JPH0732962B2 - フライス切削用表面被覆炭化タングステン基超硬合金 - Google Patents
フライス切削用表面被覆炭化タングステン基超硬合金Info
- Publication number
- JPH0732962B2 JPH0732962B2 JP61305887A JP30588786A JPH0732962B2 JP H0732962 B2 JPH0732962 B2 JP H0732962B2 JP 61305887 A JP61305887 A JP 61305887A JP 30588786 A JP30588786 A JP 30588786A JP H0732962 B2 JPH0732962 B2 JP H0732962B2
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- carbide
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、すぐれた耐欠損性を有し、かつ耐摩耗性に
もすぐれ、特にフライス切削に切削工具として用いた場
合にすぐれた切削性能を発揮する表面被覆炭化タングス
テン（以下WCで示す）基本超硬合金に関するものであ
る。
もすぐれ、特にフライス切削に切削工具として用いた場
合にすぐれた切削性能を発揮する表面被覆炭化タングス
テン（以下WCで示す）基本超硬合金に関するものであ
る。
一般に、硬質分散相形成成分として、ＷとTiとTaとNbの
複合炭化物（以下、組成式：（W,Ti,Ta,Nb）Ｃで示
す）:5〜30％、 結合相形成成分として、Co:6〜18％、 を含有し、残りが硬質分散相形成成分としてのWCと不可
避不純物からなる組成（以上容量％，以下％は容量％を
示す）を有するWC基超硬合金基体の表面に、 周期律表の4a、5a、および6a族金属の炭化物、同4aおよ
び5a族金属の窒化物、同4a族金属の酸化物、並びにこれ
らの２種以上の固溶体、さらに酸化アルミニウム（以下
Al2O3で示す）からなる群のうちの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５〜15μｍの平均層
厚で、化学蒸着法や物理蒸着法にて形成してなる表面被
覆WC基超硬合金が切削工具として用いられていることは
良く知られるところである。
複合炭化物（以下、組成式：（W,Ti,Ta,Nb）Ｃで示
す）:5〜30％、 結合相形成成分として、Co:6〜18％、 を含有し、残りが硬質分散相形成成分としてのWCと不可
避不純物からなる組成（以上容量％，以下％は容量％を
示す）を有するWC基超硬合金基体の表面に、 周期律表の4a、5a、および6a族金属の炭化物、同4aおよ
び5a族金属の窒化物、同4a族金属の酸化物、並びにこれ
らの２種以上の固溶体、さらに酸化アルミニウム（以下
Al2O3で示す）からなる群のうちの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５〜15μｍの平均層
厚で、化学蒸着法や物理蒸着法にて形成してなる表面被
覆WC基超硬合金が切削工具として用いられていることは
良く知られるところである。
しかし、上記の従来表面被覆WC基超硬合金は、旋削では
すぐれた切削性能を発揮するものの、これをフライス切
削に用いた場合、基体表面に対する硬質被覆層の付着強
度が充分でないために、硬質被覆層にチツピングや剥離
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。
すぐれた切削性能を発揮するものの、これをフライス切
削に用いた場合、基体表面に対する硬質被覆層の付着強
度が充分でないために、硬質被覆層にチツピングや剥離
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。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、耐欠損
性にすぐれた表面被覆WC基超硬合金を開発すべく、特に
上記の従来表面被覆WC基超硬合金に着目し研究を行なつ
た結果、 上記の従来表面被覆WC基超硬合金の基体の構成成分であ
る硬質分散相形成成分としての（W,Ti,Ta,Nb）Ｃを、B1
型固溶体としてのＷとTiとTaとNbの複合炭窒化物（以
下、組成式：（W,Ti,Ta,Nb）CNで示す）に代え、かつ硬
質被覆層を炭化チタン、窒化チタン、および炭窒化チタ
ン（以下、それぞれTiC、TiN、およびTiCNで示す）、並
びにAl2O3のうちの１種の単層または２種以上の複層に
特定すると共に、その平均層厚を0.1〜４μｍとして、
この硬質被覆層の各層における平均粒径を0.5μｍ以下
（ちなみに従来表面被覆WC基超硬合金の硬質被覆層の各
層における平均粒径は0.7〜３μｍである）にすると、
この結果の表面被覆WC基超硬合金においては、硬質被覆
層が基体表面に対して著しく強固に付着するようになる
ことから、これをフライス切削に用いても硬質被覆層に
チツピングや剥離の発生がなく、長期に亘つてすぐれた
切削性能を発揮するようになるという知見を得たのであ
る。
性にすぐれた表面被覆WC基超硬合金を開発すべく、特に
上記の従来表面被覆WC基超硬合金に着目し研究を行なつ
