JPH07223101A - 表面被覆超硬合金製切削工具 - Google Patents
表面被覆超硬合金製切削工具Info
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- JPH07223101A JPH07223101A JP6034199A JP3419994A JPH07223101A JP H07223101 A JPH07223101 A JP H07223101A JP 6034199 A JP6034199 A JP 6034199A JP 3419994 A JP3419994 A JP 3419994A JP H07223101 A JPH07223101 A JP H07223101A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 超硬合金基体表面に対する人工ダイヤモンド
皮膜の密着性にすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具を
提供する。 【構成】 結合相形成成分としてのＣｏと、硬質相形成
成分としてのＷＣからなる超硬合金で構成された基体の
表面に、人工ダイヤモンド皮膜を１〜２０μｍの平均層
厚で形成してなる表面被覆超硬合金製切削工具にして、
（ａ）上記超硬合金のＣｏ含有量：３〜８重量％、
（ｂ）上記超硬合金のＷＣの平均粒径：０．８〜３μ
ｍ、（ｃ）上記基体の人工ダイヤモンド皮膜との接合表
面における表面粗さ：Ｒａ＝０．１〜３μｍ、（ｄ）上
記基体の人工ダイヤモンド皮膜との接合表面部に形成し
た脱Ｃｏ層の平均厚さ：１〜１５μｍ、以上（ａ）〜
（ｄ）の要件を満足すること。
皮膜の密着性にすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具を
提供する。 【構成】 結合相形成成分としてのＣｏと、硬質相形成
成分としてのＷＣからなる超硬合金で構成された基体の
表面に、人工ダイヤモンド皮膜を１〜２０μｍの平均層
厚で形成してなる表面被覆超硬合金製切削工具にして、
（ａ）上記超硬合金のＣｏ含有量：３〜８重量％、
（ｂ）上記超硬合金のＷＣの平均粒径：０．８〜３μ
ｍ、（ｃ）上記基体の人工ダイヤモンド皮膜との接合表
面における表面粗さ：Ｒａ＝０．１〜３μｍ、（ｄ）上
記基体の人工ダイヤモンド皮膜との接合表面部に形成し
た脱Ｃｏ層の平均厚さ：１〜１５μｍ、以上（ａ）〜
（ｄ）の要件を満足すること。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、超硬合金基体表面に
対する人工ダイヤモンド皮膜の密着性にすぐれた表面被
覆超硬合金製切削工具に関するものである。
対する人工ダイヤモンド皮膜の密着性にすぐれた表面被
覆超硬合金製切削工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般に基体が、結合相形成成分と
してのＣｏと、分散相形成成分としての炭化タングステ
ン（以下、ＷＣで示す）からなる超硬合金で構成され、
この基体の表面に、熱フィラメント法やマイクロ波法、
さらに高周波プラズマ法などの気相合成法を用いて人工
ダイヤモンド皮膜を１〜２０μｍの平均層厚で形成して
なる表面被覆超硬合金製切削工具が知られており、これ
が例えば高Ｓｉ含有のＡｌ合金などの連続切削に用いら
れていることも良く知られるところである。
してのＣｏと、分散相形成成分としての炭化タングステ
ン（以下、ＷＣで示す）からなる超硬合金で構成され、
この基体の表面に、熱フィラメント法やマイクロ波法、
さらに高周波プラズマ法などの気相合成法を用いて人工
ダイヤモンド皮膜を１〜２０μｍの平均層厚で形成して
なる表面被覆超硬合金製切削工具が知られており、これ
が例えば高Ｓｉ含有のＡｌ合金などの連続切削に用いら
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
の省力化および自動化、さらに高速化はめざましく、こ
れに伴ない、切削工具には一段の汎用性および耐久性が
強く要求される傾向にあるが、上記の従来表面被覆超硬
合金製切削工具においては、特に超硬合金基体表面に対
する人工ダイヤモンド皮膜の密着性が十分でないため
に、より一段の高速切削や重切削、さらに断続切削など
に用いた場合に人工ダイヤモンド皮膜に剥離が発生し易
く、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
の省力化および自動化、さらに高速化はめざましく、こ
れに伴ない、切削工具には一段の汎用性および耐久性が
強く要求される傾向にあるが、上記の従来表面被覆超硬
合金製切削工具においては、特に超硬合金基体表面に対
する人工ダイヤモンド皮膜の密着性が十分でないため
に、より一段の高速切削や重切削、さらに断続切削など
に用いた場合に人工ダイヤモンド皮膜に剥離が発生し易
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、上記の従来表面被覆超硬合金製
切削工具に着目し、これの人工ダイヤモンド皮膜の超硬
合金基体表面に対する密着性を向上させるべく研究を行
なった結果、Ｃｏ含有量を３〜８重量％、ＷＣの平均粒
径を０．８〜３μｍに特定した超硬合金基体を用い、か
つこれの表面への人工ダイヤモンド皮膜の形成に先だっ
て、超硬合金基体の表面に、例えば電解エッチング処理
を施してこれを粗面化し、表面粗さをＲａ＝０．１〜３
μｍとすると共に、さらに続いてこれを例えば酸溶液中
に浸漬して基体表面部に脱Ｃｏ層を１〜１５μｍ、望ま
しくは２〜６μｍの平均層厚で形成してやると、この結
果の表面被覆超硬合金製切削工具は、人工ダイヤモンド
皮膜の超硬合金基体表面に対する密着性が著しく向上
し、連続高速切削や連続重切削、さらに断続切削でも人
工ダイヤモンド皮膜に剥離の発生がなく、著しく長期に
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、上記の従来表面被覆超硬合金製
切削工具に着目し、これの人工ダイヤモンド皮膜の超硬
合金基体表面に対する密着性を向上させるべく研究を行
なった結果、Ｃｏ含有量を３〜８重量％、ＷＣの平均粒
径を０．８〜３μｍに特定した超硬合金基体を用い、か
つこれの表面への人工ダイヤモンド皮膜の形成に先だっ
て、超硬合金基体の表面に、例えば電解エッチング処理
を施してこれを粗面化し、表面粗さをＲａ＝０．１〜３
μｍとすると共に、さらに続いてこれを例えば酸溶液中
に浸漬して基体表面部に脱Ｃｏ層を１〜１５μｍ、望ま
しくは２〜６μｍの平均層厚で形成してやると、この結
果の表面被覆超硬合金製切削工具は、人工ダイヤモンド
皮膜の超硬合金基体表面に対する密着性が著しく向上
し、連続高速切削や連続重切削、さらに断続切削でも人
工ダイヤモンド皮膜に剥離の発生がなく、著しく長期に
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、結合相形成成分としてのＣｏ
と、硬質相形成成分としてのＷＣからなる超硬合金で構
成された基体の表面に、人工ダイヤモンド皮膜を１〜２
０μｍの平均層厚で形成してなる表面被覆超硬合金製切
削工具において、（ａ） 上記超硬合金のＣｏ含有量：
３〜８重量％、（ｂ） 上記超硬合金のＷＣの平均粒
径：０．８〜３μｍ、（ｃ） 上記基体の人工ダイヤモ
ンド皮膜との接合表面における表面粗さ：Ｒａ＝０．１
〜３μｍ、（ｄ） 上記基体の人工ダイヤモンド皮膜と
の接合表面部に形成した脱Ｃｏ層の平均厚さ：１〜１５
μｍ、以上（ａ）〜（ｄ）の要件を満足してなる、人工
ダイヤモンド皮膜の超硬合金基体表面に対する密着性の
すぐれた表面被覆超硬合金製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、結合相形成成分としてのＣｏ
と、硬質相形成成分としてのＷＣからなる超硬合金で構
成された基体の表面に、人工ダイヤモンド皮膜を１〜２
０μｍの平均層厚で形成してなる表面被覆超硬合金製切
削工具において、（ａ） 上記超硬合金のＣｏ含有量：
３〜８重量％、（ｂ） 上記超硬合金のＷＣの平均粒
径：０．８〜３μｍ、（ｃ） 上記基体の人工ダイヤモ
ンド皮膜との接合表面における表面粗さ：Ｒａ＝０．１
〜３μｍ、（ｄ） 上記基体の人工ダイヤモンド皮膜と
の接合表面部に形成した脱Ｃｏ層の平均厚さ：１〜１５
μｍ、以上（ａ）〜（ｄ）の要件を満足してなる、人工
ダイヤモンド皮膜の超硬合金基体表面に対する密着性の
すぐれた表面被覆超硬合金製切削工具に特徴を有するも
のである。
【０００６】つぎに、この発明の切削工具において、上
記の通り構成要件を数値限定した理由を説明する。 （ａ） 超硬合金のＣｏ含有量 その含有量が３重量％未満では、基体に所望の靭性を確
保することができないばかりでなく、脱Ｃｏ層を所望の
厚さに形成することが困難になり、一方その含有量が８
重量％を越えると、脱Ｃｏ層の強度が低下し、苛酷な切
削条件下では、この部分が原因の欠けが切刃に発生し易
くなることから、その含有量を３〜８重量％、望ましく
は４〜７重量％と定めた。
記の通り構成要件を数値限定した理由を説明する。 （ａ） 超硬合金のＣｏ含有量 その含有量が３重量％未満では、基体に所望の靭性を確
