JPH0417664A - 切削工具・耐摩工具用表面被覆硬質部材 - Google Patents
切削工具・耐摩工具用表面被覆硬質部材Info
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- JPH0417664A JPH0417664A JP2119192A JP11919290A JPH0417664A JP H0417664 A JPH0417664 A JP H0417664A JP 2119192 A JP2119192 A JP 2119192A JP 11919290 A JP11919290 A JP 11919290A JP H0417664 A JPH0417664 A JP H0417664A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、切削工具や耐摩工具からなる母材の表面に硬
質被覆層を設け、耐摩耗性を改善向上させた表面被覆硬
質部材に関する。
質被覆層を設け、耐摩耗性を改善向上させた表面被覆硬
質部材に関する。
従来、切削工具や耐摩工具は、一般に炭化タングステン
（ｗｅ）等を基とする超硬合金、炭化チタン（Ｔｉｃり
系等の各種サーメット、高速度工具鋼等の鋼や硬質合金
、炭化珪素や窒化珪素等のセラミックスから構成されて
いる。
（ｗｅ）等を基とする超硬合金、炭化チタン（Ｔｉｃり
系等の各種サーメット、高速度工具鋼等の鋼や硬質合金
、炭化珪素や窒化珪素等のセラミックスから構成されて
いる。
又、これら切削工具や耐摩工具の耐摩耗性を改善向上さ
せるため、その表面に硬質被覆層としてＰＶＤ法やＣＶ
Ｄ法によりＴｉ、 Ｉｆ、 Ｚｒの炭化物、窒化物又は
炭窒化物、若しくはＡｌの酸化物を単層に又は複層に形
成した表面被覆硬質部材が開発され、最近では広く実用
に供されている。特にＰＶＤ法により形成した硬質被覆
層は、母材の強度を劣化させずに耐摩耗性を向上させる
ことが出来るので、ドリル、エンドミル、フライス切削
用スローアウェイチップ等の強度の要求される切削用途
に適している。
せるため、その表面に硬質被覆層としてＰＶＤ法やＣＶ
Ｄ法によりＴｉ、 Ｉｆ、 Ｚｒの炭化物、窒化物又は
炭窒化物、若しくはＡｌの酸化物を単層に又は複層に形
成した表面被覆硬質部材が開発され、最近では広く実用
に供されている。特にＰＶＤ法により形成した硬質被覆
層は、母材の強度を劣化させずに耐摩耗性を向上させる
ことが出来るので、ドリル、エンドミル、フライス切削
用スローアウェイチップ等の強度の要求される切削用途
に適している。
しかし、ＰＶＤ法が母材強度の劣化なしに硬質被覆層を
形成出来る点でＣＶＤ法より優れているとは云え、ＰＶ
Ｄ法ではＡｌの酸化物を安定して形成することが困難で
ある為、ＰＶＤ法で形成したＡ！酸化物からなる硬質被
覆層は実用化に至っていない。又、現状のＰＶＤ法で形
成できるＴｉ。
形成出来る点でＣＶＤ法より優れているとは云え、ＰＶ
Ｄ法ではＡｌの酸化物を安定して形成することが困難で
ある為、ＰＶＤ法で形成したＡ！酸化物からなる硬質被
覆層は実用化に至っていない。又、現状のＰＶＤ法で形
成できるＴｉ。
Ｈｆ、Ｚｒの炭化物、窒化物又は炭窒化物の硬質被覆層
は、耐摩耗性が充分とは云い鍵＜、特に高速切削におい
ては耐摩耗性の不足により早期に寿命に至るものが多か
った。
は、耐摩耗性が充分とは云い鍵＜、特に高速切削におい
ては耐摩耗性の不足により早期に寿命に至るものが多か
った。
本発明はかかる従来の事情に鑑み、切削工具や耐摩工具
の母材強度を維持しつつ、同時に従来よりも優れた耐摩
耗性を有し、特に高速切削における耐摩耗性に優れた切
削工具・耐摩工具用表面被覆硬質部材を提供することを
目的とする。
の母材強度を維持しつつ、同時に従来よりも優れた耐摩
耗性を有し、特に高速切削における耐摩耗性に優れた切
削工具・耐摩工具用表面被覆硬質部材を提供することを
目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の切削工具・耐摩工具
用表面被覆硬質部材は、切削工具又は耐摩工具からなる
母材の表面に、ＺｒとＡｌの組成比が母材との界面での
Ｚｒから母材と反対側の表面でのＺｒｋｌまで連続的又
は段階的に変化した、ＺｒＡｊ（０≦ｘ≦０．５）の炭
化物、窒化物及び炭１−Ｘ Ｘ 窒化物の少なくとも１種からなる層厚０．５〜１０μｍ
の硬質被覆層を有することを特徴とする。
用表面被覆硬質部材は、切削工具又は耐摩工具からなる
母材の表面に、ＺｒとＡｌの組成比が母材との界面での
Ｚｒから母材と反対側の表面でのＺｒｋｌまで連続的又
は段階的に変化した、ＺｒＡｊ（０≦ｘ≦０．５）の炭
化物、窒化物及び炭１−Ｘ Ｘ 窒化物の少なくとも１種からなる層厚０．５〜１０μｍ
の硬質被覆層を有することを特徴とする。
尚、上記硬質被覆層は、母材である切削工具や耐摩工具
の全表面に設けても又は切刃部分の表面にのみ設けても
良い。又、硬質被覆層の形成方法としては従来公知の方
法を利用出来るが、スパッタリング法やイオンブレーテ
ィング法等のＰＶＤ法が母材強度を容易に維持できる点
で好ましい。
の全表面に設けても又は切刃部分の表面にのみ設けても
良い。又、硬質被覆層の形成方法としては従来公知の方
法を利用出来るが、スパッタリング法やイオンブレーテ
ィング法等のＰＶＤ法が母材強度を容易に維持できる点
で好ましい。
本発明において、硬質被覆層は母材との界面から反対側
の表面までＺｒとＡｌの組成比が傾斜した、ＺｒＡｌ（
０≦ｘ≦０．５）の炭化物、窒化物及び炭１−Ｘ
Ｘ 窒化物の少なくとも１種で構成されている。即ち、上記
の式において母材との界面でｘ ＝ Ｏ及び母材と反対
側の表面でｘ ＝ ０．５となるように、Ａｌの濃度が
母材との界面から硬質被覆層の表面に向って連続的又は
段階的に変化している。
の表面までＺｒとＡｌの組成比が傾斜した、ＺｒＡｌ（
０≦ｘ≦０．５）の炭化物、窒化物及び炭１−Ｘ
Ｘ 窒化物の少なくとも１種で構成されている。即ち、上記
の式において母材との界面でｘ ＝ Ｏ及び母材と反対
側の表面でｘ ＝ ０．５となるように、Ａｌの濃度が
母材との界面から硬質被覆層の表面に向って連続的又は
段階的に変化している。
又、硬質被覆層は炭化物、窒化物又は炭窒化物のいずれ
か単独である必要はなく、例えば炭化物から炭窒化物に
する等途中で変えることも出来る。
か単独である必要はなく、例えば炭化物から炭窒化物に
する等途中で変えることも出来る。
かかるＣＳＮ又はＯＮの組成変化は段階的であっても連
続的であっても良い。
続的であっても良い。
このため、母材との界面は特に密着強度に優れたＺｒの
炭化物、窒化物又は炭窒化物によって構成されるので、
硬質被覆層の耐剥離性が極めて優れている。同時に、硬
質被覆層の表面は、Ｚｒの炭化物、窒化物又は炭窒化物
よりも耐摩耗性及び耐溶着性に優れたＺｒＡｌの炭化物
、窒化物又は炭窒化物によって構成されるので、切削工
具や耐摩工具として長期に亘り優れた切削性能を維持す
ることが出来る。
炭化物、窒化物又は炭窒化物によって構成されるので、
硬質被覆層の耐剥離性が極めて優れている。同時に、硬
質被覆層の表面は、Ｚｒの炭化物、窒化物又は炭窒化物
よりも耐摩耗性及び耐溶着性に優れたＺｒＡｌの炭化物
、窒化物又は炭窒化物によって構成されるので、切削工
具や耐摩工具として長期に亘り優れた切削性能を維持す
ることが出来る。
しかも、上記硬質被覆層を備えた切削工具又は耐摩工具
としての表面被覆硬質部材は、切削時における刃先温度
の上昇により、硬質被覆層中に極めて高温硬度の高いＺ
ｒＯやＡＩＯが微量ながら生成することが認められ、こ
のため高速切削においても良好な耐摩耗性を示すことが
判った。
としての表面被覆硬質部材は、切削時における刃先温度
の上昇により、硬質被覆層中に極めて高温硬度の高いＺ
ｒＯやＡＩＯが微量ながら生成することが認められ、こ
のため高速切削においても良好な耐摩耗性を示すことが
判った。
上記硬質被覆層の傾斜組成は、段階的に変化しても連続
的に変化しても良いが、連続的に変化した方が線膨張率
の違い等による歪が緩和されるので望ましい。又、硬質
被覆層の層厚に関しては、０．５μｍ未満では耐摩耗性
の向上が殆ど見られず、逆に１０μｍを超えると耐欠損
性が低下するので、層厚を０．５〜１０ ｔｌｍの範囲
とする。
的に変化しても良いが、連続的に変化した方が線膨張率
の違い等による歪が緩和されるので望ましい。又、硬質
被覆層の層厚に関しては、０．５μｍ未満では耐摩耗性
の向上が殆ど見られず、逆に１０μｍを超えると耐欠損
性が低下するので、層厚を０．５〜１０ ｔｌｍの範囲
とする。
尚、上記の式Ｚｒ Ａｌ において、Ｘの上限を１
−Ｘ Ｘ ０．５とするのは、ｘ＝０．５を超えて硬質被覆層のＡ
ｌが増加すると被覆層全体の硬度が低下するからである
。
−Ｘ Ｘ ０．５とするのは、ｘ＝０．５を超えて硬質被覆層のＡ
ｌが増加すると被覆層全体の硬度が低下するからである
。
基材として、組成がＪＩＳ規格Ｐ３０ （具体的にはＷ
Ｃ−２０ｗｔ％ＴｉＣ−ＩＱｗｔ％ＣＯ）、形状がＪ工
Ｓ ５ＮＧ４３２の超硬合金製切削チップを用意し、そ
の表面に下記の如く真空アーク放電を用いたイオンブレ
ーティング法により、第１表に示す硬質被覆層を形成し
て本発明例の表面被覆切削チップ試料とした。
Ｃ−２０ｗｔ％ＴｉＣ−ＩＱｗｔ％ＣＯ）、形状がＪ工
Ｓ ５ＮＧ４３２の超硬合金製切削チップを用意し、そ
の表面に下記の如く真空アーク放電を用いたイオンブレ
ーティング法により、第１表に示す硬質被覆層を形成し
て本発明例の表面被覆切削チップ試料とした。
即ち、成膜装置内に上記切削チップと、ターゲットとし
てＺｒとＡｌを配置し、成膜装置内を真空度Ｉ Ｘ １
（１”ｔｏｒｒのＡｒガス雰囲気に保持し、切削チップ
に−２０００Ｖの電圧をかけて洗浄を行ない、５００
Ｃ”まで加熱した後、Ａｒガスを排気した。次に、成膜
装置内にＮ ガスとＣＨガスの一方又は両方を３００
ｃｃ／ｍｉｎの割合で導入しなか［ら゛、真空アーク放
電によりＺｒターゲットを蒸発、イオン化させることに
より、切削チップ表面にＺｒの炭化物、窒化７物又は炭
窒化物を被覆した。引き続きＡｌターゲットを蒸発、イ
オン化させ、ＺｒとＡｌの組成比を調整することにより
、Ａｌ濃度が連続。
てＺｒとＡｌを配置し、成膜装置内を真空度Ｉ Ｘ １
（１”ｔｏｒｒのＡｒガス雰囲気に保持し、切削チップ
に−２０００Ｖの電圧をかけて洗浄を行ない、５００
Ｃ”まで加熱した後、Ａｒガスを排気した。次に、成膜
装置内にＮ ガスとＣＨガスの一方又は両方を３００
ｃｃ／ｍｉｎの割合で導入しなか［ら゛、真空アーク放
電によりＺｒターゲットを蒸発、イオン化させることに
より、切削チップ表面にＺｒの炭化物、窒化７物又は炭
窒化物を被覆した。引き続きＡｌターゲットを蒸発、イ
オン化させ、ＺｒとＡｌの組成比を調整することにより
、Ａｌ濃度が連続。
的に増加して表面での組成がＺｒＡｌの炭化物、窒化物
又は炭窒化物となるように各硬質被覆層を形成した。
又は炭窒化物となるように各硬質被覆層を形成した。
又、比較のために、上記と同一の成膜装置を使用シて真
空アーク放電を用いたイオンブレーティング法により、
同じ組成と形状の切削チップの表面にＴｉｃ！、 Ｔｉ
Ｎ、 Ｔｉ（Ｎを単独又は組合せてなる硬質被覆層を形
成することにより、第１表に示す従来例の表面被覆切削
チップ試料を製造した。更に、通常のＣＶＤ法により上
記と同じ組成と形状の切削チップの表面にＴｉｅ、 Ｔ
ｉＮ、 Ａ、！！○ を組合せてなる硬質被覆層を形成
した、第１表に示す従来例の表面被覆切削チップ試料も
用意した。
空アーク放電を用いたイオンブレーティング法により、
同じ組成と形状の切削チップの表面にＴｉｃ！、 Ｔｉ
Ｎ、 Ｔｉ（Ｎを単独又は組合せてなる硬質被覆層を形
成することにより、第１表に示す従来例の表面被覆切削
チップ試料を製造した。更に、通常のＣＶＤ法により上
記と同じ組成と形状の切削チップの表面にＴｉｅ、 Ｔ
ｉＮ、 Ａ、！！○ を組合せてなる硬質被覆層を形成
した、第１表に示す従来例の表面被覆切削チップ試料も
用意した。
第
表
（註）表中の※印は従来例である（以下同じ）。
次に、上記の如く製造した各表面被覆切削チップ試料に
ついて、下記条件による連続切削試験と断続切削試験を
行ない、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
ついて、下記条件による連続切削試験と断続切削試験を
行ない、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
切削条件
第
表
上記の各切削試験の結果を第２表に示す。
上記の結果から、従来の表面被覆切削チップ試料のうち
硬質被覆層をＰＶＤ法で形成した試料１０〜１２は耐摩
耗性に劣り、又ＣＶＤ法で形成した試料１３及び１４は
母材の靭性劣化により刃先の耐欠損性が低下したのに対
し、本発明例の表面被覆切削チップ試料１〜９は連続切
削及び断続切削の両方において優れた耐摩耗性を有する
と同時に、硬質被覆層をＰＶＤ法で形成したので母材の
靭性が維持され優れた耐欠損性を備えることが判る。
硬質被覆層をＰＶＤ法で形成した試料１０〜１２は耐摩
耗性に劣り、又ＣＶＤ法で形成した試料１３及び１４は
母材の靭性劣化により刃先の耐欠損性が低下したのに対
し、本発明例の表面被覆切削チップ試料１〜９は連続切
削及び断続切削の両方において優れた耐摩耗性を有する
と同時に、硬質被覆層をＰＶＤ法で形成したので母材の
靭性が維持され優れた耐欠損性を備えることが判る。
本発明によれば、切削工具や耐摩工具の母材強度を維持
しつつ、同時に従来より竜優れた耐摩耗性を有し、特に
高速切削においても切削工具や耐摩工具として長期に亘
って良好な切削性能を維持することが出来る切削工具・
耐摩工具用表面被覆硬質部材を提供できる。
しつつ、同時に従来より竜優れた耐摩耗性を有し、特に
高速切削においても切削工具や耐摩工具として長期に亘
って良好な切削性能を維持することが出来る切削工具・
耐摩工具用表面被覆硬質部材を提供できる。
平成
手続補正書（自発）
平成２年７月１３帽呪
敏 殿
Claims (1)
- （１）切削工具又は耐摩工具からなる母材の表面に、Ｚ
ｒとＡｌの組成比が母材との界面でのＺｒから母材と反
対側の表面でのＺｒＡｌまで連続的又は段階的に変化し
た、Ｚｒ＿１＿−＿ｘＡｌ＿ｘ（０≦ｘ≦０．５）の炭
化物、窒化物及び炭窒化物の少なくとも１種からなる層
厚０．５〜１０μｍの硬質被覆層を有することを特徴と
する切削工具・耐摩工具用表面被覆硬質部材。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2119192A JP2867605B2 (ja) | 1990-05-09 | 1990-05-09 | 切削工具・耐摩工具用表面被覆硬質部材 |
| KR1019910700537A KR930010710B1 (ko) | 1989-09-29 | 1990-09-28 | 절삭공구 또는 내마모성공구용 표면피복 경질부재 |
| PCT/JP1990/001257 WO1991005075A1 (fr) | 1989-09-29 | 1990-09-28 | Element dur revêtu en surface pour outils de coupe et pour outils resistant a l'abrasion |
| CA002042385A CA2042385C (en) | 1989-09-29 | 1990-09-28 | Surface-coated hard material for cutting tools or wear resistance tools |
| KR1019910700537A KR920701506A (ko) | 1989-09-29 | 1990-09-28 | 절삭공구 또는 내마모성공구용 표면피복 경질부재 |
| EP90914417A EP0448720B1 (en) | 1989-09-29 | 1990-09-28 | Surface-coated hard member for cutting and abrasion-resistant tools |
| DE69020719T DE69020719T2 (de) | 1989-09-29 | 1990-09-28 | Oberflächenbeschichtete hartwerkstoffe für schneidende und verschleissfeste werkzeuge. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2119192A JP2867605B2 (ja) | 1990-05-09 | 1990-05-09 | 切削工具・耐摩工具用表面被覆硬質部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0417664A true JPH0417664A (ja) | 1992-01-22 |
| JP2867605B2 JP2867605B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=14755199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2119192A Expired - Lifetime JP2867605B2 (ja) | 1989-09-29 | 1990-05-09 | 切削工具・耐摩工具用表面被覆硬質部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2867605B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007131927A (ja) * | 2005-11-11 | 2007-05-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 表面被覆部材及びその製造方法ならびに工具及び工作装置 |
| JP2012522653A (ja) * | 2009-04-03 | 2012-09-27 | サンドヴィク インテレクチュアル プロパティー アーゲー | 高温を生じる金属切削用途のためのコーティングされた切削工具 |
| JP2013151756A (ja) * | 2005-02-08 | 2013-08-08 | Kobe Steel Ltd | 硬質皮膜および硬質皮膜の製造方法 |
| WO2014054447A1 (ja) | 2012-10-03 | 2014-04-10 | 株式会社湯山製作所 | 薬剤鑑査システム、巻取装置、操出装置、及びホルダー |
-
1990
- 1990-05-09 JP JP2119192A patent/JP2867605B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013151756A (ja) * | 2005-02-08 | 2013-08-08 | Kobe Steel Ltd | 硬質皮膜および硬質皮膜の製造方法 |
| JP2007131927A (ja) * | 2005-11-11 | 2007-05-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 表面被覆部材及びその製造方法ならびに工具及び工作装置 |
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