JPH11320214A - 被覆硬質工具 - Google Patents
被覆硬質工具Info
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- C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
- C23C28/044—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material coatings specially adapted for cutting tools or wear applications
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 物理蒸着法における酸化物被覆の密着性、靱
性等の問題点等を解決し、酸素を含有する皮膜の密着性
を著しく改善した被覆工具を提供する。 【構成】 イオンプレーティング法において硬質被覆層
を被覆してなる、ハイス、超硬合金、サーメット等の超
硬質合金を基体とする被覆硬質工具において、前記硬質
被覆層の少なくとも一部は、（ＴｉｘＡｌ１−ｘ）Ｎ
（０．２≦x≦０．５）の第一の層と、（ＴｉｘＡｌ
１−ｘ）ＯｙＮ１−ｙ（０．５≦x≦０．７、０．０１
≦y≦０．５）の第二の層とを交互に積層させ、かつ該
第二の層はその接する第一の層と結晶の連続性を保たせ
ることにより構成する。
性等の問題点等を解決し、酸素を含有する皮膜の密着性
を著しく改善した被覆工具を提供する。 【構成】 イオンプレーティング法において硬質被覆層
を被覆してなる、ハイス、超硬合金、サーメット等の超
硬質合金を基体とする被覆硬質工具において、前記硬質
被覆層の少なくとも一部は、（ＴｉｘＡｌ１−ｘ）Ｎ
（０．２≦x≦０．５）の第一の層と、（ＴｉｘＡｌ
１−ｘ）ＯｙＮ１−ｙ（０．５≦x≦０．７、０．０１
≦y≦０．５）の第二の層とを交互に積層させ、かつ該
第二の層はその接する第一の層と結晶の連続性を保たせ
ることにより構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は、皮膜の耐酸化性に優
れ、結果優れた耐摩耗性を有する被覆硬質工具に関す
る。
れ、結果優れた耐摩耗性を有する被覆硬質工具に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来は被覆工具の皮膜としてはＴｉＮ、
ＴｉＣＮ等の皮膜が汎用的かつ一般的であったが、近
年、特公平４−５３６４２号公報や特公平５−６７７０
５号公報に代表されるように、Ａｌを添加する検討がな
されている。これらの検討では皮膜にＡｌを添加するこ
とで皮膜の耐酸化性、耐摩耗性の向上を図ろうとするの
がその目的である。しかしながら、最近は切削速度がさ
らに高速化する傾向にあり、また熱処理後の高硬度鋼を
切削する場合も増えてきており、このような場合工具の
刃先温度は著しく高温になり、単にＡｌを添加しただけ
では使用に耐え得るだけの十分な耐酸化性は得られなく
なっているのが現状である。
ＴｉＣＮ等の皮膜が汎用的かつ一般的であったが、近
年、特公平４−５３６４２号公報や特公平５−６７７０
５号公報に代表されるように、Ａｌを添加する検討がな
されている。これらの検討では皮膜にＡｌを添加するこ
とで皮膜の耐酸化性、耐摩耗性の向上を図ろうとするの
がその目的である。しかしながら、最近は切削速度がさ
らに高速化する傾向にあり、また熱処理後の高硬度鋼を
切削する場合も増えてきており、このような場合工具の
刃先温度は著しく高温になり、単にＡｌを添加しただけ
では使用に耐え得るだけの十分な耐酸化性は得られなく
なっているのが現状である。
【０００３】一方さらに耐酸化性を向上すべく最外層に
ＴｉＡｌＯＮ等を被覆する提案もなされているが（特開
平７−３２８８１１号公報）、ＴｉとＡｌの酸化物では
十分な耐酸化性を得るには至っていない。また、アルミ
ナを最外層に被覆する提案（特開平９−１９２９０６号
公報）もなされてはいるが、イオンプレーティングにお
けるアルミナ皮膜は密着性そのものが弱く、剥離し易い
ため実際の切削においては衝撃力のため剥離してしま
い、いまだ満足のいくものではないといえる。
