JPH0238559A - 耐衝撃性のすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 - Google Patents

耐衝撃性のすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具

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JPH0238559A
JPH0238559A JP63190340A JP19034088A JPH0238559A JP H0238559 A JPH0238559 A JP H0238559A JP 63190340 A JP63190340 A JP 63190340A JP 19034088 A JP19034088 A JP 19034088A JP H0238559 A JPH0238559 A JP H0238559A
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JP
Japan
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layer
cutting tool
impact resistance
cutting
hard
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Pending
Application number
JP63190340A
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English (en)
Inventor
Giichi Okada
義一 岡田
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Mitsubishi Metal Corp
Original Assignee
Mitsubishi Metal Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C29/00Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • C22C29/06Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
    • C22C29/067Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds comprising a particular metallic binder

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  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ず(れた耐衝撃性を有し、特に高速切削や
、高送り切削および高切込み切削などの苛酷な条件下で
の断続切削やフライス切削などに用いた場合に、すぐれ
た切削性能を発揮する表面被覆炭化タングステン(以下
WCて示す)基超硬合金製切削工具に関するものである
〔従来の技術〕
一般に、鋼や鋳鉄などの断続切削やフライス切削などに
、特開昭54−11G345号公報に記載されるように
、 結合相形成成分としてCo、Ni、およびFe(鉄族金
属)のうちの1種以上:4〜15%、を含有し、さらに
必要に応じて、 分散相形成成分としてTi 、Ta、Nb、およびWの
炭化物、窒化物、および炭窒化物、並びにこれらの2種
以上の固溶体(ただし、Wの炭化物、窒化物、および炭
窒化物を除く、以下これら全体を(Tj 、Ta、Nb
、W)C−Nで示す)のうちの1種以上:0.5〜40
%、 を含有12、残りが分散相形成成分としてのWCと不可
避不純物からなる組成(以上重量%、以下%は重量%を
示す)を有するWCC超超硬合金基体表面に、化学蒸着
法や物理蒸着法を用いて、Ti、Zr、およびHfの炭
化物、窒化物、硼化物、炭窒化物、炭酸化物、硼窒化物
、窒酸化物、および炭窒酸化物、並びに酸化アルミニウ
ム(以下、これら全体を(Ti 、Zr、Hf 、A、
Q)の炭・窒・酸・硼化物という)のうちの1種の単層
または2種以上の複層からなる硬質層を0,5〜20庶
の平均層厚で被覆してなる表面被覆WCC超超硬合金製
切削工具 が用いられていることは良く知られるところである。
また、上記の表面被覆WCC超超硬合金製切削工具おい
て、WCC超超硬合金基体構成する結合相形成成分とし
ての鉄族金属は、分散相と強固に結合し、強度および靭
性を向上させる作用をもつが、その含有量が4%未満で
は前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量が
15%を越えると耐摩耗性が低下するようになるという
理由で、その含有量が4〜15%と定められている。
また、同じく分散相形成成分としての(TiTa、Nb
、W)C−Nは、硬さを高めて、耐摩耗性を向上させる
作用をもつので、必要に応じて含有させるが、その含有
