JPH08141850A - Surface layer reinforcing method for cutting tool material - Google Patents

Surface layer reinforcing method for cutting tool material

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JPH08141850A
JPH08141850A JP6279069A JP27906994A JPH08141850A JP H08141850 A JPH08141850 A JP H08141850A JP 6279069 A JP6279069 A JP 6279069A JP 27906994 A JP27906994 A JP 27906994A JP H08141850 A JPH08141850 A JP H08141850A
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surface layer
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一仁 平賀
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Abstract

PURPOSE: To provide a cutting tool material excellent in surface hardness without the interface existing by submerging a surface-roughened edge part in an organic metallic solution, and then applying heat treatment to the cutting tool material for diffusion reaction. CONSTITUTION: A hard metal or cermet edge part is degreased with an alkali solution (step S2). The edge part after degreasing treatment is surface-roughened with an acid solution (step S3). The edge part is then submerged in a metallic salt solution formed of one kind or more selected from among Cr, W in a VIA group, Mn in a VIIA group and Fe, Ni, Co in a VIII group in a periodic table or the compound thereof and salt, and/or an organic metallic solution containing organic substance combined with metal formed of one kind or more selected from among Al in a III group, Ti, Zr in a IV group, V in a VA group and Cr in a VIA group or the compound thereof (step S4), and then heat treatment is applied to cutting tool material (step S6) for diffusion reaction.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、表面にセラミックス層
を設けかつ内部に金属拡散層を設ける切削工具材の表面
層強化方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for strengthening a surface layer of a cutting tool material in which a ceramic layer is provided on the surface and a metal diffusion layer is provided inside.

【0002】[0002]

【従来の技術】切削工具、例えば、スローアウェイチッ
プ、ドリルおよびリーマ等は、鋼、鋳鉄または非鉄金属
等を加工するために広く用いられている。この種の切削
工具の材料としては、超硬、サーメット、ダイヤモンド
およびCBN等が使用されており、この中で、超硬およ
びサーメットの割合が大きなものとなっている。
Cutting tools such as indexable inserts, drills and reamers are widely used for machining steel, cast iron or non-ferrous metals and the like. As a material for this type of cutting tool, cemented carbide, cermet, diamond, CBN and the like are used, and among them, the proportions of cemented carbide and cermet are large.

【0003】ところで、超硬およびサーメットでは、特
に鉄や鋼の切削に際して摩耗が速く、しかも被削材によ
って刃先チッピングが生じてしまうため、通常、セラミ
ックス硬質被膜のPVD(物理蒸着法)、CVD(化学
蒸着法)によるコーティング処理が施されている。
By the way, in the case of cemented carbide and cermet, wear is particularly rapid when cutting iron or steel, and tipping of the cutting edge occurs depending on the work material. The coating process is performed by the chemical vapor deposition method).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記P
VDやCVDによるコーティング処理では、コストアッ
プとなるとともに、例えば、切削用工具にコーティング
する際のように膜厚が30μm程度になると、コーティ
ング界面と母材界面の剥離が発生するおそれがある。
However, the above-mentioned P
The coating process by VD or CVD raises the cost and, for example, when the film thickness is about 30 μm as in the case of coating a cutting tool, peeling between the coating interface and the base material interface may occur.

【0005】そこで、特公平4−24424号公報に開
示されているように、母材表面に、アーク蒸発型イオン
プレーティング法によるコーティング層と溶融蒸着型イ
オンプレーティング法によるコーティング層とからなる
複合層を設ける技術が知られている。ところが、上記の
従来技術では、処理可能な被処理材の用途および大きさ
が制限されるとともに、コストアップが解消されず、し
かも高度な技術を要するため、作業が煩雑なものとなっ
てしまうという問題が指摘されている。
Therefore, as disclosed in JP-B-4-24424, a composite of a coating layer formed by an arc evaporation type ion plating method and a coating layer formed by a melt vapor deposition type ion plating method on the surface of a base material. Techniques for providing layers are known. However, in the above-mentioned conventional technique, the use and size of the material to be treated are limited, the cost increase is not eliminated, and moreover, the high technology is required, which makes the work complicated. A problem has been pointed out.

【0006】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、表面の硬度に優れるとともに界面が存在すること
がなく、しかも安価でかつ簡便な切削工具材の表面層強
化方法を提供することを目的とする。
The present invention solves this kind of problem, and provides a method for strengthening a surface layer of a cutting tool material which is excellent in surface hardness, does not have an interface, and is inexpensive and simple. With the goal.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、本発明は、切削工具材に形成された超硬またはサ
ーメットの刃部を、アルカリで洗浄処理するとともに酸
で粗面化処理する工程と、前記処理された刃部を、周期
表のVIA族のCr、WとVIIA族のMnとVIII
族のFe、Ni、Coから選択される1種以上あるいは
それらの化合物と塩からなる金属塩の溶液、および/ま
たは、III族のAlとIV族のTi、ZrとVA族の
VとVIA族のCrから選択される1種以上あるいはそ
れらの化合物からなる金属と有機物が化合した有機金属
溶液に浸漬処理する工程と、前記浸漬処理された切削工
具材に熱処理を施して拡散反応させる工程と、を有する
ことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention is to clean an edge of a cemented carbide or cermet formed on a cutting tool material with an alkali and to roughen it with an acid. And the treated blade portion, Cr, W and Mn and VIII of VIIA group of the periodic table.
Solution of a metal salt consisting of a salt of one or more selected from group Fe, Ni and Co, and / or a compound thereof, and / or group III Al and group IV Ti, Zr and group VA groups V and VIA. A step of immersing in an organic metal solution in which a metal and an organic compound consisting of one or more selected from Cr or their compounds are combined, and a step of subjecting the cutting tool material subjected to the immersion treatment to a heat treatment to cause a diffusion reaction, It is characterized by having.

【0008】[0008]

【作用】本発明に係る切削工具材の表面層強化方法で
は、まず、刃部に洗浄および粗面化処理が施された後、
この刃部に金属塩および/または有機金属が乗せられ、
乾燥後に熱処理が施される。このため、金属塩および/
または有機金属が刃部と反応してこの刃部の内部に拡散
し、合金化や微細析出により金属拡散層が形成されると
ともに、前記刃部の表面層は、窒化、炭化、炭窒化また
は酸化によりセラミックス化される。これにより、表面
層の耐摩耗性、摺動性、耐熱性が向上し、しかも内部の
高強度化が可能になって剥離を防止することができる。
In the method for strengthening the surface layer of a cutting tool material according to the present invention, first, after the blade portion is subjected to cleaning and roughening treatment,
Metal salt and / or organic metal is placed on this blade,
Heat treatment is applied after drying. Therefore, metal salts and /
Alternatively, the organic metal reacts with the blade portion and diffuses inside the blade portion, and a metal diffusion layer is formed by alloying or fine precipitation, and the surface layer of the blade portion is nitrided, carbonized, carbonitrided or oxidized. Made into ceramics. As a result, the wear resistance, slidability, and heat resistance of the surface layer are improved, and the internal strength can be increased to prevent peeling.

【0009】[0009]

【実施例】本発明に係る切削工具材の表面層強化方法に
ついて実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳
細に説明する。
The method for strengthening the surface layer of a cutting tool material according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

【0010】図1は、本発明方法の処理手順を示すフロ
ーチャートであり、これに沿って概略的に説明する。ま
ず、超硬またはサーメットの刃部が形成された切削工具
材が用意される(ステップS1)。この刃部の表面に
は、超硬またはサーメットの加工時の切削油等が付着し
ており、該切削油等は、粒成長促進材やセラミックス被
膜形成材の付着を不均一にする等の不具合があり、アル
カリ溶液により脱脂処理が施される(ステップS2)。
脱脂処理後の刃部は、酸溶液によりその表面に凹凸が形
成され(エッチング処理)、粗面化処理が遂行される
(ステップS3)。刃部の表面に対して粒成長促進材や
セラミックス被膜形成材の付着を良くするためである。
FIG. 1 is a flow chart showing a processing procedure of the method of the present invention, which will be schematically described. First, a cutting tool material on which a blade portion of cemented carbide or cermet is formed is prepared (step S1). Cutting oil or the like is attached to the surface of the blade portion during processing of cemented carbide or cermet, and the cutting oil or the like causes problems such as uneven adhesion of the grain growth promoting material or the ceramic film forming material. There is a degreasing treatment with an alkaline solution (step S2).
After the degreasing treatment, the surface of the blade is roughened by an acid solution (etching treatment), and a roughening treatment is performed (step S3). This is to improve the adhesion of the grain growth promoting material and the ceramic film forming material to the surface of the blade.

【0011】次いで、ステップS3に進み、刃部は、粒
成長促進材および硬質セラミックス被膜形成材に浸漬さ
れ(浸漬処理)、この刃部表面に被膜が形成される。そ
の際、刃部表面に対して粒成長促進材やセラミックス被
膜形成材の付着をさらに良くするため、増粘剤や若干の
バインダ等を加えることもできる。
Then, in step S3, the blade portion is dipped in the grain growth promoting material and the hard ceramics film forming material (immersion treatment) to form a film on the surface of the blade portion. At that time, in order to further improve the adhesion of the grain growth promoting material and the ceramic film forming material to the surface of the blade portion, it is possible to add a thickener or a small amount of binder.

【0012】そこで、ステップS5に進んで乾燥処理が
行われ、溶媒が除去された後、熱処理工程に進む(ステ
ップS6)。この熱処理工程では、熱拡散、反応拡散に
より金属塩および/または有機金属が母材(刃部)内に
拡散し、金属拡散層が形成される一方、この刃部の表面
層では、雰囲気ガスや分解物等による窒化、炭化、炭窒
化、酸化によるセラミックス化が進行する。これによ
り、刃部の表面層強化処理が完了し、この刃部には必要
に応じて加工処理が施され(ステップS7)、チップ、
ドリルまたはリーマ等の製品が得られる。 〈実施例1〉切削工具材として市販の超硬チップ(JI
S−P−10相当品)が選択された。この超硬チップ
は、内接円が12.7mmでかつ厚さが4.76mmの
正方形チップであり、NaOHの20%水溶液で十分に
脱脂された後、塩酸の25%水溶液に浸漬されてその表
面にエッチング処理が施された。
Therefore, the process proceeds to step S5, the drying process is performed, the solvent is removed, and then the process proceeds to the heat treatment process (step S6). In this heat treatment step, the metal salt and / or the organic metal is diffused into the base material (blade portion) by thermal diffusion or reaction diffusion to form a metal diffusion layer. On the other hand, in the surface layer of the blade portion, atmospheric gas or Nitriding, carbonization, carbonitriding by decomposition products, and ceramicization by oxidation proceed. As a result, the surface layer strengthening treatment of the blade portion is completed, and the blade portion is subjected to a processing treatment as needed (step S7), the chip,
Products such as drills or reamers are obtained. <Example 1> A commercially available carbide tip (JI
S-P-10 equivalent) was selected. This cemented carbide chip is a square chip having an inscribed circle of 12.7 mm and a thickness of 4.76 mm, and after being sufficiently degreased with a 20% aqueous solution of NaOH, it was immersed in a 25% aqueous solution of hydrochloric acid and The surface was etched.

【0013】超硬チップは、表1に示す金属塩溶液A〜
Fに浸漬され、乾燥処理が施された後、表2に示す有機
金属溶液g〜oに選択的に浸漬された。これらの含浸物
の組み合わせが、表3の実験例2〜24に示されてい
る。
Cemented carbide chips are prepared from the metal salt solutions A to A shown in Table 1.
After being immersed in F and dried, it was selectively immersed in the organometallic solutions g to o shown in Table 2. The combinations of these impregnants are shown in Experimental Examples 2 to 24 in Table 3.

【0014】そこで、有機金属溶液g〜oが選択的に含
浸された各超硬チップは、80℃の乾燥器中で12時間
の乾燥処理が施された後、焼成処理(熱処理)が行われ
た。この焼成条件は、450℃、650℃でそれぞれ1
5分間、30分間保持した後、1240℃で10分間、
1320℃で15分間保持した。ここまでの処理条件
は、10℃/minの昇温速度で、真空雰囲気であっ
た。
Therefore, the cemented carbide chips selectively impregnated with the organometallic solutions g to o are subjected to a drying treatment for 12 hours in a dryer at 80 ° C. and then a firing treatment (heat treatment). It was The firing conditions are 450 ° C. and 650 ° C.
After holding for 5 minutes and 30 minutes, at 1240 ° C for 10 minutes,
Hold at 1320 ° C for 15 minutes. The processing conditions so far were a vacuum atmosphere at a temperature rising rate of 10 ° C./min.

【0015】その後、10℃/minの昇温速度で13
60℃まで昇温して30分間保持し、さらに5℃/mi
nの昇温速度で1380℃まで昇温して90分間保持し
た。なお、雰囲気は、1380℃未満で3〜5Torr
の減圧窒素下、それ以上の温度で1barの窒素加圧下
であった。また、1380℃で保持した後、1000℃
までまで急冷し、60分間保持した後に室温まで急冷し
た。この急冷中は、窒素ガスによる3.5barの加圧
下であった。
Then, at a temperature rising rate of 10 ° C./min, 13
The temperature is raised to 60 ° C and held for 30 minutes, and further 5 ° C / mi
The temperature was raised to 1380 ° C. at a heating rate of n and held for 90 minutes. The atmosphere is 3 to 5 Torr below 1380 ° C.
Under reduced pressure nitrogen, above and under 1 bar nitrogen pressure at higher temperatures. Also, after holding at 1380 ℃, 1000 ℃
To 60 ° C., held for 60 minutes, and then rapidly cooled to room temperature. During this rapid cooling, the pressure was 3.5 bar with nitrogen gas.

【0016】[0016]

【表1】 [Table 1]

【0017】[0017]

【表2】 [Table 2]

【0018】[0018]

【表3】 [Table 3]

【0019】表3に示すように、これらの超硬チップに
ついて硬度を測定した。この硬度は、荷重1kgfのマ
イクロビッカース硬度であった。なお、比較例として、
同一配合組成でかつ同一焼結温度にて処理した物を製造
した(実験例1参照)。
As shown in Table 3, the hardness of these cemented carbide chips was measured. This hardness was a micro Vickers hardness with a load of 1 kgf. As a comparative example,
A product treated with the same composition and the same sintering temperature was manufactured (see Experimental Example 1).

【0020】このように、実施例1によれば、実験例2
〜24において、硬度が傾斜的に変化するとともに、各
硬度が比較例(実験例1)に比べて著しく高い値となっ
た。 〈実施例2〉切削工具材として市販の超硬チップ(JI
S−K−10相当品およびJIS−P−10相当品)が
選択された。各超硬チップは、内接円が12.7mmで
かつ厚さが4.76mmの正方形チップであり、NaO
Hの20%水溶液で十分に脱脂された後、塩酸の25%
水溶液に浸漬されてその表面にエッチング処理が施され
た。
As described above, according to Example 1, Experimental Example 2
In Nos. 24 to 24, the hardness changed in a gradual manner, and each hardness became a significantly higher value as compared with the comparative example (Experimental Example 1). <Example 2> A commercially available carbide tip (JI
S-K-10 equivalent product and JIS-P-10 equivalent product) were selected. Each carbide tip is a square tip with an inscribed circle of 12.7 mm and a thickness of 4.76 mm.
After being sufficiently degreased with a 20% aqueous solution of H, 25% of hydrochloric acid
It was immersed in an aqueous solution and its surface was subjected to etching treatment.

【0021】次に、超硬チップは、硝酸ニッケルの25
%溶液とアルミニウムイソプロポキシド−チタニウムイ
ソプロポキシドの混液(30:70)、および硝酸ニッ
ケルの25%溶液とジルコニウムイミド、クロミウムア
ミド(溶液濃度がそれぞれ70%)に浸漬された。さら
に、超硬チップは、実施例1と同様の条件で乾燥、焼成
処理された。
Next, the cemented carbide tip is made of nickel nitrate 25
% Solution and aluminum isopropoxide-titanium isopropoxide mixed solution (30:70), and a 25% solution of nickel nitrate, zirconium imide and chromium amide (solution concentration 70% each). Further, the cemented carbide chips were dried and fired under the same conditions as in Example 1.

【0022】そこで、各超硬チップ、実施例1の超硬チ
ップ、市販のP−10相当品、市販のサーメット、市販
のPVDおよびCVD処理品について、これらの表面に
形成された硬質セラミックス層の厚さ、EPMA分析に
よる傾斜組成幅および刃先表面の硬度HRAを検出し、そ
の結果を表4に示した。なお、市販のサーメットについ
ては、超硬チップと同様な処理を施し、その結果を記載
した。このサーメットでは、硝酸ニッケルに代替して硝
酸コバルトが使用された。
Therefore, for each of the cemented carbide chips, the cemented carbide chip of Example 1, a commercially available P-10 equivalent product, a commercially available cermet, a commercially available PVD and a CVD treated product, the hard ceramic layer formed on the surface of these The thickness, the graded composition width by EPMA analysis, and the hardness H RA of the cutting edge surface were detected, and the results are shown in Table 4. The commercially available cermet was subjected to the same treatment as the cemented carbide tip, and the results are shown. In this cermet, cobalt nitrate was used in place of nickel nitrate.

【0023】[0023]

【表4】 [Table 4]

【0024】さらに、図2〜図4には、実際の性能試験
として切削寿命試験の結果が示されており、図5には、
耐摩耗試験の結果が示されている。これにより、実施例
1、2は、市販のP−10相当品に比べて一段と優れた
値を示し、市販のPVDおよびCVD処理品に比べても
なお高い性能を有することが判った。
Further, FIGS. 2 to 4 show the results of a cutting life test as an actual performance test, and FIG. 5 shows
The results of the abrasion resistance test are shown. From these results, it was found that Examples 1 and 2 exhibited a far superior value to the commercially available P-10 equivalent product and still had higher performance than the commercially available PVD and CVD treated products.

【0025】しかも、実施例1、2では、全て物性の向
上が認められた。これは、表面に生成されたセラミック
ス硬質被膜が強靱で、実際のセラミックスに近い値であ
ると推定される。また、その生成層がポーラスであると
硬度の値が小さくなるが、得られた値から該生成膜が密
であると推定される。
Moreover, in Examples 1 and 2, the improvement of the physical properties was observed. This is presumed to be a value close to that of actual ceramics because the ceramic hard coating formed on the surface is tough. Further, if the generated layer is porous, the hardness value becomes small, but from the obtained value, it is estimated that the generated film is dense.

【0026】その上、実施例1、2では、被膜の密着度
や耐久性に大きく関わる成分拡散層が設けられているた
め、実際上傾斜的機能を有して剥離の発生を確実に阻止
することができる。また、実施例1、2では、特殊な装
置を必要とせず、多層コーティングと異なって、被膜組
織を変更する毎にチャンバー内を清掃する作業が不要と
なり、安価で高性能な切削用超硬チップおよびサーメッ
トチップを得ることができるという効果が得られた。 〈実施例3〉平均粒径が2μmのWC粉末を56wt
%、平均粒径が1.5μmのTiC粉末を30wt%、
平均粒径が1.2μmのTiN粉末を5wt%、平均粒
径が1.5μmのTaC粉末を3wt%、平均粒径が
0.8μmの金属Co粉末を6wt%の割合で配合し、
十分湿式混合した。この混合後に、湿式加圧成形法にて
直径が12.5mmで長さが100mmの成形体が成形
された。
Moreover, in Examples 1 and 2, since the component diffusion layer, which greatly affects the adhesion and durability of the coating film, is provided, it actually has an inclined function and reliably prevents the occurrence of peeling. be able to. Also, in Examples 1 and 2, no special device is required, unlike the multi-layer coating, it is not necessary to clean the inside of the chamber every time the coating structure is changed, and an inexpensive and high-performance carbide tip for cutting is provided. And the effect that a cermet chip can be obtained was acquired. <Example 3> 56 wt% of WC powder having an average particle size of 2 μm
%, 30 wt% of TiC powder having an average particle size of 1.5 μm,
5 wt% of TiN powder having an average particle size of 1.2 μm, 3 wt% of TaC powder having an average particle size of 1.5 μm, and 6 wt% of metallic Co powder having an average particle size of 0.8 μm were mixed.
Wet mixed well. After this mixing, a molded body having a diameter of 12.5 mm and a length of 100 mm was molded by a wet pressure molding method.

【0027】この成形体は、加圧成形時に使用された溶
媒体のアルコールおよび減摩材として添加された0.1
%のステアリン酸アンモニウムを除去するため、窒素ガ
ス中で窒素を流通させながら3〜5Torrの加圧下に
て250℃、350℃、450℃、650℃でそれぞれ
10分間、10分間、15分間、30分間保持され、さ
らに1000℃まで昇温されてその温度で30分間保持
された。これにより、仮焼成体が得られ、次いで、この
仮焼成体に本焼成処理が行われた。この焼成条件は、昇
温速度が10℃/minであり、650℃で45分間保
持した後、1250℃、1320℃でそれぞれ15分
間、30分間保持し、さらに1360℃で30分間、1
380℃で60分間保持した。焼成雰囲気は、1320
℃までが真空、1320℃を越える温度で1barの窒
素ガス加圧下であった。
This molded product was added with 0.1 as an alcohol and an anti-friction material of the solvent body used at the time of pressure molding.
% Ammonium stearate to remove 10%, 10 minutes, 15 minutes, 30 minutes respectively at 250 ° C., 350 ° C., 450 ° C. and 650 ° C. under a pressure of 3 to 5 Torr while flowing nitrogen in nitrogen gas. It was held for a minute, further heated to 1000 ° C., and held at that temperature for 30 minutes. As a result, a calcined body was obtained, and then the calcined body was subjected to the main calcination treatment. The firing conditions were such that the temperature rising rate was 10 ° C./min, the temperature was maintained at 650 ° C. for 45 minutes, then at 1250 ° C. and 1320 ° C. for 15 minutes and 30 minutes, respectively, and further at 1360 ° C. for 30 minutes and 1 minute.
Hold at 380 ° C for 60 minutes. The firing atmosphere is 1320
The temperature was a vacuum up to ° C, and the temperature was over 1320 ° C under a nitrogen gas pressure of 1 bar.

【0028】焼成後の本焼成体は、ドリル形状およびリ
ーマ形状に加工されるとともに、刃付け処理が施され
た。これにより、切削工具材としてのドリルおよびリー
マが形成された。
The fired body after firing was processed into a drill shape and a reamer shape, and was subjected to a blade treatment. As a result, a drill and a reamer as cutting tool materials were formed.