ＴｉＡｌＯＮ等を被覆する提案もなされているが（特開
平７−３２８８１１号公報）、ＴｉとＡｌの酸化物では
十分な耐酸化性を得るには至っていない。また、アルミ
ナを最外層に被覆する提案（特開平９−１９２９０６号
公報）もなされてはいるが、イオンプレーティングにお
けるアルミナ皮膜は密着性そのものが弱く、剥離し易い
ため実際の切削においては衝撃力のため剥離してしま
い、いまだ満足のいくものではないといえる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らの研究によ
ればＴｉにＡｌを添加したＴｉＡｌＮ皮膜においては大
気中での酸化開始温度はＴｉＮの４５０℃に対し向上
し、Ａｌの添加量にの増加に伴って７５０℃〜９００℃
に上昇する。しかしながら最近の高速切削、高硬度材切
削においては刃先温度は９００℃を越える場合がしばし
ばあり単にＡｌを添加しただけでは十分な切削寿命を得
ることができない。従って、この様な高速切削において
も、長寿命でかつ安定した切削を実現するためには、皮
膜の耐酸化性をさらに高める必要がある。
ればＴｉにＡｌを添加したＴｉＡｌＮ皮膜においては大
気中での酸化開始温度はＴｉＮの４５０℃に対し向上
し、Ａｌの添加量にの増加に伴って７５０℃〜９００℃
に上昇する。しかしながら最近の高速切削、高硬度材切
削においては刃先温度は９００℃を越える場合がしばし
ばあり単にＡｌを添加しただけでは十分な切削寿命を得
ることができない。従って、この様な高速切削において
も、長寿命でかつ安定した切削を実現するためには、皮
膜の耐酸化性をさらに高める必要がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは膜の剥離、
自壊、マイクロチッピングなどの突発的、致命的な損傷
の発現を防止させながら、かつ皮膜の耐酸化性を向上さ
せるにはどうすれば良いかについて鋭意研究を重ねた結
果、第一の層であるＴｉＡｌＮ層と第一の層の窒素の一
部を酸素で置き換えるとともにＴｉに対するＡｌの比を
第一の層よりも高くした第二の層ＴｉＡｌＯＮを交互に
積層し被覆することにより、耐酸化性が著しく向上する
ということを確認するに至った。さらに、最外層にＡｌ
Ｏ層を被覆することにより一層耐酸化性は向上し、さら
には最外層、第一の層、第二の層にＳｉや３ａ族の成分
を添加することにより各層の耐酸化性が向上し、いっそ
う皮膜全体の耐酸化性が向上するという知見を得るに至
った。
自壊、マイクロチッピングなどの突発的、致命的な損傷
の発現を防止させながら、かつ皮膜の耐酸化性を向上さ
せるにはどうすれば良いかについて鋭意研究を重ねた結
果、第一の層であるＴｉＡｌＮ層と第一の層の窒素の一
部を酸素で置き換えるとともにＴｉに対するＡｌの比を
第一の層よりも高くした第二の層ＴｉＡｌＯＮを交互に
積層し被覆することにより、耐酸化性が著しく向上する
ということを確認するに至った。さらに、最外層にＡｌ
Ｏ層を被覆することにより一層耐酸化性は向上し、さら
には最外層、第一の層、第二の層にＳｉや３ａ族の成分
を添加することにより各層の耐酸化性が向上し、いっそ
う皮膜全体の耐酸化性が向上するという知見を得るに至
った。
【０００６】
【作用】耐酸化性が優れると言われるＴｉＡｌＮ層を例
に酸化のメカニズムを研究したところ、皮膜表面近傍の
Ａｌが最表面に拡散しそこでアルミナを形成することか
ら酸化が始まることが分かった。このアルミナの形成は
酸素の皮膜内部への拡散を抑制し耐酸化性を向上せしめ
るが、この場合形成されたアルミナ直下の皮膜はＡｌが
最表面に拡散した結果Ａｌの存在しないルチル構造のＴ
ｉ酸化物となる。このＴｉの酸化物はポーラスで容易に
剥離し、折角酸素の内部拡散のバリヤーとして機能する
アルミナが最表面に形成されても、結局は著しい耐酸化
性の向上は望めない。
に酸化のメカニズムを研究したところ、皮膜表面近傍の
Ａｌが最表面に拡散しそこでアルミナを形成することか
ら酸化が始まることが分かった。このアルミナの形成は
酸素の皮膜内部への拡散を抑制し耐酸化性を向上せしめ
るが、この場合形成されたアルミナ直下の皮膜はＡｌが
最表面に拡散した結果Ａｌの存在しないルチル構造のＴ
ｉ酸化物となる。このＴｉの酸化物はポーラスで容易に
剥離し、折角酸素の内部拡散のバリヤーとして機能する
アルミナが最表面に形成されても、結局は著しい耐酸化
性の向上は望めない。
【０００７】そこでＴｉＡｌＮの第一の層の間にＴｉＡ
ｌＯＮの第二の層を介在させ積層構造にすると、第一の
層の一つの層が上述のごとく酸化し、ポーラスなＴｉの
酸化物層から剥離してもそこで最表層を形成するＴｉＡ
ｌＯＮの第二の層が酸素拡散の障壁として機能するた
め、特に皮膜の酸化が動的な切削において大幅に抑制さ
れる結果となり、切削において安定した長寿命が達成さ
れる。勿論ＴｉＡｌＯＮ膜も切削中に摩滅するが、さら
に下層にあるＴＩＡＬＯＮ膜が同様に機能するため、皮
膜全体の耐酸化性を大幅に向上せしめる結果となる。従
って、第二のＡｌＯ層はできるだけ多く、好ましくは５
層以上介在させることにより十分に満足される切削寿命
を達成することが可能である。
ｌＯＮの第二の層を介在させ積層構造にすると、第一の
層の一つの層が上述のごとく酸化し、ポーラスなＴｉの
酸化物層から剥離してもそこで最表層を形成するＴｉＡ
ｌＯＮの第二の層が酸素拡散の障壁として機能するた
め、特に皮膜の酸化が動的な切削において大幅に抑制さ
れる結果となり、切削において安定した長寿命が達成さ
れる。勿論ＴｉＡｌＯＮ膜も切削中に摩滅するが、さら
に下層にあるＴＩＡＬＯＮ膜が同様に機能するため、皮
膜全体の耐酸化性を大幅に向上せしめる結果となる。従
って、第二のＡｌＯ層はできるだけ多く、好ましくは５
層以上介在させることにより十分に満足される切削寿命
を達成することが可能である。
【０００８】また、第二の層は第一の層と結晶構造の連
続性を形成せしめることにより、密着性は格段に向上
し、切削中の剥離は発生しなくなる。つまり、たとえば
第一の層がｆｃｃ構造である場合には第二の層は同様の
ｆｃｃ構造を有するＴｉＡｌＯＮ層とすることが本発明
の主旨に叶う。よく知られているようにＴｉＡｌＮ層は
Ａｌ／Ｔｉ原子比が７／３以下にすると通常のＰＶＤ被
覆条件ではｆｃｃ結晶構造をとり、この構造をとると明
確な理由は現在のところ不明だが比較的良好な工具特性
を示す。さらに該原子比が略７／３を超えるとｆｃｃ構
造を形成しなくなること、該原子比が小さくなるほど硬
さが低下して靭性は向上すること、逆に原子比が高くな
るほど、硬さは高くなり、かつ耐酸化性は向上すること
はよく知られているところである。さらに、発明者らの
鋭意検討した結果によると、ＴｉＡｌＮに酸素を添加し
た場合もほぼ同様の傾向を示すことを確認している。す
なわち該原子比が７／３以下ではｆｃｃ構造となり該原
子比が７／３以下の範囲内で高いほど、耐酸化性は良好
となる。
続性を形成せしめることにより、密着性は格段に向上
し、切削中の剥離は発生しなくなる。つまり、たとえば
第一の層がｆｃｃ構造である場合には第二の層は同様の
ｆｃｃ構造を有するＴｉＡｌＯＮ層とすることが本発明
の主旨に叶う。よく知られているようにＴｉＡｌＮ層は
Ａｌ／Ｔｉ原子比が７／３以下にすると通常のＰＶＤ被
覆条件ではｆｃｃ結晶構造をとり、この構造をとると明
確な理由は現在のところ不明だが比較的良好な工具特性
を示す。さらに該原子比が略７／３を超えるとｆｃｃ構
造を形成しなくなること、該原子比が小さくなるほど硬
さが低下して靭性は向上すること、逆に原子比が高くな
るほど、硬さは高くなり、かつ耐酸化性は向上すること
はよく知られているところである。さらに、発明者らの
鋭意検討した結果によると、ＴｉＡｌＮに酸素を添加し
た場合もほぼ同様の傾向を示すことを確認している。す
なわち該原子比が７／３以下ではｆｃｃ構造となり該原
子比が７／３以下の範囲内で高いほど、耐酸化性は良好
となる。
【０００９】以上の知見より、第一の層は耐摩耗性を失
しない範囲で出来るだけ靭性を高め、第二の層は出来る
だけ耐酸化性を高め、且つ第一の層と第二の層を交互に
積層して、しかも膜間の剥離を防ぐために同じｆｃｃ構
造にして結晶の連続性を持たせるという発明に至った。
ここで、第一の層ＴｉＡｌＮのＡｌ／Ｔｉ比は２／８〜
５／５の範囲に設定することが本発明の主旨に叶い、２
／８未満では耐摩耗性が低下し、５／５を超えると靭性
が不十分となる。また、第二の層ＴｉＡｌＯＮのＡｌ／
Ｔｉ比は５／５〜７／３の範囲に設定することが本発明
の主旨に叶い、５／５未満では耐酸化性が不足となり、
７／３を超えると極薄膜にして超格子構造を形成しない
限りｆｃｃ構造とならず、結晶の連続性が期待できな
い。また酸素の窒素置換量を０．１〜０．５としたのは
それ未満では十分な耐酸化性が発現できず、０．５を超
えると靭性が低下して実用に供することが出来ないから
である。第二の層の１つの厚み厚みを２ｎｍ〜１００ｎ
ｍに制限するのはそれ未満では耐酸化のバリアとしての
効果が不十分で、それを超えると剥離が生じ易いことが
実験の結果分かったからである。
しない範囲で出来るだけ靭性を高め、第二の層は出来る
だけ耐酸化性を高め、且つ第一の層と第二の層を交互に
積層して、しかも膜間の剥離を防ぐために同じｆｃｃ構
造にして結晶の連続性を持たせるという発明に至った。
ここで、第一の層ＴｉＡｌＮのＡｌ／Ｔｉ比は２／８〜
５／５の範囲に設定することが本発明の主旨に叶い、２
／８未満では耐摩耗性が低下し、５／５を超えると靭性
が不十分となる。また、第二の層ＴｉＡｌＯＮのＡｌ／
Ｔｉ比は５／５〜７／３の範囲に設定することが本発明
の主旨に叶い、５／５未満では耐酸化性が不足となり、
７／３を超えると極薄膜にして超格子構造を形成しない
限りｆｃｃ構造とならず、結晶の連続性が期待できな
い。また酸素の窒素置換量を０．１〜０．５としたのは
それ未満では十分な耐酸化性が発現できず、０．５を超
えると靭性が低下して実用に供することが出来ないから
である。第二の層の１つの厚み厚みを２ｎｍ〜１００ｎ
ｍに制限するのはそれ未満では耐酸化のバリアとしての
効果が不十分で、それを超えると剥離が生じ易いことが
実験の結果分かったからである。
【００１０】さらに、最外層にＡｌＯ層を付与すること
により、切削初期での耐酸化性を向上させるとともに、
被加工物に対する耐溶着性も向上し、切削におけるさら
なる長寿命化が可能である。この場合、最外層のＡｌＯ
層がアモルファス状の結晶構造の場合、より一層の耐酸
化性の向上が認められる。つまり、酸素は粒界で優先的
に拡散するため、粒界のないアモルファス層であると一
層酸素の拡散が抑制され耐酸化の向上に効果的であると
考えられる。また、最外層のＡｌＯ層がγ、κ、θ、α
といった結晶質にした場合には多少耐酸化性は劣化する
が、ＡｌＯ層そのものが硬質となり、耐摩耗性を向上さ
せるため、切削用途によりアモルファス層か、結晶選択
することが好ましい。ＡｌＯ層の結晶形態は蒸着温度に
主に依存し、低温側からアモルファス、γ、θ、κ、α
構造となる。ＡｌＯ層は絶縁層であるため、イオンプレ
ーティング法において１００ｎｍ以上被覆したい場合に
は、パルスバイアスを用いるほうが好ましい。
により、切削初期での耐酸化性を向上させるとともに、
被加工物に対する耐溶着性も向上し、切削におけるさら
なる長寿命化が可能である。この場合、最外層のＡｌＯ
層がアモルファス状の結晶構造の場合、より一層の耐酸
化性の向上が認められる。つまり、酸素は粒界で優先的
に拡散するため、粒界のないアモルファス層であると一
層酸素の拡散が抑制され耐酸化の向上に効果的であると
考えられる。また、最外層のＡｌＯ層がγ、κ、θ、α
といった結晶質にした場合には多少耐酸化性は劣化する
が、ＡｌＯ層そのものが硬質となり、耐摩耗性を向上さ
せるため、切削用途によりアモルファス層か、結晶選択
することが好ましい。ＡｌＯ層の結晶形態は蒸着温度に
主に依存し、低温側からアモルファス、γ、θ、κ、α
構造となる。ＡｌＯ層は絶縁層であるため、イオンプレ
ーティング法において１００ｎｍ以上被覆したい場合に
は、パルスバイアスを用いるほうが好ましい。
【００１１】さらに、第一の皮膜の耐酸化性を向上すべ
く、種々の第三成分の添加を試みた。その結果、Ｓｉ及
び３ａ族金属のＹ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｓｃの添加において、
皮膜の耐酸化性が著しく向上する結果となった。これら
の成分は第一の皮膜の結晶粒界に偏析し粒界での酸素の
拡散を抑制し皮膜の耐酸化性を向上せしめることが本発
明者らの研究で明らかとなった。第３成分の置換量は１
原子％未満だと耐酸化性の向上に効果がなく、３０原子
％を越えて含有させると皮膜の耐摩耗性を劣化させるた
め１〜３０原子％とした。以下、実施例に基づいて本発
明を説明する。
く、種々の第三成分の添加を試みた。その結果、Ｓｉ及
び３ａ族金属のＹ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｓｃの添加において、
皮膜の耐酸化性が著しく向上する結果となった。これら
の成分は第一の皮膜の結晶粒界に偏析し粒界での酸素の
拡散を抑制し皮膜の耐酸化性を向上せしめることが本発
明者らの研究で明らかとなった。第３成分の置換量は１
原子％未満だと耐酸化性の向上に効果がなく、３０原子
％を越えて含有させると皮膜の耐摩耗性を劣化させるた
め１〜３０原子％とした。以下、実施例に基づいて本発
明を説明する。
【００１２】
【実施例】実施例１ 小型アークイオンプレーティング装置を用いて３種のタ
ーゲットを用いて本発明例、比較例のコーティングを行
いコーティッド超硬エンドミルを試作した。コーティン
グ条件はバイアス電圧−３００Ｖ、反応ガス圧力４×１
０−２ｍｂａｒとした。総膜厚さは２．５μとしたの
で、皮膜全体における総層数は各本発明例においては異
なるものである。第二の層及び最外層は酸素ガスを間欠
に導入することにより成膜した。表１中、特に結晶構造
の記載していないＡｌＯはアモルファス構造のものであ
る。
ーゲットを用いて本発明例、比較例のコーティングを行
いコーティッド超硬エンドミルを試作した。コーティン
グ条件はバイアス電圧−３００Ｖ、反応ガス圧力４×１
０−２ｍｂａｒとした。総膜厚さは２．５μとしたの
で、皮膜全体における総層数は各本発明例においては異
なるものである。第二の層及び最外層は酸素ガスを間欠
に導入することにより成膜した。表１中、特に結晶構造
の記載していないＡｌＯはアモルファス構造のものであ
る。
【００１３】
【表１】
【００１４】次いで、大気中１０００℃で３０分間酸化
テストを行い、酸化層の厚さを測定した。その結果も表
２に示す。得られたエンドミルで次の切削条件にて切削
テストを行い、折損するまで切削を行った。折損が発生
した時点の切削長を表２に併記する。エンドミルは、φ
８ｍｍの６枚刃を用いて、被削材ＳＫＤ１１（ＨＲＣ６
０）、切削速度４０ｍ／ｍｉｎ、送り量０．０６ｍｍ／
刃、切り込み量１２ｍｍ×０．８ｍｍ、切削油なし（ｄ
ｒｙ）にて行った。
テストを行い、酸化層の厚さを測定した。その結果も表
２に示す。得られたエンドミルで次の切削条件にて切削
テストを行い、折損するまで切削を行った。折損が発生
した時点の切削長を表２に併記する。エンドミルは、φ
８ｍｍの６枚刃を用いて、被削材ＳＫＤ１１（ＨＲＣ６
０）、切削速度４０ｍ／ｍｉｎ、送り量０．０６ｍｍ／
刃、切り込み量１２ｍｍ×０．８ｍｍ、切削油なし（ｄ
ｒｙ）にて行った。
【００１５】
【表２】
【００１６】表２より、まず、耐酸化性に対しては、酸
素含有又は酸化物を被覆した試料では第一の層の窒化物
層は熱の影響を受けるもののほとんど酸化せず、膜の内
側への酸化はほとんど進展しないことが分かった。ま
た、エンドミルによる焼入れした高硬度材の切削におい
て切削熱、こすり摩耗を作用させると、膜の緻密性が保
たれるため、耐摩耗性が３〜５倍と飛躍的に向上した。
素含有又は酸化物を被覆した試料では第一の層の窒化物
層は熱の影響を受けるもののほとんど酸化せず、膜の内
側への酸化はほとんど進展しないことが分かった。ま
た、エンドミルによる焼入れした高硬度材の切削におい
て切削熱、こすり摩耗を作用させると、膜の緻密性が保
たれるため、耐摩耗性が３〜５倍と飛躍的に向上した。
【００１７】実施例２ 実施例１に示した同一の本発明例、比較例の皮膜を超硬
合金ドリル、超硬合金インサートに被覆し、次に示す条
件で切削テストを行った。ドリル径は、φ６ｍｍ（ＪＩ
Ｓ Ｐ３０相当）、被削材ＳＣＭ４４０（焼鈍材）、切
削速度１００ｍ／ｍｉｎ、送り量０．１ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ１５ｍｍを穴あけ加工し、３０００穴切削後の摩
耗量を表２に示す。スローアウェイインサートの場合、
１０ｍ切削後の逃げ面摩耗量を測定した。インサートの
