JPS61223180A - 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 - Google Patents

表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具

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JPS61223180A
JPS61223180A JP6513785A JP6513785A JPS61223180A JP S61223180 A JPS61223180 A JP S61223180A JP 6513785 A JP6513785 A JP 6513785A JP 6513785 A JP6513785 A JP 6513785A JP S61223180 A JPS61223180 A JP S61223180A
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Japan
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tic
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JP6513785A
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JPS644587B2 (ja
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Giichi Okada
義一 岡田
Atsushi Sugawara
淳 菅原
Sumiyoshi Takizawa
滝沢 純義
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Mitsubishi Metal Corp
Original Assignee
Mitsubishi Metal Corp
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Publication date
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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】 (産業上の利用分野) この発明は、炭化タングステン(以下WCで示す)基層
硬合金母材の表面に、硬質被覆層をきわめて高い付着強
度で被覆してなる表面被覆WCC超超硬合金製切削工具
関するものである。
(従来の技術) 従来、WCM超硬合金母材の表面に、 炭化チタン(以下TiCで示す)からなる平均層厚:1
〜10μmの内層と、 炭酸化チタン(以下Ti Coで示す)、炭窒酸化チタ
ン(以下Ti CNOで示す)、および酸化アルミニウ
ム(以下A1zOzで示す)のうちの1種の単層または
2種以上の複層からなる平均層厚:0.5〜10μm、
の外層、 で構成された硬質被覆層を2〜20μmの平均層厚で被
覆してなる表面被覆WC基超硬合金製切削工具が実用に
供されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、上記の従来表面被覆WCM超硬合金製切削工具
を、特に送りが0.4am / rev、以上の高送り
切削や、切削速度が2507FL/giin以上の高速
切削に用いた場合、前記TiCからなる内層のwcmc
硬合金母材に対する付着強度が十分でないために硬質被
覆層に剥離が生じ易く、比較的短時間で使用寿命に至る
ものであった。
〔問題点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
の従来表面被覆WCC超超硬合金製切削工具おいて、内
層としてのT1ClのWCM超硬合金母材に対する付着
強度を高めて、硬質被覆層の剥離を抑制すべく研究を行
なった結果、 WCC超超硬合金母材表面に、まず、CO:0.01〜
10重量%およびW:0.01〜25重量%を含有し、
残りがTiCからなる組成の下方下地層を被覆し、 ついで、炭窒化チタン(以下Ti CNで示す)または
窒化チタン(以下TiNで示す)からなる上方下地層を
被覆した状態で、 TiCからなる内層と、Ti Co、Ti CNO,。
およびAl2O3のうちの1種の単層または2種以上の
複層からなる外層を被覆すると、前記下方下地層は、C
oおよびWの含有によってwcMc硬合金母材に強固に
付着し、かつ前記上方下地層は、WCC超超硬合金母材
よび前記下方下地層中に含有するCoおよびWの前記内
層への拡散防止層として作用するほか、前記下方下地層
と前記内層に対して強固に付着することがら、この結果
の表面被覆WCJ1超硬合金においては、硬質被覆層全
体が前記下方下地層および上方下地層によってWCC超
超硬合金母材強固に付着し、かつ前記内層および外層に
よってすぐれた耐摩耗性が確保されるようになり、した
がって、これを特に高送り切削や高速切削に切削工具と
して使用しても硬質被覆層に剥離が発生せず、著しく長
期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するという知見を得
たのである。
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、 WCC超超硬合金母材表面に、重量%(以下%は重量%
を示す)で、 Co :  0.01〜10%およヒW :  0.0
1〜25%を含有し、残りがTiCからなる平均層厚:
0・2〜3μmの下方下地層と、 Ti CNまたはTiNが6なる平均FJ厚’:  0
.2〜3μmの上方下地層と、 TiCからなる平均層厚:1〜10μmの内層と、 Ti Co、Ti CNO,’13よUAl 203 
f)うちの1種の単層または2種以上の複層からなる平
均層厚=0.5〜10μmの外層、 で・構成された硬質被覆層を2〜20μmの平均層厚で
被覆してなる表面被覆wc基超超硬合金製切削工具特徴
を有するものである。
つぎに、この発明の切削工具において、下方下地層のG
oおよびWの含有量、並び゛に各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)下方下地層のCOおよびW含有量その含有量が、
Go :  0.01%未満およびW:o、 oi%未
満では所望の母材に対する付着強度が得られず、一方、
Co:10%およびW:25%をそれぞれ越えて含有す
ると、耐摩耗性の低下が著しくなることから、その含有
量を、それぞれCo  :  0.01〜10%、W:
0.01〜25%と定めた。
(b)下方下地層の平均層厚 上記のように下方下地層には、硬質被覆層をWCC超超
硬合金母材強固に付着させる作用があるが、反面耐摩耗
性の低いものであるので、強固な付着強度が確保できれ
ば、できるだけ薄い方が望ましい。したがって、所望の
強固な付着強度を確保できる最小平均m厚が0.2μm
であり、一方耐摩耗性に悪影響が現われる最大平均層厚
が3μmであることから、その平均層厚を0.2〜3μ
mと定めた。
(C)上方下地層の平均層厚 上方下地層には、上記のようにTiCからなる内層へ下
方下地層およびWC基超超合金母材中のCOおよびWが
拡散して、前記内層の耐摩耗性が低下するのを防止する
拡散防止層としての作用があるほか、上方下地層および
内層と強固に付着する作用があるが、反面、硬さが低く
、耐こすり摩耗性の低い性質をもつので、できるだけ薄
い方が望ましい。したがって、その平均層厚が0.2μ
m未満では所望の拡散防止作用が得られないので、0.
2μm以上の平均層厚にする必要があるが、3μmを越
えた平均層厚にすると、耐こすり摩耗性−(切刃の耐逃
げ面摩耗性)が著しく低下するようになるので、3μm
を越えた平均層厚にしてはならない。
(d)内層の平均層厚 TiCからなる内層には、耐摩耗性を著しく向上させる
作用があるが、その平均層厚が1μm未満では所望のす
ぐれた耐摩耗性を確保することができず、一方10μm
を越えた平均層厚にすると、硬質被覆層全体の靭性が低
下するようになることから、その平均層厚を1〜10μ
扉と定めた。
(e)外層の平均層厚 外層には、耐摩耗性、特に切刃の耐すくい面摩耗を向上
させる作用があるが、その平均層厚が0.5μm未満で
は前記作用に所望の効果が得られず、一方10μmを越
えた平均層厚にすると、内層同様に靭性の低下をもたら
すことから、その平均層厚を0.5〜10μmと定めた
m硬質被覆層の平均層厚 上記の4種の層によって構成される硬質被覆層において
は、その平均層厚が2μm未満になると、上記の内層お
よび外層の平均層厚がこの発明の範囲を外れて薄くなる
場合が生じるようになって、所望のすぐれた耐摩耗性を
確保することができなくなり、一方その平均層厚が20
μmを越えると、切削工具全体の靭性が低下するように
なることから、その平均層厚を2〜20μmと定めた。
なお、上記の下方下地層は、通常の化学蒸@法により’
rtcFJを形成するに際して、1000℃前後の反応
温度に袢温する過程の雰囲気(多くの場合、水素雰囲気
)中に2古傷%以上のCH4を含有させ、反応温度に昇
温後、Ti C1lを形成する反応ガス組成とすること
によって形成することができる。
〔実施例〕
つぎに、この発明の切削工具を実施例により具体的に説
明する。
CO:6%、TiC:2%、TaC:5%を含有し、残
りがWCと不可避不純物からなる組成、並びにCIS規
格SNMG432の形状をもったWCC超超硬合金母材
以下母材1という)、およびCO:5%、TiC:5%
、TaC:5%を含有し、残りがWCと不可避不純物か
らなる組成、並びに前記母材1と同一形状をもったWC
C超超硬合金母材以下母材2という)を用意し、これら
母材の表面に、通常の化学蒸着法にて、反応ガスとして
、Ti C14、Hz 、 CH4、Nz 。
CO2,およびAffi C13を用い、これら反応ガ
スを適宜組合せて、 反応温度: 1000℃。
炉内圧カニ500ag+HO。
の条件で、それぞれ第1表に示される組成および平均層
厚をもった本発明表面液NWC基超硬合金製切削工具(
以下本発明切削工具という)1〜7および従来表面被覆
WCC超超硬合金1切削工具以下従来切削工具という)
1〜6をそれぞれ製造した。
なお、本発明切削工具1〜7の下方下地層形成にあたっ
ては、その前段階である絆温時の水素雰囲気中に同じく
第1表に示される量のCト14を含有させ、このCH4
の含有量の違いによって下方下地層におけるCOおよび
Wの含有量の調整をはかった。
ついで、この結果得られた本発明切削工具1〜7および
従来切削工具1〜6について、被削材:SN0M439
 (硬さ:Hs270)。
切削速度: 130Tyt/miw+ 。
送り:  0.511II/ reV、 。
切込み:2#lI。
切削時間:20分。
の条件(以下切削条件1という)での乾式高送り第2表 切削試験、並びに、 被削材: Fe12 (硬さ:Ha140)。
切削速度:270m/膳i■。
送り:0.3履/ reV、 。
切込み22m。
切削時間:20分。
の条件(以下切削条件2という)での乾式高速切削試験
を行ない、それぞれ切刃の逃げ面摩耗幅とすくい面摩耗
深さを測定した。これらの測定結果を第2表に合せて示
した。
(発明の効果) 第2表に示される結果から、本発明切削工具1〜7は、
いずれも高送り切削および高速切削において、硬質被覆
層に剥離の発生がなく、すぐれた耐摩耗性を示すのに対
して、従来切削工具1〜6においては、いずれも切刃に
欠けが発生し、比較的短かい時間で使用寿命に到り、実
用に供するには問題のあることが明らかである。
上述のように、この発明の表面被覆WCC超超硬合金製
切削工具、下方および上方下地層の介在によって、高送
り切削や高速切削に用いても硬質被覆層に剥離が全く発
生せず、すぐれた切削性能を長期に亘って発揮するので
ある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 炭化タングステン基超硬合金母材の表面に、Co:0.
    01〜10重量%およびW:0.01〜25重量%を含
    有し、残りが炭化チタンからなる平均層厚:0.2〜3
    μmの下方下地層と、炭窒化チタンまたは窒化チタンか
    らなる平均層厚:0.2〜3μmの上方下地層と、 炭化チタンからなる平均層厚:1〜10μmの内層と、 炭酸化チタン、炭窒酸化チタン、および酸化アルミニウ
    ムのうちの1種の単層または2種以上の複層からなる平
    均層厚:0.5〜10μmの外層、で構成された硬質被
    覆層を2〜20μmの平均層厚で被覆してなる表面被覆
    炭化タングステン基超硬合金製切削工具。
JP6513785A 1985-03-29 1985-03-29 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 Granted JPS61223180A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6389666A (ja) * 1986-10-03 1988-04-20 Mitsubishi Metal Corp 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具

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