JPH06170610A - 耐チッピング性にすぐれた表面被覆硬質材料製切削工具 - Google Patents
耐チッピング性にすぐれた表面被覆硬質材料製切削工具Info
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- JPH06170610A JPH06170610A JP35126592A JP35126592A JPH06170610A JP H06170610 A JPH06170610 A JP H06170610A JP 35126592 A JP35126592 A JP 35126592A JP 35126592 A JP35126592 A JP 35126592A JP H06170610 A JPH06170610 A JP H06170610A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐チッピング性にすぐれた表面被覆硬質材料
製切削工具を提供する。 【構成】 ＷＣ基超硬合金を含むサーメット、セラミッ
クス、および高速度工具鋼のうちのいずれかからなる硬
質材料基体の表面に、単層または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
覆硬質材料製切削工具において、前記硬質被覆層のうち
の少なくとも１層を、０．２〜２μｍの粒径をもったＴ
ｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，およびＡｌ、並びにこれらの２種以上
の合金のうちの少なくとも１種からなる金属粒が５〜３
０％の縦断面面積率で分散分布した組織を有する金属粒
分散層で構成する。
製切削工具を提供する。 【構成】 ＷＣ基超硬合金を含むサーメット、セラミッ
クス、および高速度工具鋼のうちのいずれかからなる硬
質材料基体の表面に、単層または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
覆硬質材料製切削工具において、前記硬質被覆層のうち
の少なくとも１層を、０．２〜２μｍの粒径をもったＴ
ｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，およびＡｌ、並びにこれらの２種以上
の合金のうちの少なくとも１種からなる金属粒が５〜３
０％の縦断面面積率で分散分布した組織を有する金属粒
分散層で構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、連続切削は勿論のこ
と、特に断続切削に用いた場合にすぐれた耐チッピング
性（耐微小クラック性）を発揮する表面被覆硬質材料製
切削工具に関するものである。
と、特に断続切削に用いた場合にすぐれた耐チッピング
性（耐微小クラック性）を発揮する表面被覆硬質材料製
切削工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般に、基体を炭化タングステン
（以下、ＷＣで示す）基超硬合金や炭窒化チタン（以
下、ＴｉＣＮで示す）基サーメットなどのサーメット、
酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2 Ｏ3 で示す）基セラミ
ックスなどのセラミックス、さらに高速度鋼で構成し、
この基体の表面に、物理蒸着法（ＰＶＤ法）や化学蒸着
法（ＣＶＤ法）を用い、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，およびＡｌ
からなる金属の炭化物、炭窒化物、窒化物、酸化物、炭
酸化物、炭窒酸化物、および窒酸化物、並びにこれらの
２種以上の固溶体のうちの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硬質材料製切削工具が知られて
いる。
（以下、ＷＣで示す）基超硬合金や炭窒化チタン（以
下、ＴｉＣＮで示す）基サーメットなどのサーメット、
酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2 Ｏ3 で示す）基セラミ
ックスなどのセラミックス、さらに高速度鋼で構成し、
この基体の表面に、物理蒸着法（ＰＶＤ法）や化学蒸着
法（ＣＶＤ法）を用い、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，およびＡｌ
からなる金属の炭化物、炭窒化物、窒化物、酸化物、炭
酸化物、炭窒酸化物、および窒酸化物、並びにこれらの
２種以上の固溶体のうちの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硬質材料製切削工具が知られて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
のＦＡ化および省力化に対する要求は厳しく、これに伴
ない、連続切削は勿論のこと、断続切削にも実用に供す
ることができる切削工具が求められているが、上記の従
来表面被覆硬質材料製切削工具においては、耐チッピン
グ性が十分でないために、これを特に断続切削に用いた
場合には切刃にチッピング（微小欠け）が発生し易く、
実用に供することができない。
のＦＡ化および省力化に対する要求は厳しく、これに伴
ない、連続切削は勿論のこと、断続切削にも実用に供す
ることができる切削工具が求められているが、上記の従
来表面被覆硬質材料製切削工具においては、耐チッピン
グ性が十分でないために、これを特に断続切削に用いた
場合には切刃にチッピング（微小欠け）が発生し易く、
実用に供することができない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、連続切削は勿論のこと、断続切
削にも用いることができる表面被覆硬質材料製切削工具
を開発すべく、特に上記硬質被覆層について研究を行な
った結果、上記の表面被覆硬質材料製切削工具におい
て、これを構成する硬質被覆層のうちの少なくとも１層
を、０．２〜２μｍの粒径をもったＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，
およびＡｌ、並びにこれらの２種以上の合金のうちの少
なくとも１種からなる金属粒が縦断面でみて５〜３０面
積％の割合で分散分布した組織を有する金属粒分散層と
すると、この結果の表面被覆硬質材料製切削工具は、耐
チッピング性が向上し、特に断続切削に用いても切刃に
欠けやチッピングの発生なく、すぐれた切削性能を長期
に亘って発揮するという研究結果を得たのである。
上述のような観点から、連続切削は勿論のこと、断続切
削にも用いることができる表面被覆硬質材料製切削工具
を開発すべく、特に上記硬質被覆層について研究を行な
った結果、上記の表面被覆硬質材料製切削工具におい
て、これを構成する硬質被覆層のうちの少なくとも１層
を、０．２〜２μｍの粒径をもったＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，
およびＡｌ、並びにこれらの２種以上の合金のうちの少
なくとも１種からなる金属粒が縦断面でみて５〜３０面
積％の割合で分散分布した組織を有する金属粒分散層と
すると、この結果の表面被覆硬質材料製切削工具は、耐
チッピング性が向上し、特に断続切削に用いても切刃に
欠けやチッピングの発生なく、すぐれた切削性能を長期
に亘って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、ＷＣ基超硬合金を含むサーメッ
ト、セラミックス、および高速度鋼のうちのいずれかか
らなる硬質材料基体の表面に、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，およ
びＡｌからなる金属の炭化物、炭窒化物、および窒酸化
物、並びにこれらの２種以上の固溶体のうちの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硬質材料製
切削工具において、上記硬質被覆層の構成層のうちの少
なくとも１層を、０．２〜２μｍの粒径をもった上記Ｔ
ｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，およびＡｌ、並びにこれらの２種以上
の合金のうちの少なくとも１種からなる金属粒が５〜３
０％の縦断面面積率で分散分布した組織を有する金属粒
分散層とすることにより耐チッピング性を向上せしめた
表面被覆硬質材料製切削工具に特徴を有するものであ
る。
なされたものであって、ＷＣ基超硬合金を含むサーメッ
ト、セラミックス、および高速度鋼のうちのいずれかか
らなる硬質材料基体の表面に、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，およ
びＡｌからなる金属の炭化物、炭窒化物、および窒酸化
物、並びにこれらの２種以上の固溶体のうちの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硬質材料製
切削工具において、上記硬質被覆層の構成層のうちの少
なくとも１層を、０．２〜２μｍの粒径をもった上記Ｔ
ｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，およびＡｌ、並びにこれらの２種以上
の合金のうちの少なくとも１種からなる金属粒が５〜３
０％の縦断面面積率で分散分布した組織を有する金属粒
分散層とすることにより耐チッピング性を向上せしめた
表面被覆硬質材料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硬質被覆層を
構成する金属粒分散層における金属粒の粒径および面積
率は実験的に得られた結果にもとづいて定められたもの
で、０．２〜２μｍの粒径を有する金属粒が縦断面でみ
て５〜３０面積％存在した場合にすぐれた耐チッピング
性が得られるようになるものであり、したがって０．２
μｍ未満の粒径のものが５〜３０面積％存在しても、さ
らに０．２〜２μｍの粒径の割合が５面積％未満でも、
すぐれた耐チッピング性を確保することができず、また
その割合が５〜３０面積％であっても粒径に２μｍを越
えて大きなものがあったり、粒径が０．２〜２μｍであ
っても、その割合が３０面積％を越えて多くなったりす
ると、耐摩耗性が急激に低下するようになるものであ
る。
構成する金属粒分散層における金属粒の粒径および面積
率は実験的に得られた結果にもとづいて定められたもの
で、０．２〜２μｍの粒径を有する金属粒が縦断面でみ
て５〜３０面積％存在した場合にすぐれた耐チッピング
性が得られるようになるものであり、したがって０．２
μｍ未満の粒径のものが５〜３０面積％存在しても、さ
らに０．２〜２μｍの粒径の割合が５面積％未満でも、
すぐれた耐チッピング性を確保することができず、また
その割合が５〜３０面積％であっても粒径に２μｍを越
えて大きなものがあったり、粒径が０．２〜２μｍであ
っても、その割合が３０面積％を越えて多くなったりす
ると、耐摩耗性が急激に低下するようになるものであ
る。
【０００７】また、硬質被覆層の平均層厚を０．５〜２
０μｍとしたのは、その平均層厚が０．５μｍ未満では
所望の耐摩耗性が得られず、一方その平均層厚が２０μ
ｍを越えると切刃に欠けチッピングが発生し易くなると
いう理由にもとづくものである。
０μｍとしたのは、その平均層厚が０．５μｍ未満では
所望の耐摩耗性が得られず、一方その平均層厚が２０μ
ｍを越えると切刃に欠けチッピングが発生し易くなると
いう理由にもとづくものである。
【０００８】さらに、この発明の切削工具の硬質被覆層
は、図１に示されるイオンプレーティング装置を用いて
形成するのが望ましい。すなわち、図１の装置において
は、（ａ） 回転機構６に基体５を取付け、（ｂ） 陰
極に硬質被覆層の金属成分、例えばＴｉ，Ｔｉ−Ａｌ，
Ｔｉ−Ｈｆ合金，Ｔｉ−Ｚｒ合金，あるいはＴｉ−Ａｌ
−Ｚｒ合金などで構成されたターゲット１を装着し、
（ｃ） 装置内を、例えば１×１０-4torrまで真空排気
し、（ｄ） 回転する基体５をヒーター７にて、例えば
５００℃に６０分間加熱し、（ｅ） ついで、例えばア
ーク電流：１００Ａ、収束コイル４によるターゲット表
面磁力：４０ガウス、バイアス電圧：１０００Ｖに設定
してアーク電源８、収束コイル電源９、およびバイアス
電源１０をＯＮにして、トリガー２にてターゲット表面
にアークを点火し、これによってターゲット表面のボン
バードクリーニングを、例えば２分間行ない、（ｆ）
引続いて、例えばバイアス電圧：１００Ｖ、収束コイ
ル：２０ガウスに設定して約３分間のサイクルにてアー
クが消滅・点火を繰り返すようにし、この間ガス導入口
１２からは装置内の圧力が、例えば２×１０-2torrに維
持されるように、Ｎ2 ガスまたはＣＨ4 などの反応ガス
を導入することにより、ＴｉＮ層（Ｔｉターゲット＋Ｎ
2 ガス）やＴｉＣＮ層（Ｔｉターゲット＋Ｎ2 ガス＋Ｃ
Ｈ4 ）、さらに（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層（Ｔｉ−Ａｌ合金タ
ーゲット＋Ｎ2 ）などの硬質被覆層の構成層がそれぞれ
形成される。
は、図１に示されるイオンプレーティング装置を用いて
形成するのが望ましい。すなわち、図１の装置において
は、（ａ） 回転機構６に基体５を取付け、（ｂ） 陰
極に硬質被覆層の金属成分、例えばＴｉ，Ｔｉ−Ａｌ，
Ｔｉ−Ｈｆ合金，Ｔｉ−Ｚｒ合金，あるいはＴｉ−Ａｌ
−Ｚｒ合金などで構成されたターゲット１を装着し、
（ｃ） 装置内を、例えば１×１０-4torrまで真空排気
し、（ｄ） 回転する基体５をヒーター７にて、例えば
５００℃に６０分間加熱し、（ｅ） ついで、例えばア
ーク電流：１００Ａ、収束コイル４によるターゲット表
面磁力：４０ガウス、バイアス電圧：１０００Ｖに設定
してアーク電源８、収束コイル電源９、およびバイアス
電源１０をＯＮにして、トリガー２にてターゲット表面
にアークを点火し、これによってターゲット表面のボン
バードクリーニングを、例えば２分間行ない、（ｆ）
引続いて、例えばバイアス電圧：１００Ｖ、収束コイ
ル：２０ガウスに設定して約３分間のサイクルにてアー
クが消滅・点火を繰り返すようにし、この間ガス導入口
１２からは装置内の圧力が、例えば２×１０-2torrに維
持されるように、Ｎ2 ガスまたはＣＨ4 などの反応ガス
を導入することにより、ＴｉＮ層（Ｔｉターゲット＋Ｎ
2 ガス）やＴｉＣＮ層（Ｔｉターゲット＋Ｎ2 ガス＋Ｃ
Ｈ4 ）、さらに（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層（Ｔｉ−Ａｌ合金タ
ーゲット＋Ｎ2 ）などの硬質被覆層の構成層がそれぞれ
形成される。
【０００９】また、図１の装置においては、 （１） トリガー２にてターゲット１にアーク放電を点
火した初期に金属粒が発生する。 （２） 収束コイル４の磁場をターゲット表面上におい
て通常３５〜５０ガウスに保持するとアーク放電が安定
化する。 （３） 収束コイル４の磁場を、３０ガウス以下にする
と、アーク放電は散乱し、ターゲットの周りの絶縁碍子
１３に散乱してアーク放電は消滅する。 （４） アーク放電が消滅した時に、直ちにトリガー２
に再び点火するとアーク放電がターゲット１に発生す
る。 以上（１）〜（４）の現象を発生させることができるこ
とから、上記（１）〜（４）の一連の現象が、例えば収
束コイルの磁場を２０ガウスに設定して約３分間を１サ
イクルとして繰り返し起るようにすると、３分間に１度
金属粒がイオンプレーティングされることになるので、
基体５が回転機構６にて回転していることと相まって、
金属粒が分散分布した組織を有する金属粒分散層が形成
されるようになる。なお、上記金属粒分散層における金
属粒の粒径および面積率は、例えばアーク放電の強弱
や、収束コイルの磁場、さらに回転機構の回転数などに
よって自由に調整することができる。
火した初期に金属粒が発生する。 （２） 収束コイル４の磁場をターゲット表面上におい
て通常３５〜５０ガウスに保持するとアーク放電が安定
化する。 （３） 収束コイル４の磁場を、３０ガウス以下にする
と、アーク放電は散乱し、ターゲットの周りの絶縁碍子
１３に散乱してアーク放電は消滅する。 （４） アーク放電が消滅した時に、直ちにトリガー２
に再び点火するとアーク放電がターゲット１に発生す
る。 以上（１）〜（４）の現象を発生させることができるこ
とから、上記（１）〜（４）の一連の現象が、例えば収
束コイルの磁場を２０ガウスに設定して約３分間を１サ
イクルとして繰り返し起るようにすると、３分間に１度
金属粒がイオンプレーティングされることになるので、
基体５が回転機構６にて回転していることと相まって、
金属粒が分散分布した組織を有する金属粒分散層が形成
されるようになる。なお、上記金属粒分散層における金
属粒の粒径および面積率は、例えばアーク放電の強弱
や、収束コイルの磁場、さらに回転機構の回転数などに
よって自由に調整することができる。
【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。 実施例１ 基体として、材質：ＩＳＯ規格Ｐ２０（ＷＣ−１０％Ｔ
ｉＣ−５％ＴａＣ−９％Ｃｏの組成）、形状：同ＴＮＧ
Ａ１６０４０８（スローアウェイチップ）のＷＣ基超硬
合金基体を用意し、この基体の表面に、図１に示される
装置を用い、表１，２に示される組成および平均層厚の
硬質被覆層（これら硬質被覆層のうちの＊印を付す構成
層がいずれも０．２〜２μｍの粒径を有する金属粒が分
散分布する組織を有する金属粒分散層であり、この金属
粒分散層の金属粒の面積割合が表３，４に示されてい
る）を形成することにより本発明表面被覆硬質材料製切
削工具（以下、本発明被覆切削工具という）Ａ−１〜Ａ
−１５および比較表面被覆硬質材料製切削工具（以下、
比較被覆切削工具）Ａ−１６〜Ａ−２０をそれぞれ製造
した。
具体的に説明する。 実施例１ 基体として、材質：ＩＳＯ規格Ｐ２０（ＷＣ−１０％Ｔ
ｉＣ−５％ＴａＣ−９％Ｃｏの組成）、形状：同ＴＮＧ
Ａ１６０４０８（スローアウェイチップ）のＷＣ基超硬
合金基体を用意し、この基体の表面に、図１に示される
装置を用い、表１，２に示される組成および平均層厚の
硬質被覆層（これら硬質被覆層のうちの＊印を付す構成
層がいずれも０．２〜２μｍの粒径を有する金属粒が分
散分布する組織を有する金属粒分散層であり、この金属
粒分散層の金属粒の面積割合が表３，４に示されてい
る）を形成することにより本発明表面被覆硬質材料製切
削工具（以下、本発明被覆切削工具という）Ａ−１〜Ａ
−１５および比較表面被覆硬質材料製切削工具（以下、
比較被覆切削工具）Ａ−１６〜Ａ−２０をそれぞれ製造
した。
【００１１】なお、上記比較被覆切削工具Ａ−１６〜Ａ
−２０はいずれも金属粒分散層における金属粒の面積率
がこの発明の範囲から外れたものである。また、比較の
目的で、後述する図２のイオンプレーティング装置を用
い、上記ＷＣ基超硬合金基体の表面に同じく表２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
より従来表面被覆硬質材料製切削工具（以下、従来被覆
切削工具という）Ａ−２１〜Ａ−２５を製造した。
−２０はいずれも金属粒分散層における金属粒の面積率
がこの発明の範囲から外れたものである。また、比較の
目的で、後述する図２のイオンプレーティング装置を用
い、上記ＷＣ基超硬合金基体の表面に同じく表２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
より従来表面被覆硬質材料製切削工具（以下、従来被覆
切削工具という）Ａ−２１〜Ａ−２５を製造した。
【００１２】ついで、この結果得られた各種の被覆切削
工具Ａ−１〜Ａ−２５について、 被削材：ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨB ３００）の丸棒、 切削速度：１６０ｍ／min.、 送り：０．２５mm／rev.、 切り込み：１．５mm、 切削時間：２５分、 の条件での鋼の乾式連続切削試験、並びに、 被削材：ＳＣＭ４４０（硬さ：ＨB ２２０）の長さ方向
等間隔４本縦溝入丸棒、 切削速度：１００ｍ／min.、 送り：０．２１mm／rev.、 切り込み：１mm、 切削時間：５分、 の条件での鋼の乾式断続切削試験を行ない、それぞれ切
刃の逃げ面摩耗幅を測定した。これらの測定結果を表
３，４に示した。
工具Ａ−１〜Ａ−２５について、 被削材：ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨB ３００）の丸棒、 切削速度：１６０ｍ／min.、 送り：０．２５mm／rev.、 切り込み：１．５mm、 切削時間：２５分、 の条件での鋼の乾式連続切削試験、並びに、 被削材：ＳＣＭ４４０（硬さ：ＨB ２２０）の長さ方向
等間隔４本縦溝入丸棒、 切削速度：１００ｍ／min.、 送り：０．２１mm／rev.、 切り込み：１mm、 切削時間：５分、 の条件での鋼の乾式断続切削試験を行ない、それぞれ切
刃の逃げ面摩耗幅を測定した。これらの測定結果を表
３，４に示した。
【００１３】実施例２ 基体として、ＴｉＣＮ−１０％ＷＣ−１０％Ｍｏ2 Ｃ−
８％ＴａＣ−４％ＴｉＮ−８％Ｃｏの組成、およびＳＮ
ＧＡ１２０４０８のスローアウェイチップ形状を有する
ＴｉＣＮ基サーメット基体を用い、同じく図１に示され
る装置にて、前記基体の表面に、表５に示される組成お
よび平均層厚を有する硬質被覆層（同じく＊印を付す構
成層が金属粒分散層で、この金属粒分散層の金属粒の面
積率が表６に示されている）を形成することにより本発
明被覆切削工具Ｂ−１〜Ｂ−７および比較被覆切削工具
Ｂ−８〜Ｂ−１０をそれぞれ製造した。また、同じく比
較の目的で、後述する図２の装置を用い、上記ＴｉＣＮ
基サーメット基体の表面に、表５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従来被覆切
削工具Ｂ−１１〜Ｂ−１３をそれぞれ製造した。
８％ＴａＣ−４％ＴｉＮ−８％Ｃｏの組成、およびＳＮ
ＧＡ１２０４０８のスローアウェイチップ形状を有する
ＴｉＣＮ基サーメット基体を用い、同じく図１に示され
る装置にて、前記基体の表面に、表５に示される組成お
よび平均層厚を有する硬質被覆層（同じく＊印を付す構
成層が金属粒分散層で、この金属粒分散層の金属粒の面
積率が表６に示されている）を形成することにより本発
明被覆切削工具Ｂ−１〜Ｂ−７および比較被覆切削工具
Ｂ−８〜Ｂ−１０をそれぞれ製造した。また、同じく比
較の目的で、後述する図２の装置を用い、上記ＴｉＣＮ
基サーメット基体の表面に、表５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従来被覆切
削工具Ｂ−１１〜Ｂ−１３をそれぞれ製造した。
【００１４】つぎに、これらの被覆切削工具Ｂ−１〜Ｂ
−１３について、 被削材：ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨB ３００）の丸棒、 切削速度：１８０ｍ／min.、 送り：０．３mm／rev.、 切り込み：１．５mm、 切削時間：３０分、 の条件での鋼の乾式断続切削試験、並びに、 被削材：ＳＣＭ４４０（硬さ：ＨB ２２０）の長さ方向
等間隔４本縦溝入丸棒、 切削速度：２００ｍ／min.、 送り：０．２１mm／rev.、 切り込み：１mm、 切削時間：５分、 の条件での鋼の乾式断続切削試験を行ない、それぞれ切
刃の逃げ面摩耗幅を測定した。これらの測定結果を表６
に示した。
−１３について、 被削材：ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨB ３００）の丸棒、 切削速度：１８０ｍ／min.、 送り：０．３mm／rev.、 切り込み：１．５mm、 切削時間：３０分、 の条件での鋼の乾式断続切削試験、並びに、 被削材：ＳＣＭ４４０（硬さ：ＨB ２２０）の長さ方向
等間隔４本縦溝入丸棒、 切削速度：２００ｍ／min.、 送り：０．２１mm／rev.、 切り込み：１mm、 切削時間：５分、 の条件での鋼の乾式断続切削試験を行ない、それぞれ切
刃の逃げ面摩耗幅を測定した。これらの測定結果を表６
に示した。
【００１４】実施例３ 基体として、Ａｌ2 Ｏ3 −１５％ＴｉＣＮの組成、およ
びＳＮＧＡ１２０４０８のスローアウェイチップ形状を
有するＡｌ2 Ｏ3 基セラミックス基体を用い、同じく図
１に示される装置にて、前記基体の表面に、表７，８に
示される組成および平均層厚の硬質被覆層（同じく＊印
の構成層が金属粒分散層で、この金属粒分散層における
金属粒面積率を表８に示す）を形成することにより本発
明被覆切削工具Ｃ−１〜Ｃ−７および比較被覆切削工具
Ｃ−８〜Ｃ−１０をそれぞれ製造した。また、同じく図
２の装置を用い、上記Ａｌ2 Ｏ3 基セラミックス基体の
表面に、表７，８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従来被覆切削工具Ｃ−１１
〜Ｃ−１３を製造した。
びＳＮＧＡ１２０４０８のスローアウェイチップ形状を
有するＡｌ2 Ｏ3 基セラミックス基体を用い、同じく図
１に示される装置にて、前記基体の表面に、表７，８に
示される組成および平均層厚の硬質被覆層（同じく＊印
の構成層が金属粒分散層で、この金属粒分散層における
金属粒面積率を表８に示す）を形成することにより本発
明被覆切削工具Ｃ−１〜Ｃ−７および比較被覆切削工具
Ｃ−８〜Ｃ−１０をそれぞれ製造した。また、同じく図
２の装置を用い、上記Ａｌ2 Ｏ3 基セラミックス基体の
表面に、表７，８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従来被覆切削工具Ｃ−１１
〜Ｃ−１３を製造した。
【００１５】つぎに、これらの被覆切削工具Ｃ−１〜Ｃ
−１３について、 被削材：ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨB ３００）の丸棒、 切削速度：３５０ｍ／min.、 送り：０．３mm／rev.、 切り込み：１．５mm、 切削時間：２０分、 の条件での鋼の乾式連続切削試験、並びに、 被削材：ＳＣＭ４４０（硬さ：ＨB ２２０）の長さ方向
等間隔４本縦溝入丸棒、 切削速度：２５０ｍ／min.、 送り：０．１mm／rev.、 切り込み：１mm、 切削時間：１５分、 の条件での鋼の乾式断続切削試験を行ない、いずれの試
験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。これらの測定結
果を表９に示した。
−１３について、 被削材：ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨB ３００）の丸棒、 切削速度：３５０ｍ／min.、 送り：０．３mm／rev.、 切り込み：１．５mm、 切削時間：２０分、 の条件での鋼の乾式連続切削試験、並びに、 被削材：ＳＣＭ４４０（硬さ：ＨB ２２０）の長さ方向
等間隔４本縦溝入丸棒、 切削速度：２５０ｍ／min.、 送り：０．１mm／rev.、 切り込み：１mm、 切削時間：１５分、 の条件での鋼の乾式断続切削試験を行ない、いずれの試
験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。これらの測定結
果を表９に示した。
【００１６】実施例４ 基体として、Ｆｅ−１８．３％Ｗ−４．１２％Ｃｒ−
０．１０４％Ｖ−０．７６％Ｃの組成およびＳＮＧＡ１
２０４０８のスローアウェイチップ形状を有する高速度
鋼基体を用意し、同じく図１に示される装置を用い、前
記基体の表面に、表１０に示される組成および平均層厚
の硬質被覆層（同じく＊印を付す構成層が金属粒分散層
にして、この金属粒分散層における金属粒面積率が表１
１に示されている）を形成することにより本発明被覆切
削工具Ｄ−１〜Ｄ−４、および比較被覆切削工具Ｄ−５
〜Ｄ−７をそれぞれ製造した。また、同じく図２の装置
を用い、上記高速度鋼基体の表面に、表１１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
従来被覆切削工具Ｄ−８〜Ｄ−１０を製造した。
０．１０４％Ｖ−０．７６％Ｃの組成およびＳＮＧＡ１
２０４０８のスローアウェイチップ形状を有する高速度
鋼基体を用意し、同じく図１に示される装置を用い、前
記基体の表面に、表１０に示される組成および平均層厚
の硬質被覆層（同じく＊印を付す構成層が金属粒分散層
にして、この金属粒分散層における金属粒面積率が表１
１に示されている）を形成することにより本発明被覆切
削工具Ｄ−１〜Ｄ−４、および比較被覆切削工具Ｄ−５
〜Ｄ−７をそれぞれ製造した。また、同じく図２の装置
を用い、上記高速度鋼基体の表面に、表１１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
従来被覆切削工具Ｄ−８〜Ｄ−１０を製造した。
【００１７】ついで、これらの被覆切削工具Ｄ−１〜Ｄ
−１０について、 被削材：Ｓ４５Ｃ（硬さ：ＨB １９０）の丸棒、 切削速度：６０ｍ／min.、 送り：０．１５mm／rev.、 切り込み：１mm、 切削時間：２０分、 の条件での鋼の乾式連続切削試験、並びに、 被削材：Ｓ４５Ｃ（硬さ：ＨB １９０）の長さ方向等間
隔４本縦溝入丸棒、 切削速度：５０ｍ／min.、 送り：０．１mm／rev.、 切り込み：１mm、 切削時間：５分、 の条件での鋼の乾式断続切削試験を行ない、いずれの試
験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。これらの測定結
果を表１１に示した。
−１０について、 被削材：Ｓ４５Ｃ（硬さ：ＨB １９０）の丸棒、 切削速度：６０ｍ／min.、 送り：０．１５mm／rev.、 切り込み：１mm、 切削時間：２０分、 の条件での鋼の乾式連続切削試験、並びに、 被削材：Ｓ４５Ｃ（硬さ：ＨB １９０）の長さ方向等間
隔４本縦溝入丸棒、 切削速度：５０ｍ／min.、 送り：０．１mm／rev.、 切り込み：１mm、 切削時間：５分、 の条件での鋼の乾式断続切削試験を行ない、いずれの試
験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。これらの測定結
果を表１１に示した。
【００１８】なお、図２に概略説明図で示されるイオン
プレーティング装置は、上記の通り従来被覆切削工具Ａ
−２１〜Ａ−２５、Ｂ−１１〜Ｂ−１３、Ｃ−１１〜Ｃ
−１３、およびＤ−８〜Ｄ−１０の硬質被覆層を形成す
るのに用いられたものであり、この装置においては、
（ａ） 装置内の上方位置に基体５を装着し、（ｂ）
同下方位置のるつぼ１４内に、硬質被覆層の金属成分で
あるＴｉやＴｉ−Ｚｒ合金、あるいはＴｉ−Ｚｒ−Ｈｆ
−Ａｌ合金などを充填し、（ｃ） 装置内を、例えば５
×１０-5torrまで真空排気し、（ｄ） 上記基体３をヒ
ーター７にて、例えば５００℃に加熱して６０分間保持
し、（ｅ） ついで、ガス導入口１２よりＡｒガスを供
給して装置内圧を、例えば５×１０-2torrに保持し、一
方バイアス電源１０をＯＮにして、１５００Ｖの電圧で
１５分間のボンバードクリーニングを行ない、（ｆ）
るつぼ１４内の上記金属成分を電子ビーム１５にて溶解
蒸発させ、かつイオン化電極電源１６をＯＮにして、前
記金属蒸気をイオン化電極１７上でイオン化し、同時に
ガス導入口１２によりＮ2 やＣ2 Ｈ2 などの反応ガスを
導入して、装置内の圧力を、例えば２×１０-4torrに維
持することにより、ＴｉＮ層やＴｉＣ層、さらにＴｉＣ
Ｎ層などの硬質被覆層が形成される。
プレーティング装置は、上記の通り従来被覆切削工具Ａ
−２１〜Ａ−２５、Ｂ−１１〜Ｂ−１３、Ｃ−１１〜Ｃ
−１３、およびＤ−８〜Ｄ−１０の硬質被覆層を形成す
るのに用いられたものであり、この装置においては、
（ａ） 装置内の上方位置に基体５を装着し、（ｂ）
同下方位置のるつぼ１４内に、硬質被覆層の金属成分で
あるＴｉやＴｉ−Ｚｒ合金、あるいはＴｉ−Ｚｒ−Ｈｆ
−Ａｌ合金などを充填し、（ｃ） 装置内を、例えば５
×１０-5torrまで真空排気し、（ｄ） 上記基体３をヒ
ーター７にて、例えば５００℃に加熱して６０分間保持
し、（ｅ） ついで、ガス導入口１２よりＡｒガスを供
給して装置内圧を、例えば５×１０-2torrに保持し、一
方バイアス電源１０をＯＮにして、１５００Ｖの電圧で
１５分間のボンバードクリーニングを行ない、（ｆ）
るつぼ１４内の上記金属成分を電子ビーム１５にて溶解
蒸発させ、かつイオン化電極電源１６をＯＮにして、前
記金属蒸気をイオン化電極１７上でイオン化し、同時に
ガス導入口１２によりＮ2 やＣ2 Ｈ2 などの反応ガスを
導入して、装置内の圧力を、例えば２×１０-4torrに維
持することにより、ＴｉＮ層やＴｉＣ層、さらにＴｉＣ
Ｎ層などの硬質被覆層が形成される。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】
【表３】
【００２２】
【表４】
【００２３】
【表５】
【００２４】
【表６】
【００２５】
【表７】
【００２６】
【表８】
【００２７】
【表９】
【００２８】
【表１０】
【００２９】
【表１１】
【００３０】
【発明の効果】表１〜１１に示される結果から、本発明
被覆切削工具Ａ−１〜Ａ−１５、Ｂ−１〜Ｂ−７、Ｃ−
１〜Ｃ−７、およびＤ−１〜Ｄ−４はいずれも連続切削
では従来被覆切削工具Ａ−２１〜Ａ−２５、Ｂ−１１〜
Ｂ−１３、Ｃ−１１〜Ｃ−１３、およびＤ−８〜Ｄ−１
０に比してすぐれた耐摩耗性を示し、かつ断続切削でも
切刃に欠損やチッピングの発生なく、すぐれた耐摩耗性
を示し、一方上記従来被覆切削工具は、いずれも切刃に
欠損やチッピングが発生し、実用に供することができな
いことが明らかである。また、上記比較被覆切削工具Ａ
−１６〜Ａ−２０、Ｂ−８〜Ｂ−１０、Ｃ−８〜Ｃ−１
０、およびＤ−５〜Ｄ−７に見られるように、硬質被覆
層のうちの少なくとも１層を金属粒分散層で構成して
も、これの金属粒、すなわち粒径：０．２〜２μｍの金
属粒の縦断面面積率がこの発明の範囲から外れると、所
定のすぐれた耐チッピング性確保が困難であったり、耐
摩耗性の著しい劣化を招いたりすることが明らかであ
る。
被覆切削工具Ａ−１〜Ａ−１５、Ｂ−１〜Ｂ−７、Ｃ−
１〜Ｃ−７、およびＤ−１〜Ｄ−４はいずれも連続切削
では従来被覆切削工具Ａ−２１〜Ａ−２５、Ｂ−１１〜
Ｂ−１３、Ｃ−１１〜Ｃ−１３、およびＤ−８〜Ｄ−１
０に比してすぐれた耐摩耗性を示し、かつ断続切削でも
切刃に欠損やチッピングの発生なく、すぐれた耐摩耗性
を示し、一方上記従来被覆切削工具は、いずれも切刃に
欠損やチッピングが発生し、実用に供することができな
いことが明らかである。また、上記比較被覆切削工具Ａ
−１６〜Ａ−２０、Ｂ−８〜Ｂ−１０、Ｃ−８〜Ｃ−１
０、およびＤ−５〜Ｄ−７に見られるように、硬質被覆
層のうちの少なくとも１層を金属粒分散層で構成して
も、これの金属粒、すなわち粒径：０．２〜２μｍの金
属粒の縦断面面積率がこの発明の範囲から外れると、所
定のすぐれた耐チッピング性確保が困難であったり、耐
摩耗性の著しい劣化を招いたりすることが明らかであ
る。
【００３１】上述のように、この発明の表面被覆硬質材
料製切削工具は、特にすぐれた耐チッピング性を有する
ので、これを断続切削に用いた場合に切刃に欠損やチッ
ピングの発生なく、すぐれた耐摩耗性を示し、さらに連
続切削でもすぐれた切削性能を長期に亘って発揮するな
ど、きわめて汎用性のあるものであり、切削加工のＦＡ
化および省力化に十分に寄与するものである。
料製切削工具は、特にすぐれた耐チッピング性を有する
ので、これを断続切削に用いた場合に切刃に欠損やチッ
ピングの発生なく、すぐれた耐摩耗性を示し、さらに連
続切削でもすぐれた切削性能を長期に亘って発揮するな
ど、きわめて汎用性のあるものであり、切削加工のＦＡ
化および省力化に十分に寄与するものである。
【図１】本発明被覆切削工具および比較被覆切削工具の
硬質被覆層形成に用いられたイオンプレーティング装置
の概略説明図である。
硬質被覆層形成に用いられたイオンプレーティング装置
の概略説明図である。
【図２】従来被覆切削工具の硬質被覆層形成に用いられ
たイオンプレーティング装置の概略説明図である。
たイオンプレーティング装置の概略説明図である。
１ ターゲット ２ トリガー ３ 収束コイル ５ 基体 ６ 回転機構 ７ ヒーター ８ アーク電源 ９ 収束コイル電源 １０ バイアス電源 １１ ヒーター電源 １２ ガス導入口 １３ 絶縁碍子 １４ るつぼ １５ 電子ビーム １６ イオン化電極電源 １７ イオン化電極
Claims (1)
- 【請求項１】 サーメット、セラミックス、および高速
度工具鋼のうちのいずれかからなる硬質材料基体の表面
に、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，およびＡｌからなる金属の炭化
物、炭窒化物、窒化物、酸化物、炭酸化物、炭窒酸化
物、および窒酸化物、並びにこれらの２種以上の固溶体
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
面被覆硬質材料製切削工具において、 上記硬質被覆層の構成層のうちの少なくとも１層を、
０．２〜２μｍの粒径をもった上記Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，
およびＡｌ、並びにこれらの２種以上の合金のうちの少
なくとも１種からなる金属粒が５〜３０％の縦断面面積
率で分散分布した組織を有する金属粒分散層としたこと
を特徴とする耐チッピング性にすぐれた表面被覆硬質材
料製切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35126592A JPH06170610A (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 耐チッピング性にすぐれた表面被覆硬質材料製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35126592A JPH06170610A (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 耐チッピング性にすぐれた表面被覆硬質材料製切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06170610A true JPH06170610A (ja) | 1994-06-21 |
Family
ID=18416151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35126592A Pending JPH06170610A (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 耐チッピング性にすぐれた表面被覆硬質材料製切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06170610A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009001915A (ja) * | 2008-09-22 | 2009-01-08 | Ulvac Japan Ltd | 蒸着方法 |
| JP2013527807A (ja) * | 2010-04-23 | 2013-07-04 | スルザー メタプラス ゲーエムベーハー | 金属の機械加工用のｐｖｄコーティング |
-
1992
- 1992-12-07 JP JP35126592A patent/JPH06170610A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009001915A (ja) * | 2008-09-22 | 2009-01-08 | Ulvac Japan Ltd | 蒸着方法 |
| JP2013527807A (ja) * | 2010-04-23 | 2013-07-04 | スルザー メタプラス ゲーエムベーハー | 金属の機械加工用のｐｖｄコーティング |
| US9856556B2 (en) | 2010-04-23 | 2018-01-02 | Oerlikon Surface Solutions Ag, Pfaeffikon | PVD coating for metal machining |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020226 |