JPH11256337A - 被覆硬質合金 - Google Patents

被覆硬質合金

Info

Publication number
JPH11256337A
JPH11256337A JP8038198A JP8038198A JPH11256337A JP H11256337 A JPH11256337 A JP H11256337A JP 8038198 A JP8038198 A JP 8038198A JP 8038198 A JP8038198 A JP 8038198A JP H11256337 A JPH11256337 A JP H11256337A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
aluminum oxide
hard alloy
coated
type aluminum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP8038198A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4033544B2 (ja
Inventor
Hiroaki Inoue
洋明 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Moldino Tool Engineering Ltd
Original Assignee
Hitachi Tool Engineering Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Tool Engineering Ltd filed Critical Hitachi Tool Engineering Ltd
Priority to JP08038198A priority Critical patent/JP4033544B2/ja
Publication of JPH11256337A publication Critical patent/JPH11256337A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4033544B2 publication Critical patent/JP4033544B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 酸化アルミニウム被覆層内のクラックの進行
および被覆層界面の剥離を改善し、チッピングが生じ難
い被覆硬質合金を提供する。 【構成】 炭化チタン等からなる内層、並びに酸化アル
ミニウム層を被覆した被覆硬質合金において、酸化アル
ミニウム層の基体側は内層と接するように設け、酸化ア
ルミニウム層の基体側は平均厚さ０．０１〜０．４μｍ
のθ型酸化アルミニウムを主体とする層とし、それ以外
の部分はκ型酸化アルミニウムを主体とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は切削工具等に使用
される耐チッピング性・密着性に優れた被覆硬質合金に
関する。
【０００２】
【従来の技術】超硬合金表面に酸化アルミニウムを被覆
した被覆超硬合金は被覆層の高温強度、耐酸化性等に優
れるため鋼の切削用の工具などとして一般に用いられて
いる。特開平３−１５０３６４号公報には炭化チタン被
覆層の上にさらに酸化アルミニウムを被覆した超硬合金
においてκ型、θ型酸化アルミニウム被覆層をエピタキ
シャルとした記載がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のうち、
θ型酸化アルミニウムを被覆したものは高温硬さが低く
耐摩耗性に難点があった。κ型酸化アルミニウムのもの
は耐摩耗性、耐酸化性、切粉処理に優れた性能を有して
いるが、鋼の強断続切削に使用すると被覆層剥離が生じ
チッピングに至ってしまう。そこで、被覆層の剥離から
チッピングに至る過程を詳細に検討したところ、断続の
鋼切削時に炭化チタンと酸化アルミニウムの界面より剥
離が進行してチッピングに至ってしまう事がわかった。
特に鋼の断続切削では酸化アルミニウムを厚く被覆する
傾向にある。しかしながら、酸化アルミニウムを厚膜化
すると断続切削中に酸化アルミニウムに微細クラックが
発生し、そのクラックが酸化アルミニウムの下層である
炭化チタン等の層、あるいはそのさらに下層、ひいては
硬質合金基体にまで進展してしまい、被覆層の剥離を生
じてしまう。その被覆層剥離がチッピングとなりそこか
ら急激に摩耗が進行して工具の寿命へと至ってしまう。
あるいはいくつものクラックが進展すると同時に、クラ
ック同士が連続となって、その部分の被覆層が剥離しチ
ッピングが生じるばあいもある。
【０００４】
【本発明の目的】本発明は上記クラックの進行および被
覆層界面の剥離に着目し、この点を改善することにより
チッピングが生じ難い優れた被覆硬質合金を提供するこ
とを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は次のような構
成とすることで上記目的を達成できることを見いだし
た。即ち、超硬合金、サーメットなど硬質相と結合相か
らなる硬質合金基体表面に周期律表の４ａ、５ａ、６ａ
族金属の炭化物、窒化物、酸化物およびこれらの固溶
体、混合体のいずれか一種の単層または二種以上の多層
からなる内層、並びに酸化アルミニウム層を被覆した被
覆硬質合金において、前記酸化アルミニウムの基体側は
前記内層と接するように設け、前記酸化アルミニウム層
の基体側はθ型酸化アルミニウムを主体とする層であ
り、それ以外の部分はκ型酸化アルミニウムを主体とす
る層であることを特徴とする被覆硬質合金であり、好ま
しくは前記θ型酸化アルミニウムを主体とする層の平均
厚さを０．０１〜０．４μｍとする。このようにするこ
とで内層と酸化アルミニウム層の密着性が著しく改善さ
れチッピングの発生が少なく優れた性能を発揮すること
ができる。尚、内層のうち酸化アルミニウム層と接する
層は粒状結晶のチタンの炭化物、窒化物、炭窒化物とす
るとすると、より強い密着力が得られ好ましい。κ型酸
化アルミニウムを主体とする層にはκ型酸化アルミニウ
