JPH07227703A - 被覆切削工具 - Google Patents
被覆切削工具Info
- Publication number
- JPH07227703A JPH07227703A JP6018084A JP1808494A JPH07227703A JP H07227703 A JPH07227703 A JP H07227703A JP 6018084 A JP6018084 A JP 6018084A JP 1808494 A JP1808494 A JP 1808494A JP H07227703 A JPH07227703 A JP H07227703A
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- Japan
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- cutting tool
- tool
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- Pending
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【構成】遊離炭素量が０．１重量％以下の超硬合金など
の工具基体の表面に最外層がＡｌ2 Ｏ3 からなり、その
直下がＴｉＮ層からなり、これにより外観が黄色味を呈
する被覆切削工具を得る。 【効果】Ａｌ2 Ｏ3 層の付着力を高め優れた耐摩耗性と
耐欠損性を有するとともに、外観上黄色を呈することか
ら、被覆層が被削材と反応することがなく、使用コーナ
ーを判別することができる。
の工具基体の表面に最外層がＡｌ2 Ｏ3 からなり、その
直下がＴｉＮ層からなり、これにより外観が黄色味を呈
する被覆切削工具を得る。 【効果】Ａｌ2 Ｏ3 層の付着力を高め優れた耐摩耗性と
耐欠損性を有するとともに、外観上黄色を呈することか
ら、被覆層が被削材と反応することがなく、使用コーナ
ーを判別することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、表面にＡｌ2 Ｏ3 から
なる硬質のセラミック層を形成した耐摩耗性に優れた被
覆切削工具に関する。
なる硬質のセラミック層を形成した耐摩耗性に優れた被
覆切削工具に関する。
【０００２】
【従来技術】従来より切削工具として、耐摩耗性や耐チ
ッピング性が要求されることから、例えばＷＣ基の超硬
合金等からなる工具基体の表面にそれ自体耐摩耗性に優
れたセラミックを気相法などの手法により被覆すること
が行われている。具体的なセラミックとしてはＡｌ2 Ｏ
3 、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮなどが挙げられ、これら
は単層あるいは複数層で形成されるが、これらの中でも
Ａｌ2 Ｏ3 は最も耐摩耗性、耐溶着性に優れることか
ら、一般に被覆層の最外層として形成される。
ッピング性が要求されることから、例えばＷＣ基の超硬
合金等からなる工具基体の表面にそれ自体耐摩耗性に優
れたセラミックを気相法などの手法により被覆すること
が行われている。具体的なセラミックとしてはＡｌ2 Ｏ
3 、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮなどが挙げられ、これら
は単層あるいは複数層で形成されるが、これらの中でも
Ａｌ2 Ｏ3 は最も耐摩耗性、耐溶着性に優れることか
ら、一般に被覆層の最外層として形成される。
【０００３】そこで、Ａｌ2 Ｏ3 を最外層として形成す
る場合、Ａｌ2 Ｏ3 と基体との付着力を向上させるた
め、あるいはＡｌ2 Ｏ3 層の粗粒化を防止するためにＡ
ｌ2 Ｏ3 の熱膨張係数に近似したＴｉＣＮ膜をＡｌ2 Ｏ
3 層の直下に形成することが提案されている。
る場合、Ａｌ2 Ｏ3 と基体との付着力を向上させるた
め、あるいはＡｌ2 Ｏ3 層の粗粒化を防止するためにＡ
ｌ2 Ｏ3 の熱膨張係数に近似したＴｉＣＮ膜をＡｌ2 Ｏ
3 層の直下に形成することが提案されている。
【０００４】また、最近では、スローアウェイチップに
おいて、使用されたコーナー部を判別するために、最外
層として薄いＴｉＮ層を形成して工具を金色に着色する
ことも行われている。
おいて、使用されたコーナー部を判別するために、最外
層として薄いＴｉＮ層を形成して工具を金色に着色する
ことも行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、Ａｌ
2 Ｏ3 層の密着性等を向上させるために直下にＴｉＣＮ
からなる層を形成する方法でもＡｌ2 Ｏ3 の密着性は不
十分であり、切削性能の劣化を招いていた。この原因に
ついて検討した結果、例えば、基体として超硬合金を用
いた場合、超硬合金基体からの炭素の拡散によってＡｌ
2 Ｏ3 層の下部層まで炭素が拡散するためにＴｉＣＮを
直下層として形成しても炭素が多い層となってしまうた
めに付着力が低下することがわかった。
2 Ｏ3 層の密着性等を向上させるために直下にＴｉＣＮ
からなる層を形成する方法でもＡｌ2 Ｏ3 の密着性は不
十分であり、切削性能の劣化を招いていた。この原因に
ついて検討した結果、例えば、基体として超硬合金を用
いた場合、超硬合金基体からの炭素の拡散によってＡｌ
2 Ｏ3 層の下部層まで炭素が拡散するためにＴｉＣＮを
直下層として形成しても炭素が多い層となってしまうた
めに付着力が低下することがわかった。
【０００６】また、従来のＡｌ2 Ｏ3 を最外層とする被
覆切削工具は、通常黒色あるいは黒色に近い色を呈して
いるために使用コーナーを判別することができなかっ
た。一方、Ａｌ2 Ｏ3 層の上にＴｉＮ層を形成した切削
工具では、使用コーナーの判別は可能なものの被削材と
の反応性が激しく、摩耗が大きくなるなどの弊害が生じ
ていた。
覆切削工具は、通常黒色あるいは黒色に近い色を呈して
いるために使用コーナーを判別することができなかっ
た。一方、Ａｌ2 Ｏ3 層の上にＴｉＮ層を形成した切削
工具では、使用コーナーの判別は可能なものの被削材と
の反応性が激しく、摩耗が大きくなるなどの弊害が生じ
ていた。
【０００７】
【問題を解決するための手段】本発明者等は上記問題点
に対してＡｌ2 Ｏ3 層の直下の層について種々の検討を
行った結果、Ａｌ2 Ｏ3 の直下にＴｉＮを形成した場
合、炭素の拡散を抑制しＡｌ2 Ｏ3 層の付着力の低下を
防止できること、しかも外観上黄色味を呈することによ
り、被削材との反応性を防止しつつ使用コーナーの判別
が可能となることがわかった。
に対してＡｌ2 Ｏ3 層の直下の層について種々の検討を
行った結果、Ａｌ2 Ｏ3 の直下にＴｉＮを形成した場
合、炭素の拡散を抑制しＡｌ2 Ｏ3 層の付着力の低下を
防止できること、しかも外観上黄色味を呈することによ
り、被削材との反応性を防止しつつ使用コーナーの判別
が可能となることがわかった。
【０００８】即ち、本発明の被覆切削工具は、工具基体
の表面に最外層がＡｌ2 Ｏ3 からなる被覆層を形成して
なる被覆切削工具において、前記Ａｌ2 Ｏ3 層の直下が
ＴｉＮ層からなることを特徴とし、これに伴い、工具の
外観上の色味が黄色であることを特徴とするものであ
る。
の表面に最外層がＡｌ2 Ｏ3 からなる被覆層を形成して
なる被覆切削工具において、前記Ａｌ2 Ｏ3 層の直下が
ＴｉＮ層からなることを特徴とし、これに伴い、工具の
外観上の色味が黄色であることを特徴とするものであ
る。
【０００９】以下、本発明を詳述するに、本発明の被覆
切削工具は、工具基体と被覆層から構成されるものであ
るが、本発明によれば、被覆層の最外層はＡｌ2 Ｏ3 に
より構成される。Ａｌ2 Ｏ3 層は、耐摩耗性、耐溶着性
に優れた材料であることからその膜厚は０．５〜６．０
μｍに設定される。さらに、本発明によれば、このＡｌ
2 Ｏ3 層の直下層としてＴｉＮ層を形成することが重要
である。このＴｉＮ層の形成によりＡｌ2 Ｏ3 層の付着
力を向上することができ、その厚みは０．５〜２．０μ
ｍが適当である。このような被覆層は、周知の形成方
法、例えばＣＶＤ法、イオンプレーティング法、反応性
スパッタリング、反応性蒸着法などにより形成される。
切削工具は、工具基体と被覆層から構成されるものであ
るが、本発明によれば、被覆層の最外層はＡｌ2 Ｏ3 に
より構成される。Ａｌ2 Ｏ3 層は、耐摩耗性、耐溶着性
に優れた材料であることからその膜厚は０．５〜６．０
μｍに設定される。さらに、本発明によれば、このＡｌ
2 Ｏ3 層の直下層としてＴｉＮ層を形成することが重要
である。このＴｉＮ層の形成によりＡｌ2 Ｏ3 層の付着
力を向上することができ、その厚みは０．５〜２．０μ
ｍが適当である。このような被覆層は、周知の形成方
法、例えばＣＶＤ法、イオンプレーティング法、反応性
スパッタリング、反応性蒸着法などにより形成される。
【００１０】上記構成からなる被覆層のうち、Ａｌ2 Ｏ
3 層自体は、無色の膜であるが、ＴｉＮ層は金色などの
黄色の色味を呈している。Ａｌ2 Ｏ3 層の直下にＴｉＮ
層を形成した場合、その外観からの色味は、ＴｉＮ層の
色味がＡｌ2 Ｏ3 層を透過して見えるために黄色の色味
を呈することとなる。ただし、Ａｌ2 Ｏ3 層の膜厚が厚
くなるに従いその黄色の色味は薄れてくるが、およそＡ
ｌ2 Ｏ3 層が６μｍ以下であれば、外観上、黄色味を呈
することとなる。
3 層自体は、無色の膜であるが、ＴｉＮ層は金色などの
黄色の色味を呈している。Ａｌ2 Ｏ3 層の直下にＴｉＮ
層を形成した場合、その外観からの色味は、ＴｉＮ層の
色味がＡｌ2 Ｏ3 層を透過して見えるために黄色の色味
を呈することとなる。ただし、Ａｌ2 Ｏ3 層の膜厚が厚
くなるに従いその黄色の色味は薄れてくるが、およそＡ
ｌ2 Ｏ3 層が６μｍ以下であれば、外観上、黄色味を呈
することとなる。
【００１１】一方、上記被覆層が形成される基体として
は、ＷＣ、ＴｉＣ、ＴｉＣＮなどの周期律表第４ａ、５
ａ、６ａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物から選ばれ
る１種以上を硬質相とし、Ｃｏ、Ｎｉなどの鉄族金属を
結合相とする超硬合金やサーメット、窒化珪素に対して
Ｙ2 Ｏ3 などの周期律表第３ａ族元素酸化物を添加して
なる窒化珪素質焼結体などが挙げられるが、これらの中
でも前記ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金、ＴｉＣＮ基サーメット
を基体とした場合、最も切削性能に優れることから好適
に使用される。
は、ＷＣ、ＴｉＣ、ＴｉＣＮなどの周期律表第４ａ、５
ａ、６ａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物から選ばれ
る１種以上を硬質相とし、Ｃｏ、Ｎｉなどの鉄族金属を
結合相とする超硬合金やサーメット、窒化珪素に対して
Ｙ2 Ｏ3 などの周期律表第３ａ族元素酸化物を添加して
なる窒化珪素質焼結体などが挙げられるが、これらの中
でも前記ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金、ＴｉＣＮ基サーメット
を基体とした場合、最も切削性能に優れることから好適
に使用される。
【００１２】なお、基体として、ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金
を用いる場合には、超硬合金中の遊離炭素量が０．１重
量％以下であることが望ましい。これは、超硬合金中に
遊離炭素が０．１重量％を越えて含有されると、被覆層
形成時に、基体中の炭素成分が被覆層中に拡散しＡｌ2
Ｏ3 層の直下のＴｉＮ層まで到達してＴｉＣＮ層とな
り、これによりＡｌ2 Ｏ3 層の付着力が低下する。ま
た、この時の被覆層としては、ＴｉＮ層の下層は、特に
制限するものでないが、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａなどの
周期律表第４ａ、５ａ族元素の炭化物、窒化物、炭窒化
物などの化合物を形成することができるが、前述のＴｉ
Ｎ−Ａｌ2 Ｏ3 からなる被覆層の基体との付着性を向上
させるためには、最下層としてＴｉＮ層を０．５〜３．
０μｍの厚みで形成し、さらにＴｉＣＮ層を３〜１１μ
ｍの厚みで形成した後に前述したＴｉＮ−Ａｌ2 Ｏ3 か
らなる被覆層を形成することが望ましい。
を用いる場合には、超硬合金中の遊離炭素量が０．１重
量％以下であることが望ましい。これは、超硬合金中に
遊離炭素が０．１重量％を越えて含有されると、被覆層
形成時に、基体中の炭素成分が被覆層中に拡散しＡｌ2
Ｏ3 層の直下のＴｉＮ層まで到達してＴｉＣＮ層とな
り、これによりＡｌ2 Ｏ3 層の付着力が低下する。ま
た、この時の被覆層としては、ＴｉＮ層の下層は、特に
制限するものでないが、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔａなどの
周期律表第４ａ、５ａ族元素の炭化物、窒化物、炭窒化
物などの化合物を形成することができるが、前述のＴｉ
Ｎ−Ａｌ2 Ｏ3 からなる被覆層の基体との付着性を向上
させるためには、最下層としてＴｉＮ層を０．５〜３．
０μｍの厚みで形成し、さらにＴｉＣＮ層を３〜１１μ
ｍの厚みで形成した後に前述したＴｉＮ−Ａｌ2 Ｏ3 か
らなる被覆層を形成することが望ましい。
【００１３】
【作用】本発明によれば、被覆層の最外層をＡｌ2 Ｏ3
層とすることにより被削材との反応性はほとんどなく優
れた耐摩耗性を向上できる。また、Ａｌ2 Ｏ3 層の直下
にＴｉＮ層を形成することにより、被覆層を形成する場
合に基体からの炭素などの拡散をくい止め、Ａｌ2 Ｏ3
層の付着力の低下を防止することができる。しかも、Ｔ
ｉＮ層はＡｌ2 Ｏ3 層に比較して線熱膨張係数が大きい
ことからＡｌ2 Ｏ3 層及びＴｉＮ層の下部層に圧縮残留
応力を与えることにより膜の付着力を向上させることが
できる。また、無色なＡｌ2 Ｏ3 層の直下が金色のＴｉ
Ｎ層により形成されるために、外観上、ＴｉＮ層自体の
色味を呈し、使用されたコーナーの判別が可能となる。
層とすることにより被削材との反応性はほとんどなく優
れた耐摩耗性を向上できる。また、Ａｌ2 Ｏ3 層の直下
にＴｉＮ層を形成することにより、被覆層を形成する場
合に基体からの炭素などの拡散をくい止め、Ａｌ2 Ｏ3
層の付着力の低下を防止することができる。しかも、Ｔ
ｉＮ層はＡｌ2 Ｏ3 層に比較して線熱膨張係数が大きい
ことからＡｌ2 Ｏ3 層及びＴｉＮ層の下部層に圧縮残留
応力を与えることにより膜の付着力を向上させることが
できる。また、無色なＡｌ2 Ｏ3 層の直下が金色のＴｉ
Ｎ層により形成されるために、外観上、ＴｉＮ層自体の
色味を呈し、使用されたコーナーの判別が可能となる。
【００１４】
【実施例】工具基体としてＷＣ８７重量％、Ｃｏ８重量
％、ＴｉＣ１重量％、ＴａＣを４重量％からなる組成の
超硬合金（Ａ）、ＷＣ８６．８８重量％、Ｃｏ８重量
％、ＴｉＣ１重量％、ＴａＣを４重量％、遊離炭素０．
１２重量％からなる組成の超硬合金（Ｂ）を準備し、こ
の基体に対してＣＶＤ法により表１に示すような成膜順
序で被覆層を形成した。
％、ＴｉＣ１重量％、ＴａＣを４重量％からなる組成の
超硬合金（Ａ）、ＷＣ８６．８８重量％、Ｃｏ８重量
％、ＴｉＣ１重量％、ＴａＣを４重量％、遊離炭素０．
１２重量％からなる組成の超硬合金（Ｂ）を準備し、こ
の基体に対してＣＶＤ法により表１に示すような成膜順
序で被覆層を形成した。
【００１５】得られた被覆切削工具に対して、外観上の
色味を観察し、さらに下記の切削試験を行った。
色味を観察し、さらに下記の切削試験を行った。
【００１６】（試験１） 被削材 ＳＣＭ４３５Ｒ チップ形状 ＣＮＭＧ１２０４０８ 切削速度Ｖ ２６０ｍ／ｍｉｎ湿式切削 切り込みｄ ２．０ｍｍ 送りｆ ０．３０ｍｍ／ｒｅｖ 切削時間 １０分４７秒 上記試験１によりフランク摩耗ＶB 、ノーズ摩耗量を測
定した。
定した。
【００１７】（試験２） 被削材 ＳＣＭ４３５Ｒ チップ形状 ＣＮＭＧ１２０４０８ 切削速度Ｖ ３００ｍ／ｍｉｎ乾式切削 切り込みｄ １．５ｍｍ 送りｆ ０．３０ｍｍ／ｒｅｖ 切削時間 ６分１５秒 上記試験２によりフランク摩耗ＶB 、ノーズ摩耗量を測
定した。
定した。
【００１８】（試験３） 被削材 ＳＣＭ４４０（４本溝入り） チップ形状 ＣＮＭＧ１２０４０８ 切削速度Ｖ ２００ｍ／ｍｉｎ湿式切削 切り込みｄ １．５ｍｍ 送りｆ ０．３５ｍｍ／ｒｅｖ 上記試験３により連続断続切削評価を行い、工具が欠損
するまでの衝撃回数を測定した。試験１〜３の結果は表
２に示した。
するまでの衝撃回数を測定した。試験１〜３の結果は表
２に示した。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】表１および表２の結果によれば、表中の試
料Ｎo.１とＮo.２との比較から、基体中に遊離炭素が含
まれている場合、成膜中に遊離炭素が被覆層まで拡散
し、結果として外観上黒色化していることから、被覆層
中のＴｉＮはすべてＴｉＣＮ化していると考えられる。
これに対して、遊離炭素を含まない基体を用いた試料Ｎ
o.１では、成膜時の層構成と全く同様な層構成になって
おり、外観もＴｉＮの黄色を帯びた色が発現した。
料Ｎo.１とＮo.２との比較から、基体中に遊離炭素が含
まれている場合、成膜中に遊離炭素が被覆層まで拡散
し、結果として外観上黒色化していることから、被覆層
中のＴｉＮはすべてＴｉＣＮ化していると考えられる。
これに対して、遊離炭素を含まない基体を用いた試料Ｎ
o.１では、成膜時の層構成と全く同様な層構成になって
おり、外観もＴｉＮの黄色を帯びた色が発現した。
【００２２】また、Ａｌ2 Ｏ3 層の直下をＴｉＣ層およ
びＴｉＣＮ層とした試料Ｎo.３，４と本発明品とを比較
すると、フランク摩耗が小さく耐摩耗性に優れているこ
とがわかる。また、断続切削試験（試験３）の結果か
ら、Ａｌ2 Ｏ3 層の付着力が向上していることがわか
る。
びＴｉＣＮ層とした試料Ｎo.３，４と本発明品とを比較
すると、フランク摩耗が小さく耐摩耗性に優れているこ
とがわかる。また、断続切削試験（試験３）の結果か
ら、Ａｌ2 Ｏ3 層の付着力が向上していることがわか
る。
【００２３】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
Ａｌ2 Ｏ3 を最外層とする被覆切削工具において、Ａｌ
2 Ｏ3 層の付着力を高め優れた耐摩耗性と耐欠損性を有
するとともに、外観上黄色を呈することから、被覆層が
被削材と反応することがなく、使用コーナーを判別する
ことができる。
Ａｌ2 Ｏ3 を最外層とする被覆切削工具において、Ａｌ
2 Ｏ3 層の付着力を高め優れた耐摩耗性と耐欠損性を有
するとともに、外観上黄色を呈することから、被覆層が
被削材と反応することがなく、使用コーナーを判別する
ことができる。
Claims (3)
- 【請求項１】工具基体の表面に最外層がＡｌ2 Ｏ3 から
なる被覆層を形成してなる被覆切削工具において、前記
Ａｌ2 Ｏ3 層の直下がＴｉＮ層からなることを特徴とす
る被覆切削工具。 - 【請求項２】前記工具基体は、遊離炭素量が０．１重量
％以下の超硬合金からなることを特徴とする請求項１記
載の被覆切削工具。 - 【請求項３】工具基体の表面に最外層がＡｌ2 Ｏ3 層か
らなり、且つ外観が黄色味を呈する被覆層を形成したこ
とを特徴とする被覆切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6018084A JPH07227703A (ja) | 1994-02-15 | 1994-02-15 | 被覆切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6018084A JPH07227703A (ja) | 1994-02-15 | 1994-02-15 | 被覆切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07227703A true JPH07227703A (ja) | 1995-08-29 |
Family
ID=11961788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6018084A Pending JPH07227703A (ja) | 1994-02-15 | 1994-02-15 | 被覆切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07227703A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6379798B1 (en) * | 1998-07-31 | 2002-04-30 | Toshiba Tungaloy Co., Ltd. | Laminated coated-material for cutting tool |
| JP2007260806A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 切削工具 |
| JP2013505361A (ja) * | 2009-09-23 | 2013-02-14 | バルター アクチェンゲゼルシャフト | 工具用被覆材 |
-
1994
- 1994-02-15 JP JP6018084A patent/JPH07227703A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6379798B1 (en) * | 1998-07-31 | 2002-04-30 | Toshiba Tungaloy Co., Ltd. | Laminated coated-material for cutting tool |
| JP2007260806A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 切削工具 |
| JP2013505361A (ja) * | 2009-09-23 | 2013-02-14 | バルター アクチェンゲゼルシャフト | 工具用被覆材 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |