JPH058103A - 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具部材 - Google Patents
表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具部材Info
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- JPH058103A JPH058103A JP18356291A JP18356291A JPH058103A JP H058103 A JPH058103 A JP H058103A JP 18356291 A JP18356291 A JP 18356291A JP 18356291 A JP18356291 A JP 18356291A JP H058103 A JPH058103 A JP H058103A
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Abstract
削工具部材を提供する。 【構成】 WC基超硬合金基体表面に形成されたTiの
炭化物、窒化物および炭窒化物のうち1種の単層または
2種以上の複層からなる被覆層に、硼素を10-3〜1原
子%含有させる。
Description
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、被覆層が剥離を起しにくく、優れた耐摩耗性
と耐欠損性を示す表面被覆炭化タングステン基超硬合金
製切削工具部材に関するものである。
す)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,Ti
N,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硬質被覆層、あるいはTiC,
TiN,およびTiCN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Ti
CO,TiCNO,および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上部層で構成
された硬質被覆層を0.5〜10μmの平均層厚で形成
してなる被覆超硬切削工具部材が、鋼などの連続切削や
断続切削に用いられている。
びTiB2 を単層厚さ1μm以下で交互に8層以上多重
被覆し各物質の欠点をカバーし、耐摩耗性、耐欠損性の
向上をはかった被覆工具部材も公知である(特開昭58
−217479)。
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部材においては、こ
れら苛酷な条件下では、被覆層の耐摩耗性、耐欠損性お
よび基体に対する密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。
覆した材料においては、TiB2 の鉄系合金との反応性
という欠点が十分に回避されておらず、上記苛酷な条件
下では摩耗が急激に進行するため、使用に耐えられない
という課題もあった。
上述のような観点から、苛酷な条件下においても十分な
耐摩耗性を発揮し、チッピングの発生もない被覆超硬切
削工具を開発すべく、まず従来被覆切削工具の硬質被覆
層の耐摩耗性が不十分で、チッピングが発生しやすい原
因を追求したところ、その一つは、硬質物質が微粒かつ
緻密に被覆されておらず、その物質本来の硬さを十分に
備えていないことが原因であり、さらに、硬質物質粒子
間の結合力が弱いことが第2の原因であるという結論に
達し、これらの問題点を解決すべく研究を行なった結
果、Tiの炭化物、窒化物、および炭窒化物のうち1種
の単層または2種以上の複層からなる硬質被覆層中に微
量の硼素を含有させ、特にこの微量の硼素を二硼化チタ
ン(以下TiB2 と記す)の形で分散含有させると、上
記硬質物質の粒子が著しく微粒・緻密化し、かつ粒間結
合力も向上するようになり、この結果、被覆層の硬度、
強度および基体に対する密着性がともに著しく向上し、
本被覆層を有する被覆超硬切削工具部材は、高速連続切
削や断続切削などの苛酷な条件下での切削において、異
常摩耗やチッピングが発生することもなく、また硼素の
鉄系合金との反応性も無視することができるほど小さ
く、すぐれた耐摩耗性を著しく長期に亘って示すという
知見を得たのである。
れたものであって、(1)炭化タングステン基超硬合金
基体の表面に、Tiの炭化物、窒化物および炭窒化物の
うち1種の単層または2種以上の複層からなる平均層
厚:0.5〜20μmの硬質被覆層を形成してなる切削
工具部材において、上記硬質被覆層は10-3〜1原子%
の硼素を含有し、好ましくは上記硼素をTiB2 として
分散含有している表面被覆炭化タングステン基超硬合金
製切削工具部材、並びに、(2)炭化タングステン基超
硬合金基体の表面に、Tiの炭化物、窒化物および炭窒
化物のうち1種の単層または2種以上の複層からなる平
均層厚:0.5〜20μmの下部層と、炭酸化チタン、
炭窒酸化チタン、窒化チタンおよび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平均層
厚:0.1〜10μmの上部層で構成された硬質被覆層
を形成してなる切削工具部材において、上記下部層は1
0-3〜1原子%の硼素を含有し、好ましくは上記硼素を
TiB2 として分散含有している表面被覆炭化タングス
テン基超硬合金製切削工具部材、に特徴を有するもので
ある。
などのいかなる形で含有されていても優れた効果を奏す
るが、特にTiB2 の形で分散含有されているのが好ま
しい。
テン基超硬合金製切削工具部材の硬質被覆層における硼
素含有量を10-3〜1原子%と定めたのは、その含有量
が10-3原子%未満では所望の緻密化による耐摩耗性、
強度、および基体に対する密着性を向上させる効果が得
られず、一方、その含有量が1原子%を越えると、硬質
被覆層中のTiB2 の特性が顕著に現われはじめ、鉄系
合金を切削する場合に鉄系合金との反応性が増大し、耐
摩耗性が急激に低下するという理由によるものである。
厚を0.5〜20μmと定めたのは、その層厚が0.5
μm未満では所望の耐摩耗性が得られず、一方、その層
厚が20μmを越えると、硬質被覆層に欠けやチッピン
グが生じるという理由によるものである。
被覆層の上部層の平均層厚を0.1〜10μmとしたの
は、その層厚が0.1μm未満では所望の耐摩耗性を確
保することができず、一方その層厚が10μmを越える
と、硬質被覆層に欠けやチッピングが生じるようになる
という理由によるものである。
ン基超硬合金製切削部材を実施例にもとづいて具体的に
説明する。
組成を有し、JIS・SNG432に相当する形状をも
ったスローアウェイチップを用意し、上記スローアウェ
イチップをWC基超硬合金基体A〜Eとした。
の表面に、表2〜表7に示される条件で所定時間化学蒸
着することにより、表2〜表7に示される微量の硼素を
含む成分組成および平均層厚を有する本発明被覆切削工
具1〜14および比較被覆切削工具1〜3を作製した。
なお、上記比較被覆切削工具は、硬質被覆層に含まれる
硼素の含有量がこの発明の範囲から外れているものであ
る(上記この発明の範囲から外れて含まれる硼素量に※
印を付して表7に示した)。
硬質被覆層を下部層とし、この下部層の上に、さらに表
8に示される厚さの硼素を含まないTiCO,TiN,
TiCNOおよびAl2 O3 のうち1種の単層または2
種以上の複層を通常の化学蒸着法により上部層として被
覆し、本発明被覆切削工具15〜25を作製した。
体の表面に直接、通常の化学蒸着法により下記の条件で
硼素を含まないTiC,TiN,TiCN,TiCO,
TiCNO,およびAl2 O3 のうち1種の単層または
2種以上の複層を被覆し、表9に示される従来被覆切削
工具1〜7を作製した。
CN,TiCO,TiCNO,およびAl2 O3 の硬質
被覆層を化学蒸着するための条件は、下記の通りであ
る。
2 、 (b)TiNの場合 温度:980℃、圧力:100torr、 反応ガス組成:4%TiCl4 −8%N2 −88%
H2 、 (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%
H2 、 (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 O3 の場合 温度:1000℃、圧力:100torr、 反応ガス組成:3%AlCl3 −5%CO2 −92%H
2 、 このようにして製作した、表2〜表9に示される本発明
被覆切削工具1〜24、比較被覆切削工具1〜4および
従来被覆切削工具1〜7について、 被削材:SNCM439(硬さ:HB 260)、 切削速度:200m/min 、 送り:0.3mm/刃、 切込み:1.5mm、 切削時間:15min 、 冷却油:なし、 の条件で鋼のフライス切削試験を行ない、切刃の逃げ面
摩耗幅を測定するとともに、切刃状況も観察した。これ
らの結果を表10および表11に示した。
0.001〜1原子%含まれる硬質被覆層を有する本発
明被覆切削工具1〜14および硼素が0.001〜1原
子%含まれる下部層をもった硬質被覆層を有する本発明
被覆切削工具15〜24は、いずれも従来被覆切削工具
1〜7および硼素がこの発明の範囲から外れて含まれる
比較被覆切削工具1〜4に比べて使用寿命が長いことが
わかる。
覆層が10-3〜1原子%の微量の硼素を含有することに
より被覆層の結晶粒が微粒化および緻密化して高硬度化
し、さらに粒間結合力向上により強度が向上するととも
に基体に対する密着性も向上し、チッピングおよび異常
損傷の発生がみられないのに対し、比較被覆切削工具1
〜3のように被覆層に硼素が1原子%を越えて存在する
と、被覆層中に存在するTiB2 が鉄と反応する現象が
顕著に表われ、切削途中で急激に摩耗が進行し、異常摩
耗を起こして短い使用寿命しか示さず、また、比較被覆
切削工具4および従来被覆切削工具1〜7に示されるよ
うに、硼素含有量が10-3原子%より少ないか又は全く
含まれないと、被覆層に上記特性が付与されないために
チッピングなどが生じやすくなることによるものと考え
られる。
超硬合金製切削工具部材は、硬質被覆層に衝撃が加わる
フライス切削などの断続切削に用いても優れた工具寿命
を示すところから、高速連続切削に用いても長期に亘っ
て使用できることは勿論であり、機械産業の特に切削分
野において多大の貢献をなしうるものである。
Claims (4)
- 【請求項1】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、Tiの炭化物、窒化物および炭窒化物のうち1種の
単層または2種以上の複層からなる平均層厚:0.5〜
20μmの硬質被覆層を形成してなる切削工具部材にお
いて、 上記硬質被覆層が10-3〜1原子%の硼素を含有するこ
とを特徴とする表面被覆炭化タングステン基超硬合金製
切削工具部材。 - 【請求項2】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、Tiの炭化物、窒化物および炭窒化物のうち1種の
単層または2種以上の複層からなる平均層厚:0.5〜
20μmの硬質被覆層を形成してなる切削工具部材にお
いて、 上記硬質被覆層が10-3〜1原子%の硼素を含有し、か
つ上記硼素は二硼化チタン(以下、TiB2 と記す)と
して上記硬質被覆層中に均一に分散していることを特徴
とする表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具
部材。 - 【請求項3】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、Tiの炭化物、窒化物および炭窒化物のうち1種の
単層または2種以上の複層からなる平均層厚:0.5〜
20μmの下部層と、炭酸化チタン、炭窒酸化チタン、
窒化チタンおよび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平均層厚:0.1〜10
μmの上部層で構成された硬質被覆層を形成してなる切
削工具部材において、 上記下部層が10-3〜1原子%の硼素を含有することを
特徴とする表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削
工具部材。 - 【請求項4】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、Tiの炭化物、窒化物および炭窒化物のうち1種の
単層または2種以上の複層からなる平均層厚:0.5〜
20μmの下部層と、炭酸化チタン、炭窒酸化チタン、
窒化チタンおよび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平均層厚:0.1〜10
μmの上部層で構成された硬質被覆層を形成してなる切
削工具部材において、 上記下部層が10-3〜1原子%の硼素を含有し、かつ上
記硼素はTiB2 として下部層中に均一に分散している
ことを特徴とする表面被覆炭化タングステン基超硬合金
製切削工具部材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18356291A JP2864798B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具部材 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH058103A true JPH058103A (ja) | 1993-01-19 |
JP2864798B2 JP2864798B2 (ja) | 1999-03-08 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18356291A Expired - Fee Related JP2864798B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具部材 |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2864798B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7087295B2 (en) | 2002-01-18 | 2006-08-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Surface-coated cutting tool |
CN104400080A (zh) * | 2014-09-23 | 2015-03-11 | 宁波市荣科迈特数控刀具有限公司 | 一种深孔钻 |
CN105965043A (zh) * | 2016-05-27 | 2016-09-28 | 湖南细心信息科技有限公司 | 一种涂覆切削工具及其制备方法 |
-
1991
- 1991-06-28 JP JP18356291A patent/JP2864798B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN104400080A (zh) * | 2014-09-23 | 2015-03-11 | 宁波市荣科迈特数控刀具有限公司 | 一种深孔钻 |
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JP2864798B2 (ja) | 1999-03-08 |
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