JPH1177405A - 高速切削ですぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具 - Google Patents
高速切削ですぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具Info
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- JPH1177405A JPH1177405A JP23819897A JP23819897A JPH1177405A JP H1177405 A JPH1177405 A JP H1177405A JP 23819897 A JP23819897 A JP 23819897A JP 23819897 A JP23819897 A JP 23819897A JP H1177405 A JPH1177405 A JP H1177405A
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—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
- 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】 （修正有）
【課題】 高速切削ですぐれた耐摩耗性を発揮する表面
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、ＷＣ基
超硬合金基体の表面に、硬質被覆層の第１層として０．
１〜２μｍの平均層厚を有する粒状結晶組織のＴｉＮ
層、同第２層として１〜１５μｍの平均層厚を有する縦
長成長結晶組織のＴｉＣＮ層、同第３層として０．１〜
２μｍの平均層厚を有する粒状結晶組織のＴｉ2 Ｏ3
層、同第４層として０．５〜１５μｍの平均層厚を有す
るα型結晶組織のＡｌ2 Ｏ3 層、同第５層として０．１
〜３μｍの平均層厚を有する粒状結晶組織のＴｉＮ層、
以上第１層〜第５層で構成された硬質被覆層を３〜２０
μｍの全体平均層厚で化学蒸着および／または物理蒸着
する。
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
超硬合金基体の表面に、硬質被覆層の第１層として０．
１〜２μｍの平均層厚を有する粒状結晶組織のＴｉＮ
層、同第２層として１〜１５μｍの平均層厚を有する縦
長成長結晶組織のＴｉＣＮ層、同第３層として０．１〜
２μｍの平均層厚を有する粒状結晶組織のＴｉ2 Ｏ3
層、同第４層として０．５〜１５μｍの平均層厚を有す
るα型結晶組織のＡｌ2 Ｏ3 層、同第５層として０．１
〜３μｍの平均層厚を有する粒状結晶組織のＴｉＮ層、
以上第１層〜第５層で構成された硬質被覆層を３〜２０
μｍの全体平均層厚で化学蒸着および／または物理蒸着
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、鋼や鋳鉄などの
高速切削ですぐれた耐摩耗性を発揮し、使用寿命の延命
化を可能に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。
高速切削ですぐれた耐摩耗性を発揮し、使用寿命の延命
化を可能に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、例えば特開平６−３１５
０３号公報、特開平６−３１６７５８号公報、および特
開平７−２１６５４９号公報などに記載されるように、
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、炭化チタン（以下、ＴｉＣで示す）層、
窒化チタン（以下、同じくＴｉＮで示す）層、炭窒化チ
タン（以下、ＴｉＣＮで示す）層、炭酸化チタン（以
下、ＴｉＣＯで示す）層、窒酸化チタン（以下、ＴｉＮ
Ｏで示す）層、および炭窒酸化チタン（以下、ＴｉＣＮ
Ｏで示す）層のうちの１種または２種以上からなるＴｉ
化合物層と、酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2 Ｏ3 で示
す）層とで構成され、前記Ｔｉ化合物層はいずれも粒状
結晶組織を有し、また前記ＴｉＣＮ層には縦長成長結晶
組織をもつものもあり、さらに前記Ａｌ2 Ｏ3 層はα型
またはκ型結晶組織をもつものである硬質被覆層を３〜
２０μｍの平均層厚で化学蒸着および／または物理蒸着
