JPH03153875A - 耐摩耗性、耐欠損性に優れる表面被覆超硬合金切削工具 - Google Patents
耐摩耗性、耐欠損性に優れる表面被覆超硬合金切削工具Info
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- JPH03153875A JPH03153875A JP29003489A JP29003489A JPH03153875A JP H03153875 A JPH03153875 A JP H03153875A JP 29003489 A JP29003489 A JP 29003489A JP 29003489 A JP29003489 A JP 29003489A JP H03153875 A JPH03153875 A JP H03153875A
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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。
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］
本発明は衝撃荷重の負荷する切削用工具に関わるもので
ある。
ある。
［従来の技術及び発明が解決しようとする課Ｍ］従来の
被覆超硬合金切削工具は、炭化タングステン基超硬合金
の表面に化学蒸着法または物理蒸着法により結晶状ある
いは非晶質状セラミックスを被覆しである。その際、セ
ラミックス被膜は出来るだけボイド、クラッタなどの欠
陥を内在させないように製造されている。化学蒸着法に
より被覆した工具の性能は、物理蒸着法により被覆した
工具及び超硬合金工具の性能と比較して耐摩耗性に優れ
ているが耐欠損性の点で劣っている。その理由として以
下のように説明されている。
被覆超硬合金切削工具は、炭化タングステン基超硬合金
の表面に化学蒸着法または物理蒸着法により結晶状ある
いは非晶質状セラミックスを被覆しである。その際、セ
ラミックス被膜は出来るだけボイド、クラッタなどの欠
陥を内在させないように製造されている。化学蒸着法に
より被覆した工具の性能は、物理蒸着法により被覆した
工具及び超硬合金工具の性能と比較して耐摩耗性に優れ
ているが耐欠損性の点で劣っている。その理由として以
下のように説明されている。
超硬合金工具は硬さの大きい炭化物と娩さの小さいコバ
ルト金属とからなる２相合金であるため、鋼を切削する
場合には鋼とコバルトが凝着して摩耗しやすい。この欠
点を補うために、鋼と凝着しにくいセラミックスを超硬
合金表面に被覆すると耐摩耗性は著しく向上する。化学
蒸着法は処理温度が高く、被膜と基材との間に拡散を伴
うため密着強度が大きく、そのためとりわけ耐摩耗性に
優れている。しかし、破壊強度が小さい蒸着ままの結晶
状あるいは非晶質状セラミックスを起点として発生した
クラックが基材へ伝播するために欠損し易い欠点がある
。文献（鈴木嘲「超硬合金と焼結硬質材料」丸首■、Ｐ
２１８）によると、被膜を被覆することにより破壊強度
は５０％低下することが報告されている。被膜の破壊強
度を向上させるために、被膜の厚さ、結晶粒径、結晶構
造に及ぼす成膜条件、成膜後の熱処理法など種々検討さ
れているが十分な効果をあげるに至っていない。
ルト金属とからなる２相合金であるため、鋼を切削する
場合には鋼とコバルトが凝着して摩耗しやすい。この欠
点を補うために、鋼と凝着しにくいセラミックスを超硬
合金表面に被覆すると耐摩耗性は著しく向上する。化学
蒸着法は処理温度が高く、被膜と基材との間に拡散を伴
うため密着強度が大きく、そのためとりわけ耐摩耗性に
優れている。しかし、破壊強度が小さい蒸着ままの結晶
状あるいは非晶質状セラミックスを起点として発生した
クラックが基材へ伝播するために欠損し易い欠点がある
。文献（鈴木嘲「超硬合金と焼結硬質材料」丸首■、Ｐ
２１８）によると、被膜を被覆することにより破壊強度
