JPH09174304A - 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具 - Google Patents

耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具

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JPH09174304A
JPH09174304A JP33664495A JP33664495A JPH09174304A JP H09174304 A JPH09174304 A JP H09174304A JP 33664495 A JP33664495 A JP 33664495A JP 33664495 A JP33664495 A JP 33664495A JP H09174304 A JPH09174304 A JP H09174304A
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尚志 山田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬切削
工具を提供する。 【解決手段】 WC基超硬合金基体の表面に、TiC
層、TiN層、およびTiCN層のうちの1種の単層ま
たは2種以上の複層からなる内側層と、TiCO層およ
び/またはTiCNO層からなる中間層と、Al23
層からなる外側層とで構成された硬質被覆層を5〜20
μmの平均層厚で形成してなる表面被覆超硬切削工具に
おいて、前記中間層におけるAl23 層との界面部分
を先鋭化針状結晶構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、すぐれた耐チッ
ピング性を有し、したがって例えば鋼の連続切削を高送
りや高切込みなどの重切削で行っても、さらに鋼の切削
を断続切削で行っても切刃にチッピング(微小欠け)の
発生なく、すぐれた切削性能を長期に亘って発揮する表
面被覆超硬合金製切削工具(以下、被覆超硬工具とい
う)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば特開昭55−148764
号公報および特開昭53−89805号公報に記載され
るように、炭化タングステン基超硬合金基体(以下、超
硬基体という)の表面に、化学蒸着法や物理蒸着法を用
い、炭化チタン(以下、TiCで示す)層、窒化チタン
(以下、TiNで示す)層、および炭窒化チタン(以
下、TiCNで示す)層のうちの1種の単層または2種
以上の複層からなる外側層と、炭酸化チタン(以下、T
iCOで示す)層および/または炭窒酸化チタン(以
下、TiCNOで示す)層からなる中間層と、酸化アル
ミニウム(以下、Al 2 3 で示す)層からなる外側層
とで構成された被覆硬質層を5〜20μmの平均層厚で
形成してなる被覆超硬工具が知られており、これが鋼や
鋳鉄などの連続切削に用いられていることも知られてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削装置
の高性能化および多機能化、さらにFA化はめざまし
く、かつ切削加工の省力化に対する要求も強く、これに
伴い、切削加工は通常の条件での連続切削は勿論のこ
と、高送りや高切込みなどの重切削条件での連続切削
や、さらに断続切削が併用される傾向にあり、したがっ
て切削工具としては、これらの各種切削加工のどれにも
対応できる切削工具が求められるが、上記の従来被覆超
硬工具においては、特にこれを構成する硬質被覆層にお
ける外側層のAl 23 層と中間層のTiCO層および
TiCNO層との付着強度が十分でないために、これを
上記の重切削や断続切削に用いた場合に、前記両層間の
付着強度不足が原因で切刃にチッピングが発生し易く、
比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、上
記のような観点から、上述の従来被覆超硬工具に着目
し、特にこれを構成する硬質被覆層に置けるAl23
層の外側層とTiCO層およびTiCNO層の中間層と
の密着性向上を図るべく研究を行った結果、前記中間層
であるTiCO層およびTiCNO層の形成を、層形成
進行に従って、反応ガスの構成成分であるCOの濃度並
びに反応温度を連続的あるいは断続的に高める一方、同
構成成分であるCH4 の濃度を反対に連続的あるいは断
続的に低くした条件で行うと、図1にこの発明の被覆超
硬工具の要部縦断面が模写図で示される通り、外側層で
あるAl23 層との界面部分となる前記TiCO層お
よびTiCNO層の表面部分が先鋭化針状結晶構造をも
つようになり、この状態で外側層としてAl23 層を
形成すると、前記TiCO層およびTiCNO層のもつ
先鋭化針状結晶構造によって前記Al23 層との密着
性が著しく向上し、この結果得られた被覆超硬工具は、
これを重切削や断続切削に用いても切刃にチッピングの
発生なく、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するよ
うになるという研究結果を得たのである。
【0005】この発明は、上記の研究結果に基づいてな
されたものであって、超硬基体の表面に、TiC層、T
iN層、およびTiCN層のうちの1種の単層または2
種以上の複層からなる内側層と、TiCO層および/ま
たはTiCNO層からなる中間層と、Al23 層から
なる外側層とで構成された硬質被覆層を5〜20μmの
平均層厚で形成してなる被覆超硬工具において、前記中
間層における外側層であるAl23 層との界面部分を
先鋭化針状結晶構造とすることにより耐チッピング性の
向上を図った点に特徴を有するものである。なお、この
発明の被覆超硬工具において、これを構成する硬質被覆
層の平均層厚を5〜20μmとしたのは、その平均層厚
が5μmでは、所望の耐摩耗性を確保することができ
ず、その平均層厚が20μmを越えると、切刃に欠けが
発生し易くなるという理由によるものである。
【0006】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の被覆超硬工具
を実施例により具体的に説明する。原料粉末として、平
均粒径:3μmのWC粉末、同1.5μmの(Ti、
W)C[重量比で、TiC/WC=30/70)粉末、
同1.2μmの(Ti、W)CN[TiC/WC=24
/20/56)粉末、同1.3μmのTaC粉末、およ
び同1.2μmのCo粉末を用い、これら原料粉末を表
1に示される配合組成に配合し、ボールミルで72時間
湿式混合し、乾燥した後、1ton/cm2 の圧力で圧
粉体にプレス成形し、この圧粉体を、1×10-2Tor
rの真空中、1450℃に1時間保持の条件で焼結して
ISO規格CNMG120408のスローアウェイチッ
プ形状をもった超硬基体A〜Dをそれぞれ製造した。つ
いで、上記超硬基体A〜Dのそれぞれの表面に、通常の
化学蒸着装置を用い、表2、3に示される条件で、表4
に示される組成および平均層厚の硬質被覆層を形成する
ことにより本発明被覆超硬工具1〜7および従来被覆超
硬工具1〜7をそれぞれ製造した。
【0007】ついで、この結果得られた各種の被覆超硬
工具について、 被削材:SCM440の丸棒、 切削速度:200m/min、 送り:0.62mm/rev、 切込み:2mm、 切削時間:10分、 の条件での鋼の乾式連続高送り切削試験、並びに、 被削材:SNCM439の角材、 切削速度:150m/min、 送り:0.32mm/rev、 切込み:2mm、 切削時間:25分、 の条件での鋼の乾式断続切削試験を行い、いずれの切削
試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。この測定結果
も表4に示した。
【0008】
【表1】
【0009】
【表2】
【0010】
【表3】
【0011】
【表4】
【0012】
【発明の効果】表4に示される結果から、本発明被覆超
硬工具1〜7は、いずれも外側層であるAl23 層が
中間層であるTiCO層またはTiCNO層に、前記中
間層の表面部分に形成された先鋭化針状結晶構造によっ
て強固に付着しているので、連続高送り切削や断続切削
でも切刃にチッピングの発生なく、すぐれた切削性能を
発揮するのに対して、従来被覆超硬工具1〜7は、前記
Al23 層のTiCO層またはTiCNO層に対する
付着強度が不十分なので、前記の苛酷な切削条件では切
刃にチッピングが発生し、これが原因で比較的短時間で
使用寿命に至ることが明らかである。上述のように、こ
の発明の被覆超硬工具は、通常の連続切削は勿論のこ
と、連続切削を高送りや高切込み条件で行う場合に用い
ても、さらに断続切削に用いても、すぐれた切削性能を
長期に亘って発揮するものであり、したがって切削加工
の多様性に満足に対応することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の被覆超硬工具を構成する硬質被覆層
の要部縦断面を示す模写図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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 C23C 16/52 C23C 16/52 // B23P 15/28 B23P 15/28 A

Claims (1)

    【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基体の表面
    に、炭化チタン層、窒化チタン層、および炭窒化チタン
    層のうちの1種の単層または2種以上の複層からなる内
    側層と、炭酸化チタン層および/または炭窒酸化チタン
    層からなる中間層と、酸化アルミニウム層からなる外側
    層とで構成された硬質被覆層を5〜20μmの平均層厚
    で形成してなる表面被覆超硬合金製切削工具において、 上記中間層における外側層である酸化アルミニウム層と
    の界面部分を先鋭化針状結晶構造としたことを特徴とす
    る耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工
    具。
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