JP6311353B2 - 超硬工具およびその製造方法 - Google Patents
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Description
以下、超硬工具1の製造方法の一例を説明する。
上記実施形態による超硬工具1では、基材2上に下地膜31を形成したが、この実施形態に限らず、基材2に最下層膜を形成し、その最下層膜上に下地膜31を形成してもよい。最下層膜は、好ましくは、金属窒化物、金属炭化物、および金属炭窒化物からなる群から選択される1種からなる。
ナノインデンターを用いて、各試料番号のサンプルにおけるナノ硬度H(単位;GPa)およびナノヤング率E(単位;GPa)を評価した。より具体的には、三角錐の形状を有するダイアモンド製バーコビッチ型の圧子を使用し、連続剛性方式(周波数;45Hz、振幅;2nm)により、圧子を下地膜および金属膜の深さ1.0μmまで押し込む形式とした。測定条件は、室温で、表層の表面から深さ0.5μmの範囲とした。ナノ硬度の判定基準は、H≧30GPaを満たすこととした。ナノヤング率の判定基準は、E≧500GPaを満たすこととした。
下地膜および金属膜を形成した後、試料番号1〜12の各々を切削工具として使用し、それぞれの切削抵抗を評価した。切削の際、被削鋼材として、S70C規格相当のフルパーライト鋼材(Hv;230−250,寸法;径80mm×長250mm)を用いた。切削条件は、周速;100m/分,送り;1.0mm/r,切込量;1mm、切削長;20mmとした。この切削条件下で、3方向分力を測定し、合力を計算した。切削抵抗の判定基準は、切削抵抗(合力)≦3000Nを満たすこととした。
径30mm×厚10mmの円形チップ超硬切削工具を使用し、試料番号1〜12の工具寿命を評価した。切削を繰り返し、切削工具の表面に異常を確認した時点で、工具寿命を判定した。表1の工具寿命は、切削処理を行った回数を示す。工具寿命の判定基準は、工具寿命≧30回を満たすこととした。
表1に示すように、試料番号1および2のサンプルは、機械的強度および工具性能の判定基準を全て満たした。また、金属膜の表層にAl2O3膜が生成されたことを化学分析手法によって確認できた。切削時の発熱により、金属膜の表層が酸化され、Al2O3膜が生成されたと考えられる。特に、試料番号1および2のサンプルでは、高硬度のAl2O3膜が生成されたため、ナノ硬度およびナノヤング率の値が試料番号3〜6のサンプルよりも高くなった。
2:基材
31:下地膜
32:金属膜
Claims (2)
- 超硬工具の製造方法であって、
超硬合金からなる基材上に、金属窒化物、金属炭化物、および金属炭窒化物からなる群から選択される1種からなる厚さ2.0〜4.0μmの下地膜を形成する工程と、
前記下地膜上に、Al、Ti、およびZrからなる群から選択される1種または2種からなる厚さ0.5〜1.5μmの金属膜を形成する工程と、
前記超硬工具の使用中に、大気中かつ高温で前記金属膜を酸化させて金属酸化膜を生成する工程と、を備える、超硬工具の製造方法。 - 請求項1に記載の超硬工具の製造方法であって、
前記金属酸化膜は、Al2O3、TiO2、およびZrO2からなる群から選択される1種または2種からなる、超硬工具の製造方法。
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