JPH0749165B2 - 耐衝撃性に優れる被覆超硬合金工具 - Google Patents
耐衝撃性に優れる被覆超硬合金工具Info
- Publication number
- JPH0749165B2 JPH0749165B2 JP10870290A JP10870290A JPH0749165B2 JP H0749165 B2 JPH0749165 B2 JP H0749165B2 JP 10870290 A JP10870290 A JP 10870290A JP 10870290 A JP10870290 A JP 10870290A JP H0749165 B2 JPH0749165 B2 JP H0749165B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cemented carbide
- tool
- coating
- coated cemented
- impact resistance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は衝撃荷重の負荷する切削用工具に関するもので
ある。
ある。
［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］ 従来の被覆超硬合金工具は耐摩耗性を向上させることを
目的として、炭化タングステン基超硬合金の表面に化学
蒸着法または物理蒸着法により結晶状あるいは非晶質状
セラミックスを被覆したものである。一般に被覆超硬合
金工具の性能は、超硬合金工具の性能と比較して耐摩耗
性に優れているが耐欠損性の点で劣っている。それは被
膜蒸着時に被膜内に発生するボイド、クラックなどの欠
陥が破壊起点となるため、あるいは蒸着ままのセラミッ
ク被膜の破壊強度が小さいためであると説明されてい
る。これまでボイド、クラックなどの欠陥を内在させな
い成膜法や被膜の破壊強度を向上させるために、被膜の
厚さ、結晶粒径、結晶構造に及ぼす成膜条件、成膜後の
熱処理法など種々検討されているが十分な効果をあげる
に至っていない。
目的として、炭化タングステン基超硬合金の表面に化学
蒸着法または物理蒸着法により結晶状あるいは非晶質状
セラミックスを被覆したものである。一般に被覆超硬合
金工具の性能は、超硬合金工具の性能と比較して耐摩耗
性に優れているが耐欠損性の点で劣っている。それは被
膜蒸着時に被膜内に発生するボイド、クラックなどの欠
陥が破壊起点となるため、あるいは蒸着ままのセラミッ
ク被膜の破壊強度が小さいためであると説明されてい
る。これまでボイド、クラックなどの欠陥を内在させな
い成膜法や被膜の破壊強度を向上させるために、被膜の
厚さ、結晶粒径、結晶構造に及ぼす成膜条件、成膜後の
熱処理法など種々検討されているが十分な効果をあげる
に至っていない。
被加工物の形状は年々複雑化が進んでおり衝撃荷重の負
荷する断続切削が行われる機会が増えている。さらに切
削の高速化、重切削化が求められており耐衝撃性に優れ
た工具の開発が望まれている。
荷する断続切削が行われる機会が増えている。さらに切
削の高速化、重切削化が求められており耐衝撃性に優れ
た工具の開発が望まれている。
［課題を解決するための手段］ 本発明者等は被覆超硬合金工具の耐欠損性が超硬合金工
具に比較して劣るのはセラミック層成膜時に発生する引
張応力が被膜内に残留していることに原因があると考え
研究を進めた結果、被膜に適度な形状、分布のクラック
を付与し被膜内の残留応力を解放させることにより被覆
超硬合金工具の耐衝撃性が著しく向上することを見いだ
した。
具に比較して劣るのはセラミック層成膜時に発生する引
張応力が被膜内に残留していることに原因があると考え
研究を進めた結果、被膜に適度な形状、分布のクラック
を付与し被膜内の残留応力を解放させることにより被覆
超硬合金工具の耐衝撃性が著しく向上することを見いだ
した。
本発明にかかる工具は、炭化タングステン基超硬合金の
表面に、Ti,Zr,Hf,Nb,Ta,Cr,Moのうちいずれかの金属の
炭化物、窒化物或いは炭窒化物とAl2O3の１種又は２種
以上より成るセラミック被膜を単層又は成分の異なる層
を複数重ねて被覆して構成した被覆超硬合金工具におい
て、前記セラミック被膜が下記形状、分布の微細クラッ
クを有することを特徴とする耐衝撃性に優れる被覆超硬
合金工具である。
表面に、Ti,Zr,Hf,Nb,Ta,Cr,Moのうちいずれかの金属の
炭化物、窒化物或いは炭窒化物とAl2O3の１種又は２種
以上より成るセラミック被膜を単層又は成分の異なる層
を複数重ねて被覆して構成した被覆超硬合金工具におい
て、前記セラミック被膜が下記形状、分布の微細クラッ
クを有することを特徴とする耐衝撃性に優れる被覆超硬
合金工具である。
Ａ）クラック深さの平均値：被膜表面から垂直方向に被
膜厚以上、被膜厚＋５μｍ以下、 Ｂ）クラック幅の平均値:2μｍ以下、 Ｃ）クラック間隔の平均値:5μｍ以上、10μｍ未満 ［作用］ 該切削工具はTi、Zr、Hf、Nb、Ta、Cr、Moの炭化物、窒
化物、炭窒化物及びAl2O3より選ばれた１種または２種
以上のセラミック１層または２層以上から成る被膜を有
する被覆超硬合金工具である。
膜厚以上、被膜厚＋５μｍ以下、 Ｂ）クラック幅の平均値:2μｍ以下、 Ｃ）クラック間隔の平均値:5μｍ以上、10μｍ未満 ［作用］ 該切削工具はTi、Zr、Hf、Nb、Ta、Cr、Moの炭化物、窒
化物、炭窒化物及びAl2O3より選ばれた１種または２種
以上のセラミック１層または２層以上から成る被膜を有
する被覆超硬合金工具である。
微細クラックは耐欠損性を向上させるために必要であ
る。この被膜に付与されるクラックは普通、被膜と超硬
合金母材との界面にまであるいは超硬合金内にわずかに
入った深さまで到達する深さを有する。しかし超硬合金
内へのクラック侵入深さが５μｍを越えると耐欠損性が
急激に低下する。従ってクラック深さの平均値は被膜表
面から垂直方向に被膜厚さ以上、被膜厚さ＋５μｍ以下
でなければならないとした。
る。この被膜に付与されるクラックは普通、被膜と超硬
合金母材との界面にまであるいは超硬合金内にわずかに
入った深さまで到達する深さを有する。しかし超硬合金
内へのクラック侵入深さが５μｍを越えると耐欠損性が
急激に低下する。従ってクラック深さの平均値は被膜表
面から垂直方向に被膜厚さ以上、被膜厚さ＋５μｍ以下
でなければならないとした。
またクラック幅の平均値は２μｍ以下でなければならな
い。その理由はクラック幅がこの値より大きくなると耐
欠損性は向上するが耐摩耗性が著しく低下するためであ
る。
い。その理由はクラック幅がこの値より大きくなると耐
欠損性は向上するが耐摩耗性が著しく低下するためであ
る。
クラック間隔の平均値を５μｍ以上、10μｍ未満とした
のは、平均間隔が10μｍより大きいと残留応力の解放が
十分でなく、特に重切削条件下における厳しい衝撃負荷
に対してはその効果が十分に現れないためであり、一方
クラック間隔が５μｍ未満になると耐摩耗性が急激に低
下するからである。以上の理由からクラック間隔は５μ
ｍ以上10μｍ未満とした。
のは、平均間隔が10μｍより大きいと残留応力の解放が
十分でなく、特に重切削条件下における厳しい衝撃負荷
に対してはその効果が十分に現れないためであり、一方
クラック間隔が５μｍ未満になると耐摩耗性が急激に低
下するからである。以上の理由からクラック間隔は５μ
ｍ以上10μｍ未満とした。
このような微細クラックを導入する方法として被膜表面
に鋳鉄等を噴射する方法あるいは、被膜表面をダイアモ
ンド研削、機械的あるいは超音波振動加圧する方法や急
速加熱冷却等を適用することができる。クラック寸法お
よび分布の確認は破断させた工具の断面及び研磨、エッ
チングした表面を電子顕微鏡（SEM）で観察することに
より行った。破断面を10視野、倍率1000で撮影した10枚
の写真からクラック深さの平均値及びクラック幅の平均
値を測定した。また表面を５視野、1000倍で撮影した５
枚の写真からクラック間隔の平均値を測定した。比較工
具はセラミックを被覆したままでクラックを導入してい
ない工具、及びクラックは導入しているものの、その深
さ、幅、間隔のいずれかが本発明で規定した範囲を越え
ている工具、の２種類である。
に鋳鉄等を噴射する方法あるいは、被膜表面をダイアモ
ンド研削、機械的あるいは超音波振動加圧する方法や急
速加熱冷却等を適用することができる。クラック寸法お
よび分布の確認は破断させた工具の断面及び研磨、エッ
チングした表面を電子顕微鏡（SEM）で観察することに
より行った。破断面を10視野、倍率1000で撮影した10枚
の写真からクラック深さの平均値及びクラック幅の平均
値を測定した。また表面を５視野、1000倍で撮影した５
