JP2006021316A5

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Publication number: JP2006021316A5
Application number: JP2005185324A
Authority: JP
Filing date: 2005-06-24
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2025-06-24

Claims

被覆超硬合金切削工具インサートであって、基材と被膜とを備えており、
前記基材は、
５．０〜＜８．０ｗｔ％のＣｏと、
３．０〜８．０ｗｔ％のＴｉ、Ｔａ及びＮｂ金属の立方晶炭化物であって、
立方晶炭化物形成元素の添加量はＴｉ／（Ｔｉ＋Ｔａ＋Ｎｂ）の比率が０．０５〜０．３である立方晶炭化物と、
０．０１〜０．２ｗｔ％のＮと、
残部のタングステン炭化物（ＷＣ）を含む化学組成を有する超硬合金であり、焼結ままの状態で１．５〜３．５μｍの粒径を有し且つγ相が枯渇しバインダ相が富む５〜３０μｍの深さを有する表面区域を有しており、
前記皮膜は、
ｘ＋ｙ＋ｚ≦１であるＴｉＣ_ｘＮ_ｙＯ_ｚの少なくとも二層からなる最内層系の第一部分と、
Ａｌ_２Ｏ₃とｘ＋ｙ＋ｚ≦１であるＴｉＣ_ｘＮ_ｙＯ_ｚとの５層〜３１層の交互の層を有し、前記Ａｌ _２Ｏ ₃ 層は各々＜０．６μｍの層厚みを有し、前記ＴｉＣ _ｘＮ _ｙＯ _ｚ層は０．０１〜０．２μｍを有し、合計厚みが１．０〜５．０μｍを有する多層系である第２部分とを有し、
且つ、前記多層系が切刃ラインに沿いかつすくい面と逃げ面に向かって露出され、すくい面（ａ）上の露出部が０．０３ｍｍより大きく０．９ｍｍ未満であり、かつ逃げ面（ｂ）上の露出部が０．０２ｍｍより大きく０．２ｍｍ未満であり、かつａ＞ｂである、ことを特徴とする被覆超硬合金切削工具インサート。
前記基材は、
５．０〜＜７．０ｗｔ％のＣｏと、
４．０〜７．０ｗｔ％のＴｉ、Ｔａ及びＮｂ金属の立方晶炭化物と、
ただし、立方晶炭化物形成元素の添加量はＴｉ／（Ｔｉ＋Ｔａ＋Ｎｂ）の比率が０．１〜０．２５であり、
０．０１〜０．２ｗｔ％のＮと、
残部のタングステン炭化物（ＷＣ）を含む化学組成を有する超硬合金であり、焼結ままの状態で２．０〜３．０μｍの粒径を有し且つγ相が枯渇しバインダ相が富む５〜２５μｍの深さを有する表面区域を有することを特徴とする請求項１に記載の切削工具インサート。
前記第２部分の多層部（系）が、κ−Ａｌ_２Ｏ₃とＴｉＮとの１１〜１５の交互の層を有し、κ−Ａｌ _２Ｏ ₃ 層は個々の厚み０．２〜５．０μｍを有し、ＴｉＮ層は厚さが、０．０２〜０．１５μｍであって、合計厚みが１．５〜４．０μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の切削工具インサート。
前記被膜の最内層系は、
ｘ＋ｙ＋ｚ≦１であり、大きさ０．５μｍ未満の等軸粒を有し、且つ合計厚みが１．５μm未満であり０．１μmを超えるＴｉＣ _ｘＮ _ｙＯ _ｚの第１の層と、
ｘ＋ｙ＋ｚ≦１であり、且つ０．４〜４．９μｍの厚みで、柱状粒を有するＴｉＣ _ｘＮ _ｙＯ _ｚの第２の層を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の切削工具インサート。
前記被膜の最内層系は、
ｘ＋ｙ＋ｚ≦１であり、かつ、ｙ＞ｘ及びｚ＜０．２であるＴｉＣ _ｘＮ _ｙＯ _ｚの第１の層と、
ｚ＝０、ｘ＞０．３及びｙ＞０．３であるＴｉＣ _ｘＮ _ｙＯ _ｚの第２の層を有することを特徴とする請求項４に記載の切削工具インサート。
前記被膜の最内層系は、
ｙ＞０．８及びｚ＝０であるＴｉＣ _ｘＮ _ｙＯ _ｚの第１の層を有することを特徴とする請求項４に記載の切削工具インサート。
前記被膜の最内層系は、
ｘ＋ｙ＋ｚ≦１であり、大きさ０．５μｍ未満の等軸粒を有し、且つ合計厚みが１．５μｍ未満であり０．１μｍを超えるＴｉＣ _ｘＮ _ｙＯ _ｚの第３の層を有することを特徴とする請求項４〜６のいずれか１つに記載の切削工具インサート。
前記被膜の最内層系は、
ｘ＋ｙ＋ｚ≦１であり、かつ、ｙ＞ｘ及びｚ＜０．２であるＴｉＣ _ｘＮ _ｙＯ _ｚの第３の層を有することを特徴とする請求項７に記載の切削工具インサート。
前記被膜の最内層系は、
ｘ＋ｙ＋ｚ≦１であり、かつ、ｙ＞０．８及びｚ＝０であるＴｉＣ _ｘＮ _ｙＯ _ｚの第３の層を有することを特徴とする請求項７に記載の切削工具インサート。
前記被膜の最内層系の合計厚みが、０．７〜５．５μｍであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の切削工具インサート。
前記多層系の頂部上にＴｉＣ _ｘＮ _ｙ（ｘ＋ｙ≦１）の１層以上の最外層系を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の切削工具インサート。
前記多層系の頂部にＴｉＮ、ＴｉＣ及びＴｉＮの順で３層〜５層の最外層系を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の切削工具インサート。
前記被膜の合計厚みが２．０〜９．０μｍであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の切削工具インサート。
前記多層系及び部分的に前記ＴｉＣ_ｘＮ_ｙＯ_ｚ最内層系が切刃ラインに沿って露出されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載の切削工具インサート。
被覆超硬合金切削工具インサートの製造方法であって、基材を準備する工程と基材を被覆する工程を有し、前記基材を準備する工程は、
５．０〜＜８．０ｗｔ％のＣｏと、
３．０〜８．０ｗｔ％のＴｉ、Ｔａ及びＮｂ金属の立方晶炭化物であって、
立方晶炭化物形成元素の添加量はＴｉ／（Ｔｉ＋Ｔａ＋Ｎｂ）の比率が０．０５〜０．３である立方晶炭化物と、
０．０１〜０．２ｗｔ％のＮと、
残部のタングステン炭化物（ＷＣ）を含む化学組成を有し、焼結ままの状態で１．５〜３．５μｍの粒径を有し、且つ少量の窒素の添加後に真空中焼結によって得られたγ相が枯渇しバインダ相が富み、５〜３０μｍの深さを有する表面区域を有する超硬合金を準備する工程であり、
前記基材を被覆する工程は、次の層、
ｘ＋ｙ＋ｚ≦１であり、０．５μｍ未満の大きさの等軸粒と、１．５μｍ未満であり０．１μｍを超える合計厚みとを有し、既知の化学蒸着ＣＶＤ法を用いるＴｉＣ_ｘＮ_ｙＯ_ｚの第１の最内層（Ａ）、
ｘ＋ｙ＋ｚ≦１であり、且つ０．４〜４．９μｍの厚みと、柱状粒を有し、既知のＣＶＤ法を使用するＴｉＣ_ｘＮ_ｙＯ_ｚの層（Ｂ）、
ｘ＋ｙ＋ｚ≦１であり、大きさ０．５μｍ未満の等軸粒を有し、且つ１．５μｍ未満であり０．１μｍを超える合計厚みを有し、既知のＣＶＤ法を使用するＴｉＣ_ｘＮ_ｙＯ_ｚの層（Ｃ）、但し、Ａ＋Ｂ＋Ｃ層の合計厚みは、０．７〜５．５μｍ、及び、
一連の多層系の最内層と最外層とがＡｌ_２Ｏ₃であり、Ａｌ_２Ｏ₃層とＴｉＣ_ｘＮ_ｙＯ_ｚ層との双方を含む層の合計は、５層〜３１層であり、Ａｌ_２Ｏ₃層が０．６μｍ未満の個々の層厚を有し、ＴｉＣ_ｘＮ_ｙＯ_ｚ層が０．０１〜０．２μｍの個々の層厚を有し、多層系の合計厚みが１．０〜５．０μｍを有し、Ａｌ_２Ｏ₃層の粒径がＡｌ_２Ｏ₃層の厚みに等しいか或いはそれ未満である、Ａｌ_２Ｏ₃とＴｉＣ_ｘＮ_ｙＯ_ｚ（ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）との交互の複数の層からなり、既知のＣＶＤ法を使用する多層系（Ｄ）、で基材を被覆する工程であることを特徴とする被覆超硬合金切削工具インサートの製造方法。
一連のＴｉＣ _ｘＮ _ｙ（ｘ＋ｙ≦１）の１層または数層から成り、合計厚みが２．０μｍ未満である最外層系（Ｅ）を既知のＣＶＤ法を使用して被覆し、これにより、層Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅの合計厚みを２．０〜９．０μｍとする工程、および、切り屑と加工物との接触するすくい面及び逃げ面上の範囲が処理されるように、ブラシがけ、吹き付け、研削作業またはそれらの組合わせによって切刃ラインに沿って多層を露出するために被膜を後処理する工程、を有することを特徴とする請求項１５に記載の被覆超硬合金切削工具インサートの製造方法。
前記多層系（Ｄ）の交互のＡｌ _２Ｏ ₃ 層とＴｉＣ _ｘＮ _ｙＯ _ｚ層が、κ-Ａｌ _２Ｏ ₃ 層とＴｉＮ層であり、Ａｌ _２Ｏ ₃ 層とＴｉＣ _ｘＮ _ｙＯ _ｚ層の両方を含めた層数が１１層〜１５層であることを特徴とする請求項１５〜１６のいずれか1つに記載の被覆超硬合金切削工具インサートの製造方法。