JPH09248702A - 硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 - Google Patents
硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具Info
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- JPH09248702A JPH09248702A JP5309896A JP5309896A JPH09248702A JP H09248702 A JPH09248702 A JP H09248702A JP 5309896 A JP5309896 A JP 5309896A JP 5309896 A JP5309896 A JP 5309896A JP H09248702 A JPH09248702 A JP H09248702A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する表面
被覆超硬合金製切削工具を提供する。 【解決手段】 超硬合金基体の表面に、化学蒸着法およ
び／または物理蒸着法にて、硬質被覆層を１〜６μｍの
平均層厚で形成してなる表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削
工具において、前記硬質被覆層が、いずれも０．１〜４
μｍの平均層厚を有するＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ
層、ＴｉＣＯ層、ＴｉＮＯ層、およびＴｉＣＮＯ層のう
ちの１種以上と、０．２〜２μｍの平均層厚を有するＡ
ｌとＳｉとＴｉの非晶質複合酸化物層からなる。
被覆超硬合金製切削工具を提供する。 【解決手段】 超硬合金基体の表面に、化学蒸着法およ
び／または物理蒸着法にて、硬質被覆層を１〜６μｍの
平均層厚で形成してなる表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削
工具において、前記硬質被覆層が、いずれも０．１〜４
μｍの平均層厚を有するＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ
層、ＴｉＣＯ層、ＴｉＮＯ層、およびＴｉＣＮＯ層のう
ちの１種以上と、０．２〜２μｍの平均層厚を有するＡ
ｌとＳｉとＴｉの非晶質複合酸化物層からなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、硬質被覆層がす
ぐれた耐欠損性を有する表面被覆炭化タングステン基超
硬合金製切削工具（以下、被覆超硬切削工具という）に
関するものである。
ぐれた耐欠損性を有する表面被覆炭化タングステン基超
硬合金製切削工具（以下、被覆超硬切削工具という）に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般に、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て、いずれも０．１〜４μｍの平
均層厚を有するＴｉの炭化物（以下、ＴｉＣで示す）
層、窒化物（以下、ＴｉＮで示す）層、炭窒化物（以
下、ＴｉＣＮで示す）層、炭酸化物（以下、ＴｉＣＯで
示す）層、窒酸化物（以下、ＴｉＮＯで示す）層、およ
び炭窒酸化物（以下、ＴｉＣＮＯで示す）層（以下、こ
れらを総称してＴｉの炭・窒・酸化物層という）のうち
の１種以上と、０．２〜２μｍの平均層厚を有する酸化
アルミニウム（以下、Ａｌ2 Ｏ3 で示す）層とで構成さ
れた硬質被覆層を、１〜６μｍの平均層厚で形成してな
る被覆超硬切削工具が知られており、この被覆超硬切削
工具が、例えば鋼や鋳鉄の連続切削や断続切削などに用
いられていることも良く知られるところである。
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て、いずれも０．１〜４μｍの平
均層厚を有するＴｉの炭化物（以下、ＴｉＣで示す）
層、窒化物（以下、ＴｉＮで示す）層、炭窒化物（以
下、ＴｉＣＮで示す）層、炭酸化物（以下、ＴｉＣＯで
示す）層、窒酸化物（以下、ＴｉＮＯで示す）層、およ
び炭窒酸化物（以下、ＴｉＣＮＯで示す）層（以下、こ
れらを総称してＴｉの炭・窒・酸化物層という）のうち