してなる被覆超硬工具が知られており、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。
０３号公報、特開平６−３１６７５８号公報、および特
開平７−２１６５４９号公報などに記載されるように、
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、炭化チタン（以下、ＴｉＣで示す）層、
窒化チタン（以下、同じくＴｉＮで示す）層、炭窒化チ
タン（以下、ＴｉＣＮで示す）層、炭酸化チタン（以
下、ＴｉＣＯで示す）層、窒酸化チタン（以下、ＴｉＮ
Ｏで示す）層、および炭窒酸化チタン（以下、ＴｉＣＮ
Ｏで示す）層のうちの１種または２種以上からなるＴｉ
化合物層と、酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2 Ｏ3 で示
す）層とで構成され、前記Ｔｉ化合物層はいずれも粒状
結晶組織を有し、また前記ＴｉＣＮ層には縦長成長結晶
組織をもつものもあり、さらに前記Ａｌ2 Ｏ3 層はα型
またはκ型結晶組織をもつものである硬質被覆層を３〜
２０μｍの平均層厚で化学蒸着および／または物理蒸着
してなる被覆超硬工具が知られており、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、切削加工
は、切削機械の高性能化および高出力化と相まって高速
化の傾向にあるが、上記の従来被覆超硬工具において
は、これを高速切削に用いると、切刃の摩耗進行が著し
く促進されることから、比較的短時間で使用寿命に至
り、省力化および省エネ化の面からも望ましくないのが
現状である。
は、切削機械の高性能化および高出力化と相まって高速
化の傾向にあるが、上記の従来被覆超硬工具において
は、これを高速切削に用いると、切刃の摩耗進行が著し
く促進されることから、比較的短時間で使用寿命に至
り、省力化および省エネ化の面からも望ましくないのが
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、上記の硬質被覆層がＴｉ化合物
層とＡｌ2 Ｏ3 層で構成される従来被覆超硬工具に着目
し、これの耐摩耗性向上を図るべく研究を行った結果、
超硬基体の表面に蒸着される硬質被覆層を、第１層とし
て粒状結晶組織を有するＴｉＮ層、第２層として縦長成
長結晶組織を有するＴｉＣＮ層、第３層として粒状結晶
組織を有する三酸化二チタン（以下、Ｔｉ2 Ｏ3 で示
す）層、第４層としてα型結晶組織を有するＡｌ2 Ｏ3
層、第５層として粒状結晶組織のＴｉＮ層、以上第１層
〜第５層で構成すると共に、Ｃｕｋα線を線源として用
いたＸ線回折で、上記第１層、第２層、および第５層は
いずれも通常のＸ線回折パターンを示すものでよいが、
上記第３層のＴｉ2 Ｏ3 層を、図１に例示されるよう
に、３４．５±１度の回折角（２θ）に最高回折ピーク
高さが現れるＸ線回折パターンを示すものとし、かつ、
上記第４層のＡｌ2 Ｏ3 層を、同じく図２に例示される
ように、３７．８±１度の回折角（２θ）に最高回折ピ
ーク高さが現れるＸ線回折パターンを示すものとする
［上記従来被覆超硬工具の硬質被覆層を構成するα型結
晶組織のＡｌ2 Ｏ3 層（以下、従来Ａｌ2 Ｏ3 層と云
う）は、図３に例示されるように、２４．５±１度の回
折角（２θ）に最高回折ピーク高さが現れるＸ線回折パ
ターンを示すものである］と、この結果の被覆超硬工具
は、鋼や鋳鉄などの連続切削および断続切削を高速で行
っても、すぐれた耐摩耗性を発揮し、長期に亘っての切
削を可能にするという研究結果を得たのである。
上述のような観点から、上記の硬質被覆層がＴｉ化合物
層とＡｌ2 Ｏ3 層で構成される従来被覆超硬工具に着目
し、これの耐摩耗性向上を図るべく研究を行った結果、
超硬基体の表面に蒸着される硬質被覆層を、第１層とし
て粒状結晶組織を有するＴｉＮ層、第２層として縦長成
長結晶組織を有するＴｉＣＮ層、第３層として粒状結晶
組織を有する三酸化二チタン（以下、Ｔｉ2 Ｏ3 で示
す）層、第４層としてα型結晶組織を有するＡｌ2 Ｏ3
層、第５層として粒状結晶組織のＴｉＮ層、以上第１層
〜第５層で構成すると共に、Ｃｕｋα線を線源として用
いたＸ線回折で、上記第１層、第２層、および第５層は
いずれも通常のＸ線回折パターンを示すものでよいが、
上記第３層のＴｉ2 Ｏ3 層を、図１に例示されるよう
に、３４．５±１度の回折角（２θ）に最高回折ピーク
高さが現れるＸ線回折パターンを示すものとし、かつ、
上記第４層のＡｌ2 Ｏ3 層を、同じく図２に例示される
ように、３７．８±１度の回折角（２θ）に最高回折ピ
ーク高さが現れるＸ線回折パターンを示すものとする
［上記従来被覆超硬工具の硬質被覆層を構成するα型結
晶組織のＡｌ2 Ｏ3 層（以下、従来Ａｌ2 Ｏ3 層と云
う）は、図３に例示されるように、２４．５±１度の回
折角（２θ）に最高回折ピーク高さが現れるＸ線回折パ
ターンを示すものである］と、この結果の被覆超硬工具
は、鋼や鋳鉄などの連続切削および断続切削を高速で行
っても、すぐれた耐摩耗性を発揮し、長期に亘っての切
削を可能にす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、超硬基体の表面に、硬質被覆層の
第１層として０．１〜２μｍの平均層厚を有する粒状結
晶組織のＴｉＮ層、同第２層として１〜１５μｍの平均
層厚を有する縦長成長結晶組織のＴｉＣＮ層、同第３層
として０．１〜２μｍの平均層厚を有する粒状結晶組織
のＴｉ2 Ｏ3層、同第４層として０．５〜１５μｍの平
均層厚を有するα型結晶組織のＡｌ2 Ｏ 3 層、同第５層
として０．１〜３μｍの平均層厚を有する粒状結晶組織
のＴｉＮ層、以上第１層〜第５層で構成された硬質被覆
層を３〜２０μｍの全体平均層厚で化学蒸着および／ま
たは物理蒸着してなり、かつ、Ｃｕｋα線を線源として
用いたＸ線回折で、上記第３層のＴｉ2 Ｏ3 層が、３
４．５±１度の回折角（２θ）に最高回折ピーク高さが
現れるＸ線回折パターンを示し、同じく上記第４層のＡ
ｌ2 Ｏ3 層が、３７．８±１度の回折角（２θ）に最高
回折ピーク高さが現れるＸ線回折パターンを示し、上記
第１層、第２層、および第５層は、いずれも通常のＸ線
回折パターンを示す、高速切削ですぐれた耐摩耗性を発
揮する被覆超硬工具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、硬質被覆層の
第１層として０．１〜２μｍの平均層厚を有する粒状結
晶組織のＴｉＮ層、同第２層として１〜１５μｍの平均
層厚を有する縦長成長結晶組織のＴｉＣＮ層、同第３層
として０．１〜２μｍの平均層厚を有する粒状結晶組織
のＴｉ2 Ｏ3層、同第４層として０．５〜１５μｍの平
均層厚を有するα型結晶組織のＡｌ2 Ｏ 3 層、同第５層
として０．１〜３μｍの平均層厚を有する粒状結晶組織
のＴｉＮ層、以上第１層〜第５層で構成された硬質被覆
層を３〜２０μｍの全体平均層厚で化学蒸着および／ま
たは物理蒸着してなり、かつ、Ｃｕｋα線を線源として
用いたＸ線回折で、上記第３層のＴｉ2 Ｏ3 層が、３
４．５±１度の回折角（２θ）に最高回折ピーク高さが
現れるＸ線回折パターンを示し、同じく上記第４層のＡ
ｌ2 Ｏ3 層が、３７．８±１度の回折角（２θ）に最高
回折ピーク高さが現れるＸ線回折パターンを示し、上記
第１層、第２層、および第５層は、いずれも通常のＸ線
回折パターンを示す、高速切削ですぐれた耐摩耗性を発
揮する被覆超硬工具に特徴を有するものである。
【０００６】つぎに、この発明の被覆超硬工具の硬質被
覆層の構成層の平均層厚および全体平均層厚を上記の通
りに限定した理由を説明する。 （ａ）第１層 第１層のＴｉＮ層は、超硬基体表面に対する密着性にす
ぐれ、かつ超硬基体の構成成分の硬質被覆層中への拡散
移動を阻止し、もって硬質被覆層の耐摩耗性低下を抑制
する作用をもつが、その層厚が０．１μｍ未満では前記
作用が十分に発揮されず、一方前記作用は２μｍまでの
層厚で十分であることから、その層厚を０．１〜２μｍ
と定めた。
覆層の構成層の平均層厚および全体平均層厚を上記の通
りに限定した理由を説明する。 （ａ）第１層 第１層のＴｉＮ層は、超硬基体表面に対する密着性にす
ぐれ、かつ超硬基体の構成成分の硬質被覆層中への拡散
移動を阻止し、もって硬質被覆層の耐摩耗性低下を抑制
する作用をもつが、その層厚が０．１μｍ未満では前記
作用が十分に発揮されず、一方前記作用は２μｍまでの
層厚で十分であることから、その層厚を０．１〜２μｍ
と定めた。
【０００７】（ｂ）第２層 第２層のＴｉＣＮ層は、すぐれた靭性を有し、かつ耐摩
耗性にもすぐれているので、切刃に欠けやチッピングな
どの発生なく、すぐれた切削性能を長期に亘って発揮す
るのに不可欠なものであるが、その層厚が１μｍ未満で
は前記作用を十分に発揮させることができず、一方その
