JPH0238560A - 硬質被覆層がすぐれた耐衝撃性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 - Google Patents
硬質被覆層がすぐれた耐衝撃性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具Info
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- JPH0238560A JPH0238560A JP19034188A JP19034188A JPH0238560A JP H0238560 A JPH0238560 A JP H0238560A JP 19034188 A JP19034188 A JP 19034188A JP 19034188 A JP19034188 A JP 19034188A JP H0238560 A JPH0238560 A JP H0238560A
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Landscapes
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
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- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
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。
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、すぐ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で示す)超超硬合金製切削工具に関するものである
。
、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で示す)超超硬合金製切削工具に関するものである
。
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54−11.6345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(Ti、Ta、Nb、W
)C−Nで示す)のうちの1種以上0.5〜40%、 を含有し、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 、Aρ)
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節の平
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。
、特開昭54−11.6345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(Ti、Ta、Nb、W
)C−Nで示す)のうちの1種以上0.5〜40%、 を含有し、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 、Aρ)
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節の平
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4〜1526と定められている。
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4〜1526と定められている。
また、同じく分散相形成成分としての(Ti。
Ta、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。
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
tIfrI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20μs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
μsと定めたものである。
tIfrI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20μs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
μsと定めたものである。
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。
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。
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の
うちの少なくとも1層を、セラミックウィスカー強化層
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。
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の
うちの少なくとも1層を、セラミックウィスカー強化層
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種以上二
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’ 、 A、Q ) ノ炭
・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0.5〜20庫の平均層厚で被覆
してなる表面被覆WCC超超硬合金製切削工具おいて、
上記硬質層のうちの少なくとも1層を、セラミックウィ
スカー強化層で構成することによりすぐれた耐衝撃性を
付与してなる表面被覆WCC超超硬合金製切削工具特徴
を有するものである。
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種以上二
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’ 、 A、Q ) ノ炭
・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0.5〜20庫の平均層厚で被覆
してなる表面被覆WCC超超硬合金製切削工具おいて、
上記硬質層のうちの少なくとも1層を、セラミックウィ
スカー強化層で構成することによりすぐれた耐衝撃性を
付与してなる表面被覆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ラグウィスカ
ー強化層は、上記の硬質層を被覆形成するのに用いられ
ている化学蒸着装置や物理蒸着装置を用い、まず上記硬
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
CΩ4やSIC,l!4、あるいはAρCp3なとの金
属成分含有ガスと、H2を除<CH4やN2、さらにC
O,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成分組成の調整を行なうことに
より、望ましくは空隙率、40〜95%の所定厚さのセ
ラミックウィスカー層を形成し、ついで、通常の条件で
、セラミックウィスカー層と同種または異種材質の硬質
層を形成するように1回または2回以上の被覆処理を行
ない、前記セラミックウィスカー層の空隙を1層または
2層以上の硬質層で充填することにより形成することが
できる。
ー強化層は、上記の硬質層を被覆形成するのに用いられ
ている化学蒸着装置や物理蒸着装置を用い、まず上記硬
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
CΩ4やSIC,l!4、あるいはAρCp3なとの金
属成分含有ガスと、H2を除<CH4やN2、さらにC
O,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成分組成の調整を行なうことに
より、望ましくは空隙率、40〜95%の所定厚さのセ
ラミックウィスカー層を形成し、ついで、通常の条件で
、セラミックウィスカー層と同種または異種材質の硬質
層を形成するように1回または2回以上の被覆処理を行
ない、前記セラミックウィスカー層の空隙を1層または
2層以上の硬質層で充填することにより形成することが
できる。
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。
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1〜5.5庫の範囲内の平均
粒径を有するWC粉末、各種の(Ti。
粒径を有するWC粉末、各種の(Ti。
Ta、Nb、W)C−N粉末、Co粉末、Nj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、1.380〜1500℃の範囲
内の所定温度に60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強化層お
よび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℃、 雰囲気圧カニ 30LOr
rs反応ガス組成(容量%で、以下同じ)=10%S
iC114−15%CH4−75%H2、(b)Tic
ウィスカー層 温度: 1150℃、 雰囲気圧カニ 10tor
r。
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、1.380〜1500℃の範囲
内の所定温度に60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強化層お
よび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℃、 雰囲気圧カニ 30LOr
rs反応ガス組成(容量%で、以下同じ)=10%S
iC114−15%CH4−75%H2、(b)Tic
ウィスカー層 温度: 1150℃、 雰囲気圧カニ 10tor
r。
反応ガス組成=8%TiCβ −20%CH472%N
2、 (c)TiNウィスカー層 温度: 1080℃、 雰囲気圧カニ 20tor
r、反応ガス組成=12%TiCJ7 −30%N2−
58%H2、 (d)TiCNウィスカー層 温度二1100℃、 雰囲気圧カニ 1’01Or
r、反応ガス組成:10%T icu −12,5%
CH4125%N−65%H2、 (e)TiCNOウィスカー層 温度:1130’C,雰囲気圧カニ 10Lorr。
2、 (c)TiNウィスカー層 温度: 1080℃、 雰囲気圧カニ 20tor
r、反応ガス組成=12%TiCJ7 −30%N2−
58%H2、 (d)TiCNウィスカー層 温度二1100℃、 雰囲気圧カニ 1’01Or
r、反応ガス組成:10%T icu −12,5%
CH4125%N−65%H2、 (e)TiCNOウィスカー層 温度:1130’C,雰囲気圧カニ 10Lorr。
反応ガス組成=6%T iCi) 4−10.5%c。
10.5%N−73%H2、
(f) Ag2O3ウィスカー層
温度:il、00℃、 雰囲気圧カニ 30tor
r、反応ガス組成:15%AN C1!−22,5%C
02−62%H(不純物としてT iCF 4 :0.