ムだけでなくα型酸化アルミニウムが含まれていても良
い。
【０００６】
【作用】本発明例のθ型酸化アルミニウムを介在させた
被覆硬質合金の特性が優れる理由は明確ではないが次の
ことが考えられる。前記の内層とκ型酸化アルミニウム
の間にκ型酸化アルミニウムよりも軟質なθ型酸化アル
ミニウムを介在させることでθ型酸化アルミニウムが緩
衝層となり、微細なクラックの進展を防ぐ役割を果たし
ているものと考えられる。
【０００７】前記θ型酸化アルミニウムの膜厚は０．０
１μｍより薄いと層間の密着性に効果がなく０．４μｍ
より厚いとθ型酸化アルミニウムは高温での安定性に欠
ける為、高温での強度に問題が発生する場合がある。例
えば、切削工具として連続切削に供する場合は、刃先が
８００℃以上の高温となるためθ型酸化アルミニウムか
ら破壊する場合がある。
【０００８】
【実施例】以下に本発明による被覆工具を実施例によっ
て具体的に説明するが、本発明はこれら実施例の範囲に
限定されるものでない ＪＩＳ Ｍ２０種相当のＣＮＭＧ１２０４１２型スロー
アウェイチップを基体とし、化学蒸着法により被覆層を
形成した。化学蒸着法で基体表面側より、第１層として
窒化チタンを０．５μｍ、第２層としてアセトニトリル
を使用した柱状晶の炭窒化チタンを１０μｍ、第３層と
して粒状結晶の炭化チタンを１μｍ、第４層として酸化
アルミニウムを１μｍ、第５層として窒化チタンを０．
３μｍ、をそれぞれ蒸着した。この時、炭化チタンと酸
化アルミニウムの成膜条件を表１に示すように変化させ
本発明例１〜４および比較例５〜６を作製した。
【０００９】
【表１】
【００１０】得られた試料より断面透過型電子顕微鏡用
試料を作成し、加速電圧２００ＫＶにて透過型電子顕微
鏡観察を行い、電子線回折像よりθ型酸化アルミニウム
を同定した。４万倍の透過型電子顕微鏡写真よりθ型酸
化アルミニウム層の厚さを測定した結果を表１に併記す
る。
【００１１】本発明例１〜４にはκ型酸化アルミニウム
層と炭化チタン層の間にθ型酸化アルミニウムが形成さ
れている。本発明例１の透過型電子顕微鏡写真を図１
に、図１を説明する模式図を図２に示す。酸化アルミニ
ウム層の炭化チタン層側に層厚約０．０５μｍのθ酸化
アルミニウムが観察される。特に本発明例４では層厚が
０．５μｍと厚くなっていた。対して、比較例５〜７に
はθ型酸化アルミニウムが形成されていない。
【００１２】これらのチップを用い切削テストを行っ
た。テスト１、２は連続切削による耐摩耗テストである
が、酸化アルミニウム層の耐熱性が大きく影響すると思
われる。テスト３は断続切削による耐衝撃テストであ
る。テスト１として被削材Ｓ５３Ｃ丸棒、切削速度２５
０ｍ／ｍｉｎ、送り０．４ｍｍ／ｒｅｖ、切り込み２ｍ
ｍ、湿式、にて２０分間の切削を行った後のインサート
の逃げ面の摩耗幅を測定した。テスト２として被削材：
ＦＣＤ７００丸棒、切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ、送
り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ、切り込み：２ｍｍ、乾式、に
て１５分間の切削を行った後のインサートの逃げ面の摩
耗幅を測定した。テスト３として被削材ＳＣＭ４３５
４ツ溝丸棒、切削速度１５０ｍ／ｍｉｎ、送り０．３ｍ
ｍ／ｒｅｖ、切り込み２ｍｍ、湿式、にて３０秒間切削
を行った。これを１０回行って欠損、チッピングした個
数を調べた。以上の結果をまとめて表２に示す。
【００１３】
【表２】
【００１４】比較例はいずれのテストにおいても被覆層
の剥離、チッピングを起こし、０．４ｍｍ以上の大きな
摩耗幅となった。これに対し本発明例１〜３はテスト
１、２において被覆層の剥離、チッピングが発生せず、
正常な摩耗形態を示した。本発明例４はθ型酸化アルミ
ニウム層が厚いために、テスト２において剥離が起こ
り、他の発明例と比べ大きな摩耗を示した。テスト３で
は比較例と比べ本発明例は明らかにチッピングが少な
く、良好な結果となった。
【００１５】
【発明の効果】本発明品は、酸化アルミニウム層の耐衝
撃性、耐熱性に優れ切削工具材料として用いた場合には
強断続切削、長時間の連続切削に耐え、切削加工の省力
・無人化に適した信頼性の高い切削工具として優れた性
能を発揮するものである。なお、本発明の用途は切削工
具に限るものではなく、耐摩耗材や金型、溶湯部品等に
適用しても優れた効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明例の被覆層断面の透過型電子顕微
鏡による金属組織写真を示す。
【図２】図２は図１を説明する模式図を示す。
【符号の説明】
１ 第２層 ２ 第３層 ３ θ型酸化アルミニウム層 ４ κ型酸化アルミニウム層 ５ 第５層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超硬合金、サーメットなど硬質相と結合
    相からなる硬質合金基体表面に周期律表の４ａ、５ａ、
    ６ａ族金属の炭化物、窒化物、酸化物およびこれらの固
    溶体、混合体のいずれか一種の単層または二種以上の多
    層からなる内層、並びに酸化アルミニウム層を被覆した
    被覆硬質合金において、前記酸化アルミニウム層の基体
    側は前記内層と接するように設け、前記酸化アルミニウ
    ム層の基体側はθ型酸化アルミニウムを主体とする層で
    あり、それ以外の部分はκ型酸化アルミニウムを主体と
    する層であることを特徴とする被覆硬質合金。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の被覆硬質合金において、
    θ型酸化アルミニウムを主体とする層の平均厚さが０．
    ０１〜０．４μｍであることを特徴とする被覆硬質合
    金。
JP08038198A 1998-03-12 1998-03-12 被覆硬質合金 Expired - Fee Related JP4033544B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08038198A JP4033544B2 (ja) 1998-03-12 1998-03-12 被覆硬質合金

