JPH04171102A - 硬質被覆層がすぐれた密着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およびその製造法 - Google Patents
硬質被覆層がすぐれた密着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およびその製造法Info
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- JPH04171102A JPH04171102A JP29945490A JP29945490A JPH04171102A JP H04171102 A JPH04171102 A JP H04171102A JP 29945490 A JP29945490 A JP 29945490A JP 29945490 A JP29945490 A JP 29945490A JP H04171102 A JPH04171102 A JP H04171102A
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Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
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- Physical Vapour Deposition (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、炭化タングステン（以下ＷＣで示す）超超
硬合金基体の表面に通常の化学蒸着法（ＣＶＤ法）およ
び物理蒸着法（ＰＶＤ法）で形成される硬質被覆層の前
記基体表面に対する密着性の著しくすぐれた表面被覆Ｗ
ＣＣ超超硬合金製切削工具およびその製造法に関するも
のである。
硬合金基体の表面に通常の化学蒸着法（ＣＶＤ法）およ
び物理蒸着法（ＰＶＤ法）で形成される硬質被覆層の前
記基体表面に対する密着性の著しくすぐれた表面被覆Ｗ
ＣＣ超超硬合金製切削工具およびその製造法に関するも
のである。
従来、一般に、例えば特開昭５５−１５４５６２号公報
や特開昭５８−６７８１１ｉ１号公報などに記載される
通り、ＷＣＣ超超硬合金基体表面に、ＣＶＤ法やＰＶＤ
法を用いて、Ｔ１の炭化物、窒化物、炭窒化物、および
炭窒酸化物、並びに酸化アルミニウム（以下、それぞれ
Ｔｉｃ、ＴｉＮ、Ｔ１ＣＮ。
や特開昭５８−６７８１１ｉ１号公報などに記載される
通り、ＷＣＣ超超硬合金基体表面に、ＣＶＤ法やＰＶＤ
法を用いて、Ｔ１の炭化物、窒化物、炭窒化物、および
炭窒酸化物、並びに酸化アルミニウム（以下、それぞれ
Ｔｉｃ、ＴｉＮ、Ｔ１ＣＮ。
ＴｉＣＮ０．およびＡｇ２Ｏ３て示す）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被覆層を形成し
てなる表面被覆ＷＣＣ超超硬合金製切削工具良く知られ
ている。
単層または２種以上の複層からなる硬質被覆層を形成し
てなる表面被覆ＷＣＣ超超硬合金製切削工具良く知られ
ている。
一方、近年の切削工程の省力化および省エネルギー化に
伴ない、切削か高速化するばかりでなく、高送りや高切
込みといった重切削が多用される傾向にあり、この結果
切削工具は苛酷な条件下での切削を増々強いられること
になるが、上記の従来表面被覆ＷＣＣ超超硬合金製切削
工具おいては、基体と硬質被覆層との密着性が十分てな
いために、これらの苛酷な条件下では硬質被覆層に剥離
が発生し易く、必すしも十分満足する切削性能を示さな
いのが現状である。
伴ない、切削か高速化するばかりでなく、高送りや高切
込みといった重切削が多用される傾向にあり、この結果
切削工具は苛酷な条件下での切削を増々強いられること
になるが、上記の従来表面被覆ＷＣＣ超超硬合金製切削
工具おいては、基体と硬質被覆層との密着性が十分てな
いために、これらの苛酷な条件下では硬質被覆層に剥離
が発生し易く、必すしも十分満足する切削性能を示さな
いのが現状である。
そこで、本発明７５等は、上述のような観点から、ＷＣ
Ｃ超超硬合金基体表面対する硬質被覆層の密着性がさら
に一段と向上した表面被覆ＷＣＣ超超硬合金製切削工具
開発すべく研究を行なった結果、基体を、硬質分散相形
成成分としてＮｂを炭化物や窒化物、あるいは炭窒化物
などの形で、かつ０．１〜５重量％の割合で含有するＷ
ＣＣ超超硬合金特定した上で、この基体の表面に、通常
のＣＶＤ法やＰＶＤ法を用いてＴｉＣ層を形成した後、
これに真空雰囲気や、Ｎ２またはＡ「雰囲気などの非酸
化性雰囲気中、温度：９００〜１３００℃に所定時間保
持の条件で熱処理を施すと、基体中のＮｂが前記ＴｉＣ
層中に優先拡散し、前記ＴｉＣ層における基体表面との
界面部、あるいは基体表面側の厚さ方向の一部または全
部に亘って、著しく硬質のＴｉとＮｂの複合炭化物（以
下、（Ｔｉ、Ｎｂ）Ｃで示す）を主体とした拡散層が形
成されるようになり、この硬質拡散層は、基体表面、さ
らに上記の硬質被覆層との密着性にきわめてすぐれてい
るので、切削工具が苛酷な条件下で実用に供されても硬
質被覆層に剥離が発生することなく、著しく長期に亘っ
てすぐれた切削性能を発揮するという研究結果を得たの
である。
Ｃ超超硬合金基体表面対する硬質被覆層の密着性がさら
に一段と向上した表面被覆ＷＣＣ超超硬合金製切削工具
開発すべく研究を行なった結果、基体を、硬質分散相形
成成分としてＮｂを炭化物や窒化物、あるいは炭窒化物
などの形で、かつ０．１〜５重量％の割合で含有するＷ
ＣＣ超超硬合金特定した上で、この基体の表面に、通常
のＣＶＤ法やＰＶＤ法を用いてＴｉＣ層を形成した後、
これに真空雰囲気や、Ｎ２またはＡ「雰囲気などの非酸
化性雰囲気中、温度：９００〜１３００℃に所定時間保
持の条件で熱処理を施すと、基体中のＮｂが前記ＴｉＣ
層中に優先拡散し、前記ＴｉＣ層における基体表面との
界面部、あるいは基体表面側の厚さ方向の一部または全
部に亘って、著しく硬質のＴｉとＮｂの複合炭化物（以
下、（Ｔｉ、Ｎｂ）Ｃで示す）を主体とした拡散層が形
成されるようになり、この硬質拡散層は、基体表面、さ
らに上記の硬質被覆層との密着性にきわめてすぐれてい
るので、切削工具が苛酷な条件下で実用に供されても硬
質被覆層に剥離が発生することなく、著しく長期に亘っ
てすぐれた切削性能を発揮するという研究結果を得たの
である。
この発明は、上記研究結果にもとづいてなされたもので
あって、 硬質分散相形成成分としてＮｂ：０．１〜５重量％を含
有するＷＣＣ超超硬合金基体表面に、ＴｉＣからなる硬
質被覆層を蒸着形成した後、これに、非酸化性雰囲気中
、温度＋ ９０（１〜１３００℃に所定時間保持、 の条件でＮｂ拡散熱処理を施し、 さらに、必要に応じて、この上に、望ましくはＴｉＣ，
ＴｉＮ、Ｔ１ＣＮ、ＴｉＣＮ０．およびＡ １２０ ｓ
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
被覆層を蒸着形成することにより硬質被覆層がすぐれた
密着性を有する表面被覆ＷＣＣ超超硬合金製切削工具製
造する方法、並びに、 硬質分散相形成成分としてＮｂ：０．１〜５重量％を含
有するＷＣＣ超超硬合金基体表面に、少なくとも第１層
がＴｉＣで構成された単層または複層の硬質被覆層を蒸
着形成してなる表面被覆ＷＣＣ超超硬合金製切削工具お
いて、 上記硬質被覆層の第１層たるＴｉＣ層における基体表面
との少なくとも界面部に、上記の方法によって製造され
た主体が、（Ｔｉ、Ｎｂ）Ｃからなる硬質拡散層が存在
する、硬質被覆層がすぐれた密着性を有する表面被覆Ｗ
ＣＣ超超硬合金製切削工具に特徴を有するものである。
あって、 硬質分散相形成成分としてＮｂ：０．１〜５重量％を含
有するＷＣＣ超超硬合金基体表面に、ＴｉＣからなる硬
質被覆層を蒸着形成した後、これに、非酸化性雰囲気中
、温度＋ ９０（１〜１３００℃に所定時間保持、 の条件でＮｂ拡散熱処理を施し、 さらに、必要に応じて、この上に、望ましくはＴｉＣ，
ＴｉＮ、Ｔ１ＣＮ、ＴｉＣＮ０．およびＡ １２０ ｓ
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
被覆層を蒸着形成することにより硬質被覆層がすぐれた
密着性を有する表面被覆ＷＣＣ超超硬合金製切削工具製
造する方法、並びに、 硬質分散相形成成分としてＮｂ：０．１〜５重量％を含
有するＷＣＣ超超硬合金基体表面に、少なくとも第１層
がＴｉＣで構成された単層または複層の硬質被覆層を蒸
着形成してなる表面被覆ＷＣＣ超超硬合金製切削工具お
いて、 上記硬質被覆層の第１層たるＴｉＣ層における基体表面
との少なくとも界面部に、上記の方法によって製造され
た主体が、（Ｔｉ、Ｎｂ）Ｃからなる硬質拡散層が存在
する、硬質被覆層がすぐれた密着性を有する表面被覆Ｗ
ＣＣ超超硬合金製切削工具に特徴を有するものである。
なお、この発明の切削工具およびその製造法において、
基体のＮｂ含有量を０．１〜５重量％と定めたのは、そ
の含有量か０．１％未満では、Ｎｂの拡散が十分に行な
われず、密着性のすぐれた硬質拡散層の形成か不十分と
なり、一方その含有量が５％を越えると、基体自体の靭
性が低下するようになるという理由によるものであり、
またＮｂ拡散熱処理温度を９００〜１７００℃としたの
は、その温度が９００℃未満ではＮｂの拡散が遅く、実
操業上望ましくなく、一方その温度が１３００℃を越え
ると、結晶粒粗大化現象が現われるようになるという理
由にもとづくものである。
基体のＮｂ含有量を０．１〜５重量％と定めたのは、そ
の含有量か０．１％未満では、Ｎｂの拡散が十分に行な
われず、密着性のすぐれた硬質拡散層の形成か不十分と
なり、一方その含有量が５％を越えると、基体自体の靭
性が低下するようになるという理由によるものであり、
またＮｂ拡散熱処理温度を９００〜１７００℃としたの
は、その温度が９００℃未満ではＮｂの拡散が遅く、実
操業上望ましくなく、一方その温度が１３００℃を越え
ると、結晶粒粗大化現象が現われるようになるという理
由にもとづくものである。
つぎに、この発明の切削工具およびその製造法を実施例
により具体的に説明する。
により具体的に説明する。
第１表に示される組成、並びにいずれもＣＩＳ規格ＳＮ
ＭＧ４３２の形状をもったＷＣＣ超超硬合金基体用意し
、これらの基体の表面に、通常のＣＶＤ法にて、反応ガ
スとしてＴｉＣ層４”２’ＣＨＮ Ｃｏ およ
びＡΩＣＩＪ３を用い、４’２’２’ これら反応ガスを適宜組合せて、まず第１表に示される
厚さのＴｉＣ層を第１層として形成した後、同じく第１
表に示される条件でＮｂ拡散熱処理を施して、前記Ｔｉ
Ｃ層における基体表面との少なくとも界面部に同じく第
１表に示される厚さの（Ｔｉ、Ｎｂ）Ｃを主体としてな
る硬質拡散層を形成し、ついで、この上に同じくＳ１表
に示される組成および厚さの硬質被覆層を蒸着形成する
ことにより本発明法１〜１０を実施し、本発明表面被覆
ＷＣＣ超超硬合金製切削工具以下、本発明被覆切削工具
という）１〜１０をそれぞれ製造した。
ＭＧ４３２の形状をもったＷＣＣ超超硬合金基体用意し
、これらの基体の表面に、通常のＣＶＤ法にて、反応ガ
スとしてＴｉＣ層４”２’ＣＨＮ Ｃｏ およ
びＡΩＣＩＪ３を用い、４’２’２’ これら反応ガスを適宜組合せて、まず第１表に示される
厚さのＴｉＣ層を第１層として形成した後、同じく第１
表に示される条件でＮｂ拡散熱処理を施して、前記Ｔｉ
Ｃ層における基体表面との少なくとも界面部に同じく第
１表に示される厚さの（Ｔｉ、Ｎｂ）Ｃを主体としてな
る硬質拡散層を形成し、ついで、この上に同じくＳ１表
に示される組成および厚さの硬質被覆層を蒸着形成する
ことにより本発明法１〜１０を実施し、本発明表面被覆
ＷＣＣ超超硬合金製切削工具以下、本発明被覆切削工具
という）１〜１０をそれぞれ製造した。
また、比較の目的で、Ｎｂ拡散熱処理を行なわない以外
は、同一の条件で従来法１〜１０を行ない、従来表面被
覆ＷＣＣ超超硬合金製切削工具以下、従来被覆切削工具
という）１〜１０をそれぞれ製造した。
は、同一の条件で従来法１〜１０を行ない、従来表面被
覆ＷＣＣ超超硬合金製切削工具以下、従来被覆切削工具
という）１〜１０をそれぞれ製造した。
ついで、この結果得られた本発明被覆切削工具１〜１０
および従来被覆切削工具１〜１０について、被削材：
Ｓ Ｎ ＣＭ４３９（硬さ： ＨＢ２７０）、切削速度
： １５０ｍ／ａ＋ｉｎ、 送 リ： ０．７１關／ｒｅｖ。
および従来被覆切削工具１〜１０について、被削材：
Ｓ Ｎ ＣＭ４３９（硬さ： ＨＢ２７０）、切削速度
： １５０ｍ／ａ＋ｉｎ、 送 リ： ０．７１關／ｒｅｖ。
切込み： ２ｍｍ５
切削時間：２５分、
の条件での乾式高送り切削試験、並びに、被覆材： Ｓ
ＣＭ４１５（硬さ： ）ｉ８１８０）、切削速度：５
００ｍ／ｍｉ口、 送 リ： ０．２５＋ｎ／ｒｅｖ、切込み：１ｍｍ
。
ＣＭ４１５（硬さ： ）ｉ８１８０）、切削速度：５
００ｍ／ｍｉ口、 送 リ： ０．２５＋ｎ／ｒｅｖ、切込み：１ｍｍ
。
切削時間；２５分、
の条件での乾式高速切削試験を行ない、それぞれ切刃の
逃げ面摩耗幅とすくい面摩耗深さを測定した。これらの
測定結果を第２表に示した。
逃げ面摩耗幅とすくい面摩耗深さを測定した。これらの
測定結果を第２表に示した。
第 ２ 表
〔発明の効果〕
第２表に示される結果から、本発明被覆切削工具１〜１
０は、いずれも苛酷な切削条件となる高送り切削および
高速切削にもかかわらす一硬質被覆層の基体表面に対す
る密着性が（Ｔｆ、Ｎｂ）Ｃを主体とする硬質拡散層の
形成によってきわめて強固なものになっているので、硬
質被覆層に剥離の発生かなく、すぐれた耐摩耗性を示す
のに対して、従来被覆切削工具１−１０は、いずれも硬
質被覆層の基体表面に対する密着性不足が原因で切刃に
剥離が発生し、比較的短かい時間で使用寿命に至ること
が明らかである。
０は、いずれも苛酷な切削条件となる高送り切削および
高速切削にもかかわらす一硬質被覆層の基体表面に対す
る密着性が（Ｔｆ、Ｎｂ）Ｃを主体とする硬質拡散層の
形成によってきわめて強固なものになっているので、硬
質被覆層に剥離の発生かなく、すぐれた耐摩耗性を示す
のに対して、従来被覆切削工具１−１０は、いずれも硬
質被覆層の基体表面に対する密着性不足が原因で切刃に
剥離が発生し、比較的短かい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、この発明の方法によれば、硬質被覆層の
第１層であるＴｉＣ層の少なくとも基体表面との界面部
に形成された（Ｔｉ、Ｎｂ）Ｃを主体とする硬質拡散層
の存在によって硬質被覆層がＷＣＣ超超硬合金基体表面
に強固に結合した表面波５ｗｃ基超硬合金製切削工具を
製造することができ、したがって、この表面被覆ＷＣＣ
超超硬合金製切削工具、これを高速切削や重切削などの
苛酷な条件下での切削に用いても切刃に剥離などの発生
なく、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するなど工
業上有用な効果をもたらすものである。
第１層であるＴｉＣ層の少なくとも基体表面との界面部
に形成された（Ｔｉ、Ｎｂ）Ｃを主体とする硬質拡散層
の存在によって硬質被覆層がＷＣＣ超超硬合金基体表面
に強固に結合した表面波５ｗｃ基超硬合金製切削工具を
製造することができ、したがって、この表面被覆ＷＣＣ
超超硬合金製切削工具、これを高速切削や重切削などの
苛酷な条件下での切削に用いても切刃に剥離などの発生
なく、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するなど工
業上有用な効果をもたらすものである。
Claims (3)
- （１）硬質分散相形成成分としてＮｂ：０．１〜５重量
％を含有する炭化タングステン基超硬合金基体の表面に
、少なくとも第１層が炭化チタンで構成された単層また
は複層の硬質被覆層を蒸着形成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、上記硬質被
覆層の第１層たる上記炭化チタン層における基体表面と
の少なくとも界面部に、主体がＴｉとＮｂの複合炭化物
からなる硬質拡散層が存在することを特徴とする硬質被
覆層がすぐれた密着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。 - （２）硬質分散相形成成分としてＮｂ：０．１〜５重量
％を含有する炭化タングステン基超硬合金基体の表面に
、 炭化チタンからなる硬質被覆層を蒸着形成した後、 非酸化性雰囲気中、温度：９００〜１３００℃に所定時
間保持、 の条件でＮｂ拡散熱処理を施すこと、 を特徴とする硬質被覆層がすぐれた密着性を有する表面
被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具の製造法。 - （３）硬質分散相形成成分としてＮｂ：０．１〜５重量
％を含有する炭化タングステン基超硬合金基体の表面に
、 炭化チタンからなる硬質被覆層を蒸着形成した後、 非酸化性雰囲気中、温度：９００〜１３００℃に所定時
間保持、 の条件でＮｂ拡散熱処理を施し、 さらに、この上に、Ｔｉの炭化物、窒化物、炭窒化物、
および炭窒酸化物、並びに酸化アルミニウムのうちの１
種の単層または２種以上の複層からなる硬質被覆層を蒸
着形成すること、 を特徴とする硬質被覆層かすぐれた密着性を有する表面
被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29945490A JPH04171102A (ja) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | 硬質被覆層がすぐれた密着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およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29945490A JPH04171102A (ja) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | 硬質被覆層がすぐれた密着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およびその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04171102A true JPH04171102A (ja) | 1992-06-18 |
Family
ID=17872786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29945490A Pending JPH04171102A (ja) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | 硬質被覆層がすぐれた密着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およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04171102A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013031458A1 (ja) * | 2011-08-29 | 2013-03-07 | 京セラ株式会社 | 切削工具 |
| WO2023234831A1 (en) * | 2022-06-02 | 2023-12-07 | Husqvarna Ab | Hybrid coating process by pvd and thermal diffusion |
-
1990
- 1990-11-05 JP JP29945490A patent/JPH04171102A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013031458A1 (ja) * | 2011-08-29 | 2013-03-07 | 京セラ株式会社 | 切削工具 |
| JP5214075B1 (ja) * | 2011-08-29 | 2013-06-19 | 京セラ株式会社 | 切削工具 |
| KR20140056257A (ko) * | 2011-08-29 | 2014-05-09 | 쿄세라 코포레이션 | 절삭공구 |
| CN103813875A (zh) * | 2011-08-29 | 2014-05-21 | 京瓷株式会社 | 切削工具 |
| CN103813875B (zh) * | 2011-08-29 | 2015-12-23 | 京瓷株式会社 | 切削工具 |
| WO2023234831A1 (en) * | 2022-06-02 | 2023-12-07 | Husqvarna Ab | Hybrid coating process by pvd and thermal diffusion |
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