Al2O3 |
SE514181C2 (sv) * | 1995-04-05 | 2001-01-15 | Sandvik Ab | Belagt hårmetallskär för fräsning av gjutjärn |
JP3560303B2 (ja) * | 1996-11-29 | 2004-09-02 | 日立金属株式会社 | 酸化アルミニウム被覆工具およびその製造方法 |
-
2013
- 2013-02-28 JP JP2013038568A patent/JP6164399B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014166657A (ja) | 2014-09-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6620482B2 (ja) | 耐チッピング性にすぐれた表面被覆切削工具 | |
JP6164399B2 (ja) | 高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具 | |
JP6478100B2 (ja) | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 | |
KR102033188B1 (ko) | 경질 피복층이 우수한 내치핑성과 내마모성을 발휘하는 표면 피복 절삭 공구 | |
JP6044336B2 (ja) | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 | |
JP6590255B2 (ja) | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 | |
JP6391045B2 (ja) | 高速断続切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 | |
KR20140138772A (ko) | 고속 단속 절삭 가공으로 경질 피복층이 우수한 내치핑성을 발휘하는 표면 피복 절삭 공구 | |
JP6296298B2 (ja) | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 | |
WO2011052767A1 (ja) | 耐チッピング性にすぐれた表面被覆切削工具 | |
WO2016052479A1 (ja) | 耐チッピング性にすぐれた表面被覆切削工具 | |
JP7121234B2 (ja) | 硬質被覆層が優れた耐チッピング性を発揮する表面切削工具 | |
WO2018042740A1 (ja) | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性、耐剥離性を発揮する表面被覆切削工具 | |
JP2018164960A (ja) | 高耐欠損性を有する被覆超硬合金工具 | |
JP6850998B2 (ja) | 硬質被覆層が優れた耐摩耗性・耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 | |
JP6709536B2 (ja) | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 | |
JP6245432B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP5861982B2 (ja) | 硬質被覆層が高速断続切削ですぐれた耐剥離性を発揮する表面被覆切削工具 | |
JP6650108B2 (ja) | 耐チッピング性、耐摩耗性にすぐれた表面被覆切削工具 | |
JP7025727B2 (ja) | 硬質被覆層が優れた耐チッピング性、耐摩耗性を発揮する表面切削工具 | |
JP6850997B2 (ja) | 硬質皮膜層が優れた耐チッピング性・耐熱亀裂性・耐酸化性を発揮する表面被覆切削工具 | |
JP2020146820A (ja) | 硬質被覆層が優れた耐チッピング性を発揮する切削工具 | |
JP6191873B2 (ja) | すぐれた耐チッピング性を有する表面被覆切削工具 | |
JP5569740B2 (ja) | 耐チッピング性にすぐれた表面被覆切削工具 | |
JP6651130B2 (ja) | 耐チッピング性、耐摩耗性にすぐれた表面被覆切削工具 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160113 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161024 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20161028 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161219 |
|
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: 20170524 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170606 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6164399 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |