WO2018211732A1 - 部材の製造方法 - Google Patents

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WO2018211732A1
WO2018211732A1 PCT/JP2017/045552 JP2017045552W WO2018211732A1 WO 2018211732 A1 WO2018211732 A1 WO 2018211732A1 JP 2017045552 W JP2017045552 W JP 2017045552W WO 2018211732 A1 WO2018211732 A1 WO 2018211732A1
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WO
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cutting
sample
oil
cutting tool
spray coating
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PCT/JP2017/045552
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和嗣 高濱
久木野　暁
Original Assignee
住友電工ハードメタル株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C23C30/005—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/18—After-treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
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    • B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/148—Composition of the cutting inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23B27/20—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with cutting bits or tips or cutting inserts rigidly mounted, e.g. by brazing with diamond bits or cutting inserts
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/10—Arrangements for cooling or lubricating tools or work
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
    • C10M171/00—Lubricating compositions characterised by purely physical criteria, e.g. containing as base-material, thickener or additive, ingredients which are characterised exclusively by their numerically specified physical properties, i.e. containing ingredients which are physically well-defined but for which the chemical nature is either unspecified or only very vaguely indicated
    • C10M171/02—Specified values of viscosity or viscosity index
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2228/00—Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner
    • B23B2228/10—Coatings

Definitions

  • the present disclosure relates to a method for manufacturing a member. More specifically, the present disclosure relates to a method for manufacturing a member having a base material and a thermal spray coating formed on the surface of the base material.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2017-099261 filed on May 18, 2017, which is a Japanese patent application. All the descriptions described in the Japanese patent application are incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 a method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-212445 (Patent Document 1) is known as a method for manufacturing a member having a thermal spray coating.
  • the sprayed coating covering the surface of the substrate is cut using a cutting tool having a cutting edge composed of cubic boron nitride.
  • Patent Document 2 a method described in JP-A-2006-952 (Patent Document 2) is known as a method for processing a sintered magnetic body.
  • a sintered body which is a workpiece, is immersed in oil in a state where the pressure is lower than the atmospheric pressure before cutting is performed.
  • the manufacturing method of the member which concerns on 1 aspect of this indication is a manufacturing method of the member which has a base material and the thermal spray coating formed in the surface of the base material.
  • Method for producing a member according to an embodiment of the present disclosure includes the step of supplying oil kinematic viscosity is less than 3 mm 2 / s or more 43 mm 2 / s at 40 ° C. in a recess of the spray coating, the oil is supplied to the recess And a step of cutting the surface of the thermal spray coating by a dry method using a cutting tool.
  • At least a part of the cutting tool is made of a sintered body of cubic boron nitride, and the cutting edge of the cutting tool is formed in the sintered body of cubic boron nitride.
  • the supply amount of oil is 0.1 weight percent or more and 2.7 weight percent or less with respect to the apparent weight of the sprayed coating.
  • FIG. 1 is a perspective view of the cutting tool 1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view perpendicular to the cutting edge 13 of the cutting tool 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the work material 2.
  • Drawing 4 is a flowchart showing the manufacturing method of the member concerning an embodiment.
  • FIG. 5A is an example of a cross-sectional view of the work material 2 in the oil supply step S2.
  • FIG. 5B is another example of a cross-sectional view of the work material 2 in the oil supply step S2.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the work material 2 in the cutting step S3.
  • the thermal spray coating has a large surface roughness, and voids are formed inside.
  • the cutting state when the cutting edge passes through the gap is similar to the idling state in intermittent cutting.
  • intermittent cutting the cutting tool is greatly damaged by wear.
  • intermittent cutting it is common to use water-soluble coolant in order to reduce wear of the cutting tool.
  • Patent Document 2 neither describes nor suggests the above problems. Further, in the method described in Patent Document 2, in order to allow oil to penetrate into the voids in the sintered body, it is not sufficient to immerse the sintered body in the oil, and it is necessary to reduce the pressure.
  • this disclosure has been made in view of the above-described problems of the prior art. More specifically, this indication provides the manufacturing method of the member which can improve the tool life of a cutting tool.
  • the manufacturing method of the member which concerns on 1 aspect of this indication is a manufacturing method of the member which has a base material and the sprayed coating formed in the surface of the base material.
  • Method for producing a member according to an embodiment of the present disclosure the concave portion of the sprayed coating, and supplying the oil kinematic viscosity at 40 ° C. is not more than 3 mm 2 / s or more 43 mm 2 / s, oil is supplied to the recess And a step of cutting the surface of the sprayed coating by a dry method using a cutting tool.
  • At least a part of the cutting tool is made of a sintered body of cubic boron nitride, and the cutting edge of the cutting tool is formed in the sintered body of cubic boron nitride.
  • the supply amount of oil is 0.1 weight percent or more and 2.7 weight percent or less with respect to the apparent weight of the sprayed coating.
  • the tool life of a cutting tool can be improved.
  • the step of supplying oil may be performed by applying oil to the surface of the sprayed coating. According to the manufacturing method of the member of said (2), the tool life of a cutting tool can be improved.
  • the step of supplying oil may be performed by immersing the sprayed coating in the oil. According to the member manufacturing method of (3) above, the tool life of the cutting tool can be further improved.
  • the cutting tool may further have a coating layer coated with a sintered body of cubic boron nitride.
  • the coating layer may be made of a compound containing at least one element selected from the group consisting of titanium, aluminum, and chromium and at least one element selected from the group consisting of nitrogen, carbon, and oxygen. Good.
  • cutting in the step of cutting dry using a cutting tool, cutting may be performed while supplying an inert substance to the cutting edge.
  • the wear of the cutting edge due to oxidation during cutting can be suppressed, and the life of the cutting tool can be further improved.
  • the inert substance may be a carbon dioxide gas or a solid.
  • the fire resistance against oil can be improved and the manufacturing cost can be reduced.
  • FIG. 1 is a perspective view of the cutting tool 1.
  • the cutting tool 1 is, for example, a cutting insert.
  • the cutting tool 1 is not limited to this.
  • the cutting tool 1 has a rake face 11, a flank face 12, and a cutting edge 13.
  • the flank 12 is continuous with the rake face 11.
  • the cutting edge 13 is constituted by a ridge line between the rake face 11 and the flank face 12.
  • the cutting tool 1 may have a base material 1a and a cutting edge tip 1b attached to the base material 1a.
  • the cutting edge 13 may be provided on the cutting edge tip 1b.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view perpendicular to the cutting edge 13 of the cutting tool 1.
  • the cutting edge tip 1b includes a base 13a.
  • the cutting edge tip 1b may include a coating layer 13b.
  • the base 13a is composed of a sintered body of cubic boron nitride (CBN).
  • the coating layer 13b covers the surface of the base 13a.
  • the coating layer 13b is made of one or more elements selected from the group consisting of titanium (Ti), aluminum (Al), and chromium (Cr), and a group consisting of nitrogen (N), oxygen (O), and carbon (C). It is comprised by the compound with one or more selected elements.
  • the coating layer 13b is made of, for example, TiCN, TiAlN, or AlCrN.
  • the cutting tool 1 may not have the cutting edge tip 1b. That is, the cutting edge 13 may be provided on the base material 1a.
  • the base material 1a may be formed of a bulk body of a sintered body of CBN.
  • the coating layer 13b may be provided on the surface of the substrate 1a.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the work material 2. As shown in FIG. 3, the work material 2 includes a base material 21 and a sprayed coating 22.
  • the base material 21 is, for example, a cylinder block. However, the base material 21 is not limited to this.
  • the base material 21 has a surface 21a.
  • the surface 21a corresponds to, for example, the bore surface of the cylinder block.
  • Al aluminum
  • the material used for the base material 21 is not limited to this.
  • the thermal spray coating 22 is a coating formed by thermal spraying.
  • the thermal spray coating 22 is formed on the surface 21 a of the substrate 21.
  • a depression is present on the surface of the thermal spray coating 22.
  • the void V includes those that communicate with the surface of the thermal spray coating 22 and those that do not communicate with the surface of the thermal spray coating 22.
  • the depressions present on the surface of the thermal spray coating 22 and the voids V existing inside the thermal spray coating 22 and communicating with the surface of the thermal spray coating 22 are collectively referred to as the recesses of the thermal spray coating 22.
  • a material having higher wear resistance than the base material 21 is used.
  • the base material 21 is an Al alloy
  • low carbon steel is used for the thermal spray coating 22.
  • Low carbon steel is steel with a carbon content of 0.3 percent or less.
  • FIG. 4 is a process diagram showing a method for manufacturing a member according to the embodiment. As shown in FIG. 4, the method for manufacturing a member according to the embodiment includes a work material preparation step S1, an oil supply step S2, and a cutting step S3.
  • preparation of the work material 2 is performed.
  • Preparation of the work material 2 is performed by spraying a material constituting the thermal spray coating 22 on the surface 21 a of the base material 21.
  • This spraying is performed by plasma spraying, for example.
  • the thermal spraying method is not limited to this.
  • FIG. 5A is an example of a cross-sectional view of the work material 2 in the oil supply step S2. As shown in FIG. 5A, the oil 3 is applied to the surface of the thermal spray coating 22 and penetrates the applied oil 3 into the thermal spray coating 22 (fills the void V communicating with the surface of the thermal spray coating 22). ) May be supplied to the void V inside the thermal spray coating 22.
  • the value obtained by dividing the supply amount of the oil 3 to the recesses of the spray coating 22 by the apparent weight of the spray coating 22 is preferably It is 0.1 weight percent or more and 2.7 weight percent or less.
  • the apparent weight of the thermal spray coating 22 refers to the weight of the thermal spray coating 22 including the weight of the oil 3 supplied to the recesses.
  • the amount of oil 3 supplied to the recesses of the sprayed coating 22 is measured, for example, as follows.
  • a small piece (the size of the small piece is, for example, 1 cm ⁇ 1 cm ⁇ 0.03 cm) is cut out from the base material 21 including the sprayed coating 22 by a dry method using a band saw or a slicer.
  • the base material 21 may be contained in a part of small piece, the ratio of the sprayed coating 22 contained in a small piece shall be 80 volume% or more.
  • the small piece includes the surface of the thermal spray coating 22 to be cut.
  • the shape of the small piece is a rectangular parallelepiped shape. However, the surface to be cut of the thermal spray coating 22 may include a curved surface.
  • the small piece is kept at 500 ° C. in the atmosphere in a heat treatment furnace. And the supply amount of the oil 3 supplied to the recessed part of the sprayed coating 22 is measured by measuring the weight difference of the small piece before and after injection
  • FIG. 5B is another example of a cross-sectional view of the work material 2 in the oil supply step S2.
  • the oil supply step S2 may be performed by immersing the work material 2 in the oil 3 (by immersing the spray coating 22 in the oil 3).
  • the oil supply step S2 is preferably performed in a reduced pressure environment from the viewpoint of promoting the supply of the oil 3 to the concave portion of the thermal spray coating 22, but from the viewpoint of simplifying the operation, the oil supply step S2 is not performed at a reduced pressure (large Preferably under atmospheric pressure). That is, it is desirable to use oil 3 that can penetrate into the thermal spray coating 22 without reducing pressure.
  • Oil 3 is a liquid that functions as a lubricant.
  • the oil 3 is, for example, machining oil, hydraulic fluid, or rust preventive oil.
  • the kinematic viscosity of the oil 3 is 3 mm 2 / s or more at 40 ° C. from the viewpoint of promoting penetration into the thermal spray coating 22. In this case, the oil 3 penetrates into the sprayed coating 22 without reducing the pressure. From the viewpoint of suppressing the outflow of the oil 3 from the inside of the thermal spray coating 22, the kinematic viscosity of the oil 3 is 43 mm 2 / s or less at 40 ° C. The kinematic viscosity of the oil 3 is preferably at 40 ° C. or less 3 mm 2 / s or more 25 mm 2 / s. The kinematic viscosity of the oil 3 is measured using a vibration viscometer Viscomate VM-100A-L (manufactured by Seconic Corporation).
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the work material 2 in the cutting step S3.
  • cutting is performed on the surface of the thermal spray coating 22 using the cutting tool 1.
  • This cutting is performed dry.
  • the term “cutting is performed dry” means that cutting is performed without supplying a liquid coolant from the outside to a portion where the cutting edge 13 of the cutting tool 1 and the workpiece are in contact with each other.
  • the cutting depth of the cutting tool 1 is, for example, preferably 0.02 mm or more and 1.00 mm or less, and more preferably 0.05 mm or more and 0.30 mm or less.
  • the feed amount of the cutting tool 1 is preferably 0.03 mm / rev or more and 0.30 mm / rev or less, for example.
  • the cutting speed of the cutting tool 1 is preferably, for example, 50 m / min or more and 800 m / min or less.
  • the sprayed coating 22 is cut while an inert substance is supplied to the cutting edge 13.
  • the inert substance for example, a gas such as carbon dioxide (CO 2 ), argon (Ar), nitrogen (N 2 ), or dry ice powder is used.
  • the inert substance may be a mixture thereof.
  • the thermal spray coating 22 has voids V therein. Furthermore, the thermal spray coating 22 has a large surface roughness (there is a depression on the surface). Therefore, the cutting with respect to the thermal spray coating 22 becomes a situation similar to intermittent cutting. As a result, the temperature fluctuation of the cutting tool 1 due to the cutting heat accompanying the contact between the cutting edge 13 and the thermal spray coating 22 becomes large (although one of the cutting edges 13 adjacent to each other is extremely heated). The other is not heated so much, or even the same part of the cutting edge 13 may be heated very much, while the temperature may not be raised so much).
