JPH05255795A - 被覆ｗｃ基超硬合金 - Google Patents
被覆ｗｃ基超硬合金Info
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- JPH05255795A JPH05255795A JP8631792A JP8631792A JPH05255795A JP H05255795 A JPH05255795 A JP H05255795A JP 8631792 A JP8631792 A JP 8631792A JP 8631792 A JP8631792 A JP 8631792A JP H05255795 A JPH05255795 A JP H05255795A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 鋼及び鋳物湿式切削時のヒートクラックから
欠損を防止できる切削工具を提供する。 【構成】 ＷＣ基超硬合金硬質相のＷＣを粗粒及び中粒
及び細粒に粒度配分し基体表面上にＴｉＮ及びＴｉＣＮ
などを被覆し湿式切削により適した切削工具。
欠損を防止できる切削工具を提供する。 【構成】 ＷＣ基超硬合金硬質相のＷＣを粗粒及び中粒
及び細粒に粒度配分し基体表面上にＴｉＮ及びＴｉＣＮ
などを被覆し湿式切削により適した切削工具。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、切削工具用に適した超
硬工具上に、皮膜を形成した被覆超硬合金に関する。
硬工具上に、皮膜を形成した被覆超硬合金に関する。
【０００２】
【従来の技術及び課題が解決しようとする問題点】従来
より、鋼及び鋳物加工では、用途により乾式、湿式切削
どちらかが用いられてきた。従来工具としては、Ｐ種
（ＪＩＳ−Ｂ４０５３−１９８７）表面に物理的蒸着法
（ＰＶＤ）により蒸着された工具が主に使用されてき
た。近年加工上の問題から湿式切削に移りつつある。
より、鋼及び鋳物加工では、用途により乾式、湿式切削
どちらかが用いられてきた。従来工具としては、Ｐ種
（ＪＩＳ−Ｂ４０５３−１９８７）表面に物理的蒸着法
（ＰＶＤ）により蒸着された工具が主に使用されてき
た。近年加工上の問題から湿式切削に移りつつある。
【０００３】即ち加工物の寸法変化及び材質的変化とい
う現象を湿式切削で押さえることが出来るからである。
従来のＰ種表面にＰＶＤ法により蒸着された工具では、
熱亀裂（ヒートクラック）、から影響される変形等によ
り寿命や寸法精度等劣るという問題があった。
う現象を湿式切削で押さえることが出来るからである。
従来のＰ種表面にＰＶＤ法により蒸着された工具では、
熱亀裂（ヒートクラック）、から影響される変形等によ
り寿命や寸法精度等劣るという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、湿式切
削を行うには高性能の切削工具が必要とされる。ところ
で、従来から使用されてきている。Ｐ種表面上にＰＶＤ
法により蒸着された工具では、切削時の熱サイクル等の
問題なとで、工具にヒートクラックが多数発生し微少ク
ラックから始まり大クラックに発展し最終的には欠損に
至る。その弊害として寸法精度及び工具寿命が低下し使
用に耐え得るものではなかった。そこでＰ種超硬合金よ
り強度に優れるＷＣ基超硬合金に注目し硬質相中のＷＣ
の粒度を変化させヒートクラックの発生から大クラック
に進展しくいく過程でのクラック伝播を抑制させる。さ
らに基体との密着性に優れる化学的蒸着法（ＣＶＤ）を
施し、耐ヒートクラック及び耐欠損性に対し優れた切削
工具を提供することにある。
削を行うには高性能の切削工具が必要とされる。ところ
で、従来から使用されてきている。Ｐ種表面上にＰＶＤ
法により蒸着された工具では、切削時の熱サイクル等の
問題なとで、工具にヒートクラックが多数発生し微少ク
ラックから始まり大クラックに発展し最終的には欠損に
至る。その弊害として寸法精度及び工具寿命が低下し使
用に耐え得るものではなかった。そこでＰ種超硬合金よ
り強度に優れるＷＣ基超硬合金に注目し硬質相中のＷＣ
の粒度を変化させヒートクラックの発生から大クラック
に進展しくいく過程でのクラック伝播を抑制させる。さ
らに基体との密着性に優れる化学的蒸着法（ＣＶＤ）を
施し、耐ヒートクラック及び耐欠損性に対し優れた切削
工具を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するものであり、ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金の強さに注
目し、硬質相としてＷＣと４ａ、５ａ、６ａ族の中から
選び出された１種叉は、２種以上の炭化物及び炭窒化物
で構成され、さらに硬質相として８０〜９５％残りをＣ
ｏ及びＮｉを主成分とする結合相と不可避不純物からな
るＷＣ基超硬合金である。
解決するものであり、ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金の強さに注
目し、硬質相としてＷＣと４ａ、５ａ、６ａ族の中から
選び出された１種叉は、２種以上の炭化物及び炭窒化物
で構成され、さらに硬質相として８０〜９５％残りをＣ
ｏ及びＮｉを主成分とする結合相と不可避不純物からな
るＷＣ基超硬合金である。
【０００６】さらに硬質相として７μｍ以上の粗粒ＷＣ
１０〜３０％、３〜７μｍの中粒ＷＣ３０〜４０％、残
り３μｍ以下の細粒ＷＣで構成されるα相（ＷＣ相）と
４ａ、５ａ、６ａ族より選び出されたＴａＣ ０．２０
〜６．００％、ＴｉＣ ０．１０〜３．８０％、かつＴ
ｉＣ−ＴｉＮ ０．５０〜３．７５％でβ相〔（ＷＴｉ
Ｔａ）Ｃ相〕を構成し、さらに分散強化としてＺｒＣを
０．１０〜１．３５％を添加するＷＣ基超硬合金であ
る。
１０〜３０％、３〜７μｍの中粒ＷＣ３０〜４０％、残
り３μｍ以下の細粒ＷＣで構成されるα相（ＷＣ相）と
４ａ、５ａ、６ａ族より選び出されたＴａＣ ０．２０
〜６．００％、ＴｉＣ ０．１０〜３．８０％、かつＴ
ｉＣ−ＴｉＮ ０．５０〜３．７５％でβ相〔（ＷＴｉ
Ｔａ）Ｃ相〕を構成し、さらに分散強化としてＺｒＣを
０．１０〜１．３５％を添加するＷＣ基超硬合金であ
る。
【０００７】さらに上記ＷＣ基超硬合金を基体とし、表
面にＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＴｉＮ、Ａｌ2Ｏ3などを１層以
上に被覆する。
面にＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＴｉＮ、Ａｌ2Ｏ3などを１層以
上に被覆する。
【０００８】
【作用】湿式切削時における熱サイクルから受ける影響
からヒートクラックが発生し、欠損に至る問題に対し超
硬合金の硬質相に注目し、その硬質相を形成するＷＣ、
ＴａＣ、ＴｉＣ、ＴｉＣ−ＴｉＮ、ＺｒＣを使用しヒー
トクラックから発生するクラック伝播を押さえる効果を
もたせる事が出来た。
からヒートクラックが発生し、欠損に至る問題に対し超
硬合金の硬質相に注目し、その硬質相を形成するＷＣ、
ＴａＣ、ＴｉＣ、ＴｉＣ−ＴｉＮ、ＺｒＣを使用しヒー
トクラックから発生するクラック伝播を押さえる効果を
もたせる事が出来た。
【０００９】まず、ＷＣに粗粒を使用しクラック伝播を
押さえる効果を持たせた。ＴａＣ及びＴｉＣで、耐熱性
及び耐化学反応性を向上させる。ＴｉＣ−ＴｉＮで、組
織の微細化を行いＺｒＣで、耐熱塑性変形性を向上させ
た。粗粒ＷＣ７μｍ以上１０〜３０％、中粒ＷＣ３〜７
μｍ３０〜４０％、残り細粒ＷＣ３μｍでクラック伝播
の抑制効果がある。
押さえる効果を持たせた。ＴａＣ及びＴｉＣで、耐熱性
及び耐化学反応性を向上させる。ＴｉＣ−ＴｉＮで、組
織の微細化を行いＺｒＣで、耐熱塑性変形性を向上させ
た。粗粒ＷＣ７μｍ以上１０〜３０％、中粒ＷＣ３〜７
μｍ３０〜４０％、残り細粒ＷＣ３μｍでクラック伝播
の抑制効果がある。
【００１０】次に、硬質相中のＷＣの一部を、炭化タン
タル（ＴａＣ）０．２０〜６．００％、炭化チタン（Ｔ
ｉＣ）０．１０〜３．８０％で置換する。ＴａＣ ０．
２０〜６．００％及びＴｉＣ ０．１０〜３．８０％
で、かつその比率が（ＴａＣ／ＴｉＣ）＝０．１〜２．
５で耐熱性及び耐化学反応性を向上させ、ＴｉＣ−Ｔｉ
Ｎ ０．５０〜３．７５％で組織の微細化を行こなわ
れ、ＺｒＣ ０．１０〜１．３５％で結合相中の分散強
化を行い耐熱塑性変形性を押さえられる。さらに、この
基体表面上に被覆すればさらに向上する。下記に数値限
定した理由を述べる。
タル（ＴａＣ）０．２０〜６．００％、炭化チタン（Ｔ
ｉＣ）０．１０〜３．８０％で置換する。ＴａＣ ０．
２０〜６．００％及びＴｉＣ ０．１０〜３．８０％
で、かつその比率が（ＴａＣ／ＴｉＣ）＝０．１〜２．
５で耐熱性及び耐化学反応性を向上させ、ＴｉＣ−Ｔｉ
Ｎ ０．５０〜３．７５％で組織の微細化を行こなわ
れ、ＺｒＣ ０．１０〜１．３５％で結合相中の分散強
化を行い耐熱塑性変形性を押さえられる。さらに、この
基体表面上に被覆すればさらに向上する。下記に数値限
定した理由を述べる。
【００１１】粗粒ＷＣ７μｍを、１０％未満であるとク
ラック伝播が大きいが、３０％を越えると硬さ（ＨＲ
Ａ）が不足する為１０〜３０％が最適である。中粒ＷＣ
３〜７μｍが３０％未満であるとクラック伝播が大き
く、４０％越えるとＨＲＡが不足する為３０〜４０％が
最適である。加えて分散強化の効果が認められる。残り
を細粒ＷＣ３μｍ以下とすることで硬質相内で分散強化
されクラック伝播及びＨＲＡが向上する。
ラック伝播が大きいが、３０％を越えると硬さ（ＨＲ
Ａ）が不足する為１０〜３０％が最適である。中粒ＷＣ
３〜７μｍが３０％未満であるとクラック伝播が大き
く、４０％越えるとＨＲＡが不足する為３０〜４０％が
最適である。加えて分散強化の効果が認められる。残り
を細粒ＷＣ３μｍ以下とすることで硬質相内で分散強化
されクラック伝播及びＨＲＡが向上する。
【００１２】ＴａＣ及びＴｉＣの比が、２．５を越える
と抗折力が不足し、０．１未満ではクレータ摩耗が問題
である為０．１〜２．５の比が最適である。ＴｉＣ−Ｔ
ｉＮ３．７５％を越えると基体焼結性が悪化する。０．
５０％未満であれば微細化の効果は認められない。
と抗折力が不足し、０．１未満ではクレータ摩耗が問題
である為０．１〜２．５の比が最適である。ＴｉＣ−Ｔ
ｉＮ３．７５％を越えると基体焼結性が悪化する。０．
５０％未満であれば微細化の効果は認められない。
【００１３】ＺｒＣ０．１０〜１．３５％であれば耐熱
塑性変形性が著しく向上する。１．３５％を越えると抗
折力が低下してしまう。０．１０％未満では、耐熱塑性
変形性向上の効果は低い。なお、切削工具として硬質相
は８０〜９５％が最適である。該ＷＣ基超硬合金基体表
面上に、被覆を１層以上行うことによりさらに向上す
る。
塑性変形性が著しく向上する。１．３５％を越えると抗
折力が低下してしまう。０．１０％未満では、耐熱塑性
変形性向上の効果は低い。なお、切削工具として硬質相
は８０〜９５％が最適である。該ＷＣ基超硬合金基体表
面上に、被覆を１層以上行うことによりさらに向上す
る。
【００１４】
実施例１ 基体組成として９２．０％ＷＣ−８．０％Ｃｏ合金に
て、ＷＣの粒度を変化させる為市販の粗粒ＷＣ及び中粒
ＷＣの粉末を使用し、残り硬質相成分及び結合相構成粉
末とともに配合し湿式混合粉砕を行った。しかる後、Ｓ
ＥＥ４２ＴＮ（ＪＩＳ−Ｂ４１２０−１９８５）のチッ
プ形状に成形し１３５０〜１５００°Ｃの温度で焼結
し、研削加工を行い作成した。表面をラップし鏡面に仕
上げ、ミクロ組織観察を行い平均粒度（長軸径＋短軸
径）／２をもって分類し、おのおの画像処理装置にかけ
面積を求める。それに加えＨＲＡ測定及びクラック平均
長さ（ビッカーズ硬度計による圧痕の四角に生じるクラ
ック）を測定した。その結果を併記する。表１より粗粒
ＷＣを分散させることにより、クラック長さを減ずるこ
とができた。
て、ＷＣの粒度を変化させる為市販の粗粒ＷＣ及び中粒
ＷＣの粉末を使用し、残り硬質相成分及び結合相構成粉
末とともに配合し湿式混合粉砕を行った。しかる後、Ｓ
ＥＥ４２ＴＮ（ＪＩＳ−Ｂ４１２０−１９８５）のチッ
プ形状に成形し１３５０〜１５００°Ｃの温度で焼結
し、研削加工を行い作成した。表面をラップし鏡面に仕
上げ、ミクロ組織観察を行い平均粒度（長軸径＋短軸
径）／２をもって分類し、おのおの画像処理装置にかけ
面積を求める。それに加えＨＲＡ測定及びクラック平均
長さ（ビッカーズ硬度計による圧痕の四角に生じるクラ
ック）を測定した。その結果を併記する。表１より粗粒
ＷＣを分散させることにより、クラック長さを減ずるこ
とができた。
【００１５】
【表１】
【００１６】実施例２ 実施例１より得られた組成にＴａＣ及びＴｉＣを添加し
た。組成は８４．０〜９１．７％ＷＣ−０．３〜８．０
（Ｔａ、Ｔｉ）Ｃ−８．０％Ｃｏ。ＨＲＡ測定しその結
果を表２に示す。表２より、ＨＲＡに悪影響はなく、問
題となるクラック長さも長じることはなかった。
た。組成は８４．０〜９１．７％ＷＣ−０．３〜８．０
（Ｔａ、Ｔｉ）Ｃ−８．０％Ｃｏ。ＨＲＡ測定しその結
果を表２に示す。表２より、ＨＲＡに悪影響はなく、問
題となるクラック長さも長じることはなかった。
【００１７】
【表２】
【００１８】実施例３ 実施例２より得られた組成にＴｉＣ−ＴｉＮを添加し
た。組成は８９．０〜９１．５％（Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ）Ｃ
−０．５〜３．０％ＴｉＣ−ＴｉＮ−８０％Ｃｏ。実施
例２と同様に結果を表３に示す。表３よりＨＲＡの上昇
が認められた、ＴｉＣ−ＴｉＮ添加による組織の微細化
が行なわれたものである。問題となるクラックも長じる
ことはなかった。
た。組成は８９．０〜９１．５％（Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ）Ｃ
−０．５〜３．０％ＴｉＣ−ＴｉＮ−８０％Ｃｏ。実施
例２と同様に結果を表３に示す。表３よりＨＲＡの上昇
が認められた、ＴｉＣ−ＴｉＮ添加による組織の微細化
が行なわれたものである。問題となるクラックも長じる
ことはなかった。
【００１９】
【表３】
【００２０】実施例４ 実施例３より得られた組成にＺｒＣを添加した。組成は
８８．０〜９１．４％（Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ）Ｃ−０．５〜
３．０％ＴｉＣ−ＴｉＮ−０．１〜１．０％ＺｒＣ−
８．０％Ｃｏ。実施例２と同様に結果を表４に示す。表
４より、ＨＲＡの上昇が認められた、ＺｒＣ添加による
結合相中に分散強化されたものである。問題となるクラ
ックも長じることはなかった。
８８．０〜９１．４％（Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ）Ｃ−０．５〜
３．０％ＴｉＣ−ＴｉＮ−０．１〜１．０％ＺｒＣ−
８．０％Ｃｏ。実施例２と同様に結果を表４に示す。表
４より、ＨＲＡの上昇が認められた、ＺｒＣ添加による
結合相中に分散強化されたものである。問題となるクラ
ックも長じることはなかった。
【００２１】
【表４】
【００２２】実施例５ 上記実施されたチップ表面に１層以上の被覆を行った
後、フライスカッターに取付け湿式切削を行う、フライ
スカッターは直径１６０ｍｍ、切削速度は２００ｍ／ｍ
ｉｎ、１刃あたりの送りを０．２ｍｍ、切り込みを２．
０ｍｍ、切削液をエマルジョン形水溶性切削油剤を使
用、被削材としてＳ５０Ｃ（ＨＢ２２０ブリネル硬さ）
を用いた。
後、フライスカッターに取付け湿式切削を行う、フライ
スカッターは直径１６０ｍｍ、切削速度は２００ｍ／ｍ
ｉｎ、１刃あたりの送りを０．２ｍｍ、切り込みを２．
０ｍｍ、切削液をエマルジョン形水溶性切削油剤を使
用、被削材としてＳ５０Ｃ（ＨＢ２２０ブリネル硬さ）
を用いた。
【００２３】切削から受ける影響によりヒートクラック
が発生し欠損まで切削し、その切削時間を評価した結果
を表５に示す。表５より切削の結果比較品より大幅な性
能向上が認められた。理由としてはクラックの進展が抑
制された効果が得られた。
が発生し欠損まで切削し、その切削時間を評価した結果
を表５に示す。表５より切削の結果比較品より大幅な性
能向上が認められた。理由としてはクラックの進展が抑
制された効果が得られた。
【００２４】被覆は、実施例ではＣＶＤ法で被覆された
物を使用したが、ＷＣ基超硬合金の強度が増した為ＰＶ
Ｄ法により被覆された物でも充分使用に耐える。被覆層
にＡｌ2Ｏ3を加えることにより耐摩耗性を向上させられ
る。
物を使用したが、ＷＣ基超硬合金の強度が増した為ＰＶ
Ｄ法により被覆された物でも充分使用に耐える。被覆層
にＡｌ2Ｏ3を加えることにより耐摩耗性を向上させられ
る。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、従来不十分であった湿
式切削において、ヒートクラックから欠損に至る過程が
減衰され、工具寿命の大幅な向上が達成できる。
式切削において、ヒートクラックから欠損に至る過程が
減衰され、工具寿命の大幅な向上が達成できる。
【表５】
Claims (4)
- 【請求項１】 基体表面上に耐摩耗性に優れる被覆を有
する、炭化タングステン（ＷＣ）８０〜９５重量％の硬
質相と残りＣｏ及びＮｉを主成分とする結合相と不可避
不純物からなるＷＣ基超硬合金において、前記硬質相の
ＷＣ粒度を研磨面上のミクロ組織より面積率にて粗粒Ｗ
Ｃ（７μｍ以上）１０〜３０％、中粒ＷＣ（３〜７μ
ｍ）３０〜４０％、残りを細粒ＷＣ（３μｍ以下）とし
たことを特徴とする被覆ＷＣ基超硬合金。 - 【請求項２】 請求項１において、該硬質相中のＷＣの
一部を、炭化タンタル（ＴａＣ）０．２０〜６．００
％、炭化チタン（ＴｉＣ）０．１０〜３．８０％で、か
つその比が（ＴａＣ／ＴｉＣ）＝０．１〜２．５の比率
に置き換えることを特徴とする被覆ＷＣ基超硬合金。 - 【請求項３】 請求項２において、該硬質相のＷＣ、Ｔ
ａＣ及びＴｉＣの一部を、炭窒化チタンＴｉＣ−ＴｉＮ
叉は窒化チタンＴｉＮ０．５０〜３．７５％で置き換え
ることを特徴とする被覆ＷＣ基超硬合金。 - 【請求項４】 請求項３において、該硬質相中のＷＣ及
びＴａＣ、ＴｉＣ、ＴｉＣ−ＴｉＮ及びＴｉＮの一部
を、炭化ジルコニウム（ＺｒＣ）０．１０〜１．３５％
で置き換えることを特徴とする被覆ＷＣ基超硬合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08631792A JP3289842B2 (ja) | 1992-03-10 | 1992-03-10 | 被覆ｗｃ基超硬合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08631792A JP3289842B2 (ja) | 1992-03-10 | 1992-03-10 | 被覆ｗｃ基超硬合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05255795A true JPH05255795A (ja) | 1993-10-05 |
| JP3289842B2 JP3289842B2 (ja) | 2002-06-10 |
Family
ID=13883462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08631792A Expired - Fee Related JP3289842B2 (ja) | 1992-03-10 | 1992-03-10 | 被覆ｗｃ基超硬合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3289842B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5624766A (en) * | 1993-08-16 | 1997-04-29 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Cemented carbide and coated cemented carbide for cutting tool |
| CN111378886A (zh) * | 2018-12-28 | 2020-07-07 | 自贡硬质合金有限责任公司 | 一种超细晶硬质合金及其制备方法 |
-
1992
- 1992-03-10 JP JP08631792A patent/JP3289842B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5624766A (en) * | 1993-08-16 | 1997-04-29 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Cemented carbide and coated cemented carbide for cutting tool |
| CN111378886A (zh) * | 2018-12-28 | 2020-07-07 | 自贡硬质合金有限责任公司 | 一种超细晶硬质合金及其制备方法 |
| CN111378886B (zh) * | 2018-12-28 | 2021-12-07 | 自贡硬质合金有限责任公司 | 一种超细晶硬质合金及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3289842B2 (ja) | 2002-06-10 |
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