層厚が１５μｍを越えると、切刃に熱塑性変形が生じ易
くなり、これが偏摩耗の原因となることから、その層厚
を１〜１５μｍと定めた。
耗性にもすぐれているので、切刃に欠けやチッピングな
どの発生なく、すぐれた切削性能を長期に亘って発揮す
るのに不可欠なものであるが、その層厚が１μｍ未満で
は前記作用を十分に発揮させることができず、一方その
層厚が１５μｍを越えると、切刃に熱塑性変形が生じ易
くなり、これが偏摩耗の原因となることから、その層厚
を１〜１５μｍと定めた。
【０００８】（ｃ）第３層 第３層のＴｉ2 Ｏ3 層（以下、本発明Ｔｉ2 Ｏ3 層と云
う）は、第２層のＴｉＣＮ層と第４層のＡｌ2 Ｏ3 層の
いずれにも強固に密着し、もってこれら両者の密着性を
著しく向上させる作用をもつが、その層厚が０．１μｍ
未満では所望の密着性向上効果が得られず、一方その層
厚が２μｍを越えると、切刃に欠けやチッピングが発生
し易くなることから、その層厚を０．１〜２μｍと定め
た。
う）は、第２層のＴｉＣＮ層と第４層のＡｌ2 Ｏ3 層の
いずれにも強固に密着し、もってこれら両者の密着性を
著しく向上させる作用をもつが、その層厚が０．１μｍ
未満では所望の密着性向上効果が得られず、一方その層
厚が２μｍを越えると、切刃に欠けやチッピングが発生
し易くなることから、その層厚を０．１〜２μｍと定め
た。
【０００９】（ｄ）第４層 第４層のＡｌ2 Ｏ3 層（以下、本発明Ａｌ2 Ｏ3 層と云
う）は、耐酸化性および熱的安定性にすぐれ、かつ高硬
度をもつことから、上記第２層のＴｉＣＮ層と共に、工
具の耐摩耗性向上には不可欠であるが、その層厚が０．
５μｍ未満では所望の耐摩耗性を確保することができ
ず、一方その層厚が１５μｍを越えると、切刃に欠けや
チッピングが発生し易くなることから、その層厚を０．
５〜１５μｍと定めた。
う）は、耐酸化性および熱的安定性にすぐれ、かつ高硬
度をもつことから、上記第２層のＴｉＣＮ層と共に、工
具の耐摩耗性向上には不可欠であるが、その層厚が０．
５μｍ未満では所望の耐摩耗性を確保することができ
ず、一方その層厚が１５μｍを越えると、切刃に欠けや
チッピングが発生し易くなることから、その層厚を０．
５〜１５μｍと定めた。
【００１０】（ｅ）第５層 第５層のＴｉＮ層は、これ自体が黄金色の色調を有する
ことから、工具の使用前と使用後の識別を容易にするた
めに形成されるものであり、したがって０．１μｍ未満
の層厚では前記色調の付与が不十分であり、一方前記色
調の付与は３μｍまでの層厚で十分であることから、そ
の層厚を０．１〜３μｍと定めた。
ことから、工具の使用前と使用後の識別を容易にするた
めに形成されるものであり、したがって０．１μｍ未満
の層厚では前記色調の付与が不十分であり、一方前記色
調の付与は３μｍまでの層厚で十分であることから、そ
の層厚を０．１〜３μｍと定めた。
【００１１】（ｆ）硬質被覆層の全体平均層厚 その層厚が３μｍ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、
切刃に欠けやチッピングが発生し易くなることから、そ
の全体平均層厚を３〜２０μｍと定めた。
ることができず、一方その層厚が２０μｍを越えると、
切刃に欠けやチッピングが発生し易くなることから、そ
の全体平均層厚を３〜２０μｍと定めた。
【００１２】また、この発明の被覆超硬工具の硬質被覆
層を構成する本発明Ｔｉ2 Ｏ3 層は、 反応ガス組成（容量％で、以下同じ）−ＴｉＣｌ4 ：
０．４〜１０％、Ｃｏ2：０．４〜１０％、Ｎ2 ：５〜
６０％、Ｈ2 ：残り、 雰囲気温度：８００〜１１００℃、 雰囲気圧力：３０〜５００Ｔｏｒｒ、 の条件で形成することができる。
層を構成する本発明Ｔｉ2 Ｏ3 層は、 反応ガス組成（容量％で、以下同じ）−ＴｉＣｌ4 ：
０．４〜１０％、Ｃｏ2：０．４〜１０％、Ｎ2 ：５〜
６０％、Ｈ2 ：残り、 雰囲気温度：８００〜１１００℃、 雰囲気圧力：３０〜５００Ｔｏｒｒ、 の条件で形成することができる。
【００１３】さらに、同じく本発明Ａｌ2 Ｏ3 層は、ま
ず水素または不活性ガス雰囲気中に、反応ガスとしてＡ
ｌＣｌ3 だけを流して、本発明Ｔｉ2 Ｏ3 層の露出面か
らの酸素供給にて０．１〜０．５μｍの平均層厚を有す
る薄い下地Ａｌ2 Ｏ3 層を形成し、引き続いて上記従来
Ａｌ2 Ｏ3 層の形成条件である、 反応ガス組成−ＡｌＣｌ3 ：１〜２０％、Ｃｏ2 ：０．
５〜３０％、必要に応じてＣＯまたはＨＣｌ：１〜３０