量が0.5%未満では所望の耐摩耗性向上効果が得られ
ず、一方その含有量が40%を越えると靭性低下が著し
くなるという理由で、その含有量を0.5〜40%と定
めたものである。
さらに、同じく硬質層に関しても、その平均層が0.5
庫未満では、硬質層形成に伴なう所望の耐摩耗性向上効
果が得られず、一方その平均層厚が20卿を越えると、
耐欠損性が低下し、欠損やチッピングが発生し易くなる
という理由で、その平均層厚を0.5〜20庫と定めた
ものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、近年の切削工程の省力化および高速化に対する
要求は厳しく、このため高速切削や、高送り切削および
高切込み切削などの重切削を余儀無くされる傾向にある
が、上記の従来表面被覆WCC超超硬合金製切削工具用
いて断続切削やフライス切削を行なうに際して、これを
高速切削や重切削などの苛酷な条件で使用すると、耐衝
撃性不足が原因で欠損やチッピングが発生し、この結果
摩耗が促進するようになることから、比較的短時間で使
用寿命に至るのが現状である。
〔課題を解決するための手段〕
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、上記の
従来表面被覆WCC超超硬合金製切削工具着目し、これ
に耐衝撃性を付与すべく研究を行なった結果、上記の従
来表面被覆WCC超超硬合金製切削工具おける硬質層全
体、あるいは硬質層の最外層を、セラミックウィスカー
層で、望ましくは0.5〜10!Uの平均層厚で構成す
ると、この結果の表面被覆WCC超超硬合金製切削工具
、すぐれた耐衝撃性をもつようになり、特に高速切削や
重切削などの苛酷な条件下で断続切削やフライス切削を
行なっても、切刃に欠損やチッピングの発生がなくなり
、すぐれた耐摩耗性を長期に亘って発揮するようになる
という知見を得たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、表面被覆WCC超超硬合金製切削工具望ましくは、 鉄族金属のうちの1種以上:4〜15%、を含有し、さ
らに必要に応じて、 (’Ti 、Ta、Nb、W)C−Nのうちの1種以上
=0.5〜40%、 を含有し、残りがWCと不可避不純物からなる組成を有
するWCC超超硬合金基体表面に、化学蒸着法または物
理蒸着法を用いて、 (Ti 、 Zr 、’Hf’ 、 Aρ)の炭・窒・
酸・硼化物のうちの1種の単層または2種以上の複層か
らなる硬質層を0.5〜20umの平均層厚で被覆して
なる表面被覆WCC超超硬合金製切削工具おいて、上記
硬質層の全体、あるいは最外層を、同じく化学蒸着法あ
るいは物理蒸着法を用いて形成したセラミックウィスカ
ー層で、望ましくは0.5〜10μmの平均層厚で構成
してなる耐衝撃性のすぐれた表面被覆WCC超超硬合金
製切削工具特徴を有するものである。
なお、この発明の切削工具におけるセラミックウィスカ
ー層は、上記の通り、その平均層厚が0.5部未満では
所望のすぐれた耐衝撃性を確保することかできず、一方
その平均層厚か10即を越えても耐衝撃性により一層の
向上効果は見られず、経済性を考慮して、その平均層厚
を0.5〜10陣とするのか望ましい。
また、この発明の切削工具におけるセラミックウィスカ
ー層は、上記の硬質層を被覆形成するのに用いられてい
るのと同じ化学蒸着装置や物理蒸着装置を用い、上記硬
質層形成の場合と比較して、例えば反応温度を高めにす
る反面、雰囲気圧力を低めにし、かつ反応ガス中のTI
Cβ4やSiCρ  あるいはAJll C,Q 3な
どの金属底4 ゝ 分含有ガスと、H2を除くCH4やN2、さらにco、
co2などの非金属ガスの含有割合を相対的に多くする
と共に、金属成分含有ガスに対する非金属成分ガスの比
率を高くするなどの条件設定を行なうことにより比較的
容易に形成することができるものである。
〔実 施 例〕
つぎに、この発明の表面被覆WCC超超硬合金製切削工
具実施例により具体的に説明する。
原料粉末として、いずれも1〜5,5μmの範囲内の平
均粒径を有するWC粉末、各種の(TiTa、Nb、W
)C−N粉末、Co粉末、Ni粉末、およびFe粉末を
用意し、これら原料粉末をそれぞれ第1表に示される配
合組成に配合し、ボールミルにて72時時間式混合し、
乾燥した後、10ton/c−の圧力にて圧粉体にプレ
ス成形し、この圧粉体を、5 X 1o−2torrの
真空中、1380〜1500℃の範囲内の所定温度に6
0分間保持の条件で焼結して、実質的に配合組成と同一
の成分組成を有し、かつS N M G 120408
の形状をもったWCC超超硬合金基体製造し、ついで化
学蒸着法にて、同じく第1表に示される組成および平均
層厚のセラミックウィスカー層および/または硬質層を
以下に示す条件、すなわち、 (a)SiCウィスカー層 温度: 1150°C1雰囲気圧カニ 30torr、
反応ガス組成(容量%で、以下同じ)=30%SiCΩ
 −45%CH−25%N2、(b)TiCウィスカー
層 温度: 1150°C1雰囲気圧カニ 1O1orr’
反応ガス組成:15%T t C(14−37,5%C
H447,5%N2、 (c)TiNウィスカー層 温度: 1080℃、   雰囲気圧カニ 20Lor
r。
反応ガス組成:15%TicΩ −37,5%N247
.5%N2、 (d)TiCNウィスカー層 温度: 1ion℃、   雰囲気圧カニ 10tor
r。
反応ガス組成=15%T i C9−19%CH419
%N −47%N2、 (e)TiCNOウィスカー層 温度: 1130°C1雰囲気圧カニ 10torr。
反応ガス組成:15%TiCΩ4−26%CO−26%
N −33%N2、 (f)A、l!203ウィスカー層 温度: uOo°C1゛   雰囲気圧カニ30tOr
r1反応ガス組成:25%AβCρ317.5%CO2
−37%H(不純物としてTiCβ :0.5%含有)
、(g)TiC硬質層 温度: toao℃、   雰囲気圧カニ 50tor
r。
反応ガス組成:5%T iCD 4−5%CH490%
H2、 (h)TiN硬質層 温度:980°C1雰囲気圧カニ 1oOtorr、反
応ガス組成=5%TiCΩ4−8%N2−87%N2、 (i)  T・iCN硬質層 温度: 1000℃、   雰囲気圧カニ 50tor
r。
反応ガス組成=5%T iCD 4−3%CH43%N
−89%H2、 (j)TiCNO硬質層 温度: 1010℃、   雰囲気圧カニ 50tOr
r。
反応ガス組成:5%TiCρ4−3%Co−3%N−8
9%N2、 (k)  AN 203硬質層 温度: 1000℃、   雰囲気圧カニ 50tor
r。
反応ガス組成:4%AΩC,77−6%CO290%N
2、 で上記基体の表面に形成することによって本発明表面被
覆WC基超硬合金製切削tツブ(以下本発明被覆超硬チ
ップという)1〜15および従来表面被覆WCC超超硬
合金製切削工具以下従来被覆超硬チップという)1〜1
5をそれぞれ製造した。
なお、第1表において、セラミックウィスカー層が2層
(これは3層以上であってもよい)にまたかる場合の硬
質層は、まずセラミックウィスカー層を相対的に厚く被
覆しておき、ついで通常の硬質層形成条件で処理するこ
とにより形成されたものであり、この結果予め形成され
た前記セラミックウィスカー層中に存在する空隙の下方
部分が前記硬質層形成成分で埋められた状態になり、残
りの上方部分、すなわち最外層部分がセラミックウィス
カー層からなるようになる。
つぎに、この結果得られた各種の被覆超硬チップについ
て、 被削材: S N CM439(硬さ: HB300)
の角材、切削速度: 130 m/min 。
送  リ=0.6關/ rev s 切込み:5mrpz の高送り高切込み条件で鋼の乾式断続切削試験を行ない
、逃げ面摩耗幅が0.3+++mに至るまでの切削時間
を測定すると共に、切刃状況を観察した。これらの結果
を第1表に示した。
〔発明の効果〕
第1表に示される結果から、本発明被覆超硬チップ1〜
15は、いずれもセラミックウィスカー層の存在によっ
てすぐれた耐衝撃性を示し、この結果苛酷な条件下での
断続切削でもすぐれた耐摩耗性を示すのに対して、従来
被覆超硬チップ1〜15においては、いずれも耐衝撃性
不足が原因でZ欠損やチッピングが発生し、比較的短時
間で使用寿命に至ることが明らかである。
上述のように、この発明の表面被覆WCC超超硬合金製
切削工具、すぐれた耐衝撃性を有するので、断続切削や
フライス切削などを、高速切削や、高送りおよび高切込
み切削などの苛酷な条件下で行なっても、切刃に欠損や
チッピングの発生かなく、すぐれた耐摩耗性を示し、著
しく長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するのである
…願人 三菱金属株式会社 代 理 人 出 田 和 夫 外1名 ] 5

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)炭化タングステン基超硬合金基体の表面に、硬質
    層を被覆してなる表面被覆炭化タングステン基超硬合金
    製切削工具において、 上記硬質層をセラミックウィスカー層で構成したことを
    特徴とする耐衝撃性のすぐれた表面被覆炭化タングステ
    ン基超硬合金製切削工具。
  2. (2)炭化タングステン基超硬合金基体の表面に、2層
    以上の硬質層を被覆してなる表面被覆炭化タングステン
    基超硬合金製切削工具において、上記硬質層の最上層を
    セラミックウィスカー層で構成したことを特徴とする耐
    衝撃性のすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金
    製切削工具。
JP63190340A 1988-07-29 1988-07-29 耐衝撃性のすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 Pending JPH0238559A (ja)

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