た結果、 上記の従来表面被覆WC基超硬合金の基体の構成成分であ
る硬質分散相形成成分としての（W,Ti,Ta,Nb）Ｃを、B1
型固溶体としてのＷとTiとTaとNbの複合炭窒化物（以
下、組成式：（W,Ti,Ta,Nb）CNで示す）に代え、かつ硬
質被覆層を炭化チタン、窒化チタン、および炭窒化チタ
ン（以下、それぞれTiC、TiN、およびTiCNで示す）、並
びにAl2O3のうちの１種の単層または２種以上の複層に
特定すると共に、その平均層厚を0.1〜４μｍとして、
この硬質被覆層の各層における平均粒径を0.5μｍ以下
（ちなみに従来表面被覆WC基超硬合金の硬質被覆層の各
層における平均粒径は0.7〜３μｍである）にすると、
この結果の表面被覆WC基超硬合金においては、硬質被覆
層が基体表面に対して著しく強固に付着するようになる
ことから、これをフライス切削に用いても硬質被覆層に
チツピングや剥離の発生がなく、長期に亘つてすぐれた
切削性能を発揮するようになるという知見を得たのであ
る。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであつ
て、 硬質分散相形成成分として、モル比でN/（Ｃ＋Ｎ）:0.0
01〜0.1を有する（W,Ti,Ta,Nb）CN:5〜30％、 結合相形成成分として、Co:6〜18％、 を含有し、残りが硬質分散相形成成分としてのWCと不可
避不純物からなる組成を有するWC基超硬合金基体の表面
に、 TiC、TiN、TiCN、およびAl2O3のうちの１種の単層また
は２種以上の複層からなり、かつ各層の平均粒径を0.5
μｍ以下とした硬質被覆層を0.1〜４μｍの平均層厚で
形成してなる、耐欠損性にすぐれ、かつ耐摩耗性にもす
ぐれたスライス切削用表面被覆WC基超硬合金に特徴を有
するものである。
て、 硬質分散相形成成分として、モル比でN/（Ｃ＋Ｎ）:0.0
01〜0.1を有する（W,Ti,Ta,Nb）CN:5〜30％、 結合相形成成分として、Co:6〜18％、 を含有し、残りが硬質分散相形成成分としてのWCと不可
避不純物からなる組成を有するWC基超硬合金基体の表面
に、 TiC、TiN、TiCN、およびAl2O3のうちの１種の単層また
は２種以上の複層からなり、かつ各層の平均粒径を0.5
μｍ以下とした硬質被覆層を0.1〜４μｍの平均層厚で
形成してなる、耐欠損性にすぐれ、かつ耐摩耗性にもす
ぐれたスライス切削用表面被覆WC基超硬合金に特徴を有
するものである。
つぎに、この発明の表面被覆WC基超硬合金において、基
体の成分組成、並び硬質被覆層の平均層厚および各層の
平均粒径を上記の通りに限定した理由を説明する。
体の成分組成、並び硬質被覆層の平均層厚および各層の
平均粒径を上記の通りに限定した理由を説明する。
A.基体の成分組成 （ａ）（W,Ti,Ta,Nb）CN その含有量が５％未満では、硬質被覆層との間に強固な
付着強度を確保することができないばかりでなく、耐摩
耗性も不十分であり、一方その含有量が30％を越える
と、基体の強度が低下するようになることから、その含
有量を５〜30％と定めた。
付着強度を確保することができないばかりでなく、耐摩
耗性も不十分であり、一方その含有量が30％を越える
と、基体の強度が低下するようになることから、その含
有量を５〜30％と定めた。
また、（W,Ti,Ta,Nb）CNにおけるN/（Ｃ＋Ｎ）のモル比
が0.001未満でも、Ｎの割合が少なすぎて硬質被覆層と
の間に所望の強固な密着性が得られないものであり、一
方同モル比が0.1を越えると、Ｎの割合が多くなること
から、焼結中に分解窒素が発生し、これがポアとして残
存し、強度低下の原因となることから、（W,Ti,Ta,Nb）
CNにおけるN/（Ｃ＋Ｎ）のモル比を0.001〜0.1としなけ
ればならない。
が0.001未満でも、Ｎの割合が少なすぎて硬質被覆層と
の間に所望の強固な密着性が得られないものであり、一
方同モル比が0.1を越えると、Ｎの割合が多くなること
から、焼結中に分解窒素が発生し、これがポアとして残
存し、強度低下の原因となることから、（W,Ti,Ta,Nb）
CNにおけるN/（Ｃ＋Ｎ）のモル比を0.001〜0.1としなけ
ればならない。
（ｂ）Co その含有量が６％未満では、結合相としての作用が不十
分で、所望の強度を確保することができず、一方その含
有量が18％を越えると、硬質被覆層との密着性が低下
し、硬質被覆層にチツピングが発生し易くなることか
ら、その含有量を６〜18％と定めた。
分で、所望の強度を確保することができず、一方その含
有量が18％を越えると、硬質被覆層との密着性が低下
し、硬質被覆層にチツピングが発生し易くなることか
ら、その含有量を６〜18％と定めた。
B.硬質被覆層 （ａ）平均層厚 その平均層厚が0.1μｍ未満では、所望の耐摩耗性を確
保することができず、一方その平均層厚が４μｍを越え
ると、結晶粒径が急激に大きくなつてチツピングが発生
し易くなることから、その平均層厚を0.1〜４μｍと定
めた。
保することができず、一方その平均層厚が４μｍを越え
ると、結晶粒径が急激に大きくなつてチツピングが発生
し易くなることから、その平均層厚を0.1〜４μｍと定
めた。
（ｂ）平均粒径 各層の平均粒径が0.5μｍを越えると、硬質被覆層にお
けるチツピングの発生が極端に高くなることから、その
平均粒径を0.5μｍ以下と定めた。
けるチツピングの発生が極端に高くなることから、その
平均粒径を0.5μｍ以下と定めた。
なお、各層の平均粒径が0.5μｍ以下の硬質被覆層を形
成するには、上記のように層厚を薄くして、硬質被覆層
の全体平均層厚が４μｍを越えないようにすることが必
要であり、この場合、低温での硬質被覆層の形成が望ま
しい。
成するには、上記のように層厚を薄くして、硬質被覆層
の全体平均層厚が４μｍを越えないようにすることが必
要であり、この場合、低温での硬質被覆層の形成が望ま
しい。
つぎに、この発明の表面被覆WC基超硬合金を実施例によ
り具体的に説明する。
り具体的に説明する。
原料粉末として、いずれも１μｍの平均粒径を有し、か
つN/（Ｃ＋Ｎ）モル比がそれぞれ0.001、0.03、0.06、
0.10、および0.12の５種の（W,Ti,Ta,Nb）CN粉末、同１
μｍの（W,Ti,Ta,Nb）Ｃ粉末、同1.2μｍのCo粉末、お
よび同3.5μｍのWC粉末を用意し、これら原料粉末をそ
れぞれ第１表に示される配合組成に配合し、ボールミル
中で48時間湿式混合し、乾燥した後、圧力:15kg/mm2に
てSPP432の切削工具形状をもつた圧粉体にプレス成形
し、ついでこれを真空雰囲気中、温度:1400℃に１時間
保持の条件で焼結し、焼結後研磨仕上げ加工とホーニン
グを施すことによつて、実質的に配合組成と同一の成分
組成をもつたWC基超硬合金基体を製造し、ついで、これ
ら基体の表面に、通常の化学蒸着装置を用い、第２表に
示される化学蒸着条件にて、同じく第１表に示される組
成、平均層厚、および平均粒径をもつた硬質被覆層を形
成することによつ て、本発明表面被覆WC基超硬合金（以下、本発明被覆合
金という）１〜８、比較表面被覆WC基超硬合金（以下、
比較被覆合金という）１〜６、および従来表面被覆WC基
超硬合金（以下、従来被覆合金という）１、２をそれぞ
れ製造した。
つN/（Ｃ＋Ｎ）モル比がそれぞれ0.001、0.03、0.06、
0.10、および0.12の５種の（W,Ti,Ta,Nb）CN粉末、同１
μｍの（W,Ti,Ta,Nb）Ｃ粉末、同1.2μｍのCo粉末、お
よび同3.5μｍのWC粉末を用意し、これら原料粉末をそ
れぞれ第１表に示される配合組成に配合し、ボールミル
中で48時間湿式混合し、乾燥した後、圧力:15kg/mm2に
てSPP432の切削工具形状をもつた圧粉体にプレス成形
し、ついでこれを真空雰囲気中、温度:1400℃に１時間
保持の条件で焼結し、焼結後研磨仕上げ加工とホーニン
グを施すことによつて、実質的に配合組成と同一の成分
組成をもつたWC基超硬合金基体を製造し、ついで、これ
ら基体の表面に、通常の化学蒸着装置を用い、第２表に
示される化学蒸着条件にて、同じく第１表に示される組
成、平均層厚、および平均粒径をもつた硬質被覆層を形
成することによつ て、本発明表面被覆WC基超硬合金（以下、本発明被覆合
金という）１〜８、比較表面被覆WC基超硬合金（以下、
比較被覆合金という）１〜６、および従来表面被覆WC基
超硬合金（以下、従来被覆合金という）１、２をそれぞ
れ製造した。
なお、比較被覆合金１〜６は、いずれも基体の構成成分
の組成および含有量、並びに硬質被覆層の平均層厚（平
均粒径）のうちのいずれかの条件（第１表に※印を付し
たもの）がこの発明の範囲から外れたものである。
の組成および含有量、並びに硬質被覆層の平均層厚（平
均粒径）のうちのいずれかの条件（第１表に※印を付し
たもの）がこの発明の範囲から外れたものである。
つぎに、この結果得られた各種の被覆合金について、 切削材:SNCM439、 切削速度:170m/min.、 送り:0.3mm/刃、 切込み:6mm、 の条件で鋼の乾式フライス切削試験を行ない、切刃の逃
げ面摩耗幅が0.3mmに至るまでの切削時間を測定し、さ
らに切刃の切削後の状態も観察した。これらの結果を第
１表に示した。
げ面摩耗幅が0.3mmに至るまでの切削時間を測定し、さ
らに切刃の切削後の状態も観察した。これらの結果を第
１表に示した。
〔発明の効果〕 第１表に示される結果から明らかなように、本発明被覆
合金１〜８は、いずれも従来被覆合金１、２に比して、
基体に対する硬質被覆層の付着強度が著しく高いので、
フライス切削でも切刃にチツピングや欠損の発生がな
く、一方従来被覆合金１、２には、いずれもこれらの現
象が見られるものであり、しかも従来被覆合金１、２に
比してすぐれた耐摩耗性を示すものである。
合金１〜８は、いずれも従来被覆合金１、２に比して、
基体に対する硬質被覆層の付着強度が著しく高いので、
フライス切削でも切刃にチツピングや欠損の発生がな
く、一方従来被覆合金１、２には、いずれもこれらの現
象が見られるものであり、しかも従来被覆合金１、２に
比してすぐれた耐摩耗性を示すものである。
また、比較被覆合金１〜６に見られるように、基体の構
成成分の組成および含有量、並びに硬質被覆層の平均層
厚のうちのいずれでもこの発明の範囲から外れると耐欠
損性および耐摩耗性のうちの少なくともいずれかの特性
が劣つたものになることが明らかである。
成成分の組成および含有量、並びに硬質被覆層の平均層
厚のうちのいずれでもこの発明の範囲から外れると耐欠
損性および耐摩耗性のうちの少なくともいずれかの特性
が劣つたものにな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WC基超硬合金は、す
ぐれた耐欠損性と耐摩耗性を有するので、特にこれを切
削工具としてフライス切削に用いた場合にすぐれた切削
性能を著しく長期に亘つて発揮するのである。
ぐれた耐欠損性と耐摩耗性を有するので、特にこれを切
削工具としてフライス切削に用いた場合にすぐれた切削
性能を著しく長期に亘つて発揮するのである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−137460（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−162782（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−238481（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−224781（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−17908（ＪＰ，Ａ) 特公 昭61−48582（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭60−56428（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】硬質分散相形成成分として、モル比でN/
（Ｃ＋Ｎ）:0.001〜0.1を有するＷとTiとTaとNbの複合
炭窒化物:5〜30％、 結合相形成成分として、Co:6〜18％、 を含有し、残りが硬質分散相形成成分としての炭化タン
グステンと不可避不純物からなる組成（以上容量％）を
有する炭化タングステン基超硬合金基体の表面に、 炭化チタン、窒化チタン、炭窒化チタン、および酸化ア
ルミニウムのうちの１種の単層または２種以上の複層か
らなり、かつ各層の平均粒径を0.5μｍ以下とした硬質
被覆層を0.1〜４μｍの平均層厚で形成してなる耐欠損
性のすぐれたフライス切削用表面被覆炭化タングステン
基超硬合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61305887A JPH0732962B2 (ja) | 1986-12-22 | 1986-12-22 | フライス切削用表面被覆炭化タングステン基超硬合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61305887A JPH0732962B2 (ja) | 1986-12-22 | 1986-12-22 | フライス切削用表面被覆炭化タングステン基超硬合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63157873A JPS63157873A (ja) | 1988-06-30 |
| JPH0732962B2 true JPH0732962B2 (ja) | 1995-04-12 |
Family
ID=17950507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61305887A Expired - Fee Related JPH0732962B2 (ja) | 1986-12-22 | 1986-12-22 | フライス切削用表面被覆炭化タングステン基超硬合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0732962B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02167604A (ja) * | 1988-12-20 | 1990-06-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 被覆超硬合金切削工具 |
| EP1953260A1 (en) * | 2005-10-28 | 2008-08-06 | Kyocera Corporation | Surface-coated member, method for manufacture thereof, and cutting tool |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56152541A (en) * | 1980-04-25 | 1981-11-26 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Coating tool for intermittent cutting |
-
1986
- 1986-12-22 JP JP61305887A patent/JPH0732962B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63157873A (ja) | 1988-06-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |