JPH10130842A - 耐チッピング性のすぐれた表面被覆サーメット製切削工具 - Google Patents
耐チッピング性のすぐれた表面被覆サーメット製切削工具Info
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- JPH10130842A JPH10130842A JP28070996A JP28070996A JPH10130842A JP H10130842 A JPH10130842 A JP H10130842A JP 28070996 A JP28070996 A JP 28070996A JP 28070996 A JP28070996 A JP 28070996A JP H10130842 A JPH10130842 A JP H10130842A
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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サーメッ
ト製切削工具を提供する。 【解決手段】 ＷＣ基超硬合金基体またはＴｉＣＮ基サ
ーメット基体の表面に、ＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ
層、ＴｉＯ2 層、ＴｉＣＯ層、ＴｉＮＯ層、およびＴｉ
ＣＮＯ層からなるＴｉ化合物層のうちの１種または２種
以上と、Ａｌ2 Ｏ 3 層で構成した硬質被覆層を３〜２０
μｍの平均層厚で化学蒸着および／または物理蒸着して
なる表面被覆サーメット製切削工具において、前記Ａｌ
2 Ｏ3 層を構成するＡｌ2 Ｏ3 に、重量％で、Ｔｉ：１
〜１５％、Ｃｌ：０．００５〜０．１％、およびＮ：
０．００１〜０．１％、を含有させると共に、これを非
晶質組織としたＡｌ−Ｏ系非晶質層と、同じくＴｉ：１
〜１５％、Ｃｌ：０．００５〜０．１％、およびＮ：
０．００１〜０．１％、を含有させると共に、これを結
晶組織としたＡｌ−Ｏ系結晶層との交互２層以上からな
るＡｌ−Ｏ系交互積層を、前記Ａｌ2 Ｏ3 層に代わって
形成する。
ト製切削工具を提供する。 【解決手段】 ＷＣ基超硬合金基体またはＴｉＣＮ基サ
ーメット基体の表面に、ＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ
層、ＴｉＯ2 層、ＴｉＣＯ層、ＴｉＮＯ層、およびＴｉ
ＣＮＯ層からなるＴｉ化合物層のうちの１種または２種
以上と、Ａｌ2 Ｏ 3 層で構成した硬質被覆層を３〜２０
μｍの平均層厚で化学蒸着および／または物理蒸着して
なる表面被覆サーメット製切削工具において、前記Ａｌ
2 Ｏ3 層を構成するＡｌ2 Ｏ3 に、重量％で、Ｔｉ：１
〜１５％、Ｃｌ：０．００５〜０．１％、およびＮ：
０．００１〜０．１％、を含有させると共に、これを非
晶質組織としたＡｌ−Ｏ系非晶質層と、同じくＴｉ：１
〜１５％、Ｃｌ：０．００５〜０．１％、およびＮ：
０．００１〜０．１％、を含有させると共に、これを結
晶組織としたＡｌ−Ｏ系結晶層との交互２層以上からな
るＡｌ−Ｏ系交互積層を、前記Ａｌ2 Ｏ3 層に代わって
形成する。
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）層
の改良に係り、これを厚膜化してもその層厚が均一化す
ると共に、靭性低下がなく、かつすぐれた層間密着性を
有し、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）などの発生なく、長期に亘ってすぐれた
切削性能を発揮する表面被覆サーメット製切削工具（以
下、被覆サーメット工具という）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）層
の改良に係り、これを厚膜化してもその層厚が均一化す
ると共に、靭性低下がなく、かつすぐれた層間密着性を
有し、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）などの発生なく、長期に亘ってすぐれた
切削性能を発揮する表面被覆サーメット製切削工具（以
下、被覆サーメット工具という）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
または炭窒化チタン基サーメット基体（以下、これら両
者を総称してサーメット基体と云う）の表面に、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、ＴｉＯ2 で示す）層、炭酸化物
（以下、ＴｉＣＯで示す）層、窒酸化物（以下、ＴｉＮ
Ｏで示す）層、および炭窒酸化物（以下、ＴｉＣＮＯで
示す）層からなるＴｉ化合物層のうちの１種または２種
以上と、Ａｌ2 Ｏ3 層とで構成された硬質被覆層を３〜
２０μｍの平均層厚で化学蒸着および／または物理蒸着
してなる被覆サーメット工具が知られている。また、特
に上記被覆サーメット工具の硬質被覆層を構成するＡｌ
2 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（Ｈ
Ｃｌ）：１〜３０％］、 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。
または炭窒化チタン基サーメット基体（以下、これら両
者を総称してサーメット基体と云う）の表面に、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、ＴｉＯ2 で示す）層、炭酸化物
（以下、ＴｉＣＯで示す）層、窒酸化物（以下、ＴｉＮ
Ｏで示す）層、および炭窒酸化物（以下、ＴｉＣＮＯで
示す）層からなるＴｉ化合物層のうちの１種または２種
以上と、Ａｌ2 Ｏ3 層とで構成された硬質被覆層を３〜
２０μｍの平均層厚で化学蒸着および／または物理蒸着
してなる被覆サーメット工具が知られている。また、特
に上記被覆サーメット工具の硬質被覆層を構成するＡｌ
2 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（Ｈ
Ｃｌ）：１〜３０％］、 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、被覆サーメット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、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間
には層厚に著しいバラツキが発生するようになり、さら
に厚膜化によるＡｌ2 Ｏ3 層自体の靭性低下、並びに硬
質被覆層を構成する他のＴｉ化合物層との層間密着性不
足と相まって、これを、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、これが
原因で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、被覆サーメット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、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間
には層厚に著しいバラツキが発生するようになり、さら
に厚膜化によるＡｌ2 Ｏ3 層自体の靭性低下、並びに硬
質被覆層を構成する他のＴｉ化合物層との層間密着性不
足と相まって、これを、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、これが
原因で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、被覆サーメット工具の硬質被覆
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と靭性低下の抑制、さらに
他の構成層であるＴｉ化合物層に対する層間密着性の向
上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）：１６〜３０％、 四塩化チタン（以下、ＴｉＣｌ4 で示す）：０．０５〜
０．７％、 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：７００〜１１００℃、 雰囲気圧力：２０〜２００ｔｏｒｒ、 の条件で層形成を行うと、形成された層は、従来の硬質
被覆層のＡｌ2 Ｏ3 層を構成するＡｌ2 Ｏ3 がＴｉ、Ｃ
ｌ、およびＮを含有した組成、すなわち主体がＡｌと酸
素（Ｏ）からなり、これにＴｉ、Ｃｌ、およびＮが含有
した組成をもつようになり、このうちのＴｉおよび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、Ｔ
ｉ：１〜１５％およびＣｌ：０．００５〜０．１％とな
るようにすると、この結果のＴｉおよびＣｌを含有する
Ａｌ−Ｏ系層は、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なり、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、加えてＮの含有割合
を同じく０．００１〜０．１％となるように調整する
と、Ｔｉとの共存で硬質被覆層を構成するＴｉ化合物層
との層間密着性が著しく向上し、さらに前記Ａｌ−Ｏ系
層の形成に際して、上記層形成条件のうちの反応温度
を、高温側の９００〜１１００℃にすると結晶組織とな
り、一方低温側の７００〜９００℃にすると非晶質組織
をもつようになり、このようなＡｌ−Ｏ系結晶層とＡｌ
−Ｏ系非晶質層の交互２層以上の積層からなるＡｌ−Ｏ
系交互積層で構成すると、これが厚膜化しても靭性低下
が著しく抑制され、したがって、このＡｌ−Ｏ系交互積
層と前記Ｔｉ化合物層とで構成された硬質被覆層をサー
メット基体表面に形成してなる被覆サーメット工具は、
前記Ａｌ−Ｏ系交互積層がＡｌ2 Ｏ3 層と同等の性質を
有するので、すぐれた耐酸化性と熱的安定性、および高
硬度を具備するようになることと相まって、例えば鋼や
鋳鉄などの連続切削は勿論のこと、断続切削に用いた場
合にも切刃にチッピングなどの発生なく、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、被覆サーメット工具の硬質被覆
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と靭性低下の抑制、さらに
他の構成層であるＴｉ化合物層に対する層間密着性の向
上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）：１６〜３０％、 四塩化チタン（以下、ＴｉＣｌ4 で示す）：０．０５〜
０．７％、 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：７００〜１１００℃、 雰囲気圧力：２０〜２００ｔｏｒｒ、 の条件で層形成を行うと、形成された層は、従来の硬質
被覆層のＡｌ2 Ｏ3 層を構成するＡｌ2 Ｏ3 がＴｉ、Ｃ
ｌ、およびＮを含有した組成、すなわち主体がＡｌと酸
素（Ｏ）からなり、これにＴｉ、Ｃｌ、およびＮが含有
した組成をもつようになり、このうちのＴｉおよび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、Ｔ
ｉ：１〜１５％およびＣｌ：０．００５〜０．１％とな
るようにすると、この結果のＴｉおよびＣｌを含有する
Ａｌ−Ｏ系層は、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なり、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、加えてＮの含有割合
を同じく０．００１〜０．１％となるように調整する
と、Ｔｉとの共存で硬質被覆層を構成するＴｉ化合物層
との層間密着性が著しく向上し、さらに前記Ａｌ−Ｏ系
層の形成に際して、上記層形成条件のうちの反応温度
を、高温側の９００〜１１００℃にすると結晶組織とな
り、一方低温側の７００〜９００℃にすると非晶質組織
をもつようになり、このようなＡｌ−Ｏ系結晶層とＡｌ
−Ｏ系非晶質層の交互２層以上の積層からなるＡｌ−Ｏ
系交互積層で構成すると、これが厚膜化しても靭性低下
が著しく抑制され、したがって、このＡｌ−Ｏ系交互積
層と前記Ｔｉ化合物層とで構成された硬質被覆層をサー
メット基体表面に形成してなる被覆サーメット工具は、
前記Ａｌ−Ｏ系交互積層がＡｌ2 Ｏ3 層と同等の性質を
有するので、すぐれた耐酸化性と熱的安定性、および高
硬度を具備するようになることと相まって、例えば鋼や
鋳鉄などの連続切削は勿論のこと、断続切削に用いた場
合にも切刃にチッピングなどの発生なく、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、サーメット基体の表面に、ＴｉＣ
層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＯ2 層、ＴｉＣＯ層、
ＴｉＮＯ層、およびＴｉＣＮＯ層からなるＴｉ化合物層
のうちの１種または２種以上と、Ａｌ2 Ｏ3 層とで構成
された硬質被覆層を３〜２０μｍの平均層厚で形成して
なる被覆サーメット工具において、前記Ａｌ2 Ｏ3 層を
構成するＡｌ2 Ｏ3 に、重量％で、 Ｔｉ：１〜１５％、 Ｃｌ：０．００５〜０．１％、 Ｎ：０．００１〜０．１％、 を含有させると共に、これを非晶質組織としたＡｌ−Ｏ
系非晶質層と、同じく、 Ｔｉ：１〜１５％、 Ｃｌ：０．００５〜０．１％、 Ｎ：０．００１〜０．１％、 を含有させると共に、これを結晶組織としたＡｌ−Ｏ系
結晶層との交互２層以上の積層からなるＡｌ−Ｏ系交互
積層を、前記Ａｌ2 Ｏ3 層に代わって形成することによ
り、特に厚膜化した場合の層厚の均一化および靭性低下
の抑制、さらに層間密着性向上をはかり、これによって
切刃の耐チッピング性を向上せしめた被覆サーメット工
具に特徴を有するものである。
されたものであって、サーメット基体の表面に、ＴｉＣ
層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＯ2 層、ＴｉＣＯ層、
ＴｉＮＯ層、およびＴｉＣＮＯ層からなるＴｉ化合物層
のうちの１種または２種以上と、Ａｌ2 Ｏ3 層とで構成
された硬質被覆層を３〜２０μｍの平均層厚で形成して
なる被覆サーメット工具において、前記Ａｌ2 Ｏ3 層を
構成するＡｌ2 Ｏ3 に、重量％で、 Ｔｉ：１〜１５％、 Ｃｌ：０．００５〜０．１％、 Ｎ：０．００１〜０．１％、 を含有させると共に、これを非晶質組織としたＡｌ−Ｏ
系非晶質層と、同じく、 Ｔｉ：１〜１５％、 Ｃｌ：０．００５〜０．１％、 Ｎ：０．００１〜０．１％、 を含有させると共に、これを結晶組織としたＡｌ−Ｏ系
結晶層との交互２層以上の積層からなるＡｌ−Ｏ系交互
積層を、前記Ａｌ2 Ｏ3 層に代わって形成することによ
り、特に厚膜化した場合の層厚の均一化および靭性低下
の抑制、さらに層間密着性向上をはかり、これによって
切刃の耐チッピング性を向上せしめた被覆サーメット工
具に特徴を有するものである。
【０００６】なお、この発明の被覆サーメット工具の硬
質被覆層を構成するＡｌ−Ｏ系交互積層におけるＴｉお
よびＣｌは、上記の通り、これら両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、これら両
成分のうちのＴｉの含有量が１％未満でも、またＣｌの
含有量が０．００５％未満でも前記作用に所望の効果が
得られず、一方これら両成分のうちのいずれかの含有量
でもＴｉ：１５％およびＣｌ：０．１％を越えると、Ａ
ｌ2 Ｏ3 層と同等の特性を有するＡｌ−Ｏ系交互積層の
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Ｔｉ：１〜１５％、
Ｃｌ：０．００５〜０．１％と定めた。また、同じくＮ
成分には、上記の通りＡｌ−Ｏ系交互積層の上記Ｔｉ化
合物層に対する層間密着性をＴｉとの共存下で向上させ
る作用があり、したがってその含有量が０．００１％未
満では、所望の層間密着性向上効果が得られず、一方そ
の含有量が０．１％を越えるとＡｌ−Ｏ系交互積層のも
つ特性が損なわれるようになることから、その含有量を
０．００１〜０．１％と定めた。さらに、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、切刃の耐チッ
ピング性が低下するようになるという理由からである。
質被覆層を構成するＡｌ−Ｏ系交互積層におけるＴｉお
よびＣｌは、上記の通り、これら両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、これら両
成分のうちのＴｉの含有量が１％未満でも、またＣｌの
含有量が０．００５％未満でも前記作用に所望の効果が
得られず、一方これら両成分のうちのいずれかの含有量
でもＴｉ：１５％およびＣｌ：０．１％を越えると、Ａ
ｌ2 Ｏ3 層と同等の特性を有するＡｌ−Ｏ系交互積層の
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Ｔｉ：１〜１５％、
Ｃｌ：０．００５〜０．１％と定めた。また、同じくＮ
成分には、上記の通りＡｌ−Ｏ系交互積層の上記Ｔｉ化
合物層に対する層間密着性をＴｉとの共存下で向上させ
る作用があり、したがってその含有量が０．００１％未
満では、所望の層間密着性向上効果が得られず、一方そ
の含有量が０．１％を越えるとＡｌ−Ｏ系交互積層のも
つ特性が損なわれるようになることから、その含有量を
０．００１〜０．１％と定めた。さらに、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、切刃の耐チッ
ピング性が低下するようになるという理由からである。
【０００７】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の被覆サーメッ
ト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
４．９μｍの粗粒ＷＣ粉末、同１．５μｍの（Ｔｉ0.3
Ｗ0.7 ）Ｃ粉末、同１．２μｍの（Ｔｉ0. 4Ｗ0.6 ）Ｃ
Ｎ粉末、同１．２μｍの（Ｔａ0.9 Ｎｂ0.1 ）Ｃ粉末、
同１．３μｍの（Ｔｉ0.6 Ｗ0.3 Ｍｏ0.1 ）ＣＮ粉末、
同１．５μｍのＴｉＣＮ粉末，同１．５μｍのＴａＣ粉
末、同１．５μｍのＮｂＣ粉末、同１．５μｍのＭｏ 2
Ｃ粉末、同２．０μｍのＮｉ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・ＣＮＭＧ１２０４０８（超硬基体
Ａ〜Ｄおよびサーメット基体Ｆ、Ｇ用）および同ＳＥＥ
Ｎ４２ＡＦＴＮ１（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およびサ
ーメット基体Ｆ、Ｇ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ＣＨ4 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：１５．９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Ｃ
ｏ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およ
びサーメット基体Ｆ、Ｇ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。
ト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
４．９μｍの粗粒ＷＣ粉末、同１．５μｍの（Ｔｉ0.3
Ｗ0.7 ）Ｃ粉末、同１．２μｍの（Ｔｉ0. 4Ｗ0.6 ）Ｃ
Ｎ粉末、同１．２μｍの（Ｔａ0.9 Ｎｂ0.1 ）Ｃ粉末、
同１．３μｍの（Ｔｉ0.6 Ｗ0.3 Ｍｏ0.1 ）ＣＮ粉末、
同１．５μｍのＴｉＣＮ粉末，同１．５μｍのＴａＣ粉
末、同１．５μｍのＮｂＣ粉末、同１．５μｍのＭｏ 2
Ｃ粉末、同２．０μｍのＮｉ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・ＣＮＭＧ１２０４０８（超硬基体
Ａ〜Ｄおよびサーメット基体Ｆ、Ｇ用）および同ＳＥＥ
Ｎ４２ＡＦＴＮ１（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およびサ
ーメット基体Ｆ、Ｇ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ＣＨ4 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：１５．９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Ｃ
ｏ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およ
びサーメット基体Ｆ、Ｇ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およびサ
ーメット基体Ｆ、Ｇ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−Ｔｉ
ＣＮ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、４に示
される条件にて、表５、６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サーメット工具１〜１９および従来
被覆サーメット工具１〜１２をそれぞれ製造した。この
結果得られた各種の被覆サーメット工具の硬質被覆層を
構成するＡｌ−Ｏ系非晶質層およびＡｌ−Ｏ系結晶層、
さらにＡｌ2 Ｏ3 層（これらの層の同定は、それぞれの
被覆サーメット工具における切刃の逃げ面のＸ線回析パ
ターンを観察して行った）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１mm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７、８
に示した。なお、硬質被覆層を構成するＡｌ−Ｏ系非晶
質層およびＡｌ−Ｏ系結晶層、並びにＡｌ2 Ｏ3 層以外
のＴｉ化合物層の層厚には、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。
ーメット基体Ｆ、Ｇ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−Ｔｉ
ＣＮ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、４に示
される条件にて、表５、６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サーメット工具１〜１９および従来
被覆サーメット工具１〜１２をそれぞれ製造した。この
結果得られた各種の被覆サーメット工具の硬質被覆層を
構成するＡｌ−Ｏ系非晶質層およびＡｌ−Ｏ系結晶層、
さらにＡｌ2 Ｏ3 層（これらの層の同定は、それぞれの
被覆サーメット工具における切刃の逃げ面のＸ線回析パ
ターンを観察して行った）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１mm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７、８
に示した。なお、硬質被覆層を構成するＡｌ−Ｏ系非晶
質層およびＡｌ−Ｏ系結晶層、並びにＡｌ2 Ｏ3 層以外
のＴｉ化合物層の層厚には、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、いずれも切刃の耐チッピング性を
評価する目的で、上記本発明被覆サーメット工具１〜８
および従来被覆サーメット工具１〜４については、 被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の丸棒、 切削速度：４００ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 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：１３０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１５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。
評価する目的で、上記本発明被覆サーメット工具１〜８
および従来被覆サーメット工具１〜４については、 被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の丸棒、 切削速度：４００ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 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：１３０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１５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。
【００１０】また、同じく本発明被覆サーメット工具９
〜１１および従来被覆サーメット工具５、６について
は、 被削材：ＪＩＳ・ＳＣｒ４２０の丸棒、 切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０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・ＳＣｒ４２０の長さ方向等間隔４本縦
溝入り丸棒、 切削速度：１８０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０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。
〜１１および従来被覆サーメット工具５、６について
は、 被削材：ＪＩＳ・ＳＣｒ４２０の丸棒、 切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０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・ＳＣｒ４２０の長さ方向等間隔４本縦
溝入り丸棒、 切削速度：１８０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０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】同じく本発明被覆サーメット工具１２〜１
４および従来被覆サーメット工具７〜９については、 被削材：ＪＩＳ・ＦＣＤ４５０の丸棒、 切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：２０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・ＦＣＤ４５０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：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。
４および従来被覆サーメット工具７〜９については、 被削材：ＪＩＳ・ＦＣＤ４５０の丸棒、 切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：２０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・ＦＣＤ４５０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：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】同じく本発明被覆サーメット工具１５〜１
７および従来被覆サーメット工具１０については、 被削材：幅１００ｍｍ×長さ５００ｍｍの寸法をもった
ＪＩＳ・ＳＮＣＭ４３９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：６３７ｒ．ｐ．ｍ．、 切削速度：２５０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：２ｍｍ．、 送り：０．２ｍｍ／刃、 切削時間：４パス（１パスの切削時間：５．３分）、 の条件で合金鋼の乾式フライス切削（断続切削）試験を
行い、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
７および従来被覆サーメット工具１０については、 被削材：幅１００ｍｍ×長さ５００ｍｍの寸法をもった
ＪＩＳ・ＳＮＣＭ４３９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：６３７ｒ．ｐ．ｍ．、 切削速度：２５０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：２ｍｍ．、 送り：０．２ｍｍ／刃、 切削時間：４パス（１パスの切削時間：５．３分）、 の条件で合金鋼の乾式フライス切削（断続切削）試験を
行い、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
【００１３】同じく本発明被覆サーメット工具１８、１
９および従来被覆サーメット工具１１、１２について
は、 被削材：ＪＩＳ・Ｓ４５Ｃの丸棒、 切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１ｍｍ．、 送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：２０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・Ｓ４５Ｃの長さ方向等間隔４本縦溝入
り丸棒、 切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１ｍｍ．、 送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：２０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。
９および従来被覆サーメット工具１１、１２について
は、 被削材：ＪＩＳ・Ｓ４５Ｃの丸棒、 切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１ｍｍ．、 送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：２０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・Ｓ４５Ｃの長さ方向等間隔４本縦溝入
り丸棒、 切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１ｍｍ．、 送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：２０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。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【表２】
【００１６】
【表３】
【００１７】
【表４】
【００１８】
【表５】
【００１９】
【表６】
【００２０】
【表７】
【００２１】
【表８】
【００２２】
【発明の効果】表７、８に示される結果から、硬質被覆
層として、いずれも不活性ガス系反応ガスを用いて、Ｔ
ｉ、Ｃｌ、およびＮを含有するＡｌ−Ｏ系交互積層を形
成してなる本発明被覆サーメット工具１〜１９は、前記
Ａｌ−Ｏ系交互積層の層厚に、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、硬質被覆層として水素系反
応ガスを用いてＡｌ2 Ｏ3 層を形成してなる従来被覆サ
ーメット工具１〜１２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サーメット工具１〜１９は、前記
Ａｌ−Ｏ系交互積層がＡｌ−Ｏ系非晶質層とＡｌ−Ｏ系
結晶層で構成されることによってすぐれた靭性をもち、
かつこれが硬質被覆層を構成するＴｉ化合物層に対して
すぐれた密着性を示すと共に、Ａｌ2 Ｏ3 層と同等のす
ぐれた耐酸化性と熱的安定性、および高硬度を有するこ
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、従来被覆サーメット
工具１〜１２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
覆サーメット工具は、これの硬質被覆層を構成するＡｌ
−Ｏ系交互積層に、これを厚膜化しても、局部的バラツ
キがきわめて少なく、かつ靭性低下がなく、さらにＴｉ
化合物層に対する層間密着性にもすぐれていることか
ら、前記Ａｌ−Ｏ系交互積層がＡｌ2 Ｏ3 層と同等の性
質を有することと相まって、例えば鋼や鋳鉄などの連続
切削は勿論のこと、特に断続切削においてすぐれた耐チ
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化および省力化に満足に対
応することができるものである。
層として、いずれも不活性ガス系反応ガスを用いて、Ｔ
ｉ、Ｃｌ、およびＮを含有するＡｌ−Ｏ系交互積層を形
成してなる本発明被覆サーメット工具１〜１９は、前記
Ａｌ−Ｏ系交互積層の層厚に、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、硬質被覆層として水素系反
応ガスを用いてＡｌ2 Ｏ3 層を形成してなる従来被覆サ
ーメット工具１〜１２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サーメット工具１〜１９は、前記
Ａｌ−Ｏ系交互積層がＡｌ−Ｏ系非晶質層とＡｌ−Ｏ系
結晶層で構成されることによってすぐれた靭性をもち、
かつこれが硬質被覆層を構成するＴｉ化合物層に対して
すぐれた密着性を示すと共に、Ａｌ2 Ｏ3 層と同等のす
ぐれた耐酸化性と熱的安定性、および高硬度を有するこ
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、従来被覆サーメット
工具１〜１２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
覆サーメット工具は、これの硬質被覆層を構成するＡｌ
−Ｏ系交互積層に、これを厚膜化しても、局部的バラツ
キがきわめて少なく、かつ靭性低下がなく、さらにＴｉ
化合物層に対する層間密着性にもすぐれていることか
ら、前記Ａｌ−Ｏ系交互積層がＡｌ2 Ｏ3 層と同等の性
質を有することと相まって、例えば鋼や鋳鉄などの連続
切削は勿論のこと、特に断続切削においてすぐれた耐チ
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化および省力化に満足に対
応することができるものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲功▼刀 斉 茨城県結城郡石下町大字古間木1511番地 三菱マテリアル株式会社筑波製作所内 (72)発明者 濱口 雄樹 茨城県結城郡石下町大字古間木1511番地 三菱マテリアル株式会社筑波製作所内
Claims (1)
- 【請求項１】 炭化タングステン基超硬合金基体または
炭窒化チタン基サーメット基体の表面に、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からなるＴｉ化合物層の
うちの１種または２種以上と、酸化アルミニウム層とで
構成された硬質被覆層を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サーメッ
ト製切削工具において、前記酸化アルミニウム層を構成
する酸化アルミニウムに、重量％で、 Ｔｉ：１〜１５％、 Ｃｌ：０．００５〜０．１％、 Ｎ：０．００１〜０．１％、 を含有させると共に、これを非晶質組織としたＡｌ−Ｏ
系非晶質層と、同じく、 Ｔｉ：１〜１５％、 Ｃｌ：０．００５〜０．１％、 Ｎ：０．００１〜０．１％、 を含有させると共に、これを結晶組織としたＡｌ−Ｏ系
結晶層との交互２層以上の積層からなるＡｌ−Ｏ系交互
積層を、前記酸化アルミニウム層に代わって形成したこ
とを特徴とする耐チッピング性のすぐれた表面被覆サー
メット製切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28070996A JPH10130842A (ja) | 1996-10-23 | 1996-10-23 | 耐チッピング性のすぐれた表面被覆サーメット製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28070996A JPH10130842A (ja) | 1996-10-23 | 1996-10-23 | 耐チッピング性のすぐれた表面被覆サーメット製切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10130842A true JPH10130842A (ja) | 1998-05-19 |
Family
ID=17628865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28070996A Withdrawn JPH10130842A (ja) | 1996-10-23 | 1996-10-23 | 耐チッピング性のすぐれた表面被覆サーメット製切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10130842A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008168364A (ja) * | 2007-01-09 | 2008-07-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 表面被覆切削工具 |
| JPWO2008041402A1 (ja) * | 2006-10-02 | 2010-02-04 | 住友電気工業株式会社 | 表面被覆切削工具 |
-
1996
- 1996-10-23 JP JP28070996A patent/JPH10130842A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2008041402A1 (ja) * | 2006-10-02 | 2010-02-04 | 住友電気工業株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| JP5172687B2 (ja) * | 2006-10-02 | 2013-03-27 | 住友電気工業株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| JP2008168364A (ja) * | 2007-01-09 | 2008-07-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 表面被覆切削工具 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040106 |