5%含有)、(g)TIC硬質層 温度: 1030℃、 雰囲気圧カニ 50tor
r。
r、反応ガス組成:15%AN C1!−22,5%C
02−62%H(不純物としてT iCF 4 :0.
5%含有)、(g)TIC硬質層 温度: 1030℃、 雰囲気圧カニ 50tor
r。
反応ガス組成;5%Ticρ4−5%CI(490%H
2、 (h)TiN硬質層 温度:980°C1雰囲気圧力+ 100torr 。
2、 (h)TiN硬質層 温度:980°C1雰囲気圧力+ 100torr 。
反応ガス組成:5%TiC4) −8%N、、−87
%町・ (i)TiCN硬質層 温度: 1000℃、 雰囲気圧カニ 50tor
r。
%町・ (i)TiCN硬質層 温度: 1000℃、 雰囲気圧カニ 50tor
r。
反応ガス組成:5%Ticρ4−3%CH43%N2−
89%N2、 (j)TiCNO硬質層 温度: 1010℃、 雰囲気圧力+ 50tor
r。
89%N2、 (j)TiCNO硬質層 温度: 1010℃、 雰囲気圧力+ 50tor
r。
反応ガス組成=5%T iCR4−3%Co−3%N2
−89%N2、 (k) AΩ203硬質層 温度: 1000℃、 雰囲気圧カニ 50Lor
r。
−89%N2、 (k) AΩ203硬質層 温度: 1000℃、 雰囲気圧カニ 50Lor
r。
反応ガス組成=4%AgCβ3−6%C0290%H2
、 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WCC超超硬合金製切削チップ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。
、 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WCC超超硬合金製切削チップ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。
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、 被削拐: S N CM439(硬さ: HB380)
の旬月、切削速度: 140 m/min 。
て、 被削拐: S N CM439(硬さ: HB380)
の旬月、切削速度: 140 m/min 。
送 リ: 0.8 mm/rev 。
切込み:6mm5
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0.3mm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。
、逃げ面摩耗幅が0.3mm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。
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強化層の存在に
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、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。
15は、いずれもセラミックウィスカー強化層の存在に
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、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
チッピングの発生がなく、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
。
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
チッピングの発生がなく、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
。
Claims (1)
- (1)炭化タングステン基超硬合金基体の表面に、単層
または複層からなる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、 上記硬質層のうちの少なくとも1層を、セラミックウイ
スカー強化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
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63190341A JP2611360B2 (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 硬質被覆層がすぐれた耐衝撃性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63190341A JP2611360B2 (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 硬質被覆層がすぐれた耐衝撃性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0238560A true JPH0238560A (ja) | 1990-02-07 |
JP2611360B2 JP2611360B2 (ja) | 1997-05-21 |
Family
ID=16256585
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63190341A Expired - Fee Related JP2611360B2 (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 硬質被覆層がすぐれた耐衝撃性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2611360B2 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6274508A (ja) * | 1985-09-27 | 1987-04-06 | Mitsubishi Metal Corp | 表面被覆超硬合金製切削チツプ |
JPS6284903A (ja) * | 1985-10-07 | 1987-04-18 | Mitsubishi Metal Corp | 表面被覆超硬合金製切削チツプ |
JPS6345179A (ja) * | 1986-08-13 | 1988-02-26 | 日本特殊陶業株式会社 | 切削工具とその製造方法 |
JPH0238559A (ja) * | 1988-07-29 | 1990-02-07 | Mitsubishi Metal Corp | 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 |
-
1988
- 1988-07-29 JP JP63190341A patent/JP2611360B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6274508A (ja) * | 1985-09-27 | 1987-04-06 | Mitsubishi Metal Corp | 表面被覆超硬合金製切削チツプ |
JPS6284903A (ja) * | 1985-10-07 | 1987-04-18 | Mitsubishi Metal Corp | 表面被覆超硬合金製切削チツプ |
JPS6345179A (ja) * | 1986-08-13 | 1988-02-26 | 日本特殊陶業株式会社 | 切削工具とその製造方法 |
JPH0238559A (ja) * | 1988-07-29 | 1990-02-07 | Mitsubishi Metal Corp | 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 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2611360B2 (ja) | 1997-05-21 |
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