JPH07136808A - 耐チッピング性に優れた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 - Google Patents

耐チッピング性に優れた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具

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JPH07136808A
JPH07136808A JP5253309A JP25330993A JPH07136808A JP H07136808 A JPH07136808 A JP H07136808A JP 5253309 A JP5253309 A JP 5253309A JP 25330993 A JP25330993 A JP 25330993A JP H07136808 A JPH07136808 A JP H07136808A
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JP
Japan
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cemented carbide
cutting tool
layer
based cemented
crystal structure
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5253309A
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English (en)
Inventor
Yoshihiro Sawada
吉裕 澤田
Ikuro Suzuki
育郎 鈴木
Noribumi Kikuchi
則文 菊池
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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】 表面被覆WC基超硬合金製切削工具の耐チッ
ピング性を向上させる。 【構成】 WC基超硬合金基体の表面に形成される硬質
被覆層をTiNおよびTiCNの2層以上の交互積層構
造とすると共に、これら硬質被覆層を構成するTiCN
層の内の少なくとも1層を縦長成長結晶組織として構成
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、優れた耐チッピング
性を有し、したがって例えば鋼や鋳鉄などの連続切削は
勿論のこと、これらのフライス切削や断続切削に用いた
場合にも優れた耐摩耗性を発揮する表面被覆炭化タング
ステン(以下、WCで示す)基超硬合金製切削工具に関す
るものである。
【0002】
【従来技術】従来、一般に、特公平4- 33865号公
報に記載されるように、WC基超硬合金基体の表面に化
学蒸着法を用いて、窒化チタン(以下TiNで示す)及
び炭窒化チタン(以下TiCNで示す)の交互積層から
なる硬質被覆層を1〜5μmの層厚で形成してなる表面
被覆基超硬合金製切削工具が、例えば鋼や鋳鉄の連続切
削に用いられていることは良く知られている。
【0003】また、特開昭59−52703号公報に記
載されるように、WC基超硬合金基体や、更に結合層形
成成分としてのCoの含有量が基体内部に比して相対的に
表面部、すなわちCo富化表面部を有するWC基超硬合
金基体の表面に、化学蒸着法や物理蒸着法を用いて、T
iCNからなる硬質被覆層を3〜10μm の平均層厚で
形成してなる表面被覆WC基超硬合金製切削工具が、例
えば鋼や鋳鉄の連続切削にもちいられていることは良く
知られている。
【0004】更に、上記のCo富化表面部を有するWC基
超硬合金基体が、例えば原料粉末としてTiNなどの窒
化物粉末や、TiCNおよび(Ti・W)CNなどの炭
窒化物粉末を配合し、これの圧粉体を通常の条件で真空
焼結する方法などによって製造されることも知られてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
技術のFA化および多様化は著しく、これに伴い切削工
具にも、例えば連続切削および断続切削のいずれでも優
れた耐摩耗性を発揮する特性が要求されるが、上記の従
来表面被覆WC基超硬合金製切削工具は、断続切削に用
いた場合には、切刃にチッピングが発生し易く、比較的
短時間で使用寿命に至るのが現状である。
【0006】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、上記の従来表面被覆WC基超硬
合金製切削工具に着目し、これの耐チッピング性の向上
をはかるべく研究を行った結果、一般に、前記、従来表
面被覆WC基超硬合金製切削工具の硬質被覆層を構成する
場合、例えば化学蒸着法によりTiN層を形成するに際
しては、 反応ガス組成:容量%でTiCl4 ;1〜4%、N2 ;
20〜30%、H2 :残り、 反応温度:850〜950℃ 雰囲気圧力:50〜200torr また、TiCN層を形成するに際しては、 反応ガス組成:容量%でTiCl4 ;1〜5%、CH4
;5〜7%、N2 ;20〜30%、H2 ;残り 反応温度:950〜1050℃ 雰囲気圧力:50〜200torr の条件で形成され、形成されたTiN層およびTiCN
層は粒状結晶組織を有するのが通常であるが、TiCN
層形成条件を、相対的に反応温度を低温にして、反応ガ
ス組成を変えた条件、すなわち、 反応ガス組成:容量%で、TiCl4 ;1〜4%、CH
3 CN;0.1〜1%N2 ;0〜25%、H2 ;残り 反応温度:800〜900℃ 雰囲気圧力:30〜200torr の条件にすると、この結果のTiCN層は縦長成長結晶
組織(特願・平4−191735 参照)を持つように
なり、上記の従来表面被覆WC基超硬合金製切削工具に
おける、TiN層およびTiCN層の2層以上の交互積
層からなる硬質被覆層の内の、TiCN層の少なくとも
1層を前記、縦長成長結晶組織にすると、この結果、表
面被覆WC基超硬合金製切削工具は、切刃の耐チッピン
グ性が一段と向上するようになり、鋼や鋳鉄などの連続
切削はもちろんのこと、これらの断続切削でも優れた耐
摩耗性を発揮するようになるという研究結果を得たので
ある。
【0007】この発明は、上記の研究結果に基づいてな
されたものであって、WC基超硬合金基体、またはCo
富化表面部を有するWC基超硬合金基体の表面に、TiN
層およびTiCN層の2層以上の交互積層からなる硬質
被覆層を3〜10μm の平均層あつで形成してなる表面
被覆WC基超硬合金製切削工具において、TiCN層の
少なくとも1層縦長成長結晶組織とすることにより、耐
チッピング性の向上をはかった表面被覆WC基超硬合金
製切削工具に特徴を有するものである。
【0008】なお、この発明の表面被覆WC基超硬合金
製切削工具において、硬質被覆層の平均層厚を3〜10
μm としたのは、その層厚が3μm 未満では、硬質被覆
層によってもたらされる所望のすぐれた耐摩耗性を確保
することができず、一方その層厚が10μm を越えると
切刃に欠けが発生しやすくなるという理由によるもので
ある。
【0009】
【実施例】次に、この発明の表面被覆WC基超硬合金製切
削工具を実施例により具体的に説明する。原料粉末とし
て、平均粒径:3μm を有するWC粉末、同1.5μm
の(Ti・W)C粉末(TiC/WC=重量比で30/
70)、同1.2μm の(Ti・W)CN粉末(TiC
/TiN/WC=重量比で24/20/56)、同1.
3μm の(Ta・Nb)C粉末(TaC/NbC=重量
比で90/10)、および同1.2μm のCo粉末を用
意し、これら原料粉末を表1に示される配合組成に配合
し、ボールミルで72時間湿式混合し、乾燥した後、圧
粉体にプレス成形し、ついでこの圧粉体を1×10-2to
rrの真空中、温度1450℃に1 時間保持の条件で真空
焼結することによりISO・CNMG120408の形
状をもったWC基超硬合金基体A〜C、およびCo富化
表面部(最大Co含有量:13重量%、厚さ:20μm
)を有するWC基超硬合金基体Dをそれぞれ製造し
た。
【0010】また、上記WC基超硬合金基体Cについて
は、これに100torrのメタンガス雰囲気中、温度:1
400℃に1時間保持の条件で浸炭処理を施すことによ
りCo富化表面部(最大Co含有量:17%、厚さ:4
0μm )を形成した。
【0011】ついで、これらのWC基超硬合金基体A〜
Dの表面に、通常の化学蒸着装置を用い、TiNの粒状
結晶組織、およびTiCNの粒状結晶組織、縦長成長結
晶組織の形成条件を ITiN層の粒状結晶組織の形成条件 反応ガス組成:容量%で、TiCl4 ;3%、N2 ;2
5%、H2 ;残り 反応温度:950℃ 雰囲気圧力:50torr JTiCN層の粒状結晶組織の形成条件 反応ガス組成:容量%で, TiCl4 ;3%、CH4 ;
5%、N2 ;25%、H2 :残り 反応温度:1020℃ 雰囲気圧力:100torr KTiCN層の縦長成長結晶組織の形成条件 反応ガス組成:容量%で、TiCl4 :1.5%、CH
3 CN:0.5%、N2 :25%, 、H2 :残り 反応温度:860℃ 雰囲気圧力:50torr とし、これらの形成条件を構成層ごとに適宜変換して、
表2に示される結晶構造を交互2層以上の積層からなる
TiN,TiCN構成層を、同じく表2に示される平均
層厚で形成することにより本発明表面被覆WC基超硬合金
製切削工具(以下、本発明被覆切削工具という)1〜1
2 をそれぞれ製造した。
【0012】また、比較の目的で、本発明表面被覆WC
基超硬合金製切削工具、1〜12の硬質被覆層を構成す
る縦長成長結晶組織のTiCN層の結晶構造を粒状結晶
組織とする以外は同一の条件で従来表面被覆基超硬合金
製切削工具(以下、従来被覆切削工具という)1〜12
をそれぞれ製造した。
【0013】次に、この結果得られた各種の被覆切削工
具について、 被削材:SCM440(硬さ:Hb 220)の丸材 切削速度:200m/min 送り:0.25mm/rev 切込:3mm 切削時間:30分 の条件で鋼の乾式連続切削試験を行い、切れ刃の逃げ面
摩耗幅を測定し、さらに 被削材:SNCM439(硬さ:Hb 280)の角材 切削速度:100m/min 送り:0.4mm/rev 切込:3mm の条件で鋼の乾式断続切削試験を行い、使用寿命に至る
までの切削時間を測定した。これらの測定結果を表3及
び表4に示した。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】
【表3】
【0017】
【表4】
【0018】
【発明の効果】表3及び表4に示される結果から、硬質
被覆層の内のTiCN層の少なくとも1層が、縦長成長
結晶組織を有する本発明被覆切削工具1〜12はいずれ
も鋼の連続切削では粒状結晶組織のTiCN層からなる
硬質被覆層を形成してなる従来被覆切削工具1〜12に
比して優れた耐摩耗性を示し、また一方、鋼の断続切削
でも従来被覆切削工具1〜12が切れ刃に発生したチッ
ピングが原因で比較的短時間で使用寿命に至るのに対し
て、優れた耐チッピング性を示し、長期に亘って優れた
耐摩耗性を示すことが明らかである。
【0019】上述のように、この発明の表面被覆基超硬
合金製切削工具は、優れた耐チッピング性を有するの
で、例えば鋼や鋳鉄の連続切削は勿論のこと、耐チッピ
ング性が要求される、これらの断続切削においても優れ
た耐摩耗性を示し、著しく長期に亘って優れた切削性能
を発揮するのである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C23C 14/06 H 9271−4K 28/04

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】炭化タングステン基超硬合金基体の表面
    に、平均層厚で3〜10μm を有し、かついずれも粒状
    結晶組織を有する窒化チタン層と炭窒化チタン層の交互
    2層以上で構成された硬質被覆層を形成してなる表面被
    覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具において、 上記炭窒化チタン層の内の少なくとも1層を縦長成長結
    晶組織としたことを特徴とする耐チッピング性に優れた
    表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具。
  2. 【請求項2】結合相形成成分としてのCoの含有量が基
    体内部に比して相対的に多い表面部を有する炭化タング
    ステン基超硬合金基体の表面に、平均層厚で3〜10μ
    m を有し、かついずれも粒状結晶組織を有する窒化チタ
    ン層と炭窒化チタン層の交互2層以上で構成された硬質
    被覆層を形成してなる表面被覆炭化タングステン基超硬
    合金製切削工具において上記炭窒化チタン層の内少なく
    とも1 層を縦長成長結晶組織としたことを特徴とする耐
    チッピング性に優れた表面被覆炭化タングステン基超硬
    合金製切削工具。
JP5253309A 1993-10-08 1993-10-08 耐チッピング性に優れた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 Withdrawn JPH07136808A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012144574A1 (ja) 2011-04-20 2012-10-26 株式会社タンガロイ 被覆切削工具
JP2015168047A (ja) * 2014-03-11 2015-09-28 三菱日立ツール株式会社 被覆切削工具およびNi基超耐熱合金の切削方法

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