JPH08318410A - 切削工具 - Google Patents

切削工具

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JPH08318410A
JPH08318410A JP7320946A JP32094695A JPH08318410A JP H08318410 A JPH08318410 A JP H08318410A JP 7320946 A JP7320946 A JP 7320946A JP 32094695 A JP32094695 A JP 32094695A JP H08318410 A JPH08318410 A JP H08318410A
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ジョージ ピイ グラブ
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デニス テイ クイント
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ここに提供されたものはバインダーが豊富に
された母材をもつコートされた切削工具の提供。 【構成】 コーテイングは少なくとも１層の化学蒸着
（ＣＶＤ）層と少なくとも１層の物理蒸着（ＰＶＤ）層
を含む。ＰＶＤ層は残留圧縮応力を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明はコートされた切削
工具の分野に関する。これは特に平削り又は中断される
切削作業の間に遭遇されるような使用中に繰返される衝
撃に曝されるこれらのコートされた切削工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】色々な金属切削の工程の中で、平削りは
切削インサートに関する限り最も要求のきびしい作業で
ある。平削りは一定の速度において中断されるチップの
取除きを含む。工具チップは繰返えして作業片に喰込
み、切削し且つ離れて機械的及び熱的な衝撃の両方に耐
える。これらの衝撃の大きさは切削の長さと切削の間の
間隔に依存する。喰込みと離れるパラメーターは又工具
材料の中に生じられる機械衝撃の程度を決定する。これ
らの条件は切削スピードが増加されるといっそう重くな
る。
【０００３】平削り作業に用いられる浸炭されたカーバ
イド切削インサートはしばしば切削刃に垂直な方向を向
いた数多くの平行な熱によるクラックを示している。こ
れらの熱によるクラックはこれ自身は工具の寿命を制限
するものではない。
【０００４】しかし、インサートは又切削刃に平行なク
ラックを示すことがある。これらのクラックは加えられ
た機械的なショックに基くものと信ぜられている。熱に
よるクラックと機械的クラックの交差によって刃のかけ
をおこし且つ早期の工具の破損を起すことがある。
【０００５】与えられた切削刃の形状をもってこの刃の
かけの問題に抵抗する現在行われている慣習は浸炭され
たカーバイド母材をコバルトバインダーの水準を高くし
て設計することである。この解決方法は刃のかけの問題
を減少させるが他の問題即ち切削刃の変形及び／又はフ
ランクの摩耗を起すと云う問題をもたらす。
【０００６】過去において、浸炭されたカーバイド品位
のものはコーテイングされたものもされないものも両方
とも平削りの応用に利用されて来た。コートされない平
削りインサートの例はＫ２８８５インサート及びＫ２８
８４インサートを含み、これらはタングステン カーバ
イドを基本とした浸炭されたカーバイド工具で、夫々約
１０．５と８．５重量パーセントのコバルトを持ち、両
方とも色々な水準の固溶体のカーバイドを形成する要素
即ちタンタル、ニオビウム及びチタニウムを含んでい
る。コートされた平削りインサートの例はＫＣ７１０イ
ンサート及びＫＣ７２０インサートを含み、これらはタ
ングステン カーバイドを基本とした浸炭されたカーバ
イド工具で、これらは高い残留圧縮応力をもつ窒化チタ
ニウムの層でＰＶＤコート（物理的蒸着）されていた。
【０００７】ＫＣ７１０及びＫＣ７２０の工具に用いら
れた母材は夫々に約８．５及び１１．５重量パーセント
のコバルトと色々な量の固溶体カーバイド形成要素を含
む。
【０００８】ＰＶＤコーテイングは、イオンプレーテイ
ング、マグネトロン、スパッタリング及びアーク蒸着の
ような色々な技術によって浸炭されたカーバイド母材に
適用される。更に夫々の技術は多くの変形を持ってい
る。これらの技術とその変形は色々な特性をもつＰＶＤ
コートされた工具をもたらしたことが認められた。コー
テイングを蒸着させるために用いられた正確な技術によ
って、コーテイングの硬度、残留応力、母材に対する反
応又は接着の傾向のような特性はプラスに又はマイナス
に影響される。これらのＰＶＤ技術と結果生ずるコーテ
イングの特性及び如何にしてＰＶＤコーテイングがＣＶ
Ｄ（化学的蒸着）に比較されるかは以下のものに記述さ
れている。
【０００９】ビュール外“鋼の上のＴｉＮコーテイン
グ”シンソリッドフイルム８０巻（１９８１）２６５−
２７０頁；ビュール外、米国特許Ｎｏ．４．４４８．８
０２（前述のものは本申請者がここに用いたバルッアー
株式会社のイオンプレーテイング技術を述べている）；
ミユンツ外“工具に対する硬い摩擦減少ＴｉＮ コーテ
イング形成のための高率スパッタリングプロセス”シン
ソリッドフイルム９６巻（１９８２）７９−８６頁；ミ
ユンツ外米国特許Ｎｏ４．４２６．２６７；カマチー外
“ＣＶＤ及びＰＶＤプロセスによってＴｉＮをコートさ
れた浸炭されカーバイド切削テイップにおける残留応力
の比較と欠損抵抗に対する効果”サーフェシングジャー
ナルインターナショナル、第１巻 Ｎｏ３（１９８６）
８２−８６頁；ヴオルフェ外、“カーバイド平削り工具
における硬質コーテイングの役割り”ジャーナルオブヴ
ァキューム及び固溶体のカーバイド、窒化物、炭窒化
物、硼化物、硼窒化物、酸化カーバイド、及びその混合
物、並びにアルミニウムの酸化物、酸窒化物のような硬
質の耐熱材料の何れかから選ばれる。
【００１０】好ましくは１層又は複数のＣＶ層はチタニ
ウム、ハフニウム、ジルコニウム、これら相互の合金及
び他の要素との合金の窒化物及び炭窒化物より成るグル
ープから選ばれた硬質窒化物及び／又は炭窒化物の１層
又は複数の層を含む。１層又は多層のＰＶＤ層は、好ま
しくはチタニウム、ハフニウム、ジルコニウム、これら
相互の合金及び他の要素との合金の窒化物及び炭窒化物
のような硬質の耐熱性材料の何れかから選ばれる。特に
好まれるのは窒化チタニウム、チタニウム炭窒化物、及
びチタニウム、アルミニウム 窒化物のような現在市場
で入手可能なものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】本願発明に基いて図１はレーキ面
１４のフランク面１６との接合点において切削刃１２を
もつ割出し可能な切削インサート１０の好ましい実施例
を示す。図１に示され且つ引続いての実例に用いられて
切削インサート１０は鋭い状態（図２に示されている）
又はホーニングされた（図示されていない）切削刃の状
態のＳＰＧＮ−４３３（ＡＮＳＩＢ２１２．４−１９８
６）である。
【００１２】図２は図１のＩＩ−ＩＩの断面に沿ってと
られた切削刃１２における断面を示す。図２は示された
実施例において、母材１８は２つの領域を有する。即ち
バインダーが豊富でない領域２０と、母材の周辺の境界
２４及び２６に近い外側のバインダーの豊富な領域であ
る。図２に示されたように、平削りの応用に対してはバ
インダー表面１６に平行に横たわる周辺の境界面の下に
存在することが好ましい。他の応用においてはバインダ
ーの豊富な領域は単にレーキ表面のみの下に存在し、他
の表面からは（例えばグラインデイングによって）取除
かれてしまっていることが企画されている。
【００１３】好ましい実施例においては母材はＷＣペー
スの浸炭されたカーバイド母材であって少なくとも７０
重量パーセントより好ましくは少なくとも８０重量パー
セントのＷＣを含むものである。バインダーは好ましく
はコバルト又はコバルト合金で、好ましくは大部分のと
ころで３から１２重量パーセントの濃度を有する。より
好ましくは大部分のコバルト含有量は約５から約８重量
パーセントで最も好ましくは約５．５から約７重量パー
セントである。母材は又好ましくはＴｉ，Ｈｆ，Ｚｒ，
Ｎｂ，Ｔａ，Ｖのような固溶体カーバイド形成要素、好
ましくはＴｉ，Ｎｂ，及びＴａから選ばれたもの単独又
は相互の組合せたものを含む。これらの要素は１つの要
素、合金、カーバイド、窒化物又は炭窒化物として混合
物に加えられる。好ましくはこれらの要素の濃度は次の
通りである：Ｔａ ０−１２ｗ／ｏ（重量パーセン
ト）；Ｔｉ ０−１０ｗ／ｏ及びＮｂ ０−６ｗ／ｏよ
り好ましくはＴａとＮｂの計は約３から約７ｗ／ｏの間
でありチタニウム含有量は約０．５から１０ｗ／ｏの間
である。最も好ましくはチタニウム含有量は約１．５か
ら４ｗ／ｏである。
【００１４】これらの要素は、固溶体カーバイドが全部
又は部分的に取除かれている豊富な領域２２を除いて、
母材の中でＷＣと固溶体カーバイドを形成する。
【００１５】豊富な領域の中ではバインダー（即ちコバ
ルト）の含有量は最大値に達する筈でこれは母材の中の
大部分の濃度の約１２５から３００パーセント、好まし
くは１５０から３００パーセント、且つより好ましくは
２００から３００パーセントの間である。豊富な領域は
好ましくは母材の周辺の境界２４及び２６に伸びるがそ
の代りにこれらの境界に隣接して、母材の焼結の間に蒸
着のためにコバルト含有量が減少された薄い層ができる
ことがある。豊富な領域の厚さは好ましくは５０マイク
ロメーター（μｍ）以下でありより好ましくは４０μｍ
以下である。最も好ましくは豊富な領域の平均の厚さは
約５から約２０μｍの間である。
【００１６】母材１８の周辺の境界２４及び２６には、
ＣＶＤ層とＰＶＤ層の少なくとも２つの層をもつ硬質の
耐熱性コーテイングが接着され、このコーテイングは最
後のＰＶＤ層を好ましくは最後のＣＶＤ層の外側に持つ
ている。本申請者はＰＶＤ層が又圧縮残留応力をもつと
き鋼の平削りにおいてすぐれた切削刃の寿命が与えられ
ることを発見した。
【００１７】好ましくは代案ではないが本願発明はその
範囲に、最も外側のＣＶＤ層が、ＯＶＤ層の中の残留圧
縮応力を大巾に減らす温度で蒸着されず、ここで切削刃
のかける抵抗を減少させる限りにおいて、最も外側のＰ
ＶＤ層の外側にＣＶＤ又は他の層をもつ切削刃を含むこ
とがあることは了解されるべきである。
【００１８】図２に示された好ましくは実施例におい
て、内部のＣＶＤ層３０は好ましくはＴｉ，Ｚｒ又はＨ
ｆの窒化物のような耐熱性窒化物である。窒化物は浸炭
されたタングステンカーバイドをベースにした母材の周
辺の境界においてエータ（η）相（Ｃｏ３Ｗ３Ｃ及び／
又はＣｏ６Ｗ６Ｃ）の形成を最小にするために母材に隣
接した内部層用には耐熱性カーバイド又は炭窒化物より
も好まれる。エータ（η）層はかたいがもろい層で切削
刃をより欠け易くする。第２図に示されたコーテイング
の中の第２層３２は、窒化物に較べてＴｉ，Ｚｒ及びＨ
ｆのカーバイド及び炭窒化物のより高い硬度と耐摩耗性
のためにＴｉ，Ｚｒ又はＨｆの炭窒化物又はカーバイド
のような耐熱性炭窒化物又はカーバイドＣＶＤであるこ
とが好ましい。ＣＶＤの第２層及び何等かの追加のＣＶ
Ｄ層はＴｉ，Ｈｆ又はＺｒ好ましははＴｉの窒化物、炭
窒化物又はカーバイドのような他の耐熱性材料の層によ
って互いに分離された単一又は複数の層として例えばア
ルミナを含むことがある。
【００１９】外側のＰＶＤ層の次にＡｌ２Ｏ３．ＣＶＤ
層をもつことがのぞまれるところでは、Ａｌ２Ｏ３、と
ＰＶＤ層の間の接着力を改良するためにＣＶＤのＴｉ，
Ｈｆ又はＺｒの窒化物、炭窒化物又はカーバイド層がア
ルミナのＣＶＤ層とＰＶＤ層の間に蒸着されることが好
ましい。
【００２０】コーテイングの最後の最も外側の層３４
は、Ｔｉ，Ｚｒ又はＨｆの窒化物又は炭窒化物のような
硬質耐熱性ＰＶＤ層である。この最も外側の層は残留圧
縮応力を有する。
【００２１】好ましくはコーテイングの全体の厚さ（Ｃ
ＶＤ＋ＰＶＤ）は約５から１２μｍである。過去におい
てはより大きなコーテイングの厚さは摩耗の寿命を改良
する一方で、平削りの応用のためのコーテイングの厚さ
は、約５μｍ以下に一般的に制限された。何故ならこの
厚さ以上では欠けに対する抵抗が減少するからである。
申請者は今や本発明を用いて、平削りにおいて改良され
た欠けの抵抗と改良された耐摩耗性の組合せを得るため
に５μｍより大きいコーテイング厚さが利用し得ること
を発見した。
【００２２】
【実施例】本願発明は更に全く例示のために与えられ制
限のためではない次の実施例によって例示される。
【００２３】バインダーを豊富にされた母材は次の手順
で作られ其の後下記のような色々な層でコートされＳＰ
ＧＮ−４３３スタイルのインサートが作られた。
【００２４】母材の粉末は表１に示されたように２段階
の粉砕手順で作られた。第１段階において要素は４フイ
ート径５フイート長さの粉砕機のジャーに浸炭されたタ
ングステンカーバイドのサイクロイド３４００キログラ
ムと１３０ガロンのヘプタンと共に加えられ、１８時間
粉砕されて、フイッシャーの目に見える粒子寸法１．０
５μｍ迄粉砕された。第２段階の要素は９５ガロンのヘ
プタンと共にその後加えられ混合物はボールミルによっ
て更に１２時間フイッシャーの目に見える粒子寸法１．
０５μｍ迄粉砕される。
【００２５】
【００２６】ミル投入量はそれから噴霧乾燥された。Ｓ
ＰＧＮ−４３３スタイルのインサート母材はそれからプ
レスされ焼結された。焼結は真空下で約３０分間約華氏
２６５０度で行われた。結果生じた焼結された母材はそ
のフランク面及びレーキ面をグラインドされ、この間に
バインダーの豊富な領域は取除かれた。若干の母材の切
削刃はそれからホーニングされ、一方他の母材において
は切削刃はシャープな状態のままに残された。母材はそ
の後真空下で約３０分間華氏２６５０度で再焼結されて
再びコバルトの豊富な領域を母材の周辺の境界のフラン
クとレーキの下に生じさせる。ベースはそれからグライ
ンドされた平らなことを保証される。
【００２７】結果生じた母材はＣタイプの多孔性のない
ことを示す９０パーセントの磁力線和値と保磁力値Ｈｃ
＝１９１エルステッドを有していた。このタイプの母材
は一般的に大部分の硬度は約９２ロックウエルＡであ
り、多少のＢタイプの多孔性部分が小量はあり得るＡタ
イプの多孔性を有する。
【００２８】エネルギー分散スペクトロスコピーによる
母材の評価によると母材の周辺の境界面に近いバインダ
ーの豊富な領域は、約２０から２５μｍの厚さを持ち、
平均約１２．７重量パーセントの最大コバルト濃度を有
しこれは大部分の母材の濃度の約２００から２１０パー
セントに相当することを示している。
【００２９】母材はそれから表２から表６に示された次
の実例に述べられたＣＶＤとＰＶＤ層でコートされた。
ＣＶＤコーテイング技術は本質的に通常のものが用いら
れた先ずＣＶＤＴｉＮ層が母材にコートされ、そこから
ＣＶＤ−ＴｉＣＮ層がＣＶＤＴｉＮ層の上に適用され
た。これらの層は９５０℃と１０００℃の間で沈着され
た。
【００３０】ＣＶＤＴｉＣＮ層の後、凡ての表面（即ち
レーキ面とフランク面）は底面を除いてバルッアーのＢ
ＡＩ−８３０（バルッアー株式会社リヒテンシュタイ
ン）イオンプレーテイングＰＶＤコーテイング装置で約
５００℃においてチタニウム源と窒素雰囲気を用いて
（米国特許Ｎｏ．４．４４８．８０２参照）ＴｉＮのＰ
ＶＤ層でコートされた。最初のコーテイングの段階では
普通の習慣であるように、非常に薄いチタニウムの層
（高分解能ＴＥＭにより探知可能）がＣＶＤＴｉＣＮ層
の上に沈着されてこれとＰＶＤＴｉＮ層との間の改良さ
れた接着力を与えた。
【００３１】下記のインサートの母材の最も表面のＴｉ
Ｎ層とＷＣの中の残留応力が分析された； １．豊富にされた母材（上記のようにして作られた）＋
ＣＶＤ｛ＴｉＮ（１μｍ）／ＴｉＣＮ（３μｍ｝＋ＰＶ
Ｄ ＴｉＮ（４μｍ） ２．豊富にされた母材（上記のようにして作られた）＋
ＣＶＤ｛ＴｉＮ（１μｍ）／ＴｉＣＮ（３μｍ）／Ｔｉ
Ｎ（４μｍ）｝ ３．豊富でない母材Ｂ（表２参照）＋ＣＶＤ｛ＴｉＮ
（１μｍ）／ＴｉＣＮ（３μｍ）｝＋ＰＶＤ ＴｉＮ
（４μｍ） ４．豊富でない母材Ｂ＋ＣＶＤ｛ＴｉＮ（１μｍ）／Ｔ
