JPH0631503A - 表面被覆切削工具 - Google Patents
表面被覆切削工具Info
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- JPH0631503A JPH0631503A JP4207110A JP20711092A JPH0631503A JP H0631503 A JPH0631503 A JP H0631503A JP 4207110 A JP4207110 A JP 4207110A JP 20711092 A JP20711092 A JP 20711092A JP H0631503 A JPH0631503 A JP H0631503A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐摩耗性および耐欠損性に優れた酸化アルミ
ニウム層を含む化学蒸着複合硬質層被覆切削工具に関す
るものである。 【構成】 基体表面に、チタンの炭化物、窒化物、炭窒
化物、炭酸化物および炭窒酸化物のうち１種の単層また
は２種以上の複層、並びに少なくとも１層の酸化アルミ
ニウム層からなる複合硬質層を被覆してなる切削工具に
おいて、 前記酸化アルミニウム層は、α型結晶を主体
とし、かつＸ線回折における（１０４）面のピーク強
度：Ｉ（１０４）に対する（０３０）面のピーク強度：
Ｉ（０３０）の比が、Ｉ（０３０）／Ｉ（１０４）＞１
であるような酸化アルミニウムで構成されている表面被
覆切削工具。
ニウム層を含む化学蒸着複合硬質層被覆切削工具に関す
るものである。 【構成】 基体表面に、チタンの炭化物、窒化物、炭窒
化物、炭酸化物および炭窒酸化物のうち１種の単層また
は２種以上の複層、並びに少なくとも１層の酸化アルミ
ニウム層からなる複合硬質層を被覆してなる切削工具に
おいて、 前記酸化アルミニウム層は、α型結晶を主体
とし、かつＸ線回折における（１０４）面のピーク強
度：Ｉ（１０４）に対する（０３０）面のピーク強度：
Ｉ（０３０）の比が、Ｉ（０３０）／Ｉ（１０４）＞１
であるような酸化アルミニウムで構成されている表面被
覆切削工具。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、超硬合金基体または
サーメット基体の表面に化学蒸着法により形成された、
チタンの炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物および炭
窒酸化物のうち１種の単層または２種以上の複層（以
下、チタン化合物層と総称する）並びに少なくとも１層
の酸化アルミニウム層からなる複合硬質層を形成してな
る耐摩耗性および耐欠損性に優れた表面被覆切削工具に
関するものである。
サーメット基体の表面に化学蒸着法により形成された、
チタンの炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物および炭
窒酸化物のうち１種の単層または２種以上の複層（以
下、チタン化合物層と総称する）並びに少なくとも１層
の酸化アルミニウム層からなる複合硬質層を形成してな
る耐摩耗性および耐欠損性に優れた表面被覆切削工具に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、超硬合金基体またはサーメット基
体の表面に、化学蒸着法によりチタン化合物層および少
なくとも１層の酸化アルミニウム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は、鋼などの連続切削
や断続切削に用いられていることは良く知られている。
体の表面に、化学蒸着法によりチタン化合物層および少
なくとも１層の酸化アルミニウム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は、鋼などの連続切削
や断続切削に用いられていることは良く知られている。
【０００３】前記酸化アルミニウム層は、前記チタン化
合物層よりも耐摩耗性に優れているが、密着性および靭
性に劣るために、超硬合金基体またはサーメット基体の
表面に化学蒸着法により先ずチタン化合物層を被覆し、
このチタン化合物層の上に化学蒸着法により酸化アルミ
ニウム層を被覆し、形成された複合硬質層の耐摩耗性お
よび靭性を付与して耐欠損性を向上させている。
合物層よりも耐摩耗性に優れているが、密着性および靭
性に劣るために、超硬合金基体またはサーメット基体の
表面に化学蒸着法により先ずチタン化合物層を被覆し、
このチタン化合物層の上に化学蒸着法により酸化アルミ
ニウム層を被覆し、形成された複合硬質層の耐摩耗性お
よび靭性を付与して耐欠損性を向上させている。
【０００４】前記複合硬質層における酸化アルミニウム
層を化学蒸着法により形成する方法として、通常の反応
ガスに０．０１〜１．０Ｖｏｌ％の硫化水素ガスを含む
反応ガスを用いることにより酸化アルミニウム層の成長
速度を向上させる方法が知られている。この方法による
と、酸化アルミニウム層の成長速度が向上するところか
らその他の被覆層および基体を高温に長時間さらすこと
なく組織変化を防止することができ、したがって、従来
の被覆切削工具よりも優れた性能を有する表面被覆切削
工具が得られるといわれている（例えば、特公昭６２−
３２３４号公報参照）。
層を化学蒸着法により形成する方法として、通常の反応
ガスに０．０１〜１．０Ｖｏｌ％の硫化水素ガスを含む
反応ガスを用いることにより酸化アルミニウム層の成長
速度を向上させる方法が知られている。この方法による
と、酸化アルミニウム層の成長速度が向上するところか
らその他の被覆層および基体を高温に長時間さらすこと
なく組織変化を防止することができ、したがって、従来
の被覆切削工具よりも優れた性能を有する表面被覆切削
工具が得られるといわれている（例えば、特公昭６２−
３２３４号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、切削工
程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、前記従来の硫化水素ガス：０．０１〜０．３Ｖ
ｏｌ％を含む反応ガスを用い化学蒸着して得られた酸化
アルミニウム層を含む複合硬質層が被覆された切削工具
は、これら苛酷な条件下では、被覆層の耐摩耗性および
耐欠損性が不十分であり、比較的短時間の使用寿命しか
示さないのが現状である。
程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、前記従来の硫化水素ガス：０．０１〜０．３Ｖ
ｏｌ％を含む反応ガスを用い化学蒸着して得られた酸化
アルミニウム層を含む複合硬質層が被覆された切削工具
は、これら苛酷な条件下では、被覆層の耐摩耗性および
耐欠損性が不十分であり、比較的短時間の使用寿命しか
示さないのが現状である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、さ
らに一層耐摩耗性および耐欠損性に優れた酸化アルミニ
ウム層を含む複合硬質層が被覆された表面被覆切削工具
を開発すべく研究を行っていたところ、 （１） 前記従来のＷＣ基超硬合金製切削工具またはＴ
ｉＣＮ基サーメット製切削工具基体表面に硫化水素ガ
ス：０．０１〜１．０Ｖｏｌ％を含む反応ガスを用い化
学蒸着法により形成された酸化アルミニウム層は、α型
結晶を有しかつＸ線回折における（１０４）面のピーク
強度：Ｉ（１０４）に対する（０３０）面のピーク強
度：Ｉ（０３０）の比が、Ｉ（０３０）／Ｉ（１０４）
≦１であるような酸化アルミニウムで構成されており、
かかる結晶構造の酸化アルミニウム層は、十分な耐摩耗
性および耐欠損性を示さない、
らに一層耐摩耗性および耐欠損性に優れた酸化アルミニ
ウム層を含む複合硬質層が被覆された表面被覆切削工具
を開発すべく研究を行っていたところ、 （１） 前記従来のＷＣ基超硬合金製切削工具またはＴ
ｉＣＮ基サーメット製切削工具基体表面に硫化水素ガ
ス：０．０１〜１．０Ｖｏｌ％を含む反応ガスを用い化
学蒸着法により形成された酸化アルミニウム層は、α型
結晶を有しかつＸ線回折における（１０４）面のピーク
強度：Ｉ（１０４）に対する（０３０）面のピーク強
度：Ｉ（０３０）の比が、Ｉ（０３０）／Ｉ（１０４）
≦１であるような酸化アルミニウムで構成されており、
かかる結晶構造の酸化アルミニウム層は、十分な耐摩耗
性および耐欠損性を示さない、
【０００７】（２） その理由として、（１０４）面に
配向性を示すα型結晶酸化アルミニウムは（０３０）面
に配向性を示すα型結晶酸化アルミニウムに比べて結晶
学的に見て密度が低く、かかる密度の低い（１０４）面
に配向性を示すα型結晶酸化アルミニウムが（０３０）
面に配向性を示すα型結晶酸化アルミニウムよりも多く
含まれる従来のα型結晶酸化アルミニウム層は、十分な
耐摩耗性および耐欠損性を示さないものと考えられる、
配向性を示すα型結晶酸化アルミニウムは（０３０）面
に配向性を示すα型結晶酸化アルミニウムに比べて結晶
学的に見て密度が低く、かかる密度の低い（１０４）面
に配向性を示すα型結晶酸化アルミニウムが（０３０）
面に配向性を示すα型結晶酸化アルミニウムよりも多く
含まれる従来のα型結晶酸化アルミニウム層は、十分な
耐摩耗性および耐欠損性を示さないものと考えられる、
【０００８】（３） したがって、前記酸化アルミニウ
ム層を、Ｘ線回折における（０３０）面のピーク強度Ｉ
（０３０）をＸ線回折における（１０４）面のピーク強
度Ｉ（１０４）よりも大である、すなわち、Ｉ（０３
０）＞Ｉ（１０４）であるようなα型結晶の酸化アルミ
ニウムで構成すると、耐摩耗性および耐欠損性が一層向
上し、この酸化アルミニウム層を含む複合硬質層を被覆
した表面被覆切削工具は、使用寿命が一層向上する、 （４） 前記Ｉ（０３０）＞Ｉ（１０４）であるような
α型結晶の酸化アルミニウム層は、通常の化学蒸着法に
おいて、通常の化学蒸着反応ガス中に硫化水素ガス：
０．０１〜２．０Ｖｏｌ％および二酸化硫黄ガス：０．
０１〜１．０Ｖｏｌ％を添加した反応ガスを用いること
により形成される、 などの知見を得たのである。
ム層を、Ｘ線回折における（０３０）面のピーク強度Ｉ
（０３０）をＸ線回折における（１０４）面のピーク強
度Ｉ（１０４）よりも大である、すなわち、Ｉ（０３
０）＞Ｉ（１０４）であるようなα型結晶の酸化アルミ
ニウムで構成すると、耐摩耗性および耐欠損性が一層向
上し、この酸化アルミニウム層を含む複合硬質層を被覆
した表面被覆切削工具は、使用寿命が一層向上する、 （４） 前記Ｉ（０３０）＞Ｉ（１０４）であるような
α型結晶の酸化アルミニウム層は、通常の化学蒸着法に
おいて、通常の化学蒸着反応ガス中に硫化水素ガス：
０．０１〜２．０Ｖｏｌ％および二酸化硫黄ガス：０．
０１〜１．０Ｖｏｌ％を添加した反応ガスを用いること
により形成される、 などの知見を得たのである。
【０００９】この発明は、かかる知見にもとずいてなさ
れたものであって、基体表面に、チタン化合物層（Ｔｉ
Ｃ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣＯ、ＴｉＣＮＯなどのう
ちの単層または２種以上の複層からなる硬質被覆層）お
よび少なくとも１層の酸化アルミニウム層からなる複合
硬質層を被覆してなる切削工具において、前記酸化アル
ミニウム層は、α型結晶を有し、かつＸ線回折における
（１０４）面のピーク強度：Ｉ（１０４）に対する（０
３０）面のピーク強度：Ｉ（０３０）の比が、Ｉ（０３
０）／Ｉ（１０４）＞１であるような酸化アルミニウム
で構成されている表面被覆切削工具に特徴を有するもの
である。
れたものであって、基体表面に、チタン化合物層（Ｔｉ
Ｃ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣＯ、ＴｉＣＮＯなどのう
ちの単層または２種以上の複層からなる硬質被覆層）お
よび少なくとも１層の酸化アルミニウム層からなる複合
硬質層を被覆してなる切削工具において、前記酸化アル
ミニウム層は、α型結晶を有し、かつＸ線回折における
（１０４）面のピーク強度：Ｉ（１０４）に対する（０
３０）面のピーク強度：Ｉ（０３０）の比が、Ｉ（０３
０）／Ｉ（１０４）＞１であるような酸化アルミニウム
で構成されている表面被覆切削工具に特徴を有するもの
である。
【００１０】この発明の表面被覆切削工具を製造するに
は、通常の表面を研削処理したサーメット製切削工具
（ＷＣ基超硬合金製切削工具なども含む）を基体とし、
この基体表面に、通常の化学蒸着法により少なくとも１
層のチタン化合物層を形成し、そのチタン化合物層の上
に、さらに少なくとも１層のこの発明の酸化アルミニウ
ム層を形成することにより作製される。前記酸化アルミ
ニウム層は、必ずしも最外層である必要はなく、酸化ア
ルミニウム層の上にさらに少なくとも１層のチタン化合
物層を被覆しても良い。
は、通常の表面を研削処理したサーメット製切削工具
（ＷＣ基超硬合金製切削工具なども含む）を基体とし、
この基体表面に、通常の化学蒸着法により少なくとも１
層のチタン化合物層を形成し、そのチタン化合物層の上
に、さらに少なくとも１層のこの発明の酸化アルミニウ
ム層を形成することにより作製される。前記酸化アルミ
ニウム層は、必ずしも最外層である必要はなく、酸化ア
ルミニウム層の上にさらに少なくとも１層のチタン化合
物層を被覆しても良い。
【００１１】前記この発明のＩ（０３０）／Ｉ（１０
４）＞１であるような酸化アルミニウム層を形成するに
は、通常の酸化アルミニウム層を形成するための化学蒸
着反応ガス中にＨ2 Ｓガス：０．０１〜２．０Ｖｏｌ％
およびＳＯ2 ガス：０．０１〜１．０Ｖｏｌ％を添加し
た反応ガスを用いることにより形成され、Ｈ2 Ｓガスお
よびＳＯ2 ガスとは、 ２Ｈ2 Ｓ＋ＳＯ2 ＝３Ｓ＋２Ｈ2 Ｏ となるように反応してＳと水を生成し、さらに、生成し
た水は塩化アルミニウムと反応し、 Ｈ2 Ｏ＋２ＡｌＣｌ＝Ａｌ2 Ｏ3 ＋６ＨＣｌ となり、このときＩ（０３０）／Ｉ（１０４）＞１であ
るようなＡｌ2 Ｏ3 が生成されるものと考えられる。
４）＞１であるような酸化アルミニウム層を形成するに
は、通常の酸化アルミニウム層を形成するための化学蒸
着反応ガス中にＨ2 Ｓガス：０．０１〜２．０Ｖｏｌ％
およびＳＯ2 ガス：０．０１〜１．０Ｖｏｌ％を添加し
た反応ガスを用いることにより形成され、Ｈ2 Ｓガスお
よびＳＯ2 ガスとは、 ２Ｈ2 Ｓ＋ＳＯ2 ＝３Ｓ＋２Ｈ2 Ｏ となるように反応してＳと水を生成し、さらに、生成し
た水は塩化アルミニウムと反応し、 Ｈ2 Ｏ＋２ＡｌＣｌ＝Ａｌ2 Ｏ3 ＋６ＨＣｌ となり、このときＩ（０３０）／Ｉ（１０４）＞１であ
るようなＡｌ2 Ｏ3 が生成されるものと考えられる。
【００１２】
【実施例】つぎに、この発明の表面被覆切削工具の製造
法を実施例により具体的に説明する。通常の粉末冶金法
により製造した７２％ＷＣ−８％ＴｉＣ−１０％ＴａＣ
−１０％Ｃｏからなる成分組成（ＩＳＯ規格Ｐ３０相
当）を有しかつＩＳＯ規格のＳＮＭＧ４３２に定めた形
状の切削工具を用意した。
法を実施例により具体的に説明する。通常の粉末冶金法
により製造した７２％ＷＣ−８％ＴｉＣ−１０％ＴａＣ
−１０％Ｃｏからなる成分組成（ＩＳＯ規格Ｐ３０相
当）を有しかつＩＳＯ規格のＳＮＭＧ４３２に定めた形
状の切削工具を用意した。
【００１３】実施例１ この切削工具を通常の化学蒸着装置に装入し、温度：１
０００℃、圧力：５０torr、反応ガス組成：３％ＴｉＣ
ｌ4 −９％ＣＨ4 −８８％Ｈ2 、の条件で厚さ：３μｍ
のＴｉＣ層を形成し、その上に、温度：１０００℃、圧
力：１００torr、反応ガス組成：４％ＴｉＣｌ4 −２％
ＣＯ−２％ＣＨ4 −２２％Ｎ2 −７０％Ｈ2 、の条件で
厚さ：０．５μｍのＴｉＣＮＯ層を形成し、さらにその
上に、温度：１０００℃、圧力：５０torr、反応ガス組
成：６％ＡｌＣｌ3 −１０％ＣＯ2 −６％ＨＣｌ−２％
Ｈ2 Ｓ−１％ＳＯ2 −７５％Ｈ2 、の条件で厚さ：４μ
ｍのＡｌ2 Ｏ3 層を形成し、本発明被覆切削工具１を作
製した。
０００℃、圧力：５０torr、反応ガス組成：３％ＴｉＣ
ｌ4 −９％ＣＨ4 −８８％Ｈ2 、の条件で厚さ：３μｍ
のＴｉＣ層を形成し、その上に、温度：１０００℃、圧
力：１００torr、反応ガス組成：４％ＴｉＣｌ4 −２％
ＣＯ−２％ＣＨ4 −２２％Ｎ2 −７０％Ｈ2 、の条件で
厚さ：０．５μｍのＴｉＣＮＯ層を形成し、さらにその
上に、温度：１０００℃、圧力：５０torr、反応ガス組
成：６％ＡｌＣｌ3 −１０％ＣＯ2 −６％ＨＣｌ−２％
Ｈ2 Ｓ−１％ＳＯ2 −７５％Ｈ2 、の条件で厚さ：４μ
ｍのＡｌ2 Ｏ3 層を形成し、本発明被覆切削工具１を作
製した。
【００１４】従来例１ 実施例１と同じ条件でＴｉＣ層およびＴｉＣＮＯ層を形
成した後、温度：１０００℃、圧力：５０torr、反応ガ
ス組成：６％ＡｌＣｌ3 −１０％ＣＯ2 −６％ＨＣｌ−
１．０％Ｈ2 Ｓ−７７％Ｈ2 、の条件で厚さ：４μｍの
Ａｌ2 Ｏ3 層を形成し、従来被覆切削工具１を作製し
た。
成した後、温度：１０００℃、圧力：５０torr、反応ガ
ス組成：６％ＡｌＣｌ3 −１０％ＣＯ2 −６％ＨＣｌ−
１．０％Ｈ2 Ｓ−７７％Ｈ2 、の条件で厚さ：４μｍの
Ａｌ2 Ｏ3 層を形成し、従来被覆切削工具１を作製し
た。
【００１５】実施例２ 前記切削工具を通常の化学蒸着装置に装入し、温度：１
０００℃、圧力：５０torr、反応ガス組成：３％ＴｉＣ
ｌ4 −６％ＣＨ4 −２６％Ｎ2 −６５％Ｈ2 、の条件で
厚さ：４μｍのＴｉＣＮ層を形成し、その上に、温度：
１０００℃、圧力：５０torr、反応ガス組成：３％Ｔｉ
Ｃｌ4 −９％ＣＨ4 −８８％Ｈ2 、の条件で厚さ：１μ
ｍのＴｉＣ層を形成し、その上に、温度：１０００℃、
圧力：１００torr、反応ガス組成：４％ＴｉＣｌ4 −２
％ＣＯ−２％ＣＨ4 −２２％Ｎ2 −７０％Ｈ2 、の条件
で厚さ：０．５μｍのＴｉＣＮＯ層を形成し、さらにそ
の上に、温度：１０００℃、圧力：５０torr、反応ガス
組成：６％ＡｌＣｌ3 −１０％ＣＯ2 −６％ＨＣｌ−
０．６％Ｈ2 Ｓ−０．３％ＳＯ2 −７７．１％Ｈ2 、の
条件で厚さ：３μｍのＡｌ2 Ｏ3 層を形成し、本発明被
覆切削工具２を作製した。
０００℃、圧力：５０torr、反応ガス組成：３％ＴｉＣ
ｌ4 −６％ＣＨ4 −２６％Ｎ2 −６５％Ｈ2 、の条件で
厚さ：４μｍのＴｉＣＮ層を形成し、その上に、温度：
１０００℃、圧力：５０torr、反応ガス組成：３％Ｔｉ
Ｃｌ4 −９％ＣＨ4 −８８％Ｈ2 、の条件で厚さ：１μ
ｍのＴｉＣ層を形成し、その上に、温度：１０００℃、
圧力：１００torr、反応ガス組成：４％ＴｉＣｌ4 −２
％ＣＯ−２％ＣＨ4 −２２％Ｎ2 −７０％Ｈ2 、の条件
で厚さ：０．５μｍのＴｉＣＮＯ層を形成し、さらにそ
の上に、温度：１０００℃、圧力：５０torr、反応ガス
組成：６％ＡｌＣｌ3 −１０％ＣＯ2 −６％ＨＣｌ−
０．６％Ｈ2 Ｓ−０．３％ＳＯ2 −７７．１％Ｈ2 、の
条件で厚さ：３μｍのＡｌ2 Ｏ3 層を形成し、本発明被
覆切削工具２を作製した。
【００１６】従来例２ 実施例２と同じ条件でＴｉＣＮ層、ＴｉＣ層およびＴｉ
ＣＮＯ層を形成した後、温度：１０００℃、圧力：５０
torr、反応ガス組成：６％ＡｌＣｌ3 −１０％ＣＯ2 −
６％ＨＣｌ−０．３％Ｈ2 Ｓ−７７．７％Ｈ2 、の条件
で厚さ：３μｍのＡｌ2 Ｏ3 層を形成し、従来被覆切削
工具２を作製した。
ＣＮＯ層を形成した後、温度：１０００℃、圧力：５０
torr、反応ガス組成：６％ＡｌＣｌ3 −１０％ＣＯ2 −
６％ＨＣｌ−０．３％Ｈ2 Ｓ−７７．７％Ｈ2 、の条件
で厚さ：３μｍのＡｌ2 Ｏ3 層を形成し、従来被覆切削
工具２を作製した。
【００１７】実施例３ この切削工具を通常の化学蒸着装置に装入し、温度：１
０００℃、圧力：５０torr、反応ガス組成：３％ＴｉＣ
ｌ4 −９％ＣＨ4 −８８％Ｈ2 、の条件で厚さ：１μｍ
のＴｉＣ層を形成し、その上に、温度：１０００℃、圧
力：１００torr、反応ガス組成：４％ＴｉＣｌ4 −６％
ＣＯ−９０％Ｈ2 、の条件で厚さ：０．５μｍのＴｉＣ
Ｏ層を形成し、さらにその上に、温度：１０００℃、圧
力：５０torr、反応ガス組成：６％ＡｌＣｌ3 −１０％
ＣＯ2 −６％ＨＣｌ−１％Ｈ2 Ｓ−０．５％ＳＯ2 −７
６．５％Ｈ2 、の条件で厚さ：３μｍのＡｌ2 Ｏ3 層を
形成し、本発明被覆切削工具３を作製した。
０００℃、圧力：５０torr、反応ガス組成：３％ＴｉＣ
ｌ4 −９％ＣＨ4 −８８％Ｈ2 、の条件で厚さ：１μｍ
のＴｉＣ層を形成し、その上に、温度：１０００℃、圧
力：１００torr、反応ガス組成：４％ＴｉＣｌ4 −６％
ＣＯ−９０％Ｈ2 、の条件で厚さ：０．５μｍのＴｉＣ
Ｏ層を形成し、さらにその上に、温度：１０００℃、圧
力：５０torr、反応ガス組成：６％ＡｌＣｌ3 −１０％
ＣＯ2 −６％ＨＣｌ−１％Ｈ2 Ｓ−０．５％ＳＯ2 −７
６．５％Ｈ2 、の条件で厚さ：３μｍのＡｌ2 Ｏ3 層を
形成し、本発明被覆切削工具３を作製した。
【００１８】実施例３と同じ条件でＴｉＣ層およびＴｉ
ＣＯ層を形成した後、温度：１０００℃、圧力：５０to
rr、反応ガス組成：６％ＡｌＣｌ3 −１０％ＣＯ2 −６
％ＨＣｌ−０．５％Ｈ2 Ｓ−７７．５％Ｈ2 、の条件で
厚さ：３μｍのＡｌ2 Ｏ3 層を形成し、従来被覆切削工
具３を作製した。
ＣＯ層を形成した後、温度：１０００℃、圧力：５０to
rr、反応ガス組成：６％ＡｌＣｌ3 −１０％ＣＯ2 −６
％ＨＣｌ−０．５％Ｈ2 Ｓ−７７．５％Ｈ2 、の条件で
厚さ：３μｍのＡｌ2 Ｏ3 層を形成し、従来被覆切削工
具３を作製した。
【００１９】実施例４〜６ 実施例１〜３で作製した本発明被覆切削工具１〜３のＡ
ｌ2 Ｏ3 層の表面に、さらに温度：１０００℃、圧力：
２００torr、反応ガス組成：２％ＴｉＣｌ4 −３８％Ｎ
2 −６０％Ｈ2 、の条件で厚さ：１μｍのＴｉＮ層を形
成し、本発明被覆切削工具４〜６を作製した。
ｌ2 Ｏ3 層の表面に、さらに温度：１０００℃、圧力：
２００torr、反応ガス組成：２％ＴｉＣｌ4 −３８％Ｎ
2 −６０％Ｈ2 、の条件で厚さ：１μｍのＴｉＮ層を形
成し、本発明被覆切削工具４〜６を作製した。
【００２０】従来例１〜３で作製した従来被覆切削工具
１〜３のＡｌ2 Ｏ3 層の表面に、さらに温度：１０００
℃、圧力：２００torr、反応ガス組成：２％ＴｉＣｌ4
−３８％Ｎ2 −６０％Ｈ2 、の条件で厚さ：１μｍのＴ
ｉＮ層を形成し、従来被覆切削工具４〜６を作製した。
１〜３のＡｌ2 Ｏ3 層の表面に、さらに温度：１０００
℃、圧力：２００torr、反応ガス組成：２％ＴｉＣｌ4
−３８％Ｎ2 −６０％Ｈ2 、の条件で厚さ：１μｍのＴ
ｉＮ層を形成し、従来被覆切削工具４〜６を作製した。
【００２１】これら本発明被覆切削工具１〜６および従
来被覆切削工具１〜６について、Ｘ線回折を行ない、
（１０４）面のピーク強度：Ｉ（１０４）に対する（０
３０）面のピーク強度：Ｉ（０３０）の比＝Ｉ（０３
０）／Ｉ（１０４）を求め、それらの値を表１に示し
た。
来被覆切削工具１〜６について、Ｘ線回折を行ない、
（１０４）面のピーク強度：Ｉ（１０４）に対する（０
３０）面のピーク強度：Ｉ（０３０）の比＝Ｉ（０３
０）／Ｉ（１０４）を求め、それらの値を表１に示し
た。
【００２２】得られた本発明被覆切削工具１〜６および
従来被覆切削工具１〜６について、 被削材 ：ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨB ２３０） 切削速度：１８０ｍ／min 送 り：０．３mm／rev 切込み ：２．０mm 切削時間：３０min 冷却油 ：なし の条件で鋼の連続切削試験を行ない、切刃の逃げ面摩耗
幅を測定し、これらの結果も表１に示し、
従来被覆切削工具１〜６について、 被削材 ：ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨB ２３０） 切削速度：１８０ｍ／min 送 り：０．３mm／rev 切込み ：２．０mm 切削時間：３０min 冷却油 ：なし の条件で鋼の連続切削試験を行ない、切刃の逃げ面摩耗
幅を測定し、これらの結果も表１に示し、
【００２２】さらに、本発明被覆切削工具１〜６および
従来被覆切削工具１〜６について、 被削材 ：ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨB ２３０）角材 切削速度：１００ｍ／min 送 り：０．２３６mm／rev 切込み ：３．０mm 切削時間：３０min 冷却油 ：なし の条件で鋼の断続切削試験を行ない、工具刃先が欠損に
至までの時間を測定し、これらの結果も表１に示した。
従来被覆切削工具１〜６について、 被削材 ：ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨB ２３０）角材 切削速度：１００ｍ／min 送 り：０．２３６mm／rev 切込み ：３．０mm 切削時間：３０min 冷却油 ：なし の条件で鋼の断続切削試験を行ない、工具刃先が欠損に
至までの時間を測定し、これらの結果も表１に示した。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【発明の効果】表１に示された結果から明らかなよう
に、本発明被覆切削工具１〜６のＡｌ2Ｏ3 層のＩ（０
３０）／Ｉ（１０４）の値はいずれも１より大である
が、従来被覆切削工具１〜６のＡｌ2 Ｏ3 層のＩ（０３
０）／Ｉ（１０４）の値はいずれも１以下であり、基体
に被覆されるＡｌ2 Ｏ3 層のＩ（０３０）／Ｉ（１０
４）の値が１より大きな本発明被覆切削工具１〜６は従
来被覆切削工具１〜６に比べていずれも連続切削試験を
行なった際の逃げ面摩耗幅が小さくかつ断続切削試験に
よる欠損に至までの時間が長いことがわかる。
に、本発明被覆切削工具１〜６のＡｌ2Ｏ3 層のＩ（０
３０）／Ｉ（１０４）の値はいずれも１より大である
が、従来被覆切削工具１〜６のＡｌ2 Ｏ3 層のＩ（０３
０）／Ｉ（１０４）の値はいずれも１以下であり、基体
に被覆されるＡｌ2 Ｏ3 層のＩ（０３０）／Ｉ（１０
４）の値が１より大きな本発明被覆切削工具１〜６は従
来被覆切削工具１〜６に比べていずれも連続切削試験を
行なった際の逃げ面摩耗幅が小さくかつ断続切削試験に
よる欠損に至までの時間が長いことがわかる。
【００２５】したがって、この発明の表面被覆切削工具
は、従来の表面被覆切削工具よりも一層優れた切削性能
を有しており、この発明の表面被覆切削工具を用いるこ
とにより切削工具交換回数などを減らすことができ、産
業の発展に大いに貢献しうるものである。
は、従来の表面被覆切削工具よりも一層優れた切削性能
を有しており、この発明の表面被覆切削工具を用いるこ
とにより切削工具交換回数などを減らすことができ、産
業の発展に大いに貢献しうるものである。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年６月３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 表面被覆切削工具
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、超硬合金基体または
サーメット基体の表面に化学蒸着法により形成された、
チタンの炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物および炭
窒酸化物のうち１種の単層または２種以上の複層（以
下、チタン化合物層と総称する）並びに少なくとも１層
の酸化アルミニウム層からなる複合硬質層を形成してな
る耐摩耗性および耐欠損性に優れた表面被覆切削工具に
関するものである。
サーメット基体の表面に化学蒸着法により形成された、
チタンの炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物および炭
窒酸化物のうち１種の単層または２種以上の複層（以
下、チタン化合物層と総称する）並びに少なくとも１層
の酸化アルミニウム層からなる複合硬質層を形成してな
る耐摩耗性および耐欠損性に優れた表面被覆切削工具に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、超硬合金基体またはサーメット基
体の表面に、化学蒸着法によりチタン化合物層および少
なくとも１層の酸化アルミニウム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は、鋼などの連続切削
や断続切削に用いられていることは良く知られている。
体の表面に、化学蒸着法によりチタン化合物層および少
なくとも１層の酸化アルミニウム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は、鋼などの連続切削
や断続切削に用いられていることは良く知られている。
【０００３】前記酸化アルミニウム層は、前記チタン化
合物層よりも高温における耐摩耗性に優れているが、密
着性および靭性に劣るために、超硬合金基体またはサー
メット基体の表面に化学蒸着法により先ずチタン化合物
層を被覆し、このチタン化合物層の上に化学蒸着法によ
り酸化アルミニウム層を被覆し、形成された複合硬質層
の耐摩耗性および靭性を付与して耐欠損性を向上させて
いる。
合物層よりも高温における耐摩耗性に優れているが、密
着性および靭性に劣るために、超硬合金基体またはサー
メット基体の表面に化学蒸着法により先ずチタン化合物
層を被覆し、このチタン化合物層の上に化学蒸着法によ
り酸化アルミニウム層を被覆し、形成された複合硬質層
の耐摩耗性および靭性を付与して耐欠損性を向上させて
いる。
【０００４】前記複合硬質層における酸化アルミニウム
層を化学蒸着法により形成する方法として、通常の反応
ガスに０．０１〜１．０Ｖｏｌ％の硫化水素ガスを含む
反応ガスを用いることにより酸化アルミニウム層の成長
速度を向上させる方法が知られている。この方法による
と、酸化アルミニウム層の成長速度が向上するところか
らその他の被覆層および基体を高温に長時間さらすこと
なく組織変化を防止することができ、したがって、従来
の被覆切削工具よりも優れた性能を有する表面被覆切削
工具が得られるといわれている（例えば、特公昭６２−
３２３４号公報参照）。
層を化学蒸着法により形成する方法として、通常の反応
ガスに０．０１〜１．０Ｖｏｌ％の硫化水素ガスを含む
反応ガスを用いることにより酸化アルミニウム層の成長
速度を向上させる方法が知られている。この方法による
と、酸化アルミニウム層の成長速度が向上するところか
らその他の被覆層および基体を高温に長時間さらすこと
なく組織変化を防止することができ、したがって、従来
の被覆切削工具よりも優れた性能を有する表面被覆切削
工具が得られるといわれている（例えば、特公昭６２−
３２３４号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、切削工
程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、前記従来の硫化水素ガス：０．０１〜０．３Ｖ
ｏｌ％を含む反応ガスを用い化学蒸着して得られた酸化
アルミニウム層を含む複合硬質層が被覆された切削工具
は、これら苛酷な条件下では、被覆層の耐摩耗性および
耐欠損性が不十分であり、比較的短時間の使用寿命しか
示さないのが現状である。
程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、前記従来の硫化水素ガス：０．０１〜０．３Ｖ
ｏｌ％を含む反応ガスを用い化学蒸着して得られた酸化
アルミニウム層を含む複合硬質層が被覆された切削工具
は、これら苛酷な条件下では、被覆層の耐摩耗性および
耐欠損性が不十分であり、比較的短時間の使用寿命しか
示さないのが現状である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、さ
らに一層耐摩耗性および耐欠損性に優れた酸化アルミニ
ウム層を含む複合硬質層が被覆された表面被覆切削工具
を開発すべく研究を行っていたところ、 （１） 前記従来のＷＣ基超硬合金製切削工具またはＴ
ｉＣＮ基サーメット製切削工具基体表面に硫化水素ガ
ス：０．０１〜１．０Ｖｏｌ％を含む反応ガスを用い化
学蒸着法により形成された酸化アルミニウム層は、α型
結晶を主体とするものであるが、そのＸ線回折における
（１０４）面のピーク強度：Ｉ（１０４）に対する（０
３０）面のピーク強度：Ｉ（０３０）の比が、Ｉ（０３
０）／Ｉ（１０４）≦１であるような酸化アルミニウム
で構成されており、かかる結晶構造の酸化アルミニウム
層は、十分な耐摩耗性および耐欠損性を示さない、
らに一層耐摩耗性および耐欠損性に優れた酸化アルミニ
ウム層を含む複合硬質層が被覆された表面被覆切削工具
を開発すべく研究を行っていたところ、 （１） 前記従来のＷＣ基超硬合金製切削工具またはＴ
ｉＣＮ基サーメット製切削工具基体表面に硫化水素ガ
ス：０．０１〜１．０Ｖｏｌ％を含む反応ガスを用い化
学蒸着法により形成された酸化アルミニウム層は、α型
結晶を主体とするものであるが、そのＸ線回折における
（１０４）面のピーク強度：Ｉ（１０４）に対する（０
３０）面のピーク強度：Ｉ（０３０）の比が、Ｉ（０３
０）／Ｉ（１０４）≦１であるような酸化アルミニウム
で構成されており、かかる結晶構造の酸化アルミニウム
層は、十分な耐摩耗性および耐欠損性を示さない、
【０００７】（２） その理由として、（１０４）面に
配向性を示すα型結晶酸化アルミニウムは（０３０）面
に配向性を示すα型結晶酸化アルミニウムに比べて結晶
学的に見て密度が低く、かかる密度の低い（１０４）面
に配向性を示すα型結晶酸化アルミニウムが（０３０）
面に配向性を示すα型結晶酸化アルミニウムよりも多く
含まれる従来のα型結晶酸化アルミニウム層は、十分な
耐摩耗性および耐欠損性を示さないものと考えられる、
配向性を示すα型結晶酸化アルミニウムは（０３０）面
に配向性を示すα型結晶酸化アルミニウムに比べて結晶
学的に見て密度が低く、かかる密度の低い（１０４）面
に配向性を示すα型結晶酸化アルミニウムが（０３０）
面に配向性を示すα型結晶酸化アルミニウムよりも多く
含まれる従来のα型結晶酸化アルミニウム層は、十分な
耐摩耗性および耐欠損性を示さないものと考えられる、
【０００８】（３） したがって、前記酸化アルミニウ
ム層を、Ｘ線回折における（０３０）面のピーク強度Ｉ
（０３０）をＸ線回折における（１０４）面のピーク強
度Ｉ（１０４）よりも大である、すなわち、Ｉ（０３
０）＞Ｉ（１０４）であるようなα型結晶を主体とした
酸化アルミニウムで構成すると、耐摩耗性および耐欠損
性が一層向上し、この酸化アルミニウム層を含む複合硬
質層を被覆した表面被覆切削工具は、使用寿命が一層向
上する、 （４） 前記Ｉ（０３０）＞Ｉ（１０４）であるような
α型結晶を主体とした酸化アルミニウム層は、通常の化
学蒸着法において、通常の化学蒸着反応ガス中に硫化水
素ガス：０．０１〜２．０Ｖｏｌ％および二酸化硫黄ガ
ス：０．０１〜１．０Ｖｏｌ％を添加した反応ガスを用
いることにより形成される、 などの知見を得たのである。
ム層を、Ｘ線回折における（０３０）面のピーク強度Ｉ
（０３０）をＸ線回折における（１０４）面のピーク強
度Ｉ（１０４）よりも大である、すなわち、Ｉ（０３
０）＞Ｉ（１０４）であるようなα型結晶を主体とした
酸化アルミニウムで構成すると、耐摩耗性および耐欠損
性が一層向上し、この酸化アルミニウム層を含む複合硬
質層を被覆した表面被覆切削工具は、使用寿命が一層向
上する、 （４） 前記Ｉ（０３０）＞Ｉ（１０４）であるような
α型結晶を主体とした酸化アルミニウム層は、通常の化
学蒸着法において、通常の化学蒸着反応ガス中に硫化水
素ガス：０．０１〜２．０Ｖｏｌ％および二酸化硫黄ガ
ス：０．０１〜１．０Ｖｏｌ％を添加した反応ガスを用
いることにより形成される、 などの知見を得たのである。
【０００９】この発明は、かかる知見にもとずいてなさ
れたものであって、基体表面に、チタン化合物層（Ｔｉ
Ｃ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣＯ、ＴｉＣＮＯなどのう
ちの単層または２種以上の複層からなる硬質被覆層）お
よび少なくとも１層の酸化アルミニウム層からなる複合
硬質層を被覆してなる切削工具において、前記酸化アル
ミニウム層は、α型結晶を主体とし、かつＸ線回折にお
ける（１０４）面のピーク強度：Ｉ（１０４）に対する
（０３０）面のピーク強度：Ｉ（０３０）の比が、Ｉ
（０３０）／Ｉ（１０４）＞１であるような酸化アルミ
ニウムで構成されている表面被覆切削工具に特徴を有す
るものである。ここで、α型結晶を主体とするとは、α
型結晶が８５％以上占めることであり、α型結晶が１０
０％存在してもよい。
れたものであって、基体表面に、チタン化合物層（Ｔｉ
Ｃ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣＯ、ＴｉＣＮＯなどのう
ちの単層または２種以上の複層からなる硬質被覆層）お
よび少なくとも１層の酸化アルミニウム層からなる複合
硬質層を被覆してなる切削工具において、前記酸化アル
ミニウム層は、α型結晶を主体とし、かつＸ線回折にお
ける（１０４）面のピーク強度：Ｉ（１０４）に対する
（０３０）面のピーク強度：Ｉ（０３０）の比が、Ｉ
（０３０）／Ｉ（１０４）＞１であるような酸化アルミ
ニウムで構成されている表面被覆切削工具に特徴を有す
るものである。ここで、α型結晶を主体とするとは、α
型結晶が８５％以上占めることであり、α型結晶が１０
０％存在してもよい。
【００１０】この発明の表面被覆切削工具を製造するに
は、通常の表面を研削処理したサーメット製切削工具
（ＷＣ基超硬合金製切削工具なども含む）を基体とし、
この基体表面に、通常の化学蒸着法により少なくとも１
層のチタン化合物層を形成し、そのチタン化合物層の上
に、さらに少なくとも１層のこの発明の酸化アルミニウ
ム層を形成することにより作製される。この発明の酸化
アルミニウム層は、必ずしも最外層である必要はなく、
酸化アルミニウム層の上にさらに少なくとも１層のチタ
ン化合物層を被覆しても良い。
は、通常の表面を研削処理したサーメット製切削工具
（ＷＣ基超硬合金製切削工具なども含む）を基体とし、
この基体表面に、通常の化学蒸着法により少なくとも１
層のチタン化合物層を形成し、そのチタン化合物層の上
に、さらに少なくとも１層のこの発明の酸化アルミニウ
ム層を形成することにより作製される。この発明の酸化
アルミニウム層は、必ずしも最外層である必要はなく、
酸化アルミニウム層の上にさらに少なくとも１層のチタ
ン化合物層を被覆しても良い。
【００１１】前記この発明のＩ（０３０）／Ｉ（１０
４）＞１であるような酸化アルミニウム層を形成するに
は、通常の酸化アルミニウム層を形成するための化学蒸
着反応ガス中にＨ2 Ｓガス：０．０１〜２．０Ｖｏｌ％
およびＳＯ2 ガス：０．０１〜１．０Ｖｏｌ％を添加し
た反応ガスを用いることにより形成される。Ｈ2 Ｓガス
およびＳＯ2 ガスとは、 ２Ｈ2 Ｓ＋ＳＯ2 ＝３Ｓ＋２Ｈ2 Ｏ となるように反応してＳと水を生成し、さらに、生成し
た水は塩化アルミニウムと反応し、 Ｈ2 Ｏ＋２ＡｌＣｌ＝Ａｌ2 Ｏ3 ＋６ＨＣｌ となり、このときＩ（０３０）／Ｉ（１０４）＞１であ
るようなＡｌ2 Ｏ3 が生成されるものと考えられる。
４）＞１であるような酸化アルミニウム層を形成するに
は、通常の酸化アルミニウム層を形成するための化学蒸
着反応ガス中にＨ2 Ｓガス：０．０１〜２．０Ｖｏｌ％
およびＳＯ2 ガス：０．０１〜１．０Ｖｏｌ％を添加し
た反応ガスを用いることにより形成される。Ｈ2 Ｓガス
およびＳＯ2 ガスとは、 ２Ｈ2 Ｓ＋ＳＯ2 ＝３Ｓ＋２Ｈ2 Ｏ となるように反応してＳと水を生成し、さらに、生成し
た水は塩化アルミニウムと反応し、 Ｈ2 Ｏ＋２ＡｌＣｌ＝Ａｌ2 Ｏ3 ＋６ＨＣｌ となり、このときＩ（０３０）／Ｉ（１０４）＞１であ
るようなＡｌ2 Ｏ3 が生成されるものと考えられる。
【００１２】
【実施例】つぎに、この発明の表面被覆切削工具の製造
法を実施例により具体的に説明する。通常の粉末冶金法
により製造した７２％ＷＣ−８％ＴｉＣ−１０％ＴａＣ
−１０％Ｃｏからなる成分組成（ＩＳＯ規格Ｐ３０相
当）を有しかつＩＳＯ規格のＳＮＭＧ４３２に定めた形
状の切削工具を用意した。
法を実施例により具体的に説明する。通常の粉末冶金法
により製造した７２％ＷＣ−８％ＴｉＣ−１０％ＴａＣ
−１０％Ｃｏからなる成分組成（ＩＳＯ規格Ｐ３０相
当）を有しかつＩＳＯ規格のＳＮＭＧ４３２に定めた形
状の切削工具を用意した。
【００１３】実施例１ 前記切削工具を通常の化学蒸着装置に装入し、温度：１
０００℃、圧力：５０torr、反応ガス組成：３％ＴｉＣ
ｌ4 −９％ＣＨ4 −８８％Ｈ2 、の条件で厚さ：３μｍ
のＴｉＣ層を形成し、その上に、温度：１０００℃、圧
力：１００torr、反応ガス組成：４％ＴｉＣｌ4 −２％
ＣＯ−２％ＣＨ4 −２２％Ｎ2 −７０％Ｈ2 、の条件で
厚さ：０．５μｍのＴｉＣＮＯ層を形成し、さらにその
上に、温度：１０００℃、圧力：５０torr、反応ガス組
成：６％ＡｌＣｌ3 −１０％ＣＯ2 −６％ＨＣｌ−２％
Ｈ2 Ｓ−１％ＳＯ2 −７５％Ｈ2 、の条件で厚さ：４μ
ｍのＡｌ2 Ｏ3 層を形成し、本発明被覆切削工具１を作
製した。
０００℃、圧力：５０torr、反応ガス組成：３％ＴｉＣ
ｌ4 −９％ＣＨ4 −８８％Ｈ2 、の条件で厚さ：３μｍ
のＴｉＣ層を形成し、その上に、温度：１０００℃、圧
力：１００torr、反応ガス組成：４％ＴｉＣｌ4 −２％
ＣＯ−２％ＣＨ4 −２２％Ｎ2 −７０％Ｈ2 、の条件で
厚さ：０．５μｍのＴｉＣＮＯ層を形成し、さらにその
上に、温度：１０００℃、圧力：５０torr、反応ガス組
成：６％ＡｌＣｌ3 −１０％ＣＯ2 −６％ＨＣｌ−２％
Ｈ2 Ｓ−１％ＳＯ2 −７５％Ｈ2 、の条件で厚さ：４μ
ｍのＡｌ2 Ｏ3 層を形成し、本発明被覆切削工具１を作
製した。
【００１４】従来例１ 実施例１と同じ条件でＴｉＣ層およびＴｉＣＮＯ層を形
成した後、温度：１０００℃、圧力：５０torr、反応ガ
ス組成：６％ＡｌＣｌ3 −１０％ＣＯ2 −６％ＨＣｌ−
１．０％Ｈ2 Ｓ−７７％Ｈ2 、の条件で厚さ：４μｍの
Ａｌ2 Ｏ3 層を形成し、従来被覆切削工具１を作製し
た。
成した後、温度：１０００℃、圧力：５０torr、反応ガ
ス組成：６％ＡｌＣｌ3 −１０％ＣＯ2 −６％ＨＣｌ−
１．０％Ｈ2 Ｓ−７７％Ｈ2 、の条件で厚さ：４μｍの
Ａｌ2 Ｏ3 層を形成し、従来被覆切削工具１を作製し
た。
【００１５】実施例２ 前記切削工具を通常の化学蒸着装置に装入し、温度：１
０００℃、圧力：５０torr、反応ガス組成：３％ＴｉＣ
ｌ4 −６％ＣＨ4 −２６％Ｎ2 −６５％Ｈ2 、の条件で
厚さ：４μｍのＴｉＣＮ層を形成し、その上に、温度：
１０００℃、圧力：５０torr、反応ガス組成：３％Ｔｉ
Ｃｌ4 −９％ＣＨ4 −８８％Ｈ2 、の条件で厚さ：１μ
ｍのＴｉＣ層を形成し、その上に、温度：１０００℃、
圧力：１００torr、反応ガス組成：４％ＴｉＣｌ4 −２
％ＣＯ−２％ＣＨ4 −２２％Ｎ2 −７０％Ｈ2 、の条件
で厚さ：０．５μｍのＴｉＣＮＯ層を形成し、さらにそ
の上に、温度：１０００℃、圧力：５０torr、反応ガス
組成：６％ＡｌＣｌ3 −１０％ＣＯ2 −６％ＨＣｌ−
０．６％Ｈ2 Ｓ−０．３％ＳＯ2 −７７．１％Ｈ2 、の
条件で厚さ：３μｍのＡｌ2 Ｏ3 層を形成し、本発明被
覆切削工具２を作製した。
０００℃、圧力：５０torr、反応ガス組成：３％ＴｉＣ
ｌ4 −６％ＣＨ4 −２６％Ｎ2 −６５％Ｈ2 、の条件で
厚さ：４μｍのＴｉＣＮ層を形成し、その上に、温度：
１０００℃、圧力：５０torr、反応ガス組成：３％Ｔｉ
Ｃｌ4 −９％ＣＨ4 −８８％Ｈ2 、の条件で厚さ：１μ
ｍのＴｉＣ層を形成し、その上に、温度：１０００℃、
圧力：１００torr、反応ガス組成：４％ＴｉＣｌ4 −２
％ＣＯ−２％ＣＨ4 −２２％Ｎ2 −７０％Ｈ2 、の条件
で厚さ：０．５μｍのＴｉＣＮＯ層を形成し、さらにそ
の上に、温度：１０００℃、圧力：５０torr、反応ガス
組成：６％ＡｌＣｌ3 −１０％ＣＯ2 −６％ＨＣｌ−
０．６％Ｈ2 Ｓ−０．３％ＳＯ2 −７７．１％Ｈ2 、の
条件で厚さ：３μｍのＡｌ2 Ｏ3 層を形成し、本発明被
覆切削工具２を作製した。
【００１６】従来例２ 実施例２と同じ条件でＴｉＣＮ層、ＴｉＣ層およびＴｉ
ＣＮＯ層を形成した後、温度：１０００℃、圧力：５０
torr、反応ガス組成：６％ＡｌＣｌ3 −１０％ＣＯ2 −
６％ＨＣｌ−０．３％Ｈ2 Ｓ−７７．７％Ｈ2 、の条件
で厚さ：３μｍのＡｌ2 Ｏ3 層を形成し、従来被覆切削
工具２を作製した。
ＣＮＯ層を形成した後、温度：１０００℃、圧力：５０
torr、反応ガス組成：６％ＡｌＣｌ3 −１０％ＣＯ2 −
６％ＨＣｌ−０．３％Ｈ2 Ｓ−７７．７％Ｈ2 、の条件
で厚さ：３μｍのＡｌ2 Ｏ3 層を形成し、従来被覆切削
工具２を作製した。
【００１７】実施例３ 前記切削工具を通常の化学蒸着装置に装入し、温度：１
０００℃、圧力：５０torr、反応ガス組成：３％ＴｉＣ
ｌ4 −９％ＣＨ4 −８８％Ｈ2 、の条件で厚さ：１μｍ
のＴｉＣ層を形成し、その上に、温度：１０００℃、圧
力：１００torr、反応ガス組成：４％ＴｉＣｌ4 −６％
ＣＯ−９０％Ｈ2 、の条件で厚さ：０．５μｍのＴｉＣ
Ｏ層を形成し、さらにその上に、温度：１０００℃、圧
力：５０torr、反応ガス組成：６％ＡｌＣｌ3 −１０％
ＣＯ2 −６％ＨＣｌ−１％Ｈ2 Ｓ−０．５％ＳＯ2 −７
６．５％Ｈ2 、の条件で厚さ：３μｍのＡｌ2 Ｏ3 層を
形成し、本発明被覆切削工具３を作製した。実施例３と
同じ条件でＴｉＣ層およびＴｉＣＯ層を形成した後、温
度：１０００℃、圧力：５０torr、反応ガス組成：６％
ＡｌＣｌ3 −１０％ＣＯ2 −６％ＨＣｌ−０．５％Ｈ2
Ｓ−７７．５％Ｈ2 、の条件で厚さ：３μｍのＡｌ2 Ｏ
3 層を形成し、従来被覆切削工具３を作製した。
０００℃、圧力：５０torr、反応ガス組成：３％ＴｉＣ
ｌ4 −９％ＣＨ4 −８８％Ｈ2 、の条件で厚さ：１μｍ
のＴｉＣ層を形成し、その上に、温度：１０００℃、圧
力：１００torr、反応ガス組成：４％ＴｉＣｌ4 −６％
ＣＯ−９０％Ｈ2 、の条件で厚さ：０．５μｍのＴｉＣ
Ｏ層を形成し、さらにその上に、温度：１０００℃、圧
力：５０torr、反応ガス組成：６％ＡｌＣｌ3 −１０％
ＣＯ2 −６％ＨＣｌ−１％Ｈ2 Ｓ−０．５％ＳＯ2 −７
６．５％Ｈ2 、の条件で厚さ：３μｍのＡｌ2 Ｏ3 層を
形成し、本発明被覆切削工具３を作製した。実施例３と
同じ条件でＴｉＣ層およびＴｉＣＯ層を形成した後、温
度：１０００℃、圧力：５０torr、反応ガス組成：６％
ＡｌＣｌ3 −１０％ＣＯ2 −６％ＨＣｌ−０．５％Ｈ2
Ｓ−７７．５％Ｈ2 、の条件で厚さ：３μｍのＡｌ2 Ｏ
3 層を形成し、従来被覆切削工具３を作製した。
【００１８】実施例４ 前記切削工具を通常の化学蒸着装置に装入し、温度：１
０００℃、圧力：１００torr、反応ガス組成：５％Ｔｉ
Ｃｌ4 −１５％ＣＨ4 −８０％Ｈ2 、の条件で厚さ：４
μｍのＴｉＣ層を形成し、その上に、温度：１０００
℃、圧力：１００torr、反応ガス組成：５％ＴｉＣｌ4
−１５％ＣＨ4 −５％ＣＯ−１０％Ｎ2 −７５％Ｈ2 、
の条件で厚さ：０．５μｍのＴｉＣＮＯ層を形成し、さ
らにその上に、温度：１０００℃、圧力：５０torr、反
応ガス組成：５％ＡｌＣｌ3 −１０％ＣＯ2 −５％ＨＣ
ｌ−１．０％Ｈ2 Ｓ−０．５％ＳＯ2 −７８．５％
Ｈ2 、の条件で厚さ：３μｍのＡｌ2 Ｏ3 層を形成し、
本発明被覆切削工具４を作製した。実施例４と同じ条件
でＴｉＣ層およびＴｉＣＮＯ層を形成した後、温度：１
０００℃、圧力：５０torr、反応ガス組成：５％ＡｌＣ
ｌ3 −１０％ＣＯ2 −５％ＨＣｌ−１．５％Ｈ2 Ｓ−７
８．５％Ｈ2 、の条件で厚さ：３μｍのＡｌ2 Ｏ3 層を
形成し、従来被覆切削工具４を作製した。
０００℃、圧力：１００torr、反応ガス組成：５％Ｔｉ
Ｃｌ4 −１５％ＣＨ4 −８０％Ｈ2 、の条件で厚さ：４
μｍのＴｉＣ層を形成し、その上に、温度：１０００
℃、圧力：１００torr、反応ガス組成：５％ＴｉＣｌ4
−１５％ＣＨ4 −５％ＣＯ−１０％Ｎ2 −７５％Ｈ2 、
の条件で厚さ：０．５μｍのＴｉＣＮＯ層を形成し、さ
らにその上に、温度：１０００℃、圧力：５０torr、反
応ガス組成：５％ＡｌＣｌ3 −１０％ＣＯ2 −５％ＨＣ
ｌ−１．０％Ｈ2 Ｓ−０．５％ＳＯ2 −７８．５％
Ｈ2 、の条件で厚さ：３μｍのＡｌ2 Ｏ3 層を形成し、
本発明被覆切削工具４を作製した。実施例４と同じ条件
でＴｉＣ層およびＴｉＣＮＯ層を形成した後、温度：１
０００℃、圧力：５０torr、反応ガス組成：５％ＡｌＣ
ｌ3 −１０％ＣＯ2 −５％ＨＣｌ−１．５％Ｈ2 Ｓ−７
８．５％Ｈ2 、の条件で厚さ：３μｍのＡｌ2 Ｏ3 層を
形成し、従来被覆切削工具４を作製した。
【００１９】実施例５〜８ 実施例１〜４で作製した本発明被覆切削工具１〜４のＡ
ｌ2 Ｏ3 層の表面に、さらに温度：１０００℃、圧力：
２００torr、反応ガス組成：２％ＴｉＣｌ4 −３８％Ｎ
2 −６０％Ｈ2 、の条件で厚さ：１μｍのＴｉＮ層を形
成し、本発明被覆切削工具５〜８を作製した。
ｌ2 Ｏ3 層の表面に、さらに温度：１０００℃、圧力：
２００torr、反応ガス組成：２％ＴｉＣｌ4 −３８％Ｎ
2 −６０％Ｈ2 、の条件で厚さ：１μｍのＴｉＮ層を形
成し、本発明被覆切削工具５〜８を作製した。
【００２０】従来例１〜４で作製した従来被覆切削工具
１〜４のＡｌ2 Ｏ3 層の表面に、さらに温度：１０００
℃、圧力：２００torr、反応ガス組成：２％ＴｉＣｌ4
−３８％Ｎ2 −６０％Ｈ2 、の条件で厚さ：１μｍのＴ
ｉＮ層を形成し、従来被覆切削工具５〜８を作製した。
１〜４のＡｌ2 Ｏ3 層の表面に、さらに温度：１０００
℃、圧力：２００torr、反応ガス組成：２％ＴｉＣｌ4
−３８％Ｎ2 −６０％Ｈ2 、の条件で厚さ：１μｍのＴ
ｉＮ層を形成し、従来被覆切削工具５〜８を作製した。
【００２１】これら本発明被覆切削工具１〜８および従
来表面被覆切削工具１〜８について、Ｘ線回折を行な
い、（１０４）面のピーク強度：Ｉ（１０４）に対する
（０３０）面のピーク強度：Ｉ（０３０）の比＝Ｉ（０
３０）／Ｉ（１０４）を求め、それらの値を表１に示し
た。なお、この発明の表面被覆切削工具と従来被覆切削
工具に形成された酸化アルミニウム層のＸ線回折の差を
明瞭にするために、本発明被覆切削工具２に形成された
酸化アルミニウム層の実測Ｘ線回折チャートを図１に示
し、さらに従来被覆切削工具１に形成された酸化アルミ
ニウム層の実測Ｘ線回折チャートを図２に示した。図１
および図２に示されるＸ線回折チャートを対比すると、
従来被覆切削工具１の（０３０）面ピーク強度は（１０
４）面ピーク強度より小さいところからＩ（０３０）／
Ｉ（１０４）≦１となっているが、本発明被覆切削工具
２の（０３０）面ピーク強度は（１０４）面ピーク強度
よりも格段に大きく、Ｉ（０３０）／Ｉ（１０４）＞１
となっていることが感覚的にもわかる。
来表面被覆切削工具１〜８について、Ｘ線回折を行な
い、（１０４）面のピーク強度：Ｉ（１０４）に対する
（０３０）面のピーク強度：Ｉ（０３０）の比＝Ｉ（０
３０）／Ｉ（１０４）を求め、それらの値を表１に示し
た。なお、この発明の表面被覆切削工具と従来被覆切削
工具に形成された酸化アルミニウム層のＸ線回折の差を
明瞭にするために、本発明被覆切削工具２に形成された
酸化アルミニウム層の実測Ｘ線回折チャートを図１に示
し、さらに従来被覆切削工具１に形成された酸化アルミ
ニウム層の実測Ｘ線回折チャートを図２に示した。図１
および図２に示されるＸ線回折チャートを対比すると、
従来被覆切削工具１の（０３０）面ピーク強度は（１０
４）面ピーク強度より小さいところからＩ（０３０）／
Ｉ（１０４）≦１となっているが、本発明被覆切削工具
２の（０３０）面ピーク強度は（１０４）面ピーク強度
よりも格段に大きく、Ｉ（０３０）／Ｉ（１０４）＞１
となっていることが感覚的にもわかる。
【００２２】得られた本発明被覆切削工具１〜８および
従来被覆切削工具１〜８について、 被削材 ：ＳＣＭ４４０（硬さ：ＨB ２３０） 切削速度：２００ｍ／min 送 り：０．３mm／rev 切込み ：２．０mm 切削時間：３０min 冷却油 ：なし の条件で鋼の連続切削試験を行ない、切刃の逃げ面摩耗
幅を測定し、これらの結果も表１に示し、
従来被覆切削工具１〜８について、 被削材 ：ＳＣＭ４４０（硬さ：ＨB ２３０） 切削速度：２００ｍ／min 送 り：０．３mm／rev 切込み ：２．０mm 切削時間：３０min 冷却油 ：なし の条件で鋼の連続切削試験を行ない、切刃の逃げ面摩耗
幅を測定し、これらの結果も表１に示し、
【００２３】さらに、本発明被覆切削工具１〜８および
従来被覆切削工具１〜８について、 被削材 ：ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨB ２３０）角材 切削速度：１００ｍ／min 送 り：０．２３６mm／rev 切込み ：３．０mm 切削時間：３０min 冷却油 ：なし の条件で鋼の断続切削試験を行ない、工具刃先が欠損に
至までの時間を測定し、これらの結果も表１に示した。
従来被覆切削工具１〜８について、 被削材 ：ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨB ２３０）角材 切削速度：１００ｍ／min 送 り：０．２３６mm／rev 切込み ：３．０mm 切削時間：３０min 冷却油 ：なし の条件で鋼の断続切削試験を行ない、工具刃先が欠損に
至までの時間を測定し、これらの結果も表１に示した。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【発明の効果】表１に示された結果から明らかなよう
に、本発明被覆切削工具１〜８のＡｌ2Ｏ3 層のＩ（０
３０）／Ｉ（１０４）の値はいずれも１より大である
が、従来被覆切削工具１〜８のＡｌ2 Ｏ3 層のＩ（０３
０）／Ｉ（１０４）の値はいずれも１以下であり、基体
に被覆されるＡｌ2 Ｏ3 層のＩ（０３０）／Ｉ（１０
４）の値が１より大きな本発明被覆切削工具１〜８は従
来被覆切削工具１〜８に比べていずれも連続切削試験を
行なった際の逃げ面摩耗幅が小さくかつ断続切削試験に
よる欠損に至までの時間が長いことがわかる。
に、本発明被覆切削工具１〜８のＡｌ2Ｏ3 層のＩ（０
３０）／Ｉ（１０４）の値はいずれも１より大である
が、従来被覆切削工具１〜８のＡｌ2 Ｏ3 層のＩ（０３
０）／Ｉ（１０４）の値はいずれも１以下であり、基体
に被覆されるＡｌ2 Ｏ3 層のＩ（０３０）／Ｉ（１０
４）の値が１より大きな本発明被覆切削工具１〜８は従
来被覆切削工具１〜８に比べていずれも連続切削試験を
行なった際の逃げ面摩耗幅が小さくかつ断続切削試験に
よる欠損に至までの時間が長いことがわかる。
【００２６】したがって、この発明の表面被覆切削工具
は、従来の表面被覆切削工具よりも一層優れた切削性能
を有しており、この発明の表面被覆切削工具を用いるこ
とにより切削工具交換回数などを減らすことができ、産
業の発展に大いに貢献しうるものである。
は、従来の表面被覆切削工具よりも一層優れた切削性能
を有しており、この発明の表面被覆切削工具を用いるこ
とにより切削工具交換回数などを減らすことができ、産
業の発展に大いに貢献しうるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明被覆切削工具２に形成された酸化アルミ
ニウム層の実測Ｘ線回折チャートである。
ニウム層の実測Ｘ線回折チャートである。
【図２】従来被覆切削工具１に形成された酸化アルミニ
ウム層の実測Ｘ線回折チャートである。
ウム層の実測Ｘ線回折チャートである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】追加
【補正内容】
【図１】
【図２】
Claims (1)
- 【請求項１】 基体表面に、チタンの炭化物、窒化物、
炭窒化物、炭酸化物および炭窒酸化物のうち１種の単層
または２種以上の複層、並びに少なくとも１層の酸化ア
ルミニウム層からなる複合硬質層を被覆してなる切削工
具において、 前記酸化アルミニウム層は、α型結晶を有し、かつＸ線
回折による（１０４）面のピーク強度：Ｉ（１０４）に
対する（０３０）面のピーク強度：Ｉ（０３０）の比
が、Ｉ（０３０）／Ｉ（１０４）＞１であるような酸化
アルミニウムで構成されていることを特徴とする表面被
覆切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20711092A JP3291775B2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 表面被覆切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20711092A JP3291775B2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 表面被覆切削工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0631503A true JPH0631503A (ja) | 1994-02-08 |
| JP3291775B2 JP3291775B2 (ja) | 2002-06-10 |
Family
ID=16534367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20711092A Expired - Lifetime JP3291775B2 (ja) | 1992-07-10 | 1992-07-10 | 表面被覆切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3291775B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005205586A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-08-04 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 |
| JP2006043819A (ja) * | 2004-08-05 | 2006-02-16 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層が高速重切削ですぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 |
| JP2006198735A (ja) * | 2005-01-21 | 2006-08-03 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層が高速断続切削加工ですぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 |
| JP2006297579A (ja) * | 2005-03-24 | 2006-11-02 | Mitsubishi Materials Corp | 高硬度鋼の高速断続切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 |
| JP2006326717A (ja) * | 2005-05-24 | 2006-12-07 | Mitsubishi Materials Corp | 厚膜化α型酸化アルミニウム層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 |
| JP2006326713A (ja) * | 2005-05-24 | 2006-12-07 | Mitsubishi Materials Corp | 厚膜化α型酸化アルミニウム層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 |
| US7201956B2 (en) | 2003-02-28 | 2007-04-10 | Mitsubishi Materials Corporation | Cutting tool |
| US7273665B2 (en) | 2003-12-22 | 2007-09-25 | Mitsubishi Materials Corporation | Surface-coated cermet cutting tool with hard coating layer having excellent chipping resistance |
| CN100439017C (zh) * | 2003-10-30 | 2008-12-03 | 三菱综合材料株式会社 | 硬质被覆层具有耐崩刃性的表面被覆金属陶瓷制切削工具 |
| US7763346B2 (en) | 2005-11-18 | 2010-07-27 | Mitsubishi Materials Corporation | Surface coated cutting tool made of cermet having property-modified α type Al2O3 layer of hard coating layer |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5257535B2 (ja) | 2011-08-31 | 2013-08-07 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
-
1992
- 1992-07-10 JP JP20711092A patent/JP3291775B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
| US7201956B2 (en) | 2003-02-28 | 2007-04-10 | Mitsubishi Materials Corporation | Cutting tool |
| USRE41111E1 (en) | 2003-02-28 | 2010-02-09 | Mitsubishi Materials Corporation | Cutting tool |
| CN100439017C (zh) * | 2003-10-30 | 2008-12-03 | 三菱综合材料株式会社 | 硬质被覆层具有耐崩刃性的表面被覆金属陶瓷制切削工具 |
| US7273665B2 (en) | 2003-12-22 | 2007-09-25 | Mitsubishi Materials Corporation | Surface-coated cermet cutting tool with hard coating layer having excellent chipping resistance |
| JP2005205586A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-08-04 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 |
| JP4512989B2 (ja) * | 2003-12-26 | 2010-07-28 | 三菱マテリアル株式会社 | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 |
| JP2006043819A (ja) * | 2004-08-05 | 2006-02-16 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層が高速重切削ですぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 |
| JP2006198735A (ja) * | 2005-01-21 | 2006-08-03 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層が高速断続切削加工ですぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 |
| US7442433B2 (en) | 2005-01-21 | 2008-10-28 | Mitsubishi Materials Corporation | Surface-coated cermet cutting tool with hard coating layer exhibiting excellent chipping resistance in high-speed intermittent cutting |
| JP4518260B2 (ja) * | 2005-01-21 | 2010-08-04 | 三菱マテリアル株式会社 | 硬質被覆層が高速断続切削加工ですぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 |
| JP2006297579A (ja) * | 2005-03-24 | 2006-11-02 | Mitsubishi Materials Corp | 高硬度鋼の高速断続切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 |
| JP2006326717A (ja) * | 2005-05-24 | 2006-12-07 | Mitsubishi Materials Corp | 厚膜化α型酸化アルミニウム層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 |
| JP2006326713A (ja) * | 2005-05-24 | 2006-12-07 | Mitsubishi Materials Corp | 厚膜化α型酸化アルミニウム層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 |
| US7763346B2 (en) | 2005-11-18 | 2010-07-27 | Mitsubishi Materials Corporation | Surface coated cutting tool made of cermet having property-modified α type Al2O3 layer of hard coating layer |
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