JPH0929532A - フライス切削用強靭性超硬合金および被覆超硬合金 - Google Patents
フライス切削用強靭性超硬合金および被覆超硬合金Info
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- JPH0929532A JPH0929532A JP20398895A JP20398895A JPH0929532A JP H0929532 A JPH0929532 A JP H0929532A JP 20398895 A JP20398895 A JP 20398895A JP 20398895 A JP20398895 A JP 20398895A JP H0929532 A JPH0929532 A JP H0929532A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 靭性と耐熱亀裂性にすぐれたフライス切削用
超硬合金を提供する。 【解決手段】 Ｃｏを主成分とする結合相：６〜１２重
量％と、Ｗ元素と周期律表の４ａ，５ａ属元素の中の少
なくとも１種との炭化物，炭窒化物，炭酸化物，炭窒酸
化物の中の１種以上でなる立方晶系化合物の第１硬質
相：１５〜５０重量％と、残りが炭化タングステンの第
２硬質相と不可避不純物とからなる組成を有する多面体
形状でなる超硬合金製チップにおいて、該超硬合金製チ
ップのすくい面に並行な面をｐ面とし、すくい面に垂直
な面をｈ面とし、該ｐ面および該ｈ面におけるＷＣ結晶
の（００１）面と（１０１）面でのＸ線回折法によるピ
ーク強度をそれぞれｐ（００１），ｐ（１０１），ｈ
（００１）およびｈ（１０１）と表わしたとき、ｐ（０
０１）／ｐ（１０１）＞１．５×ｈ（００１）／ｈ（１
０１）である。
超硬合金を提供する。 【解決手段】 Ｃｏを主成分とする結合相：６〜１２重
量％と、Ｗ元素と周期律表の４ａ，５ａ属元素の中の少
なくとも１種との炭化物，炭窒化物，炭酸化物，炭窒酸
化物の中の１種以上でなる立方晶系化合物の第１硬質
相：１５〜５０重量％と、残りが炭化タングステンの第
２硬質相と不可避不純物とからなる組成を有する多面体
形状でなる超硬合金製チップにおいて、該超硬合金製チ
ップのすくい面に並行な面をｐ面とし、すくい面に垂直
な面をｈ面とし、該ｐ面および該ｈ面におけるＷＣ結晶
の（００１）面と（１０１）面でのＸ線回折法によるピ
ーク強度をそれぞれｐ（００１），ｐ（１０１），ｈ
（００１）およびｈ（１０１）と表わしたとき、ｐ（０
０１）／ｐ（１０１）＞１．５×ｈ（００１）／ｈ（１
０１）である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特定方向に配向した板
状晶炭化タングステン（以下、「板状晶ＷＣ」と記す）
を含有することにより高い靱性と耐熱衝撃性を兼備した
フライス切削用強靱性超硬合金および強靱性被覆超硬合
金に関し、特に各種の鋼，中でもステンレスのフライス
切削に用いた場合に優れた耐欠損性，耐チッピング性，
耐熱亀裂性，耐摩耗性を発揮するフライス切削用強靱性
超硬合金および強靱性被覆超硬合金に関するものであ
る。
状晶炭化タングステン（以下、「板状晶ＷＣ」と記す）
を含有することにより高い靱性と耐熱衝撃性を兼備した
フライス切削用強靱性超硬合金および強靱性被覆超硬合
金に関し、特に各種の鋼，中でもステンレスのフライス
切削に用いた場合に優れた耐欠損性，耐チッピング性，
耐熱亀裂性，耐摩耗性を発揮するフライス切削用強靱性
超硬合金および強靱性被覆超硬合金に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ＪＩＳ規格Ｂ４０５３の超硬合
金の使用選択基準の中で分類されているＰ３０〜４０お
よびＭ３０〜４０に相当するＷＣー（Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ）
Ｃ−Ｃｏ系超硬合は、各種の鋼，ステンレスのフライス
削りに多用される。このフライス切削用超硬合金には、
耐摩耗性と同時に、耐欠損性，耐チッピング性，耐熱亀
裂性の向上が求められており、超硬合金自体の靱性と耐
熱衝撃性を改善することが重要となっている。
金の使用選択基準の中で分類されているＰ３０〜４０お
よびＭ３０〜４０に相当するＷＣー（Ｗ，Ｔｉ，Ｔａ）
Ｃ−Ｃｏ系超硬合は、各種の鋼，ステンレスのフライス
削りに多用される。このフライス切削用超硬合金には、
耐摩耗性と同時に、耐欠損性，耐チッピング性，耐熱亀
裂性の向上が求められており、超硬合金自体の靱性と耐
熱衝撃性を改善することが重要となっている。
【０００３】この改善の１つの方策として、超硬合金中
に含有している炭化タングステンの結晶構造について注
目したもの、具体的には、板状晶ＷＣを含有させた超硬
合金およびその製造方法について提案しているものがあ
る。その代表的なものとして、特公昭４６−２９４８４
号公報，特公昭４７−２３０４９号公報，特公昭４７−
２３０５０号公報，特開平２ー４７２３９号公報，特開
平２ー１３８４３４号公報，特開平２ー２７４８２７号
公報および特開平５ー３３９６５９号公報がある。
に含有している炭化タングステンの結晶構造について注
目したもの、具体的には、板状晶ＷＣを含有させた超硬
合金およびその製造方法について提案しているものがあ
る。その代表的なものとして、特公昭４６−２９４８４
号公報，特公昭４７−２３０４９号公報，特公昭４７−
２３０５０号公報，特開平２ー４７２３９号公報，特開
平２ー１３８４３４号公報，特開平２ー２７４８２７号
公報および特開平５ー３３９６５９号公報がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】板状晶ＷＣを含有させ
た超硬合金およびその製造方法に関する先行技術の内、
特公昭４６−２９４８４号公報，特公昭４７−２３０４
９号公報および特公昭４７−２３０５０号公報には、多
孔性の凝集体でなるコロイド状ＷＣ粉末とＦｅ，Ｎｉ，
Ｃｏまたはこれらの合金の粉末とからなる組成物を出発
物質として板状晶ＷＣ含有超硬合金を製造する方法、お
よびこの方法により作製した超硬合金について記載され
ている。これらの公報に記載されている板状晶ＷＣ含有
超硬合金およびその製造方法は、コロイド状ＷＣの調整
が困難であること、全製造工程が複雑であること、これ
を用いて超硬合金を作製したとしても、焼結時に生成す
る板状晶ＷＣの含有割合が少ないこと、したがって超硬
合金中に含有する板状晶ＷＣの粒径および含有量の制御
が困難であること、超硬合金が高価になるという問題が
ある。
た超硬合金およびその製造方法に関する先行技術の内、
特公昭４６−２９４８４号公報，特公昭４７−２３０４
９号公報および特公昭４７−２３０５０号公報には、多
孔性の凝集体でなるコロイド状ＷＣ粉末とＦｅ，Ｎｉ，
Ｃｏまたはこれらの合金の粉末とからなる組成物を出発
物質として板状晶ＷＣ含有超硬合金を製造する方法、お
よびこの方法により作製した超硬合金について記載され
ている。これらの公報に記載されている板状晶ＷＣ含有
超硬合金およびその製造方法は、コロイド状ＷＣの調整
が困難であること、全製造工程が複雑であること、これ
を用いて超硬合金を作製したとしても、焼結時に生成す
る板状晶ＷＣの含有割合が少ないこと、したがって超硬
合金中に含有する板状晶ＷＣの粒径および含有量の制御
が困難であること、超硬合金が高価になるという問題が
ある。
【０００５】その他の板状晶ＷＣに関連する先行技術の
内、特開平２ー４７２３９号公報および特開平２ー１３
８４３４号公報には、炭化タングステンを過飽和に含有
した（ＷＴｉＴａ）Ｃの立方晶系化合物を含む組成粉末
を用いて、加熱焼結時に板状晶ＷＣを晶出させた超硬合
金およびその製造方法について記載されており、かつ板
状晶ＷＣを含有した超硬合金をフライス切削工具として
用いていることが記載されている。これら両公報に記載
されている超硬合金およびその製造方法は、晶出する板
状晶ＷＣが特定方向に配向させることができないこと、
立方晶系化合物である固溶体を多量に含有した組成範囲
でしか板状晶ＷＣを晶出させることができないという問
題があること、そして、これら両公報に記載の板状晶Ｗ
Ｃ含有超硬合金をフライス切削工具として用いた場合に
は、板状晶ＷＣが特定方向に配向されていないこと、お
よび組成範囲が制限されていることからその効果が弱
く、用途範囲も制限されるという問題がある
内、特開平２ー４７２３９号公報および特開平２ー１３
８４３４号公報には、炭化タングステンを過飽和に含有
した（ＷＴｉＴａ）Ｃの立方晶系化合物を含む組成粉末
を用いて、加熱焼結時に板状晶ＷＣを晶出させた超硬合
金およびその製造方法について記載されており、かつ板
状晶ＷＣを含有した超硬合金をフライス切削工具として
用いていることが記載されている。これら両公報に記載
されている超硬合金およびその製造方法は、晶出する板
状晶ＷＣが特定方向に配向させることができないこと、
立方晶系化合物である固溶体を多量に含有した組成範囲
でしか板状晶ＷＣを晶出させることができないという問
題があること、そして、これら両公報に記載の板状晶Ｗ
Ｃ含有超硬合金をフライス切削工具として用いた場合に
は、板状晶ＷＣが特定方向に配向されていないこと、お
よび組成範囲が制限されていることからその効果が弱
く、用途範囲も制限されるという問題がある
【０００６】また、特開平２ー２７４８２７号公報に
は、使用済の超硬合金を酸化と、還元した後、炭化して
得られた組成物粉末をホットプレス焼結する異方性超硬
合金の製造方法について記載されている。同公報に記載
されている方法およびこの方法によって得られる超硬合
金は、含有される板状晶ＷＣがホットプレス方向にやや
配向しているものの、配向に伴う靱性改善は少ないこ
と、製造上の形状制限や高コストであるという問題があ
る。
は、使用済の超硬合金を酸化と、還元した後、炭化して
得られた組成物粉末をホットプレス焼結する異方性超硬
合金の製造方法について記載されている。同公報に記載
されている方法およびこの方法によって得られる超硬合
金は、含有される板状晶ＷＣがホットプレス方向にやや
配向しているものの、配向に伴う靱性改善は少ないこ
と、製造上の形状制限や高コストであるという問題があ
る。
【０００７】さらに、特開平５ー３３９６５９号公報に
は、０．５μｍ以下のＷＣと、３〜４０重量％の立方晶
系化合物と、１〜２５重量％のＣｏおよび／またはＮｉ
からなる混合粉末を用いて、長時間粉砕により微細で、