【0029】次に、前記ドリルおよびリーマが、市販の
P種のドリル材と共にNaOHの20%水溶液で十分に
脱脂された後、塩酸の25%水溶液に浸漬されてその表
面にエッチング処理が施された。そして、エッチング処
理が施されたドリル、リーマおよびドリル材は、水洗後
に、硝酸ニッケルの25%溶液に30分間浸漬され、さ
らにアルミニウムイソプロポキシドとチタニウムイソプ
ロポキシドの混液に浸漬され、乾燥処理が施された後に
焼成処理(熱処理)が行われた。この焼成条件は、昇温
速度が10℃/minであり、650℃で45分間保持
した後、1250℃、1320℃でそれぞれ15分間、
30分間保持し、さらに1360℃で30分間、138
0℃で60分間保持した。焼成雰囲気は、1320℃ま
でが真空であり、1320℃を越える温度で1barの
窒素ガス加圧下であった。
Next, the drill and reamer are thoroughly degreased with a 20% aqueous solution of NaOH together with a commercially available P type drill material, and then immersed in a 25% aqueous solution of hydrochloric acid and the surface thereof is subjected to etching treatment. It was The drill, reamer and drill material that have been subjected to the etching treatment are washed with water, then immersed in a 25% solution of nickel nitrate for 30 minutes, further immersed in a mixed solution of aluminum isopropoxide and titanium isopropoxide, and dried. After being applied, a firing process (heat treatment) was performed. The firing conditions are such that the temperature rising rate is 10 ° C./min, the temperature is maintained at 650 ° C. for 45 minutes, and then 1250 ° C. and 1320 ° C. for 15 minutes.
Hold for 30 minutes, then at 1360 ° C for 30 minutes, 138
Hold at 0 ° C. for 60 minutes. The firing atmosphere was a vacuum up to 1320 ° C., and was under a nitrogen gas pressure of 1 bar at a temperature exceeding 1320 ° C.

【0030】このように処理されたドリル、リーマおよ
びドリル材では、表面の硬度HRAが96.8〜98.4
となり、P種市販材をはるかに越える値となった。ま
た、それぞれの処理材の表面には、コーティング層が形
成されており、その厚さが数μm〜12μm程度であっ
た。
The thus treated drill, reamer and drill material have a surface hardness H RA of 96.8 to 98.4.
Was a value far exceeding that of the P-type commercially available material. Further, a coating layer was formed on the surface of each treatment material, and the thickness thereof was about several μm to 12 μm.

【0031】そこで、各処理済みドリルおよびドリル材
を断面方向に切断してその物性を測定すると、図6に示
すように、表面からの距離の変化に対応して硬度が変化
するという結果が得られた。また、Ni、Tiの元素濃
度は、図7および図8に示すものとなった。なお、リー
マとドリルが同様の処理であるため、上記物性の測定
は、ドリルのみを用いて行った。この結果、処理済みド
リルおよびドリル材は、表面から内部に対して傾斜的特
性を有することが判った。
Therefore, when each processed drill and drill material are cut in the cross-sectional direction and the physical properties thereof are measured, the result is that the hardness changes corresponding to the change in the distance from the surface, as shown in FIG. Was given. The element concentrations of Ni and Ti are shown in FIGS. 7 and 8. Since the reamer and the drill are treated in the same manner, the above physical properties were measured using only the drill. As a result, it was found that the treated drills and drill materials had a graded property from the surface to the inside.

【0032】さらに、処理済みドリルおよびドリル材の
切削寿命の測定を行い、その結果が図9に示されてい
る。これにより、処理済みドリルおよびドリル材は、市
販品のJIS−P−10相当品に比べて切削寿命がはる
かに向上していることが判った。また、処理済みドリル
およびドリル材と従来からのP種CVD処理品とを用
い、耐摩耗試験を行った。その結果が、図10に示され
ている。これによって、処理済みドリルおよびドリル材
は、従来のPVD、CVD処理品を越える耐摩耗性能を
有することが判った。
Further, the cutting life of the processed drill and the drill material was measured, and the result is shown in FIG. As a result, it was found that the treated drills and drill materials had a much longer cutting life than the commercially available JIS-P-10 equivalent products. Further, an abrasion resistance test was conducted using the processed drill and drill material and a conventional P type CVD processed product. The result is shown in FIG. From this, it was found that the treated drills and drill materials have wear resistance performance exceeding that of conventional PVD and CVD treated products.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上のように本発明に係る切削工具材の
表面層強化方法によれば、以下の効果が得られる。
As described above, according to the method for strengthening the surface layer of a cutting tool material according to the present invention, the following effects can be obtained.

