JP3236910B2 - 硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 - Google Patents
硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、硬質被覆層がす
ぐれた耐欠損性を有する表面被覆炭化タングステン基超
硬合金製切削工具（以下、被覆超硬切削工具という）に
関するものである。
ぐれた耐欠損性を有する表面被覆炭化タングステン基超
硬合金製切削工具（以下、被覆超硬切削工具という）に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般に、炭化タングステン基超硬
合金基体（以下、超硬基体という）の表面に、化学蒸着
法や物理蒸着法を用いて、いずれも０．１〜４μｍの平
均層厚を有するＴｉの炭化物（以下、ＴｉＣで示す）
層、窒化物（以下、ＴｉＮで示す）層、炭窒化物（以
下、ＴｉＣＮで示す）層、炭酸化物（以下、ＴｉＣＯで
示す）層、窒酸化物（以下、ＴｉＮＯで示す）層、およ
び炭窒酸化物（以下、ＴｉＣＮＯで示す）層（以下、こ
れらを総称してＴｉの炭・窒・酸化物層という）のうち
の１種以上と、０．２〜２μｍの平均層厚を有する酸化
アルミニウム（以下、Ａｌ2 Ｏ3 で示す）層、で構成さ
れた硬質被覆層を、１〜６μｍの平均層厚で形成してな
る被覆超硬切削工具が知られており、この被覆超硬切削
工具が、例えば鋼や鋳鉄の連続切削や断続切削などに用
いられていることも良く知られるところである。
合金基体（以下、超硬基体という）の表面に、化学蒸着
法や物理蒸着法を用いて、いずれも０．１〜４μｍの平
均層厚を有するＴｉの炭化物（以下、ＴｉＣで示す）
層、窒化物（以下、ＴｉＮで示す）層、炭窒化物（以
下、ＴｉＣＮで示す）層、炭酸化物（以下、ＴｉＣＯで
示す）層、窒酸化物（以下、ＴｉＮＯで示す）層、およ
び炭窒酸化物（以下、ＴｉＣＮＯで示す）層（以下、こ
れらを総称してＴｉの炭・窒・酸化物層という）のうち
の１種以上と、０．２〜２μｍの平均層厚を有する酸化
アルミニウム（以下、Ａｌ2 Ｏ3 で示す）層、で構成さ
れた硬質被覆層を、１〜６μｍの平均層厚で形成してな
る被覆超硬切削工具が知られており、この被覆超硬切削
工具が、例えば鋼や鋳鉄の連続切削や断続切削などに用
いられていることも良く知られるところである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
の高能率化および省力化に対する要求は強く、これに伴
ない、切削加工は高速化並びに高送りおよび高切込みな
どの重切削化の傾向にあるが、上記従来被覆超硬切削工
具においては、これを例えば鋼や鋳鉄のフライス切削
（断続切削）に、高速で、かつ高送りや高切込みなどの
高靭性が要求される苛酷な条件で用いた場合、硬質被覆
層の靭性不足が原因で、切刃に欠けやチッピング（微小
欠け）などの欠損が発生し易く、比較的短時間で使用寿
命に至るのが現状である。
の高能率化および省力化に対する要求は強く、これに伴
ない、切削加工は高速化並びに高送りおよび高切込みな
どの重切削化の傾向にあるが、上記従来被覆超硬切削工
具においては、これを例えば鋼や鋳鉄のフライス切削
（断続切削）に、高速で、かつ高送りや高切込みなどの
高靭性が要求される苛酷な条件で用いた場合、硬質被覆
層の靭性不足が原因で、切刃に欠けやチッピング（微小
欠け）などの欠損が発生し易く、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、上記従来被覆超硬切削工具の硬
質被覆層に着目し、これの耐欠損性向上を図るべく研究
を行った結果、前記硬質被覆層の構成層として、重量％
（質量％）で［以下、％は重量％（質量％）を示す］、
Ｓｉ：１〜２０％およびＴｉ：０．１〜１０％を含有す
るＡｌとＳｉとＴｉの非晶質複合酸化物層（以下、非晶
質層という）を加えて、前記硬質被覆層を、Ｔｉの炭・
窒・酸化物のうちの１種以上と、Ａｌ2 Ｏ3 層と、非晶
質層で構成すると、この結果の硬質被覆層は、耐摩耗性
の低下なく、すぐれた靭性を具備するようになり、した
がって、この硬質被覆層を形成してなる被覆超硬切削工
具は、高靭性が要求される高送りおよび高切込みなどの
重切削を断続切削で、かつ高速で行なっても、切刃に欠
けやチッピングの発生なく、すぐれた切削性能を長期に
亘って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、上記従来被覆超硬切削工具の硬
質被覆層に着目し、これの耐欠損性向上を図るべく研究
を行った結果、前記硬質被覆層の構成層として、重量％
（質量％）で［以下、％は重量％（質量％）を示す］、
Ｓｉ：１〜２０％およびＴｉ：０．１〜１０％を含有す
るＡｌとＳｉとＴｉの非晶質複合酸化物層（以下、非晶
質層という）を加えて、前記硬質被覆層を、Ｔｉの炭・
窒・酸化物のうちの１種以上と、Ａｌ2 Ｏ3 層と、非晶
質層で構成すると、この結果の硬質被覆層は、耐摩耗性
の低下なく、すぐれた靭性を具備するようになり、した
がって、この硬質被覆層を形成してなる被覆超硬切削工
具は、高靭性が要求される高送りおよび高切込みなどの
重切削を断続切削で、かつ高速で行なっても、切刃に欠
けやチッピングの発生なく、すぐれた切削性能を長期に
亘って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、超硬基体の表面に、化学蒸着法
および／または物理蒸着法にて、硬質被覆層を１〜６μ
ｍの平均層厚で形成してなる被覆超硬切削工具におい
て、上記硬質被覆層を、いずれも０．１〜４μｍの平均
層厚を有するＴｉの炭・窒・酸化物層のうちの１種以上
と、０．２〜２μｍの平均層厚を有するＡｌ2 Ｏ3 層
と、同じく０．２〜２μｍの平均層厚を有し、Ｓｉ：１
〜２０％およびＴｉ：０．１〜１０％を含有するする非
晶質層、で構成してなる、硬質被覆層がすぐれた耐欠損
性を有する被覆超硬切削工具に特徴を有するものであ
る。
なされたものであって、超硬基体の表面に、化学蒸着法
および／または物理蒸着法にて、硬質被覆層を１〜６μ
ｍの平均層厚で形成してなる被覆超硬切削工具におい
て、上記硬質被覆層を、いずれも０．１〜４μｍの平均
層厚を有するＴｉの炭・窒・酸化物層のうちの１種以上
と、０．２〜２μｍの平均層厚を有するＡｌ2 Ｏ3 層
と、同じく０．２〜２μｍの平均層厚を有し、Ｓｉ：１
〜２０％およびＴｉ：０．１〜１０％を含有するする非
晶質層、で構成してなる、硬質被覆層がすぐれた耐欠損
性を有する被覆超硬切削工具に特徴を有するものであ
る。
【０００６】つぎに、この発明の被覆超硬切削工具にお
いて、上記の通りに数値限定した理由を説明する。 （ａ） 硬質被覆層の平均層厚 その平均層厚が１μｍ未満では所望の耐摩耗性を確保す
ることができず、一方その平均層厚が６μｍを越える
と、特に高靭性が要求される苛酷な切削条件で、切刃に
欠けやチッピングが発生し易くなることから、その平均
層厚を１〜６μｍ、望ましくは２〜４．５μｍと定め
た。
いて、上記の通りに数値限定した理由を説明する。 （ａ） 硬質被覆層の平均層厚 その平均層厚が１μｍ未満では所望の耐摩耗性を確保す
ることができず、一方その平均層厚が６μｍを越える
と、特に高靭性が要求される苛酷な切削条件で、切刃に
欠けやチッピングが発生し易くなることから、その平均
層厚を１〜６μｍ、望ましくは２〜４．５μｍと定め
た。
【０００７】（ｂ） Ｔｉの炭・窒・酸化物層の平均層
厚 その平均層厚が０．１μｍ未満では、硬質被覆層に脆化
傾向が現れ、切刃にチッピングが発生し易くなり、一方
その平均層厚が４μｍを越えると、摩耗進行が促進する
ようになることから、その平均層厚を０．１〜４μｍ、
望ましくは０．３〜３μｍと定めた。
厚 その平均層厚が０．１μｍ未満では、硬質被覆層に脆化
傾向が現れ、切刃にチッピングが発生し易くなり、一方
その平均層厚が４μｍを越えると、摩耗進行が促進する
ようになることから、その平均層厚を０．１〜４μｍ、
望ましくは０．３〜３μｍと定めた。
【０００８】（ｃ） Ａｌ2 Ｏ3 層の平均層厚 その平均層厚が０．２μｍ未満では、所望の耐摩耗性を
確保することができず、一方その平均層厚が２μｍを越
えると、耐欠損性が低下するようになることから、その
平均層厚を０．２〜２μｍ，望ましくは０．５〜１．５
μｍと定めた。
確保することができず、一方その平均層厚が２μｍを越
えると、耐欠損性が低下するようになることから、その
平均層厚を０．２〜２μｍ，望ましくは０．５〜１．５
μｍと定めた。
【０００９】（ｄ） 非晶質層の平均層厚 その平均層厚が０．２μｍ未満では硬質被覆層に所望の
すぐれた靭性を付与することができず、一方その平均層
厚が２μｍを越えると、耐摩耗性が急激に低下するよう
になることから、その平均層厚を０．２〜２μｍ、望ま
しくは０．５〜１．５μｍと定めた。なお、上記非晶質
層におけるＳｉおよびＴｉの含有割合は、それぞれＳ
ｉ：１〜２０％およびＴｉ：０．１〜１０％とするが、
これはＳｉおよびＴｉのいずれかでも、その含有割合が
Ｓｉ：１％未満およびＴｉ：０．１％未満になると、非
晶質化が困難になり、結晶化が強まって所望のすぐれた
靭性を確保することができなくなり、一方ＳｉおよびＴ
ｉのいずれかでもＳｉ：２０％およびＴｉ：１０％を越
えると、急激に軟質化し、層自体の摩耗進行が促進し、
硬質被覆層の耐摩耗性低下の原因となるという理由によ
るものであり、望ましくはＳｉ：５〜１０％、Ｔｉ：１
〜５％の含有とするのがよい。
すぐれた靭性を付与することができず、一方その平均層
厚が２μｍを越えると、耐摩耗性が急激に低下するよう
になることから、その平均層厚を０．２〜２μｍ、望ま
しくは０．５〜１．５μｍと定めた。なお、上記非晶質
層におけるＳｉおよびＴｉの含有割合は、それぞれＳ
ｉ：１〜２０％およびＴｉ：０．１〜１０％とするが、
これはＳｉおよびＴｉのいずれかでも、その含有割合が
Ｓｉ：１％未満およびＴｉ：０．１％未満になると、非
晶質化が困難になり、結晶化が強まって所望のすぐれた
靭性を確保することができなくなり、一方ＳｉおよびＴ
ｉのいずれかでもＳｉ：２０％およびＴｉ：１０％を越
えると、急激に軟質化し、層自体の摩耗進行が促進し、
硬質被覆層の耐摩耗性低下の原因となるという理由によ
るものであり、望ましくはＳｉ：５〜１０％、Ｔｉ：１
〜５％の含有とするのがよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の被覆超硬切削
工具を実施例により具体的に説明する。原料粉末とし
て、平均粒径：５μｍ（粗粒）および同０．５μｍ（細
粒）のＷＣ粉末、同１．２μｍの（Ｔｉ，Ｗ）ＣＮ［Ｔ
ｉＣ／ＴｉＮ／ＷＣ＝重量比で２４／２０／５６］粉
末、同１．３μｍの（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ［ＴａＣ／ＮｂＣ
＝重量比で９０／１０］粉末、同１．０μｍのＣｒ粉
末、および同１．２μｍのＣｏ粉末を用い、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、乾燥した後、この混合粉末をＩＳ
Ｏ規格ＳＥＥＮ１２０４ＡＦＴＮ１に則した形状の圧粉
体にプレス成形し、この圧粉体を同じく表１に示される
条件で真空焼結することにより超硬基体Ａ〜Ｅをそれぞ
れ製造した。ついで、上記超硬基体Ａ〜Ｅを所定の形状
に加工し、ホーニングを施した後、通常の化学蒸着装置
を用いて、それぞれの超硬基体表面に、表２に示される
条件で、表３，４に示される組成および平均層厚の硬質
被覆層を形成することにより本発明被覆超硬切削工具１
〜１２および従来被覆超硬切削工具１〜１２をそれぞれ
製造した。
工具を実施例により具体的に説明する。原料粉末とし
て、平均粒径：５μｍ（粗粒）および同０．５μｍ（細
粒）のＷＣ粉末、同１．２μｍの（Ｔｉ，Ｗ）ＣＮ［Ｔ
ｉＣ／ＴｉＮ／ＷＣ＝重量比で２４／２０／５６］粉
末、同１．３μｍの（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ［ＴａＣ／ＮｂＣ
＝重量比で９０／１０］粉末、同１．０μｍのＣｒ粉
末、および同１．２μｍのＣｏ粉末を用い、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、乾燥した後、この混合粉末をＩＳ
Ｏ規格ＳＥＥＮ１２０４ＡＦＴＮ１に則した形状の圧粉
体にプレス成形し、この圧粉体を同じく表１に示される
条件で真空焼結することにより超硬基体Ａ〜Ｅをそれぞ
れ製造した。ついで、上記超硬基体Ａ〜Ｅを所定の形状
に加工し、ホーニングを施した後、通常の化学蒸着装置
を用いて、それぞれの超硬基体表面に、表２に示される
条件で、表３，４に示される組成および平均層厚の硬質
被覆層を形成することにより本発明被覆超硬切削工具１
〜１２および従来被覆超硬切削工具１〜１２をそれぞれ
製造した。
【００１１】ついで、この結果得られた各種の被覆超硬
切削工具のうち本発明被覆超硬切削工具１〜７および従
来被覆超硬切削工具１〜７については、 被削材：ＦＣ３００（硬さ：ＨB １８０）の角材 切削速度：４００ｍ／min.、 送り：０．３５mm／rev.、 切込み：２mm、 切削時間：１０分、 の条件で鋳鉄の湿式高速高送りフライス切削試験を行
い、また本発明被覆超硬切削工具６〜１２および従来被
覆超硬切削工具６〜１２については、 被削材：ＳＣＭ４４０（硬さ：ＨB ２２０）の角材、 切削速度：３００ｍ／min.、 送り：０．３８mm／rev.、 切込み：２mm、 切削時間：１０分、 の条件で鋼の乾式高速高送りフライス切削試験を行な
い、いずれの試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
これらの測定結果を表５に示した。
切削工具のうち本発明被覆超硬切削工具１〜７および従
来被覆超硬切削工具１〜７については、 被削材：ＦＣ３００（硬さ：ＨB １８０）の角材 切削速度：４００ｍ／min.、 送り：０．３５mm／rev.、 切込み：２mm、 切削時間：１０分、 の条件で鋳鉄の湿式高速高送りフライス切削試験を行
い、また本発明被覆超硬切削工具６〜１２および従来被
覆超硬切削工具６〜１２については、 被削材：ＳＣＭ４４０（硬さ：ＨB ２２０）の角材、 切削速度：３００ｍ／min.、 送り：０．３８mm／rev.、 切込み：２mm、 切削時間：１０分、 の条件で鋼の乾式高速高送りフライス切削試験を行な
い、いずれの試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
これらの測定結果を表５に示した。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【表２】
【００１４】
【表３】
【００１５】
【表４】
【００１６】
【表５】
【００１７】
【発明の効果】表５に示される結果から、本発明被覆超
硬切削工具１〜１２は、Ｔｉの炭・窒・酸化物層とＡｌ
2 Ｏ3 層と非晶質層で構成される硬質被覆層がすぐれた
靭性をもつことから、フライス切削（断続切削）を高速
で、かつ高送りおよび高切込み条件で行なっても切刃に
欠けやチッピングの発生なく、すぐれた耐摩耗性を示す
のに対して、従来被覆超硬切削工具１〜１２は、硬質被
覆層が十分な靭性を具備するものでないために、特に高
靭性が要求される上記の苛酷な切削条件では比較的短時
間でいずれも切刃にチッピングが発生し、使用寿命に至
ることが明らかである。上述のように、この発明の被覆
超硬切削工具は、これを構成する硬質被覆層がすぐれた
靭性を有することから、苛酷な切削条件でも前記硬質被
覆層はすぐれた耐欠損性を示し、長期に亘ってすぐれた
切削性能を発揮するものであり、したがって切削加工の
高能率化および省力化に十分満足に対応することができ
るものである。
硬切削工具１〜１２は、Ｔｉの炭・窒・酸化物層とＡｌ
2 Ｏ3 層と非晶質層で構成される硬質被覆層がすぐれた
靭性をもつことから、フライス切削（断続切削）を高速
で、かつ高送りおよび高切込み条件で行なっても切刃に
欠けやチッピングの発生なく、すぐれた耐摩耗性を示す
のに対して、従来被覆超硬切削工具１〜１２は、硬質被
覆層が十分な靭性を具備するものでないために、特に高
靭性が要求される上記の苛酷な切削条件では比較的短時
間でいずれも切刃にチッピングが発生し、使用寿命に至
ることが明らかである。上述のように、この発明の被覆
超硬切削工具は、これを構成する硬質被覆層がすぐれた
靭性を有することから、苛酷な切削条件でも前記硬質被
覆層はすぐれた耐欠損性を示し、長期に亘ってすぐれた
切削性能を発揮するものであり、したがって切削加工の
高能率化および省力化に十分満足に対応することができ
るものである。
フロントページの続き (72)発明者 ▲功▼刀 斉 茨城県結城郡石下町大字古間木1511番地 三菱マテリアル株式会社 筑波製作所 内 (56)参考文献 特開 昭52−96912（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−219465（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−144467（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−28565（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−219463（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−290870（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−295702（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23B 27/14 C23C 14/00 - 14/08 C23C 16/30 - 16/40
Claims (1)
- 【請求項１】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、化学蒸着法および／または物理蒸着法にて、硬質被
覆層を１〜６μｍの平均層厚で形成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において、 上記硬質被覆層を、 いずれも０．１〜４μｍの平均層厚を有するＴｉの炭化
物層、窒化物層、炭窒化物層、炭酸化物層、窒酸化物
層、および炭窒酸化物層のうちの１種以上と、 ０．２〜２μｍの平均層厚を有する酸化アルミニウム層
と、 ０、２〜２μｍの平均層厚を有し、Ｓｉ：１〜２０重量
％（質量％）およびＴｉ：０．１〜１０重量％（質量
％）を含有するＡｌとＳｉとＴｉの非晶質複合酸化物
層、 で構成したことを特徴とする硬質被覆層がすぐれた耐欠
損性を有す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 |
|---|---|---|---|
| JP05616196A JP3236910B2 (ja) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | 硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する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 |
|---|---|---|---|
| JP05616196A JP3236910B2 (ja) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | 硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する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 |
|---|---|
| JPH09248703A JPH09248703A (ja) | 1997-09-22 |
| JP3236910B2 true JP3236910B2 (ja) | 2001-12-10 |
Family
ID=13019379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05616196A Expired - Fee Related JP3236910B2 (ja) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | 硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する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) | JP3236910B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6387060B1 (en) | 1998-06-17 | 2002-05-14 | Advanced Cardiovascular Systems, Inc. | Composite radiopaque intracorporeal product |
| JP5172687B2 (ja) * | 2006-10-02 | 2013-03-27 | 住友電気工業株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| JP5920577B2 (ja) * | 2011-06-22 | 2016-05-18 | 三菱マテリアル株式会社 | 耐欠損性と耐摩耗性にすぐれた表面被覆切削工具 |
| JP5850405B2 (ja) * | 2012-03-15 | 2016-02-03 | 三菱マテリアル株式会社 | すぐれた耐チッピング性、耐剥離性、耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具 |
| CN105401129A (zh) * | 2015-12-12 | 2016-03-16 | 河南广度超硬材料有限公司 | 一种超硬复合涂层及其制备方法 |
-
1996
- 1996-03-13 JP JP05616196A patent/JP3236910B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09248703A (ja) | 1997-09-22 |
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