JPH08257808A - 表面被覆切削工具 - Google Patents
表面被覆切削工具Info
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Abstract
る硬質層を被覆してなる表面被覆切削工具を提供する。 【構成】基体表面に、少なくとも1層のチタンの炭窒酸
化物層を含み、さらに必要に応じて、チタンの炭化物
層、窒化物層、炭窒化物層および炭酸化物層並びに酸化
アルミニウム層のうちの1種または2種以上を含む複層
とで構成された複合硬質層を被覆してなる切削工具にお
いて、前記チタンの炭窒酸化物層は、X線回折による
(111)、(200)、(220)面のピーク強度I
(111)、I(200)、I(220)がI(11
1)>I(220)>I(200)であるようなチタン
の炭窒酸化物層であることを特徴とする。
Description
サーメット基体(以下、基体という)の表面に、少なく
とも1層のチタンの炭窒酸化物層を含む化合物層からな
る単一硬質層または複合硬質層を化学蒸着法により形成
してなる表面被覆切削工具に関するものであり、一段と
過酷な鋼の高能率断続切削加工(高速断続切削加工、高
送りフライス切削加工)において優れた切削性能を示す
表面被覆切削工具に関するものである。
は、基体の表面に化学蒸着法により、チタンの炭窒酸化
物からなる硬質層、またはチタンの炭窒酸化物層を含み
さらにチタンの炭化物、窒化物、炭窒化物および炭酸化
物並びに酸化アルミニウム層のうちの1種もしくは2種
以上の複層からなる複合硬質層を被覆してなる表面被覆
切削工具は知られており、この表面被覆切削工具は鋼や
鋳鉄などの連続切削や断続切削に用いられていることも
良く知られている。
硬質層を形成する化学蒸着法は、1000℃以上の高温
で行われるため、基体と被覆層の境界に脱炭層が形成さ
れ、基体の強度は低下し、被覆層は基体から剥離しやす
い。したがって、従来の化学蒸着法により作製したチタ
ン炭窒酸化物層表面被覆切削工具を用いて鋼などを高速
および高送り切削加工など過酷な条件下での切削を行っ
た場合には、切刃の折損や被覆層の剥離が生じ、十分な
切削工具寿命が得られなかった。
1)、(200)、(220)面のピーク強度をI(1
11)、I(200)、I(220)とすると、最大ピ
ークを(220)面としたI(220)>I(111)
>I(200)であるようなチタンの炭窒酸化物からな
る硬質層を物理蒸着法により被覆することで強度低下を
防止し、付着力を向上させる方法も提案されている(特
公昭63−19590号公報参照)。
程の省力化および短縮化に対する要求は強く、これに伴
ない、より一段と苛酷な条件下での断続切削が行われる
る傾向にあり、かかる苛酷な条件下で断続切削を行う
と、切削中に刃先が短時間で欠損し、比較的短時間で使
用寿命に至るのが現状である。かかる現状に対して、前
記物理蒸着法により形成されたチタンの炭窒酸化物から
なる硬質被覆層は、基体の強度低下は少ないものの、付
着力が依然として低く、さらに耐摩耗性も従来の化学蒸
着法によるものと比べて低いため、鋼などの高能率断続
切削加工(高速断続切削加工、高送りフライス切削加
工)を行った場合に、異常摩耗、剥離、欠損などの発生
により工具寿命を延ばすことができなかった。
かる観点から、化学蒸着法および物理蒸着法により形成
された被覆層の欠点をなくし、苛酷な条件下で断続切削
を行っても一層工具寿命の長い表面被覆切削工具を開発
すべく研究を行っていたところ、基体表面に、X線回折
における(111)、(200)、(220)面のピー
ク強度I(111)、I(200)、I(220)がI
(111)>I(220)>I(200)であるような
チタンの炭窒酸化物層を被覆してなる表面被覆切削工具
は、苛酷な条件下で断続切削に対して従来よりも一層使
用寿命が向上するという研究結果が得られたのである。
なされたものであって、(1)基体表面に、チタンの炭
窒酸化物層からなる硬質層を被覆してなる切削工具にお
いて、前記チタンの炭窒酸化物層は、X線回折による
(111)、(200)、(220)面のピーク強度I
(111)、I(200)、I(220)が、I(11
1)>I(220)>I(200)であるようなチタン
の炭窒酸化物層である硬質層表面被覆切削工具、(2)
基体表面に、少なくとも1層のチタンの炭窒酸化物層を
含み、さらに、チタンの炭化物層、窒化物層、炭窒化物
層および炭酸化物層並びに酸化アルミニウム層のうちの
1種または2種以上を含む複層とで構成された複合硬質
層を被覆してなる切削工具において、前記チタンの炭窒
酸化物層は、X線回折による(111)、(200)、
(220)面のピーク強度I(111)、I(20
0)、I(220)がI(111)>I(220)>I
(200)であるようなチタンの炭窒酸化物層である表
面被覆切削工具、に特徴を有するものである。
記チタンの炭窒酸化物層は、X線回折による第1ピーク
と第3ピークの強度比I(111)/I(200)が
1.5以上であることが一層好ましく、さらに、前記チ
タンの炭窒酸化物層をTi(Cu Nv Ow )(ただし、
