JPH04289003A - すぐれた靭性を有する表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削工具 - Google Patents
すぐれた靭性を有する表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削工具Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
は勿論のこと、特に靭性が要求される断続切削に用いた
場合にも、切刃に欠けやチッピングなどの発生なく、す
ぐれた切削性能を発揮する表面被覆炭窒化チタン(以下
、TiCNで示す)基サーメット製切削工具に関するも
のである。
号公報に記載される通り、CoおよびNiを主体とする
結合相形成成分を12〜20重量%(以下、%は重量%
を示す)含有するTiCN基サーメットからなる基体の
表面に、化学蒸着法または物理蒸着法を用いて、Tiの
炭化物、窒化物、および炭窒化物、並びに酸化アルミニ
ウム(以下、それぞれTiC,TiN,およびTiCN
,並びにAl2 O3 で示す)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1〜10μm
の平均層厚で形成してなる表面被覆TiCN基サーメッ
ト製切削工具が知られており、かつこれらの従来表面被
覆TiCN基サーメット製切削工具が、例えば各種鋼の
連続切削に用いられていることも知られている。
の多様化に伴ない、連続切削に加えて、同じ切削工具の
断続切削への適用が求められているが、上記の従来表面
被覆TiCN基サーメット製切削工具は、これを例えば
鋼の断続切削に用いた場合、靭性不足が原因で切刃に欠
けやチッピングが発生し易く、比較的短時間で使用寿命
に至ることから、断続切削への適用は困難であるのが現
状である。
上述のような観点から、上記の従来表面被覆TiCN基
サーメット製切削工具に着目し、これの断続切削への適
用を可能にすべく研究を行なった結果、一般に、上記の
従来表面被覆TiCN基サーメット製切削工具を構成す
るTiCN基サーメット基体は、所定形状にプレス成形
された圧粉体を、圧力:0.005〜0.1torrの
真空中、1450〜1470℃の温度に約1.5時間保
持後、窒素ガスの循環による強制冷却(この場合、液相
が存在する約1300℃までの冷却速度は20℃/mi
n 以上となる)にて室温まで冷却の焼結条件によって
製造され、製造されたTiCN基サーメット基体は全体
に均一な組織をもつが、上記の圧粉体の焼結条件を、圧
力:0.005〜0.1torrの真空中、1480〜
1530℃の温度に約1.5時間保持後、1300℃ま
でを5〜15℃/min の冷却速度で冷却の相対的に
高温にして徐冷の条件とすると、基体表面にCoおよび
Niを主体とする結合相構成成分が基体内部から溶出し
てきて、基体表面部には前記結合相構成成分からなる溶
出合金層が形成されるようになり、この溶出合金層は基
体内部のTiCN基サーメットに比して著しく軟質であ
り、かつこの溶出合金層の厚さは焼結時の焼結温度およ
び冷却速度を調整することにより制御できるものであり
、この表面部に溶出合金層が形成された基体の表面に、
通常の化学蒸着法または物理蒸着法を用い、基体表面部
の溶出合金層と接する第1層をTiN層からなる硬質被
覆層として、前記溶出合金層を構成するCoやNiを主
体とする結合相構成成分が硬質被覆層に拡散移動するの
を防止した状態で、上記の通常の硬質被覆層を形成する
と、この結果製造された表面被覆TiCN基サーメット
製切削工具は、上記基体表面部に形成された溶出合金層
によってすぐれた靭性をもつようになり、したがって連
続切削は勿論のこと、断続切削に用いても切刃に欠けや
チッピングの発生なく、すぐれた切削性能を発揮するよ
うになるという研究結果を得たのである。
なされたものであって、CoおよびNiを主体とする結
合相形成成分を12〜20%含有し、かつ表面部に結合
相構成成分からなる溶出合金層を0.5〜1.5μmの
平均層厚で形成してなるTiCN基サーメット基体の表
面に、化学蒸着法または物理蒸着法を用いて、TiC,
TiN,TiCN,およびAl2 O3 のうちの2種
以上の複層からなる硬質被覆層を、上記基体表面部に形
成された溶出合金層と接する第1層を前記溶出合金層を
構成する結合相構成成分の拡散防止作用を有する平均層
厚:0.5〜5μmのTiN層とした状態で形成してな
る、すぐれた靭性を有する表面被覆TiCN基サーメッ
ト製切削工具に特徴を有するものである。
記の通りに数値限定した理由を以下に説明する。
含有量が12%では、基体に所望の靭性が得られないほ
か、基体表面部の溶出合金層の形成が抑制されるように
なり、一方その含有量が20%を越えると、基体の耐摩
耗性の低下が著しくなることから、その含有量を12〜
20%と定めた。
その平均層厚が0.5μm未満では、切削工具に所望の
すぐれた靭性を確保することができず、一方その平均層
厚が1.5μmを越えると、切削時に塑性変形を起し、
切削不能に至る場合が生じるようになることから、その
平均層厚を0.5〜1.5μmと定めた。
厚 その平均層厚が0.5μm未満では、拡散防止作用が不
十分となり、硬質被覆層中に結合相構成成分が拡散含有
するようになって硬質被覆層の耐摩耗性低下をもたらし
、一方その平均層厚が5μmを越えると、これ以外の他
のより硬質の硬質被覆層(一般に硬質被覆層の平均層厚
は1〜10μmとするのが望ましいとされている)の厚
さが相対的に薄くなって、耐摩耗性低下の原因ともなる
ことから、その平均層厚を0.5〜5μmと定めた。
具体的に説明する。
5μmの範囲内の所定の平均粒径を有するTiC粉末、
TiN粉末、TaC粉末、WC粉末、Mo2C粉末、N
bC粉末、ZrC粉末、Co粉末、Ni粉末、およびA
l粉末を用意し、これら原料粉末を表1に示される配合
組成に配合し、以下いずれも通常の条件で、湿式混合し
、乾燥し、プレス成形して圧粉体とした後、この圧粉体
を、圧力:0.01torrの真空中、温度:1500
℃に1.5時間保持した後、1300℃に至るまで5〜
15℃/min の範囲内の所定の冷却速度で冷却の条
件で焼結することにより表面部に同じく表1に示される
各種の平均層厚を有する溶出合金層が形成され、かつC
IS・CNMG432の形状をもった本発明TiCN基
サーメット基体(以下、本発明基体という)A〜Dをそ
れぞれ製造した。
0.01torrの真空中、温度:1450℃に1.5
時間保持後、1300℃までを25℃/min の冷却
速度で冷却の通常の条件とする以外は、同一の条件で同
じく表1に示される通りの従来TiCN基サーメット基
体(以下、従来基体という)a〜dをそれぞれ製造した
。
の化学蒸着装置を用い、表2および表3に示される組成
および平均層厚の硬質被覆層を形成することにより本発
明表面被覆TiCN基サーメット製切削工具(以下、本
発明被覆切削工具という)1〜10および従来表面被覆
TiCN基サーメット製切削工具(以下、従来被覆切削
工具という)1〜10をそれぞれ製造した。
工具について、被削材:JIS・SNCM439の丸棒
、切削速度:200m/min 、送り:0.3mm/
rev.、切込み:1.5mm、切削時間:15分、の
条件での鋼の乾式連続切削試験、並びに、被削材:JI
S・SCM440の4本縦溝入り丸棒、切削速度:20
0m/min 、送り:0.36mm/rev.、切込
み:1mm、切削時間:2分、の条件での鋼の乾式断続
切削試験を行ない、いずれの切削試験でも切刃の逃げ面
摩耗幅を測定した。 これらの測定結果を表2、および表3にそれぞれ示した
。
発明被覆切削工具1〜10は、連続切削では従来被覆切
削工具1〜10と同等のすぐれた耐摩耗性を示し、一方
断続切削では、従来被覆切削工具1〜10が靭性不足が
原因で、いずれも切刃にチッピングが発生し、相対的に
短時間で使用寿命に至るのに対して、本発明被覆切削工
具1〜10は、いずれも基体表面部に形成された溶出合
金層によりもたらされるすぐれた靭性によって、すぐれ
た耐欠損性を示し、長期に亘っての使用が可能であるこ
とが明らかである。
N基サーメット製切削工具は、基体表面部に形成された
溶出合金層によってすぐれた靭性が確保され、かつ硬質
被覆層の形成時に前記溶出合金層を構成する結合相形成
成分が前記硬質被覆層に拡散移動するのが、同じく硬質
被覆層として形成したTiNからなる拡散防止層によっ
て阻止されるので、前記硬質被覆層の耐摩耗性低下が防
止されることと合まって、連続切削は勿論のこと、靭性
が要求される断続切削でもすぐれた性能を長期に亘って
発揮するようになるなど工業上有用な特性を有するので
ある。
Claims (1)
- 【請求項1】 CoおよびNiを主体とする結合相形
成成分を12〜20重量%含有する炭窒化チタン基サー
メット基体の表面に、化学蒸着法または物理蒸着法を用
いて、Tiの炭化物、窒化物、および炭窒化物、並びに
酸化アルミニウムのうちの2種以上で構成された複層の
硬質被覆層を形成してなる表面被覆炭窒化チタン基サー
メット製切削工具において、上記基体の表面部を、0.
5〜1.5μmの平均層厚を有し、かつ結合相構成成分
からなる溶出合金層で構成すると共に、上記基体表面部
の溶出合金層に接する硬質被覆層を、0.5〜5μmの
平均層厚を有する窒化チタンからなる結合相構成成分拡
散防止層で構成すること、を特徴とするすぐれた靭性を
有する表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削工具。
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-
1991
- 1991-03-18 JP JP03078605A patent/JP3099834B2/ja not_active Expired - Lifetime
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CN110484892B (zh) * | 2019-09-19 | 2021-04-27 | 中南大学 | 一种高切削寿命Al2O3基CVD涂层合金及其制备方法 |
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