枚の写真からクラック間隔の平均値を測定した。比較工
具はセラミックを被覆したままでクラックを導入してい
ない工具、及びクラックは導入しているものの、その深
さ、幅、間隔のいずれかが本発明で規定した範囲を越え
ている工具、の２種類である。
次に、この発明の耐衝撃性に優れる被覆超硬合金工具を
実施例により具体的に説明する。
実施例により具体的に説明する。
［実施例］ WC:88.0wt％、TiC:2.0wt％、TaC:3.0wt％、Co:7.0wt％
を成分とする超硬合金の表面に、セラミック被膜として
３μｍ厚のTiC1層のもの、３μｍ厚のTiC層の上に５μ
ｍ厚のTi（C,N）を重ね合わせた合計８μｍ厚の２層の
もの、該２層の上に更に７μｍ厚のAl2O3を重ね合わせ
た合計15μｍ厚の３層のものでそれぞれ被覆した被覆超
硬合金工具（形番SNMA120408）及びこれにレーザーを照
射して微細クラックを被膜に付与した本発明工具、及び
本発明の範囲を越えた形状、分布のクラックを有する工
具を用いて下記条件にて切削試験を行った。クラックの
寸法は工具を破断してその断面を電子顕微鏡（SEM）に
より観察して測定した。破断面を10視野、倍率1000で撮
影した10枚の写真からクラック長さの平均値、及びクラ
ック幅の平均値を測定した。クラック間隔は５視野、倍
率1000でセラミックス被膜表面を撮影した５枚の写真か
ら求めた。
を成分とする超硬合金の表面に、セラミック被膜として
３μｍ厚のTiC1層のもの、３μｍ厚のTiC層の上に５μ
ｍ厚のTi（C,N）を重ね合わせた合計８μｍ厚の２層の
もの、該２層の上に更に７μｍ厚のAl2O3を重ね合わせ
た合計15μｍ厚の３層のものでそれぞれ被覆した被覆超
硬合金工具（形番SNMA120408）及びこれにレーザーを照
射して微細クラックを被膜に付与した本発明工具、及び
本発明の範囲を越えた形状、分布のクラックを有する工
具を用いて下記条件にて切削試験を行った。クラックの
寸法は工具を破断してその断面を電子顕微鏡（SEM）に
より観察して測定した。破断面を10視野、倍率1000で撮
影した10枚の写真からクラック長さの平均値、及びクラ
ック幅の平均値を測定した。クラック間隔は５視野、倍
率1000でセラミックス被膜表面を撮影した５枚の写真か
ら求めた。
１）断続切削 被削材:JIS S48C、直径60mmの丸棒に圧延方向と平行に
幅10mmの溝を等間隔に５本つけた。
幅10mmの溝を等間隔に５本つけた。
切削速度:200m/min 送り:0.4mm/rev 切込み:2.0mm 工具寿命判定基準：工具刃先の欠損 ２）連続切削 被削材:JIS S48C、直径60mmの丸棒 切削速度:300m/min 送り:0.25mm/rev 切込み:2.5mm 工具寿命判定基準：工具すくい面摩耗深さKt＝50μｍ 工具の耐欠損性は断続切削において工具が欠損して寿命
となるまでの溝との衝突回数をもって評価した。また工
具の耐摩耗性については連続切削において工具すくい面
摩耗深さKtが50μｍに達するまでの切削時間により評価
した。供試工具及びその切削試験結果を第１表に示す。
本発明工具の耐欠損性は比較工具のそれと比較すると著
しく優れている。また耐摩耗性は比較工具のそれとほぼ
同じである。微細クラックの効果は極めて顕著であるこ
とは明らかである。
となるまでの溝との衝突回数をもって評価した。また工
具の耐摩耗性については連続切削において工具すくい面
摩耗深さKtが50μｍに達するまでの切削時間により評価
した。供試工具及びその切削試験結果を第１表に示す。
本発明工具の耐欠損性は比較工具のそれと比較すると著
しく優れている。また耐摩耗性は比較工具のそれとほぼ
同じである。微細クラックの効果は極めて顕著であるこ
とは明らかである。
［発明の効果］ 本発明は従来の被覆超硬合金の欠点である耐欠損性を改
善したもので、産業上の効果は極めて顕著なものがあ
る。
善したもので、産業上の効果は極めて顕著なものがあ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 拓 神奈川県相模原市淵野辺５―10―１ 新日 本製鐵株式会社第２技術研究所内 (72)発明者 今村 博人 福岡県北九州市若松区大字安瀬64―１ 日 鐵超硬株式会社九州製造所内 (72)発明者 澤島 哲郎 大阪府寝屋川市池田西町26―５ 東邦金属 株式会社寝屋川工場内 (56)参考文献 特開 昭64−31972（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−92204（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−92205（ＪＰ，Ａ) 超硬合金と焼結硬質材料−基礎と応用− 丸善株式会社 昭和61年２月20日発行 Ｐ213〜Ｐ217
Claims (1)
- 【請求項１】炭化タングステン基超硬合金の表面に、T
i,Zr,Hf,Nb,Ta,Cr,Moのうちいずれかの金属の炭化物、
窒化物或いは炭窒化物とAl2O3の１種又は２種以上より
成るセラミック被膜を単層又は成分の異なる層を複数重
ねて被覆して構成した被覆超硬合金工具において、前記
セラミック被膜が下記形状、分布の微細クラックを有す
ることを特徴とする耐衝撃性に優れる被覆超硬合金工
具。 Ａ）クラック深さの平均値：被膜表面から垂直方向に被
膜厚以上、被膜厚＋５μｍ以下、 Ｂ）クラック幅の平均値:2μｍ以下、 Ｃ）クラック間隔の平均値:5μｍ以上、10μｍ未満
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10870290A JPH0749165B2 (ja) | 1990-04-26 | 1990-04-26 | 耐衝撃性に優れる被覆超硬合金工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10870290A JPH0749165B2 (ja) | 1990-04-26 | 1990-04-26 | 耐衝撃性に優れる被覆超硬合金工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH048409A JPH048409A (ja) | 1992-01-13 |
| JPH0749165B2 true JPH0749165B2 (ja) | 1995-05-31 |
Family
ID=14491457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10870290A Expired - Lifetime JPH0749165B2 (ja) | 1990-04-26 | 1990-04-26 | 耐衝撃性に優れる被覆超硬合金工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0749165B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7524345B2 (en) * | 2005-02-22 | 2009-04-28 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Rapid tooling system and methods for manufacturing abrasive articles |
| KR102214182B1 (ko) * | 2016-12-26 | 2021-02-09 | 교세라 가부시키가이샤 | 절삭 인서트 |
| CN114875355B (zh) * | 2022-04-20 | 2023-08-18 | 西安致远航空科技有限公司 | 一种模具表面复合防护涂层的制备工艺 |
| CN115231953A (zh) * | 2022-07-22 | 2022-10-25 | 燕山大学 | 一种硬质合金基体陶瓷复合材料及其制备方法 |
-
1990
- 1990-04-26 JP JP10870290A patent/JPH0749165B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 超硬合金と焼結硬質材料−基礎と応用−丸善株式会社昭和６１年２月２０日発行Ｐ２１３〜Ｐ２１７ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH048409A (ja) | 1992-01-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100531 Year of fee payment: 15 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |