JPS6033353A - 切削工具用表面被覆サ−メツト部材 - Google Patents

切削工具用表面被覆サ−メツト部材

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JPS6033353A
JPS6033353A JP14142983A JP14142983A JPS6033353A JP S6033353 A JPS6033353 A JP S6033353A JP 14142983 A JP14142983 A JP 14142983A JP 14142983 A JP14142983 A JP 14142983A JP S6033353 A JPS6033353 A JP S6033353A
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cermet member
layer
phase forming
cutting
coated cermet
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Hironori Yoshimura
吉村 寛範
Teruyoshi Tanase
照義 棚瀬
Junichi Toyama
外山 順一
Munenori Nakajima
中島 宗紀
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Mitsubishi Metal Corp
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Mitsubishi Metal Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C30/00Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C23C30/005Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、すぐれた耐衝撃性を有し、特に鋼の高速切
削に切削工具として使用するのに適した表面被覆サーメ
ット部材に関するものである。
従来、硬質相形成成分として、Tiと、Wと、TiとW
を除く元素周期律表の4’a、5a、および6a族金属
のうちの1種または2種以上との複合金属炭窒化物固溶
体(以下、(Ti、 M、 W)CNで示す)二60〜
95係を含有し、さらに必要に応じて、結合相形成成分
としてのMo:1〜20%、W:1〜20%、およびA
g : 0.1〜2%のうちの1種まだは2種以上を、
耐熱性向上の目的で含有させ、残シがN1およびCOの
うちの1種まだは2種と不可避不純物からなる組成(以
上型it %、以下係は重量係を示す)をもったサーメ
ット部材の表面に、T1の炭化物、窒化物、炭窒化物、
炭酸化物。
および炭窒酸化物、並びにAg、の酸化物(以下、これ
らを、それぞれ、TiC,TiN、“riCN 、’1
1’iCO。
TiCN0.およびAQ 203で示す)のうちの1種
の単層、まだは2種以上の複層からなる表面被覆層を0
.5〜lOμmの平均層厚て形成してなる表面被覆サー
メット部材が切削工具として用いられている。
しかし、この従来表面被覆サーメット部材を、例えば切
削速度が250m/inmを越える鋼の高速切削に用い
ると、耐衝撃性不足が原因で、切刃に欠けが発生し易く
、工具寿命のきわめて短かいものであった。
一方、近年、加工能率の向上に対する要請は強く、切削
速度が250−3oom/隠の高速切削が可能な切削工
具の開発が強く望−まれでいるのが現状である。
そこで、本発明者は、上述のような観点から、切削速度
が250m/min以上の高速切削に十分耐え得る切削
工具を開発すべく、特に、上記の従来表面被覆サーメッ
ト部材に着目し研究を行なった結果、サーメット部材の
表面と表面被覆層との間に、中間層として、TiC被覆
層中にサーメット部材の結合相形成成分を拡散したもの
からなる層を介在させると、この中間層は、拡散き有し
た結合相形成成分によって、すぐれた耐衝撃性を具備す
るようにな9、かつサーメット部材の表面と表面被覆層
のいずれに対しても著しく高い密着強度で接合すること
から、切削速度が250m/min以上の高速切削にお
いて、切刃に欠けなどの発生なく、すぐれた切削性能を
示すようになるという知見を得たのである。
したがって、この発明は、上記知見にもとづいてなされ
たものであって、 硬質相形成成分として、(Ti、 M、 W)CN :
 60〜95係。
を含有し、さらに必要に応じて、 結合相形成成分として、 Mo 二1−20 % 、 
W ’。
1〜20%、およびAA 二O,1〜2%のうちの1種
−または2種、 を含有し、 残りが同じく結合相形成成分としてのN1およびCoの
うちの1種または2種と不可避不純物からなる組成をも
ったサーメット部材の表面に、TiC被覆層中に上記結
合相形成成分を拡散しだものからなる平均層厚:0,5
〜10μmの中間層を介して、 TiN、’riCN、TiC0、TjCNO、およびA
g、203のうちの1種の単層、または2種以上の複層
からなる表面被覆層を0.5〜10μmの平均層厚で形
成してなる切削工具用表面被覆サーメット部材に特徴を
有するものである。
つぎに、この発明の表面被覆サーメット部材において、
サーメット部材の成分組成、並びに中間層νよび表面被
覆層の平均層厚を上記の通りに限定した理由を説明する
A サーメット部材の成分組成 (a) (Ti、 M、 W) CN これらの成分には、スケルトンを形成してサーメット部
材自体の硬さを向上させ、かつ耐塑性変形性を向上させ
る作用があるが、その含有量が60%未満では前記作用
に所望の効果が得られず、一方95%を含有させると、
サーメット部材の靭性が劣化するようになることから、
その含有量を60〜95チと定めだ。
(b) Mo、 W、およびAQ これらの成分には、結合相に固溶、あるいは析出して、
これを強化し、かつ耐熱性を向上させる作用があるので
、これらの特性が要求される場合に、必要に応じて含有
されるが、その含有量が、それぞれMo:1%未満、W
:1%未満、およびM:04]%未満では前記作用に所
望の効果が得られず、一方Mo:20%、W:20%、
およびAQ 二2係をそれぞれ越えて含有させると、耐
摩耗性が低下するようになることから、その含有量を、
それぞれ1V4o:1〜20%、W二1〜20%、およ
びA9:O,]、〜2%と定めた。
B、中間層の平均層厚 中間層を構成するTiCは、サーメット部材表面および
表面被覆層と強固に結合し、かつ結合相形成成分の拡散
含有を許容する唯一の成分であるが、その平均層厚が0
5μm未満では所望のすぐれた耐衝撃性を確保すること
ができず、一方lOμmを越えた平均層厚にすると、実
質的に結合相形成成分な層厚全体に拡散させることは困
難であることと相丑って、総体的に表面被覆サーメット
部材の耐衝撃性を劣化させることから、その平均層厚を
05〜10μmと定めた。
C0表面被覆層の平均層厚 これらの表面被覆層の形成によって耐摩耗性が著:〜く
向上するようになるが、その平均層厚が05μm未満で
は所望の耐摩耗性を確保することができず、一方10μ
mを越えた平均層厚にすると、表面被覆層が原因で表面
被覆サーメット部材自体の耐衝撃性が低下するようにな
ることから、その平均層厚を0.5〜ユOμmと定めた
つぎに、この発明の表面被覆サーメット部材を実施例に
より具体的に説明する。
実施例 原料粉末として、いずれも1.0〜20μmの範囲内の
平均粒径な有し、かつ完全固溶した、(Ti o、as
Ta 0.05W0.50 ) CO,8ONo、20
粉末。
(Tio5oNbo、zoMOoloWo、zo) C
o、+10No3o粉末・(’I’i o6oTao、
x 0M0O,1OW0.20 ) Co、a 5N0
.35粉末・(Ti O,65Ta O,1ocro工
owo、x 5 ) CO,6ONo、40粉末・(T
io、yoNbo、xoWo、zo ) C0,5ON
0.50粉末・(TiO,80VO,1OWO,lO)
 C0,4ON0.60粉末。
(’Ti o、a o Zr(、,05Ta o、x 
5W0.20 ) Co、t oNo3o粉末。
(TiO,60Hf0.05Ta0.15W0.20)
 C0,75N0.25粉末・(TiO,65V0.0
5Ta0.10W0.20 ) C0,75N0.25
粉末。
(’ri0.60cro、05w0.35 ) C0,
7ON0.30粉末・(Tio6oZro、oaWo3
s ) CD、7ON0.31)粉末・(Ti o55
Hf o、o 5Ta 0.10M00.05W0.2
5 ) Co65N0.35粉末(以上カッコ内の数値
は重量比)、さらにいずれも06〜2.5μmの範囲内
の平均粒径なもったM。
粉末、W粉末、 AA粉末、 Ni粉末、およびco粉
末を用意し、これら原料粉末をそれぞれ第1表に示され
る配合組成に配合し、ボールミルにて72時時間式粉砕
・混合し、乾燥した後、15kg/(iの圧力にてプレ
ス成形して圧粉体とし、ついで、これらの圧粉体を、N
2雰囲気中、1410〜1480℃の範囲内の所定温度
に1時間保持の染付で焼結して実質的に配合組成と同一
の成分組成をもったサーメット部材を製造し、引続いて
、これらサーメット部材を、耐熱合金製反応容器内に装
入し、1000℃の温度で、TiC層4: 2%、CH
4:2%。
H2:残りからなる組成(容量%)の反応混合ガスをl
Ot/IIIaの流速で送り込んで反応させ、反応時間
を変化させて、それぞれ第1表に示される平均層厚をも
ったTiC層をサーメット部材の表面に形成し、反応終
了後、残留ガスを除去し、1050℃の温度に1時間保
持の条件で加熱してサーメット部材中の結合相形成成分
を前記’riC層中に拡散含有させて中間層を形成し、
さらに、的記反応容器内に水素を流しながら、1000
℃の温度に加熱した後、形成しようとする表面被覆層の
組成に応じて、第2表に示されるガス組成をもった反応
混合ガスを導入し、同じく第2表に示される反応温度に
加熱保持し、もって、それぞれ第1表に示される組成、
平均層厚、および層数の表面被覆層を形成することによ
って、本発明表面被覆サーメット部材1〜20および比
較表面被覆サーメット部材1〜6をそれぞれ製造した。
なお、比較表面被覆サーメット部材1〜6は、サーメッ
ト部材の組成、中間層、および表面被覆層のうちのいず
れか(第1表に※印を付したもの)がこの発明の範囲か
ら外れたものである。
ついで、これらの表面被覆サーメット部材を用いて、 被削材: J I S −SNCM−8(硬さHB24
0)の丸棒、切削速度:3oom/限、 送り: 0.3 mra / rev 、切込み:1.
5B、 切削時間:10m1t、 チップ形状:JIS−8NP432、 の条件での鋼連続高速切削試験、並びに、被削材: J
 I S−8N5−8NC硬さHB240)の角材、切
削速度:25om/限、 送り:0.2朋/rev・、 切込み12期、 切削時間:3η肌、 チップ形状:JIS−8NP432、 の灸件での4@断続切削試験を行ない、前者の高速切削
では切刃の逃げ面摩耗幅とすくい面摩耗深さを測定し、
まだ後者の断続切削では10個の試験切刃のうちの欠損
発生切刃数を測定した。これらの切削試験結果を第3表
に示した。
第3表に示される結果から、本発明表面被覆サーメット
部材1〜20は、いずれもすぐれた耐塑性変形性、耐衝
撃性、および耐摩耗性を兼ね備えているので、高速切削
および断続切削のいずれにおいてもすぐれた切削性能を
発揮するのに対して、従来表面被覆サーメット部材に和
尚する比較表面被覆サーメット部材3は、耐衝撃性不足
が原因で断続切削では全切刃に欠損が発生し、°さらに
比較表面被覆サーメット部材1〜6に見られるようにサ
ーメット部材の成分組成、中間層、および表面被覆層の
うちのいずれかでもこの発明の範囲から外れると、満足
な切削性能を示さないことが明らかである。
上述のように、この発明の表面被覆サーメット部材は、
特にすぐれた耐衝撃性を有し、かつ耐塑性変形性および
耐摩耗性にもすぐれているので、鋼などの高速切削や、
高切シ込み切削および高送り切削などの重切削に切削工
具として用いた場合すぐれた切削性能を発揮するのであ
る。
出願人 三菱金属株式会社 代理人 富 1) 和 夫 外1名

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 硬質相形成成分として、Tiと、Wと、 Ti
    とWを除く元素周期律表の4a、5a、および6a族金
    属のうちの1種または2種以上との複合金属炭窒化物固
    溶体:60〜95修、 結合相形成成分としてのN1およびCoのうちの1種ま
    たは2種と不可避不純物:残シ、 からなる組成(以上重量%)を有するサーメット部材の
    表面に、炭化チタンの被覆層中に前記結合相形成成分を
    拡散したものからなる平均層厚:05〜10μmの中間
    層を介して、Tiの窒化物。 炭窒化物、炭酸化物、および炭窒酸化物、並びにAAの
    酸化物のうちの1種の単層、または2種以上の複層から
    なる表面被覆層を0.5〜10μmの平均層厚で形成し
    てなる切削工具用表面被覆サーメット部材。
  2. (2)硬質相形成成分として、Tiと、Wと、 Tiと
    Wを除く元素周期律表の4a、5a、および6a族金属
    のうちの1種またけ2種以上との複合金属炭窒化物固溶
    体:60〜95%、 結合相形成成分としてのMO:1〜20%、W:1−2
    0%、およびAQ : O,]、〜2%のうちの1種ま
    だは2種以上、 同じく結合相形成成分としてのN1およびCoのうちの
    1種まだは2種と不可避不純物:残シ、からなる組成(
    以上重量%)を有するサーメット部材の表面に、炭化チ
    タンの被覆層中に前記結合相形成成分を拡散したものか
    らなる平均層厚:0.5〜10μmの中間層を介して、
    Tiの窒化物。 炭窒化物、炭酸化物、および炭窒酸化物、並びにAAの
    酸化物のうちの1種の単層、または2種以上の複層から
    なる表面被覆層を05〜10μmの平均層厚で形成し−
    Cなる切削工具用表面被覆サーメット部材。
JP14142983A 1983-08-02 1983-08-02 切削工具用表面被覆サ−メツト部材 Granted JPS6033353A (ja)

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