JP7422863B2 - 被覆工具および切削工具 - Google Patents
被覆工具および切削工具 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7422863B2 JP7422863B2 JP2022510688A JP2022510688A JP7422863B2 JP 7422863 B2 JP7422863 B2 JP 7422863B2 JP 2022510688 A JP2022510688 A JP 2022510688A JP 2022510688 A JP2022510688 A JP 2022510688A JP 7422863 B2 JP7422863 B2 JP 7422863B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hardness
- layer
- metal
- metal nitride
- metal layer
- 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 28
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 275
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 270
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 101
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 82
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 82
- 239000011195 cermet Substances 0.000 claims description 39
- 238000007373 indentation Methods 0.000 claims description 22
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 2
- 235000019589 hardness Nutrition 0.000 claims 22
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 282
- 238000007541 indentation hardness test Methods 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910008484 TiSi Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 3
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- -1 cemented carbide Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 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 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008482 TiSiN Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N isoniazide Chemical compound NNC(=O)C1=CC=NC=C1 QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- MAKDTFFYCIMFQP-UHFFFAOYSA-N titanium tungsten Chemical compound [Ti].[W] MAKDTFFYCIMFQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
- B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
- B23B27/148—Composition of the cutting inserts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
- C23C28/044—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material coatings specially adapted for cutting tools or wear applications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C14/024—Deposition of sublayers, e.g. to promote adhesion of the coating
- C23C14/025—Metallic sublayers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/221—Ion beam deposition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
- C23C30/005—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2228/00—Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner
- B23B2228/10—Coatings
- B23B2228/105—Coatings with specified thickness
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
本開示は、被覆工具および切削工具に関する。
旋削加工や転削加工等の切削加工に用いられる工具として、超硬合金、サーメット、セラミックス等の基体の表面を被覆膜でコーティングすることによって耐摩耗性等を向上させた被覆工具が知られている（特許文献１参照）。
