JPH03188265A - 切削工具・耐摩工具用表面被覆硬質部材 - Google Patents
切削工具・耐摩工具用表面被覆硬質部材Info
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- JPH03188265A JPH03188265A JP2250738A JP25073890A JPH03188265A JP H03188265 A JPH03188265 A JP H03188265A JP 2250738 A JP2250738 A JP 2250738A JP 25073890 A JP25073890 A JP 25073890A JP H03188265 A JPH03188265 A JP H03188265A
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- Pending
Links
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Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- 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〕
本発明は、切削工具又は耐摩工具の表面に特定の硬質物
質の被覆層を形成することにより、これら工具の耐欠損
性を維持したまま耐摩耗性を向上させた切削工具・耐摩
工具用表面被覆硬質部材に関する。
質の被覆層を形成することにより、これら工具の耐欠損
性を維持したまま耐摩耗性を向上させた切削工具・耐摩
工具用表面被覆硬質部材に関する。
（従来の技術〕
切削工具や耐摩工具は、ＷＣＣ超超硬合金ＴｉＣ系を始
めとする各種サーメット、セラミックス等から作製され
ているが、最近では耐摩耗性を向上させるために、ＰＶ
Ｄ法やＯＶＤ法によりこれら工具の表面上にＴｉ、Ｈｆ
、Ｚｒの炭化物、窒化物又は炭窒化物、若しくはＡｌの
酸化物を単層又は複数層に形成した表面被覆硬質部材が
広く実用に供されている。
めとする各種サーメット、セラミックス等から作製され
ているが、最近では耐摩耗性を向上させるために、ＰＶ
Ｄ法やＯＶＤ法によりこれら工具の表面上にＴｉ、Ｈｆ
、Ｚｒの炭化物、窒化物又は炭窒化物、若しくはＡｌの
酸化物を単層又は複数層に形成した表面被覆硬質部材が
広く実用に供されている。
特に、ＰＶＤ法により上記被覆層を形成した表面被覆硬
質部材では、母材である切削工具や耐摩工具の強度が低
下することなく耐摩耗性を向上させることが出来るので
、ドリル、エンドミル、フライス切削用スローアウェイ
チップ等の強度の要求される切削用途に適している。
質部材では、母材である切削工具や耐摩工具の強度が低
下することなく耐摩耗性を向上させることが出来るので
、ドリル、エンドミル、フライス切削用スローアウェイ
チップ等の強度の要求される切削用途に適している。
しかし、被覆層としてＡｔの酸化物をＰＶ’Ｄ法で安定
して形成することは出来なかった。又、Ｔｉ、Ｈｆ、
Ｚｒの炭化物、窒化物、炭窒化物では、特に高速切削用
途での耐摩耗性が不足し、早期に寿命に至るという欠点
があった。
して形成することは出来なかった。又、Ｔｉ、Ｈｆ、
Ｚｒの炭化物、窒化物、炭窒化物では、特に高速切削用
途での耐摩耗性が不足し、早期に寿命に至るという欠点
があった。
本発明はかかる従来の事情に鑑み、切削工具や耐摩工具
の母材強度を維持しつつ、同時に耐摩耗性に優れた被覆
層により、特に高速切削における耐摩耗性を向上させた
切削工具・耐摩工具用表面被覆硬質部材を提供すること
を目的とする。
の母材強度を維持しつつ、同時に耐摩耗性に優れた被覆
層により、特に高速切削における耐摩耗性を向上させた
切削工具・耐摩工具用表面被覆硬質部材を提供すること
を目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の切削工具・耐摩工具
用表面被覆硬質部材においては、切削工具・耐摩工具か
らなる母材の表面に、組成が母材界面から被覆層表面に
向かって、Ｔｉの炭化物、窒化物又は炭窒化物からＴｉ
とＡｌの合金Ｔｉ Ａ１１−Ｘ Ｘ （０〈Ｘ≦０．７）の炭化物、窒化物又は炭窒化物まで
変化した、厚さ０．５〜１０μｍの被覆層を備えたこと
を特徴とする。
用表面被覆硬質部材においては、切削工具・耐摩工具か
らなる母材の表面に、組成が母材界面から被覆層表面に
向かって、Ｔｉの炭化物、窒化物又は炭窒化物からＴｉ
とＡｌの合金Ｔｉ Ａ１１−Ｘ Ｘ （０〈Ｘ≦０．７）の炭化物、窒化物又は炭窒化物まで
変化した、厚さ０．５〜１０μｍの被覆層を備えたこと
を特徴とする。
尚、上記被覆層は母材である切削工具や耐摩工具の全表
面に設けても良いし、切刃部分の表面にのみ設けること
も出来る。又、被覆層の形成方法は従来公知の方法を利
用できるが、スパッタリンク法やイオンブレーティング
法等のＰＶＤ法が母材強度を容易に維持できる点で好ま
しい。
面に設けても良いし、切刃部分の表面にのみ設けること
も出来る。又、被覆層の形成方法は従来公知の方法を利
用できるが、スパッタリンク法やイオンブレーティング
法等のＰＶＤ法が母材強度を容易に維持できる点で好ま
しい。
本発明では、母材表面に設ける被覆層としてＴｉとＡｌ
の炭化物、窒化物又は炭窒化物を採用し、そのＡｌ濃度
を変化させた傾斜組成とした。即ち、被覆層の母材界面
ではＡｌ濃度ゼロので１の炭化物、窒化物又は炭窒化物
であり、被覆層表面では界面から表面側に向かってＡｌ
濃度が上昇したＴｉＡ７合金の炭化物、窒化物、炭窒化
物となっている。上記ＴｉＡｊ合金は式Ｔｉ Ａｌ
で表され、式中のＸがｔ−Ｘ Ｘ ０．７を超えると合金中のＡｌ量が多くなり、被覆層の
硬度が低下して良好な耐摩耗性が得られなくなるからＯ
＜ｘ≦０．７とする。尚、被覆層の傾斜組成におけるＡ
ｌの濃度勾配は、段階的に変化しても良いが、連続的に
変化させれば線膨張率の違い等による歪を緩和させるこ
とができる。
の炭化物、窒化物又は炭窒化物を採用し、そのＡｌ濃度
を変化させた傾斜組成とした。即ち、被覆層の母材界面
ではＡｌ濃度ゼロので１の炭化物、窒化物又は炭窒化物
であり、被覆層表面では界面から表面側に向かってＡｌ
濃度が上昇したＴｉＡ７合金の炭化物、窒化物、炭窒化
物となっている。上記ＴｉＡｊ合金は式Ｔｉ Ａｌ
で表され、式中のＸがｔ−Ｘ Ｘ ０．７を超えると合金中のＡｌ量が多くなり、被覆層の
硬度が低下して良好な耐摩耗性が得られなくなるからＯ
＜ｘ≦０．７とする。尚、被覆層の傾斜組成におけるＡ
ｌの濃度勾配は、段階的に変化しても良いが、連続的に
変化させれば線膨張率の違い等による歪を緩和させるこ
とができる。
かかる傾斜組成の被覆層を設けることにより、母材界面
にはＴｉＡ１合金の炭化物や窒化物等より母材との密着
強度に優れるＴｉの炭化物や窒化物等が被覆されるので
、被覆層の優れた耐剥離性が得られる。又同時に、母材
界面より表面側はＴｉの炭化物や窒化物等よりも耐摩耗
性、耐溶着性に優れたＴｉＡ７合金の炭化物や窒化物と
なるので、切削工具として極めて優れた性能をもち、工
具寿命も従来より遥かに長くなる。
にはＴｉＡ１合金の炭化物や窒化物等より母材との密着
強度に優れるＴｉの炭化物や窒化物等が被覆されるので
、被覆層の優れた耐剥離性が得られる。又同時に、母材
界面より表面側はＴｉの炭化物や窒化物等よりも耐摩耗
性、耐溶着性に優れたＴｉＡ７合金の炭化物や窒化物と
なるので、切削工具として極めて優れた性能をもち、工
具寿命も従来より遥かに長くなる。
又、本発明の被覆層では、切削の際の刃先温度の上昇に
よって高温強度に優れるＡＩＯが微量ながら生成するこ
とにより、高速切削中においても良好な耐摩耗性を示す
ことが判った。
よって高温強度に優れるＡＩＯが微量ながら生成するこ
とにより、高速切削中においても良好な耐摩耗性を示す
ことが判った。
上記ＴｉＡ１合金の炭化物や窒化物等で形成される被覆
層は、全般的に黒色から濃い紫色を呈するので、実際に
切削工具として使用する際に使用コーナーの識別を瞬時
に判断することが困難である。
層は、全般的に黒色から濃い紫色を呈するので、実際に
切削工具として使用する際に使用コーナーの識別を瞬時
に判断することが困難である。
そこで、上記被覆層の上に明るい光沢を有するＴｉの窒
化物及び／又は炭窒化物からなる表面層を更に形成する
ことにより、使用コーナーの識別が容易になった。又、
かかる表面層の形成により、切削工具としての耐すくい
面摩耗性が一層向上することも判明した。
化物及び／又は炭窒化物からなる表面層を更に形成する
ことにより、使用コーナーの識別が容易になった。又、
かかる表面層の形成により、切削工具としての耐すくい
面摩耗性が一層向上することも判明した。
尚、被覆層の層厚に関しては、０゜５μｍ未満では耐摩
耗性が不足し、１０μｍを超えると耐欠損性が低下する
ので０．５〜１０μｍの範囲とした。
耗性が不足し、１０μｍを超えると耐欠損性が低下する
ので０．５〜１０μｍの範囲とした。
表面層の層厚は０．２〜５μｍの範囲が好ましく、その
理由は０．２μｍ未満では耐すくい面摩耗性の向上が殆
ど認められず、５μｍを超えても耐すくい面摩耗性の向
上がもはや得られないからである。
理由は０．２μｍ未満では耐すくい面摩耗性の向上が殆
ど認められず、５μｍを超えても耐すくい面摩耗性の向
上がもはや得られないからである。
母材として組成が、ＴＩＳ規格ＩＰ３０ （３４体的に
はＷ（！ −２０ｗｔ％Ｔｉ（！ −ｌＱ ｗｔ％ＣＯ
）、形状がＪ工ｓ ５ＨＧ４３２の超硬合金製の切削チ
ップを用意した。この切削チップの表面に、公知の真空
アーク蒸着法により被覆層及び必要に応じて表面層を形
成した。
はＷ（！ −２０ｗｔ％Ｔｉ（！ −ｌＱ ｗｔ％ＣＯ
）、形状がＪ工ｓ ５ＨＧ４３２の超硬合金製の切削チ
ップを用意した。この切削チップの表面に、公知の真空
アーク蒸着法により被覆層及び必要に応じて表面層を形
成した。
即ち、製膜装置内を真空度Ｉ Ｘ １０ ”−’ ｔｏ
ｒｒのＡｒガス雰囲気に保ち、切削チップに−２０００
Ｖの電圧をかけて洗浄を行ない、５００Ｃまで加熱した
後Ａｒガスを排気した。次に、製膜装置内にＮ ガス及
び／又はＯＨガスを３００ ｃｃ／ｍｉｎの割合で導入
し真空アーク放電によりＴｉターゲットを蒸発イオン化
させてＴｉの炭化物、窒化物又は炭窒化物を切削チップ
表面に被覆した。続いて、Ｔｌターゲットと共にＡｌタ
ーゲットを蒸発イオン化しながら、放電電圧の制御によ
りＴｉとＡｔの組成比を連続的に変化させ、傾斜組成を
有するＴｉＡ１合金の炭化物、窒化物又は炭窒化物を被
覆し、下記第１表に示す本発明の試料１〜９とした。
ｒｒのＡｒガス雰囲気に保ち、切削チップに−２０００
Ｖの電圧をかけて洗浄を行ない、５００Ｃまで加熱した
後Ａｒガスを排気した。次に、製膜装置内にＮ ガス及
び／又はＯＨガスを３００ ｃｃ／ｍｉｎの割合で導入
し真空アーク放電によりＴｉターゲットを蒸発イオン化
させてＴｉの炭化物、窒化物又は炭窒化物を切削チップ
表面に被覆した。続いて、Ｔｌターゲットと共にＡｌタ
ーゲットを蒸発イオン化しながら、放電電圧の制御によ
りＴｉとＡｔの組成比を連続的に変化させ、傾斜組成を
有するＴｉＡ１合金の炭化物、窒化物又は炭窒化物を被
覆し、下記第１表に示す本発明の試料１〜９とした。
更に、上記と同様に製造した幾つかの試料に、同様の方
法によりＴｉの窒化物又は炭窒化物からなる表面層を形
成し、下記第１表の本発明の試料１０〜１４とした。
法によりＴｉの窒化物又は炭窒化物からなる表面層を形
成し、下記第１表の本発明の試料１０〜１４とした。
又比較のため、母材として同じ切削チップの表面に、上
記と同様の方法でＴｉの炭化物、窒化物又は炭窒化物を
単層又は複数層に形成した試料１５〜１７を製造した。
記と同様の方法でＴｉの炭化物、窒化物又は炭窒化物を
単層又は複数層に形成した試料１５〜１７を製造した。
尚、同じ切削チップの表面上に、一般に用いられている
ＣＶＤ法によりＴｉの炭化物や窒化物等を単層又は複数
層に被覆した試料１８及び１９も準備した。
ＣＶＤ法によりＴｉの炭化物や窒化物等を単層又は複数
層に被覆した試料１８及び１９も準備した。
次に、得られた各表面被覆切削チップ試料について、連
続切削及び断続切削試験を下記条件にて行ない、切刃の
逃げ面摩耗幅並びにすくい面摩耗深さを測定し、結果を
第２表に示した。
続切削及び断続切削試験を下記条件にて行ない、切刃の
逃げ面摩耗幅並びにすくい面摩耗深さを測定し、結果を
第２表に示した。
切削条件
上記の結果から、本発明例の被覆切削チップ試料１〜工
４は、連続切削及び断続切削の両方において刃先の靭性
を保ちながら優れた耐摩耗性を示し、従来の被覆切削チ
ップである比較例の試料１５〜１９よりも優れた切削性
能を有することが判る。
４は、連続切削及び断続切削の両方において刃先の靭性
を保ちながら優れた耐摩耗性を示し、従来の被覆切削チ
ップである比較例の試料１５〜１９よりも優れた切削性
能を有することが判る。
本発明によれば、高速性能においても充分な耐摩耗性と
優れた耐欠損性を兼ね備え、長期に亘って優れた切削性
能を持続しうる切削工具・耐摩工具用表面被覆硬質部材
を提供することが出来る。
優れた耐欠損性を兼ね備え、長期に亘って優れた切削性
能を持続しうる切削工具・耐摩工具用表面被覆硬質部材
を提供することが出来る。
Claims (2)
- （１）切削工具・耐摩工具からなる母材の表面に、組成
が母材界面から被覆層表面に向かつて、Ｔｉの炭化物、
窒化物又は炭窒化物からＴｉとＡｌの合金Ｔｉ＿１＿−
＿ｘＡｌ＿ｘ（０＜ｘ≦０．７）の炭化物、窒化物又は
炭窒化物まで変化した、厚さ０．５〜１０μｍの被覆層
を備えたことを特徴とする切削工具・耐摩工具用表面被
覆硬質部材。 - （２）上記被覆層の上に、Ｔｉの窒化物及び／又は炭窒
化物からなる厚さ０．２〜５μｍの表面層を形成したこ
とを特徴とする、請求項（１）記載の切削工具・耐摩工
具用表面被覆硬質部材。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25449089 | 1989-09-29 | ||
| JP1-254490 | 1989-09-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03188265A true JPH03188265A (ja) | 1991-08-16 |
Family
ID=17265776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2250738A Pending JPH03188265A (ja) | 1989-09-29 | 1990-09-20 | 切削工具・耐摩工具用表面被覆硬質部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03188265A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013133441A1 (ja) * | 2012-03-09 | 2013-09-12 | 三菱マテリアル株式会社 | 高速断続切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 |
| JP2014104545A (ja) * | 2012-11-28 | 2014-06-09 | Kyocera Corp | 被覆工具 |
-
1990
- 1990-09-20 JP JP2250738A patent/JPH03188265A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013133441A1 (ja) * | 2012-03-09 | 2013-09-12 | 三菱マテリアル株式会社 | 高速断続切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 |
| JP2013212575A (ja) * | 2012-03-09 | 2013-10-17 | Mitsubishi Materials Corp | 高速断続切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 |
| CN104159691A (zh) * | 2012-03-09 | 2014-11-19 | 三菱综合材料株式会社 | 硬质包覆层在高速断续切削加工中发挥优异的耐崩刀性的表面包覆切削工具 |
| US9452478B2 (en) | 2012-03-09 | 2016-09-27 | Mitsubishi Materials Corporation | Surface-coated cutting tool having therein hard coating layer capable of exhibiting excellent chipping resistance during high-speed intermittent cutting work |
| JP2014104545A (ja) * | 2012-11-28 | 2014-06-09 | Kyocera Corp | 被覆工具 |
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