は５０％低下することが報告されている。被膜の破壊強
度を向上させるために、被膜の厚さ、結晶粒径、結晶構
造に及ぼす成膜条件、成膜後の熱処理法など種々検討さ
れているが十分な効果をあげるに至っていない。
耐欠損性は、被膜厚が大きくなると低下するので、現状
切削工具の被膜厚みは数ＩＪＩＩ＋から最大Ｉ Ｏμｍ
程度である。一方、耐摩耗性はセラミックス被膜の厚み
に比例して向上するので、被膜の耐欠損性を向上させる
方法が見いだされれば、膜厚のさらに大きい、すなわち
耐摩耗性の一層優れた工具の開発が可能となる。
切削工具の被膜厚みは数ＩＪＩＩ＋から最大Ｉ Ｏμｍ
程度である。一方、耐摩耗性はセラミックス被膜の厚み
に比例して向上するので、被膜の耐欠損性を向上させる
方法が見いだされれば、膜厚のさらに大きい、すなわち
耐摩耗性の一層優れた工具の開発が可能となる。
［Ｂ題を解決するための手段］
そこで、本発明者等は耐摩耗性、耐欠損性の層優わた被
膜工具を開発すべく研究を行った結果、極厚被膜に微細
なりラックを付与することにより切削工具の耐摩耗性、
耐欠損性を著しく向上させることが出来ることを見出し
た。
膜工具を開発すべく研究を行った結果、極厚被膜に微細
なりラックを付与することにより切削工具の耐摩耗性、
耐欠損性を著しく向上させることが出来ることを見出し
た。
この発明は上記の知見に基づくものであって。
その対象とする工具は、炭化タングステン基超硬合金の
表面に化学蒸着法により被覆した厚さ１０μｍ以上、２
０ＩＪＩＩ＋以下の被膜を有し、該被膜がその表面から
炭化タングステン基超硬合金内まで貫通した以下に示す
微細クラックを有することを特徴とする耐摩耗性、耐欠
損性に優れる表面被覆超硬合金切削工具を要旨とするも
のである。
表面に化学蒸着法により被覆した厚さ１０μｍ以上、２
０ＩＪＩＩ＋以下の被膜を有し、該被膜がその表面から
炭化タングステン基超硬合金内まで貫通した以下に示す
微細クラックを有することを特徴とする耐摩耗性、耐欠
損性に優れる表面被覆超硬合金切削工具を要旨とするも
のである。
Ａ）クラック長さの平均値：被覆表面から垂直方向に被
膜厚以Ｌ、被膜厚＋５１Ｊ１１１以下、Ｂ）クラック幅
の平均値：５μｍ以下、Ｃ）クラック間隔の平均値：ｌ
Ｏμの以上、２００μｍ以下 ［作用］ 成膜法は化学蒸着法である。被膜はＴｉＣ，ＴｉＮ、Ｔ
ｉ（Ｃ，Ｎ）、＾１２０３のいずれか１種の層または２
種以上を積層したものである。被膜の厚みの下限値は耐
摩耗性の点から１０ＪＪ１１以上、上限値は耐欠損性の
点から２０μｍ以下でなければならない。微細クラック
は耐欠損性を向上させるために必要である。通常、タン
グステン基超硬合金の表面にセラミックスを被覆すると
、被覆層に引張応力が残留するために、被覆工具の破壊
強度が低下して欠損しやすくなるとされている。微細ク
ラックは被膜の残留応力を開放するために耐欠損性を向
上させると考えられる。
膜厚以Ｌ、被膜厚＋５１Ｊ１１１以下、Ｂ）クラック幅
の平均値：５μｍ以下、Ｃ）クラック間隔の平均値：ｌ
Ｏμの以上、２００μｍ以下 ［作用］ 成膜法は化学蒸着法である。被膜はＴｉＣ，ＴｉＮ、Ｔ
ｉ（Ｃ，Ｎ）、＾１２０３のいずれか１種の層または２
種以上を積層したものである。被膜の厚みの下限値は耐
摩耗性の点から１０ＪＪ１１以上、上限値は耐欠損性の
点から２０μｍ以下でなければならない。微細クラック
は耐欠損性を向上させるために必要である。通常、タン
グステン基超硬合金の表面にセラミックスを被覆すると
、被覆層に引張応力が残留するために、被覆工具の破壊
強度が低下して欠損しやすくなるとされている。微細ク
ラックは被膜の残留応力を開放するために耐欠損性を向
上させると考えられる。
クラック長さの平均値は被膜表面から垂直方向に被膜厚
さ以上、被膜厚さ＋５μＷ以下でなければならない。そ
わはクラックが被膜内にとどまると耐欠損性が向上しな
いためであり、超硬合金内の長さが５ＪＪＩ１１を超え