本開示の一態様による被覆工具は、基体と、被覆膜とを有する。基体は、超硬合金またはサーメットからなる。被覆膜は、基体の上に位置する。また、被覆膜の表面から、圧子の押し込み荷重を変化させながら被覆膜の２０％の深さまで圧子を押し込んで硬度を測定した場合において、硬度のうち最小硬度を第１硬度、最大硬度を第２硬度とし、第１硬度における深さを第１硬度深さ、第２硬度における深さを第２硬度深さとしたとき、第２硬度深さは、第１硬度深さよりも浅く、第１硬度と第２硬度との差は、７ＧＰａよりも大きい。
以下に、本開示による被覆工具および切削工具を実施するための形態（以下、「実施形態」と記載する）について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示による被覆工具および切削工具が限定されるものではない。また、各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。また、以下の各実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。
また、以下に示す実施形態では、「一定」、「直交」、「垂直」あるいは「平行」といった表現が用いられる場合があるが、これらの表現は、厳密に「一定」、「直交」、「垂直」あるいは「平行」であることを要しない。すなわち、上記した各表現は、例えば製造精度、設置精度などのずれを許容するものとする。
上述した従来技術には、被覆膜と基体との密着性を向上させるという点で更なる改善の余地がある。
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、被覆膜と基体との密着性を向上させることができる被覆工具および切削工具を提供する。
＜被覆工具＞
図１は、実施形態に係る被覆工具の一例を示す斜視図である。また、図２は、実施形態に係る被覆工具の一例を示す側断面図である。図１に示すように、実施形態に係る被覆工具１は、チップ本体２を有する。
図１は、実施形態に係る被覆工具の一例を示す斜視図である。また、図２は、実施形態に係る被覆工具の一例を示す側断面図である。図１に示すように、実施形態に係る被覆工具１は、チップ本体２を有する。
（チップ本体２）
チップ本体２は、たとえば、上面および下面（図１に示すＺ軸と交わる面）の形状が平行四辺形である六面体形状を有する。
チップ本体２は、たとえば、上面および下面（図１に示すＺ軸と交わる面）の形状が平行四辺形である六面体形状を有する。
チップ本体２の１つのコーナー部は、切刃部として機能する。切刃部は、第１面（たとえば上面）と、第１面に連接する第２面（たとえば側面）とを有する。実施形態において、第１面は切削により生じた切屑をすくい取る「すくい面」として機能し、第２面は「逃げ面」として機能する。第１面と第２面とが交わる稜線の少なくとも一部には、切刃が位置しており、被覆工具１は、かかる切刃を被削材に当てることによって被削材を切削する。
チップ本体２の中央部には、チップ本体２を上下に貫通する貫通孔５が位置する。貫通孔５には、後述するホルダ７０に被覆工具１を取り付けるためのネジ７５が挿入される（図５参照）。
図２に示すように、チップ本体２は、基体１０と、被覆膜２０とを有する。
（基体１０）
基体１０は、基体１０は、たとえば超硬合金で形成される。超硬合金は、Ｗ（タングステン）、具体的には、ＷＣ（炭化タングステン）を含有する。また、超硬合金は、Ｎｉ（ニッケル）やＣｏ（コバルト）を含有していてもよい。また、基体１０は、サーメットで形成されてもよい。サーメットは、たとえばＴｉ（チタン）、具体的には、ＴｉＣ（炭化チタン）またはＴｉＮ（窒化チタン）を含有する。また、サーメットは、ＮｉやＣｏを含有していてもよい。被覆膜２０については後述する。
基体１０は、基体１０は、たとえば超硬合金で形成される。超硬合金は、Ｗ（タングステン）、具体的には、ＷＣ（炭化タングステン）を含有する。また、超硬合金は、Ｎｉ（ニッケル）やＣｏ（コバルト）を含有していてもよい。また、基体１０は、サーメットで形成されてもよい。サーメットは、たとえばＴｉ（チタン）、具体的には、ＴｉＣ（炭化チタン）またはＴｉＮ（窒化チタン）を含有する。また、サーメットは、ＮｉやＣｏを含有していてもよい。被覆膜２０については後述する。
（被覆膜２０）
被覆膜２０は、例えば、基体１０の耐摩耗性、耐熱性等を向上させることを目的として基体１０に被覆される。図２の例では、被覆膜２０が基体１０を全体的に被覆している。被覆膜２０は、少なくとも基体１０の上に位置していればよい。被覆膜２０が基体１０の第１面（ここでは、上面）に位置する場合、第１面の耐摩耗性、耐熱性が高い。被覆膜２０が基体１０の第２面（ここでは、側面）に位置する場合、第２面の耐摩耗性、耐熱性が高い。
被覆膜２０は、例えば、基体１０の耐摩耗性、耐熱性等を向上させることを目的として基体１０に被覆される。図２の例では、被覆膜２０が基体１０を全体的に被覆している。被覆膜２０は、少なくとも基体１０の上に位置していればよい。被覆膜２０が基体１０の第１面（ここでは、上面）に位置する場合、第１面の耐摩耗性、耐熱性が高い。被覆膜２０が基体１０の第２面（ここでは、側面）に位置する場合、第２面の耐摩耗性、耐熱性が高い。
ここで、被覆膜２０の具体的な構成について図３を参照して説明する。図３は、実施形態に係る被覆膜２０の一例を示す断面図である。
図３に示すように、被覆膜２０は、硬質層２１を有する。硬質層２１は、後述する金属層２２と比較して耐摩耗性に優れた層である。硬質層２１は、１層以上の金属窒化物層を有する。硬質層２１は１層であってもよい。また、図３に示すように複数の金属窒化物層が重なっていてもよい。また、硬質層２１は、複数の金属窒化物層が積層された積層部２３と、積層部２３の上に位置する第３金属窒化物層２４とを有していてもよい。かかる硬質層２１の構成については後述する。
（金属層２２）
また、被覆膜２０は、金属層２２を有する。金属層２２は、基体１０と硬質層２１との間に位置する。具体的には、金属層２２は、一方の面（ここでは下面）において基体１０の上面に接し、且つ、他方の面（ここでは上面）において硬質層２１の下面に接する。
また、被覆膜２０は、金属層２２を有する。金属層２２は、基体１０と硬質層２１との間に位置する。具体的には、金属層２２は、一方の面（ここでは下面）において基体１０の上面に接し、且つ、他方の面（ここでは上面）において硬質層２１の下面に接する。