かつ高歪量の炭化タングステンとした後、１４５０℃以
上で焼結し、板状晶ＷＣを含有する超硬合金とする製造
方法が記載されている。同公報に記載されている方法お
よびこの方法によって得られる超硬合金は、生成する板
状晶ＷＣが特定方向に配向させることができないこと、
板状晶ＷＣの生成割合が少ないという問題がある。
は、０．５μｍ以下のＷＣと、３〜４０重量％の立方晶
系化合物と、１〜２５重量％のＣｏおよび／またはＮｉ
からなる混合粉末を用いて、長時間粉砕により微細で、
かつ高歪量の炭化タングステンとした後、１４５０℃以
上で焼結し、板状晶ＷＣを含有する超硬合金とする製造
方法が記載されている。同公報に記載されている方法お
よびこの方法によって得られる超硬合金は、生成する板
状晶ＷＣが特定方向に配向させることができないこと、
板状晶ＷＣの生成割合が少ないという問題がある。
【０００９】本発明は、上記のような問題点を解決した
もので、具体的には、板状晶ＷＣを多量に含有させて、
かつ板状晶ＷＣの特定結晶面を高密度に配向させること
により、高硬度，高靱性で耐摩耗性，耐塑性変形性，耐
衝撃性，耐熱衝撃性および耐欠損性に優れるフライス切
削用強靱性超硬合金の提供を目的とするものである。
もので、具体的には、板状晶ＷＣを多量に含有させて、
かつ板状晶ＷＣの特定結晶面を高密度に配向させること
により、高硬度，高靱性で耐摩耗性，耐塑性変形性，耐
衝撃性，耐熱衝撃性および耐欠損性に優れるフライス切
削用強靱性超硬合金の提供を目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、長年に亘
り、フライス切削用超硬合金について、耐摩耗性と同時
に、耐欠損性，耐チッピング性，耐熱亀裂性を改善する
ことによる工具寿命の延長を検討していた所、板状晶Ｗ
Ｃを多量に含有させるとその目的が達成される傾向にあ
ること、さらに板状晶ＷＣの特定結晶面の方位を高密度
に配向させると、それぞれの特性が一層向上すること、
結合相のＣｏと（ＷＴｉＴａ）Ｃなどの立方晶系化合物
の量と粒度を最適化すると、さらに寿命延長が可能であ
るという知見を得て、本発明を完成するに至ったもので
ある。
り、フライス切削用超硬合金について、耐摩耗性と同時
に、耐欠損性，耐チッピング性，耐熱亀裂性を改善する
ことによる工具寿命の延長を検討していた所、板状晶Ｗ
Ｃを多量に含有させるとその目的が達成される傾向にあ
ること、さらに板状晶ＷＣの特定結晶面の方位を高密度
に配向させると、それぞれの特性が一層向上すること、
結合相のＣｏと（ＷＴｉＴａ）Ｃなどの立方晶系化合物
の量と粒度を最適化すると、さらに寿命延長が可能であ
るという知見を得て、本発明を完成するに至ったもので
ある。
【００１１】本発明のフライス切削用強靱性超硬合金
は、Ｃｏを主成分とする結合相：６〜１２重量％と、Ｗ
元素と周期律表の４ａ，５ａ属元素の中の少なくとも１
種との炭化物，炭窒化物，炭酸化物，炭窒酸化物の中の
１種以上でなる立方晶系化合物の第１硬質相：１５〜５
０重量％と、残りが炭化タングステンの第２硬質相と不
可避不純物とからなる組成を有する多面体形状でなる超
硬合金製チップであって、該超硬合金製チップのすくい
面に並行な面をｐ面とし、すくい面に垂直な面をｈ面と
し、該ｐ面および該ｈ面におけるＷＣ結晶の（００１）
面と（１０１）面でのＸ線回折法によるピーク強度をそ
れぞれｐ（００１），ｐ（１０１），ｈ（００１）およ
びｈ（１０１）と表わしたとき、ｐ（００１）／ｐ（１
０１）＞１．５×ｈ（００１）／ｈ（１０１）でなるこ
とを特徴とするものである。
は、Ｃｏを主成分とする結合相：６〜１２重量％と、Ｗ
元素と周期律表の４ａ，５ａ属元素の中の少なくとも１
種との炭化物，炭窒化物，炭酸化物，炭窒酸化物の中の
１種以上でなる立方晶系化合物の第１硬質相：１５〜５
０重量％と、残りが炭化タングステンの第２硬質相と不
可避不純物とからなる組成を有する多面体形状でなる超
硬合金製チップであって、該超硬合金製チップのすくい
面に並行な面をｐ面とし、すくい面に垂直な面をｈ面と
し、該ｐ面および該ｈ面におけるＷＣ結晶の（００１）
面と（１０１）面でのＸ線回折法によるピーク強度をそ
れぞれｐ（００１），ｐ（１０１），ｈ（００１）およ
びｈ（１０１）と表わしたとき、ｐ（００１）／ｐ（１
０１）＞１．５×ｈ（００１）／ｈ（１０１）でなるこ
とを特徴とするものである。
【００１２】本発明の超硬合金における結合相は、具体
的には、例えばＣｏのみでなる場合、または５０重量％
以上のＣｏと残りがＷ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｖ，Ｆｅの中の１
種以上とからなる結合相でなる場合を挙げることができ
る。特に、結合相に対して１０重量％以下のＷ，Ｃｒ，
Ｎｉ，Ｖの中の１種以上を固溶したＣｏ合金でなる結合
相の場合は、切削油に対する耐腐食性が良好となるので
好ましい。この結合相量は、超硬合金全体に対して６重
量％未満になると靱性が低下してフライス削りにおける
耐欠損性，耐チッピング性が劣化し、逆に１２重量％を
超えて多くなると硬さが低下して耐摩耗性，耐塑性変形
性が劣化するために、６〜１２重量％と定めたものであ
る。
的には、例えばＣｏのみでなる場合、または５０重量％
以上のＣｏと残りがＷ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｖ，Ｆｅの中の１
種以上とからなる結合相でなる場合を挙げることができ
る。特に、結合相に対して１０重量％以下のＷ，Ｃｒ，
Ｎｉ，Ｖの中の１種以上を固溶したＣｏ合金でなる結合
相の場合は、切削油に対する耐腐食性が良好となるので
好ましい。この結合相量は、超硬合金全体に対して６重
量％未満になると靱性が低下してフライス削りにおける
耐欠損性，耐チッピング性が劣化し、逆に１２重量％を
超えて多くなると硬さが低下して耐摩耗性，耐塑性変形
性が劣化するために、６〜１２重量％と定めたものであ
る。
【００１３】本発明の超硬合金における第１硬質相は、
具体的には、例えば立方晶系化合物の結晶構造を有する
（ＷＴｉ）Ｃ，（ＷＴｉ）ＣＮ，（ＷＴｉ）ＣＯ，（Ｗ
Ｔｉ）ＣＮＯ，（ＷＴｉＴａ）Ｃ，（ＷＴｉＴａＮｂ）
Ｃ，（ＷＴｉＴａ）ＣＮを挙げることができる。この第
１硬質相量は、超硬合金全体に対して１５重量％未満に
なると、被削材との反応拡散が顕著となるために耐摩耗
性が劣化し、逆に５０重量％を超えて多くなると靱性お
よび耐熱衝撃性が低下してフライス削りにおける欠損，
チッピング，熱亀裂が増大するために、１５〜５０重量
％と定めたものである。また、第１硬質相の平均粒子径
は、超硬合金の靭性，耐欠損性，耐摩耗性をバランスよ
く高めるために２〜５μｍでなることが好ましい。
具体的には、例えば立方晶系化合物の結晶構造を有する
（ＷＴｉ）Ｃ，（ＷＴｉ）ＣＮ，（ＷＴｉ）ＣＯ，（Ｗ
Ｔｉ）ＣＮＯ，（ＷＴｉＴａ）Ｃ，（ＷＴｉＴａＮｂ）
Ｃ，（ＷＴｉＴａ）ＣＮを挙げることができる。この第
１硬質相量は、超硬合金全体に対して１５重量％未満に
なると、被削材との反応拡散が顕著となるために耐摩耗
性が劣化し、逆に５０重量％を超えて多くなると靱性お
よび耐熱衝撃性が低下してフライス削りにおける欠損，
チッピング，熱亀裂が増大するために、１５〜５０重量
％と定めたものである。また、第１硬質相の平均粒子径
は、超硬合金の靭性，耐欠損性，耐摩耗性をバランスよ
く高めるために２〜５μｍでなることが好ましい。
【００１４】本発明の超硬合金における板状晶ＷＣを含
有した第２硬質相は、板状晶ＷＣの結晶方位が特定方向
に配向したもので、具体的には、超硬合金製チップのす
くい面に並行な面をｐ面とし、逃げ面に並行な面をｈ面
とし、ｐ面およびｈ面におけるＷＣ結晶の（００１）面
と（１０１）面でのＸ線回折法によるピーク強度をそれ
ぞれ ｐ（００１），ｐ（１０１），ｈ（００１）およ
びｈ（１０１）と表わしたとき、ｐ（００１）／ｐ（１
０１）＞１．５×ｈ（００１）／ｈ（１０１）となるも
のである。ｐ（００１）／ｐ（１０１）≦１．５×ｈ
（００１）／ｈ（１０１）では、板状ＷＣ結晶の配向効
果である靱性および耐熱衝撃性の改善効果が少ない。ま
た、第２硬質相の平均粒子径は、超硬合金の耐熱衝撃
性、耐熱亀裂性，耐摩耗性をバランスよく高めるために
１〜３μｍでなることが好ましい。このときの超硬合金
製チップは、多面体形状でなり、具体的には、従来から
用いられている刃先交換方式の切削工具であり、例えば
円盤体状の３面体，三角柱体状の５面体，四角柱体状の
６面体を挙げることができる。
有した第２硬質相は、板状晶ＷＣの結晶方位が特定方向
に配向したもので、具体的には、超硬合金製チップのす
くい面に並行な面をｐ面とし、逃げ面に並行な面をｈ面
とし、ｐ面およびｈ面におけるＷＣ結晶の（００１）面
と（１０１）面でのＸ線回折法によるピーク強度をそれ
ぞれ ｐ（００１），ｐ（１０１），ｈ（００１）およ
びｈ（１０１）と表わしたとき、ｐ（００１）／ｐ（１
０１）＞１．５×ｈ（００１）／ｈ（１０１）となるも
のである。ｐ（００１）／ｐ（１０１）≦１．５×ｈ
（００１）／ｈ（１０１）では、板状ＷＣ結晶の配向効
果である靱性および耐熱衝撃性の改善効果が少ない。ま
た、第２硬質相の平均粒子径は、超硬合金の耐熱衝撃
性、耐熱亀裂性，耐摩耗性をバランスよく高めるために
１〜３μｍでなることが好ましい。このときの超硬合金
製チップは、多面体形状でなり、具体的には、従来から
用いられている刃先交換方式の切削工具であり、例えば
円盤体状の３面体，三角柱体状の５面体，四角柱体状の
６面体を挙げることができる。
【００１５】以上に詳述してきた本発明の超硬合金を基
体とし、この基体上に総膜厚さが１〜１５μｍでなる各
種の被膜を被覆して、本発明のフライス切削用強靱性被
覆超硬合金とすることもできる。この本発明の被覆超硬
合金における被膜は、具体的には、例えば周期律表の４
ａ，５ａ，６ａ族元素，Ａｌ，Ｓｉの炭化物，窒化物，
酸化物およびこれらの相互固溶体，立方晶窒化硼素，硬
質窒化硼素の中の１種の単層または２種以上の複層でな
る構成を挙げることができる。これらの被膜の内、炭化
チタン，窒化チタン，炭窒化チタン，炭酸化チタン，炭
窒酸化チタン，窒化チタン・アルミニウム，炭窒化チタ
ン・アルミニウム，窒酸化チタン・アルミニウム，炭窒
酸化チタン・アルミニウム，酸化アルミニウムの中の１
種の単層または２種以上の複層で構成された硬質膜を２
〜１０μｍ膜厚さに被覆されていると、より耐摩耗性の
向上と長寿命化が達成されることから好ましいことであ
る。この被膜は、耐摩耗性，耐チッピング性，耐剥離性
から総膜厚さを１〜１５μｍと定めたものである。
体とし、この基体上に総膜厚さが１〜１５μｍでなる各
種の被膜を被覆して、本発明のフライス切削用強靱性被
覆超硬合金とすることもできる。この本発明の被覆超硬
合金における被膜は、具体的には、例えば周期律表の４
ａ，５ａ，６ａ族元素，Ａｌ，Ｓｉの炭化物，窒化物，
酸化物およびこれらの相互固溶体，立方晶窒化硼素，硬
質窒化硼素の中の１種の単層または２種以上の複層でな
る構成を挙げることができる。これらの被膜の内、炭化
チタン，窒化チタン，炭窒化チタン，炭酸化チタン，炭
窒酸化チタン，窒化チタン・アルミニウム，炭窒化チタ
ン・アルミニウム，窒酸化チタン・アルミニウム，炭窒
酸化チタン・アルミニウム，酸化アルミニウムの中の１
種の単層または２種以上の複層で構成された硬質膜を２
〜１０μｍ膜厚さに被覆されていると、より耐摩耗性の
向上と長寿命化が達成されることから好ましいことであ
る。この被膜は、耐摩耗性，耐チッピング性，耐剥離性
から総膜厚さを１〜１５μｍと定めたものである。
【００１６】この本発明の被覆超硬合金における硬質膜
は、単層として用いる場合は、例えばＴｉＣ，ＴｉＮ，
ＴｉＣＯ，ＴｉＣＮ，ＴｉＮＯ，ＴｉＣＮＯ，（ＴｉＡ
ｌ）Ｎ，（ＴｉＡｌ）ＮＣでなる硬質膜が好ましく、複
層として用いる場合は、例えば基体側から順次ＴｉＣ−
ＴｉＣＮ−ＴｉＮ，ＴｉＮ−ＴｉＣＮ−ＴｉＣ−Ａｌ2
Ｏ3−ＴｉＮ，ＴｉＮ−Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＮ，ＴｉＮ−
（ＴｉＡｌ）Ｎ−ＴｉＮとする積層の硬質膜が好ましい
ことである。これらの硬質膜は、化学量論組成または非
化学量論組成からなっている場合でもよい。
は、単層として用いる場合は、例えばＴｉＣ，ＴｉＮ，
ＴｉＣＯ，ＴｉＣＮ，ＴｉＮＯ，ＴｉＣＮＯ，（ＴｉＡ
ｌ）Ｎ，（ＴｉＡｌ）ＮＣでなる硬質膜が好ましく、複
層として用いる場合は、例えば基体側から順次ＴｉＣ−
ＴｉＣＮ−ＴｉＮ，ＴｉＮ−ＴｉＣＮ−ＴｉＣ−Ａｌ2
Ｏ3−ＴｉＮ，ＴｉＮ−Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＮ，ＴｉＮ−
（ＴｉＡｌ）Ｎ−ＴｉＮとする積層の硬質膜が好ましい
ことである。これらの硬質膜は、化学量論組成または非
化学量論組成からなっている場合でもよい。
【００１７】本発明の超硬合金は、以下の製造方法によ
り超硬合金中に板状晶ＷＣを多量晶出し、かつ一定方向
に配向させるようにする以外は従来から行われている超
硬合金の製法である粉末冶金法により作製することがで
きる。また、このようにして作製した超硬合金を基体と
し、この基体の表面に従来から行われている物理蒸着
法，化学蒸着法，プラズマ化学蒸着法により被膜を被覆
すると本発明の被覆超硬合金を得ることができる。
り超硬合金中に板状晶ＷＣを多量晶出し、かつ一定方向
に配向させるようにする以外は従来から行われている超
硬合金の製法である粉末冶金法により作製することがで
きる。また、このようにして作製した超硬合金を基体と
し、この基体の表面に従来から行われている物理蒸着
法，化学蒸着法，プラズマ化学蒸着法により被膜を被覆
すると本発明の被覆超硬合金を得ることができる。
【００１８】本発明の超硬合金を作製するための特徴
は、具体的には、例えば、まずＷ，Ｃｏ，Ｗ−Ｃｏ合
金，ＷとＣｏを含む合金，Ｗ−Ｃｏ−Ｃの複合固溶体炭
化物，ＷとＣｏとＣとを含む複合固溶体炭化物の中から
選ばれた少なくとも１種の出発物質とカ−ボン，黒鉛，
加熱により炭素に変換する物質の中の少なくとも１種の
炭素源物質とからなる混合物質を粉末成形体工程，加熱
によるＷとＣｏとＣとを含む複合固溶体炭化物の生成工
程（これらの中でＷは、Ｗの一部を周期律表の４ａ，５
ａ，６ａ族元素の中の１種以上と置換すること、Ｃｏ
は，Ｃｏの一部をＮｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅの中の１種以上
と置換することも好ましい）焼結工程を経て作製するこ
とである。このとき、混合物質には、周期律表の４ａ，
５ａ，６ａ族元素の炭化物，窒化物，酸化物およびこれ
らの相互固溶体の中の少なくとも１種の粉末を所定量添
加すること、および／またはＮｉ，Ｃｒ，Ｖ，Ｗなどの
少なくとも１種の粉末を所定量添加し、目的の超硬合金
の組成成分を得るための成分調整とすることも好ましい
ことである。すなわち、本発明の超硬合金を作製するた
めの最大の特徴は、出発物質中または焼結までの加熱工
程中において、ＷとＣｏとＣとでなる複合固溶体炭化物
を存在させるようにすることである。
は、具体的には、例えば、まずＷ，Ｃｏ，Ｗ−Ｃｏ合
金，ＷとＣｏを含む合金，Ｗ−Ｃｏ−Ｃの複合固溶体炭
化物，ＷとＣｏとＣとを含む複合固溶体炭化物の中から
選ばれた少なくとも１種の出発物質とカ−ボン，黒鉛，
加熱により炭素に変換する物質の中の少なくとも１種の
炭素源物質とからなる混合物質を粉末成形体工程，加熱
によるＷとＣｏとＣとを含む複合固溶体炭化物の生成工
程（これらの中でＷは、Ｗの一部を周期律表の４ａ，５
ａ，６ａ族元素の中の１種以上と置換すること、Ｃｏ
は，Ｃｏの一部をＮｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅの中の１種以上
と置換することも好ましい）焼結工程を経て作製するこ
とである。このとき、混合物質には、周期律表の４ａ，
５ａ，６ａ族元素の炭化物，窒化物，酸化物およびこれ
らの相互固溶体の中の少なくとも１種の粉末を所定量添
加すること、および／またはＮｉ，Ｃｒ，Ｖ，Ｗなどの
少なくとも１種の粉末を所定量添加し、目的の超硬合金
の組成成分を得るための成分調整とすることも好ましい
ことである。すなわち、本発明の超硬合金を作製するた
めの最大の特徴は、出発物質中または焼結までの加熱工
程中において、ＷとＣｏとＣとでなる複合固溶体炭化物
を存在させるようにすることである。
【００１９】
【作用】本発明の超硬合金および被覆超硬合金は、超硬
合金中に多量含有された板状晶ＷＣの（００１）結晶面
が多面体形状でなる超硬合金製チップのすくい面に並行
に配向されて、すくい面の硬さおよび靭性を顕著に高め
る作用をし、フライス切削時における耐摩耗性，耐塑性
変形性，耐熱衝撃性および耐欠損性を高める作用をし、
かつ超硬合金製チップ全体でもってフライス切削時にお
ける断続的切削による耐衝撃性と断続的熱サイクルによ
る耐熱衝撃性を高める作用をしているものである。
合金中に多量含有された板状晶ＷＣの（００１）結晶面
が多面体形状でなる超硬合金製チップのすくい面に並行
に配向されて、すくい面の硬さおよび靭性を顕著に高め
る作用をし、フライス切削時における耐摩耗性，耐塑性
変形性，耐熱衝撃性および耐欠損性を高める作用をし、
かつ超硬合金製チップ全体でもってフライス切削時にお
ける断続的切削による耐衝撃性と断続的熱サイクルによ
る耐熱衝撃性を高める作用をしているものである。
【００２０】
【実施例】市販されている平均粒子径の２．２μｍのＷ
（表中、「Ｗ１」と記す），３．２μｍのＷ（表中、
「Ｗ２」と記す），１．０μｍのＣｏ，６μｍの黒鉛
（表中、「Ｇ」と記す），１．０μｍのＷＣ（表中、
「ＷＣ１」と記す），３．３μｍのＷＣ（表中、「ＷＣ
２」と記す），４．５μｍのＷＣ（表中、「ＷＣ３」と
記す），１．０μｍの（ＷＴｉ）Ｃ炭化物（ｗｔ％でＷ
Ｃ：ＴｉＣ＝７０：３０），１．０μｍのＴａＣ，１．
２μｍのＴｉＮ，１．５μｍのＮｂＣの各粉末を用い
て、表１に示す配合組成に秤量し、ステンレス製ポット
にアセトン溶媒と超硬合金製ボ−ルと共に挿入し、比較
品３と５を１６８時間混合粉砕した以外は全て４８時間
混合粉砕とした後、乾燥して混合粉末を得た。これらの
混合粉末を用いて、ＪＩＳ規格Ｂ４１２０に記載のＳＰ
ＧＮ１２０３０８形状用金型で２ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力
でプレス成形し、得られた粉末成形体を雰囲気圧力１０
Ｐａの真空中で、本発明品３，４および比較品４を１３
８０℃，比較品３，５を１４８０℃とした以外は全て１
４００℃の温度で１時間保持により焼結して本発明品１
〜５および比較品１〜５を得た。
（表中、「Ｗ１」と記す），３．２μｍのＷ（表中、
「Ｗ２」と記す），１．０μｍのＣｏ，６μｍの黒鉛
（表中、「Ｇ」と記す），１．０μｍのＷＣ（表中、
「ＷＣ１」と記す），３．３μｍのＷＣ（表中、「ＷＣ
２」と記す），４．５μｍのＷＣ（表中、「ＷＣ３」と
記す），１．０μｍの（ＷＴｉ）Ｃ炭化物（ｗｔ％でＷ
Ｃ：ＴｉＣ＝７０：３０），１．０μｍのＴａＣ，１．
２μｍのＴｉＮ，１．５μｍのＮｂＣの各粉末を用い
て、表１に示す配合組成に秤量し、ステンレス製ポット
にアセトン溶媒と超硬合金製ボ−ルと共に挿入し、比較
品３と５を１６８時間混合粉砕した以外は全て４８時間
混合粉砕とした後、乾燥して混合粉末を得た。これらの
混合粉末を用いて、ＪＩＳ規格Ｂ４１２０に記載のＳＰ
ＧＮ１２０３０８形状用金型で２ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力
でプレス成形し、得られた粉末成形体を雰囲気圧力１０
Ｐａの真空中で、本発明品３，４および比較品４を１３
８０℃，比較品３，５を１４８０℃とした以外は全て１
４００℃の温度で１時間保持により焼結して本発明品１
〜５および比較品１〜５を得た。
【００２１】こうして得た本発明品１〜５および比較品
１〜５のそれぞれの上面（すくい面に相当し、プレス方
向に垂直、表中では「ｐ面」と記す）と、この面に対し
垂直な切断面（表中では「ｈ面」と記す）とについて、
研磨加工および１μｍのダイヤモンドペ−ストによるラ
ップ加工を施した後、Ｃｕタ−ゲット，Ｎｉフィルタ−
を用いたＸ線回折法により、各面のＷＣの（００１）結
晶面と（１０１）結晶面のピ−ク強度を測定し、その結
果を表２に示した。また、それぞれのｈ面について、電
子顕微鏡にて組織写真を撮り、それを画像処理装置で処
理し、それぞれの結合相，第１硬質相である立方晶系化
合物，第２硬質相である炭化タングステンの重量割合、
第１硬質相と第２硬質相の平均粒径を求めて、その結果
を表２に併記した。さらに、ラップ加工後のそれぞれの
ｐ面，ｈ面について、ビッカ−ス圧子を用いて荷重：１
９６Ｎによる破壊靭性値Ｋ1C（ＩＭ法）およびビッカ−
ス硬さ（荷重；１９６Ｎ）を求めて、その結果を表３に
示した。
１〜５のそれぞれの上面（すくい面に相当し、プレス方
向に垂直、表中では「ｐ面」と記す）と、この面に対し
垂直な切断面（表中では「ｈ面」と記す）とについて、
研磨加工および１μｍのダイヤモンドペ−ストによるラ
ップ加工を施した後、Ｃｕタ−ゲット，Ｎｉフィルタ−
を用いたＸ線回折法により、各面のＷＣの（００１）結
晶面と（１０１）結晶面のピ−ク強度を測定し、その結
果を表２に示した。また、それぞれのｈ面について、電
子顕微鏡にて組織写真を撮り、それを画像処理装置で処
理し、それぞれの結合相，第１硬質相である立方晶系化
合物，第２硬質相である炭化タングステンの重量割合、
第１硬質相と第２硬質相の平均粒径を求めて、その結果
を表２に併記した。さらに、ラップ加工後のそれぞれの
ｐ面，ｈ面について、ビッカ−ス圧子を用いて荷重：１
９６Ｎによる破壊靭性値Ｋ1C（ＩＭ法）およびビッカ−
ス硬さ（荷重；１９６Ｎ）を求めて、その結果を表３に
示した。
【００２２】次に、本発明品１〜３および比較品１〜３
の超硬合金チップを２３０＃のダイヤモンド砥石を用い
て研磨加工した後，（Ａ）旋削による耐摩耗性試験とし
て、被削材：Ｓ４８Ｃ，切削速度：１００ｍ／ｍｉｎ，
切込み量：１．５ｍｍ，送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ，切
削時間：１０ｍｉｎの条件でもって逃げ面摩耗幅を求め
て、その結果を表３に併記した。また、同様に（Ｂ）フ
ライスによる耐欠損性および耐熱亀裂性試験として、被
削材：ＳＣＭ４４０，切削速度：１００ｍ／ｍｉｎ，切
込み量：１．５ｍｍ，初期送り：０．３ｍｍ／刃，の条
件でもって１５０×２００ｍｍ2の面積を切削し、切れ
刃がチッピングまたは欠損しないときは送りを増加し、
切れ刃のチッピングまたは欠損しない最大送りおよびす
くい面に発生する切れ刃に垂直なクラック本数（３回試
験の平均値）を求めて、その結果を表３に併記した。
の超硬合金チップを２３０＃のダイヤモンド砥石を用い
て研磨加工した後，（Ａ）旋削による耐摩耗性試験とし
て、被削材：Ｓ４８Ｃ，切削速度：１００ｍ／ｍｉｎ，
切込み量：１．５ｍｍ，送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ，切
削時間：１０ｍｉｎの条件でもって逃げ面摩耗幅を求め
て、その結果を表３に併記した。また、同様に（Ｂ）フ
ライスによる耐欠損性および耐熱亀裂性試験として、被
削材：ＳＣＭ４４０，切削速度：１００ｍ／ｍｉｎ，切
込み量：１．５ｍｍ，初期送り：０．３ｍｍ／刃，の条
件でもって１５０×２００ｍｍ2の面積を切削し、切れ
刃がチッピングまたは欠損しないときは送りを増加し、
切れ刃のチッピングまたは欠損しない最大送りおよびす
くい面に発生する切れ刃に垂直なクラック本数（３回試
験の平均値）を求めて、その結果を表３に併記した。
【００２３】次いで、本発明品４，５および比較品４，
５の超硬合金チップを２３０＃のダイヤモンド砥石を用
いて研磨加工した後，イオンプレ−ティング装置を用い
て、基体側から被膜厚さおよび膜質が０．５μｍＴｉ
Ｎ，２．０μｍＴｉＣＮＯ，０．５μｍＴｉＮの合計総
膜厚さ３μｍの被膜を被覆した。こうして得た表面被覆
超硬合金チップを用いて、（Ｃ）フライスによる耐欠損
性試験として、被削材：ＳＣＭ４４０，切削速度：１５
０ｍ／ｍｉｎ，切込み量：２．０ｍｍ，送り：０．２５
ｍｍ／刃の条件でもって、切れ刃のチッピングまたは欠
損までの切削距離（３回試験の平均値）を求めた結果、
本発明品４が６．５ｍ，本発明品５が５．９ｍ，比較品
４が３．９ｍ，比較品５が３．１ｍでそれぞれ寿命とな
った。
５の超硬合金チップを２３０＃のダイヤモンド砥石を用
いて研磨加工した後，イオンプレ−ティング装置を用い
て、基体側から被膜厚さおよび膜質が０．５μｍＴｉ
Ｎ，２．０μｍＴｉＣＮＯ，０．５μｍＴｉＮの合計総
膜厚さ３μｍの被膜を被覆した。こうして得た表面被覆
超硬合金チップを用いて、（Ｃ）フライスによる耐欠損
性試験として、被削材：ＳＣＭ４４０，切削速度：１５
０ｍ／ｍｉｎ，切込み量：２．０ｍｍ，送り：０．２５
ｍｍ／刃の条件でもって、切れ刃のチッピングまたは欠
損までの切削距離（３回試験の平均値）を求めた結果、
本発明品４が６．５ｍ，本発明品５が５．９ｍ，比較品
４が３．９ｍ，比較品５が３．１ｍでそれぞれ寿命とな
った。
【００２４】
【表１】
【００２５】
【表２】
【００２６】
【表３】
【００２７】
【発明の効果】本発明のフライス切削用強靱性超硬合金
は、従来の板状晶ＷＣ含有超硬合金に比較して、炭化タ
ングステンの（００１）結晶面がすくい面側に多く配向
しており、その結果超硬合金の硬さおよび破壊靭性値が
高く，耐摩耗性，耐欠損性および耐熱亀裂性が顕著の優
れるという効果がある。また、本発明のフライス切削用
強靱性被覆超硬合金は、従来の被覆板状晶ＷＣ含有超硬
合金に比較して、フライス切削において顕著に長寿命が
達成されるという効果がある。
は、従来の板状晶ＷＣ含有超硬合金に比較して、炭化タ
ングステンの（００１）結晶面がすくい面側に多く配向
しており、その結果超硬合金の硬さおよび破壊靭性値が
高く，耐摩耗性，耐欠損性および耐熱亀裂性が顕著の優
れるという効果がある。また、本発明のフライス切削用
強靱性被覆超硬合金は、従来の被覆板状晶ＷＣ含有超硬
合金に比較して、フライス切削において顕著に長寿命が
達成されるという効果がある。
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｃｏを主成分とする結合相：６〜１２重
量％と、Ｗ元素と周期律表の４ａ，５ａ属元素の中の少
なくとも１種との炭化物，炭窒化物，炭酸化物，炭窒酸
化物の中の１種以上でなる立方晶系化合物の第１硬質
相：１５〜５０重量％と、残りが炭化タングステンの第
２硬質相と不可避不純物とからなる組成を有する多面体
形状でなる超硬合金製チップにおいて、該超硬合金製チ
ップのすくい面に並行な面をｐ面とし、すくい面に垂直
な面をｈ面とし、該ｐ面および該ｈ面におけるＷＣ結晶
の（００１）面と（１０１）面でのＸ線回折法によるピ
ーク強度をそれぞれｐ（００１），ｐ（１０１），ｈ
（００１）およびｈ（１０１）と表わしたとき、ｐ（０
０１）／ｐ（１０１）＞１．５×ｈ（００１）／ｈ（１
０１）でなることを特徴とするフライス切削用強靱性超
硬合金。 - 【請求項２】 上記第１硬質相の平均粒子径が１〜３μ
ｍでなり、上記第２硬質相の平均粒子径が２〜５μｍで
なることを特徴とする請求項１に記載のフライス切削用
強靱性超硬合金。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載のフライス切削
用強靱性超硬合金を基体とし、該基体上に、総膜厚さが
１〜１５μｍでなる単層または複層で構成された被膜を
被覆してなることを特徴とするフライス切削用強靱性超
硬合金。 - 【請求項４】 上記被膜が炭化チタン，窒化チタン，炭
窒化チタン，炭酸化チタン，炭窒酸化チタン，窒化チタ
ン・アルミニウム，炭窒化チタン・アルミニウム，窒酸
化チタン・アルミニウム，炭窒酸化チタン・アルミニウ
ム，酸化アルミニウムの中の１種の単層または２種以上
の複層で構成された硬質膜でなり、かつ該硬質膜の総膜
厚さが２〜１０μｍでなることを特徴とする請求項３に
記載のフライス切削用強靱性被覆超硬合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20398895A JP3729463B2 (ja) | 1995-07-18 | 1995-07-18 | フライス切削用強靭性超硬合金および被覆超硬合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20398895A JP3729463B2 (ja) | 1995-07-18 | 1995-07-18 | フライス切削用強靭性超硬合金および被覆超硬合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0929532A true JPH0929532A (ja) | 1997-02-04 |
| JP3729463B2 JP3729463B2 (ja) | 2005-12-21 |
Family
ID=16482929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20398895A Expired - Fee Related JP3729463B2 (ja) | 1995-07-18 | 1995-07-18 | フライス切削用強靭性超硬合金および被覆超硬合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3729463B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020168662A (ja) * | 2019-04-01 | 2020-10-15 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミックス切削工具 |
| JP2021000719A (ja) * | 2019-06-20 | 2021-01-07 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 切削工具および切削方法 |
-
1995
- 1995-07-18 JP JP20398895A patent/JP3729463B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020168662A (ja) * | 2019-04-01 | 2020-10-15 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミックス切削工具 |
| JP2021000719A (ja) * | 2019-06-20 | 2021-01-07 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 切削工具および切削方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3729463B2 (ja) | 2005-12-21 |
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