ｉＣＮ（３μｍ）／ＴｉＮ（４ｕｍ）｝
【００３２】残留応力測定のＳｉｎ２ ψ 法は前述の
インサートの夫々のサンプルのレーキ面上で行われた。
用いられた角度ψは次の通りであつた：０、２１、３
０、３８、４５、５２、−２１、−３０、−４５、−５
２、凡てのデータは応力の計測装置付のリガクＤＭＡＸ
デイフラクトメーター（日本大阪のリガク製）に集めら
れた。通常のピーク適合法がＸ線の回析のピークを分析
するために用いられた。このデータはそれからリガクの
応力分析プログラムの中に入れられた。分析を行うとき
に、下記の機械的特性が想定されたＷＣに対してはポア
ソン比＝０．２及びヤングモデユラス＝７００ＧＰａ；
ＴｉＮに対してはポアソン比＝０．２及びヤングモデユ
ラス＝６４０ＧＰａ、分析されたピークの反射はＷＣに
対しては（２１１）の反射でありＴｉＮに対しては（４
２２）及び（５１１）の反射であった。残留応力はピー
クのデータへの最低の区画の適合を用いて計算された。
この分析の結果は、最も外側の層がＣＶＤ ＴｉＮであ
るときは、これは残留引張り応力の下にあり、最も外側
の層がＰＶＤ ＴｉＮ層であるときは、これは残留圧縮
応力の下にあることが示された。凡ての場合において母
材の中のＷＣは残留圧縮応力を持っていた。
【００３３】コバルトを豊富にもつ工具と豊富でない工
具の機械的加工性能が次に述べるようにフライカット平
削りテストによって評価された： 作業片材料： ＡＩＳＩ ４１４０鋼（１９７−２０７ ＢＨＮ） フライカット平削りの条件： ８５０ｓｆｍ （表面フイート／分） ０．００８ｉｐｔ（インチ／刃） ０．１２５インチｄｏｃ（カットの深さ） 乾式 インサート型式＝ＳＰＧＮ−４３３ 刃の仕上げは示されたようにシャープか又はホーニング
された。 平削りカッターの径及びスタイル： ６インチ−ケンナメタルＮｏ．ＫＤＰＲ−６−ＳＰ４−
３０ＭＢ （“ケンナメタル／８１、生産性の大きい平削りカッタ
ー” カタログＮｏ．Ａ８０−１０５（７５）Ｈｏ参
照） カットの巾：３インチ カットの長さ：２４インチ 平削りのタイプ：上り 工具寿命の基準： ＦＷ＝０．０１５インチ 均一なフランクの摩耗 ＭＷ＝０．０３０インチ 最大の局部的なフランクの摩
耗 ＣＨ＝０．０３０インチ 欠け ＢＫ＝破損
【００３４】最初の一連の実例において、色々なタイプ
の豊富でない母材と、上述したように準備された豊富な
母材が夫々ＣＶＤ ＴｉＮの内部の層と、ＣＶＤ Ｔｉ
ＣＮの中間層とＰＶＤ ＴｉＮの外側の層でコートされ
た。これらの３層の公称の厚さは夫々約１．３及び４マ
イクロメーター（μｍ）であって、結果としての鋭い刃
のＳＰＧＮ−４３３の工具は互いに対して前述した平削
りテストの手順を用いて、工具の寿命と欠けに対する抵
抗のデータを比較するためテストされた。これらのテス
トの結果は表２、３及び４に示されている。表２のデー
タによつて示されているように豊富な母材は早期の刃の
欠けに対する強化された抵抗を与え、一方豊富でない母
材Ａ及びＣは早期の欠けによる故障発生度を示してい
た。母材Ｂの工具は早期の欠けは経験しなかったが、欠
けが起ったときは、これは重大な性格のもので切削刃を
更に切削できなくする程のものであった。
【００３５】しかし豊富な母材をもつ工具においては欠
けは認められてもこれは比較的に軽度の性格のものであ
った。
【００３６】表３のホーニングされた切削刃の条件の豊
富なものと豊富でない母材をもつ工具を比較すると、破
損の機構は夫々豊富なものと豊富でない母材に対してフ
ランクの１つの摩耗対欠けであることが見られる。欠け
はホーニングされた豊富でない母材の工具においては早
期に起らない。何故ならホーニングは切削刃を機械的に
強化するように働き、これにより早期の欠けの機会を減
ずるからである。しかし欠けはひどく且つ比較的予測で
きない現象であるので、母材Ｂ及びＣを持つ工具におい
て見出される高い標準からの偏位によって示されている
ように、これは依然のぞましくない条件である。ホーニ
ングは豊富な母材の中の軽度の刃の欠けによる破損をも
除去した。
【００３７】豊富な母材のすぐれた刃の欠けに対する抵
抗は、各タイプの３個の工具が６工程に使用され欠けの
場合の数が記録されたテストから集められた表４に示さ
れた結果によって更に実証されている。
【００３８】これらのテストは斯くしてバインダーを豊
富にされた周辺によって刃の欠けに対して戦うことに演
じられた重要な役割りを強調している。
【００３９】
【００４０】ｘ＝分であらわされた平均の工具の寿命 ｓ＝分であらわされた標準偏位 母材Ａ＝ＷＣを基本とする浸炭されたカーバイドで１
０．５ｗ／ｏのＣｏ， ７ｗ／ｏの Ｔａ，５．５ｗ／
ｏのＴｉ，２．５ｗ／ｏのＮｂを含み 母材Ｂ＝ＷＣを基本とする浸炭されたカーバイドで８．
５ｗ／ｏのＣｏ，１０ｗ／ｏのＴａ， 母材Ｃ＝ＷＣを基本とする浸炭されたカーバイドで９．
５ｗ／ｏのＣｏ，７．５ｗ／ｏのＴａ， ６ｗ／ｏのＴ
ｉ，
【００４１】
【００４２】
【００４３】第２の一連の実例において、 ＰＶＤ Ｔ
ｉＮコーテイングと色々なＣＶＤコーテイングがＣＶＤ
とＰＶＤの組合せのコーテイングと比較された。凡ての
母材は（表６に註をつけられたものを除いて）上述の組
成をもち上述の方法によって標準された豊富な母材であ
った。フライカットの平削りデータは表５表６に示され
ている。このデータは早期の破損、欠けのないことを示
し、従ってＣＶＤ層に加えて外側にＰＶＤ層をもってコ
ートされた工具の場合にはより一貫した工具寿命を示し
ている。このデータは又ＰＶＤ ＴｉＮでコートされた
工具はＣＶＤとＣＶＤ＋ＰＶＤでコートされた工具に較
べて早く摩耗することから（表５参照）、ＶＤ ＴｉＮ
コーテイングのみでは工具の摩耗に対し十分な抵抗を与
えていないことを示している。表６はＰＶＤコーテイン
グに続いてＣＶＤコーテイングが行われ最終的なＰＶＤ
コーテイングが行われないときは（コーテイング３参
照）、工具は寿命の改良が与えられない（コーテイング
１と２を比較せよ）ことを示している。この結果は、引
続いてのＣＶＤ層をコートするときに用いられる高温 によるものと理論付けされている。
【００４４】表６は又最終のＰＶＤ層をもつこれらのコ
ーテイングにおいて、平均の工具寿命は、単にＣＶＤコ
ーテイングのものをもつ工具に比較してより長く且つよ
り一定していることを示している。これらの結果は明ら
かにＣＶＤ＋ＰＶＤでコートされた切削工具のすぐれた
性能を示している。これらの工具はコバルトの豊富さに
よって与えられる刃の欠けに対する抵抗と共に平滑度、
圧縮残留応力及び刃の強度の保持のようなＰＶＤコーテ
イングの利点とＣＶＤコーテイングの摩耗抵抗を組合わ
せる。
【００４５】
【００４６】
【００４７】ここに参照された凡ての申請者、特許及び
其他の文書はここに参考として組入れられる。本願発明
の他の実施例はここに開示されたこの明細書又は本発明
の実施を考慮することによって当業者には明らかとなる
であろう。ここに開示された明細書及び実施例は実例と
して考えられ本発明の範囲と精神は次の請求の範囲によ
って示されることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明による切削工具の実施例の等角投影法
図を示す図である。
【図２】図１に示された切削工具のＩＩ−ＩＩ断面図で
ある。
【符号の説明】
１０ 切削インサート １２ 切削刃 １４ レーキ面 １６ フランク面 １８ 母材 ２０ 領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２３Ｃ 5/16 Ｂ２３Ｃ 5/16 (72)発明者 ゴトゼ ラジエンドラ ヴイ アメリカ合衆国 ペンシルヴアニア州 15601グリーンスバーグ フオツクスグロ ーヴ ドライヴ シイ−11 (72)発明者 グラブ ジョージ ピイ アメリカ合衆国 ペンシルヴアニア州 15601グリーンスバーグ ハンプトン ス トリート 553 (72)発明者 クイント デニス テイ アメリカ合衆国 ペンシルヴアニア州 15601グリーンスバーグ ビーコン ヴア リー ロード 912 (72)発明者 アンダーコツフアー ケネス イー アメリカ合衆国 ペンシルヴアニア州 15601グリーンスバーグ ケナン ドライ ヴ アール．デイ．ナンバー４ ボツクス 140−エイエイ (72)発明者 ジンダル プレム シイ アメリカ合衆国 ペンシルヴアニア州 15601グリーンスバーグ ウエストチエス ター ドライヴ 615

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーキ面とフランク面を持ち、 当該レーキ面と当該フランク面の接合部に切削刃をもつ
    切削工具において、 当該切削工具はコーテイングと母材をもち、当該コーテ
    イングは当該母材に接着され、 当該母材は結合されたカーバイドで、硬質耐熱性粒子が
    バインダー材料によって一緒に接着されており、 当該バインダー材料の濃度は、当該母材の周辺の境界の
    近くにおいて、母材の周辺の境界から離れたところのバ
    インダー濃度よりも大きく、 当該コーテイングはいくつかの硬質の耐熱性の層をも
    ち、 当該硬質の耐熱性の層は化学的蒸着層とイオンプレーテ
    イングの物理蒸着層を含み、当該イオンプレーテイング
    の物理蒸着層は残留圧縮応力下の状態にあり且つ当該化
    学蒸着層は当該母材に隣接していることを特徴とする切
    削工具。
  2. 【請求項２】 請求項１の切削工具において、当該化学
    的蒸着層はＴｉ、Ｈｆ、Ｚｒとこれらの固溶体と混合物
    の窒化物より成るグループから選ばれた硬質窒化物より
    成る層を含むことを特徴とする切削工具。
  3. 【請求項３】 請求項２の切削工具において、硬質窒化
    物層は当該母材に隣接していることを特徴とする切削工
    具。
  4. 【請求項４】 請求項１の切削工具において、当該化学
    的蒸着層はＴｉ、Ｈｆ、Ｚｒとこれらの固溶体と混合物
    の窒化物を含むグループから選ばれた硬質炭窒化物より
    成る層を含むことを特徴とする切削工具。
  5. 【請求項５】 請求項３の切削工具において、当該化学
    的蒸着層は更にＴｉ、Ｈｆ、Ｚｒとこれらの互いの合金
    及びこれらの固溶体と混合物の窒化物を含むグループか
    ら選ばれた硬質炭窒化物より成る層を含むことを特徴と
    する切削工具。
  6. 【請求項６】 請求項１の切削工具において、当該イオ
    ンプレーテイングされた物理蒸着層はＴｉ、Ｚｒ、Ｈ
    ｆ、とこれらの合金の窒化物及び炭窒化物より成るグル
    ープから選ばれていることを特徴とする切削工具。
  7. 【請求項７】 請求項２の切削工具において、当該イオ
    ンプレーテイングされた物理的蒸着層はＴｉ、Ｚｒ、Ｈ
    ｆ、とこれらの合金の窒化物及び炭窒化物より成るグル
    ープから選ばれていることを特徴とする切削工具。
  8. 【請求項８】 請求項３の切削工具において、当該イオ
    ンプレーテイングされた物理的蒸着層はＴｉ、Ｚｒ、Ｈ
    ｆ、とこれらの合金の窒化物及び炭窒化物より成るグル
    ープから選ばれていることを特徴とする切削工具。
  9. 【請求項９】 請求項４の切削工具において、当該イオ
    ンプレーテイングされた物理的蒸着層はＴｉ、Ｚｒ、Ｈ
    ｆ、とこれらの合金の窒化物及び炭窒化物より成るグル
    ープから選ばれていることを特徴とする切削工具。
  10. 【請求項１０】 請求項５の切削工具において、当該イ
    オンプレーテイングされた物理的蒸着層はＴｉ、Ｚｒ、
    Ｈｆ、とこれらの合金の窒化物及び炭窒化物より成るグ
    ループから選ばれていることを特徴とする切削工具。
  11. 【請求項１１】 レーキ面とフランク面と、当該レーキ
    面と当該フランク面の接合部に切削刃をもつ切削工具に
    おいて、 当該切削工具はコーテイングと母材を持ち、 当該母材はタングステンカーバイドを基本とした結合さ
    れたカーバイドであって、大部分の組成は ０−１２重量パーセントのＴａ ０− ６重量パーセントのＮｂ ０．０−１０重量パーセントのＴｉ、及び ３−１２重量パーセントのＣｏであり、コバルト濃度は
    当該母材の周辺の境界に近い領域において豊富にされて
    居り、 当該領域は大部分の母材のコバルト濃度の１２５パーセ
    ントから３００パーセントの最大のコバルト濃度をも
    ち、当該領域は５０μｍより少ない厚さを有し、 当該コーテイングはいくつかの硬質且つ耐熱性の層をも
    ち；当該硬質耐熱性の層は少なくとも１層の化学的蒸着
    層と少なくとも１層のイオンプレーテイングされた物理
    的蒸着層とを含み、当該イオンプレーテイングされた物
    理蒸着層は残留圧縮応力の状態にあり且つ当該化学蒸着
    層は当該母材に隣接していることを特徴とする切削工
    具。
  12. 【請求項１２】 請求項１の切削工具において、当該イ
    オンプレーテイングされた物理蒸着層とは残留圧縮応力
    を有し、当該コーテイングの最も外側の層であることを
    特徴とする切削工具。
  13. 【請求項１３】 請求項１１の切削工具において、残留
    圧縮応力をもつ当該イオンプレーテイングされた物理蒸
    着は当該コーテイングの最も外側の層であることを特徴
    とする切削工具。
  14. 【請求項１４】 請求項１の切削工具において、当該切
    削刃は鋭い状態にあることを特徴とする切削工具。
  15. 【請求項１５】 請求項１１の切削工具において、当該
    切削刃は鋭い状態にあることを特徴とする切削工具。
  16. 【請求項１６】 請求項１の切削工具において、当該バ
    インダーの濃度は当該レーキ面の近くではより大きいが
    当該フランク面の近くでは大きくないことを特徴とする
    切削工具。
  17. 【請求項１７】 請求項１１の切削工具において、当該
    領域は当該レーキ面に平行な周辺境界には存在し、当該
    フランク面には存在しないことを特徴とする切削工具。
  18. 【請求項１８】 請求項１１の切削工具において、当該
    化学的蒸着層は当該母材に隣接するチタニウム窒化物の
    層を含むことを特徴とする切削工具。
  19. 【請求項１９】 請求項１１の切削工具において、当該
    イオンプレーテイングされた物理蒸着層当該第１のアル
    ミナ層と、当該第１の層と当該物理的蒸着層の間にＴ
    ｉ、Ｚｒ及びＨｆのかーバイド、窒化物及び炭窒化物か
    ら成るグループから選ばれた第２の層を含み、ここにお
    いて当該物理的蒸着層は当該第１層及び当該第２層の外
    側に位置していることを特徴とする切削工具。
  20. 【請求項２０】 鋼の平削りに使用される割出し可能な
    切削インサートにおいて、 レーキ面とフランク面と、 当該レーキ面と当該フランク面の接合点に切削刃を有
    し、 当該割出し可能な切削インサートはコーテイングと母材
    とを有し、当該コーテイングは当該母材に接着され、 当該母材はタングステンカーバイドをベースとした浸炭
    されたカーバイドで少なくとも７０重量パーセントのタ
    ングステンカーバイドを含み、約５から８重量パーセン
    トのコバルトを含む一般的な組成を持ち、 コバルト濃度は当該母材の周辺の境界の近くの領域にお
    いて豊富であり、 当該領域は大部分の母材のコバルト濃度の１５０から３
    ００パーセントの最大コバルト濃度をもち、当該領域は
    ５０μｍ以下の厚さを持ち、 当該コーテイングはいくつかの硬質耐熱性層を有し、 当該硬質耐熱性層は少なくとも１層の化学的蒸着層と少
    なくとも１層の物理的蒸着層とを含み、 当該硬質耐熱性層の最も外側の層は当該物理的蒸着層で
    あり、当該最も外側の層は残留圧縮応力の状態にあり、 第１の化学的蒸着層は当該母材に隣接し、チタニウム窒
    化物より成り、 且つ当該割出し可能な切削インサートは鋼の当該平削り
    の間に強化された欠けに対する抵抗を示すことを特徴と
    する割出し可能な切削インサート。
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