ると耐欠損性が急激に低下するためである。クラック幅
の平均値は５μＩ以下でなければならない。その理由は
クラック幅が大きくなると耐欠損性は向上するが耐摩耗
性が著しく低下するためである。クラック間隔の平均値
を１０μｍ以上、 ２００ＪＪｌｌｌ以下でなければな
らない。下限値を１０μｌとしたのは耐摩耗性が低下す
るためである。
さ以上、被膜厚さ＋５μＷ以下でなければならない。そ
わはクラックが被膜内にとどまると耐欠損性が向上しな
いためであり、超硬合金内の長さが５ＪＪＩ１１を超え
ると耐欠損性が急激に低下するためである。クラック幅
の平均値は５μＩ以下でなければならない。その理由は
クラック幅が大きくなると耐欠損性は向上するが耐摩耗
性が著しく低下するためである。クラック間隔の平均値
を１０μｍ以上、 ２００ＪＪｌｌｌ以下でなければな
らない。下限値を１０μｌとしたのは耐摩耗性が低下す
るためである。
上限値を２００μＩとしたのは、この値を超えるとクラ
ック密度が小さくなりすぎて耐欠損性の向上が十分に得
られないためである。
ック密度が小さくなりすぎて耐欠損性の向上が十分に得
られないためである。
このような微細クラックを導入する方法として被膜表面
に鋳鉄等を噴射する方法あるいは、被膜、表面をダイア
モンド研削、機械的あるいは超音波振動加圧する方法等
を適用することが出来る。クラック寸法および分布の確
認は工具を破断してその断面を電子顕微ｉ （ＳＥＭ）
により観察することにより行った。破断面をｌＯ視野、
倍率１０００で撮影した１０枚の写真からクラック長さ
の平均値、クラック幅の平均値およびクラック間隔を測
定した。比較工具は化学蒸着法により被覆したままでク
ラックを導入していない工具、及びクラックは導入して
いるものの、その長さ、幅、間隔のいずれかが請求範囲
を超えている工具、の２１４類である。
に鋳鉄等を噴射する方法あるいは、被膜、表面をダイア
モンド研削、機械的あるいは超音波振動加圧する方法等
を適用することが出来る。クラック寸法および分布の確
認は工具を破断してその断面を電子顕微ｉ （ＳＥＭ）
により観察することにより行った。破断面をｌＯ視野、
倍率１０００で撮影した１０枚の写真からクラック長さ
の平均値、クラック幅の平均値およびクラック間隔を測
定した。比較工具は化学蒸着法により被覆したままでク
ラックを導入していない工具、及びクラックは導入して
いるものの、その長さ、幅、間隔のいずれかが請求範囲
を超えている工具、の２１４類である。
次に、この発明の耐欠損性に優れる表面被覆超硬合金切
削工具を実施例により具体的に説明する。
削工具を実施例により具体的に説明する。
［実施例］
第１表に供試工具のクラック寸法と分布、及びその切削
性能を示す。供試工具の超硬合金成分は炭化タングステ
ン（Ｗ（：） ： ８７．５ｗｔ％ 、炭化チタン（Ｔ
ｉＣ） ： ２．１ｗｔＬ炭化タンタル（ＴａＣ）
＋ ３．４ｗｔ９６、Ｃｏニア、０％である。粉砕−
混合一造粒一焼結一研削工程を経て、−辺１２．７ｍｎ
＋の正方形超硬合金を製造した。この超硬合金にＣＶＤ
法により’ＩＮ（：／丁ｊ（（：、Ｎ）／Ａｌ２Ｏ３を
この順序にＩ Ｏｕｍ、及び２０μｍ厚さ被覆してスロ
ーアウェイ工具とした。この工具に平均粒径３００＃Ｊ
ｍの鋳鉄味を速度５０ｍ／ｓｅｃ 、角度７０〜９０度
の条件で投射して微細クラックを導入した。クラックの
寸法と分布は工具を破断してその断面を電子顕微鏡（Ｓ
ＥＭ）により観察して測定した。破断面を１０視野０倍
率１００Ｇで撮影した１０枚の写真からクラック長さの
平均値、及びクラック幅の平均値を測定した。クラック
間隔は相隣合うクラック間隔の平均値である。
性能を示す。供試工具の超硬合金成分は炭化タングステ
ン（Ｗ（：） ： ８７．５ｗｔ％ 、炭化チタン（Ｔ
ｉＣ） ： ２．１ｗｔＬ炭化タンタル（ＴａＣ）
＋ ３．４ｗｔ９６、Ｃｏニア、０％である。粉砕−
混合一造粒一焼結一研削工程を経て、−辺１２．７ｍｎ
＋の正方形超硬合金を製造した。この超硬合金にＣＶＤ
法により’ＩＮ（：／丁ｊ（（：、Ｎ）／Ａｌ２Ｏ３を
この順序にＩ Ｏｕｍ、及び２０μｍ厚さ被覆してスロ
ーアウェイ工具とした。この工具に平均粒径３００＃Ｊ
ｍの鋳鉄味を速度５０ｍ／ｓｅｃ 、角度７０〜９０度
の条件で投射して微細クラックを導入した。クラックの
寸法と分布は工具を破断してその断面を電子顕微鏡（Ｓ
ＥＭ）により観察して測定した。破断面を１０視野０倍
率１００Ｇで撮影した１０枚の写真からクラック長さの
平均値、及びクラック幅の平均値を測定した。クラック
間隔は相隣合うクラック間隔の平均値である。
本発明被覆工具と比較工具について切削による性能評価
を行った。その条件は以下の通りである。
を行った。その条件は以下の通りである。
ｌ）断続切削
被削材： ＪＩＳ ５４８Ｇ、直径６０ｍｍの丸棒に圧
延方向と平行に幅１０ｍｍの溝を等間隔に５本つけた。
延方向と平行に幅１０ｍｍの溝を等間隔に５本つけた。
切削速度： １７０ｍ１０＋ｉｎ
送り： ０．２５ｍｍ／ｒｅｖ
切込み： ２．５ｍｍ
工具寿命判定基準：工具刃先の欠損
２）連続切削
被削材： ＪＩＳ ５４８（：、直径６０ＩＩｌｆｆｉ
の丸棒切削速度： ３００ｍ／ｍｉｎ 送り： ０．２５ｍｏ＋／ｒｅｖ 切込み： ２．５ｍｍ 工具寿命判定基準：工具すくい面摩耗深さＫＬ＝０ＪＪ
ｌｌ 工具の耐欠損性の良否は断続切削において工具が欠損し
て寿命となるまでの溝との衝突回数をもって評価した。
の丸棒切削速度： ３００ｍ／ｍｉｎ 送り： ０．２５ｍｏ＋／ｒｅｖ 切込み： ２．５ｍｍ 工具寿命判定基準：工具すくい面摩耗深さＫＬ＝０ＪＪ
ｌｌ 工具の耐欠損性の良否は断続切削において工具が欠損し
て寿命となるまでの溝との衝突回数をもって評価した。
工具の耐摩耗性の良否は連続切削において工具すくい面
摩耗深さにＬが５０μｍに達するまでの切削時間により
評価した。
摩耗深さにＬが５０μｍに達するまでの切削時間により
評価した。
本発明工具の耐欠損性は比較工具のそれと比較すると著
しく優れている。断続切削における工具寿命は１０倍以
上である。また耐摩耗性は比較工具のそれとほぼ同じで
ある。その結果微細クラックの効果は極めて顕著である
ことがわかる。
しく優れている。断続切削における工具寿命は１０倍以
上である。また耐摩耗性は比較工具のそれとほぼ同じで
ある。その結果微細クラックの効果は極めて顕著である
ことがわかる。
〔発明の効果］
本発明は従来の被覆超硬合金の欠点である耐欠損性を改
善したもので、産業上の効果は極めて顕著なものかある
。
善したもので、産業上の効果は極めて顕著なものかある
。
Claims (1)
- １．炭化タングステン基超硬合金の表面に化学蒸着法に
より被覆した厚さ１０μｍ以上、２０μｍ以下の被膜を
有し、該被膜に直角方向の任意の断面内に、その表面か
ら炭化タングステン基超硬合金内まで貫通した以下に示
す微細クラックを有することを特徴とする耐摩耗性、耐
欠損性に優れる表面被覆超硬合金切削工具。 Ａ）クラック長さの平均値：被覆表面から垂直方向に被
膜厚以上、被膜厚＋５μｍ以下、 Ｂ）クラック幅の平均値：５μｍ以下、 Ｃ）クラック間隔の平均値：１０μｍ以上、２００μｍ
以下
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1290034A JPH076066B2 (ja) | 1989-11-09 | 1989-11-09 | 耐摩耗性、耐欠損性に優れる表面被覆超硬合金切削工具 |
| DE69010293T DE69010293T3 (de) | 1989-09-04 | 1990-08-31 | Mit Keramik überzogenes Sinterkarbidwerkzeug mit hoher Bruchbeständigkeit. |
