JP3087504B2 - 耐摩耗性および耐欠損性のすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具の製造法 - Google Patents
耐摩耗性および耐欠損性のすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具の製造法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、すぐれた耐摩耗性と
耐欠損性を有し、特に耐欠損性が要求される、例えば鋼
の高送り切削や高切込み切削などの重切削において、こ
れの高速切削に用いた場合にすぐれた耐摩耗性を発揮す
る表面被覆炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）基超
硬合金製切削工具の製造法に関するものである。
耐欠損性を有し、特に耐欠損性が要求される、例えば鋼
の高送り切削や高切込み切削などの重切削において、こ
れの高速切削に用いた場合にすぐれた耐摩耗性を発揮す
る表面被覆炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）基超
硬合金製切削工具の製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般に、例えば鋼の通常条件での
連続切削や断続切削に、重量％（質量％）で（重量％と
質量％は実質的に同じ割合を示すので、以下、％は重量
％、すなわち質量％を示す）、Ｃｏおよび／またはＮｉ
を主体とする金属結合相：５〜２０％を含有し、残りが
ＷＣを主体とする硬質相からなるＷＣ基超硬合金基体の
表面に、化学蒸着法を用いて、Ｔｉの炭化物、窒化物、
炭窒化物、炭酸化物、窒酸化物、および炭窒酸化物、並
びに酸化アルミニウム（以下、それぞれＴｉＣ、Ｔｉ
Ｎ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣＯ、ＴｉＮＯ、およびＴｉＣＮ
Ｏ、並びにＡｌ2 Ｏ3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硬質被覆層を１〜１５μｍの
平均層厚で形成してなる表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削
工具が用いられていることは良く知られるところであ
る。また、例えば特開平２−２５４１４４号公報に記載
されるように、耐欠損性を向上させ、もって例えば鋼の
高送り切削や高切込み切削などの重切削での耐摩耗性を
向上させる目的で、上記の表面被覆ＷＣ基超硬合金製切
削工具の表面にショットピーニングを施して、これを構
成する硬質被覆層中にクラックを積極的に一様に形成し
てなる表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具も知られてい
る。
連続切削や断続切削に、重量％（質量％）で（重量％と
質量％は実質的に同じ割合を示すので、以下、％は重量
％、すなわち質量％を示す）、Ｃｏおよび／またはＮｉ
を主体とする金属結合相：５〜２０％を含有し、残りが
ＷＣを主体とする硬質相からなるＷＣ基超硬合金基体の
表面に、化学蒸着法を用いて、Ｔｉの炭化物、窒化物、
炭窒化物、炭酸化物、窒酸化物、および炭窒酸化物、並
びに酸化アルミニウム（以下、それぞれＴｉＣ、Ｔｉ
Ｎ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣＯ、ＴｉＮＯ、およびＴｉＣＮ
Ｏ、並びにＡｌ2 Ｏ3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硬質被覆層を１〜１５μｍの
平均層厚で形成してなる表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削
工具が用いられていることは良く知られるところであ
る。また、例えば特開平２−２５４１４４号公報に記載
されるように、耐欠損性を向上させ、もって例えば鋼の
高送り切削や高切込み切削などの重切削での耐摩耗性を
向上させる目的で、上記の表面被覆ＷＣ基超硬合金製切
削工具の表面にショットピーニングを施して、これを構
成する硬質被覆層中にクラックを積極的に一様に形成し
てなる表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具も知られてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
のＦＡ化および省力化はめざましく、これに伴ない、切
削工具にも切削条件に影響を受けにくい汎用性が強く望
まれているが、上記の硬質被覆層にショットピーニング
形成クラックが一様に存在する従来表面被覆ＷＣ基超硬
合金製切削工具は、通常の条件での重切削ではすぐれた
耐摩耗性を示すものの、これを高速化した場合、摩耗進
行が著しく速くなり、比較的短時間で使用寿命に至るの
が現状である。
のＦＡ化および省力化はめざましく、これに伴ない、切
削工具にも切削条件に影響を受けにくい汎用性が強く望
まれているが、上記の硬質被覆層にショットピーニング
形成クラックが一様に存在する従来表面被覆ＷＣ基超硬
合金製切削工具は、通常の条件での重切削ではすぐれた
耐摩耗性を示すものの、これを高速化した場合、摩耗進
行が著しく速くなり、比較的短時間で使用寿命に至るの
が現状である。
【０００４】
【課題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、上記の硬質被覆層にショットピ
ーニング形成クラックが一様に分布する従来表面被覆Ｗ
Ｃ基超硬合金製切削工具のもつ問題点を解決すべく研究
を行なった結果、上記の表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削
工具を製造するに際して、これを構成する硬質被覆層の
形成を２回に分けて行ない、最初に形成された硬質被覆
層、望ましくは硬質被覆層の全層厚に対する割合で２０
〜８０％の層厚の硬質被覆層にショットピーニング処理
を施して、これをショットピーニング形成クラック分布
層とし、ついで残りの硬質被覆層を同じく化学蒸着法に
て前記ショットピーニング形成クラック分布層の表面
に、形成すると、この結果製造された表面被覆ＷＣ基超
硬合金製切削工具は、硬質被覆層における前記基体側下
方部分のショットピーニング形成クラック分布層によっ
てすぐれた耐欠損性が確保され、一方残りの表面側上方
部分によってすぐれた耐摩耗性が確保されることから、
耐欠損性が要求される、例えば鋼の重切削を高速で行な
っても切刃に欠損やチッピングの発生なく、摩耗進行が
著しく抑制されるようになり、長期に亘ってすぐれた切
削性能を発揮するという研究結果を得たのである。
上述のような観点から、上記の硬質被覆層にショットピ
ーニング形成クラックが一様に分布する従来表面被覆Ｗ
Ｃ基超硬合金製切削工具のもつ問題点を解決すべく研究
を行なった結果、上記の表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削
工具を製造するに際して、これを構成する硬質被覆層の
形成を２回に分けて行ない、最初に形成された硬質被覆
層、望ましくは硬質被覆層の全層厚に対する割合で２０
〜８０％の層厚の硬質被覆層にショットピーニング処理
を施して、これをショットピーニング形成クラック分布
層とし、ついで残りの硬質被覆層を同じく化学蒸着法に
て前記ショットピーニング形成クラック分布層の表面
に、形成すると、この結果製造された表面被覆ＷＣ基超
硬合金製切削工具は、硬質被覆層における前記基体側下
方部分のショットピーニング形成クラック分布層によっ
てすぐれた耐欠損性が確保され、一方残りの表面側上方
部分によってすぐれた耐摩耗性が確保されることから、
耐欠損性が要求される、例えば鋼の重切削を高速で行な
っても切刃に欠損やチッピングの発生なく、摩耗進行が
著しく抑制されるようになり、長期に亘ってすぐれた切
削性能を発揮するという研究結果を得たのである。
【０００５】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、Ｃｏおよび／またはＮｉを主体
とする金属結合相：５〜２０％を含有し、残りがＷＣを
主体とする硬質相からなるＷＣ基超硬合金基体の表面
に、１〜１５μｍの平均層厚を有する硬質被覆層を形成
するに際して、 （ａ）まず、化学蒸着法にて、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣ
Ｎ、ＴｉＣＯ、ＴｉＮＯ、ＴｉＣＮＯ、およびＡｌ2 Ｏ
3 のうちの１種の単層または２種以上の複層からなる硬
質被覆層を形成した後、これにショットピーニング処理
を施して、ショットピーニング形成クラック分布層と
し、 （ｂ）ついで、上記（ａ）のショットピーニング形成ク
ラック分布層の表面に、同じく化学蒸着法にて、さらに
上記のＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣＯ、ＴｉＮ
Ｏ、ＴｉＣＮＯ、およびＡｌ2 Ｏ3 のうちの１種の単層
または２種以上の複層からなる硬質被覆層を形成するこ
と、により耐摩耗性と耐欠損性のすぐれた表面被覆ＷＣ
基超硬合金製切削工具を製造する方法に特徴を有するも
のである。
なされたものであって、Ｃｏおよび／またはＮｉを主体
とする金属結合相：５〜２０％を含有し、残りがＷＣを
主体とする硬質相からなるＷＣ基超硬合金基体の表面
に、１〜１５μｍの平均層厚を有する硬質被覆層を形成
するに際して、 （ａ）まず、化学蒸着法にて、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣ
Ｎ、ＴｉＣＯ、ＴｉＮＯ、ＴｉＣＮＯ、およびＡｌ2 Ｏ
3 のうちの１種の単層または２種以上の複層からなる硬
質被覆層を形成した後、これにショットピーニング処理
を施して、ショットピーニング形成クラック分布層と
し、 （ｂ）ついで、上記（ａ）のショットピーニング形成ク
ラック分布層の表面に、同じく化学蒸着法にて、さらに
上記のＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣＯ、ＴｉＮ
Ｏ、ＴｉＣＮＯ、およびＡｌ2 Ｏ3 のうちの１種の単層
または２種以上の複層からなる硬質被覆層を形成するこ
と、により耐摩耗性と耐欠損性のすぐれた表面被覆ＷＣ
基超硬合金製切削工具を製造する方法に特徴を有するも
のである。
【０００６】なお、この発明の切削工具の製造法におい
て、これを構成する基体の金属結合相の含有量を５〜２
０％としたのは、その含有量が５％未満では焼結性が低
下し、基体に十分な強度を確保することができず、一方
その含有量が２０％を越えると硬さが低下し、基体自体
の摩耗進行が急激に加速されるようになるという理由に
よるものである。また、この発明の切削工具の製造法に
おいて、硬質被覆層の平均層厚を１〜１５μｍと限定し
たのは、その平均層厚が１μｍ未満では所望の耐摩耗性
向上効果が得られず、一方その平均層厚が１５μｍを越
えると、切刃に欠損やチッピング（微小欠け）が発生す
るようになるという理由にもとづくものである。
て、これを構成する基体の金属結合相の含有量を５〜２
０％としたのは、その含有量が５％未満では焼結性が低
下し、基体に十分な強度を確保することができず、一方
その含有量が２０％を越えると硬さが低下し、基体自体
の摩耗進行が急激に加速されるようになるという理由に
よるものである。また、この発明の切削工具の製造法に
おいて、硬質被覆層の平均層厚を１〜１５μｍと限定し
たのは、その平均層厚が１μｍ未満では所望の耐摩耗性
向上効果が得られず、一方その平均層厚が１５μｍを越
えると、切刃に欠損やチッピング（微小欠け）が発生す
るようになるという理由にもとづくものである。
【０００７】
【実施例】つぎに、この発明の表面被覆ＷＣ基超硬合金
製切削工具の製造法を実施例により具体的に説明する。
原料粉末として、いずれも１〜６μｍの範囲内の所定の
平均粒径を有するＷＣ粉末、ＴｉＣ粉末、ＴｉＮ粉末、
ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末、ＶＣ粉末、
Ｃｏ粉末、およびＮｉ粉末を用意し、これら原料粉末を
表１に示される配合組成に配合し、ボールミルで７２時
間湿式混合した後、１ｔｏｎ／ｃｍ2（９８ＭＰａ）の
圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を、１０〜１
００ｔｏｒｒ（１．３〜１３ＫＰａ）の範囲内の所定の
Ｎ2 分圧の窒素雰囲気中、１３８０〜１４３０℃の範囲
内の所定温度に１時間保持の条件で焼結してＩＳＯ規格
ＳＮＭＮ４３２のスローアウェイチップ形状を有するＷ
Ｃ基超硬合金基体Ａ〜Ｉを形成した。
製切削工具の製造法を実施例により具体的に説明する。
原料粉末として、いずれも１〜６μｍの範囲内の所定の
平均粒径を有するＷＣ粉末、ＴｉＣ粉末、ＴｉＮ粉末、
ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末、ＶＣ粉末、
Ｃｏ粉末、およびＮｉ粉末を用意し、これら原料粉末を
表１に示される配合組成に配合し、ボールミルで７２時
間湿式混合した後、１ｔｏｎ／ｃｍ2（９８ＭＰａ）の
圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を、１０〜１
００ｔｏｒｒ（１．３〜１３ＫＰａ）の範囲内の所定の
Ｎ2 分圧の窒素雰囲気中、１３８０〜１４３０℃の範囲
内の所定温度に１時間保持の条件で焼結してＩＳＯ規格
ＳＮＭＮ４３２のスローアウェイチップ形状を有するＷ
Ｃ基超硬合金基体Ａ〜Ｉを形成した。
【０００８】ついで、上記基体Ａ〜Ｉの表面に、通常の
化学蒸着装置を用い、表２に※印を付した組成および平
均層厚の単層または複層の硬質被覆層を形成し、これ
に、 ショット：０．４mmの平均粒径を有する鋳鉄球、 投射速度：６０ｍ／sec 、 投射時間：３分、 の条件でショットピーニングを施して、これをショット
ピーニング形成クラック分布層とし、引続いて、これの
上に同じく表２に示される組成および平均層厚の単層ま
たは複層の硬質被覆層を形成することにより本発明法を
実施し、硬質被覆層の基体側下方部分をショットピーニ
ング形成クラック分布層とした本発明表面被覆ＷＣ基超
硬合金製切削工具（以下、本発明被覆切削工具という）
１〜１３それぞれを製造した。
化学蒸着装置を用い、表２に※印を付した組成および平
均層厚の単層または複層の硬質被覆層を形成し、これ
に、 ショット：０．４mmの平均粒径を有する鋳鉄球、 投射速度：６０ｍ／sec 、 投射時間：３分、 の条件でショットピーニングを施して、これをショット
ピーニング形成クラック分布層とし、引続いて、これの
上に同じく表２に示される組成および平均層厚の単層ま
たは複層の硬質被覆層を形成することにより本発明法を
実施し、硬質被覆層の基体側下方部分をショットピーニ
ング形成クラック分布層とした本発明表面被覆ＷＣ基超
硬合金製切削工具（以下、本発明被覆切削工具という）
１〜１３それぞれを製造した。
【０００９】また、比較の目的で、上記の基体Ａ〜Ｉの
表面に、同じ化学蒸着装置を用い、上記の本発明法で製
造された本発明被覆切削工具１〜１３のそれぞれに対応
した組成および平均層厚の硬質被覆層全体を形成した
後、 ショット：０．４mmの平均粒径を有する鋳鉄球、 投射速度：６０ｍ／sec 、 投射時間：３分、 の条件でショットピーニングを施して、硬質被覆層に一
様なクラック分布密度のショットピーニング形成クラッ
クを形成することにより従来法を行い、表面被覆ＷＣ基
超硬合金製切削工具（以下、従来被覆切削工具という）
１〜１３をそれぞれ製造した。
表面に、同じ化学蒸着装置を用い、上記の本発明法で製
造された本発明被覆切削工具１〜１３のそれぞれに対応
した組成および平均層厚の硬質被覆層全体を形成した
後、 ショット：０．４mmの平均粒径を有する鋳鉄球、 投射速度：６０ｍ／sec 、 投射時間：３分、 の条件でショットピーニングを施して、硬質被覆層に一
様なクラック分布密度のショットピーニング形成クラッ
クを形成することにより従来法を行い、表面被覆ＷＣ基
超硬合金製切削工具（以下、従来被覆切削工具という）
１〜１３をそれぞれ製造した。
【００１０】つぎに、この結果得られた各種の被覆切削
工具について、クラック分布密度を検討するために、そ
の硬質被覆層の縦断面を顕微鏡観察し、これの基体界面
と最表面における長さ：１mm内に存在するクラック本数
を任意５個所について目視測定した。この測定結果を平
均値として表３，４に示した。
工具について、クラック分布密度を検討するために、そ
の硬質被覆層の縦断面を顕微鏡観察し、これの基体界面
と最表面における長さ：１mm内に存在するクラック本数
を任意５個所について目視測定した。この測定結果を平
均値として表３，４に示した。
【００１１】また、上記の各種被覆切削工具について、 被削材：ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨB ２６０）の丸棒、 切削速度：２３０ｍ／min 、 切込み：４mm、 送り：０．２５mm／rev.、 切削時間：３０分、 の条件での鋼の連続高切込み高速切削試験、並びに、 被削材：ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨB ２６０）の丸棒、 切削速度：１５０ｍ／min 、 切込み：４mm、 送り：０．２５mm／rev.、 切削時間：３０分、 の条件での鋼の連続高切込み切削試験を行ない、いずれ
の試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。これらの測
定結果も表３，４に示した。
の試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。これらの測
定結果も表３，４に示した。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【表２】
【００１４】
【表３】
【００１５】
【表４】
【００１６】
【発明の効果】表１〜４に示される結果から、いずれの
被覆切削工具も耐欠損性にすぐれているので、耐欠損性
が要求される鋼の高切込み切削試験を行なっても切削速
度が１５０ｍ／min の通常の切削条件では切刃に欠損や
チッピングが発生することはないが、切削速度が２３０
ｍ／min の高速切削になると硬質被覆層の基体側下方部
分だけをショットピーニング形成クラック分布層とした
本発明被覆切削工具１〜１３の方が、硬質被覆層全体を
ショットピーニング形成クラック分布層とした従来被覆
切削工具１〜１３に比して一段とすぐれた耐摩耗性を示
すことが明らかである。上述のように、この発明の方法
によれば、表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具は、すぐ
れた耐摩耗性と耐欠損性を有する表面被覆ＷＣ基超硬合
金製切削工具を製造することができ、したがってこれ
を、特に耐欠損性が要求される、例えば鋼の重切削に用
いた場合に、これを高速切削で行なっても摩耗進行が著
しく抑制されることから、長期に亘ってすぐれた切削性
能を発揮するのである。
被覆切削工具も耐欠損性にすぐれているので、耐欠損性
が要求される鋼の高切込み切削試験を行なっても切削速
度が１５０ｍ／min の通常の切削条件では切刃に欠損や
チッピングが発生することはないが、切削速度が２３０
ｍ／min の高速切削になると硬質被覆層の基体側下方部
分だけをショットピーニング形成クラック分布層とした
本発明被覆切削工具１〜１３の方が、硬質被覆層全体を
ショットピーニング形成クラック分布層とした従来被覆
切削工具１〜１３に比して一段とすぐれた耐摩耗性を示
すことが明らかである。上述のように、この発明の方法
によれば、表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具は、すぐ
れた耐摩耗性と耐欠損性を有する表面被覆ＷＣ基超硬合
金製切削工具を製造することができ、したがってこれ
を、特に耐欠損性が要求される、例えば鋼の重切削に用
いた場合に、これを高速切削で行なっても摩耗進行が著
しく抑制されることから、長期に亘ってすぐれた切削性
能を発揮するのである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23B 27/14 B23P 15/28 C04B 35/56 C23C 16/30
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｃｏおよび／またはＮｉを主体とする金
属結合相：５〜２０重量％（質量％）を含有し、残りが
炭化タングステンを主体とする硬質相からなる炭化タン
グステン基超硬合金基体の表面に、１〜１５μｍの平均
層厚を有する硬質被覆層を形成するに際して、 （ａ）まず、化学蒸着法にて、Ｔｉの炭化物、窒化物、
炭窒化物、炭酸化物、窒酸化物、および炭窒酸化物、並
びに酸化アルミニウムのうちの１種の単層または２種以
上の複層からなる硬質被覆層を形成した後、これにショ
ットピーニング処理を施して、ショットピーニング形成
クラック分布層とし、 （ｂ）ついで、上記（ａ）のショットピーニング形成ク
ラック分布層の表面に、同じく化学蒸着法にて、さらに
上記のＴｉの炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物、窒
酸化物、および炭窒酸化物、並びに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硬質被
覆層を形成すること、を特徴とする耐摩耗性および耐欠
損性のすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製
切削工具の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05063431A JP3087504B2 (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | 耐摩耗性および耐欠損性のすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05063431A JP3087504B2 (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | 耐摩耗性および耐欠損性のすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06246513A JPH06246513A (ja) | 1994-09-06 |
| JP3087504B2 true JP3087504B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=13229087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05063431A Expired - Fee Related JP3087504B2 (ja) | 1993-02-26 | 1993-02-26 | 耐摩耗性および耐欠損性のすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3087504B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19652872C2 (de) * | 1996-12-18 | 2000-07-06 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur Steigerung der Randschichtfestigkeit an Oberflächen von aus sprödharten Werkstoffen gefertigten Werkstücken |
| DE19743579C2 (de) * | 1997-10-02 | 2001-08-16 | Mtu Aero Engines Gmbh | Wärmedämmschicht und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| KR100587444B1 (ko) * | 1997-11-06 | 2006-06-08 | 스미토모덴키고교가부시키가이샤 | 피복 초경 합금 공구 |
| WO2012153437A1 (ja) * | 2011-05-10 | 2012-11-15 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| US9566649B2 (en) * | 2011-09-22 | 2017-02-14 | Tungaloy Corporation | Coated cutting tool |
| WO2015068792A1 (ja) * | 2013-11-08 | 2015-05-14 | 株式会社タンガロイ | 被覆切削工具 |
-
1993
- 1993-02-26 JP JP05063431A patent/JP3087504B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06246513A (ja) | 1994-09-06 |
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