JPH09277103A - 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Info
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- JPH09277103A JPH09277103A JP9396796A JP9396796A JPH09277103A JP H09277103 A JPH09277103 A JP H09277103A JP 9396796 A JP9396796 A JP 9396796A JP 9396796 A JP9396796 A JP 9396796A JP H09277103 A JPH09277103 A JP H09277103A
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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合金
製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、Ａｌ2 Ｏ
3 を主成分とするＡｌ2Ｏ3 系化合物層を含む硬質被覆
層を３〜２０μｍの平均層厚で化学蒸着および／または
物理蒸着してなる表面被覆超硬合金製切削工具にして、
前記Ａｌ2 Ｏ3 系化合物層が、重量％で、Ｚｒおよび／
またはＨｆ：０．５〜１０％、Ｃｌ：０．００５〜０．
１％を含有する。
製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、Ａｌ2 Ｏ
3 を主成分とするＡｌ2Ｏ3 系化合物層を含む硬質被覆
層を３〜２０μｍの平均層厚で化学蒸着および／または
物理蒸着してなる表面被覆超硬合金製切削工具にして、
前記Ａｌ2 Ｏ3 系化合物層が、重量％で、Ｚｒおよび／
またはＨｆ：０．５〜１０％、Ｃｌ：０．００５〜０．
１％を含有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、硬質被覆層を構
成する酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2 Ｏ3 で示す）を
主成分とするＡｌ2 Ｏ3 系化合物層が、これを厚膜化し
てもその層厚が均一化し、したがって例えば鋼や鋳鉄な
どの連続切削は勿論のこと、特に断続切削に用いた場合
にも切刃にチッピング（微小欠け）の発生なく、長期に
亘ってすぐれた切削性能を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。
成する酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2 Ｏ3 で示す）を
主成分とするＡｌ2 Ｏ3 系化合物層が、これを厚膜化し
てもその層厚が均一化し、したがって例えば鋼や鋳鉄な
どの連続切削は勿論のこと、特に断続切削に用いた場合
にも切刃にチッピング（微小欠け）の発生なく、長期に
亘ってすぐれた切削性能を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、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、Ａｌ2 Ｏ3 層を含
む硬質被覆層、例えば、Ｔｉの炭化物（以下、ＴｉＣで
示す）層、窒化物（以下、同じくＴｉＮで示す）層、炭
窒化物（以下、ＴｉＣＮで示す）層、酸化物（以下、Ｔ
ｉＯ2 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）層のうちの１種また
は２種以上と、Ａｌ2 Ｏ3 層とからなる硬質被覆層を３
〜２０μｍの平均層厚で化学蒸着および／または物理蒸
着してなる被覆超硬工具が知られている。また、特に上
記被覆超硬工具の硬質被覆層を構成するＡｌ2 Ｏ3 層
が、反応ガスとして、容量％で三塩化アルミニウム（以
下、ＡｌＣｌ3 で示す）：１〜２０％、二酸化炭素（以
下、ＣＯ2 で示す）：０．５〜３０％、［必要に応じて
一酸化炭素（ＣＯ）または塩化水素（ＨＣｌ）：１〜３
０％］、水素：残り、からなる組成を有する水素系反応
ガスを用い、反応温度：９５０〜１１００℃、雰囲気圧
力：２０〜２００ｔｏｒｒ、の条件で形成されることも
知られている。
（以下、超硬基体という）の表面に、Ａｌ2 Ｏ3 層を含
む硬質被覆層、例えば、Ｔｉの炭化物（以下、ＴｉＣで
示す）層、窒化物（以下、同じくＴｉＮで示す）層、炭
窒化物（以下、ＴｉＣＮで示す）層、酸化物（以下、Ｔ
ｉＯ2 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）層のうちの１種また
は２種以上と、Ａｌ2 Ｏ3 層とからなる硬質被覆層を３
〜２０μｍの平均層厚で化学蒸着および／または物理蒸
着してなる被覆超硬工具が知られている。また、特に上
記被覆超硬工具の硬質被覆層を構成するＡｌ2 Ｏ3 層
が、反応ガスとして、容量％で三塩化アルミニウム（以
下、ＡｌＣｌ3 で示す）：１〜２０％、二酸化炭素（以
下、ＣＯ2 で示す）：０．５〜３０％、［必要に応じて
一酸化炭素（ＣＯ）または塩化水素（ＨＣｌ）：１〜３
０％］、水素：残り、からなる組成を有する水素系反応
ガスを用い、反応温度：９５０〜１１００℃、雰囲気圧
力：２０〜２００ｔｏｒｒ、の条件で形成されることも
知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
のＦＡ化はめざましく、かつ省力化に対する要求も強
く、これに伴い、被覆超硬工具には使用寿命のさらなる
延命化が求められ、これに対応する手段として、これを
構成する硬質被覆層のうち、特に耐酸化性と熱的安定性
にすぐれ、さらに高硬度を有するＡｌ2 Ｏ3 層の厚膜化
が広く検討されているが、前記Ａｌ2 Ｏ3 層は、これを
厚くすると、上記の従来Ａｌ2 Ｏ3 層形成手段では層厚
が局部的に不均一になり、切刃の逃げ面およびすくい
面、さらに前記逃げ面とすくい面の交わるエッジ部の間
には層厚に著しいバラツキが発生するようになり、これ
が原因で、例えば鋼や鋳鉄などの断続切削に用いた場合
に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。
のＦＡ化はめざましく、かつ省力化に対する要求も強
く、これに伴い、被覆超硬工具には使用寿命のさらなる
延命化が求められ、これに対応する手段として、これを
構成する硬質被覆層のうち、特に耐酸化性と熱的安定性
にすぐれ、さらに高硬度を有するＡｌ2 Ｏ3 層の厚膜化
が広く検討されているが、前記Ａｌ2 Ｏ3 層は、これを
厚くすると、上記の従来Ａｌ2 Ｏ3 層形成手段では層厚
が局部的に不均一になり、切刃の逃げ面およびすくい
面、さらに前記逃げ面とすくい面の交わるエッジ部の間
には層厚に著しいバラツキが発生するようになり、これ
が原因で、例えば鋼や鋳鉄などの断続切削に用いた場合
に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、本発明者等は、
上述のような観点から、被覆超硬工具の硬質被覆層を構
成するＡｌ2 Ｏ3 層に着目し、厚膜化した場合の層厚の
局部的バラツキの減少を図るべく研究を行った結果、化
学蒸着法および／または物理蒸着法にて、反応ガスとし
て、上記の従来水素系反応ガスに代って、容量％で、基
本的に、ＡｌＣｌ3 ：１〜１０％、水素（以下、Ｈ2 で
示す）：１〜５％、窒素酸化物（以下、ＮＯで示す）：
５〜１５％、四塩化ジルコニウム（以下、ＺｒＣｌ4 で
示す）および／または四塩化ハフニウム（以下、ＨｆＣ
ｌ4 で示す）：０．１〜０．６％、例えばＡｒやＨｅな
どの不活性ガス：残り、からなる組成を有する不活性ガ
ス系反応ガスを用い、反応温度および雰囲気圧力は以下
の条件、すなわち、反応温度：８５０〜１１００℃、雰
囲気圧力：２０〜２００ｔｏｒｒ、の条件で層形成を行
うと、形成された層中にＺｒおよび／またはＨｆと、Ｃ
ｌが含有するようになり、このＺｒおよび／またはＨｆ
と、Ｃｌの含有割合を、主に上記不活性ガス系反応ガス
の組成および反応雰囲気を調整することにより、重量％
で、Ｚｒおよび／またはＨｆ：０．５〜１０％、Ｃｌ：
０．００５〜０．１％となるようにすると、この結果の
Ａｌ2 Ｏ3 を主成分とし、かつＺｒおよび／またはＨｆ
と、Ｃｌを含有するＡｌ2 Ｏ3 系化合物層は、これを厚
膜化しても、その層厚に局部的バラツキが著しく少な
く、切刃の逃げ面、すくい面、および前記逃げ面とすく
い面の交わるエッジ部の層厚が相互に均一化するように
なり、さらにＡｌ2 Ｏ3 を主成分とするので、Ａｌ2 Ｏ
3 の具備する特性、すなわち、すぐれた耐酸化性と熱的
安定性、および高硬度を有し、したがって、このＡｌ2
Ｏ3系化合物層を含む硬質被覆層を形成した被覆超硬工
具は、例えば鋼や鋳鉄などの連続切削は勿論のこと、断
続切削に用いた場合に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示すという研究結果を
得たのである。
上述のような観点から、被覆超硬工具の硬質被覆層を構
成するＡｌ2 Ｏ3 層に着目し、厚膜化した場合の層厚の
局部的バラツキの減少を図るべく研究を行った結果、化
学蒸着法および／または物理蒸着法にて、反応ガスとし
て、上記の従来水素系反応ガスに代って、容量％で、基
本的に、ＡｌＣｌ3 ：１〜１０％、水素（以下、Ｈ2 で
示す）：１〜５％、窒素酸化物（以下、ＮＯで示す）：
５〜１５％、四塩化ジルコニウム（以下、ＺｒＣｌ4 で
示す）および／または四塩化ハフニウム（以下、ＨｆＣ
ｌ4 で示す）：０．１〜０．６％、例えばＡｒやＨｅな
どの不活性ガス：残り、からなる組成を有する不活性ガ
ス系反応ガスを用い、反応温度および雰囲気圧力は以下
の条件、すなわち、反応温度：８５０〜１１００℃、雰
囲気圧力：２０〜２００ｔｏｒｒ、の条件で層形成を行
うと、形成された層中にＺｒおよび／またはＨｆと、Ｃ
ｌが含有するようになり、このＺｒおよび／またはＨｆ
と、Ｃｌの含有割合を、主に上記不活性ガス系反応ガス
の組成および反応雰囲気を調整することにより、重量％
で、Ｚｒおよび／またはＨｆ：０．５〜１０％、Ｃｌ：
０．００５〜０．１％となるようにすると、この結果の
Ａｌ2 Ｏ3 を主成分とし、かつＺｒおよび／またはＨｆ
と、Ｃｌを含有するＡｌ2 Ｏ3 系化合物層は、これを厚
膜化しても、その層厚に局部的バラツキが著しく少な
く、切刃の逃げ面、すくい面、および前記逃げ面とすく
い面の交わるエッジ部の層厚が相互に均一化するように
なり、さらにＡｌ2 Ｏ3 を主成分とするので、Ａｌ2 Ｏ
3 の具備する特性、すなわち、すぐれた耐酸化性と熱的
安定性、および高硬度を有し、したがって、このＡｌ2
Ｏ3系化合物層を含む硬質被覆層を形成した被覆超硬工
具は、例えば鋼や鋳鉄などの連続切削は勿論のこと、断
続切削に用いた場合に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示すという研究結果を
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、Ａｌ2 Ｏ3 を
主成分とするＡｌ2 Ｏ3 系化合物層を含む硬質被覆層、
例えば、ＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＯ2
層、ＴｉＣＯ層、ＴｉＮＯ層、およびＴｉＣＮＯ層のう
ちの１種または２種以上と、前記Ａｌ2 Ｏ3 系化合物層
とからなる硬質被覆層を３〜２０μｍの平均層厚で化学
蒸着および／または物理蒸着してなる被覆超硬工具にし
て、前記Ａｌ2 Ｏ3 系化合物層が、重量％で、Ｚｒおよ
び／またはＨｆ：０．５〜１０％、Ｃｌ：０．００５〜
０．１％、を含有することにより、特に厚膜化した場合
の層厚の均一化をはかり、これによって耐チッピング性
を向上せしめた被覆超硬工具に特徴を有するものであ
る。
されたものであって、超硬基体の表面に、Ａｌ2 Ｏ3 を
主成分とするＡｌ2 Ｏ3 系化合物層を含む硬質被覆層、
例えば、ＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＯ2
層、ＴｉＣＯ層、ＴｉＮＯ層、およびＴｉＣＮＯ層のう
ちの１種または２種以上と、前記Ａｌ2 Ｏ3 系化合物層
とからなる硬質被覆層を３〜２０μｍの平均層厚で化学
蒸着および／または物理蒸着してなる被覆超硬工具にし
て、前記Ａｌ2 Ｏ3 系化合物層が、重量％で、Ｚｒおよ
び／またはＨｆ：０．５〜１０％、Ｃｌ：０．００５〜
０．１％、を含有することにより、特に厚膜化した場合
の層厚の均一化をはかり、これによって耐チッピング性
を向上せしめた被覆超硬工具に特徴を有するものであ
る。
【０００６】なお、この発明の被覆超硬工具の硬質被覆
層を構成するＡｌ2 Ｏ3 系化合物層におけるＺｒおよび
／またはＨｆと、Ｃｌは、上記の通り、これらの成分が
共存して層厚の均一化に作用するものであり、したがっ
て、これらの成分のうちのＺｒおよび／またはＨｆの含
有量が０．５％未満でも、またＣｌの含有量が０．００
５％未満でも前記作用に所望の効果が得られず、一方こ
れらの成分のうち，Ｚｒおよび／またはＨｆについては
１０％、Ｃｌについては０．１％を越えると、Ａｌ2 Ｏ
3 系化合物層のもつ特性が損なわれるようになるもので
あり、これらの結果から、その含有量を、それぞれＺｒ
および／またはＨｆ：０．５〜１０％、、Ｃｌ：０．０
０５〜０．１％％と定めた。また、硬質被覆層の平均層
厚を３〜２０μｍとしたのは、その層厚が３μｍ未満で
は所望のすぐれた耐摩耗性を確保することができず、一
方その層厚が２０μｍを越えると、切刃に欠けやチッピ
ングが発生し易くなるという理由からである。
層を構成するＡｌ2 Ｏ3 系化合物層におけるＺｒおよび
／またはＨｆと、Ｃｌは、上記の通り、これらの成分が
共存して層厚の均一化に作用するものであり、したがっ
て、これらの成分のうちのＺｒおよび／またはＨｆの含
有量が０．５％未満でも、またＣｌの含有量が０．００
５％未満でも前記作用に所望の効果が得られず、一方こ
れらの成分のうち，Ｚｒおよび／またはＨｆについては
１０％、Ｃｌについては０．１％を越えると、Ａｌ2 Ｏ
3 系化合物層のもつ特性が損なわれるようになるもので
あり、これらの結果から、その含有量を、それぞれＺｒ
および／またはＨｆ：０．５〜１０％、、Ｃｌ：０．０
０５〜０．１％％と定めた。また、硬質被覆層の平均層
厚を３〜２０μｍとしたのは、その層厚が３μｍ未満で
は所望のすぐれた耐摩耗性を確保することができず、一
方その層厚が２０μｍを越えると、切刃に欠けやチッピ
ングが発生し易くなるという理由からである。
【０００７】
【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：２．８μｍを有する中粒ＷＣ粉末、同４．９μ
ｍの粗粒ＷＣ粉末、同１．５μｍの（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ（重
量比で、以下同じ、ＴｉＣ／ＷＣ＝３０／７０）粉末、
同１．２μｍの（Ｔｉ，Ｗ）ＣＮ（ＴｉＣ／ＴｉＮ／Ｗ
Ｃ＝２４／２０／５６）粉末、同１．２μｍの（Ｔａ，
Ｎｂ）Ｃ（ＴａＣ／ＮｂＣ＝９０／１０）粉末、および
同１．１μｍのＣｏ粉末を用意し、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、ＩＳＯ・ＣＮＭＧ１２０４０
８（超硬基体Ａ〜Ｄ用）および同ＳＥＥＮ４２ＡＦＴＮ
１（超硬基体Ｅ用）に定める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。さ
らに、上記超硬基体Ｂに対して、１００ｔｏｒｒのＣＨ
4 ガス雰囲気中、温度：１４００℃に１時間保持後、徐
冷の滲炭処理を施し、処理後、超硬基体表面に付着する
カーボンとＣｏを酸およびバレル研磨で除去することに
より、表面から１１μｍの位置で最大Ｃｏ含有量：１
５．９重量％、深さ：４２μｍのＣｏ富化帯域を基体表
面部に形成した。また、上記超硬基体ＡおよびＤには、
焼結したままで、表面部に表面から１７μｍの位置で最
大Ｃｏ含有量：９．１重量％、深さ：２３μｍのＣｏ富
化帯域が形成されており、残りの超硬基体ＣおよびＥに
は、前記Ｃｏ富化帯域の形成がなく、全体的に均質な組
織をもつものであった。なお、表１には、上記超硬基体
Ａ〜Ｅの内部硬さ（ロックウエル硬さＡスケール）をそ
れぞれ示した。
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：２．８μｍを有する中粒ＷＣ粉末、同４．９μ
ｍの粗粒ＷＣ粉末、同１．５μｍの（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ（重
量比で、以下同じ、ＴｉＣ／ＷＣ＝３０／７０）粉末、
同１．２μｍの（Ｔｉ，Ｗ）ＣＮ（ＴｉＣ／ＴｉＮ／Ｗ
Ｃ＝２４／２０／５６）粉末、同１．２μｍの（Ｔａ，
Ｎｂ）Ｃ（ＴａＣ／ＮｂＣ＝９０／１０）粉末、および
同１．１μｍのＣｏ粉末を用意し、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、ＩＳＯ・ＣＮＭＧ１２０４０
８（超硬基体Ａ〜Ｄ用）および同ＳＥＥＮ４２ＡＦＴＮ
１（超硬基体Ｅ用）に定める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。さ
らに、上記超硬基体Ｂに対して、１００ｔｏｒｒのＣＨ
4 ガス雰囲気中、温度：１４００℃に１時間保持後、徐
冷の滲炭処理を施し、処理後、超硬基体表面に付着する
カーボンとＣｏを酸およびバレル研磨で除去することに
より、表面から１１μｍの位置で最大Ｃｏ含有量：１
５．９重量％、深さ：４２μｍのＣｏ富化帯域を基体表
面部に形成した。また、上記超硬基体ＡおよびＤには、
焼結したままで、表面部に表面から１７μｍの位置で最
大Ｃｏ含有量：９．１重量％、深さ：２３μｍのＣｏ富
化帯域が形成されており、残りの超硬基体ＣおよびＥに
は、前記Ｃｏ富化帯域の形成がなく、全体的に均質な組
織をもつものであった。なお、表１には、上記超硬基体
Ａ〜Ｅの内部硬さ（ロックウエル硬さＡスケール）をそ
れぞれ示した。
【０００８】ついで、これらの超硬基体Ａ〜Ｅの表面
に、ホーニングを施した状態で、通常の化学蒸着装置を
用い、表２（表中のｌ−ＴｉＣＮは特開平６−８０１０
号公報に記載される縦長成長結晶組織をもつものであ
り、また同ｐ−ＴｉＣＮは通常の粒状結晶組織をもつも
のである）および表３［表中のＡｌ2 Ｏ3 （ａ）〜
（ｉ）はＡｌ2 Ｏ3 系化合物層を示し、Ａｌ2 Ｏ
3 （ｊ）はＡｌ2 Ｏ3 層を示す。これは表４、５におい
ても同じ］に示される条件にて、表４、５に示される組
成および目標層厚（切刃の逃げ面での層厚）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１〜１３お
よび従来被覆超硬工具１〜１０をそれぞれ製造した。こ
の結果得られた各種の被覆超硬工具の硬質被覆層を構成
するＡｌ2 Ｏ3 系化合物層およびＡｌ2 Ｏ3 層（なお、
表６、７には、これらを総称してＡｌ2 Ｏ3層で示す）
について、切刃の逃げ面とすくい面の交わるエッジ部の
最大層厚を測定し、さらに前記エッジ部からそれぞれ１
mm内側の箇所の逃げ面とすくい面における層厚を測定し
た。この測定結果を表６、７に示した。なお、硬質被覆
層を構成するＡｌ2 Ｏ3 系化合物層およびＡｌ2 Ｏ3 層
以外のその他の層の層厚には、いずれも局部的バラツキ
がほとんどなく、目標層厚とほぼ同じ値を示すものであ
った。
に、ホーニングを施した状態で、通常の化学蒸着装置を
用い、表２（表中のｌ−ＴｉＣＮは特開平６−８０１０
号公報に記載される縦長成長結晶組織をもつものであ
り、また同ｐ−ＴｉＣＮは通常の粒状結晶組織をもつも
のである）および表３［表中のＡｌ2 Ｏ3 （ａ）〜
（ｉ）はＡｌ2 Ｏ3 系化合物層を示し、Ａｌ2 Ｏ
3 （ｊ）はＡｌ2 Ｏ3 層を示す。これは表４、５におい
ても同じ］に示される条件にて、表４、５に示される組
成および目標層厚（切刃の逃げ面での層厚）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１〜１３お
よび従来被覆超硬工具１〜１０をそれぞれ製造した。こ
の結果得られた各種の被覆超硬工具の硬質被覆層を構成
するＡｌ2 Ｏ3 系化合物層およびＡｌ2 Ｏ3 層（なお、
表６、７には、これらを総称してＡｌ2 Ｏ3層で示す）
について、切刃の逃げ面とすくい面の交わるエッジ部の
最大層厚を測定し、さらに前記エッジ部からそれぞれ１
mm内側の箇所の逃げ面とすくい面における層厚を測定し
た。この測定結果を表６、７に示した。なお、硬質被覆
層を構成するＡｌ2 Ｏ3 系化合物層およびＡｌ2 Ｏ3 層
以外のその他の層の層厚には、いずれも局部的バラツキ
がほとんどなく、目標層厚とほぼ同じ値を示すものであ
った。
【０００９】さらに、いずれも耐チッピング性を評価す
る目的で、上記本発明被覆超硬工具１〜５および従来被
覆超硬工具１、２については、被削材：ＪＩＳ・ＦＣＤ
７００の丸棒、切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、切込
み：１．５ｍｍ、送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、切削時
間：１５分、の条件でのダクタイル鋳鉄の乾式連続切削
試験、並びに、被削材：ＪＩＳ・ＦＣＤ７００の長さ方
向等間隔４本縦溝入り丸棒、切削速度：１５０ｍ／ｍｉ
ｎ．、切込み：２．ｍｍ．、送り：０．３ｍｍ／ｒｅ
ｖ．、切削時間：５分、の条件でのダクタイル鋳鉄の乾
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。
る目的で、上記本発明被覆超硬工具１〜５および従来被
覆超硬工具１、２については、被削材：ＪＩＳ・ＦＣＤ
７００の丸棒、切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、切込
み：１．５ｍｍ、送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、切削時
間：１５分、の条件でのダクタイル鋳鉄の乾式連続切削
試験、並びに、被削材：ＪＩＳ・ＦＣＤ７００の長さ方
向等間隔４本縦溝入り丸棒、切削速度：１５０ｍ／ｍｉ
ｎ．、切込み：２．ｍｍ．、送り：０．３ｍｍ／ｒｅ
ｖ．、切削時間：５分、の条件でのダクタイル鋳鉄の乾
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。
【００１０】また、同じく本発明被覆超硬工具６、７お
よび従来被覆超硬工具３、４については、被削材：ＪＩ
Ｓ・ＳＣＭ４４０の丸棒、切削速度：３００ｍ／ｍｉ
ｎ．、切込み：１．５ｍｍ、送り：０．３ｍｍ／ｒｅ
ｖ．、切削時間：１５分、の条件での合金鋼の乾式連続
切削試験、並びに、被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の長
さ方向等間隔４本縦溝入り丸棒、切削速度：１５０ｍ／
ｍｉｎ．、切込み：２ｍｍ．、送り：０．３ｍｍ／ｒｅ
ｖ．、切削時間：５分、の条件での合金鋼の乾式断続切
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。
よび従来被覆超硬工具３、４については、被削材：ＪＩ
Ｓ・ＳＣＭ４４０の丸棒、切削速度：３００ｍ／ｍｉ
ｎ．、切込み：１．５ｍｍ、送り：０．３ｍｍ／ｒｅ
ｖ．、切削時間：１５分、の条件での合金鋼の乾式連続
切削試験、並びに、被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の長
さ方向等間隔４本縦溝入り丸棒、切削速度：１５０ｍ／
ｍｉｎ．、切込み：２ｍｍ．、送り：０．３ｍｍ／ｒｅ
ｖ．、切削時間：５分、の条件での合金鋼の乾式断続切
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。
【００１１】同じく本発明被覆超硬工具８、９および従
来被覆超硬工具５、６については、被削材：ＪＩＳ・Ｓ
３０Ｃの丸棒、切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、切込
み：１．５ｍｍ．、送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、切削
時間：１５分、の条件での炭素鋼の乾式連続切削試験、
並びに、被削材：ＪＩＳ・Ｓ３０Ｃの長さ方向等間隔４
本縦溝入り丸棒、切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ．、切込
み：２ｍｍ．、送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、切削時
間：５分、の条件での炭素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。
来被覆超硬工具５、６については、被削材：ＪＩＳ・Ｓ
３０Ｃの丸棒、切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、切込
み：１．５ｍｍ．、送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、切削
時間：１５分、の条件での炭素鋼の乾式連続切削試験、
並びに、被削材：ＪＩＳ・Ｓ３０Ｃの長さ方向等間隔４
本縦溝入り丸棒、切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ．、切込
み：２ｍｍ．、送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、切削時
間：５分、の条件での炭素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。
【００１２】同じく本発明被覆超硬工具１０、１１およ
び従来被覆超硬工具７、８については、被削材：ＪＩＳ
・ＦＣ２００の丸棒、切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ．、
切込み：１．５ｍｍ．、送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：１５分、の条件での鋳鉄の乾式連続切削試
験、並びに、被削材：ＪＩＳ・ＦＣ２００の長さ方向等
間隔４本縦溝入り丸棒、切削速度：１５０ｍ／ｍｉ
ｎ．、切込み：２ｍｍ．、送り：０．３ｍｍ／ｒｅ
ｖ．、切削時間：５分、の条件での炭素鋼の乾式断続切
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。
び従来被覆超硬工具７、８については、被削材：ＪＩＳ
・ＦＣ２００の丸棒、切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ．、
切込み：１．５ｍｍ．、送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：１５分、の条件での鋳鉄の乾式連続切削試
験、並びに、被削材：ＪＩＳ・ＦＣ２００の長さ方向等
間隔４本縦溝入り丸棒、切削速度：１５０ｍ／ｍｉ
ｎ．、切込み：２ｍｍ．、送り：０．３ｍｍ／ｒｅ
ｖ．、切削時間：５分、の条件での炭素鋼の乾式断続切
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。
【００１３】同じく本発明被覆超硬工具１２、１３およ
び従来被覆超硬工具９、１０については、被削材：幅１
００ｍｍ×長さ５００ｍｍの寸法をもったＪＩＳ・ＳＣ
Ｍ４４０の角材、使用条件：直径１２５ｍｍのカッター
に単刃取り付け、回転数：５１０ｒ．ｐ．ｍ．、切削速
度：２００ｍ／ｍｉｎ．、切込み：２ｍｍ．、送り：
０．２ｍｍ／刃、切削時間：３パス（１パスの切削時
間：５．３分）、の条件での合金鋼の乾式フライス切削
（断続切削）試験をおこない、切刃の逃げ面摩耗幅を測
定した。これらの測定結果を表６、７に示した。
び従来被覆超硬工具９、１０については、被削材：幅１
００ｍｍ×長さ５００ｍｍの寸法をもったＪＩＳ・ＳＣ
Ｍ４４０の角材、使用条件：直径１２５ｍｍのカッター
に単刃取り付け、回転数：５１０ｒ．ｐ．ｍ．、切削速
度：２００ｍ／ｍｉｎ．、切込み：２ｍｍ．、送り：
０．２ｍｍ／刃、切削時間：３パス（１パスの切削時
間：５．３分）、の条件での合金鋼の乾式フライス切削
（断続切削）試験をおこない、切刃の逃げ面摩耗幅を測
定した。これらの測定結果を表６、７に示した。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【表２】
【００１６】
【表３】
【００１７】
【表４】
【００１８】
【表５】
【００１９】
【表６】
【００２０】
【表７】
【００２１】
【発明の効果】表６、７に示される結果から、いずれも
不活性ガス系反応ガスを用いて、積極的にＺｒおよび／
またはＨｆとＣｌを含有させたＡｌ2 Ｏ3 系化合物層を
含む硬質被覆層を形成してなる本発明被覆超硬工具１〜
１３は、前記Ａｌ2 Ｏ3 系化合物層の層厚に、これを厚
膜化しても局部的バラツキがきわめて少なく、切刃の逃
げ面、すくい面、および逃げ面とすくい面の交わるエッ
ジ部の層厚が均一化しているのに対して、硬質被覆層を
構成するＡｌ2 Ｏ3 層の形成に水素系反応ガスを用いて
製造された従来被覆超硬工具１〜１０においては、逃げ
面、すくい面、およびエッジ部における層厚のバラツキ
が著しく、この結果として本発明被覆超硬工具１〜１３
は、前記Ａｌ2 Ｏ3 系化合物層がＡｌ2 Ｏ3 と同等の特
性を具備することと相まって、鋼および鋳鉄の連続切削
ですぐれた耐摩耗性を示すほか、特に断続切削で、従来
被覆超硬工具１〜１０に比して一段とすぐれた耐チッピ
ング性を示す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、これの硬質被覆層を構成するＡ
ｌ 2 Ｏ3 系化合物層を厚膜化しても、局部的バラツキが
きわめて少なく、この結果として例えば鋼や鋳鉄などの
連続切削は勿論のこと、断続切削においてもすぐれた耐
チッピング性を示し、長期に亘ってすぐれた切削性能を
発揮するので、切削加工のＦＡ化および省力化に寄与す
るなど工業上有用な特性を有するのである。
不活性ガス系反応ガスを用いて、積極的にＺｒおよび／
またはＨｆとＣｌを含有させたＡｌ2 Ｏ3 系化合物層を
含む硬質被覆層を形成してなる本発明被覆超硬工具１〜
１３は、前記Ａｌ2 Ｏ3 系化合物層の層厚に、これを厚
膜化しても局部的バラツキがきわめて少なく、切刃の逃
げ面、すくい面、および逃げ面とすくい面の交わるエッ
ジ部の層厚が均一化しているのに対して、硬質被覆層を
構成するＡｌ2 Ｏ3 層の形成に水素系反応ガスを用いて
製造された従来被覆超硬工具１〜１０においては、逃げ
面、すくい面、およびエッジ部における層厚のバラツキ
が著しく、この結果として本発明被覆超硬工具１〜１３
は、前記Ａｌ2 Ｏ3 系化合物層がＡｌ2 Ｏ3 と同等の特
性を具備することと相まって、鋼および鋳鉄の連続切削
ですぐれた耐摩耗性を示すほか、特に断続切削で、従来
被覆超硬工具１〜１０に比して一段とすぐれた耐チッピ
ング性を示す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、これの硬質被覆層を構成するＡ
ｌ 2 Ｏ3 系化合物層を厚膜化しても、局部的バラツキが
きわめて少なく、この結果として例えば鋼や鋳鉄などの
連続切削は勿論のこと、断続切削においてもすぐれた耐
チッピング性を示し、長期に亘ってすぐれた切削性能を
発揮するので、切削加工のＦＡ化および省力化に寄与す
るなど工業上有用な特性を有するのである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大鹿 高歳 埼玉県大宮市北袋町１−297 三菱マテリ アル株式会社総合研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、酸化アルミニウムを主成分とする酸化アルミニウム
系化合物層を含む硬質被覆層を３〜２０μｍの平均層厚
で化学蒸着および／または物理蒸着してなる表面被覆超
硬合金製切削工具にして、前記酸化アルミニウム系化合
物層が、重量％で、 Ｚｒおよび／またはＨｆ：０．５〜１０％、 Ｃｌ：０．００５〜０．１％、 を含有する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。 - 【請求項２】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、Ｔｉの炭化物層、窒化物層、炭窒化物層、酸化物
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種または２種以上と、酸化アルミニウムを主成分
とする酸化アルミニウム系化合物層とからなる硬質被覆
層を３〜２０μｍの平均層厚で化学蒸着および／または
物理蒸着してなる表面被覆超硬合金製切削工具にして、
前記酸化アルミニウム系化合物層が、重量％で、 Ｚｒおよび／またはＨｆ：０．５〜１０％、 Ｃｌ：０．００５〜０．１％、 を含有する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。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09396796A JP3240918B2 (ja) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | 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 |
| DE69721600T DE69721600T2 (de) | 1996-01-24 | 1997-01-04 | Beschichtetes Schneidwerkzeug |
| EP97100088A EP0786536B1 (en) | 1996-01-24 | 1997-01-04 | Coated cutting tool |
| US08/791,100 US5985427A (en) | 1996-01-24 | 1997-01-24 | Coated carbide alloy cutting member exhibiting excellent resistance against chipping |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09396796A JP3240918B2 (ja) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | 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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09277103A true JPH09277103A (ja) | 1997-10-28 |
| JP3240918B2 JP3240918B2 (ja) | 2001-12-25 |
Family
ID=14097182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09396796A Expired - Fee Related JP3240918B2 (ja) | 1996-01-24 | 1996-04-16 | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3240918B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006030663A1 (ja) * | 2004-09-17 | 2006-03-23 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | 基材上に被膜を備える表面被覆切削工具 |
| JP4914825B2 (ja) * | 2004-03-03 | 2012-04-11 | ヴァルター アーゲー | 切削工具のためのコーティングとその製造方法 |
| JP2014018886A (ja) * | 2012-07-13 | 2014-02-03 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層がすぐれた初期なじみ性、耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 |
-
1996
- 1996-04-16 JP JP09396796A patent/JP3240918B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4914825B2 (ja) * | 2004-03-03 | 2012-04-11 | ヴァルター アーゲー | 切削工具のためのコーティングとその製造方法 |
| WO2006030663A1 (ja) * | 2004-09-17 | 2006-03-23 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | 基材上に被膜を備える表面被覆切削工具 |
| JP2006082207A (ja) * | 2004-09-17 | 2006-03-30 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 表面被覆切削工具 |
| US7498089B2 (en) | 2004-09-17 | 2009-03-03 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Coated cutting tool having coating film on base |
| JP2014018886A (ja) * | 2012-07-13 | 2014-02-03 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層がすぐれた初期なじみ性、耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3240918B2 (ja) | 2001-12-25 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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