【0034】粗面化処理された刃部と金属塩および/ま
たは有機金属が反応してこの刃部の内部に拡散し、合金
化や微細析出により金属拡散層が形成されるとともに、
前記刃部の表面層は、窒化、炭化、炭窒化または酸化に
よりセラミックス化される。これにより、安価でかつ簡
単な作業で、刃部の表面層の耐摩耗性、摺動性、耐熱性
が向上し、しかも前記刃部の内部の高強度化が可能にな
って剥離を確実に阻止することができる。
The roughened blade portion reacts with the metal salt and / or organic metal to diffuse inside the blade portion, and a metal diffusion layer is formed by alloying or fine precipitation, and
The surface layer of the blade portion is made into ceramics by nitriding, carbonizing, carbonitriding, or oxidizing. As a result, the abrasion resistance, slidability, and heat resistance of the surface layer of the blade can be improved by inexpensive and simple work, and the internal strength of the blade can be increased to ensure peeling. Can be stopped.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る製造方法を説明するためのフロー
チャートである。
FIG. 1 is a flowchart for explaining a manufacturing method according to the present invention.

【図2】鋼旋削における寿命線の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a life line in steel turning.

【図3】鋳鉄旋削における寿命線の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a life line in turning cast iron.

【図4】ダクタイル鋳鉄における寿命線の説明図であ
る。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a life line of ductile cast iron.

【図5】耐摩耗性を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining wear resistance.

【図6】表面からの距離変化と硬度変化の関係を示す図
である。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a change in distance from the surface and a change in hardness.

【図7】表面からの距離変化とNi元素濃度変化の関係
を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a distance change from the surface and a Ni element concentration change.

【図8】表面からの距離変化とTi元素濃度変化の関係
を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a distance change from the surface and a Ti element concentration change.

【図9】切削寿命試験を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining a cutting life test.

【図10】耐摩耗性を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining wear resistance.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 船木 光弘 埼玉県狭山市新狭山1−10−1 ホンダエ ンジニアリング株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Mitsuhiro Funaki 1-10-1 Shin-Sayama, Sayama-shi, Saitama Honda Engineering Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】切削工具材に形成された超硬またはサーメ
ットの刃部を、アルカリで洗浄処理するとともに酸で粗
面化処理する工程と、 前記処理された刃部を、周期表のVIA族のCr、Wと
VIIA族のMnとVIII族のFe、Ni、Coから
選択される1種以上あるいはそれらの化合物と塩からな
る金属塩の溶液、および/または、III族のAlとI
V族のTi、ZrとVA族のVとVIA族のCrから選
択される1種以上あるいはそれらの化合物からなる金属
と有機物が化合した有機金属溶液に浸漬処理する工程
と、 前記浸漬処理された切削工具材に熱処理を施して拡散反
応させる工程と、 を有することを特徴とする切削工具材の表面層強化方
法。
1. A step of cleaning a blade portion of cemented carbide or cermet formed on a cutting tool material with an alkali and roughening the surface with an acid, and treating the blade portion with a VIA group of the periodic table. Of Cr, W and MIA of Group VIIA and Fe, Ni and Co of Group VIII or a metal salt solution consisting of a compound and a salt thereof, and / or Al and I of Group III.
A step of immersing in a metal-organic solution in which a metal and an organic compound consisting of one or more kinds selected from Ti, Zr of group V, V of group VA and Cr of group VA, or a compound thereof, and the immersion treatment A method for strengthening a surface layer of a cutting tool material, the method comprising: subjecting the cutting tool material to a heat treatment to cause a diffusion reaction.
【請求項2】請求項1記載の表面層強化方法において、
前記金属塩溶液の塩は、硝酸塩、酢酸塩または塩化物塩
であることを特徴とする切削工具材の表面層強化方法。
2. The surface layer strengthening method according to claim 1,
The surface layer strengthening method for a cutting tool material, wherein the salt of the metal salt solution is a nitrate salt, an acetate salt or a chloride salt.
【請求項3】請求項1記載の表面層強化方法において、
前記有機物の塩は、エトキシド、プロポキシド、ブトキ
シド、イミドまたはアミドであることを特徴とする切削
工具材の表面層強化方法。
3. The surface layer strengthening method according to claim 1,
The said organic salt is ethoxide, propoxide, butoxide, imide, or amide, The surface layer strengthening method of the cutting tool material characterized by the above-mentioned.
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