JPH05212604A - 硬質層被覆セラミックス製切削工具 - Google Patents

硬質層被覆セラミックス製切削工具

Info

Publication number
JPH05212604A
JPH05212604A JP4793492A JP4793492A JPH05212604A JP H05212604 A JPH05212604 A JP H05212604A JP 4793492 A JP4793492 A JP 4793492A JP 4793492 A JP4793492 A JP 4793492A JP H05212604 A JPH05212604 A JP H05212604A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
hard layer
coated
cutting tool
ceramics
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP4793492A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Koyama
孝 小山
Susumu Uchida
晋 内田
Yuichiro Terao
雄一郎 寺尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP4793492A priority Critical patent/JPH05212604A/ja
Publication of JPH05212604A publication Critical patent/JPH05212604A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長寿命の硬質層被覆セラミックス製切削工具
を提供する。 【構成】 重量%で、ZrO2 および/または安定化Z
rO2 :10〜40%、Cr3 2 ,CrN,Crのう
ち1種または2種以上:0.01〜2%、NiおよびC
oのうち1種または2種:0.2〜8%、を含有し、残
りがTiCNおよびTiCNOのうち1種または2種か
らなる組成の焼結体をセラミックス基体とし、かかる基
体表面に、Ti,Zr,Hfの炭化物、窒化物、酸化物
およびこれらの固溶体、並びに酸化アルミニウムのうち
の1種の単層または2層以上の複層からなる硬質層を被
覆してなる硬質層被覆セラミックス製切削工具。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高強度および高靭性
を有するセラミックスの表面に硬質層を被覆してなる硬
質層被覆セラミックス切削工具に関するものであり、特
にダクタイル鋳鉄や鋼などの高速切削に優れた効果を奏
する硬質層被覆セラミックス製切削工具に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】酸化ジルコニウム(以下、ZrO2 と記
す)、並びにY,Mg,Caおよび希土類元素の酸化物
のうちの1種以上を0.1〜5モル%固溶させて安定化
したZrO2 (以下、安定化ZrO2 と記す)のうちの
一方、あるいは両方:5〜30体積%、TiCまたはT
iN:残部、からなる組成のTiC−ZrO2 系、Ti
N−ZrO2 系およびTiC−TiN−ZrO2 系セラ
ミックスは知られており、これらをダイス、切削工具、
メカニカルシールなどとして用いることは知られている
(特開昭62−148367号公報参照) また、一般に、セラミックス製切削工具の表面に硬質層
を被覆してセラミックス製切削工具の寿命を向上させる
ことも行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のT
iCまたはTiN基セラミックスは、一般に硬質層に対
する密着性が悪く、上記従来のTiCまたはTiN基セ
ラミックス表面に硬質層を被覆しても、硬質層の密着性
が十分でないためにダクタイル鋳鉄を短時間切削しても
剥離または欠損が生じ、優れた切削性能を長期に亘って
発揮することができないという課題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
従来よりも一層長寿命の優れた硬質層被覆セラミックス
製切削工具を得るべく研究を行った結果、重量%で、Z
rO2 および/または安定化ZrO2 :10〜40%、
Cr3 2 ,CrN,Crのうちの1種または2種以
上:0.01〜2%、NiおよびCoのうち1種または
2種:0.2〜8%、を含有し、残りがTiCNおよび
TiCNOのうち1種または2種からなる組成の焼結体
からなるセラミックスは、それ自体が強度および靭性に
優れているとともに硬質層に対する密着性も優れてお
り、かかるセラミックスを基体としその表面に硬質層を