  • the cutting tool 1 When the sprayed coating 22 is cut by a wet process (that is, when water-soluble coolant is supplied from the outside to the cutting edge 13 during cutting), the cutting tool 1 is rapidly cooled by the water-soluble coolant. Therefore, when the sprayed coating 22 is cut by a wet process, a large thermal shock is applied to the cutting tool 1 due to the rapid cooling by the water-soluble coolant and the large temperature fluctuation due to the cutting heat. Due to this thermal shock, the cutting tool 1 is seriously damaged.
  • the cutting step S3 is performed in a dry manner. Therefore, in the method for manufacturing a member according to the embodiment, the thermal shock applied to the cutting tool is reduced as compared with the case where cutting is performed wet.
  • the cutting edge 13 may not be sufficiently lubricated as compared to when cutting is performed wet.
  • the oil 3 is supplied to the gap V communicating with the surface of the sprayed coating 22.
  • the void V is exposed to the outside at the cutting point.
  • the oil 3 filling the gap V flows out to the contact portion between the cutting edge 13 and the workpiece, and lubricates the cutting edge 13. Therefore, in the method for manufacturing a member according to the embodiment, the cutting edge 13 can be lubricated although the cutting is performed in a dry manner.
  • the thermal conductivity of the oil 3 is smaller than the thermal conductivity of the water contained in the water-soluble coolant, and is close to the thermal conductivity of the thermal spray coating 22 (a typical thermal conductivity of the oil 3 is 140 W / (K ⁇ m).
  • the thermal conductivity of water is about 640 W / (K ⁇ m), and the thermal conductivity of iron (Fe) is about 80 W / (K ⁇ m).
  • the oil 3 flowing out from the gap V communicating with the surface of the thermal spray coating 22 to the contact portion between the cutting edge 13 and the workpiece does not rapidly cool the cutting tool 1. That is, the oil 3 flowing out from the gap V inside the sprayed coating 22 to the vicinity of the cutting edge 13 does not greatly increase the thermal shock to the cutting tool 1.
  • the thermal shock to the cutting tool 1 is alleviated. Therefore, even when the cutting edge 13 is provided on the base body 13a made of a CBN sintered body, the cutting tool 1 is not easily broken due to thermal shock during cutting. Therefore, in the method for manufacturing a member according to the embodiment, when the cutting edge 13 is provided on the base body 13a formed of a sintered body of CBN, the cutting tool 1 is caused by an increase in the hardness of the cutting edge 13. The tool life can be further improved.
  • the temperature of the cutting tool 1 is likely to increase with the cutting. As the temperature rises, wear of the cutting tool 1 due to oxidation of the material constituting the cutting edge 13 tends to proceed.
  • the method for manufacturing a member according to the embodiment when cutting is performed while supplying an inert substance to the cutting edge 13, oxidation of the material constituting the cutting edge 13 is suppressed. Further, as the oxidation of the material constituting the cutting edge 13 is suppressed, the ignition of the oil 3 impregnated in the spray coating 22 can be prevented.
  • the inert substances carbon dioxide is excellent in fire resistance against oil 3 as used in carbon dioxide fire extinguishers.
  • Carbon dioxide is also excellent in terms of cost. Therefore, carbon dioxide is preferable as the inert substance.
  • the inert substance is dry ice powder, the spray coating 22, the cutting edge 13, and the atmosphere around the cutting edge 13 are appropriately cooled. In this case, the dimensional accuracy can be increased without increasing the thermal shock to the cutting tool, which is particularly preferable.
  • Liquid inert substances include liquefied carbon dioxide and liquefied nitrogen, both of which have a strong cooling ability and promote damage to the cutting tool due to thermal shock. It is not included in the inactive substance in this embodiment.
  • the value obtained by dividing the amount of oil 3 supplied to the recess of the thermal spray coating 22 by the apparent weight of the thermal spray coating 22 increases, the cooling effect by the oil 3 increases and the thermal shock to the cutting tool 1 increases. Therefore, in the method for manufacturing the member according to the embodiment, the value obtained by dividing the supply amount of the oil 3 to the concave portion of the thermal spray coating 22 by the apparent weight of the thermal spray coating 22 is 0.1 weight percent or more and 2.7 weight percent or less. In this case, the tool life of the cutting tool can be further improved.
  • Tables 1 and 2 show details of the cutting tool 1 used in the cutting test and details of the work material 2.
  • the cutting edge 13 has a CBN content of 90 volume percent, an average crystal grain size of CBN of 2 ⁇ m, and a binder of cobalt (Co ) Formed into a sintered body which is a compound.
  • the cutting edge 13 is coated with TiAlN on the surface, the CBN content is 60 volume percent, the average grain size of CBN is 3 ⁇ m, and the binder is titanium nitride (TiN). It was formed into a certain sintered body.
  • the cutting edge 13 was formed into a sintered body having a CBN content of 60 volume percent, an average crystal grain size of CBN of 3 ⁇ m, and a binder of TiN.
  • the cutting edge 13 was formed into a sintered body having a surface coated with TiCN, a CBN content of 60 volume percent, an average crystal grain size of CBN of 3 ⁇ m, and a binder of TiN.
  • the cutting edge 13 was formed into a sintered body having a surface coated with AlCrN, a CBN content of 60 volume percent, an average grain size of CBN of 3 ⁇ m, and a binder of TiN. .
  • the sprayed coating 22 was composed of carbon steel containing 0.01 weight percent carbon.
  • Sample 2 Sample 9, Sample 10-1, Sample 12, and Sample 14 to Sample 16, the sprayed coating 22 was immersed in oil 3. The immersion time at this time was 60 seconds.
  • sample 3 sample 6-1 to sample 6-4, sample 7-1 and sample 7-2, oil 3 was applied to the surface of the sprayed coating 22. Oil 3 used in Sample 2, Sample 3, Sample 6-1 to Sample 6-4, Sample 7-1 and Sample 7-2, Sample 9, Sample 10-1, Sample 12, and Sample 14 to Sample 16 is It was a rust preventive oil (manufactured by Yushiro Chemical Co., Ltd.).
  • the kinematic viscosity of the rust preventive oil was 5.0 mm 2 / s at 40 ° C.
  • Supply of oil 3 in sample 2 sample 3, sample 6-1 to sample 6-4, sample 7-1 and sample 7-2, sample 9, sample 10-1, sample 12 and sample 14 to sample 16 was carried out under atmospheric pressure.
  • the thermal spray coating 22 was immersed in a water-soluble coolant.
  • the supply amount of oil 3 is The thermal spray coating 22 was in the range of 0.1 weight percent to 2.7 weight percent with respect to the apparent weight. In addition, the supply amount of the oil 3 exceeds 2.7 weight with respect to the apparent weight of the sprayed coating 22 in the sample 6-1, and is 0. 0 with respect to the apparent weight of the sprayed coating 22 in the sample 6-4. Less than 1 weight percent. Supply of oil 3 in sample 2, sample 3, sample 6-1 to sample 6-4, sample 7-1 and sample 7-2, sample 9, sample 10-1, sample 12 and sample 14 to sample 16 was carried out under atmospheric pressure.
  • Table 3 shows details of the cutting conditions in the above cutting test and the results of the above cutting test.
  • Sample 4 and Sample 9 cutting was performed using a water-soluble coolant.
  • the water-soluble coolant used for Sample 4 and Sample 9 was obtained by diluting System Cut 96 (manufactured by Nippon Fluid System Co., Ltd.) 20 times with water.
  • Sample 5 and Sample 10-1 cutting was performed while supplying a very small amount of atomized oil 3 in the vicinity of the cutting edge 13.
  • the oil 3 used in Sample 5 and Sample 10-1 was LB-10 (Fuji BC Giken Co., Ltd.).
  • the cutting speed was 200 m / min
  • the feed speed was 0.1 mm / rev
  • the depth of cut was 0.1 mm.
  • the tool life of the cutting tool 1 was evaluated by the cutting distance until the defect width measured from the flank side exceeded 100 ⁇ m.
  • the tool life of Sample 1 was 0.6 km.
  • the tool life of sample 2 was 3.4 km.
  • the tool life of Sample 3 was 2.5 km.
  • the tool life of sample 4 was 0.2 km.
  • the tool life of Sample 5 was 0.5 km.
  • the tool life of Sample 6-1 was 0.6 km.
  • the tool life of Sample 6-2 was 2.4 km.
  • the tool life of Sample 6-3 was 1.5 km.
  • the tool life of Sample 6-4 was 0.6 km.
  • the tool life of Sample 7-1 was 4.0 km.
  • the tool life of Sample 7-2 was 4.4 km.
  • the tool life of Sample 8 was 0.4 km.
  • the tool life of Sample 9 was 0.3 km.
  • the tool life of Sample 10-1 was 0.5 km.
  • the tool life of Sample 10-2 was 0.5 km.
  • the tool life of Sample 10-3 was 0.5 km.
  • the tool life of Sample 11 was 0.2 km.
  • the tool life of Sample 12 was 1.5 km.
  • the tool life of Sample 13 was 0.2 km.
  • the tool life of Sample 14 was 1.2 km.
  • the tool life of Sample 15 was 1.3 km.
  • the tool life of sample 16 was 1.4 km.
  • the tool life of Sample 2 is 0.1 weight percent or more and 2.7 weights in the recesses of the thermal spray coating 22 with respect to the apparent weight of the thermal spray coating 22. It has been experimentally shown to be improved by supplying less than a percent oil 3.

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Abstract

本開示の一態様に係る部材の製造方法は、基材と、基材の表面に形成された溶射被膜とを有する部材の製造方法である。本開示の一態様に係る部材の製造方法は、溶射被膜の凹部に、４０℃における動粘度が３ｍｍ２／ｓ以上４３ｍｍ２／ｓ以下である油を供給する工程と、凹部に油が供給された溶射被膜の表面を、切削工具を用いて乾式で切削する工程とを備える。切削工具の少なくとも一部は、立方晶窒化ホウ素の焼結体からなり、切削工具の切れ刃は、立方晶窒化ホウ素の焼結体に形成される。油の供給量は、溶射被膜の見かけ重量に対し、０．１重量パーセント以上２．７重量パーセント以下である。

Description

部材の製造方法
　本開示は、部材の製造方法に関する。本開示は、より特定的には、基材と、基材の表面に形成された溶射被膜を有する部材の製造方法に関する。本出願は、２０１７年５月１８日に出願した日本特許出願である特願２０１７－０９９２６１号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。
　従来から、溶射被膜を有する部材の製造方法として、特開２００８－２２１４４５号公報（特許文献１）に記載の方法が知られている。特許文献１に記載の方法において、基材の表面を被覆している溶射被膜は、立方晶窒化ホウ素によって構成される切れ刃を有する切削工具を用いて、切削される。
　また、従来から、焼結磁性体の加工方法として、特開２００６－９５２号公報（特許文献２）に記載の方法が知られている。特許文献２の方法においては、被削物である焼結体が、切削が行われる前に、大気圧よりも減圧された状態で油中に浸漬される。
特開２００８－２２１４４５号公報 特開２００６－９５２号公報
　本開示の一態様に係る部材の製造方法は、基材と、基材の表面に形成された溶射被膜とを有する部材の製造方法である。本開示の一態様に係る部材の製造方法は、溶射被膜の凹部に４０℃における動粘度が３ｍｍ２／ｓ以上４３ｍｍ２／ｓ以下である油を供給する工程と、凹部に油が供給された溶射被膜の表面を、切削工具を用いて乾式で切削する工程とを備える。切削工具の少なくとも一部は、立方晶窒化ホウ素の焼結体からなり、切削工具の切れ刃は、立方晶窒化ホウ素の焼結体に形成される。油の供給量は、溶射被膜の見かけ重量に対し、０．１重量パーセント以上２．７重量パーセント以下である。
図１は、切削工具１の斜視図である。 図２は、切削工具１の切れ刃１３に垂直な断面図である。 図３は、被削材２の断面図である。 図４は、実施形態に係る部材の製造方法を示す工程図である。 図５Ａは、油供給工程Ｓ２における被削材２の断面図の一例である。 図５Ｂは、油供給工程Ｓ２における被削材２の断面図の他の例である。 図６は、切削工程Ｓ３における被削材２の断面図である。
　[本開示が解決しようとする課題]
　溶射被膜は、表面粗さが大きく、内部に空隙が形成されている。切れ刃が空隙を通過する際の切削状態は、断続切削における空転状態と類似する。断続切削においては、切削工具は、摩耗により大きく損傷する。断続切削においては、切削工具の摩耗を軽減するために、水溶性クーラントを用いることが一般的である。
　切れ刃が超硬合金やサーメットにより構成されている切削工具を用いて溶射被膜の切削を行う場合、切れ刃への水溶性クーラントの供給により、切削工具の摩耗が低減される。しかしながら、切れ刃が立方晶窒化ホウ素で構成されている切削工具を用いて溶射被膜の切削を行う場合、切れ刃への水溶性クーラントの供給により、切れ刃に微小なマイクロチッピングが集積し、かえって摩耗が進行してしまうことがある。これは、高い冷却能を有する水溶性クーラントが、空隙を含む溶射被膜を切削している切れ刃を効率的に冷却することにより、切れ刃に強い熱衝撃が生じるためであると考えられている。そのため、従来は、立方晶窒化ホウ素により構成される切れ刃を有する切削工具を用いて溶射被膜の切削を行う場合、完全な乾式加工が望ましいと考えられてきた。
　なお、特許文献２に記載の方法においては、上記のような問題点について記載も示唆もされていない。また、特許文献２に記載の方法においては、焼結体内の空隙に油を浸透させるために、焼結体を油中に浸漬するのみでは足りず、減圧を行う必要がある。
　本開示は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本開示は、切削工具の工具寿命を改善することができる部材の製造方法を提供する。
　[本開示の効果]
　本開示の一態様に係る部材の製造方法によると、切削工具の工具寿命を改善することができる。
　［本開示の実施形態の説明］
　まず、本開示の実施態様を列記して説明する。
　（１）本開示の一態様に係る部材の製造方法は、基材と、基材の表面に形成された溶射被膜とを有する部材の製造方法である。本開示の一態様に係る部材の製造方法は、溶射被膜の凹部に、４０℃における動粘度が３ｍｍ２／ｓ以上４３ｍｍ２／ｓ以下である油を供給する工程と、凹部に油が供給された溶射被膜の表面を、切削工具を用いて乾式で切削する工程とを備える。切削工具の少なくとも一部は、立方晶窒化ホウ素の焼結体からなり、切削工具の切れ刃は、立方晶窒化ホウ素の焼結体に形成される。油の供給量は、溶射被膜の見かけ重量に対し、０．１重量パーセント以上２．７重量パーセント以下である。
　上記（１）の部材の製造方法によると、切削工具の工具寿命を改善することができる。
　（２）上記（１）の部材の製造方法において、油を供給する工程は、溶射被膜の表面に油を塗布することにより行われてもよい。上記（２）の部材の製造方法によると、切削工具の工具寿命を改善することができる。
　（３）上記（１）の部材の製造方法において、油を供給する工程は、溶射被膜を油中に浸漬することにより行われてもよい。上記（３）の部材の製造方法によると、切削工具の工具寿命をさらに改善することができる。
　（４）上記（１）～（３）の部材の製造方法において、切削工具は、立方晶窒化ホウ素の焼結体に被覆されたコーティング層をさらに有していてもよい。コーティング層は、チタン、アルミニウム及びクロムからなる群から選択される少なくとも１以上の元素と、窒素、炭素及び酸素からなる群から選択される少なくとも１以上の元素とを含む化合物により構成されていてもよい。
[規則91に基づく訂正 24.07.2018]　
　上記（４）の部材の製造方法によると、コーティングが施された切れ刃の摩耗を抑制し、ひいては切削工具の寿命を改善することができる。
　（５）上記（１）～（４）の部材の製造方法においては、切削工具を用いて乾式で切削する工程において、切れ刃に不活性物質を供給しながら切削が行われていてもよい。
　上記（５）の部材の製造方法によると、切削時の酸化に伴う切れ刃の摩耗を抑制し、ひいては切削工具の寿命をさらに改善することができる。
　（６）上記（５）の部材の製造方法において、不活性物質は、二酸化炭素の気体又は固体であってもよい。
　上記（６）の部材の製造方法によると、油に対する防火性を改善するとともに製造コストを低減することができる。
　［本開示の実施形態の詳細］
　次に、本開示の実施形態の詳細を、図面を参照して説明する。なお、各図中同一又は相当部分には同一符号を付している。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
　（実施形態に係る部材の製造方法に用いられる切削工具）
　以下に、実施形態に係る部材の製造方法に用いられる切削工具１の構成を説明する。
　図１は、切削工具１の斜視図である。図１に示すように、切削工具１は、例えば切削インサートである。但し、切削工具１は、これに限られるものではない。切削工具１は、すくい面１１と、逃げ面１２と、切れ刃１３とを有している。逃げ面１２は、すくい面１１に連なっている。切れ刃１３は、すくい面１１と逃げ面１２との稜線により構成されている。
　切削工具１は、基材１ａと、基材１ａに取り付けられる刃先チップ１ｂとを有していてもよい。切れ刃１３は、刃先チップ１ｂに設けられていてもよい。図２は、切削工具１の切れ刃１３に垂直な断面図である。刃先チップ１ｂは、基体１３ａを含んでいる。刃先チップ１ｂは、コーティング層１３ｂを含んでいていてもよい。基体１３ａは、立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）の焼結体により構成されている。コーティング層１３ｂは、基体１３ａの表面を被覆している。
　コーティング層１３ｂは、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）及びクロム（Ｃｒ）からなる群から選択される１以上の元素と、窒素（Ｎ）、酸素（Ｏ）及び炭素（Ｃ）からなる群から選択される１以上の元素との化合物により構成されている。コーティング層１３ｂは、例えばＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＡｌＣｒＮにより構成されている。
　切削工具１は、刃先チップ１ｂを有していなくてもよい。すなわち、切れ刃１３は、基材１ａに設けられていてもよい。この場合には、基材１ａは、ＣＢＮの焼結体のバルク体により形成されていてもよい。この場合には、基材１ａの表面に、コーティング層１３ｂが設けられていてもよい。
　（実施形態に係る部材の製造方法に用いられる被削材）
　以下に、実施形態に係る部材の製造方法に用いられる被削材２を説明する。
　図３は、被削材２の断面図である。図３に示すように、被削材２は、基材２１と、溶射被膜２２とを有している。
　基材２１は、例えばシリンダブロックである。但し、基材２１は、これに限られるものではない。基材２１は、表面２１ａを有している。表面２１ａは、例えばシリンダブロックのボア面に対応している。基材２１には、例えばアルミニウム（Ａｌ）合金が用いられる。但し、基材２１に用いられる材料は、これに限られるものではない。
　溶射被膜２２は、溶射によって形成された被膜である。溶射被膜２２は、基材２１の表面２１ａに形成されている。溶射被膜２２の表面には、窪みが存在している。溶射被膜２２中には、空隙Ｖが存在している。空隙Ｖには、溶射被膜２２の表面に連通しているものと、溶射被膜２２の表面に連通していないものとがある。なお、以下においては、溶射被膜２２の表面に存在する窪み及び溶射被膜２２の内部に存在し、かつ溶射被膜２２の表面に連通している空隙Ｖを、あわせて溶射被膜２２の凹部という。溶射被膜２２には、基材２１よりも耐摩耗性に優れる材料が用いられる。基材２１がＡｌ合金である場合、溶射被膜２２には、例えば低炭素鋼が用いられる。低炭素鋼とは、炭素含有量が０．３パーセント以下の鋼である。
　（実施形態に係る部材の製造方法）
　以下に、実施形態に係る部材の製造方法の各工程を説明する。
　図４は、実施形態に係る部材の製造方法を示す工程図である。図４に示すように、実施形態に係る部材の製法方法は、被削材準備工程Ｓ１と、油供給工程Ｓ２と、切削工程Ｓ３とを有している。
　被削材準備工程Ｓ１においては、被削材２の準備が行われる。被削材２の準備は、基材２１の表面２１ａに対して溶射被膜２２を構成する材料を溶射することにより行われる。この溶射は、例えばプラズマ溶射によって行われる。但し、溶射の方法は、これに限られるものではない。
　油供給工程Ｓ２においては、溶射被膜２２の凹部に、油３が供給される。より具体的には、油供給工程Ｓ２においては、溶射被膜２２の表面にある窪み及び溶射被膜２２の内部にあり、かつ、溶射被膜２２の表面に連通する空隙Ｖに、油３が供給される。図５Ａは、油供給工程Ｓ２における被削材２の断面図の一例である。図５Ａに示すように、油３は、溶射被膜２２の表面に塗布されるとともに、塗布された油３を溶射被膜２２の内部へ浸透（溶射被膜２２の表面に連通している空隙Ｖに充填）させることにより、溶射被膜２２の内部にある空隙Ｖに供給されてもよい。
　溶射被膜２２の凹部への油３の供給量を溶射被膜２２の見かけ重量で除した値（溶射被膜２２の見かけ重量に対する、油３の溶射被膜２２の凹部への供給量）は、好ましくは、０．１重量パーセント以上２．７重量パーセント以下である。溶射被膜２２の見かけ重量とは、凹部に供給された油３の重量を含めた溶射被膜２２の重量をいうものとする。油３の溶射被膜２２の凹部への供給量は、例えば次のように測定される。まず、溶射被膜２２を含む基材２１から小片（小片の寸法は、例えば１ｃｍ×１ｃｍ×０．０３ｃｍ）をバンドソーやスライサー等で乾式にて切り出す。なお、小片の一部には基材２１が含まれていてもよいが、小片に含まれる溶射被膜２２の比率は、８０体積パーセント以上とする。小片は、溶射被膜２２の切削される面を含む。小片の形状は、直方体状である。但し、溶射被膜２２の切削される面は、曲面を含んでいてもよい。次に、小片は、熱処理炉内において、大気中で５００℃に保持される。そして、熱処理炉への投入前後における小片の重量差を測定することにより、溶射被膜２２の凹部に供給された油３の供給量が測定される。
　図５Ｂは、油供給工程Ｓ２における被削材２の断面図の他の例である。図５Ｂに示すように、油供給工程Ｓ２は、被削材２を油３中に浸漬することにより（溶射被膜２２を油３中に浸漬することにより）行われてもよい。
　なお、油供給工程Ｓ２は、溶射被膜２２の凹部への油３の供給を促進する観点からは減圧環境下で行われることが望ましいが、作業を簡便化する観点からは減圧せずに（大気圧下で）行われることが望ましい。すなわち、油３には、減圧せずとも溶射被膜２２の内部に浸透しうるものを用いることが望ましい。
　油３は、潤滑剤として機能する液状のものである。油３は、例えば、機械加工油、油圧作動油、防錆油である。
　油３の動粘度は、溶射被膜２２内部への浸透を促進する観点から、４０℃において３ｍｍ２／ｓ以上である。この場合には、減圧せずとも油３が溶射被膜２２の内部へと浸透する。溶射被膜２２内部からの油３の流出を抑制する観点から、油３の動粘度は、４０℃において４３ｍｍ２／ｓ以下である。油３の動粘度は、４０℃において３ｍｍ２／ｓ以上２５ｍｍ２／ｓ以下であることが好ましい。なお、油３の動粘度の測定は、振動式粘度計ビスコメイトＶＭ－１００Ａ－Ｌ（株式会社セコニック製）により行われる。
[規則91に基づく訂正 24.07.2018]　
　図６は、切削工程Ｓ３における被削材２の断面図である。図６に示すように、切削工程Ｓ３においては、切削工具１を用いて、溶射被膜２２の表面に対する切削が行われる。この切削は、乾式で行われる。切削が乾式で行われるとは、液体のクーラントを外部から切削工具１の切れ刃１３と被削物とが接触している部分に供給することなく切削が行われることをいう。この切削において、切削工具１の切込み量は、例えば、０．０２ｍｍ以上１．００ｍｍ以下であることが好ましく、０．０５ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。この切削において、切削工具１の送り量は、例えば、０．０３ｍｍ／ｒｅｖ以上０．３０ｍｍ／ｒｅｖ以下であることが好ましい。この切削において、切削工具１の切削速度は、例えば、５０ｍ／ｍｉｎ以上８００ｍ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。なお、切削工程Ｓ３においては、溶射被膜２２の切削は、切れ刃１３に不活性物質が供給されながら行われることが好ましい。不活性物質としては、例えば、二酸化炭素（ＣＯ２）、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ２）等の気体又はドライアイスパウダーが用いられる。不活性物質は、これらの混合物であってもよい。以上により、実施形態に係る部材の製造方法が完了する。
　（実施形態に係る部材の製造方法の効果）
　以下に、実施形態に係る部材の製造方法の効果を説明する。
　上記のとおり、溶射被膜２２は、内部に空隙Ｖが存在している。さらに、溶射被膜２２は、表面粗さが大きい（表面に窪みが存在する）。そのため、溶射被膜２２に対する切削は、断続切削に類似した状況となる。その結果、切れ刃１３と溶射被膜２２との接触に伴う切削熱による切削工具１の温度変動は、大きくなる（切れ刃１３のうち互いに隣接している部分の一方が非常に昇温されるが、他方がさほど昇温されなかったり、切れ刃１３の同じ部分であっても非常に昇温されている時がある一方、さほど昇温されていない時があるなどの状況が生じる）。
　溶射被膜２２の切削が湿式で行われる場合（すなわち、切削時に水溶性クーラントが外部から切れ刃１３に供給される場合）、切削工具１は、水溶性クーラントにより急激に冷却される。そのため、溶射被膜２２の切削が湿式で行われる場合には、水溶性クーラントによる急激な冷却と切削熱による大きな温度変動とによって切削工具１に大きな熱衝撃が加わる。この熱衝撃により、切削工具１の損傷が激しくなる。
　上記のとおり、実施形態に係る部材の製造方法においては、切削工程Ｓ３が乾式で行われる。そのため、実施形態に係る部材の製造方法においては、切削が湿式で行われる場合と比較して、切削工具に加わる熱衝撃が緩和される。
　一般的に、切削が乾式で行われる場合は、切削が湿式で行われる場合と比較して、切れ刃１３の潤滑が十分でない場合がある。上記のとおり、実施形態に係る部材の製造方法においては、溶射被膜２２の表面に連通している空隙Ｖに油３が供給されている。切削が進展するにつれて、空隙Ｖは、切削点において外部に露出する。その際、空隙Ｖを満たしていた油３が、切れ刃１３と被削物との接触部分に流出し、切れ刃１３を潤滑する。そのため、実施形態に係る部材の製造方法においては、切削が乾式で行われるものの、切れ刃１３の潤滑を確保することができる。
　油３の熱伝導率は、水溶性クーラントに含まれる水の熱伝導率よりも小さく、溶射被膜２２の熱伝導率に近い（代表的な油３の熱伝導率は、１４０Ｗ／（Ｋ・ｍ）程度であり、水の熱伝導率は６４０Ｗ／（Ｋ・ｍ）程度であり、鉄（Ｆｅ）の熱伝導率は８０Ｗ／（Ｋ・ｍ）程度である）。
　そのため、溶射被膜２２の表面に連通している空隙Ｖから切れ刃１３と被削物との接触部分へと流出する油３は、切削工具１を急激に冷却することはない。すなわち、溶射被膜２２の内部の空隙Ｖから切れ刃１３近傍へと流出する油３は、切削工具１に対する熱衝撃を大きく増加させることはない。
　このように、実施形態に係る部材の製造方法においては、切削工具１に対する熱衝撃を大きく増加させることなく、切れ刃１３の潤滑を確保することができるため、切削工具１の工具寿命を改善することができる。
　実施形態に係る部材の製造方法において油供給工程Ｓ２が溶射被膜２２を油３中に浸漬することにより行われる場合、溶射被膜２２の凹部により多くの油３を供給することができる。そのため、この場合には、切れ刃１３の潤滑効果がさらに高まり、切削工具１の工具寿命を改善することができる。
　一般的に、硬度の高い材料は、耐衝撃性が低い。実施形態に係る部材の製造方法においては、上記のとおり、切削工具１に対する熱衝撃が緩和される。そのため、切れ刃１３がＣＢＮの焼結体で構成されている基体１３ａに設けられている場合であっても、切削時に熱衝撃に起因した切削工具１の折損等が生じにくい。したがって、実施形態に係る部材の製造方法において、切れ刃１３がＣＢＮの焼結体で構成されている基体１３ａに設けられている場合、切れ刃１３の硬度上昇に起因して、切削工具１の工具寿命をさらに改善することができる。
　上記のとおり、実施形態に係る部材の製造方法においては切削が乾式で行われるため、切削に伴って切削工具１の温度が上昇しやすい。この温度上昇に伴って、切れ刃１３を構成する材料の酸化による切削工具１の摩耗が進行しやすい。実施形態に係る部材の製造方法において、切れ刃１３に不活性物質を供給しながら切削が行われる場合、切れ刃１３を構成する材料の酸化が抑制される。また、切れ刃１３を構成する材料の酸化が抑制されることに伴い、溶射被膜２２に含浸した油３の発火も防止することができる。不活性物質の中でも、二酸化炭素は、炭酸ガス消火器にも使用されているように、油３に対する防火性に優れている。また、二酸化炭素は、コスト面においても優れている。そのため、不活性物質としては、二酸化炭素が好ましい。不活性物質がドライアイスパウダーである場合には、溶射被膜２２、切れ刃１３及び切れ刃１３周囲の雰囲気が適度に冷却される。この場合には、切削工具への熱衝撃を強めることなく、寸法精度を高めることができるため、特に好ましい。なお、液体の不活性物質としては液化炭酸ガス、液化窒素が挙げられるが、これらはいずれも強い冷却能を有し、熱衝撃による切削工具の損傷を促進するため、液体の不活性物質は、本実施形態における不活性物質には含まれない。
　溶射被膜２２の凹部への油３の供給量を溶射被膜２２の見かけ重量で除した値が大きくなるにつれて、油３による冷却効果が大きくなり、切削工具１への熱衝撃が強くなる。そのため、実施形態に係る部材の製造方法において、溶射被膜２２の凹部への油３の供給量を溶射被膜２２の見かけ重量で除した値が０．１重量パーセント以上２．７重量パーセント以下である場合、切削工具の工具寿命をさらに改善することができる。
　（切削試験結果）
　以下に、実施形態に係る部材の製造方法の効果を確認するために行った切削試験及びその結果を説明する。
　表１及び表２に、上記の切削試験に用いられた切削工具１の詳細及び被削材２の詳細が示されている。表１及び表２に示されるように、サンプル１～サンプル１０－３においては、切れ刃１３は、ＣＢＮの含有率が９０体積パーセント、ＣＢＮの平均結晶粒径が２μｍ、結合剤がコバルト（Ｃｏ）化合物である焼結体に形成された。サンプル１１及びサンプル１２において、切れ刃１３は、表面にＴｉＡｌＮのコーティングが施され、かつＣＢＮの含有率が６０体積パーセント、ＣＢＮの平均結晶粒径が３μｍ、結合剤がチタンナイトライド（ＴｉＮ）である焼結体に形成された。
　サンプル１３及びサンプル１４において、切れ刃１３は、ＣＢＮの含有率が６０体積パーセント、ＣＢＮの平均結晶粒径が３μｍ、結合剤がＴｉＮである焼結体に形成された。サンプル１５において、切れ刃１３は、表面にＴｉＣＮのコーティングが施され、かつＣＢＮの含有率が６０体積パーセント、ＣＢＮの平均結晶粒径が３μｍ、結合剤がＴｉＮである焼結体に形成された。サンプル１６において、切れ刃１３は、表面にＡｌＣｒＮのコーティングが施され、かつＣＢＮの含有率が６０体積パーセント、ＣＢＮの平均結晶粒径が３μｍ、結合剤がＴｉＮである焼結体に形成された。
　サンプル１～サンプル１６において、溶射被膜２２は、０．０１重量パーセントの炭素を含む炭素鋼により構成された。サンプル２、サンプル９、サンプル１０－１、サンプル１２及びサンプル１４～サンプル１６において、溶射被膜２２は、油３中に浸漬された。この際の浸漬時間は６０秒とされた。サンプル３、サンプル６－１～サンプル６－４、サンプル７－１及びサンプル７－２においては、溶射被膜２２の表面に油３が塗布された。サンプル２、サンプル３、サンプル６－１～サンプル６－４、サンプル７－１及びサンプル７－２、サンプル９、サンプル１０－１、サンプル１２並びにサンプル１４～サンプル１６に用いられた油３は、防錆油（ユシロ化学工業株式会社製）であった。当該防錆油の動粘度は、４０℃において５．０ｍｍ２／ｓであった。なお、サンプル２、サンプル３、サンプル６－１～サンプル６－４、サンプル７－１及びサンプル７－２、サンプル９、サンプル１０－１、サンプル１２並びにサンプル１４～サンプル１６において、油３の供給は、大気圧下において行われた。サンプル８において、溶射被膜２２は、水溶性クーラント中に浸漬された。
　サンプル２、サンプル３、サンプル６－２及びサンプル６－３、サンプル７－１及びサンプル７－２、サンプル９、サンプル１０－１、サンプル１２並びにサンプル１４～サンプル１６において、油３の供給量は、溶射被膜２２の見かけ重量に対して０．１重量パーセント以上２．７重量パーセント以下の範囲内であった。また、油３の供給量は、サンプル６－１において、溶射被膜２２の見かけ重量に対して２．７重量を超えており、サンプル６－４において、溶射被膜２２の見かけ重量に対して０．１重量パーセント未満であった。なお、サンプル２、サンプル３、サンプル６－１～サンプル６－４、サンプル７－１及びサンプル７－２、サンプル９、サンプル１０－１、サンプル１２並びにサンプル１４～サンプル１６において、油３の供給は、大気圧下において行われた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表３に、上記の切削試験における切削条件の詳細及び上記の切削試験の結果が示されている。表３に示すように、サンプル１～サンプル３、サンプル６－１～サンプル６－４、サンプル７－１及びサンプル７－２、サンプル８、サンプル１０－２及びサンプル１０－３並びにサンプル１１～サンプル１６において、切削は乾式で行われた。サンプル４及びサンプル９において、切削は水溶性クーラントを用いて行われた。サンプル４及びサンプル９に用いられた水溶性クーラントは、システムカット９６（株式会社日本フルードシステム製）を水で２０倍に希釈したものを用いた。サンプル５及びサンプル１０－１において、切削は、極微量の噴霧化した油３を切れ刃１３近傍に供給しながら行われた。なお、サンプル５及びサンプル１０－１において用いられた油３は、ＬＢ－１０（フジＢＣ技研株式会社製）であった。
　上記の切削試験において、切削速度は２００ｍ／ｍｉｎ、送り速度は０．１ｍｍ／ｒｅｖ、切込量は０．１ｍｍであった。上記の切削試験において、切削工具１の工具寿命は、逃げ面側から測定した欠損幅が１００μｍを超えるまでの切削距離により評価した。
　表３に示すように、サンプル１の工具寿命は、０．６ｋｍであった。サンプル２の工具寿命は、３．４ｋｍであった。サンプル３の工具寿命は、２．５ｋｍであった。サンプル４の工具寿命は、０．２ｋｍであった。サンプル５の工具寿命は、０．５ｋｍであった。サンプル６－１の工具寿命は、０．６ｋｍであった。サンプル６－２の工具寿命は、２．４ｋｍであった。サンプル６－３の工具寿命は、１．５ｋｍであった。サンプル６－４の工具寿命は、０．６ｋｍであった。サンプル７－１の工具寿命は、４．０ｋｍであった。サンプル７－２の工具寿命は、４．４ｋｍであった。
　サンプル８の工具寿命は、０．４ｋｍであった。サンプル９の工具寿命は、０．３ｋｍであった。サンプル１０－１の工具寿命は、０．５ｋｍであった。サンプル１０－２の工具寿命は、０．５ｋｍであった。サンプル１０－３の工具寿命は、０．５ｋｍであった。サンプル１１の工具寿命は、０．２ｋｍであった。サンプル１２の工具寿命は、１．５ｋｍであった。サンプル１３の工具寿命は、０．２ｋｍであった。サンプル１４の工具寿命は、１．２ｋｍであった。サンプル１５の工具寿命は、１．３ｋｍであった。サンプル１６の工具寿命は、１．４ｋｍであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　サンプル２、サンプル３、サンプル６－１～サンプル６－４及びサンプル８の工具寿命は、サンプル４、サンプル５、サンプル９及びサンプル１０－１の工具寿命よりも長かった。この比較から、実施形態に係る部材の製造方法によると、切削工具１の工具寿命は、切削を乾式で行うことにより改善されることが、実験的に示された。
　サンプル２、サンプル３、サンプル６－２及びサンプル６－３並びにサンプル８の工具寿命は、サンプル１の工具寿命よりも長かった。サンプル１２の工具寿命は、サンプル１１の工具寿命よりも長かった。サンプル１４の工具寿命は、サンプル１３の工具寿命よりも長かった。これらの比較から、実施形態に係る部材の製造方法によると、切削工具１の工具寿命は、溶射被膜２２の凹部に、溶射被膜２２の見かけ重量に対して０．１重量パーセント以上２．７重量パーセント以下の油３を供給することにより改善されることが、実験的に示された。
[規則91に基づく訂正 24.07.2018]　
　サンプル２の工具寿命は、サンプル３の工具寿命よりも長かった。この比較から、溶射被膜２２を油３中に浸漬することにより、切削工具１の工具寿命がさらに改善されることが実験的に示された。サンプル７－１及びサンプル７－２の工具寿命は、サンプル２の工具寿命よりも長かった。この比較から、切れ刃１３にＣＯ２を供給しながら切削を行うことで工具寿命が改善することが、実験的にも示された。サンプル７－２の工具寿命は、サンプル７－１の工具寿命よりも長かった。この比較から、切れ刃１３にドライアイスパウダーを供給しながら切削を行うことで工具寿命がさらに改善することが、実験的にも示された。
　なお、不活性物質として導入する気体をＣＯ２からＡｒ及びＮ２に置き換えてサンプル７－１と同様の切削試験を行ったところ、いずれの不活性物質の気体を用いた場合にも、サンプル７－１と同様の結果を示すことが確認された。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
[規則91に基づく訂正 24.07.2018]　
　１　切削工具、１ａ　基材、１ｂ　刃先チップ、１１　すくい面、１２　逃げ面、１３　切れ刃、１３ａ　基体、１３ｂ　コーティング層、２　被削材、２１　基材、２１ａ　表面、２２　溶射被膜、３　油、Ｓ１　被削材準備工程、Ｓ２　油供給工程、Ｓ３　切削工程、Ｖ　空隙。

Claims (6)

  1. 　基材と、前記基材の表面に形成された溶射被膜とを有する部材の製造方法であって、
    　前記溶射被膜の凹部に、４０℃における動粘度が３ｍｍ２／ｓ以上４３ｍｍ２／ｓ以下である油を供給する工程と、
    　前記凹部に前記油が供給された前記溶射被膜の表面を、切削工具を用いて乾式で切削する工程とを備え、
    　前記切削工具の少なくとも一部は、立方晶窒化ホウ素の焼結体からなり、
    　前記切削工具の切れ刃は、前記立方晶窒化ホウ素の焼結体に形成され、
    　前記油の供給量は、前記溶射被膜の見かけ重量に対し、０．１重量パーセント以上２．７重量パーセント以下である、部材の製造方法。
  2. 　前記油を供給する工程は、前記溶射被膜の表面に前記油を塗布することにより行われる、請求項１に記載の部材の製造方法。
  3. 　前記油を供給する工程は、前記溶射被膜を前記油中に浸漬することにより行われる、請求項１に記載の部材の製造方法。
  4. 　前記切削工具は、前記立方晶窒化ホウ素の焼結体に被覆されたコーティング層をさらに有し、
    　前記コーティング層は、チタン、アルミニウム及びクロムからなる群から選択される少なくとも１以上の元素と、窒素、炭素及び酸素からなる群から選択される少なくとも１以上の元素とを含む化合物により構成される、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の部材の製造方法。
  5. 　前記切削工具を用いて乾式で切削する工程において、前記切れ刃に不活性物質を供給しながら切削する、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の部材の製造方法。
  6. 　前記不活性物質は、二酸化炭素の気体又は固体である、請求項５に記載の部材の製造方法。
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