切削諸元は、チップ形状ＳＥＥ４２ＴＮ（ＪＩＳ Ｐ４
０相当）、被削材ＳＫＤ６１（ＨＲＣ４２）で、巾１０
０ｍｍ×長さ２５０ｍｍの面取り、切削速度１５０ｍ／
ｍｉｎ、送り量０．１５ｍ／刃、切込み量１．５ｍｍで
ある。その結果も表３に示す。
合金ドリル、超硬合金インサートに被覆し、次に示す条
件で切削テストを行った。ドリル径は、φ６ｍｍ（ＪＩ
Ｓ Ｐ３０相当）、被削材ＳＣＭ４４０（焼鈍材）、切
削速度１００ｍ／ｍｉｎ、送り量０．１ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ１５ｍｍを穴あけ加工し、３０００穴切削後の摩
耗量を表２に示す。スローアウェイインサートの場合、
１０ｍ切削後の逃げ面摩耗量を測定した。インサートの
切削諸元は、チップ形状ＳＥＥ４２ＴＮ（ＪＩＳ Ｐ４
０相当）、被削材ＳＫＤ６１（ＨＲＣ４２）で、巾１０
０ｍｍ×長さ２５０ｍｍの面取り、切削速度１５０ｍ／
ｍｉｎ、送り量０．１５ｍ／刃、切込み量１．５ｍｍで
ある。その結果も表３に示す。
【００１８】
【表３】
【００１９】表３より明らかなように。本発明例はドリ
ル、インサートでも同様に、優れた工具寿命を示すこと
が確認された。傾向は、エンドミル、ドリル、インサー
トともに同様である。
ル、インサートでも同様に、優れた工具寿命を示すこと
が確認された。傾向は、エンドミル、ドリル、インサー
トともに同様である。
【００２０】実施例３ 小型アークイオンプレーティング装置を用い、本発明例
を被覆した超硬合金エンドミルおよび超硬合金インサー
トを制作した。最外層の結晶化はαの場合７９０℃γの
場合６８０℃の被覆条件にて成膜を行った。本発明例と
比較例を、実施例１および実施例２で示した切削条件に
て切削評価を行い、その結果を表３に併記した。また、
大気中１０００℃、２時間保持の条件で酸化テストを行
い、形成した酸化層の厚さについても表４に示す。尚、
本実施例においても、総膜厚を２．５μｍとした．
を被覆した超硬合金エンドミルおよび超硬合金インサー
トを制作した。最外層の結晶化はαの場合７９０℃γの
場合６８０℃の被覆条件にて成膜を行った。本発明例と
比較例を、実施例１および実施例２で示した切削条件に
て切削評価を行い、その結果を表３に併記した。また、
大気中１０００℃、２時間保持の条件で酸化テストを行
い、形成した酸化層の厚さについても表４に示す。尚、
本実施例においても、総膜厚を２．５μｍとした．
【００２１】
【表４】
【００２２】表４に示す通り、本発明例の多層膜は、よ
り優れた耐酸化性、切削寿命を示すことが明らかであ
る。内部に酸化物皮膜を介在させることにより、耐酸化
性、工具寿命はより一層向上することは明らかである。
り優れた耐酸化性、切削寿命を示すことが明らかであ
る。内部に酸化物皮膜を介在させることにより、耐酸化
性、工具寿命はより一層向上することは明らかである。
【００２３】実施例４ 所定量の第３成分Ｘを含むＴｉＡｌＸ合金ターゲットを
用い、表５に示す本発明例を被覆した超硬合金エンドミ
ルを作成し、実施例１と同一の切削評価ならびに実施例
３と同一の酸化テストを行った。それらの結果を表４に
併記する。この場合第二の層はｆｃｃのＡｌＯ（２ｎ
ｍ）に統一し最外層はアモルファスＡｌＯ層に統一し
た。
用い、表５に示す本発明例を被覆した超硬合金エンドミ
ルを作成し、実施例１と同一の切削評価ならびに実施例
３と同一の酸化テストを行った。それらの結果を表４に
併記する。この場合第二の層はｆｃｃのＡｌＯ（２ｎ
ｍ）に統一し最外層はアモルファスＡｌＯ層に統一し
た。
【００２４】
【表５】
【００２５】表４より、第３成分が耐酸化性、切削寿命
を更に向上させることが明らかである。
を更に向上させることが明らかである。
【００２６】
【発明の効果】本発明は、Ａｌ含有量の異なるターゲッ
トと、ガス系より酸素含有量を異なる層とを積層するこ
とにより、優れた耐酸化性を備え、かつ、切削工具とし
て用いたときに長寿命な工具として用いられ、特に、Ａ
ｌ量を変化させることにより酸素含有量を多くできるた
め、耐摩耗性と耐熱性が要求される各種工具、すなわち
旋削用チップ、エンドミル、ドリル、ブローチなどの切