被覆して得られた硬質層被覆セラミックス製切削工具
は、過酷な条件の切削に対しても硬質層が剥離すること
なく長寿命を確保することができるという知見を得たの
である。
【0005】この発明は、かかる知見にもとづいてなさ
れたものであって、重量%で、ZrO2 および/または
安定化ZrO2 :10〜40%、Cr3 2 ,CrN,
Crのうちの1種または2種以上:0.01〜2%、N
iおよびCoのうち1種または2種:0.2〜8%、を
含有し、残りがTiCNおよびTiCNOのうち1種ま
たは2種からなる組成の焼結体からなるセラミックスの
表面に、Ti,Zr,Hfの炭化物、窒化物、酸化物お
よびこれらの固溶体、並びに酸化アルミニウムのうちの
1種の単層または2層以上の複層からなる硬質層を被覆
してなる硬質層被覆セラミックス製切削工具に特徴を有
するものである。
【0006】上記硬質層の厚さは、特に限定されるもの
ではないが0.5〜20μmの範囲内にあることが好ま
しく、0.5μm未満では硬質層を被覆することによる
効果が十分に得られず、一方20μmを越えると硬質層
の結晶粒が大きくなりすぎ、耐摩耗性が低下するので好
ましくないことによるものである。
【0007】上記硬質層は、Ti,Zr,Hfの炭化
物、窒化物、酸化物およびこれらの固溶体からなる場合
は、通常の条件の化学蒸着法または物理蒸着法により形
成されるが、酸化アルミニウム硬質層は化学蒸着法によ
り形成され、物理蒸着法により形成されていない。
【0008】つぎに、この発明の硬質層被覆セラミック
ス製切削工具のセラミックス基体の組成を上記の通りに
限定した理由を説明する。
【0009】(a) ZrO2 ,安定化ZrO2 これらの成分には、靭性を向上させ、もって耐欠損性を
向上させる作用があるが、その割合が10%未満では前
記作用に所望の向上効果が得られず、一方その割合が4
0%を越えても靭性に低下傾向が現われるようになるば
かりでなく、硬さも低下するようになることから、その
割合を10〜40%と定めた。
【0010】(b) Cr3 2 ,CrN,Cr これらの成分には、セラミックス基体の焼結性を向上さ
せるとともに、被覆する硬質層に対する密着性を向上さ
せる作用があるが、その割合が0.01%未満では所望
の効果が得られず、一方、その割合が2%を越えるとセ
ラミックス基体の特性を低下させるところから、その割
合を0.01〜2%に定めた。
【0011】(c) Ni,Co これら成分も上記Cr3 2 ,CrN,Crのうちの1
種または2種以上と共存してセラミックスの焼結性を向
上させると共に硬質層に対する密着性を向上させる作用
があるが、その割合が0.2%未満では所望の効果が得
られず、一方、その割合が8%を越えると、焼結後に多
量のNiおよび/またはCoが残存するために、セラミ
ックス基体の耐熱性が低下するので好ましくない。しま
たがって、その割合を0.2〜8%に定めた。
【0012】(d) TiCN,TiCNO これら成分は、この発明の硬質層被覆セラミックス製切
削工具のセラミックス基体の素地となる成分であり、上
記セラミックス基体の素地がTiCNであっても、Ti
CNOであっても、また、TiCNおよびTiCNOの
いかなる割合の混合体であっても、上記添加成分が同一
の成分組成範囲内にあるならばほぼ同一の特性を示すも
のであるから、この発明の硬質層被覆セラミックス製切
削工具のセラミックス基体の素地成分をTiCNおよび
TiCNOのうち1種または2種とした。
【0013】
【実施例】原料粉末として、いずれも0.2〜1μmの
範囲内の平均粒径を有するTiCN粉末、TiCNO粉
末、TiC粉末、TiN粉末、ZrO2 粉末、表1〜表
3に示される酸化物を固溶した安定化ZrO2 粉末、C
3 2 粉末、CrN粉末、Cr粉末、Ni粉末および
Co粉末を用意し、これら原料粉末を表1〜表3に示さ
れる配合組成となるように配合し、得られた配合粉末を
通常の条件で湿式混合し、乾燥したのち、これをプレス
成形して圧粉体を作製し、この圧粉体を窒素ガス雰囲気
中、温度:1500℃で予備焼結し、得られた予備焼結
体をアルゴンガス雰囲気中、温度:1400℃、圧力:
1000kg/cm2 の条件の熱間静水圧プレス処理を施
し、本発明セラミックス基体A〜T、比較セラミックス
基体A〜Mを作製し、さらに通常のホットプレス法によ
り従来セラミックス基体A〜Fを作製した。
【0014】なお、上記比較セラミックスA〜Mは、含
有成分が同じでも、その組成範囲がこの発明の条件から
外れているもので、この発明の条件から外れている値に
*印を付して示した。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】
【表3】
【0018】上記本発明セラミックス基体A〜T、比較
セラミックス基体A〜Mおよび従来セラミックス基体A
〜Fの表面に、TiC,TiN,TiCN,TiCO,
TiCNO,ZrO2 ,ZrC,ZrN,ZrCN,Z
rCNO,HfO2 ,HfC,HfN,HfCN,Hf
CNO,Al2 3 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層を下記の条件で合計の平均層厚が
3μmとなるように形成し、本発明硬質層被覆セラミッ
クス製切削工具(以下、本発明被覆切削工具という)1
〜21、比較硬質層被覆セラミックス製切削工具(以
下、比較被覆切削工具という)1〜13、および従来硬
質層被覆セラミックス製切削工具(以下、従来被覆切削
工具という)1〜5を作製した。
【0019】上記硬質層を形成するための条件は下記の
通りである。
【0020】(a) TiC層形成条件 温度:1030℃、圧力:100torr、 反応ガス組成:4%TiCl4 −5%CH4 −91H2 (b) TiN層形成条件 温度:980℃、圧力:100torr、 反応ガス組成:4%TiCl4 −8%N2 −88%H2 (c) TiCN層形成条件 温度:1000℃、圧力100torr、 反応ガス組成:4%TiCl4 −3%CH4 −4%Ti
Cl4 −89%H2 (d) TiCO層形成条件 温度:1000℃、圧力:100torr、 反応ガス組成:4%TiCl4 −6%CO−90%H2 (e) TiCNO層形成条件 温度:1000℃、圧力:100torr、 反応ガス組成:4%TiCl4 −3%CO−3%N2
90%H2 (f) Al2 3 層形成条件 温度:1000℃、圧力:100torr、 反応ガス組成:3%AlCl3 −5%CO2 −92%H
2 なお、ZrC層、ZrN層、ZrCN層、ZrCO層お
よびZrCNO層は、上記(a)〜(e)の反応ガス組
成のTiCl4 をそれぞれZrCl4 に置換することに
より形成し、またHfC層、HfN層、HfCN層、H
fCO層およびHfCNO層は、上記(a)〜(e)の
反応ガス組成のTiCl4 をそれぞれHfCl4 に置換
することにより形成した。
【0021】さらに、ZrO2 層およびHfO2 層は、
上記(f)の反応ガス組成のAlCl3 をそれぞれZr
Cl4 およびHfCl4 に置換することにより形成し
た。
【0022】上記本発明被覆切削工具1〜21、比較被
覆切削工具1〜13および従来被覆切削工具1〜5につ
いて、耐摩耗性および耐欠損性を評価する目的で、 被削材:SCM440(硬さHB :260)の丸棒、 切削速度:360m/min.、 送り:0.28mm/rev.、 切込み:1mm、 切削時間:20分 の条件で湿式連続切削試験を行ない、切刃の逃げ面摩耗
幅を測定し、これらの測定結果を表4〜表7に示した。
【0023】
【表4】
【0024】
【表5】
【0025】
【表6】
【0026】
【表7】
【0027】
【発明の効果】表4〜表7に示される結果から、本発明
被覆切削工具1〜21は、従来被覆切削工具1〜5のよ
うに欠損が生じないことから耐欠損性に優れていること
および比較被覆切削工具1〜13に比べて逃げ面摩耗幅
が小さいことから耐摩耗性に優れていることがわかる。
【0028】上述のように、この発明の硬質層被覆セラ
ミックス製切削工具は、ダクタイル鋳鉄などの切削に用
いても長期に亘って優れた切削性能を維持することがで
き、機械産業分野に大いに貢献しうるものである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 酸化ジルコニウムおよび/または安定化酸化ジルコニウ
    ム:10〜40%、 炭化クロム、窒化クロム、金属クロムのうち1種または
    2種以上:0.01〜2%、 ニッケルおよびコバルトのうち1種または2種:0.2
    〜8%、を含有し、残りが炭窒化チタンおよぴ酸炭窒化
    チタンのうち1種または2種からなる配合組成の焼結体
    セラミックスを基体とし、 その基体表面に、チタン、ジルコニウムおよびハフニウ
    ムの炭化物、窒化物、酸化物およびこれらの固溶体、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層を被覆してなることを特徴とす
    る硬質層被覆セラミックス製切削工具。
  2. 【請求項2】 上記ニッケルおよびコバルトのうち1種
    または2種の含有量は、重量%で2〜6%であることを
    特徴とする請求項1記載の硬質層被覆セラミックス製切
    削工具。
JP4793492A 1992-02-04 1992-02-04 硬質層被覆セラミックス製切削工具 Withdrawn JPH05212604A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4793492A JPH05212604A (ja) 1992-02-04 1992-02-04 硬質層被覆セラミックス製切削工具

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4793492A JPH05212604A (ja) 1992-02-04 1992-02-04 硬質層被覆セラミックス製切削工具

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05212604A true JPH05212604A (ja) 1993-08-24

Family

ID=12789208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4793492A Withdrawn JPH05212604A (ja) 1992-02-04 1992-02-04 硬質層被覆セラミックス製切削工具

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05212604A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100453720B1 (ko) * 2002-05-30 2004-10-20 한국야금 주식회사 Zr 및 Hf 성분을 함유하는 Ti(CN)계 서멧트 및이의 제조방법
WO2006107465A2 (en) 2005-04-05 2006-10-12 Vapor Technologies, Inc. Coated article with dark color
WO2010134583A1 (ja) * 2009-05-22 2010-11-25 新日本製鐵株式会社 切削工具寿命に優れた機械構造用鋼及びその切削方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100453720B1 (ko) * 2002-05-30 2004-10-20 한국야금 주식회사 Zr 및 Hf 성분을 함유하는 Ti(CN)계 서멧트 및이의 제조방법
WO2006107465A2 (en) 2005-04-05 2006-10-12 Vapor Technologies, Inc. Coated article with dark color
EP1866149A2 (en) * 2005-04-05 2007-12-19 Vapor Technologies, INc. Coated article with dark color
EP1866149A4 (en) * 2005-04-05 2010-09-01 Vapor Technologies Inc COATED ARTICLE WITH DARK COLOR
WO2010134583A1 (ja) * 2009-05-22 2010-11-25 新日本製鐵株式会社 切削工具寿命に優れた機械構造用鋼及びその切削方法
EP2357261A1 (en) * 2009-05-22 2011-08-17 Nippon Steel Corporation Steel for machine structure use attaining excellent cutting-tool life and method for cutting same
JPWO2010134583A1 (ja) * 2009-05-22 2012-11-12 新日本製鐵株式会社 切削工具寿命に優れた機械構造用鋼及びその切削方法
KR101313373B1 (ko) * 2009-05-22 2013-10-01 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 절삭 공구 수명이 우수한 기계 구조용 강 및 그 절삭 방법
EP2357261A4 (en) * 2009-05-22 2014-05-28 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp STEEL FOR A MACHINE STRUCTURE WITH EXCELLENT CUTTING TOOL DURABILITY AND CUTTING METHOD THEREFOR
US9725783B2 (en) 2009-05-22 2017-08-08 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Steel for machine structure use excellent in cutting tool lifetime and machining method of same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3052586B2 (ja) 耐チッピング性にすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具
JPH08134629A (ja) 超微粒積層膜と、それを有する工具用複合高硬度材料
JPH0732961B2 (ja) 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具
JPS6154114B2 (ja)
EP1548154B1 (en) Surface-coated cermet cutting tool with hard coating layer having excellent chipping resistance
JPH09174304A (ja) 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具
JP2867803B2 (ja) 耐チッピング性にすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具
JP6162484B2 (ja) 表面被覆部材
JPH0230406A (ja) 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具
JPH05212604A (ja) 硬質層被覆セラミックス製切削工具
JP3170993B2 (ja) 耐欠損性のすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具
JPH11172464A (ja) 高速切削ですぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具
JP3994590B2 (ja) 高能率切削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超硬合金製切削工具
JP2677288B2 (ja) 被覆工具材料
JP3353675B2 (ja) 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具
JP2800571B2 (ja) 耐チッピング性にすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具
JPH04289002A (ja) 硬質層被覆アルミナ系セラミックス切削工具
JP3240918B2 (ja) 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具
JPH10310878A (ja) 硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具
JP2970201B2 (ja) 硬質被覆層の密着性にすぐれた表面被覆Ti系炭窒硼酸化物基サーメット製切削工具
JP2970199B2 (ja) 硬質被覆層の密着性にすぐれた表面被覆Ti系炭窒硼化物基サーメット製切削工具
JP2508523B2 (ja) 表面被覆超硬合金製切削工具
JP2611360B2 (ja) 硬質被覆層がすぐれた耐衝撃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
JP3240919B2 (ja) 耐欠損性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具
JPH04304332A (ja) 耐摩耗性および耐欠損性に優れた超硬合金

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990518