JPS61183187A - 被覆硬質焼結体 - Google Patents
被覆硬質焼結体Info
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- JPS61183187A JPS61183187A JP60022687A JP2268785A JPS61183187A JP S61183187 A JPS61183187 A JP S61183187A JP 60022687 A JP60022687 A JP 60022687A JP 2268785 A JP2268785 A JP 2268785A JP S61183187 A JPS61183187 A JP S61183187A
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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】
技（ネｉ分野
本発明は切削加工、耐摩部品等に利用される高圧相型窒
化硼素焼結体工具の性能向上に関するものである。
化硼素焼結体工具の性能向上に関するものである。
従来技術の背景と問題点
機械加工の能率向上、精度向上及び加工対象となる材料
の多様化に伴い、これに使用される工具に対する性能向
上の要求はますまず高まっている。
の多様化に伴い、これに使用される工具に対する性能向
上の要求はますまず高まっている。
従来このための工具としてはＷＣＣ超超硬合金使用され
ているが性能向上のため、この超硬合金表面にこれより
硬度、耐摩耗性の高いＴｉＣ，ＴｉＮ、ＴｉＣ’ Ｎ
、 ｔＵ 、０．等を被覆した被覆超硬合金工具が主と
して用いられている。この現状の被覆工具は、摩耗性の
優れた上記被・覆面をつけることによって靭性と耐摩耗
性の双方に優れた工具とする思想に基づくものである。
ているが性能向上のため、この超硬合金表面にこれより
硬度、耐摩耗性の高いＴｉＣ，ＴｉＮ、ＴｉＣ’ Ｎ
、 ｔＵ 、０．等を被覆した被覆超硬合金工具が主と
して用いられている。この現状の被覆工具は、摩耗性の
優れた上記被・覆面をつけることによって靭性と耐摩耗
性の双方に優れた工具とする思想に基づくものである。
一方高圧相型窒化硼素を含む超硬質焼結体工具は従来の
超硬合金やアルミナセラミック工具では切削できなかっ
た高硬度の焼入鋼やチルド鋳鉄等の切削又はスーパーア
ロイ等の難削材の切削に用いられ始めている。
超硬合金やアルミナセラミック工具では切削できなかっ
た高硬度の焼入鋼やチルド鋳鉄等の切削又はスーパーア
ロイ等の難削材の切削に用いられ始めている。
この工具が高温でも硬度低下が少なく、また高い熱伝導
性を有している等の特徴を生かしたこのような切削用途
に対しては優れた性能を発揮するが、一方硬さの低い通
常の鋼や鋳鉄の切削に使用するとむしろ工具寿命が低下
して従来工具材に対する優位性が失なわれる結果が得ら
れている。
性を有している等の特徴を生かしたこのような切削用途
に対しては優れた性能を発揮するが、一方硬さの低い通
常の鋼や鋳鉄の切削に使用するとむしろ工具寿命が低下
して従来工具材に対する優位性が失なわれる結果が得ら
れている。
この問題を解決する方法として、上記高圧相型窒化硼素
（立方晶型、ウルツ型室化硼素）゛の表面にＭ２Ｏ３等
の他の化合物の被覆層を被覆することが提案さている。
（立方晶型、ウルツ型室化硼素）゛の表面にＭ２Ｏ３等
の他の化合物の被覆層を被覆することが提案さている。
（特開昭５９−８６７９号）この発明の工具は一見、上
記の従来の被覆超硬合金と類偵しているようであるが、
全く異なった作用を有するものである。
記の従来の被覆超硬合金と類偵しているようであるが、
全く異なった作用を有するものである。
高圧相型窒化硼素を含む硬質焼結体工具にこのような被
覆を行っても母材よりも低硬度の物質を被覆することに
なり、耐摩耗性の改良は期待できないと考えられていた
。
覆を行っても母材よりも低硬度の物質を被覆することに
なり、耐摩耗性の改良は期待できないと考えられていた
。
また製造面の制約として、従来のＣＶＤによる被覆技術
では約１０００℃といった高温で被覆を行っており、被
覆時に高圧相型窒化硼素の加熱による柔らかい六方晶型
窒化硼素への逆変態が生じる可能性があった。
では約１０００℃といった高温で被覆を行っており、被
覆時に高圧相型窒化硼素の加熱による柔らかい六方晶型
窒化硼素への逆変態が生じる可能性があった。
この点についてはイオンスパッタリング等の物理蒸着法
（Ｐ Ｖ Ｄ）やＣＶＤにプラズマを用いる方法により
、低温での被覆を行うことで問題がなくなる。
（Ｐ Ｖ Ｄ）やＣＶＤにプラズマを用いる方法により
、低温での被覆を行うことで問題がなくなる。
このような方法で前記各種の物質を高圧相型窒化硼素硬
質焼結体に被覆して切削性能評価を行ってみた。その結
果従来この工具が優れた性能を発揮していた高硬度の焼
入鋼やチルド鋳物等の高硬度材の切削においては予想さ
れていた如く殆ど性能の改善は見られなかったが、驚く
べきことに一般の鋳鉄、鋼等の切削において著しい耐摩
耗性の改善が見られた。この理由は次のように考えられ
る。一般に鋼や鋳鉄の切削においては切削時の工具刃先
は常に被削材と直接に真実接触状態で摩擦されているわ
けではない。良く知られている如くペラーグと呼ばれる
被削材の不純物や鉄の酸化物が刃先に付着してこれが工
具の摩耗に重要な役割を果たす。高圧相型窒化硼素を多
量に含む焼結体においてはこのようなペラーグの生成が
少ない。
質焼結体に被覆して切削性能評価を行ってみた。その結
果従来この工具が優れた性能を発揮していた高硬度の焼
入鋼やチルド鋳物等の高硬度材の切削においては予想さ
れていた如く殆ど性能の改善は見られなかったが、驚く
べきことに一般の鋳鉄、鋼等の切削において著しい耐摩
耗性の改善が見られた。この理由は次のように考えられ
る。一般に鋼や鋳鉄の切削においては切削時の工具刃先
は常に被削材と直接に真実接触状態で摩擦されているわ
けではない。良く知られている如くペラーグと呼ばれる
被削材の不純物や鉄の酸化物が刃先に付着してこれが工
具の摩耗に重要な役割を果たす。高圧相型窒化硼素を多
量に含む焼結体においてはこのようなペラーグの生成が
少ない。
これは窒化硼素の鉄又は鉄を主体とする酸化物との親和
性がＷＣ，ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＩＪｚＯｙ等の従来工具の
主要耐摩耗性物質より小さい為と考えられる。
性がＷＣ，ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＩＪｚＯｙ等の従来工具の
主要耐摩耗性物質より小さい為と考えられる。
また刃先表面においては工具材の酸化物も生成している
と考えられるが窒化硼素の酸化物は強度が低く工具刃先
表面から容易に脱落するが、従来工具中のＴｉＣ等の酸
化物は強固であり、刃先表面に残留し、これが又ペラー
グの形成に寄与して刃先を保護して（・るものと考えら
れる。以」二述べた如く、本発明による高圧相型窒化硼
素焼結体の性能改善は母材よりも低硬度の物質で表面を
被覆することにより、刃先に強固な付着物を形成せしめ
、これにより耐摩耗性が著しく改良されるものと思われ
る。高硬度材の切削においては刃先温度が極めて高くま
た作用する応力も高いためにこのような付着物は生成し
難く、被覆層も容易に摩耗してしまうために効果が見ら
れなかったものと考えられる。
と考えられるが窒化硼素の酸化物は強度が低く工具刃先
表面から容易に脱落するが、従来工具中のＴｉＣ等の酸
化物は強固であり、刃先表面に残留し、これが又ペラー
グの形成に寄与して刃先を保護して（・るものと考えら
れる。以」二述べた如く、本発明による高圧相型窒化硼
素焼結体の性能改善は母材よりも低硬度の物質で表面を
被覆することにより、刃先に強固な付着物を形成せしめ
、これにより耐摩耗性が著しく改良されるものと思われ
る。高硬度材の切削においては刃先温度が極めて高くま
た作用する応力も高いためにこのような付着物は生成し
難く、被覆層も容易に摩耗してしまうために効果が見ら
れなかったものと考えられる。
上記特開昭５９−８６７９号に開示された発明は被覆硬
質合金としては全く新しい思想に基づくものであるが、
実際に実用の工具に適用してみると被加工材質や加工条
件によっては充分な性能を発揮せず、また切削性能のば
らつきが大きく工業的には完成された発明とは云い難い
。本発明はこれらの問題を解決するものである。
質合金としては全く新しい思想に基づくものであるが、
実際に実用の工具に適用してみると被加工材質や加工条
件によっては充分な性能を発揮せず、また切削性能のば
らつきが大きく工業的には完成された発明とは云い難い
。本発明はこれらの問題を解決するものである。
発明の開示
本発明はこの点につき種々検討した結果得られたもので
、高圧相型窒化硼素の特徴を生かして広範囲な切削用途
に優れた性能を有する切削工具を得たものである。
、高圧相型窒化硼素の特徴を生かして広範囲な切削用途
に優れた性能を有する切削工具を得たものである。
以上含む硬質焼結体の表面に１層又は多層の被覆層を厚
み０．５〜２０μでＰ Ｖ Ｄ、 （物理蒸着法）によ
って設けること、そして最外層にＴｉＮ層を設けること
である。
み０．５〜２０μでＰ Ｖ Ｄ、 （物理蒸着法）によ
って設けること、そして最外層にＴｉＮ層を設けること
である。
被覆の方法は前述の如く種々の方法があるが、特に高圧
相型窒化硼素焼結体の場合は処理温度が低いこと及びＴ
ｉＮ被覆に最も安定している点でこの発明の必須条件で
ある。
相型窒化硼素焼結体の場合は処理温度が低いこと及びＴ
ｉＮ被覆に最も安定している点でこの発明の必須条件で
ある。
本発明で用いる高圧相型窒化硼素焼結体は立方晶型窒化
硼素（ＣＢＮ） 、ウルツ鉱窒化硼素（ＷＢＮ）又はこ
れ等の混合物の粒子を体積で２０％以上含む硬質焼結体
である。窒化硼素１００％の焼結体も使用できるが、性
能面又は製造の容易さから他の結合材を加えたものが好
適である。結合材としては周期律表第４ａ 、５ａ 、
６ａ族金属の炭化物、窒化物、硼化物又はこれ等の複合
化合物を主成分としＡｌを重量で０．１％以上含むもの
が好適である。実験によると特にＣＢＮを２０〜９５体
積％含有し残部が上記した結合材からなる焼結体を用い
、これに被覆を行った場合母材硬質焼結体と被覆層の接
合強度の高いものが得られた。
硼素（ＣＢＮ） 、ウルツ鉱窒化硼素（ＷＢＮ）又はこ
れ等の混合物の粒子を体積で２０％以上含む硬質焼結体
である。窒化硼素１００％の焼結体も使用できるが、性
能面又は製造の容易さから他の結合材を加えたものが好
適である。結合材としては周期律表第４ａ 、５ａ 、
６ａ族金属の炭化物、窒化物、硼化物又はこれ等の複合
化合物を主成分としＡｌを重量で０．１％以上含むもの
が好適である。実験によると特にＣＢＮを２０〜９５体
積％含有し残部が上記した結合材からなる焼結体を用い
、これに被覆を行った場合母材硬質焼結体と被覆層の接
合強度の高いものが得られた。
この他Ａｌを含むＣ０％ Ｆｅ、 Ｎｉ等の金属結合材
を用いたＣＢＮ焼結体の上に被覆を行った場合も前記し
た性能の改善が見られた。本発明の効果は高圧相型窒化
硼素の特性を改良するものであり、結合材の種類を問わ
ず効果がある。
を用いたＣＢＮ焼結体の上に被覆を行った場合も前記し
た性能の改善が見られた。本発明の効果は高圧相型窒化
硼素の特性を改良するものであり、結合材の種類を問わ
ず効果がある。
本発明の実施に当たっては予め超高圧下で焼結された高
圧相型窒化硼素焼結体で所定形状の切削チップを作成し
ておき、これにＰＶＤの方法で被覆を行う。
圧相型窒化硼素焼結体で所定形状の切削チップを作成し
ておき、これにＰＶＤの方法で被覆を行う。
被覆層は母材である高圧相型窒化硼素焼結体に隣接する
第１層にはＴｉＣ，ＴｉＣＮ、ＴｉＮのいずれでもよい
が、少なくとも最外層にはＴｉＮ層を設け、被覆層全体
の厚みは０．５〜２０μの範囲が良い。
第１層にはＴｉＣ，ＴｉＣＮ、ＴｉＮのいずれでもよい
が、少なくとも最外層にはＴｉＮ層を設け、被覆層全体
の厚みは０．５〜２０μの範囲が良い。
０．５μ以下では被覆による効果が顕著でなく、２０μ
以上となると切削時に被覆部が欠損する場合があり好ま
しくない。
以上となると切削時に被覆部が欠損する場合があり好ま
しくない。
被覆層をＰＶＤにより多層にする場合はその物質の塾ロ
Ａ、＋−Ｉ−Ｉ＋Ｌマ±−１久ｈｂＺ：畠ｆｒ ｉｄｒ
Ｎ百λ礒（ホ跳られる。
Ａ、＋−Ｉ−Ｉ＋Ｌマ±−１久ｈｂＺ：畠ｆｒ ｉｄｒ
Ｎ百λ礒（ホ跳られる。
即ち第１層（該焼結体に隣接する）にＴｉＣ１その上に
ＴｉＮの場合は、ＴｉＣ：０．１〜１０μ、ＴｉＮ
：０．４〜１０μ、又第１層にＴｉＮ、第２層にＴｉＣ
又はＴｉＣＮ、第３の最外層にＴｉＮの場合は、Ｔｉ
Ｎ ：０．１〜５μ、ＴｉＣ，ＴｉＣＮ ： ０．３
〜ｌＯμ、ＴｉＮ ：０．１〜５μ、更に、第１層に
ＴｉＮ、第２層にＴｉＣ，第３層にＴｉＣＮ、最外層に
ＴｉＮの場合は各々、０．１〜２μ、０．２〜８μ、０
．１〜５μ、０．１〜５μが実験の結果、安定した切削
性能を示すことがわかった。いずれにしても全体の被覆
層の厚みは０．５〜２０μに調整することが必要である
。
ＴｉＮの場合は、ＴｉＣ：０．１〜１０μ、ＴｉＮ
：０．４〜１０μ、又第１層にＴｉＮ、第２層にＴｉＣ
又はＴｉＣＮ、第３の最外層にＴｉＮの場合は、Ｔｉ
Ｎ ：０．１〜５μ、ＴｉＣ，ＴｉＣＮ ： ０．３
〜ｌＯμ、ＴｉＮ ：０．１〜５μ、更に、第１層に
ＴｉＮ、第２層にＴｉＣ，第３層にＴｉＣＮ、最外層に
ＴｉＮの場合は各々、０．１〜２μ、０．２〜８μ、０
．１〜５μ、０．１〜５μが実験の結果、安定した切削
性能を示すことがわかった。いずれにしても全体の被覆
層の厚みは０．５〜２０μに調整することが必要である
。
以下実施例を述べる。
実施例１
立方晶型窒化硼素（ＣＢＮ）を体積で８０％、残部がＡ
７２重景重量ＴｉＣの結合材からなる硬質焼結体を用い
て切削チップを作成した。これにＰＶＤ法により表１に
示す被覆層を形成した。比較材として被覆しないものを
用いて下記の条件で切削試験を行い表１に示す結果を得
た。
７２重景重量ＴｉＣの結合材からなる硬質焼結体を用い
て切削チップを作成した。これにＰＶＤ法により表１に
示す被覆層を形成した。比較材として被覆しないものを
用いて下記の条件で切削試験を行い表１に示す結果を得
た。
条 件 被削材 ： Ｆ ＣＤ６５
（Ｈａ ２５０）切削速度 ： ３００ｍ ／ｍ
ｉｎ切り込み ： ０．４ｍｍ 送 リ ： ０．２ｍｍ／回転 表 １ 表中 切削時間は逃げ面摩耗中■３が０．３ｍｍに達す
る時間である。以下も同じ。
（Ｈａ ２５０）切削速度 ： ３００ｍ ／ｍ
ｉｎ切り込み ： ０．４ｍｍ 送 リ ： ０．２ｍｍ／回転 表 １ 表中 切削時間は逃げ面摩耗中■３が０．３ｍｍに達す
る時間である。以下も同じ。
実施例２
ＣＢＮを体積で６０％、残部がＴｉＮと１５重量％のＡ
ｌを含む結合材からなる硬質焼結体を用い切削チップを
作成し、実施例１と同様にＰＶＤで表２に示す被覆層を
形成し、下記の条件で切削試験を行い被覆無しの場合と
比較した。その結果を表２に示す。表に示す如く本発明
品は被覆なしの場合に較べて１４０〜１６０％の寿命を
示すことがわかる。
ｌを含む結合材からなる硬質焼結体を用い切削チップを
作成し、実施例１と同様にＰＶＤで表２に示す被覆層を
形成し、下記の条件で切削試験を行い被覆無しの場合と
比較した。その結果を表２に示す。表に示す如く本発明
品は被覆なしの場合に較べて１４０〜１６０％の寿命を
示すことがわかる。
条 件 被削材 ： Ｆ ＣＤ４５ （Ｈｓ
３５）切削速度 ： ３００ｍ ／ｎ＋ｉｎ切り込
み ： ０．５ｎｌ１ｍ 送 リ ７ ０．１５ｍｍ ／回転表 ２ 実施例３ 実施例１と同じ硬質焼結体を用いて切削チップとし、こ
れに表３に示す被覆層をＰＶＤにて設け、比較材と切削
性能を比較した。切削条件は下記の通りである。
３５）切削速度 ： ３００ｍ ／ｎ＋ｉｎ切り込
み ： ０．５ｎｌ１ｍ 送 リ ７ ０．１５ｍｍ ／回転表 ２ 実施例３ 実施例１と同じ硬質焼結体を用いて切削チップとし、こ
れに表３に示す被覆層をＰＶＤにて設け、比較材と切削
性能を比較した。切削条件は下記の通りである。
条 件 被削材 ： Ｆ Ｃ２０（Ｈｓ ３０
）切削速度 ： ５００ｍ ／ｍｉｎ切り込み ：
ｌｌ１ｌ１１１ 送 リ ： ０．２０＋＋＋ｍ ／回転表３にそ
の結果を示す。
）切削速度 ： ５００ｍ ／ｍｉｎ切り込み ：
ｌｌ１ｌ１１１ 送 リ ： ０．２０＋＋＋ｍ ／回転表３にそ
の結果を示す。
表 ３
Claims (6)
- （１）高圧相型窒化硼素を体積で２０％以上含む硬質焼
結体にＰＶＤ法による被覆層を有する被覆硬質焼結体に
おいて、被覆最外層がＴｉＮであり１層又は２層以上の
全体被覆層厚みが０．５〜２０μであることを特徴とす
る被覆硬質焼結体。 - （２）特許請求の範囲第１項記載の被覆硬質焼結体にお
いて、高圧相型窒化硼素焼結体に隣接する第１層に厚さ
０．１〜１０μのＴｉＣを、これに隣接する最外層に厚
さ ０．４〜１０μのＴｉＮの被覆層を有し、被覆層全
体の厚みが０．５〜２０μであることを特徴とする被覆
硬質焼結体。 - （３）特許請求の範囲第１項記載の被覆硬質焼結体にお
いて、高圧相型窒化硼素焼結体に隣接する第１層に厚さ
０．１〜５μのＴｉＮを、第１層に隣接する第２層に厚
さ０．３〜１０μのＴｉＣ又はＴｉＣＮを、第３層の最
外層に厚さ０．１〜５μのＴｉＮの被覆層を有し、被覆
層全体の厚みが０．５〜２０μであることを特徴とする
被覆硬質焼結体。 - （４）特許請求の範囲第１項記載の被覆硬質焼結体にお
いて、高圧相型窒化硼素焼結体に隣接する第１層に厚み
０．１〜２μのＴｉＮを、第２層に０．２〜８μの厚さ
でＴｉＣを、第３層に厚さ０．１〜５μのＴｉＣＮを、
第４層の最外層に厚さ０．１〜５μのＴｉＮの被覆層を
有し、この４層全体の被覆層の厚みが０．５〜２０μで
あることを特徴とする被覆硬質焼結体。 - （５）特許請求の範囲第１項、第２項、第３項及び第４
項記載の被覆硬質焼結体において、高圧相型窒化硼素焼
結体が体積で２０〜９５％の立方晶型窒化硼素と残部が
周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族金属の炭化物、窒化物、
硼化物又はこれらの複合化合物が重量で５０％以上とＡ
ｌを重量で０．１％以上含む結合材からなる複合焼結体
であることを特徴とする被覆硬質焼結体。 - （６）特許請求の範囲第１項、第２項、第３項及び第４
項記載の被覆硬質焼結体において、高圧相型窒化硼素焼
結体が体積で２０〜９５％のウルツ鉱型窒化硼素と、残
部が周期律表第４ａ、５ａ、６ａ族金属の炭化物、窒化
物、硼化物又はこれらの複合化合物が重量で５０％以上
とＭを重量で０．１％以上含む結合材からなる複合焼結
体であることを特徴とする被覆硬質焼結体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60022687A JPS61183187A (ja) | 1985-02-06 | 1985-02-06 | 被覆硬質焼結体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60022687A JPS61183187A (ja) | 1985-02-06 | 1985-02-06 | 被覆硬質焼結体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61183187A true JPS61183187A (ja) | 1986-08-15 |
Family
ID=12089781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60022687A Pending JPS61183187A (ja) | 1985-02-06 | 1985-02-06 | 被覆硬質焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61183187A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0196084A (ja) * | 1987-10-06 | 1989-04-14 | Mitsubishi Metal Corp | 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 |
| JPH0683923B2 (ja) * | 1989-05-05 | 1994-10-26 | ケンナメタル インコーポレイテッド | 高硬度・高圧縮応力多層コートの工具 |
| JPH07118877A (ja) * | 1994-02-04 | 1995-05-09 | Silver Roi:Kk | 超硬合金コーティング部材 |
| EP0695731A1 (en) | 1994-08-01 | 1996-02-07 | Sumitomo Electric Industries, Limited | Super hard composite material for tools |
| EP0709353A2 (en) | 1994-10-27 | 1996-05-01 | Sumitomo Electric Industries, Limited | Hard composite material for tools |
| EP0714719A1 (en) | 1994-12-01 | 1996-06-05 | Sumitomo Electric Industries, Ltd | Sintered body insert for cutting and method of manufacturing the same |
| WO2001066492A1 (fr) * | 2000-03-08 | 2001-09-13 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Agglomere revetu de nitrure de bore cubique |
| US6599062B1 (en) | 1999-06-11 | 2003-07-29 | Kennametal Pc Inc. | Coated PCBN cutting inserts |
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-
1985
- 1985-02-06 JP JP60022687A patent/JPS61183187A/ja active Pending
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