JP3368794B2 - 硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する表面被覆サーメット製スローアウエイ型切削チップ - Google Patents
硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する表面被覆サーメット製スローアウエイ型切削チップInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、炭窒化チタン系
サーメットで構成された基体（以下、サーメット基体と
云う）の表面部に形成された表面硬化層における逃げ面
とすくい面が交わる切刃稜線部（以下、単に切刃稜線部
と云う）における硬さを、逃げ面およびすくい面におけ
る硬さに比して相対的に高くし、これによって前記基体
表面に物理蒸着（以下、ＰＶＤで示す）および／または
化学蒸着（以下、ＣＶＤで示す）される硬質被覆層にす
ぐれた耐欠損性を付与せしめ、もって耐欠損性が要求さ
れる、例えば鋼などの高速断続切削に用いた場合にも切
刃に欠けやチッピング（微小欠け）などの発生なく、す
くれた切削性能を長期に亘って発揮するようにした表面
被覆サーメット製スローアウエイ型切削チップ（以下、
単に被覆切削チップと云う）に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、一般に例えば特開平４−３４１５
８０号公報などに記載されるように、結合相形成成分と
してＣｏおよび／またはＮｉを５〜１４重量％含有し、
ビッカース硬さ（以下、Ｈｖで示す）で、Ｈｖ：１４０
０〜１８００を示す内部硬さに対して、切刃の逃げ面、
切刃稜線部、およびすくい面にかけての表面部に、最高
表面硬さがＨｖ：２１００〜２５００の均一な硬さ分布
をもった表面硬化層を形成したサーメット基体の表面
に、硬質被覆層を２〜２０μｍの平均層厚でＰＶＤ法お
よび／またはＣＶＤ法を用いて蒸着してなる被覆切削チ
ップが知られており、また、これが例えば鋼などの連続
切削や断続切削に用いられていることも知られている。
さらに、上記従来被覆切削チップを構成するサーメット
基体が、以下の条件、すなわち、 （ａ）焼結温度への昇温速度：１〜３℃／ｓｅｃ、 （ｂ）室温から１１００〜１３００℃への昇温雰囲気：
０．１ｔｏｒｒ以下の真空、 （ｃ）１１００〜１３００℃から焼結温度である１４８
０〜１５６０℃への昇温雰囲気：５〜１００ｔｏｒｒの
窒素雰囲気、 （ｄ）上記焼結温度での保持時間および雰囲気：６０〜
９０分および５〜１００ｔｏｒｒの窒素雰囲気、 （ｅ）冷却：０．１ｔｏｒｒ以下の真空雰囲気で炉冷、 以上（ａ）〜（ｅ）の条件を満足する条件で、所定の配
合組成を有する圧粉体を焼結することによって製造され
ることも知られている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削装置
の高性能化はめざましく、かつ省力化に対する要求も強
く、これに伴い切削加工は高速化の傾向にあるが、上記
のサーメット基体の表面部に形成された表面硬化層の硬
さ分布に変化のない従来被覆切削チップにおいては、こ
れを例えば鋼の断続切削を高速で行う場合に用いると硬
質被覆層の耐欠損性不足が原因で、切刃に欠けやチッピ
ングなどが発生し易く、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、上記のサーメット基体の表面部
に表面硬化層を形成した従来被覆切削チップに着目し、
これを構成する硬質被覆層の耐欠損性向上をはかるべく
研究を行った結果、サーメット基体の焼結に際して、結
合相形成成分であるＣｏおよび／またはＮｉの含有量を
１７．５〜２７重量％と特定した上で、上記の焼結条件
である（ａ）〜（ｅ）の条件のうちの（ｅ）条件の冷却
雰囲気を１〜５ｔｏｒｒの窒素雰囲気とした条件で焼結
を行なうと、焼結後のサーメット基体は、Ｈｖ：１２０
０〜１６００を示す内部硬さに対して、その表面部に
は、切刃稜線部が従来サーメット基体の表面硬化層とほ
ぼ同等のＨｖ：２２００〜２６００の最高表面硬さを示
すが、逃げ面およびすくい面はこれより相対的に低いＨ
ｖ：１４００〜１８００の最高表面硬さを示す表面硬化
