JPH05339753A - 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 - Google Patents

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

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JPH05339753A
JPH05339753A JP4173824A JP17382492A JPH05339753A JP H05339753 A JPH05339753 A JP H05339753A JP 4173824 A JP4173824 A JP 4173824A JP 17382492 A JP17382492 A JP 17382492A JP H05339753 A JPH05339753 A JP H05339753A
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JP
Japan
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cutting tool
carbonitride
coating layer
cermet
hard coating
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4173824A
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English (en)
Inventor
Hironori Yoshimura
寛範 吉村
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
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  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 硬質被覆層の密着性にすぐれた表面被覆(T
i,M)CNBO基サーメット製切削工具を提供する。 【構成】 0.2〜4重量%のBと0.2〜2重量%の
酸素を含有する(Ti,M)CNBOを主成分とする硬
質分散層:70〜95重量%を含有し、残りがCoとN
iのうちの1種または2種を主成分とする結合相からな
る内部組成を有し、かつ表面部に、表面から深さ:50
μmまでの範囲内に最高硬さを有する(Ti,M)CN
BO基サーメット基体の表面に、TiC、TiN、Ti
2 およびTiO2 、並びにこれらの2種以上の固溶
体、さらにAl2 3 のうちの1種の単層または2種以
上の複層で構成された硬質被覆層を0.5〜20μmの
平均層厚で形成してなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、基体表面に対する硬
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に関するものである。
【0002】
【従来の技術】特願平2−418976号に記載される
ように、例えば鋼などの切削に用いるのに適した切削工
具として、重量%で(以下、%は重量%を示す)、Ti
系炭窒化物[以下、(Ti,M)CNで示す]を主成分
とする硬質分散相:70〜95%、を含有し、残りがC
oおよびNiのうちの1種または2種を主成分とする結
合相からなる内部組成を有し、かつ表面部に最高硬さを
有する表面硬質層を形成してなる(Ti,M)CN基サ
ーメット基体の表面に、Tiの炭化物、窒化物、硼化
物、および酸化物(以下、それぞれTiC,TiN,T
iB2 、およびTiO2 で示す)、並びにこれらの2種
以上の固溶体(例えばTiCN,TiCNO、およびT
iCNBなど)、さらに酸化アルミニウム(以下、Al
2 3 で示す)のうちの1種の単層または2種以上の複
層からなる硬質被覆層を0.5〜20μmの平均層厚で
形成してなる、表面被覆(Ti,M)CN基サーメット
製切削工具が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削機械
の自動化および高性能化はめざましく、これに伴ない切
削加工のより一段の高速化は避けられず、かつこれと合
わせて切削工具の使用寿命のより一層の延命化が強く要
求される傾向にあるが、上記の従来表面被覆(Ti,
M)CN基サーメット製切削工具は、硬質被覆層の基体
表面に対する密着強度が十分でないために、苛酷な切削
条件では剥離し易く、この結果耐摩耗性不足をきたし、
上記の要求には満足に対応することができないのが現状
である。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、上
述のような観点から、上記従来表面被覆(Ti,M)C
N基サーメット製切削工具に着目し、これを構成する硬
質被覆層の基体表面に対する密着性の向上をはかるべく
研究を行なった結果、上記従来表面被覆(Ti,M)C
N基サーメット製切削工具において、基体の(Ti,
M)CN基サーメットを構成する硬質分散相を、上記
(Ti,M)CNに0.2〜4%のボロン(B)と0.
2〜2%の酸素(O)を固溶含有させてなるTi系炭窒
硼酸化物[以下、(Ti,M)CNBOで示す]を主成
分とする硬質分散相で構成すると、上記(Ti,M)C
NBOの作用で硬質被覆層の基体表面に対する密着性が
一般と向上するようになり、この結果の表面被覆(T
i,M)CNBO基サーメット製切削工具は、苛酷な条
件下での切削でも硬質被覆層に剥離の発生なく、すぐれ
た耐摩耗性を示し、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。
【0005】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、(Ti,M)CNを主成分とす
る硬質分散相:70〜95%、を含有し、残りがCoお
よびNiのうちの1種または2種を主成分とする結合相
からなる内部組成を有し、かつ表面部に、表面から深
さ:50μmまでの範囲内に最高硬さを有する表面硬質
層を形成してなる(Ti,M)CN基サーメット基体の
表面に、TiC,TiN,TiB2 、およびTiO2
並びにこれらの2種以上の固溶体、さらにAl2 3
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0.5〜20μmの平均層厚で形成してなる表面
被覆(Ti,M)CN基サーメット製切削工具におい
て、上記基体の(Ti,M)CN基サーメットを構成す
る硬質分散層を、上記(Ti,M)CNに0.2〜4%
のBと0.2〜2%のOを固溶含有させてなる(Ti,
M)CNBO、望ましくは、(a) Tiの炭窒硼酸化
物、(b) Tiと、Ta,Nb,W、およびMoのう
ちの1種または2種以上との複合炭窒硼酸化物、(c)
Tiと、Ta,Nb,W、およびMoのうちの1種ま
たは2種以上と、Zr、Hf、V、およびCrのうちの
1種または2種以上との複合炭窒硼酸化物、以上(a)
〜(c)のうちのいずれかの(Ti,M)CNBOを主
成分とする硬質分散相で構成してなる、硬質被覆層の密
着性にすぐれた表面被覆(Ti,M)CNBO基サーメ
ット製切削工具に特徴を有するものである。
【0006】なお、この発明の切削工具の基体を構成す
るサーメットの構成成分である(Ti,M)CNBOの
BおよびO含有量をそれぞれ0.2〜4%および0.2
〜2と定めたのは、その含有量がそれぞれ0.2%未満
では硬質被覆層の基体表面に対する著しく強固な密着強
度を確保することができず、一方その含有がB:4%お
よびO:2%を越えると基体の耐欠損性が低下するよう
になるという理由にもとづくものである。
【0007】また、この発明の切削工具の基体を構成す
るサーメットの硬質分散相の含有量を70〜95%とし
たのは、その含有量が70%未満では結合相の含有量が
実質的に30%を越えて多くなりすぎ、耐摩耗性の低下
は避けられず、一方その含有量が95%を越えて多くな
ると、結合相の含有量が実質的に5%未満となってしま
い、耐欠損性の低下が著しくなるという理由によるもの
である。
【0008】同じく、この発明の切削工具を構成する
(Ti,M)CNBO基サーメット基体は、従来切削工
具を構成する(Ti,M)CN基サーメット基体と同様
に、所定の配合組成を有する圧粉体の焼結を、液相発生
温度(約1300℃)以下の所定温度まで真空雰囲気中
で昇温し、これから焼結温度までの昇温過程および焼結
温度保持時間の前半を圧力:5〜100torrの窒素雰囲
気とし、焼結温度保持時間の後半の10〜30分間の雰
囲気を0.05〜1torrの窒素雰囲気とし、以後炉冷の
条件で行なうことによって製造され、かつ表面部に形成
される表面硬質層における最高硬さおよびこれの深さ位
置は、上記焼結温度保持時間の後半に形成される窒素雰
囲気の圧力およびこれの保持時間によって自由に調整す
ることができるが、この場合前記最高硬さ位置が表面か
ら深さ:50μmを越えた深い位置に存在するようなる
と、最表面と内部との間の硬度差が小さくなり、耐摩耗
性低下の原因となることから、最高硬さ位置は表面から
深さ:50μmまでの範囲内に存在するようにする必要
がある。
【0009】さらに、硬質被覆層の形成に関し、一般に
物理蒸着法(PVD法)で形成した場合には切削工具の
耐摩耗性と耐欠損性が向上し、この場合平均層厚は1〜
6μmとするのがよく、一方化学蒸着法(CVD法)に
よれば、耐摩耗性により一段の向上効果が見られる硬質
被覆層の形成が可能となり、この場合には3〜10μm
の平均層厚とするのが望ましく、したがって必要に応じ
て上記の硬質被覆層形成手段をとればよい。
【0010】
【実施例】つぎに、この発明の切削工具を実施例により
具体的に説明する。原料粉末として、いずれも1〜1.
5μmの範囲内の所定の平均粒径を有する、TiC粉
末、TiN粉末、TiC0.5 0.5 (TiC/TiN:
重量比で50/50)粉末、TiB2 粉末、B:1.8
%およびO:0.8%含有のTi(C0.440.44B0.10
0.02)粉末、TiO2 粉末、WC粉末、Mo2 C粉
末、TaC粉末、NbC粉末、VC粉末、ZrC粉末、
Cr3 2 粉末、HfC粉末、Co粉末、Ni粉末、お
よびAl:31%含有のNi−Al合金粉末を用意し、
これら原料粉末を表1〜4に示される配合組成に配合
し、窒素雰囲気中、ボールミルで96時間粉砕混合した
後、1.5ton /cm2 の圧力でプレス成形して圧粉体と
し、ついでこの圧粉体を、1300℃までを真空中で昇
温した後、雰囲気を20torrの窒素雰囲気にかえて15
50℃まで昇温し、この温度に1.5時間保持し、さら
に前記焼結温度に保持したままで窒素雰囲気の圧力を
0.05〜1torrの範囲内の所定の圧力とすると共に、
この圧力での保持時間を10〜30分の範囲内の所定の
時間とし、以後炉冷の条件で焼結することにより、いず
れもISO・SNMG120408の形状を有し、かつ
表5〜10にそれぞれ示される内部組成および表面硬質
層を有する本発明(Ti,M)CNBO基サーメット基
体(以下、本発明基体という)A〜Rおよび従来(T
i,M)CN基サーメット基体(以下、従来基体とい
う)a〜rをそれぞれ製造した。なお、表5〜10に示
される内部硬さおよび表面硬質層の硬さは、25°の斜
面に研磨した試料を用い、前記斜面をビッカース法にて
荷重:200gで測定した結果を示すものである。
【0011】ついで、上記の各種基体の表面に、PVD
法およびCVD法を用い、通常の条件でそれぞれ表11
〜13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(Ti,M)CNBO
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)1〜18および従来表面被覆(Ti,M)CN基
サーメット製切削工具(以下、従来被覆切削工具とい
う)1〜18をそれぞれ製造した。
【0012】
【表1】
【0013】
【表2】
【0014】
【表3】
【0015】
【表4】
【0016】
【表5】
【0017】
【表6】
【0018】
【表7】
【0019】
【表8】
【0020】
【表9】
【0021】
【表10】
【0022】
【表11】
【0023】
【表12】
【0024】
【表13】
【0025】
【表14】
【0026】ついで、この結果得られた各種の被覆切削
工具について、 被削材:SNCM439(硬さ:260)の丸棒、 切削速度:290m/min.、 送り:0.2mm/rev.、 切込み:1mm、 切削時間:30分、 の条件で鋼の湿式連続高速切削試験を行ない、切刃の逃
げ面摩耗幅を測定した。これらの測定結果を表14に示
した。
【0027】
【発明の効果】表1〜14に示される結果から、本発明
被覆切削工具1〜18は、いずれも従来被覆切削工具1
〜18に比して、硬質被覆層の基体表面に対する密着性
にすぐれているので、高速切削でも硬質被覆層に剥離の
発生なく、すぐれた耐摩耗性を示し、一方従来被覆切削
工具1〜18では、いずれも硬質被覆層に剥離が発生
し、耐摩耗性が悪いことが明らかである。上述のよう
に、この発明の表面被覆(Ti,M)CNBO基サーメ
ット製切削工具は、硬質被覆層の基体表面に対する密着
性がきわめて高いので、通常の条件での切削は勿論のこ
と、硬質被覆層に高い密着性が要求される、例えば鋼の
高速切削でも硬質被覆層に剥離の発生なく、すぐれた耐
摩耗性を長期に亘って発揮するのである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Ti系炭窒化物を主成分とする硬質分散
    相:70〜95重量%、を含有し、残りがCoおよびN
    iのうちの1種または2種を主成分とする結合相からな
    る内部組成を有し、かつ表面部に、表面から深さ:50
    μmまでの範囲内に最高硬さを有する表面硬質層を形成
    してなるTi系炭窒化物基サーメット基体の表面に、 Tiの炭化物、窒化物、硼化物、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0.5〜20μmの平均層厚で形成してなる表面
    被覆Ti系炭窒化物基サーメット製切削工具において、 上記硬質分散相を、上記Ti系炭窒化物に0.2〜4重
    量%のボロンと0.2〜2重量%の酸素を固溶含有させ
    てなるTi系炭窒硼酸化物を主成分とする硬質分散相で
    構成したことを特徴とする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。
  2. 【請求項2】 上記Ti系炭窒硼酸化物がTiの炭窒硼
    酸化物からなることを特徴とする上記請求項1記載の表
    面被覆Ti系炭窒硼酸化物基サーメット製切削工具。
  3. 【請求項3】 上記Ti系炭窒硼酸化物が、Tiと、T
    a,Nb,W,およびMoのうちの1種または2種以上
    との複合炭窒硼酸化物からなることを特徴とする上記請
    求項1記載の表面被覆Ti系炭窒硼酸化物基サーメット
    製切削工具。
  4. 【請求項4】 上記Ti系炭窒硼酸化物が、Tiと、T
    a,Nb,W、およびMoのうちの1種または2種以上
    と、Zr,Hf,V、およびCrのうちの1種または2
    種以上との複合炭窒硼酸化物からなることを特徴とする
    上記請求項1記載の表面被覆Ti系炭窒硼酸化物基サー
    メット製切削工具。
JP4173824A 1992-06-08 1992-06-08 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 Withdrawn JPH05339753A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018113088A1 (zh) * 2016-12-21 2018-06-28 中国科学院深圳先进技术研究院 一种具有二硼化钛-金刚石复合涂层的工件及其制备方法

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