JPS644587B2 - - Google Patents
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- JPS644587B2 JPS644587B2 JP6513785A JP6513785A JPS644587B2 JP S644587 B2 JPS644587 B2 JP S644587B2 JP 6513785 A JP6513785 A JP 6513785A JP 6513785 A JP6513785 A JP 6513785A JP S644587 B2 JPS644587 B2 JP S644587B2
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- JP
- Japan
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- layer
- average
- cutting
- cemented carbide
- based cemented
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Description
〔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）基超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WC基
超硬合金製切削工具に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、WC基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、 炭化酸チタン（以下TiCOで示す）、炭窒酸化
チタン（以下TiCNOで示す）、および酸化アルミ
ニウム（以下Al2O3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WC基超硬合金製
切削工具を、特に送りが0.4mm/rev.以上の高送り
切削や、切削速度が250m/min以上の高速切削に
用いた場合、前記TiCからなる内層のWC基超硬
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つた。 〔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WC基超硬合金製切削工
具において、内層としてのTiC層のWC基超硬合
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つた結果、 WC基超硬合金母材の表面に、まず、Co：0.1
〜10重量％およびＷ：0.3〜25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TiCNで示す）ま
たは窒化チタン（以下TiNで示す）からなる下
方下地層を被覆した状態で、 TiCからなる内層と、TiCO、TiCNO、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、
CoおよびＷの含有によつてWC基超硬合金母材に
強固に付着し、かつ前記上方下地層は、WC基超
硬合金母材お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から、この結果の表面被覆
WC基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つてWC基超
硬合金母材に強固に付着し、かつ前記内層および
外層によつてすぐれた耐摩耗性が確保されるよう
になり、したがつて、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、著しく長期に亘つてすぐれた切
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
のであつて、 WC基超硬合金母材の表面に、重量％（以下％
は重量％を示す）で、 Co：0.1〜10％およびＷ：0.3〜25％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、 TiCNまたはTiNからなる平均層厚：0.2〜3μ
ｍの上方下地層と、 TiCからなる平均層厚：１〜10μｍの内層と、 TiCO、TiCNO、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
具に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Co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、Co：0.1％未満およびＷ：0.3
％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：0.1〜10％、Ｗ：0.3〜25％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
WC基超硬合金母材に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。したがつて、所望の強固な付
着強度を確保できる最小平均層厚が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
0.2〜3μｍ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基超硬合金母材中
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。したがつて、その平均
層厚が0.2μｍ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１〜10μｍ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。 (f) 硬質被覆層の平均層厚 上記の４種の層によつ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
になつて、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20μ
ｍ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２〜20μ
ｍと定めた。 なお、上記の下方下地層は、通常の化学蒸着法
によりTiC層を形成するに際して、1000℃前後の
反応温度に昇温する過程の雰囲気（多くの場合、
水素雰囲気）中に２容量％以上のCH4を含有さ
せ、反応温度に昇温後、TiC層を形成する反応ガ
ス組成とすることによつ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の形状をもつたWC基超硬合
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
同一形状をもつたWC基超硬合金母材（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、TiCl4、
H2、CH4、N2、CO2、およびAlCl3を用い、これ
ら反応ガスを適宜組合せて、 反応温度：1000℃、 炉内圧力：500mmHg、 の条件で、それぞれ第１表に示される組成および
平均層厚をもつた本発明表面被覆WC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WC基超硬合金製切削工具
（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
にあたつては、その前段階である昇温時の条件
を、 (a) 昇温開始時の雰囲気：水素雰囲気、 (b) 水素雰囲気中へのCH4の導入開始温度：500
℃、 (c) 水素雰囲気中へのCH4の導入割合：第１表、 (d) 昇温曲線（パターン） (i) 900℃まで15℃/minの速度で昇温（所要時
間：60分）、 (ii) 900℃から800℃まで1.7℃/minの速度で降
温（所要時間：60分）、 (iii) 800℃から1000℃まで10℃/minの速度で昇
温（所要時間：20分）、 (e) 昇温（反応）温度：1000℃、 とし、昇温雰囲気中のCH4の含有量の違いによつ
て、反応温度に昇温後形成される下方下地層にお
けるCoおよびＷの含有量の調整をはかつた。 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：SNCM439（硬さ：HB270）、 切削速度：130m/min、 送り：0.5mm/rev.、 切込み：２mm、 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
す）基超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WC基
超硬合金製切削工具に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、WC基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、 炭化酸チタン（以下TiCOで示す）、炭窒酸化
チタン（以下TiCNOで示す）、および酸化アルミ
ニウム（以下Al2O3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WC基超硬合金製
切削工具を、特に送りが0.4mm/rev.以上の高送り
切削や、切削速度が250m/min以上の高速切削に
用いた場合、前記TiCからなる内層のWC基超硬
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つた。 〔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WC基超硬合金製切削工
具において、内層としてのTiC層のWC基超硬合
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つた結果、 WC基超硬合金母材の表面に、まず、Co：0.1
〜10重量％およびＷ：0.3〜25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TiCNで示す）ま
たは窒化チタン（以下TiNで示す）からなる下
方下地層を被覆した状態で、 TiCからなる内層と、TiCO、TiCNO、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、
CoおよびＷの含有によつてWC基超硬合金母材に
強固に付着し、かつ前記上方下地層は、WC基超
硬合金母材お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から、この結果の表面被覆
WC基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つてWC基超
硬合金母材に強固に付着し、かつ前記内層および
外層によつてすぐれた耐摩耗性が確保されるよう
になり、したがつて、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、著しく長期に亘つてすぐれた切
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
のであつて、 WC基超硬合金母材の表面に、重量％（以下％
は重量％を示す）で、 Co：0.1〜10％およびＷ：0.3〜25％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、 TiCNまたはTiNからなる平均層厚：0.2〜3μ
ｍの上方下地層と、 TiCからなる平均層厚：１〜10μｍの内層と、 TiCO、TiCNO、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
具に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Co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、Co：0.1％未満およびＷ：0.3
％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：0.1〜10％、Ｗ：0.3〜25％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
WC基超硬合金母材に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。したがつて、所望の強固な付
着強度を確保できる最小平均層厚が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
0.2〜3μｍ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基超硬合金母材中
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。したがつて、その平均
層厚が0.2μｍ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１〜10μｍ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。 (f) 硬質被覆層の平均層厚 上記の４種の層によつ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
になつて、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20μ
ｍ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２〜20μ
ｍと定めた。 なお、上記の下方下地層は、通常の化学蒸着法
によりTiC層を形成するに際して、1000℃前後の
反応温度に昇温する過程の雰囲気（多くの場合、
水素雰囲気）中に２容量％以上のCH4を含有さ
せ、反応温度に昇温後、TiC層を形成する反応ガ
ス組成とすることによつ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の形状をもつたWC基超硬合
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
同一形状をもつたWC基超硬合金母材（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、TiCl4、
H2、CH4、N2、CO2、およびAlCl3を用い、これ
ら反応ガスを適宜組合せて、 反応温度：1000℃、 炉内圧力：500mmHg、 の条件で、それぞれ第１表に示される組成および
平均層厚をもつた本発明表面被覆WC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WC基超硬合金製切削工具
（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
にあたつては、その前段階である昇温時の条件
を、 (a) 昇温開始時の雰囲気：水素雰囲気、 (b) 水素雰囲気中へのCH4の導入開始温度：500
℃、 (c) 水素雰囲気中へのCH4の導入割合：第１表、 (d) 昇温曲線（パターン） (i) 900℃まで15℃/minの速度で昇温（所要時
間：60分）、 (ii) 900℃から800℃まで1.7℃/minの速度で降
温（所要時間：60分）、 (iii) 800℃から1000℃まで10℃/minの速度で昇
温（所要時間：20分）、 (e) 昇温（反応）温度：1000℃、 とし、昇温雰囲気中のCH4の含有量の違いによつ
て、反応温度に昇温後形成される下方下地層にお
けるCoおよびＷの含有量の調整をはかつた。 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：SNCM439（硬さ：HB270）、 切削速度：130m/min、 送り：0.5mm/rev.、 切込み：２mm、 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
【表】
【表】
【表】
【表】
切削試験、並びに、
被削材：FC20（硬さ：HB140）、
切削速度：270m/min、
送り：0.3mm/rev.、
切込み：２mm、
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WC基超硬
合金製切削工具は、下方および上方下地層の介在
によつて、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
を長期に亘つて発揮するのてある。
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WC基超硬
合金製切削工具は、下方および上方下地層の介在
によつて、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
を長期に亘つて発揮するのてある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭化タングステン基超硬合金母材の表面に、
Co：0.1〜10重量％およびＷ：0.3〜25重量％を含
有し、残りが炭化チタンからなる平均層厚：0.2
〜3μｍ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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6513785A JPS61223180A (ja) | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6513785A JPS61223180A (ja) | 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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61223180A JPS61223180A (ja) | 1986-10-03 |
| JPS644587B2 true JPS644587B2 (ja) | 1989-01-26 |
Family
ID=13278192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6513785A Granted JPS61223180A (ja) | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61223180A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0732961B2 (ja) * | 1986-10-03 | 1995-04-12 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5331816B2 (ja) * | 1971-09-01 | 1978-09-05 | ||
| SE357984B (ja) * | 1971-11-12 | 1973-07-16 | Sandvik Ab | |
| JPS54103409A (en) * | 1978-02-01 | 1979-08-14 | Sumitomo Electric Industries | Surface coated superhard alloy member |
| JPS55154562A (en) * | 1979-05-18 | 1980-12-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Sintered hard alloy part for base material of surface-covered tool material and their manufacture |
| JPS5742151A (en) * | 1980-08-28 | 1982-03-09 | Fujitsu Ltd | Formation of pattern |
-
1985
- 1985-03-29 JP JP6513785A patent/JPS61223180A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61223180A (ja) | 1986-10-03 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term |