JPH0244790B2 - - Google Patents
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- JPH0244790B2 JPH0244790B2 JP57118897A JP11889782A JPH0244790B2 JP H0244790 B2 JPH0244790 B2 JP H0244790B2 JP 57118897 A JP57118897 A JP 57118897A JP 11889782 A JP11889782 A JP 11889782A JP H0244790 B2 JPH0244790 B2 JP H0244790B2
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- cutting
- boron nitride
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- coated
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
高圧相型窒化硼素を含む超硬質焼結体工具は従
来の超硬合金やアルミナセラミツク工具では切削
できなかつた高硬度の焼入鋼やチルド鋳鉄等の切
削又はスーパーアロイ等の難削材の切削に用いら
れている。 この工具が高温でも硬度低下が少なく、また高
い熱伝導性を有している等の特徴を生かしたこの
ような切削用途に対しては優れた性能を発揮する
が、一方硬さの低い通常の鋼や鋳鉄の切削に使用
するとむしろ工具寿命が低下して従来工具材に対
する優位性が失なわれる結果が得られている。 本発明はこの点につき種々検討した結果得られ
たもので、高圧相型窒化硼素の特徴を生かして広
範囲な切削用途に優れた性能を有する切削工具を
得たものである。 本発明の工具は高圧相型窒化硼素を体積で20％
以上含む硬質焼結体の表面に１層又は２層以上の
周期律表第4a、5a族金属の炭化物、窒化物、酸
化物、硼化物、又はこれ等の固溶体等の複合化合
物、又はAl2O3からなる厚さ0.5〜20μの薄い被覆
層を有するものである。現在主としてWC基超硬
合金の表面にTiC、TiN又はAl2O3等を被覆した
工具が使用されている。この現状の被覆工具は靭
性の高い母材超硬合金にこれよりも高硬度で耐摩
耗性に優れた上記被覆層をつけることにより靭性
と耐摩耗性の双方に優れた工具としたものであ
る。 本発明の工具は一見この従来の被覆超硬合金と
類似しているようであるが、全く異なつた作用を
有するものである。 高圧相型窒化硼素を含む硬質焼結体工具にこの
ような被覆を行なつても母材よりも低硬度の物質
を被覆することになり、耐摩耗性の改良は期待で
きないと考えられていた。 また製造面の制約として、従来のCVDによる
被覆技術では約1000℃といつた高温で被覆を行な
つており、被覆時に高圧相型窒化硼素の加熱によ
る柔らかい六方晶型窒化硼素への逆変態が生じる
可能性があつた。 この点についてはイオンスパツタリング等の物
理蒸着法（PVD）やCVDにプラズマを用いる方
法により、低温での被覆を行なうことで問題がな
くなる。 このような方法で前記各種の物質を高圧相型窒
化硼素硬質焼結体に被覆して切削性能評価を行な
つてみた。その結果従来この工具が優れた性能を
発揮していた高硬度の焼入鋼やチルド鋳物等の高
硬度材の切削においては予想されていた如く殆ん
ど性能の改善は見られなかつたが、驚くべきこと
に一般の鋳鉄、鋼等の切削において著しい耐摩耗
性の改善が見られた。この理由は次のように考え
られる。一般に鋼や鋳鉄の切削においては切削時
の工具刃先は常に被削材と直接に真実接触状態で
摩擦されているわけではない。良く知られている
如くベラーグと呼ばれる被削材の不純物や鉄の酸
化物が刃先に付着してこれが工具の摩耗に重要な
役割を果す。高圧相型窒化硼素を多量に含む焼結
体においてはこのようなベラーグの生成が少な
い。これは窒化硼素の鉄又は鉄を主体とする酸化
物との親和性がWC、TiC、TiN、Al2O3等の従
来工具の主要耐摩耗性物質より小さい為と考えら
れる。また刃先表面においては工具材の酸化物も
生成していると考えられるが窒化硼素の酸化物は
強度が低く工具刃先表面から容易に脱落するが、
従来工具中のTiC等の酸化物は強固であり、刃先
表面に残留し、これが又ベラーグの形成に寄与し
て刃先を保護しているものと考えられる。以上述
べた如く、本発明による高圧相型窒化硼焼結体の
性能改善は母材よりも低硬度の物質で表面を被覆
することにより、刃先に強固な付着物を形成せし
め、これにより耐摩耗性が著しく改良されるもの
と思われる。高硬度材の切削においては刃先温度
が極めて高くまた作用する応力も高いためにこの
ような付着物は生成し難く、被覆層も容易に摩耗
してしまうために効果が見られなかつたものと考
えられる。 本発明で用いる高圧相型窒化硼素焼結体は立方
晶型窒化硼素（CBN）、ウルツ鉱窒化硼素
（WBN）又はこれ等の混合物の粒子を体積で20
％以上含む硬質焼結体である。窒化硼素100％の
焼結体も使用できるが、性能面又は製造の容易さ
から他の結合材を加えたものが好適である。結合
材としては周期律表第4a、5a、6a族金属の炭化
物、窒化物、硼化物又はこれ等の複合化合物を主
成分としAlを重量で0.1％以上含むものが好適で
ある。実験によると特にCBNを20〜95体積％含
有し残部が上記した結合材からなる焼結体を用
い、これに被覆を行なつた場合母材硬質焼結体と
被覆層の接合強度の高いものが得られた。 この他Alを含むCo、Fe、Ni等の金属結合材を
用いたCBN焼結体の上に被覆を行なつた場合も
前記した性能の改善が見られた。本発明の効果は
高圧相型窒化硼素の特性を改良するものであり、
結合材の種類を問わず効果がある。 即ち、本願は高圧相型窒化硼素を体積で20〜95
％含む硬質焼結体の表面に、Al2O3からなる0.5〜
10μｍの被覆層を有するか、または該硬質焼結体
の表面にTiC、TiN、TiBの群より選ばれた１種
または２種以上を第１層の被覆層とし、第２層と
してAl2O3の被覆層を有し、被覆層の厚さが0.5〜
20μｍである被覆硬質焼結体を提供するものであ
る。 本発明の実施に当つては予め超高圧下で焼結さ
れた高圧相型窒化硼素焼結体で所定形状の切削チ
ツプを作成しておき、これにPVD、CVD等の方
法で被覆を行なう。中でも好適なのはプラズマの
存在下でCVDを行なう方法で、これによつて約
800℃以下で密着度の良い被覆層が得られる。 被覆層は１層又は２層以上のものであつて良
い。従来超硬合金上にAl2O3を被覆する場合、直
接Al2O3を被覆すると密着度の弱いものしか得ら
れず、下地としてTiCやTiNの被覆を行ない、そ
の上にAl2O3被覆を施していたが、本発明におい
ては例えばCBNを60体積％含有し、残部結合相
が主としてTiNからなる硬質焼結体の上に直接
Al2O3を密着度良く被覆することが可能である。
被覆層の厚みは0.5〜20μの範囲が良く、それ以下
では被覆の効果が顕着でなく20μを越えると切削
時に被覆層部が欠損する場合があり、好ましくな
い。Al2O3を直接被覆する場合は0.5〜10μの厚さ
が最も性能が優れていた。 以下実施例を述べる。 実施例 １ CBNを体積で60％、残部がTiNと15重量％の
Alを含む結合材からなる硬質焼結体を用いて切
削チツプを作成した。プラズマCVDによりAl2O3
を2μ直接被覆した。比較材として被覆なしのも
のを用いて下記条件で切削試験を行なつた。 条件１；被削材 FCD45（Hs35） 切削速度 300ｍ／min 切り込み 0.5mm 送 り 0.15mm／回転 条件２；被削材 チルド鋳物（Hs85） 切削速度 50ｍ／min 切り込み 0.5mm 送 り 0.15mm／回転 条件１ではAl2O3被覆を施した本発明工具は切
削時間30分で逃げ面摩耗巾0.2mmですくい面の摩
耗は軽微であつた。 一方比較材は切削時間８分で逃げ面摩耗巾が
0.2mmに達し、すくい面の摩耗も大きかつた。 条件２では双方の工具共に切削時間20分で逃げ
面摩耗巾が0.3mmに達した。 実施例 ２ 母材として次の３種を用いた。
来の超硬合金やアルミナセラミツク工具では切削
できなかつた高硬度の焼入鋼やチルド鋳鉄等の切
削又はスーパーアロイ等の難削材の切削に用いら
れている。 この工具が高温でも硬度低下が少なく、また高
い熱伝導性を有している等の特徴を生かしたこの
ような切削用途に対しては優れた性能を発揮する
が、一方硬さの低い通常の鋼や鋳鉄の切削に使用
するとむしろ工具寿命が低下して従来工具材に対
する優位性が失なわれる結果が得られている。 本発明はこの点につき種々検討した結果得られ
たもので、高圧相型窒化硼素の特徴を生かして広
範囲な切削用途に優れた性能を有する切削工具を
得たものである。 本発明の工具は高圧相型窒化硼素を体積で20％
以上含む硬質焼結体の表面に１層又は２層以上の
周期律表第4a、5a族金属の炭化物、窒化物、酸
化物、硼化物、又はこれ等の固溶体等の複合化合
物、又はAl2O3からなる厚さ0.5〜20μの薄い被覆
層を有するものである。現在主としてWC基超硬
合金の表面にTiC、TiN又はAl2O3等を被覆した
工具が使用されている。この現状の被覆工具は靭
性の高い母材超硬合金にこれよりも高硬度で耐摩
耗性に優れた上記被覆層をつけることにより靭性
と耐摩耗性の双方に優れた工具としたものであ
る。 本発明の工具は一見この従来の被覆超硬合金と
類似しているようであるが、全く異なつた作用を
有するものである。 高圧相型窒化硼素を含む硬質焼結体工具にこの
ような被覆を行なつても母材よりも低硬度の物質
を被覆することになり、耐摩耗性の改良は期待で
きないと考えられていた。 また製造面の制約として、従来のCVDによる
被覆技術では約1000℃といつた高温で被覆を行な
つており、被覆時に高圧相型窒化硼素の加熱によ
る柔らかい六方晶型窒化硼素への逆変態が生じる
可能性があつた。 この点についてはイオンスパツタリング等の物
理蒸着法（PVD）やCVDにプラズマを用いる方
法により、低温での被覆を行なうことで問題がな
くなる。 このような方法で前記各種の物質を高圧相型窒
化硼素硬質焼結体に被覆して切削性能評価を行な
つてみた。その結果従来この工具が優れた性能を
発揮していた高硬度の焼入鋼やチルド鋳物等の高
硬度材の切削においては予想されていた如く殆ん
ど性能の改善は見られなかつたが、驚くべきこと
に一般の鋳鉄、鋼等の切削において著しい耐摩耗
性の改善が見られた。この理由は次のように考え
られる。一般に鋼や鋳鉄の切削においては切削時
の工具刃先は常に被削材と直接に真実接触状態で
摩擦されているわけではない。良く知られている
如くベラーグと呼ばれる被削材の不純物や鉄の酸
化物が刃先に付着してこれが工具の摩耗に重要な
役割を果す。高圧相型窒化硼素を多量に含む焼結
体においてはこのようなベラーグの生成が少な
い。これは窒化硼素の鉄又は鉄を主体とする酸化
物との親和性がWC、TiC、TiN、Al2O3等の従
来工具の主要耐摩耗性物質より小さい為と考えら
れる。また刃先表面においては工具材の酸化物も
生成していると考えられるが窒化硼素の酸化物は
強度が低く工具刃先表面から容易に脱落するが、
従来工具中のTiC等の酸化物は強固であり、刃先
表面に残留し、これが又ベラーグの形成に寄与し
て刃先を保護しているものと考えられる。以上述
べた如く、本発明による高圧相型窒化硼焼結体の
性能改善は母材よりも低硬度の物質で表面を被覆
することにより、刃先に強固な付着物を形成せし
め、これにより耐摩耗性が著しく改良されるもの
と思われる。高硬度材の切削においては刃先温度
が極めて高くまた作用する応力も高いためにこの
ような付着物は生成し難く、被覆層も容易に摩耗
してしまうために効果が見られなかつたものと考
えられる。 本発明で用いる高圧相型窒化硼素焼結体は立方
晶型窒化硼素（CBN）、ウルツ鉱窒化硼素
（WBN）又はこれ等の混合物の粒子を体積で20
％以上含む硬質焼結体である。窒化硼素100％の
焼結体も使用できるが、性能面又は製造の容易さ
から他の結合材を加えたものが好適である。結合
材としては周期律表第4a、5a、6a族金属の炭化
物、窒化物、硼化物又はこれ等の複合化合物を主
成分としAlを重量で0.1％以上含むものが好適で
ある。実験によると特にCBNを20〜95体積％含
有し残部が上記した結合材からなる焼結体を用
い、これに被覆を行なつた場合母材硬質焼結体と
被覆層の接合強度の高いものが得られた。 この他Alを含むCo、Fe、Ni等の金属結合材を
用いたCBN焼結体の上に被覆を行なつた場合も
前記した性能の改善が見られた。本発明の効果は
高圧相型窒化硼素の特性を改良するものであり、
結合材の種類を問わず効果がある。 即ち、本願は高圧相型窒化硼素を体積で20〜95
％含む硬質焼結体の表面に、Al2O3からなる0.5〜
10μｍの被覆層を有するか、または該硬質焼結体
の表面にTiC、TiN、TiBの群より選ばれた１種
または２種以上を第１層の被覆層とし、第２層と
してAl2O3の被覆層を有し、被覆層の厚さが0.5〜
20μｍである被覆硬質焼結体を提供するものであ
る。 本発明の実施に当つては予め超高圧下で焼結さ
れた高圧相型窒化硼素焼結体で所定形状の切削チ
ツプを作成しておき、これにPVD、CVD等の方
法で被覆を行なう。中でも好適なのはプラズマの
存在下でCVDを行なう方法で、これによつて約
800℃以下で密着度の良い被覆層が得られる。 被覆層は１層又は２層以上のものであつて良
い。従来超硬合金上にAl2O3を被覆する場合、直
接Al2O3を被覆すると密着度の弱いものしか得ら
れず、下地としてTiCやTiNの被覆を行ない、そ
の上にAl2O3被覆を施していたが、本発明におい
ては例えばCBNを60体積％含有し、残部結合相
が主としてTiNからなる硬質焼結体の上に直接
Al2O3を密着度良く被覆することが可能である。
被覆層の厚みは0.5〜20μの範囲が良く、それ以下
では被覆の効果が顕着でなく20μを越えると切削
時に被覆層部が欠損する場合があり、好ましくな
い。Al2O3を直接被覆する場合は0.5〜10μの厚さ
が最も性能が優れていた。 以下実施例を述べる。 実施例 １ CBNを体積で60％、残部がTiNと15重量％の
Alを含む結合材からなる硬質焼結体を用いて切
削チツプを作成した。プラズマCVDによりAl2O3
を2μ直接被覆した。比較材として被覆なしのも
のを用いて下記条件で切削試験を行なつた。 条件１；被削材 FCD45（Hs35） 切削速度 300ｍ／min 切り込み 0.5mm 送 り 0.15mm／回転 条件２；被削材 チルド鋳物（Hs85） 切削速度 50ｍ／min 切り込み 0.5mm 送 り 0.15mm／回転 条件１ではAl2O3被覆を施した本発明工具は切
削時間30分で逃げ面摩耗巾0.2mmですくい面の摩
耗は軽微であつた。 一方比較材は切削時間８分で逃げ面摩耗巾が
0.2mmに達し、すくい面の摩耗も大きかつた。 条件２では双方の工具共に切削時間20分で逃げ
面摩耗巾が0.3mmに達した。 実施例 ２ 母材として次の３種を用いた。
【表】
表１の母材を用い表２の如き被覆を行ない、下
記条件で切削試験を行なつた。 条件；被削材 FC25（Hs30） 切削速度 500ｍ／min 切り込み １mm 送 り 0.20mm／回転 試験結果は表２の通りであつた。 なお、表２中のＰ・CVDとはプラズマCVDを
用いて被覆したものである。
記条件で切削試験を行なつた。 条件；被削材 FC25（Hs30） 切削速度 500ｍ／min 切り込み １mm 送 り 0.20mm／回転 試験結果は表２の通りであつた。 なお、表２中のＰ・CVDとはプラズマCVDを
用いて被覆したものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 高圧相型窒化硼素を体積で20〜95％含む硬質
焼結体の表面に、Al2O3からなる0.5〜10μｍの被
覆層を有することを特徴とする被覆硬質焼結体。 ２ 高圧相型窒化硼素を体積で20〜95％含む硬質
焼結体の表面にTiC、TiN、TiBの群より選ばれ
た１種または２種以上を第１層の被覆層とし、第
２層としてAl2O3の被覆層を有し、被覆層の厚さ
が0.5〜20μｍであることを特徴とする被覆硬質焼
結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57118897A JPS598679A (ja) | 1982-07-07 | 1982-07-07 | 被覆硬質焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57118897A JPS598679A (ja) | 1982-07-07 | 1982-07-07 | 被覆硬質焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS598679A JPS598679A (ja) | 1984-01-17 |
| JPH0244790B2 true JPH0244790B2 (ja) | 1990-10-05 |
Family
ID=14747863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57118897A Granted JPS598679A (ja) | 1982-07-07 | 1982-07-07 | 被覆硬質焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS598679A (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60204686A (ja) * | 1984-03-27 | 1985-10-16 | 三菱マテリアル株式会社 | 切削工具用表面被覆立方晶窒化硼素基セラミツク部材 |
| JPS61183187A (ja) * | 1985-02-06 | 1986-08-15 | 住友電気工業株式会社 | 被覆硬質焼結体 |
| US6190096B1 (en) | 1996-08-07 | 2001-02-20 | Kennametal Inc. | Indexable cutting insert with indexing marks |
| JP3573256B2 (ja) * | 1998-07-27 | 2004-10-06 | 住友電気工業株式会社 | Ａｌ２Ｏ３被覆ｃＢＮ基焼結体切削工具 |
| US6599062B1 (en) | 1999-06-11 | 2003-07-29 | Kennametal Pc Inc. | Coated PCBN cutting inserts |
| JP2001129703A (ja) * | 1999-11-04 | 2001-05-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 切削工具用被覆焼結体 |
| KR100600663B1 (ko) * | 2000-01-25 | 2006-07-13 | 스미토모덴키고교가부시키가이샤 | Ａｌ₂Ｏ₃코팅된 ｃＢＮ 기재 소결체로 제조된 절단 용구 |
| JP2001300813A (ja) * | 2000-02-18 | 2001-10-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ボールエンドミル |
| JP2001322884A (ja) * | 2000-03-08 | 2001-11-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 被覆立方晶窒化ホウ素焼結体 |
| EP1279653B1 (en) | 2000-03-08 | 2010-05-19 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Coated sinter of cubic-system boron nitride |
| EP2848712B1 (en) | 2002-08-08 | 2018-05-30 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Process for producing alumina coating composed mainly of alpha-type crystal structure, alumina coating composed mainly of alpha-type crystal structure, laminate coating including the alumina coating , member clad with the alumina coating or laminate coating, process for producing the member, and physical vapor deposition apparatus |
| US8236411B2 (en) | 2008-03-26 | 2012-08-07 | Kyocera Corporation | Cutting tool |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55154561A (en) * | 1979-05-18 | 1980-12-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Covered sintered hard alloy part and their manufacture |
| JPS56156738A (en) * | 1981-03-16 | 1981-12-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Sintered body for high hardness tool and its manufacture |
| JPS5716162A (en) * | 1980-07-02 | 1982-01-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Coated cutting tool |
| JPS5775744A (en) * | 1980-10-31 | 1982-05-12 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | Tool containing and coated with dispersed material |
-
1982
- 1982-07-07 JP JP57118897A patent/JPS598679A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55154561A (en) * | 1979-05-18 | 1980-12-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Covered sintered hard alloy part and their manufacture |
| JPS5716162A (en) * | 1980-07-02 | 1982-01-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Coated cutting tool |
| JPS5775744A (en) * | 1980-10-31 | 1982-05-12 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | Tool containing and coated with dispersed material |
| JPS56156738A (en) * | 1981-03-16 | 1981-12-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Sintered body for high hardness tool and its manufacture |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS598679A (ja) | 1984-01-17 |
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