JPS60108204A - 高速切削用セラミック工具 - Google Patents
高速切削用セラミック工具Info
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- JPS60108204A JPS60108204A JP58218359A JP21835983A JPS60108204A JP S60108204 A JPS60108204 A JP S60108204A JP 58218359 A JP58218359 A JP 58218359A JP 21835983 A JP21835983 A JP 21835983A JP S60108204 A JPS60108204 A JP S60108204A
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- Japan
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- coating layer
- ceramic tool
- tool
- tic
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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
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
- B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
- B23B27/148—Composition of the cutting inserts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- 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
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5053—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials non-oxide ceramics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
- C04B41/81—Coating or impregnation
- C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
- C04B41/87—Ceramics
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/0635—Carbides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- 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
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- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高速切削用セラミック工具に関するものであり
、特に耐摩耗性の優れたセラミック工具に関するもので
ある。
、特に耐摩耗性の優れたセラミック工具に関するもので
ある。
3i3Naは高強度で高靭性であり、しかも、熱膨張係
数も低いと言う特性を有するので、機械的、熱的衝撃に
強く、耐酸化性及び耐摩耗性にも優れている。また、一
般式3i6−zA立Z Ng−zOz (式中、lは3
以下の数を示″rJ)で表わされる化合物(以降はSi
−へ立一〇−Nと記づ)は、3i3Naの3iの位置に
A文が、Nの位置にOがそれぞれ@換固溶したものであ
り、Si 3N4よりも化学的に安定であり、その性質
はS!aN4と同様である。
数も低いと言う特性を有するので、機械的、熱的衝撃に
強く、耐酸化性及び耐摩耗性にも優れている。また、一
般式3i6−zA立Z Ng−zOz (式中、lは3
以下の数を示″rJ)で表わされる化合物(以降はSi
−へ立一〇−Nと記づ)は、3i3Naの3iの位置に
A文が、Nの位置にOがそれぞれ@換固溶したものであ
り、Si 3N4よりも化学的に安定であり、その性質
はS!aN4と同様である。
そのため、Si aNa及び5i−A立−〇−Nの優れ
た特性を生かすため、これらを種々の機械部品などに応
用する試みがなされている。例えば3i BNa又は5
i−Ai−0−Nを高速切削用の工具に応用した場合に
は、鋳鉄又はNi1合金の切削に特に優れた効果が発揮
される。
た特性を生かすため、これらを種々の機械部品などに応
用する試みがなされている。例えば3i BNa又は5
i−Ai−0−Nを高速切削用の工具に応用した場合に
は、鋳鉄又はNi1合金の切削に特に優れた効果が発揮
される。
しかしながら、鋳鉄の中でも、ダクタイル鋳鉄や鋼を切
削する際には、S ! a’ N a又はSi−△A−
0−Nよりなる切削用工具はその摩耗が茗しいことが分
ってきた。
削する際には、S ! a’ N a又はSi−△A−
0−Nよりなる切削用工具はその摩耗が茗しいことが分
ってきた。
本発明者は上記実情に鑑み、ダクタイル鋳鉄1)1鋼の
切削によっても摩耗の少ない3iaNa又は5i−AA
−〇−Nよりなる切削用レラミツク工具を得るため種々
検討したところ、摩耗の原因が切削時の高温にJ5いて
被削材とSi aNaなどが何らかの化学反応を起こし
、そのためにセラミック工具が摩耗していることを見い
出し、更に検討を続けた結果、セラミック工具の表面に
ある特定の材質よりなる被覆層を形成させることにより
、3i 3Na又はs; −A文−〇−Nの特性を損な
うことなく、被剛材との化学反応が防止され摩耗性が大
幅に改善されることを見い出し、本発明を完成するに至
った。
切削によっても摩耗の少ない3iaNa又は5i−AA
−〇−Nよりなる切削用レラミツク工具を得るため種々
検討したところ、摩耗の原因が切削時の高温にJ5いて
被削材とSi aNaなどが何らかの化学反応を起こし
、そのためにセラミック工具が摩耗していることを見い
出し、更に検討を続けた結果、セラミック工具の表面に
ある特定の材質よりなる被覆層を形成させることにより
、3i 3Na又はs; −A文−〇−Nの特性を損な
うことなく、被剛材との化学反応が防止され摩耗性が大
幅に改善されることを見い出し、本発明を完成するに至
った。
りなわら、本発明の要旨は、3i BNa又は一般式5
i6−zA文zNb−zoz(式中、lは3以下の数を
示づ)で表わされる化合物を主体とづ−る焼結体を基材
とし、その表面にTiC1TiN又は−「icNの被覆
層よりなる外層を設置ノにことを特徴と覆る高速切削用
セラミック工具に存Jる。
i6−zA文zNb−zoz(式中、lは3以下の数を
示づ)で表わされる化合物を主体とづ−る焼結体を基材
とし、その表面にTiC1TiN又は−「icNの被覆
層よりなる外層を設置ノにことを特徴と覆る高速切削用
セラミック工具に存Jる。
以下、本発明の詳細な説明づる。
本発明における高速切削用レラミック工具はS! 3N
a又はs; −Ai−o−xを主体く50申m%以上含
有)とする焼結体により基材が構成されている。St−
ΔM−0−Nは1例としては、S ! aNaをA立Z
Oa及びA文Nとともに加熱覆ることにより下記の反応
により生成ηる。またlの値は通常O〜4.2までの任
意の値をとりjqるが前述した理由により3以下が好ま
しい。
a又はs; −Ai−o−xを主体く50申m%以上含
有)とする焼結体により基材が構成されている。St−
ΔM−0−Nは1例としては、S ! aNaをA立Z
Oa及びA文Nとともに加熱覆ることにより下記の反応
により生成ηる。またlの値は通常O〜4.2までの任
意の値をとりjqるが前述した理由により3以下が好ま
しい。
(6−Z)Si aNa+ZA立20s +ZA文N→
3Si6−ZA立ZOZNg−Z 本発明の基材はS! aNaを例えば、Y2O3、Al
120a、ZrOlM(IQなどの酸化物とTiNなど
の添加剤を混合し、更に、必要に応じてAANを混合し
、これを通常、パラフィンなどの結合剤の存在下、1
ton /c+a以上の圧力でコールドプレスすること
により適宜の成形体を得、次いで、これをN2ガス雰囲
気下にて例えば、1550〜1750℃のm1JlFで
10〜120分、焼成することにより製造づることがで
きる。ki月の調製に用いるS! aNaは通常、α型
のものが望ましく、粒径が2μ以下の粉末が好ましい。
3Si6−ZA立ZOZNg−Z 本発明の基材はS! aNaを例えば、Y2O3、Al
120a、ZrOlM(IQなどの酸化物とTiNなど
の添加剤を混合し、更に、必要に応じてAANを混合し
、これを通常、パラフィンなどの結合剤の存在下、1
ton /c+a以上の圧力でコールドプレスすること
により適宜の成形体を得、次いで、これをN2ガス雰囲
気下にて例えば、1550〜1750℃のm1JlFで
10〜120分、焼成することにより製造づることがで
きる。ki月の調製に用いるS! aNaは通常、α型
のものが望ましく、粒径が2μ以下の粉末が好ましい。
また、本発明ではSi aNaの含有量を通常、50重
量%以上とするのが5iaNaの優れた特性を持った工
具を作る上で好ましい。上記の焼成温度は1550℃未
満rあると基材が焼粘せず、一方、1750°Cを超え
ると3i BN4N2O揮発がはけしく発泡が起こるの
で好ましくない。本発明における基材は通常、耐摩耗性
の面から硬度がHR△90以上であり、また、耐欠損性
の面から曲げ強電が80Ku/mm以上のものが望まし
い。
量%以上とするのが5iaNaの優れた特性を持った工
具を作る上で好ましい。上記の焼成温度は1550℃未
満rあると基材が焼粘せず、一方、1750°Cを超え
ると3i BN4N2O揮発がはけしく発泡が起こるの
で好ましくない。本発明における基材は通常、耐摩耗性
の面から硬度がHR△90以上であり、また、耐欠損性
の面から曲げ強電が80Ku/mm以上のものが望まし
い。
本発明では、F述のような基材の表面に−「1C1Ti
N又はT+ ONの被覆層を外層として形成させること
を必須の要件とづるものであり、この被覆層により基材
セラミックの特性を損なうことなく、耐摩耗性が茗しく
改善されるのである。
N又はT+ ONの被覆層を外層として形成させること
を必須の要件とづるものであり、この被覆層により基材
セラミックの特性を損なうことなく、耐摩耗性が茗しく
改善されるのである。
本発明の被覆層を設りるには、先ず基材を所望の切削用
工具の形状に研磨した後、例えば、イオンプレーティン
グ法、反応スパッタリング法などの物理蒸着法又は化学
気相析出法(以下、CVD法と白う)等にJこり被膜形
成処理するが、通常、CVD法が反応速瓜か速く生産コ
ストb低く、しかも、均一な被膜ができ密着性も良いの
で好ましい。基材表面にCVD法により本発明の被覆層
を設ける場合には、通常、基材を密閉しIこ反応容器中
に仕込み、1000〜1100℃の温度に加熱し、次い
でTIC立4及びCH4、N2又は1」2刀スを注入し
、下記■〜■の反応式に従い反応させることにより、T
i C,Ti N又はTi CNを基材表面に析出さけ
被膜を形成させることができる。
工具の形状に研磨した後、例えば、イオンプレーティン
グ法、反応スパッタリング法などの物理蒸着法又は化学
気相析出法(以下、CVD法と白う)等にJこり被膜形
成処理するが、通常、CVD法が反応速瓜か速く生産コ
ストb低く、しかも、均一な被膜ができ密着性も良いの
で好ましい。基材表面にCVD法により本発明の被覆層
を設ける場合には、通常、基材を密閉しIこ反応容器中
に仕込み、1000〜1100℃の温度に加熱し、次い
でTIC立4及びCH4、N2又は1」2刀スを注入し
、下記■〜■の反応式に従い反応させることにより、T
i C,Ti N又はTi CNを基材表面に析出さけ
被膜を形成させることができる。
1−iCC60+CI−l a→TiC→−411C立
・・・(υ2Ti C1a →−N 2 + 4 H
2→2TiN+8l−IC立 ・・・■ 2Ti C立4 + N 2 + 2 CHa→2Ti
CN+8)−109,・・・■この被覆層の膜厚は通常
、0.3〜10μであり、この被覆層があまり薄い場合
には、耐摩耗性が充分に改善されず、また、あまり厚い
場合には、粒成長が激しく、被覆層がもろく剥離しやづ
くなるので好ましくない。
・・・(υ2Ti C1a →−N 2 + 4 H
2→2TiN+8l−IC立 ・・・■ 2Ti C立4 + N 2 + 2 CHa→2Ti
CN+8)−109,・・・■この被覆層の膜厚は通常
、0.3〜10μであり、この被覆層があまり薄い場合
には、耐摩耗性が充分に改善されず、また、あまり厚い
場合には、粒成長が激しく、被覆層がもろく剥離しやづ
くなるので好ましくない。
本発明では上)本のric、’rt N又はT1CNの
被覆層と基材との間に、中間層としてA立20が更に向
上づるので好ましい。−この場合には、呈拐表面に予め
、AA20a及び/又はA立ONの被覆層を形成さ往た
後、次いで、]−: ]c、−rINはTi CNの被
覆層を形成さける。A立203及び/又はA立ONの被
覆層は上述した本発明の被覆層処理と同様な方法により
形成さけることができるが、この場合もCVD法により
、下記■又は■の反応式に従い各反応成分を反応させて
所望の成分をIt、l上に析出させるのが好ましい。
被覆層と基材との間に、中間層としてA立20が更に向
上づるので好ましい。−この場合には、呈拐表面に予め
、AA20a及び/又はA立ONの被覆層を形成さ往た
後、次いで、]−: ]c、−rINはTi CNの被
覆層を形成さける。A立203及び/又はA立ONの被
覆層は上述した本発明の被覆層処理と同様な方法により
形成さけることができるが、この場合もCVD法により
、下記■又は■の反応式に従い各反応成分を反応させて
所望の成分をIt、l上に析出させるのが好ましい。
A立C立a+3cO2+3H2
→△八立 0 a + 61−I C立+3GO・・・
■A立C立a+2cO2+3t12+N2→2A立ON
+6HC文+2GO・・・■この中間層の膜厚は通常、
0.1〜5μであり、これがあまり厚くなると粒成長が
激しくなり、もろく剥離の原因となるので好ましくない
。
■A立C立a+2cO2+3t12+N2→2A立ON
+6HC文+2GO・・・■この中間層の膜厚は通常、
0.1〜5μであり、これがあまり厚くなると粒成長が
激しくなり、もろく剥離の原因となるので好ましくない
。
以上、本発明の高速切削用セラミック工具によれば、3
iaNa又はSi −A立−0−Nを主体とする焼結体
を基材と、これにTlC1−rIN又は’T’iCNの
被覆層よりなる外層が形成されているので、特に、ダク
タイル鋳鉄や鋼の切削時にJ3りるレラミック工具の摩
耗が著しく改善されたものである。したがって、本発明
のレラミック]−具は通常、フライス切削、旋削、ポー
リング加工の切削用工具どして適している。
iaNa又はSi −A立−0−Nを主体とする焼結体
を基材と、これにTlC1−rIN又は’T’iCNの
被覆層よりなる外層が形成されているので、特に、ダク
タイル鋳鉄や鋼の切削時にJ3りるレラミック工具の摩
耗が著しく改善されたものである。したがって、本発明
のレラミック]−具は通常、フライス切削、旋削、ポー
リング加工の切削用工具どして適している。
次に、本発明を実施例により更に詳細に説明づる。
実施例
(基材の製造例)
市販の5iaNa(平均粒径0.6μ、α相含有率90
%)、Y20a<同1.2μ)、入車20a(同0.7
μ>、TiN(同1μ)、A立N〈同2μ)を第1表に
示す割合で配合し湿式ボールミルにより混合粉砕し、次
いで乾燥した。
%)、Y20a<同1.2μ)、入車20a(同0.7
μ>、TiN(同1μ)、A立N〈同2μ)を第1表に
示す割合で配合し湿式ボールミルにより混合粉砕し、次
いで乾燥した。
乾燥後の混合扮末100重量部に対して、結合剤として
パラフィン5重邑部を添加社線し顆粒とし、圧力1 、
5 t、on /α古でコールドプレスし、次いで、結
合剤を除去づるために感形体を真空中、800℃で仮焼
した後、N2カス雰囲気中で第2表に示す条件下、焼結
させた。
パラフィン5重邑部を添加社線し顆粒とし、圧力1 、
5 t、on /α古でコールドプレスし、次いで、結
合剤を除去づるために感形体を真空中、800℃で仮焼
した後、N2カス雰囲気中で第2表に示す条件下、焼結
させた。
第4表
入車20:1−TiC系セラミック
[Cl5M格による表示: 5NGN432TN(12
,7x4.76 、コーナーR0,8、チャンファ’0
.1mm、チャンファ−角25°)]を作成し、その表
面に第4表に示づ中間層及び外層の被M層をCVD装置
を用いて各々、形成させIこ。
,7x4.76 、コーナーR0,8、チャンファ’0
.1mm、チャンファ−角25°)]を作成し、その表
面に第4表に示づ中間層及び外層の被M層をCVD装置
を用いて各々、形成させIこ。
このようにして得た各試料を用いて、第3表に示す切削
条件により旋削(テスト1.2)及びフライス切削(デ
スト3)のデストを実施し、テスト1及び2にお()る
フランク摩耗量どデスト3tこJ3ける欠損までの衝撃
回数をめ!こところ第4表に示す結果であった。
条件により旋削(テスト1.2)及びフライス切削(デ
スト3)のデストを実施し、テスト1及び2にお()る
フランク摩耗量どデスト3tこJ3ける欠損までの衝撃
回数をめ!こところ第4表に示す結果であった。
以上、第4表の結果より、本発明のTi C?!!!覆
層よりなる外層を設けた切削用チップはダクタイル鋳鉄
や鋼の旋削において耐摩耗性が優れていることが判る。
層よりなる外層を設けた切削用チップはダクタイル鋳鉄
や鋼の旋削において耐摩耗性が優れていることが判る。
更に、フライス切削においで1:1特に、中間層を介し
てTICの外層を段番ノたものは、衝撃回数5000回
以上でも欠損せず、極めて優れたものであることが判る
。また、比較例4としてΔ1zoa−Ti C系セラミ
ックよりなる工具を用いて同様なテストを行ったがいず
れも、本発明の場合の方が優れていた。
てTICの外層を段番ノたものは、衝撃回数5000回
以上でも欠損せず、極めて優れたものであることが判る
。また、比較例4としてΔ1zoa−Ti C系セラミ
ックよりなる工具を用いて同様なテストを行ったがいず
れも、本発明の場合の方が優れていた。
代理人 弁理士 足立 勉
他1名
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 I 5iaNa又は一般式3!6−ZA立zN9−20
2(式中、2は3以下の数を示す)で表わされる化合物
を主体とする焼結体を基材とし、その表面にTi C,
Ti N又はTi CNの被覆層よりなる外層を設けた
ことを特徴とづる高速切削用セラミック工具。 2 基材と外層の間に、A立20a及び/又はAMON
の被覆層よりなる中間層が設けられている特許請求の範
囲第1項記載のセラミック工具。 3 外層の膜厚が、0.3〜10μである特許請求の範
囲第1項記載のセラミック工具。 4 中間層の膜厚が、0.1〜5μである特許請求の範
囲第1項又は第2項記載のセラミック工具。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58218359A JPS60108204A (ja) | 1983-11-18 | 1983-11-18 | 高速切削用セラミック工具 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58218359A JPS60108204A (ja) | 1983-11-18 | 1983-11-18 | 高速切削用セラミック工具 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60108204A true JPS60108204A (ja) | 1985-06-13 |
JPH0349681B2 JPH0349681B2 (ja) | 1991-07-30 |
Family
ID=16718645
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58218359A Granted JPS60108204A (ja) | 1983-11-18 | 1983-11-18 | 高速切削用セラミック工具 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60108204A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6270283A (ja) * | 1985-09-24 | 1987-03-31 | 三容真空工業株式会社 | タイル及びその製造方法 |
JPS6294206A (ja) * | 1985-10-18 | 1987-04-30 | Mitsubishi Metal Corp | 切削工具用表面被覆β′サイアロン基セラミツクスおよびその製造法 |
JP2014506194A (ja) * | 2010-12-22 | 2014-03-13 | サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ | サイアロン系材料で作られた切削工具 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS52100376A (en) * | 1976-02-20 | 1977-08-23 | Mitsubishi Metal Corp | Coated cutting tip of sintered hard alloy |
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-
1983
- 1983-11-18 JP JP58218359A patent/JPS60108204A/ja active Granted
Patent Citations (2)
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0349681B2 (ja) | 1991-07-30 |
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