の１種以上と、０．２〜２μｍの平均層厚を有する酸化
アルミニウム（以下、Ａｌ2 Ｏ3 で示す）層とで構成さ
れた硬質被覆層を、１〜６μｍの平均層厚で形成してな
る被覆超硬切削工具が知られており、この被覆超硬切削
工具が、例えば鋼や鋳鉄の連続切削や断続切削などに用
いられていることも良く知られるところである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
の高能率化および省力化に対する要求は強く、これに伴
ない、切削加工は高速化並びに高送りおよび高切込みな
どの重切削化の傾向にあるが、上記従来被覆超硬切削工
具においては、これを例えば鋼や鋳鉄のフライス切削
（断続切削）に、高速で、かつ高送りや高切込みなどの
高靭性が要求される苛酷な条件で用いた場合、硬質被覆
層を構成するＡｌ2 Ｏ3 層が原因で、切刃に欠けやチッ
ピング（微小欠け）などの欠損が発生し易く、比較的短
時間で使用寿命に至るのが現状である。
の高能率化および省力化に対する要求は強く、これに伴
ない、切削加工は高速化並びに高送りおよび高切込みな
どの重切削化の傾向にあるが、上記従来被覆超硬切削工
具においては、これを例えば鋼や鋳鉄のフライス切削
（断続切削）に、高速で、かつ高送りや高切込みなどの
高靭性が要求される苛酷な条件で用いた場合、硬質被覆
層を構成するＡｌ2 Ｏ3 層が原因で、切刃に欠けやチッ
ピング（微小欠け）などの欠損が発生し易く、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、本発明者等は、
上述のような観点から、上記従来被覆超硬切削工具の硬
質被覆層に着目し、これの耐欠損性向上を図るべく研究
を行った結果、前記硬質被覆層を構成するＡｌ2 Ｏ3 層
を、ＡｌとＳｉとＴｉの非晶質複合酸化物層、望ましく
はＳｉ：１〜２０重量％およびＴｉ：０．１〜１０重量
％を含有するＡｌとＳｉとＴｉの非晶質複合酸化物層
（以下、非晶質層という）で構成すると、前記非晶質層
は、Ａｌ2 Ｏ3 層と同等のすぐれた耐摩耗性を有し、か
つこれより一段とすぐれた靭性を有するので、この結果
の硬質被覆層は、すぐれた耐欠損性を具備するようにな
り、したがって前記非晶質層と、上記Ｔｉの炭・窒・酸
化物層のうちの１種以上とで構成された硬質被覆層を形
成してなる被覆超硬切削工具は、高靭性が要求される高
送りおよび高切込みなどの重切削を断続切削で、かつ高
速で行なっても、切刃に欠けやチッピングの発生なく、
すぐれた切削性能を長期に亘って発揮するという研究結
果を得たのである。
上述のような観点から、上記従来被覆超硬切削工具の硬
質被覆層に着目し、これの耐欠損性向上を図るべく研究
を行った結果、前記硬質被覆層を構成するＡｌ2 Ｏ3 層
を、ＡｌとＳｉとＴｉの非晶質複合酸化物層、望ましく
はＳｉ：１〜２０重量％およびＴｉ：０．１〜１０重量
％を含有するＡｌとＳｉとＴｉの非晶質複合酸化物層
（以下、非晶質層という）で構成すると、前記非晶質層
は、Ａｌ2 Ｏ3 層と同等のすぐれた耐摩耗性を有し、か
つこれより一段とすぐれた靭性を有するので、この結果
の硬質被覆層は、すぐれた耐欠損性を具備するようにな
り、したがって前記非晶質層と、上記Ｔｉの炭・窒・酸
化物層のうちの１種以上とで構成された硬質被覆層を形
成してなる被覆超硬切削工具は、高靭性が要求される高
送りおよび高切込みなどの重切削を断続切削で、かつ高
速で行なっても、切刃に欠けやチッピングの発生なく、
すぐれた切削性能を長期に亘って発揮するという研究結
果を得たのである。
【０００５】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、超硬基体の表面に、化学蒸着法
および／または物理蒸着法にて、硬質被覆層を１〜６μ
ｍの平均層厚で形成してなる被覆超硬切削工具におい
て、上記硬質被覆層を、いずれも０．１〜４μｍの平均
層厚を有するＴｉの炭・窒・酸化物層のうちの１種以上
と、０．２〜２μｍの平均層厚を有する非晶質層で構成
してなる、硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する被覆
超硬切削工具に特徴を有するものである。
なされたものであって、超硬基体の表面に、化学蒸着法
および／または物理蒸着法にて、硬質被覆層を１〜６μ
ｍの平均層厚で形成してなる被覆超硬切削工具におい
て、上記硬質被覆層を、いずれも０．１〜４μｍの平均
層厚を有するＴｉの炭・窒・酸化物層のうちの１種以上
と、０．２〜２μｍの平均層厚を有する非晶質層で構成
してなる、硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する被覆
超硬切削工具に特徴を有するものである。
【０００６】つぎに、この発明の被覆超硬切削工具にお
いて、上記の通りに数値限定した理由を説明する。 （ａ） 硬質被覆層の平均層厚 その平均層厚が１μｍ未満では所望の耐摩耗性を確保す
ることができず、一方その平均層厚が６μｍを越える
と、特に高靭性が要求される苛酷な切削条件で、切刃に
欠けやチッピングが発生し易くなることから、その平均
層厚を１〜６μｍ、望ましくは２〜４．５μｍと定め
た。
いて、上記の通りに数値限定した理由を説明する。 （ａ） 硬質被覆層の平均層厚 その平均層厚が１μｍ未満では所望の耐摩耗性を確保す
ることができず、一方その平均層厚が６μｍを越える
と、特に高靭性が要求される苛酷な切削条件で、切刃に
欠けやチッピングが発生し易くなることから、その平均
層厚を１〜６μｍ、望ましくは２〜４．５μｍと定め
た。
【０００７】（ｂ） Ｔｉの炭・窒・酸化物層の平均層
厚 その平均層厚が０．１μｍ未満では、所望の耐摩耗性を
確保することができず、一方その平均層厚が４μｍを越
えると、耐欠損性が低下するようになることから、その
平均層厚を０．１〜４μｍ、望ましくは０．３〜３μｍ
と定めた。
厚 その平均層厚が０．１μｍ未満では、所望の耐摩耗性を
確保することができず、一方その平均層厚が４μｍを越
えると、耐欠損性が低下するようになることから、その
平均層厚を０．１〜４μｍ、望ましくは０．３〜３μｍ
と定めた。
【０００８】（ｃ） 非晶質層の平均層厚 その平均層厚が０．２μｍ未満では硬質被覆層に所望の
靭性を付与することができず、一方その平均層厚が２μ
ｍを越えると、耐摩耗性が急激に低下するようになるこ
とから、その平均層厚を０．２〜２μｍ、望ましくは
０．５〜１．５μｍと定めた。なお、上記非晶質層にお
けるＳｉおよびＴｉの含有割合は、それぞれＳｉ：１〜
２０重量％およびＴｉ：０．１〜１０重量％とするのが
望ましく、これはＳｉおよびＴｉのいずれかでも、その
含有割合がＳｉ：１重量％未満およびＴｉ：０．１重量
％未満になると、非晶質化が困難になり、結晶化が強ま
って所望のすぐれた靭性を確保することができなくな
り、一方ＳｉおよびＴｉのいずれかでもＳｉ：２０重量
％およびＴｉ：１０重量％を越えると、急激に軟質化
し、層自体の摩耗進行が促進し、硬質被覆層の耐摩耗性
低下の原因となるという理由によるものであり、さらに
望ましくはＳｉ：５〜１０重量％、Ｔｉ：１〜５重量％
の含有がよい。
靭性を付与することができず、一方その平均層厚が２μ
ｍを越えると、耐摩耗性が急激に低下するようになるこ
とから、その平均層厚を０．２〜２μｍ、望ましくは
０．５〜１．５μｍと定めた。なお、上記非晶質層にお
けるＳｉおよびＴｉの含有割合は、それぞれＳｉ：１〜
２０重量％およびＴｉ：０．１〜１０重量％とするのが
望ましく、これはＳｉおよびＴｉのいずれかでも、その
含有割合がＳｉ：１重量％未満およびＴｉ：０．１重量
％未満になると、非晶質化が困難になり、結晶化が強ま
って所望のすぐれた靭性を確保することができなくな
り、一方ＳｉおよびＴｉのいずれかでもＳｉ：２０重量
％およびＴｉ：１０重量％を越えると、急激に軟質化
し、層自体の摩耗進行が促進し、硬質被覆層の耐摩耗性
低下の原因となるという理由によるものであり、さらに
望ましくはＳｉ：５〜１０重量％、Ｔｉ：１〜５重量％
の含有がよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の被覆超硬切削
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：５μｍ（粗粒）および同０．５μｍ（細
粒）のＷＣ粉末、同１．２μｍの（Ｔｉ，Ｗ）ＣＮ［Ｔ
ｉＣ／ＴｉＮ／ＷＣ＝重量比で２４／２０／５６］粉
末、同１．３μｍの（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ［ＴａＣ／ＮｂＣ
＝重量比で９０／１０］粉末、同１．０μｍのＣｒ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、この混合粉末をＩＳ
