JPH1068077A - 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の製造法 - 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の製造法Info
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- JPH1068077A JPH1068077A JP22399096A JP22399096A JPH1068077A JP H1068077 A JPH1068077 A JP H1068077A JP 22399096 A JP22399096 A JP 22399096A JP 22399096 A JP22399096 A JP 22399096A JP H1068077 A JPH1068077 A JP H1068077A
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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
製切削工具を製造する。 【解決手段】 ＷＣ基超硬合金基体の表面に、化学蒸着
法および／または物理蒸着法を用いて、Ａｌ2 Ｏ3 層を
含む硬質被覆層を３〜２０μｍの平均層厚で形成するこ
とにより表面被覆超硬合金製切削工具を製造するに際し
て、前記Ａｌ2 Ｏ 3 層の形成に、反応ガスとして、容量
％で、ＡｌＣｌ3 ：０．５〜１５％、ＣＯ 2 ：０．５〜
３０％、ＴｉＣｌ4 ：０．０１〜１％、不活性ガス：残
り、からなる不活性ガス系反応ガスを用いる。
製切削工具を製造する。 【解決手段】 ＷＣ基超硬合金基体の表面に、化学蒸着
法および／または物理蒸着法を用いて、Ａｌ2 Ｏ3 層を
含む硬質被覆層を３〜２０μｍの平均層厚で形成するこ
とにより表面被覆超硬合金製切削工具を製造するに際し
て、前記Ａｌ2 Ｏ 3 層の形成に、反応ガスとして、容量
％で、ＡｌＣｌ3 ：０．５〜１５％、ＣＯ 2 ：０．５〜
３０％、ＴｉＣｌ4 ：０．０１〜１％、不活性ガス：残
り、からなる不活性ガス系反応ガスを用いる。
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
が、これを厚膜化してもその層厚が均一化し、かつ他の
構成層に対してすぐれた層間密着性を示し、したがっ
て、例えば鋼や鋳鉄などの通常の条件での連続切削は勿
論のこと、特に高速で、かつ重切削条件で用いた場合に
も、チッピング（微小欠け）などの発生なく、すぐれた
切削性能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、被覆超硬工具という）の製造法に関する
ものである。
成する酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2 Ｏ3 で示す）層
が、これを厚膜化してもその層厚が均一化し、かつ他の
構成層に対してすぐれた層間密着性を示し、したがっ
て、例えば鋼や鋳鉄などの通常の条件での連続切削は勿
論のこと、特に高速で、かつ重切削条件で用いた場合に
も、チッピング（微小欠け）などの発生なく、すぐれた
切削性能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、被覆超硬工具という）の製造法に関する
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、化学蒸着法および
／または物理蒸着法を用いて、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、ＴｉＯ2
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３〜２０
μｍの平均層厚で形成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 層の形成が、反応ガスとして、容量％
（以下、％の表示は容量％を示す）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、 の条件で行われていることも知られている。
（以下、超硬基体という）の表面に、化学蒸着法および
／または物理蒸着法を用いて、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、ＴｉＯ2
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３〜２０
μｍの平均層厚で形成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 層の形成が、反応ガスとして、容量％
（以下、％の表示は容量％を示す）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、 の条件で行わ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、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るばかりでな
く、他の構成層との密着性（層間密着性）も低下し、こ
れらが原因で、例えば鋼や鋳鉄などの高速連続高送り切
削や高速連続高切込み切削などの苛酷な条件での切削に