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08038198A JP4033544B2 (ja) 1998-03-12 1998-03-12 被覆硬質合金

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11256337A true JPH11256337A (ja) 1999-09-21
JP4033544B2 JP4033544B2 (ja) 2008-01-16

Family

ID=13716717

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP08038198A Expired - Fee Related JP4033544B2 (ja) 1998-03-12 1998-03-12 被覆硬質合金

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4033544B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109570562A (zh) * 2018-12-25 2019-04-05 北京理工大学 一种超高强韧钢深孔镗削专用刀具组配方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109570562A (zh) * 2018-12-25 2019-04-05 北京理工大学 一种超高强韧钢深孔镗削专用刀具组配方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP4033544B2 (ja) 2008-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6395379B1 (en) Workpiece with wear-protective coating
JP4966580B2 (ja) 被覆工具
KR20120140642A (ko) 고속 기계가공 방법 및 피복 절삭공구
KR101616600B1 (ko) 경질 피막 피복 공구
RU2096518C1 (ru) Многослойное композиционное покрытие на режущий и штамповый инструмент
JPH0196083A (ja) 切削工具用表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料
JP3724170B2 (ja) 被覆超硬合金製切削工具
EP4041931A1 (en) A coated cutting tool
JPH11347806A (ja) 硬質被覆層に層間剥離の発生がない表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削チップ
JP3333081B2 (ja) 結晶配向性高強度被覆部材
JP2002337006A (ja) 被覆切削工具
JPH11256337A (ja) 被覆硬質合金
JP2556088B2 (ja) 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削チップ
JPH11320214A (ja) 被覆硬質工具
JP2000210801A (ja) 酸化アルミニウム被覆工具部材
JP3333080B2 (ja) 整合性界面を有した高強度被覆部材
JPH1076407A (ja) 多層被覆硬質工具
JPH11229143A (ja) 耐欠損性のすぐれた表面被覆超硬合金製エンドミル
JP3358530B2 (ja) 耐欠損性のすぐれた表面被覆超硬合金製スローアウエイ切削チップ
JPH07328811A (ja) 耐摩耗性のすぐれた表面被覆高速度鋼製切削工具
JP3679078B2 (ja) 硬質皮膜被覆工具
JPH11236671A (ja) 耐欠損性のすぐれた表面被覆超硬合金製スローアウエイ切削チップ
JP3679076B2 (ja) 硬質皮膜被覆工具
JP3679077B2 (ja) 硬質皮膜被覆工具
JP3779951B2 (ja) 硬質皮膜被覆工具

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Effective date: 20050221

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

A977 Report on retrieval

Effective date: 20070711

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070718

A521 Written amendment

Effective date: 20070914

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20071019

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20071023

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 3

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101102

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 3

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101102

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 3

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101102

R360 Written notification for declining of transfer of rights

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360

R370 Written measure of declining of transfer procedure

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 3

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101102

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101102

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 4

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111102

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees