JPS62192576A - 被覆硬質合金 - Google Patents

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、耐摩耗性および耐欠損性に富む′Ｉ＆覆硬質
合金に関するもので、主に金属などを効果的に切削する
被覆砂”質合金の改良に関するものである。

〔従来技術〕

従来、化学蒸着法（以下、ＣＶＤ法と略称する）により
超硬合金やサーメットなどの硬物質体の表面に４ａ、５
ａ、６ａ族金属の炭化物または窒化物あるいは炭窒化物
および酸化アルミニウムなどを１層ないし２層以上を被
覆した被覆硬質合金が、被覆層をもたない前記硬物体に
比べて耐摩耗性に富むとして金属などを切削する刃物と
して用いられていることは周知である。

また、近年前記した硬物質体にチタンやジルコニウムの
炭化物または窒化物あるいは炭窒化物などの被覆層を物
理蒸着法（以下、ＰＶＤ法と略称する）によって形成し
た金属切削用の刃物もある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、ＣＶＤ法によって被覆した被覆硬質合金は、そ
の被膜形成に要する処理温度が高いために硬物質体およ
び被覆層を高温下にさらすことによりＤＸ子の拡散をお
こして硬物質体と被Ｔｊｉ層の界面にη相が形成された
り、構成原子が成長したりして緻密性をおとすことから
靭性が欠落して耐欠損性を太き（低下させる。

したがってＣＶＤ法によって得られた被覆硬質合金の刃
物は連続切削には適しても断続的に衝撃を受ける転削用
の刃物としては不向きである場合が多い。

また、ＰＶＤ法によって得られた被覆硬質合金は、断続
切削であるフライス削りや旋削加工において断続的に衝
撃を受ける切削用の刃物としては、その効果を発揮する
が、旋削加工による連続切削の場合は、硬物質体が塑性
変形したり、耐摩耗が低いために刃物の寿命が短くなる
という問題点を有している。

〔発明の目的〕

本発明は、上記した問題点に鑑みなしたもので、ＣＶＤ
法によって処理した被覆硬質合金の不具合およびＰＶＤ
法によって被覆した被覆硬質合金の不具合を共に解消し
、それぞれの特徴すなわち断続切削ならびに連続切削の
いずれに用いても、すぐれた効果を発揮する長寿命の金
属を切削する被覆硬質合金を提供することを目的とする
ものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前々記の問題点に対し、下記する構成によっ
てその問題点を解決したものである。

すなわち、超硬合金やサーメットまたはセラミックスか
らなる硬物質体の表面へ、チタンの炭化物または窒化物
あるいは炭窒化物および酸化アルミニウムの１種または
２種以上の層を化学蒸着法によって形成し、さらに前記
した層の表面にチタン・クロム・バナジウム・ジルコニ
ウムの炭化物または窒化物あるいは炭窒化物からなる層
を、その層厚が０．１０〜６．０μで１種または２種以
上を物理蒸着法によって形成し、前記層のトータル厚み
が０．５〜１２．０μとした被覆硬質合金である。

〔発明の作用〕

本発明は前述してきたように、超硬合金やサーメットあ
るいはセラミックスからなる硬物質体の表面へ、まず常
圧または減圧下においてＣＶＤ法によりチタンなどの炭
化物または窒化物あるいは炭窒化物被膜を形成し、つい
で５００℃前後の処理温度でおこなうＰＶＤ法（プラズ
マＣＶＤ法を含む）によりチタンなどの炭化物または窒
化物あるいは炭窒化物からなる被膜を形成させるもので
、これによれば前記硬物質体と接着性がきわめて良好な
ＣＶＤ法被膜が該硬物質体に直接密接させて、しかるの
ちＣＶＤ法被膜と密着性が良好なＰＶＤ法被膜を形成す
るので硬物質体の表面上の被膜が大巾に接着性が向上し
て硬物質体の表面からの層の剥離が防止できる。

すなわち硬物質体の表面へ、まず約１０００℃前後の処
理温度でおこなうＣＶＤ法被膜を形成させ、ついで約５
ｏｏｔ＋前後の処理温度によっておこなうＰＶＤ法被膜
を形成するためＰＶＤ法被膜が保有する膜特性が損なわ
れず断続的に衝撃を受ける切削は勿論のこと連続切削の
場合でも耐摩耗性が向上して工具寿命を太き（向上させ
る。

なお、硬物質体の表面へ、まず被覆するＣＶＤ法被膜は
、該硬物質体との密着性の良好なチタンの炭化物やチタ
ンの窒化物またはチタンの炭窒化物あるいは酸化アルミ
ニウムの１種または２種以上を形成すれば効果的であ、
′Ｊ、る。また上記被膜の表面へ形成するＰＶＤ法被膜
は、昇華温度の低いものがよく、その意味でチタンのほ
かにクロム・バナジウム・ジルコニウムの炭化物や窒化
物あるいは炭窒化物の１種または２Ｎ１以上を形成して
も良結果が得られる。

次に、ＰＶＤ法被膜の層厚については０．１μを下回る
と下層（ＣＶＤ法被膜）への拡散現象が促進して、この
被覆硬質合金の機械的特性が低下するし、これが６．０
μを越えると被膜形成のための反応時間が長（なってコ
スト高を招来するのと共に被膜の強度が低下して耐衝撃
性は勿論のこと耐摩耗性が著しく低下するので好ましく
ない。

そして、上記した被覆層のトータル厚みが０．５μを下
回ると耐摩耗性に問題を有するようになるし、１２．０
μを越えると層の剥離を誘発して耐欠損性が悪（なる。

〔実施例〕

以下、実施例を述べる。

原料のタングステン・チタン・タンタル・マグネシウム
・アルミニウムの炭化物または窒化物あるいは炭窒化物
および酸化物と、コバルト・ニッケルなどの鉄族金属の
２種以上の粉末を所定量配合し、これを湿式ボールミル
にて混合して、乾燥→プレス整形を経て１３６０〜１４
００℃の真空雰囲気中で所定時間加熱して硬物質体をつ
くった。

上記によって得た硬物質体を機械加工によってＣＮＭＧ
１２０４０８および５４６Ｎ−Ｒ３Ｇのインサートとし
た。そして、その表面へＣＶＤ法によって被膜を形成し
、ついでＰＶＤ法によって面々記した被膜を形成して本
発明による被覆硬質合金をつくった。

なお、本発明による被覆硬質合金と比較するために上記
同様のインサートに、被膜をもたないＪＩＳのＰＩＯ・
Ｐ２ＯおよびＭ３０相当の試料と硬物質体にＰＶＤ法に
よる被膜のみを形成した試料ならびにＣＶＤ法による破
膜のみを有する試料をつくった。

上記した各試料の詳細を下表に示す。

（注）層厚μ露 〔発明の効果〕 上表に示した各インサートをバイトホルダーに固着し、
連続旋削テストおよび断続旋削テストをおこなった。ま
た同インサートを７ライスカツターに固着してフライス
切削テストも合わせておこなった。

連続旋削テストの条件は、被削材：５５５０、チップ形
番：ＣＮＭＧＩ２０４０８、周速：　１５０　ｍ／ｍｌ
、送り：　０．３　ｍｍ１ｒｅｖ　、切込み：ｌ、５ｍ
ｍである。

以上試験の結果は、比較試料である被膜を有さないＰＩ
Ｏ−Ｐ２０２０相当ンサートが切削時間３分経過後の平
均摩耗が０．４５　、ｍで、同試料のＰＶＤ法による被
膜を形成したインサートは切削時間１５分経過時の平均
摩耗が０．３６　、、、ｎであったのに対し、本発明に
よる被覆硬質合金は、切削時間２５分経過後の平均摩耗
は０．２９　、、、であった。

また、断続旋削テストでは、その条件を被削材：ＳＣＭ
４４５（外周の軸方向に４本の溝を形成）、チップ形番
：ＣＮＭＧ１２０４０８、周速１２０　、、／１震、切
込み：２．５．ｆ１１゜送り’　０．０５−　／ｒｇｖ
から開始してインサートに１００回の衝撃を加える毎に
送りを０．０５　ｍｍ１ｒｅｖ 以上の結果、比較試料である被膜を有さないＰＩＯ〜Ｐ
２０相当品インサートが０．２−／ｒｅｖ　の時点で欠
損し、同試料のＣＶＤ法による被膜を形成したインサー
トは０．２２　ｍｍ１ｒｅｖの時点でチッピングが生じ
切削不能になったのに対し、本発明による被覆硬質合金
はＱ、５　＝ｙ＊／ｒｅｐ　　の時点においてもチッピ
ングなどの不具合を認めず切削可能であった。

そして、前々記したインサートをフライスカッターに固
着しておこなったフライス切削テストでは、その条件を
被削材：５５０Ｃ、チップ形番：５４６Ｎ−Ｒ３Ｇ、切
削速度＝１７２ｎｓ／ｍｉｎ、１３１−ｒ／ｎ＊ｉｎ　
、送り：　０．２５９　ｍｍ１ｒｅｖ　（切削速度１７
２　、Ｍ／帽ｎの場合）、０．２４３　ｍｍ１ｒｅｖ　
（切削速度１３１　ｒｍ／ｍｌ　　の場合）、切込み二
幅Ｘ深さ＝５２Ｘ３、切削方法：乾式、ダウンカット、
１枚刃である。

以上の結果において、比較試料の被膜を有さないＭ３０
相当品インサートは切削速度１７２　ｍ１ｍＩｎ　、送
り０．２５９嘴ｎｓ／ｒａｍ　において切削開始後７分
経過時の逃げ面摩耗幅が０．４２　ｍｍ　　となって切
削不能となり、かつ切削速度１３１　ｍ１＝ｎ　、送り
Ｏ−２４３ｔｍｍ／ｒｔａでは約１２分切削後において
逃げ面摩耗幅が０．３８ｍＭとなった。

また、同試料のＰＶＤ法による被膜を有するインサート
は、切削速度１７２　ｍｌｐｍ＝　、送り０．２５９　
ｎｔｍ／ｒ＃−では約１２分切削した時点で０．３８．
の逃げ面摩耗幅をみた。そして同試料のＣＶＤ法による
被膜を有するインサートは、切削速度１７２　ｍ／帽ｎ
１送り０．２５９−＊ｎ＊／ｒｅｔｒで約２３分切削し
た時点の逃げ面摩耗幅は０．３２１１１１１１１で、切
削速度１３１．ｓ　　　′／＃ｒｔｓ、送り０．２４３
　ｍｍ１ｒｅｖでは約６３分切削後の逃げ面摩耗幅は０
．２２　ｔｎｍであった。

そして本発明による被覆硬質合金は、切削速度１７２　
ｍ１ｓｉｎ　、送り０−２５９　ｍｍ１ｒｅｖは約５５
分切削後の平均逃げ面摩耗幅は０．２３　ｍｍで、切削
速度１３１　ｍ１ｍ１、送り０．２４３　ｍｍ１ｒｅｖ
での結果は約１３０分切削後の平均逃げ面摩耗幅は０．
２９　ｆＲｍであった。

本発明による被覆硬質合金は、以上述べたように耐摩耗
性と耐欠損性にすぐれ、エンドミルやフライスなどの転
削工具に用いて効果を有することは勿論のこと、連続旋
削や断続旋削に用いてもすぐれた効果を発揮するもので
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）超硬合金やサーメットまたはセラミックスからな
   る硬物質体の表面へ、チタンの炭化物または窒化物ある
   いは炭窒化物および酸化アルミニウムの１種または２種
   以上の層を化学蒸着法によって形成し、さらに前記した
   層の表面にチタン・クロム・バナジウム・ジルコニウム
   の炭化物または窒化物あるいは炭窒化物からなる層を、
   その層厚が０．１０〜６．０μで１種または２種以上を
   物理蒸着法によって形成し、前記層のトータル厚みが０
   ．５０〜１２．０μとしたことを特徴とする被覆硬質合
   金。