JPH07243024A - 硬質被覆層がすぐれた密着性を有する表面被覆炭窒化チタン系サーメット製切削工具 - Google Patents
硬質被覆層がすぐれた密着性を有する表面被覆炭窒化チタン系サーメット製切削工具Info
- Publication number
- JPH07243024A JPH07243024A JP5466294A JP5466294A JPH07243024A JP H07243024 A JPH07243024 A JP H07243024A JP 5466294 A JP5466294 A JP 5466294A JP 5466294 A JP5466294 A JP 5466294A JP H07243024 A JPH07243024 A JP H07243024A
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- Japan
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- coating layer
- hard coating
- cutting tool
- cermet
- ticn
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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ＴｉＣＮ系サーメット製切削工具を提供
する。 【構成】 表面被覆ＴｉＣＮ系サーメット製切削工具に
おいて、これを構成する硬質被覆層を、ＴｉＣ、Ｔｉ
Ｎ、ＴｉＣＮ、（Ｔｉ，Ｍ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｍ）Ｎ、およ
び（Ｔｉ，Ｍ）ＣＮ（ただしＭはＡｌ，Ｈｆ、およびＺ
ｒ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ＴｉＣＮ
系サーメット基体との界面に、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。
がない表面被覆ＴｉＣＮ系サーメット製切削工具を提供
する。 【構成】 表面被覆ＴｉＣＮ系サーメット製切削工具に
おいて、これを構成する硬質被覆層を、ＴｉＣ、Ｔｉ
Ｎ、ＴｉＣＮ、（Ｔｉ，Ｍ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｍ）Ｎ、およ
び（Ｔｉ，Ｍ）ＣＮ（ただしＭはＡｌ，Ｈｆ、およびＺ
ｒ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ＴｉＣＮ
系サーメット基体との界面に、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
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、硬質被覆層の炭窒化
チタン（以下、ＴｉＣＮで示す）系サーメット基体に対
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ＴｉＣＮ系サーメット製切削工具に
関するものである。
チタン（以下、ＴｉＣＮで示す）系サーメット基体に対
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ＴｉＣＮ系サーメット製切削工具に
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、残りの
主体がＴｉＣＮを主要成分とする硬質相からなるＴｉＣ
Ｎ系サーメット基体（以下、サーメット基体という）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，５ａ、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ＴｉＣＮ系サーメット製切削工
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。
主成分とする結合相：１〜３０重量％を含有し、残りの
主体がＴｉＣＮを主要成分とする硬質相からなるＴｉＣ
Ｎ系サーメット基体（以下、サーメット基体という）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，５ａ、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ＴｉＣＮ系サーメット製切削工
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ＴｉＣＮ
系サーメット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、硬質被覆層のサーメット基体
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。
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ＴｉＣＮ
系サーメット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、硬質被覆層のサーメット基体
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ＴｉＣＮ系
サーメット製切削工具に着目し、これを構成する硬質被
覆層のサーメット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、サーメット基体表面に、
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，ＴｉＮ、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ＴｉＣＮ系サーメット製切削工具においては、上記
Ｃｏ−Ｉ金属間化合物が上記サーメット基体と上記の通
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。
上述のような観点から、上記の従来表面被覆ＴｉＣＮ系
サーメット製切削工具に着目し、これを構成する硬質被
覆層のサーメット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、サーメット基体表面に、
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，ＴｉＮ、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ＴｉＣＮ系サーメット製切削工具においては、上記
Ｃｏ−Ｉ金属間化合物が上記サーメット基体と上記の通
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、またはＣｏとＮｉを主成分
とする結合相：１〜３０重量％を含有し、残りの主体が
ＴｉＣＮを主要成分とする硬質相からなるサーメット基
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、前記サーメット基体と前記硬質
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ることに
より前記硬質被覆層の前記サーメット基体に対する密着
性を著しく向上せしめた表面被覆ＴｉＣＮ系サーメット
製切削工具に特徴を有するものである。
なされたもであって、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、残りの主体が
ＴｉＣＮを主要成分とする硬質相からなるサーメット基
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、前記サーメット基体と前記硬質
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ることに
より前記硬質被覆層の前記サーメット基体に対する密着
性を著しく向上せしめた表面被覆ＴｉＣＮ系サーメット
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。
−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。原料粉末として、いずれも１〜１０
μｍの範囲内の所定の平均粒径を有するＴｉＣＮ粉末、
ＴｉＣ粉末、ＴｉＮ粉末、ＮｂＣ粉末、Ｃｒ3 Ｃ2 粉
末、ＷＣ粉末、ＴａＣ粉末、Ｍｏ2 Ｃ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、１４５０
〜１５５０℃の範囲内の所定の温度に１時間保持の条件
で焼結してＳＮＧＮ１２０４０８のスローアウェイチッ
プ形状をもったサーメット基体Ａ〜Ｉを形成し、ついで
これらサーメット基体Ａ〜Ｉ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ＴｉＣＮ系サーメット製切削
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ＴｉＣＮ系サーメット製
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。
具体的に説明する。原料粉末として、いずれも１〜１０
μｍの範囲内の所定の平均粒径を有するＴｉＣＮ粉末、
ＴｉＣ粉末、ＴｉＮ粉末、ＮｂＣ粉末、Ｃｒ3 Ｃ2 粉
末、ＷＣ粉末、ＴａＣ粉末、Ｍｏ2 Ｃ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、１４５０
〜１５５０℃の範囲内の所定の温度に１時間保持の条件
で焼結してＳＮＧＮ１２０４０８のスローアウェイチッ
プ形状をもったサーメット基体Ａ〜Ｉを形成し、ついで
これらサーメット基体Ａ〜Ｉ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ＴｉＣＮ系サーメット製切削
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ＴｉＣＮ系サーメット製
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：２２０ｍ／min 、 送り：０．２５mm／rev ．、 切込み：２mm、 切削時間：３０分、 の条件での鋼の乾式連続高速切削試験、並びに、 被削材：ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨB ２４０）の長さ方
向等間隔４本溝入り丸棒、 切削速度：２００ｍ／min 、 送り：０．２mm／rev ．、 切込み：１mm、 切削時間：１０分、 の条件での乾式断続高速切削試験を行ない、いずれの試
験でも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。
について、 被削材：ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨB ２４０）の丸棒、 切削速度：２２０ｍ／min 、 送り：０．２５mm／rev ．、 切込み：２mm、 切削時間：３０分、 の条件での鋼の乾式連続高速切削試験、並びに、 被削材：ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨB ２４０）の長さ方
向等間隔４本溝入り丸棒、 切削速度：２００ｍ／min 、 送り：０．２mm／rev ．、 切込み：１mm、 切削時間：１０分、 の条件での乾式断続高速切削試験を行ない、いずれの試
験でも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】
【表４】
【００１３】
【発明の効果】表１〜４に示される結果から、本発明被
覆切削工具１〜９は、いずれもサーメット基体と硬質被
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
断続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１〜９は、硬質被覆層のサーメット基体に対す
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ＴｉＣＮ系サーメット製切削工具は、これを構成する
硬質被覆層のサーメット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。
覆切削工具１〜９は、いずれもサーメット基体と硬質被
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
断続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１〜９は、硬質被覆層のサーメット基体に対す
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ＴｉＣＮ系サーメット製切削工具は、これを構成する
硬質被覆層のサーメット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。
───────────────────────────────────────────────────── 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 16/36
Claims (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、残りの主体が炭窒化
チタンを主要成分とする硬質相からなる炭窒化チタン系
サーメット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、前記サーメット基
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
する表面被覆炭窒化チタン系サーメット製切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05466294A JP3208981B2 (ja) | 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炭窒化チタン系サーメット製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05466294A JP3208981B2 (ja) | 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炭窒化チタン系サーメット製切削工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07243024A true JPH07243024A (ja) | 1995-09-19 |
| JP3208981B2 JP3208981B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=12977008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05466294A Expired - Fee Related JP3208981B2 (ja) | 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炭窒化チタン系サーメット製切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3208981B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104108014A (zh) * | 2013-04-18 | 2014-10-22 | 三菱综合材料株式会社 | 硬质包覆层发挥优异的耐崩刀性的表面包覆切削工具 |
| CN113874546A (zh) * | 2019-05-27 | 2021-12-31 | 山特维克科洛曼特公司 | 涂覆的切削工具 |
-
1994
- 1994-02-28 JP JP05466294A patent/JP3208981B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104108014A (zh) * | 2013-04-18 | 2014-10-22 | 三菱综合材料株式会社 | 硬质包覆层发挥优异的耐崩刀性的表面包覆切削工具 |
| CN113874546A (zh) * | 2019-05-27 | 2021-12-31 | 山特维克科洛曼特公司 | 涂覆的切削工具 |
| CN113874546B (zh) * | 2019-05-27 | 2023-09-05 | 山特维克科洛曼特公司 | 涂覆的切削工具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3208981B2 (ja) | 2001-09-17 |
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