は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、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るばかりでな
く、他の構成層との密着性（層間密着性）も低下し、こ
れらが原因で、例えば鋼や鋳鉄などの高速連続高送り切
削や高速連続高切込み切削などの苛酷な条件での切削に
は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、被覆超硬工具の製造に際して、
特に硬質被覆層を構成するＡｌ2 Ｏ3 層の形成に着目
し、層厚を厚くした場合の層厚の局部的バラツキの減少
と、層間密着性の向上を図るべく研究を行った結果、以
下の（ａ）および（ｂ）に示す研究結果を得たのであ
る。 （ａ） 従来の水素系反応ガスを用いて形成されるＡｌ
2 Ｏ3 層においては、反応雰囲気中で、反応ガスの構成
成分であるＣＯ2 と水素（Ｈ2 ）が、 ＣＯ2 ＋Ｈ2 →ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ （１） 上記反応式（１）にしたがって反応し、この結果生成し
たＨ2 Ｏと、ＡｌＣｌ3が、 ＡｌＣｌ3 ＋Ｈ2 Ｏ→Ａｌ2 Ｏ3 ＋ＨＣｌ （２） 上記反応式（２）にしたがって反応し、ＡｌＣｌ3 が加
水分解されてＡｌ2 Ｏ3を生成し、この場合上記（１）
式の反応に比して上記（２）式の反応がきわめて速く、
したがって上記（１）式で生成したＨ2 Ｏは、すばやく
反応雰囲気中に存在するＡｌＣｌ3 と反応することか
ら、ほとんどのＡｌ2 Ｏ3 は反応雰囲気中での生成とな
り、これが反応表面に堆積することによりＡｌ2 Ｏ3 層
が形成される反応機構をとるものであるため、反応ガス
の流れや反応表面の形状にも影響されることと相まっ
て、例えば切削工具であるスローアウエイチップを反応
ガス流中にどのような状態で配置しても、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
ッジ部の相互間に均一な層厚のＡｌ2 Ｏ3 層を形成する
ことは困難で、大きな層厚のバラツキの発生は避けられ
ないこと。
上述のような観点から、被覆超硬工具の製造に際して、
特に硬質被覆層を構成するＡｌ2 Ｏ3 層の形成に着目
し、層厚を厚くした場合の層厚の局部的バラツキの減少
と、層間密着性の向上を図るべく研究を行った結果、以
下の（ａ）および（ｂ）に示す研究結果を得たのであ
る。 （ａ） 従来の水素系反応ガスを用いて形成されるＡｌ
2 Ｏ3 層においては、反応雰囲気中で、反応ガスの構成
成分であるＣＯ2 と水素（Ｈ2 ）が、 ＣＯ2 ＋Ｈ2 →ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ （１） 上記反応式（１）にしたがって反応し、この結果生成し
たＨ2 Ｏと、ＡｌＣｌ3が、 ＡｌＣｌ3 ＋Ｈ2 Ｏ→Ａｌ2 Ｏ3 ＋ＨＣｌ （２） 上記反応式（２）にしたがって反応し、ＡｌＣｌ3 が加
水分解されてＡｌ2 Ｏ3を生成し、この場合上記（１）
式の反応に比して上記（２）式の反応がきわめて速く、
したがって上記（１）式で生成したＨ2 Ｏは、すばやく
反応雰囲気中に存在するＡｌＣｌ3 と反応することか
ら、ほとんどのＡｌ2 Ｏ3 は反応雰囲気中での生成とな
り、これが反応表面に堆積することによりＡｌ2 Ｏ3 層
が形成される反応機構をとるものであるため、反応ガス
の流れや反応表面の形状にも影響されることと相まっ
て、例えば切削工具であるスローアウエイチップを反応
ガス流中にどのような状態で配置しても、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
ッジ部の相互間に均一な層厚のＡｌ2 Ｏ3 層を形成する
ことは困難で、大きな層厚のバラツキの発生は避けられ
ないこと。
【０００５】（ｂ） 上記（ａ）の検討結果から、でき
るだけ反応表面でのＡｌ2 Ｏ3 生成による層形成を行え
ば、層厚の均一化が可能になるという結論に達し、これ
を可能ならしめる反応ガスの開発に努めたところ、反応
ガスとして、 ＡｌＣｌ3 ：０．５〜１５％、 ＣＯ2 ：０．５〜３０％、 四塩化チタン（以下、ＴｉＣｌ4 で示す）：０．０１〜
１％、 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る
と、反応表面上でＣＯ2 がＴｉＣｌ4 の触媒作用によ
り、 ＣＯ2 →ＣＯ＋Ｏ （ａ） 上記（ａ）式にしたがって分解し、上記（ａ）式の反応
で生成したＯは反応表面に吸着し、したがってこのＯと
ＡｌＣｌ3 の反応が、 ＡｌＣｌ3 ＋Ｏ→Ａｌ2 Ｏ3 ＋Ｃｌ2 （ｂ） 上記（ｂ）式の反応式にしたがって反応表面で行われる
ようになり、したがって、層形成は、生成Ａｌ2 Ｏ3 の
反応表面への移動堆積がなく、かつ反応ガスの流れや反
応表面形状に全く影響されることなく行われることにな
ることから、この結果形成されたＡｌ2 Ｏ3 層は、その
層厚が厚くなっても局部的バラツキがきわめて少なく、
その上反応表面に対する密着性も一段と向上したものに
なること。
るだけ反応表面でのＡｌ2 Ｏ3 生成による層形成を行え
ば、層厚の均一化が可能になるという結論に達し、これ
を可能ならしめる反応ガスの開発に努めたところ、反応
ガスとして、 ＡｌＣｌ3 ：０．５〜１５％、 ＣＯ2 ：０．５〜３０％、 四塩化チタン（以下、ＴｉＣｌ4 で示す）：０．０１〜
１％、 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る
と、反応表面上でＣＯ2 がＴｉＣｌ4 の触媒作用によ
り、 ＣＯ2 →ＣＯ＋Ｏ （ａ） 上記（ａ）式にしたがって分解し、上記（ａ）式の反応
で生成したＯは反応表面に吸着し、したがってこのＯと
ＡｌＣｌ3 の反応が、 ＡｌＣｌ3 ＋Ｏ→Ａｌ2 Ｏ3 ＋Ｃｌ2 （ｂ） 上記（ｂ）式の反応式にしたがって反応表面で行われる
ようになり、したがって、層形成は、生成Ａｌ2 Ｏ3 の
反応表面への移動堆積がなく、かつ反応ガスの流れや反
応表面形状に全く影響されることなく行われることにな
ることから、この結果形成されたＡｌ2 Ｏ3 層は、その
層厚が厚くなっても局部的バラツキがきわめて少なく、
その上反応表面に対する密着性も一段と向上したものに
なること。
【０００６】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、化学蒸着法お
よび／または物理蒸着法を用いて、Ａｌ2 Ｏ3 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ＴｉＣＮ
Ｏ層のうちの１種または２種以上と、前記Ａｌ2 Ｏ3層
とからなる硬質被覆層を３〜２０μｍの平均層厚で形成
することにより被覆超硬工具を製造するに際して、前記
硬質被覆層を構成するＡｌ2 Ｏ3 層の形成を、反応ガス
として、 ＡｌＣｌ3 ：０．５〜１５％、 ＣＯ2 ：０．５〜３０％、 ＴｉＣｌ4 ：０．０１〜１％、 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て行
うことにより、厚膜化層の層厚均一化および層間密着性
の向上をはかり、この結果としてすぐれた耐チッピング
性を示すようになる被覆超硬工具を製造する方法に特徴
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、化学蒸着法お
よび／または物理蒸着法を用いて、Ａｌ2 Ｏ3 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ＴｉＣＮ
Ｏ層のうちの１種または２種以上と、前記Ａｌ2 Ｏ3層
とからなる硬質被覆層を３〜２０μｍの平均層厚で形成
することにより被覆超硬工具を製造するに際して、前記
硬質被覆層を構成するＡｌ2 Ｏ3 層の形成を、反応ガス
として、 ＡｌＣｌ3 ：０．５〜１５％、 ＣＯ2 ：０．５〜３０％、 ＴｉＣｌ4 ：０．０１〜１％、 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て行
うことにより、厚膜化層の層厚均一化および層間密着性
の向上をはかり、この結果としてすぐれた耐チッピング
性を示すようになる被覆超硬工具を製造する方法に特徴
を有するものである。
【０００７】つぎに、この発明の方法において、反応ガ
スの組成を上記の通りに限定した理由を説明する。 （ａ）ＡｌＣｌ3 その割合が０．５％未満では、Ａｌ2 Ｏ3 のＡｌ源が不
足してＡｌ2 Ｏ3 層の形成が遅くなり、実用的でなく、
一方その割合が１５％を越えるとＡｌ源が供給過剰とな
り、Ａｌ2 Ｏ3 層の結晶性が低下するようになることか
ら、その割合を０．５〜１５％、望ましくは３〜７％と
定めた。
スの組成を上記の通りに限定した理由を説明する。 （ａ）ＡｌＣｌ3 その割合が０．５％未満では、Ａｌ2 Ｏ3 のＡｌ源が不
足してＡｌ2 Ｏ3 層の形成が遅くなり、実用的でなく、
一方その割合が１５％を越えるとＡｌ源が供給過剰とな
り、Ａｌ2 Ｏ3 層の結晶性が低下するようになることか
ら、その割合を０．５〜１５％、望ましくは３〜７％と
定めた。
【０００８】（ｂ）ＣＯ2 その割合が０．５％未満では、Ａｌ2 Ｏ3 のＯ源に対し
てＡｌ源が供給過剰となって結晶性が低下し、一方その
割合が３０％を越えると逆にＡｌ源に対して分解Ｏが過
剰に存在し、上記（ｂ）式の反応に局部的不均一性が生
じ、層厚の均一性が低下するようになることから、その
割合を０．５〜３０％、望ましくは１０〜２０％と定め
た。
てＡｌ源が供給過剰となって結晶性が低下し、一方その
割合が３０％を越えると逆にＡｌ源に対して分解Ｏが過
剰に存在し、上記（ｂ）式の反応に局部的不均一性が生
じ、層厚の均一性が低下するようになることから、その
割合を０．５〜３０％、望ましくは１０〜２０％と定め
た。
【０００９】（ｃ）ＴｉＣｌ4 その割合が０．０１％未満では、上記（ａ）式の反応が
十分に行われず、Ａｌ 2 Ｏ3 のＯ源の供給が不十分とな
って実用的速さでのＡｌ2 Ｏ3 層の形成が行えないばか
りでなく、その層厚均一性も損なわれるようになり、一
方その割合が１％を越えると反応雰囲気中に多量のＴｉ
成分が存在するようになり、これが形成層の結晶性低下
の原因となることから、その割合を０．０１〜１％、望
ましくは０．１〜０．５％と定めた。
十分に行われず、Ａｌ 2 Ｏ3 のＯ源の供給が不十分とな
って実用的速さでのＡｌ2 Ｏ3 層の形成が行えないばか
りでなく、その層厚均一性も損なわれるようになり、一
方その割合が１％を越えると反応雰囲気中に多量のＴｉ
成分が存在するようになり、これが形成層の結晶性低下
の原因となることから、その割合を０．０１〜１％、望
ましくは０．１〜０．５％と定めた。
【００１０】なお、その他のＡｌ2 Ｏ3 層形成条件であ
る反応温度および雰囲気圧力は、反応温度：８５０〜１
１００℃、望ましくは９００〜１０５０℃、雰囲気圧
力：２０〜５００ｔｏｒｒ、望ましくは４０〜１５０ｔ
ｏｒｒとするのがよい。これは、反応温度が８５０℃未
満ではＡｌ2 Ｏ3 層の結晶性が低下し、一方１１００℃
を越えるとＡｌ2 Ｏ3 層が粗粒化し、耐摩耗性が低下す
るようになるという理由によるものであり、また雰囲気
圧力が２０ｔｏｒｒ未満では反応が遅くなり、所定の速
さでの層形成が行われず、一方５００ｔｏｒｒを越える
と層の表面に凹凸が生じるようになって、層厚不均一化
の原因となるという理由によるものである。
る反応温度および雰囲気圧力は、反応温度：８５０〜１
１００℃、望ましくは９００〜１０５０℃、雰囲気圧
力：２０〜５００ｔｏｒｒ、望ましくは４０〜１５０ｔ
ｏｒｒとするのがよい。これは、反応温度が８５０℃未
満ではＡｌ2 Ｏ3 層の結晶性が低下し、一方１１００℃
を越えるとＡｌ2 Ｏ3 層が粗粒化し、耐摩耗性が低下す
るようになるという理由によるものであり、また雰囲気
圧力が２０ｔｏｒｒ未満では反応が遅くなり、所定の速
さでの層形成が行われず、一方５００ｔｏｒｒを越える
と層の表面に凹凸が生じるようになって、層厚不均一化
の原因となるという理由によるものである。
【００１１】また、硬質被覆層の平均層厚を３〜２０μ
ｍ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２
０μｍを越えると、切刃に欠けやチッピングが発生し易
くなるという理由によるものである。
ｍ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２
０μｍを越えると、切刃に欠けやチッピングが発生し易
くなるという理由によるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の方法を実施例
により具体的に説明する。原料粉末として、平均粒径：
１．５μｍを有する細粒ＷＣ粉末、同３μｍの中粒ＷＣ
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／ＮｂＣ
＝９０／１０）粉末、同１．２μｍのＣｏ粉末、および
同１．０μｍのＣｒ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。
により具体的に説明する。原料粉末として、平均粒径：
１．５μｍを有する細粒ＷＣ粉末、同３μｍの中粒ＷＣ
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／ＮｂＣ
＝９０／１０）粉末、同１．２μｍのＣｏ粉末、および
同１．０μｍのＣｒ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。
【００１３】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）〜
（ｌ）は反応ガスとして不活性ガス系反応ガスを用いて
形成したＡｌ2 Ｏ3 層、Ａｌ2Ｏ3 （ｍ）は水素系反応
ガスを用いて形成したＡｌ2 Ｏ3 層を示す。以下、表
４、５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）の硬質被覆層を
形成することにより本発明法１〜１４および従来法１〜
１４をそれぞれ実施し、被覆超硬工具（以下、それぞれ
の方法に対応する被覆超硬工具を本発明被覆超硬工具１
〜１４および従来被覆超硬工具１〜１４という）を製造
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 層について、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６，７
に示した。なお、硬質被覆層を構成する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）〜
（ｌ）は反応ガスとして不活性ガス系反応ガスを用いて
形成したＡｌ2 Ｏ3 層、Ａｌ2Ｏ3 （ｍ）は水素系反応
ガスを用いて形成したＡｌ2 Ｏ3 層を示す。以下、表
４、５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）の硬質被覆層を
形成することにより本発明法１〜１４および従来法１〜
１４をそれぞれ実施し、被覆超硬工具（以下、それぞれ
の方法に対応する被覆超硬工具を本発明被覆超硬工具１
〜１４および従来被覆超硬工具１〜１４という）を製造
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 層について、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６，７
に示した。なお、硬質被覆層を構成する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。
【００１４】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１〜８および従来被
覆超硬工具１〜８については、 被削材：ＦＣ３００の丸棒（硬さ：ＨＢ１８０）、 切削速度：５００ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ、 送り：０．４ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１５分、 の条件で鋳鉄の乾式高速連続高送り切削試験を行い、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１〜８および従来被
覆超硬工具１〜８については、 被削材：ＦＣ３００の丸棒（硬さ：ＨＢ１８０）、 切削速度：５００ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ、 送り：０．４ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１５分、 の条件で鋳鉄の乾式高速連続高送り切削試験を行い、切
刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
【００１５】また上記本発明被覆超硬工具９〜１４およ
び従来被覆超硬工具９〜１４については、 被削材：ＳＣＭ４４０の丸棒（硬さ：ＨＢ２２０）、 切削速度：４００ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ．、 送り：０．４ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件で鋼の乾式高速連続高送り切削試験を行い、同じ
く切刃の逃げ面摩耗幅をを測定した。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９〜１４については、 被削材：ＳＣＭ４４０の丸棒（硬さ：ＨＢ２２０）、 切削速度：４００ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ．、 送り：０．４ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件で鋼の乾式高速連続高送り切削試験を行い、同じ
く切刃の逃げ面摩耗幅をを測定した。これらの測定結果
を表６、７に示した。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】
【表３】
【００１９】
【表４】
【００２０】
【表５】
【００２１】
【表６】
【００２２】
【表７】
【００２３】
【発明の効果】表６，７に示される結果から、いずれも
硬質被覆層を構成するＡｌ2 Ｏ3 層の形成に不活性ガス
系反応ガスを用いる本発明法１〜１４で製造された本発
明被覆超硬工具１〜１４は、いずれもこれを構成する硬
質被覆層のうちのＡｌ2 Ｏ3 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
部の相互間の層厚が均一化しているのに対して、Ａｌ2
Ｏ3 層の形成に水素系反応ガスを用いる従来法１〜１４
で製造された従来被覆超硬工具１〜１４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相互間
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１〜１４は、きわめて苛酷な切削条件である鋼および
鋳鉄の乾式高速連続高送り切削試験で、前記不活性ガス
系反応ガスを用いて形成されたＡｌ2Ｏ3 層がすぐれた
層間密着性を有することと相まって、切刃に欠けやチッ
ピングの発生なく、すぐれた耐摩耗性を示すのに対し
て、従来被覆超硬工具１〜１４は硬質被覆層の局部的バ
ラツキが原因で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、この発明の方法によれば、硬質被覆層を構成
するＡｌ2 Ｏ3 層の層厚を厚膜化しても、その層厚に局
部的バラツキがきわめて少なく、かつ層間密着性の良好
な被覆超硬工具を製造することができ、したがって、こ
の結果得られた被覆超硬工具は、例えば鋼や鋳鉄などの
通常条件での連続切削は勿論のこと、高速連続高送り切
削や高速連続高切込み切削などの苛酷な条件での切削に
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示すので、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効果をもたらすもの
である。
硬質被覆層を構成するＡｌ2 Ｏ3 層の形成に不活性ガス
系反応ガスを用いる本発明法１〜１４で製造された本発
明被覆超硬工具１〜１４は、いずれもこれを構成する硬
質被覆層のうちのＡｌ2 Ｏ3 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
部の相互間の層厚が均一化しているのに対して、Ａｌ2
Ｏ3 層の形成に水素系反応ガスを用いる従来法１〜１４
で製造された従来被覆超硬工具１〜１４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相互間
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１〜１４は、きわめて苛酷な切削条件である鋼および
鋳鉄の乾式高速連続高送り切削試験で、前記不活性ガス
系反応ガスを用いて形成されたＡｌ2Ｏ3 層がすぐれた
層間密着性を有することと相まって、切刃に欠けやチッ
ピングの発生なく、すぐれた耐摩耗性を示すのに対し
て、従来被覆超硬工具１〜１４は硬質被覆層の局部的バ
ラツキが原因で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、この発明の方法によれば、硬質被覆層を構成
するＡｌ2 Ｏ3 層の層厚を厚膜化しても、その層厚に局
部的バラツキがきわめて少なく、かつ層間密着性の良好
な被覆超硬工具を製造することができ、したがって、こ
の結果得られた被覆超硬工具は、例えば鋼や鋳鉄などの
通常条件での連続切削は勿論のこと、高速連続高送り切
削や高速連続高切込み切削などの苛酷な条件での切削に
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示すので、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効果をもたらすもの
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 (2)
- 【請求項１】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、化学蒸着法および／または物理蒸着法を用いて、酸
化アルミニウム層を含む硬質被覆層を３〜２０μｍの平
均層厚で形成することにより表面被覆超硬合金製切削工
具を製造するに際して、前記酸化アルミニウム層の形成
に、反応ガスとして、容量％で、 三塩化アルミニウム：０．５〜１５％、 二酸化炭素：０．５〜３０％、 四塩化チタン：０．０１〜１％、 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
合金製切削工具の製造法。 - 【請求項２】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、化学蒸着法および／または物理蒸着法を用いて、Ｔ
ｉ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、酸化アルミニウム層とからなる硬質
被覆層を３〜２０μｍの平均層厚で形成することにより
表面被覆超硬合金製切削工具を製造するに際して、前記
酸化アルミニウム層の形成に、反応ガスとして、容量％
で、 三塩化アルミニウム：０．５〜１０％、 二酸化炭素：０．５〜３０％、 四塩化チタン：０．０１〜１％、 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
合金製切削工具の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22399096A JPH1068077A (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | 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の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22399096A JPH1068077A (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | 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の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1068077A true JPH1068077A (ja) | 1998-03-10 |
Family
ID=16806864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22399096A Withdrawn JPH1068077A (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | 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の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1068077A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7695764B2 (en) * | 2004-11-05 | 2010-04-13 | Seco Tools Ab | Alumina layer with enhanced texture |
| US7914849B2 (en) | 2004-11-05 | 2011-03-29 | Seco Tools Ab | Alumina layer with controlled texture |
| US7955651B2 (en) | 2004-11-05 | 2011-06-07 | Seco Tools Ab | Enhanced alumina layer with texture |
-
1996
- 1996-08-26 JP JP22399096A patent/JPH1068077A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7695764B2 (en) * | 2004-11-05 | 2010-04-13 | Seco Tools Ab | Alumina layer with enhanced texture |
| US7914849B2 (en) | 2004-11-05 | 2011-03-29 | Seco Tools Ab | Alumina layer with controlled texture |
| US7955651B2 (en) | 2004-11-05 | 2011-06-07 | Seco Tools Ab | Enhanced alumina layer with texture |
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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: 20031104 |