JPH06116731A - 表面被覆切削工具 - Google Patents

表面被覆切削工具

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JPH06116731A
JPH06116731A JP28692092A JP28692092A JPH06116731A JP H06116731 A JPH06116731 A JP H06116731A JP 28692092 A JP28692092 A JP 28692092A JP 28692092 A JP28692092 A JP 28692092A JP H06116731 A JPH06116731 A JP H06116731A
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JP
Japan
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layer
hard layer
ray diffraction
furnace
plane
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Application number
JP28692092A
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English (en)
Inventor
Ikuro Suzuki
育郎 鈴木
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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)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 苛酷な条件の切削に使用しても長時間の工具
寿命を確保できる表面被覆切削工具を提供する。 【構成】 Tiの炭化物層、Tiの窒化物層およびTi
の炭窒化物層を2層以上被覆してなる表面被覆切削工具
において、上記被覆層のX線回折最高ピーク面(配向
面)が一致していることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばフライス切削
などの過酷な条件の切削に用いても長時間の工具寿命を
確保できる表面被覆切削工具に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、WC基超硬合金基体やTiCN
基サーメット基体の表面に、化学蒸着法を用いて、Ti
の炭化物、窒化物、炭窒化物のうちの2種以上の複合硬
質層を被覆してなる表面被覆切削工具は各種鋼材などの
連続切削や断続切削に用いられることは広く知られてい
る。
【0003】上記複合硬質層、例えばTiCN層および
TiN層からなる複合硬質層を形成するには、反応炉内
を所定の条件に保持してTiCN層を形成したのち、反
応ガスを止め、H2 ガスのみを流しながら炉内温度をT
iCN層形成温度からTiN層形成温度に変更し、炉内
温度がTiN層形成温度になった時点でガス流をH2
スからTiN層形成ガスに切り換えることにより行なわ
れる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年、切削加工
の高速化および省力化に対する要求は厳しく、これに伴
ない高速切削や、高切り込みおよび高送りなどの重切削
が強いられる傾向にあるが、上記従来の表面被覆切削工
具の場合、このような苛酷な条件下での切削には十分に
対応することができず、特にフライス切削などの重切削
に用いた場合に、複合硬質層の上硬質層に入ったクラッ
クは層間歪を解放して急激にクラックが下硬質層まで進
展し、工具欠損をもたらし、特に複合硬質層の層間歪が
大きい場合には、かかる傾向は顕著に現われていた。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上記苛酷な条件の切削に用いても工具寿命の一層長い表
面被覆切削工具を開発すべく研究を行った結果、(a)
基体表面に形成された上硬質層および下硬質層からな
る複合硬質層をX線回折して得られた最高ピーク面(以
下、X線回折最高ピーク面という)が上硬質層と下硬質
層で一致していると、上硬質層と下硬質層の層間付着強
度が向上し、かつ上硬質層と下硬質層との層間歪が極め
て少ないために上硬質層に発生したクラックが下硬質層
に進展し難しくなり、工具欠損は減少し、工具寿命の短
命化が避けられる、(b) このことは、3層以上の複
合硬質層についても同じ傾向を示す、などの知見を得た
のである。
【0006】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、基体表面に2層以上の硬質層からな
る複合硬質層を被覆してなる表面被覆切削工具におい
て、上記複合硬質層の下硬質層のX線回折最高ピーク面
と上硬質層のX線回折最高ピーク面が一致している表面
被覆切削工具に特徴を有するものである。
【0007】上記下硬質層のX線回折最高ピーク面と上
硬質層のX線回折最高ピーク面が一致することは、下硬
質層と上硬質層の結晶配向性が揃っていることであり、
基体表面に形成される2層以上の硬質層からなる複合硬
質層の最上硬質層から最下硬質層まで各層のX線回折最
高ピーク面が全て一致しているのが好ましいが、複合硬
質層を構成する接触した上硬質層と下硬質層のX線回折
最高ピーク面が少なくとも一組一致しているものであっ
てもよい。
【0008】上記複合硬質層の下硬質層のX線回折最高
ピーク面と下硬質層に接する上硬質層のX線回折最高ピ
ーク面を一致させるには、まず、下硬質層膜形成条件で
X線回折最高ピーク面を有する下硬質層を形成したの
ち、下硬質層膜形成条件の反応ガス雰囲気をそのままに
して温度および圧力のみを変化させて上硬質層膜形成条
件の温度および圧力に一致させ、続いて上硬質層膜形成
条件の反応ガス雰囲気に切り換えて上硬質層膜を形成す
る。かかる方法により複合硬質層を形成すると、下硬質
層膜の配向性が上硬質層膜の配向性に転写され、X線回
折最高ピーク面を一致させることができる。さらにこの
発明は上記X線回折最高ピーク面の一致した複合硬質層
の上に、さらに任意の硬質層を被覆した表面被覆切削工
具も含まれる。
【0009】
【実施例】
実施例1 WC−9%Co−3%TaC(但し、%は重量%)から
なる組成およびJIS・SEEN42AFTN1の形状
を有する超硬合金製切削工具を用意し、この超硬合金製
切削工具を通常の熱CVD炉に装填し、炉内温度:87
0℃、炉内圧力:100Torr、反応ガス組成:容量%で
95.6%H2 −3.7%TiCl4 −0.7%CH3
CN、反応時間:4時間13分、の第1処理条件でTi
CN層を形成した。
【0010】引き続いて、反応ガス組成を変えることな
く炉内温度を870℃から925℃まで昇温速度:3.
2℃/min.で昇温し、同時に炉内圧力を100Torrから
200Torrまで昇圧速度:6Torr/min.で昇圧する転写
処理を17分間施し、第1処理と転写処理によって合計
膜厚:5μmのTiCN層を形成した。ついで、炉内温
度:925℃、炉内圧力:200Torr、に保持したま
ま、反応ガス組成を容量%で、49.0%H2 −2.0
%TiCl4 −49.0%N2となるように急速に切換
え、保持時間:2時間30分、かけて第2処理を施し、
層厚:2.5μmのTiN層を形成し、複合硬質層が基
体表面に被覆された本発明表面被覆切削工具(以下、本
発明被覆工具という)1を作製した。
【0011】得られた本発明被覆工具1の複合硬質層を
X線回折測定したところ、図1に示されるX線回折パタ
ーンが得られた。
【0012】図1のX線回折パターを解析すると、第1
硬質層のTiCN層のX線回折最高ピーク面は(22
0)面であり、第2硬質層のTiN層のX線回折最高ピ
ーク面も(220)面であるところから、第1硬質層の
TiCN層の配向性が第2硬質層のTiN層の配向性に
転写されていることがわかる。
【0013】従来例1 実施例1で用意したWC−9%Co−3%TaC(但
し、%は重量%)からなる組成およびJIS・SEEN
42AFTN1の形状を有する超硬合金製切削工具を通
常の熱CVD炉に装填し、炉内温度:870℃、炉内圧
力:100Torr、反応ガス組成:容量%で95.6%H
2 −3.7%TiCl4 −0.7%CH3 CN、反応時
間:4時間30分、の条件で層厚:5.0μmのTiC
N層を形成した。
【0014】続いて、反応ガスを止め上記熱CVD炉に
2 のみを流量:5l/min.で流しながら温度を870
℃から925℃に昇温速度:3.2℃/min.で昇温した
のち、炉内圧力および反応ガス組成を、炉内圧力:20
0Torr、反応ガス組成:容量%で49.0%H2 −2.
0%TiCl4 −49.0%N2 、となるように急速に
切り換え、2時間30分かけて厚さ:2.5μmのTi
N層を形成し、複合硬質層が基体表面に被覆された従来
表面被覆切削工具(以下、従来被覆工具という)1を作
製した。
【0015】得られた従来被覆工具1の複合硬質層をX
線回折測定したところ、図2に示されるX線回折パター
ンが得られた。
【0016】図2のX線回折パターンを解析すると、第
1硬質層のTiCN層のX線回折最高ピーク面は(22
0)面であるに対し、第2硬質層のTiN層のX線回折
最高ピーク面は(200)面であり、第1硬質層のX線
回折最高ピーク面と第2硬質層のX線回折最高ピーク面
とは相違し、配向性は転写されていないことがわかる。
【0017】実施例2 実施例1で用意した超硬合金製切削工具を通常の熱CV
D炉に装填し、炉内温度:840℃、炉内圧力:50To
rr、反応ガス組成:容量%で94.8%H2 −4.7%
TiCl4 −0.5%CH3 CN、反応時間:7時間3
5分、の第1処理条件でTiCN層を形成した。
【0018】引き続いて、反応ガス組成を変えることな
く炉内温度を840℃から925℃まで昇温速度:3℃
/min.で昇温し、同時に炉内圧力を50Torrから200
Torrまで昇圧速度:5.3Torr/min.で昇圧する転写処
理を28分間施し、第1処理と転写処理によって合計膜
厚が8.0μmのTiCN層を形成した。ついで、炉内
温度:925℃、炉内圧力:200Torr、に保持したま
ま、反応ガス組成を容量%で、49.0%H2 −2.0
%TiCl4 −49.0%N2 となるように急速に切換
え、保持時間:2時間、かけて第2処理条件を施し、厚
さ:2.0μmのTiN層を形成し、複合硬質層が基体
表面に形成された本発明被覆工具2を作製した。
【0019】得られた本発明被覆工具2の複合硬質層を
X線回折測定したところ、図3に示されるX線回折パタ
ーンが得られた。
【0020】図3のX線回折パターンを解析すると、第
1硬質層のTiCN層のX線回折最高ピーク面は(42
2)面であり、第2硬質層のTiN層のX線回折最高ピ
ーク面も(422)面であるところから、第1硬質層の
TiCN層の配向性が第2硬質層のTiN層の配向性に
転写されていることがわかる。
【0021】従来例2 実施例1で用意した超硬合金製切削工具を通常の熱CV
D炉に装填し、炉内温度:840℃、炉内圧力:50To
rr、反応ガス組成:容量%で94.8%H2 −4.7%
TiCl4 −0.5%CH3 CN、反応時間:8時間、
の第1処理条件で厚さ:8μmのTiCN層を形成し
た。
【0022】続いて、反応ガスを止め上記熱CVD炉に
2 のみを流量:5l/ min流しながら温度を840℃
から925℃に昇温速度:3.0℃/min.で昇温したの
ち、炉内圧力および反応ガス組成を、炉内圧力:200
Torr、反応ガス組成:容量%で49.0%H2 −2.0
%TiCl4 −49.0%N2 、となるように急速に切
換え、2時間かけて厚さ:2.0μmのTiN層を形成
し、複合硬質層が基体表面に被覆された従来被覆工具2
を作製した。
【0023】得られた従来被覆工具2の複合硬質層をX
線回折測定したところ、図4に示されるX線回折パター
ンが得られた。
【0024】図4のX線回折パターンを解析すると、第
1硬質層のTiCN層のX線回折最高ピーク面は(42
2)面であるに対し、第2硬質層のTiN層のX線回折
最高ピーク面は(200)面であり、第1硬質層のX線
回折最高ピーク面と第2硬質層のX線回折最高ピーク面
とは相違し、配向性は転写されていないことがわかる。
【0025】実施例3 実施例1で用意した超硬合金製切削工具を通常の熱CV
D炉に装填し、炉内温度:880℃、炉内圧力:50To
rr、反応ガス組成:容量%で、88.8%H2 −3.5
%TiCl4 −7.0%CH4 −0.7%CH3 CN、
反応時間:4時間30分、の第1処理条件でTiCN層
を形成し、引き続いて反応ガス組成を変えることなく炉
内温度を880℃から925℃まで昇温速度:1.5℃
/min.で昇温し、同時に炉内圧力を50Torrから200
Torrに昇圧速度:5Torr/min.で昇圧する転写処理を3
0分間施し、第1処理と転写処理によって合計膜厚:
5.0μmのTiCN層を形成した。ついで、炉内温
度:925℃、炉内圧力:200Torr、に保持したま
ま、反応ガス組成を容量%で、48.5%H2 −3.0
%TiCl4 −48.5%N2 となるように急速に切換
え、保持時間:1時間30分、かけて第2処理条件を施
し、厚さ:1.5μmのTiN層を形成し、基体表面に
複合硬質層を形成してなる本発明被覆工具3を作製し
た。
【0026】得られた本発明被覆工具3の複合硬質層を
X線回折測定したところ、第1硬質層のTiCN層のX
線回折最高ピーク面は(311)面であり、第2硬質層
のTiN層のX線回折最高ピーク面も(311)面であ
った。
【0027】従来例3 実施例3と同様にして第1処理条件のみで厚さ:5.0
μmのTiCN層を形成したのち反応ガスを止め、熱C
VD炉にH2 (流量:5l/min.)を流しながら、炉内
温度を900℃から925℃まで昇温速度:1.5℃/
min.で昇温し、ついで、炉内圧力:200Torr、反応ガ
ス組成:容量%で48.5%H2 −3.0%TiCl4
−48.5%N2 、となるように急速に切換え、1時間
かけて厚さ:1.5μmのTiN層を形成し、複合硬質
層が基体表面に被覆された従来被覆工具3を作製した。
【0028】得られた従来被覆工具3の複合硬質層をx
線回折したところ、第1硬質層のTiCN層のX線回折
最高ピーク面は(311)面であり、第2硬質層のTi
N層のX線回折最高ピーク面は(200)面であり、X
線回折最高ピーク面は一致していなかった。
【0029】実施例4 実施例1と同一条件でTiCN層を形成したのち、反応
ガスを変えることなく炉内温度を870℃から1020
℃まで昇温速度:3.8℃/min.で昇温し、同時に炉内
圧力を100Torrから50Torrまで降圧速度:1.25
Torr/min.で降圧する転写処理を40分間施し、合計膜
厚:6μmのTiCN層を形成した。ついで、炉内温
度:1020℃、炉内圧力:50Torr、に保持したま
ま、反応ガス組成を容量%で、86.2%H2 −3.5
%TiCl4 −10.3%CH4 となるように急速に切
換え、保持時間:3時間、かけて第2処理を施すことに
より厚さ:3.0μmのTiC層を形成し、本発明被覆
工具4を作製した。
【0030】この本発明被覆工具4の第2硬質層のX線
回折最高ピーク面は第1硬質層と同じ(220)面であ
った。
【0031】従来例4 実施例4と同様にして第1処理条件のみで厚さ:6.0
μmのTiCN層を形成したのち、熱CVD炉にH
2 (流量:5l/min.)を流しながら、炉内温度を87
0℃から1020℃まで昇温速度:3.8℃/min.で昇
温し、ついで、炉内圧力:50Torr、反応ガス組成:容
量%で86.2%H2 −3.5%TiCl4 −10.3
%CH4 、となるように急速に切換え、3時間かけて厚
さ:3.0μmのTiC層を形成し、複合硬質層が基体
表面に被覆された従来被覆工具4を作製した。
【0032】得られた従来被覆工具4の複合硬質層をX
線回折したところ、第1硬質層のTiCN層のX線回折
最高ピーク面は(220)面であり、第2硬質層のTi
C層のX線回折最高ピーク面は(200)面であり、X
線回折最高ピーク面は一致していなかった。
【0033】実施例5 実施例1で用意した超硬合金製切削工具を通常の熱CV
D炉に装填し、炉内温度:920℃、炉内圧力:100
Torr、反応ガス組成:容量%で95.4%H2 −3.8
%TiCl4 −0.8%CH3 CN、反応時間:3時間
20分、の第1処理条件でTiCN層を形成し、引き続
いて反応ガス組成を変えることなく炉内温度を920℃
から1020℃まで昇温速度:2.5℃/min.で昇温
し、同時に炉内圧力を100Torrから50Torrに降圧速
度:1.3Torr/min.で降圧する転写処理を40分間施
し、合計膜厚:4.0μmのTiCN層を形成した。つ
いで、炉内温度:1020℃、炉内圧力:50Torr、に
保持したまま、反応ガス組成を容量%で、86%H2
4%TiCl4 −10%CH4 となるように急速に切換
え、保持時間:3時間かけて第2処理を施すことにより
厚さ:3.0μmのTiC層を形成し、基体表面に複合
硬質層を形成してなる本発明被覆工具5を作製した。
【0034】得られた本発明被覆工具5の複合硬質層を
X線回折測定したところ、第1硬質層のTiCN層のX
線回折最高ピーク面は(111)面であり、第2硬質層
のTiC層のX線回折最高ピーク面も(111)面であ
った。
【0035】従来例5 実施例5と同様にして第1処理条件のみで厚さ:40μ
mのTiCN層を形成したのち、熱CVD炉にH2 ガス
を流量:5l/min.で流しながら、炉内温度を920℃
から1020℃まで昇温速度:2.5℃/min.で昇温
し、ついで、炉内圧力:50Torr、反応ガス組成:容量
%で、86%H2 −4%TiCl4 −10%CH4 、と
なるように急速に切換え、3時間かけて厚さ:3.0μ
mのTiC層を形成し、複合硬質層を基体表面に被覆し
た従来被覆工具5を作製した。
【0036】得られた従来被覆工具5の複合硬質層をX
線回折したところ、第1硬質層のTiCN層のX線回折
最高ピーク面は(111)面であり、第2硬質層のTi
C層のX線回折最高ピーク面は(200)面であり、X
線回折最高ピーク面は一致していなかった。
【0037】実施例6 実施例1で用意した超硬合金製切削工具を通常の熱CV
D炉に装填し、炉内温度:1080℃、炉内圧力:50
Torr、反応ガス組成:容量%で、87.3%H2 −3.
6%TiCl4 −9.1%CH4 、反応時間:2時間3
0分、の第1処理条件でTiC層を形成し、引き続いて
反応ガス組成を変えることなく炉内温度を1080℃か
ら925℃まで降温速度:5.1℃/min.で降温し、炉
内圧力を50Torrから200Torrに昇圧速度:5.0To
rr/min.で昇圧する転写処理を30分間施し、合計膜
厚:3.0μmのTiC層を形成した。ついで、炉内温
度:925℃、炉内圧力:200Torr、に保持したま
ま、反応ガス組成を容量%で、48.5%H2 −3.0
%TiCl4 −48.5%N2 となるように急速に切換
え、保持時間:4時間、かけて第2処理を施すことによ
り厚さ:4.0μmのTiN層を形成し、基体表面に複
合硬質層を形成してなる本発明被覆工具6を作製した。
【0038】得られた本発明被覆工具6の複合硬質層を
X線回折測定したところ、第1硬質層のTiC層のX線
回折最高ピーク面は(111)面であり、第2硬質層の
TiN層のX線回折最高ピーク面も(111)面であっ
た。
【0039】従来例6 実施例6と同様にして第1処理条件のみで厚さ:3.0
μmのTiC層を形成し、ついでH2 ガスを流量:5l
/min.で流しながら、炉内温度を1080℃から925
℃まで降温速度:2.6℃/min.で降温し、反応ガス組
成を容量%で、、48.5%H2 −3.0%TiCl4
−48.5%CH4 となるように急速に切換え、4時間
かけて厚さ:4.0μmのTiN層を形成し、基体表面
に複合硬質層を被覆した従来被覆工具6を作製した。
【0040】得られた従来被覆工具6の複合硬質層をX
線回折したところ、第1硬質層のTiC層のX線回折最
高ピーク面は(111)面であり、第2硬質層のTiN
層のX線回折最高ピーク面は(200)面であり、X線
回折最高ピーク面は一致していなかった。
【0041】実施例7 実施例1で用意した超硬合金製切削工具を通常の熱CV
D炉に装填し、炉内温度:1040℃、炉内圧力:50
Torr、反応ガス組成:容量%で、48.5%H2 −3.
0%TiCl4 −48.5%N2 、反応時間:1時間4
0分、の第1処理条件でTiN層を形成し、引き続いて
反応ガス組成を変えることなく炉内温度を1040℃か
ら840℃まで降温速度:5℃/min.で降温し、炉内圧
力を変化させることなく一定に保持して転写処理を20
分間施し、合計膜厚:2.0μmのTiN層を形成し
た。ついで、炉内温度:840℃、炉内圧力:50Tor
r、に保持したまま、反応ガス組成を容量%で、94.
8%H2 −4.7%TiCl4 −0.5%CH3 CNと
なるように急速に切換え、保持時間:5時間、かけて第
2処理を施すことにより厚さ:5.0μmのTiCN層
を形成し、基体表面に複合硬質層を形成してなる本発明
被覆工具7を作製した。
【0042】得られた本発明被覆工具7の複合硬質層を
X線回折測定したところ、第1硬質層のTiN層のX線
回折最高ピーク面は(111)面であり、第2硬質層の
TiCN層のX線回折最高ピーク面も(111)面であ
った。
【0043】従来例7 実施例7と同様にして第1処理条件のみで厚さ:2.0
μmのTiN層を形成し、ついでH2 ガスを流量:5l
/min.で流しながら、炉内温度を1040℃から840
℃まで降温速度:5℃/min.で降温し、反応ガス組成を
容量%で、95.4%H2 −3.8%TiCl4 −0.
8%CH3 CNとなるように急速に切換え、5時間かけ
て厚さ:5.0μmのTiCN層を形成し、基体表面に
複合硬質層を被覆した従来被覆工具7を作製した。
【0044】得られた従来被覆工具7の複合硬質層をX
線回折したところ、第1硬質層のTiN層のX線回折最
高ピーク面は(111)面であり、第2硬質層のTiC
N層のX線回折最高ピーク面は(422)面であり、X
線回折最高ピーク面は一致していなかった。
【0045】実施例8 実施例1で用意した超硬合金製切削工具を通常の熱CV
D炉に装填し、炉内温度:1090℃、炉内圧力:50
Torr、反応ガス組成:容量%で、49.0%H2 −2.
0%TiCl4 −49.0%N2 、反応時間:2時間、
の第1処理条件でTiN層を形成し、引き続いて反応ガ
ス組成を変えることなく炉内温度を1090℃から90
0℃まで降温速度:6.3℃/min.で降温し、炉内圧力
を変化させることなく一定に保持して転写処理を施し、
合計膜厚:2.5μmのTiN層を得た。ついで、炉内
温度:900℃、炉内圧力:50Torr、に保持したま
ま、反応ガス組成を容量%で、95.0%H2 −4.0
%TiCl4 −1.0%CH3 CNとなるように急速に
切換え、保持時間:2時間30分、かけて第2処理を施
すことにより厚さ:2.5μmのTiCN層を形成し、
基体表面に複合硬質層を形成してなる本発明被覆工具8
を作製した。
【0046】得られた本発明被覆工具8の複合硬質層を
X線回折測定したところ、第1硬質層のTiN層のX線
回折最高ピーク面は(220)面であり、第2硬質層の
TiCN層のX線回折最高ピーク面も(220)面であ
った。
【0047】従来例8 実施例8と同様にして第1処理条件のみで厚さ:2.5
μmのTiN層を形成し、ついでH2 ガスを流量:5l
/min.で流しながら、炉内温度を1090℃から900
℃まで降温速度:6.3℃/min.で降温し、反応ガス組
成を容量%で、95.0%H2 −4.0%TiCl4
1.0%CH3 CNとなるように急速に切換え、2時間
30分かけて厚さ:2.5μmのTiCN層を形成し、
基体表面に複合硬質層を被覆した従来被覆工具8を作製
した。
【0048】得られた従来被覆工具8の複合硬質層をX
線回折したところ、第1硬質層のTiN層のX線回折最
高ピーク面は(220)面であり、第2硬質層のTiC
N層のX線回折最高ピーク面は(111)面であり、X
線回折最高ピーク面は一致していなかった。
【0049】実施例9 反応時間以外は実施例2の第1処理条件と全く同一条件
で基体表面にTiCN層を形成し、続いて反応ガス組成
を変えることなく炉内温度を840℃から1020℃ま
で昇温速度:1.5℃/min.で昇温し、炉内圧力を50
Torrに保持して合計膜厚:3.5μmのTiCN層を形
成した。続いて反応ガス組成を容量%で、87.3%H
2 −3.6%TiCl4 −9.1%CH4 となるように
急速に切換え、保持時間:2時間、かけて第2処理を施
すことにより厚さ:2.0μmのTiC層を形成し、本
発明被覆工具9を作製した。この本発明被覆工具9の第
1硬質層のTiCN層および第2硬質層のTiC層のX
線回折最高ピーク面は共に(422)面であった。
【0050】従来例9 実施例9の第1処理条件で厚さ:3.5μmのTiCN
層を形成したのち、H2 ガスを流しながら炉内温度を8
40℃から1020℃まで昇温速度:1.5℃/min.で
昇温し、次いで反応ガス組成を上記H2 ガスから87.
3%H2 −3.6%TiCl4 −9.1%CH4 の組成
を有する反応ガスに切換え、2時間保持して厚さ:2.
0μmのTiC層を形成し、従来被覆工具9を作製し
た。
【0051】上記従来被覆工具9の第1硬質層であるT
iCN層のX線回折最高ピーク面は(422)面であっ
たが、、第2硬質層のTiC層のX線回折最高ピーク面
は(200)面であった。
【0052】実施例10 実施例1で用意した超硬合金製切削工具を通常の熱CV
D炉に装填し、炉内温度:1120℃、炉内圧力:30
Torr、反応ガス組成:容量%で、86.0%H2 −4.
0%TiCl4 −10.0%CH4 、反応時間:4時
間、の第1処理条件でTiC層を形成し、引き続いて反
応ガス組成を変えることなく炉内温度を1120℃から
925℃まで降温速度:5.0℃/min.で降温し、炉内
圧力を30Torrから200Torrに昇圧速度:4.4Torr
/min.で昇圧する転写処理を施し、第1処理と転写処理
の合計で厚さ:4.5μmのTiC層を形成した。つい
で、炉内温度:925℃、炉内圧力:200Torr、に保
持したまま、反応ガス組成を容量%で、48.0%H2
−4.0%TiCl4 −48.0%N2 となるように急
速に切換え、保持時間:3時間かけて第2処理を施すこ
とによりTiN層を形成し、さらに、反応ガス組成を、
48.0%H2 −4.0%TiCl4 −48.0%N2
のまま保持し、炉内温度を925℃から900℃降温す
ると同時に炉内圧力を200Torrから50Torrに降圧す
る転写処理を施し、第2処理と転写処理の合計で厚さ:
3.5μmのTiN層を形成した。ついで、炉内温度:
900℃、炉内圧力:50Torr、に保持したまま、反応
ガス組成を容量%で、95.0%H2 −4.3%TiC
4 −0.7%CH3 CNとなるように急速に切換え、
2時間30分保持することにより厚さ:2.5μmのT
iCN層を形成し、本発明被覆工具10を作製した。
【0053】得られた本発明被覆工具10のTiC層、
TiN層およびTiCN層のX線回折最高ピーク面を測
定したところ、いずれの硬質層のX線回折最高ピーク面
も(220)面であることがわかった。
【0054】従来例10 実施例10の第1処理条件のみによって形成された厚
さ:4.5μmのTiC層の上に、炉内温度:925
℃、炉内圧力:200Torr、反応ガス組成:容量%で4
8.0%H2 −4.0%TiCl4 −48.0%N2
保持時間:3.5時間、の条件で第2硬質層のTiN層
を形成し、さらに、炉内温度:900℃、炉内圧力:5
0Torr、反応ガス組成:容量%で、95.0%H2
4.3%TiCl4 −0.7%CH3 CN、保持時間:
2時間30分、の条件で第3硬質層のTiCN層を形成
し、従来被覆工具10を作製した。
【0055】得られた従来被覆工具10の硬質層のX線
回折最高ピーク面を測定したところ、第1硬質層のTi
C層のX線回折最高ピーク面は(220)面であり、第
2硬質層のTiN層のX線回折最高ピーク面は(20
0)面であり、第3硬質層のTiCN層のX線回折最高
ピーク面は(111)面であり、各層のX線回折最高ピ
ーク面は異なっていた。
【0056】実施例11 実施例7と全く同様にして第1硬質層のTiN層、第2
硬質層のTiCN層を形成したのち、炉内温度を840
℃から925℃に昇温すると同時に炉内圧力を50Torr
から200Torrに昇圧し、反応ガス組成を49.0%H
2 −2.0%TiCl4 −49.0%N2 に急速に切り
換え、炉内温度:925℃、炉内圧力:200Torr、保
持時間:1時間、の条件で第3硬質層のTiN層を形成
し、本発明被覆工具11を作製した。
【0057】得られた本発明被覆工具の第1硬質層のT
iN層、第2硬質層のTiCN層および第3硬質層のT
iN層のそれぞれのX線回折最高ピーク面を測定したと
ころ、いずれの硬質層のX線回折最高ピーク面も(11
1)面であった。
【0058】従来例11 従来例7と同様にして第1硬質層のTiN層、第2硬質
層のTiCN層を形成したのち、さらに、炉内温度:9
25℃、炉内圧力:200Torr、反応ガス組成:容量%
で49.0%H2 −2.0%TiCl4 −49.0%N
2 、保持時間:1時間、の条件で第3硬質層のTiN層
を形成し、従来被覆工具11を作製した。
【0059】得られた従来被覆工具の第1硬質層のTi
N層のX線回折最高ピーク面は(111)面であり、第
2硬質層のTiCN層のX線回折最高ピーク面は(42
2)面であり、さらに第3硬質層のTiN層のX線回折
最高ピーク面は(200)面であり、複合硬質層を構成
する各層のX線回折最高ピーク面が異なっていた。
【0060】実施例12 実施例10と同じ条件で厚さ:3.5μmを有しX線回
折最高ピーク面が(220)面を有する第1硬質層のT
iC層および厚さ:2.5μmを有しX線回折最高ピー
ク面が(220)面を有する第2硬質層のTiN層を形
成し、さらに第3硬質層として通常のCVD条件で厚
さ:1.5μmのAl2 3 層を形成し、本発明被覆工
具12を作製した。
【0061】従来例12 従来例10と同じ条件で厚さ:3.5μmを有しX線回
折最高ピーク面が(220)面を有する第1硬質層のT
iC層および厚さ:2.5μmを有しX線回折最高ピー
ク面が(200)面を有する第2硬質層のTiN層を形
成し、さらに第3硬質層として通常のCVD条件で厚
さ:1.5μmのAl2 3 層を形成し、従来被覆工具
12を作製した。
【0062】実施例13 実施例7と同じ条件で厚さ:1.0μmを有しX線回折
最高ピーク面が(111)面を有する第1硬質層のTi
N層および厚さ:7.5μmを有しX線回折最高ピーク
面が(111)面を有する第2硬質層のTiCN層を形
成し、さらに第3硬質層として通常のCVD条件により
厚さ:1.5μmのAl2 3 層を形成し、本発明被覆
工具13を作製した。
【0063】従来例13 従来例7と同じ条件で厚さ:1.0μmを有しX線回折
最高ピーク面が(111)面を有する第1硬質層のTi
N層および厚さ:7.5μmを有しX線回折最高ピーク
面が(422)面を有する第2硬質層のTiCN層を形
成し、さらに第3硬質層として通常のCVD条件により
厚さ:1.5μmのAl2 3 層を形成し、従来被覆工
具13を作製した。
【0064】上記実施例1〜13および従来例1〜13
で作製した本発明被覆工具1〜13および従来被覆工具
1〜13の複合硬質層をまとめて表1〜表4に示すと共
に、さらに本発明被覆工具1〜13および従来被覆工具
1〜13を用い、被削材:SNCM439(硬さHB
280)、切削速度:200m/min.、切込み:2.5
mm、送り:0.3mm/刃(単刃切削)、切削時間:60
分、の条件で乾式フライス切削試験を行ない、切刃の逃
げ面摩耗幅およびすくい面摩耗幅を測定し、それらの結
果を表1〜表4に示した。
【0065】
【表1】
【0066】
【表2】
【0067】
【表3】
【0068】
【表4】
【0069】表1〜表4に示される結果から、少なくと
も第1硬質層と第2硬質層のX線回折最高ピーク面が一
致している(すなわち、配向面が一致している)本発明
被覆工具1〜13は、第1硬質層と第2硬質層のX線回
折最高ピーク面が一致していない(すなわち、配向面が
一致していない)従来被覆工具1〜13に比べて耐欠損
性に優れ、60分の苛酷な切削を行なっても欠損のため
に中止することがなく、工具寿命が長いことがわかる。
【0070】実施例14〜26および従来例14〜2
6、 TiCN−25%WC−15%TaC−13%Co−5
%NbC−4%Ni(但し、%は重量%)からなる組成
およびJIS・SEEN42AFTN1の形状を有する
サーメット製切削工具を用いる以外は実施例1〜13と
全く同じ条件で本発明被覆工具14〜26を作製し、さ
らに従来例1〜13と全く同じ条件で従来被覆工具14
〜26を作製し、これら本発明被覆工具14〜26およ
び従来被覆工具14〜26を用い、被削材:SNCM4
40(硬さHB :250)、切削速度:250m/mi
n.、切込み:2.5mm、送り:0.2mm/刃(単刃切
削)、切削時間:60分、の条件で乾式フライス切削試
験を行ない、切刃の逃げ面摩耗幅およびすくい面摩耗深
さを測定し、それらの結果を表5〜表8に示した。
【0071】
【表5】
【0072】
【表6】
【0073】
【表7】
【0074】
【表8】
【0075】表5〜表8に示される結果から、サーメッ
トを基体としても、超硬合金を基体とした場合とほぼ同
じ効果を奏することがわかる。
【0076】
【発明の効果】上述のように、この発明のX線回折最高
ピーク面(配向面)が一致している複合硬質層表面被覆
切削工具は、従来のX線回折最高ピーク面(配向面)が
一致していない複合硬質層表面被覆切削工具に比べて、
苛酷な条件のフライス切削に対して使用寿命が長く、し
たがって工具交換などの回数を減らして切削コストを低
減することができ、産業上すぐれた効果を奏するもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明被覆工具1に形成された複合硬質層のX
線回折パターン。
【図2】従来被覆工具1に形成された複合硬質層のX線
回折パターン。
【図3】本発明被覆工具2に形成された複合硬質層のX
線回折パターン。
【図4】従来被覆工具2に形成された複合硬質層のX線
回折パターン。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基体表面に2層以上の硬質層からなる複
    合硬質層を被覆してなる表面被覆切削工具において、 上記複合硬質層の下硬質層のX線回折最高ピーク面と、
    上記下硬質層に接している上硬質層のX線回折最高ピー
    ク面が一致していることを特徴とする表面被覆切削工
    具。
  2. 【請求項2】 上記下硬質層が基体表面に接している最
    下硬質層であることを特徴とする請求項1記載の表面被
    覆切削工具。
  3. 【請求項3】 基体表面に2層以上の硬質層からなる複
    合硬質層を被覆してなる表面被覆切削工具において、 上記複合硬質層の最下硬質層から最表面硬質層まで全て
    の硬質層のX線回折最高ピーク面が一致していることを
    特徴とする表面被覆切削工具。
  4. 【請求項4】 上記複合硬質層は、Tiの炭化物層、T
    iの窒化物層およびTiの炭化物層のうちの2種以上か
    らなることを特徴とする請求項1,2または3記載の表
    面被覆切削工具。
  5. 【請求項5】 基体表面に2層以上の硬質層からなる複
    合硬質層を被覆してなる表面被覆切削工具において、 上記複合硬質層は、X線回折最高ピーク面が一致するT
    iの炭化物層、Tiの窒化物層およびTiの炭窒化物層
    のうちの2種以上と最表面硬質層の酸化アルミニウム層
    からなることを特徴とする表面被覆切削工具。
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