Ｏ規格ＳＥＥＮ１２０４ＡＦＴＮ１に則した形状の圧粉
体にプレス成形し、この圧粉体を同じく表１に示される
条件で真空焼結することにより超硬基体Ａ〜Ｅをそれぞ
れ製造した。ついで、上記超硬基体Ａ〜Ｅを所定の形状
に加工し、ホーニングを施した後、通常の化学蒸着装置
を用いて、それぞれの超硬基体表面に、表２に示される
条件で、表３，４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切削工具１
〜１２および従来被覆超硬切削工具１〜１２をそれぞれ
製造した。
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：５μｍ（粗粒）および同０．５μｍ（細
粒）のＷＣ粉末、同１．２μｍの（Ｔｉ，Ｗ）ＣＮ［Ｔ
ｉＣ／ＴｉＮ／ＷＣ＝重量比で２４／２０／５６］粉
末、同１．３μｍの（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ［ＴａＣ／ＮｂＣ
＝重量比で９０／１０］粉末、同１．０μｍのＣｒ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、この混合粉末をＩＳ
Ｏ規格ＳＥＥＮ１２０４ＡＦＴＮ１に則した形状の圧粉
体にプレス成形し、この圧粉体を同じく表１に示される
条件で真空焼結することにより超硬基体Ａ〜Ｅをそれぞ
れ製造した。ついで、上記超硬基体Ａ〜Ｅを所定の形状
に加工し、ホーニングを施した後、通常の化学蒸着装置
を用いて、それぞれの超硬基体表面に、表２に示される
条件で、表３，４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切削工具１
〜１２および従来被覆超硬切削工具１〜１２をそれぞれ
製造した。
【００１０】ついで、この結果得られた各種の被覆超硬
切削工具のうち本発明被覆超硬切削工具１〜７および従
来被覆超硬切削工具１〜７については、 被削材：ＦＣ３００（硬さ：ＨB １８０）の角材 切削速度：４００ｍ／min.、 送り：０．４mm／rev.、 切込み：２mm、 切削時間：１０分、 の条件で鋳鉄の湿式高速高送りフライス切削試験を行
い、また本発明被覆超硬切削工具６〜１２および従来被
覆超硬切削工具６〜１２については、 被削材：ＳＣＭ４４０（硬さ：ＨB ２２０）の角材、 切削速度：３００ｍ／min.、 送り：０．４mm／rev.、 切込み：２mm、 切削時間：１０分、 の条件で鋼の乾式高速高送りフライス切削試験を行な
い、いずれの試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
これらの測定結果を表５に示した。
切削工具のうち本発明被覆超硬切削工具１〜７および従
来被覆超硬切削工具１〜７については、 被削材：ＦＣ３００（硬さ：ＨB １８０）の角材 切削速度：４００ｍ／min.、 送り：０．４mm／rev.、 切込み：２mm、 切削時間：１０分、 の条件で鋳鉄の湿式高速高送りフライス切削試験を行
い、また本発明被覆超硬切削工具６〜１２および従来被
覆超硬切削工具６〜１２については、 被削材：ＳＣＭ４４０（硬さ：ＨB ２２０）の角材、 切削速度：３００ｍ／min.、 送り：０．４mm／rev.、 切込み：２mm、 切削時間：１０分、 の条件で鋼の乾式高速高送りフライス切削試験を行な
い、いずれの試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
これらの測定結果を表５に示した。
【００１１】
【表１】
【００１２】
【表２】
【００１３】
【表３】
【００１４】
【表４】
【００１５】
【表５】
【００１６】
【発明の効果】表５に示される結果から、本発明被覆超
硬切削工具１〜１２は、これを構成する硬質被覆層のう
ちの非晶質層が、すぐれた靭性をもつことから、フライ
ス切削（断続切削）を高速で、かつ高送り切削および高
切込みで行なっても切刃に欠けやチッピングの発生な
く、すぐれた耐摩耗性を示すのに対して、従来被覆超硬
切削工具１〜１２は、Ａｌ2 Ｏ3 層が原因で、特に高靭
性が要求される上記の苛酷な切削条件では比較的短時間
でいずれも切刃にチッピングが発生し、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
硬切削工具は、これを構成する硬質被覆層のうちの非晶
質層がすぐれた靭性を有することから、苛酷な切削条件
でも前記硬質被覆層はすぐれた耐欠損性を示し、長期に
亘ってすぐれた切削性能を発揮するものであり、したが
って切削加工の高能率化および省力化に十分満足に対応
することができるものである。
硬切削工具１〜１２は、これを構成する硬質被覆層のう
ちの非晶質層が、すぐれた靭性をもつことから、フライ
ス切削（断続切削）を高速で、かつ高送り切削および高
切込みで行なっても切刃に欠けやチッピングの発生な
く、すぐれた耐摩耗性を示すのに対して、従来被覆超硬
切削工具１〜１２は、Ａｌ2 Ｏ3 層が原因で、特に高靭
性が要求される上記の苛酷な切削条件では比較的短時間
でいずれも切刃にチッピングが発生し、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
硬切削工具は、これを構成する硬質被覆層のうちの非晶
質層がすぐれた靭性を有することから、苛酷な切削条件
でも前記硬質被覆層はすぐれた耐欠損性を示し、長期に
亘ってすぐれた切削性能を発揮するものであり、したが
って切削加工の高能率化および省力化に十分満足に対応
することができるものである。
Claims (1)
- 【請求項１】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、化学蒸着法および／または物理蒸着法にて、硬質被
覆層を１〜６μｍの平均層厚で形成してなる表面被覆炭
化タングステン基超硬合金製切削工具において、 上記硬質被覆層を、いずれも０．１〜４μｍの平均層厚
を有するＴｉの炭化物層、窒化物層、炭窒化物層、炭酸
化物層、窒酸化物層、および炭窒酸化物層のうちの１種
以上と、０．２〜２μｍの平均層厚を有するＡｌとＳｉ
とＴｉの非晶質複合酸化物層で構成したことを特徴とす
る硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する表面被覆炭化
タングステン基超硬合金製切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5309896A JPH09248702A (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5309896A JPH09248702A (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09248702A true JPH09248702A (ja) | 1997-09-22 |
Family
ID=12933320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5309896A Withdrawn JPH09248702A (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09248702A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008041402A1 (fr) | 2006-10-02 | 2008-04-10 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | outil de découpe d'un revêtement de surface |
-
1996
- 1996-03-11 JP JP5309896A patent/JPH09248702A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008041402A1 (fr) | 2006-10-02 | 2008-04-10 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | outil de découpe d'un revêtement de surface |
| US8071211B2 (en) | 2006-10-02 | 2011-12-06 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Surface-coated cutting tool |
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