JPH08209334A - 被覆硬質合金 - Google Patents
被覆硬質合金Info
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- JPH08209334A JPH08209334A JP3461195A JP3461195A JPH08209334A JP H08209334 A JPH08209334 A JP H08209334A JP 3461195 A JP3461195 A JP 3461195A JP 3461195 A JP3461195 A JP 3461195A JP H08209334 A JPH08209334 A JP H08209334A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、残留圧縮応力が高い欠点を改善
し、残留圧縮応力を低減することにより皮膜の密着性を
高め、強いては被覆工具の耐剥離性を改善すると同時に
厚膜化をも可能とする技術を提供するものである。 【構成】 皮膜の主成分として、（ＴｉＡｌＦｅ Ｍ）
ＣＮからなる皮膜において、ＭはＹ、Ｄｙ、Ｎｄ、Ｃ
ａ、Ｃｅ、Ｓｒより選ばれる１種以上の金属、またはそ
れらの多層化により構成する。
し、残留圧縮応力を低減することにより皮膜の密着性を
高め、強いては被覆工具の耐剥離性を改善すると同時に
厚膜化をも可能とする技術を提供するものである。 【構成】 皮膜の主成分として、（ＴｉＡｌＦｅ Ｍ）
ＣＮからなる皮膜において、ＭはＹ、Ｄｙ、Ｎｄ、Ｃ
ａ、Ｃｅ、Ｓｒより選ばれる１種以上の金属、またはそ
れらの多層化により構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は、耐摩耗性、耐欠損性
に優れる切削工具として用いられる被覆切削工具及び耐
摩耗工具として用いられる被覆耐摩工具に関する。
に優れる切削工具として用いられる被覆切削工具及び耐
摩耗工具として用いられる被覆耐摩工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来ＰＶＤ法による硬質皮膜は、ＴｉＮ
が主流であったが、最近ＴｉＣＮ膜があるいは（ＴｉＡ
ｌ）Ｎといった新しい種類の皮膜が開発され注目されて
きている。ＴｉＣＮはビッカース硬さが３０００近くあ
り、ＴｉＮのビッカース硬さ２２００に比べ格段に硬く
耐摩耗性を著しく高める効果も持つ。一方（ＴｉＡｌ）
ＮはＴｉとＡｌの比率により異なるが、概略２３００〜
２８００のビッカース硬さを有し、ＴｉＮに比べ耐摩耗
性を高める一方耐酸化性が著しく優れるため刃先が高温
になる切削条件下などで優れた特性を発揮するものであ
る。
が主流であったが、最近ＴｉＣＮ膜があるいは（ＴｉＡ
ｌ）Ｎといった新しい種類の皮膜が開発され注目されて
きている。ＴｉＣＮはビッカース硬さが３０００近くあ
り、ＴｉＮのビッカース硬さ２２００に比べ格段に硬く
耐摩耗性を著しく高める効果も持つ。一方（ＴｉＡｌ）
ＮはＴｉとＡｌの比率により異なるが、概略２３００〜
２８００のビッカース硬さを有し、ＴｉＮに比べ耐摩耗
性を高める一方耐酸化性が著しく優れるため刃先が高温
になる切削条件下などで優れた特性を発揮するものであ
る。
【０００３】また、（ＴｉＡｌ）Ｎ膜の皮膜の改善とし
てＴｉ／Ａｌの比率を限定した特公平５−６７７０５号
や、（ＴｉＡｌＺｒ）Ｎ、（ＴｉＡｌＶ）Ｎといった更
に多元系の皮膜にした米国特許４８７１４３４号等が提
案され、更に改善が計られている。しかしながら、これ
らの新しい皮膜は、Ａｌの含有により耐酸化性は向上し
たものの、まだ十分に満足されるものではなく、また皮
膜に残留する圧縮応力がＴｉＮ皮膜の１．５倍以上と高
く、次のような種々の問題点を有するものである。
てＴｉ／Ａｌの比率を限定した特公平５−６７７０５号
や、（ＴｉＡｌＺｒ）Ｎ、（ＴｉＡｌＶ）Ｎといった更
に多元系の皮膜にした米国特許４８７１４３４号等が提
案され、更に改善が計られている。しかしながら、これ
らの新しい皮膜は、Ａｌの含有により耐酸化性は向上し
たものの、まだ十分に満足されるものではなく、また皮
膜に残留する圧縮応力がＴｉＮ皮膜の１．５倍以上と高
く、次のような種々の問題点を有するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】皮膜の密着力は、皮膜
の残留圧縮応力が高くなるほど弱くなるものであり、こ
れら新しい皮膜はその密着性がＴｉＮに比べ劣るもので
ある。又、この残留応力が高いことは皮膜の密着性を悪
くするだけでなく、膜厚が厚くなるに従い残留応力が増
加するため皮膜の厚膜化への技術上の障害ともなり厚膜
化が実現されていないのも現状である。
の残留圧縮応力が高くなるほど弱くなるものであり、こ
れら新しい皮膜はその密着性がＴｉＮに比べ劣るもので
ある。又、この残留応力が高いことは皮膜の密着性を悪
くするだけでなく、膜厚が厚くなるに従い残留応力が増
加するため皮膜の厚膜化への技術上の障害ともなり厚膜
化が実現されていないのも現状である。
【０００５】残留圧縮応力を低減する最も簡単な方法
は、被覆工程における被覆パラメーターを変更すること
が考えられる。本発明者は、アークイオン放電法により
鋼基板上へＴｉＮを３μｍ成膜する場合、被覆パラメー
ターである窒素分圧、バイアス電圧に付いて、残留圧縮
応力を調べてみたところ、バイアス電圧−５０Ｖにおい
ては−２ＧＰａ、同 −１００Ｖにおいては−５ＧＰａ
の残留圧縮応力を示した。又、窒素分圧を１０-1Ｐａ下
においては−１ＧＰａ、同１０0 Ｐａにおいては−２Ｇ
Ｐａの残留圧縮応力を示した。この様に、成膜パラメー
ターを変えることにより容易に残留圧縮応力は変更可能
ではあるが、アークイオン放電法やホロカソード法等に
おいては、それぞれの最適なパラメーターの範囲を有す
ること、及びパラメーターの変更により成膜される皮膜
の膜特性が全く異なってしまうことの理由により、事実
上、パラメーターを変更することにより残留圧縮応力を
低減することは不可能であった。
は、被覆工程における被覆パラメーターを変更すること
が考えられる。本発明者は、アークイオン放電法により
鋼基板上へＴｉＮを３μｍ成膜する場合、被覆パラメー
ターである窒素分圧、バイアス電圧に付いて、残留圧縮
応力を調べてみたところ、バイアス電圧−５０Ｖにおい
ては−２ＧＰａ、同 −１００Ｖにおいては−５ＧＰａ
の残留圧縮応力を示した。又、窒素分圧を１０-1Ｐａ下
においては−１ＧＰａ、同１０0 Ｐａにおいては−２Ｇ
Ｐａの残留圧縮応力を示した。この様に、成膜パラメー
ターを変えることにより容易に残留圧縮応力は変更可能
ではあるが、アークイオン放電法やホロカソード法等に
おいては、それぞれの最適なパラメーターの範囲を有す
ること、及びパラメーターの変更により成膜される皮膜
の膜特性が全く異なってしまうことの理由により、事実
上、パラメーターを変更することにより残留圧縮応力を
低減することは不可能であった。
【０００６】一方、耐酸化性においては、Ａｌを含む皮
膜は確かに酸化開始温度は、ＴｉＮ、ＴｉＣＮに比べ高
く、耐酸化性には優れるものの酸化が連続的に進行する
条件下においては酸化進行速度は、ＴｉＮ、ＴｉＣＮと
比べほとんど変わりのないものである。つまり、酸化に
より生成する酸化皮膜は、ＴｉＮ、ＴｉＣＮの場合と同
様Ａｌを含有する皮膜においても、ルチル構造を有し、
ポーラスな皮膜である。従って、酸化進行に対する抵抗
は、ルチル構造であるがために極めて低い結果となるわ
けである。
膜は確かに酸化開始温度は、ＴｉＮ、ＴｉＣＮに比べ高
く、耐酸化性には優れるものの酸化が連続的に進行する
条件下においては酸化進行速度は、ＴｉＮ、ＴｉＣＮと
比べほとんど変わりのないものである。つまり、酸化に
より生成する酸化皮膜は、ＴｉＮ、ＴｉＣＮの場合と同
様Ａｌを含有する皮膜においても、ルチル構造を有し、
ポーラスな皮膜である。従って、酸化進行に対する抵抗
は、ルチル構造であるがために極めて低い結果となるわ
けである。
【０００７】
【本発明の目的】本発明は上述の残留圧縮応力が高い欠
点を改善し、残留圧縮応力を低減することにより皮膜の
密着性を高め、強いては被覆工具の耐剥離性を改善する
と同時に厚膜化をも可能とする技術を提供するものであ
る。加えて、ＴｉとＡｌを含有する窒化物、炭窒化物皮
膜の耐酸化性をさらに改善し、酸化が連続的に進む高速
切削において、より長寿命を示す皮膜を提供するもので
ある。
点を改善し、残留圧縮応力を低減することにより皮膜の
密着性を高め、強いては被覆工具の耐剥離性を改善する
と同時に厚膜化をも可能とする技術を提供するものであ
る。加えて、ＴｉとＡｌを含有する窒化物、炭窒化物皮
膜の耐酸化性をさらに改善し、酸化が連続的に進む高速
切削において、より長寿命を示す皮膜を提供するもので
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】そこで本発明は、（Ｔｉ
Ａｌ）Ｎを基本にこれに各種元素を添加する検討を行っ
た結果、次のような知見を得た。表１は、３μｍの（Ｔ
ｉＡｌ）Ｎ皮膜をアークイオンプレーティング法によ
り、バイアス電圧 −１２０Ｖ、窒素圧力１０-1Ｐａの
条件下で成膜するときに種々の元素を添加した場合の残
留圧縮応力を３μｍのＴｉＮの残留圧縮応力を１とした
場合の比で示している。
Ａｌ）Ｎを基本にこれに各種元素を添加する検討を行っ
た結果、次のような知見を得た。表１は、３μｍの（Ｔ
ｉＡｌ）Ｎ皮膜をアークイオンプレーティング法によ
り、バイアス電圧 −１２０Ｖ、窒素圧力１０-1Ｐａの
条件下で成膜するときに種々の元素を添加した場合の残
留圧縮応力を３μｍのＴｉＮの残留圧縮応力を１とした
場合の比で示している。
【０００９】
【表１】
【００１０】表１より、（ＴｉＡｌ）Ｎ皮膜中に軟質金
属を分散、または固溶体化させることにより、膜中の残
留応力が減少する傾向があることがわかる。また耐酸化
性においては、（ＴｉＡｌＦｅ）Ｎを基本にこれに各種
元素を添加する検討を行った結果、Ｙ、Ｄｙ、Ｎｄ、Ｃ
ｅ、Ｃａ、Ｓｒのうちいずれか１種以上の添加により耐
酸化性が著しく改善される知見を得た。表２は、３μｍ
の（ＴｉＡｌＦｅ）Ｎ皮膜をアークイオンプレーティン
グ法により、バイアス電圧１２０Ｖ、窒素圧力１０-1Ｐ
ａの条件下で成膜するときにＹを添加した場合の酸化開
始温度、及び８５０℃大気中での酸化速度を、３μｍの
ＴｉＮ、（ＴｉＡｌ）Ｎ皮膜と比較した結果を示す。
属を分散、または固溶体化させることにより、膜中の残
留応力が減少する傾向があることがわかる。また耐酸化
性においては、（ＴｉＡｌＦｅ）Ｎを基本にこれに各種
元素を添加する検討を行った結果、Ｙ、Ｄｙ、Ｎｄ、Ｃ
ｅ、Ｃａ、Ｓｒのうちいずれか１種以上の添加により耐
酸化性が著しく改善される知見を得た。表２は、３μｍ
の（ＴｉＡｌＦｅ）Ｎ皮膜をアークイオンプレーティン
グ法により、バイアス電圧１２０Ｖ、窒素圧力１０-1Ｐ
ａの条件下で成膜するときにＹを添加した場合の酸化開
始温度、及び８５０℃大気中での酸化速度を、３μｍの
ＴｉＮ、（ＴｉＡｌ）Ｎ皮膜と比較した結果を示す。
【００１１】
【表２】
【００１２】表２より、（ＴｉＡｌＦｅ）Ｎ皮膜中にＹ
を固溶体化させることにより、皮膜の耐酸化性が向上す
ることがわかる。尚、同様の結果がＤｙ、Ｎｄ、Ｃａ、
Ｃｅ、Ｓｒにおいても得られた。よって、本願発明は、
主成分としてＴｉとＡｌ及び／またはその固溶体の窒化
物、炭窒化物より構成された０．５〜１０μｍの膜厚か
ら成る硬質皮膜の主成分の１部をＦｅ族金属及びＭで示
される金属で置換した被覆硬質合金の該皮膜組成をモル
比において、（Ｔｉa Ａｌb Ｆｅ族c Ｍd）ＣxＮ1-xと
表した場合、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｘがそれぞれ、ａ＋ｂ＋
ｃ＋ｄ＝１、０．３≦ａ≦０．７、０．３≦ｂ≦０．
７、０．０１≦ｃ≦０．２、０．００１≦ｄ≦０．２、
０≦ｘ≦１より成る皮膜であり、ＭはＹ、Ｄｙ、Ｎｄ、
Ｃａ、Ｃｅ、Ｓｒのうちいずれか１種以上の金属であ
り、さらに、主成分の一部をＦｅ及びＭで置換された
（ＴｉＦｅＭ）の窒化物、炭窒化物の層とＡｌの窒化物
から成る層を５層以上の多層にし、厚膜化を達成したも
のである。
を固溶体化させることにより、皮膜の耐酸化性が向上す
ることがわかる。尚、同様の結果がＤｙ、Ｎｄ、Ｃａ、
Ｃｅ、Ｓｒにおいても得られた。よって、本願発明は、
主成分としてＴｉとＡｌ及び／またはその固溶体の窒化
物、炭窒化物より構成された０．５〜１０μｍの膜厚か
ら成る硬質皮膜の主成分の１部をＦｅ族金属及びＭで示
される金属で置換した被覆硬質合金の該皮膜組成をモル
比において、（Ｔｉa Ａｌb Ｆｅ族c Ｍd）ＣxＮ1-xと
表した場合、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｘがそれぞれ、ａ＋ｂ＋
ｃ＋ｄ＝１、０．３≦ａ≦０．７、０．３≦ｂ≦０．
７、０．０１≦ｃ≦０．２、０．００１≦ｄ≦０．２、
０≦ｘ≦１より成る皮膜であり、ＭはＹ、Ｄｙ、Ｎｄ、
Ｃａ、Ｃｅ、Ｓｒのうちいずれか１種以上の金属であ
り、さらに、主成分の一部をＦｅ及びＭで置換された
（ＴｉＦｅＭ）の窒化物、炭窒化物の層とＡｌの窒化物
から成る層を５層以上の多層にし、厚膜化を達成したも
のである。
【００１３】
【作用】（ＴｉＡｌ）化合物の皮膜中にＦｅ族を添加す
ることにより、膜中の残留応力を減少させ、膜の耐衝撃
性、特に断続切削等の機械的な衝撃に対しても剥離しに
くい膜となる。また、耐酸化性においては、（ＴｉＡｌ
Ｆｅ）化合物の皮膜中にＹ等を添加することにより、皮
膜の耐酸化性を向上させることが可能である。特に酸化
速度において著しい改善が可能になる理由は、Ｙを添加
した場合、形成される酸化皮膜の形態がルチル構造では
なくアナターゼ構造を示すためである。つまり、Ｙ等の
添加により非常に緻密な酸化膜が形成され酸化の進行が
形成された酸化膜中の酸素の拡散に律速される形態をと
ることにより、酸化の進行が著しく抑制されるわけであ
る。従って、酸化が連続的に進行する高速切削におい
て、皮膜の酸化がごく表面のみで発生し、これが酸化に
対し保護膜として作用し、皮膜内部にまで酸化が進行せ
ず、長寿命が得られるわけである。
ることにより、膜中の残留応力を減少させ、膜の耐衝撃
性、特に断続切削等の機械的な衝撃に対しても剥離しに
くい膜となる。また、耐酸化性においては、（ＴｉＡｌ
Ｆｅ）化合物の皮膜中にＹ等を添加することにより、皮
膜の耐酸化性を向上させることが可能である。特に酸化
速度において著しい改善が可能になる理由は、Ｙを添加
した場合、形成される酸化皮膜の形態がルチル構造では
なくアナターゼ構造を示すためである。つまり、Ｙ等の
添加により非常に緻密な酸化膜が形成され酸化の進行が
形成された酸化膜中の酸素の拡散に律速される形態をと
ることにより、酸化の進行が著しく抑制されるわけであ
る。従って、酸化が連続的に進行する高速切削におい
て、皮膜の酸化がごく表面のみで発生し、これが酸化に
対し保護膜として作用し、皮膜内部にまで酸化が進行せ
ず、長寿命が得られるわけである。
【００１４】以下、数値限定した理由に付いて説明す
る。（ＴｉＡｌ）化合物膜中に固溶体／混合体として添
加するＦｅ族は、０．０１未満では残留応力を低減する
のに十分な効果がなく、０．２を越えると皮膜中のＦｅ
族の量が多くなりすぎ耐摩耗性、耐溶着性等が劣化する
ため０．０１≦ｃ≦０．２の範囲とした。また、（Ｔｉ
ＡｌＦｅ族）化合物膜中に固溶体／混合体として添加す
るＹ等は共通して、０．０１未満では耐酸化性を向上す
るのに必ずしも十分な効果がなく、０．２０を越えると
皮膜の硬さが著しく低下し、著しく耐摩耗性を劣化する
傾向にあるため０．００１≦ｃ≦０．２０の範囲とし
た。
る。（ＴｉＡｌ）化合物膜中に固溶体／混合体として添
加するＦｅ族は、０．０１未満では残留応力を低減する
のに十分な効果がなく、０．２を越えると皮膜中のＦｅ
族の量が多くなりすぎ耐摩耗性、耐溶着性等が劣化する
ため０．０１≦ｃ≦０．２の範囲とした。また、（Ｔｉ
ＡｌＦｅ族）化合物膜中に固溶体／混合体として添加す
るＹ等は共通して、０．０１未満では耐酸化性を向上す
るのに必ずしも十分な効果がなく、０．２０を越えると
皮膜の硬さが著しく低下し、著しく耐摩耗性を劣化する
傾向にあるため０．００１≦ｃ≦０．２０の範囲とし
た。
【００１５】尚、上記の元素はターゲット材として固溶
体化しても、また各元素を個別のターゲットとして蒸着
時に成分を調整してもさらに固溶体ターゲットと個別タ
ーゲットを組み合わせても同様の効果が得られる。
体化しても、また各元素を個別のターゲットとして蒸着
時に成分を調整してもさらに固溶体ターゲットと個別タ
ーゲットを組み合わせても同様の効果が得られる。
【００１６】皮膜中のＣＮの比率は、０≦ｘ≦１、すな
わち炭化物、窒化物、炭窒化物の範囲としたのは、（Ｔ
ｉＡｌ）膜中に固溶体／混合体として添加したＦｅ族の
効果により応力が緩和されるため、硬さの高い炭化物で
も十分に使用でき、また硬さのやや低い窒化物、炭窒化
物においてもＦｅ族の量を調整することにより十分な性
能を有するため０≦ｘ≦１の範囲とした。
わち炭化物、窒化物、炭窒化物の範囲としたのは、（Ｔ
ｉＡｌ）膜中に固溶体／混合体として添加したＦｅ族の
効果により応力が緩和されるため、硬さの高い炭化物で
も十分に使用でき、また硬さのやや低い窒化物、炭窒化
物においてもＦｅ族の量を調整することにより十分な性
能を有するため０≦ｘ≦１の範囲とした。
【００１７】
【実施例】以下、実施例により本願発明を詳細に説明す
る。８４ＷＣ−３ＴｉＣ−１ＴｉＮ−３ＴａＣ−９Ｃｏ
の組成になるよう市販の２．５μｍのＷＣ粉末、１．５
μｍのＴｉＣ粉末、同ＴｉＮ粉末、１．２μｍのＴａＣ
粉末をボールミルにて９６時間混合し、乾燥造粒の後、
ＳＮＭＡ４３２のスローアウェイインサートをプレス
し、焼結後、所定の形状に加工した。この超硬合金基体
上にＰＶＤ法により、各種合金ターゲット、各元素単独
のターゲットを用意し、表３に示すような皮膜を形成し
た。
る。８４ＷＣ−３ＴｉＣ−１ＴｉＮ−３ＴａＣ−９Ｃｏ
の組成になるよう市販の２．５μｍのＷＣ粉末、１．５
μｍのＴｉＣ粉末、同ＴｉＮ粉末、１．２μｍのＴａＣ
粉末をボールミルにて９６時間混合し、乾燥造粒の後、
ＳＮＭＡ４３２のスローアウェイインサートをプレス
し、焼結後、所定の形状に加工した。この超硬合金基体
上にＰＶＤ法により、各種合金ターゲット、各元素単独
のターゲットを用意し、表３に示すような皮膜を形成し
た。
【００１８】
【表３】
【００１９】尚、比較のため従来例で記載した膜に付い
ても行った。次いで、これらの皮膜をスクラッチテスタ
ーにより、０から徐々に荷重を上げ、引っかいていき、
膜が剥離する荷重を求めた。それらの結果を表４に示
す。
ても行った。次いで、これらの皮膜をスクラッチテスタ
ーにより、０から徐々に荷重を上げ、引っかいていき、
膜が剥離する荷重を求めた。それらの結果を表４に示
す。
【００２０】
【表４】
【００２１】また、下記に示す工具が繰り返し衝撃を受
ける切削条件にて切削テストを行い最大摩耗が０．２ｍ
ｍに達するまでの寿命時間を求め、その結果を表４に併
記する。 切削条件 被削材 （４つ溝付き丸棒）Ｓ５０Ｃ Ｈｓ３２ 切削速度 ２００ｍ／ｍｉｎ 送り ０．１５ｍｍ／ｒｅｖ 切込み ２ｍｍ 切削油 なし
ける切削条件にて切削テストを行い最大摩耗が０．２ｍ
ｍに達するまでの寿命時間を求め、その結果を表４に併
記する。 切削条件 被削材 （４つ溝付き丸棒）Ｓ５０Ｃ Ｈｓ３２ 切削速度 ２００ｍ／ｍｉｎ 送り ０．１５ｍｍ／ｒｅｖ 切込み ２ｍｍ 切削油 なし
【００２２】表４の結果より、スクラッチ荷重において
は明確に違いがでていないが、機械的衝撃が加わる耐衝
撃性の試験では使用初期に剥離を生じて、異状摩耗をき
たしたことが分かる。なお、実施例では窒化物の皮膜を
使用したが、蒸着時の雰囲気を窒素、メタン等の分圧を
調整することにより様々な組成比率の炭窒化物の製作も
可能である。
は明確に違いがでていないが、機械的衝撃が加わる耐衝
撃性の試験では使用初期に剥離を生じて、異状摩耗をき
たしたことが分かる。なお、実施例では窒化物の皮膜を
使用したが、蒸着時の雰囲気を窒素、メタン等の分圧を
調整することにより様々な組成比率の炭窒化物の製作も
可能である。
【００２３】
【実施例２】８４ＷＣ−３ＴｉＣ−１ＴｉＮ−３ＴａＣ
−９Ｃｏの組成になるよう市販の２．５μｍのＷＣ粉
末、１．５μｍのＴｉＣ粉末、同ＴｉＮ粉末、１．２μ
ｍのＴａＣ粉末をボールミルにて９６時間混合し、乾燥
造粒の後、ＳＮＭＧ４３２のスローアウェイインサート
をプレスし、焼結後、所定の形状に加工した。この超硬
合金基体上にＰＶＤ法により、各種（ＴｉＡｌＦｅＹ）
合金のターゲットを用い、表５に示すような皮膜を形成
した。尚、比較のため従来例で記載した膜も形成した。
−９Ｃｏの組成になるよう市販の２．５μｍのＷＣ粉
末、１．５μｍのＴｉＣ粉末、同ＴｉＮ粉末、１．２μ
ｍのＴａＣ粉末をボールミルにて９６時間混合し、乾燥
造粒の後、ＳＮＭＧ４３２のスローアウェイインサート
をプレスし、焼結後、所定の形状に加工した。この超硬
合金基体上にＰＶＤ法により、各種（ＴｉＡｌＦｅＹ）
合金のターゲットを用い、表５に示すような皮膜を形成
した。尚、比較のため従来例で記載した膜も形成した。
【００２４】
【表５】
【００２５】次いで、これらの皮膜をコーティングされ
たスローアウェイインサートを大気中で徐々に昇温し、
酸化増が認められる温度を測定した。また、大気中９０
０℃において、時間とともに酸化増量を測定し、酸化速
度を算出した。これらの結果も表５に併記する。更に、
下記に示す高速切削条件にて切削テストを行い最大摩耗
が０．２ｍｍに達するまでの時間を求め、その結果も表
５に併記する。
たスローアウェイインサートを大気中で徐々に昇温し、
酸化増が認められる温度を測定した。また、大気中９０
０℃において、時間とともに酸化増量を測定し、酸化速
度を算出した。これらの結果も表５に併記する。更に、
下記に示す高速切削条件にて切削テストを行い最大摩耗
が０．２ｍｍに達するまでの時間を求め、その結果も表
５に併記する。
【００２６】表５より、Ｙを添加した皮膜は、格段に酸
化速度が遅く、また、そのことが連続高速切削において
著しい長寿命化に寄与している事が明らかである。
化速度が遅く、また、そのことが連続高速切削において
著しい長寿命化に寄与している事が明らかである。
【００２７】
【発明の効果】本発明の被覆硬質合金は、従来のＴｉ
Ｎ、ＴｉＡｌＮに比べ、硬さの低い元素を添加／固溶さ
せることにより、皮膜の残留圧縮応力を低め密着性を向
上させ、断続切削などにおいて、格段に長い工具寿命が
得られるものである。また、本発明は超硬合金を主に説
明してきたがＴｉＣＮ基サーメットに適用した場合にも
優れた効果を現すことは自明である。
Ｎ、ＴｉＡｌＮに比べ、硬さの低い元素を添加／固溶さ
せることにより、皮膜の残留圧縮応力を低め密着性を向
上させ、断続切削などにおいて、格段に長い工具寿命が
得られるものである。また、本発明は超硬合金を主に説
明してきたがＴｉＣＮ基サーメットに適用した場合にも
優れた効果を現すことは自明である。
Claims (2)
- 【請求項１】 主成分としてＴｉとＡｌ及び／またはそ
の固溶体の窒化物、炭窒化物より構成された０．５〜１
０μｍの膜厚から成る硬質皮膜の主成分の１部をＦｅ族
金属及びＭで示される金属で置換した被覆硬質合金の該
皮膜組成をモル比において、（Ｔｉa Ａｌb Ｆｅ族c Ｍ
d）ＣxＮ1-xと表した場合、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｘがそれ
ぞれ、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１、０．３≦ａ≦０．７、０．
３≦ｂ≦０．７、０．０１≦ｃ≦０．２、０．００１≦
ｄ≦０．２、０≦ｘ≦１より成る皮膜であり、ＭはＹ、
Ｄｙ、Ｎｄ、Ｃａ、Ｃｅ、Ｓｒのうちいずれか１種以上
の金属であることを特徴とする被覆硬質合金。 - 【請求項２】 請求項１記載の被覆硬質合金において、
主成分の一部をＦｅ及びＭで置換された（ＴｉＦｅＭ）
の窒化物、炭窒化物の層とＡｌの窒化物から成る層を５
層以上の多層にしたことを特徴とする被覆硬質合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03461195A JP3638332B2 (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | 被覆硬質合金 |
Applications Claiming Priority (1)
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