削工具及び耐摩耗性、耐焼付き性の要求される精密塑性
加工用工具に適用できる。
トと、ガス系より酸素含有量を異なる層とを積層するこ
とにより、優れた耐酸化性を備え、かつ、切削工具とし
て用いたときに長寿命な工具として用いられ、特に、Ａ
ｌ量を変化させることにより酸素含有量を多くできるた
め、耐摩耗性と耐熱性が要求される各種工具、すなわち
旋削用チップ、エンドミル、ドリル、ブローチなどの切
削工具及び耐摩耗性、耐焼付き性の要求される精密塑性
加工用工具に適用できる。
Claims (7)
- 【請求項１】 イオンプレーティング法において硬質被
覆層を被覆してなる、ハイス、超硬合金、サーメット等
の超硬質合金を基体とする被覆硬質工具において、前記
硬質被覆層の少なくとも一部は、（ＴｉｘＡｌ１−ｘ）
Ｎ（０．２≦x≦０．５）の第一の層と、（ＴｉｘＡｌ
１−ｘ）ＯｙＮ１−ｙ（０．５≦x≦０．７、０．０１
≦y≦０．５）の第二の層とを交互に積層させ、かつ該
第二の層はその接する第一の層と結晶の連続性を有する
ことを特徴とする被覆硬質工具。 - 【請求項２】 請求項１記載の被覆硬質工具において、
最外層としてＡｌの酸化物層、酸窒化物層もしくは酸炭
窒化物層を被覆したことを特徴とする被覆硬質工具。 - 【請求項３】 請求項２記載の被覆硬質工具において、
最外層のＡｌの酸化物層、酸窒化物層もしくは酸炭窒化
物層がアモルファス状結晶構造を有することを特徴とす
る被覆硬質工具。 - 【請求項４】 請求項２記載の被覆硬質工具において、
最外層のＡｌの酸化物層、酸窒化物層もしくは酸炭窒化
物層が結晶質であることを特徴とする被覆硬質工具。 - 【請求項５】 請求項１乃至４項記載の被覆硬質工具に
おいて、積層する第二の層の厚さが２ｎｍ以上１００ｎ
ｍ以下であることを特徴とする被覆硬質工具。 - 【請求項６】 請求項１乃至５記載の被覆硬質工具にお
いて、第一の層及び／又は第二の層の金属成分の一部を
１〜３０原子％の範囲でＳｉ、Ｙ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｓｃの
１種もしくは２種以上で置き換えたことを特徴とする被
覆硬質工具。 - 【請求項７】 請求項２乃至６記載の被覆硬質工具にお
いて、最外層の金属成分を１〜３０原子％の範囲でＴ
ｉ、Ｓｉ、Ｙ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｓｃの１種もしくは２種以
上で置き換えたことを特徴とする被覆硬質工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6323399A JPH11320214A (ja) | 1998-03-16 | 1999-03-10 | 被覆硬質工具 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-84956 | 1998-03-16 | ||
| JP8495698 | 1998-03-16 | ||
| JP6323399A JPH11320214A (ja) | 1998-03-16 | 1999-03-10 | 被覆硬質工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11320214A true JPH11320214A (ja) | 1999-11-24 |
Family
ID=26404316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6323399A Pending JPH11320214A (ja) | 1998-03-16 | 1999-03-10 | 被覆硬質工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11320214A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001287116A (ja) * | 2000-04-10 | 2001-10-16 | Nachi Fujikoshi Corp | ブローチ加工方法 |
| JP2002075398A (ja) * | 2000-08-30 | 2002-03-15 | Toyota Motor Corp | 燃料電池用セパレータ |
| JP2003340602A (ja) * | 2002-05-29 | 2003-12-02 | Kyocera Corp | 回路付き切削工具およびその製造方法 |
| US7294416B2 (en) | 2003-03-25 | 2007-11-13 | Kobe Steel, Ltd. | Hard film |
| JP2009120912A (ja) * | 2007-11-15 | 2009-06-04 | Kobe Steel Ltd | 硬質皮膜を備えた耐摩耗性部材 |
| JP2010236092A (ja) * | 2010-04-22 | 2010-10-21 | Kobe Steel Ltd | 硬質皮膜を備えた耐摩耗性部材およびその製造方法 |
| JP2014046400A (ja) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Mitsubishi Materials Corp | 熱伝導性と潤滑特性にすぐれた表面被覆ドリル |
-
1999
- 1999-03-10 JP JP6323399A patent/JPH11320214A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001287116A (ja) * | 2000-04-10 | 2001-10-16 | Nachi Fujikoshi Corp | ブローチ加工方法 |
| JP4582735B2 (ja) * | 2000-04-10 | 2010-11-17 | 株式会社不二越 | ブローチ加工方法 |
| JP4568977B2 (ja) * | 2000-08-30 | 2010-10-27 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池用セパレータ |
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| US7294416B2 (en) | 2003-03-25 | 2007-11-13 | Kobe Steel, Ltd. | Hard film |
| US7758974B2 (en) | 2003-03-25 | 2010-07-20 | Kobe Steel, Ltd. | Hard film |
| KR101050014B1 (ko) * | 2007-11-15 | 2011-07-19 | 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 | 경질 피막을 구비한 내마모성 부재 |
| JP2009120912A (ja) * | 2007-11-15 | 2009-06-04 | Kobe Steel Ltd | 硬質皮膜を備えた耐摩耗性部材 |
| US8003231B2 (en) | 2007-11-15 | 2011-08-23 | Kobe Steel, Ltd. | Wear-resistant member with hard coating |
| DE102008047382B4 (de) | 2007-11-15 | 2019-03-14 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Verschleißfestes Bauteil mit einer darauf ausgebildeten Beschichtung |
| JP2010236092A (ja) * | 2010-04-22 | 2010-10-21 | Kobe Steel Ltd | 硬質皮膜を備えた耐摩耗性部材およびその製造方法 |
| JP2014046400A (ja) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Mitsubishi Materials Corp | 熱伝導性と潤滑特性にすぐれた表面被覆ドリル |
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