層が形成されるようになり、このような表面硬化層の形
成されたサーメット基体の表面に、ＰＶＤ法および／ま
たはＣＶＤ法を用いて硬質被覆層を蒸着すると、この結
果形成された硬質被覆層はすぐれた耐欠損性を有するよ
うになり、この硬質被覆層の耐欠損性向上効果はサーメ
ット基体表面部に形成された表面硬化層の上記の硬さ分
布、すなわちＨｖ：１２００〜１６００を示す内部硬さ
に対して、切刃稜線部がＨｖ：２２００〜２６００の最
高表面硬さを示し、一方逃げ面およびすくい面はこれよ
り相対的に低いＨｖ：１４００〜１８００の最高表面硬
さを示す硬さ分布によって硬質被覆層の残留圧縮応力が
著しく低減されるようになることに原因するものと考え
られ、したがってこの結果の被覆切削チップは、耐欠損
性が要求される、例えば鋼などの高速断続切削に用いた
場合にも切刃に欠けやチッピング（微小欠け）などの発
生なく、すく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、上記の研究結果に基づいてな
されたものであって、結合相形成成分としてＣｏおよび
／またはＮｉを１７．５〜２７重量％含有し、Ｈｖ：１
２００〜１６００を示す内部硬さに対して、切刃稜線部
がＨｖ：２２００〜２６００の最高表面硬さを示し、か
つ逃げ面およびすくい面がＨｖ：１４００〜１８００の
最高表面硬さを示す表面硬化層が表面部に存在するサー
メット基体の表面に、１〜２０μｍの平均層厚を有する
硬質被覆層をＰＶＤ法および／またはＣＶＤ法にて蒸着
してなる、硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する被覆
切削チップに特徴を有するものである。 【０００６】なお、この発明の被覆切削チップを構成す
るサーメット基体の表面部に形成された表面硬化層にお
ける硬さ分布は、結合相形成成分であるＣｏおよび／ま
たはＮｉの含有量を１７．５〜２７重量％に特定した上
で、上記の通り従来被覆切削チップを構成するサーメッ
ト基体の焼結条件である（ａ）〜（ｅ）の条件のうちの
（ｅ）条件の冷却雰囲気を１〜５ｔｏｒｒの窒素雰囲気
とした条件で焼結を行なうことにより調整される、すな
わち、Ｃｏおよび／またはＮｉの含有量を前記範囲内で
低くし、かつ前記（ｅ）条件における窒素雰囲気の圧力
を前記範囲内で高くするほど切刃稜線部と逃げ面および
すくい面の硬さは高くなり、反対にＣｏおよび／または
Ｎｉの含有量を前記範囲内で高くし、かつ窒素雰囲気の
圧力を低くするほど前記硬さは低くなるものであり、し
たがって前記結合相形成成分の含有量が２７重量％を越
え、かつ前記窒素雰囲気が１ｔｏｒｒ未満になると、切
刃稜線部の最高表面硬さがＨｖ：２２００未満、逃げ面
およびすくい面の最高表面硬さがＨｖ：１４００未満と
なってしまい、このような硬さ分布になると、内部硬さ
との硬度差が小さくなり過ぎてしまい、これに蒸着され
る硬質被覆層に所望のすぐれた耐欠損性を確保すること
ができず、一方前記結合相形成成分の含有量が１７．５
重量％未満にして前記窒素雰囲気が５ｔｏｒｒを越える
と、切刃稜線部の最高表面硬さがＨｖ：２６００を越
え、かつ逃げ面およびすくい面の最高表面硬さがＨｖ：
１８００を越えるようになり、この結果内部硬さとの硬
度差が大きくなり過ぎてしまい、このような硬さ分布に
なっても硬質被覆層に所望の耐欠損性向上効果は見られ
ないという理由によりサーメット基体における表面硬化
層の硬さ分布を上記の通りに定めたのである。また、同
じく硬質被覆層の平均層厚を１〜２０μｍとしたのは、
その厚さが１μｍ未満では硬質被覆層によってもたらさ
れる所望のすぐれた耐摩耗性を確保することができず、
一方その厚さが２０μｍを越えると耐欠損性に低下傾向
が現れるようになるという理由にもとづくものである。 【０００７】 【発明の実施の形態】つぎに、この発明の被覆切削チッ
プ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０．５〜２μｍの範囲内の所定の平均粒径を有
するＴｉＣＮ［重量比で（以下同じ）、ＴｉＣ／ＴｉＮ
＝５０／５０］粉末、ＴｉＮ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ
粉末、ＷＣ粉末、Ｍｏ2 Ｃ粉末、ＶＣ粉末、ＺｒＣ粉
末、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末、（Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ）ＣＮ［Ｔｉ／
Ｗ／Ｍｏ＝８０／１０／１０、Ｃ／Ｎ＝７０／３０］粉
末、（Ｔｉ，Ｔａ，Ｖ）ＣＮ［Ｔｉ／Ｔａ／Ｖ＝７０／
２０／１０、Ｃ／Ｎ＝５０／５０］粉末、（Ｔｉ，Ｔ
ａ，Ｎｂ）ＣＮ［Ｔｉ／Ｔａ／Ｎｂ＝７０／１５／１
５、Ｃ／Ｎ＝６０／４０］粉末、（Ｔｉ，Ｗ，Ｎｂ）Ｃ
Ｎ［Ｔｉ／Ｗ／Ｎｂ＝８０／１０／１０、Ｃ／Ｎ＝７０
／３０］粉末、（Ｔｉ，Ｎｂ，Ｍｏ）ＣＮ［Ｔｉ／Ｎｂ
／Ｍｏ＝６０／３０／１０、Ｃ／Ｎ＝６０／４０］粉
末、（Ｔｉ，Ｗ）ＣＮ［Ｔｉ／Ｗ＝８０／２０、Ｃ／Ｎ
＝７０／３０］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２４時間湿式混合し、乾燥した後、１
ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力で圧粉体ア〜スをプレス成形し、
ついでこれら圧粉体ア〜スを、以下に示す条件、すなわ
ち室温から１３００℃までを０．１ｔｏｒｒの真空雰囲
気中、１．５℃／ｍｉｎの昇温速度で昇温し、１３００
℃に昇温後、雰囲気を１５ｔｏｒｒの窒素雰囲気に変え
て同じ昇温速度で１５００℃まで昇温し、同じ雰囲気で
１５００℃に６０分間保持し、最終的にそれぞれ１〜５
ｔｏｒｒの範囲内の所定の窒素雰囲気中で炉冷、の条件
で焼結し、焼結体に０．０５ｍｍの丸ホーニングを施す
ことによりＩＳＯ規格ＳＮＭＧ１２０４０８のスローア
ウエイチップ形状をもったサーメット基体Ａ〜Ｍをそれ
ぞれ製造した。また、比較の目的で、表１に示されると
同じ配合組成の圧粉体ア〜スを用い、これの焼結を、上
記の焼結条件のうちの最終工程である炉冷をいずれも
０．１ｔｏｒｒの真空雰囲気中で行なう以外は同じ条件
でサーメット基体ａ〜ｍをそれぞれ製造した。 【０００８】この結果得られた各種のサーメット基体に
ついて、表面を研磨した状態で、逃げ面およびすくい面
のＨｖ（荷重：３００ｇ）をそれぞれ任意箇所１０箇所
について測定し、また切刃稜線部は正確な表面硬さの測
定ができないので、任意箇所１０箇所の研磨断面におけ
るホーニング面から０．０５ｍｍ内側の位置のＨｖ（荷
重：３００ｇ）を測定して表面硬さとし、これから最高
表面硬さを選び出し、この結果を表２、３に内部硬さと
ともに示した。 【０００９】ついで、上記の各種のサーメット基体の表
面に、表２、３に示される通り、（ａ）サーメット基体
を、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、アー
クイオンプレーティング装置に装入し、一方カソード電
極（蒸発源）としてそれぞれ純Ｔｉ、Ｔｉ−５０重量％
Ａｌ合金、Ｔｉ−４５重量％Ａｌ−５重量％Ｍｇ合金、
およびＴｉ−４０％Ａｌ−１０％Ｃｒ合金を装着し、装
置内を排気して１×１０-5ｔｏｒｒの真空に保持しなが
ら、ヒーターで装置内を５００℃に加熱した後、アルゴ
ンガスを導入して１×１０-3ｔｏｒｒのアルゴンガス雰
囲気とし、この状態でサーメット基体に−８００ｖのバ
イアス電圧を印加してサーメット基体表面をボンバート
洗浄し、ついで装置内に、硬質被覆層の組成に応じて、
反応ガスとして窒素ガス、メタンガス、または窒素ガス
とメタンガスを導入して５×１０-3ｔｏｒｒの反応雰囲
気とすると共に、前記サーメット基体に印加するバイア
ス電圧をー２００ｖに下げて、前記カソード電極とアノ
ード電極との間にアーク放電を発生させ、もって前記サ
ーメット基体のそれぞれの表面に、表５、６に示される
組成および平均層厚をもった硬質被覆層を形成するＰＶ
Ｄ法、（ｂ）通常のＣＶＤ装置を用い、表４に示される
条件にて表５、６に示される組成および平均層厚をもっ
た硬質被覆層を形成するＣＶＤ法、以上（ａ）または
（ｂ）法にて硬質被覆層を形成することにより本発明被
覆切削チップ１〜１３および比較被覆切削チップ１〜１
３をそれぞれ製造した。 【００１０】この結果得られた各種の被覆切削チップに
ついて、 被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０Ｃの長さ方向等間隔４本
縦溝入り丸棒、 切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ、 送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ、 切込実：１ｍｍ、 切削時間：５分、 の条件で合金鋼の高速断続切削試験を行ない、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、６に
示した。 【００１１】 【表１】【００１２】 【表２】 【００１３】 【表３】【００１４】 【表４】 【００１５】 【表５】【００１６】 【表６】【００１７】 【発明の効果】表５、６に示される結果から、本発明被
覆切削チップ１〜１３は、いずれもこれを構成するサー
メット基体の表面硬化層における相対的に高い硬さの切
刃稜線部と、相対的に硬さの低い逃げ面およびすくい面
によって、硬質被覆層はすぐれた耐欠損性を具備するよ
うになることから、鋼の高速断続切削でも切刃に欠けや
チッピングの発生なく、すぐれた切削性能を示すのに対
して、上記の従来被覆切削チップと同様に、サーメット
基体の表面硬化層に硬さ変化のない比較被覆切削チップ
１〜１３においては、いずれも硬質被覆層の残留圧縮応
力が高く、これが原因で苛酷な条件での切削となる鋼の
高速断続切削では切刃に欠けやチッピングが発生し易
く、比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかであ
る。上述のように、この発明の被覆切削チップは、これ
を構成するサーメット基体の表面硬化層における切刃稜
線部の有するＨｖ：２２００〜２６００の最高表面硬さ
と、逃げ面およびすくい面の有するＨｖ：１４００〜１
８００の最高表面硬さの硬さ分布によって、これに形成
される硬質被覆層はすぐれた耐欠損性を有するようにな
るので、例えば鋼の高速連続切削は勿論のこと、高速断
続切削においても切刃に欠けやチッピングの発生なく、
長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するのである。
サーメットで構成された基体（以下、サーメット基体と
云う）の表面部に形成された表面硬化層における逃げ面
とすくい面が交わる切刃稜線部（以下、単に切刃稜線部
と云う）における硬さを、逃げ面およびすくい面におけ
る硬さに比して相対的に高くし、これによって前記基体
表面に物理蒸着（以下、ＰＶＤで示す）および／または
化学蒸着（以下、ＣＶＤで示す）される硬質被覆層にす
ぐれた耐欠損性を付与せしめ、もって耐欠損性が要求さ
れる、例えば鋼などの高速断続切削に用いた場合にも切
刃に欠けやチッピング（微小欠け）などの発生なく、す
くれた切削性能を長期に亘って発揮するようにした表面
被覆サーメット製スローアウエイ型切削チップ（以下、
単に被覆切削チップと云う）に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、一般に例えば特開平４−３４１５
８０号公報などに記載されるように、結合相形成成分と
してＣｏおよび／またはＮｉを５〜１４重量％含有し、
ビッカース硬さ（以下、Ｈｖで示す）で、Ｈｖ：１４０
０〜１８００を示す内部硬さに対して、切刃の逃げ面、
切刃稜線部、およびすくい面にかけての表面部に、最高
表面硬さがＨｖ：２１００〜２５００の均一な硬さ分布
をもった表面硬化層を形成したサーメット基体の表面
に、硬質被覆層を２〜２０μｍの平均層厚でＰＶＤ法お
よび／またはＣＶＤ法を用いて蒸着してなる被覆切削チ
ップが知られており、また、これが例えば鋼などの連続
切削や断続切削に用いられていることも知られている。
さらに、上記従来被覆切削チップを構成するサーメット
基体が、以下の条件、すなわち、 （ａ）焼結温度への昇温速度：１〜３℃／ｓｅｃ、 （ｂ）室温から１１００〜１３００℃への昇温雰囲気：
０．１ｔｏｒｒ以下の真空、 （ｃ）１１００〜１３００℃から焼結温度である１４８
０〜１５６０℃への昇温雰囲気：５〜１００ｔｏｒｒの
窒素雰囲気、 （ｄ）上記焼結温度での保持時間および雰囲気：６０〜
９０分および５〜１００ｔｏｒｒの窒素雰囲気、 （ｅ）冷却：０．１ｔｏｒｒ以下の真空雰囲気で炉冷、 以上（ａ）〜（ｅ）の条件を満足する条件で、所定の配
合組成を有する圧粉体を焼結することによって製造され
ることも知られている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削装置
の高性能化はめざましく、かつ省力化に対する要求も強
く、これに伴い切削加工は高速化の傾向にあるが、上記
のサーメット基体の表面部に形成された表面硬化層の硬
さ分布に変化のない従来被覆切削チップにおいては、こ
れを例えば鋼の断続切削を高速で行う場合に用いると硬
質被覆層の耐欠損性不足が原因で、切刃に欠けやチッピ
ングなどが発生し易く、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、上記のサーメット基体の表面部
に表面硬化層を形成した従来被覆切削チップに着目し、
これを構成する硬質被覆層の耐欠損性向上をはかるべく
研究を行った結果、サーメット基体の焼結に際して、結
合相形成成分であるＣｏおよび／またはＮｉの含有量を
１７．５〜２７重量％と特定した上で、上記の焼結条件
である（ａ）〜（ｅ）の条件のうちの（ｅ）条件の冷却
雰囲気を１〜５ｔｏｒｒの窒素雰囲気とした条件で焼結
を行なうと、焼結後のサーメット基体は、Ｈｖ：１２０
０〜１６００を示す内部硬さに対して、その表面部に
は、切刃稜線部が従来サーメット基体の表面硬化層とほ
ぼ同等のＨｖ：２２００〜２６００の最高表面硬さを示
すが、逃げ面およびすくい面はこれより相対的に低いＨ
ｖ：１４００〜１８００の最高表面硬さを示す表面硬化
層が形成されるようになり、このような表面硬化層の形
成されたサーメット基体の表面に、ＰＶＤ法および／ま
たはＣＶＤ法を用いて硬質被覆層を蒸着すると、この結
果形成された硬質被覆層はすぐれた耐欠損性を有するよ
うになり、この硬質被覆層の耐欠損性向上効果はサーメ
ット基体表面部に形成された表面硬化層の上記の硬さ分
布、すなわちＨｖ：１２００〜１６００を示す内部硬さ
に対して、切刃稜線部がＨｖ：２２００〜２６００の最
高表面硬さを示し、一方逃げ面およびすくい面はこれよ
り相対的に低いＨｖ：１４００〜１８００の最高表面硬
さを示す硬さ分布によって硬質被覆層の残留圧縮応力が
著しく低減されるようになることに原因するものと考え
られ、したがってこの結果の被覆切削チップは、耐欠損
性が要求される、例えば鋼などの高速断続切削に用いた
場合にも切刃に欠けやチッピング（微小欠け）などの発
生なく、すく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、上記の研究結果に基づいてな
されたものであって、結合相形成成分としてＣｏおよび
／またはＮｉを１７．５〜２７重量％含有し、Ｈｖ：１
２００〜１６００を示す内部硬さに対して、切刃稜線部
がＨｖ：２２００〜２６００の最高表面硬さを示し、か
つ逃げ面およびすくい面がＨｖ：１４００〜１８００の
最高表面硬さを示す表面硬化層が表面部に存在するサー
メット基体の表面に、１〜２０μｍの平均層厚を有する
硬質被覆層をＰＶＤ法および／またはＣＶＤ法にて蒸着
してなる、硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する被覆
切削チップに特徴を有するものである。 【０００６】なお、この発明の被覆切削チップを構成す
るサーメット基体の表面部に形成された表面硬化層にお
ける硬さ分布は、結合相形成成分であるＣｏおよび／ま
たはＮｉの含有量を１７．５〜２７重量％に特定した上
で、上記の通り従来被覆切削チップを構成するサーメッ
ト基体の焼結条件である（ａ）〜（ｅ）の条件のうちの
（ｅ）条件の冷却雰囲気を１〜５ｔｏｒｒの窒素雰囲気
とした条件で焼結を行なうことにより調整される、すな
わち、Ｃｏおよび／またはＮｉの含有量を前記範囲内で
低くし、かつ前記（ｅ）条件における窒素雰囲気の圧力
を前記範囲内で高くするほど切刃稜線部と逃げ面および
すくい面の硬さは高くなり、反対にＣｏおよび／または
Ｎｉの含有量を前記範囲内で高くし、かつ窒素雰囲気の
圧力を低くするほど前記硬さは低くなるものであり、し
たがって前記結合相形成成分の含有量が２７重量％を越
え、かつ前記窒素雰囲気が１ｔｏｒｒ未満になると、切
刃稜線部の最高表面硬さがＨｖ：２２００未満、逃げ面
およびすくい面の最高表面硬さがＨｖ：１４００未満と
なってしまい、このような硬さ分布になると、内部硬さ
との硬度差が小さくなり過ぎてしまい、これに蒸着され
る硬質被覆層に所望のすぐれた耐欠損性を確保すること
ができず、一方前記結合相形成成分の含有量が１７．５
重量％未満にして前記窒素雰囲気が５ｔｏｒｒを越える
と、切刃稜線部の最高表面硬さがＨｖ：２６００を越
え、かつ逃げ面およびすくい面の最高表面硬さがＨｖ：
１８００を越えるようになり、この結果内部硬さとの硬
度差が大きくなり過ぎてしまい、このような硬さ分布に
なっても硬質被覆層に所望の耐欠損性向上効果は見られ
ないという理由によりサーメット基体における表面硬化
層の硬さ分布を上記の通りに定めたのである。また、同
じく硬質被覆層の平均層厚を１〜２０μｍとしたのは、
その厚さが１μｍ未満では硬質被覆層によってもたらさ
れる所望のすぐれた耐摩耗性を確保することができず、
一方その厚さが２０μｍを越えると耐欠損性に低下傾向
が現れるようになるという理由にもとづくものである。 【０００７】 【発明の実施の形態】つぎに、この発明の被覆切削チッ
プ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０．５〜２μｍの範囲内の所定の平均粒径を有
するＴｉＣＮ［重量比で（以下同じ）、ＴｉＣ／ＴｉＮ
＝５０／５０］粉末、ＴｉＮ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ
粉末、ＷＣ粉末、Ｍｏ2 Ｃ粉末、ＶＣ粉末、ＺｒＣ粉
末、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末、（Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ）ＣＮ［Ｔｉ／
Ｗ／Ｍｏ＝８０／１０／１０、Ｃ／Ｎ＝７０／３０］粉
末、（Ｔｉ，Ｔａ，Ｖ）ＣＮ［Ｔｉ／Ｔａ／Ｖ＝７０／
２０／１０、Ｃ／Ｎ＝５０／５０］粉末、（Ｔｉ，Ｔ
ａ，Ｎｂ）ＣＮ［Ｔｉ／Ｔａ／Ｎｂ＝７０／１５／１
５、Ｃ／Ｎ＝６０／４０］粉末、（Ｔｉ，Ｗ，Ｎｂ）Ｃ
Ｎ［Ｔｉ／Ｗ／Ｎｂ＝８０／１０／１０、Ｃ／Ｎ＝７０
／３０］粉末、（Ｔｉ，Ｎｂ，Ｍｏ）ＣＮ［Ｔｉ／Ｎｂ
／Ｍｏ＝６０／３０／１０、Ｃ／Ｎ＝６０／４０］粉
末、（Ｔｉ，Ｗ）ＣＮ［Ｔｉ／Ｗ＝８０／２０、Ｃ／Ｎ
＝７０／３０］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２４時間湿式混合し、乾燥した後、１
ｔｏｎ／ｃｍ2 の圧力で圧粉体ア〜スをプレス成形し、
ついでこれら圧粉体ア〜スを、以下に示す条件、すなわ
ち室温から１３００℃までを０．１ｔｏｒｒの真空雰囲
気中、１．５℃／ｍｉｎの昇温速度で昇温し、１３００
℃に昇温後、雰囲気を１５ｔｏｒｒの窒素雰囲気に変え
て同じ昇温速度で１５００℃まで昇温し、同じ雰囲気で
１５００℃に６０分間保持し、最終的にそれぞれ１〜５
ｔｏｒｒの範囲内の所定の窒素雰囲気中で炉冷、の条件
で焼結し、焼結体に０．０５ｍｍの丸ホーニングを施す
ことによりＩＳＯ規格ＳＮＭＧ１２０４０８のスローア
ウエイチップ形状をもったサーメット基体Ａ〜Ｍをそれ
ぞれ製造した。また、比較の目的で、表１に示されると
同じ配合組成の圧粉体ア〜スを用い、これの焼結を、上
記の焼結条件のうちの最終工程である炉冷をいずれも
０．１ｔｏｒｒの真空雰囲気中で行なう以外は同じ条件
でサーメット基体ａ〜ｍをそれぞれ製造した。 【０００８】この結果得られた各種のサーメット基体に
ついて、表面を研磨した状態で、逃げ面およびすくい面
のＨｖ（荷重：３００ｇ）をそれぞれ任意箇所１０箇所
について測定し、また切刃稜線部は正確な表面硬さの測
定ができないので、任意箇所１０箇所の研磨断面におけ
るホーニング面から０．０５ｍｍ内側の位置のＨｖ（荷
重：３００ｇ）を測定して表面硬さとし、これから最高
表面硬さを選び出し、この結果を表２、３に内部硬さと
ともに示した。 【０００９】ついで、上記の各種のサーメット基体の表
面に、表２、３に示される通り、（ａ）サーメット基体
を、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、アー
クイオンプレーティング装置に装入し、一方カソード電
極（蒸発源）としてそれぞれ純Ｔｉ、Ｔｉ−５０重量％
Ａｌ合金、Ｔｉ−４５重量％Ａｌ−５重量％Ｍｇ合金、
およびＴｉ−４０％Ａｌ−１０％Ｃｒ合金を装着し、装
置内を排気して１×１０-5ｔｏｒｒの真空に保持しなが
ら、ヒーターで装置内を５００℃に加熱した後、アルゴ
ンガスを導入して１×１０-3ｔｏｒｒのアルゴンガス雰
囲気とし、この状態でサーメット基体に−８００ｖのバ
イアス電圧を印加してサーメット基体表面をボンバート
洗浄し、ついで装置内に、硬質被覆層の組成に応じて、
反応ガスとして窒素ガス、メタンガス、または窒素ガス
とメタンガスを導入して５×１０-3ｔｏｒｒの反応雰囲
気とすると共に、前記サーメット基体に印加するバイア
ス電圧をー２００ｖに下げて、前記カソード電極とアノ
ード電極との間にアーク放電を発生させ、もって前記サ
ーメット基体のそれぞれの表面に、表５、６に示される
組成および平均層厚をもった硬質被覆層を形成するＰＶ
Ｄ法、（ｂ）通常のＣＶＤ装置を用い、表４に示される
条件にて表５、６に示される組成および平均層厚をもっ
た硬質被覆層を形成するＣＶＤ法、以上（ａ）または
（ｂ）法にて硬質被覆層を形成することにより本発明被
覆切削チップ１〜１３および比較被覆切削チップ１〜１
３をそれぞれ製造した。 【００１０】この結果得られた各種の被覆切削チップに
ついて、 被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０Ｃの長さ方向等間隔４本
縦溝入り丸棒、 切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ、 送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ、 切込実：１ｍｍ、 切削時間：５分、 の条件で合金鋼の高速断続切削試験を行ない、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、６に
示した。 【００１１】 【表１】【００１２】 【表２】 【００１３】 【表３】【００１４】 【表４】 【００１５】 【表５】【００１６】 【表６】【００１７】 【発明の効果】表５、６に示される結果から、本発明被
覆切削チップ１〜１３は、いずれもこれを構成するサー
メット基体の表面硬化層における相対的に高い硬さの切
刃稜線部と、相対的に硬さの低い逃げ面およびすくい面
によって、硬質被覆層はすぐれた耐欠損性を具備するよ
うになることから、鋼の高速断続切削でも切刃に欠けや
チッピングの発生なく、すぐれた切削性能を示すのに対
して、上記の従来被覆切削チップと同様に、サーメット
基体の表面硬化層に硬さ変化のない比較被覆切削チップ
１〜１３においては、いずれも硬質被覆層の残留圧縮応
力が高く、これが原因で苛酷な条件での切削となる鋼の
高速断続切削では切刃に欠けやチッピングが発生し易
く、比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかであ
る。上述のように、この発明の被覆切削チップは、これ
を構成するサーメット基体の表面硬化層における切刃稜
線部の有するＨｖ：２２００〜２６００の最高表面硬さ
と、逃げ面およびすくい面の有するＨｖ：１４００〜１
８００の最高表面硬さの硬さ分布によって、これに形成
される硬質被覆層はすぐれた耐欠損性を有するようにな
るので、例えば鋼の高速連続切削は勿論のこと、高速断
続切削においても切刃に欠けやチッピングの発生なく、
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
(72)発明者 辻崎 久史
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
(72)発明者 野中 勝尚
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 平２−88742（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B23B 27/14
C23C 14/00 - 14/58
C23C 16/00 - 16/56
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 結合相形成成分としてＣｏおよび／また
はＮｉを１７．５〜２７重量％含有し、以下いずれもビ
ッカース硬さで、１２００〜１６００を示す内部硬さに
対して、切刃の逃げ面とすくい面が交わる切刃稜線部が
２２００〜２６００の最高表面硬さを示し、かつ逃げ面
およびすくい面が１４００〜１８００の最高表面硬さを
示す表面硬化層が表面部に存在する炭窒化チタン系サー
メットで構成された基体の表面に、１〜２０μｍの平均
層厚を有する硬質被覆層を物理蒸着および／または化学
蒸着してなる、硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する
表面被覆サーメット製スローアウエイ型切削チップ。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP09179897A JP3368794B2 (ja) | 1997-04-10 | 1997-04-10 | 硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する表面被覆サーメット製スローアウエイ型切削チップ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09179897A JP3368794B2 (ja) | 1997-04-10 | 1997-04-10 | 硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する表面被覆サーメット製スローアウエイ型切削チップ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10280146A JPH10280146A (ja) | 1998-10-20 |
| JP3368794B2 true JP3368794B2 (ja) | 2003-01-20 |
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ID=14036644
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| JP09179897A Expired - Fee Related JP3368794B2 (ja) | 1997-04-10 | 1997-04-10 | 硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する表面被覆サーメット製スローアウエイ型切削チップ |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP3368794B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE519832C2 (sv) * | 1999-05-03 | 2003-04-15 | Sandvik Ab | Titanbaserad karbonitridlegering med bindefas av kobolt för lätt finbearbetning |
| SE519834C2 (sv) * | 1999-05-03 | 2003-04-15 | Sandvik Ab | Titanbaserad karbonitridlegering med bindefas av kobolt för seghetskrävande finbearbetning |
-
1997
- 1997-04-10 JP JP09179897A patent/JP3368794B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH10280146A (ja) | 1998-10-20 |
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