％、Ｈ2 ：残り、 雰囲気温度：９５０〜１１００℃、 雰囲気圧力：２０〜２００Ｔｏｒｒ、 の条件で上記薄い下地Ａｌ2 Ｏ3 層の上に所定の層厚ま
で成長させることにより形成することができる。
ず水素または不活性ガス雰囲気中に、反応ガスとしてＡ
ｌＣｌ3 だけを流して、本発明Ｔｉ2 Ｏ3 層の露出面か
らの酸素供給にて０．１〜０．５μｍの平均層厚を有す
る薄い下地Ａｌ2 Ｏ3 層を形成し、引き続いて上記従来
Ａｌ2 Ｏ3 層の形成条件である、 反応ガス組成−ＡｌＣｌ3 ：１〜２０％、Ｃｏ2 ：０．
５〜３０％、必要に応じてＣＯまたはＨＣｌ：１〜３０
％、Ｈ2 ：残り、 雰囲気温度：９５０〜１１００℃、 雰囲気圧力：２０〜２００Ｔｏｒｒ、 の条件で上記薄い下地Ａｌ2 Ｏ3 層の上に所定の層厚ま
で成長させることにより形成することができる。
【００１４】
【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：２．８μｍを有する中粒ＷＣ粉末、同４．９μ
ｍの粗粒ＷＣ粉末、同１．５μｍの（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ（重
量比で、以下同じ、ＴｉＣ／ＷＣ＝３０／７０）粉末、
同１．２μｍの（Ｔｉ，Ｗ）ＣＮ（ＴｉＣ／ＴｉＮ／Ｗ
Ｃ＝２４／２０／５６）粉末、同１．２μｍの（Ｔａ，
Ｎｂ）Ｃ（ＴａＣ／ＮｂＣ＝９０／１０）粉末、および
同１．１μｍ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・ＣＮＭＧ１２０４０
８（超硬基体Ａ〜Ｄ用）および同ＳＥＥＮ４２ＡＦＴＮ
１（超硬基体Ｅ用）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。さ
らに、上記超硬基体Ｂに対して、１００ＴｏｒｒのＣＨ
4 ガス雰囲気中、温度：１４００℃に１時間保持後、徐
冷の滲炭処理を施し、処理後、超硬基体表面に付着する
カーボンとＣｏを酸およびバレル研磨で除去することに
より、表面から１１μｍの位置で最大Ｃｏ含有量：１
５．９重量％、深さ：４２μｍのＣｏ富化帯域を基体表
面部に形成した。また、上記超硬基体ＡおよびＤには、
焼結したままで、表面部に表面から１７μｍの位置で最
大Ｃｏ含有量：９．１重量％、深さ：２３μｍのＣｏ富
化帯域が形成されており、残りの超硬基体ＣおよびＥに
は、前記Ｃｏ富化帯域の形成がなく、全体的に均質な組
織をもつものであった。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。
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：２．８μｍを有する中粒ＷＣ粉末、同４．９μ
ｍの粗粒ＷＣ粉末、同１．５μｍの（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ（重
量比で、以下同じ、ＴｉＣ／ＷＣ＝３０／７０）粉末、
同１．２μｍの（Ｔｉ，Ｗ）ＣＮ（ＴｉＣ／ＴｉＮ／Ｗ
Ｃ＝２４／２０／５６）粉末、同１．２μｍの（Ｔａ，
Ｎｂ）Ｃ（ＴａＣ／ＮｂＣ＝９０／１０）粉末、および
同１．１μｍ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・ＣＮＭＧ１２０４０
８（超硬基体Ａ〜Ｄ用）および同ＳＥＥＮ４２ＡＦＴＮ
１（超硬基体Ｅ用）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。さ
らに、上記超硬基体Ｂに対して、１００ＴｏｒｒのＣＨ
4 ガス雰囲気中、温度：１４００℃に１時間保持後、徐
冷の滲炭処理を施し、処理後、超硬基体表面に付着する
カーボンとＣｏを酸およびバレル研磨で除去することに
より、表面から１１μｍの位置で最大Ｃｏ含有量：１
５．９重量％、深さ：４２μｍのＣｏ富化帯域を基体表
面部に形成した。また、上記超硬基体ＡおよびＤには、
焼結したままで、表面部に表面から１７μｍの位置で最
大Ｃｏ含有量：９．１重量％、深さ：２３μｍのＣｏ富
化帯域が形成されており、残りの超硬基体ＣおよびＥに
は、前記Ｃｏ富化帯域の形成がなく、全体的に均質な組
織をもつものであった。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。
【００１５】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（表中の縦長成長結晶組織を有するＴｉＣＮ
