JPH07237011A - 硬質被覆層がすぐれた密着性を有する表面被覆超硬合金製切削工具 - Google Patents

硬質被覆層がすぐれた密着性を有する表面被覆超硬合金製切削工具

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JPH07237011A
JPH07237011A JP5466194A JP5466194A JPH07237011A JP H07237011 A JPH07237011 A JP H07237011A JP 5466194 A JP5466194 A JP 5466194A JP 5466194 A JP5466194 A JP 5466194A JP H07237011 A JPH07237011 A JP H07237011A
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JP
Japan
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coating layer
hard coating
cemented carbide
cutting tool
cutting
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Pending
Application number
JP5466194A
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English (en)
Inventor
Munenori Kato
宗則 加藤
Akira Yaguchi
亮 矢口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速切削に用いても硬質被覆層に剥離の発生
がない表面被覆超硬合金製切削工具を提供する。 【構成】 表面被覆超硬合金製切削工具において、これ
を構成する硬質被覆層を、TiC、TiN、TiCN、
(Ti,M)C、(Ti,M)N、および(Ti,M)
CN(ただしMはAl,Hf、およびZrのうちの1種
以上)のうちの1種の単層または2種以上の複層で構成
すると共に、この硬質被覆層と超硬合金基体との界面
に、Co−I金属間化合物(ただしIは前記硬質被覆層
を構成する金属成分)を0.01〜0.5μmの範囲内
の所定幅に亘って存在させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、硬質被覆層の超硬合
金基体に対する密着性にすぐれ、したがって高速切削に
も硬質被覆層に剥離の発生がなく、すぐれた切削性能を
長期に亘って発揮する表面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】従来、一般にCo、またはCoとNiを
主成分とする結合相:1〜30重量%を含有し、残りが
炭化タングステン(以下、WCで示す)を主体とする硬
質相と不可避不純物からなる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元素周期律表の4a,5
a、および6a族金属の炭化物、窒化物、および炭窒化
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形成して
なる表面被覆超硬合金製切削工具が、鋼などの連続切削
や断続切削などに用いられていることは良く知られると
ころである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削機械
の高性能化はめざましく、かつ切削加工の省力化に対す
る要求も強く、これに伴ない切削加工は高速切削を余儀
なくされる傾向にあるが、上記の従来表面被覆超硬合金
製切削工具においては、これを例えば鋼などの高速切削
に用いると、硬質被覆層の超硬合金基体表面に対する密
着性が十分でないために、硬質被覆層に剥離が発生し易
く、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
【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、上記の従来表面被覆超硬合金製
切削工具に着目し、これを構成する硬質被覆層の超硬合
金基体の表面に対する密着性の向上をはかるべく研究を
行なった結果、超硬合金基体表面に、予め、例えばアー
ク放電型イオンプレーティング法などの物理蒸着法を用
いて、Co−I金属間化合物(ただしIは硬質被覆層を
構成する金属成分)の薄膜を、望ましくは0.01〜
0.5μmの範囲内の所定の平均層厚で形成しておき、
これに例えば同じく上記物理蒸着法を用いて、Tiの炭
化物、窒化物、および炭窒化物(以下、TiC,Ti
N、およびTiCNで示す)、並びに組成式:(Ti,
M)C、(Ti,M)N、および(Ti,M)CN(た
だしMはAl、Hf、およびZrのうちの1種以上)で
表わされるTi系複合炭化物、Ti系複合窒化物、およ
びTi系複合炭窒化物(以下、いずれも前記組成式で示
す)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、望ましくは3〜10μmの範囲内の所定
の平均層厚で形成すると、この結果の表面被覆超硬合金
製切削工具においては、上記Co−I金属間化合物が上
記超硬合金基体と上記の通りに特定された硬質被覆層と
の界面に存在して、これら両者の密着性を著しく向上さ
せることから、高速切削でも前記硬質被覆層の剥離な
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
なされたもであって、Coを主成分とする結合相:1〜
30重量%を含有し、残りがWCを主体とする硬質相と
不可避不純物からなる超硬合金基体の表面に形成される
硬質被覆層を、TiC、TiN、TiCN、(Ti,
M)C、(Ti,M)N、および(Ti,M)CNのう
ちの1種の単層または2種以上の複層で構成すると共
に、前記超硬合金基体と前記硬質被覆層との界面に、C
o−I金属間化合物(ただしIは前記硬質被覆層を構成
する金属成分)を0.01〜0.5μmの範囲内の所定
幅に亘って存在させることにより前記硬質被覆層の前記
超硬合金基体に対する密着性を著しく向上せしめた表面
被覆超硬合金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において、Co
−I金属間化合物の存在幅を0.01〜0.5μmとし
たのは、その存在幅が0.01μm未満では所望のすぐ
れた密着性を確保することができず、一方その存在幅が
0.5μmを越えると、切削時における硬質被覆層との
熱膨張係数の差が顕著に現われるようになり、これが原
因で硬質被覆層に剥離が発生し易くなるという理由にも
とづくものであり、望ましくはその存在幅は0.02〜
0.35μmとするのがよい。また、結合相の含有量を
1〜30重量%と定めたのは、その含有量が1重量%未
満では十分な焼結性を確保するのが難しく、この結果所
望の強度を得ることができず、一方その含有量が30重
量%を越えると、急激に耐摩耗性が低下するようになる
という理由からであり、望ましくは4〜20重量%の含
有量がよい。
【0007】
【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 原料粉末として、いずれも0.05〜10μmの範囲内
の所定の平均粒径を有するWC粉末、TiC粉末、Ta
C粉末、NbC粉末、Cr3 2 粉末、VC粉末、Co
粉末、およびNi粉末を用い、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、1ton /cm2 の圧力で圧粉体にプ
レス成形し、この圧粉体を0.05torrの真空中、13
50〜1480℃の範囲内の所定の温度に1時間保持の
条件で焼結してSNGN432のスローアウェイチップ
形状をもった超硬合金基体A〜Dを形成し、ついでこれ
ら超硬合金基体A〜Dのそれぞれの表面に、以下いずれ
もアーク放電型イオンプレーティング法を用い、通常の
条件で表2に示される組成および平均層厚のCo−I金
属間化合物層を形成し、さらにこれに同じく表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
より本発明表面被覆超硬合金製切削工具(以下、本発明
被覆切削工具という)1〜9をそれぞれ製造した。ま
た、比較の目的で、表3に示される通り上記Co−I金
属間化合物層の形成を行なわない以外は、同一の条件で
比較表面被覆超硬合金製切削工具(以下、比較被覆切削
工具という)1〜9をそれぞれ製造した。
【0008】ついで、この結果得られた各種の切削工具
について、 被削材:SNCM439(硬さ:HB 240)の丸棒、 切削速度:180m/min 、 送り:0.4mm/rev .、 切込み:3mm、 切削時間:30分、 の条件での鋼の乾式連続高速切削試験を行ない、試験後
の切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。これらの測定結果を
表2,3に示した。
【0009】
【表1】
【0010】
【表2】
【0011】
【表3】
【0012】[実施例2]実施例1で用いたと同じ原料
粉末を用い、これら原料粉末を表1に示される配合組成
に配合し、実施例1におけると同じ条件で混合し、乾燥
した後、1ton /cm2 の圧力で圧粉体にプレス成形し、
この圧粉体を0.05torrの真空中、1320〜148
0℃の範囲外の所定の温度に1時間保持の条件で焼結し
て直径:6mm×長さ:50mmの寸法をもった2枚刃エン
ドミル形状の超硬合金基体E〜Gを形成し、ついでこれ
に実施例1におけると同じ条件で表4に示される組成お
よび平均層厚のCo−I金属間化合物および硬質被覆層
を形成することにより本発明表面被覆超硬合金製切削工
具(以下、本発明被覆切削工具という)10〜18をそ
れぞれ製造した。さらに、比較の目的で、表5に示され
る通り上記Co−I金属間化合物の形成を行なわない以
外は同一の条件で比較表面被覆超硬合金製切削工具(以
下、比較被覆切削工具という)10〜18をそれぞれ製
造した。
【0013】ついで、この結果得られた各種の切削工具
について、 被削材:S45C(硬さ:HB 220)、 切削速度:80m/min 、 送り:0.03mm/刃、 切込み:5mm、 切削時間:120分、 の条件での鋼の湿式高速エンドミル切削試験を行ない、
切刃外周の逃げ面摩耗幅を測定した。これらの測定結果
を表4,5に示した。
【0014】
【表4】
【0015】
【表5】
【0016】
【発明の効果】表1〜5に示される結果から、本発明被
覆切削工具1〜18は、いずれも超硬合金基体と硬質被
覆層との密着性がCo−I金属間化合物の介在によって
著しく向上したものになっているので、連続切削および
エンドミル切削のいずれでも高速切削にもかかわらず、
硬質被覆層に剥離の発生なく、すぐれた耐摩耗性を示す
のに対して、上記Co−I金属間化合物の介在がない比
較被覆切削工具1〜18は、硬質被覆層の超硬合金基体
に対する密着性が十分でないために、いずれの切削試験
でも硬質被覆層に剥離が発生し、これが原因で使用寿命
に至ることが明らかである。上述のように、この発明の
表面被覆超硬合金製切削工具は、これを構成する硬質被
覆層の超硬合金基体に対する密着性にすぐれているの
で、これを高速切削に用いても硬質被覆層に剥離の発生
なく、すぐれた耐摩耗性を長期に亘って発揮するのであ
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Co、またはCoとNiを主成分とする
    結合相:1〜30重量%を含有し、残りが炭化タングス
    テンを主体とする硬質相と不可避不純物からなる超硬合
    金基体の表面に形成される硬質被覆層を、Tiの炭化
    物、窒化物、および炭窒化物、並びに組成式:(Ti,
    M)C、(Ti,M)N、および(Ti,M)CN(た
    だしMはAl、Hf、およびZrのうちの1種以上)で
    表わされるTi系複合炭化物、Ti系複合窒化物、およ
    びTi系複合炭窒化物のうちの1種の単層または2種以
    上の複層で構成すると共に、前記超硬合金基体と前記硬
    質被覆層との界面に、Co−I金属間化合物(ただしI
    は前記硬質被覆層を構成する金属成分)を0.01〜
    0.5μmの範囲内の所定幅に亘って存在させたことを
    特徴とする硬質被覆層がすぐれた密着性を有する表面被
    覆超硬合金製切削工具。
JP5466194A 1994-02-28 1994-02-28 硬質被覆層がすぐれた密着性を有する表面被覆超硬合金製切削工具 Pending JPH07237011A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140027498A1 (en) * 2011-03-29 2014-01-30 Osaka Prefecture University Public Corporation Tool and method for friction stir processing using the friction stir processing tool
WO2024018889A1 (ja) * 2022-07-21 2024-01-25 京セラ株式会社 被覆工具および切削工具

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140027498A1 (en) * 2011-03-29 2014-01-30 Osaka Prefecture University Public Corporation Tool and method for friction stir processing using the friction stir processing tool
US8857695B2 (en) * 2011-03-29 2014-10-14 Osaka Prefecture University Public Corporation Tool and method for friction stir processing using the friction stir processing tool
WO2024018889A1 (ja) * 2022-07-21 2024-01-25 京セラ株式会社 被覆工具および切削工具

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Legal Events

Date Code Title Description
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20020402