金属層２２は、基体１０との密着性が硬質層２１と比べて高い。このような特性を有する金属元素としては、たとえば、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｙ、Ｔｉが挙げられる。金属層２２は、上記金属元素のうち少なくとも１種以上の金属元素を含有する。
なお、Ｔｉの単体、Ｚｒの単体、Ｖの単体、Ｃｒの単体およびＡｌの単体は、金属層２２としては用いられない。これらはいずれも融点が低く、耐酸化性が低いことから、切削工具への使用に適さないためである。また、Ｈｆの単体、Ｎｂの単体、Ｔａの単体、Ｍｏの単体は基体１０との密着性が低い。ただし、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ａｌを含む合金については、この限りではない。
金属層２２は、Ａｌ－Ｃｒ合金を含有するＡｌ－Ｃｒ合金層であってもよい。かかる金属層２２は、基体１０との密着性が特に高いことから、基体１０と被覆膜２０との密着性を向上させる効果が高い。
金属層２２がＡｌ－Ｃｒ合金層である場合、金属層２２におけるＡｌの含有量は、金属層２２におけるＣｒの含有量よりも多くてもよい。たとえば、金属層２２におけるＡｌとＣｒとの組成比（原子％）は、７０：３０であってもよい。このような組成比率とすることで、基体１０と金属層２２との密着性はより高い。
金属層２２は、上記金属元素（Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｙ、Ｔｉ）以外の成分を含有していてもよい。ただし、基体１０との密着性の観点から、金属層２２は、上記金属元素を合量で少なくとも９５原子％以上含有していてもよい。より好ましくは、金属層２２は、上記金属元素を合量で９８原子％以上含有してもよい。たとえば、金属層２２がＡｌ－Ｃｒ合金層である場合、金属層２２は、少なくとも、ＡｌおよびＣｒを合量で９５％以上含有していてもよい。さらに金属層２２は、少なくとも、ＡｌおよびＣｒを合量で９８％以上含有していてもよい。なお、金属層２２における金属成分の割合は、たとえば、ＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分光器）を用いた分析により特定可能である。
基体１０は、Ｃｏ等の結合相を有していてもよい。金属で構成される結合相は、金属層２２との親和性が高い。このため、基体１０に結合相を設けることで、基体１０と金属層２２との密着性をより高めることができる。
このように、実施形態に係る被覆工具１では、基体１０との濡れ性が硬質層２１と比べて高い金属層２２を基体１０と硬質層２１との間に設けることにより、基体１０と被覆膜２０との密着性を向上させることができる。なお、金属層２２は、硬質層２１との密着性も高いため、硬質層２１が金属層２２から剥離するといったことも生じにくい。
また、被覆工具１は、基体１０と金属層２２との界面Ｆに、基体１０に含有される金属元素と、金属層２２に含有される金属元素とを含有する化合物を有していてもよい。
たとえば、基体１０は、超硬合金であり、金属層２２は、ＴｉおよびＳｉを含有するＴｉＳｉ層であってもよい。この場合、被覆工具１は、基体１０と金属層２２との界面Ｆに、ＴｉＷ（チタンタングステン）を有していてもよい。
このように、基体１０と金属層２２との界面Ｆに、基体１０に含有される金属元素と、金属層２２に含有される金属元素とを含有する化合物が存在することで、基体１０と金属層２２との密着力を高めることができる。したがって、被覆工具１によれば、被覆膜２０と基体（ここでは、基体１０）との密着性を向上させることができる。
金属層２２は、アークイオンプレーティング法（ＡＩＰ法）を用いて成膜される。ＡＩＰ法は、真空雰囲気でアーク放電を利用してターゲット金属を蒸発させ、Ｎ２ガスと結合することによって金属窒化物を成膜する方法である。このとき、被コーティング物である基体１０に印加されるバイアス電圧は、４００Ｖ以上であってもよい。後述する硬質層２１も、ＡＩＰ法により成膜されてもよい。
（硬質層２１）
次に、硬質層２１の構成について図４を参照して説明する。図４は、図３に示すＨ部の模式拡大図である。
次に、硬質層２１の構成について図４を参照して説明する。図４は、図３に示すＨ部の模式拡大図である。
図４に示すように、硬質層２１は、金属層２２の上に位置する積層部２３と、積層部２３の上に位置する第３金属窒化物層２４とを有する。
積層部２３は、複数の第１金属窒化物層２３ａと複数の第２金属窒化物層２３ｂとを有する。積層部２３は、第１金属窒化物層２３ａと第２金属窒化物層２３ｂとが交互に積層された構成を有している。
第１金属窒化物層２３ａおよび第２金属窒化物層２３ｂの厚みは、それぞれ５０ｎｍ以下としてもよい。このように、第１金属窒化物層２３ａおよび第２金属窒化物層２３ｂを薄く形成することで、第１金属窒化物層２３ａおよび第２金属窒化物層２３ｂの残留応力が小さい。これにより、たとえば、第１金属窒化物層２３ａおよび第２金属窒化物層２３ｂの剥離やクラック等が生じ難くなることから、被覆膜２０の耐久性が高い。
第１金属窒化物層２３ａは、金属層２２に接する層であり、第２金属窒化物層２３ｂは、第１金属窒化物層２３ａ上に形成される。
第１金属窒化物層２３ａおよび第２金属窒化物層２３ｂは、金属層２２に含まれる金属を含有していてもよい。
たとえば、金属層２２に２種類の金属（ここでは、「第１の金属」、「第２の金属」とする）が含まれているとする。この場合、第１金属窒化物層２３ａは、第１の金属および第３の金属の窒化物を含有する。第３の金属は、金属層２２に含まれない金属である。また、第２金属窒化物層２３ｂは、第１の金属および第２の金属の窒化物を含有する。
たとえば、実施形態において、金属層２２は、ＡｌおよびＣｒを含有してもよい。この場合、第１金属窒化物層２３ａは、Ａｌを含有してもよい。具体的には、第１金属窒化物層２３ａは、ＡｌおよびＴｉの窒化物であるＡｌＴｉＮを含有するＡｌＴｉＮ層であってもよい。また、第２金属窒化物層２３ｂは、ＡｌおよびＣｒの窒化物であるＡｌＣｒＮを含有するＡｌＣｒＮ層であってもよい。
このように、金属層２２に含まれる金属を含有する第１金属窒化物層２３ａを金属層２２の上に位置させることで、金属層２２と硬質層２１との密着性が高い。これにより、硬質層２１が金属層２２から剥離し難くなるため、被覆膜２０の耐久性が高い。
第１金属窒化物層２３ａすなわちＡｌＴｉＮ層は、上述した金属層２２との密着性の他、たとえば耐摩耗性に優れる。また、第２金属窒化物層２３ｂすなわちＡｌＣｒＮ層は、たとえば耐熱性、耐酸化性に優れる。このように、被覆膜２０は、互いに異なる組成の第１金属窒化物層２３ａおよび第２金属窒化物層２３ｂを含むことで、硬質層２１の耐摩耗性や耐熱性等の特性を制御することができる。これにより、被覆工具１の工具寿命を延ばすことができる。たとえば、実施形態に係る硬質層２１においては、ＡｌＣｒＮが持つ優れた耐熱性を維持しつつ、金属層２２との密着性や耐摩耗性といった機械的性質を向上させることができる。
第３金属窒化物層２４は、積層部２３の上に位置してもよい。具体的には、第３金属窒化物層２４は、積層部２３のうち第２金属窒化物層２３ｂと接する。第３金属窒化物層２４は、たとえば、第１金属窒化物層２３ａと同様、ＴｉおよびＡｌを含有する金属窒化物層（ＡｌＴｉＮ層）である。
第３金属窒化物層２４の厚みは、第１金属窒化物層２３ａおよび第２金属窒化物層２３ｂの各厚みよりも厚くてもよい。具体的には、上述したように第１金属窒化物層２３ａおよび第２金属窒化物層２３ｂの厚みは５０ｎｍ以下とした場合、第３金属窒化物層２４の厚みは、１μｍ以上としてもよい。たとえば、第３金属窒化物層２４の厚みは、１．２μｍであってもよい。
これにより、たとえば、第３金属窒化物層２４の摩擦係数が低い場合には、被覆工具１の耐溶着性を向上させることができる。また、たとえば、第３金属窒化物層２４の硬度が高い場合には、被覆工具１の耐摩耗性を向上させることができる。また、たとえば、第３金属窒化物層２４の酸化開始温度が高い場合には、被覆工具１の耐酸化性を向上させることができる。
また、第３金属窒化物層２４の厚みは、積層部２３の厚みよりも厚くてもよい。具体的には、実施形態において、積層部２３の厚みは０．５μｍ以下とした場合、第３金属窒化物層２４の厚みは、１μｍ以上であってもよい。たとえば、積層部２３の厚みが０．３μｍである場合、第３金属窒化物層２４の厚みは１．２μｍであってもよい。このように、第３金属窒化物層２４を積層部２３よりも厚くすることで、上述した耐溶着性、耐摩耗性等を向上させる効果がさらに高い。
なお、金属層２２の厚みは、たとえば０．１μｍ以上、０．６μｍ未満であってもよい。すなわち、金属層２２は、第１金属窒化物層２３ａおよび第２金属窒化物層２３ｂの各々よりも厚く、且つ、積層部２３よりも薄くてもよい。
金属層２２がＴｉＳｉ層である場合、第１金属窒化物層２３ａは、Ａｌ，ＣｒおよびＳｉを含有する窒化物層（ＡｌＣｒＳｉＮ層）であってもよく、第２金属窒化物層２３ｂは、ＴｉおよびＳｉを含有する窒化物層（ＴｉＳｉＮ層）であってもよい。
第１金属窒化物層２３ａがＡｌＣｒＳｉＮ層である場合、第１金属窒化物層２３ａにおけるＣｒの組成比率は、第１金属窒化物層２３ａにおけるＡｌの組成比率よりも多いことが好ましい。すなわち、第１金属窒化物層２３ａは、Ｃｒリッチであることが好ましい。たとえば、ＡｌＣｒＳｉＮ層におけるＡｌとＣｒとの組成比（原子％）は、４０：５０であることが好ましい。このような組成比率とすることで、Ａｌリッチとした場合と比較して、被覆膜２０の耐剥離性を向上させることができる。
＜切削工具＞
次に、上述した被覆工具１を備えた切削工具の構成について図５を参照して説明する。図５は、実施形態に係る切削工具の一例を示す正面図である。
次に、上述した被覆工具１を備えた切削工具の構成について図５を参照して説明する。図５は、実施形態に係る切削工具の一例を示す正面図である。
図５に示すように、実施形態に係る切削工具１００は、被覆工具１と、被覆工具１を固定するためのホルダ７０とを有する。
ホルダ７０は、第１端（図５における上端）から第２端（図５における下端）に向かって伸びる棒状の部材である。ホルダ７０は、たとえば、鋼、鋳鉄製である。特に、これらの部材の中で靱性の高い鋼が用いられることが好ましい。
ホルダ７０は、第１端側の端部にポケット７３を有する。ポケット７３は、被覆工具１が装着される部分であり、被削材の回転方向と交わる着座面と、着座面に対して傾斜する拘束側面とを有する。着座面には、後述するネジ７５を螺合させるネジ孔が設けられている。
被覆工具１は、ホルダ７０のポケット７３に位置し、ネジ７５によってホルダ７０に装着される。すなわち、被覆工具１の貫通孔５にネジ７５を挿入し、このネジ７５の先端をポケット７３の着座面に形成されたネジ孔に挿入してネジ部同士を螺合させる。これにより、被覆工具１は、切刃部分がホルダ７０から外方に突出するようにホルダ７０に装着される。
実施形態においては、いわゆる旋削加工に用いられる切削工具を例示している。旋削加工としては、例えば、内径加工、外径加工及び溝入れ加工が挙げられる。なお、切削工具としては旋削加工に用いられるものに限定されない。例えば、転削加工に用いられる切削工具に被覆工具１を用いてもよい。
たとえば、被削材の切削加工は、（１）被削材を回転させる工程、（２）回転する被削材に被覆工具１の切刃を接触させて被削材を切削する工程、および、（３）被覆工具１を被削材から離す工程を含む。なお、被削材の材質の代表例としては、炭素鋼、合金鋼、ステンレス、鋳鉄、または非鉄金属などが挙げられる。
（実施例１：押し込み硬さ試験）
本願発明者は、超硬合金上に被覆膜を形成したサンプルと、サーメット上に被覆膜を形成したサンプルのそれぞれについて、押し込み硬さ試験を行った。
本願発明者は、超硬合金上に被覆膜を形成したサンプルと、サーメット上に被覆膜を形成したサンプルのそれぞれについて、押し込み硬さ試験を行った。
サンプルは、以下の４種類である。
（１ａ）金属層を有する被覆膜を超硬合金上に形成したもの（以下、「金属層あり超硬」と記載する）
（１ｂ）金属層を有しない被覆膜を超硬合金上に形成したもの（以下、「金属層なし超硬」と記載する）
（２ａ）金属層を有する被覆膜をサーメット上に形成したもの（以下、「金属層ありサーメット」と記載する）
（２ｂ）金属層を有しない被覆膜をサーメット上に形成したもの（以下、「金属層なしサーメット」と記載する）
（１ａ）金属層を有する被覆膜を超硬合金上に形成したもの（以下、「金属層あり超硬」と記載する）
（１ｂ）金属層を有しない被覆膜を超硬合金上に形成したもの（以下、「金属層なし超硬」と記載する）
（２ａ）金属層を有する被覆膜をサーメット上に形成したもの（以下、「金属層ありサーメット」と記載する）
（２ｂ）金属層を有しない被覆膜をサーメット上に形成したもの（以下、「金属層なしサーメット」と記載する）
各サンプルの具体的な構成について図６を参照して説明する。図６は、各サンプルの構成を示す表である。
図６に示すように、金属層あり超硬は、超硬合金からなる基体の上に、金属層および硬質層からなる被覆膜を有する。具体的には、基体の上に金属層が位置し、金属層の上に硬質層が位置する。一方、金属層なし超硬は、超硬からなる基体の上に、硬質層からなる被覆膜を有する。同様に、金属層ありサーメットは、サーメットからなる基体の上に、金属層および硬質層からなる被覆膜を有し、金属層なしサーメットは、サーメットからなる基体の上に、硬質層からなる被覆膜を有する。
金属層あり超硬および金属層ありサーメットにおける金属層は、ＡｌおよびＣｒを含有する。かかる金属層の具体的な組成は、Ａｌ７０Ｃｒ３０である。すなわち、金属層は、Ａｌを７０原子％、Ｃｒを３０原子％含有する。また、金属層の厚みは、０．２μｍである。
各サンプルの硬質層は、第１金属窒化物層、第２金属窒化物層および第３金属窒化物層を有する。第１金属窒化物層および第２金属窒化物層は、交互に積層される。また、第３金属窒化物層は、交互に積層された第１金属窒化物層および第２金属窒化物層の上に位置する。
図６においてＴｉＡｌＮｂＷＳｉＮと記載された第１金属窒化物層の金属成分のみの比率は、Ｔｉが４２原子％、Ａｌが４８原子％、Ｎｂが３原子％、Ｗが４原子％、Ｓｉが３原子％である。また、第１金属窒化物層は、金属成分の１００原子％に対しておよそ１００原子％のＮを含有している。１つの第１金属窒化物層の厚みは、５０ｎｍである。
図６においてＡｌＣｒＮと記載された第２金属窒化物層の金属成分のみの比率は、Ａｌが７０原子％、Ｃｒが３０原子％である。また、第２金属窒化物層は、金属成分の１００原子％に対しておよそ１００原子％のＮを含有している。１つの第２金属窒化物層の厚みは、５０ｎｍである。
複数の第１金属窒化物層および複数の第２金属窒化物層の合計の厚みは、０．５μｍである。
第３金属窒化物層の組成は、第１金属窒化物層の組成と同じである。第３金属窒化物層の厚みは、２μｍである。
かかるサンプルに対する押し込み硬さ試験の結果を図７～図９に示す。図７は、各サンプルに対する押し込み硬さ試験の結果を示す表である。また、図８は、金属層あり超硬および金属層なし超硬に対する押し込み硬さ試験の結果を示すグラフであり、図９は、金属層あり超硬および金属層なし超硬に対する押し込み硬さ試験の結果を示すグラフで金属層ありサーメットおよび金属層なしサーメットに対する押し込み硬さ試験の結果を示すグラフである。
なお、本試験は、微小押し込み硬さ試験機「ＥＮＴ－１１００ｂ／ａ」（（株）エリオニクス製）を用いて行われた。
硬度の測定に先立ち、基体の表面に直交する基体の断面において被覆膜の厚みを測定した。被覆膜の厚みは、金属層を有する場合２．７μｍであった。金属層を有しない場合被覆膜の厚みは２．５μｍであった。圧子を被覆膜の表面から、被覆膜の厚みの２０％分だけ押し込んだ。被覆膜の表面への圧子の押し込みは、およそ０．０２μｍ毎に増加させた。この押し込み深さは押し込み荷重を増加させることで深くすることができる。押し込み深さを０．０２μｍずつ増加させるとは、言い換えると押し込み荷重をおおよそ５ｍＮずつ増加させたことと同じである。
本試験では、被覆膜の厚みの２０％の深さまで圧子を押し込むとほぼ被覆膜の表面から基体の表面付近の硬度が測定することができる。本開示において、被覆膜の硬度とは、上述したように、被覆膜の表面から、圧子の押し込み荷重を変化させながら被覆膜の２０％の深さまで圧子を押し込んで得られる硬度のことである。押し込み硬さ試験では、押し込み深さが深いほど、被覆膜の表面からより深い領域の硬度を測定することが可能である。
図８には、金属層あり超硬の測定結果を白抜きの丸で、金属層なし超硬の測定結果を黒塗りの三角で示している。また、図９には、金属層ありサーメットの測定結果を白抜きの丸で、金属層なしサーメットの測定結果を黒塗りの三角で示している。
図８に示すように、金属層あり超硬は、金属層なし超硬と比較して全体的に硬度が高くなっていることがわかる。この硬度の上昇は、押し込み深さ１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下の領域において顕著である。押し込み深さ１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下における硬度は、硬質層の硬度を示している。このことから、金属層あり超硬は、金属層なし超硬と比較して、硬質層における硬度が高くなっていることがわかる。
この傾向は、金属層ありサーメットについても同様である。すなわち、図９に示すように、金属層ありサーメットも金属層なしサーメットと比較して硬質層における硬度が高くなっていることがわかる。
この点について図１０を参照して説明する。図１０は、金属層の膜厚を変化させた場合における被覆膜の残留応力の変化を示すグラフである。
図１０には、金属層ありの被覆膜が成膜されたステンレス板の反り量に基づいて被覆膜の残留応力を測定した結果を示している。図１０において、膜厚０μｍの結果は、金属層なしの被覆膜すなわち硬質層のみの被覆膜の残留応力を示している。また、膜厚０．２μｍ、０．４μｍ、０．６μｍの結果は、金属層ありの被覆膜の残留応力を示している。
図１０に示すように、金属層ありの被覆膜は、金属層なしの被覆膜と比べて残留応力が高くなることがわかる。残留応力が高くなるほど、被覆膜の硬度は高くなる。したがって、金属層を形成することにより、被覆膜の硬度が高まることがわかる。
金属層によって被覆膜の残留応力が高まる理由の一つとしては、たとえば以下のことが考えられる。すなわち、ＰＶＤコーティングでは、被成膜対象物（超硬合金など）に対してバイアス電圧が印加されが、金属層を成膜することで、バイアス電圧を印加した際により多くのイオンが被成膜対象物に引きつけられるようになる。この結果、金属層なしの被覆膜と比較してより大きな残留応力が金属層ありの被覆膜に生じたと考えられる。
なお、金属層の膜厚を０．６μｍとした場合、被覆膜の剥離が生じて残留応力が低下した。この結果から、金属層の膜厚は、０．１μｍ以上０．６μｍ未満であることが好ましい。
また、図８および図９に示すように、金属層あり超硬および金属層ありサーメットは、押し込み深さ３００～３５０ｎｍ付近に硬度の谷を有する。これは、金属層なし超硬および金属層なしサーメットには見られない特徴である。押し込み深さ３００～３５０ｎｍ付近の硬度は、金属層の硬度を示しており、金属層は硬質層と比較して柔らかいことから、このような硬度の谷ができたものと考えられる。
図７に示す結果のうち、「最大硬度」とは、測定範囲（被覆層の表面から被覆層の深さの２０％までの範囲）における硬度の最大値であり、「最小硬度」とは、上記測定範囲における硬度の最小値である。「最大硬度荷重」とは、最大硬度における圧子の押し込み荷重であり、「最大硬度深さ」とは、最大硬度における圧子の押し込み深さである。「最小硬度荷重」とは、最小硬度における圧子の押し込み荷重であり、「最小硬度深さ」とは、最小硬度における圧子の押し込み深さである。
「最大硬度差」とは、最大硬度と最小硬度との差である。「平均硬度」とは、測定範囲における硬度の平均値である。
ここで、金属層あり超硬および金属層ありサーメットのそれぞれについて、最小硬度を「第１硬度」、最大硬度を「第２硬度」と記載する。また、第１硬度における押し込み深さを「第１硬度深さ」、第２硬度における押し込み深さを「第２硬度深さ」と記載する。
図８および図９に示すように、金属層あり超硬および金属層ありサーメットのいずれにおいても、第２硬度深さは、第１硬度深さよりも浅い。すなわち、金属層あり超硬および金属層ありサーメットのいずれも、被覆膜の表層側に最大硬度を有することがわかる。また、金属層あり超硬および金属層ありサーメットのいずれにおいても、第１硬度と第２硬度との差（最大硬度差）は、７ＧＰａよりも大きい。
このように、被覆膜は、硬度の高い領域と硬度の低い領域とを有していてもよい。また、硬度の高い領域が高度の低い領域よりも被覆膜の表面側に位置し、その差が７ＧＰａよりも大きくてもよい。この場合、硬度の高い領域が高い耐摩耗性を有し、硬度の低い領域が高い耐欠損性を有する。したがって、このような被覆膜を有する被覆工具は、長寿命を有する。
また、金属層あり超硬および金属層ありサーメットにおいて、第１硬度深さは、押し込み深さの最小値である１００ｎｍよりも大きい。
この場合、第１硬度よりも低い硬度を有する領域が被覆膜の表面側に位置する。したがって、このような被覆膜を有する被覆工具は、表面側において比較的靭性が高く、初期欠損が発生しにくい。
また、金属層あり超硬および金属層ありサーメットについて、押し込み深さの最小値（１００ｎｍ）を「第３硬度深さ」とし、第３硬度深さにおける硬度を「第３硬度」とする。この場合、金属層あり超硬は、第３荷重と第１荷重との間に、第３硬度よりも硬度が低い第４硬度を有する。
このように、硬度の低い領域と硬度の高い領域とが交互に位置する被覆膜を有する被覆工具は、長寿命を有する。
金属層あり超硬における第１硬度深さは、３００ｎｍ以上６００ｎｍ以下であってもよい。
この場合、硬度の高い領域が被覆層の表面近傍に位置することになり、比較的早い時点で最も耐摩耗性に優れた領域が露出することになる。したがって、このような被覆膜を有する被覆工具は、長寿命を有する。
（実施例２：スクラッチ試験および剥離試験）
また、本願発明者は、上述した金属層なし超硬、金属層あり超硬、金属層なしサーメットおよび金属層ありサーメットの各サンプルについて、スクラッチ試験および剥離試験を行った。スクラッチ試験は剥離荷重の大きさで評価しており、剥離荷重が大きいほど、剥離しにくい。また、剥離時間は長いほど剥離しにくい。
また、本願発明者は、上述した金属層なし超硬、金属層あり超硬、金属層なしサーメットおよび金属層ありサーメットの各サンプルについて、スクラッチ試験および剥離試験を行った。スクラッチ試験は剥離荷重の大きさで評価しており、剥離荷重が大きいほど、剥離しにくい。また、剥離時間は長いほど剥離しにくい。
スクラッチ試験は、Ｒ（曲率半径）が２００μｍの先端形状のダイヤモンド圧子を１０ｍｍ／分の速度および１分間に１００Ｎの荷重速度の条件で行った。
剥離試験は、被加工材ＳＣＭ４１５の焼き入れ材に対して、ＣＮＧＡ１２０４０８Ｓ０１２２５の工具形状の試料を用いて、切削速度：１５０ｍ／分、送り速度：０．１ｍｍ／回転、切込み：０．２ｍｍの加工条件で行い、硬質層が剥離するまでの時間を評価した。
金属層なし超硬と金属層あり超硬とを比較すると、金属層あり超硬は、金属層なし超硬と比較して、剥離荷重は大きくなり、剥離時間も大幅に長くなった。また、金属層なしサーメットと金属層ありサーメットとを比較すると、金属層ありサーメットは、金属層なしサーメットと比較して、剥離荷重は大きくなり、剥離時間も大幅に長くなった。このように、金属層あり超硬および金属層ありサーメットは、金属層なし超硬および金属層なしサーメットと比較して被覆膜の剥離が生じ難い、すなわち、被覆膜の耐久性が高い。
＜変形例＞
上述した実施形態では、被覆工具１の上面および下面の形状が平行四辺形である場合の例を示したが、被覆工具１の上面および下面の形状は、ひし形や正方形等であってもよい。また、被覆工具１の上面および下面の形状は、三角形、五角形、六角形等であってもよい。
上述した実施形態では、被覆工具１の上面および下面の形状が平行四辺形である場合の例を示したが、被覆工具１の上面および下面の形状は、ひし形や正方形等であってもよい。また、被覆工具１の上面および下面の形状は、三角形、五角形、六角形等であってもよい。
また、被覆工具１の形状は、ポジティブ型であってもよいしネガティブ型であってもよい。ポジティブ型は、被覆工具１の上面の中心および下面の中心を通る中心軸に対して側面が傾斜しているタイプであり、ネガティブ型は、上記中心軸に対して側面が平行なタイプである。
上述した実施形態では、被覆工具１が切削加工に用いられるものとして説明したが、本願による被覆工具は、たとえば掘削用の工具や刃物など、切削工具以外への適用も可能である。
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
１ 被覆工具
２ チップ本体
５ 貫通孔
１０ 基体
２０ 被覆膜
２１ 硬質層
２２ 金属層
２３ 積層部
２３ａ 第１金属窒化物層
２３ｂ 第２金属窒化物層
２４ 第３金属窒化物層
７０ ホルダ
７３ ポケット
７５ ネジ
１００ 切削工具
２ チップ本体
５ 貫通孔
１０ 基体
２０ 被覆膜
２１ 硬質層
２２ 金属層
２３ 積層部
２３ａ 第１金属窒化物層
２３ｂ 第２金属窒化物層
２４ 第３金属窒化物層
７０ ホルダ
７３ ポケット
７５ ネジ
１００ 切削工具
Claims (9)
- 超硬合金またはサーメットからなる基体と、
前記基体の上に位置する被覆膜と
を有し、
前記被覆膜は、
硬質層と、
前記基体と前記硬質層との間に位置する金属層と
を含み、
前記硬質層は、
前記金属層の上に位置すると共に第１金属窒化物層と第２金属窒化物層とが交互に積層された積層部と、
前記積層部の上に位置する第３金属窒化物層と
を有し、
前記金属層は、ＡｌおよびＣｒを含有し、前記第１金属窒化物層は、ＡｌＴｉＮを含有し、前記第２金属窒化物層は、ＡｌＣｒＮを含有し、前記第３金属窒化物層は、ＡｌＴｉＮを含有し、
前記金属層の厚みは、前記積層部の厚みよりも薄く、前記第３金属窒化物層の厚みは、前記積層部の厚みよりも厚く、
前記被覆膜の表面から、圧子の押し込み荷重を変化させながら前記被覆膜の２０％の深さまで前記圧子を押し込んで硬度を測定した場合において、
前記硬度のうち最小硬度を第１硬度、最大硬度を第２硬度とし、前記第１硬度における深さを第１硬度深さ、前記第２硬度における深さを第２硬度深さとしたとき、
前記第２硬度深さは、前記第１硬度深さよりも浅く、
前記第１硬度と前記第２硬度との差は、７ＧＰａよりも大きい、被覆工具。 - 前記第１硬度深さは、１００ｎｍよりも大きい、請求項１に記載の被覆工具。
- 前記深さが１００ｎｍであるときの前記硬度を第３硬度としたとき、１００ｎｍと前記第１硬度深さとの間に、前記第３硬度よりも硬度が低い第４硬度を有する、請求項１または２に記載の被覆工具。
- 前記基体は、超硬合金であり、
前記第１硬度深さは、３００ｎｍ以上６００ｎｍ以下である、請求項１～３の何れか一つに記載の被覆工具。 - 前記金属層は、ＡｌおよびＣｒを合量で９５原子％以上含有する、請求項１～４の何れか一つに記載の被覆工具。
- 前記基体は、結合相を有する、請求項１～５の何れか一つに記載の被覆工具。
- 前記第１金属窒化物層および前記第２金属窒化物層の各厚みは、５０ｎｍ以下である、請求項１～６の何れか一つに記載の被覆工具。
- 前記第３金属窒化物層の厚みは、
前記第１金属窒化物層および前記第２金属窒化物層の各厚みよりも厚い、請求項１～７の何れか一つに記載の被覆工具。 - 端部にポケットを有する棒状のホルダと、
前記ポケット内に位置する、請求項１～８の何れか一つに記載の被覆工具と
を有する、切削工具。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020059024 | 2020-03-27 | ||
| JP2020059024 | 2020-03-27 | ||
| PCT/JP2021/012688 WO2021193860A1 (ja) | 2020-03-27 | 2021-03-25 | 被覆工具および切削工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2021193860A1 JPWO2021193860A1 (ja) | 2021-09-30 |
| JP7422863B2 true JP7422863B2 (ja) | 2024-01-26 |
Family
ID=77892717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022510688A Active JP7422863B2 (ja) | 2020-03-27 | 2021-03-25 | 被覆工具および切削工具 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230173587A1 (ja) |
| JP (1) | JP7422863B2 (ja) |
| CN (1) | CN115297981A (ja) |
| DE (1) | DE112021001910T5 (ja) |
| WO (1) | WO2021193860A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023191049A1 (ja) * | 2022-03-31 | 2023-10-05 | 京セラ株式会社 | 被覆工具および切削工具 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006137982A (ja) | 2004-11-11 | 2006-06-01 | Hitachi Tool Engineering Ltd | 硬質皮膜被覆部材及びその被覆方法 |
| JP2006152321A (ja) | 2004-11-25 | 2006-06-15 | Hitachi Tool Engineering Ltd | 硬質皮膜被覆部材及びその被覆方法 |
| JP2012045661A (ja) | 2010-08-26 | 2012-03-08 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 切削工具の製造方法 |
| US20150307998A1 (en) | 2012-12-27 | 2015-10-29 | Korloy Inc. | Multilayer thin film for cutting tool and cutting tool including the same |
| JP2016107396A (ja) | 2014-11-27 | 2016-06-20 | 三菱マテリアル株式会社 | 耐チッピング性、耐摩耗性にすぐれた表面被覆切削工具 |
| WO2019189775A1 (ja) | 2018-03-29 | 2019-10-03 | 京セラ株式会社 | 超硬合金、被覆工具及び切削工具 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3249150B2 (ja) * | 1991-07-04 | 2002-01-21 | 東芝タンガロイ株式会社 | 切削工具 |
| AT7941U1 (de) | 2004-12-02 | 2005-11-15 | Ceratizit Austria Gmbh | Werkzeug zur spanabhebenden bearbeitung |
-
2021
- 2021-03-25 US US17/906,860 patent/US20230173587A1/en active Pending
- 2021-03-25 WO PCT/JP2021/012688 patent/WO2021193860A1/ja active Application Filing
- 2021-03-25 DE DE112021001910.4T patent/DE112021001910T5/de active Pending
- 2021-03-25 CN CN202180022498.XA patent/CN115297981A/zh active Pending
- 2021-03-25 JP JP2022510688A patent/JP7422863B2/ja active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006137982A (ja) | 2004-11-11 | 2006-06-01 | Hitachi Tool Engineering Ltd | 硬質皮膜被覆部材及びその被覆方法 |
| JP2006152321A (ja) | 2004-11-25 | 2006-06-15 | Hitachi Tool Engineering Ltd | 硬質皮膜被覆部材及びその被覆方法 |
| JP2012045661A (ja) | 2010-08-26 | 2012-03-08 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 切削工具の製造方法 |
| US20150307998A1 (en) | 2012-12-27 | 2015-10-29 | Korloy Inc. | Multilayer thin film for cutting tool and cutting tool including the same |
| JP2016107396A (ja) | 2014-11-27 | 2016-06-20 | 三菱マテリアル株式会社 | 耐チッピング性、耐摩耗性にすぐれた表面被覆切削工具 |
| WO2019189775A1 (ja) | 2018-03-29 | 2019-10-03 | 京セラ株式会社 | 超硬合金、被覆工具及び切削工具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20230173587A1 (en) | 2023-06-08 |
| JPWO2021193860A1 (ja) | 2021-09-30 |
| WO2021193860A1 (ja) | 2021-09-30 |
| DE112021001910T5 (de) | 2023-01-12 |
| CN115297981A (zh) | 2022-11-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7422863B2 (ja) | 被覆工具および切削工具 | |
| CN111148591B (zh) | 涂层刀具和具备其的切削刀具 | |
| CN110709197B (zh) | 被覆工具和具备其的切削工具 | |
| US11040403B2 (en) | Cutting insert, cutting tool including same, and method for manufacturing machined product | |
| JP7422862B2 (ja) | 被覆工具および切削工具 | |
| WO2021193875A1 (ja) | 被覆工具および切削工具 | |
| JP6878195B2 (ja) | 被覆工具、切削工具及び切削加工物の製造方法 | |
| JP7453344B2 (ja) | 被覆工具および切削工具 | |
| US10576548B2 (en) | Insert, cutting tool, and method for manufacturing machined product | |
| WO2021193876A1 (ja) | 被覆工具および切削工具 | |
| WO2023162683A1 (ja) | 被覆工具および切削工具 | |
| WO2023008134A1 (ja) | 被覆工具および切削工具 | |
| WO2022138147A1 (ja) | 被覆工具および切削工具 | |
| WO2023032582A1 (ja) | 被覆工具および切削工具 | |
| WO2023008189A1 (ja) | 被覆工具および切削工具 | |
| WO2023008188A1 (ja) | 被覆工具および切削工具 | |
| WO2023008130A1 (ja) | 被覆工具および切削工具 | |
| WO2022163718A1 (ja) | 被覆工具および切削工具 | |
| WO2023162682A1 (ja) | 被覆工具および切削工具 | |
| JP7211656B2 (ja) | 被覆工具及びこれを備えた切削工具 | |
| US20240181539A1 (en) | Coated tool and cutting tool |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220905 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230926 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231127 |
|
| 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: 20231219 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240116 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7422863 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |