JPH0617230A - 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Info
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- JPH0617230A JPH0617230A JP19914992A JP19914992A JPH0617230A JP H0617230 A JPH0617230 A JP H0617230A JP 19914992 A JP19914992 A JP 19914992A JP 19914992 A JP19914992 A JP 19914992A JP H0617230 A JPH0617230 A JP H0617230A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 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。 【構成】 超硬合金基体の表面に、窒化チタン層を被覆
しまたは被覆せずにＴｉ（ＣｘＮｙ）［ただし、ｘ＋ｙ
＝１］傾斜硬質層を被覆し、さらに前記Ｔｉ（ＣｘＮ
ｙ）［ただし、ｘ＋ｙ＝１］傾斜硬質層の上に炭化チタ
ン層を被覆してなる切削工具において、前記Ｔｉ（Ｃｘ
Ｎｙ）［ただし、ｘ＋ｙ＝１］傾斜硬質層におけるｘ
は、窒化チタン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
炭化チタン層に接する面で実質的に１となり、一方、ｙ
は、超硬合金基体または窒化チタン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炭化チタン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。
す傾斜硬質層被覆超硬合金製切削工具に関する。 【構成】 超硬合金基体の表面に、窒化チタン層を被覆
しまたは被覆せずにＴｉ（ＣｘＮｙ）［ただし、ｘ＋ｙ
＝１］傾斜硬質層を被覆し、さらに前記Ｔｉ（ＣｘＮ
ｙ）［ただし、ｘ＋ｙ＝１］傾斜硬質層の上に炭化チタ
ン層を被覆してなる切削工具において、前記Ｔｉ（Ｃｘ
Ｎｙ）［ただし、ｘ＋ｙ＝１］傾斜硬質層におけるｘ
は、窒化チタン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
炭化チタン層に接する面で実質的に１となり、一方、ｙ
は、超硬合金基体または窒化チタン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炭化チタン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
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、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。
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
Ｃ層、ＴｉＮ層およびＴｉＣＮ層からなる複数層で構成
された複数硬質層を被覆してなる積層硬質層被覆超硬合
金製切削工具は知られている。
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
Ｃ層、ＴｉＮ層およびＴｉＣＮ層からなる複数層で構成
された複数硬質層を被覆してなる積層硬質層被覆超硬合
金製切削工具は知られている。
【０００３】これらの積層硬質層被覆超硬合金製切削工
具の複数硬質層は、一般に十分な付着強度が得られず、
付着強度を向上させるための種々の工夫が提案されてお
り、その１例として、先ず、超硬合金基体の表面に最も
付着強度の優れているＴｉＮ層を最内層として被覆し、
そのＴｉＮ層の上にＴｉＮ層よりも耐摩耗性に優れたＴ
ｉＣＮ（Ｃ：Ｎ＝一定）層を被覆し、さらに前記ＴｉＣ
Ｎ（ただし、Ｃ：Ｎ＝一定）層の上に耐摩耗性に優れた
ＴｉＣ層を被覆することにより基体表面に対する付着強
度とともに耐摩耗性をも兼備えた複合硬質層被覆超硬合
金製切削工具が提案されている（特開昭６１−１７０５
５９号公報参照）。
具の複数硬質層は、一般に十分な付着強度が得られず、
付着強度を向上させるための種々の工夫が提案されてお
り、その１例として、先ず、超硬合金基体の表面に最も
付着強度の優れているＴｉＮ層を最内層として被覆し、
そのＴｉＮ層の上にＴｉＮ層よりも耐摩耗性に優れたＴ
ｉＣＮ（Ｃ：Ｎ＝一定）層を被覆し、さらに前記ＴｉＣ
Ｎ（ただし、Ｃ：Ｎ＝一定）層の上に耐摩耗性に優れた
ＴｉＣ層を被覆することにより基体表面に対する付着強
度とともに耐摩耗性をも兼備えた複合硬質層被覆超硬合
金製切削工具が提案されている（特開昭６１−１７０５
５９号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、切削の
一層の効率かが求められており、従来よりも一層過酷な
条件の切削が行われているが、前記従来のＴｉＮ層−Ｔ
ｉＣＮ（Ｃ：Ｎ＝一定）層−ＴｉＣ層の順に複合被覆し
た硬質層複合被覆超硬合金製切削工具は、かかる過酷な
条件の切削に対して十分な切削性能および使用寿命が得
られていない。
一層の効率かが求められており、従来よりも一層過酷な
条件の切削が行われているが、前記従来のＴｉＮ層−Ｔ
ｉＣＮ（Ｃ：Ｎ＝一定）層−ＴｉＣ層の順に複合被覆し
た硬質層複合被覆超硬合金製切削工具は、かかる過酷な
条件の切削に対して十分な切削性能および使用寿命が得
られていない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
一層過酷な条件の切削削に用いた場合にも一層使用寿命
の長い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、（１） Ｔｉ（ＣｘＮｙ）［ただし、ｘ＋
ｙ＝１］傾斜硬質層のｘが内面で実質的に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する
とともに外面で実質的に１となり、一方、ｙが内面で実
質的に１であり、内面から外面に向かって連続的に減少
するように変化し、外面で実質的に０となるような傾斜
硬質層（以下、単に傾斜硬質層という）を、超硬合金基
体表面に被覆されたＴｉＮ層とＴｉＣ層との間に中間層
として介して被覆せしめると、従来よりも耐剥離性に優
れかつ使用寿命が長くなり、優れた硬質層被覆超硬合金
製切削工具を得ることができる、（２） 前記傾斜硬質
層は、内面が実質的にＴｉＮとなっているために傾斜硬
質層自体が超硬合金基体に対して密着強度に優れてお
り、特別に第１層としてＴｉＮ層を形成しなくともほぼ
同等の密着効果が得られる、などの知見を得たのであ
る。
一層過酷な条件の切削削に用いた場合にも一層使用寿命
の長い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、（１） Ｔｉ（ＣｘＮｙ）［ただし、ｘ＋
ｙ＝１］傾斜硬質層のｘが内面で実質的に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する
とともに外面で実質的に１となり、一方、ｙが内面で実
質的に１であり、内面から外面に向かって連続的に減少
するように変化し、外面で実質的に０となるような傾斜
硬質層（以下、単に傾斜硬質層という）を、超硬合金基
体表面に被覆されたＴｉＮ層とＴｉＣ層との間に中間層
として介して被覆せしめると、従来よりも耐剥離性に優
れかつ使用寿命が長くなり、優れた硬質層被覆超硬合金
製切削工具を得ることができる、（２） 前記傾斜硬質
層は、内面が実質的にＴｉＮとなっているために傾斜硬
質層自体が超硬合金基体に対して密着強度に優れてお
り、特別に第１層としてＴｉＮ層を形成しなくともほぼ
同等の密着効果が得られる、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、（ａ） 超硬合金基体の表面に、窒
化チタン層を被覆し、前記窒化チタン層の上に傾斜硬質
層を被覆し、さらに前記傾斜硬質層の上に炭化チタン層
を被覆してなる傾斜硬質層被覆超硬合金製切削工具切削
工具、（ｂ） 超硬合金基体の表面に傾斜硬質層を被覆
し、さらに前記傾斜硬質層の上に炭化チタン層を被覆し
て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。
れたものであって、（ａ） 超硬合金基体の表面に、窒
化チタン層を被覆し、前記窒化チタン層の上に傾斜硬質
層を被覆し、さらに前記傾斜硬質層の上に炭化チタン層
を被覆してなる傾斜硬質層被覆超硬合金製切削工具切削
工具、（ｂ） 超硬合金基体の表面に傾斜硬質層を被覆
し、さらに前記傾斜硬質層の上に炭化チタン層を被覆し
て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
工具における傾斜硬質層を含む複合被覆層を形成するに
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導入する混合ガスは、最初、窒
素ガス：１００％、炭化水素ガス：０％となるように一
定時間導入し、物理蒸着の進行にともなって、この混合
ガスを、図１のグラフに示されるように、窒素ガス導入
量を連続的に減少させるとともに、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、この状態を一定時間保持する。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。
工具における傾斜硬質層を含む複合被覆層を形成するに
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導入する混合ガスは、最初、窒
素ガス：１００％、炭化水素ガス：０％となるように一
定時間導入し、物理蒸着の進行にともなって、この混合
ガスを、図１のグラフに示されるように、窒素ガス導入
量を連続的に減少させるとともに、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、この状態を一定時間保持する。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複合被覆層は、図
２に示される如く、窒化チタン層、傾斜硬質層および炭
化チタン層からなり、前記傾斜硬質層をＴｉ（ＣｘＮ
ｙ）［ただし、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、
ｘが０→１、ｙが１→０となるようにＣおよびＮが濃度
分布を有している。
質層被覆超硬合金製切削工具における複合被覆層は、図
２に示される如く、窒化チタン層、傾斜硬質層および炭
化チタン層からなり、前記傾斜硬質層をＴｉ（ＣｘＮ
ｙ）［ただし、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、
ｘが０→１、ｙが１→０となるようにＣおよびＮが濃度
分布を有している。
【０００９】したがって、超硬合金基体に被覆された窒
化チタン層に接する傾斜硬質層の面がｘ＝０、ｙ＝１と
なって実質的にＴｉＮとなるために窒化チタン層に対す
る付着性が優れ、一方、炭化チタン層に接する傾斜硬質
層の面がｘ＝１、ｙ＝０となって実質的にＴｉＣとなる
ために炭化チタン層に対する付着性が優れることにな
る。
化チタン層に接する傾斜硬質層の面がｘ＝０、ｙ＝１と
なって実質的にＴｉＮとなるために窒化チタン層に対す
る付着性が優れ、一方、炭化チタン層に接する傾斜硬質
層の面がｘ＝１、ｙ＝０となって実質的にＴｉＣとなる
ために炭化チタン層に対する付着性が優れることにな
る。
【００１０】前記傾斜硬質層を中間層として被覆するこ
とにより、従来のＴｉＣＮ（ただし、Ｃ：Ｎ＝一定）層
を中間層とした場合よりも最外層の炭化チタン層に対す
る付着性が優れ、使用寿命の長い硬質層被覆超硬合金製
切削工具が得られることになる。前記傾斜硬質層の厚さ
は、３０μｍ以下であることが好ましい。３０μｍ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。
とにより、従来のＴｉＣＮ（ただし、Ｃ：Ｎ＝一定）層
を中間層とした場合よりも最外層の炭化チタン層に対す
る付着性が優れ、使用寿命の長い硬質層被覆超硬合金製
切削工具が得られることになる。前記傾斜硬質層の厚さ
は、３０μｍ以下であることが好ましい。３０μｍ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】さらに、窒化チタン層を形成することなく
傾斜硬質層を超硬合金基体に直接被覆してもよい。この
場合の混合ガスは、最初、窒素ガス：１００％、炭化水
素ガス：０％となるように導入し、即座に、図３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るとともに、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：１０
０％となるように導入し、この状態を一定時間保持す
る。図３のグラフでも、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。
傾斜硬質層を超硬合金基体に直接被覆してもよい。この
場合の混合ガスは、最初、窒素ガス：１００％、炭化水
素ガス：０％となるように導入し、即座に、図３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るとともに、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：１０
０％となるように導入し、この状態を一定時間保持す
る。図３のグラフでも、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。
【００１２】このようにして得られたこの発明の傾斜硬
質層被覆超硬合金製切削工具における複合被覆層は、図
４に示されるごとく、傾斜硬質層および炭化チタン層か
らなり、前記傾斜硬質層をＴｉ（ＣｘＮｙ）［ただし、
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、ｘが０→１、ｙ
が１→０となるように変化することによりＣおよびＮが
図４に示される濃度分布を示し、超硬合金基体に接する
傾斜硬質層の面が実質的にＴｉＮ層となるために基体に
対する付着性が優れ、一方、炭化チタン層に接する傾斜
硬質層の面がｘ＝１、ｙ＝０となって実質的にＴｉＣと
なるために炭化チタン層に対する付着性が優れることに
なる。
質層被覆超硬合金製切削工具における複合被覆層は、図
４に示されるごとく、傾斜硬質層および炭化チタン層か
らなり、前記傾斜硬質層をＴｉ（ＣｘＮｙ）［ただし、
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、ｘが０→１、ｙ
が１→０となるように変化することによりＣおよびＮが
図４に示される濃度分布を示し、超硬合金基体に接する
傾斜硬質層の面が実質的にＴｉＮ層となるために基体に
対する付着性が優れ、一方、炭化チタン層に接する傾斜
硬質層の面がｘ＝１、ｙ＝０となって実質的にＴｉＣと
なるために炭化チタン層に対する付着性が優れることに
なる。
【００１３】
【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。
製切削工具を実施例に基づいて具体的に説明する。
【００１４】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。
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。
【００１５】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１×１０-5Ｔｏｒｒ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。
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１×１０-5Ｔｏｒｒ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。
【００１６】さらに、Ｔｉ金属を通電等により加熱蒸発
させるとともに、供給口より窒素ガスのみを１０分間供
給しながらＷＣ基超硬合金製チップ表面に厚さ：０．５
μｍのＴｉＮ層を形成し、続いて窒素ガスの供給を減ら
すと共にアセチレンガスを導入し、排出口より排出しな
がら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混合
比が反比例するようにかつ連続的に変化させながら最終
的に窒素ガス供給量が０となるように供給して物理蒸着
を行い、前記ＴｉＮ層の表面に厚さ：３．０μｍの傾斜
硬質層を被覆し、さらに、続いてアセチレンガスのみを
導入し、厚さ：０．５μｍのＴｉＣ層を形成し、ＷＣ基
超硬合金製チップの表面に、ＴｉＮ層、傾斜硬質層およ
びＴｉＣ層からなる硬質層を被覆した本発明傾斜被覆チ
ップ１を作製した。
させるとともに、供給口より窒素ガスのみを１０分間供
給しながらＷＣ基超硬合金製チップ表面に厚さ：０．５
μｍのＴｉＮ層を形成し、続いて窒素ガスの供給を減ら
すと共にアセチレンガスを導入し、排出口より排出しな
がら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混合
比が反比例するようにかつ連続的に変化させながら最終
的に窒素ガス供給量が０となるように供給して物理蒸着
を行い、前記ＴｉＮ層の表面に厚さ：３．０μｍの傾斜
硬質層を被覆し、さらに、続いてアセチレンガスのみを
導入し、厚さ：０．５μｍのＴｉＣ層を形成し、ＷＣ基
超硬合金製チップの表面に、ＴｉＮ層、傾斜硬質層およ
びＴｉＣ層からなる硬質層を被覆した本発明傾斜被覆チ
ップ１を作製した。
【００１７】実施例２ 実施例１において、窒素ガス供給し、即座に窒素ガスの
供給を減らすと共にアセチレンガスを導入し、排出口よ
り排出しながら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
ンガスの混合比を反比例するようにかつ連続的に変化さ
せながら最終的に窒素ガス供給量が０となるように供給
して物理蒸着を行い、前記ＷＣ基超硬合金製チップの表
面に厚さ：３．５μｍの傾斜硬質層を被覆し、さらに、
続けてアセチレンガスのみを１０分間導入して厚さ：
０．５μｍのＴｉＣ層を形成し、ＷＣ基超硬合金製チッ
プの表面に傾斜硬質層およびＴｉＣ層からなる複合層を
被覆した本発明傾斜被覆チップ２を作製した。
供給を減らすと共にアセチレンガスを導入し、排出口よ
り排出しながら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
ンガスの混合比を反比例するようにかつ連続的に変化さ
せながら最終的に窒素ガス供給量が０となるように供給
して物理蒸着を行い、前記ＷＣ基超硬合金製チップの表
面に厚さ：３．５μｍの傾斜硬質層を被覆し、さらに、
続けてアセチレンガスのみを１０分間導入して厚さ：
０．５μｍのＴｉＣ層を形成し、ＷＣ基超硬合金製チッ
プの表面に傾斜硬質層およびＴｉＣ層からなる複合層を
被覆した本発明傾斜被覆チップ２を作製した。
【００１８】従来例１ 一方、比較のために、実施例１で作製したＷＣ基超硬合
金製チップを実施例１と同様にボンバードクリーニング
したのち、まず、窒素ガスを１０分間流し、次に、窒素
ガス：アセチレンガス＝１：１の混合ガスを６０分間流
し、さらにアセチレンガスを１０分間流すことにより、
前記ＷＣ基超硬合金製チップの表面に厚さ：０．５μｍ
のＴｉＮ層、厚さ：３．０μｍのＴｉＣＮ（Ｃ：Ｎ＝
１：１）層および厚さ：０．５μｍのＴｉＣ層の３層か
らなる従来複合被覆チップを作製した。
金製チップを実施例１と同様にボンバードクリーニング
したのち、まず、窒素ガスを１０分間流し、次に、窒素
ガス：アセチレンガス＝１：１の混合ガスを６０分間流
し、さらにアセチレンガスを１０分間流すことにより、
前記ＷＣ基超硬合金製チップの表面に厚さ：０．５μｍ
のＴｉＮ層、厚さ：３．０μｍのＴｉＣＮ（Ｃ：Ｎ＝
１：１）層および厚さ：０．５μｍのＴｉＣ層の３層か
らなる従来複合被覆チップを作製した。
【００１９】これら本発明傾斜被覆チップ１〜２および
従来複合被覆チップについて、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。
従来複合被覆チップについて、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。
【００２０】（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。
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。
【００２１】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。
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。
【００２２】
【表１】
【００２３】表１に示される結果から、本発明傾斜被覆
チップ１〜２は、従来複合被覆チップに比べて切削特性
が優れていることが分かる。
チップ１〜２は、従来複合被覆チップに比べて切削特性
が優れていることが分かる。
【００２４】実施例３ 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、このドリルの表面を
実施例１と全く同様にしてボンバードクリーニングし、
ついで、窒素ガスを供給して厚さ：０．５μｍのＴｉＮ
層を形成し、つづいて、窒素ガスの供給を減らすと共に
アセチレンガスを導入し、排出口より排出しながらイオ
ンプレーティング装置内の圧力を１．０×１０-3Ｔｏｒ
ｒに維持し、窒素ガスとアセチレンガスの混合比を反比
例するように連続的に変化させながら物理蒸着を行い、
前記ＷＣ基超硬合金製ドリルのＴｉＮ層表面に厚さ：
３．０μｍの傾斜硬質層を被覆し、さらに、つづいてア
セチレンガスのみを導入し、厚さ：０．５μｍのＴｉＣ
層を形成することにより、前記ドリルの表面に、ＴｉＮ
層、傾斜硬質層およびＴｉＣ層からなる複合被覆層を形
成し、本発明傾斜被覆ドリル１を作製した。
外径：１０ｍｍのドリルを用意し、このドリルの表面を
実施例１と全く同様にしてボンバードクリーニングし、
ついで、窒素ガスを供給して厚さ：０．５μｍのＴｉＮ
層を形成し、つづいて、窒素ガスの供給を減らすと共に
アセチレンガスを導入し、排出口より排出しながらイオ
ンプレーティング装置内の圧力を１．０×１０-3Ｔｏｒ
ｒに維持し、窒素ガスとアセチレンガスの混合比を反比
例するように連続的に変化させながら物理蒸着を行い、
前記ＷＣ基超硬合金製ドリルのＴｉＮ層表面に厚さ：
３．０μｍの傾斜硬質層を被覆し、さらに、つづいてア
セチレンガスのみを導入し、厚さ：０．５μｍのＴｉＣ
層を形成することにより、前記ドリルの表面に、ＴｉＮ
層、傾斜硬質層およびＴｉＣ層からなる複合被覆層を形
成し、本発明傾斜被覆ドリル１を作製した。
【００２５】実施例４ 実施例３で用意したドリルの表面に実施例２と全く同様
にして、窒素ガスの供給と同時に窒素ガスの供給量を減
らし、これと反比例するようにアセチレンガスを増加さ
せながら導入し、イオンプレーティング装置内の圧力を
１．０×１０-3Ｔｏｒｒに維持しながら物理蒸着を行
い、前記ＷＣ基超硬合金製ドリルの表面に厚さ：３．５
μｍの傾斜硬質層を被覆し、さらに、つづいてアセチレ
ンガスのみを導入し、厚さ：０．５μｍのＴｉＣ層を形
成することにより、前記ドリルの表面に傾斜硬質層およ
びＴｉＣ層からなる複合被覆層を形成し、本発明傾斜被
覆ドリル２を作製した。
にして、窒素ガスの供給と同時に窒素ガスの供給量を減
らし、これと反比例するようにアセチレンガスを増加さ
せながら導入し、イオンプレーティング装置内の圧力を
１．０×１０-3Ｔｏｒｒに維持しながら物理蒸着を行
い、前記ＷＣ基超硬合金製ドリルの表面に厚さ：３．５
μｍの傾斜硬質層を被覆し、さらに、つづいてアセチレ
ンガスのみを導入し、厚さ：０．５μｍのＴｉＣ層を形
成することにより、前記ドリルの表面に傾斜硬質層およ
びＴｉＣ層からなる複合被覆層を形成し、本発明傾斜被
覆ドリル２を作製した。
【００２６】従来例２ 一方、比較のために、実施例３で用意したドリルをボン
バードクリーニングしたのち、窒素ガス、窒素ガス：ア
セチレンガス＝１：１の混合ガス、およびアセチレンガ
スの３種類のガスを段階的に流すことにより、前記ＷＣ
基超硬合金製チップの表面に厚さ：０．５μｍのＴｉＮ
層、厚さ：３．０μｍのＴｉＣＮ（Ｃ：Ｎ＝１：１）層
および厚さ：０．５μｍのＴｉＣ層の３層からなる複合
被覆層を有する従来複合被覆ドリルを作製した。
バードクリーニングしたのち、窒素ガス、窒素ガス：ア
セチレンガス＝１：１の混合ガス、およびアセチレンガ
スの３種類のガスを段階的に流すことにより、前記ＷＣ
基超硬合金製チップの表面に厚さ：０．５μｍのＴｉＮ
層、厚さ：３．０μｍのＴｉＣＮ（Ｃ：Ｎ＝１：１）層
および厚さ：０．５μｍのＴｉＣ層の３層からなる複合
被覆層を有する従来複合被覆ドリルを作製した。
【００２７】これら本発明傾斜被覆ドリル１〜２および
従来複合被覆ドリルについて、下記の条件で穴明け試験
を実施した。 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。
従来複合被覆ドリルについて、下記の条件で穴明け試験
を実施した。 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。
【００２８】
【表２】
【００２９】表２に示される結果から、本発明傾斜被覆
ドリル１〜２は、従来複合被覆ドリルに比べて穴明けに
よるマージン部および刃裏部の摩耗量が少ないところか
ら耐摩耗性に優れていることが分かる。
ドリル１〜２は、従来複合被覆ドリルに比べて穴明けに
よるマージン部および刃裏部の摩耗量が少ないところか
ら耐摩耗性に優れていることが分かる。
【００３０】実施例５ 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
と全く同様にして厚さ：０．５μｍのＴｉＮ層を形成
し、つづいて、混合ガスを窒素ガスの供給を減らすと共
にアセチレンガスを導入し、一方、使用済みの窒素ガス
およびアセチレンガスは排出口より排出しながらイオン
プレーティング装置内の圧力を１．０×１０-3Ｔｏｒｒ
に維持し、窒素ガスとアセチレンガスの混合比を反比例
するように連続的に変化させながら物理蒸着を行い、前
記ＷＣ基超硬合金製エンドミルのＴｉＮ層表面に厚さ：
３．０μｍの傾斜硬質層を被覆し、さらに、つづいてア
セチレンガスのみを導入し、厚さ：０．５μｍのＴｉＣ
層を形成することにより、前記エンドミル表面に、Ｔｉ
Ｎ層、傾斜硬質層およびＴｉＣ層からなる複合被覆層を
形成し、本発明傾斜被覆エンドミル１を作製した。
のエンドミル用意し、このエンドミルの表面に実施例１
と全く同様にして厚さ：０．５μｍのＴｉＮ層を形成
し、つづいて、混合ガスを窒素ガスの供給を減らすと共
にアセチレンガスを導入し、一方、使用済みの窒素ガス
およびアセチレンガスは排出口より排出しながらイオン
プレーティング装置内の圧力を１．０×１０-3Ｔｏｒｒ
に維持し、窒素ガスとアセチレンガスの混合比を反比例
するように連続的に変化させながら物理蒸着を行い、前
記ＷＣ基超硬合金製エンドミルのＴｉＮ層表面に厚さ：
３．０μｍの傾斜硬質層を被覆し、さらに、つづいてア
セチレンガスのみを導入し、厚さ：０．５μｍのＴｉＣ
層を形成することにより、前記エンドミル表面に、Ｔｉ
Ｎ層、傾斜硬質層およびＴｉＣ層からなる複合被覆層を
形成し、本発明傾斜被覆エンドミル１を作製した。
【００３１】実施例６ 実施例５で用意したエンドミルの表面に実施例２とまっ
たく同様にして窒素ガスの供給を減らすと共にアセチレ
ンガスを導入し、一方、使用済みの窒素ガスおよびアセ
チレンガスを排出口より排出しながらイオンプレーティ
ング装置内の圧力を１．０×１０-3Ｔｏｒｒに維持し、
窒素ガスとアセチレンガスの混合比を反比例するように
連続的に変化させながら物理蒸着を行い、前記ＷＣ基超
硬合金製エンドミルの表面に厚さ：３．５μｍの傾斜硬
質層を被覆し、さらに、つづいてアセチレンガスのみを
導入し、厚さ：０．５μｍのＴｉＣ層を形成することに
より、前記エンドミル表面に傾斜硬質層およびＴｉＣ層
からなる複合被覆層を形成し、本発明傾斜被覆エンドミ
ル２を作製した。
たく同様にして窒素ガスの供給を減らすと共にアセチレ
ンガスを導入し、一方、使用済みの窒素ガスおよびアセ
チレンガスを排出口より排出しながらイオンプレーティ
ング装置内の圧力を１．０×１０-3Ｔｏｒｒに維持し、
窒素ガスとアセチレンガスの混合比を反比例するように
連続的に変化させながら物理蒸着を行い、前記ＷＣ基超
硬合金製エンドミルの表面に厚さ：３．５μｍの傾斜硬
質層を被覆し、さらに、つづいてアセチレンガスのみを
導入し、厚さ：０．５μｍのＴｉＣ層を形成することに
より、前記エンドミル表面に傾斜硬質層およびＴｉＣ層
からなる複合被覆層を形成し、本発明傾斜被覆エンドミ
ル２を作製した。
【００３２】従来例３ 一方、比較のために、実施例５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
を実施例１と同様にボンバードクリーニングしたのち、
窒素ガス、窒素ガス：アセチレンガス＝１：１の混合ガ
ス、およびアセチレンガスの３種類のガスを段階的に流
すことにより、前記ＷＣ基超硬合金製チップの表面に厚
さ：０．５μｍのＴｉＮ層、厚さ：３．０μｍのＴｉＣ
Ｎ（Ｃ：Ｎ＝１：１）層および厚さ：０．５μｍのＴｉ
Ｃ層の３層からなる複合被覆層を有する従来複合被覆エ
ンドミル作製した。
２０に相当する組成を有し、外径：６ｍｍのエンドミル
を実施例１と同様にボンバードクリーニングしたのち、
窒素ガス、窒素ガス：アセチレンガス＝１：１の混合ガ
ス、およびアセチレンガスの３種類のガスを段階的に流
すことにより、前記ＷＣ基超硬合金製チップの表面に厚
さ：０．５μｍのＴｉＮ層、厚さ：３．０μｍのＴｉＣ
Ｎ（Ｃ：Ｎ＝１：１）層および厚さ：０．５μｍのＴｉ
Ｃ層の３層からなる複合被覆層を有する従来複合被覆エ
ンドミル作製した。
【００３３】これら本発明傾斜被覆エンドミル１〜２お
よび従来複合被覆エンドミルついて、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の結
果を表１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。
よび従来複合被覆エンドミルついて、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の結
果を表１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。
【００３４】
【表３】
【００３５】表３に示される結果から、本発明傾斜被覆
エンドミル１〜２は、従来複合被覆エンドミル比べて切
削寿命が優れていることが分かる。
エンドミル１〜２は、従来複合被覆エンドミル比べて切
削寿命が優れていることが分かる。
【００３６】
【発明の効果】前記実施例１〜６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、従来の複合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。
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、従来の複合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導入する窒素ガスおよ
び炭化水素ガス量を模型的に示したグラフである。
を製造するために物理蒸着装置に導入する窒素ガスおよ
び炭化水素ガス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
の被覆層の構成を模型的に示した断面図である。
の被覆層の構成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導入する窒素ガスおよ
び炭化水素ガス量を模型的に示したグラフである。
を製造するために物理蒸着装置に導入する窒素ガスおよ
び炭化水素ガス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
の被覆層の構成を模型的に示した断面図である。
の被覆層の構成を模型的に示した断面図である。
Claims (2)
- 【請求項１】 超硬合金基体の表面に被覆された窒化チ
タン層、前記窒化チタン層の上に被覆されたＴｉ（Ｃｘ
Ｎｙ）［ただし、ｘ＋ｙ＝１］傾斜硬質層、さらに前記
Ｔｉ（ＣｘＮｙ）［ただし、ｘ＋ｙ＝１］傾斜硬質層の
上に被覆された炭化チタン層からなる複合被覆層を有す
る切削工具において、 前記Ｔｉ（ＣｘＮｙ）［ただし、ｘ＋ｙ＝１］傾斜硬質
層におけるｘは、窒化チタン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
うに変化して炭化チタン層に接する面で実質的に１とな
り、一方、ｙは、窒化チタン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
うに変化して炭化チタン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。 - 【請求項２】 超硬合金基体の表面に被覆されたＴｉ
（ＣｘＮｙ）［ただし、ｘ＋ｙ＝１］傾斜硬質層、前記
Ｔｉ（ＣｘＮｙ）［ただし、ｘ＋ｙ＝１］傾斜硬質層の
上に被覆された炭化チタン層からなる複合被覆層を有す
る切削工具において、 前記Ｔｉ（ＣｘＮｙ）［ただし、ｘ＋ｙ＝１］傾斜硬質
層におけるｘは、超硬合金基体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
うに変化して炭化チタン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
うに変化して炭化チタン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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19914992A JPH0617230A (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | 傾斜硬質層被覆超硬合金製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19914992A JPH0617230A (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | 傾斜硬質層被覆超硬合金製切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0617230A true JPH0617230A (ja) | 1994-01-25 |
Family
ID=16402969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19914992A Pending JPH0617230A (ja) | 1992-07-02 | 1992-07-02 | 傾斜硬質層被覆超硬合金製切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0617230A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6269552B1 (en) | 1997-11-18 | 2001-08-07 | Tokyo Electron Limited | Method of drying substrates and drying apparatus |
| US7026057B2 (en) * | 2002-01-23 | 2006-04-11 | Moen Incorporated | Corrosion and abrasion resistant decorative coating |
| JP2008207219A (ja) * | 2007-02-27 | 2008-09-11 | Toyo Advanced Technologies Co Ltd | プレス用金型 |
| JP2008284636A (ja) * | 2007-05-16 | 2008-11-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 被覆切削工具 |
| JP2008284638A (ja) * | 2007-05-16 | 2008-11-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 被覆切削工具 |
| JP2008284637A (ja) * | 2007-05-16 | 2008-11-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 被覆切削工具 |
| JP2015034312A (ja) * | 2013-08-07 | 2015-02-19 | トーヨーエイテック株式会社 | 低摩擦なコーティング膜及び摺動部材 |
-
1992
- 1992-07-02 JP JP19914992A patent/JPH0617230A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6269552B1 (en) | 1997-11-18 | 2001-08-07 | Tokyo Electron Limited | Method of drying substrates and drying apparatus |
| US7026057B2 (en) * | 2002-01-23 | 2006-04-11 | Moen Incorporated | Corrosion and abrasion resistant decorative coating |
| JP2008207219A (ja) * | 2007-02-27 | 2008-09-11 | Toyo Advanced Technologies Co Ltd | プレス用金型 |
| US8087918B2 (en) | 2007-02-27 | 2012-01-03 | Toyo Advanced Technologies Co., Ltd. | Pressing mold and method for producing the same |
| JP2008284636A (ja) * | 2007-05-16 | 2008-11-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 被覆切削工具 |
| JP2008284638A (ja) * | 2007-05-16 | 2008-11-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 被覆切削工具 |
| JP2008284637A (ja) * | 2007-05-16 | 2008-11-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 被覆切削工具 |
| JP2015034312A (ja) * | 2013-08-07 | 2015-02-19 | トーヨーエイテック株式会社 | 低摩擦なコーティング膜及び摺動部材 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010313 |