JPH0615504A - 傾斜硬質層被覆超硬合金製切削工具 - Google Patents

傾斜硬質層被覆超硬合金製切削工具

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JPH0615504A
JPH0615504A JP19915192A JP19915192A JPH0615504A JP H0615504 A JPH0615504 A JP H0615504A JP 19915192 A JP19915192 A JP 19915192A JP 19915192 A JP19915192 A JP 19915192A JP H0615504 A JPH0615504 A JP H0615504A
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JP
Japan
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coated
thickness
cxny
cemented carbide
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Application number
JP19915192A
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English (en)
Inventor
Masao Kawamura
正雄 河村
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 傾斜硬質層が被覆されているチップ、ドリ
ル、エンドミルなどいかなる切削に対しても優れた切削
性能を示す傾斜硬質層被覆超硬合金製切削工具に関する
ものである。 【構成】 超硬合金基体の表面にまたは超硬合金基体の
表面にさらに(Ti,M)N[ただしMはAl,Hf,
Zrの内の1種または2種以上]層を被覆した前記(T
i,M)N層の上に、(Ti,M)(CxNy)[x+
y=1]傾斜硬質層を被覆し、さらにそに上に(Ti,
M)C層を被覆してなる切削工具において、 前記(T
i,M)(CxNy)[x+y=1]傾斜硬質層におけ
るxは、超硬合金基体の表面または(Ti,M)N層に
接する面で実質的に0となり、内面から外面に向かって
層厚方向に増加するように変化して(Ti,M)C層に
接する面で実質的に1となり、一方、yは、超硬合金基
体の表面または(Ti,M)N層に接する面で実質的に
1となり、内面から外面に向かって層厚方向に減少する
ように変化して(Ti,M)C層に接する面で実質的に
0となる傾斜硬質層被覆超硬合金製切削工具。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、傾斜硬質層が被覆さ
れているチップ、ドリル、エンドミルなど、いかなる切
削に対しても優れた切削性能を示す傾斜硬質層被覆超硬
合金製切削工具に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、結合相形成成分として、鉄族金
属のうち1種または2種以上を含有し、さらに必要に応
じて周期律表の4a、5a、および6a族金属の炭化
物、窒化物、炭窒化物を0.5〜30重量%含有し、残
りが炭化タングステン(以下、WCと記す、)および不
可避不純物からなる超硬合金基体(以下、超硬合金基体
という)の表面に、Tiの化合物層を被覆してなる硬質
層被覆超硬合金製切削工具は知られている。
【0003】これらの硬質層被覆超硬合金製切削工具
は、超硬合金基体の表面に(Ti,M)N層−(Ti,
M)CN層(C:N=一定)−(Ti,M)C層の順に
被覆されており、(Ti,M)N層は超硬合金基体に対
する密着性が優れており、(Ti,M)CN層(C:N
=一定)は(Ti,M)N層と(Ti,M)C層の中間
層とすることにより(Ti,M)N層と耐摩耗性の優れ
た(Ti,M)C層との密着性を一層強固なものとして
いる(特開昭61−170559号公報参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の
(Ti,M)CN層(C:N=一定)を(Ti,M)N
層と(Ti,M)C層との間に介在させて被覆した硬質
層被覆超硬合金製切削工具は、高送りの連続切削、フラ
イス切削などの従来よりも一層過酷な条件の切削に用い
た場合に(Ti,M)N層と(Ti,M)C層との密着
性が十分ではないところから満足のいく使用寿命が得ら
れなかった。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上述のような課題を解決し、高送りの連続切削、フライ
ス切削など過酷な条件の切削に用いた場合にも一層の長
寿命を示す硬質層被覆超硬合金製切削工具を得るべく研
究を行った結果、(a) 超硬合金基体の表面に被覆し
た傾斜硬質層を(Ti,M)(CxNy)[ただし、M
はAl,Hf,Zrの内の1種または2種以上、x+y
=1]で表すと、(Ti,M)(CxNy)におけるx
は内面で実質的に0であり内面から外面に向かって連続
的に増加するように変化し外面で実質的に1となり、同
時にyは内面で実質的に1となり連続的に減少するよう
に変化し外面で実質的に0となる傾斜硬質層を被覆した
超硬合金製切削工具は、(Ti,M)(CxNy)傾斜
硬質層が超硬合金基体に接する面で実質的に(Ti,
M)Nとなって密着性が改善され、さらに外面で実質的
に(Ti,M)Cとなって(Ti,M)C層との密着性
がが改善され、従来の(Ti,M)CN層(C:N=一
定)を介在させよりも一層密着性に優れ、したがって使
用寿命が長くなる、(b) 超硬合金基体に(Ti,
M)N硬質層を被覆したのち、前記(Ti,M)(Cx
Ny)傾斜硬質層を被覆し、さらにその上に(Ti,
M)C硬質層を被覆してもほぼ同等の効果が得られる、
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成さ
れたものであって、 (イ) 超硬合金基体の表面に(Ti,M)(CxN
y)[ただし、MはAl,Hf,Zrの内の1種または
2種以上、x+y=1]傾斜硬質層を被覆し、さらにそ
の傾斜硬質層の上に(Ti,M)C層を被覆してなる切
削工具において、前記(Ti,M)(CxNy)傾斜硬
質層におけるxは超硬合金基体の表面に接する面で実質
的に0となり、内面から外面に向かって層厚方向に増加
するように変化して(Ti,M)C層に接する面で実質
的に1となり、一方、yは超硬合金基体の表面に接する
面で実質的に1となり、内面から外面に向かって層厚方
向に減少するように変化して(Ti,M)C層に接する
面で実質的に0となる、傾斜硬質層被覆超硬合金製切削
工具。 (ロ) 超硬合金基体の表面に、(Ti,M)N層を被
覆し、前記窒化チタン層の上に(Ti,M)(CxN
y)[ただし、MはAl,Hf,Zrの内の1種または
2種以上、x+y=1]傾斜硬質層を被覆し、さらにそ
の傾斜硬質層の上に(Ti,M)C層を被覆してなる切
削工具において、前記(Ti,M)(CxNy)傾斜硬
質層におけるxは、(Ti,M)N層に接する面で実質
的に0となり、内面から外面に向かって層厚方向に増加
するように変化して(Ti,M)C層に接する面で実質
的に1となり、一方、yは(Ti,M)N層に接する面
で実質的に1となり、内面から外面に向かって層厚方向
に減少するように変化して(Ti,M)C層に接する面
で実質的に0となる、傾斜硬質層被覆超硬合金製切削工
具、に特徴を有するものである。
【0007】この発明の傾斜硬質層被覆超硬合金製切削
工具における(Ti,M)N層、(Ti,M)(CxN
y)傾斜硬質層および(Ti,M)C層を形成するに
は、イオンプレーティング装置等の物理蒸着装置を用い
る。前記物理蒸着装置に装入されたTi金属およびM金
属を加熱蒸発させると共に反応ガスを、最初、窒素ガ
ス:100%、炭化水素ガス:0%となるように導入
し、この混合ガスは、図1のグラフに示されるように、
物理蒸着の進行にともなって、窒素ガス導入量を連続的
に減少させ、これに反比例するように炭化水素ガスを連
続的に増加するように供給し、最終的に窒素ガス:0
%、炭化水素ガス:100%となるように導入し、つづ
いて炭化水素ガス:100%を一定時間導入する。図1
のグラフでは、窒素ガス導入量および炭化水素ガス導入
量を直線的に連続して変化させているが、これに限定さ
れるものではなく、曲線的に連続して変化させてもよ
い。
【0008】このようにして得られた傾斜硬質層を(T
i,M)(CxNy)[x+y=1]で表すと、xおよ
びyの値は、0≦x≦1および0≦y≦1の範囲内の値
をとり、傾斜硬質層のCおよびNの濃度分布は、ほぼ図
2のグラフに示されるようになる。超硬合金基体に接す
る内面がx=0、y=1となって(Ti,M)N層とな
るために超硬合金基体に対する付着性が優れ、一方、
(Ti,M)C層に接する面がx=1、y=0となって
(Ti,M)Cとなり、同一成分となって(Ti,M)
C層に対する密着性が向上し、したがって(Ti,M)
(CxNy)[x+y=1]傾斜硬質層を介在させるこ
とにより(Ti,M)C層の密着性を改善し、長寿命で
優れた特性を有する硬質層被覆超硬合金製切削工具が得
られるのである。
【0009】また、図3のグラフに示されるように物理
蒸着装置に導入する反応ガスを流すと、図4のグラフに
示されるような超硬合金基体の表面に(Ti,M)N層
が被覆され、前記(Ti,M)N層の上に前記(Ti,
M)(CxNy)[x+y=1]傾斜硬質層が被覆さ
れ、さらに(Ti,M)C層が被覆された硬質層被覆超
硬合金製切削工具が得られるのである。。
【0010】前記(Ti,M)(CxNy)傾斜硬質層
の厚さは、30μm以下であることが好ましい。30μ
mを越えると切削時に基体との間に熱膨脹の差が大きく
なり、亀裂が生じて剥離しやすくなる。一方、前記傾斜
硬質層が0.5μm未満では硬質層剥離抑制効果が十分
でないために0.5μm以上であることが好ましい。
【0011】この発明の(Ti,M)(CxNy)傾斜
硬質層は、図2および図4のグラフに示されるように、
超硬合金基体に接する面または(Ti,M)N層に接す
る面でx=0、y=1となり、(Ti,M)C層に接す
る面でx=1、y=0となって実質的に(Ti,M)C
となるために、最外層の(Ti,M)C層に対する密着
性は向上するが、従来の(Ti,M)CN層はC:N=
一定であるために(Ti,M)C層に対する密着性が十
分でない。
【0012】
【実施例】つぎに、この発明の傾斜硬質層被覆超硬合金
製切削工具を実施例に基づいて具体的に説明する。
【0013】実施例1 原料粉末として、それぞれ平均粒径:3μmのCo粉
末、TiC粉末、TaC粉末、WC粉末を用意し、これ
ら粉末を、Co粉末:9重量%、TiC粉末:1重量
%、TaC粉末:2重量%、残り:WC粉末となるよう
に配合し、混合したのち、圧粉体に成型し、この圧粉体
を通常の条件で焼結して焼結体を製造し、この焼結体を
研削してISO規格TNGA160408の形状を有す
るWC基超硬合金製チップを作製した。
【0014】つぎに、このWC基超硬合金製チップを通
常のイオンプレーティング装置内の上方に装着し、一
方、前記イオンプレーティング装置内の下方には、Ti
金属、Al金属、Hf金属、Zr金属を充填した。かか
る状態で前記イオンプレーティング装置内を1×10-5
Torrの真空に保持し、昇温速度:6℃/min.で
700℃に昇温させ、つづいて、この温度に保持しなが
ら、5×10-2TorrのArガス雰囲気に保持してボ
ンバードクリーニングした。
【0015】さらに、Ti金属に電子ビームを当てて加
熱蒸発させるとともに、、Al金属、Hf金属、Zr金
属の1種または2種以上にそれぞれ電子ビームを当てて
加熱蒸発させ、イオンプレーティング装置内の圧力を
1.0×10-4Torrに維持し、窒素ガスとアセチレ
ンガスの供給量を変化させながら調整して物理蒸着を行
い、 (1) 前記WC基超硬合金製チップの表面に接
する面で(Ti,Al)(CxNy)におけるxおよび
yがx=0、y=1となって実質的に(Ti,Al)N
となり、外面に向かって(Ti,Al)(CxNy)が
x:0→1、y:1→0となるように変化し、外面がx
=1、y=0となって実質的に(Ti,Al)Cとなる
厚さ:2.5μmの(Ti,Al)(CxNy)[ただ
し、x+y=1]傾斜硬質層を被覆し、さらにその上に
厚さ:0.5μmの(Ti,Al)C層を被覆した本発
明被覆チップ1、(2) 前記WC基超硬合金製チップ
の表面に接する面で(Ti,Hf)(CxNy)におけ
るxおよびyがx=0、y=1となって実質的に(T
i,Hf)Nとなり、外面に向かって(Ti,Hf)
(CxNy)がx:0→1、y:1→0となるように変
化し、外面がx=1、y=0となって実質的に(Ti,
Hf)Cとなる厚さ:2.5μmの(Ti,Hf)(C
xNy)[ただし、x+y=1]傾斜硬質層を被覆し、
さらにその上に厚さ:0.5μmの(Ti,Hf)C層
を被覆した本発明被覆チップ2、(3) 前記WC基超
硬合金製チップの表面に接する面で(Ti,Zr)(C
xNy)におけるxおよびyがx=0、y=1となって
実質的に(Ti,Zr)Nとなり、外面に向かって(T
i,Zr)(CxNy)がx:0→1、y:1→0とな
るように変化し、外面がx=1、y=0となって実質的
に(Ti,Zr)Cとなる厚さ:2.5μmの(Ti,
Zr)(CxNy)[ただし、x+y=1]傾斜硬質層
を被覆し、さらにその上に厚さ:0.5μmの(Ti,
Zr)C層を被覆した本発明被覆チップ3、(4) 前
記WC基超硬合金製チップの表面に接する面で(Ti,
Hf,Zr)(CxNy)におけるxおよびyがx=
0、y=1となって実質的に(Ti,Hf,Zr)Nと
なり、外面に向かって(Ti,Hf,Zr)(CxN
y)がx:0→1、y:1→0となるように変化し、外
面がx=1、y=0となって実質的に(Ti,Hf,Z
r)Cとなる厚さ:2.5μmの(Ti,Hf,Zr)
(CxNy)[ただし、x+y=1]傾斜硬質層を被覆
し、さらにその上に厚さ:0.5 μmの(Ti,H
f,Zr)C層を被覆した本発明被覆チップ4、をそれ
ぞれ作製した。
【0016】(5) また、前記WC基超硬合金製チッ
プの表面に厚さ:0.5μmの(Ti,Al)N層を形
成し、ついで、前記(Ti,Al)N層の表面に接する
面で(Ti,Al)(CxNy)におけるxおよびyが
x=0、y=1となって実質的に(Ti,Al)Nとな
り、外面に向かって(Ti,Al)(CxNy)がx:
0→1、y:1→0となるように変化し、外面がx=
1、y=0となって実質的に(Ti,Al)Cとなる厚
さ:2.0μmの(Ti,Al)(CxNy)[ただ
し、x+y=1]傾斜硬質層を被覆し、さらにその上に
厚さ:0.5μmの(Ti,Al)C層を被覆した本発
明被覆チップ5、(6) 前記WC基超硬合金製チップ
の表面に厚さ:0.5μmの(Ti,Hf)N層を形成
し、ついで、前記(Ti,Hf)N層の表面に接する面
で(Ti,Hf)(CxNy)におけるxおよびyがx
=0、y=1となって実質的に(Ti,Hf)Nとな
り、外面に向かって(Ti,Hf)(CxNy)がx:
0→1、y:1→0となるように変化し、外面がx=
1、y=0となって実質的に(Ti,Hf)Cとなる厚
さ:2.0μmの(Ti,Hf)(CxNy)[ただ
し、x+y=1]傾斜硬質層を被覆し、さらにその上に
厚さ:0.5μmの(Ti,Hf)C層を被覆した本発
明被覆チップ6、(7) 前記WC基超硬合金製チップ
の表面に厚さ:0.5μmの(Ti,Zr)N層を形成
し、ついで、前記(Ti,Zr)N層の表面に接する面
で(Ti,Zr)(CxNy)におけるxおよびyがx
=0、y=1となって実質的に(Ti,Zr)Nとな
り、外面に向かって(Ti,Zr)(CxNy)がx:
0→1、y:1→0となるように変化し、外面がx=
1、y=0となって実質的に(Ti,Zr)Cとなる厚
さ:2.0μmの(Ti,Zr)(CxNy)[ただ
し、x+y=1]傾斜硬質層を被覆し、さらにその上に
厚さ:0.5μmの(Ti,Zr)C層を被覆した本発
明被覆チップ7、(8) 前記WC基超硬合金製チップ
の表面に厚さ:0.5μmの(Ti,Hf,Zr)N層
を形成し、ついで、前記(Ti,Hf,Zr)N層の表
面に接する面で(Ti,Hf,Zr)(CxNy)にお
けるxおよびyがx=0、y=1となって実質的に(T
i,Hf,Zr)Nとなり、外面に向かって(Ti,H
f,Zr)(CxNy)がx:0→1、y:1→0とな
るように変化し、外面がx=1、y=0となって実質的
に(Ti,Hf,Zr)Cとなる厚さ:2.0μmの
(Ti,Hf,Zr)(CxNy)[ただし、x+y=
1]傾斜硬質層を被覆し、さらにその上に厚さ:0.5
μmの(Ti,Hf,Zr)C層を被覆した本発明被覆
チップ8、をそれぞれ作製した。
【0017】従来例1 一方、比較のために、実施例1で作製したISO規格T
NGA160408の形状を有するWC基超硬合金製チ
ップを実施例1で使用したイオンプレーティング装置内
の下方にTi金属、Al金属、Hf金属、Zr金属を充
填し、実施例1と同様にボンバードクリーニングしたの
ち、まず供給口より、窒素ガスを供給し、続いて窒素ガ
ス:アセチレンガス=0.5:0.5の混合ガスを供給
し、さらに続いてアセチレンガスを供給し、(1) 前
記WC基超硬合金製チップの表面に、厚さ:0.5μm
の(Ti,Al)N層、厚さ:2.0μmの(Ti,A
l)CN層、および厚さ:0.5μmの(Ti,Al)
C層からなる3層を被覆した従来被覆チップ1、(2)
前記WC基超硬合金製チップの表面に、厚さ:0.5
μmの(Ti,Hf)N層、厚さ:2.0μmの(T
i,Hf)CN層、および厚さ:0.5μmの(Ti,
Hf)C層からなる3層を被覆した従来被覆チップ2、
(3) 前記WC基超硬合金製チップの表面に、厚さ:
0.5μmの(Ti,Zr)N層、厚さ:2.0μmの
(Ti,Zr)CN層、および厚さ:0.5μmの(T
i,Zr)C層からなる3層を被覆した従来被覆チップ
3、(4) 前記WC基超硬合金製チップの表面に、厚
さ:0.5μmの(Ti,Hf,Zr)N層、厚さ:
2.0μmの(Ti,Hf,Zr)CN層、および厚
さ:0.5μmの(Ti,Hf,Zr)C層からなる3
層を被覆した従来被覆チップ4、をそれぞれ作製した。
【0018】これら本発明被覆チップ1〜8および従来
被覆チップ1〜4について、下記の条件で連続切削試験
および断続切削試験を実施し、それらの結果を表1に示
した。 1 連続乾式切削試験 (1) 高速切削試験 被削材:SNCM439(ブリネル硬さ:250)、 切削速度:210m/min、 送り:0.25mm/rev.、 切込み:1.5mm、 の条件で連続乾式切削し、20分切削後のクレーター摩
耗深さ(μm)を測定し、さらに切刃の逃げ面摩耗幅V
B が0.3mmになるまでの時間(分)を測定し、それ
らの測定結果を表1に示した。
【0019】(2) 中低速切削試験 被削材:SNCM439(ブリネル硬さ:250)、 切削速度:150m/min、 送り:0.25mm/rev.、 切込み:1.5mm、 の条件で連続乾式切削し、切刃の逃げ面摩耗幅VB が
0.3mmになるまでの時間(分)を測定し、それらの
測定結果を表1に示した。
【0020】2 断続乾式切削試験 被削材:SCM440(ブリネル硬さ:300)製で軸
方向外周に4本の溝の付いた円柱体、 切削速度:100m/min、 送り:0.21mm/rev.、 切込み:1.0mm、 の条件で乾式切削し、10個の試験切刃のうちの欠損が
発生した切刃数を測定し、それらの測定結果を表1に示
した。
【0021】
【表1】
【0022】表1に示される結果から、本発明被覆チッ
プ1〜8は従来被覆チップ1〜4に比べて切削特性が優
れていることが分かる。
【0023】実施例2 JIS規格B4104のK10に相当する組成を有し、
外径:10mmのドリルを用意し、このドリルの表面に
実施例1と同様にして物理蒸着を行い、前記ドリルの表
面に、それぞれ、(1) 前記ドリルの表面に接する面
で(Ti,Al)(CxNy)におけるxおよびyがx
=0、y=1となって実質的に(Ti,Al)Nとな
り、外面に向かって(Ti,Al)(CxNy)がx:
0→1、y:1→0となるように変化し、外面がx=
1、y=0となって実質的に(Ti,Al)Cとなる厚
さ:2.5μmの(Ti,Al)(CxNy)[ただ
し、x+y=1]傾斜硬質層を被覆し、さらにその上に
厚さ:0.5μmの(Ti,Al)C層を被覆した本発
明被覆ドリル1、(2) 前記ドリルの表面に接する面
で(Ti,Hf)(CxNy)におけるxおよびyがx
=0、y=1となって実質的に(Ti,Hf)Nとな
り、外面に向かって(Ti,Hf)(CxNy)がx:
0→1、y:1→0となるように変化し、外面がx=
1、y=0となって実質的に(Ti,Hf)Cとなる厚
さ:2.5μmの(Ti,Hf)(CxNy)[ただ
し、x+y=1]傾斜硬質層を被覆し、さらにその上に
厚さ:0.5μmの(Ti,Hf)C層を被覆した本発
明被覆ドリル2、(3) 前記ドリルの表面に接する面
で(Ti,Zr)(CxNy)におけるxおよびyがx
=0、y=1となって実質的に(Ti,Zr)Nとな
り、外面に向かって(Ti,Zr)(CxNy)がx:
0→1、y:1→0となるように変化し、外面がx=
1、y=0となって実質的に(Ti,Zr)Cとなる厚
さ:2.5μmの(Ti,Zr)(CxNy)[ただ
し、x+y=1]傾斜硬質層を被覆し、さらにその上に
厚さ:0.5μmの(Ti,Zr)C層を被覆した本発
明被覆ドリル3、(4) 前記ドリルの表面に接する面
で(Ti,Hf,Zr)(CxNy)におけるxおよび
yがx=0、y=1となって実質的に(Ti,Hf,Z
r)Nとなり、外面に向かって(Ti,Hf,Zr)
(CxNy)がx:0→1、y:1→0となるように変
化し、外面がx=1、y=0となって実質的に(Ti,
Hf,Zr)Cとなる厚さ:2.5μmの(Ti,H
f,Zr)(CxNy)[ただし、x+y=1]傾斜硬
質層を被覆し、さらにその上に厚さ:0.5μmの(T
i,Hf,Zr)C層を被覆した本発明被覆ドリル4、
をそれぞれ作製した。
【0024】(5) さらに、前記ドリルの表面に厚
さ:0.5μmの(Ti,Al)N層を形成し、つい
で、前記(Ti,Al)N層の表面に接する面で(T
i,Al)(CxNy)におけるxおよびyがx=0、
y=1となって実質的に(Ti,Al)Nとなり、外面
に向かって(Ti,Al)(CxNy)がx:0→1、
y:1→0となるように変化し、外面がx=1、y=0
となって実質的に(Ti,Al)Cとなる厚さ:2.0
μmの(Ti,Al)(CxNy)[ただし、x+y=
1]傾斜硬質層を被覆し、さらにその上に厚さ:0.5
μmの(Ti,Al)C層を被覆した本発明被覆ドリル
5、(6) 前記ドリルの表面に厚さ:0.5μmの
(Ti,Hf)N層を形成し、ついで、前記(Ti,H
f)N層の表面に接する面で(Ti,Hf)(CxN
y)におけるxおよびyがx=0、y=1となって実質
的に(Ti,Hf)Nとなり、外面に向かって(Ti,
Hf)(CxNy)がx:0→1、y:1→0となるよ
うに変化し、外面がx=1、y=0となって実質的に
(Ti,Hf)Cとなる厚さ:2.0μmの(Ti,H
f)(CxNy)[ただし、x+y=1]傾斜硬質層を
被覆し、さらにその上に厚さ:0.5μmの(Ti,H
f)C層を被覆した本発明被覆ドリル6、(7) 前記
ドリルの表面に厚さ:0.5μmの(Ti,Zr)N層
を形成し、ついで、前記(Ti,Zr)N層の表面に接
する面で(Ti,Zr)(CxNy)におけるxおよび
yがx=0、y=1となって実質的に(Ti,Zr)N
となり、外面に向かって(Ti,Zr)(CxNy)が
x:0→1、y:1→0となるように変化し、外面がx
=1、y=0となって実質的に(Ti,Zr)Cとなる
厚さ:2.0μmの(Ti,Zr)(CxNy)[ただ
し、x+y=1]傾斜硬質層を被覆し、さらにその上に
厚さ:0.5μmの(Ti,Zr)C層を被覆した本発
明被覆ドリル7、(8) 前記ドリルの表面に厚さ:
0.5μmの(Ti,Hf,Zr)N層を形成し、つい
で、前記(Ti,Hf,Zr)N層の表面に接する面で
(Ti,Hf,Zr)(CxNy)におけるxおよびy
がx=0、y=1となって実質的に(Ti,Hf,Z
r)Nとなり、外面に向かって(Ti,Hf,Zr)
(CxNy)がx:0→1、y:1→0となるように変
化し、外面がx=1、y=0となって実質的に(Ti,
Hf,Zr)Cとなる厚さ:2.0μmの(Ti,H
f,Zr)(CxNy)[ただし、x+y=1]傾斜硬
質層を被覆し、さらにその上に厚さ:0.5μmの(T
i,Hf,Zr)C層を被覆した本発明被覆ドリル8、
をそれぞれ作製した。
【0025】従来例2 一方、比較のために、実施例2で用意したJIS規格B
4104のK10に相当する組成を有し、外径:10m
mのドリルを従来例1で使用したイオンプレーティング
装置内の下方にTi金属、Al金属、Hf金属、Zr金
属を充填し、従来例1と同様にボンバードクリーニング
したのち、まず供給口より、窒素ガスを供給し、続いて
窒素ガス:アセチレンガス=0.5:0.5の混合ガス
を供給し、さらに続いてアセチレンガスを供給し、
(1) 前記ドリルの表面に、厚さ:0.5μmの(T
i,Al)N層、厚さ:2.0μmの(Ti,Al)C
N層、および厚さ:0.5μmの(Ti,Al)C層か
らなる3層を被覆した従来被覆ドリル1、(2) 前記
ドリルの表面に、厚さ:0.5μmの(Ti,Hf)N
層、厚さ:2.0μmの(Ti,Hf)CN層、および
厚さ:0.5μmの(Ti,Hf)C層からなる3層を
被覆した従来被覆ドリル2、(3) 前記ドリルの表面
に、厚さ:0.5μmの(Ti,Zr)N層、厚さ:
2.0μmの(Ti,Zr)CN層、および厚さ:0.
5μmの(Ti,Zr)C層からなる3層を被覆した従
来被覆ドリル3、(4) 前記ドリルの表面に、厚さ:
0.5μmの(Ti,Hf,Zr)N層、厚さ:2.0
μmの(Ti,Hf,Zr)CN層、および厚さ:0.
5μmの(Ti,Hf,Zr)C層からなる3層を被覆
した従来被覆ドリル4、をそれぞれ作製した。
【0026】これら本発明被覆ドリル1〜8および従来
被覆ドリル1〜4について、下記の条件で穴明け試験を
実施し、それらの結果を表2に示した。 3 穴明け試験 被削材:厚さ:20mmのSCM440(ブリネル硬
さ:220)からなる厚板 切削速度:60m/min、 送り:0.2mm/rev.、 の条件で2500穴の貫通穴明けし、全切削長:50m
の穴明けを行い、ドリルのマージン部の摩耗量および刃
裏部の摩耗量を測定し、それらの測定結果を表2に示し
た。
【0027】
【表2】
【0028】表2に示される結果から、本発明被覆ドリ
ル1〜8は従来被覆ドリル1〜4に比べて耐摩耗性に優
れ、使用寿命が長いことが分かる。
【0029】実施例3 JIS規格M20に相当する組成を有し、外径:6mm
のエンドミル用意し、このエンドミルの表面に実施例1
と同様にして物理蒸着を行い、それぞれ、(1) 前記
エンドミルの表面に接する面で(Ti,Al)(CxN
y)におけるxおよびyがx=0、y=1となって実質
的に(Ti,Al)Nとなり、外面に向かって(Ti,
Al)(CxNy)がx:0→1、y:1→0となるよ
うに変化し、外面がx=1、y=0となって実質的に
(Ti,Al)Cとなる厚さ:2.5μmの(Ti,A
l)(CxNy)[ただし、x+y=1]傾斜硬質層を
被覆し、さらにその上に厚さ:0.5μmの(Ti,A
l)C層を被覆した本発明被覆エンドミル1、(2)
前記エンドミルの表面に接する面で(Ti,Hf)(C
xNy)におけるxおよびyがx=0、y=1となって
実質的に(Ti,Hf)Nとなり、外面に向かって(T
i,Hf)(CxNy)がx:0→1、y:1→0とな
るように変化し、外面がx=1、y=0となって実質的
に(Ti,Hf)Cとなる厚さ:2.5μmの(Ti,
Hf)(CxNy)[ただし、x+y=1]傾斜硬質層
を被覆し、さらにその上に厚さ:0.5μmの(Ti,
Hf)C層を被覆した本発明被覆エンドミル2、(3)
前記エンドミルの表面に接する面で(Ti,Zr)
(CxNy)におけるxおよびyがx=0、y=1とな
って実質的に(Ti,Zr)Nとなり、外面に向かって
(Ti,Zr)(CxNy)がx:0→1、y:1→0
となるように変化し、外面がx=1、y=0となって実
質的に(Ti,Zr)Cとなる厚さ:2.5μmの(T
i,Zr)(CxNy)[ただし、x+y=1]傾斜硬
質層を被覆し、さらにその上に厚さ:0.5μmの(T
i,Zr)C層を被覆した本発明被覆エンドミル3、
(4) 前記エンドミルの表面に接する面で(Ti,H
f,Zr)(CxNy)におけるxおよびyがx=0、
y=1となって実質的に(Ti,Hf,Zr)Nとな
り、外面に向かって(Ti,Hf,Zr)(CxNy)
がx:0→1、y:1→0となるように変化し、外面が
x=1、y=0となって実質的に(Ti,Hf,Zr)
Cとなる厚さ:2.5μmの(Ti,Hf,Zr)(C
xNy)[ただし、x+y=1]傾斜硬質層を被覆し、
さらにその上に厚さ:0.5μmの(Ti,Hf,Z
r)C層を被覆した本発明被覆エンドミル4、をそれぞ
れ作製した。
【0030】(5) また、前記エンドミルの表面に厚
さ:0.5μmの(Ti,Al)N層を形成し、つい
で、前記(Ti,Al)N層の表面に接する面で(T
i,Al)(CxNy)におけるxおよびyがx=0、
y=1となって実質的に(Ti,Al)Nとなり、外面
に向かって(Ti,Al)(CxNy)がx:0→1、
y:1→0となるように変化し、外面がx=1、y=0
となって実質的に(Ti,Al)Cとなる厚さ:2.0
μmの(Ti,Al)(CxNy)[ただし、x+y=
1]傾斜硬質層を被覆し、さらにその上に厚さ:0.5
μmの(Ti,Al)C層を被覆した本発明被覆エンド
ミル5、(6) 前記エンドミルの表面に厚さ:0.5
μmの(Ti,Hf)N層を形成し、ついで、前記(T
i,Hf)N層の表面に接する面で(Ti,Hf)(C
xNy)におけるxおよびyがx=0、y=1となって
実質的に(Ti,Hf)Nとなり、外面に向かって(T
i,Hf)(CxNy)がx:0→1、y:1→0とな
るように変化し、外面がx=1、y=0となって実質的
に(Ti,Hf)Cとなる厚さ:2.0μmの(Ti,
Hf)(CxNy)[ただし、x+y=1]傾斜硬質層
を被覆し、さらにその上に厚さ:0.5μmの(Ti,
Hf)C層を被覆した本発明被覆エンドミル6、(7)
前記エンドミルの表面に厚さ:0.5μmの(Ti,
Zr)N層を形成し、ついで、前記(Ti,Zr)N層
の表面に接する面で(Ti,Zr)(CxNy)におけ
るxおよびyがx=0、y=1となって実質的に(T
i,Zr)Nとなり、外面に向かって(Ti,Zr)
(CxNy)がx:0→1、y:1→0となるように変
化し、外面がx=1、y=0となって実質的に(Ti,
Zr)Cとなる厚さ:2.0μmの(Ti,Zr)(C
xNy)[ただし、x+y=1]傾斜硬質層を被覆し、
さらにその上に厚さ:0.5μmの(Ti,Zr)C層
を被覆した本発明被覆エンドミル7、(8) 前記エン
ドミルの表面に厚さ:0.5μmの(Ti,Hf,Z
r)N層を形成し、ついで、前記(Ti,Hf,Zr)
N層の表面に接する面で(Ti,Hf,Zr)(CxN
y)におけるxおよびyがx=0、y=1となって実質
的に(Ti,Hf,Zr)Nとなり、外面に向かって
(Ti,Hf,Zr)(CxNy)がx:0→1、y:
1→0となるように変化し、外面がx=1、y=0とな
って実質的に(Ti,Hf,Zr)Cとなる厚さ:2.
0μmの(Ti,Hf,Zr)(CxNy)[ただし、
x+y=1]傾斜硬質層を被覆し、さらにその上に厚
さ:0.5μmの(Ti,Hf,Zr)C層を被覆した
本発明被覆エンドミル8、をそれぞれ作製した。
【0031】従来例3 一方、比較のために、実施例3で用意したJIS規格M
20に相当する組成を有し、外径:6mmのエンドミル
を従来例1で使用したイオンプレーティング装置内の下
方にTi金属、Al金属、Hf金属、Zr金属を充填
し、従来例1と同様にボンバードクリーニングしたの
ち、まず供給口より、窒素ガスを供給し、続いて窒素ガ
ス:アセチレンガス=0.5:0.5の混合ガスを供給
し、さらに続いてアセチレンガスを供給し、(1) 前
記エンドミルの表面に、厚さ:0.5μmの(Ti,A
l)N層、厚さ:2.0μmの(Ti,Al)CN層、
および厚さ:0.5μmの(Ti,Al)C層からなる
3層を被覆した従来被覆エンドミル1、(2) 前記エ
ンドミルの表面に、厚さ:0.5μmの(Ti,Hf)
N層、厚さ:2.0μmの(Ti,Hf)CN層、およ
び厚さ:0.5μmの(Ti,Hf)C層からなる3層
を被覆した従来被覆エンドミル2、(3) 前記エンド
ミルの表面に、厚さ:0.5μmの(Ti,Zr)N
層、厚さ:2.0μmの(Ti,Zr)CN層、および
厚さ:0.5μmの(Ti,Zr)C層からなる3層を
被覆した従来被覆エンドミル3、(4) 前記エンドミ
ルの表面に、厚さ:0.5μmの(Ti,Hf,Zr)
N層、厚さ:2.0μmの(Ti,Hf,Zr)CN
層、および厚さ:0.5μmの(Ti,Hf,Zr)C
層からなる3層を被覆した従来被覆エンドミル4、をそ
れぞれ作製した。
【0032】これら本発明被覆エンドミル1〜8および
従来被覆エンドミル1〜4について、下記の条件でダウ
ンカット方式による鋼の湿式片削り試験を実施し、それ
らの結果を表3に示した。 4 ダウンカット方式による鋼の湿式片削り試験 被削材 :S43C、 切削速度 :60m/min、 一刃当たりの送り:0.01mm/rev.、 切り込み深さ :15mm、 切り込み幅 :0.05mm、 の条件で湿式片削り試験を行い、エンドミルのマージン
部の摩耗量が0.2mm以上もしくは被削材垂直面の表
面粗さ(Rmax)が3.0μm以上となった時点を寿
命とし、この寿命に至までの時間を5分単位で測定し
た。
【0033】
【表3】
【0034】表3に示される結果から、本発明被覆エン
ドミル1〜8は従来被覆エンドミル1〜4比べて切削寿
命が優れていることが分かる。
【0035】
【発明の効果】前記実施例1〜3および従来例1〜3に
示される結果から、この発明の傾斜硬質層被覆超硬合金
製切削工具は、従来の硬質層被覆超硬合金製切削工具に
比べて優れた性能を有し、工業上優れた効果をもたらす
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の傾斜硬質層被覆超硬合金製切削工具
を製造するために物理蒸着装置に窒素ガスおよび炭化水
素ガスを導入する量を模型的に示したグラフである。
【図2】この発明の傾斜硬質層被覆超硬合金製切削工具
における傾斜硬質層の構造を模型的に示した断面図であ
る。
【図3】この発明の傾斜硬質層被覆超硬合金製切削工具
を製造するために物理蒸着装置に窒素ガスおよび炭化水
素ガスを導入する量を模型的に示したグラフである。
【図4】この発明の傾斜硬質層被覆超硬合金製切削工具
における傾斜硬質層の構造を模型的に示した断面図であ
る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超硬合金基体の表面に(Ti,M)(C
    xNy)[ただし、MはAl,Hf,Zrの内の1種ま
    たは2種以上、x+y=1]傾斜硬質層を被覆し、さら
    にその傾斜硬質層の上に(Ti,M)C層を被覆してな
    る切削工具において、 前記(Ti,M)(CxNy)傾斜硬質層におけるx
    は、超硬合金基体の表面に接する面で実質的に0とな
    り、内面から外面に向かって層厚方向に増加するように
    変化して(Ti,M)C層に接する面で実質的に1とな
    り、 一方、yは超硬合金基体の表面に接する面で実質的に1
    となり、内面から外面に向かって層厚方向に減少するよ
    うに変化して(Ti,M)C層に接する面で実質的に0
    となる、ことを特徴とする傾斜硬質層被覆超硬合金製切
    削工具。
  2. 【請求項2】 超硬合金基体の表面に、(Ti,M)N
    層を被覆し、前記窒化チタン層の上に(Ti,M)(C
    xNy)[ただし、MはAl,Hf,Zrの内の1種ま
    たは2種以上、x+y=1]傾斜硬質層を被覆し、さら
    にその傾斜硬質層の上に(Ti,M)C層を被覆してな
    る切削工具において、 前記(Ti,M)(CxNy)傾斜硬質層におけるx
    は、(Ti,M)N層に接する面で実質的に0となり、
    内面から外面に向かって層厚方向に増加するように変化
    して(Ti,M)C層に接する面で実質的に1となり、 一方、yは(Ti,M)N層に接する面で実質的に1と
    なり、内面から外面に向かって層厚方向に減少するよう
    に変化して(Ti,M)C層に接する面で実質的に0と
    なる、ことを特徴とする傾斜硬質層被覆超硬合金製切削
    工具。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6065910A (en) * 1997-07-07 2000-05-23 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gear shaper cutting method and apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6065910A (en) * 1997-07-07 2000-05-23 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gear shaper cutting method and apparatus

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