u、v、oは、C、N、Oの原子比)で示すと、これら
はu+v+w=1、u≧v>w>0、0.05≧wなる
条件を満たすことが一層好ましい。
ンの炭窒酸化物層は、X線回折による第1ピークと第3
ピークの強度比I(111)/I(200)が1.5以
上である前記(1)または(2)記載の表面被覆切削工
具、(4)前記チタンの炭窒酸化物層をTi(Cu Nv
Ow )(ただし、u、v、oは、C、N、Oの原子比)
で示すと、これらはu+v+w=1、u≧v>w>0、
0.05≧wである条件を満たす(1)、(2)または
(3)記載の表面被覆切削工具、にも特徴を有するもの
である。また、前記チタンの炭窒酸化物層の厚さは1〜
20μmの範囲内にあることが好ましい。
(111)>I(220)>I(200)であるような
チタンの炭窒酸化物層は、化学蒸着装置内の反応温度を
比較的低温の800〜1000℃未満(好ましくは、8
50〜950℃)に設定し、反応ガスとして、TiCl
4 :0.5〜10容量%、CH3 CN:0.01〜5.
0容量%、N2 :0〜50容量%(N2 が含まれない場
合もある)、CO:0.01〜5.0容量%、残りH2
からなる混合ガスを反応させることにより形成すること
ができる。
よる第1ピークと第3ピークの強度比I(111)/I
(200)が1.5以上であるようにするには前記Ti
Cl4 :0.5〜10容量%、CH3 CN:0.01〜
5.0容量%、N2 :0〜50容量%(N2 が含まれな
い場合もある)、CO:0.01〜5.0容量%、残り
H2 からなる混合ガスの反応開始初期の反応ガスのCH
3 CN量を少なくし、その後に増加させて反応させるこ
とにより一層効率よく形成することができ、さらに、T
i(Cu Nv Ow )(ただし、u、v、oは、C、N、
Oの原子比)におけるu+v+w=1、u≧v>w>
0、0.05≧wなる条件を満たす炭窒酸化物層を形成
するには、前記TiCl4 :0.5〜10容量%、CH
3 CN:0.01〜5.0容量%、N2 :0〜50容量
%(N2 が含まれない場合もある)、CO:0.01〜
5.0容量%、残りH2 からなる混合ガスのCH3 C
N、N2 、COのガス成分比を調整することによりこと
により形成することができる。チタンの炭窒酸化物層の
X線回折による第1ピークと第3ピークの強度比I(1
11)/I(200)の最も好ましい範囲は、1.5〜
10である。
末、同じく平均粒径:5μmを有する粗粒WC粉末、同
じく平均粒径:1.5μmを有する(Ti、W)C(重
量比でTiC/WC=30/70)粉末、同じく平均粒
径:1.2μmを有する(Ti、W)(CN)(重量比
でTiC/TiN/WC=24/20/56)粉末、同
じく平均粒径:1.3μmを有する(Ta、Nb)C
(重量比でTaC/Nb=90/10)粉末、同じく平
均粒径:1.2μmを有するCo粉末を用意し、これら
原料粉末を表1に示される組成に配合し、ボールミルで
72時間湿式混合し、乾燥したのち、ISO規格CNM
G120408(超硬合金基体A〜C)および同じくS
EEN12048AFTN1(超硬合金基体D)に定め
る形状の圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を表1に示
される条件にて焼結して超硬合金基体A〜Dを作製し
た。
にホーニングを施したのち、化学蒸着装置を用い、表2
に示されるコーティング条件a〜hにてTiCNO層を
形成し、その他の硬質層は下記の条件で形成することに
より表3〜表4に示される組成および平均層厚のコーテ
ィング層を有する本発明被覆切削工具1〜12、比較被
覆切削工具1〜2および従来被覆切削工具1〜2を作製
した。TiCNO層以外の硬質層の形成条件(ただし、
%は容量%)は下記の通りである。
20%N2 −H2 反応温度:850℃ 反応圧力:50Torr
−H2 反応温度:1020℃ 反応圧力:50Torr
H2 S−H2 反応温度:1000℃ 反応圧力:50Torr
被覆切削工具1および従来被覆切削工具1を用い、 被削材 :SCM440(硬さ:HB220)の4本溝
入り丸棒 切削速度:300m/min 送り:0.25mm/rev 切込み :1.5mm 切削時間:10min 切削油 :なし の条件の高速断続切削試験(外径切削)を行い、摩耗量
を測定し、さらに摩耗形態を調べ、その結果を表5に示
した。
比較被覆切削工具2および従来被覆切削工具2を用い、 被削材 :SCM440(硬さ:HB220)の角材 切削速度:300m/min 1刃当りの送り:0.35mm/刃 切込み :2.0mm 切削時間:10min 切削油 :なし の条件の高速フライス切削試験を行い、摩耗量を測定
し、さらに摩耗形態を調べ、その結果を表5に示した。
被覆切削工具1〜12は、この発明の条件から外れた比
較被覆切削工具1〜2および従来被覆切削工具1〜2に
比べて、いずれも正常摩耗が維持され、切削工具の寿命
が大幅に向上していることが分かる。なお、この実施例
では、基体として超硬合金を用いたが、サーメットにつ
いてもまったく同じ結果が得られた。したがって、この
発明の表面被覆切削工具は、従来の表面被覆切削工具よ
りも切削工具交換回数などを減らして作業効率を上げ、
コストを下げることができるので産業の発展に大いに貢
献しうるものである。
Claims (4)
- 【請求項1】 WC基超硬合金またはサーメット基体
(以下、基体という)表面に、チタンの炭窒酸化物層を
被覆してなる切削工具において、前記チタンの炭窒酸化
物層は、X線回折による(111)、(200)、(2
20)面のピーク強度I(111)、I(200)、I
(220)が、I(111)>I(220)>I(20
0)であるようなチタンの炭窒酸化物層であることを特
徴とする硬質層表面被覆切削工具。 - 【請求項2】 基体表面に、少なくとも1層のチタンの
炭窒酸化物層を含み、さらに、チタンの炭化物層、窒化
物層、炭窒化物層および炭酸化物層並びに酸化アルミニ
ウム層のうちの1種または2種以上を含む複層とで構成
された複合硬質層を被覆してなる切削工具において、 前記チタンの炭窒酸化物層は、X線回折による(11
1)、(200)、(220)面のピーク強度I(11
1)、I(200)、I(220)がI(111)>I
(220)>I(200)であるようなチタンの炭窒酸
化物層であることを特徴とする表面被覆切削工具。 - 【請求項3】 前記チタンの炭窒酸化物層は、X線回折
による第1ピークと第3ピークの強度比I(111)/
I(200)が1.5以上であることを特徴とする請求
項1または2記載の表面被覆切削工具。 - 【請求項4】 前記チタンの炭窒酸化物層をTi(Cu
Nv Ow )(ただし、u、v、oは、C、N、Oの原子
比)で示すと、これらはu+v+w=1、u≧v>w>
0、0.05≧wなる条件を満たすことを特徴とする請
求項1、2または3記載の表面被覆切削工具。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09308795A JP3419140B2 (ja) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | 表面被覆切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
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JPH08257808A true JPH08257808A (ja) | 1996-10-08 |
JP3419140B2 JP3419140B2 (ja) | 2003-06-23 |
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---|---|---|---|
JP09308795A Expired - Fee Related JP3419140B2 (ja) | 1995-03-27 | 1995-03-27 | 表面被覆切削工具 |
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002346811A (ja) * | 2001-05-23 | 2002-12-04 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 被覆焼結体工具 |
JP2007532776A (ja) * | 2004-04-16 | 2007-11-15 | セラティチット オーストリア ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 耐摩耗性被覆を有する工具 |
CN102965639A (zh) * | 2011-08-29 | 2013-03-13 | 钴碳化钨硬质合金公司 | 具有碳氮氧化钛涂层的切削镶片及其制造方法 |
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JP2020131320A (ja) * | 2019-02-15 | 2020-08-31 | 株式会社タンガロイ | 被覆切削工具 |
-
1995
- 1995-03-27 JP JP09308795A patent/JP3419140B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US11253927B2 (en) | 2019-01-18 | 2022-02-22 | Tungaloy Corporation | Coated cutting tool |
CN111455348B (zh) * | 2019-01-18 | 2022-07-29 | 株式会社泰珂洛 | 被覆切削工具 |
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US11298750B2 (en) | 2019-02-15 | 2022-04-12 | Tungaloy Corporation | Coated cutting tool |
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