JPH05123903A - 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方法 - Google Patents

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方法

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JPH05123903A
JPH05123903A JP31170491A JP31170491A JPH05123903A JP H05123903 A JPH05123903 A JP H05123903A JP 31170491 A JP31170491 A JP 31170491A JP 31170491 A JP31170491 A JP 31170491A JP H05123903 A JPH05123903 A JP H05123903A
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JP
Japan
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cutting tool
cemented carbide
cutting
temperature
based cemented
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JP31170491A
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English (en)
Inventor
Akira Osada
晃 長田
斉 ▲功▼刀
Hitoshi Kunugi
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 硬質被覆層のWC基超合金基体に対する付着
性にすぐれ、一段と苛酷な条件での高速連続切削やフラ
イス切削などの断続切削に使用したときに、被覆層が剥
離を起こしにくく、優れた切削性能を示す表面被覆WC
基超硬合金製切削工具を提供する。 【構成】 一次焼結して得られた焼結体の表面を研削処
理した通常のWC基超硬合金製切削工具を、さらに圧
力:5〜1000気圧の不活性ガス雰囲気中、液相出現
温度以上1500℃以下の温度範囲内の条件下で二次焼
結し、この二次焼結したWC基超硬合金製切削工具を基
体としてこの基体表面に、化学蒸着法により、元素周期
率表の4a,5aおよび6a族金属の炭化物、窒化物お
よび酸化物、並びにこれらの2種以上の固溶体、さらに
酸化アルミニウムのうち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ことを特徴とする
表面被覆WC基超硬合金製切削工具部材の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、硬質被覆層の炭化タ
ングステン(以下、WCで示す)基超合金基体に対する
付着性が優れている表面被覆WC基超硬合金製切削工具
に関するものであり、一段と苛酷な条件での高速連続切
削やフライス切削などの断続切削に使用しても硬質被覆
層の剥離が起こりにくく、優れた切削性能を示す表面被
覆WC基超硬合金製切削工具に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、WC基超硬合金基体の表面に、化
学蒸着法(CVD法)または物理蒸着法(PVD法)に
よりTiの炭化物、窒化物、および炭窒化物(以下、そ
れぞれTiC、TiN、およびTiCN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下部層と、
炭酸化チタン、炭窒酸化チタン、および酸化アルミニウ
ム(以下、それぞれTiCO、TiCNO、およびAl
2 3 で示す)のうちの1種の単層または2種以上の複
層からなる上部層で構成された硬質被覆層を0.5〜1
0μmの平均層厚で形成してなる被覆超硬切削工具が、
鋼などの連続切削や断続切削に用いられている。
【0003】一方、近年、切削工程の省力化および短縮
化に対する要求は強く、これに伴ない、より一段と苛酷
な条件下での高送りおよび高切込みなどの高速連続重切
削や断続切削が強いられる傾向にあるが、上記従来の被
覆超硬切削工具においては、これら苛酷な条件下では、
被覆層の付着性が不十分であり、比較的短時間の使用寿
命しか示さないのが現状である。
【0004】このため、工具寿命延長のための被覆層の
付着強度を向上させる工夫がいろいろなされている。
【0005】例えば、通常の真空雰囲気中で焼結して得
られたWC基超硬合金基体の表面を化学エッチングする
ことにより基体表面のCoを除去することで密着性を向
上させる方法(特開昭63−60280号公報参照)、
通常の真空雰囲気中で焼結して得られたWC基超硬合金
基体または上記WC基超硬合金基体の表面を研削したW
C基超硬合金基体を、さらに真空雰囲気中で液相の発生
する温度以上に加熱処理したのち、被覆層を形成する方
法(特開平3−82767号公報参照)などがある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記特開昭63−60
280号公報および特開平3−82767号公報記載の
製造方法で得られた硬質被覆切削工具でも一段と苛酷な
条件下での高速連続重切削や断続切削においては付着強
度が依然として不十分であった。
【0007】本発明者らがその原因を調べた結果、上記
製造方法で得られた硬質被覆切削工具は、Co低濃度領
域の形成のしかたが不安定である、被覆処理時に基体最
表面のCo濃度が増加しやすい、といった欠点があり、
そのために被覆層の付着強度が不十分であり、ばらつき
が生じやすいことがわかったのである。
【0008】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、被
覆層と接するWC基超硬合金基体の表面に安定してCo
濃度の低濃度域を形成し、被覆層の超硬合金基体表面に
対する付着強度およびWC基超硬合金基体の靭性が共に
優れ、高速連続重切削および断続切削に際して工具寿命
の長い被覆切削工具を提供すべく研究を行った結果、W
C基超硬合金製切削工具を、通常の一次焼結およびそれ
に続く研削処理により製造し、このWC基超硬合金製切
削工具を、さらに圧力:5〜1000気圧の不活性ガス
雰囲気中、液相出現温度以上1500℃以下の温度範囲
内の条件下で二次焼結し、この二次焼結したWC基超硬
合金製切削工具を基体としてこの基体表面に、化学蒸着
法により、元素周期率表の4a、5aおよび6a族金属
の炭化物、窒化物、および酸化物、並びにこれらの2種
以上の固溶体、さらに酸化アルミニウムのうち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する
ことにより得られた上記表面被覆WC基超硬合金製切削
工具は、被覆層がCo含有量の少ないCo低濃度層の上
に形成されているため付着強度が安定して優れ、かつ被
覆処理時に基体最表面のCo濃度増加も起こりにくくな
るという知見を得たのである。
【0009】この発明は、かかる知見にもとずいてなさ
れたものであって、一次焼結して得られた焼結体の表面
を研削処理した通常のWC基超硬合金製切削工具を、さ
らに圧力:5〜1000気圧の不活性ガス雰囲気中、液
相出現温度以上1500℃以下の温度範囲内の条件下で
二次焼結し、この二次焼結したWC基超硬合金製切削工
具を基体としてこの基体表面に、化学蒸着法により、元
素周期率表の4a,5aおよび6a族金属の炭化物、窒
化物および酸化物、並びにこれらの2種以上の固溶体、
さらに酸化アルミニウムのうち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W
C基超硬合金製切削工具部材の製造方法に特徴を有する
ものである。
【0010】上記二次焼結において、不活性ガス雰囲気
中の圧力が5気圧未満であると基体表面部における結合
相形成成分としてのCo含有量が内部におけるCo含有
量よりも相対的に十分に低くならず、したがって、硬質
被覆層の付着強度を向上させるに十分な効果が得られ
ず、一方、1000気圧を越えると変形しやすくかつ欠
損が発生しやすくなり、精度の要求される製品には公差
の範囲外のものができるので1000気圧以下であるこ
とが好ましい。
【0011】また二次焼結温度は液相出現温度以上15
00℃内の温度範囲内であり、通常の焼結温度の範囲内
である。
【0012】
【実施例】つぎに、この発明の表面被覆WC基超硬合金
製切削工具の製造法を実施例により具体的に説明する。
【0013】原料粉末として、いずれも0.5 〜3μmの
範囲内の平均粒径を有するWC粉末、[WC/TiC=
70/30]の(W,Ti)C粉末、[WC/TiC/
TaC=50/30/20]の(W,Ti,Ta)C粉
末、[WC/TiC/TiN=55/25/20、以上
重量比]の(W,Ti)CN粉末、TaC粉末、および
Co粉末を用意し、これら原料粉末をそれぞれ第1表に
示される配合組成に配合し、ボールミルにて72時間湿
式粉砕混合し、乾燥した後、1.5 ton /cm2 の圧力に
て圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を同じく第1表に
示される条件にて1時間一次焼結し、この結果得られた
焼結体にダイヤモンド砥石を用いて研削を施すことによ
り、実質的に配合組成と同一の成分組成を有し、かつI
SO規格のSNGN/20412に定めた形状のスロー
アウェイチップからなるWC基超硬合金基体A〜Hをそ
れぞれ製造した。
【0014】
【表1】
【0015】ついで、これらWC基超硬合金基体A〜H
のそれぞれを表2〜表4に示される条件で二次焼結を行
なった後、通常の化学蒸着法により下記の条件でTi
C、TiN、TiCN、TiCO、TiCNO、および
Al2 3 のうち1種の単層または2種以上の複層を被
覆し、表2〜表4に示される本発明被覆切削工具の製造
法(以下、本発明法という)1〜16および比較被覆切
削工具の製造法(以下、比較法という)1〜4を実施し
た。なお上記比較法1〜4は、二次焼結条件が、この発
明の範囲から外れているものである。
【0016】さらに比較のために、通常の真空雰囲気中
で焼結して得られたWC基超硬合金基体の表面を研削し
たWC基超硬合金基体をさらに真空雰囲気中で1350
℃または1400℃に加熱処理して二次焼結し、ついで
化学蒸着法により硬質被覆層を形成することにより従来
被覆切削工具の製造法(以下、従来法という)1〜4を
実施した。
【0017】化学蒸着するための条件は下記のとおりで
ある。 (a)TiCの場合 温度:1030℃、圧力:100torr、 反応ガス組成:4%TiCl4 −5%CH4 −91%H
2 、 (b)TiNの場合 温度:980℃、圧力:100torr、 反応ガス組成:4%TiCl4 −8%N2 −88%
2 、 (c)TiCNの場合 温度:1000℃、圧力:100torr、 反応ガス組成:4%TiCl4 −3%CH4 −4%N2
−89%H2 、 (d)TiCOの場合 温度:1000℃、圧力:100torr、 反応ガス組成:4%TiCl4 −6%CO−90%
2 、 (e)TiCNOの場合 温度:1000℃、圧力:100torr、 反応ガス組成:4%TiCl4 −3%CO−3%N2
90%H2 、 (f)Al2 3 の場合 温度:1000℃、圧力:100torr、 反応ガス組成:3%AlCl3 −5%CO2 −92%H
2
【0018】
【表2】
【0019】
【表3】
【0020】
【表4】
【0021】
【表5】
【0022】上記本発明法1〜16で作製した被覆切削
工具、比較法1〜4で作製した被覆切削工具および従来
法1〜4で作製した被覆切削工具について、それぞれ硬
質被覆層直下のWC基超硬合金のCo濃度低下層のCo
量およびその厚さを測定し、それらの結果を表6〜表8
に示とともに、表2〜表5に示される本発明法1〜16
で作製した被覆切削工具、比較法1〜4で作製した被覆
切削工具および従来法1〜4で作製した被覆切削工具に
ついて、 被削材 :SNCM439(硬さ:HB 260)スリッ
ト材 切削速度:250m/min 送 り:0.3mm/rev 切込み :2.0mm 切削時間:15min 冷却油 :なし の条件で鋼の高速断続切削試験を行ない、切刃の逃げ面
摩耗幅を測定するとともに、切刃状況も観察し、これら
の結果も表6〜表8に示した。
【0023】
【表6】
【0024】
【表7】
【0025】
【表8】
【0026】
【発明の効果】表6〜8に示された結果から、本発明法
1〜16で作製した被覆切削工具は、上記15分の高速
断続切削試験を行なっても、逃げ面摩耗幅は小さくかつ
摩耗状況も正常摩耗を示すに対し、この発明の条件から
外れた比較法1〜4(表4において、この発明の条件か
ら外れた値に*印を付して示した)で作製した被覆切削
工具を用いて高速断続切削試験すると、欠損または剥離
のために異常摩耗を示し、さらに従来法1〜4で作製し
た被覆切削工具を用いて高速断続切削試験すると、いず
れも剥離のために異常摩耗を示すことがわかる。
【0027】したがって、この発明の表面被覆炭化タン
グステン基超硬合金製切削工具の製造方法によると、従
来よりも一層優れた表面被覆炭化タングステン基超硬合
金製切削工具を製造することができ、産業の発展に大い
に貢献することができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一次焼結して得られた焼結体の表面を研
    削処理した通常の炭化タングステン(以下、WCと記
    す)基超硬合金製切削工具を、さらに圧力:5〜100
    0気圧の不活性ガス雰囲気中、液相出現温度以上150
    0℃以下の温度範囲内の条件下で二次焼結し、この二次
    焼結したWC基超硬合金製切削工具を基体としてこの基
    体表面に、化学蒸着法により、元素周期率表の4a,5
    aおよび6a族金属の炭化物、窒化物および酸化物、並
    びにこれらの2種以上の固溶体、さらに酸化アルミニウ
    ムのうち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ことを特徴とする表面被覆WC基
    超硬合金製切削工具部材の製造方法。
JP31170491A 1991-10-30 1991-10-30 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方法 Withdrawn JPH05123903A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6589602B2 (en) 2001-04-17 2003-07-08 Toshiba Tungaloy Co., Ltd. Highly adhesive surface-coated cemented carbide and method for producing the same
US6723389B2 (en) 2000-07-21 2004-04-20 Toshiba Tungaloy Co., Ltd. Process for producing coated cemented carbide excellent in peel strength

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6723389B2 (en) 2000-07-21 2004-04-20 Toshiba Tungaloy Co., Ltd. Process for producing coated cemented carbide excellent in peel strength
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