JPS6133807A - 回転切削工具 - Google Patents

回転切削工具

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Publication number
JPS6133807A
JPS6133807A JP15501484A JP15501484A JPS6133807A JP S6133807 A JPS6133807 A JP S6133807A JP 15501484 A JP15501484 A JP 15501484A JP 15501484 A JP15501484 A JP 15501484A JP S6133807 A JPS6133807 A JP S6133807A
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JP
Japan
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layer
cutting edge
base material
hard coating
coating layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP15501484A
Other languages
English (en)
Inventor
Kunio Shibuki
渋木 邦夫
Tetsuji Tsukamoto
塚本 哲次
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tungaloy Corp
Original Assignee
Toshiba Tungaloy Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Tungaloy Co Ltd filed Critical Toshiba Tungaloy Co Ltd
Priority to JP15501484A priority Critical patent/JPS6133807A/ja
Publication of JPS6133807A publication Critical patent/JPS6133807A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/02Pretreatment of the material to be coated
    • C23C14/024Deposition of sublayers, e.g. to promote adhesion of the coating
    • 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
    • C23C28/00Coating 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
    • C23C28/04Coating 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

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  • Inorganic Chemistry (AREA)
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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〕 本発明は、回転切削工具に関し、特に、ドリル、リーマ
、エンドミル、ロータリーファイルなどに適用されるも
のである。
〔従来の技術〕
従来、この種の回転切削工具としては、例えば、特開昭
56−3117〜3119号公報にみられる表面被2頁 覆超硬合金製ミニチュアドリルが開示されている。
そして硬質被覆層は、通常の化学蒸着法、物理蒸着法(
イオンブレーティング法、スパッタリング法など)によ
って形成されている。また、物理蒸着法は、低温被覆処
理が可能であることおよび、硬質被覆層を形成した基材
の機械的強度が比較的低下しないことの利点が知られて
いる。しかしながら、物理蒸着法では、回転切削工具に
適用した場合、基材および被覆層間の付着強度が小さく
、切削作業中に硬質被覆層の一部が剥離しやすい欠点が
あった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このようなことから、物理蒸着法による硬質被覆層を有
する回転切削工具では、その基材および硬質被覆層間の
接着強度を高めることが要求されている。このため、基
材表面に、チタンなどの金属を密着層として介在させ、
硬質被覆層の接着強度を高めようとする手段が提案され
ているものN、密着層の高温、剪断強度などから必ずし
も良好な結果が得られていない。
3頁 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、上述の点をこ鑑みなされたもので、回転切削
工具の刃先部分には、物理蒸着法による硬質被覆層が、
基材表面側に生成された拡散層を介して被覆され、これ
に伴って接着強度の高い硬質被覆層を具備した回転切削
工具が得られるようにしたものである。
〔作 用〕
本発明の回転切削工具は、前述したよう(こ、刃先部分
の基材表面側に拡散層が生成され、この拡散層の存在に
よって前記硬質被覆層の接着強度が高められている。す
なわち、この拡散層は、基材を構成する硬質成分(WC
,TiC,TiNなど)中の非金属成分例えばC,Nな
どを減じた化合物の換言すれば、基材表面部分側の前記
非金属成分(C,Nなど)が、被覆層の方に拡散するこ
とを意味する。そして、基材表面側に存在する拡散層は
、その厚みが通常0.05〜1μmである。しかし、接
着、結合強度からすれば、0.1〜0.5μmの厚さが
好適する。これは、拡散層の厚さが小さすぎても、また
大きすぎても接着強度に影響することを示し、結果的G
こ、特定の厚さを有する拡散層の存在によって硬質被覆
層の接着強度が高められるものである。
〔実施例〕
以下、本発明回転切削工具におけるー・実施例について
、図を参照しながら説明する。
第1図番こおいて、(1)は、刃先部分(2)およびシ
ャンク部分(3)からなる超硬合金製のドリルであって
、その刃先部分(2)には、捩れを伴ったフルート溝(
4)、マージン(5)および先端切刃稜(6)がそれぞ
れ形成されるようになっている。このドリル(1)は、
前述したように超硬合金からなるが、その組成は、被削
材の種類、切削状態、切削速度などに応じて、主として
靭性ちよび耐摩耗性を配慮して適宜のものが選択される
。例えば、WC系、TiC系、TiN系などである。
また、このドリル(1)の少なくとも刃先部分(2)に
5頁 は、第2図の概念的な説明図で判るように、超硬合金基
材の表面部分には、物理蒸着法による硬質被覆層(力が
被覆される。この硬質被覆層(力は、その組成としてば
、通常みられるようなTiC,TiN。
T1CN、TiCN0.At203等カラな力、単層又
ハ複層として形成される(第2図では単層のものが例示
されている。)この場合、物理蒸着法を採用したのは、
低温被覆処理が可能であることおよび超硬合金基材の機
械的強度が比較的低下しないことからである。
なお、この硬質被覆層(力の被覆形成にあたっては、下
地に相当する基材表面との界面には、当該表面側に0.
05〜1μm程度のある種の拡散層(8)が生成される
ことが必要である。これは、刃先部分(2)の表面部分
と硬質被覆層(7)との間に介在して両者間の付着ない
し結合強度を高め、硬質被覆層(7)の剥離などがない
ように配慮したものだからである。すなわち、この拡散
層(8)は、刃先部分(2)の表面部分がある深さにわ
たって、基材の一部を構成するWC,TiC,TaC,
TiN  などの非金属成分6頁 (例えばC,Nなど)を減じた化合物の層又は不定比化
合物の層になって、下地に相当する刃先部分(2)と硬
質被覆層(7)との結合層的な機能を果すものである。
換言すれば、刃先部分(2)の表面部分の非金属成分が
硬質被覆層(力の方に拡散することを意味する。
そして、この拡一層(8)の厚さは、種々の実験結果か
ら0.1〜0.5μmが好適する。なお、このような拡
散層(8)を得るには、物理蒸着法の適用に先立ち、ド
リル(1)に備えられた刃先部分(2)の表面を充分に
洗浄することで可能になる。この洗浄は、例えば、以下
のように行なわれる。
第1工程は先端切刃稜(6)、マージン(5)およびフ
ルート溝(4)を研削形成した刃先部分(2)の表面を
非イオン系界面活性剤で充分洗浄し、表面のヨゴレ、油
等を完全に除去する工程である。このとき、刃先部分(
2)の表面をブラッシングすることは有効である。
第2工程は刃先ms分(2)の表面を酸液中で洗浄する
工程である。この場合、超音波洗浄を適用すれ7頁 ば有効であり、その酸液としては、塩酸、希硝酸などが
好ましくそのPHは通常約5〜6PHが好ましい。
第3工程は純水中で、超音波洗浄して第1工程および第
2工程で残留した活性剤、酸液等を完全に除去する工程
である。この場合、純水は、イオン交換樹脂で処理して
、水の中の微量な金属成分をはゾ完全に除去したものが
用いられる。
第4工程は刃先部分(2)を有機溶剤の中に入れて、超
音波洗浄し、水を有機剤で置換する工程である。
この場合、有機剤としては、メチルアルコール、エチル
アルコール、アセトンなどが好適スる。
このようにして洗浄されたドリル(1)は、最後に乾燥
処理される。次いで、洗浄された刃先部分(2)を有す
るドリル(1)は、その刃先部分(2)の表面に、物理
蒸着法により硬質被覆層(力が被覆される。適用する物
理蒸着法は、例えばイオンブレーティング法、スパッタ
リング法及びプラズマ中でのガス反応による被覆方法等
適宜の方法を採用できる。
温度は、硬質被覆層(7)の種類によって異なるが通常
200〜700℃が好適する。
そして、現実に被覆処理されたものは、第1図に示され
るドリル(1)であり、刃先径5.0 +u+を有する
刃先部分(2)には、TiNからなる硬質被覆層(力が
約2μm被覆された。この場合、超硬合金の組成は、重
量%で94%WC−6%Coで、被覆力々に加熱して、
最終的に500℃とした。
さらに、刃先部分(2)の表面を高純度のアルゴンガス
で40分間ボンバードし、その後窒素ガスを流入して窒
素ガス分圧を0.13Paとして被覆処理したものであ
る。
このようにして構成されたドリル(1)について、焼入
鋼(HRc45)を切削速度V = I Om7’m 
i n 。
切削送1) f = 0.02朋/reV  の条件で
穴あけ加工したところ、硬質被覆層(力を有しない従来
のものに対して2〜3倍の切削性能を示した。
また、第3図および第4図に示されるような3枚刃の刃
先径15朋を有するエンドミルαυについ9頁 ても同様に刃先部分(2)について、硬質被覆層(力を
被覆した。この場合、刃先部分(2)には、正面切刃稜
<1303.外周切刃稜a4およびフルート溝a9が形
成され、また被覆層(7)は、洗浄工程および乾燥工程
を経た後、下層としてTiC1上層としてTiNをそれ
ぞれ物理蒸着法により被覆したものである。
そして、このエンドミル住υにより、5US304を切
削した。このときの切削条件は、切削幅が10闘、切込
み深さが]Omj+で、切削速度Vを40m/m i 
n 、切削送りfを0.04mttt/刃としたもので
ある。この結果、硬質被覆層(7)を有しない従来のも
のに対して、約3倍の切削寿命を示した。
〔発明の効果〕
このようにして構成された本発明回転切削工具は、以下
のような技術的効果を有する。
第1に、切削性能が改善されることである。これは、硬
質被覆層(7)の存在から、これを有しない従来例のも
のに対して、高速切削が可能になるとともに、その切削
寿命においてもおよそ2倍以上になるからである。
10頁 第2に、硬質被覆層(力の剥離がみられないことである
。これは、硬質被覆層(7)と刃先部分(2)の表面部
分との界面には、拡散層(8)が存在し、この拡散層(
8)によって付着強度が高められていることによる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明回転切削工具の一実施例を示す斜視図
、第2図は、刃先部分の断面構成を概念的に示す説明図
、第3図は、本発明回転切削工具における他の実施例を
示す斜視図、第4図は、その拡大した底面図である。 (1)・・・・・・ドリル         (2)・
・・・・刃先部分(7)・・・・・・硬質被覆層   
    (8)・・・・・・拡散層αυ・・・・・・エ
ンドミル

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 超硬合金基材からなる円柱状の工具本体には、刃先部分
    およびシャンク部分が構成され、しかもその刃先部分に
    は、少なくとも硬質被覆層が形成されるようにした回転
    切削工具において、 前記硬質被覆層は、基材表面側に生成された拡散層を介
    して被覆され、しかもこの拡散層は、基材を構成する非
    金属成分が減じられた化合物又は不定比化合物で、しか
    もその厚みを0.1〜0.5μmにしていることを特徴
    とする回転切削工具。
JP15501484A 1984-07-25 1984-07-25 回転切削工具 Pending JPS6133807A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62184908U (ja) * 1986-05-14 1987-11-25
CN107486579A (zh) * 2017-08-30 2017-12-19 大连远东工具有限公司 一种带有多样性功能涂层的切削刀具及其制备方法

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JPS5621711A (en) * 1979-07-24 1981-02-28 Sumitomo Electric Ind Ltd Drilling tool
JPS591103A (ja) * 1982-06-25 1984-01-06 Toshiba Tungaloy Co Ltd 被覆硬質工具刃先体

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