JPH10176260A - 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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- JPH10176260A JPH10176260A JP33698996A JP33698996A JPH10176260A JP H10176260 A JPH10176260 A JP H10176260A JP 33698996 A JP33698996 A JP 33698996A JP 33698996 A JP33698996 A JP 33698996A JP H10176260 A JPH10176260 A JP H10176260A
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
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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】 表面被覆超硬合金製切削工具が、ＷＣ基
超硬合金またはＴｉＣＮ系サーメットからなる基体の表
面に、第１硬質被覆層として、金属Ｔｉ層、窒化チタン
層、および炭窒化チタン層のうちの１種または２種以上
を０．０１〜２μｍの平均層厚で蒸着し、その上に第２
硬質被覆層として、組成式：（Ｔｉa Ａｌ b Ｓｎc ）
Ｎ、および組成式：（Ｔｉa Ａｌb Ｓｎc ）Ｃd Ｎ1-d
（ただし、原子比で、ａ：０．２〜０．６、ｂ：０．１
〜０．７９、ｃ：０．０１〜０．３、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、
ｄ：０．０１〜０．５）で表されるＴｉとＡｌとＳｎの
複合窒化物層および複合炭窒化物層のうちのいずれか、
あるいは両方を２〜２０μｍの平均層厚で蒸着し、さら
にその上に、必要に応じて第３硬質被覆層として、窒化
チタン層を０．１〜１μｍの平均層厚で蒸着してなる。
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、ＷＣ基
超硬合金またはＴｉＣＮ系サーメットからなる基体の表
面に、第１硬質被覆層として、金属Ｔｉ層、窒化チタン
層、および炭窒化チタン層のうちの１種または２種以上
を０．０１〜２μｍの平均層厚で蒸着し、その上に第２
硬質被覆層として、組成式：（Ｔｉa Ａｌ b Ｓｎc ）
Ｎ、および組成式：（Ｔｉa Ａｌb Ｓｎc ）Ｃd Ｎ1-d
（ただし、原子比で、ａ：０．２〜０．６、ｂ：０．１
〜０．７９、ｃ：０．０１〜０．３、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、
ｄ：０．０１〜０．５）で表されるＴｉとＡｌとＳｎの
複合窒化物層および複合炭窒化物層のうちのいずれか、
あるいは両方を２〜２０μｍの平均層厚で蒸着し、さら
にその上に、必要に応じて第３硬質被覆層として、窒化
チタン層を０．１〜１μｍの平均層厚で蒸着してなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、すぐれた耐チッ
ピング性を有し、したがって例えば鋼の断続切削を高速
で行っても切刃にチッピング（微小欠け）の発生がな
く、すぐれた耐摩耗性を長期に亘って発揮する表面被覆
超硬合金製切削工具（以下、被覆超硬合金工具と云う）
に関するものである。
ピング性を有し、したがって例えば鋼の断続切削を高速
で行っても切刃にチッピング（微小欠け）の発生がな
く、すぐれた耐摩耗性を長期に亘って発揮する表面被覆
超硬合金製切削工具（以下、被覆超硬合金工具と云う）
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般に、例えば図１に概略説明図
で示される物理蒸着装置の１種であるアークイオンプレ
ーティング装置を用い、ヒータで装置内を例えば７００
℃の温度に加熱した状態で、アノード電極と所定組成を
有するＴｉ−Ａｌ合金がセットされたカソード電極（蒸
発源）との間にアーク放電を発生させ、同時に装置内に
反応ガスとして窒素ガス、または窒素ガスとメタンガス
を導入し、一方炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）
基超硬合金または炭窒化チタン（以下、ＴｉＣＮで示
す）系サーメットからなる基体（以下、これらを総称し
て超硬合金基体と云う）には、例えば−１２０Ｖのバイ
アス電圧を印加した条件で、前記超硬合金基体の表面
に、例えば特開昭６２−５６５６５号公報に記載される
ように、硬質被覆層として、ＴｉとＡｌの複合窒化物
［以下、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎで示す］層および複合炭窒化
物［以下、（Ｔｉ，Ａｌ）ＣＮで示す］層のうちのいず
れか、あるいは両方を２〜２０μｍの平均層厚で蒸着す
ることにより被覆超硬合金工具を製造することが知られ
ている。
で示される物理蒸着装置の１種であるアークイオンプレ
ーティング装置を用い、ヒータで装置内を例えば７００
℃の温度に加熱した状態で、アノード電極と所定組成を
有するＴｉ−Ａｌ合金がセットされたカソード電極（蒸
発源）との間にアーク放電を発生させ、同時に装置内に
反応ガスとして窒素ガス、または窒素ガスとメタンガス
を導入し、一方炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）
基超硬合金または炭窒化チタン（以下、ＴｉＣＮで示
す）系サーメットからなる基体（以下、これらを総称し
て超硬合金基体と云う）には、例えば−１２０Ｖのバイ
アス電圧を印加した条件で、前記超硬合金基体の表面
に、例えば特開昭６２−５６５６５号公報に記載される
ように、硬質被覆層として、ＴｉとＡｌの複合窒化物
［以下、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎで示す］層および複合炭窒化
物［以下、（Ｔｉ，Ａｌ）ＣＮで示す］層のうちのいず
れか、あるいは両方を２〜２０μｍの平均層厚で蒸着す
ることにより被覆超硬合金工具を製造することが知られ
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
の高性能化および高出力化はめざましく、かつ切削加工
の省力化および省エネ化に対する要求もつよく、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
覆超硬合金工具の場合、通常の切削条件での連続切削や
断続切削ではすぐれた耐摩耗性を示すものの、特に鋼な
どの断続切削を高速で行った場合には硬質被覆層を構成
する（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層および（Ｔｉ，Ａｌ）ＣＮ層の
靭性不足が原因で切刃にチッピングが発生し易く、この
結果比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
の高性能化および高出力化はめざましく、かつ切削加工
の省力化および省エネ化に対する要求もつよく、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
覆超硬合金工具の場合、通常の切削条件での連続切削や
断続切削ではすぐれた耐摩耗性を示すものの、特に鋼な
どの断続切削を高速で行った場合には硬質被覆層を構成
する（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層および（Ｔｉ，Ａｌ）ＣＮ層の
靭性不足が原因で切刃にチッピングが発生し易く、この
結果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合金工具の
硬質被覆層を構成する（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層および（Ｔ
ｉ，Ａｌ）ＣＮ層に着目し、これの靭性向上を図るべく
研究を行った結果、上記超硬合金基体の表面に、第１硬
質被覆層として、金属Ｔｉ層、窒化チタン（以下、Ｔｉ
Ｎで示す）層、およびＴｉＣＮ層のうちの１種または２
種以上を０．０１〜２μｍの平均層厚で蒸着した状態
で、第２硬質被覆層として、 組成式：（Ｔｉa Ａｌb Ｓｎc ）Ｎ、 および組成式：（Ｔｉa Ａｌb Ｓｎc ）Ｃd Ｎ1-d 、 （ただし、原子比で、ａ：０．２〜０．６、ｂ：０．１
〜０．７９、ｃ：０．０１〜０．３、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、
ｄ：０．０１〜０．５）、で表されるＴｉとＡｌとＳｎ
の複合窒化物［以下、（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｎ）Ｎで示す］
層および複合炭窒化物［以下、（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｎ）Ｃ
Ｎで示す］層のうちのいずれか、あるいは両方を蒸着す
ると、この結果の被覆超硬合金工具は、前記（Ｔｉ，Ａ
ｌ，Ｓｎ）Ｎ層および（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｎ）ＣＮ層が、
上記第１硬質被覆層によって上記超硬合金基体表面との
間にすぐれた密着性が保持された状態で、すぐれた靭性
と高硬度をもつことから、例えば鋼の連続切削は勿論の
こと、これの断続切削を高速で行っても切刃にチッピン
グの発生なく、すぐれた耐摩耗性を長期に亘って発揮す
るという研究結果が得られたのである。
上述のような観点から、上記の従来被覆超硬合金工具の
硬質被覆層を構成する（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層および（Ｔ
ｉ，Ａｌ）ＣＮ層に着目し、これの靭性向上を図るべく
研究を行った結果、上記超硬合金基体の表面に、第１硬
質被覆層として、金属Ｔｉ層、窒化チタン（以下、Ｔｉ
Ｎで示す）層、およびＴｉＣＮ層のうちの１種または２
種以上を０．０１〜２μｍの平均層厚で蒸着した状態
で、第２硬質被覆層として、 組成式：（Ｔｉa Ａｌb Ｓｎc ）Ｎ、 および組成式：（Ｔｉa Ａｌb Ｓｎc ）Ｃd Ｎ1-d 、 （ただし、原子比で、ａ：０．２〜０．６、ｂ：０．１
〜０．７９、ｃ：０．０１〜０．３、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、
ｄ：０．０１〜０．５）、で表されるＴｉとＡｌとＳｎ
の複合窒化物［以下、（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｎ）Ｎで示す］
層および複合炭窒化物［以下、（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｎ）Ｃ
Ｎで示す］層のうちのいずれか、あるいは両方を蒸着す
ると、この結果の被覆超硬合金工具は、前記（Ｔｉ，Ａ
ｌ，Ｓｎ）Ｎ層および（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｎ）ＣＮ層が、
上記第１硬質被覆層によって上記超硬合金基体表面との
間にすぐれた密着性が保持された状態で、すぐれた靭性
と高硬度をもつことから、例えば鋼の連続切削は勿論の
こと、これの断続切削を高速で行っても切刃にチッピン
グの発生なく、すぐれた耐摩耗性を長期に亘って発揮す
るという研究結果が得られたのである。
【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、超硬合金基体の表面に、第１硬質
被覆層として、金属Ｔｉ層、窒化チタン（以下、ＴｉＮ
で示す）層、およびＴｉＣＮ層のうちの１種または２種
以上を０．０１〜２μｍの平均層厚で蒸着し、その上に
第２硬質被覆層として、 組成式：（Ｔｉa Ａｌb Ｓｎc ）Ｎ、 および組成式：（Ｔｉa Ａｌb Ｓｎc ）Ｃd Ｎ1-d 、 （ただし、原子比で、ａ：０．２〜０．６、ｂ：０．１
〜０．７９、ｃ：０．０１〜０．３、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、
ｄ：０．０１〜０．５）、で表されるＴｉとＡｌとＺｎ
の複合窒化物［以下、（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｎ）Ｎで示す］
層および複合炭窒化物［以下、（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｎ）Ｃ
Ｎで示す］層のうちのいずれか、あるいは両方を蒸着
し、さらにその上に、必要に応じて、第３硬質被覆層と
して、ＴｉＮ層を０．１〜１μｍの平均層厚で蒸着して
なる、耐チッピング性のすぐれた被覆超硬合金工具に特
徴を有するものである。なお、この発明の被覆サーメッ
ト工具における上記第３硬質被覆層としてのＴｉＮ層
は、黄金色の色調を有するので、これの蒸着によって工
具の使用前および使用後の識別が容易となる。
されたものであって、超硬合金基体の表面に、第１硬質
被覆層として、金属Ｔｉ層、窒化チタン（以下、ＴｉＮ
で示す）層、およびＴｉＣＮ層のうちの１種または２種
以上を０．０１〜２μｍの平均層厚で蒸着し、その上に
第２硬質被覆層として、 組成式：（Ｔｉa Ａｌb Ｓｎc ）Ｎ、 および組成式：（Ｔｉa Ａｌb Ｓｎc ）Ｃd Ｎ1-d 、 （ただし、原子比で、ａ：０．２〜０．６、ｂ：０．１
〜０．７９、ｃ：０．０１〜０．３、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、
ｄ：０．０１〜０．５）、で表されるＴｉとＡｌとＺｎ
の複合窒化物［以下、（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｎ）Ｎで示す］
層および複合炭窒化物［以下、（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｎ）Ｃ
Ｎで示す］層のうちのいずれか、あるいは両方を蒸着
し、さらにその上に、必要に応じて、第３硬質被覆層と
して、ＴｉＮ層を０．１〜１μｍの平均層厚で蒸着して
なる、耐チッピング性のすぐれた被覆超硬合金工具に特
徴を有するものである。なお、この発明の被覆サーメッ
ト工具における上記第３硬質被覆層としてのＴｉＮ層
は、黄金色の色調を有するので、これの蒸着によって工
具の使用前および使用後の識別が容易となる。
【０００６】つぎに、この発明の被覆超硬合金工具の第
３硬質被覆層を構成する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｎ）Ｎ層およ
び（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｎ）ＣＮ層の組成比（原子比）を上
記の通りに限定した理由を説明する。すなわち、上記
（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｎ）Ｎ層および（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｎ）
ＣＮ層において、構成成分であるＴｉとＡｌは共存した
状態で硬さを向上させ、もって耐摩耗性の向上に寄与す
る作用をもつが、ＴｉおよびＡｌのいずれかでもＴｉ：
０．２未満およびＡｌ：０．１未満になると所望のすぐ
れた耐摩耗性を確保することができず、一方同じくＴｉ
およびＡｌのいずれかでも、その割合がＴｉ：０．６お
よびＡｌ：０．７９を越えると靭性が低下し、切刃にチ
ッピングが発生し易くなることから、その割合をＴｉ：
０．２〜０．６、望ましくは０．３〜０．５、Ａｌ：
０．１〜０．７９、望ましくは０．３〜０．７と定め
た。また、同じく構成成分であるＳｎは、靭性を向上さ
せ、もって切刃にチッピングが発生するのを防止する作
用をもつが、その割合が０．０１未満では所望の靭性向
上効果が得られず、一方その割合が０．３を越えると層
自体の硬さが急激に低下し、ＴｉおよびＡｌによっても
たらされるすぐれた耐摩耗性を確保することができなく
なることから、その割合を０．０１〜０．３、望ましく
は０．０５〜０．２と定めた。さらに、（Ｔｉ，Ａｌ，
Ｓｎ）ＣＮにおけるＣ成分には、硬さを向上させる作用
があるので、（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｎ）ＣＮは上記（Ｔｉ，
Ａｌ，Ｓｎ）Ｎに比して相対的に高い硬さをもつが、こ
の場合Ｃ成分の割合が０．０１未満では所定の硬さ向上
効果が得られず、一方その割合が０．５を越えると靭性
が急激に低下するようになることから、Ｃ成分の割合を
０．０１〜０．５、望ましくは０．１〜０．４５と定め
た。
３硬質被覆層を構成する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｎ）Ｎ層およ
び（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｎ）ＣＮ層の組成比（原子比）を上
記の通りに限定した理由を説明する。すなわち、上記
（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｎ）Ｎ層および（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｎ）
ＣＮ層において、構成成分であるＴｉとＡｌは共存した
状態で硬さを向上させ、もって耐摩耗性の向上に寄与す
る作用をもつが、ＴｉおよびＡｌのいずれかでもＴｉ：
０．２未満およびＡｌ：０．１未満になると所望のすぐ
れた耐摩耗性を確保することができず、一方同じくＴｉ
およびＡｌのいずれかでも、その割合がＴｉ：０．６お
よびＡｌ：０．７９を越えると靭性が低下し、切刃にチ
ッピングが発生し易くなることから、その割合をＴｉ：
０．２〜０．６、望ましくは０．３〜０．５、Ａｌ：
０．１〜０．７９、望ましくは０．３〜０．７と定め
た。また、同じく構成成分であるＳｎは、靭性を向上さ
せ、もって切刃にチッピングが発生するのを防止する作
用をもつが、その割合が０．０１未満では所望の靭性向
上効果が得られず、一方その割合が０．３を越えると層
自体の硬さが急激に低下し、ＴｉおよびＡｌによっても
たらされるすぐれた耐摩耗性を確保することができなく
なることから、その割合を０．０１〜０．３、望ましく
は０．０５〜０．２と定めた。さらに、（Ｔｉ，Ａｌ，
Ｓｎ）ＣＮにおけるＣ成分には、硬さを向上させる作用
があるので、（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｎ）ＣＮは上記（Ｔｉ，
Ａｌ，Ｓｎ）Ｎに比して相対的に高い硬さをもつが、こ
の場合Ｃ成分の割合が０．０１未満では所定の硬さ向上
効果が得られず、一方その割合が０．５を越えると靭性
が急激に低下するようになることから、Ｃ成分の割合を
０．０１〜０．５、望ましくは０．１〜０．４５と定め
た。
【０００７】また、この発明の被覆超硬合金工具におけ
る第１〜３硬質被覆層の平均層厚を上記の通りに限定し
た理由は以下に示す通りである。すなわち、第１硬質被
覆層には、上記の通り超硬合金基体表面と第２硬質被覆
層との密着性を向上させる作用があるが、その平均層厚
が０．０１μｍ未満では、前記作用に所望の効果が得ら
れず、一方その平均層厚が２μｍを越えると耐チッピン
グ性に低下傾向が現れるようになることから、その平均
層厚を０．０１〜２μｍ、望ましくは０．１〜１μｍと
定めた。また、第２硬質被覆層の平均層厚を２〜２０μ
ｍとしたのは、その層厚が２μｍ未満では所望の耐摩耗
性向上効果が得られず、一方その層厚が２０μｍを越え
ると切刃にチッピングが発生し易くなるという理由から
であり、望ましくは３〜１０μｍの平均層厚とするのが
よい。さらに、第３硬質被覆層であるＴｉＮ層の平均層
厚を０．１〜１μｍとしたのは、その層厚が０．１μｍ
未満では黄金色の明確な付与ができず、一方所望の黄金
色は１μｍまでの層厚で十分であるという理由によるも
のである。
る第１〜３硬質被覆層の平均層厚を上記の通りに限定し
た理由は以下に示す通りである。すなわち、第１硬質被
覆層には、上記の通り超硬合金基体表面と第２硬質被覆
層との密着性を向上させる作用があるが、その平均層厚
が０．０１μｍ未満では、前記作用に所望の効果が得ら
れず、一方その平均層厚が２μｍを越えると耐チッピン
グ性に低下傾向が現れるようになることから、その平均
層厚を０．０１〜２μｍ、望ましくは０．１〜１μｍと
定めた。また、第２硬質被覆層の平均層厚を２〜２０μ
ｍとしたのは、その層厚が２μｍ未満では所望の耐摩耗
性向上効果が得られず、一方その層厚が２０μｍを越え
ると切刃にチッピングが発生し易くなるという理由から
であり、望ましくは３〜１０μｍの平均層厚とするのが
よい。さらに、第３硬質被覆層であるＴｉＮ層の平均層
厚を０．１〜１μｍとしたのは、その層厚が０．１μｍ
未満では黄金色の明確な付与ができず、一方所望の黄金
色は１μｍまでの層厚で十分であるという理由によるも
のである。
【０００８】
【発明の実施の形態】ついで、この発明の被覆超硬合金
工具を実施例により具体的に説明する。原料粉末とし
て、いずれも０．７〜２μｍの平均粒径を有するＷＣ粉
末、ＶＣ粉末、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末、およびＣｏ粉末を用意
し、これら原料粉末を、重量％でＷＣ：９１．２％、Ｖ
Ｃ：０．３％、Ｃｒ3 Ｃ2 ：０．５％、Ｃｏ：８％の配
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、１．５ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力で圧粉体にプレ
ス成形し、この圧粉体を真空中、温度：１３８０℃に１
時間保持の条件で焼結し、焼結後、切刃部分にＲ：０．
０５のホーニング加工を施してＩＳＯ規格・ＴＰＧＮ１
６０３０８のチップ形状をもったＷＣ基超硬合金製の超
硬合金基体Ａを形成した。また、原料粉末として、いず
れも０．５〜２μｍの平均粒径を有するＴｉＣＮ［重量
比で、ＴｉＣ／ＴｉＮ＝５０／５０］粉末、ＷＣ粉末、
Ｍｏ粉末、Ｃｏ粉末、Ｎｉ粉末、および黒鉛（Ｃ）粉末
を用意し、これら原料粉末を、重量％で、ＴｉＣＮ：６
２％、ＷＣ：１５％、Ｍｏ：８％、Ｃｏ：１０％、Ｎ
ｉ：４％、Ｃ：１％の配合組成に配合し、ボールミルで
２４時間湿式混合し、乾燥した後、１ｔｏｎ／ｃｍ2 の
圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を１５ｔｏｒ
ｒの窒素雰囲気中、温度：１５７０℃に１時間保持の条
件で焼結し、焼結後、切刃部分にＲ：０．０５のホーニ
ング加工を施してＩＳＯ規格・ＤＮＭＧ１５０４０８の
チップ形状をもったＴｉＣＮ系サーメット製の超硬合金
基体Ｂを形成した。
工具を実施例により具体的に説明する。原料粉末とし
て、いずれも０．７〜２μｍの平均粒径を有するＷＣ粉
末、ＶＣ粉末、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末、およびＣｏ粉末を用意
し、これら原料粉末を、重量％でＷＣ：９１．２％、Ｖ
Ｃ：０．３％、Ｃｒ3 Ｃ2 ：０．５％、Ｃｏ：８％の配
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、１．５ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力で圧粉体にプレ
ス成形し、この圧粉体を真空中、温度：１３８０℃に１
時間保持の条件で焼結し、焼結後、切刃部分にＲ：０．
０５のホーニング加工を施してＩＳＯ規格・ＴＰＧＮ１
６０３０８のチップ形状をもったＷＣ基超硬合金製の超
硬合金基体Ａを形成した。また、原料粉末として、いず
れも０．５〜２μｍの平均粒径を有するＴｉＣＮ［重量
比で、ＴｉＣ／ＴｉＮ＝５０／５０］粉末、ＷＣ粉末、
Ｍｏ粉末、Ｃｏ粉末、Ｎｉ粉末、および黒鉛（Ｃ）粉末
を用意し、これら原料粉末を、重量％で、ＴｉＣＮ：６
２％、ＷＣ：１５％、Ｍｏ：８％、Ｃｏ：１０％、Ｎ
ｉ：４％、Ｃ：１％の配合組成に配合し、ボールミルで
２４時間湿式混合し、乾燥した後、１ｔｏｎ／ｃｍ2 の
圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を１５ｔｏｒ
ｒの窒素雰囲気中、温度：１５７０℃に１時間保持の条
件で焼結し、焼結後、切刃部分にＲ：０．０５のホーニ
ング加工を施してＩＳＯ規格・ＤＮＭＧ１５０４０８の
チップ形状をもったＴｉＣＮ系サーメット製の超硬合金
基体Ｂを形成した。
【０００９】ついで、これら超硬合金基体Ａ、Ｂを、ア
セトン中で超音波洗浄した状態で、それぞれ図１に示さ
れるアークイオンプレーティング装置に装入し、一方カ
ソード電極（蒸発源）として種々の成分組成をもったＴ
ｉ−Ａｌ−Ｓｎ合金およびＴｉ−Ａｌ合金、さらに金属
Ｔｉをそれぞれ装着し、装置内を排気して１×１０-5ｔ
ｏｒｒの真空に保持しながら、ヒーターで装置内を４０
０℃に加熱した後、超硬合金基体に−８０ｖのバイアス
電圧を印加し、装置内に反応ガスとして窒素ガス、また
は窒素ガスとメタンガスを導入しながら、前記カソード
電極とアノード電極との間にアーク放電を発生させ、も
って前記超硬合金基体Ａ、Ｂのそれぞれの表面に、表１
〜４に示される組成および平均層厚をもった硬質被覆層
を形成することにより本発明被覆超硬合金工具１〜１８
および従来被覆超硬合金工具１〜４をそれぞれ製造し
た。
セトン中で超音波洗浄した状態で、それぞれ図１に示さ
れるアークイオンプレーティング装置に装入し、一方カ
ソード電極（蒸発源）として種々の成分組成をもったＴ
ｉ−Ａｌ−Ｓｎ合金およびＴｉ−Ａｌ合金、さらに金属
Ｔｉをそれぞれ装着し、装置内を排気して１×１０-5ｔ
ｏｒｒの真空に保持しながら、ヒーターで装置内を４０
０℃に加熱した後、超硬合金基体に−８０ｖのバイアス
電圧を印加し、装置内に反応ガスとして窒素ガス、また
は窒素ガスとメタンガスを導入しながら、前記カソード
電極とアノード電極との間にアーク放電を発生させ、も
って前記超硬合金基体Ａ、Ｂのそれぞれの表面に、表１
〜４に示される組成および平均層厚をもった硬質被覆層
を形成することにより本発明被覆超硬合金工具１〜１８
および従来被覆超硬合金工具１〜４をそれぞれ製造し
た。
【００１０】この結果得られた各種の被覆超硬合金工具
のうち、本発明被覆超硬合金工具１〜９および従来被覆
超硬合金工具１、２については、 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：２６０ｍ／ｍｉｎ、 送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ、 切り込み：１．５ｍｍ、 切削時間：１０分、 の条件で合金鋼の乾式高速断続切削試験を行ない、また
本発明被覆超硬合金工具１０〜１８および従来被覆超硬
合金工具３、４については、 被削材：ＪＩＳ・Ｓ４８Ｃの長さ方向等間隔６本縦溝入
り丸棒、 切削速度：３２０ｍ／ｍｉｎ、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ、 切り込み：１．５ｍｍ、 切削時間：１０分、 の条件で炭素鋼の乾式高速断続切削試験を行ない、いず
れの切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。これ
らの測定結果を表５に示した。
のうち、本発明被覆超硬合金工具１〜９および従来被覆
超硬合金工具１、２については、 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：２６０ｍ／ｍｉｎ、 送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ、 切り込み：１．５ｍｍ、 切削時間：１０分、 の条件で合金鋼の乾式高速断続切削試験を行ない、また
本発明被覆超硬合金工具１０〜１８および従来被覆超硬
合金工具３、４については、 被削材：ＪＩＳ・Ｓ４８Ｃの長さ方向等間隔６本縦溝入
り丸棒、 切削速度：３２０ｍ／ｍｉｎ、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ、 切り込み：１．５ｍｍ、 切削時間：１０分、 の条件で炭素鋼の乾式高速断続切削試験を行ない、いず
れの切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。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１〜５に示される結果から、本発明被
覆超硬合金工具１〜１８は、いずれも鋼の高速断続切削
ですぐれた耐摩耗性を示し、かつ切刃の摩耗状況も正常
であるのに対して、従来被覆超硬合金工具１〜４は、特
に第２硬質被覆層の靭性不足が原因で鋼の高速断続切削
では、いずれも切刃にチッピングが発生し、比較的短時
間で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合金工具は、これの第２硬質被
覆層を構成する上記（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｎ）Ｎおよび（Ｔ
ｉ，Ａｌ，Ｓｎ）ＣＮがすぐれた靭性と高硬度を有する
ので、例えば鋼の高速連続切削は勿論のこと、より一段
と苛酷な条件での切削加工となる鋼の高速断続切削でも
切刃にチッピングの発生なく、著しく長期に亘ってすぐ
れた耐摩耗性を発揮するのである。
覆超硬合金工具１〜１８は、いずれも鋼の高速断続切削
ですぐれた耐摩耗性を示し、かつ切刃の摩耗状況も正常
であるのに対して、従来被覆超硬合金工具１〜４は、特
に第２硬質被覆層の靭性不足が原因で鋼の高速断続切削
では、いずれも切刃にチッピングが発生し、比較的短時
間で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合金工具は、これの第２硬質被
覆層を構成する上記（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｎ）Ｎおよび（Ｔ
ｉ，Ａｌ，Ｓｎ）ＣＮがすぐれた靭性と高硬度を有する
ので、例えば鋼の高速連続切削は勿論のこと、より一段
と苛酷な条件での切削加工となる鋼の高速断続切削でも
切刃にチッピングの発生なく、著しく長期に亘ってすぐ
れた耐摩耗性を発揮するのである。
【図１】アークイオンプレーティング装置の概略説明図
である。
である。
Claims (2)
- 【請求項１】 炭化タングステン基超硬合金基体または
炭窒化チタン系サーメット基体の表面に、 第１硬質被覆層として、金属Ｔｉ層、窒化チタン層、お
よび炭窒化チタン層のうちの１種または２種以上を０．
０１〜２μｍの平均層厚で蒸着し、 その上に第２硬質被覆層として、 組成式：（Ｔｉa Ａｌb Ｓｎc ）Ｎ、 および組成式：（Ｔｉa Ａｌb Ｓｎc ）Ｃd Ｎ1-d 、 （ただし、原子比で、ａ：０．２〜０．６、ｂ：０．１
〜０．７９、ｃ：０．０１〜０．３、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、
ｄ：０．０１〜０．５）、で表されるＴｉとＡｌとＳｎ
の複合窒化物層および複合炭窒化物層のうちのいずれ
か、あるいは両方を２〜２０μｍの平均層厚で蒸着して
なる、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または
炭窒化チタン系サーメット基体の表面に、 第１硬質被覆層として、金属Ｔｉ層、窒化チタン層、お
よび炭窒化チタン層のうちの１種または２種以上を０．
０１〜２μｍの平均層厚で蒸着し、 その上に第２硬質被覆層として、 組成式：（Ｔｉa Ａｌb Ｓｎc ）Ｎ、 および組成式：（Ｔｉa Ａｌb Ｓｎc ）Ｃd Ｎ1-d 、 （ただし、原子比で、ａ：０．２〜０．６、ｂ：０．１
〜０．７９、ｃ：０．０１〜０．３、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、
ｄ：０．０１〜０．５）、で表されるＴｉとＡｌとＳｎ
の複合窒化物層および複合炭窒化物層のうちのいずれ
か、あるいは両方を２〜２０μｍの平均層厚で蒸着し、 さらにその上に、第３硬質被覆層として、窒化チタン層
を０．１〜１μｍの平均層厚で蒸着してなる、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 (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33698996A JPH10176260A (ja) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33698996A JPH10176260A (ja) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | 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 (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10176260A true JPH10176260A (ja) | 1998-06-30 |
Family
ID=18304450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33698996A Withdrawn JPH10176260A (ja) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | 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) | JPH10176260A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009173976A (ja) * | 2008-01-22 | 2009-08-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 積層構造型サーメットとその製造方法および前記サーメットにより形成された工具 |
-
1996
- 1996-12-17 JP JP33698996A patent/JPH10176260A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009173976A (ja) * | 2008-01-22 | 2009-08-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 積層構造型サーメットとその製造方法および前記サーメットにより形成された工具 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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