層は特開平６−８０１０号公報に記載されるＴｉＣＮ層
に相当するものである）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硬質被覆層を形成すること
により本発明被覆超硬工具１〜５、およびＴｉ2 Ｏ3 層
の形成がなく、かつ上記の薄い下地Ａｌ2 Ｏ3 層の形成
を行わない従来被覆超硬工具１〜５をそれぞれ製造し
た。なお、図１は本発明被覆超硬工具２のＴｉ2 Ｏ3 層
形成直後（したがって本発明Ａｌ2 Ｏ3 層およびＴｉＮ
層の形成がない状態）のＸ線回折パターンを示し、図２
は本発明被覆超硬工具２の本発明Ａｌ2 Ｏ3 層形成直後
（したがってＴｉＮ層の形成がない状態）のＸ線回折パ
ターンを示し、さらに図３は従来被覆超硬工具４の従来
Ａｌ2 Ｏ3 層形成直後（したがってＴｉＮ層の形成がな
い状態）のＸ線回折パターンを示すものである。
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（表中の縦長成長結晶組織を有するＴｉＣＮ
層は特開平６−８０１０号公報に記載されるＴｉＣＮ層
に相当するものである）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硬質被覆層を形成すること
により本発明被覆超硬工具１〜５、およびＴｉ2 Ｏ3 層
の形成がなく、かつ上記の薄い下地Ａｌ2 Ｏ3 層の形成
を行わない従来被覆超硬工具１〜５をそれぞれ製造し
た。なお、図１は本発明被覆超硬工具２のＴｉ2 Ｏ3 層
形成直後（したがって本発明Ａｌ2 Ｏ3 層およびＴｉＮ
層の形成がない状態）のＸ線回折パターンを示し、図２
は本発明被覆超硬工具２の本発明Ａｌ2 Ｏ3 層形成直後
（したがってＴｉＮ層の形成がない状態）のＸ線回折パ
ターンを示し、さらに図３は従来被覆超硬工具４の従来
Ａｌ2 Ｏ3 層形成直後（したがってＴｉＮ層の形成がな
い状態）のＸ線回折パターンを示すものである。
【００１６】つぎに、上記本発明被覆超硬工具１〜４お
よび従来被覆超硬工具１〜４について、 被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０（硬さ：ＨB ２２０）の
丸棒、 切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：２ｍｍ、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での合金鋼の乾式高速連続切削試験、 被削材：ＪＩＳ・ＦＣ３００の丸棒、 切削速度：４５０ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：２ｍｍ、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での鋳鉄の乾式高速連続切削試験、 被削材：ＪＩＳ・ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨB ２５０）
の角材、 切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：３ｍｍ、 送り：０．２３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：５分、 の条件での合金鋼の乾式高速断続切削試験を行い、いず
れの切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。これ
らの測定結果を表４に示した。また、上記本発明被覆超
硬工具５および従来被覆超硬工具５について、 被削材：幅１００ｍｍ×長さ５００ｍｍの寸法をもった
ＪＩＳ・ＳＮＣＭ４３９の角材、 使用条件：直径１２５ｍｍのカッターに単刃取り付け、 切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：２ｍｍ、 送り：０．２ｍｍ／刃、 切削時間：２パス（１パスの切削時間５．３分）、 の条件での合金鋼の乾式高速フライス切削試験を行い、
切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。この測定結果も表４に
示した。
よび従来被覆超硬工具１〜４について、 被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０（硬さ：ＨB ２２０）の
丸棒、 切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：２ｍｍ、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での合金鋼の乾式高速連続切削試験、 被削材：ＪＩＳ・ＦＣ３００の丸棒、 切削速度：４５０ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：２ｍｍ、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での鋳鉄の乾式高速連続切削試験、 被削材：ＪＩＳ・ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨB ２５０）
の角材、 切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：３ｍｍ、 送り：０．２３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：５分、 の条件での合金鋼の乾式高速断続切削試験を行い、いず
れの切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。これ
らの測定結果を表４に示した。また、上記本発明被覆超
硬工具５および従来被覆超硬工具５について、 被削材：幅１００ｍｍ×長さ５００ｍｍの寸法をもった
ＪＩＳ・ＳＮＣＭ４３９の角材、 使用条件：直径１２５ｍｍのカッターに単刃取り付け、 切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ．、 切り込み：２ｍｍ、 送り：０．２ｍｍ／刃、 切削時間：２パス（１パスの切削時間５．３分）、 の条件での合金鋼の乾式高速フライス切削試験を行い、
切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。この測定結果も表４に
示した。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】
【表３】
【００２０】
【表４】
【００２１】
【発明の効果】表３、４に示される結果から、本発明被
覆超硬工具１〜５は、いずれも苛酷な切削条件となる合
金鋼および鋳鉄の高速連続切削並びに高速断続切削で、
従来被覆超硬工具１〜５に比して一段とすぐれた耐摩耗
性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、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、特にこれらの切削を
高速で行っても、すぐれた耐摩耗性を発揮し、長期に亘
っての切削を可能とするものであり、切削加工の省力化
および省エネ化に寄与するものである。
覆超硬工具１〜５は、いずれも苛酷な切削条件となる合
金鋼および鋳鉄の高速連続切削並びに高速断続切削で、
従来被覆超硬工具１〜５に比して一段とすぐれた耐摩耗
性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、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、特にこれらの切削を
高速で行っても、すぐれた耐摩耗性を発揮し、長期に亘
っての切削を可能とするものであり、切削加工の省力化
および省エネ化に寄与するものである。
【図１】本発明被覆超硬工具２のＴｉ2 Ｏ3 層形成直後
のＸ線回折パターンを示す図である。
のＸ線回折パターンを示す図である。
【図２】本発明被覆超硬工具２の本発明Ａｌ2 Ｏ3 層形
成直後のＸ線回折パターンを示す図である。
成直後のＸ線回折パターンを示す図である。
【図３】従来被覆超硬工具４の従来Ａｌ2 Ｏ3 層形成直
後のＸ線回折パターンを示す図である。
後のＸ線回折パターンを示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳田 一也 埼玉県大宮市北袋町１−297 三菱マテリ アル株式会社総合研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、 硬質被覆層の第１層として０．１〜２μｍの平均層厚を
有する粒状結晶組織の窒化チタン層、 同第２層として１〜１５μｍの平均層厚を有する縦長成
長結晶組織の炭窒化チタン層、 同第３層として０．１〜２μｍの平均層厚を有する粒状
結晶組織の三酸化二チタン層、 同第４層として０．５〜１５μｍの平均層厚を有するα
型結晶組織の酸化アルミニウム層、 同第５層として０．１〜３μｍの平均層厚を有する粒状
結晶組織の窒化チタン層、 以上第１層〜第５層で構成された硬質被覆層を３〜２０
μｍの全体平均層厚で化学蒸着および／または物理蒸着
してなり、 かつ、Ｃｕｋα線を線源として用いたＸ線回折で、上記
第３層の三酸化二チタン層が、３４．５±１度の回折角
（２θ）に最高回折ピーク高さが現れるＸ線回折パター
ンを示し、 同じく上記第４層の酸化アルミニウム層が、３７．８±
１度の回折角（２θ）に最高回折ピーク高さが現れるＸ
線回折パターンを示し、 上記第１層、第２層、および第５層は、いずれも通常の
Ｘ線回折パターンを示すことを特徴とする高速切削です
ぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工
具。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23819897A JPH1177405A (ja) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | 高速切削ですぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具 |
| US09/075,923 US6071601A (en) | 1997-05-12 | 1998-05-12 | Coated cutting tool member |
| DE69802035T DE69802035T2 (de) | 1997-05-12 | 1998-05-12 | Beschichtetes Schneidwerkzeug |
| EP98108570A EP0878563B1 (en) | 1997-05-12 | 1998-05-12 | Coated cutting tool member |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23819897A JPH1177405A (ja) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | 高速切削ですぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1177405A true JPH1177405A (ja) | 1999-03-23 |
Family
ID=17026621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23819897A Pending JPH1177405A (ja) | 1997-05-12 | 1997-09-03 | 高速切削ですぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1177405A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101208838B1 (ko) | 2010-03-22 | 2012-12-05 | 한국야금 주식회사 | 고경도 및 내산화성을 갖는 다층막 절삭공구 및 이의 제조방법 |
| JP2014526391A (ja) * | 2011-09-16 | 2014-10-06 | バルター アクチェンゲゼルシャフト | 結晶粒界を操作したアルファ‐アルミナでコーティングされた切削工具 |
-
1997
- 1997-09-03 JP JP23819897A patent/JPH1177405A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101208838B1 (ko) | 2010-03-22 | 2012-12-05 | 한국야금 주식회사 | 고경도 및 내산화성을 갖는 다층막 절삭공구 및 이의 제조방법 |
| JP2014526391A (ja) * | 2011-09-16 | 2014-10-06 | バルター アクチェンゲゼルシャフト | 結晶粒界を操作したアルファ‐アルミナでコーティングされた切削工具 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041012 |