JPH0762542A - 表面被覆切削工具の製造法 - Google Patents

表面被覆切削工具の製造法

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JPH0762542A
JPH0762542A JP23562593A JP23562593A JPH0762542A JP H0762542 A JPH0762542 A JP H0762542A JP 23562593 A JP23562593 A JP 23562593A JP 23562593 A JP23562593 A JP 23562593A JP H0762542 A JPH0762542 A JP H0762542A
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ticn
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育郎 鈴木
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 密着性に優れたTiCN硬質被覆層を有する
表面被覆切削工具の製造法を提供する。 【構成】 基体表面を研摩したのち、温度:700〜9
00℃、圧力:30〜200Torr、反応ガス組成:4<
TiCl4 /CH3 CN≦13の条件の化学蒸着法によ
り、基体表面にX線回折における(422)面に最高ピ
ーク強度を示す密着性に優れたTiCN硬質被覆層を形
成することを特徴とする表面被覆切削工具の製造法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、炭化タングステン
(以下、WCで示す)基超硬合金または炭窒化チタン
(以下、TiCNで示す)基サーメットからなる基体の
焼肌面の一部または全部を研摩し、その研摩面に従来よ
りも一層密着性の優れたTiCN硬質被覆層を形成し、
使用寿命の長い表面被覆切削工具を製造する方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】WC基超硬合金やTiCN基サーメット
を基体とし、その表面にさらに化学蒸着法によりTiC
N硬質被覆層を形成してなる表面被覆切削工具の製造法
は知られており、このTiCN硬質被覆層を形成するこ
とにより使用寿命が長くなることも知られている。
【0003】上記WC基超硬合金やTiCN基サーメッ
トからなる基体の上にTiCN硬質被覆層を化学蒸着す
るには、 温度:910〜960℃、 圧力:30〜200Torr、 反応ガス組成:1≦TiCl4 /CH3 CN≦4 の条件で行なうことも知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
の高速化および省力化に対する要求は厳しく、これに伴
ない高速切削や、高切込みおよび高送りなどの重切削が
強いられる傾向にあるが、上記の従来表面被覆切削工具
の場合、このような苛酷な条件下での切削では、表面被
覆層の基体表面に対する密着性が不十分であるために、
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。
【0005】
【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、従来のTiCN硬質被覆層より
も一層密着性および耐摩耗性に優れたTiCN硬質被覆
層を形成し、表面被覆切削工具の使用寿命を延ばすべく
研究を行った結果、WC基超硬合金またはTiCN基サ
ーメットからなる基体の焼肌面の一部または全部を研摩
し、この一部または全部を研摩した基体表面に、 温度:700〜900℃、 圧力:30〜200Torr、 反応ガス組成:4<TiCl4 /CH3 CN≦13、 とした条件の化学蒸着法によりTiCN硬質被覆層を形
成すると、上記基体の研摩面にX線回折における(42
2)面に最高ピーク強度を示すTiCN硬質被覆層が形
成され、この(422)面に最高ピーク強度を示すTi
CN硬質被覆層は、従来の条件の化学蒸着法により形成
されるX線回折における最高ピーク強度が(220)
面、(111)面または(200)面に現われるTiC
N硬質被覆層に比べて密着性が著しく高くなり、X線回
折における(422)面に最高ピーク強度を示すTiC
N硬質被覆層を基体表面に形成して得られた表面被覆切
削工具は、従来のTiCN硬質被覆層を形成した表面被
覆切削工具に比べて、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が得られたのである。
【0006】この発明は、かかる研究結果にもとづいて
なされたものであって、焼結して得られたWC基超硬合
金またはTiCN基サーメットからなる基体焼肌面の一
部または全部を研摩し、この研摩面にTiCN硬質被覆
層を形成することにより、X線回折における(422)
面に最高ピーク強度を示すTiCN硬質被覆層を形成す
る表面被覆切削工具の製造法に特徴を有するものであ
る。
【0007】上記X線回折による(422)面に最高ピ
ーク強度を示す密着性の優れたTiCN硬質被覆層を形
成するには、(1) 基体の焼肌面が研摩されているこ
と、(2) 化学蒸着条件として、反応温度が700〜
900℃と相対的に低く、さらに反応ガス組成のTiC
4 :CH3 CNの比が高いこと、が必要である。
【0008】上記基体の表面が焼肌面のままの状態で上
記条件の化学蒸着を行っても、X線回折における(42
2)面に最高ピークを示す密着性の優れたTiCN硬質
被覆層は形成されない。
【0009】また、基体表面を研摩しても、化学蒸着条
件の温度が900℃を越えると、X線回折における(2
20)面、(111)面または(200)面に最高ピー
ク強度を示すTiCN硬質被覆層が形成され、密着性が
低下して好ましくなく、一方、700℃未満であるとT
iCl4 に由来する塩素が膜中に取り込まれ、膜の強度
が低下するので好ましくない。したがって、この発明の
化学蒸着条件の温度は700〜900℃に定めた。
【0010】さらに、上記化学蒸着において使用する反
応ガス組成は、TiCl4 /CH3CNの値が4を越え
ることが必要であり、4以下であると(220)面、
(111)面、または(200)面に最高ピーク強度を
示すTiCN硬質被覆層が形成されるので密着性が低下
し、一方、TiCl4 /CH3 CNの値が13を越える
と膜の生成速度が著しく低下するので、実際上の生産に
おいては好ましくない。
【0011】したがって、TiCl4 /CH3 CNの値
は4<TiCl4 /CH3 CN≦13となるように定め
た。
【0012】このようにして得られたX線回折による
(422)面に最高ピーク強度を示すTiCN硬質被覆
層は、基体に対する密着性が優れているために、複層か
らなる硬質被覆層の下地層として使用することもでき
る。
【0013】なお、この発明の表面被覆切削工具の製造
法を実施するに際し、基体の焼肌面を研摩して得られた
研摩面は鏡面であるほどX線回折による(422)面に
最高ピーク強度を示すTiCN硬質層が得られやすく、
研摩面の表面荒さは70S以下とすることが好ましい。
【0014】
【実施例】
実施例1 すくい面寸法:12.70mm×12.70mm、厚さ:
3.18mm、逃げ角度:11度、コーナー半径:0.8
mmおよびチャンファーホーニングの刃先部を有し、焼肌
面を有するWC基超硬合金基体a(成分組成:WC−1
0%Co)を作製した。
【0015】このWC基超硬合金基体aの逃げ面、すく
い面および刃先部を表1〜表2に示される表面粗さとな
るように研摩してWC基超硬合金基体A−1〜A−10
を作製した。
【0016】上記WC基超硬合金基体A−1〜A−10
および無研摩のWC基超硬合金基体aを通常の化学蒸着
装置に装入し、表1〜表2に示される条件で平均層厚:
4μmのTiCN硬質被覆層を形成することにより本発
明表面被覆切削工具の製造法(以下、本発明法という)
1〜10、比較表面被覆切削工具の製造法(以下、比較
法という)1〜7および従来表面被覆切削工具の製造法
1〜3を実施した。上記本発明法1〜10、比較法1〜
7および従来法1〜3で得られた表面被覆切削工具のT
iCN硬質被覆層をX線回折することにより最大ピーク
強度結晶面を測定し、ついで、これら表面被覆切削工具
を用い、 被削材:SNCM439(硬さ:HB 270)、 切削速度:200m/min 、 切り込み:2.0mm、 送り:0.3mm/分(単刃切削)、 切削時間:50分、 の条件で乾式フライス切削試験を行ない、TiCN硬質
被覆層の状況を観察し、これら測定および観察結果を表
1〜表2に示した。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】実施例2 実施例1で作製したWC基超硬合金基体aと全く同一形
状同一寸法の焼肌面を有するTiCN基サーメット基体
b(成分組成:TiCN−10%WC−10%TaC−
2%NbC−10%Co−10%Ni)を作製し、この
TiCN基サーメット基体bの逃げ面、すくい面および
切刃部を研摩して表3〜表4に示される表面粗さとし、
TiCN基サーメット基体B−1〜B−10を作製し
た。
【0020】上記TiCN基サーメット基体B−1〜B
−10および無研摩のTiCN基サーメット基体bを通
常の化学蒸着装置に装入し、表3〜表4に示される条件
で平均層厚:4μmのTiCN硬質被覆層を形成するこ
とにより本発明法11〜20、比較法8〜14および従
来法4〜6を実施した。
【0021】上記本発明法11〜20、比較法8〜14
および従来法4〜6で得られた表面被覆切削工具のTi
CN硬質被覆層をX線回折することにより最大ピーク強
度結晶面を測定し、ついでこれら表面被覆切削工具を用
い、実施例1で行った条件と同一条件にて乾式フライス
切削試験を行ない、TiCN硬質被覆層の状況を観察
し、これら測定および観察結果を表3〜表4に示した。
【0022】
【表3】
【0023】
【表4】
【0024】実施例3 実施例1の本発明法5および実施例2の本発明法15で
作製したX線回折における最大ピーク強度結晶面が(4
22)のTiCN硬質被覆層を有する表面被覆切削工具
を基体とし、その表面に、 温度:1020℃、 圧力:50torr、 反応ガス組成:86.2%H2 −3.5%TiCl4
10.3%CH4 、 の条件で厚さ:4μmのTiC硬質被覆層を形成し、本
発明法21〜22を実施した。
【0025】一方、実施例1の従来法1で作製したX線
回折における最大ピーク強度結晶面が(111)のTi
CN硬質被覆層を有する表面被覆切削工具および実施例
2の従来法4で作製した最大ピーク強度結晶面が(22
0)のTiCN硬質被覆層を有する表面被覆切削工具を
それぞれ基体とし、それら基体の表面に上記条件でTi
C硬質被覆層を形成し、従来法7〜8を実施した。
【0026】上記本発明法21〜22で得られた表面綜
合複合切削工具および従来法7〜8で得られた表面複合
被覆切削工具を用い、実施例1で行った乾式フライス切
削試験条件と同一条件で乾式フライス切削試験を行な
い、乾式フライス切削試験後の複合被覆硬質層の剥離の
有無を調べたところ、X線回折における最大ピーク強度
結晶面が(422)のTiCN硬質被覆層を下地層とし
た本発明法21〜22で得られた表面複合被覆切削工具
には剥離が発生しないに対し、最大ピーク強度結晶面が
(111)および(220)のTiCN硬質被覆層を下
地層とした従来法7〜8で得られた表面被覆切削工具に
は剥離が見られた。
【0027】
【発明の効果】実施例1〜3に示される結果から明らか
なように、本発明法1〜22によると、X線回折(42
2)面に最大ピーク強度を示す基体に対する密着性のす
ぐれたTiCN硬質被覆層を形成することができ、この
(422)面に最大ピーク強度を示すTiCN硬質被覆
層は複合硬質被覆層の下地層としても有効であるが、こ
の発明の条件から外れた条件の比較法1〜14および従
来法1〜8で形成したTiCN硬質被覆層はX線回折に
おける最大ピーク強度が(111),(220)または
(200)となって密着性に劣ることがわかる。
【0028】上述のように、この発明によると密着性に
優れたTiCN硬質被覆層を形成することができ、この
密着性に優れたTiCN硬質被覆層を基体表面に形成し
た表面被覆切削工具は従来よりも長期に亘って優れた性
能を発揮し、産業上すぐれた効果をもたらすものであ
る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭化タングステン基超硬合金または炭窒
    化チタン基サーメットからなる基体の焼肌面の一部また
    は全部を研摩し、その研摩した面に、X線回折における
    (422)面に最高ピーク強度を示す炭窒化チタン硬質
    被覆層を形成することを特徴とする表面被覆切削工具の
    製造法。
  2. 【請求項2】 上記X線回折における(422)面に最
    高ピーク強度を示す炭窒化チタン硬質被覆層は、 温度:700〜900℃、 圧力:30〜200Torr、 反応ガス組成:4<TiCl4 /CH3 CN≦13、 の条件で形成することを特徴とする請求項1記載の表面
    被覆切削工具の製造法。
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