JP2005126304A - 工具用部材及び工具 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 切削インサート(1)は、略直方体の形状であり、窒化珪素からなる略直方体の基体(3)の表面に、被覆層(5)が形成されたものである。この基体(3)の表面のうち、厚み方向の両側の表面(すくい面)以外の表面、即ち四方の側面(逃げ面)は、窒化珪素粒子が針状に成長した焼結肌となっている。つまり、基体(3)の側面の表面組織は、主として長尺の針状となった窒化珪素粒子により構成されている。そのため、この針状の窒化珪素粒子の存在により、基体(3)の表面の凹凸が深くなり、表面の面粗さRzは2μm以上となっている。被覆層(5)は、基体(3)の表面全体を覆うように、2〜10μmの厚みで形成されている。
【選択図】 図1
Description
そのため、従来からの方法である被覆層を厚くする手法を採用することにより、若干は改善されていたが、窒化珪素基体の場合、基体と被覆層の間の熱膨張係数の差や、基体と被覆層の化学的親和性が乏しいという特性があるため、密着性が低いという問題があった。つまり、従来の窒化珪素工具では、熱的、化学的に過酷な切削条件では、満足のいく性能が得られなかった。
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、特に熱的、化学的に過酷な切削加工条件でも、耐摩耗性等の良好な性能を発揮する工具用部材及び工具を提供することにある。
また、針状に成長した窒化珪素粒子とは、針状の形状の窒化珪素結晶である(以下同様)。更に、前記被覆層の厚みは、平均の厚みである(以下同様)。
本発明の工具用部材は、基体の表面組織の焼結肌の面粗さRzが2μm以上であり、その表面には十分に深い凹凸が無数に形成されているので、基体と被覆層との密着性が高い。よって、耐摩耗性が高く、熱的及び機械的に高負荷のかかる切削加工の条件においても、安定した性能を発揮し、長寿命の切削加工が可能になる。
また、アスペクト比を求める場合には、例えば顕微鏡にて得られる所定の視野の範囲における所定個の針状の窒化珪素粒子の寸法を測定し、その寸法から個々の針状の窒化珪素粒子のアスペクト比を求め、その平均を算出すればよい。
本発明の工具用部材は、被覆層の厚みが10μm以上と十分の厚みを備えているので、耐摩耗性や耐熱性に優れている。
(7)請求項7の発明は、前記被覆層が、化学蒸着により形成されたものであることを特徴とする前記請求項1〜6のいずれかに記載の工具用部材を要旨とする。
本発明は、上述した工具用部材を用いた切削工具等の工具を例示したものである。この工具としては、例えば切削インサート、エンドミル、ドリル等があげられる。
a)まず、本実施例の切削インサートの構成を説明する。
まず、基体3の製造方法を説明する。
次に、乾燥後、プレス助剤としてパラフィンを添加し、1ton/cm2以上の圧力で、コールドプレスすることにより、基体3となる成形体を得た。
具体的には、下記表2に示す条件で、TiC層、TiN層、Al2O3層の被覆層5を形成した。この被覆層の厚みは、CVDを実施する時間により調節した。
(実験例1)
次に、本発明の効果を確認した実験例1について説明する。
・被削材 ;JIS FC200(普通鋳鉄)
・切削速度 ;100m/min
・送り速度 ;0.1mm/rev
・切込み深さ;1.0mm
・切削時間 ;60min
・刃先処理 ;0.2mm×25度
・乾式
(実験例2)
この実験例は、製造直後の本発明品及び比較例品に対して、基体の表面組織及び基体と被覆層との接合状態を調べたものである。
それに対して、比較例品は、基体表面が平坦であり、基体表面と被覆層との間にクラックが発生していることが分かる。
本実施例2の切削インサートは、前記実施例1とその構成及び製造方法は、大部分が共通しているが、下記の点が大きく異なる。
本実施例2の切削インサートは、基体の表面組織に存在する針状の窒化珪素粒子の形状が、前記実施例1より長尺であり、その平均アスペクト比は5以上である。つまり、針状の窒化珪素粒子の長手方向(軸方向)の長さは、単手方向(軸と垂直方法)の長さの5倍以上である。
本実施例では、前記実施例1と同様に、前記表1に示す条件にて基体No.2の基体を製造するとともに、その基体に対して、下記表4に示す熱処理を行った。
次に、この基体を、CVD装置にセットし、熱CVD法により、基体の表面全体に、厚み10μm以上の被覆層を形成し、本実施例の切削インサートを得た。
(実験例3)
次に、本発明の効果を確認した実験例3について説明する。
尚、平均アスペクト比は、基体表面の500倍の5視野のSEM写真における窒化珪素粒子の寸法を測定することにより求めた。
・被削材 ;JIS FC200(普通鋳鉄)
・切削速度 ;100m/min
・送り速度 ;0.1mm/rev
・切込み深さ;1.0mm
・切削時間 ;120min
・刃先処理 ;0.2mm×25度
・乾式
つまり、この表4から、本発明品は、比較例品に比べて、優れた密着性を有するので、高い耐摩耗性を備えていることが分かる。
(実験例4)
この実験例は、本発明品として、基体の表面組織を調べたものである。
例えば、前記実施例では、基体の厚み方向の両面(すくい面)は、厚み方向の寸法精度を高めるために研磨されているが、この研磨を省略して、すいく面側も焼結肌とすることも可能である。
5…被覆層 7…ホルダ
Claims (8)
- 窒化珪素を主成分とする基体の表面に、被覆層を有する工具用部材において、
前記基体の表面組織は窒化珪素粒子が針状に成長した焼結肌を有し、前記被覆層の厚みが2〜10μmであることを特徴とする工具用部材。 - 前記基体の表面組織の焼結肌の面粗さRzが2μm以上であることを特徴とする前記請求項1に記載の工具用部材。
- 窒化珪素を主成分とする基体の表面に、被覆層を有する工具用部材において、
前記基体の表面組織は窒化珪素粒子が針状に成長した焼結肌を有し、前記針状に成長した窒化珪素粒子の平均アスペクト比が5以上であることを特徴とする工具用部材。 - 前記被覆層の厚みが10μm以上であることを特徴とする前記請求項3に記載の工具用部材。
- 窒化珪素を主成分とする基体の表面に、被覆層を有する工具用部材において、
前記基体の表面組織は、窒化珪素粒子が針状に成長した焼結肌を有し、前記被覆層の材料が前記基体の表面組織に含浸して前記被覆層の材料及び前記針状に成長した窒化珪素粒子からなる複合材料層を形成していることを特徴とする工具用部材。 - 前記被覆層が、Al及び/又はTiの酸化物、窒化物、炭化物、硼化物、及びそれらの相互固溶体の少なくとも1種からなる単層又は複数層からなることを特徴とする前記請求項1〜5のいずれかに記載の工具用部材。
- 前記被覆層が、化学蒸着により形成されたものであることを特徴とする前記請求項1〜6のいずれかに記載の工具用部材。
- 前記請求項1〜7のいずれかに記載の工具用部材を用いたことを特徴とする工具。
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JP2003366271A JP2005126304A (ja) | 2003-10-27 | 2003-10-27 | 工具用部材及び工具 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014501628A (ja) * | 2010-12-01 | 2014-01-23 | セラムテック ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 全面仕上げプレス加工/全面仕上げ焼結されたカッティングインサート及び当該カッティングインサートの製造方法 |
JP2014188661A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Kyocera Corp | 切削インサートおよび切削工具 |
Citations (3)
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JPH04280972A (ja) * | 1991-03-07 | 1992-10-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 窒化ホウ素被覆硬質材料 |
JPH06277906A (ja) * | 1993-03-29 | 1994-10-04 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆窒化けい素基セラミックス製切削工具 |
WO2002004156A1 (fr) * | 2000-07-12 | 2002-01-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Outil coupant pourvu d'un revetement |
-
2003
- 2003-10-27 JP JP2003366271A patent/JP2005126304A/ja active Pending
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