JPH10147867A - 硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を有する表面被覆超硬合金製切削工具 - Google Patents

硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を有する表面被覆超硬合金製切削工具

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JPH10147867A
JPH10147867A JP30771796A JP30771796A JPH10147867A JP H10147867 A JPH10147867 A JP H10147867A JP 30771796 A JP30771796 A JP 30771796A JP 30771796 A JP30771796 A JP 30771796A JP H10147867 A JPH10147867 A JP H10147867A
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JP
Japan
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layer
hard coating
cutting
cemented carbide
coating layer
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Application number
JP30771796A
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English (en)
Inventor
Akira Osada
晃 長田
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を有する表面
被覆超硬合金製切削工具を提供する。 【解決手段】 表面被覆超硬合金製切削工具が、結合相
形成成分としてCo:5〜20重量%を含有し、かつ切
刃のすくい面と逃げ面の交わる切刃稜線部に、レーザー
照射加熱または電子ビーム照射加熱による表面脱Co層
を形成してなるWC基超硬合金基体の表面に、TiC
層、TiN層、TiCN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 3 層で構成した硬質被覆層
を2〜20μmの平均層厚で化学蒸着および/または物
理蒸着してなる。

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、硬質被覆層がす
ぐれた耐磨耗性を有し、したがって例えば鋼や鋳鉄の高
速切削にも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、被覆超硬工具と云
う)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、一般に、結合相形成成分として5
〜20重量%のCoを含有する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、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、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(以下、A
23 で示す)層とで構成された硬質被覆層を2〜2
0μm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広く知られており、またこの被覆
超硬工具が鋼や鋳鉄などの連続切削や断続切削に用いら
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、切削加工は高速化の傾向にあるが、上
記の従来被覆超硬工具においては、硬質被覆層形成時に
超硬基体のCo成分が前記硬質被覆層に拡散するのが避
けられず、これが原因で硬質被覆層の耐摩耗性が低下
し、このため例えば鋼や鋳鉄の高速切削に用いた場合に
摩耗進行が速く、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、上記の従来被覆超硬工具の硬質
被覆層に着目し、これの耐摩耗性向上を図るべく研究を
行った結果、硬質被覆層形成に先だって、超硬基体にお
ける切刃のすくい面と逃げ面の交わる切刃稜線部(以
下、単に切刃稜線部と云う)を、レーザー照射加熱また
は電子ビーム照射加熱すると、この部分に表面脱Co層
が形成されるようになり、この切刃稜線部に表面脱Co
層が形成された超硬基体の表面に化学蒸着法および/ま
たは物理蒸着法を用いて硬質被覆層を形成すると、硬質
被覆層形成時に、すくい面と逃げ面部分の硬質被覆層に
は超硬基体の結合相形成成分であるCoが拡散して、耐
摩耗性は低下(反面、耐チッピング性は向上)するが、
切刃の摩耗に最も影響のある切刃稜線部の硬質被覆層に
は前記表面脱Co層によってCoの拡散が抑制されるこ
とから、硬質被覆層自体のもつすぐれた耐摩耗性が保持
され、したがって、この結果の被覆超硬工具は、特に切
刃稜線部が一段とすぐれた耐摩耗性を有するようになる
ことから、通常の条件での切削は勿論のこと、連続切削
および断続切削を高速条件で行っても長期に亘ってすぐ
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、結合相形成成分としてCo:5〜
20重量%を含有し、かつ切刃稜線部に、レーザー照射
加熱または電子ビーム照射加熱による表面脱Co層を形
成してなる超硬基体の表面にTiC層、TiN層、Ti
CN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 3 層とで構成された硬質被覆層を2〜20μm
の平均層厚で形成してなる、硬質被覆層がすぐれた耐摩
耗性を有する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において、
硬質被覆層の平均層厚を2〜20μmとしたのは、その
層厚が2μm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、
耐欠損性が低下するようになるという理由からである。
また、レーザー照射加熱または電子ビーム照射加熱によ
る切刃稜線部の表面脱Co層は、これらの加熱手段によ
って切刃稜線部を1300〜1600℃、望ましくは1
400〜1500℃に加熱することによって形成される
ものである。さらに、超硬基体のCo含有量を5〜20
重量%としたのは、その含有量が5重量%未満では、焼
結性が低下して、所望の強度を確保することができず、
一方その含有量が20重量%を越えると耐摩耗性が急激
に低下するようになるという理由によるものであり、望
ましくは6〜12重量%の含有がよい。
【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:1.5μmの細粒WC粉末、同3μmの中粒W
C粉末、同1.2μmの(Ti,W)CN(重量比で、
以下同じ、TiC/TiN/WC=24/20/56)
粉末、同1.3μmの(Ta,Nb)C(TaC/Nb
C=90/10)粉末、同1μmのCr粉末、および同
1.2μm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
に定める形状の圧粉体A、B、同SNGN120408
に定める形状の圧粉体C〜E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。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をそれぞ
れ所定の形状に仕上げ加工し、さらにホーニングを施し
た状態で、表4に示される通りそれぞれの切刃稜線部
に、以下の条件、すなわち、 種別:CO2 レーザー、 出力:30W、 送り速度:0.12m/min、 スポット径:0.5mm、 照射態様:すくい面および逃げ面の延長線上に配置した
2本の銃による照射、の条件でのレーザー照射加熱、ま
たは、 加速電圧:40kV、 電流:100mA、 照射時間:2sec、 照射態様:切刃稜線に沿うビームパターンをすくい面側
および逃げ面側の2方向から高速偏向で照射、 の条件での電子ビーム照射加熱を行い、切刃稜線部に表
面脱Co層を形成し、これに通常の化学蒸着装置を用
い、表2に示される条件にて、表3に示される組成およ
び平均層厚のTi化合物層およびAl2 3 層を形成す
ることにより本発明被覆超硬工具1〜12をそれぞれ製
造した。また、比較の目的で、表面脱Co層形成のため
の切刃稜線部へのレーザー照射加熱および電子ビーム照
射加熱を行わない以外は同一の条件で従来被覆超硬工具
1〜12をそれぞれ製造した。この結果得られた本発明
被覆超硬工具1〜12のそれぞれの表面部断面を電子プ
ローブ微小部分析装置(EPMA)により観察したとこ
ろ、すくい面と逃げ面の硬質被覆層には超硬基体の結合
相形成成分であるCoの拡散が見られたが、切刃稜線部
の硬質被覆層にはCo成分の拡散は見られなかった。一
方従来被覆超硬工具1〜12においては、硬質被覆層全
体に亘ってCo成分の拡散が見られた。
【0009】つぎに、上記本発明被覆超硬工具1〜5お
よび従来被覆超硬工具1〜5については、 被削材:S45C(硬さ:HB 220)の丸棒、 切削速度:400m/min.、 切込み:1.5mm、 送り:0.4mm/rev、 の条件(表4では条件1と云う)での炭素鋼の乾式高速
高送り連続切削試験、また、上記本発明被覆超硬工具6
〜12および従来被覆超硬工具6〜12については、 被削材:SCM440(硬さ:HB 220)の角材、 切削速度:350m/min.、 切込み:2.5mm.、 送り:0.35mm/刃、 の条件(同じく表4では条件2と云う)での合金鋼の乾
式高速高送りフライス切削試験、並びに、 被削材:FC300(硬さ:HB 180)の角材、 切削速度:400m/min.、 切込み:2.5mm.、 送り:0.4mm/刃、 の条件(同じく条件3と云う)での鋳鉄の湿式高速高送
りフライス切削試験を行い、いずれの切削試験でも切刃
の逃げ面摩耗幅が0.3mmに至るまでの切削時間を測
定した。これらの測定結果を表4に示した。
【0010】
【表1】
【0011】
【表2】
【0012】
【表3】
【0013】
【表4】
【0014】
【発明の効果】表4に示される結果から、硬質被覆層の
切刃稜線部に超硬基体の結合相形成成分であるCoの拡
散がない本発明被覆超硬工具1〜12は、硬質被覆層全
体にCoの拡散が見られる従来被覆超硬工具1〜12に
比して、苛酷な切削条件となる鋳鉄および鋼の高速高送
り切削ですぐれた耐摩耗性を示し、長期に亘ってすぐれ
た切削性能を発揮す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、これを構成する硬質被
覆層がすぐれた耐摩耗性を示すので、鋼や鋳鉄などの通
常の条件での連続切削や断続切削は勿論のこと、高速切
削などの苛酷な条件での切削に用いた場合にも、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
って切削装置の高性能化に十分に対応でき、かつ省力化
にも寄与するものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 結合相形成成分としてCo:5〜20重
    量%を含有し、かつ切刃のすくい面と逃げ面の交わる切
    刃稜線部に、レーザー照射加熱または電子ビーム照射加
    熱による表面脱Co層を形成してなる炭化タングステン
    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、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2
    〜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、硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を有する表
    面被覆超硬合金製切削工具。
JP30771796A 1996-11-19 1996-11-19 硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を有する表面被覆超硬合金製切削工具 Pending JPH10147867A (ja)

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Effective date: 20021119