| EP90309550A EP0416824B2 (en) | 1989-09-04 | 1990-08-31 | Ceramics coated cemented carbide tool with high fracture resistance |
| US07/576,950 US5123934A (en) | 1989-09-04 | 1990-09-04 | Ceramics coated cemented-carbide tool with high-fracture resistance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1290034A JPH076066B2 (ja) | 1989-11-09 | 1989-11-09 | 耐摩耗性、耐欠損性に優れる表面被覆超硬合金切削工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03153875A true JPH03153875A (ja) | 1991-07-01 |
| JPH076066B2 JPH076066B2 (ja) | 1995-01-25 |
Family
ID=17750929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1290034A Expired - Lifetime JPH076066B2 (ja) | 1989-09-04 | 1989-11-09 | 耐摩耗性、耐欠損性に優れる表面被覆超硬合金切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH076066B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04123812A (ja) * | 1990-09-14 | 1992-04-23 | Nippon Steel Corp | 耐摩耗性に優れる表面被覆超硬合金ダイス |
| US6350510B1 (en) | 1997-05-09 | 2002-02-26 | Widia Gmbh | Processing insert, and production of same |
| JP2013000897A (ja) * | 2011-06-10 | 2013-01-07 | Dainippon Printing Co Ltd | 水圧転写フィルム及び加飾成形品 |
| KR101599638B1 (ko) * | 2014-10-24 | 2016-03-03 | 김인구 | 헬스형 승마자전거의 안장 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US4377371A (en) * | 1981-03-11 | 1983-03-22 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Laser surface fusion of plasma sprayed ceramic turbine seals |
| JPS6338565A (ja) * | 1986-08-04 | 1988-02-19 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | セラミツクス被膜の強化方法 |
| JPS6431972A (en) * | 1987-07-28 | 1989-02-02 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | High-toughness coating material |
-
1989
- 1989-11-09 JP JP1290034A patent/JPH076066B2/ja not_active Expired - Lifetime
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