JPS634070A - 切削工具 - Google Patents

切削工具

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JPS634070A
JPS634070A JP62150359A JP15035987A JPS634070A JP S634070 A JPS634070 A JP S634070A JP 62150359 A JP62150359 A JP 62150359A JP 15035987 A JP15035987 A JP 15035987A JP S634070 A JPS634070 A JP S634070A
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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、刃先が炭化チタン、チタンカルざニトリドお
よび/または窒化チタンからなる層で被覆ちれている切
削工具に関する。
従来の技術 切削工具、殊に硬質金属からなるものが炭化チタン、チ
タンカルボニトリドおよび/17cu窒化チタンからな
る層’に!し、それによってこの切削工具の耐磨耗性が
著しく改善ちれることは、公知である。周期律表の第■
副族〜第■副族の元素の窒化物およびカルボニトリドか
らなる結合金属不含の硬質物質rW111−硬質金属か
らなる工具を耐磨耗性たする九めに便用することは、例
えば西ドイツ国特許第1959690号明細書から公知
であり、記載し九硬質物質の群から特に元素チタンを基
礎とする硬質物質は、実地において良好であることが判
明した。更に、硬質金属からなる切削工具の効率を上昇
させることは、西ドイツ国特許!2263210号明細
賽の提案によれば、炭化チタン、チタンカルボニトリド
および窒化チタンからの多層被後によって達成すること
ができる。炭化チタン、チタンカルボニトリドおよび窒
化チタンからなる多数の層の被膜に’iする硬質金属か
らなる割出しインサートは、特に中速の切削速度で鋼上
回転機械加工するの罠通当である。しかし、高速の切削
速度は、切削工具の刃先に高い温度を惹起嘔せ、それに
よって迅速に進行する拡散磨耗および酸化磨耗が生じる
。それ故、既にこの高速の切削速度上便用する。場合に
は、相当する切削工具の寿命t1この切削工具上に酸化
アルミニウムからなる薄層を施こ丁ことによって向上嘔
せることは提案嘔れ友。現在の公知技術本革の場合、中
速の切削速度および大きいチップ断面積の几めには、炭
化チタン、チタンカルボニトリドおよび窒化チタンで被
覆された差替え工具が目的七貫徹し、高速の切削速度の
場合には、元素アルミニウムマfcはジルコニウムの酸
化物からなる被膜が屡々チタンの窒化物および炭化物を
有する被膜との組合せ物でも頁別に使用ちれる。
発明七運成するための手段 本発明の目的は、なお高い耐用性r有する切削工具を得
ることである。この目的は、切削工具上、殊に硬質金属
からなる割出しインサート上に差当り炭化チタン、チタ
ンカルボニトリドおよび/または窒化チタンからなる層
を施こし、名らにこの層正に第1の被膜と比較して薄い
、窒化ジルコニウムからなる外側層を沈積ちせることに
よって達成される。このような切削部材は、本発明によ
れは、窒化ジルコニウム層の厚嘔が全層厚の約十分の−
のみである場合であっても、中速ないし高速の切削速度
の際に著しく向上嘔れ九耐用性に!し、このことは、当
業界において窒化ジルコニウムが本質的に磨耗性の緩和
を全く惹起しえないといつ見解が成り立っていたので驚
異的なことであった。
実施例。
次に、本発明ケ実施例につき詳説する。
組成W 82.5%、(Ti、Ta、Nb)C11%お
よびCo 6.5%(質量%)を有する硬質金属からな
る割出しインサート上ガス相からの化学的析出の方法(
CVD方法)により相当する装瓢中でチタンカルボニト
リドからなる2つの重なり合つ皮層で被膜した。四塩化
チタン、水素、メタンおよび窒素からなる、析出に必要
と芒れるガス混合物t1チタンカルボニトリドからなる
内側層が外側層よりも高いR素1a度を有するように選
択し几。
CVD装瓢の耐熱性鋼からなる反応容器は、約307の
容積上Mし、かつ上に被せられ友電気炉によって100
0℃の温度に加熱嘔れ几。ガス相からの化学的析出を実
施するために、反応容器中に、次表に記載し几ガスを含
有するガス混合物が導入逼れている。更罠、この表には
、選択したガス量、圧力および温度が記載ちれている。
第1の層     第2の層 ガス量<l/時間)    ガ ス 童TiC1,51
0 H2350530 CH,306O H2130238 温  度     990°C990’C圧  力  
   500hpa          700  h
pa析出を促進する交めおよび微粒状の層組織を得る几
めに、触媒作用に!するアルミニラムノへロデン化物−
添加剤は、ガス雰囲気中に専入嘔れている。
全体で300分間の時間後、四塩化チタンおよびメタン
を供給することは、停止芒れ九。引続き、窒化ジルコニ
ウムから1つの層を析出する几めに、水素3701/h
、窒素3301t/hおよび四塩化ジルコニウム5!/
hかうなるガス混合物は、反応容器中に専入毛れ、この
場合温度は、この処理過程の間に1010℃に上昇嘔れ
ている。容器内部の圧力’C700hPaであった。3
0分の経過後、水素を除い友全てのガスの供給を停止し
、反応容器を冷却し九〇水素ガス欠除去し九後、この容
器全通風し、かつ開き、今や被覆6れた硬質金属体を取
り出し九。
チタンカルボニトリドからなる2つの層の浮石は、試料
の層に応じて反応容器中で9μ〜12そ μの間におり、Iの特徴づけられ九黄色の色の九めにチ
タンカルボニトリドと十分に区別することができる外側
窒化ジルコニウム層は、約0.7〜1μの厚ちt有する
・ 本発明による被覆もれ九割出しインサートの耐磨耗性を
試験する次めに、この割出しインサートの可使時間t1
鋼材料C6QNおよび42CrMO4’に滑らかな断面
中で徨々の切削速度で回転嘔せることにより屑出し加工
することによって測定しfe、oこの回転試験を一定の
時間間隔後に中断し、刃先の磨耗の増加21cビツト深
嘔Ktおよび磨耗標識幡vbの測定によって測定し几。
その後に、この試験を継a嘔セた。割出しインサートの
可使時間の終結に対する判断基準として蝶、Kt−30
μのビット栗石が達成ぢれるまでの切削時間ないしはv
b ” 0.2u+の磨耗標識暢が達成逼れるまでの切
削時間が確定されている。切込み深@ ap−1,51
1および送りf −0,2811111/U (回転)
ならびに他の幾何学的W14整を試験の間−定に保持し
几。比較のためおよび前記試験を評価するために、同じ
硬質金属合金からなる、同じ板状の市販の割出しインサ
ー)1−試験し、この場合この割出しインサートは、公
知の仕上作業法により被覆ちれており、かつ窒化ジルコ
ニウムからなる本発明による被覆層を示嘔なかった。材
料06ONt−機械加工する几めに、2つの変法を選択
し、実際に被膜Aとして10μの全1厚七頁する、炭化
チタン、外向きに増大する窒素含量に有しかつ窒化チタ
ンからのもう1つの層七肩するチタンカルボニトリドか
らなる被膜ならびに被MBとして窒化チタンからなる薄
い中間層によって節」限嘔れている、アルミニウムオキ
シドニトリドからの4つの浮石約2μのセラミック層七
頁する、炭化チタン、チタンカルボニトリドおよび窒化
チタンからなる被膜を選択し文。この多層被膜の全厚は
11μであつ几。被膜A七頁する割出しインサートは、
中速の切削速度および大きい切削断面の際に有効である
ことが判明し、被膜BtMするものは、高速の切削速度
の際に顕著な可使時間を示し九〇 刃先保持性試験の結果に、次の第2表に記載されている
第  2  表 鋼C30W’に回転名セる際の被覆ちれ九割出しインサ
ートの可使時間 基体硬質金属二       M2S 割出しインサートの実施例:     SNMA 12
0408切込み深さ:         1.51m送
 り:           0.2811m/l1g
1転被 膜  層厚  切削速度  可使時間(μ) 
  (m/min )    (min)A    I
 [1,818030 B    11.2   180     36C9,
218062 (本発明による)        224      
 2218Qm/minの切削速度の場合、公知技術水
単による2つの被膜AおよびBの可使時間は、本発明に
よる被膜Cの可使時間によって遥かに凌駕ちれている。
224m/WiHの高速の切削速度の場合、可使時間は
、高い切削温度の結果として低いが、この場合も本発明
により被覆石れた割出しインサート扛、試験場れ九割出
しインサートの中で最高の可使時間を達成した。合金鋼
42 crMo 4 v七機械加工し次場合には、次の
第6表に示しfclB果を達成し友。
第6表 合金鋼42 CrMO4V ’i回転する際の被覆ちれ
九割出しインサートの可使時間 基体硬質金属二    M2S 割出しインサートの形:   SNMA 120408
切込み採石:      1,5am 送  り  :          0.281m/回
転被 膜   層 厚  切削速度  可使時間(μ)
          (min)B     10.6
   224    18c      9.0   
224    32(本発1iA250     17 による) 窒化ジルコニウムからなる薄い外側層の効果tより良好
に認めることができるようにする目的で、上記方法で2
回の他の被覆作業周期で窒化チタンからなる浮名FJ1
0μの個別層が析出ちれており、その際1つの場合には
、窒化ジルコニウムからなる薄い被覆層を施こ丁ことは
断念賂れ九。双方の試験の被覆された割出しインサート
の集合から、それぞれ正確に同じ全1厚’kWする対の
ものt試験し、これらの対のインサートラ用いて刃先保
持性の比較試験?試み九が、その試験パラメータならび
に結果は、温性した図面に示ちれている。この図面から
明らかなように、本発明による被覆層上方する刃先体は
、16分間の回転時間後にビット採石KT k有し、こ
のビット採石は、窒化ジルコニウムからなる被覆層ケ有
しない、同じ厚ちの窒化チタン層の場合よりも30〜4
0%だけ少ない。この利点は、鋼C6ONk屑出し加工
する場合にも合金鋼42 CrMO4V’を屑出し加工
する場合にも明らかになる。
1も最後に、厚19μのナタyカルボニトリド被膜上の
窒化ジルコニウムからなる厚手の浮石約2〜3μの被覆
層を用いて試験を行なった。また、この場合には、刃先
保持性が改善ちれることが判明したが、この刃先保持性
に、薄い被覆層の効果七本質的に凌駕するものではなか
つ文。丁なわち、第一には、窒化ジルコニウムからなる
外側層の浮名に係わるのではなく、この層がペース被膜
上完全に被覆することに係わっている。
その上、他の試験で窒化ジルコニウムのみからなる被膜
上便用することにより本発明によって達成ちれる成果が
得られるのではなく、炭化チタン、チタンカルボニトリ
ドおよび/または窒化チタンのような別の硬質物質での
比較的厚い被膜と、窒化ジルコニウムからなる薄い外側
被覆層との組合せ物が得られることが確認ちれ九〇 窒化ジルコニウム被積層に+iNさせる方法としては、
CvD方法とともに所謂PVD y5法も適当である。
【図面の簡単な説明】
図面は、被覆石れ九割出しインサートの集合からの対の
インサートを用いての刃先保持性の比較試験のパラメー
タおよび結果を示す函表である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、刃先が炭化チタン、チタンカルボニトリドおよび/
    または窒化チタンで被覆されている切削工具において、
    被膜上に窒化ジルコニウムからなる外側被覆層が施こさ
    れていることを特徴とする、切削工具。 2、外側被覆層の厚さが炭化チタン、チタンカルボニト
    リドおよび/または窒化チタンからなるベース被膜に対
    して1〜30%である、特許請求の範囲第1項記載の切
    削工具。 3、外側被覆層の厚さが炭化チタン、チタンカルボニト
    リドおよび/または窒化チタンからなるベース被膜に対
    して1%〜10%である、特許請求の範囲第2項記載の
    切削工具。4、切削工具基体が本質的に炭化タングステ
    ンおよび鉄群の補助金属を含有する硬質金属からなる、
    特許請求の範囲第1項から第3項までのいずれか1項に
    記載の切削工具。 5、外側窒化ジルコニウム層がCVD方法を使用するこ
    とによつて施こされている、特許請求の範囲第1項から
    第4項までのいずれか1項に記載の切削工具。 6、窒化ジルコニウムからなる外側被覆層がPVD方法
    により施こされている、特許請求の範囲第1項から第4
    項までのいずれか1項に記載の切削工具。
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