保することができないばかりでなく、脱Ｃｏ層を所望の
厚さに形成することが困難になり、一方その含有量が８
重量％を越えると、脱Ｃｏ層の強度が低下し、苛酷な切
削条件下では、この部分が原因の欠けが切刃に発生し易
くなることから、その含有量を３〜８重量％、望ましく
は４〜７重量％と定めた。
【０００７】（ｂ） ＷＣの平均粒径 その平均粒径が０．８μｍ未満では、電解エッチングで
Ｒａ＝０．１μｍ以上の表面粗さを形成するのが困難に
なり、一方その平均粒径が３μｍを越えると、基体の強
度が低下するようになるばかりでなく、脱Ｃｏ層の強度
も低下し、これが欠け発生の原因となり、さらに電解エ
ッチングでの表面粗さがＲａ＝３μｍを越えて粗くなり
すぎることから、その平均粒径を０．８〜３μｍ、望ま
しくは１〜２μｍと定めた。
Ｒａ＝０．１μｍ以上の表面粗さを形成するのが困難に
なり、一方その平均粒径が３μｍを越えると、基体の強
度が低下するようになるばかりでなく、脱Ｃｏ層の強度
も低下し、これが欠け発生の原因となり、さらに電解エ
ッチングでの表面粗さがＲａ＝３μｍを越えて粗くなり
すぎることから、その平均粒径を０．８〜３μｍ、望ま
しくは１〜２μｍと定めた。
【０００８】（ｃ） 基体の表面粗さ その表面粗さがＲａ＝０．１μｍ未満では人工ダイヤモ
ンド皮膜に所望のすぐれた密着性を確保することができ
ず、一方その表面粗さがＲａ＝３μｍを越えると、形成
された人工ダイヤモンド皮膜の表面平滑さが損なわれる
ようになることから、その表面粗さをＲａ＝０．１〜３
μｍ、望ましくはＲａ＝０．２〜２μｍと定めた。
ンド皮膜に所望のすぐれた密着性を確保することができ
ず、一方その表面粗さがＲａ＝３μｍを越えると、形成
された人工ダイヤモンド皮膜の表面平滑さが損なわれる
ようになることから、その表面粗さをＲａ＝０．１〜３
μｍ、望ましくはＲａ＝０．２〜２μｍと定めた。
【０００９】（ｄ） 脱Ｃｏ層の平均厚さ その平均厚さが１μｍ未満では、Ｃｏがダイヤモンド核
の発生を抑制するのが避けられず、この結果密着性の高
い人工ダイヤモンド皮膜の形成が困難となり、一方その
平均厚さが１５μｍを越えると、これが原因で切刃に欠
けが発生し易くなることから、その平均厚さを１〜１５
μｍ、望ましくは２〜６μｍと定めた。
の発生を抑制するのが避けられず、この結果密着性の高
い人工ダイヤモンド皮膜の形成が困難となり、一方その
平均厚さが１５μｍを越えると、これが原因で切刃に欠
けが発生し易くなることから、その平均厚さを１〜１５
μｍ、望ましくは２〜６μｍと定めた。
【００１０】（ｅ） 人工ダイヤモンド皮膜の平均層厚 その平均層厚が１μｍ未満では所望のすぐれた耐摩耗性
を確保することができず、一方その平均層厚が２０μｍ
を越えると、人工ダイヤモンド皮膜自体にチッピング
（微小欠け）が発生し易くなることから、その平均層厚
は１〜２０μｍと定められている。なお、３〜１５μｍ
の平均層厚が望ましい。
を確保することができず、一方その平均層厚が２０μｍ
を越えると、人工ダイヤモンド皮膜自体にチッピング
（微小欠け）が発生し易くなることから、その平均層厚
は１〜２０μｍと定められている。なお、３〜１５μｍ
の平均層厚が望ましい。
【００１１】
【実施例】つぎに、この発明の切削工具を実施例により
具体的に説明する。ＳＰＧＮ１２４０８のチップ形状を
有し、かつ表１に示されるＣｏ含有量およびＷＣ平均粒
径の超硬合金基体を用意し、これに、電解液：３０℃の
５％ＮａＯＨ水溶液、陽極：上記超硬合金基体、陰極：
ステンレス鋼、電流密度：１Ａ／dm2 、の条件で電解エ
ッチング処理を施し、この場合電解エッチング時間を１
〜１０分の範囲内で調整し、もって同じく表１に示され
る表面粗さとし、さらにこれを３０℃の５％ＨＮＯ3 水
溶液からなる酸溶液中に浸漬し、この場合浸漬時間を２
〜３０分の範囲内で調整して同じく表１に示される平均
厚さの脱Ｃｏ層を基体表面部に形成し、この状態で上記
基体表面に、熱フィラメント法を用い、反応ガス組成：
ＣＨ4 ／Ｈ2 ＝容量比で１．５／１００、フィラメント
と基体表面との距離：１５mm、雰囲気圧力：１５torr、
フィラメント温度：２０００℃、の条件で人工ダイヤモ
ンド皮膜を形成し、この場合処理時間を調整して、同じ
く表１に示される平均層厚とすることにより本発明表面
被覆超硬合金製切削工具（以下、本発明切削工具とい
う）１〜５および比較表面被覆超硬合金製切削工具（以
下、比較切削工具という）１〜７をそれぞれ製造した。
具体的に説明する。ＳＰＧＮ１２４０８のチップ形状を
有し、かつ表１に示されるＣｏ含有量およびＷＣ平均粒
径の超硬合金基体を用意し、これに、電解液：３０℃の
５％ＮａＯＨ水溶液、陽極：上記超硬合金基体、陰極：
ステンレス鋼、電流密度：１Ａ／dm2 、の条件で電解エ
ッチング処理を施し、この場合電解エッチング時間を１
〜１０分の範囲内で調整し、もって同じく表１に示され
る表面粗さとし、さらにこれを３０℃の５％ＨＮＯ3 水
溶液からなる酸溶液中に浸漬し、この場合浸漬時間を２
〜３０分の範囲内で調整して同じく表１に示される平均
厚さの脱Ｃｏ層を基体表面部に形成し、この状態で上記
基体表面に、熱フィラメント法を用い、反応ガス組成：
ＣＨ4 ／Ｈ2 ＝容量比で１．５／１００、フィラメント
と基体表面との距離：１５mm、雰囲気圧力：１５torr、
フィラメント温度：２０００℃、の条件で人工ダイヤモ
ンド皮膜を形成し、この場合処理時間を調整して、同じ
く表１に示される平均層厚とすることにより本発明表面
被覆超硬合金製切削工具（以下、本発明切削工具とい
う）１〜５および比較表面被覆超硬合金製切削工具（以
下、比較切削工具という）１〜７をそれぞれ製造した。
【００１２】なお、比較切削工具１〜７は、構成要件の
うちのいずれかの要件（表１に※印を付す）がこの発明
の範囲から外れた超硬合金基体で構成されたものであ
る。
うちのいずれかの要件（表１に※印を付す）がこの発明
の範囲から外れた超硬合金基体で構成されたものであ
る。
【００１３】ついで、この結果得られた本発明切削工具
１〜５および比較切削工具１〜７について、被削材：Ａ
ｌ−１８重量％Ｓｉ合金の丸棒、切削速度：６００ｍ／
min.、送り：０．１mm／rev.、切込み：０．５mm、切削
時間：３０分、の条件での高Ｓｉ含有のＡｌ合金の乾式
連続高速切削試験、並びに被削材：Ａｌ−１３重量％Ｓ
ｉ合金、切削速度：１５００ｍ／min.、送り：０．１５
mm／刃、切込み：５mm、切削時間：３０分、の条件での
高Ｓｉ含有Ａｌ合金の湿式フライス切削試練を行ない、
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２に示した。
１〜５および比較切削工具１〜７について、被削材：Ａ
ｌ−１８重量％Ｓｉ合金の丸棒、切削速度：６００ｍ／
min.、送り：０．１mm／rev.、切込み：０．５mm、切削
時間：３０分、の条件での高Ｓｉ含有のＡｌ合金の乾式
連続高速切削試験、並びに被削材：Ａｌ−１３重量％Ｓ
ｉ合金、切削速度：１５００ｍ／min.、送り：０．１５
mm／刃、切込み：５mm、切削時間：３０分、の条件での
高Ｓｉ含有Ａｌ合金の湿式フライス切削試練を行ない、
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２に示した。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【表２】
【００１６】
【発明の効果】表１，２に示される結果から、本発明切
削工具１〜５は、難削材の１種である高Ｓｉ含有のＡｌ
合金の連続高速切削およびフライス切削のいずれにおい
ても人工ダイヤモンド皮膜に剥離の発生なく、かつ切刃
に欠けやチッピングの発生も皆無な状態で、すぐれた切
削性能を発揮することが明らかであり、一方比較切削工
具１〜７に見られるように、超硬合金基体の構成要件の
うちのいずれかでもこの発明の範囲から外れると、人工
ダイヤモンド皮膜に剥離が生じたり、あるいは切刃に欠
けやチッピングが発生し、これが原因で比較的短時間で
使用寿命に至ることが明らかである。上述のように、こ
の発明の表面被覆超硬合金製切削工具は、超硬合金基体
表面に対する人工ダイヤモンド皮膜の密着性にすぐれた
ものであるので、苛酷な条件下での切削に際しても人工
ダイヤモンド皮膜に剥離の発生なく、すぐれた切削性能
を著しく長期に亘って発揮するのである。
削工具１〜５は、難削材の１種である高Ｓｉ含有のＡｌ
合金の連続高速切削およびフライス切削のいずれにおい
ても人工ダイヤモンド皮膜に剥離の発生なく、かつ切刃
に欠けやチッピングの発生も皆無な状態で、すぐれた切
削性能を発揮することが明らかであり、一方比較切削工
具１〜７に見られるように、超硬合金基体の構成要件の
うちのいずれかでもこの発明の範囲から外れると、人工
ダイヤモンド皮膜に剥離が生じたり、あるいは切刃に欠
けやチッピングが発生し、これが原因で比較的短時間で
使用寿命に至ることが明らかである。上述のように、こ
の発明の表面被覆超硬合金製切削工具は、超硬合金基体
表面に対する人工ダイヤモンド皮膜の密着性にすぐれた
ものであるので、苛酷な条件下での切削に際しても人工
ダイヤモンド皮膜に剥離の発生なく、すぐれた切削性能
を著しく長期に亘って発揮するのである。
Claims (1)
- 【請求項１】 結合相形成成分としてのＣｏと、硬質相
形成成分としての炭化タングステンからなる超硬合金で
構成された基体の表面に、人工ダイヤモンド皮膜を１〜
２０μｍの平均層厚で形成してなる表面被覆超硬合金製
切削工具において、 （ａ） 上記超硬合金のＣｏ含有量：３〜８重量％、 （ｂ） 上記超硬合金の炭化タングステンの平均粒径：
０．８〜３μｍ、 （ｃ） 上記基体の人工ダイヤモンド皮膜との接合表面
における表面粗さ：Ｒａ＝０．１〜３μｍ、 （ｄ） 上記基体の人工ダイヤモンド皮膜との接合表面
部に形成した脱Ｃｏ層の平均厚さ：１〜１５μｍ、以上
（ａ）〜（ｄ）の要件を満足することを特徴とする表面
被覆超硬合金製切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6034199A JPH07223101A (ja) | 1994-02-07 | 1994-02-07 | 表面被覆超硬合金製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6034199A JPH07223101A (ja) | 1994-02-07 | 1994-02-07 | 表面被覆超硬合金製切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07223101A true JPH07223101A (ja) | 1995-08-22 |
Family
ID=12407503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6034199A Pending JPH07223101A (ja) | 1994-02-07 | 1994-02-07 | 表面被覆超硬合金製切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07223101A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0517724A (ja) * | 1991-07-16 | 1993-01-26 | Mitsuba Electric Mfg Co Ltd | 接着物押圧装置 |
| JP2002115057A (ja) * | 2000-10-06 | 2002-04-19 | Ulvac Japan Ltd | 熱ｃｖｄ法によるグラファイトナノファイバー薄膜の選択形成方法 |
| KR100652649B1 (ko) * | 2004-12-16 | 2006-12-01 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 코발트 막이 형성된 텅스텐 카바이드-코발트계 용사코팅용 분말 제조 방법 |
| JP2010018861A (ja) * | 2008-07-11 | 2010-01-28 | Toyota Central R&D Labs Inc | 被覆超硬合金部材 |
| JP2014121864A (ja) * | 2012-11-20 | 2014-07-03 | Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd | スクライビングホイール及びその製造方法 |
| CN104261667A (zh) * | 2012-10-31 | 2015-01-07 | 三星钻石工业股份有限公司 | 刻划轮及其制造方法 |
-
1994
- 1994-02-07 JP JP6034199A patent/JPH07223101A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0517724A (ja) * | 1991-07-16 | 1993-01-26 | Mitsuba Electric Mfg Co Ltd | 接着物押圧装置 |
| JP2002115057A (ja) * | 2000-10-06 | 2002-04-19 | Ulvac Japan Ltd | 熱ｃｖｄ法によるグラファイトナノファイバー薄膜の選択形成方法 |
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| JP2014121864A (ja) * | 2012-11-20 | 2014-07-03 | Mitsuboshi Diamond Industrial Co Ltd | スクライビングホイール及びその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000815 |